JP3561823B2

JP3561823B2 - 空調装置

Info

Publication number: JP3561823B2
Application number: JP11726696A
Authority: JP
Inventors: 福村貴司; 野部達夫; 竹林芳久; 翰櫻井; 熊野直人; 芳賀陽一
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 1996-05-13
Filing date: 1996-05-13
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2016-05-13
Also published as: JPH09303854A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オフィスビル等の建物内を空調する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の空調装置を示し、図４（Ａ）は模式的断面図、図４（Ｂ）はペリメータ部の模式的断面図、図４（Ｃ）は従来の躯体蓄熱方式を説明するための図である。図中、１、２はスラブ、３は天井、４は窓部、５は吹出口、６は照明器具、７はブラインド、Ｐはペリメータ部を示している。
【０００３】
空調された空気は、天井３の吹出口５から室内に供給され、天井３の全体に配置された還気口（図示せず）から一様に還気される。このとき、人体、ＯＡ機器、照明機器の各部の負荷は各部で処理され、ペリメータ部Ｐの日射負荷はブラインド７で遮光され、窓部４とブラインド７の間で上昇熱流となり、ブラインド７の上部から室内に対流として流入し熱溜りを形成する。この熱溜りの一部は天井３の還気口から除去されるが一部はペリメータ部Ｐ近傍の吹出口５からの給気と混合し、室内に再拡散される。
【０００４】
一方、躯体を構成するスラブ２は熱容量が高く、蓄熱に適しているので、図４（Ｃ）に示すように、空調機１０の送風ダクト１０の途中に、スラブ２に向けて分岐ダクト１１を設け、夜間等の蓄熱時には、ダンパＤ１を閉、Ｄ２を開に切り換えて、空調エアをスラブ２に向けて吹き出しスラブ２に蓄熱し、昼間時に、チャンバー内を流れるエアにスラブ２に蓄熱された熱エネルギーを放出するようにした方式が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の空調における出入口温度差（吹出温度と室温との差）は、上限は室内温度と取り入れる外気温度との混合温度、下限はＳＨＦ（顕熱比＝顕熱／全熱）から規定される空気条件から決定され、顕熱の温度差は約１０℃である。搬送動力の省エネのためにはこの温度差を大きく取ればよいが、下限である吹出温度を下げると余分な除湿を行うことになり、熱源負荷の増加になる。また、上限はほぼ室温でありこの温度を上げることはできない。さらに、冷房時のペリメータ部Ｐは、窓部４からの輻射や窓部４とブラインド７の間で生じる上昇熱流により環境が悪化しやすいという問題を有している。
【０００６】
試算によると図３に示すように、人体周囲（居住域）の負荷は全体の３６％程度しかなく、残りは窓部や照明器具等の人体に関係ない部位で発生している。従って、これらの発熱を、人体周囲を冷却した後の室温と等温の空気（還気）により冷却することができれば、これらの負荷による影響を居住域に及ぼすことなく、また送風量も大幅に減少できる。
【０００７】
また、図４（Ｃ）に示した蓄熱方式を採用した場合には、始業時間から蓄熱エネルギーが放出されるため、最も負荷が大きくなる日中になる前に蓄熱エネルギーが全て放出されてしまい、空調機ピーク負荷を軽減させることができないという問題を有している。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題及び課題を解決するものであって、その第１の目的は、出入口温度差を大きく取ることができ、搬送動力を低減させることができると共に、ペリメータ部の居住環境を向上させることであり、第２の目的は、空調機のピーク負荷を軽減させることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の空調装置は、天井に設けた吹出口と、天井の窓際に取り付けられたブラインドボックスと、該ブラインドボックス又はその近傍に形成された還気口と、該還気口に連通しスラブの下面に沿って形成された還気チャンバーと、該還気チャンバーと前記吹出口間に還気ダクト及び給気ダクトを介して接続された空調機とを備えた空調装置であって、前記還気チャンバーの還気口側と空調機との間にバイパスダクトを設け、還気ダクトとバイパスダクトにそれぞれダンパを設け、蓄熱及び放熱時には還気を還気チャンバーのスラブに沿って還気ダクト、空調機に戻るようにし、蓄熱を保持するときには還気をバイパスダクトを経て空調機に戻るようにしたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明のビルの空調装置の１実施形態を示す図であり、図１（Ａ）は模式的断面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の要部を示す模式的断面図である。
【００１１】
図１（Ａ）において、上下のスラブ１、２と間に室Ｒが形成され、スラブ２と天井３との間に空調機９が設置されている。天井３の窓際には、ブラインド７を懸架、収納するためのブラインドボックス１２が取り付けられている。ブラインドボックス１２の上方と空調機９との間にはスラブ２の下面に沿って、グラスウールボード等により還気チャンバー１３が区画形成され、還気チャンバー１３は還気ダクト１４を経て空調機９に接続され、さらに給気ダクト１５を経て吹出口５に接続されている。
【００１２】
図１（Ｂ）において、ブラインドボックス１２の近傍又はその側面には、還気口１６が形成されており、還気口１６を還気チャンバー１３に連通させている。なお、Ｉはインテリア部、Ｐはペリメータ部、４は窓部、６は照明器具を示している。
【００１３】
空調機９により空調された空気は、吹出口５から室Ｒのインテリア部Ｉに供給され、人体及びＯＡ機器の負荷を処理し、次いでペリメータ部Ｐの負荷を処理した後、還気口１６から還気チャンバー１３に流れ空調機９に還気される。従って、居住域とは関係ない部位での発熱を、人体周囲を冷却した空気（還気）により冷却することにより、これらの負荷による影響を居住域に及ぼすことなく、また送風量すなわち搬送動力も大幅に減少できる。また、窓部４とブラインド７間の上昇熱流を滞留させることなく速やかに還気させることができるとともに、負荷に対する熱弾性を高め負荷変動による温度変化を抑えることができる。
【００１４】
また、日射負荷が増大するとペリメータ部Ｐの吸い込み温度（還気温度）が増大し、その分温度差を大きくとることができる。実測によると、西面にて最大５．３℃の温度差で風量を約２００ｍ^３／ｈとしたとき、設計日射負荷の５０％以上をペリメータ吸い込みにより還気にのせることが可能となり、この時も搬送動力削減率は約２５％であった。また、上部壁面、天井部の温度が従来のように熱流にさらされないため、表面からの輻射が少なくなるとともに、熱流の混入が少なく、窓近傍の乾球温度を低く維持することができ、ペリメータ部Ｐの居住環境を改善させることができる。
【００１５】
さらに、本発明においては次に述べる蓄熱効果が生じる。すなわち、冷房の場合を考えると、日射負荷が大きい場合は、還気チャンバー１３内の温度が上昇し（最大５．５℃）、スラブ２との間に温度差が生じ、スラブ２に蓄熱された熱エネルギーを還気に放出させ、還気を冷却させることができるので空調機ピーク負荷の軽減を図ることができる。逆に、日射負荷が小さい場合は、還気温度は室内空気とほぼ同等で温度差は生じず、スラブ２の蓄熱分の吸熱はないため、蓄熱分は保持される。スラブ２への蓄熱は、日射負荷が大きい時点以降、通常の運転を行えば還気により上昇したスラブ２は、還気により徐々に冷却され蓄熱される。
【００１６】
図２は、本発明のビルの空調装置の他の実施形態を示す模式的断面図である。本実施形態においては、還気チャンバー１３の下部、還気口１６側と空調機９との間にバイパスダクト１７を設け、還気ダクト１４とバイパスダクト１７にダンパＤ１、Ｄ２を設けている。
【００１７】
そして、蓄熱及び放熱時には、図２（Ａ）に示すように、ダンパＤ１を開、ダンパＤ２を閉とし、還気を還気チャンバー１３のスラブ２に沿って還気ダクト１４、空調機９に戻るようにし、蓄熱を保持するときには、図２（Ｂ）に示すように、ダンパＤ１を閉、ダンパＤ２を開とし、還気チャンバー１３に入った還気を直ちにバイパスダクト１７を経て空調機９に戻るようにする。このようにして、より効果的に放熱、蓄熱を行わせることができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、日射負荷が増大した時間に高温となった還気に対してスラブからの冷放熱が行われるため、従来の躯体蓄熱のように空調開始からピーク負荷時までに放熱が生じるためのロスがなく、空調機のピーク負荷を軽減させ、機器容量を低減させることができる。また、負荷が最も大きくなってから自律的に放熱を開始するため制御をシンプルにすることができる。さらに、出入口温度差を大きく取ることができ、搬送動力を低減させることができると共に、ペリメータ部の居住環境を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のビルの空調装置の１実施形態を示す図であり、図１（Ａ）は模式的断面図、図１（Ｂ）は還気口の設置例を示す模式的断面図である。
【図２】本発明のビルの空調装置の他の実施形態を示す模式的断面図である。
【図３】本発明の課題を説明するための図である。
【図４】従来の空調装置を示し、図４（Ａ）は模式的断面図、図４（Ｂ）はペリメータ部の模式的断面図、図４（Ｃ）は従来の躯体蓄熱方式を説明するための図である。
【符号の説明】
２…スラブ、３…天井、５…吹出口、１２…ブラインドボックス
１３…還気チャンバー、１４…還気ダクト、１５…給気ダクト、１６…還気口
１７…バイパスダクト、Ｄ１、Ｄ２…ダンパ

Claims

天井に設けた吹出口と、天井の窓際に取り付けられたブラインドボックスと、該ブラインドボックス又はその近傍に形成された還気口と、該還気口に連通しスラブの下面に沿って形成された還気チャンバーと、該還気チャンバーと前記吹出口間に還気ダクト及び給気ダクトを介して接続された空調機とを備えた空調装置であって、前記還気チャンバーの還気口側と空調機との間にバイパスダクトを設け、還気ダクトとバイパスダクトにそれぞれダンパを設け、蓄熱及び放熱時には還気を還気チャンバーのスラブに沿って還気ダクト、空調機に戻るようにし、蓄熱を保持するときには還気をバイパスダクトを経て空調機に戻るようにしたことを特徴とする空調装置。