JP3787746B2 - 床躯体蓄熱を利用した空調システムの運転方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は床躯体蓄熱を利用した空調システムの運転方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近来、空調機の始動直後から室内環境を良好にすることを目的としたり、または空調負荷のピークカットによる熱源・空調機器の容量低減を計る目的で、空調が必要な時間外に空調機を蓄熱運転してコンクリートスラブ躯体に予め熱(冷熱を含む)を蓄熱しておき、この熱を、空調が必要な時間に利用することができる躯体蓄熱を利用した空調システムが提案されている。例えば特願平9−260469号の願書に添付した明細書及び図面参照。
【0003】
この空調システムは、建築物の構造体により構成された閉鎖空間、例えば中空スラブにより構成した床躯体の中空部を蓄熱、そして放熱用の空気通路として構成し、空調機から空調空間を経て空調機に還流する空調空気経路の適所に前記床躯体の空気通路を配置した構成を基本構成としている。
【0004】
このような空調システムの一例を説明すると、例えば図3に示すものは、空調機101の吐出側102から吐出する空調空気を、OAフロア等の二重床103と床躯体104との間に構成した床下空間部105に流し、床103に設けた吹出口106から部屋の居室空間107に供給すると共に、天井パネル108に設けた吸込口109から、この天井パネル108と天井側の床躯体104との間の天井内空間110に流入させ、ここを通過させて空調機101の吸込側111に還流させる床吹き出し式の空調システムにおいて、床躯体104は中空部112を有する中空スラブにより構成し、この中空部112により蓄熱、そして放熱用の蓄熱空気通路を構成して、前記空調空気を必要に応じてこの蓄熱空気通路に流すようにしたものである。
そして、多数の並列した中空部112は、隣接するもの同士を図中右端側において連通させて直列経路を構成し、これによって蓄熱空気通路の両端側の空気の出入部を床躯体104の一端側、即ち図中左端側に配置している。
即ち、空調機101の吐出側102からの空調空気を蓄熱空気通路に供給するために、天井内空間110の床躯体104の下方に、前記中空部112と直角の方向に空気ダクト113を配置しており、この空気ダクト113から各直列経路の一端側に枝ダクト114を設置している。一方、直列経路の他端側は開口部115により天井内空間110と連通させている。
【0005】
このような構成において、居室空間107で空調が不必要な時間帯で、特に、電力料金の単価が安い夜間において必要な時間だけ空調機101を運転し、空調空気を主として前記蓄熱空気通路に流して循環させる蓄熱運転を行うことにより、空調機101の運転により発生した熱(冷熱を含む)を中空部112を構成した床躯体104に蓄熱する。
そして空調時においては、居室空間107に流す空調空気を、その上流側又は下流側において前記蓄熱空気通路に流す運転を行うことにより、床躯体104に蓄えた熱を空調空気により回収して空調機101の負荷を減らすことができる。例えば、夜10時から翌朝8時までの10時間の間に蓄熱運転を行って床躯体104に蓄熱し、昼間に放熱して利用する。
尚、図中実線及び破線の矢印は蓄熱運転時の空調空気の流れ、1点鎖線の矢印は空調運転時の空調空気の流れを示すもので、後者の空調運転においては、空調空気の経路は、天井内空間110のみに流れて空調機101の吸込側111に還流する経路と、天井内空間110から前記蓄熱空気通路を流れて空調機101の吸込側111に還流する経路とを選択できる構成としており、このような運転を行うためのダクト配置、切替機構等を適宜に構成している。尚、以上の例は床吹き出し方式であるが、上記特願平9−260469号の願書に添付した明細書及び図面に記載されているような天井吹き出し方式にも適用できることは勿論である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような空調システムにおいて、例えば暖房期において、空調時に床躯体から熱を回収するためには、床躯体の温度を室内設定温度(レタン空気温度)よりも高くする必要がある。
このような蓄熱運転を行おうとすると、多大な加熱能力が必要になり、床躯体と外部との温度差も大きくなり、熱損失も大きくなる。
一方、床躯体に蓄熱を行わない構成の非蓄熱空調システムでは、空調時には、空調エネルギーの一部が空調に利用されずに床躯体を暖めることに消費されることになる。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明では、空調機から空調空間に至り、空調空間から空調機に還流する空調空気経路の適所に、コンクリート床躯体の中空部により構成した蓄熱空気通路を配置する構成とすると共に、空調空間と蓄熱空気通路を夫々バイパス可能なバイパス手段を構成した床躯体蓄熱を利用した空調システムにおいて、空調時の運転に先立って、空調空気を空調空間には流さずに蓄熱空気通路に流して床躯体を予熱する予熱運転過程を設けると共に、空調時の運転においては空調空気を蓄熱空気通路に流さずに空調空間に流す構成とした床躯体蓄熱を利用した空調システムの運転方法を提案するものである。
【0008】
そして本発明では、上記の方法を適用する空調システムは天井吹出式の構成として、天井と床躯体間の天井空間内に空調機を設置し、空調空間の天井に吹出口と吸込口を構成すると共に、床躯体は中空部を有する構成として、中空部により蓄熱空気通路を構成すると共に、蓄熱空気通路は、その両端側において天井空間側に連通口を構成し、空調機の吹出側を、切換機構を備えた吹出空気経路を介して一端側の連通口と吹出口に選択的に連通させる構成とすると共に、空調機の吸込側を、切換機構を備えた吸込空気経路を介して一端側の連通口と天井空間に選択的に連通させる構成とし、他端側の連通口は天井空間と連通させることを提案するものである。
【0009】
本発明においては、空調時の運転に先立ち、夜間電力を利用して予熱運転を行って空調空気通路の床躯体を予熱(暖房期)又は予冷(冷房期)しておけば、空調時に空調空気通路を流れる空調空気(レタン空気)が床躯体により冷却又は加熱されるのを防止することができ、こうして夜間電力の有効利用を計ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を説明する。
まず、図1、図2は本発明を適用した空調システムの実施の形態として、天井吹出方式の空調システムを運転動作毎に概念的に表した要部断面図である。
符号1はコンクリート床躯体であり、この床躯体1はボイドスラブのように、中空部2を有する中空構造のコンクリート床躯体である。符号3は床躯体1の下方に天井空間4を隔てて構成した天井で、その下方が居室空間5となる。天井3には吹出口6と吸込口7を適数、適所に構成する。
【0011】
符号8は天井空間4内に設置した空調機であり、この空調機8は、パッケージ形空調機(PAC)又はファンコイルユニット(FCU)であり、これ以外の他の必要な空調機の要素は適所に設置することができる。
【0012】
床躯体1は複数のダクト状の中空部2が並列に構成されているもので、この実施の形態では、並列の夫々の中空部2を蓄熱空気通路として使用し、それらの一端側と他端側の夫々において、天井空間4側に連通口9a,9bを構成している。そして複数の中空部2の夫々一端側の連通口9aは連通ダクト(図示省略)により連通させており、複数の中空部2の夫々他端側の連通口9bはそのままで、天井空間4内に連通させている。
【0013】
空調機8の吹出側は、切換機構10を備えた吹出空気経路を介して一端側の連通口9aと吹出口6に選択的に連通させる構成としている。即ち、吹出空気経路は、空調機8の吹出側からの共通のダクト11cと、それから分岐したダクト11a,11bから成り、夫々のダクト11a,11bにモータダンパ12a,12bを設置して、これらのモータダンパ12a,12bにより切換機構10を構成している。そして一方側のダクト11aを上記連通口9aの連通ダクトに接続すると共に、他方側のダクト11bを吹出口6に接続している。また空調機8の吸込側を、切換機構13を備えた吸込空気経路を介して一端側の連通口9aと天井空間4に選択的に連通させる構成としている。即ち、吸込空気経路は、空調機8の吸込側への共通のダクト14cに合流するダクト14a,14bから成り、夫々のダクト14a,14bにモータダンパ15a,15bを設置して、これらのモータダンパ15a,15bにより切換機構13を構成している。そして一方側のダクト14aを上記連通口9aの連通ダクトに接続すると共に、他方側のダクト14bは吸込口16を介して天井空間4と連通させている。尚、図において、符号17は外断熱部、18は上階の床、19は窓である。
【0014】
以上の構成の空調システムにつき、本発明に係る運転方法を説明する。
図1は予熱運転状態を示すもので、この予熱運転では、吹出空気経路においてはダンパ12aを開、ダンパ12bを閉とすると共に、吸込空気経路においてはダンパ15aを閉、ダンパ15bを開として空調機8を運転する。尚、以降、閉状態のダンパは図において黒塗りで表示する。
この蓄熱運転では、空調機8の吹出側からの空調空気、即ち温風は、ダクト11c,11a、ダンパ12aを通り、連通ダクトを経て連通口9aから中空部2内に流入する。
こうして中空部2内に流入した温風は、中空部2を連通口9b方向に流れ、この際、床躯体1を暖めて、破線で模式的に示すように熱が蓄積される。
このように床躯体1を暖めた温風は、連通口9bから天井空間4内に流出し、天井空間4から吸込口16、ダクト14b,14c、ダンパ15bを経て空調機8の吸込側に還流して循環に供される。
【0015】
以上の予熱運転は、空調時の運転に先立ち、夜間電力時間内において所定時間、例えば居室空間5の使用開始前の約2時間(午前6:00〜8:00)行うもので、この際、床躯体1の目標温度は、後述する空調運転時において熱を回収できる温度、即ち、室内設定温度よりも高い温度として設定するのではなく、例えば空調運転終了時点の床躯体1の平均温度、従って室内設定温度よりも低い温度に設定する。
このため、前者の設定温度の場合に必要な多大な加熱能力は必要なく、床躯体1と外部との温度差がより小さくなるので熱損失も低減する。
【0016】
次に図2は空調運転状態を示すもので、この空調運転では、吹出空気経路においてはダンパ12aを閉、ダンパ12bを開とすると共に、吸込空気経路においてはダンパ15aを閉、ダンパ15bを開として空調機8を運転する。
この状態では、空調機8の吹出側からの温風は、ダクト11c,11b、ダンパ12bを通り、天井3の吹出口6から居室空間5内に流入すると共に、居室空間5内の空気が吸込口7から天井空間4内に流入し、次いで、天井空間4から吸込口16、ダクト14b,14c、ダンパ15bを経て空調機8の吸込側に還流して循環に供される。
以上の空調運転の開始時点では、上記予熱運転により床躯体1の温度は、室内設定温度よりは低いものの、空調運転終了時点の床躯体1の平均温度程度に維持されているので、居室空間5から天井空間4に流入したレタン空気は左程冷却されない。このようにして空調時にはレタン空気が床躯体1の加熱に供されないので、予熱運転において床躯体1に蓄えられた熱を空調運転において有効利用することができる。
居室空間5から天井空間4に流入したレタン空気の流れは、吸込口16の構成、位置等を調節して床躯体1に接触しないように制御することにより、レタン空気の冷却を更に効果的に防止することができる。
【0017】
以上は、本発明を暖房期につき説明しているが、冷房期の運転についても同様に、予熱運転における床躯体の予冷を空調時に利用することができる。また、以上は、本発明を適用する空調システムを天井吹き出し方式として説明しているが、従来例として説明した図3に示すように床吹き出し方式の空調システムにも利用することができる。
【0018】
【発明の効果】
本発明は以上のとおりであるので、夜間電力により床躯体に蓄えた熱を、空調時に有効利用することにより、昼間のベース負荷のカットと、ランニングコストの低減が可能な床躯体蓄熱を利用した空調システムにおいて、次のような効果がある。
a.予熱運転において多大な加熱(又は冷却)能力が必要でなくなる。
b.予熱による床躯体と外部との温度差を小さくすることができるので、熱損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の運転方法を適用する空調システムの実施の形態を予熱運転状態により概念的に示す要部断面図である。
【図2】 本発明の運転方法を適用する空調システムの実施の形態を空調運転状態により概念的に示す要部断面図である。
【図3】 床躯体蓄熱を利用した空調システムの一例を概念的に示す斜視図である。
【符号の説明】
1 床躯体
2 中空部
3 天井
4 天井空間
5 居室空間
6 吹出口
7 吸込口
8 空調機
9a,9b 連通口
10,13 切換機構
11a,11b,11c ダクト
12a,12b モータダンパ
14a,14b,14c ダクト
15a,15b モータダンパ
16 吸込口
17 外断熱部
18 上階の床
19 窓
Claims (2)
- 空調機から空調空間に至り、空調空間から空調機に還流する空調空気経路の適所に、コンクリート床躯体の中空部により構成した蓄熱空気通路を配置する構成とすると共に、空調空間と蓄熱空気通路を夫々バイパス可能なバイパス手段を構成した床躯体蓄熱を利用した空調システムにおいて、空調時の運転に先立って、空調空気を空調空間には流さずに蓄熱空気通路に流してコンクリート床躯体を予熱する予熱運転過程を設けると共に、空調時の運転においては空調空気を蓄熱空気通路に流さずに空調空間に流す構成としたことを特徴とする床躯体蓄熱を利用した空調システムの運転方法
- 空調システムは天井吹出式の構成として、天井と床躯体間の天井空間内に空調機を設置し、空調空間の天井に吹出口と吸込口を構成すると共に、床躯体は中空部を有する構成として、中空部により蓄熱空気通路を構成すると共に、蓄熱空気通路は、その両端側において天井空間側に連通口を構成し、空調機の吹出側を、切換機構を備えた吹出空気経路を介して一端側の連通口と吹出口に選択的に連通させる構成とすると共に、空調機の吸込側を、切換機構を備えた吸込空気経路を介して一端側の連通口と天井空間に選択的に連通させる構成とし、他端側の連通口は天井空間と連通させたことを特徴とする請求項1記載の床躯体蓄熱を利用した空調システムの運転方法
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