JP6054186B2

JP6054186B2 - 除湿空調システム

Info

Publication number: JP6054186B2
Application number: JP2013010677A
Authority: JP
Inventors: 和芳張本; 関根　賢太郎; 賢太郎関根; 田中　拓也; 拓也田中
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2033-01-23
Also published as: JP2014142118A

Description

本発明は、除湿空調システムに関する。詳しくは、建物の室内の空気を除湿する除湿空調システムに関する。

従来より、空調機による除湿は、冷却除湿方式および吸着除湿方式がある。このうち、吸着除湿方式は、吸着剤を用いて除湿を行う方式であり、除湿および再生の二段階による運転を行う。
除湿段階では、室内の空気を空調機内の吸着剤に通過させることで、この空気中の水分を吸着剤に吸着させて、空気を除湿する。

ここで、除湿段階では、吸着剤の吸湿力が限界に達して除湿能力が低下するため、再生段階にて吸着剤を再生して除湿能力を回復させる。すなわち、再生段階では、相対湿度の低い暖かい空気を吸着剤に通過させることで、吸着剤に吸着した水分を空気に移動させて排出させる。

ところで、以上の再生段階では暖かい空気が必要となるため、太陽熱を利用して空気を昇温して暖める方法が提案されている（非特許文献１参照）。
具体的には、非特許文献１に示された方法では、平屋建ての建物において、屋根面に集熱パネルを設け、天井裏付近に２台のデシカント空調機を設置する。

除湿段階では、各デシカント空調機は、床付近から取り入れた外気を除湿し、この除湿した空気を床付近から室内に吹き出す。一方、再生段階では、各空調機は、集熱パネルで昇温した空気を取り入れて、この空気により空調機内の吸着剤の再生を行う。

空気集熱式ソーラー除湿涼房システムの研究開発、日本太陽エネルギー学会／風力エネルギー協会講演論文集(RE2006 JAPAN DAY)、pp.309-312、2006.10

ところで、高層建物においても、吸着除湿方式で除湿を行うことが要請されており、この場合、上述の提案を高層建物に適用することが考えられる。しかしながら、高層建物は複数のフロアが積層される構造であるため、屋根面積に比べて室内空間がかなり大きくなっている。よって、高層建物に上述の提案を適用しようとしても、上述の提案では屋根面でのみ昇温するため、全てのデシカント空調機の再生運転を賄うことはできない、という問題があった。

本発明は、高層建物においても、デシカント空調機の吸着剤を確実に再生できる除湿空調システムを提供することを目的とする。

請求項１および請求項２に記載の除湿空調システムは、建物（例えば、後述の建物１、１Ａ、１Ｂ）の室内に供給される空気を除湿する除湿空調システムであって、前記建物の外壁面の一部は、透明性部材（例えば、後述のガラス板４１Ａ、５１）であり、当該透明性部材を含んで構成された箱状の集熱部（例えば、後述の窓部４０およびスパンドレル部５０）と、吸着剤（例えば、後述の吸着部６１）を有するデシカント空調機（例えば、後述のデシカント空調機６０）と、前記集熱部の上部から前記デシカント空調機に至る空気流通路（例えば、後述のダクト５２）と、を備え、当該デシカント空調機を駆動して、前記室内に供給される空気を前記吸着剤に通して、当該空気中の水分を前記吸着剤に吸着させることで除湿する除湿運転を行うとともに、太陽光により前記集熱部内部の空気を昇温し、前記空気流通路を通して、当該昇温した空気を前記集熱部から当該デシカント空調機内に吸引して前記吸着剤に通し、前記吸着剤を昇温して当該空気に前記吸着剤の水分を排出させることで、前記吸着剤を再生する再生運転を行うことを特徴とする。

この発明によれば、外壁面の一部を集熱部として利用する。つまり、外壁面に照射する太陽光により集熱部の内部で空気を昇温して、この昇温した空気を用いて、デシカント空調機内の吸着剤の水分を除去する。よって、高層建物においても、集熱部の面積を大きく確保できるから、デシカント空調機の吸着剤を確実に再生できる。

請求項１に記載の除湿空調システムは、前記建物は、前記集熱部の下に設けられた腰壁部（例えば、後述の立上がり部３０）を備え、前記デシカント空調機は、前記腰壁部の室内側に設けられることを特徴とする。

この発明によれば、腰壁部の室内側にデシカント空調機を設置したので、天井裏空間の懐高さを小さくして、天井高を大きく確保できる。
また、腰壁部の室内側にデシカント空調機を設置したので、デシカント空調機のメンテナンスが容易となる。

請求項２に記載の除湿空調システムは、前記建物は、上下に積層された少なくとも２つのフロア（例えば、後述のフロア２Ｂ、２Ｃ）を備え、前記上階のフロア（例えば、後述のフロア２Ｃ）は、前記建物の外周に沿って設けられた腰壁部を備え、前記デシカント空調機は、当該腰壁部の室内側に設けられ、前記集熱部は、前記下階のフロア（例えば、後述のフロア２Ｂ）に設けられることを特徴とする。

また、請求項１の除湿空調システムでは、集熱部の上部からこの集熱部の下方に設けられたデシカント空調機まで空気流通路を延ばす必要があるため、暖めた空気の搬送経路が長くなって熱損失が大きくなり、再生運転の効率が低下するおそれがあるうえに、空気を送るファンのエネルギ消費量が多くなっていた。
しかしながら、この発明によれば、集熱部で暖めた空気をこの集熱部の上階のデシカント空調機で利用するので、昇温した空気の搬送経路を短くでき、熱損失を抑えて、再生運転の効率が低下するのを防止できるうえに、ファンのエネルギ消費量を低減できる。

本発明の除湿空調システムは、前記建物は、天井裏空間（例えば、後述の天井裏空間５４）を備え、前記デシカント空調機は、前記建物の天井裏空間に設けられることが好ましい。

請求項１の除湿空調システムでは、集熱部の上部からこの集熱部の下方に設けられたデシカント空調機まで空気流通路を延ばす必要があるため、暖めた空気の搬送経路が長くなって熱損失が大きくなり、再生運転の効率が低下するおそれがあるうえに、空気を送るファンのエネルギ消費量が多くなっていた。
しかしながら、この発明によれば、窓部で暖めた空気をこの集熱部の上の天井裏空間に設けられたデシカント空調機で利用するので、暖めた空気の搬送経路を短くでき、熱損失を抑えて、再生運転の効率が低下するのを防止できるうえに、ファンのエネルギ消費量を低減できる。

また、腰壁が不要となるので、例えば集熱部下端の高さ位置を床面付近とすることにより、集熱部の面積をより大きく確保できる。

本発明によれば、外壁面の一部を集熱部として利用する。つまり、外壁面に照射する太陽光により集熱部の内部で空気を昇温して、この昇温した空気を用いて、デシカント空調機内の吸着剤の水分を除去する。よって、高層建物においても、集熱部の面積を大きく確保できるから、デシカント空調機の吸着剤を確実に再生できる。

本発明の第１実施形態に係る除湿空調システムが適用された建物の断面図である。本発明の第２実施形態に係る除湿空調システムが適用された建物の断面図である。本発明の参考例に係る除湿空調システムが適用された建物の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る除湿空調システムが適用された建物１の断面図である。

建物１は、上下に積層された複数のフロア２Ａ、２Ｂ、２Ｃを有し、複数本の図示しない柱と、これら柱の柱頭部同士を連結する図示しない梁と、これら梁に支持される鉄筋コンクリート造の床１０と、外壁２０と、を備える。

各フロア２Ａ〜２Ｃの床１０は、ＯＡフロア１１により二重床となっている。
各フロア２Ａ〜２Ｃの外壁２０は、床１０の外周部に設けられた腰壁としての鉄筋コンクリート造の立上がり部３０と、この立上がり部３０の上に設けられた集熱部としての窓部４０と、この窓部４０の上に設けられた集熱部としてのスパンドレル部５０と、を含んで構成される。

立上がり部３０の室内側には、所定間隔置きに吸着部６１を有するデシカント空調機６０が設けられており、立上がり部３０の上端面およびデシカント空調機６０は、断熱材が張られたペリカバー３１で覆われている。
各デシカント空調機６０は、吸着剤としての吸着部６１と、この吸着部６１の上方の空間である給気チャンバ６２と、吸着部６１の下方の空間である還気チャンバ６３と、を備える。
吸着部６１は、例えばシリカゲルからなる吸着エレメント６１１が配置されて構成される。

立上がり部３０の下部には、外部とデシカント空調機６０の還気チャンバ６３とを連通する吸込口３２が開閉可能に設けられている。また、ペリカバー３１の上部には、デシカント空調機６０の給気チャンバ６２に連通する吹出口３３が開閉可能に設けられている。

また、ペリカバー３１と立上がり部３０の上端面との間には空隙が設けられ、この空隙には、建物１の外部と給気チャンバ６２とを連通する排気口３４が開閉可能に設けられている。

窓部４０は、互いに略平行な透明性部材としてのガラス板４１Ａとブラインド４１Ｂとを含んで構成された箱状である。
ガラス板４１Ａは、外側に設けられて建物１の外壁面を構成し、ブラインド４１Ｂは、ガラス板４１Ａの室内側に設けられている。このブラインド４１Ｂの下端側にはスリットが形成されて、このスリットは、再生運転用吸込口４２となっている。これにより、再生運転用吸込口４２は、窓部４０の下部の室内側に形成され、窓部４０の内部に連通している。

スパンドレル部５０は透明性部材としてのガラス板５１を含んで構成された箱状である。ガラス板５１は、建物１の外壁面を構成している。
このスパンドレル部５０の室内側には、空気流通路としてのダクト５２が接続されており、このダクト５２は、下方に延びて、同一フロアのデシカント空調機６０の還気チャンバ６３に接続されている。例えば、フロア２Ｂのスパンドレル部５０は、ダクト５２を介して同じフロア２Ｂのデシカント空調機６０に接続されている。
ダクト５２の途中には、ダクト５２を開閉する図示しないダンパが設けられている。

スパンドレル部５０の下端つまり窓部４０の上端の高さには、天井５３が設けられており、スパンドレル部５０の室内側でかつ天井５３の上の空間は、天井裏空間５４となっている。

以上の建物１では、以下のようにして除湿運転および再生運転を行う。
除湿運転では、ダクト５２および排気口３４を閉鎖状態とし、吸込口３２および吹出口３３を開放状態として、デシカント空調機６０を駆動する。
これにより、図１（ａ）中の矢印に示すように、外気を吸込口３２から還気チャンバ６３に吸い込んで、吸着部６１にこの外気を通して、外気中の水分を吸着部６１に吸着させて除湿する。その後、この除湿された空気は、給気チャンバ６２を通って、吹出口３３から吹き出される。

一方、再生運転では、ダクト５２および排気口３４を開放状態とし、吸込口３２および吹出口３３を閉鎖状態として、デシカント空調機６０を駆動する。
これにより、図１（ｂ）中の矢印に示すように、室内の空気を窓部４０下部の再生運転用吸込口４２から吸い込んで、窓部４０およびスパンドレル部５０で昇温し、ダクト５２を通して窓部４０の上部からデシカント空調機６０内に吸引して吸着部６１に通して、吸着部６１を昇温してこの空気に吸着部６１の水分を排出させることで、吸着部６１を再生する。その後、この水分を含んだ空気は、給気チャンバ６２を通って、排気口３４から外部に排出される。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）外壁面の一部である窓部４０およびスパンドレル部５０を集熱部として利用する。つまり、外壁面に照射する太陽光により窓部４０およびスパンドレル部５０の内部で空気を昇温して、この昇温した空気を用いて、デシカント空調機６０内の吸着部６１の水分を除去する。よって、高層建物においても、集熱部の面積を大きく確保できるから。デシカント空調機６０の吸着部６１を確実に再生できる。

（２）立上がり部３０の室内側にデシカント空調機６０を設置したので、天井裏空間５４の懐高さを小さくして、天井高を大きく確保できる。
また、立上がり部３０の室内側にデシカント空調機６０を設置したので、デシカント空調機６０のメンテナンスが容易となる。

〔第２実施形態〕
図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る除湿空調システムが適用された建物１Ａの断面図である。図２（ａ）中の矢印は、除湿運転時の空気の流れを示すものであり、図２（ｂ）中の矢印は、再生運転時の空気の流れを示すものである。
本実施形態では、スパンドレル部５０から延びるダクト５２が上階のフロアに延びている点が第１実施形態と異なる。

すなわち、ダクト５２は、スパンドレル部５０から上方に延びて、上階のフロアのデシカント空調機６０の還気チャンバ６３に接続されている。例えば、フロア２Ｂのスパンドレル部５０から延びたダクト５２は、上階のフロア２Ｃのデシカント空調機６０の還気チャンバ６３に接続される。

本実施形態によれば、上述の（１）、（２）の効果に加えて、以下のような効果がある。
（３）窓部４０で暖めた空気をこの窓部４０の上階のデシカント空調機６０で利用するので、暖めた空気の搬送経路を短くでき、熱損失を抑えて、再生運転の効率が低下するのを防止できるうえに、ファンのエネルギ消費量を低減できる。

〔参考例〕
図３は、本発明の参考例に係る除湿空調システムが適用された建物１Ｂの断面図である。図３（ａ）中の矢印は、除湿運転時の空気の流れを示すものであり、図３（ｂ）中の矢印は、再生運転時の空気の流れを示すものである。
本参考例では、デシカント空調機６０が立上がり部３０の室内側ではなく、天井裏空間５４に設けられている点が、第１実施形態と異なる。

すなわち、デシカント空調機６０は、天井裏空間５４に設けられている。
吸込口３２は、スパンドレル部５０に設けられ、ダクト５５を介してデシカント空調機６０の還気チャンバ６３に連通している。
吹出口３３は、天井５３に設けられ、ダクト５６を介してデシカント空調機６０の給気チャンバ６２に連通している。
排気口３４は、スパンドレル部５０に設けられ、ダクト５７を介してデシカント空調機６０の給気チャンバ６２に連通している。

本参考例によれば、上述の（１）、（３）と同様の効果がある。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

例えば、上述の各実施形態では、吸着部６１を内蔵したデシカント空調機６０を用いたが、これに限らず、吸着部と空調機とを分けて設けてもよい。吸着部の下流側に空調機を設けた場合には、空調機での潜熱処理量を抑制してドレン処理が不要となるうえに、吸着部で発生する凝縮熱に相当する熱を冷却できる。

また、上述の各実施形態では、互いに略平行なガラス板４１Ａとブラインド４１Ｂとを含んで窓部４０を構成したが、これに限らず、ブラインド４１Ｂの内側にさらにガラス板を設けてもよい。さらに、この場合、再生運転用吸込口を室内側ではなく外壁面側に設けて、再生運転時に屋外の空気を窓部に取り込むようにしてもよい。
また、デシカント空調機６０に、除湿運転時に吸着部６１で除湿された空気を冷却するコイルや、再生運転時に吸着部６１に送る空気を昇温させる加熱部を設けてもよい。

１、１Ａ、１Ｂ…建物
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…フロア
１０…床
１１…ＯＡフロア
２０…外壁
３０…立上がり部（腰壁部）
３１…ペリカバー
３２…吸込口
３３…吹出口
３４…排気口
４０…窓部（集熱部）
４１Ａ…ガラス板（透明性部材）
４１Ｂ…ブラインド
４２…再生運転用吸込口
５０…スパンドレル部（集熱部）
５１…ガラス板（透明性部材）
５２…ダクト（空気流通路）
５３…天井
５４…天井裏空間
５５、５６、５７…ダクト
６０…デシカント空調機
６１…吸着部（吸着剤）
６２…給気チャンバ
６３…還気チャンバ
６１１…吸着エレメント

Claims

建物の室内に供給される空気を除湿する除湿空調システムであって、
前記建物の外壁面の一部は、透明性部材であり、
当該透明性部材を含んで構成された箱状の集熱部と、
当該集熱部の下に設けられた腰壁部と、
当該腰壁部の室内側に設けられて吸着剤を有するデシカント空調機と、
前記集熱部の上部から前記デシカント空調機に至る空気流通路と、を備え、
当該デシカント空調機を駆動して、前記室内に供給される空気を前記吸着剤に通して、当該空気中の水分を前記吸着剤に吸着させることで除湿する除湿運転を行うとともに、
太陽光により前記集熱部内部の空気を昇温し、前記空気流通路を通して、当該昇温した空気を前記集熱部から当該デシカント空調機内に吸引して前記吸着剤に通し、前記吸着剤を昇温して当該空気に前記吸着剤の水分を排出させることで、前記吸着剤を再生する再生運転を行うことを特徴とする除湿空調システム。
建物の室内に供給される空気を除湿する除湿空調システムであって、
前記建物は、上下に積層された少なくとも２つのフロアを備え、
前記建物の外壁面の一部は、透明性部材であり、
前記下階のフロアに設けられて当該透明性部材を含んで構成された箱状の集熱部と、
前記上階のフロアの前記建物の外周に沿って設けられた腰壁部と、
当該腰壁部の室内側に設けられて吸着剤を有するデシカント空調機と、
前記集熱部の上部から前記デシカント空調機に至る空気流通路と、を備え、
当該デシカント空調機を駆動して、前記室内に供給される空気を前記吸着剤に通して、当該空気中の水分を前記吸着剤に吸着させることで除湿する除湿運転を行うとともに、
太陽光により前記集熱部内部の空気を昇温し、前記空気流通路を通して、当該昇温した空気を前記集熱部から当該デシカント空調機内に吸引して前記吸着剤に通し、前記吸着剤を昇温して当該空気に前記吸着剤の水分を排出させることで、前記吸着剤を再生する再生運転を行うことを特徴とする除湿空調システム。