JP6143089B2

JP6143089B2 - 輻射空調システムの冷温水配管設置構造

Info

Publication number: JP6143089B2
Application number: JP2013129870A
Authority: JP
Inventors: 吉章小久保; 直人熊野; 村上　宏次; 宏次村上
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2017-06-07
Anticipated expiration: 2033-06-20
Also published as: JP2015004471A

Description

この発明は、簡易な構成で輻射性能を劣化させずに冷温水配管を設置することができる輻射空調システムの冷温水配管設置構造に関する。

輻射空調方式は、熱が高温場から低温場へ遠赤外線で移動する現象を利用するものである。従来の輻射空調方式では、天井パネル表面または床（躯体スラブ内または躯体スラブ下面／上面への打増し部分）に設置あるいは打ち込んだ配管に冷温水を流して天井パネルや床を冷やしたり、温めたりすることで室温を調整している。この輻射空調方式は、省エネルギー性と、不快な気流感や室内上下温度差が少ないという快適性との両立が可能である。

特許文献１には、冷温熱源発生機を有し、冷，熱媒が流通する伝熱パイプと、このパイプを伝熱可能に接触させた輻射プレートと、この輻射プレートの背面に前記伝熱パイプを埋設するように断熱材を取り付けて構成した輻射パネルとを備えるものが記載されている。

また、特許文献２には、１方向性コンクリート天井スラブの下面に形成される凹部を閉じてスラブダクトを形成し、このスラブダクトに空調空気を流して前記コンクリート天井スラブの室内側表面を冷却するものが記載されている。

特開平５−２２３２８７号公報特開平８−２６１５１５号公報

ところで、天井パネルに冷温水配管を設ける方式では、天井パネルとして鋼板やアルミなどの金属製パネルを用いることが多い。この天井パネルは、通常のボード天井（プラスターボード、岩綿吸音板、グラスウールボード、ロックウールボードなど）に比べて高価である。さらに、この天井パネルは、重量が重く、かつ、フラットバーの上に載せるようにしているため、地震などで落下しないようにするために、支持部材も重厚となり、設置工事費が大幅にアップするという問題があった。

一方、躯体スラブ打ち込みによる冷温水配管設置方式では、躯体スラブ内に冷温水配管が配置されることによる躯体スラブの断面欠損分の補強やコンクリートの打ち増しが必要になるという問題があった。なお、躯体スラブ下面／上面の打ち増し部分に冷温水配管を設ける場合、打ち増し部分の経年的剥離に対応しておく必要がある。また、冷温水配管をコンクリートやモルタルなどの熱伝導性の悪い材料で包むため、輻射性能（熱伝導効率）が大幅に劣化することになる。特に、コンクリートやモルタルの被り厚が大きいほど、輻射性能（熱伝導効率）が劣化する。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で輻射性能を劣化させずに冷温水配管を設置することができる輻射空調システムの冷温水配管設置構造を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる輻射空調システムの冷温水配管設置構造は、躯体スラブ構築時に用いたデッキプレートに冷温水配管の周面を接触して配置したことを特徴とする。

また、この発明にかかる輻射空調システムの冷温水配管設置構造は、上記の発明において、前記躯体スラブと前記デッキプレートとの間に平面パネルを配置し、該平面パネルと前記デッキプレートとの間の空隙に前記冷温水配管を配置し、該冷温水配管の周面を前記デッキプレートに接触させたことを特徴とする。

また、この発明にかかる輻射空調システムの冷温水配管設置構造は、上記の発明において、前記躯体スラブと前記デッキプレートとの間の空隙に充填材を充填するとともに、前記冷温水配管を配置し、該冷温水配管の周面を前記デッキプレートに接触させたことを特徴とする。

また、この発明にかかる輻射空調システムの冷温水配管設置構造は、上記の発明において、前記平面パネルあるいは前記充填材は、断熱材であることを特徴とする。

また、この発明にかかる輻射空調システムの冷温水配管設置構造は、上記の発明において、前記充填材は、蓄熱材であることを特徴とする。

また、この発明にかかる輻射空調システムの冷温水配管設置構造は、躯体スラブ構築時に第１デッキプレートの裏面を前記躯体スラブに密着させ、第２デッキプレートの表面が前記第１デッキプレートの表面に対向するように、かつ、前記第１デッキプレート及び前記第２デッキプレートの各凹部が上下逆となるように、前記第２デッキプレートを配置し、前記第１デッキプレートと前記第２デッキプレートとの間の空隙に冷温水配管を配置し、該冷温水配管の周面を前記第２デッキプレートに接触して配置したことを特徴とする。

また、この発明にかかる輻射空調システムの冷温水配管設置構造は、躯体スラブ構築時に第１デッキプレートの裏面を前記躯体スラブに密着させ、第２デッキプレートの裏面が前記第１デッキプレートの表面に対向するように前記第２デッキプレートを平行配置し、前記第１デッキプレートと前記第２デッキプレートとの間の空隙に冷温水配管を配置し、該冷温水配管の周面を前記第２デッキプレートに接触して配置したことを特徴とする。

また、この発明にかかる輻射空調システムの冷温水配管設置構造は、上記の発明において、前記冷温水配管は、前記デッキプレートあるいは前記第２デッキプレートの表面及び／または裏面に接触して配置されることを特徴とする。

また、この発明にかかる輻射空調システムの冷温水配管設置構造は、上記の発明において、前記冷温水配管の断面形状は、前記デッキプレートあるいは前記第２デッキプレートに接触する部分が平坦であることを特徴とする。

また、この発明にかかる輻射空調システムの冷温水配管設置構造は、上記の発明において、前記冷温水配管は、前記デッキプレートあるいは前記第２デッキプレートとの接触部周縁を、ヒートシンクを介して接触させたことを特徴とする。このヒートシンクを介して冷温水配管とデッキプレートあるいは第２デッキプレートとを接触させることで、冷温水配管とデッキプレートと間の接触伝熱面積を増加させることができる。

また、この発明にかかる輻射空調システムの冷温水配管設置構造は、上記の発明において、前記デッキプレートあるいは前記第２デッキプレートは、前記冷温水配管との接触部分を、前記冷温水配管の周面形状と同じ形状に加工して前記冷温水配管と接触することを特徴とする。すなわち、デッキプレートあるいは第２デッキプレート自体を冷温水配管の配管形状に加工して冷温水配管を配置することで、ヒートシンク効果を持たせるようにしている。

なお、冷温水配管の周面をデッキプレートあるいは第２デッキプレートの表面に接触させた状態で、冷温水配管の一部あるいは全体を高い熱伝導性の塗り材で貼り固めてもよい。これによって、塗り材がヒートシンクとして機能し、冷温水配管とデッキプレートあるいは第２デッキプレートとの実質的な接触面積が増大する。また、サドルによって冷温水配管４の周面をデッキプレートあるいいは第２デッキプレートの表面に直付けするようにしてもよい。これによって、冷温水配管とデッキプレートあるいは第２デッキプレートとの接触状態を確実にすることができる。さらに、サドルに替えて、接着剤を用いてもよい。この場合、接着剤は高い熱伝導性であることが好ましい。また、冷温水配管の周面をデッキプレートあるいは第２デッキプレートの表面に接触させた状態で、冷温水配管の一部あるいは全体を、発泡ウレタンなどの保温材によって貼り固めるようにしてもよい。

また、この発明にかかる輻射空調システムの冷温水配管設置構造は、上記の発明において、前記デッキプレートあるいは前記第２デッキプレートの両端部に止水機構を設けるとともに、排水管を設けて、ドレンパンを形成することもできる。

この発明によれば、躯体スラブ構築時に用いたデッキプレートに冷温水配管の周面を接触して配置し、前記デッキプレートを輻射パネルとして兼用しているので、簡易な構成で輻射性能を劣化させずに冷温水配管を設置することができる。

図１は、この発明の実施の形態１である輻射空調システムの冷温水配管設置構造を示す断面図である。図２は、この発明の実施の形態２である輻射空調システムの冷温水配管設置構造を示す断面図である。図３は、この発明の実施の形態３である輻射空調システムの冷温水配管設置構造を示す断面図である。図４は、この発明の実施の形態３の変形例である輻射空調システムの冷温水配管設置構造を示す断面図である。図５は、この発明の実施の形態２の変形例である輻射空調システムの冷温水配管設置構造を示す断面図である。図６は、この発明の実施の形態１の変形例である輻射空調システムの冷温水配管設置構造を示す断面図である。図７は、この発明の実施の形態４である輻射空調システムの冷温水配管設置構造を示す断面図である。図８は、この発明の実施の形態５である輻射空調システムの冷温水配管設置構造を示す断面図である。図９は、冷温水配管のデッキプレートへの設置構造の変形例を示す断面図である。図１０は、冷温水配管のデッキプレートへの設置構造の変形例を示す断面図である。図１１は、冷温水配管のデッキプレートへの設置構造の変形例を示す断面図である。図１２は、冷温水配管のデッキプレートへの設置構造の変形例を示す断面図である。図１３は、冷温水配管のデッキプレートへの設置構造の変形例を示す断面図である。図１４は、デッキプレートに対する冷温水配管の設置位置及び設置数の変形例を示す断面図である。図１５は、デッキプレートに対する冷温水配管の設置位置及び設置数の変形例を示す断面図である。図１６は、デッキプレートに対する冷温水配管の設置位置及び設置数の変形例を示す断面図である。図１７は、デッキプレートに対する冷温水配管の設置位置及び設置数の変形例を示す断面図である。図１８は、デッキプレートに対する冷温水配管の設置位置及び設置数の変形例を示す断面図である。図１９は、デッキプレートに対する冷温水配管の設置位置及び設置数の変形例を示す断面図である。図２０は、冷温水配管の断面形状の変形例を示す断面図である。図２１は、冷温水配管の断面形状の変形例を示す断面図である。

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１である輻射空調システムの冷温水配管設置構造を示す断面図である。図１において、デッキプレート２は、構造（合成）デッキとして用いられる。この冷温水配管設置構造では、冷温水配管４は、その周面がデッキプレート２の表面に直接またはヒートシンクを介して接触するようにして躯体コンクリートスラブ（躯体スラブ）１内に打ち込まれる。このデッキプレート２は、鋼板製であるため、デッキプレート本体の構造体及び型枠としての機能に加え、輻射パネルとして兼用される。したがって、専用の輻射パネルが不要となる。

（実施の形態２）
図２は、この発明の実施の形態２である輻射空調システムの冷温水配管設置構造を示す断面図である。この実施の形態２では、デッキプレート２は、型枠デッキとして用いられ、冷温水配管４は、デッキプレート２の表面に直接またはヒートシンクを介して接触するように配置される。デッキプレート２の凹部５の領域は、軽量のシンダーコンクリート等で充填するとともに、躯体スラブ１のコンクリートを打設する際の型枠として使用することができる。また、躯体スラブ１と連続させてコンクリートを打設してその全部または一部を躯体スラブとして使用することも可能である。

（実施の形態３）
図３は、この発明の実施の形態３である輻射空調システムの冷温水配管設置構造を示す断面図である。この実施の形態３では、実施の形態２で示した躯体スラブ１とデッキプレート２との間に平面パネルである型枠ボード３を設置し、デッキプレート１の凹部５を空隙とすることで躯体蓄熱を抑止して空調制御の応答性の敏速化と躯体の軽量化を図ったものである。

（実施の形態１〜３の変形例）
図４は、この発明の実施の形態３の変形例である輻射空調システムの冷温水配管設置構造を示す断面図である。図４では、図１に示した型枠ボード３を、断熱ボード１１としている。これによって、冷温水配管４から躯体スラブ１への放熱を抑制し、デッキプレート２への放熱を増加させることで、輻射性能（熱伝導効率）を高めることができる。

図５は、この発明の実施の形態２の変形例である輻射空調システムの冷温水配管設置構造を示す断面図である。図５では、図２に示した構成に、図４に示した断熱ボード１１を加えている。これによって、冷温水配管４から躯体スラブ１への放熱を抑制し、デッキプレート２への放熱を増加させることで、輻射性能（熱伝導効率）を高めることができる。なお、デッキプレート２の凹部５の充填材を断熱材あるいは蓄熱材としてもよい。

図６は、この発明の実施の形態１の変形例である輻射空調システムの冷温水配管設置構造を示す断面図である。図６では、図１に示した構成において、躯体スラブ１の上面に断熱ボード１１を設け、さらに断熱ボード１１の上面に補強材１２を設けている。断熱ボード１１は断熱作用があるため、躯体スラブ１の上方面への輻射を抑えることができる。なお、この場合、躯体スラブ１は蓄熱材としても機能する。

（実施の形態４）
図７は、この発明の実施の形態４である輻射空調システムの冷温水配管設置構造を示す断面図である。この実施の形態４では、躯体スラブ構築時にデッキプレート２１の裏面を躯体スラブ１に密着させ、デッキプレート２２の表面がデッキプレート２１の表面に対向するように、かつ凹部５が上下逆となるように、デッキプレート２２を配置し、デッキプレート２１とデッキプレート２２との間の空隙Ｅ２に冷温水配管４を配置し、冷温水配管４の周面をデッキプレート２２に接触して配置している。この実施の形態４では、デッキプレート２２を輻射パネルとして用いている。なお、既存建物の空調リニューアル時において、既存の躯体スラブ１の下面がフラットである場合や既存の躯体スラブ１の下面にデッキプレート２１が設置されている場合でも、躯体スラブ１の下面、あるいはデッキプレート２１の下面にデッキプレート２２を設置して輻射空調システムを構築することが可能である。

（実施の形態５）
図８は、この発明の実施の形態５である輻射空調システムの冷温水配管設置構造を示す断面図である。この実施の形態５では、躯体スラブ１構築時にデッキプレート２１の裏面を躯体スラブ１に密着させ、デッキプレート２３の裏面がデッキプレート２１の表面に対向するようにデッキプレート２２を平行配置し、デッキプレート２１とデッキプレート２３との間の空隙Ｅ３に冷温水配管４を配置し、冷温水配管４の周面をデッキプレート２３に接触して配置している。なお、デッキプレート２１，２３間の空隙Ｅ３は、躯体スラブ１構築時に用いたセパレーター２０を支持部材として用いることができる。この実施の形態５でも、デッキプレート２３を輻射パネルとして用いている。

＜冷温水配管のデッキプレートへの設置構造の変形例＞
次に、上述した実施の形態１〜５において、冷温水配管４による搬送冷温熱を効率的にデッキプレート２に伝熱させるための設置構造の変形例について説明する。図９〜図１３は、冷温水配管４のデッキプレート２への設置構造の変形例を示す断面図である。図９では、冷温水配管４の周面をデッキプレート２の表面に接触させる場合、ヒートシンク３１を介してデッキプレート２との接触部周縁を含めて接触させるようにしている。このヒートシンク３１を介して冷温水配管４とデッキプレート２とを接触させることで、冷温水配管４とデッキプレート２と間の接触伝熱面積を増加させることができる。

図１０では、デッキプレート２が冷温水配管４との接触部分２ａを、冷温水配管４の周面形状と同じ形状に加工して冷温水配管４とデッキプレート２との接触面積を大きくさせて、それぞれを接触させるようにしている。すなわち、デッキプレート２自体を冷温水配管４の配管形状に加工して冷温水配管４を配置することで、図９と同様のヒートシンク効果を持たせることができる。

図１１では、冷温水配管４の周面をデッキプレート２の表面に接触させた状態で、冷温水配管４の一部あるいは全体を高い熱伝導性の塗り材３２で貼り固めるようにしている。これによって、塗り材３２がヒートシンクとして機能し、冷温水配管４とデッキプレート２との実質的な接触面積が増大する。

図１２では、サドル３３によって冷温水配管４の周面をデッキプレート２の表面に直付けするようにしている。これによって、冷温水配管４とデッキプレート２との接触状態を確実にすることができる。なお、サドル３３に替えて、接着剤を用いてもよい。この場合、接着剤は高い熱伝導性であることが好ましい。

図１３では、冷温水配管４の周面をデッキプレート２の表面に接触させた状態で、冷温水配管４の一部あるいは全体を、発泡ウレタンなどの保温材によって貼り固めるようにしている。

＜冷温水配管の設置位置及び設置数の変形例＞
次に、上述した実施の形態１〜５において、デッキプレート２に対する冷温水配管４の設置位置及び設置数の変形例について説明する。図１４〜図１９は、デッキプレート２に対する冷温水配管４の設置位置及び設置数の変形例を示す断面図である。図１４〜図１７では、デッキプレート２に接触配置される冷温水配管４の配置個数を空調負荷に対応させて変化させている。すなわち、同一輻射面積に対して、図１４では４つ、図１５では２つ、図１６では６つ、図１７では３つの冷温水配管４を配置している。なお、この前提は、冷温水配管４の口径、循環水量、材質等が同一であることを前提としている。したがって、冷温水配管４の口径、循環水量、材質等が異なった場合、同一輻射面積に対する冷温水配管４の配置個数も適宜変化させる。

図１４〜図１７では、冷温水配管４がデッキプレート２の裏面側（躯体スラブ１側）に設けられていたが、図１８，図１９では、デッキプレート２の表面側（輻射側）にも設けるようにしている。図１８では、すべての冷温水配管４をデッキプレート２の表面側に配置している。また、図１９では、一部の冷温水配管４をデッキプレート２の表面側に配置している。

＜冷温水配管の断面形状の変形例＞
次に、上述した実施の形態１〜５において、冷温水配管４の断面形状の変形例について説明する。図２０及び図２１は、冷温水配管４の断面形状の変形例を示す断面図である。図１〜図１９では、冷温水配管４の断面形状が円形であることを前提としていたが、図２０及び図２１では、冷温水配管４ａがデッキプレート２に接触する部分を平坦にして冷温水配管４ａがとデッキプレート２との接触面積が大きくなる断面形状にようにしている。具体的には、図２０，図２１に示すように、冷温水配管４ａの断面形状が押し潰された状態となるようにしてデッキプレート２との接触面積を大きくしている。したがって、冷温水配管４ａは、少なくとも、接触するデッキプレート２側が平坦になっていればよい。なお、断面形状が楕円形状であっても、冷温水配管４ａとの接触面積は大きくなり、全体的にデッキプレート２に近づくことになるので好ましい。また、冷温水配管４ａの断面形状は矩形であってもよい。なお、冷温水配管４ａは、金属管であっても、樹脂管であってもよい。

＜止水機構の付加＞
上述した実施の形態１〜５において、デッキプレート２，２２，２３の両端部に止水機構を設けるとともに、排水管を設けて、ドレンパンを形成するようにしてもよい。止水機構は、エンドクローズド加工でもよいし、クローサーを用いてもよい。これによって、輻射温調システムに簡易的なドレンパンとしての機構を持たせることができ、漏水対策を講ずることができる。すなわち、デッキプレート２，２２，２３を輻射パネルとして兼用するとともに、ドレンパンとしても用いることができる。

なお、上述した実施の形態及び変形例の構成要素は、適宜組み合わせが可能である。

１躯体スラブ
２，２１，２２，２３デッキプレート
２ａ接触部分
３型枠ボード
４，４ａ冷温水配管
５凹部
１１断熱ボード
１２補強材
２０セパレーター
３１ヒートシンク
３２塗り材
３３サドル
Ｅ１〜Ｅ３空隙

Claims

躯体スラブ構築時に用いたデッキプレートに冷温水配管の周面を接触して配置し、前記デッキプレートを輻射パネルとして兼用したことを特徴とする輻射空調システムの冷温水配管設置構造。
前記躯体スラブと前記デッキプレートとの間に平面パネルを配置し、該平面パネルと前記デッキプレートとの間の空隙に前記冷温水配管を配置し、該冷温水配管の周面を前記デッキプレートに接触させたことを特徴とする請求項１に記載の輻射空調システムの冷温水配管設置構造。
前記躯体スラブと前記デッキプレートとの間の空隙に充填材を充填するとともに、前記冷温水配管を配置し、該冷温水配管の周面を前記デッキプレートに接触させたことを特徴とする請求項１または２に記載の輻射空調システムの冷温水配管設置構造。
前記平面パネルあるいは前記充填材は、断熱材であることを特徴とする請求項２または３に記載の輻射空調システムの冷温水配管設置構造。
前記充填材は、蓄熱材であることを特徴とする請求項３に記載の輻射空調システムの冷温水配管設置構造。
躯体スラブ構築時に第１デッキプレートの裏面を前記躯体スラブに密着させ、第２デッキプレートの表面が前記第１デッキプレートの表面に対向するように、かつ、前記第１デッキプレート及び前記第２デッキプレートの各凹部が上下逆となるように、前記第２デッキプレートを配置し、前記第１デッキプレートと前記第２デッキプレートとの間の空隙に冷温水配管を配置し、該冷温水配管の周面を前記第２デッキプレートに接触して配置したことを特徴とする輻射空調システムの冷温水配管設置構造。
躯体スラブ構築時に第１デッキプレートの裏面を前記躯体スラブに密着させ、第２デッキプレートの裏面が前記第１デッキプレートの表面に対向するように前記第２デッキプレートを平行配置し、前記第１デッキプレートと前記第２デッキプレートとの間の空隙に冷温水配管を配置し、該冷温水配管の周面を前記第２デッキプレートに接触して配置したことを特徴とする輻射空調システムの冷温水配管設置構造。
前記冷温水配管は、前記デッキプレートあるいは前記第２デッキプレートの表面及び／または裏面に接触して配置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の輻射空調システムの冷温水配管設置構造。
前記冷温水配管の断面形状は、前記デッキプレートあるいは前記第２デッキプレートに接触する部分が平坦であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の輻射空調システムの冷温水配管設置構造。
前記冷温水配管は、前記デッキプレートあるいは前記第２デッキプレートとの接触部周縁を、ヒートシンクを介して接触させたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の輻射空調システムの冷温水配管設置構造。
前記デッキプレートあるいは前記第２デッキプレートは、前記冷温水配管との接触部分を、前記冷温水配管の周面形状と同じ形状に加工して前記冷温水配管と接触することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の輻射空調システムの冷温水配管設置構造。
前記デッキプレートあるいは前記第２デッキプレートの両端部に止水機構を設けるとともに、排水管を設けて、ドレンパンを形成したことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の輻射空調システムの冷温水配管設置構造。