JP6832760B2 - 空気調和システム及び建物 - Google Patents
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Description
(構成)
図1は、この発明の実施の形態1における空気調和システムと、それが設置された建物の概略構成図である。なお、図1においては、建物の縦断面を模式的に示している。また、図1において、点線矢印は空気の流れを示している。以降の図においても同様である。
建物1の1階には、例えばリビングとダイニングとキッチンが一体となった空間である第1の部屋2が設けられている。建物1の2階には、例えば寝室又は子供部屋等の居室として用いられる空間である第2の部屋3a、3b、3cが設けられている。建物1の1階と2階には、例えば階段5を有する階段室等の空間である第1の連通室4が設けられている。建物1の1階と2階の間、即ち、第1の部屋2の天井と第2の部屋3a、3b、3cの床との間には、階間部の空間である第2の連通室11が設けられている。
第1の室内ユニット6は、第2の連通室11内の空気を吸込み、吸い込んだ空気を空気調和して第1の部屋2へ吹き出すように構成されている。第1の室内ユニット6は、筐体に形成された開口である吸込口7及び吹出口10と、筐体の内部に設けられた送風機8及び熱交換器9とを有する。第1の室内ユニット6は、例えば第1の部屋2の天井に設置される。また、第1の室内ユニット6は、吸込口7が、第2の連通室11と第1の部屋2とを連通する開口を覆い、吹出口10が、第1の部屋2内に露出するように配置される。つまり、第1の室内ユニット6は、階間の空間である第2の連通室11を吸込みチャンバとして使用する。
第1の温度センサ25は、第1の室内ユニット6に吸い込まれる空気の温度を検知する。第1の温度センサ25は、例えば、吸込口7に配置される。第2の温度センサ26は、第2の室内ユニット12に吸い込まれる空気の温度を検知する。第2の温度センサ26は、例えば、吸込口13に配置される。
なお、集中制御装置30は、本発明における「制御装置」に相当する。
図2に示すように、空気調和システムは、第1の熱源機40と第2の熱源機41とを備えている。第1の熱源機40は、配管40a、40bを介して第1の室内ユニット6と接続され、加熱又は冷却された熱媒体を、第1の室内ユニット6へ供給する。例えば、第1の熱源機40は、圧縮機と、暖房と冷房の運転切換を行う四方弁と、熱源側熱交換器と、膨張弁とを備え、第1の室内ユニット6の熱交換器9に接続されることで、熱媒体である冷媒が循環する冷媒回路を構成する。
再び図1を参照し、空気調和システムが設置された建物1における空気の流通経路について説明する。
第1の室内ユニット6は、第2の連通室11内の空気を吸込み、第1の部屋2に空気調和した空気(温調空気)を吹き出す。第1の部屋2は、第2の部屋3a、3b、3cとは隔離され、第1の連通室4と連通している。このため、第1の部屋2に吹き出された温調空気は、第1の連通室4へ流入する。第1の連通室4は、第2の部屋3a、3b、3c及び第2の連通室11と隔離されている。このため、第1の連通室4に流入した温調空気は、第2の室内ユニット12に吸い込まれる。
次に、第1の室内ユニット6と第2の室内ユニット12との配置関係について説明する。
図1に示すように、建物1は、互いに対向する第1の外壁1aと第2の外壁1bとを有する。例えば、第1の外壁1aの位置が建物1の中央に対して東側の配置である場合、第2の外壁1bの位置は建物1の中央に対して西側となる。第1の室内ユニット6は、平面視において、建物1の中央よりも第1の外壁1aに近い位置に配置される。例えば、第1の室内ユニット6は、第1の外壁1aの近傍に設置される。第2の室内ユニット12は、平面視において、建物1の中央よりも第2の外壁1bに近い位置に配置される。例えば、第2の室内ユニット12は、第2の外壁1bの近傍に設置される。
続いて、空気調和システムの温調制御動作について説明する。
集中制御装置30は、操作部からの入力又は検知温度などに応じて、以下の3つの運転を行う。
通常運転とは、第1の部屋2及び第2の部屋3a、3b、3cを空調対象とし、空調対象の室温が設定温度となるように空気調和する運転である。
通常運転において、集中制御装置30は、第2の温度センサ26の検知温度が設定温度となるように、第1の室内ユニット6の空調能力を調整し、第1の温度センサ25の検知温度が設定温度となるように、第2の室内ユニット12の空調能力を調整する。
微小負荷運転とは、第1の部屋2及び第2の部屋3a、3b、3cの双方に、第1の室内ユニット6及び第2の室内ユニット12の空調能力と比較して微少な冷房負荷あるいは暖房負荷が発生した場合に行う運転である。
混合負荷運転とは、第1の部屋2及び第2の部屋3a、3b、3cの一方に暖房負荷が発生し、他方に冷房負荷が発生した場合に行う運転である。
以上のように本実施の形態1においては、建物1は、第1の部屋2と、第1の部屋2と隔離された第2の部屋3a、3b、3cと、第1の部屋2と連通し第2の部屋3a、3b、3cと隔離された第1の連通室4と、第2の部屋3a、3b、3cと連通し第1の連通室4と隔離された第2の連通室11と、を備える。また、建物1に設けられる空気調和システムは、第2の連通室11内の空気を吸込み、吸い込んだ空気を空気調和して第1の部屋2へ吹き出す第1の室内ユニット6と、第1の連通室4内の空気を吸込み、吸い込んだ空気を空気調和して第2の部屋3a、3b、3cへ吹き出す第2の室内ユニット12と、を備える。
このため、第1の部屋2、第1の連通室4、第2の部屋3a、3b、3c、及び第2の連通室11が、直列に連通してループ状に空気が循環する風路が形成され、建物1の各部屋の温度分布の不均一を低減することができる。
また、各部屋の隅々まで温調空気を搬送するためのダクト等を削減することができ、設備コスト及び施工コストを低減することができる。また、1台の室内ユニットが吹き出した温調空気を、再度その室内ユニットに戻すための還気風路を配備する必要がなく、設備コスト及び施工コストを低減することができる。
また、第1の室内ユニット6と第2の室内ユニット12とを備えるので、室内ユニットが1つである場合と比較して、1つの室内ユニットからみたトータルの風路長が短縮され、送風動力が小さくなり、高効率な空調運転を行うことができる。
このため、建物1の各部屋をループ状に循環する風路の経路を短くすることができ、高効率な空調運転を行うことができる。
このため、第1の室内ユニット6は、建物1の階間の空間である第2の連通室11を吸込みチャンバとして使用することができる。よって、第2の部屋3a、3b、3cを通過した温調空気を第1の室内ユニット6へ戻すための還気風路を配備する必要がなく、設備コスト及び施工コストを低減することができる。
このため、循環風路を形成するために、建物1の上下階を連通させるダクトなどを設ける必要がなく、設備コスト及び施工コストを低減することができる。
このため、第1の室内ユニット6及び第2の室内ユニット12を空間的に離れた場所に配置することで、第1の室内ユニット6及び第2の室内ユニット12の一方の室内ユニットが吹き出した温調空気が、遠く離れた他方の室内ユニットまで確実に届き、そこに至る空気の流通経路である各部屋全体を均一に空調することができる。
このため、空調対象となる第1の部屋2及び第2の部屋3a、3b、3cの室温を設定温度となるように制御することができる。
このため、第1の室内ユニット6及び第2の室内ユニット12の一方の室内ユニットが吹き出した温調空気が、他方の室内ユニットに至るまでの各部屋全体を設定温度にすることができる。
このため、第1の熱源機40及び第2の熱源機41の双方が短い周期で起動と停止を繰り返す発停運転を回避し、消費エネルギーの損失を低減する運転を行うことができる。
このため、第1の熱源機40及び第2の熱源機41を動作させることなく、空調負荷が混合され各部屋全体を均一に空調することができる。よって、消費エネルギーの低減を図ることができ、効率的な運転を行うことができる。
図3は、この発明の実施の形態2における空気調和システムと、それが設置された建物の概略構成図である。
図3に示すように、本実施の形態2における空気調和システムは、第1の部屋2と第2の連通室11とを連通する風路31を開閉する風路開閉手段19を備える。風路開閉手段19は、例えばダンパにより構成され、風路31を開状態と閉状態とに切り替え可能に構成されている。
<風路開閉手段が閉状態>
図3に示すように、風路開閉手段19を閉にした状態では、第2の連通室11と第1の部屋2とが隔離される。この状態においては、集中制御装置30は、上述した実施の形態1と同様の動作を行う。
図4は、この発明の実施の形態2における空気調和システムの動作を説明する図である。
図4に示すように、風路開閉手段19を開にした状態では、第2の連通室11と第1の部屋2とが風路31によって連通する。風路開閉手段19を開にした状態において、集中制御装置30は、第1の室内ユニット6又は第2の室内ユニット12の一方のみを運転させる。
このため、複数の部屋のうち、特定の部屋のみを空調対象とすることができ、効率的に空調運転することができる。また、空気が循環する経路に停止中の室内ユニットが含まれないので、停止中の室内ユニット内を空気が通過する際の圧力損失による送風動力の増大を回避することができる。よって、効率的に空調運転することができる。
図5は、この発明の実施の形態3における空気調和システムと、それが設置された建物の概略構成図である。
図5に示すように、本実施の形態3における空気調和システムは、第2の部屋3a、3b、3cのそれぞれに設けられた風量調整手段27a、27b、27cを備える。風量調整手段27a、27b、27cは、それぞれ、第2の室内ユニット12から第2の部屋3a、3b、3cへ吹き出される空気の風量を調節する。また、風量調整手段27a、27b、27cは、例えば、吹出ダクト16の開口面積を調節可能なシャッターなどにより構成される。また、風量調整手段27a、27b、27cは、集中制御装置30からの遠隔操作が可能に構成されている。
なお、本実施の形態3における集中制御装置30は、本発明における「風量制御装置」に相当する。
集中制御装置30は、上述した実施の形態1と同様に、第1の室内ユニット6及び第2の室内ユニット12、並びに第1の熱源機40及び第2の熱源機41の動作を制御する。さらに、集中制御装置30は、第3の温度センサ25a、25b、25cの検知温度がそれぞれ設定温度となるように、風量調整手段27a、27b、27cの風量を制御する。
このため、第2の室内ユニット12から第2の部屋3a、3b、3cへ流入する温調空気の風量バランスを調整することができる。
図6は、この発明の実施の形態4における空気調和システムと、それが設置された建物の概略構成図である。
図6に示すように、本実施の形態4における空気調和システムは、排気ファン21と給気ファン22が内蔵された換気装置20を備える。
排気ファン21は、第1の部屋2、第2の部屋3a、3b、3c、第1の連通室4、及び第2の連通室11のうち、何れか1つから空気を屋外に排出する。排気ファン21は、例えばサニタリーやレンジ周りなどのダーティーゾーンとなる部屋から排気ダクト23を介して室内空気を吸込み、屋外に排出する。
なお、排気ファン21は、本発明における「排気手段」に相当し、給気ファン22は、本発明における「給気手段」に相当する。
そして、建物1内の空気循環経路がループ状に形成されているので、1か所に新鮮外気を導入すれば建物1内の全域に行き渡ることとなり、換気装置20を複数台設置する必要がなく、システム機器コストを小さくすることができる。
図7は、この発明の実施の形態5における空気調和システムと、それが設置された建物の概略構成図である。
図7に示すように、本実施の形態5における建物1は、例えば3階建ての戸建て住宅であり、空調対象となる空間である部屋が各階に設けられている。図7に示す例では、第1の部屋2、第1の連通室4、第2の部屋3a、3b、3c、第2の連通室11、第3の部屋50、及び第3の連通室60が、直列に連通してループ状に空気が循環する風路が形成される。
Claims (14)
- 第1の部屋と、前記第1の部屋と隔離された第2の部屋と、前記第1の部屋と連通し前記第2の部屋と隔離された第1の連通室と、前記第2の部屋と連通し前記第1の連通室と隔離された第2の連通室と、を備えた建物に設けられる、空気調和システムであって、
前記第2の連通室内の空気を吸込み、吸い込んだ空気を空気調和して前記第1の部屋へ吹き出す第1の室内ユニットと、
前記第1の連通室内の空気を吸込み、吸い込んだ空気を空気調和して前記第2の部屋へ吹き出す第2の室内ユニットと、
を備えた空気調和システム。 - 加熱又は冷却された熱媒体を、前記第1の室内ユニットへ供給する第1の熱源機と、
加熱又は冷却された熱媒体を、前記第2の室内ユニットへ供給する第2の熱源機と、
前記第1の室内ユニット及び前記第2の室内ユニット、並びに前記第1の熱源機及び前記第2の熱源機の運転を制御する制御装置と、
を備え、
前記第1の室内ユニット及び前記第2の室内ユニットは、それぞれ、
前記熱媒体と空気とを熱交換する熱交換器と、
吸込口から空気を吸込み前記熱交換器を通過した空気を吹出口から吹き出す送風機と、
を備えた請求項1に記載の空気調和システム。 - 前記第1の室内ユニットに吸い込まれる空気の温度を検知する第1の温度センサと、
前記第2の室内ユニットに吸い込まれる空気の温度を検知する第2の温度センサと、
を備え、
前記制御装置は、
前記第2の温度センサの検知温度が設定温度となるように、前記第1の室内ユニットの前記送風機及び前記第1の熱源機の少なくとも一方を制御し、
前記第1の温度センサの検知温度が設定温度となるように、前記第2の室内ユニットの前記送風機及び前記第2の熱源機の少なくとも一方を制御する
請求項2に記載の空気調和システム。 - 前記制御装置は、
前記第1の熱源機又は前記第2の熱源機の一方を停止させ、
前記第1の室内ユニット及び前記第2の室内ユニットの前記送風機をそれぞれ運転させる
請求項2に記載の空気調和システム。 - 前記制御装置は、
前記第1の熱源機及び前記第2の熱源機を停止させ、
前記第1の室内ユニット及び前記第2の室内ユニットの前記送風機をそれぞれ運転させる
請求項2に記載の空気調和システム。 - 前記第1の部屋と前記第2の連通室とを連通する風路を開閉する風路開閉手段を備え、
前記制御装置は、
前記風路開閉手段を開にした状態で、
前記第1の室内ユニット又は前記第2の室内ユニットの一方のみを運転させる
請求項2に記載の空気調和システム。 - 前記建物は、複数の前記第2の部屋が、1つの前記第2の連通室と連通し、
前記第2の室内ユニットは、
前記第1の連通室内の空気を吸込み、吸い込んだ空気を空気調和して複数の前記第2の部屋のそれぞれへ吹き出す
請求項1〜6の何れか一項に記載の空気調和システム。 - 複数の前記第2の部屋のそれぞれに設けられ、
前記第2の室内ユニットから前記第2の部屋へ吹き出される空気の風量を調節する風量調整手段を備えた
請求項7に記載の空気調和システム。 - 複数の前記第2の部屋のそれぞれに設けられ、前記第2の部屋内の空気の温度を検知する第3の温度センサと、
前記第3の温度センサの検知温度がそれぞれ設定温度となるように、前記風量調整手段の風量を制御する風量制御装置と、
を備えた請求項8に記載の空気調和システム。 - 前記第1の部屋、前記第2の部屋、前記第1の連通室、又は前記第2の連通室のうち、何れか1つに外気を導入する給気手段と、
前記第1の部屋、前記第2の部屋、前記第1の連通室、及び前記第2の連通室のうち、他の1つから空気を屋外に排出する排気手段と、
を備えた請求項1〜9の何れか一項に記載の空気調和システム。 - 前記建物は、互いに対向する第1の外壁と第2の外壁とを有し、
前記第1の室内ユニットは、平面視において、前記建物の中央よりも第1の外壁に近い位置に配置され、
前記第2の室内ユニットは、平面視において、前記建物の中央よりも第2の外壁に近い位置に配置される
請求項1〜10の何れか一項に記載の空気調和システム。 - 第1の部屋と、
前記第1の部屋と隔離された第2の部屋と、
前記第1の部屋と連通し前記第2の部屋と隔離された第1の連通室と、
前記第2の部屋と連通し前記第1の連通室と隔離された第2の連通室と、
請求項1〜11の何れか一項に記載の空気調和システムと、
を備えた
建物。 - 前記第2の部屋は、前記第1の部屋の上方に配置され、
前記第2の連通室は、前記第1の部屋の天井と前記第2の部屋の床との間に配置された
請求項12に記載の建物。 - 前記第1の連通室は、当該建物の上下階を接続する階段室又は吹き抜けにより構成された
請求項12又は13に記載の建物。
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