JPH08233302A

JPH08233302A - 放射冷暖房の制御システム

Info

Publication number: JPH08233302A
Application number: JP7068834A
Authority: JP
Inventors: Takamitsu Sato; 隆満佐藤
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 1995-03-01
Filing date: 1995-03-01
Publication date: 1996-09-13

Abstract

(57)【要約】【目的】放射パネルの表面温度を正確に制御し、かつ
結露を防止し、そして保守性を高める。【構成】放射パネル２に組み込まれた配管４に低温ま
たは高温の流体を流して行う屋内の冷房または暖房を制
御するシステムである。放射パネル２の表面からの放射
熱にもとづいて、放射パネルの表面温度を測定し、測定
結果を表す信号を出力する放射温度センサ６と、屋内の
温度を測定し、測定結果を表す信号を出力する温度セン
サ８と、屋内の湿度を測定し、測定結果を表す信号を出
力する湿度センサ１０とを備えている。さらに、配管４
に流す流体の流量を制御する電動弁１４を備え、制御装
置１２は、放射温度センサ６、温度センサ８、ならびに
湿度センサ１０からの信号にもとづいて、電動弁１２を
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、床冷暖房などの放射冷
暖房を制御するシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】熱放射を利用して室内の温度調節を行う
装置としては、従来より床暖房システムがよく知られて
いる。この暖房システムは、床を形成する放射パネル内
に配管を埋設し、その配管に温水を流して、放射パネル
から熱を放射させ、室内を温めるようになっている。そ
して、この種のシステムでは暖房だけでなく、冷房を行
うことも可能であり、その場合には温水の代りに冷水が
配管に流される。

【０００３】このような冷暖房システムは、一般に放射
パネル内に組み込まれた温度センサを備えており、温度
センサによって放射パネルの温度を検出している。そし
て、温度の検出結果にもとづいて、配管に流す温水また
は冷水の流量を調節し、室温を適切な水準に保つように
なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の放射冷
暖房システムでは、温度センサが放射パネル内に設けら
れているため、必ずしも適切に温度調節を行うことはで
きなかった。すなわち、屋内の温熱環境の維持において
重要なのは放射パネルの表面温度を的確に制御すること
であるが、上記温度センサの測定結果は、放射パネルの
内部温度を反映するのみで、放射パネルの表面温度を直
接反映するものではない。

【０００５】一方、冷房を行う場合には、結露の発生と
いう問題がある。すなわち、冷房時には放射パネルの表
面温度が低くなるため、そのときの室内の温湿度状態に
よって、放射パネルの表面に結露が発生してしまう。床
にこのような結露が発生すると、言うまでもなく居住環
境が悪化し、滑りやすくなって人が怪我をしたり、衣服
や履物が濡れたりするといった問題が生じ、さらには腐
食によって床が傷みやすくもなる。また、温度センサが
放射パネル内に埋め込まれているので、センサが故障し
たような場合、その点検、修理、あるいは交換を容易に
行うことができない。

【０００６】本発明の目的はこのような問題を解決し、
放射パネルの表面温度を正確に調節でき、かつ放射パネ
ル表面の結露を防止でき、そしてセンサの保守が容易な
放射冷暖房の制御システムを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
請求項１の発明は、放射パネルに組み込まれた配管に低
温または高温の流体を流して行う屋内の冷房または暖房
を制御するシステムにおいて、前記放射パネルの表面か
らの放射熱にもとづいて、前記放射パネルの表面温度を
測定し、測定結果を表す信号を出力する放射温度センサ
と、屋内の温度を測定し、測定結果を表す信号を出力す
る温度センサと、屋内の湿度を測定し、測定結果を表す
信号を出力する湿度センサと、前記配管に流す前記流体
の流量を制御する電動弁と、前記放射温度センサ、前記
温度センサ、ならびに前記湿度センサからの前記信号に
もとづいて、前記電動弁を制御する制御装置とを備えた
ことを特徴とする。

【０００８】また、請求項２の発明は、前記制御装置
が、前記温度センサおよび前記湿度センサからの信号に
もとづいて、露点温度を求め、前記放射パネルの表面温
度が、求めた露点温度を下回らないように前記電動弁に
よって前記流体の流量を制御することを特徴とする。ま
た、請求項３の発明は、前記放射温度センサが赤外線セ
ンサであることを特徴とする。また、請求項４の発明
は、前記放射パネルが建物の床を形成していることを特
徴とする。

【０００９】

【作用】屋内の暖房を行う場合には、高温の流体が放射
パネルの配管内に流され、一方、冷房を行う場合には、
低温の流体が配管に流される。配管に流す流体の流量
は、電動弁によって制御でき、従って、電動弁の制御に
より、放射パネルの表面温度を制御できる。放射温度セ
ンサは、放射パネルの表面からの例えば赤外線を検出し
て放射パネルの表面温度を測定する。制御装置は、この
測定結果にもとづいて電動弁を操作し、放射パネル内の
配管に流す流体の流量を制御して、放射パネルの表面温
度を正確に調節する。

【００１０】冷房を行う場合、制御装置は、温度センサ
および湿度センサからの信号にもとづいて、露点温度を
求めることができる。そして、放射温度センサが測定し
た放射パネルの表面温度が、上記露点温度を下回らない
ように、電動弁によって流体の流量を制限し、放射パネ
ル表面の結露を防止する。その際、屋内の温度を低くす
ることよりも、結露防止を優先させることができる。

【００１１】

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。図１
は本発明による床冷暖房の制御システムの一例を示す構
成図である。２は放射パネルで、図１において、放射パ
ネル２は、説明の便宜上、簡略化して描かれており、放
射パネル２は具体的には例えば住居の床として形成され
る。従って、その床が板張りの場合には、放射パネル２
の表面部材２ａは板張りの板となる。また、通常は床全
体を放射パネル２とするので、その形状は床の形によっ
て決まり、従って、図のように長方形に限らず、さまざ
まであり、放射パネルの広さも床の広さ、すなわち部屋
の広さによって変る。

【００１２】放射パネル２の表面部材２ａの直下の部材
２ｂには配管（以下、冷温水コイルという）４が敷設さ
れている。冷温水コイル４は何回も折返して密に配置さ
れており、放射パネル２において十分な熱交換が行える
ようになっている。冷温水コイル４の管の直径は例えば
１０〜２０ｍｍ程度とし、また、平行に走る管の間隔は
例えば５ｃｍ〜１５ｃｍとする。冷温水コイル４の端部
４ａは、温水または冷水の供給源（図示せず）に接続さ
れ、矢印Ａで示す方向から冷温水の供給を受けるように
なっており、一方、冷温水の排出端である端部４ｂは電
動弁１４に接続されている。

【００１３】電動弁１４は２つの流入口１４ａ、１４ｂ
と１つの流出口１４ｃとを有している。流入口１４ａは
冷温水コイル４の端部４ｂに接続され、流入口１４ｂは
配管４ｃを通じて冷温水コイル４の端部４ａに接続され
ている。また、流出口１４ｃは配管４ｄを通じて上記冷
温水供給源に接続され、矢印Ｂで示す方向に冷温水を戻
すようになっている。電動弁１４は後述する制御装置１
２によって弁の開閉度が調節され、冷温水コイル４に供
給される冷温水の流量を調節するようになっている。電
動弁１４は制御装置１２より、数値を表すデジタル制御
データを受け取り、その値にもとづいて動作する。そし
て、受け取ったデータの値が大きいほど、流入口１４ａ
からの冷温水の流入量を増やし、逆に流入口１４ｂから
の流入量は減らす。従って、電動弁１４に与えられるデ
ータの値が大きいほど、冷温水コイル４を流れる冷温水
の流量は増大する。

【００１４】部屋の例えば天井には放射温度センサとし
て赤外線温度センサ６が取り付けられている。このセン
サ６は放射パネル２の表面から放射される赤外線を検出
することによって放射パネル２の表面温度を測定し、測
定結果を表す電気信号を出力する。部屋の例えば壁ある
いは柱には、適当な高さに（例えば、１．５ｍ）温度セ
ンサ８および湿度センサ１０が取り付けられている。温
度センサ８および湿度センサ１０はそれぞれ室内の温度
および湿度を測定し、測定結果を表す電気信号を出力す
る。

【００１５】制御装置１２は、赤外線温度センサ６、温
度センサ８、湿度センサ１０から信号を受け取り、それ
らにもとづいて電動弁を制御するためのデジタル制御デ
ータを生成し、電動弁１４に出力する。制御装置１２に
対しては、所定の操作によって、放射パネルの表面温度
を設定することができ、制御装置１２はその設定値にも
とづいて、電動弁１４を制御する。制御装置１２は具体
的には、例えば４ビットや８ビットのマイクロ・コンピ
ュータによって構成する。

【００１６】次に動作を説明する。暖房を行う場合、上
記温水供給源より温水が冷温水コイル４の端部４ａを通
じて冷温水コイル４に供給される。この温水の一部は、
配管４ｃを通じて電動弁１４にも流入する。冷温水コイ
ル４に供給された温水はコイル内を通過する過程で放射
パネル２に熱を伝達し、放射パネル２の温度を上昇させ
る。その結果、放射パネル２はその表面から熱を放出
し、部屋を暖房する。

【００１７】このとき、赤外線温度センサ６は、放射パ
ネル２の表面から放射される赤外線を検出して放射パネ
ル２の表面温度を測定し、測定結果を表す電気信号を出
力する。制御装置１２は赤外線温度センサ６から信号を
受け取ると、その信号が表す放射パネル２の表面温度
と、予め設定されている表面温度の設定値とを比較す
る。その結果、実際の表面温度の方が低い場合には、よ
り大きい値の制御データを生成し、電動弁１４に出力す
る。これにより、電動弁１４は流入口１４ａからの温水
の流入量を増やし、逆に流入口１４ｂからの流入量は減
らす。その結果、冷温水コイル４を通じて流れる温水の
量が増大し、放射パネル２にはより多量の熱が供給され
るので、放射パネル２の表面温度が上昇する。

【００１８】逆に、実際の表面温度の方が高い場合に
は、制御装置１２は、より小さい値の制御データを生成
し、電動弁１４に供給する。これにより、電動弁１４は
流入口１４ａからの温水の流入量を減らし、逆に流入口
１４ｂからの流入量を増やす。その結果、冷温水コイル
４を通じて流れる温水の量が減少し、放射パネル２に供
給される熱量が低減するので、放射パネル２の表面温度
は低下する。このような動作によって放射パネル２の表
面温度は、その設定値となるよう正確に制御され、従っ
て、室内の温熱環境は常に良好な状態に保たれる。

【００１９】冷房を行う場合には、上記冷水供給源より
冷水が冷温水コイル４の端部４ａを通じて冷温水コイル
４に供給される。この冷水の一部は、配管４ｃを通じて
電動弁１４にも流入する。冷温水コイル４に供給された
冷水はコイル内を通過する過程で放射パネル２から熱を
吸収し、放射パネル２の温度を下降させる。その結果、
放射パネル２はその表面から熱を吸収し、部屋を冷房す
る。

【００２０】このとき、赤外線温度センサ６は、放射パ
ネル２の表面から放射される赤外線を検出して放射パネ
ル２の表面温度を測定し、測定結果を表す電気信号を出
力する。制御装置１２は赤外線温度センサ６から信号を
受け取ると、その信号が表す放射パネル２の表面温度
と、予め設定されている表面温度の設定値とを比較す
る。その結果、実際の表面温度の方が高い場合には、よ
り大きい値の制御データを生成し、電動弁１４に供給す
る。これにより、電動弁１４は流入口１４ａからの冷水
の流入量を増やし、逆に流入口１４ｂからの流入量は減
らす。その結果、冷温水コイル４を通じて流れる冷水の
量が増大し、より多量の熱が放射パネル２から冷水に吸
収されるので、放射パネル２の表面温度が低下する。

【００２１】逆に、実際の表面温度の方が低い場合に
は、制御装置１２は、より小さい値の制御データを生成
し、電動弁１４に供給する。これにより、電動弁１４は
流入口１４ａからの冷水の流入量を減らし、逆に流入口
１４ｂからの流入量を増やす。その結果、冷温水コイル
４を通じて流れる冷水の量が減少し、放射パネル２から
冷水に吸収される熱量が低減するので、放射パネル２の
表面温度は上昇する。このような動作によって放射パネ
ル２の表面温度は、その設定値となるよう正確に制御さ
れ、従って、室内の温熱環境は常に良好な状態に保たれ
る。

【００２２】冷房時のこのような制御の際、制御装置１
２は温度センサ８および湿度センサ１０からの信号が表
す温度および湿度から、所定の演算式により、露点温度
を算出する。そして、赤外線温度センサ６からの信号が
表す放射パネル２の表面温度と、算出した露点温度とを
比較し、表面温度の方が低い場合には、結露の防止を優
先させ、電動弁１４を制御して放射パネル２への冷水の
供給量を大幅に減らすか、あるいは冷水の供給を停止さ
せる。これにより、放射パネル２の表面における結露を
防止できる。

【００２３】赤外線温度センサ６、温度センサ８、湿度
センサ１０のいずれかに故障が生じた場合には、これら
のセンサは室内に設けられているので、センサが放射パ
ネルに埋め込まれている従来の場合と異なり、容易に点
検、修理、あるいは交換を行うことができる。

【００２４】なお、本実施例では、放射パネル２が床と
して形成されているとしたが、これに限らず、放射パネ
ルが建物の壁などとして形成されていてもよく、さらに
は建物の一部ではなく、独立した放射パネルとして配備
されていても、本発明を適用して同様の効果を得ること
ができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の放射冷暖房
の制御システムでは、放射温度センサは、放射パネルの
表面からの例えば赤外線を検出して放射パネルの表面温
度を測定する。制御装置は、この測定結果にもとづいて
電動弁を操作し、放射パネル内の配管に流す流体の流量
を制御して、放射パネルの表面温度を調節する。このよ
うに本発明では、放射温度センサによって放射パネルの
表面温度を測定するので、その測定結果にもとづいて、
放射パネルの表面温度を正確に制御することができ、屋
内の温熱環境を常に良好な状態に保つことができる。

【００２６】そして、冷房を行う場合、制御装置は、温
度センサおよび湿度センサからの信号にもとづいて、露
点温度を求めることができる。従って、放射温度センサ
が測定した放射パネルの表面温度が、求めた露点温度を
下回らないように電動弁によって流体の流量を制限し、
放射パネル表面の結露を防止することが可能となる。そ
の際、屋内の温度を低くすることよりも、結露防止を優
先させることができる。このような結露の防止により、
人が滑って怪我をしたり、衣服や履物が濡れたりすると
いった問題を解決でき、さらには腐食によって放射パネ
ル表面が傷むことを防止できる。

【００２７】また、放射温度センサ、温度センサ、湿度
センサのいずれかに故障が生じた場合には、これらのセ
ンサは屋内に設けることができるので、センサが放射パ
ネルに埋め込まれている従来の場合と異なり、容易に点
検、修理、あるいは交換を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放射冷暖房の制御システムの一例を示
す構成図である。

【符号の説明】

２放射パネル２ａ表面部材４配管（冷温水コイル）６赤外線温度センサ８温度センサ１０湿度センサ１２制御装置１４電動弁１４ａ、１４ｂ流入口１４ｃ流出口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射パネルに組み込まれた配管に低温ま
たは高温の流体を流して行う屋内の冷房または暖房を制
御するシステムにおいて、前記放射パネルの表面からの放射熱にもとづいて、前記
放射パネルの表面温度を測定し、その測定結果を表す信
号を出力する放射温度センサと、屋内の温度を測定し、その測定結果を表す信号を出力す
る温度センサと、屋内の湿度を測定し、その測定結果を表す信号を出力す
る湿度センサと、前記配管に流す前記流体の流量を制御する電動弁と、前記放射温度センサ、前記温度センサ、ならびに前記湿
度センサからの前記信号にもとづいて前記電動弁を制御
する制御装置と、を備えたことを特徴とする放射冷暖房の制御システム。
【請求項２】前記制御装置は、前記温度センサおよび
前記湿度センサからの信号にもとづいて露点温度を求
め、前記放射パネルの表面温度が、求めた露点温度を下
回らないように前記電動弁によって前記流体の流量を制
御する請求項１記載の放射冷暖房の制御システム。
【請求項３】前記放射温度センサは赤外線センサであ
る請求項１記載の放射冷暖房の制御システム。
【請求項４】前記放射パネルは建物の床を形成してい
る請求項１記載の放射冷暖房の制御システム。