JPH11264580A

JPH11264580A - 躯体蓄熱式空調システム

Info

Publication number: JPH11264580A
Application number: JP10066797A
Authority: JP
Inventors: Takashi Fukumura; 福村貴司
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1998-03-17
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 1999-09-28
Anticipated expiration: 2018-03-17
Also published as: JP3418820B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ローコストで躯体への蓄熱を可能にすると共
に、電力負荷平準化に寄与する。【解決手段】上下のスラブ１、２間に形成された室Ｒ
と、室の上部に形成された天井チャンバ４と、室の下部
に形成された二重床２０と、二重床とスラブの間に形成
された二重床チャンバ２１と、窓側の柱２２に設けられ
た柱一体型レタンダクト２３とを備え、空調機２７によ
る空調エアを給気ダクト２９により室内に吹き出し、室
内のエアを前記レタンダクト２３、二重床チャンバ２１
を経て空調機２７に循環させる経路と、室内のエアを天
井チャンバ４を経て空調機に循環させる経路とに選択的
に切り換え可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オフィスビル等の
建物内を空調する躯体蓄熱式空調システムの技術分野に
属する。

【０００２】

【従来の技術】従来の躯体蓄熱式空調として、スラブを
厚くしスラブ内に設けた多数の中空部内に冷温風を通過
させて蓄熱する中空スラブを利用した躯体蓄熱空調方式
が知られている。この方式は放熱時期は切換ダンパによ
り制御可能であるが、躯体の建築コストが増大し、また
既存のビルには適用できない。

【０００３】また、図４に示す天井チャンバを利用した
躯体蓄熱式空調方式が提案されている。図４（Ａ）は模
式的断面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿
って矢印方向に見た平面図である。上下のスラブ１、２
間には、天井３、天井チャンバ４および室５が形成さ
れ、天井チャンバ４内には、冷暖房兼用の空調機６が吊
り下げられている。天井３には天井吹出口７および天井
吸い込み口８、９が設けられ、天井吹出口７は切換ダン
パ１０および給気ダクト１１を介して空調機６の吐出側
に接続され、天井吸い込み口８は切換ダンパ１２および
吸気ダクト１３を介して空調機６の吸入側に接続されて
いる。天井チャンバ４内には、給気ダクト１１から分岐
して切換ダンパ１４及びスラブ吹出口１５が設けられ、
また、吸気ダクト１３から分岐して切換ダンパ１６及び
チャンバ吸い込み口１７が設けられている。

【０００４】上記空調方式においては、夜間等の蓄熱運
転時には、ダンパ１０、１２、１６を閉、ダンパ１４を
開にし、実線矢印に示す如く、空調機６による冷温風を
吹出口１５から上階スラブ１に向けて吹き出してスラブ
１に蓄熱し、昼間の高負荷時には、ダンパ１０、１６を
開、ダンパ１２、１４を閉にし、点線矢印に示す如く、
上階スラブ１に蓄熱した熱を天井吸い込み口９、天井チ
ャンバー４、空調機６、給気ダクト１１経て室５内に放
熱する。また、放熱不要時には、ダンパ１０、１２を
開、ダンパ１４、１６を閉にし、白抜き矢印に示す如
く、室５内のエアを吸気ダクト１３、空調機６、給気ダ
クト１１を経て循環させるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の蓄熱式空調方式においては、放熱不要時には、室５
内のエアを吸気ダクト１３を経由して吸い込み、天井チ
ャンバ４からの放熱を抑制するが、天井チャンバ４の体
積、表面積が大きいため、放熱ロスが大きく、始業時間
から蓄熱エネルギーが放出されるため、その結果、電力
負荷平準化（ピーク負荷軽減）上、冷房の場合、最も重
要な真夏の午後１時から４時の時間帯になる前にかなり
の蓄熱分が放熱されてしまい、空調ピーク負荷を軽減さ
せることができないという問題を有している。

【０００６】また、放熱時には、天井吸い込み口９から
天井チャンバ４を経由して空調機６に吸い込むが、上階
スラブ１に直接、接触する空気量が限定され、かつ表面
風速も遅いため放熱効率が低いという問題を有してい
る。

【０００７】また、蓄熱時は、天井チャンバ４内で冷温
風をショートサーキットさせるため、スラブに均一に蓄
熱させることが難しく蓄熱効率が低いという問題を有し
ている。従って、蓄熱容量を増加させるためには、スラ
ブ吹出口１５の個数を増す必要があり、コストが増大す
るという問題を有している。

【０００８】本発明は、上記従来の問題及び課題を解決
するものであって、ローコストで躯体への蓄熱を可能に
すると共に、電力負荷平準化に寄与することができる躯
体蓄熱式空調システムを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の請
求項１記載の躯体蓄熱式空調システムは、上下のスラブ
１、２間に形成された室Ｒと、室の上部に形成された天
井チャンバ４と、室の下部に形成された二重床２０と、
二重床とスラブの間に形成された二重床チャンバ２１
と、窓側の柱２２に設けられた柱一体型レタンダクト２
３とを備え、空調機２７による空調エアを給気ダクト２
９により室内に吹き出し、室内のエアを前記レタンダク
ト２３、二重床チャンバ２１を経て空調機２７に循環さ
せる経路と、室内のエアを天井チャンバ４を経て空調機
に循環させる経路とに選択的に切り換え可能にしたこと
を特徴とし、また、請求項２記載の躯体蓄熱式空調シス
テムは、上下のスラブ１、２間に形成された室Ｒと、室
の上部に形成された天井チャンバ４と、室の下部に形成
された二重床２０と、二重床とスラブの間に形成された
二重床チャンバ２１と、二重床チャンバ内に設けられた
仕切部材３９と、窓側の一対の柱に設けられた柱一体型
レタンダクト２３とを備え、空調機２７による空調エア
を給気ダクト２９により室内に吹き出し、室内のエアを
一方のレタンダクト２３、二重床チャンバ２１、他方の
レタンダクト２３を経て空調機２７に循環させる経路
と、室内のエアを天井チャンバ４を経て空調機に循環さ
せる経路とに選択的に切り換え可能にしたことを特徴と
する。なお、上記構成に付加した番号は、本発明の理解
を容易にするために図面と対比させるもので、これによ
り本発明が何ら限定されるものではない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１および図２は、本発明の躯
体蓄熱式空調システムの１実施形態を示し、図１（Ａ）
は模式的断面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ−Ｂ線
に沿って矢印方向に見た断面図、図２は図１の柱一体型
レタンダクトの斜視図である。

【００１１】上階および下階のスラブ１、２間には、天
井３、天井チャンバ４および室Ｒが形成され、室Ｒの下
部にはＯＡフロアとなる低床の二重床２０が配設され、
二重床２０とスラブ２との間に二重床チャンバ２１が形
成されている。室Ｒの窓Ｗ側の各柱２２には、柱一体型
レタンダクト２３が配設され、各レタンダクト２３の間
に窓カウンタ２４が配設されている。天井３には複数の
天井吹出口２５が設けられ、また、室Ｒの窓と反対側の
スラブ２上には、中央熱源式冷温水供給方式若しくは冷
暖房兼用のヒートポンプ式の空調機２７が設置されてい
る。

【００１２】天井チャンバ４内には、各天井吹出口２５
に接続された給気ダクト２９が配設され、給気ダクト２
９は空調機２７の吐出側に接続されている。また、天井
チャンバ４内の空調機２７側には、チャンバ吸い込み口
３０が設けられ、切換ダンパ３１、吸い込みダクト３２
を介して空調機２７の吸い込み側に接続されている。て
いる。また、二重床チャンバ２１内の空調機２７側に
は、チャンバ吸い込み口３３が設けられ、切換ダンパ３
５を介して吸い込みダクト３２に接続されている。な
お、図１（Ａ）において、３７はスラブ２の下面に設け
られた断熱材、図１（Ｂ）において、３６は躯体蓄熱部
を示している。

【００１３】図２には、柱２２、２２の回りに一体に形
成された柱一体型レタンダクト２３と、各レタンダクト
２３の間に配設された窓カウンタ２４と、天井３に形成
された天井スリット３ａが示されている。柱一体型レタ
ンダクト２３には、柱２２との間にエア通路２３ａが形
成されており、柱一体型レタンダクト２３の天井３より
上部に吸い込み口２３ｂが形成されるとともに、二重床
２０より下部に吐出口２３ｃが形成されている。

【００１４】上記構成からなる本実施形態の動作につい
て説明する。夜間における蓄熱運転時には、切換ダンパ
３１を閉、切換ダンパ３５を開にして、空調機２７から
冷（温）風または外気を給気ダクト２９、天井吹出口２
５を経て室Ｒ内に吹き出し、室Ｒ内のエアを、天井スリ
ット３ａ、柱一体型レタンダクト２３、二重床チャンバ
２１、チャンバ吸い込み口３３を経て空調機２７に循環
させる。このとき、二重床チャンバ２１においては、従
来の天井チャンバ利用方式と比較して流入空気の速度と
躯体に対する接触面積比が大きく、蓄熱効率（熱交換効
率）を増大させることができる。

【００１５】蓄熱分を放熱しない空調運転時には、切換
ダンパ３５を閉、切換ダンパ３１を開にして、空調機２
７から冷（温）風を給気ダクト２９、天井吹出口２５を
経て室Ｒ内に吹き出し、室Ｒ内を空調したエアを天井ス
リット３ａ、天井チャンバ４、チャンバ吸い込み口３
０、吸い込みダクト３２を経て空調機２７に循環させ
る。夜間に上階のスラブ１に蓄熱した熱エネルギーは、
天井チャンバ４内の還気に放熱されるが、天井チャンバ
４内の風速が遅く接触面積の比率も小さいため、従来方
式よりも速度を抑制できる。また、蓄放熱に最も必要な
面は天井の反対側であり、表面には断熱性の比較的高い
カーペットがあるため、二重床側の面の熱は最も長く保
存される。

【００１６】蓄熱分を放熱する空調運転時には、蓄熱運
転時と同様に、切換ダンパ３１を閉、切換ダンパ３５を
開にして、空調機２７から冷（温）風を給気ダクト２
９、天井吹出口２５を経て室Ｒ内に吹き出し、室Ｒ内を
空調したエアを、天井スリット３ａ、柱一体型レタンダ
クト２３、二重床チャンバ２１、チャンバ吸い込み口３
３を経て空調機２７に循環させる。このとき、二重床チ
ャンバ２１においては、夜間にスラブ２に蓄熱した熱エ
ネルギーは、二重床２０の断熱効果により必要とされる
時間帯まで保持され、二重床チャンバ２１を流れるエア
に放熱される。この場合も蓄熱時と同様の理由で放熱効
率が高くなる。

【００１７】この放熱運転時において、特に冷房運転
時、窓上部のスリット３ａから吸い込まれるレタン空気
は日射により高温になる。この高温空気はそのまま床下
へ送風され、室温よりも高い温度でスラブと接触し熱交
換される。この温度差は天井全面に配設された還気口か
ら送気を行う従来の方式よりも大きいため、高い熱交換
効率を得ることができる。また、日射負荷が高くなるほ
ど、すなわち全体の負荷が高くなるほど、スリット３ａ
からの吸い込み空気温度は高くなるため、西面など放熱
開始時よりも後に負荷のピークがくる場合は、躯体が吸
熱により暖まってもピークになる程還気温度が上昇して
温度差を維持することが可能となる。さらに、還気温度
の上昇により設計給気温度差を従来よりも大きくとれる
ため、送風量を削減することができ、搬送動力の省エネ
ルギー化が可能となる。さらに、この効率により放熱後
のスラブ表面温度は従来方式より高温になり、蓄熱時
（冷却時）に外気により一定温度まで冷却し、その後、
冷風により蓄熱することにより、外気による冷却熱量が
大きくなり、省エネルギー化を図ることができる。

【００１８】さらに、本発明においては次に述べる蓄
熱、放熱効果が生じる。すなわち、冷房の場合を考える
と、日射負荷が大きい場合は、二重床チャンバー２１内
の温度が上昇し、スラブ２との間に温度差が生じ、スラ
ブ２に蓄熱された熱エネルギーを還気に放出させ、還気
を冷却させることができるので空調機ピーク負荷の軽減
を図ることができる。逆に、日射負荷が小さい場合は、
還気温度は室内空気とほぼ同等で温度差は生じず、スラ
ブ２の蓄熱分の放熱はないため、蓄熱分は保持される。
従って、冷房主体で考えると、切換ダンパ３１、３５を
省略し、常時、二重床チャンバ２１から還気を行うよう
にしても、ピーク時に放熱が促進されることになる。

【００１９】図３は、本発明の躯体蓄熱式空調システム
の他の実施形態を示し、図３（Ａ）は模式的断面図、図
３（Ｂ）は、図３（Ａ）の二重床チャンバの平面図、図
３（Ｃ）は、図３（Ａ）の天井チャンバの平面図であ
る。なお、上記実施形態と同一の構成には同一番号を付
けて説明を省略する。

【００２０】本実施形態においては、空調機２７を天井
チャンバ４内に設置し、また、二重床チャンバ２１内に
仕切部材３９を設けている。さらに、２つの柱一体型レ
タンダクト２３の一方は、図２と同様に、上部に吸い込
み口２３ｂを形成し下部に吐出口２３ｃを形成するが、
他方の柱一体型レタンダクト２３は、上部を吸い込みダ
クト３２、切換ダンパ３５を介して空調機２７の吸い込
み側に接続し、下部にレタンエアの吸い込み口２３ｄを
設けている。また、吸い込みダクト３２は切換ダンパ３
６、チャンバ吸い込み口３０を介して天井チャンバ４に
接続されている。なお、空調機２７を窓カウンタ２４側
に設けるようにしてもよい。

【００２１】上記構成からなる本実施形態の動作につい
て説明する。蓄熱運転および放熱運転時には、切換ダン
パ３１を閉、切換ダンパ３５を開にして、空調機２７か
ら冷（温）風または外気を給気ダクト２９、天井吹出口
２５を経て室Ｒ内に吹き出し、室Ｒ内で比較的高温にな
ったエアを、天井スリット３ａ、一方の柱一体型レタン
ダクト２３の吸い込み口２３ｂ、吐出口２３ｃ、二重床
チャンバ２１、他方の柱一体型レタンダクト２３の吸い
込み口２３ｄ、吸い込みダクト３２を経て空調機２７に
循環させる。このとき、二重床チャンバ２１において
は、仕切部材３９によりレタンエアが大きく迂回され、
躯体蓄熱部３６の広い範囲において蓄熱または放熱が行
われる。

【００２２】蓄熱分を放熱しない空調運転時には、切換
ダンパ３５を閉、切換ダンパ３１を開にして、空調機２
７から冷（温）風を給気ダクト２９、天井吹出口２５を
経て室Ｒ内に吹き出し、室Ｒ内を空調したエアを天井ス
リット３ａ、天井チャンバ４、チャンバ吸い込み口３
０、吸い込みダクト３２を経て空調機２７に循環させ
る。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、二重床を利用するためコストの低減を図るこ
とができ、また、放熱時間帯の制御は可能となり最も電
力平準化に寄与する時間帯に温度差がつき、且つ二重床
チャンバにより表面風速も早くなるため、放熱量を増大
させることができる。

【００２４】また、スラブが主たる蓄熱体になるため、
二重床上のカーペットとの断熱効果と二重床チャンバ内
の体積、表面積が小さい点から放熱ロスを従来の天井チ
ャンバ方式よりも抑制されることができる。また、狭い
二重床チャンバにレタンエアを通すため、通過風速を大
きくすることができ、二重床の支柱などの障害物も多い
ため、乱流となり熱交換効率を高めることができる。

【００２５】さらに、冷房放熱時は大温度差となるため
放熱効率を増大させることができ、また、スラブの下面
に断熱を施せば蓄熱効率を増大させることができる。ま
た、従来の天井チャンバ方式のように部分的なショート
サーキットではないため、広い面積の躯体に蓄熱するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の躯体蓄熱式空調システムの１実施形態
を示し、図１（Ａ）は模式的断面図、図１（Ｂ）は、図
１（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿って矢印方向に見た断面図であ
る。

【図２】図１の柱一体型レタンダクトの斜視図である。

【図３】本発明の躯体蓄熱式空調システムの他の実施形
態を示し、図３（Ａ）は模式的断面図、図３（Ｂ）は、
図３（Ａ）の二重床チャンバの平面図、図３（Ｃ）は、
図３（Ａ）の天井チャンバの平面図である。

【図４】従来の躯体蓄熱式空調方式を示し、図４（Ａ）
は模式的断面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ−Ｂ線
に沿って矢印方向に見た断面図である。

【符号の説明】

１、２…スラブＲ…室、Ｗ…窓４…天井チャンバ２０…二重床２１…二重床チャンバ２２…柱２３…柱一体型レタンダクト２７…空調機２９…給気ダクト３９…仕切部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上下のスラブ間に形成された室と、室の上
部に形成された天井チャンバと、室の下部に形成された
二重床と、二重床とスラブの間に形成された二重床チャ
ンバと、窓側の柱に設けられた柱一体型レタンダクトと
を備え、空調機による空調エアを給気ダクトにより室内
に吹き出し、室内のエアを前記レタンダクト、二重床チ
ャンバを経て空調機に循環させる経路と、室内のエアを
天井チャンバを経て空調機に循環させる経路とに選択的
に切り換え可能にしたことを特徴とする躯体蓄熱式空調
システム。
【請求項２】上下のスラブ間に形成された室と、室の上
部に形成された天井チャンバと、室の下部に形成された
二重床と、二重床とスラブの間に形成された二重床チャ
ンバと、二重床チャンバ内に設けられた仕切部材と、窓
側の一対の柱に設けられた柱一体型レタンダクトとを備
え、空調機による空調エアを給気ダクトにより室内に吹
き出し、室内のエアを一方のレタンダクト、二重床チャ
ンバ、他方のレタンダクトを経て空調機に循環させる経
路と、室内のエアを天井チャンバを経て空調機に循環さ
せる経路とに選択的に切り換え可能にしたことを特徴と
する躯体蓄熱式空調システム。
【請求項３】スラブの下面に断熱材を設けたことを特徴
とする請求項１又は２記載の躯体蓄熱式空調システム。