JP2016125742A - 大空間建物の空調制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】大空間において設定した温度成層の高さに効率よく調整、かつ維持することができるうえ、居住者の快適性を向上させることができる。【解決手段】地下ピット３内に外気を取り込む外気供給部４と、地下ピット３内の温度を所定温度に調整するピット内空調機５と、大空間室ＲのＰＣ床版２に設けられ、地下ピット３内と床上の大空間室Ｒとの空間同士を連通する複数の床吹出し口２Ａと、を備え、複数の床吹出し口２Ａのうちの少なくとも１つに設けられるとともに、地下ピット３内で所定温度に調整されたピット内空調空気Ｅを大空間室Ｒ内に向けて吹き上げる吹上げファン２２と、大空間室Ｒ内の居住域の成層温度を検出する温度センサ６と、温度センサ６の検出値に基づいて吹上げファン２２の回転数を制御する空調制御部７と、を備えた構成の大空間建物の空調制御システムを提供する。【選択図】図４

Description

本発明は、大空間室を有する建物における空調制御システムに関する。

従来、例えば大空間室を有する大型の工場等の建物における空調設備では、空調機を床上または上部設備の架台等に設置するとともに、空調用ダクト及び吹出口を適宜な設置し、床面から２ｍ程度の高さまでの居住域を空調する成層空調方式を用いているのが一般的である。
また、床下に給気通路を設けた空調方法として、例えば特許文献１に記載のような、什器等が設置されていない床面の一部に吹出口パネルを配置し、この吹出口パネルから給気通路を通じて給気された空気を床面と略平行に吹き出し、床面から居住域にわたって温度成層を形成する空調方法が知られている。

特開平１０−１１５４３９号公報

しかしながら、従来の大空間における成層空調方式では、以下のような問題があった。
すなわち、特許文献１に示す空調方法では、周囲温度よりも低い冷気が床面に溜まる性質を利用しており、とくに大空間の場合には、冷房時には比較的有効に機能するが、暖房時には暖気が工場建屋の天井側に向けて上昇してしまい住居域での効果的な暖房が難しく、非効率な空調となっていた。
また、大空間室を有する建物が工場等の熱源を有する設備機器が配置されている場合には、居住域の温度成層において温度のばらつきが生じることから、温度管理が難しいといった問題がった。しかも、温度成層が確実に形成されているか否かを確認する有効な方法もなく、その点で改善の余地があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、大空間において設定した温度成層の高さに効率よく調整、かつ維持することができるうえ、居住者の快適性を向上させることができる大空間建物における温度成層空調の制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る大空間建物の空調制御システムは、床下にピットが設けられた大空間室を有する建物の空調を制御する大空間建物の空調制御システムであって、前記ピット内に外気を取り込む外気供給部と、前記ピット内の温度を所定温度に調整するピット内空調機と、前記大空間室の床に設けられ、前記ピット内と床上の前記大空間室との空間同士を連通する複数の床吹出し口と、を備え、前記複数の床吹出し口のうちの少なくとも１つに設けられるとともに、前記ピット内で所定温度に調整されたピット内空調空気を前記大空間室内に向けて吹き上げる吹上げファンと、前記大空間室内の居住域の成層温度を検出する温度検出部と、該温度検出部の検出値に基づいて前記吹上げファンの回転数を制御する空調制御部と、を備えていることを特徴としている。

本発明では、外気供給部よりピット内に取り込まれた外気がピット内空調機で所定温度に調整され、その調整されたピット内空調空気が床吹出し口を通過して大空間室内に吹き出される。そして、床吹出し口に設けられる吹上げファンによって所定の高さまで上方に向けて強制的に吹き上げられるので、居住域として設定された所定温度の温度成層を効果的に形成することができる。例えば、ピット内空調空気が冷気の場合、その冷気が床面に溜まることを抑制することができ、居住域の温度成層を形成することができる。

また本発明では、例えば予め設定された温度成層の近傍に温度検出部を設けて温度を検出し、空調制御部においてその検出値に基づいて吹上げファンの回転数を制御することができる。すなわち、吹上げファンによるピット内空調空気の吹上げ高さや吹上げ力を調整することで、設定した温度成層の高さを効率よく調整、かつ維持することができる。
したがって、居住域（例えば、床から２ｍの高さ）に限定した効率的な成層空調を行うことができ、例えば天井が高く、大空間室を有する工場等の建物であってもエネルギー効率の高い効果的な空調を行うことができる。

また、大空間室内に設けられる設備機器の発熱等の影響により、室内温度が平面的にばらつく場合であっても、空調制御部で吹上げファンの回転数が制御されるので、室内温度のばらつきを抑えることができる。これにより消費エネルギーの低減と、快適性が得られるという利点がある。
また、大空間室の床に設ける複数の床吹出し口の設置の自由度が高いため、複数の床吹出し口のうち大空間室に設けられる設備機器等の発熱状態に合せて吹上げファンを配置することができる。例えば、発熱が生じる設備機器等の周囲には吹上げファンを多く配置することで、居住域の温度成層を形成することができる。

さらに、本発明では、ピット上の床に複数の床吹出し口を設けた床吹出し空調であり、ピット内の空間全体がピット内空調機によって調整された空気のチャンバーとして機能することから、従来のような空調用ダクトが不要となる。そのため、空気の搬送動力を抑え、省電力化を図ることができるとともに、空調設備を効果的に配置することができる利点がある。

また、本発明に係る大空間建物の空調制御システムは、前記空調制御部は、前記吹上げファンの回転数に連動して前記ピット内空調機を制御し、前記ピット内空調空気の温度が調整されることが好ましい。

この場合には、空調制御部によって吹上げファンの回転数の制御に加えて、ピット内空調機も制御されるので、適宜な温度に調整されたピット内空調空気を床吹出し口から吹き上げることが可能となり、より確実に、かつ安定的に温度成層を形成することができる。

また、本発明に係る大空間建物の空調制御システムは、前記温度検出部で前記床の表面温度が検出されることが好ましい。

この場合、空調制御部によって床の表面温度を所定の温度に調整することができるので、とくに冬期の暖房時に床表面温度を高めることで、床の放射熱を利用した温度環境を形成することができる。そのため、居住者の快適性を向上させることができる。

本発明の大空間建物の空調制御システムによれば、大空間室において設定した温度成層の高さに効率よく調整、かつ維持することができるうえ、居住者の快適性を向上させることができる。

本発明の実施の形態による大空間室を有する工場の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す工場の一部を拡大した斜視図である。 ＰＣ床版に設けられる床吹出し口の構成を示す図であって、（ａ）は上方から見た平面図、（ｂ）は縦断面図である。 工場に用いられる空調制御システムの概要を模式的に示した側面図である。 工場に用いられる空調制御システムの概要を模式的に示した側面図であって、床上に設備機器が設けられた状態の図である。

以下、本発明の実施の形態による大空間建物の空調制御システムについて、図面に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施の形態による大空間建物の空調制御システムは、床下に地下ピット３（ピット）が配設された大空間室Ｒを有する工場１（建物）に設けられている。工場１の大空間室Ｒは、例えば大型機械の生産ラインを有し、その生産物を製造するために必要な所定広さの空間をもち、地下ピット３と大空間室Ｒとを仕切るプレキャストコンクリート床版（以下、単にＰＣ床版２という）の下方に前記地下ピット３が設けられている。ＰＣ床版２は、大空間室Ｒのほぼ全面にわたって設置されている。

また、図１に示す大空間室Ｒにおいて、好適な居住域として設定される温度成層を符号Ｐで示し、その居住域の温度成層Ｐの高さ（上限位置）を符号Ｐ１で示している。

地下ピット３は、地中に位置し、例えば深さ３ｍ程度で工場１に配置されるＰＣ床版２のほぼ全面に構築され、底盤３Ａと側壁３Ｂの躯体からなる。そのため、地下ピット３内の空気は、周囲の地盤から躯体（底盤３Ａ及び側壁３Ｂ）に伝わる地中熱によって外気温に比べて冷却または加熱された温度になっている。

また、地下ピット３は、図１及び図２に示すように、底盤３Ａ上に立設され、横方向Ｘ及び縦方向Ｙの各別の方向毎に一定の間隔をあけて配列された鉄筋コンクリート（ＲＣ）造の柱材３１と、柱材３１の上端面３１ａに接合されて架設されるとともに、縦方向Ｙに沿って長手方向を向けて配列された鉄骨梁からなる桁材３２と、を備えている。そして、配列方向に隣り合う桁材３２、３２上には、対向する２辺のそれぞれを載置させてＰＣ床版２Ａが架設されている。

ＰＣ床版２は、平面視で正方形をなし、一方の対向する２辺がそれぞれ桁材３２の上面に載置された状態で支持され、複数が横方向Ｘ及び縦方向Ｙに隙間なく配設されている。
ＰＣ床版２は、一方の対向する縁部の長さ方向の中央において、コ字状に切り欠かれた切欠き凹部２１が形成されている。そして、隣り合うＰＣ床版２の切欠き凹部２１同士を対向させて一致させることで、地下ピット３内と大空間室Ｒ同士を連通する平面視で略正方形状の床吹出し口２Ａが形成されている。

床吹出し口２Ａは、ＰＣ床版２の全面にわたって複数配置され、隣接するＰＣ床版２に設けられる切欠き凹部２１、２１（図２参照）同士を対向させることで矩形状に形成され、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、複数の床吹出し口２Ａのうちの少なくとも一部にはピット内空調空気Ｅ（図４参照）をＰＣ床版２上の大空間室Ｒ内に吹き上げる吹上げファン２２が設けられている。図４において、吹上げファン２２は、複数の床吹出し口２Ａのうち１つおきに配置されている。また、図５は、吹上げファン２２は、ＰＣ床版２上に配置される設備機器８の周囲に配置された一例を示している。吹上げファン２２を回転させることによって地下ピット３内のピット内空調空気Ｅを、よりも高い位置まで吹き上げることができる。

また、床吹出し口２Ａには、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、その開口部に沿ってグレーチング２３が設けられている。グレーチング２３は、格子状に形成され、床吹出し口２Ａの全体を塞ぐように配置されている。吹上げファン２２は、グレーチング２３の下面に固定され、床吹出し口２Ａ内に収まる形状の簡易なものである。

地下ピット３内には、図４に示すように、外気を取り込む外気供給部４と、ピット内空調空気Ｅの温度を所定温度に調整する複数のピット内空調機５と、を備えている。
外気供給部４は、工場１の外（屋外）と地下ピット３内とを連通する開口部である。
大空間室Ｒの天井１１には、開状態において大空間室Ｒ内の空気Ｅ１が自然排気される開閉可能な排気口１２が設けられている。なお、排気口１２は、開口の大きさ、形状、開閉方式、数量などの構成はとくに限定されることはない。

また、本実施の形態の空調制御システムは、大空間室Ｒ内の居住域（温度成層Ｐ）の成層温度を検出する温度センサ６（温度検出部）と、この温度センサ６の検出値に基づいて吹上げファン２２の回転数を制御する空調制御部７と、を備えている。

温度センサ６は、大空間室Ｒの設定される温度成層Ｐの高さＰ１近傍（例えば、温度成層が２ｍの高さの場合には、床から略２ｍの高さの位置）で、平面視で複数の任意箇所に設けられている。ここで、符号Ｐ１は吹上げファン２２を使用した場合の温度成層の高さを示しており、符号Ｐ０は吹上げファン２２を使用しない場合の温度成層の高さを示している。
空調制御部７は、温度センサ６、吹上げファン２２、及びピット内空調機５に接続されており、温度センサ６による検出値をリアルタイム、或いは間欠的に受信し、吹上げファン２２の回転数を制御するとともに、その吹上げファン２２の回転数に連動してピット内空調機５を制御してピット内空調空気Ｅの温度を制御する。

次に、上述した大空間建物における大空間建物の空調制御システムの作用について、図面に基づいて説明する。
図４に示すように、本実施の形態では、外気供給部４より地下ピット３内に取り込まれた外気がピット内空調機５で所定温度に調整され、その調整されたピット内空調空気Ｅが床吹出し口２Ａを通過して大空間室Ｒ内に吹き出される。そして、床吹出し口２Ａに設けられる吹上げファン２２によって所定の高さまで上方に向けて強制的に吹き上げられるので、居住域として設定された所定温度の温度成層Ｐを効果的に形成することができる。例えば、ピット内空調空気Ｅが冷気の場合、その冷気が床面に溜まることを抑制することができ、居住域の温度成層Ｐを形成することができる。

また、本実施の形態では、例えば予め設定された温度成層Ｐの近傍に温度センサ６を設けて温度を検出し、空調制御部７においてその検出値に基づいて吹上げファン２２の回転数を制御することができる。すなわち、吹上げファン２２によるピット内空調空気Ｅの吹上げ高さや吹上げ力を調整することで、設定した温度成層Ｐの高さを効率よく調整、かつ維持することができる。
したがって、居住域（例えば、床から２ｍの高さ）に限定した効率的な成層空調を行うことができ、本実施の形態のような天井が高く、大空間室Ｒを有する工場１であってもエネルギー効率の高い効果的な空調を行うことができる。

また、大空間室Ｒ内に設けられる設備機器の発熱等の影響により、室内温度が平面的にばらつく場合であっても、空調制御部７で吹上げファン２２の回転数が制御されるので、室内温度のばらつきを抑えることができる。これにより消費エネルギーの低減と、快適性が得られるという利点がある。
また、大空間室ＲのＰＣ床版２に設ける複数の床吹出し口２Ａの設置の自由度が高いため、複数の床吹出し口２Ａのうち大空間室Ｒに設けられる設備機器等の発熱状態に合せて吹上げファン２２を配置することができる。例えば、発熱が生じる設備機器等の周囲には吹上げファン２２を多く配置することで、居住域の温度成層Ｐを形成することができる。

さらに、地下ピット３上のＰＣ床版２に複数の床吹出し口２Ａを設けた床吹出し空調であり、地下ピット３内の空間全体がピット内空調機５によって調整された空気のチャンバーとして機能することから、従来のような空調用ダクトが不要となる。そのため、空気の搬送動力を抑え、省電力化を図ることができるとともに、空調設備を効果的に配置することができる利点がある。

また、本実施の形態では、空調制御部７によって吹上げファン２２の回転数の制御に加えて、ピット内空調機５も制御されるので、適宜な温度に調整されたピット内空調空気Ｅを床吹出し口２Ａから吹き上げることが可能となり、より確実に、かつ安定的に温度成層Ｐを形成することができる。

上述のように本実施の形態による大空間建物の空調制御システムでは、大空間室Ｒにおいて設定した温度成層Ｐの高さに効率よく調整、かつ維持することができるうえ、居住者の快適性を向上させることができる。

以上、本発明による大空間建物の空調制御システムの実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施の形態では、地下ピット３を有する大空間の工場１を床吹出し空調システム１の適用対象としているが、これに限定されることはなく、例えば音楽ホール、劇場、体育館、スポーツ施設など生産工場以外の建物を対象としてもよい。また、ピットに関しても、地下ピット３であることに制限されることはなく、地上階に設けられるピットでもよいし、多層構造物のうちの一部の階層に設けられる床下空間のようなピットであってもよい。

なお、温度センサ３等の温度検出部でＰＣ床版２の表面温度が検出されるようにしても良い。この場合、空調制御部７によって床の表面温度を所定の温度に調整することができるので、とくに冬期の暖房時に床表面温度を高めることで、床の放射熱を利用した温度環境を形成することができる。そのため、居住者の快適性を向上させることができる。

また、本実施の形態では、空調制御部７でピット内空調機５も制御しているが、これに限定されず、吹上げファン２２の回転数のみの制御であってもかまわない。

また、本実施の形態では、大空間室とピットのそれぞれの空間を仕切る床材として複数のＰＣ床版２を桁材３２に対して着脱自在に配列しているが、このようなＰＣ床版２であることに制限されることはない。また、ＰＣ床版２に切欠き凹部２１からなる床吹出し口２Ａを設けているが、この床吹出し口の形状、大きさ、位置、数量などの構成は、適宜設定することができる。要は、床材に大空間室とピットとを連通する通気部が形成されていれば良いのである。そのため、本実施の形態のように、隣り合うＰＣ床版２の切欠き凹部２１、２１同士を一致させる構成でなく、一方のＰＣ床版２の切欠き凹部２１のみを床吹出し口としても良い。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１ 工場（建物）
２ ＰＣ床版（床）
２Ａ 床吹出し口
３ 地下ピット（ピット）
４ 外気供給部
５ ピット内空調機
６ 温度センサ（温度検出部）
７ 空調制御部
２１ 切欠き凹部
３１ 柱材
３２ 桁材
２２ 吹上げファン
Ｅ ピット内空調空気
Ｒ 大空間室

Claims (3)

1. 床下にピットが設けられた大空間室を有する建物の空調を制御する大空間建物の空調制御システムであって、
   前記ピット内に外気を取り込む外気供給部と、
   前記ピット内の温度を所定温度に調整するピット内空調機と、
   前記大空間室の床に設けられ、前記ピット内と床上の前記大空間室との空間同士を連通する複数の床吹出し口と、
   を備え、
   前記複数の床吹出し口のうちの少なくとも１つに設けられるとともに、前記ピット内で所定温度に調整されたピット内空調空気を前記大空間室内に向けて吹き上げる吹上げファンと、
   前記大空間室内の居住域の成層温度を検出する温度検出部と、
   該温度検出部の検出値に基づいて前記吹上げファンの回転数を制御する空調制御部と、を備えていることを特徴とする大空間建物の空調制御システム。
2. 前記空調制御部は、前記吹上げファンの回転数に連動して前記ピット内空調機を制御し、前記ピット内空調空気の温度が調整されることを特徴とする請求項１に記載の大空間建物の空調制御システム。
3. 前記温度検出部で前記床の表面温度が検出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の大空間建物の空調制御システム。

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