JP3058169U - 躯体蓄熱空調システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効果的な躯体蓄熱運転の制御を行い、躯体蓄
熱方式の効果を十分に発揮可能とした躯体蓄熱空調シス
テムを提供する。 【解決手段】 建物の躯体１が露出する天井内５または
床下に、空調機６の給気側に接続された室外吹出し口１
１を設け、前記天井内または床下から室内に空気を吹出
す室内吹出し口４を前記天井３または床に設け、前記空
調機の還気側に、前記天井内または床下の空気を戻す室
外還気口２０および室内の空気を戻す室内還気口１９を
切換え可能に接続するとともにその切換え手段２１を設
け、前記給気側に前記室内の空気を送り込む増風ファン
１３を設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、建物躯体を蓄熱媒体とする躯体蓄熱空調システムに関する。本考案 において空調機を用いるが、本明細書における「空調機」は、空調機またはエア コン等を意味し、コンプレッサや冷媒配管等を内蔵せず冷温水コイル等により冷 暖房を行う空調機だけでなく、コンプレッサや蒸発器等の熱源機器を内蔵したエ アコンおよびその他いかなる形式の冷房装置や暖房装置を含む空調のための装置 である。

【０００２】

【従来の技術】

蓄熱空調システムにおいては、夜間の安価な電力を利用して冷凍機等の熱源機 器を運転し、この夜間運転により水や氷などの蓄熱媒体に冷熱や温熱を貯え、昼 間の冷暖房などの空調運転のために必要なときにこれを取り出して熱源として充 当する。

【０００３】 このような蓄熱空調システムにおいて、蓄熱媒体として建物の躯体を用いる躯 体蓄熱空調システムが提案されている。この躯体蓄熱空調システムは、コンクリ ート等の躯体自体を蓄熱媒体とすることにより、建物自体を有効に利用して蓄熱 スペースの節約を図るものであり、これにより、安価な夜間電力を利用して蓄熱 し、熱負荷のピーク時にこれを放出して熱源機器の容量を低減させ、高効率で熱 源機器の運転が可能となる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来提案されている躯体蓄熱空調システムでは、躯体側に蓄熱 された冷熱や温熱を取り出すための有効な手段が確立してなく、夜間運転により 躯体に蓄熱し、これを昼間に自然放熱させて空調機等の熱源の補助として利用す るものであり、必要なときに必要な量だけ放熱させて躯体蓄熱方式を十分有効に 利用し効率的な運転制御が可能な空調システムが実用化されていなかった。

【０００５】 一方、空調方式として、天井内に空調された空気を供給し、この天井内空間全 体を給気チャンバーとしてここからダクトを介さずに天井に設けた吹出し口を通 して空調された空気を室内に吹出すダクトレス空調システムが開発されている。 このようなダクトレス空調システムにより、天井内のダクト敷設工事が不要ある いは簡略化され、施工の手間が省かれコストの低減が図られる。

【０００６】 本考案は上記従来技術を考慮したものであって、吹出し口に接続されるダクト が敷設されず天井内空間が十分大きく躯体側に効率的に蓄熱が可能になるダクト レス空調システムに躯体蓄熱方式を適用して、躯体からの放熱制御を確実に行う ことができ、効果的な躯体蓄熱運転制御を行って、躯体蓄熱方式の効果を十分に 発揮可能とした躯体蓄熱空調システムの提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するため、本考案では、建物躯体が露出する閉空間に空調され た空気を供給する空調機と、前記空調機から前記閉空間に供給される空調された 空気に、空調対象となる室内の空気を付加して前記閉空間への風量を増加するこ とにより前記躯体から閉空間に放熱させる放熱制御用の風量増加手段を備えたこ とを特徴とする躯体蓄熱空調システムを提供する。

【０００８】 この構成によれば、建物躯体が露出する閉空間内で空調された空気を循環させ ることにより躯体に冷熱または温熱を蓄熱し、蓄熱された躯体から放熱させる場 合には、空調された空気を閉空間から空調対象室に循環させるとともに、閉空間 に供給される空調された空気に対し、空調対象室の空気を付加して風量を増加さ せることにより、躯体との温度差を生じさせて躯体から閉空間に放熱させる。こ の風量増加により躯体の放熱制御ができる。

【０００９】 好ましい構成例では、建物の躯体が露出する天井内または床下に、空調機の給 気側に接続された室外吹出し口を設け、前記天井内または床下から室内に空気を 吹出す室内吹出し口を前記天井または床に設け、前記空調機の還気側に、前記天 井内または床下の空気を戻す室外側還気口および室内の空気を戻す室内側還気口 を切換え可能に接続するとともにその切換え手段を設け、前記給気側に前記室内 の空気を送り込む増風ファンを設けたことを特徴としている。

【００１０】 この構成によれば、切換え手段により室外側還気口を空調機に連通させた状 態で天井内または床下の空気を空調機を通して循環させ、増風ファンは停止した 状態で躯体に蓄熱する蓄熱運転モードと、室内側還気口を空調機に連通させ、 増風ファンは停止した状態で室内空気を空調機を通して循環させる通常運転モー ドと、室内側還気口を空調機に連通させ室内空気を循環させた状態で、増風フ ァンを駆動することにより、躯体に蓄熱された冷熱または温熱を放出させる放熱 運転モードの３つの運転モードで運転され、例えば夜間にの蓄熱運転モードに より躯体に蓄熱し、昼間はの通常運転モードで運転し、必要なときにの放熱 運転モードにより躯体に蓄熱された冷熱または温熱を利用することができる。

【００１１】 放熱運転モードにおいて、増風ファンの風量制御により、躯体に蓄熱された冷 熱または温熱の放出量を制御することができる。

【００１２】 好ましい構成例では、前記天井内または床下に、前記空調機からの給気ダクト に接続された混気チャンバーを設け、この混気チャンバーに前記増風ファンの吐 出側を接続したことを特徴としている。

【００１３】 この構成によれば、混気チャンバー内で空調機からの空調された空気と室内空 気が混合され、例えばこの混気チャンバーに設けた室外側吹出し口から天井内ま たは床下に空気が吹出され、簡単な構成で天井内や床下内空間での風向調整や到 達距離等の調整ができる。

【００１４】 さらに好ましい構成例では、前記空調機へ接続される還気ダクトに、前記室外 側還気口に連通する室外側還気ダクトおよび前記室内側還気口に連通する室内側 還気ダクトを相互に分岐させて接続し、この分岐位置に切換えダンパを設けたこ とを特徴としている。

【００１５】 この構成によれば、蓄熱運転モードにおいて、切換えダンパを室外還気ダクト 側に切換えることにより、天井内または床下空間内の空気が空調機を介して循環 し、ダクト構造を複雑化することなく簡単に確実に蓄熱運転を行うことができ、 また通常運転モードあるいは放熱運転モードにおいて、切換えダンパを室内還気 ダクト側に切換えることにより、通常の室内空調および躯体からの放熱を伴う空 調運転が可能になる。

【００１６】 さらに好ましい構成例では、前記空調機および増風ファンを前記天井内または 床下に設けたことを特徴としている。

【００１７】 この構成によれば、天井内または床下空間内に空調機および増風ファンを設置 することにより、外部からのダクトの引回しを行うことなくコンパクトな構成で 天井内または床下空間を有効に利用して躯体蓄熱方式による空調を行うことがで きる。

【００１８】

【考案の実施の形態】

図１は、本考案の実施の形態に係る躯体蓄熱空調システムの構成図である。 建物の壁や床を構成するコンクリートからなる躯体１内に室内空間２が形成さ れ、その上部に天井３が設けられる。天井３には、室内吹出し口４が設けられ、 天井内空間５の空気を室内空間２に吹出す。天井内空間５には、天井内隠蔽型の 空調機またはエアコン６（以下単に空調機６という）が設置される。この空調機 ６は、図示しない熱交換器等に接続された冷温水コイル７（エアコンの冷房の場 合には冷媒蒸発器、以下同じ）およびファン８を備えている。この空調機６の給 気側（吐出側）の給気ダクト９に混気チャンバー１０が設けられる。この混気チ ャンバー１０には天井内空間５に向けて天井内（室外、以下同じ）吹出し口１１ が備る。

【００１９】 この混気チャンバー１０には、ダクト１２を介して増風ファン１３の吐出側が 接続される。増風ファン１３の吸込み側は、ダクト１４を介して天井３に設けた 室内吸込み口１５に連通している。

【００２０】 空調機６の還気側（吸込み側）には、還気ダクト１６が接続される。この還気 ダクト１６には、室内空間２の空気を取入れる室内還気ダクト１７および天井内 空間５の空気を取入れる天井内還気ダクト１８が相互に分岐して接続される。室 内還気ダクト１７は天井３に設けた室内還気口１９に接続される。天井内還気ダ クト１８の端部には天井内空間５内に設けた天井内還気口２０が装着される。こ の室内還気ダクト１７と天井内還気ダクト１８の分岐点には、切換えダンパ２１ が備る。

【００２１】 次に、上記構成の空調システムの運転動作について冷房運転を例として説明す る。 まず、夜間の蓄熱運転モードにおいては、空調機６の還気ダクト１６が天井内 還気ダクト１８と連通するように切換えダンパ２１を切換えておく。また、増風 ファン１３は停止状態である。空調機６は、ファン８により還気側から循環する 空気を、例えば冷水コイル７を通して冷却し、この冷風を給気ダクト９を通して 混気チャンバー１０に送り出す。冷風は、混気チャンバー１０の吹出し口１１か ら天井内空間５に吹出され、この天井内空間５内を冷却するとともにこの天井内 空間５に露出するコンクリートの躯体１および天井３等に冷熱を放出してこれら を冷却する。冷却された躯体１等は、この冷却により温度低下し、それ自体に冷 熱を蓄える。

【００２２】 冷風は、躯体１等に放熱した後、空調機６のファン８により、天井内空間５内 に設けた天井内還気口２０から吸引され、還気ダクト１８を通り、切換えダンパ ２１を経て空調機６に戻り、冷水コイル７を通って再び冷風となって天井内空間 ５内を循環する。

【００２３】 数時間の運転により、建物躯体１等は十分に冷熱を蓄熱した状態となり、躯体 １の温度は空調機６で生成される冷風の吹出し温度とほぼ同じになる。

【００２４】 昼間は空調機６の通常運転モードにより、室内空間２の空調を行う。この場合 には、切換えダンパ２１により、室内還気ダクト１７を空調機６の還気ダクト１ ６に連通させる位置に切換える（図示した状態）。また、増風ファン１３は停止 状態のままである。

【００２５】 空調機６の運転により、前述の場合と同様に、冷水コイル７を通して冷風が混 気チャンバー１０の吹出し口１１から天井内空間５に吹出される。天井内空間５ 内に吹出された冷風は、天井３に設けた室内吹出し口４から室内空間２内に吹出 され室内空間２を冷房する。この場合、冷風が天井内空間５から室内空間２へ流 れるのは、空調機６のファン８が室内空間２に臨む室内還気口１９から室内空気 を吸引して天井内空間５に送り出すため、天井内空間５が室内空間２に対し正圧 となって、天井内全体が室内に対する正圧チャンバーを形成し、天井に設けた吹 出し口４からこの天井チャンバーの空気が吹出されるためである。

【００２６】 昼間におけるこの通常運転モードでは、天井内空間５に吹出される冷風の温度 は、冷熱が蓄熱され低温状態の躯体１の温度とほぼ等しいため、躯体１と冷風間 の熱移動はなく、躯体１からの冷熱の放熱は起こらない。

【００２７】 躯体１から放熱させてその冷熱を利用するためには、増風ファン１３を駆動す る放熱運転モードでシステムを運転する。 この放熱運転モードでは、増風ファン１３が駆動され、吸込み口１５を介して 室内空気が取入れられ、ダクト１４，１２を通して、この室内空気が混気チャン バー１０に送られ、ここで空調機６から送られる冷風と混合される。これにより 、混気チャンバー１０から天井内空間５に吹出される冷風温度が上昇する。この ため、天井内空間５の温度は躯体１の温度より高くなって温度差が発生し、熱移 動が起こって建物の躯体１から冷熱が放熱される。

【００２８】 ここで、混気チャンバーから天井内空間に吹出される冷風により処理すべき熱 量をＱとし、風量をＶ、室内空気と冷風の温度差をθとすると、 Ｑ＝Ｃｖ・Ｖ・θとなる。

【００２９】 ただしＣｖは容積比熱であり、定圧比熱Ｃｐ、比容積γとすればＣｖ＝Ｃｐ／γ である。

【００３０】 上式で示されるように、処理すべき熱量Ｑが一定ならば、風量Ｖが増えれば温 度差θは小さくなり、例えば風量Ｖが２倍になれば温度差θは１／２で足りる。 すなわち、増風ファン１３を運転すると、天井内空間および室内空間を循環する 系の風量が多くなり、これに応じてこの系で除去すべき熱量を処理するのに必要 とする温度差が小さくなる。すなわち、小さい温度差で除去すべき熱量を処理で きる。このとき室内温度を一定とすれば、温度差が小さくなるため天井内空間の 温度が室内温度に近づき、例えば冷房運転では温度が上昇する。この温度上昇に より天井内の躯体温度との差が生じ、この温度差に応じて躯体側から冷熱が放熱 される。この天井内空間の温度上昇は増風ファンの風量に対応するため、増風フ ァンの風量を制御することにより躯体からの放熱量を制御することができる。

【００３１】 このように躯体側から放出される熱量で熱負荷の一部を処理することにより、 全体の処理熱量が一定であれば、空調機で処理する熱量を減らすことができる。 これにより、例えば昼間の熱負荷ピーク時に躯体側から放熱させて空調機側の処 理熱量を軽減させピーク時電力の節約を図ることができる。この場合、空調機側 では、冷媒用コンプレッサの運転動力を軽減した状態で送風ファンを運転しても よいし、あるいはコンプレッサ等を停止して送風ファンのみを運転することもで きる。この場合、インバータ制御等により、送風ファンの風量制御を行って、増 風ファンの風量制御と併せて全体の風量を調整し、これにより躯体側からの放熱 量の制御を行うこともできる。

【００３２】 さらに、空調機側の送風ファンの運転も停止し、増風ファンのみで室内空気お よび天井内空気を循環させ、躯体からの放熱のみにより熱負荷を処理することも できる。

【００３３】 また、増風ファンの運転により処理熱量を増加させ、空調機による処理熱量に 付加して全体の処理熱量を増加させるように躯体からの放熱量制御をおこなって もよい。これにより、例えばピーク負荷時に、ピーク負荷分を躯体からの放熱に より負担させ、空調機側の熱負荷の負担分を小さく押えて、処理能力の小さい小 型の空調機を用いて大きなピーク負荷に対処することが可能になる。

【００３４】 図２は、本考案の別の実施の形態の構成図である。 この実施形態は、前述の天井内隠蔽型の空調機に代えて、空調機（図示しない ）を別の場所、例えば機械室等に設置し、この別の場所の空調機の給気側を給気 ダクト９を介して天井内空間５の混気チャンバー１０に接続し、空調機の還気側 は、図１の例と同様に、還気ダクト１６を介して天井内還気および室内還気用の ダクト１７，１８の分岐点に接続された構成である。すなわち、空調機の給気ダ クト９および還気ダクト１６が機械室等の空調機設置場所まで長く引延ばされる 点を除いて、その他の構成および作用効果は、前述の図１の実施形態と同様であ る。

【００３５】 なお、上記各実施例では、天井側の躯体を蓄熱媒体としたが、床下側の躯体を 蓄熱媒体としてもよい。この場合には、前述の図１および図２のように天井内に 空調機器を設置する構成に代えて、床下に隠蔽型空調機および混気チャンバーを 設けあるいは別の場所に設けた空調機からのダクト接続により混気チャンバーを 設け、床下側から床吹出し口を介して室内に空調された空気を供給して室内空調 を行う。躯体に蓄熱させる場合には、床下内空間で、前述の例と同様に空調機を 通して空気を循環させ、床下側の躯体に冷熱または温熱を貯える。その他の構成 および作用効果は天井側の躯体蓄熱の場合と同様である。

【００３６】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案では、吹出し口に接続されるダクトが敷設されず 天井内あるいは床下空間が十分大きく躯体側に効率的に蓄熱が可能になるダクト レス空調システムに躯体蓄熱方式を適用して、天井内または床下と室内を循環す る経路と天井内または床下のみを循環する経路とを切換え可能に設け、空調機を 介して天井内または床下のみの経路に空気を循環させて躯体に蓄熱させ、室内を 循環する経路で増風ファンを駆動して風量を増加させることにより、躯体に蓄熱 された冷熱または温熱を放出させることができ、この増風量の制御により躯体か らの放熱量を制御することができる。

【００３７】 これにより、躯体蓄熱方式の放熱制御を有効に確実に行うことができ、省スペ ースで効果的な躯体蓄熱空調システムが実現可能となり、安価な夜間電力の利用 や熱負荷ピーク時の熱源機器の負担軽減、空調機器の小型化による構造の簡素化 およびコストの低減が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の実施形態の構成図。

【図２】 本考案の別の実施形態の構成図。

【符号の説明】

１：躯体、２：室内空間、３：天井、４：室内吹出し
口、５：天井内空間、６：空調機、７：冷温水コイル、
８：送風ファン、９：給気ダクト、１０：混気チャンバ
ー、１１：天井内吹出し口、１２，１４：ダクト、１
３：増風ファン、１５：室内吸込み口、１６：還気ダク
ト、１７：室内還気ダクト、１８：天井内還気ダクト、
１９：室内還気口、２０：天井内還気口、２１：切換え
ダンパ。

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】建物躯体が露出する閉空間に空調された空
   気を供給する空調機と、 前記空調機から前記閉空間に供給される空調された空気
   に、空調対象となる室内の空気を付加して前記閉空間へ
   の風量を増加することにより前記躯体から閉空間に放熱
   させる放熱制御用の風量増加手段を備えたことを特徴と
   する躯体蓄熱空調システム。
2. 【請求項２】建物の躯体が露出する天井内または床下
   に、空調機の給気側に接続された室外吹出し口を設け、 前記天井内または床下から室内に空気を吹出す室内吹出
   し口を前記天井または床に設け、 前記空調機の還気側に、前記天井内または床下の空気を
   戻す室外側還気口および室内の空気を戻す室内側還気口
   を切換え可能に接続するとともにその切換え手段を設
   け、 前記給気側に前記室内の空気を送り込む増風ファンを設
   けたことを特徴とする請求項１に記載の躯体蓄熱空調シ
   ステム。
3. 【請求項３】前記天井内または床下に、前記空調機から
   の給気ダクトに接続された混気チャンバーを設け、この
   混気チャンバーに前記増風ファンの吐出側を接続したこ
   とを特徴とする請求項２に記載の躯体蓄熱空調システ
   ム。
4. 【請求項４】前記空調機へ接続される還気ダクトに、前
   記室外側還気口に連通する室外側還気ダクトおよび前記
   室内側還気口に連通する室内側還気ダクトを相互に分岐
   させて接続し、この分岐位置に切換えダンパを設けたこ
   とを特徴とする請求項２または３に記載の躯体蓄熱空調
   システム。
5. 【請求項５】前記空調機および増風ファンを前記天井内
   または床下に設けたことを特徴とする請求項２、３また
   は４に記載の躯体蓄熱空調システム。