JP3895497B2

JP3895497B2 - 空調換気装置

Info

Publication number: JP3895497B2
Application number: JP11837899A
Authority: JP
Inventors: 祥明樋口; 紀行高橋; 育正三坂; 久半澤
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2019-04-26
Also published as: JP2000310431A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、居室内を快適な空間とする空調換気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示すように、従来のディスプレースメント空調は（アンダーフロア方式）、空調機２２で空調された冷気を給気ダクト２０を通じて居室１０内へ給気し、発生する上昇流により居住域内の熱負荷処理を行って、居室１０内の温度をコントロールしていた。また、天井部に配置した吸込口２４に吸い込まれた熱処理後の空気は、排気ダクト５０を通じて、外部に排気されるか、還気ダクト５２を通じて空調機２２へ還流されていた。
【０００３】
空調機２２へ還流された空気は、新鮮な外気と混合されて所定の温度とされた後、再び給気ダクト２０を通じて居室１０内へ給気されるようになっている。
【０００４】
ところで、居室１０内に発熱源（人やＯＡ機器）が多い場合や、天井パネル２６に照明３４等の熱負荷がある場合、排気できない熱が熱溜まりＭとなって、天井パネル２６の下部に滞留する。
【０００５】
この熱溜まりＭの空気の一部を還気ダクト５２を通じて空調機２２へ送ると、空調機２２が居住域以外の熱負荷を処理することとなり、空調エネルギーの省エネルギー化が実現できない。
【０００６】
なお、図６に示す壁面６６の下方に設けた開口部６８から比重の大きい冷気を床面に沿って広がるように流し出す、ディスプレースメント空調でも同様なことが言える。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、天井部付近に生じる熱溜まりの影響をコントロールし、人がいる空間（居住域）を快適に保つとともに、空調機にかかる負担を軽減することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、給気手段を通じて空調機で空調された空気が居室内へ給気され、居室内を快適な環境とする。また、居室の天井部には排気手段が配置されており、天井部付近に存在する熱溜まりの空気を外部に排気して空調負荷を減少させる。
【０００９】
また、居室内には還気手段が設けられており、熱溜まりより下方の空気を空調機に還気する。この還気手段により、熱溜まりの空気より温度の低い空気が空調機へ還気されることになるので、空調機にかかる熱負荷を軽減することができる。
【００１０】
また、排気手段に設けられた排気ダンパが排気量を調整し、還気手段に設けられ還気ダンパが空調機へ還気する還気量を調整する。
【００１１】
さらに、制御手段が、熱たまりの位置に応じて、排気ダンパの開度、及び還気手段の開度を調整して、排気量及び還気量のバランスを決める。これにより、熱たまりの空気が空調機へ混入する割合が抑えられ、空調機の負荷が最小となるようにする。また、熱溜まりの温度は、体感温度にも影響するため（放射の影響）、快適性と空調機負荷を最適にするような制御を行うことも可能である。
【００１２】
請求項２記載の発明では、還気手段の還気口が、居室の壁面の上下方向に複数配置され、それぞれの還気口が開閉可能とされている。従って、変動する熱溜まりの高さに応じて開閉する還気口を選択することで、空調機の負荷を減らすことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してディスプレースメント空調に用いられた第１実施形態の空調換気装置を説明する。なお、ディスプレースメント空調は一例であり、室内を撹拌して熱溜まりをなくしてしまうような天井吹出し方式以外の他の空調方式であっても、本発明は適用可能である。
【００１４】
図１に示すように、居室１０内には、多数の吹出孔１２が形成された床部材１６が敷き詰められて二重床とされ、床スラブ１４と床部材１６との間に給気通路１８が形成されている。この給気通路１８には、給気ダクト２０を通じて空調機２２から空調された冷気（一例として居室の温度より３℃低い温度）が供給される。
【００１５】
一方、居室１０の天井部には、吸込口２４が形成された天井パネル２６が配設され、天井スラブ２８との間に排気通路３０が構成されている。排気通路３０には、排気ダクト３２が接続されており、図示しない排気ファンによって排気通路３０へ吸込まれた熱溜りＭの空気が外部へ排気される。
【００１６】
この構成では、吹出孔１２から吹出された冷気が床面に漂いながら、内部発熱源である人体やＯＡ機器によって生じる上昇気流と置き替わる。このようにして、居室１０内に発生した熱や埃は上昇気流に乗って熱溜まりＭへ移動し、吸込口２４で吸込まれ、排気ダクト３２を通じて外部へ排気される。
【００１７】
ここで、熱溜まりＭは、温度勾配が小さく循環流がある領域であり、天井パネル２６に照明３４等の熱負荷が沢山ある場合や居室１０内に人が沢山いる場合に、循環流の最下部（熱溜まりＭの境界面Ｌ）が下方に移動する。
【００１８】
また、居室１０の壁面には、還気口３６が設けられている。この還気口３６は、排気ダクト３２の排気能力、内部発熱源の大きさ（居室１０を使用すると予想される員数、照明やＯＡ機器の数、劇場等の場合には入場者によって類推できる）によって推測される熱溜まりＭの境界面Ｌの下方に位置している。すなわち、熱溜まりＭの中の空気を還気ダクト３８に取り込まない構成である。
【００１９】
この還気ダクト３８には、図示しない還気ファンが設けられており、還気口３６を通じて還気ダクト３８に取り込まれた居室１０内の空気を空調機２２の熱交換器（図示省略）へ送る。ここで、外気ダクト４０から取り入れられた新鮮な外気と混合され、給気ダクト２０を通じて給気通路１８へ所定の温度と風速の空気が給気される。
【００２０】
このように、第１実施形態では、熱溜まりＭの境界面Ｌより下方の空気を空調機２２に還気するという簡単な構成で、空調機２２にかかる熱負荷を軽減することができる
次に第２形態に係る空調換気装置を説明する。
【００２１】
第２形態では、熱溜まりＭの位置を予め推測して還気口３６の位置を決めるのではなく、熱溜まりＭの高さを把握して、これに対応して還気量と排気量のバランスを制御するものである。
【００２２】
以下、図２及び図３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２３】
先ず、ステップ１００で、居室１０内の内部温度設定値ＳＶを設定する。ステップ１０２では、温度センサ４２により居室１０内の温度が検出される。ステップ１０４では、内部温度設定値ＳＶと検出温度ＰＶとの温度差から、制御部４４が空調機２２で空調すべき調節量ＭＶを算出して空調機２２を駆動させる。空調機２２では、冷媒の供給量を変えて（バルブの開度を変化させ）、給気温度を変える方式と、給気温度は一定で給気風量を変える方式がある。
【００２４】
次に、ステップ１０６では、給気通路１８の中に配置された温度センサ４６で、給気される空気の温度θＳＡが測定される。なお、この給気温度θＳＡは、空調機２２に還気される還気温度と空調機２２の調節量ＭＶから類推的に把握してもよい。
【００２５】
次に、ステップ１０８では、給気温度から居室１０内で除去された熱量が把握される。ステップ１１０では、居室１０にある内部発熱源（在室している人員や使用状態にある照明やＯＡ機器）と除去熱量から熱溜まりＭの境界面Ｌ（熱溜まりの高さ）が把握される。なお、壁面の高さ方向に複数の温度センサを配置して、居室内の温度分布を割り出して熱溜まりＭを把握してもよい。
【００２６】
次に、ステップ１１２では、排気ダクト３２に配置された温度センサ４７で排気温度θＲＡが測定され、還気ダクト３８に配置された温度センサ４８で還気温度θＥＡが測定される。なお、排気温度θＲＡ及び還気温度θＥＡは、熱溜まりＭの境界面Ｌの高さから類推してもよい。
ステップ１１４では、排気温度及び還気温度から熱溜まりＭの領域が類推され、熱溜まりの空気が還気口３６から出来るだけ還気されないように、排気量と還気量のバランスを考慮して排気ダンパＭＤ１、還気ダンパＭＤ２、外気ダンパＭＤ３の開度を算出し、ステップ１１６で排気ダンパＭＤ１、還気ダンパＭＤ２、外気ダンパＭＤ３が駆動され、排気量、還気量、及び外気量のバランスがコントロールされる。
【００２７】
このように、制御することで、熱溜まりの空気が空調機へ混入する割合いを抑え、空調機の熱負荷を軽減しながら、省エネルギーで快適な環境を構築できる。
【００２８】
なお、還気量と排気量とのバランスを図る方法として、図４に示すように、壁面に縦長の還気口６０を設け、上下方向に複数設けられたダンパ６２で還気する位置を熱溜まりの位置に応じて可変とするような構成も考えられる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、天井部付近に生じる熱溜まりの影響をコントロールでき、人がいる空間（居住域）を快適に保つとともに、空調機にかかる負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１形態に係る空調換気装置を説明する全体図である。
【図２】第２形態に係る空調換気装置を説明する全体図である。
【図３】第２形態に係る空調換気装置の制御方法を示したフローチャートである。
【図４】還気口の変形例を示す側面図である。
【図５】従来のディスプレースメント式空調装置を示す全体図である。
【図６】従来の他のディスプレースメント式空調装置を示す全体図である。
【符号の説明】
２０給気ダクト（給気手段）
３２排気ダクト（排気手段）
３８還気ダクト（還気手段）
４４制御部（制御手段）
６０還気口
ＭＤ１排気ダンパ
ＭＤ２還気ダンパ
ＭＤ３外気ダンパ

Claims

空調機で空調された空気を居室内へ給気する給気手段と、前記居室の天井部に配置され居室内の空気を排気する排気手段と、前記排気手段に設けられ排気量を調整する排気ダンパと、前記居室の壁面等に設けられ居室内の空気を前記空調機に還気する還気手段と、前記還気手段に設けられ前記空調機へ還気する還気量を調整する還気ダンパと、熱溜まりの位置を把握して、排気ダンパの開度、及び還気ダンパの開度を制御する制御手段と、を有することを特徴とする空調換気装置。
前記還気手段が、前記居室の壁面の上下方向に複数の還気口を備え、それぞれの還気口が開閉可能とされたことを特徴とする請求項１に記載の空調換気装置。