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公開番号2024085997
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-27
出願番号2022200834
出願日2022-12-16
発明の名称空調システム
出願人清水建設株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F24F 5/00 20060101AFI20240620BHJP(加熱;レンジ;換気)
要約【課題】消費エネルギーの低減、自然エネルギーや未利用エネルギーの利用効率の向上、及び安定した空調能力を実現する空調システム空調システムを提供する。
【解決手段】本発明に係る空調システムは、居室の内部に対向するように配置された、居室内の空気と熱の授受が可能な熱交換パネルと、躯体と対向する前記熱交換パネルの板面に接するように配置された、蓄熱可能な潜熱蓄熱材と、少なくとも一部が前記潜熱蓄熱材に接して配置された、熱媒が流れる配管と、前記配管を流れる前記熱媒を循環させる循環装置と、を備える。前記循環装置は、前記熱媒を循環させ、前記潜熱蓄熱材に蓄熱し、前記潜熱蓄熱材から前記熱交換パネルに熱を供給する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
居室の内部に対向するように配置された、居室内の空気と熱の授受が可能な熱交換パネルと、
躯体と対向する前記熱交換パネルの板面に接するように配置された、蓄熱可能な潜熱蓄熱材と、
少なくとも一部が前記潜熱蓄熱材に接して配置された、熱媒が流れる配管と、
前記配管を流れる前記熱媒を循環させる循環装置と、
を備え、
前記循環装置は、前記熱媒を循環させ、前記潜熱蓄熱材に蓄熱し、前記潜熱蓄熱材から前記熱交換パネルに熱を供給する、
空調システム。
続きを表示（約 600 文字）【請求項２】
前記配管は、前記熱交換パネルと前記潜熱蓄熱材の間に挟まれるように配置されている、
請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記循環装置は、地中熱又はカスケード制御を行って得た熱を輸送する、
請求項１に記載の空調システム。
【請求項４】
前記循環装置は、
外気と前記熱媒との熱交換を行う外気熱交換器と、
地中熱と前記熱媒との熱交換を行う地中熱交換器と、
カスケード制御を行って得た熱との熱交換を行うカスケード熱交換機と、
を備え、
前記熱媒を循環させる前記循環装置を、前記潜熱蓄熱材と、前記外気熱交換器、前記地中熱交換器、前記カスケード熱交換機のうちの何れかに切り替え可能とした、
請求項１に記載の空調システム。
【請求項５】
前記潜熱蓄熱材は１６℃以上２２℃以下で固体及び液体の一方から他方へ相変化する、
請求項１から４の何れか一項に記載の空調システム。
【請求項６】
前記潜熱蓄熱材は、前記熱交換パネル及び前記配管に着脱可能である、
請求項１から４の何れか一項に記載の空調システム。
【請求項７】
前記配管は金属製であり、前記熱交換パネルに接する、
請求項１から４の何れか一項に記載の空調システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調システムに関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーと室内の快適性とを両立する技術として、放射式空調が注目されている。放射式空調を採用した空調システムでは、例えば熱交換パネル等のように高い熱伝導率を有するパネル素材を天井に設置し、当該パネル素材を冷却し、パネル素材の室内側の板面の温度を低く保つことによって、放射によるパネル素材と室内との熱交換を促す空調システムである。放射式空調では、対流式空調に比べて、搬送する熱媒（冷媒）の温度を室温に近い温度帯で運用できることに加えて、熱媒として搬送動力の小さい水を用いるため、熱源及び熱搬送時の消費エネルギーを低減できる。そのことによって、設備機器の高効率化及び省エネルギー化を図ることができる。しかしながら、さらなる省エネルギー化による性能向上を設備機器の高効率化だけで達成するには限度があり、自然エネルギー又は未利用エネルギーを有効に活用する必要がある。
【０００３】
自然エネルギー又は未利用エネルギーを有効に活用するには、主に２つの課題が挙げられる。第１の課題は、空調に必要なエネルギーを確保し難いことである。つまり、冷房においては通常の対流式空調で７℃～１０℃程度の温度帯の冷水が必要となるが、自然エネルギーや未利用エネルギーだけ（低エクセルギー）で当該温度帯の冷水を作ることが難しく、地中熱ヒートポンプ等の機械的な熱源を用いなければならない。第２の課題は、自然エネルギーや未利用エネルギーに対して需要のある時間帯では、必要なエネルギー量を確保しづらく、自然エネルギーや未利用エネルギーが不安定であるということである。例えば、昼間に居室内や執務室内を冷房したい場合、夜間の気温の低い外気を利用することは難しい。また、下水等の排熱量も周囲の建物運用によって変動するため、安定したエネルギーを確保できない。
【０００４】
上述の２つの課題を解決するために、放射式空調と蓄熱式空調とを併用する空調システムが注目されている。冷房時の放射空調では、１６℃～２０℃程度の温度帯の冷温水（水、熱媒）で運用できるため、機械的な熱源を用いずに済み、自然エネルギー又は未利用エネルギーを直接、空調に利用し、第１の課題の解決につながる。一方で、蓄熱技術では、需要がない時間帯の自然エネルギー又は未利用エネルギーを蓄熱槽等に蓄えることによって、これらのエネルギーを安定的に空調に活用できる形に変えることができるため、第２の課題の解決につながる。そのため、放射式空調と蓄熱技術とを併用した空調システムによれば、自然エネルギーを効率的且つ安定的に活用でき、さらなる省エネルギー化を実現できる。
【０００５】
放射式空調と蓄熱技術とを組み合わせた例として、例えば、Ｔｈｅｒｍｏ－ＡｃｔｉｖｅＢｕｉｌｄｉｎｇＳｙｓｔｅｍ（ＴＡＢＳ）と呼ばれ、床スラブ等の躯体に配管を埋込み、配管の蓄熱及び躯体面を放射式空調に活用する技術が挙げられる。しかしながら、ＴＡＢＳでは、貯めた熱が躯体内で拡散してしまい、所望の場所で使うことが難しい。また、躯体内で温度分布が生じるため、躯体の深部の温度が表面の温度に反映されるまでに時間がかかり、応答性が低く、制御が難しい。そのため、蓄熱媒体を室内に設置することができ、且つ媒体内での熱伝導で熱が拡散し難い潜熱蓄熱材を用いることが適当であった。
【０００６】
例えば、特許文献１には、潜熱蓄熱材と顕熱蓄熱材とを組み合わせた蓄熱媒体を用いた放射式空調を行う空調システムが開示されている。特許文献１の空調システムでは、吸熱特性に優れた顕熱蓄熱材と放熱特性に優れた潜熱蓄熱材とを併用することによって、不安定な自然エネルギー等を有効活用できる。また、特許文献２には、潜熱蓄熱材と床暖房システムとを併用したヒーターパネル及び暖房システムが開示されている。特許文献２のヒーターパネルでは、床下に逃げる未利用エネルギーを蓄熱することによって、室温を安定させ、ヒートショックを防ぐ。さらに、特許文献３には、床面に所定の温度（例えば、２７℃）で相変化する潜熱蓄熱材を敷設した畜冷熱床、及び天井面に前述の所定の温度とは異なる温度（２０℃）程度で相変化する潜熱蓄熱材を敷設した居室が開示されている。特許文献３の居室では、天井表面温度と床表面温度とを相変化する温度帯に維持することで快適な空間を形成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１７－１３３７１３号公報
特開２０１９－０７０５１４号公報
特開２０１９－１９６６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された空調システムでは、蓄熱媒体に蓄熱するためのエネルギーが空気によって搬送されるため、搬送時の消費エネルギーが増大する虞があった。特許文献２に開示されたヒーターパネルでは、断熱材を用いることによって床下に逃げる熱を最小限に抑えられるが、空調システムの立ち上がりの際には潜熱蓄熱材の吸熱量が熱負荷となる虞があった。また、同ヒーターパネルは、通電することで発熱するヒータを用いて自然エネルギーなどの低エクセルギーなエネルギーを有効活用しづらいことも課題であった。特許文献３に開示された畜冷熱床を備えた居室では、蓄熱されるエネルギーが室内で生じるエネルギーによって蓄えられるため、室内で使用するエネルギー量は増大する虞があった。すなわち、潜熱蓄熱材を用いた従来の空調システムでは、消費エネルギーの抑制、自然エネルギーや未利用エネルギーの利用効率の向上、及び安定した空調能力の実現が難しかった。
【０００９】
本発明は、消費エネルギーの抑制、自然エネルギーや未利用エネルギーの利用効率の向上、及び安定した空調能力を実現する空調システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る空調システムは、居室の内部に対向するように配置された、居室内の空気と熱の授受が可能な熱交換パネルと、躯体と対向する前記熱交換パネルの板面に接するように配置された、蓄熱可能な潜熱蓄熱材と、少なくとも一部が前記潜熱蓄熱材に接して配置された、熱媒が流れる配管と、前記配管を流れる前記熱媒を循環させる循環装置と、を備える。前記循環装置は、前記熱媒を循環させ、前記潜熱蓄熱材に蓄熱し、前記潜熱蓄熱材から前記熱交換パネルに熱を供給する。
（【００１１】以降は省略されています）

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