Search

JP-2026077474-A - 空調システム

JP2026077474AJP 2026077474 AJP2026077474 AJP 2026077474AJP-2026077474-A

Abstract

【課題】上げデマンドレスポンスの要請に対応した潜熱蓄熱材を用いた空調システムを実現する。 【解決手段】内部に潜熱蓄熱材を収容する放射パネル１０と、潜熱蓄熱材と熱交換する熱媒を収納する収納体２０と、熱媒を循環させる循環装置３０と、熱媒の設定温度を制御する制御装置４０と、を備え、制御装置４０は、上げデマンドレスポンスの要請を受けた際に、熱媒の設定温度を通常時の設定温度から変化させ、上げデマンドレスポンスの要請が解除された際に、熱媒の設定温度を通常の設定温度に戻すことを特徴とする。 【選択図】図１

Inventors

  • 川村 聡宏
  • 長谷部 弥

Assignees

  • 清水建設株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20241025

Claims (8)

  1. 内部に潜熱蓄熱材を収容する放射パネルと、 前記潜熱蓄熱材と熱交換する熱媒を収納する収納体と、 前記熱媒の設定温度を制御する制御装置と、 を備え、 前記制御装置は、上げデマンドレスポンスの要請を受けた際に、前記熱媒の設定温度を通常時の設定温度から変化させ、上げデマンドレスポンスの要請が解除された際に、前記熱媒の設定温度を通常時の設定温度に戻す、空調システム。
  2. 前記制御装置は、上げデマンドレスポンスの要請を受けた際に、前記熱媒の設定温度を通常時の設定温度よりも低下させ、上げデマンドレスポンスの要請が解除された際に、前記熱媒の設定温度を通常時の設定温度に戻す、請求項１に記載の空調システム。
  3. 前記放射パネルの表面温度を測定する温度検知部をさらに備え、 前記制御装置は、 前記温度検知部が計測する温度が、予め設定した表面設定温度から所定温度を超えて低下した場合に、前記熱媒の供給量を減少させ、 前記温度検知部が計測する温度が、予め設定した表面設定温度から所定温度を超えて増加した場合に、前記熱媒の供給量を増加させる、請求項２に記載の空調システム。
  4. 前記制御装置は、上げデマンドレスポンスの要請を受けた際に、表面設定温度を通常時の表面設定温度よりも低下させ、上げデマンドレスポンスの要請が解除された際に、表面設定温度を通常時の表面設定温度に戻す、請求項３に記載の空調システム。
  5. 前記制御装置は、上げデマンドレスポンスの要請を受けた際に、前記熱媒の設定温度を通常時の設定温度よりも増加させ、上げデマンドレスポンスの要請が解除された際に、前記熱媒の設定温度を通常時の設定温度に戻す、請求項１に記載の空調システム。
  6. 前記放射パネルの表面温度を測定する温度検知部をさらに備え、 前記制御装置は、 前記温度検知部が計測する温度が、予め設定した表面設定温度から所定温度を超えて増加した場合に、前記熱媒の供給量を減少させ、 前記温度検知部が計測する温度が、予め設定した表面設定温度から所定温度を超えて低下した場合に、前記熱媒の供給量を増加させる、請求項５に記載の空調システム。
  7. 前記制御装置は、上げデマンドレスポンスの要請を受けた際に、表面設定温度を通常時の表面設定温度よりも増加させ、上げデマンドレスポンスの要請が解除された際に、表面設定温度を通常時の表面設定温度に戻す、請求項６に記載の空調システム。
  8. 前記放射パネルは、建築物の室内において天井面を構成する、請求項１に記載の空調システム。

Description

本発明は、空調システムに関し、より詳細には、内部に潜熱蓄熱材を収容する放射パネルを備え、放射空調を行う空調システムに関する。 近年、省エネルギー化等の観点から、放射空調と、蓄熱技術とを組み合わせた空調システムが注目されている。蓄熱技術の中でも潜熱蓄熱材を用いた空調システムは、小さな体積で大きな熱量を蓄熱・蓄冷することが可能である。また、放射空調と潜熱蓄熱材とを組み合わせることで、放射空調システムの冷却面の表面温度を潜熱蓄熱材が相変化する温度帯に維持することが容易となり、安定した室内環境を構築することができる。 潜熱蓄熱材を蓄熱・蓄冷する方法として、例えば、ヒートポンプ等の機械的な熱源や自然エネルギーを活用する方法が挙げられる。主に電力需要が小さい時間帯、熱需要が少ない時間帯に、潜熱蓄熱材の蓄熱・蓄冷を行うことで、電力消費量や熱負荷のピークシフトに活用できる。 放射空調と潜熱技術とを組み合わせた例として、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、天井面を形成する放射パネルの裏側の天井裏空間に配置し、放射空調を行う空調システムが開示されている。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で、不安定な自然エネルギーを有効に活用することができる。 特開２０１７－１３３７１３号公報 実施形態の一例である空調システムの構成を示す概略図である。実施形態の一例である空調システムの構成を示すブロック図である。流通する熱媒の温度を調整する方法を説明するための図である。流通する熱媒の温度を調整する方法を説明するための図である。流通する熱媒の温度を調整する方法を説明するための図である。流通する熱媒の温度を調整する方法を説明するための図である。実施形態の一例である空調システムにおける処理手順を示すフローチャートである。 以下、図面を参照しながら、本開示に係る空調システムの実施形態の一例について詳細に説明する。以下で説明する実施形態はあくまでも一例であって、本開示は以下の実施形態に限定されない。また、以下で説明する複数の実施形態および変形例の各構成要素を選択的に組み合わせることは本開示の範囲内である。 図１は、本実施形態の空調システム１の構成を示す概略図であり、空調システム１が設けられた建築物Ｍの１つの階層を側方から見た断面図である。また、図２は、空調システム１の構成を示すブロック図である。建築物Ｍは、例えば、大型店舗やオフィス等であり、１層以上の階層を有する。なお、建築物Ｍの階層数は、特に限定されない。 図１および図２に示すように、空調システム１は、内部に潜熱蓄熱材を収容する放射パネル１０を有する放射式（輻射式）空調システムである。空調システム１は、放射パネル１０の他、放射パネル１０の表面温度を測定する温度検知部１１と、潜熱蓄熱材と熱交換する熱媒を収納する収納体としての配管２０と、熱媒を循環させる循環装置３０と、空調システム１の制御全般を行う制御装置４０とを備える。放射パネル１０は、建築物Ｍの居室２の天井に配置されている。 空調システム１は、例えば、冷暖房機能を有し、ユーザの操作に基づき、または居室２の温度に基づいて自動で、冷房運転モードまたは暖房運転モードを実行する。冷房運転モードにおいては、空調システム１は、例えば、電気需要量が小さい夜間の時間帯に循環装置３０により熱媒（例えば、冷水）を配管２０に循環させる。すると、配管２０を介して熱媒と放射パネル１０の内部の潜熱蓄熱材との間で熱交換が行われる。その結果、潜熱蓄熱材が冷却され、潜熱蓄熱材は固相の状態となる。そして、気温が上昇する日中の時間帯においては、潜熱蓄熱材の温度が上昇し、潜熱蓄熱材が固相から液相に相変化する。この際に、潜熱蓄熱材は、居室２空間内の空気、居室２にいる滞在者Ｗ、図示しない機器をはじめ、居室２の壁、および居室２床等の熱を吸収する。これにより、居室２の室温を低下させることができる。 空調システム１は、例えば、電力事業者からの上げＤＲ要請に従って熱媒の温度を制御するシステムである。具体的には、冷房運転モードにおいて、ユーザに対して使用電力を引き上げるよう要請する上げＤＲ要請を受けると、熱媒の設定温度を通常時の設定温度よりも低下させ、使用電力を引き上げつつ、放射パネル１０に収容される潜熱蓄熱材を冷却し、潜熱蓄熱材を固相に相変化させる。そして、上げＤＲ要請が解除された際は、熱媒の設定温度を通常の設定温度に戻し、使用電力を引き下げる。これにより、上げＤＲ要請が解除された後において、潜熱蓄熱材が固相から液相に相変化する際に、潜熱蓄熱材が居室２の熱を吸収し、居室２の室温を低下させることができる。つまり、上げＤＲ要請時に消費したエネルギーを活用して、上げＤＲ要請解除後の居室２の室温を低下させることができる。 放射パネル１０は、例えば、略直方体形状を有し、居室２の天井面を形成する天井ボード３の間に配置されている。すなわち、放射パネル１０の下面は、天井ボード３から室内側へ露出しており、居室２の天井面の一部を形成している。放射パネル１０の下面が天井面を形成することにより、居室２内の空気と放射パネル１０内部の潜熱蓄熱材との間で熱の授受が容易となる。 放射パネル１０は、例えば、天井ボード３の間に室外側から挿入され、ボルト（図示せず）等を介して、天井ボード３に固定されている。なお、天井ボード３の材質は、特に限定されず、例えば、岩綿吸音板である。 放射パネル１０は、建築物Ｍの所定の階層の天井側の上部躯体４の下面に接触せず、さらに建築物Ｍの外壁や側壁の壁面に接触しないように配置されることが好ましい。これにより、熱伝導によって放射パネル１０から上部躯体４の下面や前述の各壁面に逃げる熱を少なくすることができ、居室２空間内の空気の温度を容易に調整することができる。 放射パネル１０は、例えば、システム天井に用いられる天井ボード３などのサイズ（６００ｍｍ×６００ｍｍなど）に合わせた大きさ、または複数枚の放射パネル１０を組み合わせると当該サイズとなる大きさであることが好ましい。この場合、既存の天井ボード３と放射パネル１０との入れ替えが可能となり、空調システム１を容易に導入することができる。 放射パネル１０は、鉄等を主成分とする金属で構成されていてもよいが、樹脂で構成されていることが好ましい。この場合、放射パネル１０の製造コストを低減することができる。 放射パネル１０を構成する樹脂としては、例えば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等が挙げられる。放射パネル１０を樹脂部材で構成する場合、放射パネル１０は、ブロー成形によって作製することができる。この方法は、本実施形態のように中空構造を有する形状を成形する場合に有効である。なお、放射パネル１０の製造方法は、ブロー成形に限定されず、例えば、射出成形により作製してもよい。 放射パネル１０の内部には、一続きとなった空間が形成されており、内部に潜熱蓄熱材が収容されている。換言すると、潜熱蓄熱材を収容する容器の外壁が、放射パネル１０の外壁を構成し、当該容器の外壁の少なくとも一部が天井面を形成している。 放射パネル１０に収容される潜熱蓄熱材は、固相と液相との間で相変化可能な蓄熱材である。潜熱蓄熱材は、液相から固相へ相変化することで蓄えている潜熱を放出し、固相から液相へ相変化することで熱を潜熱として蓄える。 空調システム１を冷房に用いる場合、潜熱蓄熱材として、１６～２２℃以下程度で相変化が生じる潜熱蓄熱材が用いられる。また、潜熱蓄熱材は不燃性であることが好ましい。潜熱蓄熱材としては、例えば、硫酸ナトリウム十水和物（Ｎａ２ＳＯ４・１０Ｈ２Ｏ）、酢酸ナトリウム三水和物（ＣＨ３ＣＯＯＮａ・３Ｈ２Ｏ）、リン酸水素二ナトリウム十二水和物（Ｎａ２ＨＰＯ４・１２Ｈ２Ｏ）、炭酸ナトリウム十水和物（Ｎａ２ＣＯ３・１０Ｈ２Ｏ）、チオ硫酸ナトリウム五水和物（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３・５Ｈ２Ｏ）等が挙げられ、中でも硫酸ナトリウム十水和物であることが好ましい。 また、放射パネル１０の上面には、断熱材が設けられていてもよい。断熱材を設けることにより、放射パネル１０の熱が、天井裏空間に逃げることが抑制される。断熱材としては、例えば、ウレタンやフェノールフォーム、発泡スチロール等が挙げられる。 また、放射パネル１０の下面には、アルミ箔等を含むフィルム材が設けられていてもよい。フィルム材は、例えば、放射パネル１０の意匠性や不燃性を向上させるために設けられる。 温度検知部１１は、放射パネル１０の表面温度を測定する。図１に示す例では、温度検知部１１は、放射パネル１０の下面に設けられ、放射パネル１０の下面の温度を測定するように構成されている。なお、温度検知部１１は、放射パネル１０の下面の温度に代えて、または加えて、放射パネル１０の上面の温度を測定するように構成されていてもよい。温度検知部１１は温度を検知できるものであればよく、熱電対、測温抵抗体、または放射温度センサ等の公知のものを採用することができる。 配管２０は、放射パネル１０の内部の潜熱蓄熱材と熱交換する熱媒を収納する。配管２０の内部の熱媒は、循環装置３０により循環される。配管２０は、樹脂で構成されていてもよいが、例えば、銅またはステンレスのように熱伝導性を有する金属で構成されていることが好ましい。さらには金属の劣化を抑制する観点から樹脂の間に金属膜が挟み込まれた三層管（例えば、アルミ三層管）を用いることがより好ましい。本実施形態では、配管２０を流通する熱媒は、冷水である。なお、本発明の収納体の構成は、放射パネル１０の内部の潜熱蓄熱材と熱交換する熱媒を収納することが可能であれば特に限定されない。 配管２０は、例えば、放射パネル１０に設けられた溝（図示せず）に嵌め込まれ、固定されている。これにより、放射パネル１０と配管２０との接合が強固になる。その結果、配管２０がずれにくくなり、放射パネル１０の内部の潜熱蓄熱材と、配管２０の内部の熱媒体との間での熱交換が容易になる。 循環装置３０は、配管２０と接続され、配管２０を流通する熱媒を循環させる。循環装置３０は、例えば、チラー、クーリングタワー等で構成されている。循環装置３０の配置場所は特に限定されないが、本実施形態では、循環装置３０は建築物Ｍの屋上に配置されている。なお、循環装置３０を構成する装置の少なくとも一部が屋内または地中に設けられていてもよい。 循環装置３０は、制御装置４０からの信号に基づき、配管２０を流通する熱媒の温度を調整する機能を有する。なお、配管２０を流通する熱媒の温度を調整する方法については後述する。 制御装置４０は、熱媒の設定温度の制御を含め、空調システム１の制御全般を行う。図１に示す例では、制御装置４０は、建築物Ｍ内に設けられている。なお、制御装置４０は、クラウドサーバ等の建築物Ｍの外部にあるサーバ等に存在していてもよい。制御装置４０は、各種設定情報、制御プログラム等を記憶するメモリと、制御プログラムを読み出して実行することにより機能を実現するプロセッサとを有する。 図２に示すように、制御装置４０は、温度検知部１１および循環装置３０と接続され、温度検知部１１および循環装置３０から制御に必要な情報を取得する。また、制御装置４０は、循環装置３０に対して制御信号を送信するように構成されている。 また、制御装置４０は、例えば、広域通信網を介して外部サーバ５０と接続されている。制御装置４０は、外部サーバ５０からＤＲ要請に関する情報を受信する。外部サーバ５０は、例えば、電力事業者のサーバまたは空調システム１の管理者のサーバである。なお、外部サーバ５０の構成は特に限定されない。 次に、図３～図６を参照しながら、循環装置３０により配管２０を流通する熱媒の温度を調整する方法について説明する。なお、循環装置３０による配管２０を