冷房システム
【課題】特殊な除湿器を用いずに省エネルギーを図ることができる放射冷房システムを提供すること。
【解決手段】冷房システム１は、熱媒体ｃが保有する冷熱により物体Ｂの温度よりも低い温度に冷却される放射パネル１１と、熱媒体ｃが保有する熱により絶対湿度が所定の湿度以下の被加熱空気ＤＡの温度を上昇させる再熱装置１２と、再熱装置１２で昇温された被加熱空気ＳＡを冷房対象室Ｒに導く被加熱空気ダクト３１と、放射パネル１１から導出された熱媒体ｃが再熱装置１２に導入され、再熱装置１２から導出された熱媒体ｃが放射パネル１１に導入されるように、熱媒体ｃが循環する流路を形成する熱媒体流路２１、２２、２４とを備える。而して、放射パネル１１で吸収した熱を再熱装置１２における再熱源として利用することができ、熱の有効利用を図ることができて省エネルギーとなる。
【解決手段】冷房システム１は、熱媒体ｃが保有する冷熱により物体Ｂの温度よりも低い温度に冷却される放射パネル１１と、熱媒体ｃが保有する熱により絶対湿度が所定の湿度以下の被加熱空気ＤＡの温度を上昇させる再熱装置１２と、再熱装置１２で昇温された被加熱空気ＳＡを冷房対象室Ｒに導く被加熱空気ダクト３１と、放射パネル１１から導出された熱媒体ｃが再熱装置１２に導入され、再熱装置１２から導出された熱媒体ｃが放射パネル１１に導入されるように、熱媒体ｃが循環する流路を形成する熱媒体流路２１、２２、２４とを備える。而して、放射パネル１１で吸収した熱を再熱装置１２における再熱源として利用することができ、熱の有効利用を図ることができて省エネルギーとなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷房システムに関し、特に放射パネルを用いた冷房システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーと快適性とを両立する空調方式として、放射空調システムが注目されている。放射空調システムは、天井面や床面等に設置された放射パネルを冷やし（温め）、放射パネルからの放射熱により被空調室内の物体の熱環境を改善するシステムである。放射空調システムでは、放射パネルが処理できるのは顕熱であるため、特に冷房時には、被処理空気を、塩化リチウム溶液に接触させたり、所定の絶対湿度の露点温度まで冷却した後に所定の温度に加熱（除湿再熱）したりすることで除湿して、除湿した空気を被空調室に供給するのが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１４６９６号公報（段落００３８、００５４等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、被空調室の潜熱を処理するための被処理空気の除湿を、塩化リチウム溶液に接触させることで行うこととすると、特殊な除湿器が必要となる。他方、除湿再熱は汎用の空調機で行うことができるが、設定された吹出空気に対して過冷却するエネルギー及び再熱するエネルギーが余分にかかることとなる。
【０００５】
本発明は上述の課題に鑑み、特殊な除湿器を用いずに省エネルギーを図ることができる放射パネルを用いた冷房システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る冷房システムは、例えば図１（又は図２）に示すように、冷房対象室Ｒの内部に存在する物体Ｂの熱を吸熱する放射パネル１１であって、熱媒体ｃを導入して熱媒体ｃが保有する冷熱により物体Ｂの温度よりも低い温度に冷却される放射パネル１１と；絶対湿度が所定の湿度以下の被加熱空気ＤＡの温度を上昇させる再熱装置１２（２１２）であって、熱媒体ｃを導入して熱媒体ｃが保有する熱により被加熱空気ＤＡの温度を上昇させる再熱装置１２（２１２）と；再熱装置１２（２１２）で昇温された被加熱空気ＳＡを冷房対象室Ｒに導く被加熱空気ダクト３１と；熱媒体ｃが流れる熱媒体流路であって、放射パネル１１から導出された熱媒体ｃが再熱装置１２（２１２）に導入され、再熱装置１２（２１２）から導出された熱媒体ｃが放射パネル１１に導入されるように、熱媒体ｃが循環する流路を形成する熱媒体流路２１、２２、２４とを備える。
【０００７】
このように構成すると、放射パネルで吸収した熱を再熱装置における再熱源として利用することができ、熱の有効利用を図ることができて省エネルギーとなる。
【０００８】
また、本発明の第２の態様に係る冷房システムは、例えば図１（又は図２）に示すように、上記本発明の第１の態様に係る冷房システム１（２）において、熱媒体ｃ及び外部エネルギーを導入し、導入した外部エネルギーにより熱媒体ｃを冷却する冷熱源装置４１と；冷熱源装置４１で冷却された熱媒体ｃを熱媒体流路２１に導く冷却熱媒体供給流路５３と；放射パネル１１から導出された熱媒体ｃを冷熱源装置４１に導く熱媒体戻り流路５４とを備える。典型的には、冷却熱媒体供給流路５３は、例えば図１に示すように、冷熱源装置４１で冷却された熱媒体ｃを、放射パネル１１から導出されて再熱装置１２に導入される熱媒体ｃを流す熱媒体流路２１に導き、又は、例えば図２に示すように、冷熱源装置４１で冷却された熱媒体ｃを、再熱装置２１２から導出されて放射パネル１１に導入される熱媒体ｃを流す熱媒体流路２１に導く。
【０００９】
このように構成すると、放射パネルに導入される熱媒体の温度を設定された条件に近づけやすくなって、冷房対象室内を冷房する放射成分（放射パネルからの放射エネルギー）を設定された条件に近づけやすくなる。また、熱媒体が放射パネルで吸収する熱量を再熱装置で放出する熱量以上とすることができる。
【００１０】
また、本発明の第３の態様に係る冷房システムは、例えば図１（図２）に示すように、上記本発明の第２の態様に係る冷房システム１（２）において、冷却熱媒体供給流路５３から熱媒体流路２１に導入される熱媒体ｃの流量を調節する流量比調節手段２５と；放射パネル１１に導入される熱媒体ｃの温度を検出する温度検出器６２と；温度検出器６２で検出された温度が所定の温度となるように流量比調節手段を制御する制御装置９２とを備える。典型的には、流量比調節手段２５は、例えば図１に示すように、再熱装置１２に導入される熱媒体ｃのうち、放射パネル１１から導出された熱媒体ｃの流量と冷熱源装置４１から導出された熱媒体ｃの流量との比を調節し、又は、例えば図２に示すように、放射パネル１１に導入される熱媒体ｃのうち、再熱装置２１２から導出された熱媒体ｃの流量と冷熱源装置４１から導出された熱媒体ｃの流量との比を調節する。
【００１１】
このように構成すると、放射パネルの表面温度を設定された温度に近づけやすくなると共に、除湿過冷却熱の回収あるいは外気冷熱を最大限に利用することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、放射パネルで吸収した熱を再熱装置における再熱源として利用することができ、熱の有効利用を図ることができて省エネルギーとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る冷房システムの模式的系統図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る冷房システムの模式的系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１５】
まず図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る冷房システム１を説明する。図１は、冷房システム１の模式的系統図である。冷房システム１は、放射熱により、冷房対象室の内部としての室内Ｒに存在する物体Ｂの熱環境を改善する放射冷房システムである。物体Ｂは、人や事務機器や壁等の、室内Ｒの空間に現れているものである。冷房システム１は、放射パネル１１と、再熱装置としての空調機１２と、冷熱源装置としての熱源機４１と、これらを接続する配管類と、空調機１２で処理された被加熱空気としてのサプライ空気ＳＡを搬送する被加熱空気ダクトとしての給気ダクト３１と、制御装置としての空調制御装置９２とを備えている。
【００１６】
放射パネル１１は、窓Ｗのある室内Ｒの窓際（ペリメータゾーン）の天井に設置された外側放射パネル１１Ｐと、室内Ｒの窓際以外の部分（インテリアゾーン）の天井に設置された内側放射パネル１１Ｑとを含んでいる。以下の説明において、外側放射パネル１１Ｐと内側放射パネル１１Ｑとを特に区別する必要がない場合は、総称して単に「放射パネル１１」という。放射パネル１１は、板状に形成されたパネルの天井裏側の面に、熱媒体としての冷水ｃを流すパイプが配置されて構成されている。パネルは、典型的には矩形（長方形又は正方形）の平面形状を有するが、三角形や六角形等の多角形の平面形状を有していてもよい。パイプは、冷水ｃが保有する冷熱をパネル全体に伝達することができるように、蛇行させて接触配置することにより伝熱面積を大きくすることが好ましい。図１では、説明の便宜上、外側放射パネル１１Ｐ及び内側放射パネル１１Ｑ共に１つずつを示しているが、室内Ｒの広さと放射パネル１１の大きさに応じて設置枚数が決定される。外側放射パネル１１Ｐには、放射面の温度を検出する外側温度検出器６１Ｐが設けられており、内側放射パネル１１Ｑには、放射面の温度を検出する内側温度検出器６１Ｑが設けられている。
【００１７】
空調機１２は、冷水ｃを流すコイル１２ｃと、サプライ空気ＳＡを吐出するファン１２ｆとを有している。空調機１２は、絶対湿度が所定の湿度以下の被加熱空気としての低湿空気ＤＡを、冷水ｃが流れるコイル１２ｃに通過させて温度を調節し、温度が調節されたサプライ空気ＳＡを供給先に向けて圧送することができるように構成されている。空調機１２は、空調機１２に導入される低湿空気ＤＡよりも温度が高い冷水ｃ及び温度が低い冷水ｃのいずれをもコイル１２ｃに導入することができ、低湿空気ＤＡよりも温度が高い冷水ｃがコイル１２ｃに導入されたときは低湿空気ＤＡが加熱され、低湿空気ＤＡよりも温度が低い冷水ｃがコイル１２ｃに導入されたときは低湿空気ＤＡが冷却されるように構成されている。サプライ空気ＳＡを圧送するファン１２ｆは、インバータ制御で回転速度を変えることによりサプライ空気ＳＡの吐出風量を変えることができるように構成されている。空調機１２は、典型的には、低湿空気ＤＡ又はサプライ空気ＳＡを浄化するフィルタ（不図示）を有しており、必要に応じて加湿器等を有していてもよい。
【００１８】
熱源機４１は、電気や熱等の外部からのエネルギー（外部エネルギー）を用いて冷水ｃを冷却することができる機器である。熱源機４１は、電気エネルギーにより冷凍サイクルを作動させて冷水ｃを冷却するターボ冷凍機や、蒸気の熱又は油等の可燃物を燃焼させて発生する熱により冷凍サイクルを作動させて冷水ｃを冷却する吸収式冷温水発生機等が用いられる。熱源機４１は、放射パネル１１に導入される冷水ｃの設定温度（本実施の形態では１８℃）まで冷水ｃを冷却することができる能力を少なくとも有しており、さらに低温度まで冷却することができる能力を有していてもよい。
【００１９】
空調機１２は、冷水ｃを放射パネル１１に導く循環往管２１に配設されている。詳細には、空調機１２のコイル１２ｃの内部が循環往管２１の内部に連通して接続されている。空調機１２の上流側の循環往管２１には、冷水ｃを流動させる循環ポンプ２８が設けられている。循環ポンプ２８は、インバータ制御で回転速度を変えることにより冷水ｃの吐出流量を変えることができるように構成されている。循環往管２１には、空調機１２よりも上流側の冷水ｃを、空調機１２をバイパスして空調機１２の下流側に導く導入バイパス管２１Ｂが接続されている。空調機１２の下流側の循環往管２１と導入バイパス管２１Ｂとの接続部には、空調機１２を通過する冷水ｃの流量と導入バイパス管２１Ｂを通過する冷水ｃの流量との比率を調節するバイパス調節弁２７が配設されている。バイパス調節弁２７は、本実施の形態では三方弁が用いられているが、二方弁を２つ用いることで代用してもよい。
【００２０】
バイパス調節弁２７の下流側の循環往管２１には、放射パネル１１に導入される冷水ｃの温度を検出する温度検出器としての冷水温度検出器６２が設けられている。循環往管２１は、放射パネル１１側が分岐しており、一方の外側循環往管２１Ｐが外側放射パネル１１Ｐに接続され、他方の内側循環往管２１Ｑが内側放射パネル１１Ｑに接続されている。外側循環往管２１Ｐには、外側放射パネル１１Ｐに導入される冷水ｃの流量を調節する外側二方弁２６Ｐが配設されている。内側循環往管２１Ｑには、内側放射パネル１１Ｑに導入される冷水ｃの流量を調節する内側二方弁２６Ｑが配設されている。
【００２１】
外側放射パネル１１Ｐの冷水ｃの出口には、外側循環還管２２Ｐの一端が接続されている。内側放射パネル１１Ｑの冷水ｃの出口には、内側循環還管２２Ｑの一端が接続されている。外側循環還管２２Ｐの他端と内側循環還管２２Ｑの他端とは、接合されて１本の循環還管２２となっている。このように、外側放射パネル１１Ｐと内側放射パネル１１Ｑとは、並列に接続されている。放射パネル１１とは反対側の循環還管２２の端部には、循環バイパス管２４と、冷水ｃを熱源機４１に導く熱媒体戻り流路を構成する戻り還管５４とが接続されている。
【００２２】
循環バイパス管２４の他端には、循環往管２１と、熱源機４１で冷却された冷水ｃを空調機１２に向けて流す冷却熱媒体供給流路を構成する供給往管５３とが接続されている。このように接続されることで、循環往管２１、循環還管２２、及び循環バイパス管２４は、放射パネル１１及び空調機１２を介して冷水ｃが循環する流路（熱媒体流路）を形成している。循環往管２１と循環バイパス管２４と供給往管５３との接合部には、循環バイパス管２４から循環往管２１へ流入する冷水ｃの流量と供給往管５３から循環往管２１流入する冷水ｃの流量との比率を調節する流量比調節手段としての流量比調節弁２５が配設されている。流量比調節弁２５は、本実施の形態では三方弁が用いられているが、循環バイパス管２４及び供給往管５３にそれぞれ二方弁を設けて構成されていてもよい。
【００２３】
熱源機４１の周囲には、熱源機４１で冷却された冷水ｃを受け入れる往ヘッダ４２と、熱源機４１で冷却される前の冷水ｃを受け入れる還ヘッダ４３とが設けられている。熱源機４１と往ヘッダ４２とは、冷却された冷水ｃを流す導出管４４で接続されている。熱源機４１と還ヘッダ４３とは、冷却されるべき冷水ｃを熱源機４１へ導く導入管４５で接続されている。導入管４５には、還ヘッダ４３内の冷水ｃを熱源機４１を介して往ヘッダ４２へ搬送する１次ポンプ４６が配設されている。往ヘッダ４２と還ヘッダ４３とは、熱源バイパス管４７を介して連通されており、往ヘッダ４２内の冷水ｃを還ヘッダ４３へ戻すことができるように構成されている。
【００２４】
往ヘッダ４２には、冷却された冷水ｃを供給先へ向けて流す供給管５１が接続されている。供給管５１には、供給先へ向けて冷水ｃを圧送する２次ポンプ５２が配設されている。２次ポンプ５２よりも下流側の供給管５１には供給往管５３が接続されており、往ヘッダ４２から導出された冷水ｃを循環往管２１へ導くことができるように構成されている。還ヘッダ４３には、冷熱が利用された場所から戻ってきた冷水ｃを流すヘッダ戻り管５５が接続されている。ヘッダ戻り管５５には戻り還管５４が接続されており、循環還管２２を流れてきた冷水ｃを還ヘッダ４３へ導くことができるように構成されている。
【００２５】
空調機１２には、給気ダクト３１がファン１２ｆの吐出側に接続されており、低湿空気ＤＡを流す低湿空気ダクト３２がファン１２ｆの吸込側に接続されている。給気ダクト３１の他端は、室内Ｒの床Ｒｆの下に形成された床下チャンバＣｆに接続されており、給気ダクト３１を流れるサプライ空気ＳＡを床下チャンバＣｆに流入させた後に床Ｒｆに形成された制気口Ｆｓを介して室内Ｒに供給することができるように構成されている。給気ダクト３１には、空調機１２から吐出されたサプライ空気ＳＡの温度を検出する給気温度検出器６３が設けられている。他方、低湿空気ダクト３２の他端は、外気ＯＡの絶対湿度を所定の湿度以下に低下させて低湿空気ＤＡとする外調機１８の吐出側に接続されている。外調機１８の吸込側には、外気ＯＡを外調機１８に導く外気ダクト３３が接続されている。外調機１８は、空調機１２と同様に、外気を冷却するコイル（不図示）と、低湿空気ＤＡを吐出するファン（不図示）とを有しており、導入した外気ＯＡを目標とする絶対湿度となる露点温度まで冷却することができるように構成されている。低湿空気ダクト３２には、室内Ｒの空気の一部を還気ＲＡとして低湿空気ダクト３２に導く還気ダクト３４が接続されている。図１では、室内Ｒ側の還気ダクト３４を省略している。また、室内Ｒには、空気の一部を屋外へ導く排気ダクト（不図示）が接続されている。なお、排気ダクトを介して排出される空気と外調機１８に導入される外気ＯＡとで熱交換を行わせる熱交換器（不図示）を設けてもよい。
【００２６】
空調制御装置９２は、外側温度検出器６１Ｐ、内側温度検出器６１Ｑ、冷水温度検出器６２、給気温度検出器６３、及び室内Ｒの温度を検出する室内温度検出器６８とそれぞれ信号ケーブルで接続されており、検出された値を信号として受信することができるように構成されている。また、空調制御装置９２は、空調機１２と信号ケーブルで接続されており、室内温度検出器６８で検出された値が設定値となるようにファン１２ｆの回転速度を調節するように構成されている。また、空調制御装置９２は、流量比調節弁２５と信号ケーブルで接続されており、冷水温度検出器６２で検出された値が目標温度になるように、循環往管２１に流入する冷水ｃの、循環バイパス管２４からの流量と供給往管５３からの流量との比率を調節することができるように構成されている。また、空調制御装置９２は、外側二方弁２６Ｐ、内側二方弁２６Ｑ、及び循環ポンプ２８とそれぞれ信号ケーブルで接続されており、外側温度検出器６１Ｐ及び内側温度検出器６１Ｑで検出された値が目標温度になるように、外側二方弁２６Ｐ及び内側二方弁２６Ｑの開度を調節したうえで、外側二方弁２６Ｐ及び内側二方弁２６Ｑの開度に応じて循環ポンプ２８の回転速度を調節することができるように構成されている。また、空調制御装置９２は、バイパス調節弁２７と信号ケーブルで接続されており、給気温度検出器６３で検出された値が目標温度になるように、空調機１２のコイル１２ｃを通過する冷水ｃの流量と導入バイパス管２１Ｂを通過する冷水ｃの流量との比率を調節することができるように構成されている。さらに、空調制御装置９２は、熱源機４１の冷凍能力を制御する熱源制御装置９４と信号ケーブルで接続されており、熱源制御装置９４と相互に電気信号の受け渡しを行うことができるように構成されている。なお、本実施の形態では、空調制御装置９２と熱源制御装置９４とが別体に構成されている形態で示しているが、一体に構成されていてもよい。
【００２７】
引き続き図１を参照して、冷房システム１の作用を説明する。冷房システム１は、放射パネル１１で放射冷房を行うと共に除湿されたサプライ空気ＳＡを室内Ｒに供給するシステムである。冷房システム１においては、放射パネル１１が処理できる冷房負荷が顕熱であるため、サプライ空気ＳＡが室内Ｒの潜熱を処理するべく、サプライ空気ＳＡは、室内Ｒの湿度を設定値にすることができる絶対湿度（所定の湿度）に調節される。室内Ｒに供給される空気は、元は外気ＯＡであり、まず、外調機１８で絶対湿度が所定の湿度以下になる所定の露点温度まで冷却されることにより除湿されて低湿空気ＤＡとなる。所定の露点温度は、低湿空気ＤＡの絶対湿度が、還気ＲＡと混合した後に所定の湿度となる露点温度である。外調機１８は、本実施の形態では、熱源機４１とは別の熱源機（不図示）から供給された冷水を導入して外気ＯＡを冷却する。外調機１８は、エアハンドリングユニット等の汎用品を用いることができ、特殊な構造の除湿器を用いることなく外気ＯＡを冷却することができる。外調機１８で所定の露点温度まで冷却された低湿空気ＤＡは、そのまま室内Ｒに供給するには温度が低すぎるため、空調機１２で室内Ｒに供給するのに適した温度に加熱されてサプライ空気ＳＡとなり、給気ダクト３１及び床下チャンバＣｆを介して制気口Ｆｓから室内Ｒに供給される。
【００２８】
本実施の形態では、外調機１８から導出された１１℃の低湿空気ＤＡは、空調機１２の上流で還気ＲＡが合流して空調機１２に導入され、循環ポンプ２８の起動でコイル１２ｃ内を流れる冷水ｃによって加熱されて１８℃のサプライ空気ＳＡとなる。コイル１２ｃ内を流れる冷水ｃは、低湿空気ＤＡよりも温度が高い。本実施の形態では、冷水ｃが、２１℃でコイル１２ｃに導入され、低湿空気ＤＡと熱交換して１８℃に低下して、コイル１２ｃから導出される。コイル１２ｃから導出された冷水ｃは、循環往管２１を流れてから外側循環往管２１Ｐ及び内側循環往管２１Ｑに分岐して、外側放射パネル１１Ｐ及び内側放射パネル１１Ｑにそれぞれ導入される。放射パネル１１に導入された冷水ｃは、放射パネル１１のパネル表面を冷却して自身は１８℃から２１℃に温度が上昇し、外側循環還管２２Ｐ及び内側循環還管２２Ｑに導出される。その後、冷水ｃは、循環還管２２及び循環バイパス管２４を経由して循環往管２１を流れて再び空調機１２のコイル１２ｃに流入し、還気ＲＡが合流した低湿空気ＤＡを加熱して、以下、上述の作用を繰り返す。このように、冷房システム１では、放射パネル１１で吸収した熱を空調機１２における低湿空気ＤＡの再熱源として利用することができるので、熱の有効利用を図ることができて省エネルギーとなる。
【００２９】
ところで、上述の冷水ｃの温度条件は、室内Ｒの熱負荷の変動によって変化することとなるため、冷房システム１では、室内Ｒの熱負荷に変動が生じても室内Ｒの熱環境を適切にするための制御が行われる。室内Ｒに供給されるサプライ空気ＳＡの流量は、空調制御装置９２によって、室内温度検出器６８の検出温度が上昇すれば増加し、検出温度が低下すれば減少するように、室内温度検出器６８の検出温度に応じて調節される。サプライ空気ＳＡの流量が変動すると、空調機１２で調節されたサプライ空気ＳＡの温度が変動することとなる。空調制御装置９２は、空調機１２のコイル１２ｃ内を流れる冷水ｃが還気ＲＡの合流した低湿空気ＤＡよりも温度が高い状況下では、コイル１２ｃに流れる冷水ｃの流量を、給気温度検出器６３の検出温度が低下すれば増加させ、検出温度が上昇すれば減少させるように、バイパス調節弁２７を制御する。バイパス調節弁２７を調節すると、空調機１２から導出されて放射パネル１１に導入される冷水ｃの温度が変化する。空調制御装置９２は、冷水温度検出器６２の検出温度が目標温度となるように、流量比調節弁２５を制御する。
【００３０】
流量比調節弁２５を制御すると、空調機１２のコイル１２ｃに流入する冷水ｃは、放射パネル１１から導出されたものだけでなく、熱源機４１から供給されたものが適宜混合されたものとなるため、コイル１２ｃに流入する冷水ｃの温度が変化する。熱源機４１では、１次ポンプ４６の起動によって冷水ｃが熱源機４１内を通過する際に冷水ｃを冷却する。熱源機４１から導出された冷水ｃは導出管４４を流れて往ヘッダ４２に至り、往ヘッダ４２内に流入した冷水ｃのうち２次ポンプ５２の吐出流量よりも多い分は熱源バイパス管４７及び還ヘッダ４３を経由した後に導入管４５を流れて再び熱源機４１に流入して冷却される。２次ポンプ５２で吐出された冷水ｃは、冷熱を利用する負荷機器に搬送され、冷熱が利用された後にヘッダ戻り管５５を流れて還ヘッダ４３に戻り、再び熱源機４１で冷却されて負荷機器の利用に供される。本実施の形態では、熱源機４１から導出される冷水ｃの温度が１３℃となるように設定されている。このように、熱源機４１から導出される冷水ｃの温度が、一般の空調用途に用いられる冷水の温度である７℃よりも高いため、ＣＯＰを高くすることができる。熱源機４１で冷却された冷水ｃは、流量比調節弁２５の調節により供給往管５３を介して循環往管２１に流入する。供給往管５３を流れる冷水ｃは循環バイパス管２４を流れる冷水ｃよりも温度が低いため、供給往管５３を流れる冷水ｃを混合させることで、空調機１２のコイル１２ｃに流入する冷水ｃの温度を低下させることができる。したがって、冷水温度検出器６２の検出温度が目標温度よりも高い場合に供給往管５３を流れる冷水ｃを循環往管２１に流入させるように流量比調節弁２５が制御される。このように、熱源機４１からの冷水ｃが空調機１２に導入される冷水ｃに合流するので、サプライ空気ＳＡの温度を調節しやすくなると共に、放射パネル１１に導入される冷水ｃを適切な温度に維持することができる。
【００３１】
また、放射パネル１１に流入する冷水ｃの温度や放射パネル１１の出力が変動して放射パネル１１の表面温度に影響が及ぶ場合があるため、冷房システム１では、外側温度検出器６１Ｐの検出温度が低くなれば外側二方弁２６Ｐの開度を絞り、検出温度が高くなれば外側二方弁２６Ｐの開度を大きくする制御が行われ、外側温度検出器６１Ｐの検出温度が目標温度に近づくように制御される。同様に、内側温度検出器６１Ｑの検出温度が低くなれば内側二方弁２６Ｑの開度を絞り、検出温度が高くなれば内側二方弁２６Ｑの開度を大きくして、内側温度検出器６１Ｑの検出温度が目標温度に近づくように制御される。このような制御により、放射パネル１１の表面温度が適切に維持され、室内Ｒを快適な熱環境にすることができる。
【００３２】
上述したように、冷房システム１は、バイパス調節弁２７及び流量比調節弁２５を適切に制御することにより、放射パネル１１で吸収した熱を空調機１２における低湿空気ＤＡの再熱源として利用して熱回収を図ることができ、室内Ｒの熱環境を快適に維持しつつ熱の有効利用を図ることができる。また、冬季などに外気ＯＡの絶対湿度が既に所定の湿度以下の場合は、外調機１８の運転を停止させつつ外気ＯＡの冷熱を最大限に利用することができる。なお、冬季であっても人体からの発熱やオフィス機器等の発熱があるために冷房負荷があり、特にペリメーターゾーンに放射の影響を抑制する対策が施されている冷房対象室では冬季であっても冷房負荷が大きくなる場合がある。なお、室内の冷房負荷が大きく、空調機１２に導入される還気ＲＡが合流した低湿空気ＤＡの温度がコイル１２ｃに導入される冷水ｃの温度よりも高い場合は、空調機１２は冷却装置として作用することとなり、この場合、放射パネル１１で吸収した熱は、空調機１２における低湿空気ＤＡの再熱源として用いられずに、熱源機４１で処理されることとなる。
【００３３】
以上の説明では、外側温度検出器６１Ｐ及び内側温度検出器６１Ｑで検出された値が目標温度になるように、外側二方弁２６Ｐ及び内側二方弁２６Ｑの開度を調節したうえで、外側二方弁２６Ｐ及び内側二方弁２６Ｑの開度に応じて循環ポンプ２８の回転速度を調節することとしたが、循環ポンプ２８で送水する冷水ｃの流量を一定にすると共に放射パネル１１に供給される冷水ｃの温度を可変にしつつ、外側二方弁２６Ｐ及び内側二方弁２６Ｑを通過する冷水ｃの流量を配分することとしてもよい。
【００３４】
次に図２を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る冷房システム２を説明する。図２は、冷房システム２の模式的系統図である。冷房システム２は、冷房システム１（図１参照）と比較して、冷房システム１（図１参照）では流量比調節弁２５の下流側の循環往管２１に設置されていた空調機１２（図１参照）に代えて、再熱装置としての再熱ヒータ２１２が流量比調節弁２５の上流側の循環バイパス管２４に設置されている点が主に異なっている。換言すれば、冷房システム２は、熱源機４１で冷却された冷水ｃを放射パネル１１に向けて流す供給往管５３が、再熱装置（再熱ヒータ２１２）の下流側に接続されている点が主に異なっている。上述の相違点に付随して、冷房システム２では、冷房システム１（図１参照）で設けられていた導入バイパス管２１Ｂ（図１参照）及びバイパス調節弁２７（図１参照）に相当する構成として、これらの代わりに再熱バイパス管２４Ｂ及びバイパス調節弁２２７が設けられている。なお、空調機１２（図１参照）に代えて再熱ヒータ２１２を設けたことに伴い、還気ダクト３４（図１参照）が省略されている。
【００３５】
再熱ヒータ２１２は、冷水ｃを流すコイル（不図示）を有している。再熱ヒータ２１２は、絶対湿度が所定の湿度以下の低湿空気ＤＡを、冷水ｃが流れるコイルに通過させて温度を調節する装置である。再熱ヒータ２１２は、コイルを有するシンプルな構成であるため、空調機１２（図１参照）に比べて小型になっている。低湿空気ＤＡは、再熱ヒータ２１２の上流側の外調機１８に内蔵されたファン（不図示）によって圧送される。外調機１８内のファン（不図示）は、再熱ヒータ２１２で加熱されたサプライ空気ＳＡを室内Ｒに供給することができる静圧を有している。循環バイパス管２４には、再熱ヒータ２１２よりも上流側の冷水ｃを、再熱ヒータ２１２をバイパスして再熱ヒータ２１２の下流側へ導く再熱バイパス管２４Ｂが設けられている。再熱ヒータ２１２の下流側の循環バイパス管２４と再熱バイパス管２４Ｂとの接続部には、再熱ヒータ２１２へ流入させる冷水ｃの流量と再熱バイパス管２４Ｂへ流入させる冷水ｃの流量との比率を調節するバイパス調節弁２２７が配設されている。バイパス調節弁２２７は、本実施の形態では三方弁が用いられているが、二方弁を２つ用いることで代用してもよい。冷房システム２の、上記以外の構成は、冷房システム１（図１参照）と同様である。
【００３６】
上述のように構成された冷房システム２では、室内Ｒの湿度を設定値にすることができる絶対湿度（所定の湿度）に調節された低湿空気ＤＡが、再熱ヒータ２１２において室内Ｒに供給するのに適した温度に加熱されてサプライ空気ＳＡとなり、給気ダクト３１及び床下チャンバＣｆを介して制気口Ｆｓから室内Ｒに供給される。再熱ヒータ２１２において低湿空気ＤＡに熱を与えた冷水ｃは温度が低下し、温度が低下した冷水ｃは放射パネル１１に導入されて放射パネル１１のパネル表面を冷却して自身は温度が上昇し、再び再熱ヒータ２１２に導入されて低湿空気ＤＡを加熱するように循環する。冷房システム２は、放射パネル１１で吸収した熱を再熱装置（再熱ヒータ２１２）における低湿空気ＤＡの再熱源として利用する点で冷房システム１（図１参照）と共通するが、以下のような制御が行われる。
【００３７】
空調制御装置９２は、再熱ヒータ２１２に流れる冷水ｃの流量を、給気温度検出器６３の検出温度が低下すれば増加させ、検出温度が上昇すれば減少させるように、バイパス調節弁２２７を制御する。そして、空調制御装置９２は、冷水温度検出器６２の検出温度が目標温度となるように、流量比調節弁２５を制御する。流量比調節弁２５の制御によって、循環バイパス管２４からの冷水ｃだけでなく、熱源機４１から導出されて供給往管５３を流れる冷水ｃも、循環往管２１に流入することとなる。冷房システム２では、熱源機４１からの冷水ｃが再熱ヒータ２１２から導出された冷水ｃに合流するので、放射パネル１１に導入される冷水ｃの温度を調節しやすくなる。また、冷房システム２においても、冷房システム１（図１参照）と同様、外側温度検出器６１Ｐの検出温度に応じて外側二方弁２６Ｐの開度を調節し、内側温度検出器６１Ｑの検出温度に応じて内側二方弁２６Ｑの開度を調節して、放射パネル１１の表面温度を適切な値にして、室内Ｒを快適な熱環境にしている。
【００３８】
上述で説明したように、冷房システム２は、バイパス調節弁２２７及び流量比調節弁２５を適切に制御することにより、放射パネル１１で吸収した熱を再熱ヒータ２１２における低湿空気ＤＡの再熱源として利用して熱回収を図ることができ、冷熱負荷の処理を放射パネル１１に最大限にもたせることができる。また、冬季などに外気ＯＡの絶対湿度が既に所定の湿度以下の場合は、外調機１８の運転を停止させつつ外気ＯＡの冷熱を最大限に利用することができる。
【００３９】
以上の説明では、冷房システム１、２で冷房が行われる場合を説明したが、放射パネルに温水を供給することにより暖房の用途に用いることができる。しかしながら、放射パネル１１で吸収した熱を再熱装置（空調機１２又は再熱ヒータ２１２）における低湿空気ＤＡの再熱源として利用可能なのは冷房時である。
【００４０】
以上の説明では、外調機１８によって外気ＯＡを所定の湿度まで冷却することで除湿することとしたが、外気ＯＡを冷却除湿する必要がない場合は、外調機１８を省略することができる。
【００４１】
以上で説明した冷房システム１、２では、温度及び湿度が調節されたサプライ空気ＳＡの供給と、放射パネル１１による放射冷房とを併用しているため、放射冷房を併用しない場合に比べて室内Ｒに供給する空気量が少なくて済むので搬送動力を低減でき、また、放射パネル１１に供給する冷水ｃの温度は放射冷房を併用しない場合に比べて高くて足りるので熱源機４１のＣＯＰが向上して省エネルギーとなる。
【符号の説明】
【００４２】
１、２ 冷房システム
１１ 放射パネル
１２ 空調機
２１ 循環往管
２２ 循環還管
２４ 循環バイパス管
２５ 流量比調節弁
３１ 給気ダクト
４１ 熱源機
５３ 供給往管
５４ 戻り還管
６２ 冷水温度検出器
９２ 空調制御装置
２１２ 再熱ヒータ
ｃ 冷水
ＳＡ サプライ空気
Ｂ 物体
Ｒ 室内
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷房システムに関し、特に放射パネルを用いた冷房システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーと快適性とを両立する空調方式として、放射空調システムが注目されている。放射空調システムは、天井面や床面等に設置された放射パネルを冷やし（温め）、放射パネルからの放射熱により被空調室内の物体の熱環境を改善するシステムである。放射空調システムでは、放射パネルが処理できるのは顕熱であるため、特に冷房時には、被処理空気を、塩化リチウム溶液に接触させたり、所定の絶対湿度の露点温度まで冷却した後に所定の温度に加熱（除湿再熱）したりすることで除湿して、除湿した空気を被空調室に供給するのが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１４６９６号公報（段落００３８、００５４等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、被空調室の潜熱を処理するための被処理空気の除湿を、塩化リチウム溶液に接触させることで行うこととすると、特殊な除湿器が必要となる。他方、除湿再熱は汎用の空調機で行うことができるが、設定された吹出空気に対して過冷却するエネルギー及び再熱するエネルギーが余分にかかることとなる。
【０００５】
本発明は上述の課題に鑑み、特殊な除湿器を用いずに省エネルギーを図ることができる放射パネルを用いた冷房システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る冷房システムは、例えば図１（又は図２）に示すように、冷房対象室Ｒの内部に存在する物体Ｂの熱を吸熱する放射パネル１１であって、熱媒体ｃを導入して熱媒体ｃが保有する冷熱により物体Ｂの温度よりも低い温度に冷却される放射パネル１１と；絶対湿度が所定の湿度以下の被加熱空気ＤＡの温度を上昇させる再熱装置１２（２１２）であって、熱媒体ｃを導入して熱媒体ｃが保有する熱により被加熱空気ＤＡの温度を上昇させる再熱装置１２（２１２）と；再熱装置１２（２１２）で昇温された被加熱空気ＳＡを冷房対象室Ｒに導く被加熱空気ダクト３１と；熱媒体ｃが流れる熱媒体流路であって、放射パネル１１から導出された熱媒体ｃが再熱装置１２（２１２）に導入され、再熱装置１２（２１２）から導出された熱媒体ｃが放射パネル１１に導入されるように、熱媒体ｃが循環する流路を形成する熱媒体流路２１、２２、２４とを備える。
【０００７】
このように構成すると、放射パネルで吸収した熱を再熱装置における再熱源として利用することができ、熱の有効利用を図ることができて省エネルギーとなる。
【０００８】
また、本発明の第２の態様に係る冷房システムは、例えば図１（又は図２）に示すように、上記本発明の第１の態様に係る冷房システム１（２）において、熱媒体ｃ及び外部エネルギーを導入し、導入した外部エネルギーにより熱媒体ｃを冷却する冷熱源装置４１と；冷熱源装置４１で冷却された熱媒体ｃを熱媒体流路２１に導く冷却熱媒体供給流路５３と；放射パネル１１から導出された熱媒体ｃを冷熱源装置４１に導く熱媒体戻り流路５４とを備える。典型的には、冷却熱媒体供給流路５３は、例えば図１に示すように、冷熱源装置４１で冷却された熱媒体ｃを、放射パネル１１から導出されて再熱装置１２に導入される熱媒体ｃを流す熱媒体流路２１に導き、又は、例えば図２に示すように、冷熱源装置４１で冷却された熱媒体ｃを、再熱装置２１２から導出されて放射パネル１１に導入される熱媒体ｃを流す熱媒体流路２１に導く。
【０００９】
このように構成すると、放射パネルに導入される熱媒体の温度を設定された条件に近づけやすくなって、冷房対象室内を冷房する放射成分（放射パネルからの放射エネルギー）を設定された条件に近づけやすくなる。また、熱媒体が放射パネルで吸収する熱量を再熱装置で放出する熱量以上とすることができる。
【００１０】
また、本発明の第３の態様に係る冷房システムは、例えば図１（図２）に示すように、上記本発明の第２の態様に係る冷房システム１（２）において、冷却熱媒体供給流路５３から熱媒体流路２１に導入される熱媒体ｃの流量を調節する流量比調節手段２５と；放射パネル１１に導入される熱媒体ｃの温度を検出する温度検出器６２と；温度検出器６２で検出された温度が所定の温度となるように流量比調節手段を制御する制御装置９２とを備える。典型的には、流量比調節手段２５は、例えば図１に示すように、再熱装置１２に導入される熱媒体ｃのうち、放射パネル１１から導出された熱媒体ｃの流量と冷熱源装置４１から導出された熱媒体ｃの流量との比を調節し、又は、例えば図２に示すように、放射パネル１１に導入される熱媒体ｃのうち、再熱装置２１２から導出された熱媒体ｃの流量と冷熱源装置４１から導出された熱媒体ｃの流量との比を調節する。
【００１１】
このように構成すると、放射パネルの表面温度を設定された温度に近づけやすくなると共に、除湿過冷却熱の回収あるいは外気冷熱を最大限に利用することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、放射パネルで吸収した熱を再熱装置における再熱源として利用することができ、熱の有効利用を図ることができて省エネルギーとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る冷房システムの模式的系統図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る冷房システムの模式的系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１５】
まず図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る冷房システム１を説明する。図１は、冷房システム１の模式的系統図である。冷房システム１は、放射熱により、冷房対象室の内部としての室内Ｒに存在する物体Ｂの熱環境を改善する放射冷房システムである。物体Ｂは、人や事務機器や壁等の、室内Ｒの空間に現れているものである。冷房システム１は、放射パネル１１と、再熱装置としての空調機１２と、冷熱源装置としての熱源機４１と、これらを接続する配管類と、空調機１２で処理された被加熱空気としてのサプライ空気ＳＡを搬送する被加熱空気ダクトとしての給気ダクト３１と、制御装置としての空調制御装置９２とを備えている。
【００１６】
放射パネル１１は、窓Ｗのある室内Ｒの窓際（ペリメータゾーン）の天井に設置された外側放射パネル１１Ｐと、室内Ｒの窓際以外の部分（インテリアゾーン）の天井に設置された内側放射パネル１１Ｑとを含んでいる。以下の説明において、外側放射パネル１１Ｐと内側放射パネル１１Ｑとを特に区別する必要がない場合は、総称して単に「放射パネル１１」という。放射パネル１１は、板状に形成されたパネルの天井裏側の面に、熱媒体としての冷水ｃを流すパイプが配置されて構成されている。パネルは、典型的には矩形（長方形又は正方形）の平面形状を有するが、三角形や六角形等の多角形の平面形状を有していてもよい。パイプは、冷水ｃが保有する冷熱をパネル全体に伝達することができるように、蛇行させて接触配置することにより伝熱面積を大きくすることが好ましい。図１では、説明の便宜上、外側放射パネル１１Ｐ及び内側放射パネル１１Ｑ共に１つずつを示しているが、室内Ｒの広さと放射パネル１１の大きさに応じて設置枚数が決定される。外側放射パネル１１Ｐには、放射面の温度を検出する外側温度検出器６１Ｐが設けられており、内側放射パネル１１Ｑには、放射面の温度を検出する内側温度検出器６１Ｑが設けられている。
【００１７】
空調機１２は、冷水ｃを流すコイル１２ｃと、サプライ空気ＳＡを吐出するファン１２ｆとを有している。空調機１２は、絶対湿度が所定の湿度以下の被加熱空気としての低湿空気ＤＡを、冷水ｃが流れるコイル１２ｃに通過させて温度を調節し、温度が調節されたサプライ空気ＳＡを供給先に向けて圧送することができるように構成されている。空調機１２は、空調機１２に導入される低湿空気ＤＡよりも温度が高い冷水ｃ及び温度が低い冷水ｃのいずれをもコイル１２ｃに導入することができ、低湿空気ＤＡよりも温度が高い冷水ｃがコイル１２ｃに導入されたときは低湿空気ＤＡが加熱され、低湿空気ＤＡよりも温度が低い冷水ｃがコイル１２ｃに導入されたときは低湿空気ＤＡが冷却されるように構成されている。サプライ空気ＳＡを圧送するファン１２ｆは、インバータ制御で回転速度を変えることによりサプライ空気ＳＡの吐出風量を変えることができるように構成されている。空調機１２は、典型的には、低湿空気ＤＡ又はサプライ空気ＳＡを浄化するフィルタ（不図示）を有しており、必要に応じて加湿器等を有していてもよい。
【００１８】
熱源機４１は、電気や熱等の外部からのエネルギー（外部エネルギー）を用いて冷水ｃを冷却することができる機器である。熱源機４１は、電気エネルギーにより冷凍サイクルを作動させて冷水ｃを冷却するターボ冷凍機や、蒸気の熱又は油等の可燃物を燃焼させて発生する熱により冷凍サイクルを作動させて冷水ｃを冷却する吸収式冷温水発生機等が用いられる。熱源機４１は、放射パネル１１に導入される冷水ｃの設定温度（本実施の形態では１８℃）まで冷水ｃを冷却することができる能力を少なくとも有しており、さらに低温度まで冷却することができる能力を有していてもよい。
【００１９】
空調機１２は、冷水ｃを放射パネル１１に導く循環往管２１に配設されている。詳細には、空調機１２のコイル１２ｃの内部が循環往管２１の内部に連通して接続されている。空調機１２の上流側の循環往管２１には、冷水ｃを流動させる循環ポンプ２８が設けられている。循環ポンプ２８は、インバータ制御で回転速度を変えることにより冷水ｃの吐出流量を変えることができるように構成されている。循環往管２１には、空調機１２よりも上流側の冷水ｃを、空調機１２をバイパスして空調機１２の下流側に導く導入バイパス管２１Ｂが接続されている。空調機１２の下流側の循環往管２１と導入バイパス管２１Ｂとの接続部には、空調機１２を通過する冷水ｃの流量と導入バイパス管２１Ｂを通過する冷水ｃの流量との比率を調節するバイパス調節弁２７が配設されている。バイパス調節弁２７は、本実施の形態では三方弁が用いられているが、二方弁を２つ用いることで代用してもよい。
【００２０】
バイパス調節弁２７の下流側の循環往管２１には、放射パネル１１に導入される冷水ｃの温度を検出する温度検出器としての冷水温度検出器６２が設けられている。循環往管２１は、放射パネル１１側が分岐しており、一方の外側循環往管２１Ｐが外側放射パネル１１Ｐに接続され、他方の内側循環往管２１Ｑが内側放射パネル１１Ｑに接続されている。外側循環往管２１Ｐには、外側放射パネル１１Ｐに導入される冷水ｃの流量を調節する外側二方弁２６Ｐが配設されている。内側循環往管２１Ｑには、内側放射パネル１１Ｑに導入される冷水ｃの流量を調節する内側二方弁２６Ｑが配設されている。
【００２１】
外側放射パネル１１Ｐの冷水ｃの出口には、外側循環還管２２Ｐの一端が接続されている。内側放射パネル１１Ｑの冷水ｃの出口には、内側循環還管２２Ｑの一端が接続されている。外側循環還管２２Ｐの他端と内側循環還管２２Ｑの他端とは、接合されて１本の循環還管２２となっている。このように、外側放射パネル１１Ｐと内側放射パネル１１Ｑとは、並列に接続されている。放射パネル１１とは反対側の循環還管２２の端部には、循環バイパス管２４と、冷水ｃを熱源機４１に導く熱媒体戻り流路を構成する戻り還管５４とが接続されている。
【００２２】
循環バイパス管２４の他端には、循環往管２１と、熱源機４１で冷却された冷水ｃを空調機１２に向けて流す冷却熱媒体供給流路を構成する供給往管５３とが接続されている。このように接続されることで、循環往管２１、循環還管２２、及び循環バイパス管２４は、放射パネル１１及び空調機１２を介して冷水ｃが循環する流路（熱媒体流路）を形成している。循環往管２１と循環バイパス管２４と供給往管５３との接合部には、循環バイパス管２４から循環往管２１へ流入する冷水ｃの流量と供給往管５３から循環往管２１流入する冷水ｃの流量との比率を調節する流量比調節手段としての流量比調節弁２５が配設されている。流量比調節弁２５は、本実施の形態では三方弁が用いられているが、循環バイパス管２４及び供給往管５３にそれぞれ二方弁を設けて構成されていてもよい。
【００２３】
熱源機４１の周囲には、熱源機４１で冷却された冷水ｃを受け入れる往ヘッダ４２と、熱源機４１で冷却される前の冷水ｃを受け入れる還ヘッダ４３とが設けられている。熱源機４１と往ヘッダ４２とは、冷却された冷水ｃを流す導出管４４で接続されている。熱源機４１と還ヘッダ４３とは、冷却されるべき冷水ｃを熱源機４１へ導く導入管４５で接続されている。導入管４５には、還ヘッダ４３内の冷水ｃを熱源機４１を介して往ヘッダ４２へ搬送する１次ポンプ４６が配設されている。往ヘッダ４２と還ヘッダ４３とは、熱源バイパス管４７を介して連通されており、往ヘッダ４２内の冷水ｃを還ヘッダ４３へ戻すことができるように構成されている。
【００２４】
往ヘッダ４２には、冷却された冷水ｃを供給先へ向けて流す供給管５１が接続されている。供給管５１には、供給先へ向けて冷水ｃを圧送する２次ポンプ５２が配設されている。２次ポンプ５２よりも下流側の供給管５１には供給往管５３が接続されており、往ヘッダ４２から導出された冷水ｃを循環往管２１へ導くことができるように構成されている。還ヘッダ４３には、冷熱が利用された場所から戻ってきた冷水ｃを流すヘッダ戻り管５５が接続されている。ヘッダ戻り管５５には戻り還管５４が接続されており、循環還管２２を流れてきた冷水ｃを還ヘッダ４３へ導くことができるように構成されている。
【００２５】
空調機１２には、給気ダクト３１がファン１２ｆの吐出側に接続されており、低湿空気ＤＡを流す低湿空気ダクト３２がファン１２ｆの吸込側に接続されている。給気ダクト３１の他端は、室内Ｒの床Ｒｆの下に形成された床下チャンバＣｆに接続されており、給気ダクト３１を流れるサプライ空気ＳＡを床下チャンバＣｆに流入させた後に床Ｒｆに形成された制気口Ｆｓを介して室内Ｒに供給することができるように構成されている。給気ダクト３１には、空調機１２から吐出されたサプライ空気ＳＡの温度を検出する給気温度検出器６３が設けられている。他方、低湿空気ダクト３２の他端は、外気ＯＡの絶対湿度を所定の湿度以下に低下させて低湿空気ＤＡとする外調機１８の吐出側に接続されている。外調機１８の吸込側には、外気ＯＡを外調機１８に導く外気ダクト３３が接続されている。外調機１８は、空調機１２と同様に、外気を冷却するコイル（不図示）と、低湿空気ＤＡを吐出するファン（不図示）とを有しており、導入した外気ＯＡを目標とする絶対湿度となる露点温度まで冷却することができるように構成されている。低湿空気ダクト３２には、室内Ｒの空気の一部を還気ＲＡとして低湿空気ダクト３２に導く還気ダクト３４が接続されている。図１では、室内Ｒ側の還気ダクト３４を省略している。また、室内Ｒには、空気の一部を屋外へ導く排気ダクト（不図示）が接続されている。なお、排気ダクトを介して排出される空気と外調機１８に導入される外気ＯＡとで熱交換を行わせる熱交換器（不図示）を設けてもよい。
【００２６】
空調制御装置９２は、外側温度検出器６１Ｐ、内側温度検出器６１Ｑ、冷水温度検出器６２、給気温度検出器６３、及び室内Ｒの温度を検出する室内温度検出器６８とそれぞれ信号ケーブルで接続されており、検出された値を信号として受信することができるように構成されている。また、空調制御装置９２は、空調機１２と信号ケーブルで接続されており、室内温度検出器６８で検出された値が設定値となるようにファン１２ｆの回転速度を調節するように構成されている。また、空調制御装置９２は、流量比調節弁２５と信号ケーブルで接続されており、冷水温度検出器６２で検出された値が目標温度になるように、循環往管２１に流入する冷水ｃの、循環バイパス管２４からの流量と供給往管５３からの流量との比率を調節することができるように構成されている。また、空調制御装置９２は、外側二方弁２６Ｐ、内側二方弁２６Ｑ、及び循環ポンプ２８とそれぞれ信号ケーブルで接続されており、外側温度検出器６１Ｐ及び内側温度検出器６１Ｑで検出された値が目標温度になるように、外側二方弁２６Ｐ及び内側二方弁２６Ｑの開度を調節したうえで、外側二方弁２６Ｐ及び内側二方弁２６Ｑの開度に応じて循環ポンプ２８の回転速度を調節することができるように構成されている。また、空調制御装置９２は、バイパス調節弁２７と信号ケーブルで接続されており、給気温度検出器６３で検出された値が目標温度になるように、空調機１２のコイル１２ｃを通過する冷水ｃの流量と導入バイパス管２１Ｂを通過する冷水ｃの流量との比率を調節することができるように構成されている。さらに、空調制御装置９２は、熱源機４１の冷凍能力を制御する熱源制御装置９４と信号ケーブルで接続されており、熱源制御装置９４と相互に電気信号の受け渡しを行うことができるように構成されている。なお、本実施の形態では、空調制御装置９２と熱源制御装置９４とが別体に構成されている形態で示しているが、一体に構成されていてもよい。
【００２７】
引き続き図１を参照して、冷房システム１の作用を説明する。冷房システム１は、放射パネル１１で放射冷房を行うと共に除湿されたサプライ空気ＳＡを室内Ｒに供給するシステムである。冷房システム１においては、放射パネル１１が処理できる冷房負荷が顕熱であるため、サプライ空気ＳＡが室内Ｒの潜熱を処理するべく、サプライ空気ＳＡは、室内Ｒの湿度を設定値にすることができる絶対湿度（所定の湿度）に調節される。室内Ｒに供給される空気は、元は外気ＯＡであり、まず、外調機１８で絶対湿度が所定の湿度以下になる所定の露点温度まで冷却されることにより除湿されて低湿空気ＤＡとなる。所定の露点温度は、低湿空気ＤＡの絶対湿度が、還気ＲＡと混合した後に所定の湿度となる露点温度である。外調機１８は、本実施の形態では、熱源機４１とは別の熱源機（不図示）から供給された冷水を導入して外気ＯＡを冷却する。外調機１８は、エアハンドリングユニット等の汎用品を用いることができ、特殊な構造の除湿器を用いることなく外気ＯＡを冷却することができる。外調機１８で所定の露点温度まで冷却された低湿空気ＤＡは、そのまま室内Ｒに供給するには温度が低すぎるため、空調機１２で室内Ｒに供給するのに適した温度に加熱されてサプライ空気ＳＡとなり、給気ダクト３１及び床下チャンバＣｆを介して制気口Ｆｓから室内Ｒに供給される。
【００２８】
本実施の形態では、外調機１８から導出された１１℃の低湿空気ＤＡは、空調機１２の上流で還気ＲＡが合流して空調機１２に導入され、循環ポンプ２８の起動でコイル１２ｃ内を流れる冷水ｃによって加熱されて１８℃のサプライ空気ＳＡとなる。コイル１２ｃ内を流れる冷水ｃは、低湿空気ＤＡよりも温度が高い。本実施の形態では、冷水ｃが、２１℃でコイル１２ｃに導入され、低湿空気ＤＡと熱交換して１８℃に低下して、コイル１２ｃから導出される。コイル１２ｃから導出された冷水ｃは、循環往管２１を流れてから外側循環往管２１Ｐ及び内側循環往管２１Ｑに分岐して、外側放射パネル１１Ｐ及び内側放射パネル１１Ｑにそれぞれ導入される。放射パネル１１に導入された冷水ｃは、放射パネル１１のパネル表面を冷却して自身は１８℃から２１℃に温度が上昇し、外側循環還管２２Ｐ及び内側循環還管２２Ｑに導出される。その後、冷水ｃは、循環還管２２及び循環バイパス管２４を経由して循環往管２１を流れて再び空調機１２のコイル１２ｃに流入し、還気ＲＡが合流した低湿空気ＤＡを加熱して、以下、上述の作用を繰り返す。このように、冷房システム１では、放射パネル１１で吸収した熱を空調機１２における低湿空気ＤＡの再熱源として利用することができるので、熱の有効利用を図ることができて省エネルギーとなる。
【００２９】
ところで、上述の冷水ｃの温度条件は、室内Ｒの熱負荷の変動によって変化することとなるため、冷房システム１では、室内Ｒの熱負荷に変動が生じても室内Ｒの熱環境を適切にするための制御が行われる。室内Ｒに供給されるサプライ空気ＳＡの流量は、空調制御装置９２によって、室内温度検出器６８の検出温度が上昇すれば増加し、検出温度が低下すれば減少するように、室内温度検出器６８の検出温度に応じて調節される。サプライ空気ＳＡの流量が変動すると、空調機１２で調節されたサプライ空気ＳＡの温度が変動することとなる。空調制御装置９２は、空調機１２のコイル１２ｃ内を流れる冷水ｃが還気ＲＡの合流した低湿空気ＤＡよりも温度が高い状況下では、コイル１２ｃに流れる冷水ｃの流量を、給気温度検出器６３の検出温度が低下すれば増加させ、検出温度が上昇すれば減少させるように、バイパス調節弁２７を制御する。バイパス調節弁２７を調節すると、空調機１２から導出されて放射パネル１１に導入される冷水ｃの温度が変化する。空調制御装置９２は、冷水温度検出器６２の検出温度が目標温度となるように、流量比調節弁２５を制御する。
【００３０】
流量比調節弁２５を制御すると、空調機１２のコイル１２ｃに流入する冷水ｃは、放射パネル１１から導出されたものだけでなく、熱源機４１から供給されたものが適宜混合されたものとなるため、コイル１２ｃに流入する冷水ｃの温度が変化する。熱源機４１では、１次ポンプ４６の起動によって冷水ｃが熱源機４１内を通過する際に冷水ｃを冷却する。熱源機４１から導出された冷水ｃは導出管４４を流れて往ヘッダ４２に至り、往ヘッダ４２内に流入した冷水ｃのうち２次ポンプ５２の吐出流量よりも多い分は熱源バイパス管４７及び還ヘッダ４３を経由した後に導入管４５を流れて再び熱源機４１に流入して冷却される。２次ポンプ５２で吐出された冷水ｃは、冷熱を利用する負荷機器に搬送され、冷熱が利用された後にヘッダ戻り管５５を流れて還ヘッダ４３に戻り、再び熱源機４１で冷却されて負荷機器の利用に供される。本実施の形態では、熱源機４１から導出される冷水ｃの温度が１３℃となるように設定されている。このように、熱源機４１から導出される冷水ｃの温度が、一般の空調用途に用いられる冷水の温度である７℃よりも高いため、ＣＯＰを高くすることができる。熱源機４１で冷却された冷水ｃは、流量比調節弁２５の調節により供給往管５３を介して循環往管２１に流入する。供給往管５３を流れる冷水ｃは循環バイパス管２４を流れる冷水ｃよりも温度が低いため、供給往管５３を流れる冷水ｃを混合させることで、空調機１２のコイル１２ｃに流入する冷水ｃの温度を低下させることができる。したがって、冷水温度検出器６２の検出温度が目標温度よりも高い場合に供給往管５３を流れる冷水ｃを循環往管２１に流入させるように流量比調節弁２５が制御される。このように、熱源機４１からの冷水ｃが空調機１２に導入される冷水ｃに合流するので、サプライ空気ＳＡの温度を調節しやすくなると共に、放射パネル１１に導入される冷水ｃを適切な温度に維持することができる。
【００３１】
また、放射パネル１１に流入する冷水ｃの温度や放射パネル１１の出力が変動して放射パネル１１の表面温度に影響が及ぶ場合があるため、冷房システム１では、外側温度検出器６１Ｐの検出温度が低くなれば外側二方弁２６Ｐの開度を絞り、検出温度が高くなれば外側二方弁２６Ｐの開度を大きくする制御が行われ、外側温度検出器６１Ｐの検出温度が目標温度に近づくように制御される。同様に、内側温度検出器６１Ｑの検出温度が低くなれば内側二方弁２６Ｑの開度を絞り、検出温度が高くなれば内側二方弁２６Ｑの開度を大きくして、内側温度検出器６１Ｑの検出温度が目標温度に近づくように制御される。このような制御により、放射パネル１１の表面温度が適切に維持され、室内Ｒを快適な熱環境にすることができる。
【００３２】
上述したように、冷房システム１は、バイパス調節弁２７及び流量比調節弁２５を適切に制御することにより、放射パネル１１で吸収した熱を空調機１２における低湿空気ＤＡの再熱源として利用して熱回収を図ることができ、室内Ｒの熱環境を快適に維持しつつ熱の有効利用を図ることができる。また、冬季などに外気ＯＡの絶対湿度が既に所定の湿度以下の場合は、外調機１８の運転を停止させつつ外気ＯＡの冷熱を最大限に利用することができる。なお、冬季であっても人体からの発熱やオフィス機器等の発熱があるために冷房負荷があり、特にペリメーターゾーンに放射の影響を抑制する対策が施されている冷房対象室では冬季であっても冷房負荷が大きくなる場合がある。なお、室内の冷房負荷が大きく、空調機１２に導入される還気ＲＡが合流した低湿空気ＤＡの温度がコイル１２ｃに導入される冷水ｃの温度よりも高い場合は、空調機１２は冷却装置として作用することとなり、この場合、放射パネル１１で吸収した熱は、空調機１２における低湿空気ＤＡの再熱源として用いられずに、熱源機４１で処理されることとなる。
【００３３】
以上の説明では、外側温度検出器６１Ｐ及び内側温度検出器６１Ｑで検出された値が目標温度になるように、外側二方弁２６Ｐ及び内側二方弁２６Ｑの開度を調節したうえで、外側二方弁２６Ｐ及び内側二方弁２６Ｑの開度に応じて循環ポンプ２８の回転速度を調節することとしたが、循環ポンプ２８で送水する冷水ｃの流量を一定にすると共に放射パネル１１に供給される冷水ｃの温度を可変にしつつ、外側二方弁２６Ｐ及び内側二方弁２６Ｑを通過する冷水ｃの流量を配分することとしてもよい。
【００３４】
次に図２を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る冷房システム２を説明する。図２は、冷房システム２の模式的系統図である。冷房システム２は、冷房システム１（図１参照）と比較して、冷房システム１（図１参照）では流量比調節弁２５の下流側の循環往管２１に設置されていた空調機１２（図１参照）に代えて、再熱装置としての再熱ヒータ２１２が流量比調節弁２５の上流側の循環バイパス管２４に設置されている点が主に異なっている。換言すれば、冷房システム２は、熱源機４１で冷却された冷水ｃを放射パネル１１に向けて流す供給往管５３が、再熱装置（再熱ヒータ２１２）の下流側に接続されている点が主に異なっている。上述の相違点に付随して、冷房システム２では、冷房システム１（図１参照）で設けられていた導入バイパス管２１Ｂ（図１参照）及びバイパス調節弁２７（図１参照）に相当する構成として、これらの代わりに再熱バイパス管２４Ｂ及びバイパス調節弁２２７が設けられている。なお、空調機１２（図１参照）に代えて再熱ヒータ２１２を設けたことに伴い、還気ダクト３４（図１参照）が省略されている。
【００３５】
再熱ヒータ２１２は、冷水ｃを流すコイル（不図示）を有している。再熱ヒータ２１２は、絶対湿度が所定の湿度以下の低湿空気ＤＡを、冷水ｃが流れるコイルに通過させて温度を調節する装置である。再熱ヒータ２１２は、コイルを有するシンプルな構成であるため、空調機１２（図１参照）に比べて小型になっている。低湿空気ＤＡは、再熱ヒータ２１２の上流側の外調機１８に内蔵されたファン（不図示）によって圧送される。外調機１８内のファン（不図示）は、再熱ヒータ２１２で加熱されたサプライ空気ＳＡを室内Ｒに供給することができる静圧を有している。循環バイパス管２４には、再熱ヒータ２１２よりも上流側の冷水ｃを、再熱ヒータ２１２をバイパスして再熱ヒータ２１２の下流側へ導く再熱バイパス管２４Ｂが設けられている。再熱ヒータ２１２の下流側の循環バイパス管２４と再熱バイパス管２４Ｂとの接続部には、再熱ヒータ２１２へ流入させる冷水ｃの流量と再熱バイパス管２４Ｂへ流入させる冷水ｃの流量との比率を調節するバイパス調節弁２２７が配設されている。バイパス調節弁２２７は、本実施の形態では三方弁が用いられているが、二方弁を２つ用いることで代用してもよい。冷房システム２の、上記以外の構成は、冷房システム１（図１参照）と同様である。
【００３６】
上述のように構成された冷房システム２では、室内Ｒの湿度を設定値にすることができる絶対湿度（所定の湿度）に調節された低湿空気ＤＡが、再熱ヒータ２１２において室内Ｒに供給するのに適した温度に加熱されてサプライ空気ＳＡとなり、給気ダクト３１及び床下チャンバＣｆを介して制気口Ｆｓから室内Ｒに供給される。再熱ヒータ２１２において低湿空気ＤＡに熱を与えた冷水ｃは温度が低下し、温度が低下した冷水ｃは放射パネル１１に導入されて放射パネル１１のパネル表面を冷却して自身は温度が上昇し、再び再熱ヒータ２１２に導入されて低湿空気ＤＡを加熱するように循環する。冷房システム２は、放射パネル１１で吸収した熱を再熱装置（再熱ヒータ２１２）における低湿空気ＤＡの再熱源として利用する点で冷房システム１（図１参照）と共通するが、以下のような制御が行われる。
【００３７】
空調制御装置９２は、再熱ヒータ２１２に流れる冷水ｃの流量を、給気温度検出器６３の検出温度が低下すれば増加させ、検出温度が上昇すれば減少させるように、バイパス調節弁２２７を制御する。そして、空調制御装置９２は、冷水温度検出器６２の検出温度が目標温度となるように、流量比調節弁２５を制御する。流量比調節弁２５の制御によって、循環バイパス管２４からの冷水ｃだけでなく、熱源機４１から導出されて供給往管５３を流れる冷水ｃも、循環往管２１に流入することとなる。冷房システム２では、熱源機４１からの冷水ｃが再熱ヒータ２１２から導出された冷水ｃに合流するので、放射パネル１１に導入される冷水ｃの温度を調節しやすくなる。また、冷房システム２においても、冷房システム１（図１参照）と同様、外側温度検出器６１Ｐの検出温度に応じて外側二方弁２６Ｐの開度を調節し、内側温度検出器６１Ｑの検出温度に応じて内側二方弁２６Ｑの開度を調節して、放射パネル１１の表面温度を適切な値にして、室内Ｒを快適な熱環境にしている。
【００３８】
上述で説明したように、冷房システム２は、バイパス調節弁２２７及び流量比調節弁２５を適切に制御することにより、放射パネル１１で吸収した熱を再熱ヒータ２１２における低湿空気ＤＡの再熱源として利用して熱回収を図ることができ、冷熱負荷の処理を放射パネル１１に最大限にもたせることができる。また、冬季などに外気ＯＡの絶対湿度が既に所定の湿度以下の場合は、外調機１８の運転を停止させつつ外気ＯＡの冷熱を最大限に利用することができる。
【００３９】
以上の説明では、冷房システム１、２で冷房が行われる場合を説明したが、放射パネルに温水を供給することにより暖房の用途に用いることができる。しかしながら、放射パネル１１で吸収した熱を再熱装置（空調機１２又は再熱ヒータ２１２）における低湿空気ＤＡの再熱源として利用可能なのは冷房時である。
【００４０】
以上の説明では、外調機１８によって外気ＯＡを所定の湿度まで冷却することで除湿することとしたが、外気ＯＡを冷却除湿する必要がない場合は、外調機１８を省略することができる。
【００４１】
以上で説明した冷房システム１、２では、温度及び湿度が調節されたサプライ空気ＳＡの供給と、放射パネル１１による放射冷房とを併用しているため、放射冷房を併用しない場合に比べて室内Ｒに供給する空気量が少なくて済むので搬送動力を低減でき、また、放射パネル１１に供給する冷水ｃの温度は放射冷房を併用しない場合に比べて高くて足りるので熱源機４１のＣＯＰが向上して省エネルギーとなる。
【符号の説明】
【００４２】
１、２ 冷房システム
１１ 放射パネル
１２ 空調機
２１ 循環往管
２２ 循環還管
２４ 循環バイパス管
２５ 流量比調節弁
３１ 給気ダクト
４１ 熱源機
５３ 供給往管
５４ 戻り還管
６２ 冷水温度検出器
９２ 空調制御装置
２１２ 再熱ヒータ
ｃ 冷水
ＳＡ サプライ空気
Ｂ 物体
Ｒ 室内
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷房対象室の内部に存在する物体の熱を吸熱する放射パネルであって、熱媒体を導入して前記熱媒体が保有する冷熱により前記物体の温度よりも低い温度に冷却される放射パネルと；
絶対湿度が所定の湿度以下の被加熱空気の温度を上昇させる再熱装置であって、前記熱媒体を導入して前記熱媒体が保有する熱により前記被加熱空気の温度を上昇させる再熱装置と；
前記再熱装置で昇温された前記被加熱空気を前記冷房対象室に導く被加熱空気ダクトと；
前記熱媒体が流れる熱媒体流路であって、前記放射パネルから導出された前記熱媒体が前記再熱装置に導入され、前記再熱装置から導出された前記熱媒体が前記放射パネルに導入されるように、前記熱媒体が循環する流路を形成する熱媒体流路とを備える；
冷房システム。
【請求項２】
前記熱媒体及び外部エネルギーを導入し、導入した前記外部エネルギーにより前記熱媒体を冷却する冷熱源装置と；
前記冷熱源装置で冷却された前記熱媒体を前記熱媒体流路に導く冷却熱媒体供給流路と；
前記放射パネルから導出された前記熱媒体を前記冷熱源装置に導く熱媒体戻り流路とを備える；
請求項１に記載の冷房システム。
【請求項３】
前記冷却熱媒体供給流路から前記熱媒体流路に導入される前記熱媒体の流量を調節する流量比調節手段と；
前記放射パネルに導入される前記熱媒体の温度を検出する温度検出器と；
前記温度検出器で検出された温度が所定の温度となるように流量比調節手段を制御する制御装置とを備える；
請求項２に記載の冷房システム。
【請求項１】
冷房対象室の内部に存在する物体の熱を吸熱する放射パネルであって、熱媒体を導入して前記熱媒体が保有する冷熱により前記物体の温度よりも低い温度に冷却される放射パネルと；
絶対湿度が所定の湿度以下の被加熱空気の温度を上昇させる再熱装置であって、前記熱媒体を導入して前記熱媒体が保有する熱により前記被加熱空気の温度を上昇させる再熱装置と；
前記再熱装置で昇温された前記被加熱空気を前記冷房対象室に導く被加熱空気ダクトと；
前記熱媒体が流れる熱媒体流路であって、前記放射パネルから導出された前記熱媒体が前記再熱装置に導入され、前記再熱装置から導出された前記熱媒体が前記放射パネルに導入されるように、前記熱媒体が循環する流路を形成する熱媒体流路とを備える；
冷房システム。
【請求項２】
前記熱媒体及び外部エネルギーを導入し、導入した前記外部エネルギーにより前記熱媒体を冷却する冷熱源装置と；
前記冷熱源装置で冷却された前記熱媒体を前記熱媒体流路に導く冷却熱媒体供給流路と；
前記放射パネルから導出された前記熱媒体を前記冷熱源装置に導く熱媒体戻り流路とを備える；
請求項１に記載の冷房システム。
【請求項３】
前記冷却熱媒体供給流路から前記熱媒体流路に導入される前記熱媒体の流量を調節する流量比調節手段と；
前記放射パネルに導入される前記熱媒体の温度を検出する温度検出器と；
前記温度検出器で検出された温度が所定の温度となるように流量比調節手段を制御する制御装置とを備える；
請求項２に記載の冷房システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−７７８８（Ｐ２０１２−７７８８Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４３１１２（Ｐ２０１０−１４３１１２）
【出願日】平成２２年６月２３日（２０１０．６．２３）
【出願人】（０００１７５８０３）三建設備工業株式会社 (38)
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２３日（２０１０．６．２３）
【出願人】（０００１７５８０３）三建設備工業株式会社 (38)
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