(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物等に設けられたトップライトを有するアトリウムの頂部付近に滞留する熱の回収方法であって、
アトリウムの頂部付近に日射遮蔽スクリーンを設けて日射遮蔽スクリーンとアトリウムのトップライトとに囲まれた熱溜り空間を形成し、
熱交換器を有する空調機をアトリウム付近に配置して、空調機の空気の導入側と前記熱溜り空間とをダクトを介して連通するとともに、空調機の空気の吐出側と日射遮蔽スクリーンの下方の空間とをダクトを介して連通し、
空調器付近に水の貯留槽を配置して、貯留槽と前記空調機に設けられた熱交換器との間を水あるいは熱媒体が循環できるようにポンプを介して配管で接続し、熱溜り空間内に滞留している空気を空調機に導入して空調機の熱交換器で空調機に導入された空気と貯留槽内から循環された水あるいは熱媒体との間で熱交換を行って貯留槽に温水を貯留するとともに、熱溜り空間内の空気は空調機を介して日射遮蔽スクリーンの下方の空間に吹き出すことを特徴とする熱回収方法。
【請求項２】
貯留槽の上部と給湯システム系の貯湯槽とを配管で接続し、貯留槽内の温水を給湯システム系の貯湯槽に供給できるようにした請求項１に記載の熱回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、建築物等に設けられたトップライトを有するアトリウムの頂部空間付近に滞留する空気の熱を回収する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建築物等に、透明ガラスなどを張って形成されたトップライトを有する吹き抜け空間であるアトリウムが設けられている場合、アトリウムの頂部付近の内部空間には、日射や人，照明などの熱負荷で熱せられるとともに対流によって上昇した空気が滞留している。アトリウムの頂部付近に滞留している熱せられた空気は、夏場などは冷房の熱負荷となって冷房効率を下げてしまうため、頂部付近に開口部や送風機を設けて排気したり、排気と同時に外気を導入して熱気を逃がしたりしているとともに、トップライトやその付近に日射を防ぐブラインド等を設けてアトリウム内の空気が暖められないようにしている。また、冬場などは、サーキュレーターなどを設けて滞留している空気を循環させて空気熱を暖房に利用したりしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、アトリウムの頂部付近に滞留している空気の熱は、外部に排出してしまうか、暖房用にのみ空気熱そのものを利用しているだけであり、空気の熱をあまり有効に利用しているとはいえなかった。
そこで、本発明の熱回収方法は、アトリウムの頂部付近に熱溜り空間を設けて熱せられた空気を滞留させ、その空気を空調機に導入して、空調機内の熱交換器で熱せられた空気と貯留槽内の水との間で交換させて、アトリウムの頂部付近の空気熱を年間を通じて回収することができるとともに、省エネルギー効果の大きい熱回収方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱回収方法は上記課題を解決したもので、建築物等に設けられたトップライトを有するアトリウムの頂部付近に滞留する熱の回収方法であって、アトリウムの頂部付近に日射遮蔽スクリーンを設けて日射遮蔽スクリーンとアトリウムのトップライトとに囲まれた熱溜り空間を形成し、熱交換器を有する空調機をアトリウム付近に配置して、空調機の空気の導入側と前記熱溜り空間とをダクトを介して連通するとともに、空調機の空気の吐出側と日射遮蔽スクリーンの下方の空間とをダクトを介して連通し、空調器付近に水の貯留槽を配置して、貯留槽と前記空調機に設けられた熱交換器との間を水あるいは熱媒体が循環できるようにポンプを介して配管で接続し、熱溜り空間内に滞留している空気を空調機に導入して空調機の熱交換器で空調機に導入された空気と貯留槽内から循環された水あるいは熱媒体との間で熱交換を行って貯留槽に温水を貯留するとともに、熱溜り空間内の空気は空調機を介して日射遮蔽スクリーンの下方の空間に吹き出すようにしてアトリウムの頂部付近に滞留している空気の熱を回収できるようにした。
さらに、貯留槽の上部と給湯システム系の貯湯槽を配管で接続し、貯留槽内の温水を貯湯槽に供給できるようにして、給湯システム系の熱源機器の能力を軽減させることができる。
【０００５】
【作用】
上記手段により本発明の熱回収方法は、トップライトと日射遮蔽スクリーンとに囲まれたアトリウムの頂部付近の熱溜り空間にアトリウム内の熱せられた空気を滞留させ、その空気を空調機に導入し、空調機内の熱交換器により空調機に導入された熱せられた空気と、貯留槽と熱交換器との間の配管内を循環する液体との間で熱交換し、アトリウム内の空気熱を貯留槽内の水に移して貯留槽内に温水を貯留することができる。熱交換器を通された空気は、そのまま若しくは温度や湿度等の調節を行って日射遮蔽スクリーンの下方の空間に吹き出させることができ、貯留槽内の温水は給湯システム系の貯湯槽などに供給して有効活用することができる。
【０００６】
【実施例】
本発明の熱回収方法の実施例を図１により説明する。
建築物に、吹き抜け空間であるアトリウム１が設けられており、アトリウム１の頂部に透明ガラスで形成されたトップライト２が配置されて、アトリウム１内に自然光を導入できるようになっている。
アトリウム１の頂部付近には、日射遮蔽スクリーン３が設けられており、日射遮蔽スクリーン３とトップライト２との間が、熱せられた空気が滞留する熱溜り空間４に構成されている。また、アトリウム１の外部の任意位置には、熱交換器６を有する空調機５が配置されて熱溜り空間４と空調機５とがダクト７，８を介して連通されているとともに、空調機５付近には、水を貯える貯留槽１０が配置されて貯留槽１０内の水が水管１１，ポンプ１３，空調機５の熱交換器６，返り管１２を介して循環するようになっている。
【０００７】
アトリウム１の頂部付近に配置されている日射遮蔽スクリーン３は、例えばアルミニウムなどの軽金属で形成された日射遮蔽板３ａを一定間隔で複数配置して構成されたルーバーで、日射遮蔽板３ａが軸方向に回動可能に設けられているとともに日射遮蔽板３ａの表面に多数の小孔（図示せず）が開けられており、太陽のふく射熱を上方で防いで熱溜り空間４内の空気を暖めて熱溜り空間４内の温度を上げ、下方の空間に影響を与えないようにするとともに、適度な採光を確保できるようになっている。なお、日射遮蔽スクリーン３は、トップライトの清掃時の足場として利用することも可能である。また、日射遮蔽板３ａは、軽金属のほか、透明な合成樹脂などで形成するようにしてもよい。
【０００８】
アトリウム１の外部の任意位置に配置された空調機５は、熱溜り空間４を構成するアトリウム１の上方の壁部の任意位置に開けられた上方開口部２０に接続されたダクト７の端部が空調機５の空気の導入口５ａに接続されて、熱溜り空間４と空調機５が連通されているとともに、空調機５の空気の吐出口５ｂに接続されたダクト８の端部が、日射遮蔽スクリーン３の下方の壁部に開けられた下方開口部２１に接続されて、日射遮蔽スクリーン３の下方の空間と空調機５が連通されている。
【０００９】
空調器５内に設けられた熱交換器６は、例えば、管の外側に平板状のフィンを取り付けたプレートフィン・コイルなどが用いられ、管内に水などを通し、管外面のフィンで空気に触れる伝熱面を大きくして熱交換効率を良くすることができるようになっている。また、空調器５内に空気を圧送する送風機５ｃが設けられており、送風機５ｃを稼動させることにより、アトリウム１の頂部付近の熱溜り空間４の熱せられた空気をダクト７を介して空調機５に導入し、熱交換器６，ダクト８を介して日射遮蔽スクリーン３の下方の空間へ送風できるようになっている。そのほか、空調機５は、図示を省略したが空気の温湿度を調整する加熱・冷却コイルや加湿器，空気を浄化するエアフィルタなどが設けられている。
なお、熱交換器６で熱交換されて温度が下がった熱溜り空間４内の空気を、空調機５の空気の吐出口５ｂからアトリウム１に戻さずに外気に排出すことも可能である。この場合、ダクト８やアトリウムの下方開口部２１，空調機内の温湿度を調整する装置などは設けないようにすることができる。
【００１０】
アトリウム１の外部の空調機５付近に配置された貯留槽１０は、その下部に貯留槽１０内の水を空調機５の熱交換器６に送出する送出口１０ａが設けられているとともに、貯留槽１０の上部に熱交換器からの戻り水を貯留送１０内に戻す返り孔１０ｂが設けられている。なお、貯留槽１０の下部には貯留槽１０内に水を給水する給水管２２が接続されている。
そして、貯留槽１０の下部に設けられた送出口１０ａには水管１１が接続され、水管１１の他端が空調器５内の熱交換器６の水の導入口６ａに接続されているとともに、熱交換器６の水の吐出口６ｂに返り管１２が接続され、返り管１２の他端が貯留槽１０の上部の返り口１０ｂに接続されている。
【００１１】
また、水管１１の任意位置に、貯留槽１０内の水を熱交換器６に送出するポンプ１３が設けられて、貯留槽１０内の水を熱交換器６を介して循環させることができるようになっている。貯留槽１０から水管１１，ポンプ１３を介して熱交換器６に送られた水は、熱交換器６により熱溜り空間４から導入された空気との間で熱交換が行われて温水に変り、返り管１２を介して貯留槽１０の上部に戻される。なお、温水が戻された貯留槽１０の内部では、温水と水の密度の違いから上方に温水が溜まり下方に水が溜まるようになっている。
貯留槽１０の上部には配管２６が接続されており、その他端が給湯システム系に設けられている貯湯槽２７に接続されて、貯留槽１０内の上部の温水を給湯システム系に供給できるようになっている。
【００１２】
上記のように構成された空調機５や貯留槽１０などにより、アトリウム１の頂部付近に設けられた熱溜り空間４の空気熱を回収するには、まず、給水管２２から給水して貯留槽１０内に水を溜めて熱交換器６に送水できる状態にする。そして、空調器５内の送風機５ｃを稼動させて熱溜り空間４内の熱せられた空気を空調器５内に導入するとともに、水管１１の任意位置に設けられているポンプ１３を稼動させて貯留槽１０内の水を熱交換器６を介して循環させる。
送風機５ｃとポンプ１３を稼動させると、空調器５内の熱交換器６により空調器５内に導入された空気と、熱交換器６に導入された水との間で熱交換が行われ、水は温水に変えられて貯留槽１０に戻されるとともに、空気は熱が奪われて冷風としてアトリウム１の下方開口部２１より送風されて、熱溜り空間４に滞留していう空気の熱が、貯留槽１０内の水に移されて回収される。
なお、熱交換器６を通されてアトリウム１の下方開口部２１より送風される空気は、エアフィルターで空気の浄化を行ったり、必要に応じて加熱もしくは冷却コイルや加湿器などにより温度・湿度の調整を行って送風するようにすることができる。このとき、熱交換器６を通過した空気は、熱せられた状態から適度に冷やされた状態になっており、多少の温度・湿度の調整でアトリウム１の下方開口部２１より送風できるので、空調にかかるコストを削減することができる。
【００１３】
貯留槽１０内に戻されて貯留された温水は、貯留槽１０の上部に接続された配管２６から自然流下で給湯システム系の貯湯槽２７に供給され、必要に応じてボイラー等（図示せず）により加熱されて給湯管へ送出したり、蒸気管に送出したりして利用され、給湯システム系の熱源機器の能力を軽減させることができ、消費エネルギーを少なくすることができる。貯留槽１０内の温水が貯湯槽２７に供給されて貯留槽１０内の水が少なくなった場合は、給水管２２より貯留槽１０内の下部に水が補給される。
【００１４】
なお、上記実施例では、貯留槽１０内の水を直接空調機５の熱交換器６に送って熱交換をしているが、そのほか図２に示すように、貯留槽１０の送出口１０ａと返り口１０ｂとの間の貯留槽１０の内部にコイル状配管３０を接続して、熱交換器６内の配管と貯留槽１０内のコイル状配管３０およびそれらの両端に接続されている水管１１，返り管１２とで環状配管２９を構成し、その環状配管２９内に、例えば不凍液などの熱媒体液を封入し、水管１１に設けられているポンプ１３により熱媒体液が環状配管２９内を循環するようにして間接的に熱溜り空間４内の空気と貯留槽１０内の水との熱交換をしてもかまわない。
この場合、まず熱交換器６で、空調機に導入された熱溜り空間４内の熱せられた空気と環状配管２９内の液体との間で熱交換が行われる。次に、熱交換器６で熱せられた液体が返り管１２を通ってコイル状配管３０に送られ、熱せられた液体がコイル状配管３０内を通っている間にコイル状配管３０内の液体と貯留槽１０内の水との間で熱交換が行われて貯留槽１０内の水が温水に変えられる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の熱回収方法によれば、アトリウムの頂部付近に滞留している空気の熱を外部に直接排出するこなく温水として効率よく回収することができ、さらに、年間を通して回収することが可能で、熱回収後の空気は空調システムで利用できるので省エネルギー効果が大きい。
また、貯留した温水を給湯システム系に利用して、給湯システム系の消費エネルギーを押さえて、給湯システム系の運転コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱回収方法の実施例を示すシステム概念図である。
【図２】貯留槽内にコイル状配管を設けて間接的に熱交換を行なうようにした場合の貯留槽付近のシステム概念図である。
【符号の説明】
１  アトリウム
２  トップライト
３  日射遮蔽スクリーン
４  熱溜り空間
５  空調機
６  熱交換器
１０  貯留槽
【図１】
0003695473.tif 000002
【図２】
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