水は、比熱容量と熱伝導率が高いため、「全空気」システムよりも建物周囲の冷暖房の形でエネルギーを効率的に分配する方法を提供します。
このセクションは、次の水ベースのシステムの概要を説明することを目的としています。
- 冷やされた天井 (天井およびいかだ/帆を含む)。
- 冷却ビーム (アクティブおよびパッシブを含む)。
- その他のシステム (マルチサービス チルド ビーム「MSCB」および 4 方向排出カセット チルド ビームを含む)。
チルドビームとチルド天井には、比較的控えめな冷却水温度 (14 ～ 17°C) が必要です。これは、気候に応じて、自然の冷水貯蔵または外気からの自由冷却を使用して得ることができます。
また、機械冷却を使用すると、チラーの CoP (性能係数) が高くなるため、より優れたエネルギー性能を達成できます。冷却ビームが加熱に使用される場合、通常 30 ～ 45 °C の水流温度を備えた低温熱源またはヒート ポンプを使用できるという点で状況は似ています。
放射冷却天井
放射冷却天井には、通常、天井仕上げ材の背面に冷水コイルまたは要素が組み込まれています。通常、これは金属天井タイルまたはパネルの背面にある銅パイプ マトリックスを意味します。天井の下の空間では有効な冷却が必要であるため、断熱材は通常、冷却された天井の上面に適用されます。
冷水がコイルを通過すると、冷却された天井面が形成され、放射と対流の両方によって空間冷却が行われます。
「放射冷却」には、室内の暖かい表面から放射される熱の直接吸収が含まれます。これは、暖かい表面から見える冷たい表面があるときに発生します。このタイプのシステムでは、占有ゾーン内の温度分布が均一でありながら気流速度が低下するため、非常に優れた快適性レベルが得られます。
輻射チルド天井は建築的に許容できる表面を提供し、そこにさまざまなサービスを取り付けることができます。通常、浅い天井の隙間にも対応できるため、垂直方向のスペースが制限されている場合に適しています。空間に新鮮な空気を供給するには、別の換気システムが必要です。
下の図は、パネル/タイルの背面に接着された冷却天井要素を示す、一部を切り取った下面の斜視図を示しています。
以下の図は、冷水要素がどのように相互接続され、水の流れと戻りの配水管に接続されているかを示しています。同じ原理が「接着」パネル/タイルと「レイイン」パネル/タイルの両方に適用できます。
放射チル天井（漆喰仕上げ）
最新の HVAC 設計では、輻射加熱および冷却システムを建物構造に統合するために、小口径のプラスチック毛細管コイルの使用がますます一般的になりつつあります。これらのコイルは天井または壁に細心の注意を払って固定されており、表面全体に均一な温度分布が可能になります。これらのシステムの効率を最大化するために、特殊な薄い石膏が仕上げとして塗布されます。これにより、美的魅力が高まるだけでなく、石膏の低い熱伝導率による影響も最小限に抑えられます。最適な特性を持つ漆喰を選択することで、設計者は効果的な熱伝達を確保し、エネルギー効率の高い気候制御を促進し、空間内の全体的な快適さに貢献します。
放射性と対流性の冷却いかだ/帆
放射対流の冷却いかだまたは帆には、軒天井または天井の下に吊り下げられた大きな平らなパネルの後部に冷水コイルまたは要素が組み込まれています。冷却装置が室内空間内にあり、すべての冷却 (放射と対流) が有効な冷却であるため、パネルの背面には断熱材が取り付けられていません (下図を参照)。
冷水がコイルを流れると、いかだまたはセイルの下面は、放射冷却と対流冷却の両方を備えた放射冷却天井とまったく同じように機能します。いかだまたは帆の上の空気も冷却され、いかだまたは帆の端を越えて流れ落ちるときに追加の対流出力が提供されます。
いかだや帆の形状やサイズは建築上の要件に合わせて変更でき、サービスは簡単に統合できます。いかだや帆の上に必要な隙間が小さいため、垂直方向のスペースが制限されている場所に適しています。帆は効率的な輻射加熱にも使用できます。
対流冷却天井システム
これらのシステムは通常、角度付きフィン (通常はアルミニウム) のフレームワークで構成され、各角度付きフィンの中心に冷水パイプまたは水路 (通常は銅) が組み込まれています (下図を参照)。
水から銅、アルミニウムへの熱伝達が起こり、フィンが冷却されます。この結果、冷却の大部分は、直接輻射ではなく、角度の付いたフィンを通る空気の対流によって達成されます。このタイプのシステムは、通常の放射システムよりも高い冷却レベルを提供できますが、パッシブ チルド ビームよりは低くなります。
性能と特徴
チルド天井システムの特性の概要を以下の表に示します。この表は以下に基づいています。
- A) BS.EN14240
- B) 部屋の平均水温との温度差 8°K
- C) 水流戻り温度差 2°K
- D) 室温24℃
- E) 水平均温度 16℃
- F) 総天井面積に占める有効天井面積の割合 80% (ただし、いかだおよび帆は 67%)
| 特性 | 放射天井 敷設/接着 (セクション 3.1) | 漆喰仕上げ (セクション 3.2) | 放射体/対流いかだ/帆 (セクション 3.3) | 対流システム (セクション 3.4) |
|---|---|---|---|---|
| 潜在的な冷却能力 * | ||||
| W/m² 有効面積 | 60/90 | 55/65 | 80/120 | 110 |
| 床面積 W/m² | 48/72 | 44/52 | 54/80 | 88 |
| 天井タイル | アルミニウム/スチール穴あき | 特殊石膏 | アルミニウム/スチールの穴あきまたは無地 | アルミ/スチール製オープンスラット |
| デザイン | 従来の敷設タイルと併用 | 特殊石膏 | 軒天井またはスラブから吊り下げられた大型のフラット パネル。パネルの背面には断熱材がありません。 | 従来の吊り天井には使用できません |
| 音響 | ||||
| 吸音性 | グッド | プア | セパレートシステム | セパレートシステム |
| 部屋間の減衰 | グッド | グッド | セパレートシステム | セパレートシステム |
| 重要な考慮事項 | ||||
| 熱性能 | 水質 – セクション 9.3.3 を参照 | 特別な薄い石膏が必要です | 軒天井とパネル背面の間の隙間、および隣接するパネル間の隙間 | 天井周囲のリターンエアギャップ |
| 快適な条件 | 優れた | 優れた | グッド | グッド |
| システムの相対コスト | メディア | 中/高 | メディア | ハイ |
チルドビーム
チルドビームの基本的な熱伝達コンポーネントは、コイルと呼ばれることが多いフィンアンドチューブ熱交換器です。相互接続された銅パイプの列は通常、アルミニウムの熱伝導フィンに接着されます。この配置は、次のいずれかの金属板ケーシングに取り付けられます。
- 軒裏から自由に吊り下げられる、または
- パンチングメタル天井（パッシブビームのみ）の上に設置、または
- 吊り天井システムにフラッシュを統合。
冷却ビームは、放射ではなく対流を使用して機能します。フィンの表面積が大きいため、チルド天井ではなくチルドビームを使用すると、より高い熱性能を達成できます。ただし、選択プロセスでは、占有ゾーン内で高い気流速度が発生しないように注意する必要があります。
要約
チルドビームは通常、正方形または長方形のプロファイルに配置されたフィン付きチューブのバンクとして形成されます。チューブは冷水を運び、構造床の下側に包まれて固定されると、ユニットは梁のようになります。金属薄板の外側ケーシングを使用してコイル状パイプを囲むことができ、これに穴を開けてフィン付きチューブのバンクを通る対流を促進することができます。受動的な冷却効果は自然対流によって行われますが、能動的な冷却はファン駆動の一次空気供給を使用して実現できます。設置を隠すために、ボックスの下側は穴のあいた吊り天井で面一に仕上げることができます。
冷天井は元々、コンクリート床スラブの下側に冷水パイプを埋め込むことで考案されました。スラブ深さの名目上の増加は、配管に視覚的な侵入がないことによって正当化されます。この形式の放射冷却には、コンクリート スラブ内に大きな熱質量が発生し、サーモスタット制御への応答が遅くなるという欠点があります。これらの設置により、スラブの放射下面に「屋内雨」や結露が発生する可能性もあります。天井が濡れないようにするため、オプションで天井の穴を通して補助またはファン駆動の一次空気供給を行う、吊り下げ式のバリエーションが推奨されます。これらの穴は対流効果も高めます。
