借助利用气候的辐射空调,实现舒适节能的空间。

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规划建筑时,掌握地块特点制定根植于当地气候的规划是打造环保建筑的必经过程。建筑规划中不存在地块条件完全相同的两个建筑,在设备规划也同样适用。
日建设计所负责的电算新总部大楼的「辐射空调」规划,与规划设计、照明规划、气候风土有着非常密切的关系。我们以电算新总部大楼为例,对利用气候条件的合理的辐射空调规划进行介绍。

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辐射空调是怎样一种设备

在解释辐射空调前,首先需要对普通空调设备的运行机制和特征进行说明。
热环境中,人类通过「温度」「湿度」「气流」「辐射」「穿衣量」「代谢量」这六个要素感受舒适度。现在普通空调都是活用气流的对流空调。对流空调的运行机制是通过吹出冷风或热风来冷却或加热室内空气。该机制中调节的是上述六要素中的「温度」「湿度」「气流」这三个要素。然而,对流空调存在出风噪音、对流引起的气流和室内温度不均等问题。
这里,让我们关注一下热环境六要素中的「辐射」。所谓辐射,是一种热量作为电磁波进行传递的现象。也就是说,有热量的物体发射电磁波,接受电磁波的物体受到影响。由于不存在「对流」那样的空气或气流,只要物体间没有遮挡电磁波的障碍物,便能顺利传递热量。 
例如,虽然没有直接接触炙热的铁板,但由于辐射热皮肤依然能感受到火辣辣的热感。辐射空调便是一种利用「辐射」原理的设备。通过在室内设置借助空气或水来加热或冷却的辐射面,实现对热环境的控制。由于利用辐射热进行环境调节,所以非常安静且没有令人感觉不适的气流,是具有高舒适度的空调系统。由于这些特征,辐射空调也被广泛应用于医疗设施。

利用长野自然潜力的辐射面

电算总部大楼所在的长野县长野市内,有着清凉的室外空气和丰富的地下水。本项目着眼于长野的地区特征即室外空气和地下水资源,并将其有效利用于辐射面中。
我们将地下水利用于天花板的辐射面中。这里的地下水由于地热关系常年保持在15℃左右,是非常适合用于辐射制冷空调的冷水。
我们将室外空气利用于地板辐射面中。在室外气温变高的夏季和过渡季节,室外空气通过使用隔震层的冷热沟槽,经温度低于室外气温的地热冷却后供给到地面。在室外气温变低的冬季,通过利用温度高于室外气温的地热,实现能源节约。

利用自然潜力的辐射空调系统流图
天花板通过井水实现水辐射,地板通过室外空气和地热实现空气辐射。
利用长野的自然优势,以低能耗打造适于人体的舒适空间。

通过着眼于长野县长野市的自然潜力优势-室外空气、地热和地下水,实现既节能又舒适的制冷制暖空调。

通过辐射面的规划设计,最大限度发挥辐射空调的效应。

采用辐射空调时,辐射面相对空间所占的比例尤为重要。以更大面积的辐射面来调节辐射环境,实现舒适宜人的空间。本项目中,作为辐射面采用了天花板面辐射、地面辐射和窗面辐射。

电算总部大楼辐射空调系统的概要

地面辐射采用「地板送风空调」,即空调出风经架空地板渗出的空调方式,由于从地面下方将整个空间的空气推到上方,从而可以有效地将新鲜空气引入办公空间。与传统空调相比,可以缓解由距离空调出风口的远近不同造成的空调不均和吹风引起的不适感。此外,由于喷出的冷气可以冷却整个地面,从而得以实现辐射制冷的效果。此外,由于可以减少通常安装于天花板面的出风口和格栅,使得设备规划也可以兼具设计性。
窗面也被称为周边区域(Perimeter zone),它被认为是热环境中非常重要的区域。当它的面积很大时,对辐射环境的影响也会被放大。因此,我们在窗面设计上也颇费工夫。
冬季采用Low-E发热玻璃调节辐射环境。夏季或过渡季节利用屋檐和百叶窗自动控制遮挡阳光直射,启动气障(风幕)风机在窗边制造空气气流。
我们借助这些辐射环境调节技术,打造出全年都可舒适度过的辐射环境。

通过照明规划减少热负荷

由于照明器具通常安装在天花板上,所以平常很难注意到灯具释放的热量。然而在热环境中,照明发热却不容忽视,因为它还关系到空调的能耗水平。通过妥善处理照明发热,可以同时实现办公空间的舒适性与节能化。
本项目中,热交换后的冷水通过铝制冲压天花板,实现辐射制冷空调的效果。安装在天花板上的照明,通过把发光部分置于室内、把照明的发热部分置于天花板后,形成环境良好的办公空间。

光幕

  • 热分布图像(新总部)
    天花板面被冷却,可以确认它被辐射热包围的样子。照明设备的发热部分隐藏在天花板后,可减轻辐射热的不均匀分布。

  • 热分布图像(旧总部)
    照明发热部分非常热,空调出风口部分非常冷,辐射热环境非常不均匀。

为打造易于集中注意力的办公空间,从头寒足热的观点出发,采用了天花板辐射仅用于制冷空调,在开启制暖空调时便停用天花板辐射的设计。
在考虑到辐射面、照明光线和发热等因素的基础上,通过仔细设计天花板内的照明,在打造舒适环境的同时实现节能减排的效果。

根据气候和业主诉求寻求最佳的空调系统解决方案

就像没有两块相同的地块一样,曾经做过的建筑设计也无法照搬应用于其他项目。本项目中,基于总部大楼的功能,要求设计出舒适的办公空间并确保切实的环保性能。根据长野县长野市的地理位置和业主要求,在制冷制暖空调设备规划中以寻求最佳解决方案的态度,做出了利用地下水和室外空气的辐射空调提案。
日建设计针对条件各异的每个项目,不仅应用特定的技术和知识,并在整合包括地块特性在内的所有变量后给出最佳解决方案。过硬的环境和设备技术能力、根据项目条件将环保技术融合于建筑的提案能力,是日建设计作为大型建筑设计公司的实力所在。

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