タカラトミー本社新館ビル 全面床吹き出し空調方式の概要と温熱環境

―― 実 施 例 ――
タカラトミー本社新館ビル
全面床吹き出し空調方式の概要と温熱環境
鹿島建設ñ 建築設計本部 設備設計統括グループ 竹ノ谷 英 俊 ・ 宮 崎 裕 輔
■キーワード/
■キーワード/事務所・室内環境・測定・性能評価
1.はじめに
2.建物概要
タカラトミー本社新館ビルは,玩具メーカーのトミー
建物名称 タカラトミー本社新館ビル
創立80周年事業として計画され,建設中にタカラとの
所 在 地 東京都葛飾区立石
合併を経て,平成18年8月に完成した(写真−1)。人
建 築 主 ñタカラトミー
に優しい環境の提供,什器配置におけるフレキシビリテ
設 計 鹿島建設ñ
建築設計本部
ィの確保,吹出口のないすっきりとした空間の創出をテ
施 工 鹿島建設ñ
東京支店
ーマに,空調方式に全面床吹き出し方式を採用した。本
建築面積 1,831fl
方式は,通気性カーペットと有孔OAフロアからなる床
延床面積 7,403fl
面から微風速で空調空気を給気し,天井より換気するも
階 数 地上4階,地下1階
ので,換気方式として置換換気に分類される。
構 造 鉄筋コンクリート造
本報では,完成後の夏期・冬期の温熱環境実測を通じ
て本方式の有効性を確認したので,その概要を報告する。
建物高さ 18.8m
階 高 3,700㎜
天井高さ 2,900㎜(大梁部 2,600㎜)
工 期 平成17年4月∼平成18年7月
写真−1 外観
写真−2 内観
小部屋ゾーン
天埋型個別空調
方式採用
④
大部屋ゾーン
全面床吹き出し
空調方式採用
①
②
③
⑦
西ペリメータ測定点
インテリア測定点
⑤
①∼③ インテリアゾーン
④∼⑦ ペリメータゾーン
東ペリメータ測定点
⑥
アトリウム
床吹き型屋内機
外調機
図−1 3階平面図・空調ゾーニング
― 21 ―
ヒートポンプとその応用 2008.
9.
No.76
―― 実 施 例 ――
ファシリティープランニングにより本社ビル機能を分
析し,平面計画において,大部屋/小部屋ゾーンを明確
る。床吹き型屋内機の除湿能力の低下は,外気処理機に
より補うこととした。
にしたうえで,大部屋ゾーンに全面床吹き出し方式を適
用した
(図−1)。
床吹き出しエリアのゾーニングは,インテリアエリア
は130∼220flごとに3系統として全面床吹き出し方式,
小部屋ゾーンは天埋型による個別空調としている。北
ペリメータは東西窓エリアとアトリウムに面するエリア
側斜線による制約のため,階高を3,700㎜に抑えている
の4系統として,窓際の床スリット吹き出しとした。ペ
ものの,意匠的に大梁を露出することで,OAフロア高
リメータは,スキン負荷の処理,冬期コールドドラフト
さ250㎜,天井高さ2,900㎜(大梁部2,600㎜)の空間を確
の防止,当方式の短所の一つである気流感のなさへの対
保している。また天井からの換気は天井材と大梁の間に
応を意図したもので,建物全体としての当システムの完
15㎜の隙間を設けることで,天井・床ともに制気口の
成度を高めている
(図−1)。
ないすっきりとした意匠を実現している
(写真−2)。
3−2 当方式の特徴
当方式は置換換気方式である。室内よりやや低い温度
3.空調設備概要
の空気が床全体から供給され,人体やOA機器の発熱に
3−1 空調機器
よる上昇気流とともに天井面から換気される(図−2)。
空気熱源ヒートポンプエアコン
(ビルマルチ)方式とし
このため冷房時に比較的大きな上下温度分布を形成し,
た。屋外機は各階3系統とし,系統ごとにインテリア,
一般に50%則と呼ばれるように,空調機吹き出し温度
ペリメータ,外気処理機,小部屋用室内機を含めること
差のほぼ中間が床からの吹き出し温度になり,床から天
で,冷房負荷と暖房負荷を積極的に混在させ,冷暖フリ
井までで空調機吹き出し温度差の残り約50%の温度差
ーマルチの省エネルギー効果を高めるように配慮してい
が生じる
(図−3)。
る。また,インテリア・ペリメータの床吹き型屋内機は,
給気温度制御により冷房時の給気温度を16℃としてい
この上下温度差が大き過ぎると快適性に影響を及ぼす
場合がある。本件では,以下の2つの指標を目標値とし
て計画し,室内機の風量決定のための吹き出し温度差を
8℃とした。
ASHRAE基準:
床上0.1m−1.7mの温度差(⊿T0.1−1.7)
3℃以内
ISO基準:
床上0.1m−1.1mの温度差(⊿T0.1−1.1)
3℃以内
当方式の適用にあたっては,表−1に示すメリット・
デメリットを考慮する必要がある。意匠的に,また体に
優しいという点で上質な空間を提供できる方式である
が,吹出口タイプの床吹き出し方式に比べると,ゾーン
内での風量の調整ができないために間仕切り対応への制
約があることや,夏に外部から入室した場合,火照った
図−2 置換換気方式の仕組み
表−1 当方式のメリット・デメリット
約25∼26℃
空調機戻り温度
50%
メリット
・天井・床ともに制気口のない優れた意匠
50%
・什器レイアウトフリー
(レイアウト変更にフレキシブル)
・ドラフト感がなく体に優しい
・夏は冷放射,冬は温放射による快適な放射環境
・居住域が新鮮な空気で満たされる
高
さ
・吹き出し気流が微風のため埃が舞い上がらず粉じん濃度が低い
デメリット
・個室対応が困難
空調機出口温度 床からの吹き出し温度
約17∼18℃
約21∼23℃
温 度
・気流がないため,冷房時に物足りないと感じる場合がある
・飲食エリアや裸足で長く滞在する場所には不向き
(出典:Displacement ventilation in non-industrial premises, REHVA)
・外部に近く,濡れたり汚れやすい場所には不向き
図−3 冷房時の上下温度プロフィール
ヒートポンプとその応用 2008.9.No.76
― 22 ―
―― 実 施 例 ――
体にはしばらく体感的に物足りないと感じたりする場合
1.1の平均1.2℃,⊿T0.1−1.7の平均1.4℃),4階はやや
がある。また,カーペットが汚れやすい,飲食エリアや
上回っている(⊿T0.1−1.1の平均2.9℃,⊿T0.1−1.7の
外部に近い場所にも不向きである。
平均3.6℃)。3階と4階の差は,周辺の什器配置やPC
3−3 通気性カーペットと有孔OAフロア
などの発熱機器の配置によるものと考えられるが,明確
通気性カーペットはポリエステルフェルト基材とタイ
な原因は把握できなかった。今回,室内機の風量決定の
ルカーペットの基布を,特殊な接着剤と接着方法により,
ための吹き出し温度差は8℃としたが,確実に達成する
通気性を確保しつつバインディングしたもので,通気抵
ためには,7℃程度にすれば改善されたと考えられる。
抗は約20Pa(1.5cm/sec時)と低い。有孔OAフロアは金属
一方,天井面での温度が25∼26℃で推移するのに対
製で17.3%の高い開口率を有し,同様に低い通気抵抗で
し,居住域(FL+1.1m/1.7m)の温度は24∼25.5℃となっ
ある。これに対し,給気風速を1.5cm/secとした。また,
ている。当方式では,クールビズにより設定温度を緩め
タイルカーペットの接着性の向上を意図し,カーペット
ても,居住域レベルを効果的に冷房することができるこ
をOAフロア目地またぎで貼ることとし,パネルの中央
とが分かる。
十字部分は孔のないフラットパネルとしている。カーペ
冬期代表日(2008.2.6)の3階インテリア,東ペリメー
ットはñタジマとの,OAフロアは日立機材ñとの共同
タにおける上下温度分布を示す(図−7−1・2)。イン
開発品である(図−4)
。
テリアは冬期でも冷房モードで運転されているが,終日
送風運転されているため,夏期に比べて上下温度差は小
4.温熱環境実測結果
さい。
上下温度分布を把握するため,図−5に示す測定ポイ
東ペリメータは窓際スリットからの吹き出し(面風速
ントの温度を計測した。また,測定位置を図−1に示す。
約1.5m/sec)で,給気温度は31∼38℃であるが,上下温
4−1 上下温度分布
度差は1℃未満に納まっている。また,居住域(FL+
1.1m/1.7m)
の温度は22.5∼24℃で良好に推移している。
る上下温度分布を示す(図−6−1・2)
。図中,上下温
なお,本計画では,室内機本体でのレタン温度制御と
度差に関するASHRAEとISOの2つの快適基準を緑点線
している。FL+1m程度の居住域とは約2℃の差があ
の3角形にて示す。この3角形の斜辺よりも温度分布が
り,この差を考慮した室温設定運用により,より省エネ
急勾配であれば,上下温度差が目標値に納まっているこ
ルギーをはかることができると考えられる。
とになる。
3階は目標値を下回っているが(⊿T0.1−
カーペット基布+パイル糸
特殊接着剤
ポリエステルフェルト
有孔OAフロア
(タジマ製 特許取得済)
FL+2.8
FL+2.2
FL+1.7
550
FL+1.1
250
150 500
カーペットとOAフロア断面図
3,700
200
CH=2,900
350 250
550 550 550 100 200
夏期代表日(2007.7.26)の3・4階インテリアにおけ
FL+0.6
FL+0.1
⑪
⑩
⑨
⑫
RA 4,000m3/h
⑧
⑦
⑥
⑤
④
③
②
⑬
①
①
D50A
●:温度 タイルカーペット
有孔OAパネル(左:表面 右:裏面)と
タイルカーペット割り付け
(日立機材製 意匠登録手続中)
大部屋エリア 小部屋エリア
床全面吹き出し 天井吹き出し
図−4 通気性カーペットと有孔OAフロア
(m)
3.5
図−5 測定点断面図
(m)
3.5
空調PAC 戻り
3.0
↑
床
面
か
ら
の
高
さ
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
9時
10時
11時
12時
13時
14時
15時
16時
17時
−0.5
16
↑
床
面
か
ら
の
高
さ
FL+1.7
FL+1.1
FL+0.1
0.0
▼ 床面
18
19
20
21 22 23
温 度 →
▲ 天井面
9時
10時
11時
12時
13時
14時
15時
16時
17時
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
FL+1.7
FL+1.1
▼ 床面
FL+0.1
0.0
空調PAC 出口
17
空調PAC 戻り
3.0
▲ 天井面
空調PAC 出口
−0.5
24
25
26
16
27 28
(℃)
図−6−1 上下温度分布
(夏期2007.7.26)
3階インテリア
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
温 度 →
28
(℃)
図−6−2 上下温度分布(夏期2007.7.26)
4階インテリア
― 23 ―
ヒートポンプとその応用 2008.
9.
No.76
―― 実 施 例 ――
リアの足元がより快適であることが分かる。
4−2 放射環境−サーモカメラ
サーモカメラ撮影により部屋内の各表面温度を撮影し,
放射環境を確認した。冷房時の全面床吹き出しエリアと
5.おわりに
天井カセットエリアの比較を示す(図−8−1・2)。室
当空調システムは,本文中でも述べたとおり,いくつ
温は,各々25℃程度・26℃程度であるが,全面床吹き出し
かのメリット・デメリットを持つため,必ずしも汎用的
エリアは天井カセットエリアに比べて床面は4∼6℃,
に用いられるシステムではない。しかしながら,本建物
天井面は1℃低く,良好な放射環境であることが分かる。
においては建築計画や運用ニーズとの調和をはかりなが
暖房時の全面床吹き出しエリアを示す(図−9−1)。
ら,総合的にインテグレートした建物および空調システ
室温23∼24℃程度において,床面は室温に比べて1∼
ムを構築したと考えている。また,環境実測によりその
2℃程度高く,天井面は室温より1℃程度低い。頭寒足
特性を把握することができた。今後も実績を重ねていき
熱の良好な放射環境であることが分かる。
たいと考えている。
また,天井吹き出し方式エリアとペリメータの窓際ス
最後に,本工事の計画・施工・実測にわたり,ご指
リット吹き出しエリアの比較を示す
(図−9−2)。床表
導・ご協力をいただいたñタカラトミー殿,関係各位の
面温度に3℃程度の差があり,窓際スリット吹き出しエ
皆さまに厚くお礼申しあげます。
(m)
3.5
3.0
↑
床
面
か
ら
の
高
さ
(m)
3.5
空調PAC 戻り
9時
10時
11時
12時
13時
14時
15時
16時
17時
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
↑
床
面
か
ら
の
高
さ
FL+1.7
FL+1.1
▼ 床面
FL+0.1
0.0
16
17
18
19
20
21 22 23
温 度 →
24
25
2.0
1.5
1.0
0.5
FL+1.7
FL+1.1
27 28
(℃)
16
17
18
19
21 22 23
温 度 →
24
25
26
天井:29∼29.5℃
27 28
(℃)
(100.0)
35.0
33.5
33.5
32.0
32.0
30.5
床:23∼25℃
20
図−7−2 上下温度分布
(冬期2008.2.6)
3階東ペリメータ
(100.0)
35.0
天井:28∼28.5℃
▼ 床面
FL+0.1
空調PAC 出口
−0.5
26
図−7−1 上下温度分布
(冬期2008.2.6)
3階インテリア
30.5
窓:28.5℃
29.0
29.0
27.5
27.5
26.0
26.0
24.5
24.5
23.0
(−20.0)
23.0
(−20.0)
床:29℃
室温25℃程度
図−8−1 冷房時3階インテリア
梁:22.5℃
▲ 天井面
9時
10時
11時
12時
13時
14時
15時
16時
17時
2.5
0.0
空調PAC 出口
−0.5
空調PAC 戻り
3.0
▲ 天井面
室温26℃程度
図−8−2 冷房時天井カセットエリア
(本館改修部分)
天井:23.5℃
日射の影響による温度上昇
28.0
27.0
26.0
28.0
27.0
天井床吹き出しの床
26.0
床:22℃
25.0
24.0
23.0
24.0
23.0
ペリメータ床スリット吹出の床
22.0
22.0
床:25∼25.5℃
21.0
20.0
図−9−1 暖房時3階東インテリア
ヒートポンプとその応用 2008.9.No.76
25.0
床:25∼26℃
図−9−2 床スリット吹き出しと天井吹き出しの床表面温度の違い
― 24 ―
21.0
20.0