CN1096869A - 下排出、上吸入式空调方法 - Google Patents

Abstract

本发明的下排出、上吸入式空调方法是在保持比 较缓慢的排出风速的状态下，排出热风或冷风，而且 不需要象以往那样在供给冷气或暖气时改变排出口 的位置，因而能节省能量。当对内部空间供给冷气或 暖气时，使热风或冷风都是以低速从下方排出，同时 由吸入口的安装位置划分高度方向上的居住区域，将 由该居住区域到上部顶棚面的区域作为空调的非控 制区域。

Description

本发明涉及一种无论在供给冷气或暖气的情况下都是下排出、上吸入式的空调方式，特别是关于一种能在节能的前提下，形成室内上下温度差小的舒适空间的新式空调方式。

关于空调方式，以前就有种种公知的方法，其主要目的都是为了形成舒适空间，即形成温度均匀的空间。以前都是从排出口的位置、排出口的安装方法或如何控制从排出口排出的气流等方面出发提出种种办法来达到此目的。

一般，滞留在地面上的冷气，由于温度低比重大而稳定在地面上，因此，在供暖气时，为了把冷气吹走，通常是采取地上排出方式。就是说，为了除去上述冷气，必需采取地面排出，或地面加热方式（地板下采暖设备）。用通电加热地毯的所谓热地毯方式，就其含意来说被认为是有效的方法。

另外，对于住宅等室内使用得比较广为普及的热泵式冷暖气设备来说，是将空调机主体安装在居室上部墙面上，在供暖气时，使暖气由机器下面向下方垂直排出。然而用这种方法不能将滞留在地面上的冷气吹走，空调的程度大多不能令人满意。特别是由于从面临外部大气的窗与墙面吹来的冷吹风或窗框密闭不严引起的缝隙风等导致空气变成低温时，此冷气因比重变大而往往滞留在地面上。

另外，上述热泵式冷暖气供给方法在供给冷气时，一般是改变气流的排出方向，使其向水平方向排出，但这是非常拘泥于以往的技术常识的方法，不能消除上述的不足。

虽然在供给冷气时，由地面排出冷气的情形较少，少有采用这种方式的，在这种情况下，考虑到达距离，要将风速设定在3～4m/s左右。另外，上述热泵式壁挂型冷暖气设备的实际情形是在供给冷气时调整排出口，使其向水平方向排出，而对落地型的来说，在供给冷气时，采取由机器上部向上排出的方法。

顺便说明一下，在供给冷气或暖气时，还有排出空气的温度不同的情况，因而那些主动改变排出、吸入口的位置，以使室内均匀地进行空调的方法也已公知（参看日本专利实公昭49-30002号与特开平3-279726号公报等）。但是，所说的各个方法均避免不了结构复杂、使用不便等缺点。

如上详细所述的那样，按照以往的技术常识处理时，一般是在供给暖气时，使暖气由地面或地面附近排出，另一方面，要尽可能使供给冷气时的冷气从室内的上部排出。

根据以上的考察，本发明人调查了先有技术，发现特公平1-57259号公报记载的发明提出了如下的提案，即这种方式的意图在于：是在供给暖气时使其由上部排出，由下部吸入，而且不用电扇等进行空气搅拌，使暖气在室内逐步积蓄，从而使整个室内充满暖气。但是，对于这种方式必需说明的是在供给冷气时，使其排出位置与供给暖气时相反，使冷气由地面附近排出，在顶棚附近吸入。这种方式的好与坏姑且不论，由于这种方式每次换气时每分需要室内容积的0.3～3倍的暖气或冷气，因而从节能的观点来看还不是令人满意的方式。

本发明是针对在供给冷暖气时如何有效地实现节能进行努力研究的结果，在与以往的方法完全不同的构思下，开发出如下的方式。

即本发明积极地利用暖气或冷气的动向及建筑物固有的性质，而且尽可能不进行空气搅拌，在保持比以往方法缓慢的排出风速的状态下，不论热风或冷风都采取从下部将其排出，从上部吸入，同时保持排出时的风速在2m/s以下，并且只把由上述吸入口所划分的高度方向的居住区域形成舒适空间，因而能节省能量。

众所周知，由于暖气比重轻，排出到室内的热风成为上升气流，往往停滞在屋顶内或顶棚面附近，另一方面，由于冷气与上述相反，比重大，多滞留在地面附近。因此，以往通过电扇等搅拌室内空气，或将排出口排出的风速提高到3～4m/s左右，以期尽可能获得均匀的空气调和。

与此相反，本发明改变了上述的以往方法的构思，由于建筑物的固有性质，即由于在该行业通称为周边区域的室内周围空间（参看图8（B）的（Ⅱ））的内侧的内部区域（参看图8（B）的（Ⅲ））里，通常设有照明设备及/或办公机械，同时人体等发热体也对室内温度有影响，因此，能把上述内部区域看作为一个整体，看作为一种发热区域。在本发明中积极地利用这一性质，发现在供给暖气时，主要把上述周边区域的冷气吹走即可，因此，把排出风速大体上保持在2m/s以下。即使在上述那样低速排出的情况下，也会在排出口附近因此对空气产生搅拌，由此也可使温度均匀。

另一方面，在供给冷气时，也与供给暖气时相同，采取下排出，这时的冷气也与上述相同保持在2m/s以下，排出的冷风，由于比重的关系，进一步在地面上逐渐扩散下去，继而温度高而比重小的空气从下部向上，从而形成没有温度不均的同样舒适空间。

本发明的另一个特征是在供给暖气或冷气时，不是象以往那样将包括顶棚附近的室内全部区域普遍地进行加热或降温，而只限于在高度方向的居住区域（参看图8（A）的（Ⅰ））内进行空气调和，就是说，在图中以标号（Ⅳ）所示的顶棚附近，是作为空气调和对象以外的区域而不进行冷暖气调节。在划分上述居住区域时，还可把冷气或暖气的吸入口用作划分的装置。换言之，由上述吸入口的上缘部所确定的距离地面的高度就叫作重直方向的居住区域。另外，这里所说的居住区域的概念不只是指以人为对象的居住空间，而是指可使用本发明，把植物或动物作为对象进行空气调和的控制高度。

另外，所谓空调设备是指包括暖气专用机、冷气专用机与冷暖气兼用机等所有用于空气调和的机器，所谓下部排出是指包括在地面上设置排出口的情形，从位于地面附近的垂直面向地上排出的情形及后述实施例所示那样从双层地板的上层地面排出的情形中的任一种。

更具体地说，本发明是：①将前述的垂直方向的居住区域高度典型地保持在地上800～2，200mm的范围内，②无论在供给冷气或暖气的情况下都是将暖气或冷气的排出口设定在地上1，000mm以下，③又将暖气或冷气的排出风速大体定在2.0m/s以下，④此外，在供给暖气时，使暖气本身的温度保持在35℃以下，最好保持在30℃以下到室温（24℃）范围内，⑤另一方面，在供给冷气时，使冷气的温度保持在15℃以上，最好保持在20℃以上到室温（26℃）的范围内，由此，与以往的方法相比，用能量损失最少的方法就能实现没有温度不均匀的舒适空间。

图1是表示将本发明用于大楼内居住空间里的一个例子的平面图。

图2是沿图1的Ⅱ-Ⅱ线取得的纵剖面图。

图3是表示上述的冷暖气设备的设置状况的纵剖面图。

图4（A）是风扇盘管的正面图。

图4（B）是上述风扇盘管的纵剖面图。

图4（C）是上述风扇盘管吸入口的横剖面图。

图4（D）是上述风扇盘管排出口的横剖面图。

图5是将本发明用于温室里的局部平面图。

图6是图5的纵剖面图。

图7（A）是将本发明用于工厂空间里的局部平面图。

图7（B）是图7（A）的纵剖面图。

图8（A）是为了概念性说明本发明的垂直方向的说明图。

图8（B）是图8（A）的平面图。

下面，参照着附图来说明本发明的实施例。

图8（A）、（B）是为了概念性说明本发明的技术构思的说明图，图中，标号1表示建筑物的外墙、2为顶棚面、3为地面、4为暖气或冷气的排出口，将排出口设置在比吸入口还低的位置，可直接设置在地面上，或设置在距地面一定的范围，例如距地面的高度在1，000mm以内的内墙面或柱的侧面上。另外，标号5是设置在居室内的墙面上的暖气或冷气的吸入口，关于该吸入口的安装位置，典型的是把它规定在地面以上800-2，200mm的范围内，由此在上述吸入口的安装位置与顶棚面之间，能够设定空调时的非控制区域（参看后述的（Ⅳ））。

顺便说明一下，通常，上述下限值800mm是按照充分覆盖横卧在床上状态的高度范围而定，上限值2，200mm是按照覆盖通常的人体身长的范围而定，由后述的实施例也可知，以植物或人以外的动物为对象来设定空调区域时，没必要拘泥于上述数值。

如上所述，本发明的特征在于：不象以前方法那样地对整个居室内部普遍供给冷暖气，而把地面3上边的，由上述吸入口5所划分的垂直方向的居住区域（Ⅰ）设定为空调区域，通过积极地从空调区域中将上述吸入口5与顶棚面2之间的空间（Ⅳ）排除在外，因而，能节省能源，提高效率。

再有，在图8（B）中以标号（Ⅱ）所示的周边区域是指通过外墙、窗等受外部气象条件影响的建筑物的室内周围空间，如图所示，通常多指5，000mm左右的宽度，但该数值没有特别的意义。就是说在本发明中，它只指明是接近外墙面的周围空间的意义，另外，把用这周围空间（Ⅱ）所包围的内部空间作为内部区域（参看标号（Ⅲ））。

另外，如图8（B）所示，对于本发明来说，当使用空调设备中的冷气专用机6时，可将其设置在上述内部区域（Ⅲ）的边界附近，而当使用暖冷气设备或暖气专用机7时，可将其设置在周边区域（Ⅱ）的区域内，即外墙1的内侧附近。众所周知，这是由于与建筑物外界的热传递主要是发生在窗等外墙结构部位，一般在夏季热是由外墙部分流入，而在冬季热是流出的。因此，空调设备设置在面临外墙处效率高，如果只限于冷气专用机时，最好将其设置在内部区域（Ⅲ）区域里。如前所述，这是由于在内部区域里，设有照明及办公机器，同时还有人体等发热体，可视为一种发热区域。就是说，热风由于比重轻而成为上升气流，向内部区域排出时经过的距离比冷风短，而且如上所述那样，该区域实际上又可视为发热区域，因此，不能象冷气那样期待由比重差引起的暖气扩散。

下面，参照图1～图4，通过一个实施例具体地说明本发明，图1～图4是表示把包括有风扇盘管的空调机7a安装在与外墙1上所设置的窗10邻接的墙面上的例子。在垂直面内研究这一例子时，则如图2所表明那样，无论在供给冷气或暖气情况下都是使用同一个空调机7a，通过位于下部的排出口4排出热风或冷风，另一方面，如上所述，作为优选的实施状态是经过距离地面800～2，200mm范围内开口的吸入口5使室内空气换气。在图1中，用标号7b所示的构件是排水管道，标号7c是冷热水管道。还有，标号8为间隔墙，标号9为构成楼上地面的楼板，11是门。

下面，根据图3～4，进一步具体地说明水热源使用的例子。在这些图中，标号20为室外机，21为制冷剂管道，22为压缩机，23为热泵，24为热交换器，25为泵，用这些机器把调整到规定温度的冷热水供到安装在室内的空调机里。图4（A）～（D）表示上述空调机7a的详细情况，吸入口5上的叶片12的断面如图4（C）所示。吸入口5上的叶片12的方向作成纵、横都无妨，但排出口4上的叶片13的方向，可如图4（D）所示地作成使其能左右摇摆，以便能改变风向。图4中的标号14表示风扇，15表示检修口，16表示整流板。

另外，作为优选实施例，如图4所表明那样，可分别把上述排出口4与吸入口5的开口高度保持在不大于空调区域高度H的1/2的范围内。

接着，就图5～6所示的玻璃室的供给冷气方法加以说明。该图所示的例子是表示必须控制室温的植物栽培用的一种温室，图中，标号30是经常能够接受太阳光S的玻璃屋顶，31是通气用的天窗，32是用于放置花盆的高台式载置板，其上设有许多通气孔33。另外，在该载置板32的下面，如标号34所示设置有用于诱导冷风或热风的通风道34，将此通风道与上述载置板合起来看，就构成一种双层地面。标号35所示的部分是温室管理人员所用的通道。

如图所示，作为一个例子，在上述通风道部分34的内侧，开设有沿着温室的外墙面设置的冷暖气设备7a的暖气或冷气的排出口4，另一方面，如上述那样，上述冷暖气设备7a的吸入口5的设置高度具有划分垂直方向的空调区域的意义。因此，在这个例子中，要与必须在温室内栽培的那些植物的高度相对应地确定上述吸入口5的设置高度。顺便说明一下，由上述排出口4流出的气流，经过通风道34后，即通过设置在载置板32上的通气孔33向室内排出。因此，为了确保风量，必须加快该排出口4的风速，例如可取为4m/s。另一方面，通过将设置在上述载置板32上的通气孔33的开口面积设定成上述排出口4的排出面积的几倍，就能够容易地把从载置板排出的风速保持在0.5m/s以下。这样，就可以把风速维持在不对植物产生不良影响的范围内。

这样，在植物需要太阳光，但温度又必须保持在30℃以下等情况下，用本发明可取得显著效果。特别是由于夏季的温室（玻璃室）大多在外部气温以上，因此，必需用很大的能量对其供给冷气，根据上述理由就可知这时如果利用本发明确实是有效的，而且，由于上述实施例使气流不直接接触植物，又设置摆放花盆用的载置板，并由其下部排出冷气，因此，也不会伤害植物。

图7（A）、（B）表示将本发明用于工厂空间的空调的一个例子。图中，标号40表示工厂内的大空间，画出了在这大空间的部分空间里设置空调用的围墙41，以阻止空气移动的情形。该图中的标号42是设置在工厂内的规定的机器，43是操作或运转上述机器的操作人员，44是材料存放地，45是工件存放地，46是出入口。在这样构成的厂内空间中，供给暖气时，可防止来自周围的冷气的流入;在供给冷气时，可防止冷气的扩散。特别是在供给冷气时，与目前常用的局部冷却器相比，能格外地提高冷气设备效率。

由上述的各个实施例可知，本发明有以下特征，并由此产生种种效果，即：

（1）能在高度方向上将进行空调的范围限定在位于顶棚或屋顶面下方的居住区域内，而且可借助空调设备的吸入口主动地划分设定其范围。在图示的各个实施例中，标号（Ⅰ）所示的区域即为居住区域，将位于它上方的区域（Ⅳ），作为高温区域而设置，能使空调所要的能源消耗减少。另外，由于比重轻的热气充满顶棚附近使该区域成为高温。这样，本发明就与以往那种对包括顶棚面附近的整个室内普遍进行空调的方式不同，能节省能量。

（2）无论在供给冷气或暖气的情况下，都是将热风或冷风的排出速度保持在2.0m/s以下，与以往那种把3～4m/s左右的排出速度作为基准进行空调的方式相比较，能使风速明显减弱，就这一点也能产生节能的效果。换言之，由于不象以往那样加大冷气或暖气的排出风速，又不需要使用风扇等进行室内空气搅拌，因此能源消耗少。

（3）由于在供给冷气时，主要是利用因冷气的比重差引起的空气扩散，从下面向上进行空调;另一方面，在供给暖气时，充分运用建筑物内部的发热区域的同时，主要只对周边区域供给暖气，因此，可以降低排出风速。此外，供给冷气时的排出温度也不需要象以往那样采用15℃的低温，使其在23～25℃左右即可，这从热源来说也是节能的。

（4）另外，在供给暖气时，使温度比以往还低，把与空调设备四周的周围温度相比较的温度差取成10℃以下，能积极地进行空气的混合。而以往的方法是把温度差保持在15～40℃左右，与周围比较，由于处于高温，因而不易进行空气的混合，节能的效果也就较小。

（5）如上所述，由于本发明缩小了温度差，促进了空气的混合，因此，例如在周围温度为10℃时，可将排出温度设定成20℃，周围温度的15℃时，将排出温度设定为25℃，这在节能方面也能有效地产生作用。

如上详细说明的那样，由于在本发明中，无论在供给冷气或暖气的情况下，都不是使整个室内的空气调和，只是将高度方向有限的居住区域的特定区域保持成舒适温度，在特定的条件下采取下部排出，上部吸入，因此，这点是很清楚的，即不仅温度不均匀的情形较少发生，而且从节能的观点来看，也能产生划时代的效果。

1）如上所述，本发明能只对必要的区域（对人供给冷气或暖气的居住区域）进行空调。

2）由于只对必要的区域直接供给暖气或冷气，动作快，因而到达规定的舒适环境的时间短。

3）能把接近规定温度的温度（温度差小的温度）作为供给温度。

4）上述各项对于热源来说也适合。

由于本发明使上部成为高温，下部成为低温，不会使顶棚面的空气降到下部，因此，可防止香烟的烟等上升的污染空气混入居住区域内，从卫生角度看也是有效果的。

再附带说明一下，在夏冬季节变换时，用本发明不需要进行风挡与叶片方向变更等工作，因此，操作简单，使用方便。

Claims (3)

1、下排出、上吸入式空调方法，其特征在于：当对室内或作业场所等建筑物内部空间供给冷暖气时，不管热风还是冷风，都是下排出，而且根据设置在排出口上部的空调机的吸入口来划分建筑物内部的高度方向上的居住区域，同时使由该居住区域到位于上部的屋顶或顶棚面的区域成为空调的非控制区域，还使暖气或冷气的排出风速大致保持在2m/s以下。

2、下排出、上吸入式空调方法，其特征在于：①不管是在冷气或暖气的情形下都是将暖气或冷气排出口的位置设定在地板上1，000mm以下，②使暖气或冷气的排出风速大致在2.0m/s以下，③在供给暖气时，使暖气本身的温度保持在35℃以下，最好保持在30℃以下到室温（22℃）之间，④在供给冷气时，使冷气的温度保持在15℃以上，最好保持在20℃以上到室温（26℃）的范围内。

3、如权利要求1或2所述的下排出、上吸入式空调方法，其特征在于：将上述垂直方向的居住区域的高度设定在地板上800-2，200mm的范围内。

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