JP2004301375A - 換気システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】屋外に設けられ、表面に集放熱面を有し、内部に通気空間を有する集放熱装置11を備えるとともに、換気装置20を備えている。換気装置20は、集放熱装置11に通じる通気口21、屋内空間に通じる給気口22、屋内空間に通じる吸込口23、屋外空間に臨む排気口41、屋外空間に臨む外気導入口42などを備えている。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、建物の換気に使用される換気システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
建物の屋根に集熱器を設置して太陽熱を集め、集めた熱気をダクトにより床下の屋内熱交換器に導き、その屋内熱交換器を通して屋内空気を換気するタイプの冷暖房システムがある(例えば特許文献1参照)。
【0003】
建物の屋根に太陽電池を設置して太陽熱を集め、集めた熱気を通気層により換気装置に導き、その換気装置から屋内外に空気を分配するシステムもある(例えば特許文献2参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平7−217011号公報
【0005】
【特許文献2】
特開平9−60981号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなシステムでは、コントロールボックスと称される空気流路の切換手段を建物内に設置し、しかも床下空間などに屋内熱交換器や換気装置を設置しており、空気流路の切換手段と屋内熱交換器や換気装置との間のダクト配管が長くなったり、設置時の作業性が悪く、メンテナンス性も悪いという問題がある。
【0007】
しかも、空気流路の切換手段と屋内熱交換器や換気装置との間に制御用の信号を配設しなければならないなど、電気工事の面でも作業性やメンテナンス性が悪くなる。
【0008】
この発明は上記の事情を考慮したもので、建物内の快適空調および省エネルギ効果を得ながら、ダクト長の増大、作業性の悪化、メンテナンス性の悪化といった不具合を解消することができる換気システムを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明の換気システムは、屋外に設けられ、表面に集放熱面を有し、内部に通気空間を有する集放熱装置を備えるとともに、換気装置を備えている。換気装置は、集放熱装置に通じる通気口、屋内空間に通じる給気口、屋内空間に通じる吸込口、屋外空間に臨む排気口、屋外空間に臨む外気導入口、通気口および外気導入口から給気口に通じる第1給気路、通気口および外気導入口から給気口に通じる第2給気路、通気口および外気導入口の一方を開いて他方を閉じるための第1切替ダンパ、第1給気路および第2給気路に設けられた給気送風機、第1給気路および第2給気路の一方を開いて他方を閉じるための第2切替ダンパ、吸込口から排気口に通じる排気路、排気路に設けられた排気送風機、第1給気路および排気路に設けられた熱交換器を有する換気装置とを備えている。
【0010】
【発明の実施の形態】
[1]以下、この発明の第1の実施形態について図面を参照して説明する。
図1、図2、図3において、1は集合住宅等の建物の一室で、複数の間取りからなり、屋外側にバルコニー2を有している。このバルコニー2の外壁面(柵)に複数枚のパネルを連結してなる集放熱装置11が配列されている、集放熱装置11は、表面に集放熱面を有し、内部に通気空間(通気層ともいう)を有している。集放熱面に太陽光が当たると、その集熱により内部空間の空気が暖められる。夜間は逆に放熱し、通気空間の空気が冷やされる。
【0011】
また、バルコニー2の天井面に吊り下げ部材9を介して換気装置20が吊り下げ固定されている。
換気装置20は、図4に示すように、集放熱装置11に通じる通気口21、屋内空間に通じる給気口22、屋内空間に通じる吸込口23、屋外空間に臨む排気口41、屋外空間に臨む外気導入口42、上記通気口21および上記外気導入口42から上記給気口22に通じる第1給気路、上記通気口21および上記外気導入口42から上記給気口22に通じるとともに上記第1給気路の途中をバイパスする第2給気路、上記通気口21および上記外気導入口42の一方を開いて他方を閉じるための第1切替ダンパ28、上記第1給気路および上記第2給気路に設けられた給気送風機24、上記第1給気路および上記第2給気路の一方を開いて他方を閉じるための第2切替ダンパ30、上記吸込口23から上記排気口41に通じる排気路、この排気路に設けられた排気送風機25、上記第1給気路および上記排気路に設けられた全熱交換器31を有している。第2給気路は、全熱交換器31に対するバイパス路となる。
【0012】
上記切替ダンパ28は、開放時に通気口21を開いて外気導入口42を閉じ、閉成時に通気口21を閉じて外気導入口42を開く働きをする。切替ダンパ30は、開放時に第1給気路を開いて第2給気路を閉じ、閉成時に第1給気路を閉じて第2給気路を開く働きをする。
【0013】
上記通気口21と切替ダンパ28との間の風路27に温度センサ29が設けられている。温度センサ29は、集放熱装置11から通気口21に流入する空気の温度Tbを検知する。また、通気口21と切替ダンパ28との間の風路27には、切替ダンパ28が閉じられた場合に、通気口21から流入する空気を屋外と常時流通させるための開口部44が形成されている。
【0014】
上記外気導入口42の内側に、第2温湿度センサ43が設けられている。温湿度センサ43は、外気導入口42に導入される外気の温度Toおよび湿度Hoを検知する。外気導入口42と上記給気送風機24との間の空間に、外気清浄フィルタ26およびコントロールボックス50が設けられている。給気送風機24はモータ24Mを有し、排気送風機25はモータ25Mを有している。
【0015】
上記吸込口23から排気口41に通じる排気路には、第3温湿度センサ33が設けられている。温湿度センサ33は、吸込口23に流入する空気の温度Tiおよび湿度Hiを検知する。
【0016】
換気装置20の内部の平面図を図5、図6、図7、図8に示している。
図5は、切替ダンパ28の開放、給気送風機24のオン、切替ダンパ30の開放、排気送風機25のオンにより、集放熱装置11内の空気が通気口21、第1給気路、全熱交換器31、通風路32、および給気口22を通って屋内に供給されるとともに、屋内の空気が吸込口23、排気路、全熱交換器31、通風路32、および排気口41を通って屋外に排出される第1通風路(第1運転モード)の様子を示している。
【0017】
図6は、切替ダンパ28の開放、給気送風機24のオン、切替ダンパ30の閉成、排気送風機25のオンにより、集放熱装置11内の空気が通気口21、第2給気路、通風路32、および給気口22を通って屋内に供給されるとともに、屋内の空気が吸込口23、排気路、全熱交換器31、通風路32、および排気口41を通って屋外に排出される第2通風路(第2運転モード)の様子を示している。
【0018】
図7は、切替ダンパ28の閉成、給気送風機24のオン、切替ダンパ30の閉成、排気送風機25のオンにより、外気が外気導入口42、第2給気路、通風路32、および給気口22を通って屋内に供給されるとともに、屋内の空気が吸込口23、排気路、全熱交換器31、通風路32、および排気口41を通って屋外に排出される第3通風路(第3運転モード)の様子を示している。
【0019】
図8は、切替ダンパ28の閉成、給気送風機24のオン、切替ダンパ30の開放、排気送風機25のオンにより、外気が外気導入口42、第1給気路、全熱交換器31、通風路32、および給気口22を通って屋内に供給されるとともに、屋内の空気が吸込口23、排気路、全熱交換器31、通風路32、および排気口41を通って屋外に排出される第4通風路(第4運転モード)の様子を示している。
【0020】
上記コントロールボックス50は、換気装置20の全体を制御するもので、主要な機能として次の(1)〜(3)を備えている。
【0021】
(1)温度センサ29および温湿度センサ43,33の検知結果と予め定められている季節判別温度Tc(例えば24℃)との対照に応じて前記各ダンパおよび前記各送風機を制御することにより、前記各通風路を選択的に形成する制御手段。季節判別温度Tcについては、後述の操作手段たとえばお好みスイッチ60によって可変設定することができる。
【0022】
(2)第2通風路および第3通風路の形成時、給気送風機24の風量を外気冷房用または外気暖房用に増大する制御手段。
【0023】
(3)切替ダンパ28,30の開閉制御にヒステリシスを持たせる手段。
【0024】
このような構成の換気装置20において、通気口21に、集放熱装置1の通気口がダクト12を介して連通されている。給気口22に、ダクト13を介して建物1の床下空間3に連通されている。ダクト13から床下空間3に供給される空気は、建物1内の各居室に床面等と通して流入する。流入した空気は、各居室に流入した空気は廊下とトイレの天井面に設けられている排気グリル4に吸込まれ、そこからダクト14を介して屋外の換気装置20の吸込口23に導かれる。
【0025】
キッチンや浴室には大量の湿気、湯気、油煙が発生するため、住宅全体の換気とは別系統とするのがよく、局所換気にて対応するのが望ましい。キッチンの空気はレンジフード5に吸込まれ、そこからダクト6を通して屋外に排出される。浴室の空気はダクト用換気扇7に吸込まれ、そこからダクト8を通して屋外に排出される。
【0026】
つぎに、上記の構成の作用について図9および図10のフローチャートを参照しながら説明する。
集放熱装置11から換気装置20に流入する空気の温度Tbが温度センサ29で検知され、集放熱装置11を通らずに外気導入口42から換気装置20に流入する外気の温湿度To,Hoが温湿度センサ43で検知され、吸込口23から換気装置20に流入する室内空気の温湿度Ti,Hiが温湿度センサ33により検知される。集放熱装置11を通らずに外気導入口42から換気装置20に流入する外気の湿度Hoは、集放熱装置11から換気装置20に流入する外気の湿度にそのまま相当する。なお、切替ダンパ28が閉じていても、集放熱装置11から換気装置20に流入する空気は開口部44を通して屋外に流出するので、集放熱装置11から換気装置20に流入する空気の温度Tbを温度センサ29で適切に検知することができる。
【0027】
屋内温度Tiまたは外気温度Toが季節判別温度Tcよりも低ければ、主に冬期であるとの判断の下に、外気温度Toと集放熱装置11の通過空気温度Tbとが比較される。
【0028】
外気温度Toが集放熱装置11の通過空気温度Tbよりも低ければ(例えば日射がある状態)、その通過空気温度Tbと屋内温度Tiとが比較される。この場合、通過空気温度Tbが屋内温度Ti以下であれば、運転モード1が設定されて上記した第1の通風経路が形成される。すなわち、図5のように、集放熱装置11で暖められた空気が屋内に導入されながら、排出される屋内空気の熱と屋内への導入空気の熱とが全熱交換器31で互いに移行する。この第1の通風路は日中の日射が弱いときに多く発生する。いわゆる熱交換換気経路であり、屋内の快適性を確保しながら屋内空気が換気される。
通過空気温度Tbが屋内温度Tiよりも高ければ、運転モード2が設定されて上記した第2の通風経路が形成される。すなわち、図6のように、集放熱装置11で暖められた空気が屋内に導入される。いわゆる普通換気経路であり、屋内の快適性を確保しながら省エネルギ効果が得られる。
【0029】
外気温度Toが通過空気温度Tb以上の場合は(例えば暖房期の日射無し時や夜間)、屋内温度Tiと外気温度Toとが比較される。この場合、屋内温度Tiが外気温度Toより低ければ、運転モード3が設定されて上記した第3の通風経路が形成される。すなわち、図7のように、外気が外気導入口42から換気装置1内に導入され、それが全熱交換器31を経ずにそのまま屋内へ導入される。いわゆる普通換気経路であり、屋内の快適性を確保しながら省エネルギ効果が得られる。
【0030】
屋内温度Tiが外気温度To以上であれば、運転モード4が設定されて上記した第4の通風経路が形成される。すなわち、図8のように、外気が外気導入口42から換気装置1内に導入され、それが全熱交換器31を介して屋内へ導入される。全熱交換器31が介在することにより、外気が少し暖められた状態で屋内に導入される。いわゆる熱交換換気経路であり、屋内の快適性を確保しながら省エネルギ効果が得られる。
季節判別温度Tcについては、お好みスイッチ60の操作により、−3℃〜+3℃まで適宜に変更できる。例えば、季節感や体調等を考慮した変更操作が可能である。
【0031】
一方、屋内温度Tiまたは外気温度Toが季節判別温度Tc以上であれば、主に夏期であるとの判断の下に、集放熱装置11の通過空気温度Tbと外気温度Toとが比較される。
【0032】
通過空気温度Tbが外気温度Toよりも低ければ(例えば夜間)、屋内温度Tiと通過空気温度Tbとが比較される。この場合、屋内温度Tiが通過空気温度Tb以下であれば、運転モード1が設定されて第1の通風経路が形成される。すなわち、図5のように、集放熱装置11内の空気が屋内に導入されながら、屋内空気が屋外に排出されるとともに、排出される屋内空気の熱と屋内への導入空気の熱とが全熱交換器31で互いに移行する(このような状況は殆ど発生しない)。
屋内温度Tiが通過空気温度Tbよりも高ければ、運転モード2が設定されて第2の通風経路が形成される。すなわち、図6のように、集放熱装置11内の空気が屋内に導入される(このような状況は夏期夜間に頻出する)。この普通換気経路により、屋内の快適性を確保しながら省エネルギ効果が得られる。
通過空気温度Tbが外気温度To以上の場合は、外気温度Toと屋内温度Tiとが比較される。この場合、外気温度Toが屋内温度Tiより低ければ、運転モード3が設定されて第3の通風経路が形成される。すなわち、図7のように、外気が外気導入口42から換気装置1内に導入され、それが全熱交換器31を経ずにそのまま屋内へ導入される(この状況は夏期の日中で外が快適なときに発生する)。この普通換気経路により、屋内の快適性を確保しながら省エネルギ効果が得られる。
外気温度Toが屋内温度Ti以上であれば、運転モード4が設定されて第4の通風経路が形成される。すなわち、図8のように、外気が外気導入口42から換気装置1内に導入され、それが全熱交換器31を介して屋内へ導入される。全熱交換器31が介在することにより、外気が少し冷やされた状態で屋内に導入される(このような状況は盛夏期の日中等に多く発生する)。この普通換気経路により、屋内の快適性を確保しながら省エネルギ効果が得られる。
以上のように、集放熱装置11および換気装置20を採用することにより、建物内の快適空調および省エネルギ効果を得ながら、従来のようなダクト長の増大、作業性の悪化、メンテナンス性の悪化といった不具合を解消することができる。ダクト長が短くなることにより、熱損失が減少し、省エネルギ効果のさらなる向上につながる。
【0033】
集放熱装置11を経た空気を建物1の床下空間3に供給するようにしているので、特に冬季においては床下に暖まった空気が流れる。これにより、床面が暖まり、居室が快適となる。
【0034】
床下の換気をも同時に行いながら、各居室を介してサニタリーや共有スペースから屋外に吹出すことで、住宅全体の計画換気ができる。また、サニタリーの悪臭、湿気、冬季においける冷気の居室への進入を防ぐ空気の流れを作ることができる。近年の高気密断熱住宅にこの空気の流れをつくることにより、住宅内の温度差が減るので居室からサニタリーや共用スペースに移動した際に体感するコールドドラフトも軽減することができる。
【0035】
[2]第2の実施形態について説明する。
この第2の実施形態において、屋内温度Tiまたは外気温度Toが季節判別温度Tcよりも低い場合の主に冬期での作用に関しては、第1の実施形態と同じである。
【0036】
第1の実施形態と異なるのは、屋内温度Tiまたは外気温度Toが季節判別温度Tc以上の場合の主に夏期の作用についてであり、温度センサ29の検知温度Tb、温湿度センサ43の検知温湿度To,Ho、温湿度センサ33の温湿度Ti,HiのそれぞれエンタルピETPb,ETPo,ETPiが求められ、これらエンタルピに基づいて図11および図12の制御が実行される。このようなエンタルピに基づく制御に実行により、省エネルギ効果がさらに向上する。
基本的な構成および他の作用や効果については第1の実施形態と同じである。
【0037】
[3]第3の実施形態について説明する。
第3の実施形態では、図13および図14のフローチャートに示すように、切替ダンパ28,30の開閉制御にヒステリシスを持たせるための具体的な手段として、補正用の温度Tk1,Tk2,Tk3,Tk4が加味される。さらに、温度センサ29の検知温度Tb、温湿度センサ43の検知温湿度To,Ho、温湿度センサ33の温湿度Ti,HiのそれぞれエンタルピETPb,ETPo,ETPiが求め、これらエンタルピについても補正値ETPTk1,ETPk2,ETPk3が加味される。
【0038】
また、第2通風路および第3通風路の形成に際しては、給気送風機24の風量が、外気冷房用および外気暖房用として適宜に増大される。すなわち、普通換気経路が選択されている場合は、直接の外気もしくは集放熱装置11を経由した外気の放電リレー接点6が快適な状態(例えば、夏の夜間で屋外が涼しい状態、冬の日中で集熱されて外気が暖まった状態など)にあり、この場合は風量を増やして外気による冷房、外気による暖房をした方が省エネルギとなる。
【0039】
なお、この発明は、上記実施形態をそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【0040】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、集放熱装置および換気装置を備えたので、建物内の快適空調および省エネルギ効果を得ながら、ダクト長の増大、作業性の悪化、メンテナンス性の悪化といった不具合を解消することができる換気システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】各実施形態およびそれに係る建物の内部構成を示す斜視図。
【図2】各実施形態の全体の構成を概略的に示す斜視図。
【図3】図1における建物の構成を側方から見た図。
【図4】各実施形態の全体の構成を具体的に示す斜視図。
【図5】各実施形態の第1通風路を示す図。
【図6】各実施形態の第2通風路を示す図。
【図7】各実施形態の第3通風路を示す図。
【図8】各実施形態の第4通風路を示す図。
【図9】第1の実施形態の作用を説明するためのフローチャート。
【図10】図9に続くフローチャート。
【図11】第2の実施形態の作用を説明するためのフローチャート。
【図12】図11に続くフローチャート。
【図13】第3の実施形態の作用を説明するためのフローチャート。
【図14】図13に続くフローチャート。
【符号の説明】
1…建物、2…バルコニー、3…床下空間、4…排気グリル、5…レンジフード、11…集放熱装置、12,13,14…ダクト、20…換気装置、21…通気口、22…給気口、23…吸込口、24…給気送風機、25…排気送風機、28…第1切替ダンパ、29…温度センサ、31…全熱交換器、32…通風路、33…温湿度センサ、41…排気口、42…外気導入口、43…温湿度センサ、44…開口部、50…コントロールボックス、60…お好みスイッチ
Claims (10)
- 屋外に設けられ、表面に集放熱面を有し、内部に通気空間を有する集放熱装置と、
前記集放熱装置に通じる通気口、屋内空間に通じる給気口、屋内空間に通じる吸込口、屋外空間に臨む排気口、屋外空間に臨む外気導入口、前記通気口および前記外気導入口から前記給気口に通じる第1給気路、前記通気口および前記外気導入口から前記給気口に通じるとともに前記第1給気路の途中をバイパスする第2給気路、前記通気口および前記外気導入口の一方を開いて他方を閉じるための第1切替ダンパ、前記第1給気路および前記第2給気路に設けられた給気送風機、前記第1給気路および前記第2給気路の一方を開いて他方を閉じるための第2切替ダンパ、前記吸込口から前記排気口に通じる排気路、前記排気路に設けられた排気送風機、前記第1給気路および前記排気路に設けられた熱交換器を有する換気装置と、
を備えたことを特徴とする換気システム。 - 請求項1に記載の換気システムにおいて、
前記換気装置は、
前記第1切替ダンパの開放、前記給気送風機のオン、前記第2切替ダンパの開放、前記排気送風機のオンにより、前記集放熱装置内の空気が前記通気口、前記第1給気路、前記熱交換器、前記給気口を通って屋内に供給されるとともに、屋内の空気が前記吸込口、前記排気路、前記熱交換器、前記排気口を通って屋外に排出される第1通風路と、
前記第1切替ダンパの開放、前記給気送風機のオン、前記第2切替ダンパの閉成、前記排気送風機のオンにより、前記集放熱装置内の空気が前記通気口、前記第2給気路、前記給気口を通って屋内に供給されるとともに、屋内の空気が前記吸込口、前記排気路、前記熱交換器を通って屋外に排出される第2通風路と、
前記第1切替ダンパの閉成、前記給気送風機のオン、前記第2切替ダンパの閉成、前記排気送風機のオンにより、外気が前記外気導入口、前記第2給気路、前記給気口を通って屋内に供給されるとともに、屋内の空気が前記吸込口、前記排気路、前記熱交換器を通って屋外に排出される第3通風路と、
前記第1切替ダンパの閉成、前記給気送風機のオン、前記第2切替ダンパの開放、前記排気送風機のオンにより、外気が前記外気導入口、前記第1給気路、前記熱交換器、前記給気口を通って屋内に供給されるとともに、屋内の空気が前記吸込口、前記排気路、前記熱交換器を通って屋外に排出される第4通風路と、
をさらに有していることを特徴とする換気システム。 - 請求項2に記載の換気システムにおいて、
前記換気装置は、
前記通気口に流入する空気の温度を検知する第1温度センサと、
前記外気導入口に流入する空気の温度を検知する第2温度センサと、
前記吸込口に流入する空気の温度を検知する第3温度センサと、
前記各温度センサの検知温度と予め定められている季節判別温度との対照に応じた前記各切替ダンパおよび前記各送風機の制御により前記各通風路を選択的に形成する制御手段と、
をさらに有していることを特徴とする換気システム。 - 請求項2に記載の換気システムにおいて、
前記換気装置は、
前記通気口に流入する空気の温度を検知する温度センサと、
前記外気導入口に流入する空気の温湿度を検知する第1温湿度センサと、
前記吸込口に流入する空気の温湿度を検知する第2温湿度センサと、
前記温度センサおよび前記各温湿度センサの検知結果と予め定められている季節判別温度との対照に応じた前記各切替ダンパおよび前記各送風機の制御により前記各通風路を選択的に形成する制御手段と、
をさらに有していることを特徴とする換気システム。 - 請求項3または請求項4に記載の換気システムにおいて、
前記換気装置は、前記第2通風路および前記第3通風路の形成時、前記給気送風機の風量を外気冷房用または外気暖房用に増大する制御手段をさらに有していることを特徴とする換気システム。 - 請求項3または請求項4に記載の換気システムにおいて、
前記換気装置は、前記季節判別温度を可変設定するための操作手段をさらに有していることを特徴とする換気システム。 - 請求項3または請求項4に記載の換気システムにおいて、
前記制御手段は、前記各切替ダンパの開閉制御にヒステリシスを持たせることを特徴とする換気システム。 - 請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の換気システムにおいて、
前記換気装置の給気口から建物の床下空間に空気を導くための給気用ダクトと、
前記建物の共用スペースの天井面から屋外に空気を導くための排気用ダクトと、
をさらに有していることを特徴とする換気システム。 - 請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の換気システムにおいて、
前記集放熱装置は、建物のバルコニーの外壁面に設けられている、
前記換気装置は、前記バルコニーの天井面に吊り下げ固定されている、
ことを特徴とする換気システム。 - 請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の換気システムにおいて、
前記換気装置は、前記通気口から流入する空気を屋外と常時流通させるための開口部をさらに備えていることを特徴とする換気システム。
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