JP2006077540A - 煙突効果削減システム - Google Patents

Abstract

【課題】 扉等の構造に関わらず、且つ簡単な設備によって、エレベータシャフトや階段室等の縦シャフトでの煙突効果による弊害を防止する煙突効果削減システムを提供する。
【解決手段】 高層建築物１の低層階から高層階にかけて上下方向に延びる縦シャフト１２の頂部に外気導入用ファン２を設置し、冬季、建築物１の外部と内部とに温度差が生じて縦シャフト１２内に上昇気流が発生したときに、ファン２によって、外気を頂部から縦シャフト１２内へ導入することにより、縦シャフト１２内部を冷却し且つ縦シャフト１２内の上昇気流を抑える。これにより、縦シャフト１２下部に外部から流入する外気量を削減する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高層建築物のエレベータシャフトや階段室等の縦シャフト空間において発生する煙突効果を抑制する煙突効果削減システムに関するものである。

冬季或いは寒冷時に、建物の内外に温度差が生じると、殊に高層建築物では、エレベータシャフトや階段室、或いは吹き抜け空間等の縦シャフトにおいて、いわゆる煙突効果と呼ばれる現象が起こる。

図５および図６は、煙突効果の説明図である。図５に示す建築物１は、例えば３０階建てであり、中央にエレベータシャフトからなる縦シャフト１２が１個所または複数個所形成され、１階にエントランスの扉１１が設けられている。

煙突効果とは、密度の小さい暖気が、主として縦シャフト１２を風路として上昇し、上部から排出される現象である。冬季、例えば外気が０℃のときに建築物１内を暖房すると、建築物１の内外に温度差、すなわち空気の密度差が生じる。建築物１内の暖められた空気は密度が小さく、外部の冷たい外気は密度が大きい。そのため、建築物１の外壁の微少な隙間を通って、建築物１内に外気が出入りする。その結果、建築物１内の空気には、図６に示すような圧力分布が生じ、上部が正圧、下部が負圧となる。このような圧力分布により、縦シャフト１２内に上昇気流が発生する。建築物１の下部では、縦シャフト１２に空気を吸い込む力が作用し、下層階に設けられた扉１１が開いたときに、隙間の量が大きくなり、多量の外気が建築物１内に流入することになる。図５に矢印で示すように、窓廻りの隙間や通気口等の外壁部の隙間からも、外気が流入する。一方、建築物１の上部では、縦シャフト１２内が正圧となるため、縦シャフト１２に沿って上昇した空気が、縦シャフト１２上部の隙間から流出したり、室内に流出して外壁の隙間から外部へ流出される。

このように、扉１１の開放時に、多量の冷たい外気がエントランスに流入すると、冷気により及び暖気と冷気が混合しない場所が表れることなどにより暖房による快適感が損なわれる。また、負圧状態の縦シャフト１２下部に吸入される外気が建築物１の内部へ流入する際、気流による風鳴り音が発生する。また、出入口或いはエレベータの扉に、気流による風圧が作用するため、開閉不良となることがある。更に、エントランスの扉１１から多量の冷たい外気が流入することによって、室内、殊にエントランス付近の気温が下がり、暖房負荷が増大する。

煙突効果に起因するこのような状態は、エントランスの扉１１が開くたびに起こるため、外気を建築物の内部に流入させないための対策として、従来より、建築物の出入口を回転扉や二重扉にすることがある。回転扉は、複数枚の扉が回転することにより、人が出入りする際にも、いずれかの扉が開口部を塞いで、外壁の気密性を保持するものである。また、二重扉は、室外側と室内側の２つの扉間に風除室を設けたものであり、例えば室外側の扉が開くときには室内側の扉が閉じるようにして、出入口が開放状態にならないようにするものである。

しかしながら、殊に自動回転扉は、小さい子供や高齢者にとっては、出入りのタイミングが難しい。また、二重扉の場合には、室外側の扉から一旦風除室に入り、室外側の扉が閉じた後で室内側の扉が開くのを待たなければならず、出入りする際に時間を要する。従って、いずれも、不特定多数の人が出入りする場所には適さない。また、二重扉の場合、利用者は室外側の扉が閉じる前に室内側の扉を開いて室内に入ることが多く、このため室外からの外気が室内に流入してしまうのが現状である。

しかも、いずれの扉も、一般的なスライド式の自動ドアよりも広い設置場所を要するため、出入口に十分なスペースを確保できない建築物には向かない。また、これらの扉を設けていない既存の建築物に対して、煙突効果を削減する手段が必要とされている。

そこで、特許文献１に示すように、エレベータシャフト内の空気を冷却するものが提案されている。

特許文献１の発明では、エレベータシャフト内に、エレベータシャフトの下部から外気を導入し、エレベータシャフト内を冷却するだけであり、煙突効果を十分抑止できない。
特開平７−３３０２４７号公報

本発明は、上記従来技術を考慮してなされたものであり、扉等の構造に関わらず、エレベータシャフトや階段室等の縦シャフトに頂部から強制的に外気を導入し、縦シャフトを冷却する冷却効果とともに、縦シャフト内の上昇気流を抑える気流抑止効果により、煙突効果による弊害を防止する煙突効果削減システムの提供を目的とする。

請求項１の発明は、高層建築物の低層階から高層階にかけて上下方向に延びる縦シャフトの頂部に外気導入用ファンを設置し、冬季、建築物の外部と内部とに温度差が生じて縦シャフト内に上昇気流が発生したときに、ファンによって、外気を頂部から縦シャフト内へ導入することにより、縦シャフト内部を冷却し且つ縦シャフト内の上昇気流を抑えることを特徴とする煙突効果削減システムを提供する。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、縦シャフトを縦方向に区切って下端部で連通する２つの通路を形成し、一方を外気導入路としてファンの吐出側に接続させたことを特徴とする。

請求項３の発明は、高層建築物の低層階から高層階にかけて上下方向に延びる縦シャフトの途中階に、縦シャフト内に水平方向のエアカーテンを形成するためのファンを設けたことを特徴とする煙突効果削減システムを提供する。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、ファンは、縦シャフト内の空気を吸引し、縦シャフト内へ吐出することを特徴とする。

請求項１の発明によると、冬季や寒冷時の冷たい外気を縦シャフトの頂部から流入することにより、建築物の下層階において、外部から縦シャフトに向けて大量の空気を吸い込むことがなくなる。従って、冷たい外気の流入による不快感や、煙突効果によって起こる風鳴り音や扉の開閉不良、暖房負荷の増大等の弊害が生じない。しかも、頂部から密度の大きい冷たい外気を流入するので、大がかりなファンを用いなくても、容易に外気が縦シャフトの下方まで流入され、効率よく確実に煙突効果の削減が図れる。

請求項２の発明によると、頂部からの外気の導入がより効果的に行われる。すなわち、煙突効果による上昇気流が発生しても、縦に区切った２つの通路のうち一方の外気導入路の頂部から圧送された外気が下端に達しやすくなる。

請求項３の発明によると、縦シャフト内に形成される水平方向のエアカーテンにより、上昇気流を防ぎ、煙突効果を削減して縦シャフト下部の負圧の度合を小さく保つことができる。

請求項４の発明によると、ファンが縦シャフト内の空気を吸引して、これを例えばすぐ上の縦シャフト内に吐出してエアカーテンを形成することにより、効率よく確実にエアカーテンを形成して煙突効果を削減することができる。

エレベータシャフトや階段室、吹き抜け空間等、建築物の上下方向に長く伸びた縦シャフトにおいては、冬季、密度の小さい暖かい空気が、縦シャフトを流路として上昇し、頂部へ抜けていく煙突効果が生じる。

そこで、以下に述べる実施例により、縦シャフト下部に、外部から縦シャフト内に多量の空気が吸い込まれないようにする。

図１は、本発明の第一の実施例を示す。約１００ｍの高さを有する３０階建ての建築物１の中央に、１個所または複数個所のエレベータシャフトからなる縦シャフト１２が形成されている。建築物１の１階に、出入口の扉１１がある。

縦シャフト１２の頂部に外気導入用ファン２が設置される。外気導入用ファン２の吐出側は、風量調整用のダンパ３を介して、縦シャフト１２内へ外気を導入するダクト４に接続される。また、縦シャフト１２下部の適宜位置に、圧力センサ６が設けられる。ダンパ３および圧力センサ６はコントローラ５に接続される。

冬季、例えば外気が０℃であり、室内が暖房によって２２℃程度に保持されると、縦シャフト１２内に上昇気流が発生する。その上昇気流の影響で縦シャフト１２下部が負圧となり、圧力センサ６の検出値が所定値の負圧力に達すると、コントローラ５に予め設定したプログラムに従って、外気導入の指令が発せられる。そして、ダンパ３により風量が制御され、所定量の外気が、ダクト４から縦シャフト１２内に供給される。

このように、縦シャフト１２の頂部から密度の大きい冷たい外気を供給することにより、比較的小型のファンで縦シャフト１２の下部に外気を導入することができる。尚、縦シャフト１２廻りの環境を考慮し、必要に応じて、温度センサを設けて温度による外気導入量の制御を併用したり、縦シャフト１２廻りの結露対策等を行う。

こうして、ダクト４から縦シャフト１２下部に冷たい外気が導入されることにより、煙突効果が低減され、縦シャフト１２への空気の吸い込み量が少なくなる。従って、回転扉や二重扉等を設けることなく、建築物１の外部から下層階への外気の流入を防止できる。また、縦シャフト１２頂部からの外気の導入量を、圧力センサ６の検出値に応じて適切に制御することにより、過剰外気による縦シャフト１２の周囲や室内への影響を回避できる。

本実施例は、縦シャフト１２がエレベータシャフトの場合のみならず、階段室や吹き抜け空間等においても、同様に実施できる。

図２は、本発明の第二の実施例を示す。実施例１と同様の建築物１の中央に、エレベータシャフトからなる縦シャフト１２が形成されている。縦シャフト１２は、縦方向の２つの通路に区切られ、一方が外気導入路１２ａで、他方が上昇路１２ｂである。外気導入路１２ａと上昇路１２ｂとは、下端部で連通する。縦シャフト１２の頂部には、実施例１と同様に、外気導入用ファン２が設置される。外気導入用ファン２の吐出側は、風量調整用のダンパ３を介してダクト４に接続される。このダクト４は、縦シャフト１２の外気導入路１２ａの頂部に接続される。また、縦シャフト１２内の適宜位置に、送風量を調整するための圧力センサ６が設けられる。ダンパ３および圧力センサ６はコントローラ５に接続される。

冬季、縦シャフト１２内に上昇気流が発生し、圧力センサ６の検出値が所定値の負圧力に達すると、コントローラ５によって、外気導入の指令が発せられる。そして、コントローラ５に予め設定したプログラムに従って、ダンパ３により風量が制御され、所定量の外気が、ダクト４から導入路１２ａに供給される。

外気導入路１２ａに導入された冷たい外気は、外気導入路１２ａの下方へ流入し、下端部に達すると、縦シャフト１２内の上昇路１２ｂへ流入する。この上昇路１２ｂには上昇気流が発生するが、これは従来の縦シャフトに発生する上昇気流に比べて小さい。また、この場合、外気導入路１２ａから外気を導入することにより、煙突効果が削減され、エントランスの扉１１の開放時等に、多量の外気が縦シャフト１２内に吸い込まれること等の弊害が防止される。

図３および図４は、本発明の第三の実施例である。建築物１や縦シャフト１２は、実施例１と同様である。

縦シャフト１２の途中階の適宜位置に、エアカーテン形成用のファン７が設けられる。ファン７は、図４に示すように、吐出方向が縦シャフト１２内に向けて水平方向になるように設置され、縦シャフト１２内に水平方向のエアカーテンを形成する。このエアカーテンが、煙突効果による上昇気流に対する障壁となって、建築物１の下部から流入する空気を抑制する。図４に示すように、ファン７は、縦シャフト１２内の空気を吸引し、これを、縦シャフト１２内に水平方向に吐出することにより、エアカーテンを形成する。これにより、下方からの上昇気流を弱めるとともに、上昇気流を阻止する強いエアカーテンが形成される。

また、縦シャフト１２内のファン７による送風位置の上下に圧力センサ６が設けられ、圧力センサ６の検出値に応じて、ファン７による送風量の制御が行われる。

図３に示すような高さ１００ｍの建築物１の場合、煙突効果による最下階と最上階との気圧差は約１００Ｐａとなる。一般に、１個所のエアカーテンでは約１０Ｐａの抵抗が与えられるので、図３の建築物１の場合には、１０個所のエアカーテンを形成するためのファン７が必要である。尚、図３では、ファン７の数を省略して示している。

尚、ファン７の大きさおよび設置個所は、縦シャフト１２の寸法等に応じて適宜決定される。

本発明は、建築物のエレベータシャフトや階段室、吹き抜け空間等、高層建築物の低層部から高層部にかけて上下方向に延びる筒状空間に生じる煙突効果の削減に適用できる。

本発明の第一の実施例を示す模式正面図。 本発明の第二の実施例を示す模式正面図。 本発明の第三の実施例を示す模式正面図。 図３のＡ部の拡大図。 煙突効果を説明する模式正面図。 図５の縦シャフト内の風圧分布を示す図。

符号の説明

１：建築物、２：外気導入用ファン、３：ダンパ、４：ダクト、５：コントローラ、６：圧力センサ、７：ファン、１１：扉、１２：縦シャフト、１２ａ：外気導入路、１２ｂ：上昇路。

Claims (4)

1. 高層建築物の低層階から高層階にかけて上下方向に延びる縦シャフトの頂部に外気導入用ファンを設置し、冬季、前記建築物の外部と内部とに温度差が生じて前記縦シャフト内に上昇気流が発生したときに、前記ファンによって、外気を頂部から前記縦シャフト内へ導入することにより、前記縦シャフト内部を冷却し且つ前記縦シャフト内の上昇気流を抑えることを特徴とする煙突効果削減システム。
2. 前記縦シャフトを縦方向に区切って下端部で連通する２つの通路を形成し、一方を外気導入路として前記ファンの吐出側に接続させたことを特徴とする請求項１に記載の煙突効果削減システム。
3. 高層建築物の低層階から高層階にかけて上下方向に延びる縦シャフトの途中階に、前記縦シャフト内に水平方向のエアカーテンを形成するためのファンを設けたことを特徴とする煙突効果削減システム。
4. 前記ファンは、前記縦シャフト内の空気を吸引し、前記縦シャフト内へ吐出することを特徴とする請求項３に記載の煙突効果削減システム。
   
   

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