JP2013113502A

JP2013113502A - 建物の換気システム

Info

Publication number: JP2013113502A
Application number: JP2011260599A
Authority: JP
Inventors: Masao Tsuji; 正雄辻; Hiroshi Nakagawa; 中川　　浩; Yuu Takeuchi; ゆう竹内; Shin Takuma; 伸詫間; Masahiro Kamimae; 雅洋神前
Original assignee: Panahome Corp
Current assignee: Panasonic Homes Co Ltd
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2013-06-10

Abstract

【課題】室内空気質の悪化を確実に抑制しうる。
【解決手段】床下空間１３の空気を居室Ｌに供給し、かつ既存空気２５を屋外に排出して換気を行う建物の換気システムである。この建物の換気システムは、居室Ｌと床下空間１３とを連通する空気流路２、床下空間１３の空気２１を居室Ｌ１内に供給する送風手段３、外気の温度Ｔｏを検知する外気温度検出手段５、及び送風手段３の運転を制御する制御手段７を含む。制御手段７は、外気の温度Ｔｏと設定温度ｔ１とに基づいて、送風手段３を運転させて居室Ｌの機械換気を行う夏期モードと、送風手段３を停止させて居室Ｌを自然換気させる冬期モードとを切り替える
【選択図】図４

Description

本発明は、建物の換気システムに関し、詳しくは、室内空気質の悪化を確実に抑制しうる建物の換気システムに関する。

従来、基礎と１階の床との間で区画された床下空間に外気を取り入れるとともに、この外気を居室に供給し、かつ既存空気を屋外に排出することによって換気を行う建物の換気システムが、下記特許文献１に示されている。

この換気システムは、床下空間の空気を居室内に供給する送風手段、居室内の温度Ｔｉを検知する居室温度検出手段、外気の温度Ｔｏを検知する外気温度検出手段、及び居室内の温度Ｔｉと外気の温度Ｔｏとにより、送風手段を運転させて居室の機械換気を行う夏期モードと、送風手段を停止させて室内外の空気の浮力差によって居室を自然換気させる冬期モードとを切り替える制御手段を具える。

図５に示されるように、制御装置は、居室内の温度Ｔｉが予め設定された設定温度ｔ１（ホルムアルデヒド等のシックハウス起因物質が発散しやすくなる温度：例えば、３５℃）よりも高い場合、又は居室内の温度Ｔｉが前記設定温度ｔ１以下、かつ居室内の温度Ｔｉと外気の温度Ｔｏとの差（Ｔｉ−Ｔｏ）が、予め設定された設定温度ｔ２（自然換気可能な温度差：例えば、１０℃）以下である場合に、夏期モードで運転させている。

また、換気システムは、居室内の温度Ｔｉが設定温度ｔ１以下、かつ前記差（Ｔｉ−Ｔｏ）が前記設定温度ｔ２よりも大きい場合に、冬期モードで運転させている。

特開２００４−２９３８６３号公報

しかしながら、上記のような換気システムでは、例えば、強い日差し等の影響により、居室内の温度Ｔｉが相対的に高くなりやすい春期、秋期（Ｔｉ：３２℃、Ｔｏ：２１℃）において、温度差（Ｔｉ−Ｔｏ）が１０℃よりも大となるため、冬期モード（自然換気）で運転する。このような条件で冬期モードで運転すると、居室内の温度Ｔｉの上昇によって発散するシックハウス起因物質を十分に排出できず、室内空気質の悪化を抑制できないという問題があった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、外気温度検出手段によって検知された外気の温度Ｔｏと、予め設定された設定温度ｔ１とに基づいて、居室の機械換気を行う夏期モードと、居室を自然換気させる冬期モードとを切り替えることを基本として、室内空気質の悪化を確実に抑制しうる建物の換気システムを提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、基礎と１階の床との間で区画された床下空間に外気を取り入れるとともに、前記床下空間の空気を居室に供給し、かつ既存空気を屋外に排出することによって換気を行う建物の換気システムであって、一端側に前記居室に連通する供給口を有しかつ他端側が前記床下空間に連通する空気流路、前記床下空間の空気を前記供給口から前記居室内に供給する送風手段、前記外気の温度Ｔｏを検知する外気温度検出手段、及び前記送風手段の運転を制御する制御手段を含み、前記制御手段は、前記外気温度検出手段によって検知された前記外気の温度Ｔｏと、予め設定された設定温度ｔ１とに基づいて、前記送風手段を運転させて前記居室の機械換気を行う夏期モードと、前記送風手段を停止させて室内外の空気の浮力差によって前記居室を自然換気させる冬期モードとを切り替えることを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、前記制御手段は、前記夏期モードにおいて、前記居室内の温度Ｔｉが高いほど前記送風手段の風量を大きくする請求項１に記載の建物の換気システムである。

また、請求項３記載の発明は、換気の有効開口面積を変化させるダンパーと、前記居室内の温度Ｔｉを検知する居室温度検出手段とをさらに具え、前記制御手段は、前記冬期モードにおいて、前記居室内の温度Ｔｉと前記外気の温度Ｔｏとの差（Ｔｉ−Ｔｏ）に基づいて、前記ダンパーを制御するとともに、前記差（Ｔｉ−Ｔｏ）が大きいほど、前記換気の有効開口面積を小さくする請求項１又は２に記載の建物の換気システムである。

また、請求項４記載の発明は、前記基礎は、その内側面が断熱材で覆われている請求項１乃至３のいずれかに記載の建物の換気システムである。

また、請求項５記載の発明は、前記基礎には、前記床下空間に前記外気を取り入れる基礎開口部が設けられ、前記外気温度検出手段の少なくとも一部は、前記基礎開口部を前記床下空間側に投影した領域に配置される請求項４に記載の建物の換気システムである。

本発明の建物の換気システムは、基礎と１階の床との間で区画された床下空間に外気を取り入れるとともに、床下空間の空気を居室に供給し、かつ既存空気を屋外に排出することによって換気を行う。

この建物の換気システムは、一端側に居室に連通する供給口を有しかつ他端側が前記床下空間に連通する空気流路、床下空間の空気を供給口から居室内に供給する送風手段、外気の温度Ｔｏを検知する外気温度検出手段、及び送風手段の運転を制御する制御手段を含む。

また制御手段は、外気温度検出手段によって検知された外気の温度Ｔｏと、予め設定された設定温度ｔ１とに基づいて、送風手段を運転させて居室の機械換気を行う夏期モードと、送風手段を停止させて室内外の空気の浮力差によって居室を自然換気させる冬期モードとを切り替える。

このような建物の換気システムは、外気の温度Ｔｏと予め設定された設定温度ｔ１とに基づいて、夏期モードと冬期モードとを切り替えて制御されるため、たとえ居室内の温度Ｔｉと外気の温度Ｔｏとの差（Ｔｉ−Ｔｏ）が大で自然換気可能な状況であっても、機械換気を行うことができる。従って、本発明の建物の換気システムは、シックハウス起因物質を効果的に排出でき、室内空気質の悪化を確実に抑制しうる。

また、冬期モードにおいては、送風手段を運転させることなく、空気の浮力差を利用して、居室を自然換気（パッシブ換気）させることができるため、効率よく換気を行うことができる。

本実施形態の建物の換気システムが適用された建物を示す断面図である。送風手段及びダンパーを示す断面図である。制御手段の概念図である。制御手段の制御手順を示すフローチャートである。従来の建物の換気システムの制御手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１に示されるように、本実施形態の建物の換気システム（以下、単に「換気システム」ということがある）は、例えば、住宅等の建物Ｂに適用することができる。

本実施形態の建物Ｂは、該建物Ｂの土台や壁等を支持する基礎１１、該基礎１１の上方で支持される１階の床１２、及び該基礎１１と前記床１２との間で区画される床下空間１３を有する。

前記基礎１１は、例えば、地盤Ｇから小高さで突出して設けられた布基礎からなり、建物Ｂの外周に配置される外の布基礎１１Ａが含まれる。この外の布基礎１１Ａには、床下空間１３に外気１４を取り入れる基礎開口部１５が設けられる。また、外の布基礎１１Ａで囲まれた領域には、土間コンクリート１６が配置されている。

さらに、本実施形態では、外の布基礎１１Ａの内側面１１Ａｉの全域が、断熱材１９で覆われる。これにより、建物Ｂには、床下空間１３が断熱された基礎断熱構造が形成される。

前記断熱材１９は、外の布基礎１１Ａ側から土間コンクリート１６側に向かって小長さで延びる断面略Ｌ字状をなす。これにより、床下空間１３は、断熱性が効果的に高められる。

また、土間コンクリート１６に断熱材１９が配されていない領域には、地熱２０ｈと外気１４とを熱交換させることができる地熱交換領域２０が形成される。これにより、床下空間１３は、夏は涼しく、冬は暖かい新鮮な空気２１を維持することができる。なお、断熱材１９としては、特に限定されないが、ポリスチレンフォーム等の樹脂材料が用いられるのが望ましい。

図１、図２に示されるように、本実施形態の換気システムは、一端側に居室Ｌに連通する供給口２ｏを有しかつ他端側が床下空間１３に連通する空気流路２、床下空間１３の空気２１を供給口２ｏから居室Ｌ内に供給する送風手段３、換気の有効開口面積Ｓ１を変化させるダンパー４、外気の温度Ｔｏを検知する外気温度検出手段５、居室内の温度Ｔｉを検知する居室温度検出手段６、及び送風手段３とダンパー４とを制御する制御手段７を含む。

前記空気流路２は、例えば、１階の空間を分割する間仕切り壁２３の内部を上下にのび、かつ居室Ｌと床下空間１３とを連通する。

このような空気流路２は、一階、二階の居室Ｌ１、Ｌ２内の既存空気２５と、床下空間の空気２１（外気１４）との温度差が大きくなる冬期等において、それらの空気２１、２５の浮力差を利用して、床下空間１３の空気２１を各居室Ｌ１、Ｌ２に供給することができる。一方、既存空気２５は、床下空間１３の空気２１の供給によって押し出され、各居室Ｌ１、Ｌ２に設けられた換気口２６ａや、屋根裏に設けれられた換気煙突２６ｂから、屋外に排出される。

このように、本実施形態の換気システムは、自然換気（パッシブ換気）を行うことができる。なお、本実施形態の空気流路２は、１階の居室Ｌ１と床下空間１３とを連通するもののみが示されたが、２階の居室Ｌ２と床下空間１３とを連通するものが含まれても良い。

前記送風手段３は、空気流路２の供給口２ｏに配置され、例えば、電動機（図示省略）によって回転するファン３ａを含む。また、ファン３ａは、居室Ｌ側で開口するグリル板８に覆われている。

このような送風手段３は、ファン３ａを回転させることよって、床下空間１３の空気２１を、供給口２ｏから一階の居室Ｌ１内に強制的に供給することができ、機械換気を行うことができる。

前記ダンパー４は、供給口２ｏの全面を覆う大きさを有する板状に形成され、その一端が、間仕切り壁２３の内面に回動可能に枢支される。また、本実施形態では、ダンパー４を回動させる電動機（図示省略）等が設けられる。

このようなダンパー４は、供給口２ｏを完全に覆う全閉状態と、換気の有効開口面積Ｓ１が最大となる全開状態との間で開閉でき、換気の有効開口面積Ｓ１を変化させることができる。従って、ダンパー４は、供給口２ｏを開閉して、換気の有効開口面積Ｓ１を変化させることにより、各居室Ｌ１、Ｌ２に供給される床下空間１３の空気２１の量を調節することができる。

なお、本明細書において、前記「換気の有効開口面積Ｓ１」は、空気流路２を含む換気経路全体の抵抗等を踏まえて算出される値である。

図１に示されるように、前記外気温度検出手段５は、気温を電気信号に変換する温度センサー５ａ、及び該温度センサー５ａと制御手段７とを連通するコード（図示省略）を含む。このような外気温度検出手段５は、外気の温度Ｔｏを変換した信号を、コードを介して制御手段７に伝達することができる。

また、温度センサー５ａの少なくとも一部は、基礎開口部１５を床下空間１３側に投影した領域Ｔ２内に配置されるのが望ましい。これにより、温度センサー５ａは、外の布基礎１１Ａによって屋外から覆われるとともに、基礎開口部１５から流入する外気１４に晒されるため、日差し等の影響を受けることなく、外気の温度Ｔｏを正確に検知しうる。しかも、本実施形態では、外の布基礎１１Ａの内側面１１Ａｉの全域が断熱材１９で覆われるため、日射による外の布基礎１１Ａの温度上昇等の影響も受けることがない。

なお、温度センサー５ａが、基礎開口部１５から床下空間１３側に離間しすぎると、地熱交換領域２０で熱交換された床下空間１３の空気２１の温度を検知してしまい、外気の温度Ｔｏを正確に検知できないおそれがある。このため、温度センサー５ａと基礎開口部１５との最短距離Ｍ１は、２５〜１００mm程度が望ましい。

前記居室温度検出手段６は、１階の居室Ｌ１に固定される温度センサー６ａ、及び該温度センサー６ａと制御手段７とを連通するコード（図示省略）を含む。このような居室温度検出手段６は、居室内の温度Ｔｉが変換された電気信号を、コードを介して前記制御手段７に伝達する。

また、温度センサー６ａは、日が差し込む窓等から離間して配置される間仕切り壁２３等に固着されるのが望ましい。これにより、温度センサー６ａは、日差し等に影響されるのを抑制でき、居室内の温度Ｔｉを正確に検知することができる。

図１及び図３に示されるように、前記制御手段７は、例えば、１階の居室Ｌ１の間仕切り壁２３等に配置される。この制御手段７は、ＣＰＵ（中央演算装置）からなる演算部２８と、予め制御手順が記憶されている記憶部２９と、該記憶部２９から制御手順を読み込む作業用メモリ３０とを含む。この演算部２８は、外気の温度Ｔｏ、居室内の温度Ｔｉ、及び制御手順をもとに計算し、その結果により、送風手段３及びダンパー４をそれぞれ制御している。

図３、図４に示されるように、前記制御手順は、第１判断処理Ｄ１〜第７判断処理Ｄ７が含まれる。先ず、第１判断処理Ｄ１では、外気の温度Ｔｏと、記憶部２９に予め設定された設定温度ｔ１とに基づいて、換気の有効開口面積Ｓ１を最大にし、かつ送風手段３を運転させて機械換気を行う夏期モード（夏期モード１〜２）と、送風手段３を停止させて自然換気させる冬期モード（冬期モード１〜５）とを切り替えて運転している。

具体的には、外気の温度Ｔｏが設定温度ｔ１よりも高い場合に夏期モードで運転し、外気の温度Ｔｏが設定温度ｔ１以下である場合に冬期モードで運転している。

これにより、換気システムは、例えば、設定温度ｔ１が２０℃に設定された場合、外気の温度Ｔｏに対して、強い日差し等によって居室内の温度Ｔｉが高くなりやすい春期、秋期（Ｔｏ：２１℃、Ｔｉ：３２℃）において、それらの差（Ｔｉ−Ｔｏ）が大であるため自然換気可能である場合であっても、夏期モードで運転し、機械換気を行うことができる。従って、本実施形態の換気システムは、シックハウス起因物質を効果的に排出でき、室内空気質の悪化を確実に抑制しうる。

しかも、換気システムは、居室内の温度Ｔｉが高くなる前から、床下空間１３の涼しい空気２１を各居室Ｌ１、Ｌ２に供給して機械換気を行うことができるため、各居室Ｌ１、Ｌ２を冷却して、シックハウス起因物質の発散を未然に防ぐことができる。

上記作用を効果的に発揮させるために、前記設定温度ｔ１は、１８〜２２℃が望ましい。なお、前記設定温度ｔ１が２２℃を超えると、機械換気を早期に行うことができないおそれがある。逆に、前記設定温度ｔ１が１８℃未満であると、シックハウス起因物質の発散が起きにくく、かつ自然換気が可能な状態でも、機械換気が行われるおそれがある。

一般に、前記居室内の温度Ｔｉが高いほど、シックハウス起因物質の発散が大きくなる傾向があり、該温度Ｔｉが高いほど、送風手段３の風量を大きくするのが望ましい。このため、制御手段７は、第２判断処理Ｄ２において、居室内の温度Ｔｉが予め設定された設定温度ｔ２（例えば、２６〜３０℃程度）よりも高い場合に、送風手段３の風量を大きく（例えば、通常時の３〜４倍程度）している（夏期モード２）。

これにより、本実施形態の換気システムは、シックハウス起因物質を効果的に排出うるとともに、床下空間１７の涼しい空気２１を大量に供給して、各居室Ｌ１、Ｌ２を冷却することができ、省エネルギー性を向上しうる。なお、本実施形態では、設定温度ｔ２を基準に、送風手段３の風量を２段階（夏期モード１、夏期モード２）で変化させているが、判断処理や設定温度を複数設けて、多段階で変化させても良い。

ところで、前記第１判断処理Ｄ１において、冬期モードと判断されても、前記差（Ｔｉ−Ｔｏ）が小さい場合には、室内外の空気の浮力差によって居室Ｌ１、Ｌ２を十分に自然換気できないおそれがある。このため、第３判断処理Ｄ３では、外気の温度Ｔｏが設定温度ｔ１以下、かつ前記差（Ｔｉ−Ｔｏ）が予め設定された設定温度ｔ３（例えば、１０〜１２℃程度）以下である場合、夏モードで運転させている。これにより、換気システムは、居室Ｌ１、Ｌ２を効果的に換気させることができる。

また、冬期モードにおいて、居室内の温度Ｔｉと外気の温度Ｔｏとの差（Ｔｉ−Ｔｏ）が大きくなるほど、空気の浮力差が大きくなり、床下空間１３の低温の空気２１が、各居室Ｌ１、Ｌ２に大量に供給される傾向がある。このため、制御手段７は、差（Ｔｉ−Ｔｏ）が大きくなるほど、換気の有効開口面積Ｓ１を小さくして、低温の空気２１の供給量を減らすのが望ましい。

本実施形態では、各第４判断処理Ｄ４〜第７判断処理Ｄ７において、前記差（Ｔｉ−Ｔｏ）の大小を、予め設定された設定温度ｔ４〜ｔ７をもとに判断し、ダンパー４を開閉させて、換気の有効開口面積Ｓ１を規制している（冬期モード１〜５）。なお、設定温度ｔ３〜ｔ７は、下記式（１）を満たしている。
ｔ４＞ｔ５＞ｔ６＞ｔ７＞ｔ３…（１）

前記第４判断処理Ｄ４では、前記差（Ｔｉ−Ｔｏ）が設定温度ｔ４（例えば、１８〜２０℃）よりも高い場合、換気の有効開口面積Ｓ１を、最大時の１／４に規制している（冬期モード１）。

また、前記第５判断処理Ｄ５では、前記差（Ｔｉ−Ｔｏ）が設定温度ｔ４以下、かつ設定温度ｔ５（例えば、１６〜１８℃）よりも高い場合に、換気の有効開口面積Ｓ１を、最大時の１／３の大きさに規制し（冬期モード２）、前記第６判断処理Ｄ６では、前記差（Ｔｉ−Ｔｏ）が設定温度ｔ５以下、かつ設定温度ｔ６（例えば、１４〜１６℃）よりも高い場合に、換気の有効開口面積Ｓ１を、最大時の１／２の大きさに規制している（冬期モード３）。

さらに、前記第７判断処理Ｄ７では、前記差（Ｔｉ−Ｔｏ）が設定温度ｔ６以下、かつ設定温度ｔ７（例えば、１２〜１４℃）よりも高い場合に、換気の有効開口面積Ｓ１を、最大時の３／４の大きさに規制し（冬期モード４）、前記差（Ｔｉ−Ｔｏ）が設定温度ｔ７以下の場合に、換気の有効開口面積Ｓ１を最大にしている（冬期モード５）。

このように、本実施形態では、差（Ｔｉ−Ｔｏ）が大きいほど、換気の有効開口面積Ｓ１を漸減させることができるため、低温の空気２１の供給量を減らして居室Ｌ１、Ｌ２内の温度Ｔｉの低下を効果的に抑制でき、快適性を向上しうる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。本実施形態では、床下空間１７の空気２１を、各居室Ｌ１、Ｌ２に供給して換気を行う場合について説明したが、例えば、廊下などの非居室に面した間仕切壁にも、空気流路２及び供給口２ｏを別途設けることにより、各居室Ｌ１、Ｌ２に加えて、非居室にも空気２１を供給することができ、効率的に換気を行うことができる。

２空気流路
３送風手段
５外気温度検出手段
７制御手段
１３床下空間

Claims

基礎と１階の床との間で区画された床下空間に外気を取り入れるとともに、前記床下空間の空気を居室に供給し、かつ既存空気を屋外に排出することによって換気を行う建物の換気システムであって、
一端側に前記居室に連通する供給口を有しかつ他端側が前記床下空間に連通する空気流路、
前記床下空間の空気を前記供給口から前記居室内に供給する送風手段、
前記外気の温度Ｔｏを検知する外気温度検出手段、及び
前記送風手段の運転を制御する制御手段を含み、
前記制御手段は、前記外気温度検出手段によって検知された前記外気の温度Ｔｏと、予め設定された設定温度ｔ１とに基づいて、前記送風手段を運転させて前記居室の機械換気を行う夏期モードと、前記送風手段を停止させて室内外の空気の浮力差によって前記居室を自然換気させる冬期モードとを切り替えることを特徴とする建物の換気システム。
前記制御手段は、前記夏期モードにおいて、前記居室内の温度Ｔｉが高いほど前記送風手段の風量を大きくする請求項１に記載の建物の換気システム。
換気の有効開口面積を変化させるダンパーと、
前記居室内の温度Ｔｉを検知する居室温度検出手段とをさらに具え、
前記制御手段は、前記冬期モードにおいて、前記居室内の温度Ｔｉと前記外気の温度Ｔｏとの差（Ｔｉ−Ｔｏ）に基づいて、前記ダンパーを制御するとともに、前記差（Ｔｉ−Ｔｏ）が大きいほど、前記換気の有効開口面積を小さくする請求項１又は２に記載の建物の換気システム。
前記基礎は、その内側面が断熱材で覆われている請求項１乃至３のいずれかに記載の建物の換気システム。
前記基礎には、前記床下空間に前記外気を取り入れる基礎開口部が設けられ、
前記外気温度検出手段の少なくとも一部は、前記基礎開口部を前記床下空間側に投影した領域に配置される請求項４に記載の建物の換気システム。