JP2014196858A - 建物の自然換気システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、建物の自然換気システムに関し、従来の建物においてアトリウムやエコボイドを設けることができない場合、若しくは、屋上のソーラーチムニーによる排気が期待できない場合は、温度差による安定した換気駆動を得る自然換気システムの構築が困難となることが課題であって、それを解決することである。【解決手段】建物の窓側の外壁２ａに、外部から室内へ外気を取り入れる給気用装置４と、前記室内と室内側排気口５を介して接続され当該室内の空気を排気するとともに前記外壁に間隔を置いて上下方向に並置される排気用装置８と、前記排気用装置に隣接して上下方向に並置されるソーラーチムニー６とが設けられてなり、前記ソーラーチムニーは、その上部に前記室内の空気を外部に排気する排気口１１が設けられるとともに、前記室内側排気口５よりも上位置で接続用開口部７を介して前記排気用装置８に接続されている建物の自然換気システム１とするものである。【選択図】図１

Description

本発明は、中高層ビルディング等の建物における自然換気システムに関するものである。

従来、事務所等として多く使用される中高層ビルディング等の建物における室内の換気は、建物の省エネルギー化として春秋の中間期に、自然換気を行うことが提案されている。吹抜けを有するビルで、各室に室外空気を給気する機構を持たせて、吹抜けを排気経路とし、ビルの内圧を一定に保持することができる換気設備を組み込んだものが知られている。

特開２０１０−１３９１１８号公報

このように、従来の建物の温度差を利用する自然換気システムにおいては、アトリウムやソーラーチムニーの頂部、エコボイドの開口などから排気するのが一般的である。しかしながら、アトリウムや吹抜け、エコボイド、屋上設置のソーラーチムニーを設けることができない建物、若しくは、窓を開放すると外部騒音の問題が生じる建物などでは自然換気の導入が困難となる。更に、前記アトリウムや吹抜け、エコボイドを設けることは、建物の平面計画に制約を与えることになる。本発明に係る建物の自然換気システムは、このような課題を解決するために提案されたものである。

本発明に係る建物の自然換気システムの上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、建物の窓側の外壁に、外部から室内へ外気を取り入れる給気用装置と、前記室内と室内側排気口を介して接続され当該室内の空気を排気するとともに前記外壁に間隔を置いて上下方向に並置される排気用装置と、前記排気用装置に隣接して上下方向に並置されるソーラーチムニーとが設けられてなり、前記ソーラーチムニーは、その上部に前記室内の空気を外部に排気する排気口が設けられるとともに、前記室内側排気口よりも上位置で接続用開口部を介して前記排気用装置に接続されていることである。

前記室内側排気口若しくは接続用開口部には、開閉自在なダンパーが適宜に設けられることである。

本発明に係る建物の自然換気システムの上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、建物の窓側の外壁に、外部から室内へ外気を取り入れる給気用装置と、前記室内と室内側排気口を介して接続されるとともに、前記室内側排気口よりも上位置に前記室内の空気を外部に排気する排気口を有してなり、前記外壁に間隔を置いて上下方向に並置されるソーラーチムニーとが設けられてなることである。

前記ソーラーチムニーは、建物の複数階分の高さであって、その最下階部分には換気スリットが設けられるとともに接続用開口部とが設けられ、その最上階部分には排気口が設けられた１ユニットに形成されてなることを含むものである。

本発明に係る建物の自然換気システムの上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、建物の窓側の外壁は、ガラスの二枚組によって中間領域を形成するダブルスキン構造であって、前記窓側の外壁に、前記中間領域において外部から室内へ外気を取り入れる給気用装置と、前記室内と前記ダブルスキン構造の中間領域を介して接続されるとともに前記室内と前記中間領域とを接続する室内側排気口の位置よりも高い位置に排気口を有してなるソーラーチムニーとが設けられてなることである。

前記ソーラーチムニーと中間領域とは、共に上下方向に複数階にわたって連通して形成されてなり、前記中間領域の最下階部分に換気スリットが設けられるとともに、前記ソーラーチムニーの最下階部分と前記中間領域の最上階部分とが連通孔で接続されていることである。

前記室内と中間領域とを接続する室内側排気口には、開閉自在なダンパーが設けられていることを含むものである。

本発明に係る建物の自然換気システムによれば、アトリウムやエコボイドを設けられない中高層の建物、若しくは、屋上に設けるソーラーチムニーによる排気が期待できない中高層の建物でも、本発明により温度差による自然換気が行えるようになる。また、換気システムにおいて、上下のユニットとの組み合わせを考慮した上で、ソーラーチムニーの設置位置をその居室よりも上部に設け、外気流入口と排気口の高さの差を十分に確保することで、換気量の増加が見込めるものである。更に、排気経路にダブルスキンやソーラーチムニーを採用することで、日射受熱量に応じて換気量の増加が見込めると言う優れた効果を奏するものである。

本発明に係る建物の自然換気システム１の実施例であり、窓側の外壁２ａに自然換気システム１を適用した一部正面図（Ａ），同一部平面図（Ｂ）である。 同建物の自然換気システム１の実施例を示すもので、図１（Ａ）中の符号断面０１で示す位置の断面図（Ａ）、同符号断面０２で示す位置の断面図（Ｂ）、同符号断面０３で示す位置の断面図（Ｃ）である。 同図１（Ａ）中の符号断面０４で示す位置の縦断面図である。 図２−Ｂの外気導入ダクト４ｂが天井裏で開放され、天井裏を介して天井に設けた吹出口から室内へ吹出されることを示す縦断面図である。 図２−Ｂの外気導入ダクト４ｂが天井裏に設けた吹出口と連結され、天井裏を介して天井に設けた吹出口から室内へ吹出されることを示す縦断面図である。 本発明に係る建物の自然換気システム１の他の実施例であり、窓側の外壁２ａに自然換気システム１を適用した一部正面図（Ａ），同一部平面図（Ｂ）である。 同図３（Ａ）中の符号断面０１で示す位置の断面図（Ａ）、同符号断面０２で示す位置の断面図（Ｂ）、同符号断面０３で示す位置の断面図（Ｃ）である。 本発明に係る建物の自然換気システム１の更に他の実施例であり、窓側の外壁２ａに自然換気システム１を適用した一部正面図（Ａ），同一部平面図（Ｂ）である。 同図５（Ａ）中の符号断面０１で示す位置の断面図（Ａ）である。 同本発明に係る建物の自然換気システム１を、窓側の外壁２ａがダブルスキン構造である場合に適用した状態の一部正面図（Ａ）、一部平面図（Ｂ）である。 同図７（Ａ）中の符号断面０１で示す位置の断面図（Ａ）、同符号断面０２で示す位置の断面図（Ｂ）である。 同図７（Ａ）中の断面０３で示す位置の縦断面図である。 図８−Ｂのダブルスキン構造において、外気導入ダクト４ｂが天井裏で開放され、天井裏を介して天井に設けた吹出口から室内へ吹出されることを示す縦断面図である。 図８−Ｂのダブルスキン構造において、外気導入ダクト４ｂが天井裏に設けた吹出口と連結され、天井裏を介して天井に設けた吹出口から室内へ吹出されることを示す縦断面図である。 同本発明に係る建物の自然換気システム１において、自然換気時またはハイブリット換気時のダンパーの開閉状態を示す建物２の縦断面図である。 同本発明に係る建物の自然換気システム１において、冷房時または暖房時のダンパーの開閉状態を示す建物２の縦断面図である。 同本発明に係る建物の自然換気システム１を、窓側の外壁２ａがダブルスキン構造の建物２に適用した状態で、システムユニットの内部を透視して示す外観斜視図である。 同本発明に係る建物の自然換気システム１を、窓側の外壁２ａがダブルスキン構造の建物２に適用した状態における排気経路を示す一部正面図である。 同本発明に係る建物の自然換気システム１を、窓側の外壁２ａがダブルスキン構造の建物２に適用した場合における、そのダブルスキンの内側の正面図である。

本発明に係る建物２の自然換気システム１は、図１に示すように、窓側の外壁２ａに,室内３への外気の給気構造と、ソーラーチムニーによる室内空気の排気構造とを設けるようにしたものである。

前記自然換気システム１は、図１乃至図２−Ｂに示すように、中高層ビルディングである建物２の窓側の外壁２ａに、外部から室内３へ外気を取り入れる筒状の給気用装置４がある。

前記給気用装置４は、図２−Ｂに示すように、建物２の各室内３に給気する外気導入ダクト４ｂと、前記外壁２ａ側の外気導入チャンバー４ａと、該外気導入チャンバー４ａに穿設された給気用開口部４ｃとでなる。前記外気導入ダクト４ｂは、天井裏で開放される場合（図２−Ｃ）と、吹出口と連結する場合（図２−Ｄ）がある。

そして、図２−Ａ（Ａ），（Ｂ）と図２−Ｂとに示すように、前記室内３と室内側排気口５を介して接続されるとともに、隣接するソーラーチムニー６に前記室内側排気口５よりも上位置にある接続用開口部７を介して接続され、前記窓側の外壁２ａに、水平方向で間隔を置いて、上下方向に並設される筒状のダクトである排気用装置８がある。

このように、建物２の窓側の外壁２ａに、前記給気用装置４と、ソーラーチムニー６および排気用装置８の排気構造とを設けたものである。

前記室内側排気口５、若しくは、接続用開口部７には、開閉自在な電動ダンパー９が適宜に設けられる。春・秋の自然換気に適した時期において開口させ、冷暖房時には閉口させるために設けられるものである。この第１実施例では、図２−Ａ（Ａ）に示すように、前記接続用開口部７に電動ダンパー９が設けられている。当該電動ダンパー９は、室内３に設置されるスイッチ（図示せず）により開閉がＯＮ／ＯＦＦされるものである。また、図２−Ａ（Ｂ）に示すように、前記室内側排気口５には、ガラリが設けられている。

前記ソーラーチムニー６は、建物２の複数階分の高さ、例えば３階分の高さであって、その最下階部分には自動開閉可能な換気スリット１０が設けられるとともに接続用開口部７が設けられ、その最上階部分には可動ガラリ等を有する排気口１１が設けられた１ユニットに形成されてなる。

このソーラーチムニー６によって、このソーラーチムニー内部の空気が暖められて上昇気流となって排気量が増大する。なお、ソーラーチムニー６の高さをあまり高くすると、かえって上階の排気能力を低下させる等して不都合となるので、３階分程度の高さにするのが適当である。

前記排気用装置８は、建物２の上下方向に間隔を置いて並設される、筒状のチムニー若しくはソーラーチムニーである。この排気用装置８も、その高さを３階分程度にするものである。図１と図２−Ａ（Ａ）とに示すように、排気用装置８と前記ソーラーチムニー６とは、排気用装置８の最上部位置（ソーラーチムニー６の最下階位置）において、接続開口部７によって接続されており、排気経路が排気用装置８からソーラーチムニー６へと連通されている。

このような自然換気システム１の実施例１により、春・秋の中間期において、図２−Ｂに示すように、外部の外気が前記給気用開口部４ｃから室内３に入り、そして、図１および図２−Ａ（Ｂ）に示すように、Ｎ階〜Ｎ＋２階の３階分の室内３の空気が、排気用装置８に排気されて上昇する。

そして、図１および図２−Ａ（Ａ）に示すように、前記接続用開口部７における電動ダンパー９は操作により開状態にされているので、前記空気がＮ＋２階上部の接続用開口部７からソーラーチムニー６に流入する。更に、前記空気がこのソーラーチムニー６内部を上昇して、Ｎ＋４階上部の排気口１１が開状態にされているので、この排気口１１から前記外部へと自然に排気される。

なお、ソーラーチムニー６の最下部における換気スリット１０は、自然換気時には、閉状態にされている。なお、この換気スリット１０は、自然換気以外の例えば冷房時には開状態にされ、暖房時には閉状態にされる。このように、春・秋の中間期において、自然換気システム１により、ゼロエネルギーで自然換気されるものである。

自然換気システム１の第２実施例は、図３乃至図４に示すように、一つの排気用装置８と一つのソーラーチムニー６とを接続して、排気装置として一ユニット（図３中の太枠毎に排気経路が独立）にしたものである。前記第１実施例では、一つのソーラーチムニー６の両側に排気用装置８，８を隣接させて接続して、一つのユニット（図１中の太枠毎に排気経路が独立）にしているので、排気装置全体として横幅が広くなっていたが、この第２実施例では、排気用装置８とソーラーチムニー６とが一つずつで、一つのユニットなので幅が狭くなり、排気装置全体としてコンパクトになる。排気用装置８は、チムニーでも良いしソーラーチムニーでも良い。なお、各装置等の構成・機能・作用などは、第１実施例で説明したのと同じであり、重複した説明を省略する。

自然換気システム１の第３実施例は、図５（Ａ），（Ｂ）乃至図６に示すように、建物２の窓側の外壁２ａに、外部から室内３へ外気を取り入れる筒状の給気用装置４と、前記室内３と室内側排気口５を介して接続されるとともに前記室内側排気口５よりも上位置に設けられる排気口１１を有してなり、前記外壁２ａに間隔を置いて上下方向に並置されるソーラーチムニー６とを設けたものである。

この第３実施例では、排気用装置８とソーラーチムニー６とを、上下方向に一体にしたものであり、全体で一つの縦ダクトのようになっている。なお、排気用装置８の部分はチムニーでも良いし、ソーラーチムニーにしても良い。また、前述のように一体にしたので、一ユニットにおける排気用装置８の最下部には、自動開閉可能な換気スリット１０が設けられる。

隣接する一ユニット（ソーラーチムニー６と排気用装置８）同士は、３階分だけ上下方向にずれて配設されている。排気経路も各一ユニット毎に独立しており、各室内３の空気が排気される。この第３実施例では、一ユニットの形状が簡易になるのでコストも低減されて、製作しやすいものである。

自然換気システム１に係る第４実施例は、図７乃至図８−Ｂに示すように、建物２の窓側の外壁２ａは、ガラスの二枚組とその間に設置されるブラインドによって中間領域１２を形成するダブルスキン構造であり、そのダブルスキン構造に自然換気システムを施工する実施例である。

前記窓側の外壁２ａに、前記中間領域１２において外部から室内３へ外気を取り入れる筒状の給気用装置４（外気導入チャンバー４ａ＋外気導入ダクト４ｂ）と、前記室内３と前記ダブルスキン構造の中間領域１２を介して接続されるとともに前記室内３と前記中間領域１２とを接続する室内側排気口５の位置よりも高い位置に排気口１１を有してなるソーラーチムニー６とを設けた構造である。

前記ソーラーチムニー６と中間領域１２とは、共に上下方向に複数階、この実施例では３階分にわたって連通して形成されてなり、前記中間領域１２の最下階部分に自動開閉可能な換気スリット１０が設けられるとともに、前記ソーラーチムニー６の最下階部分（図７（Ａ）では、Ｎ＋２階）と前記中間領域１２の最上階部分（図７（Ａ）では、Ｎ＋２階）とが連通孔７ａで接続されている。

また、図８−Ｂに示すように、前記室内３と中間領域１２とを接続する室内側排気口５には開閉自在な電動ダンパー９が設けられている。前記中間領域１２には、図８−Ａ、図８−Ｂに示すように、ブラインド１３が設けられている。また、このダブルスキン構造における給気用装置４に関しては、実施例１と同様に、外気導入ダクト４ｂは、天井裏で開放される場合（図８−Ｃ）と、吹出口と連結する場合（図８−Ｄ）がある。

このような、ダブルスキン構造における自然換気システム１とすることで、３階分の複数階のフロアを１ユニットとし、ソーラーチムニー６の排気口１１に至る排気経路が前記１ユニットの複数階のフロアに共有される。

ダンパー等の開閉状態に関しては、図９に示すように、自然換気時またはハイブリッド換気時においては、ダブルスキン構造における中間領域１２の最下階部分の換気スリット１０が閉状態、室内側排気口５が電動ダンパー９によって開状態となっている。

一方、図１０に示すように、自然換気に適さない夏・冬の冷房時または暖房時には、ダブルスキン構造における中間領域１２の最下階部分の換気スリット１０が開状態（冷房時）、閉状態（暖房時）、そして、室内側排気口５が電動ダンパー９によっていずれの時も閉状態、ソーラーチムニー６の排気口１１が開状態（冷房時）、閉状態（暖房時）となっている。

前記ダブルスキン構造の自然換気システム１は、図１１乃至図１３に示すように、ソーラーチムニー６が、上下階の複数階で１ユニットとするフロアーの最上部よりも高い位置にシフトされており、前記ソーラーチムニー６の日射受熱量に応じた排気駆動力によって、換気量の増大が期待できるものである。

前記複数階のフロアーの１ユニットと、これに対して上位置で左右に隣接するソーラーチムニー６とによって、図１２乃至図１３に示すように、排気経路がジグソーパズルのように立面図上でかみ合う形状になる。このようにして、ダブルスキン構造においても自然換気システム１を適用することができて、アトリウムやエコボイド等を設けることのできない建物２の自然換気システム１が施工可能となって、その結果、自由度の高い平面計画が可能となる。

本発明に係る自然換気システム１は、中高層の建物に広く適用することができるので、建物の設計における平面計画の自由度を増すことができる。

１ 自然換気システム、
２ 建物、 ２ａ 窓側の外壁、
３ 室内、
４ 給気用装置、 ４ａ 外気導入チャンバー、
４ｂ 外気導入ダクト、 ４ｃ 給気用開口部、
４ｄ 電動ダンパー、
５ 室内側排気口、
６ ソーラーチムニー、
７ 接続用開口部、 ７ａ 連通孔、
８ 排気用装置、
９ 電動ダンパー、
１０ 換気スリット、
１１ 排気口、
１２ 中間領域、
１３ ブラインド。

Claims (7)

1. 建物の窓側の外壁に、
   外部から室内へ外気を取り入れる給気用装置と、
   前記室内と室内側排気口を介して接続され当該室内の空気を排気するとともに前記外壁に間隔を置いて上下方向に並置される排気用装置と、
   前記排気用装置に隣接して上下方向に並置されるソーラーチムニーとが設けられてなり、
   前記ソーラーチムニーは、その上部に前記室内の空気を外部に排気する排気口が設けられるとともに、前記室内側排気口よりも上位置で接続用開口部を介して前記排気用装置に接続されていること、
   を特徴とする建物の自然換気システム。
2. 室内側排気口若しくは接続用開口部には、開閉自在なダンパーが適宜に設けられること、
   を特徴とする請求項１に記載の自然換気システム。
3. 建物の窓側の外壁に、
   外部から室内へ外気を取り入れる給気用装置と、
   前記室内と室内側排気口を介して接続されるとともに、前記室内側排気口よりも上位置に前記室内の空気を外部に排気する排気口を有してなり、前記外壁に間隔を置いて上下方向に並置されるソーラーチムニーとが設けられてなること、
   を特徴とする建物の自然換気システム。
4. ソーラーチムニーは、建物の複数階分の高さであって、その最下階部分には換気スリットが設けられるとともに接続用開口部とが設けられ、その最上階部分には排気口が設けられた１ユニットに形成されてなること、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の建物の自然換気システム。
5. 建物の窓側の外壁は、
   ガラスの二枚組によって中間領域を形成するダブルスキン構造であって、
   前記窓側の外壁に、前記中間領域において外部から室内へ外気を取り入れる給気用装置と、
   前記室内と前記ダブルスキン構造の中間領域を介して接続されるとともに前記室内と前記中間領域とを接続する室内側排気口の位置よりも高い位置に排気口を有してなるソーラーチムニーとが設けられてなること、
   を特徴とする建物の自然換気システム。
6. ソーラーチムニーと中間領域とは、共に上下方向に複数階にわたって連通して形成されてなり、前記中間領域の最下階部分に換気スリットが設けられるとともに、前記ソーラーチムニーの最下階部分と前記中間領域の最上階部分とが連通孔で接続されていること、
   を特徴とする請求項５に記載の自然換気システム。
7. 室内と中間領域とを接続する室内側排気口には、開閉自在なダンパーが設けられていること、
   を特徴とする請求項５または６に記載の自然換気システム。

Images