JP2016188567A - 換気システム及び家屋 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】庇直下の壁部を構成し、室外空間と室内空間とを通気可能に区画する無機発泡体と、一対の庇直下の壁部をそれぞれ第1領域と第2領域とに分離するとともに、家屋の居住空間を縦方向に、第1領域と連接する第1空間22A、及び、第2領域と連接する第2空間22Bに略気密に分離する空間分離壁32と、床下空間を、第1空間と空間的に接続する第1床下空間12A、及び、第2空間と空間的に接続する第2床下空間12Bに分離する床下分離壁11と、床下分離壁11に配された、正逆方向に送風可能な送風機と、送風機の送風方向を所定のタイミングで切り替える送風制御部と、を備える。
【選択図】図2
Description
例えばダクトを全部屋にわたってタコ足のように張り巡らせなければならず、配管が複雑になるとともに初期投資が高価である。空調ユニットの全熱交換装置自体の交換効率は、近年の性能向上によって改良されているが、構造上、部屋全体の熱交換効率には限界がある。また、定期的にフィルターを交換しなければならないなど、メンテナンスの手間やコストがかかり面倒である。春や秋などにシステムを休止させた場合、休止期間中にダクトに汚れた空気が滞留するおそれがあり、運転を再開したとき、ダクトに滞留していた汚れた空気が室内に流れ込んでしまう。
1つ又は複数の床部と、前記床部のうち、最下層の床部の下側に画成された床下空間と、相対向する一対の庇直下の壁部とを有する家屋の換気システムであって、
前記庇直下の壁部を構成し、室外空間と室内空間とを通気可能に区画する無機発泡体と、
前記一対の庇直下の壁部をそれぞれ第1領域と第2領域とに分離するとともに、前記家屋の居住空間を縦方向に、前記第1領域と連接する第1空間、及び、前記第2領域と連接する第2空間に略気密に分離する空間分離壁と、
前記床下空間を、前記第1空間と空間的に接続する第1床下空間、及び、前記第2空間と空間的に接続する第2床下空間に分離する床下分離壁と、
前記床下分離壁に配された、正逆方向に送風可能な送風機と、
前記送風機の送風方向を所定のタイミングで切り替える送風制御部と、を備え、
前記送風機により前記第1床下空間から前記第2床下空間に向けて送風することにより、
(1)前記一対の庇直下の壁部の前記第1領域から前記無機発泡体を通じて給気した空気を、前記第1空間を介して前記第1床下空間まで移動させ、
(2)第1床下空間まで移動した空気を、前記送風機によって前記第1床下空間から前記第2床下空間まで移動させ、
(3)前記第2床下空間に移動させた空気を、前記第2床下空間から前記第2空間まで移動させ、
(4)前記第2空間に移動させた空気を、前記一対の庇直下の壁部の前記第2領域から前記無機発泡体を通じて室外空間に排気し、
前記送風機の送風方向を切り替えて前記第2床下空間から前記第1床下空間に向けて送風することにより、空気の流れが前記(1)〜(4)とは逆になること、を特徴とする換気システム。
[2]
前記第1領域と前記第2領域とは略同じ面積となるように分けられている、[1]に記載の換気システム。
[3]
前記床下分離壁と前記空間分離壁とは、上下方向でほぼ同じ位置となるように設けられている、[1]又は[2]に記載の換気システム。
[4]
前記庇直下の壁部は妻壁である、[1]〜[3]のいずれか一項に記載の換気システム。
[5]
前記無機発泡体は、通気型無機断熱コンクリート(BIC)である、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の換気システム。
[6]
前記送風制御部は、前記送風機の送風方向を60分以内の間隔で切り替える、[1]〜[5]のいずれか一項に記載の換気システム。
[7]
前記床下空間において、前記送風機の近傍に配された温度・湿度調節装置を備える、[1]〜[6]のいずれか一項に記載の換気システム。
[8]
前記床部には、第2床下空間及び第2空間と接続し、縦方向へ空気を通過させる通気口が設けられている、[1]〜[7]のいずれか一項に記載の換気システム。
[9]
前記居住空間は、間仕切り壁によって区画されており、該間仕切り壁には、前記区画された空間同士を横方向に連通する連通口が設けられている、[1]〜[8]のいずれか一項に記載の換気システム。
[10]
[1]〜[9]のいずれか一項に記載の換気システムを備えた家屋。
本発明に係る換気システムは、ダイナミックインシュレーション(Dynamic Insulation:以下、DIと称する)を利用している。
ダイナミックインシュレーションとは、熱容量が大きく通気性がある大面積の建物外皮から給排気を取る手法である。建物外皮から逃げる室内の熱(貫流熱)及び湿度を回収する(全熱回収)ことによる省エネルギー効果、給気分散化による気流感の緩和、壁面自然換気口の削減による美観向上などの利点がある。
例えば建物が鉄筋コンクリート(RC:Reinforced-Concrete)造であれば、基本的に高気密であるし、集合住宅であれば、南面と北面とが外気に接しているので、呼吸型DIの特徴である二方向給排気口が確保できる。しかし、開口部の多い一戸建てに呼吸型DIを適用することが困難であった。これは、つぎのような理由による。すなわち、まず、一戸建てには四面の壁に不規則に窓が存在し、まとまった壁面を確保しにくい。また、窓をよけて壁面を確保しても、その室内側は収納家具、ユニットバス・洗面化粧台等の設備、絵画や壁掛け等によって有効な換気面積を確保しにくい。このように、一戸建て住宅におけるDIの実用化は難しかった。
そこで本発明者らは、壁が豊富にある一戸建て家屋において、呼吸型DIを実用化するためのモデルを考えた。
1つ又は複数の床部と、前記床部のうち、最下層の床部の下側に画成された床下空間と、相対向する一対の庇直下の壁部とを有する家屋の換気システムであって、
前記庇直下の壁部を構成し、室外空間と室内空間とを通気可能に区画する無機発泡体と、
前記一対の庇直下の壁部をそれぞれ第1領域と第2領域とに分離するとともに、前記家屋の居住空間を縦方向に、前記第1領域と連接する第1空間、及び、前記第2領域と連接する第2空間に略気密に分離する空間分離壁と、
前記床下空間を、前記第1空間と空間的に接続する第1床下空間、及び、前記第2空間と空間的に接続する第2床下空間に分離する床下分離壁と、
前記床下分離壁に配された、正逆方向に送風可能な送風機と、
前記送風機の送風方向を所定のタイミングで切り替える送風制御部と、を備え、
前記送風機により前記第1床下空間から前記第2床下空間に向けて送風することにより、
(1)前記一対の庇直下の壁部の前記第1領域から前記無機発泡体を通じて給気した空気を、前記第1空間を介して前記第1床下空間まで移動させ、
(2)第1床下空間まで移動した空気を、前記送風機によって前記第1床下空間から前記第2床下空間まで移動させ、
(3)前記第2床下空間に移動させた空気を、前記第2床下空間から前記第2空間まで移動させ、
(4)前記第2空間に移動させた空気を、前記一対の庇直下の壁部の前記第2領域から前記無機発泡体を通じて室外空間に排気し、
前記送風機の送風方向を切り替えて前記第2床下空間から前記第1床下空間に向けて送風することにより、空気の流れが前記(1)〜(4)とは逆になること、を特徴とする。
すなわち、屋根の背中合わせとなる2か所の庇直下の壁部分を無機発泡体により構成し、この無機発泡体は通気層に開かれている。片方の無機発泡体を貫通してきた空気は、他方の空気と混ざることの無いように閉じた空間において、最下階の床下に導かれる。送風機(ファン)は1階の床下を分割した境となる基礎の立ち上がり部分(床下分離壁)に設置する。
庇直下の壁部の無機発泡体の一方の領域から給気するときは、他方の領域から排気する。その空気の動きは床下の送風機によるものであり、送風方向(換気方向)を定期的に変えることにより全熱交換機能が生かされ、フィルター機能も働く。
室内の空気が無機発泡体を通して室外に排気されるため、室内の空気が持つ熱が無機発泡体に熱交換され、無機発泡体に蓄熱される。
なお、以下の説明では2階建ての家屋を例に挙げて説明するが、床下空間を有する家屋であれば、1階建て(平屋建て)の家屋、及び3階建て以上の家屋においても、本発明は同様に適用可能である。また、以下の説明では庇直下の壁として、本発明を妻壁に適用した家屋を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図1及び図2は、本発明の換気システムが適用される家屋の一例を示す図であり、図1は全体外観を示す斜視図、図2は断面図である。また、図3〜図7は、本発明の換気システムにおいて空気の流れを説明するための分解斜視図である。
家屋1は、基礎部10、床部(第1床部20、第2床部21)、壁部30、及び、妻壁部31(庇直下の壁部)、及び、屋根部40を有している。基礎部10と第1床部20とで囲まれた空間が床下空間12を成しており、床部20,21、屋根部40及び壁部30で囲まれた空間が、居住空間(1階の居住空間22,2階の居住空間23)を成している。ここでは、天井板が張られず屋根部40まで吹き抜けになっている。居住空間22,23は、間仕切り壁33によって複数の部屋あるいは廊下などに区画されている。また、1階と2階とを結ぶ階段(図示略)が設けられ階段室26となっている。さらに、1階と2階とを貫通する吹き抜け27が設けられていてもよい。
なお、以下の説明では、上述した床下空間12及び居住空間を含む、家屋1の内側を「室内」とし、家屋1の外側を「室外」とする。
特に、本発明の換気システムが適用される住宅において、屋根部40は、二つの傾斜面が山形に合わされた、いわゆる切妻屋根である。屋根部40を切妻構造とすることで、屋根部40の斜面に沿って空気の流れを形成することができ、妻壁部31からの換気(特に給気)を効率よく行うことができる。
妻壁部31に無機発泡体を配することにより、広い面積を確保することができ、給排気を効率よく行うことができる。
妻壁部31に配された無機発泡体を通して外気が室内に給気される。このとき、室内から無機発泡体に伝達された熱が無機発泡体を通気する空気に熱交換され、室内から無機発泡体に伝達された熱を回収することができる。即ち、無機発泡体を通して外気を取り入れることで、無機発泡体を通気する外気を室内空間の温度と同じ或いは同程度にすることができ、室内空間の温度の変動を抑えることができる。これと同時に、新鮮な外気が室内に導入されることにより、高い空気質を維持することができる。
例えば、無機発泡体は、多数の気泡を有しており、外気が無機発泡体を通過する際、外気に含まれる汚染物質(例えば、花粉、埃などの微粒子状物質)がフィルタリングされる。これにより室内には、汚染物質の低減された清澄な空気が導入される。
壁面等に設置される、通常の換気扇が、数百cm2程度のフィルター面積であるのに対し、壁面に無機発泡体を配して換気を行うことにより、例えば10m2以上という大きなフィルター面積を確保することができ、効率の良い換気及びフィルタリングを行うことができ、有利である。また、室内の空気が、妻壁部31に配された無機発泡体を通して室外に排気されるため、室内の空気が持つ熱が無機発泡体に熱交換され、無機発泡体に蓄熱される。
空間分離壁32は、さらに、居住空間を、空気が混ざらないように第1空間と第2空間とに略気密に分離する。ここで、空間分離壁32によって分離された1階の居住空間22を第1空間22A,第2空間22Bとし、空間分離壁32によって分離された2階の居住空間23を第1空間23A,第2空間23Bとする。第1空間23Aは妻壁部31の第1領域31Aに連接し、第2空間23Bは妻壁部31の第2領域31Bに連接する。この空間分離壁32の気密性は極めて重要であり、建具にも高度な気密性が求められる。
床下分離壁11は、空間分離壁32の真下でほぼ同じ位置となるように設けられる。
1枚の妻壁を面内で第1領域31Aと第2領域31Bとに分け、一方の領域で給気を行い、他方の領域で排気を行う。一定のタイミングで、給気側と排気側とを切り替える。
空気を第1空間22A,23Aと第1床下空間12Aとの間で一方向に移動させ、第2空間22B,23Bと第2床下空間12Bとの間で逆方向に移動させることにより、階ごとにおける空気の流れが、空間分離壁32を挟んで逆方向となるため、空間分離壁32を境にして部屋間の差圧が発生する。このため、部屋間の建具に差圧が生じやすく、例えばドアの開閉に影響を与える場合がある。また、空間分離壁32に気密性が要求されるので、間取りプランの自由度は低くなる。
また、この換気システムでは、ダクトを有していない。ダクトを配さないことにより、構造が簡単になるとともに、初期費用やメンテナンスの手間を抑えることができるなど、メリットは大きい。
この換気システムでは、送風機50を作動させることにより、第1床下空間12Aと第2床下空間12Bとの間で空気が移動し、第1床下空間12A及び第2床下空間12Bのうちの一方が減圧空間となり他方が加圧空間となる。加圧空間は、室外空間の空気圧力よりも高い圧力を有し、減圧空間は室外空間の空気圧力よりも低い圧力を有する。
送風機50によって作り出される、減圧空間と加圧空間との圧力差が、空気を移動させる動力となっている。
床下空間12のいずれか、特に送風機50の近傍に温度・湿度調節装置52を設置し、空気の温度及び/又は湿度の調節を行う。居住空間22,23と比べて狭い床下空間12に温度・湿度調節装置52を配置することで、送風される空気の温度及び/又は湿度の調整を行うことができ、熱効率が向上する。また、床下空間12に配置することで、騒音の問題もない。このような温度・湿度調節装置としては、放熱式暖房システム等でもよいが、効率よく空気の冷暖房ができる点から、エアーコンディショナーが好ましい。
特に、例えば建物がRC(鉄筋コンクリート)造りである場合、床下空間に温度・湿度調節装置52及び送風機50を配することで、RCの熱容量を利用することができ、家屋1の蓄熱性を高めることができる。
この通気口24,25を通じて、床下の送風機50の圧力によって、空気は、床下空間12及び居住空間22,23の間を移動する。これにより床下空間12は居住空間22,23に空間的に接続する。
通気口24,25が設けられる位置は、特に限定されるものではないが、例えば、通気口24,25がカーペットや家具等で覆われたりしないように、部屋の端部、特に、外壁側に配されていることが好ましい。
通気口24,25は、区画された各部屋に少なくとも1つは設けられていることが好ましく、階全体でみれば、外壁に沿ってできるだけ均等になるように配されていることが好ましい。これにより、各階において均一に空気を循環することができる。
また、下層階と上層階とをつなぐ階段室26及び吹き抜け27があれば、これらの空間は、空気の移動に大きな役割をはたす。
これにより、区画された各部屋を横方向で連通し、横方向の空気の流れを作り出すことができ、各空間全体に新鮮な空気を行きわたらせることができる。したがって、換気をより効率的に行うことができる。連通口34の位置としては特に限定されるものではないが、例えば、連通口34が家具等で覆われたりしないように、間仕切り壁33の上部に配されていることが好ましい。
<正方向>
まず、一対の妻壁部31の第1領域31Aから給気した空気を、第1空間22A,23Aを通じて床下空間12(第1床下空間12A)に移動させ、床下の空気を第2空間22B,23Bを通じて移動させ、一対の妻壁部31の第2領域31Bから排気する場合の空気の流れについて説明する。
図3に示すように、送風機50により第1床下空間12Aから第2床下空間12Bに向けて送風する。これにより、第1床下空間12Aは減圧空間、第2床下空間12Bは加圧空間となる。そして、減圧空間となった第1床下空間12Aに通気口24Aから空気が流れ込み、加圧空間となった第2床下空間12Bでは通気口24Bから空気が流れ出す、一連の空気の流れが発生する。
2階の居住空間23Aに給気された空気は、第2床部21に設けられた通気口25A、階段室26及び吹き抜け27を通じて1階の居住空間(第1空間22A)まで移動する(図2、図6参照)。
1階の居住空間22Aに移動した空気は、第1床部20に設けられた通気口24Aを通じて、第1床下空間12Aまで移動する(図2、図5、図4参照)。
第1床下空間12Aまで搬送された空気は、送風機50によって第1床下空間12Aから第2床下空間12Bに移動する(図2、図3参照)。このとき、空気は、温度・湿度調節装置52によって適当な温度及び/又は湿度に調節される。
1階の居住空間22Bに移動した空気は、第2床部21に設けられた通気口25B、階段室26及び吹き抜け27を通じて2階の居住空間(第2空間23B)まで移動する(図2、図5、図6参照)。ここで、図7に示すように2階の各部屋は、間仕切り壁33に設けられた連通口34によって横方向に連通しているため、分離された空間において新鮮な空気を行きわたらせることができる(1階においても同様である)。
2階の居住空間23Bまで移動した空気は、空間上部の一対の妻壁部31のうち、第2領域31Bを通じて室外空間に排気される(図2、図7参照)。妻壁部31に配された無機発泡体を通して室外に排気されるため、室内の空気が持つ熱が無機発泡体に熱交換され、無機発泡体に蓄熱される。全熱交換されるため、無機発泡体からの排気は冷気である。
室内空間では室内の空気の熱が無機発泡体に熱交換され、無機発泡体で蓄熱されるが、この状態が長時間続くと、無機発泡体の熱容量を超える熱は室外に放出され、熱を損失してしまう。そこで、送風制御部が、送風機50による送風の向きを切り替えることで、第1床下空間12A及び第2床下空間12Bのうち、加圧空間であった空間が減圧空間に切り替わる。これにより空気の流れも反転する。排気側から切り替えられた給気側では、無機発泡体を通して外気を室内に給気する際に、無機発泡体に蓄えられた熱を外気に熱交換して空内に取り込むことで、全体の熱回収能力を高めることができる。このように、送風機50の送風方向を切り替えることにより、いずれの空間でも新鮮な外気を室内に取り入れることができ、室内空間全体において高い空気質を維持することもできる。
また、送風機50を正逆反転運転させ、空気の流れを正逆反転させることにより、無機発泡体の目詰まりを解消し、無機発泡体が本来持つフィルター機能(例えば、花粉等の除去機能)を長持ちさせる効果もあると考えられる。
つぎに、一対の妻壁部31の第2領域31Bから給気した空気を、第2空間22B,23Bを通じて床下空間12(第2床下空間12B)に移動させ、床下の空気を第1空間22A,23Aを通じて移動させ、一対の妻壁部31の第1領域31Aから排気する場合の空気の流れについて説明する。なお、この場合、図示は省略するが、空気の流れる向きは、図2〜図7における矢印の向きとは反対向きになる。
送風機50により第2床下空間12Bから第1床下空間12Aに向けて送風する。これにより、減圧空間となった第2床下空間12Bに空気が流れ込み、加圧空間となった第1床下空間12Aから空気が流れ出す、一連の空気の流れが発生する。
1階の居住空間22Bに移動した空気は、第1床部20に設けられた通気口24Bを通じて、第2床下空間12Bまで移動する。
第2床下空間12Bに移動した空気は、送風機50によって第2床下空間12Bから第1床下空間12Aに移動する。
第1床下空間12Aに移動した空気は、第1床部20に設けられた通気口24Aを通じて、1階の居住空間(第1空間22A)まで移動する。
1階の居住空間22Aに移動した空気は、第2床部21に設けられた通気口25A、階段室26及び吹き抜け27を通じて2階の居住空間(第1空間23A)まで移動する。
2階の居住空間23Aまで移動した空気は、一対の妻壁部31の第1領域31Aを通じて室外空間に排気される。
10 :基礎部
11 :床下分離壁
12A :第1床下空間
12B :第2床下空間
20 :第1床部
21 :第2床部
22 :1階の居住空間
22A :第1空間
22B :第2空間
23 :2階の居住空間
23A :第1空間
23B :第2空間
24A :通気口
24B :通気口
25A :通気口
25B :通気口
26 :階段室
27 :吹き抜け
30 :壁部
31 :妻壁部(庇直下の壁部)
32 :空間分離壁
33 :間仕切り壁
34 :連通口
40 :屋根部
50 :送風機
52 :温度・湿度調節装置
Claims (10)
- 1つ又は複数の床部と、前記床部のうち、最下層の床部の下側に画成された床下空間と、相対向する一対の庇直下の壁部とを有する家屋の換気システムであって、
前記庇直下の壁部を構成し、室外空間と室内空間とを通気可能に区画する無機発泡体と、
前記一対の庇直下の壁部をそれぞれ第1領域と第2領域とに分離するとともに、前記家屋の居住空間を縦方向に、前記第1領域と連接する第1空間、及び、前記第2領域と連接する第2空間に略気密に分離する空間分離壁と、
前記床下空間を、前記第1空間と空間的に接続する第1床下空間、及び、前記第2空間と空間的に接続する第2床下空間に分離する床下分離壁と、
前記床下分離壁に配された、正逆方向に送風可能な送風機と、
前記送風機の送風方向を所定のタイミングで切り替える送風制御部と、を備え、
前記送風機により前記第1床下空間から前記第2床下空間に向けて送風することにより、
(1)前記一対の庇直下の壁部の前記第1領域から前記無機発泡体を通じて給気した空気を、前記第1空間を介して前記第1床下空間まで移動させ、
(2)第1床下空間まで移動した空気を、前記送風機によって前記第1床下空間から前記第2床下空間まで移動させ、
(3)前記第2床下空間に移動させた空気を、前記第2床下空間から前記第2空間まで移動させ、
(4)前記第2空間に移動させた空気を、前記一対の庇直下の壁部の前記第2領域から前記無機発泡体を通じて室外空間に排気し、
前記送風機の送風方向を切り替えて前記第2床下空間から前記第1床下空間に向けて送風することにより、空気の流れが前記(1)〜(4)とは逆になること、を特徴とする換気システム。 - 前記第1領域と前記第2領域とは略同じ面積となるように分けられている、請求項1に記載の換気システム。
- 前記床下分離壁と前記空間分離壁とは、上下方向でほぼ同じ位置となるように設けられている、請求項1又は2に記載の換気システム。
- 前記庇直下の壁部は妻壁である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の換気システム。
- 前記無機発泡体は、通気型無機断熱コンクリート(BIC)である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の換気システム。
- 前記送風制御部は、前記送風機の送風方向を60分以内の間隔で切り替える、請求項1〜5のいずれか一項に記載の換気システム。
- 前記床下空間において、前記送風機の近傍に配された温度・湿度調節装置を備える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の換気システム。
- 前記床部には、第2床下空間及び第2空間と接続し、縦方向へ空気を通過させる通気口が設けられている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の換気システム。
- 前記居住空間は、間仕切り壁によって区画されており、該間仕切り壁には、前記区画された空間同士を横方向に連通する連通口が設けられている、請求項1〜8のいずれか一項に記載の換気システム。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の換気システムを備えた家屋。
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