JP2019007332A - Underfloor space structure for natural convection type air conditioning, and building equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自然対流式空調のための床下空間構造およびこれを備えた建屋に関し、詳細には、1階または複数階の居住域空間を有する建屋において、屋外から屋内へ取り入れられた外気と、前記外気が温められて屋内を巡って回帰する回帰暖気との温度差を利用して、前記屋内において自然な空気の対流運動を発生させて前記居住域空間を空調する、基礎断熱した1階床面の床下の区域、または基礎断熱した1階床面の床下の区域ならびに1階の居住域空間および2階の居住域空間を接続する階段下の区域において区画された自然対流式空調のための床下空間構造およびこれを備えた建屋に関し、より詳細には、前記外気と前記回帰暖気とを取り入れ、混合して熱交換させて混合空気を生じさせる空気混合空間と、前記混合空気を加温して暖気を生じさせる空気加温空間と、前記空気混合空間と前記空気加温空間とを連通して前記混合空気を流通させる空間連通手段とを備え、前記空気混合空間は四方が壁部で囲まれており、前記空気混合空間の天井には、前記回帰暖気を前記空気混合空間内へ取り入れる回帰暖気取り入れ手段が形成されており、前記空気混合空間の内部には、断熱施工が施された外気取り入れ手段の、外気排出口が配置されており、前記外気取り入れ手段は、前記建屋の外壁に形成された外気吸入口から延伸して、前記空気混合空間の四方を囲む壁部を構成する、後方壁部、前方壁部、左方壁部および右方壁部のうちの、前記空間連通手段が形成されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部に貫設されており、前記空気加温空間の内部には、熱源が配設されており、前記空間連通手段は、前記後方壁部、前記前方壁部、前記左方壁部および前記右方壁部のうちの、前記外気取り入れ手段が貫設されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部に形成されており、かつ、前記外気排出口は、前記1階床面より低い位置に配置されるとともに、前記空間連通手段と、前記回帰暖気取り入れ手段と、前記外気排出口とが、互いに近傍に位置することを特徴とする前記床下空間構造、およびこれを備えた、自然な空気の対流運動を利用して前記居住域空間を空調する建屋に関する。 The present invention relates to an underfloor space structure for natural convection air conditioning and a building including the same, and in particular, in a building having a residential area space on the first floor or a plurality of floors, outside air taken indoors from outside, A base-insulated first floor that air-conditions the living space by generating a natural air convection motion in the indoor space by using a temperature difference from the recurring warm air that is warmed to return to the indoor space when the outside air is warmed For natural convection air conditioning partitioned in the area under the floor, or the area under the ground floor of the first floor with basic insulation, and the area under the stairs connecting the residential space of the first floor and the residential space of the second floor More specifically, an underfloor space structure and a building including the same are described. More specifically, the outside air and the recurrent warm air are taken in, mixed and heat-exchanged to generate mixed air, and the mixed air is heated. Warm And an air heating space that causes the mixed air to flow through the air mixing space and the air heating space, and the air mixing space is surrounded by walls on all sides. In addition, a return warm air intake means for taking the return warm air into the air mixture space is formed in the ceiling of the air mixing space, and an outside air intake means provided with heat insulation in the air mixing space. The rear air outlet is disposed, and the outside air intake means extends from an outside air inlet formed in the outer wall of the building and constitutes a wall portion that surrounds the four sides of the air mixing space. The air heating space is formed through at least one of the front wall portion, the left wall portion, and the right wall portion different from the wall portion on which the space communication means is formed. A heat source is arranged inside The space communication means is different from a wall portion of the rear wall portion, the front wall portion, the left wall portion, and the right wall portion, through which the outside air intake means is provided. The outside air outlet is formed in at least one of the walls, and is disposed at a position lower than the floor surface of the first floor, and the space communication means, the return warm air intake means, and the outside air exhaust The present invention relates to an underfloor space structure characterized in that outlets are located in the vicinity of each other, and a building provided with the same, which uses the natural air convection motion to air-condition the living space.
近年、建屋に外気を取り入れつつ建屋の床下空間に熱源を設けることにより、自然な空気の対流運動を発生させて居室全体の暖房・換気を行う、断熱・気密化された建屋が建築されている。 In recent years, heat-insulated and air-tight buildings have been constructed that heat and ventilate the entire room by generating natural air convection motion by providing a heat source in the underfloor space of the building while taking outside air into the building. .
そのような建屋として、例えば、高気密、高断熱建物において基礎断熱された床下の土間コンクリ−トの上に敷設した木炭粒と床下空間に設置した放熱器と床面に設けた排気用通気口と吸気用通気口とからなり、床下に設けた放熱器により暖められた空気を、温度差を利用して排気用通気口から室内に送り込み、またその室内空気を吸気用通気口から床下空間へ送り込んで循環させると同時に、床下に敷設した水蒸気を含んだ木炭粒を介して加湿させる、調湿機能付き床下暖房システムを備えた建屋(特許文献1)の他、床下空間の中の少なくとも一部に第一外気快適化手段や第二外気快適化手段を設けた床下暖房建屋(特許文献2)、高気密に構成した建屋本体と、建屋本体の床下に設置し、外気を建屋本体内に強制導入する換気装置と、建屋本体に設けられ、室内の空気を屋外に排出するための排気口と、建屋本体に設けられ、換気装置により供給される外気を室内に吹き出す通気口とから構成してなる高気密型建屋において、流動する外気と接触する状態で通気口に空気改質物質を収納する空気改質用トレーを着脱可能に設けた建屋(特許文献3)、床下空間に配置された、床下空間に供給される外気と居住空間を巡回して床下空間へと回帰してきた循環空気とを暖める蓄熱暖房装置と、床下空間に外気を供給する給気手段とを配置し、さらに回帰開口部から床下へ回帰する空気の量を増減制御することにより吹出開口部から吹き出す暖気吹出量を調整する回帰空気量制御手段とを有する、自然対流式床下暖房換気システムおよびこれを備えた建屋(特許文献4)、床下空間と外気取入れ口および外気取入れ口より高所に位置する排気口を設けた建屋本体と、建屋本体に設けられ、吸気ファンにより外気取入れ口から外気を取り込む定圧室と、床下空間内に設けられ、定圧室から外気が供給されるとともに、一階床部に設けた回帰口に連通する定温室と、床下空間から二階空間に連通して設けた上昇風道と、二階空間を一階空間に連通する下降風道と、一階空間および二階空間の仕切壁に設けた通気口と、前記床下空間に配置した熱源とから構成される換気温調式建屋(特許文献5)などが挙げられる。 As such a building, for example, a charcoal grain laid on the underfloor concrete concrete that is fundamentally insulated in a highly airtight and highly insulated building, a radiator installed in the underfloor space, and an exhaust vent provided on the floor surface The air warmed by the radiator located under the floor is sent into the room from the exhaust vent using the temperature difference, and the room air is sent from the air intake vent to the underfloor space. At least a part of the underfloor space in addition to a building (Patent Document 1) equipped with an underfloor heating system with a humidity control function, which is fed and circulated and is humidified through charcoal grains containing water vapor laid under the floor The underfloor heating building (Patent Document 2) provided with the first outside air comforting means and the second outside air comforting means, a highly airtight building body, and the building body under the floor, forcing the outside air into the building body A ventilation device to be introduced; In a high airtight type building comprising an exhaust port for exhausting indoor air to the outdoors and an air vent provided in the building main body and venting outside air supplied by a ventilator to the room A building (Patent Document 3) in which an air reforming tray for storing an air reforming substance in a vent is detachably provided in contact with flowing outside air, and is supplied to the underfloor space disposed in the underfloor space Air that recirculates outside air and living space and circulates air that has returned to the underfloor space and air supply means for supplying outside air to the underfloor space are arranged, and air that returns to the underfloor from the return opening Natural convection type underfloor heating / ventilation system having a return air amount control means for adjusting the amount of warm air blown out from the blowout opening by increasing / decreasing the amount of air, and a building equipped with the same (Patent Document 4), underfloor space A building body with an outside air inlet and an exhaust port located higher than the outside air inlet, a constant pressure chamber that is provided in the building body and that takes in outside air from the outside air inlet by an intake fan, and is provided in the underfloor space and has a constant pressure Outside air is supplied from the room, a constant temperature greenhouse that communicates with the return opening provided on the first floor, a rising airway that communicates from the underfloor space to the second floor space, and the second floor space communicates with the first floor space. A ventilation temperature control building (Patent Document 5) composed of a downdraft, a vent provided in the partition walls of the first floor space and the second floor space, and a heat source disposed in the underfloor space can be mentioned.
しかしながら、特許文献1に開示されている調湿機能付き床下暖房システムを備えた建屋では、吸気口が居住域空間の上方に形成されているため、居住域空間に冬季の冷涼な外気が入ってきてしまい、特に寒冷地では実用化されにくい。また、特許文献2に開示されている床下暖房建屋では、居住域ごとの気密性と断熱性を相当高めなければならず、その結果、建屋の構造が一定構造に限られてしまい、居住者が利用しづらい構造になる虞がある。さらに、特許文献3に開示されている建屋では、構造、屋内における空気の対流が起きにくく、その結果、外気の吸気をどうしても機械(動力)による吸気に頼らざるを得ない。
However, in the building provided with an underfloor heating system with a humidity control function disclosed in
一方、特許文献4に開示されている自然対流式床下暖房換気システムおよびこれを備えた建屋では、あえて熱量の大きい蓄熱暖房を用いることによって、断続的に暖気を発生させて上昇気流を形成させ、これにより、室内において強制的に空気の対流を生じさせているのであって、室内を循環して回帰する暖気と冷涼な外気をお互いに引き合わせて、混合・熱交換させることにより空気の対流を発生させている、換言すれば、室内の温暖な空気と冷涼な外気との温度差を利用して「自然対流」を発生させているのとは異なっている。また、あえて熱量の大きい蓄熱暖房を用いて断続的に暖気を発生させて上昇気流を形成させ、室内において強制的に対流を生じさせているが故に、室内を循環して回帰する暖気と冷涼な外気をお互いに引き合わせて、混合・熱交換させるための空間(空気混合空間)を備える必要がないばかりか、そのままでは室内温度が上昇しすぎてしまうために、回帰空気量制御手段を配設して、定時的に室内の対流をシャットアウトして室内温度を下げる必要があることから、穏やかで、かつ温もりのある空気の対流を実現することは困難である。
On the other hand, in the natural convection type underfloor heating and ventilation system disclosed in
他方、特許文献5に開示されている換気温調式建屋では、室内を循環して回帰する暖気と冷涼な外気をお互いに引き合わせて、混合・熱交換させるための空間(空気混合空間)に、一見該当しそうな、定温室が備えられているものの、室内に取り入れられた冷涼な外気を外気吸引ファンという機械的制御によって定温室に送り込むことにより、室内において強制的に空気の対流を生じさせているのであり、やはり、室内を循環して回帰する暖気と冷涼な外気をお互いに引き合わせて、混合・熱交換させることにより空気の対流を発生させている、換言すれば、室内の温暖な空気と冷涼な外気との温度差を利用して「自然対流」を発生させているのとは異なっている。
On the other hand, in the ventilation temperature control building disclosed in
なお、特許文献4に開示されている自然対流式床下暖房換気システムおよびこれを備えた建屋において、特許文献5に開示されている換気温調式建屋における定温室を配設するとの考えが一見できそうではあるが、上述の通り、特許文献4に開示されている自然対流式床下暖房換気システムおよびこれを備えた建屋では、あえて熱量の大きい蓄熱暖房を用いているが故に、そのままでは室内温度が上昇しすぎてしまうため、回帰空気量制御手段を配設して、定時的に室内の対流をシャットアウトして室内温度を下げる必要があるのであり、これにさらに、外気吸引ファンという機械的制御により室内において強制的に空気の対流を生じさせている特許文献5に記載の定温室を配設して、室内を循環して回帰する暖気と冷涼な外気をお互いに引き合わせて、混合・熱交換させることにより空気の対流を発生させる必要はまったくないことから、特許文献4に開示されている自然対流式床下暖房換気システムおよびこれを備えた建屋と、特許文献5に開示されている換気温調式建屋とでは、目的を異にしているといえ、このような考えには阻害要因が存在するといえる。
In addition, in the natural convection type underfloor heating / ventilation system disclosed in
そこで本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、屋内において、温度差のある回帰暖気と冷涼な外気とを確保しつつ、前記回帰暖気と冷涼な外気とがお互いに引き合う作用を利用してしっかりと混合させて熱交換させることができることから、屋内において、動力に頼ることなく、自然に、かつ穏やかで温もりのある空気の対流を発生かつ持続させることができる、自然対流式空調を実現するための床下空間構造を提供すること、さらには、居住域空間における空調や加湿、室温調整が容易であり、常時しっかりと換気をしつつ居住域空間の隅々までムラなく暖めることができる建屋を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and in the indoor, while ensuring the return warm air and the cool outside air having a temperature difference, the return warm air and the cool outside air are mutually. Naturally, it is possible to generate and sustain convection of air naturally and calmly without relying on power, because it can be mixed and heat exchanged by using the attractive action. Providing an underfloor space structure to realize convection type air conditioning, and furthermore, air conditioning, humidification, and room temperature adjustment in the living area space are easy, and there is no unevenness in every corner of the living area space with constant ventilation The purpose is to provide a building that can be warmed.
本発明者は、鋭意研究の結果、基礎断熱した1階床面の床下の区域、または基礎断熱した1階床面の床下の区域ならびに1階の居住域空間および2階の居住域空間を接続する階段下の区域において区画された自然対流式空調のための床下空間構造について、外気と回帰暖気とを取り入れて混合して熱交換させる空気混合空間と、混合空気を加温して暖気を生じさせる空気加温空間と、空気混合空間と空気加温空間とを連通して混合空気を流通させる空間連通手段とを備え、空気混合空間の四方を壁部で囲み、空気混合空間の天井には、回帰暖気を空気混合空間内へ取り入れる回帰暖気取り入れ手段を形成し、空気混合空間の内部には、断熱施工を施した外気取り入れ手段の、外気排出口を配置し、外気取り入れ手段は建屋の外壁に形成した外気吸入口から延伸させて、空気混合空間の四方を囲む壁部を構成する、後方壁部、前方壁部、左方壁部および右方壁部のうちの、空間連通手段が形成されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部に貫設し、空気加温空間の内部に熱源を配設し、空間連通手段を、後方壁部、前方壁部、左方壁部および右方壁部のうちの、外気取り入れ手段が貫設されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部に形成し、かつ、外気排出口を、1階床面より低い位置に配置するとともに、空間連通手段と、回帰暖気取り入れ手段と、外気排出口とを、互いに近傍に位置させる(配置する)ことによって、温度差のある回帰暖気と外気とを確保しつつ、前記回帰暖気と冷涼な外気とがお互いに引き合う作用を利用してしっかりと混合させて熱交換させることができ、これにより、屋内において、動力に頼ることなく、自然に、かつ穏やかで温もりのある空気の対流を発生かつ持続させることができる、自然対流式空調を実現することができることを見出し、下記の各発明を完成した。 As a result of diligent research, the present inventor has connected the area under the floor of the first floor with basic insulation, or the area under the floor of the first floor with basic insulation, and the living area space on the first floor and the living area space on the second floor. The space under the floor for natural convection type air conditioning, which is divided in the area under the stairs, mixes the outside air and the return warm air to mix and exchange heat, and warms the mixed air to generate warm air. And an air heating space to communicate with the air mixing space and the air heating space to circulate the mixed air. The four sides of the air mixing space are surrounded by walls, and the ceiling of the air mixing space is The return warm air intake means to take the return warm air into the air mixing space is formed. Inside the air mixing space, the outside air intake means of the outside air intake means with heat insulation is arranged, and the outside air intake means is the outer wall of the building Formed outside A wall in which space communication means is formed among the rear wall portion, the front wall portion, the left wall portion, and the right wall portion that extends from the suction port and forms a wall portion surrounding the four sides of the air mixing space. The heat source is disposed in at least one of the wall portions different from the portion, the heat source is disposed inside the air heating space, and the space communication means includes the rear wall portion, the front wall portion, the left wall portion, and the right wall portion. Of these, the outside air intake means is formed in at least one of the wall portions different from the wall portion through which the outside air intake means is provided, and the outside air discharge port is disposed at a position lower than the first floor surface, and the space communication means In addition, the return warm air intake means and the outside air discharge port are positioned (disposed) in the vicinity of each other, so that the return warm air and the outside air having a temperature difference are secured to each other while the return warm air and the cool outside air are mutually secured. Heat exchange by mixing firmly using the attractive action As a result, it has been found that natural convection air conditioning that can generate and sustain convection of air naturally and calmly without relying on power can be realized indoors. The following inventions have been completed.
(1)1階または複数階の居住域空間を有する建屋において、屋外から屋内へ取り入れられた外気と、前記外気が温められて屋内を巡って回帰する回帰暖気との温度差を利用して、前記屋内において自然な空気の対流運動を発生させて前記居住域空間を空調する、基礎断熱した1階床面の床下の区域、または基礎断熱した1階床面の床下の区域ならびに1階の居住域空間および2階の居住域空間とを接続する階段下の区域において区画された自然対流式空調のための床下空間構造であって、前記外気と前記回帰暖気とを取り入れ、混合して熱交換させて混合空気を生じさせる空気混合空間と、前記混合空気を加温して暖気を生じさせる空気加温空間と、前記空気混合空間と前記空気加温空間とを連通して前記混合空気を流通させる空間連通手段とを備え、前記空気混合空間は四方が壁部で囲まれており、前記空気混合空間の天井には、前記回帰暖気を前記空気混合空間内へ取り入れる回帰暖気取り入れ手段が形成されており、前記空気混合空間の内部には、断熱施工が施された外気取り入れ手段の、外気排出口が配置されており、前記外気取り入れ手段は、前記建屋の外壁に形成された外気吸入口から延伸して、前記空気混合空間の四方を囲む壁部を構成する、後方壁部、前方壁部、左方壁部および右方壁部のうちの、前記空間連通手段が形成されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部に貫設されており、前記空気加温空間の内部には、熱源が配設されており、前記空間連通手段は、前記後方壁部、前記前方壁部、前記左方壁部および前記右方壁部のうちの、前記外気取り入れ手段が貫設されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部に形成されており、かつ、前記外気排出口は、前記1階床面より低い位置に配置されるとともに、前記空間連通手段と、前記回帰暖気取り入れ手段と、前記外気排出口とが、互いに近傍に位置することを特徴とする前記床下空間構造。 (1) In a building having a residential area space on the first floor or a plurality of floors, using the temperature difference between the outside air taken from the outside to the inside and the return warm air that is warmed and returns to the inside when the outside air is warmed, The first floor floor area under basic insulation, or the first floor floor area under basic heat insulation, and the first floor residence, in which the indoor space is air-conditioned by generating natural air convection motion An underfloor space structure for natural convection type air conditioning, which is partitioned in the area under the stairs that connects the area space and the living area space on the second floor, taking in the outside air and the return warm air, mixing them, and exchanging heat The mixed air is circulated through the air mixing space for generating mixed air, the air heating space for heating the mixed air to generate warm air, and the air mixing space and the air heating space. Spatial Communicator The air mixing space is surrounded by walls on four sides, and a return warm air intake means for taking the return warm air into the air mixing space is formed on the ceiling of the air mixing space, Inside the air mixing space, the outside air intake means of the outside air intake means subjected to heat insulation construction is arranged, the outside air intake means extends from the outside air inlet formed in the outer wall of the building, Of the rear wall portion, the front wall portion, the left wall portion and the right wall portion constituting the wall portion surrounding the four sides of the air mixing space, at least different from the wall portion in which the space communication means is formed. A heat source is disposed inside the air heating space, and the space communication means includes the rear wall portion, the front wall portion, and the left wall. Of the outer wall and the right wall The outside air discharge port is formed at a position lower than the first floor surface, and is formed on at least one of the wall portions different from the wall portion through which the insertion means is provided. The underfloor space structure characterized in that the means, the return warm air intake means, and the outside air discharge port are located in the vicinity of each other.
(2)前記空気混合空間の天井が、前記1階床面のうちの所定の部分、前記仕切板または階段であることを特徴とする、(1)に記載の自然対流式空調のための床下空間構造。 (2) The floor for the natural convection type air conditioning according to (1), wherein the ceiling of the air mixing space is a predetermined portion of the floor surface of the first floor, the partition plate or the stairs. Spatial structure.
(3)建屋容積が150m3以上1000m3以下の場合において、前記後方壁部および前記前方壁部と直交する平面で前記空気混合空間を縦方向へ切った縦断面の縦断面積S1と前記外気排出口の開口の実開口面積S2との面積比S1/S2の値が、2.4≦S1/S2≦70であることを特徴とする、(1)または(2)に記載の自然対流式空調のための床下空間構造。 (3) When the building volume is 150 m 3 or more and 1000 m 3 or less, the vertical cross-sectional area S 1 of the vertical cross section obtained by cutting the air mixing space in the vertical direction on a plane orthogonal to the rear wall portion and the front wall portion and the outside air (1) or (2) characterized in that the ratio of the area ratio S 1 / S 2 to the actual opening area S 2 of the opening of the discharge port is 2.4 ≦ S 1 / S 2 ≦ 70 Underfloor space structure for natural convection air conditioning as described.
(4)建屋容積が150m3以上1000m3以下の場合において、前記後方壁部および前記前方壁部と直交する平面で前記空気混合空間を横方向へ切った横断面の横断面積S3と前記外気排出口の開口の実開口面積S2との面積比S3/S2の値が、2.1≦S3/S2≦97であることを特徴とする、(1)から(3)の少なくともいずれか一項に記載の自然対流式空調のための床下空間構造。 (4) In the case where the building volume is 150 m 3 or more and 1000 m 3 or less, the cross-sectional area S 3 of the cross section obtained by cutting the air mixing space in a horizontal direction on a plane orthogonal to the rear wall portion and the front wall portion and the outside air The ratio of the area ratio S 3 / S 2 to the actual opening area S 2 of the opening of the discharge port is 2.1 ≦ S 3 / S 2 ≦ 97, (1) to (3) An underfloor space structure for natural convection air conditioning according to at least one of the preceding claims.
(5)(1)から(4)の少なくともいずれかに記載の自然対流式空調のための床下空間構造と、前記空気加温空間において生じた前記暖気を、前記居住域空間、および前記居住域空間の天井またはその近傍へ誘導する暖気誘導部と、前記建屋の前記居住域空間のうち最も上階に位置する居住域空間の天井またはその近傍に形成されて前記暖気の一部を屋外へ排出する一部暖気排出手段と、前記外気取り入れ手段とを備えることを特徴とする、自然な空気の対流運動を利用して前記居住域空間を空調する建屋。 (5) Underfloor space structure for natural convection type air conditioning according to at least any one of (1) to (4), and the warm air generated in the air heating space, the living space, and the living space A warm air guiding portion that guides to the ceiling of the space or the vicinity thereof, and the ceiling of the living space located on the uppermost floor of the living space of the building or the vicinity thereof, and discharges a part of the warm air to the outside The building which air-conditions the said residential area space using the convection motion of natural air characterized by including the said partial warm air discharge | emission means and the said external air intake means.
本発明に係る自然対流式空調のための床下空間構造およびこれを備えた建屋によれば、屋内において、温度差のある回帰暖気と冷涼な外気とを確保しつつ、前記回帰暖気と冷涼な外気とがお互いに引き合う作用を利用してしっかりと混合させて熱交換させることができ、それにより屋内において、動力に頼ることなく、自然に、かつ穏やかで温もりのある空気の対流を発生かつ持続させることができ、さらには、居住域空間における空調や加湿、室温調整を容易に行うことができ、居住域空間において常時しっかりと換気をしつつ屋内の隅々までムラなく暖めることができ、自然な温もりのある極めて快適な居住域空間を提供することができる。 According to the underfloor space structure for natural convection-type air conditioning and the building including the same according to the present invention, the return warm air and the cool outside air are secured indoors while ensuring the return warm air and the cool outside air having a temperature difference. Can be mixed and heat-exchanged by using the action of attracting each other, thereby generating and sustaining natural, gentle and warm air convection indoors without relying on power In addition, air conditioning, humidification, and room temperature adjustment in the living space can be easily performed, and the indoor space can be warmed up to the corners of the indoor space while being well ventilated at all times. A warm and extremely comfortable living space can be provided.
以下、本発明に係る自然対流式空調のための床下空間構造の第一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。本第一実施形態の自然対流式空調床下空間構造1は、1階または複数階の居住域空間8を有する建屋9において、屋外から屋内へ取り入れられた外気OAと、外気OAが温められて屋内を巡って回帰する回帰暖気RAとの温度差を利用して、屋内において自然な空気の対流運動を発生させて居住域空間8を空調する床下空間構造1であって、図1、図2に示すように、「基礎断熱した1階床面FS1の床下の区域」ならびに「1階の居住域空間8および2階の居住域空間8を接続する階段81の下の区域」において区画されている。
Hereinafter, a first embodiment of an underfloor space structure for natural convection air conditioning according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the natural convection type air-conditioning
すなわち、本第一実施形態の自然対流式空調床下空間構造1は、図1に示すように、建屋9の屋内を巡回して回帰した回帰暖気RAを確実に回収して、屋外から屋内へ取り入れられた外気OAと回帰暖気RAとがお互いに引き合う作用を利用して、しっかりと混合させて熱交換させ、その混合し熱交換した混合空気MAを加温して暖め、生じた暖気HAを居住域空間8へと送り出す構造であり、図1に示すように、基礎断熱した1階床面FS1の床下の区域ならびに1階の居住域空間8および2階の居住域空間8を接続する階段81の下の区域において区画されていて、空気混合空間2と、空気加温空間3と、空間連通手段4とを備えている。なお、本第一実施形態において、自然対流式空調床下空間構造1の底部(地盤面GSの近傍)は、コンクリート盤12により構成されるとともに、基礎断熱を構成する底部断熱材11によって断熱されている。以下、各構成について詳細に説明する。
That is, the natural convection type air-conditioning
本第一実施形態における空気混合空間2は、外気OAと回帰暖気RAとを取り入れ、混合させて熱交換させ、混合空気MAを生じさせる空間、すなわち、建屋9の屋内を巡回して回帰した回帰暖気RAを確実に回収するとともに、屋外から屋内へ取り入れられた外気OAを確実に確保しつつ、取り入れられた外気OAと回帰暖気RAとがお互いに引き合う作用を利用して外気OAと回帰暖気RAとをしっかりと混合させて熱交換させる空間であり、図2に示すように、四方が壁部21〜24で囲まれている。
The
壁部21〜24は、図2に示すように、外壁91側に位置する後方壁部21、後方壁部21の対面に位置する前方壁部22、後方壁部21の左側に位置する左方壁部23および後方壁部の右側に位置する右方壁部24から構成されており、その壁部21〜24によって四方が囲まれた空気混合空間2の内部には、断熱施工が施された外気取り入れ手段7の、外気排出口72が配置されている。また、空気混合空間2の天井25には、図1、図2に示すように、回帰暖気RAを空気混合空間2内へ取り入れる回帰暖気取り入れ手段26が形成されている。
As shown in FIG. 2, the wall portions 21 to 24 are a rear wall portion 21 located on the
外気取り入れ手段7は、建屋9の屋内と屋外における空気の温度差により生ずる空気の対流運動を利用して、屋外から外気OAを空気混合空間2へ取り入れるための手段であり、本第一実施形態おいては、図1、図2に示すように、断熱施工が施された1本の略S字状の導入管73からなっており、導入管73の上方の開口端部である外気吸気口71を建屋9の外壁91に貫設し、空間連通手段4が形成されている前方壁部22とは異なる後方壁部21に導入管73を貫通させ、導入管73の下方の開口端部である外気排出口72を空気混合空間2の内部に配置している。換言すれば、外気取り入れ手段7は、建屋9の外壁91に形成された1つの外気吸入口71から延伸して後方壁部21に貫設されているが、本発明においてはこれに限られず、図3(a)〜(i)に示すように、例えば、建屋9の外壁91に形成された1または2つ以上の外気吸入口71から延伸して、後方壁部21、前方壁部22、左方壁部23および右方壁部24のうちの、空間連通手段4が形成されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部、換言すれば、外気取り入れ手段7は、図3に示すように、1または複数本の導入管73から構成されて、後方壁部21、前方壁部22、左方壁部23および右方壁部24からなる群から選択される1つ、2つまたは3つの壁部であって、空間連通手段4が形成されている壁部とは異なる壁部に貫設することができる。なお、1または複数本の導入管73の口径、すなわち、後述する外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)は一定でなくてもよく、図3(a)〜(i)のそれぞれに示す態様はそれらの例の一部である。また、本第一実施形態おいて、外気排出口72は、図1に示すように、壁部21〜24と空気混合空間2の天井25とに囲まれた空間である空気混合空間2の底部(地盤面GSの近傍)に、1階床面FS1より低い位置に、換言すれば、1階床面FS1より下方に位置するように配置されている。
The outside air intake means 7 is means for taking outside air OA from the outside into the
一方、回帰暖気取り入れ手段26は、建屋9内を巡回した暖気HAの一部を屋外へ排出する一部暖気排出手段6によっても建屋9の外に排出されないまま居住域空間8へ回帰した回帰暖気RAを、空気混合空間2へ取り込むための手段であり、図1、図2に示すように、空気混合空間2の天井25に形成されている。なお、本第一実施形態において、空気混合空間2の天井25は、図1に示すように、階段81のうちの所定の範囲の部分に当たり、回帰暖気取り入れ手段26は、当該部分である階段81の蹴上げ82に形成されている。また、回帰暖気取り入れ手段26の構造は、本発明の特徴を損なわない範囲において実開口を有していれば特に限定されないが、例えば、図4に示すように、複数のスリットが形成された板状の開口制御板などを用いて形成する他、ガラリを用いることができる。
On the other hand, the return warm air intake means 26 returns to the
本第一実施形態において、空気混合空間2は、建屋容積が170m3以上1000m3以下の場合においては、図5(a)および(b)に示すように、空気混合空間2を後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で縦方向へ切った縦断面の縦断面積S1(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S1/S2の値が、9.5≦S1/S2≦70となるように形成することが好適である。面積比S1/S2=9.5となる場合とは、例えば、図5(a)および図6(a)に示すような、縦断面積S1が3350cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が353cm2である場合の他、縦断面積S1が1675cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が176cm2である場合や、縦断面積S1が5050cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が530cm2である場合などを挙げることができる。これらの場合の面積比S1/S2の値は、それぞれ、「3350cm2/353cm2」、「1675cm2/176cm2」および「5050cm2/530cm2」と計算される。なお、本第一実施形態において、面積比S1/S2の値が9.5を下回る場合は、回帰暖気取り入れ手段26の実開口面積を充分に確保することができず、外気OAと回帰暖気RAとを混合させ熱交換させて得られた混合空気MAの流れの勢いが悪くなり、その結果、屋内における自然な空気の対流運動を発生させることが困難となる。一方、面積比S1/S2=70となる場合とは、例えば、図5(b)および図6(b)に示すような、縦断面積S1が24750cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が353cm2である場合の他、縦断面積S1が12300cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が176cm2である場合や、縦断面積S1が37200cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が530cm2である場合などを挙げることができる。これらの場合の面積比S1/S2の値は、それぞれ、「24750cm2/353cm2」、「12300cm2/176cm2」および「37200cm2/530cm2」と計算される。なお、本第一実施形態において、面積比S1/S2の値が70を上回る場合は、屋外から屋内へ取り入れられた外気OAと回帰暖気RAとを確実に混合させて熱交換させることができず、その結果、空気混合空間2が低温にならなくなり、屋内における自然な空気の対流運動を発生させることが困難となる。なお、本第一実施形態における「開口の実開口面積」とは、開口における正味の開口部分の面積をいい、例えば、開口において開口制御板などが設けられている場合は、その開口制御板などの部分が占める面積を除いた、実際に開口している部分の面積をいう。
In the first embodiment, the
また、本第一実施形態において、空気混合空間2は、建屋容積が170m3以上1000m3以下の場合においては、図6(a)および(b)に示すように、空気混合空間2を後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で横方向へ切った横断面の横断面積S3(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S3/S2の値が、5.1≦S3/S2≦97となるように形成することが好適である。面積比S3/S2=5.1となる場合とは、例えば、図5(a)および図6(a)に示すような、横断面積S3が1800cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が353cm2である場合の他、横断面積S3が900cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が176cm2である場合や、横断面積S3が2700cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が530cm2である場合などを挙げることができる。これらの場合の面積比S3/S2の値は、それぞれ、「1800cm2/353cm2」、「900cm2/176cm2」および「2700cm2/530cm2」と計算される。なお、本第一実施形態において、面積比S3/S2の値が5.1を下回る場合は、回帰暖気取り入れ手段26の実開口面積を充分に確保することができず、外気OAと回帰暖気RAとを混合させ熱交換させて得られた混合空気MAの流れの勢いが悪くなり、その結果、屋内における自然な空気の対流運動を発生させることが困難となる。一方、面積比S3/S2=97となる場合とは、例えば、図5(b)および図6(b)に示すような、横断面積S3が34300cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が353cm2である場合の他、横断面積S3が17100cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が176cm2である場合や、横断面積S3が51500cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が530cm2である場合などを挙げることができる。これらの場合の面積比S3/S2の値は、それぞれ、「34300cm2/353cm2」、「17100cm2/176cm2」および「51500cm2/530cm2」と計算される。面積比S3/S2が97を上回る場合、屋外から屋内へ取り入れられた外気OAと回帰暖気RAとを確実に混合させて熱交換させることができず、その結果、空気混合空間2が低温にならなくなり、屋内における自然な空気の対流運動を発生させることが困難となる。
Further, in the first embodiment, the
なお、本第一実施形態において、建屋容積が170m3未満の場合は、後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で空気混合空間2を縦方向へ切った縦断面の縦断面積S1(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S1/S2の値が9.5≦S1/S2≦70となるように空気混合空間2を形成すること自体、あるいは後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で空気混合空間2を横方向へ切った横断面の横断面積S3(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S3/S2の値が5.1≦S3/S2≦97となるように空気混合空間2を形成すること自体が困難となり、建屋容積が1000m3より大の場合は、後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で空気混合空間2を縦方向へ切った縦断面の縦断面積S1(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S1/S2の値が9.5≦S1/S2≦70となるように空気混合空間2を形成しても、あるいは後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で空気混合空間2を横方向へ切った横断面の横断面積S3(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S3/S2の値が5.1≦S3/S2≦97となるように空気混合空間2を形成しても、空気混合空間2が低温にならず、屋内における自然な空気の対流運動を発生させることが困難となる。
In the first embodiment, when the building volume is less than 170 m 3 , the longitudinal sectional area S 1 of the longitudinal section obtained by cutting the
以上より、本第一実施形態において、空気混合空間2は、空気混合空間2の体積V(cm3)と外気排出口72の開口面積S2(cm2)との比V/S2の値が、256≦V/S2≦12971となるように形成することが好適であるということがいえる。
From the above, in the first embodiment, the
本第一実施形態における空気加温空間3は、混合空気MAを加温して暖気HAを生じさせる空間、すなわち、外気OAと回帰暖気RAとを混合させ、熱交換させて得られた混合空気MAを加温し、暖気HAを生じさせるための空間であり、図1、図2に示すように、熱源31を配設している。熱源31は空気加温空間3の底部上に限らず、空気加温空間3の任意の位置に配設してよいが、図1に示すように、室温調整の観点から、空間連通手段4の近傍に当たる空気加温空間3の底部上、暖気誘導部5のダクト51または暖気誘導部5の開口52のうち1階床面FS1に形成されている開口52のその近傍に当たる空気加温空間3の底部上に配設することが好適である。また、熱源31としては、灯油ストーブ、ガスストーブ、ヒートポンプ、蓄熱暖房具(あえて熱量の大きいものを選択する必要はない)、燃料電池などの暖房装置を1または複数個、単独でまたは組み合わせることにより用いることができる。さらに、空気加温空間3には、所望によって加湿手段32を配設してもよく、加湿手段32は空気加温空間3の底部上の他、図1に示すように、例えば、空気加温空間3の天井すなわち1階床面に配設することができる。
The
本第一実施形態における空間連通手段4は、空気混合空間2と空気加温空間3とを連通して混合空気MAを流通させる手段である。本第一実施形態おいて、空間連通手段4は、図1、図2に示すように、前方壁部22に形成されているが、本発明においてはこれに限定されず、図3に示すように、例えば、後方壁部21、前方壁部22、左方壁部23および右方壁部24のうちの、外気取り入れ手段7が貫設されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部、換言すれば、後方壁部21、前方壁部22、左方壁部23および右方壁部24からなる群から選択される1つ、2つまたは3つの壁部であって、外気取り入れ手段7が貫設されている壁部とは異なる壁部に形成することができる。なお、図3に示す態様はその例の一部である。また、本第一実施形態における空間連通手段4の構造は、本発明の特徴を損なわない範囲において実開口を有していれば特に限定されないが、壁部に開口を形成することにより形成されてもよく、図4に示すように、例えば、複数のスリットが形成された板状の開口制御板などを用いて形成することができる他、ガラリを用いることができる。
The space communication means 4 in the first embodiment is a means for allowing the mixed air MA to flow through the
本第一実施形態において、自然対流式空調床下空間構造1は、空気混合空間2、空気加温空間3および空間連通手段4を、それぞれ1または複数備えてもよいということはいうまでもない。そのような構成としては、例えば、空気混合空間2を170m3以上1000m3以下の建屋容積単位ごとに備えてもよい。具体的には、例えば、建屋容積が1500m3の場合は空気混合空間2を2〜9備えてもよく、建屋容積が2000m3の場合は空気混合空間2を2〜12備えてもよく、建屋容積が3000m3の場合は空気混合空間2を3〜18備えてもよい。また、本第一実施形態において、自然対流式空調床下空間構造1は、本発明の特徴を損なわない範囲において、空気混合空間2、空気加温空間3および空間連通手段4以外の構成を備えてもよいということはいうまでもない。
In the first embodiment, it goes without saying that the natural convection type air-conditioning
次に、本発明に係る自然対流式空調のための床下空間構造の第二実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。 Next, a second embodiment of the underfloor space structure for natural convection air conditioning according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本第二実施形態の自然対流式空調床下空間構造1は、1階または複数階の居住域空間8を有する建屋9において、屋外から屋内へ取り入れられた外気OAと、外気OAが温められて屋内を巡って回帰する回帰暖気RAとの温度差を利用して、屋内において自然な空気の対流運動を発生させて居住域空間8を空調する床下空間構造1であって、図2および図7に示すように、「基礎断熱した1階床面FS1の床下の区域」において区画されている。
In the natural convection type air-conditioning
すなわち、本第二実施形態の自然対流式空調床下空間構造1は、図7に示すように、建屋9の屋内を巡回して回帰した回帰暖気RAを確実に回収して、屋外から屋内へ取り入れられた外気OAと回帰暖気RAとがお互いに引き合う作用を利用して、しっかりと混合させて熱交換させ、その混合し熱交換した混合空気MAを加温して暖め、生じた暖気HAを居住域空間8へと送り出す構造であり、図7に示すように、基礎断熱した1階床面FS1の床下の区域において区画されていて、空気混合空間2と、空気加温空間3と、空間連通手段4とを備えている。以下、各構成について詳細に説明する。なお、本第二実施形態の自然対流式空調床下空間構造1のうち、上述した第一実施形態の自然対流式空調床下空間構造1の構成と同一または対応・相当する構成については同一の符号を付すとともに、本第二実施形態において説明のない構成については、第一実施形態と同様として再度の説明を省略する。
That is, the natural convection type air-conditioning
本第二実施形態において、回帰暖気取り入れ手段26は、建屋9内を巡回した暖気HAの一部を屋外へ排出する一部暖気排出手段6によっても建屋9の外に排出されないまま居住域空間8へ回帰した回帰暖気RAを、空気混合空間2へ取り込むための手段であり、図7に示すように、1階床面FS1のうちの所定の部分、換言すれば1階床面FS1のうちの所定の範囲を空気混合空間2の天井25として、空気混合空間2の天井25に形成されているが、本発明においてはこれに限定されず、図8に示すように、例えば、横断面積が矩形の煙突状の筒部27を空気混合空間2と連通するように1階床面FS1上に設け、筒部27を塞ぐ仕切板Dを空気混合空間2の天井25で塞ぐようにして空気混合空間2の天井25として、空気混合空間2の天井25に形成されてもよい。
In the second embodiment, the return warm air intake means 26 is not discharged outside the
本第二実施形態において、空気混合空間2は、建屋容積が150m3以上950m3以下の場合においては、図9(a)および(b)に示すように、空気混合空間2を後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で縦方向へ切った縦断面の縦断面積S1(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S1/S2の値が、2.4≦S1/S2≦50となるように形成することが好適である。面積比S1/S2=2.4となる場合とは、例えば、図9(a)および図10(a)に示すような、縦断面積S1が850cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が353cm2である場合の他、縦断面積S1が425cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が176cm2である場合や、縦断面積S1が1250cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が530cm2である場合などを挙げることができる。これらの場合の面積比S1/S2の値は、それぞれ、「850cm2/353cm2」、「425cm2/176cm2」および「1250cm2/530cm2」と計算される。なお、本第二実施形態において、面積比S1/S2の値が2.4を下回る場合は、回帰暖気取り入れ手段26の実開口面積を充分に確保することができず、外気OAと回帰暖気RAとを混合させ熱交換させて得られた混合空気MAの流れの勢いが悪くなり、その結果、屋内における自然な空気の対流運動を発生させることが困難となる。一方、面積比S1/S2=50となる場合とは、例えば、図9(b)および図10(b)に示すような、縦断面積S1が17500cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が353cm2である場合の他、縦断面積S1が8800cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が176cm2である場合や、縦断面積S1が26500cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が530cm2である場合などを挙げることができる。これらの場合の面積比S1/S2の値は、それぞれ、「17500cm2/353cm2」、「8800cm2/176cm2」および「26500cm2/530cm2」と計算される。なお、本第二実施形態において、面積比S1/S2の値が50を上回る場合は、屋外から屋内へ取り入れられた外気OAと回帰暖気RAとを確実に混合させて熱交換させることができず、その結果、空気混合空間2が低温にならなくなり、屋内における自然な空気の対流運動を発生させることが困難となる。
In the second embodiment, when the building volume is 150 m 3 or more and 950 m 3 or less, as shown in FIGS. 9A and 9B, the
また、本第二実施形態において、空気混合空間2は、建屋容積が150m3以上950m3以下の場合においては、図10(a)および(b)に示すように、空気混合空間2を後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で横方向へ切った横断面の横断面積S3(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S3/S2の値が、2.1≦S3/S2≦97となるように形成することが好適である。面積比S3/S2=2.1となる場合とは、図10(a)に示すように、横断面積S3が740cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が353cm2である場合の他、横断面積S3が375cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が176cm2である場合や、横断面積S3が1100cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が530cm2である場合などを挙げることができる。これらの場合の面積比S3/S2の値は、それぞれ、「740cm2/353cm2」、「375cm2/176cm2」および「1100cm2/530cm2」と計算される。なお、本第二実施形態において、面積比S3/S2の値が2.1を下回る場合は、回帰暖気取り入れ手段26の実開口面積を充分に確保することができず、外気OAと回帰暖気RAとを混合させ熱交換させて得られた混合空気MAの流れの勢いが悪くなり、その結果、屋内における自然な空気の対流運動を発生させることが困難となる。一方、面積比S3/S2=97となる場合とは、図10(b)に示すように、横断面積S3が34250cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が353cm2である場合の他、横断面積S3が17100cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が176cm2である場合や、横断面積S3が51395cm2であって、かつ外気排出口72の開口の実開口面積S2が530cm2である場合などを挙げることができる。これらの場合の面積比S3/S2の値は、それぞれ、「34250cm2/353cm2」、「17100cm2/176cm2」および「51395cm2/530cm2」と計算される。なお、本第二実施形態において、面積比S3/S2が97を上回る場合は、屋外から屋内へ取り入れられた外気OAと回帰暖気RAとを確実に混合させて熱交換させることができず、その結果、空気混合空間2が低温にならなくなり、屋内における自然な空気の対流運動を発生させることが困難となる。
In the second embodiment, when the building volume is 150 m 3 or more and 950 m 3 or less, as shown in FIGS. 10 (a) and (b), the
なお、本第二実施形態において、建屋容積が150m3未満の場合は、後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で空気混合空間2を縦方向へ切った縦断面の縦断面積S1(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S1/S2の値が、2.4≦S1/S2≦50となるように空気混合空間2を形成すること自体、あるいは後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で空気混合空間2を横方向へ切った横断面の横断面積S3(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S3/S2の値が、2.1≦S3/S2≦97となるように空気混合空間2を形成すること自体が困難となり、建屋容積が950m3より大の場合は、後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で空気混合空間2を縦方向へ切った縦断面の縦断面積S1(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S1/S2の値が、2.4≦S1/S2≦50となるように空気混合空間2を形成しても、あるいは後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で空気混合空間2を横方向へ切った横断面の横断面積S3(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S3/S2の値が、2.1≦S3/S2≦97となるように空気混合空間2を形成しても、空気混合空間2が低温にならず、屋内における自然な空気の対流運動を発生させることが困難となる。
In the second embodiment, when the building volume is less than 150 m 3 , the longitudinal sectional area S 1 of the longitudinal section obtained by cutting the
以上より、本第二実施形態において、空気混合空間2は、空気混合空間2の体積V(cm3)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との比V/S2の値が、67≦V/S2≦9221となるように形成することが好適であるということがいえる。
As described above, in the second embodiment, the
本第二実施形態において、自然対流式空調床下空間構造1は、空気混合空間2、空気加温空間3および空間連通手段4を、それぞれ1または複数備えてもよいということはいうまでもない。そのような構成としては、例えば、空気混合空間2を150m3以上950m3以下の建屋容積単位ごとに備えてもよい。具体的には、例えば、建屋容積が1500m3の場合は空気混合空間2を2〜10備えてもよく、建屋容積が2000m3の場合は空気混合空間2を3〜14備えてもよく、建屋容積が3000m3の場合は空気混合空間2を4〜20備えてもよい。また、本第二実施形態において、自然対流式空調床下空間構造1は、本発明の特徴を損なわない範囲において、空気混合空間2、空気加温空間3および空間連通手段4以外の構成を備えてもよいということはいうまでもない。
In the second embodiment, it goes without saying that the natural convection type air-conditioning
次に、本発明に係る自然な空気の対流運動を利用して居住域空間を空調する建屋の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態の自然な空気の対流運動を利用して居住域空間を空調する建屋9のうち、上述した第一実施形態および第二実施形態の自然対流式空調床下空間構造1の構成と同一もしくは対応・相当する構成については、同一の符号を付して再度の説明を省略する。本実施形態の建屋9は、図1および図7に示すように、自然対流式空調用床下空間構造1と、暖気誘導部5と、一部暖気排出手段6と、外気取り入れ手段7とを備えている。以下、各構成について詳細に説明する。
Next, an embodiment of a building that air-conditions a residential area space using natural air convection motion according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, among the
暖気誘導部5は、空気加温空間3において生じた暖気HAを、居住域空間8、および居住域空間8の天井83またはその近傍へ誘導するものである。本実施形態おいて、暖気誘導部5は、図1および図7に示すように、暖気誘導部5のダクト51と複数の開口52を備えている。また、本実施形態おいて、開口52は、図1および図7に示すように、居住域空間8と居住域空間8とを仕切る壁、1階床面FS1、2階床面FS2に形成されている。
The warm
一部暖気排出手段6は、建屋9の居住域空間8のうち最も上階に位置する居住域空間8の天井83またはその近傍に形成されており、回帰暖気RAの一部を屋外へ排出するための手段である。本実施形態おいて、一部暖気排出手段6は、図1に示すように、居住域空間8の天井83の近傍に形成された一部暖気排気口61から構成されている他、図7に示すように、一部暖気排気口61、一部暖気排気筒62および一部暖気排出口63を備えるように構成されている。
The partial warm air discharge means 6 is formed at or near the
本実施形態において、自然な空気の対流運動を利用して居住域空間を空調する建屋9は、自然対流式空調用床下空間構造1、暖気誘導部5、一部暖気排出手段6および外気取り入れ手段7を、それぞれ1または複数備えてもよいということはいうまでもない。また、本実施形態において、自然な空気の対流運動を利用して居住域空間を空調する建屋9は、本発明の特徴を損なわない範囲において、自然対流式空調用床下空間構造1、暖気誘導部5、一部暖気排出手段6および外気取り入れ手段7以外の構成を備えてもよいということはいうまでもない。
In the present embodiment, the
次に、本実施形態に係る自然対流式空調のための床下空間構造1および自然な空気の対流運動を利用して居住域空間を空調する建屋9の作用について、図面を用いて詳細に説明する。
Next, the operation of the
先ず、空気加温空間3の熱源31を稼働させるとともに、外気取り入れ手段7の外気吸気口71および外気排出口72を開口状態にする。熱源31によって熱せられて生じた暖気HAは、図1および図7に示すように、暖気誘導部5のダクト51と複数の開口52を通じて、居住域空間8に行き渡ろうとする。暖気HAの一部は、図1および図7に示すように、居住域空間8のうち最も上階に位置する居住域空間8の天井83またはその近傍に達し、達した暖気HAのさらに一部は、図1および図7に示すように、一部暖気排出手段6により建屋9の屋外へ排出される。
First, the
一部暖気排出手段6により建屋9の屋外へ排出されなかった暖気HAは、図1および図7に示すように、居住域空間8の開口52を通じて建屋9の屋内を循環する一部の暖気HAを除き、回帰暖気RAとなる。回帰暖気RAは、外気取り入れ手段7により建屋9の屋内へ取り入れられる、冷涼な外気OAの影響を受けて、図1および図7に示すように、回帰暖気取り入れ手段26を通じて空気混合空間2に取り込まれる。
As shown in FIGS. 1 and 7, the warm air HA that has not been discharged to the outside of the
空気混合空間2に取り込まれた回帰暖気RAと、外気取り入れ手段7により建屋9の屋内へ取り入れられた冷涼な外気OAとは、図1および図7に示すように、回帰暖気取り入れ手段26と外気排出口72とが互いに近傍に位置しているとともに、外気排出口72が1階床面FSより低い位置に配置されているが故に、建屋9の屋外から屋内へ外気OAが確実に取り入れられつつ、お互いに引き合う作用によりしっかりと混合して互いに熱交換し、混合空気MAとなる。
The return warm air RA taken into the
生じた混合空気MAは、図1および図7に示すように、空間連通手段4と回帰暖気取り入れ手段26と外気排出口72とが互いに近傍に位置するが故に、空間連通手段4内を流通し、すなわち空間連通手段4を介して空気加温空間3に移動する。移動した混合空気MAは、図1および図7に示すように、熱源31によって熱せられて暖気HAとなり、生じた暖気HAは再び、暖気誘導部5のダクト51と複数の開口52を通じて、居住域空間8に行き渡ろうとする。こうして建屋9の屋内において自然な空気の対流運動が発生し、居住域空間8を空調することができる。
As shown in FIGS. 1 and 7, the generated mixed air MA circulates in the space communication means 4 because the space communication means 4, the return warm air intake means 26, and the outside
以上のような本実施形態に係る自然対流式空調のための床下空間構造1および自然な空気の対流運動を利用して居住域空間を空調する建屋9によれば、以下の効果を得ることができる。
1.建屋9の屋内において、温度差のある回帰暖気RAと外気OAとを確保しつつ、取り入れられた外気OAと回帰暖気RAとがお互いに引き合う作用を利用して外気OAと回帰暖気RAとをしっかりと混合させて熱交換させることができる。
2.建屋9の屋内において、動力に頼ることなく自然に、穏やかな温もりのある空気の対流を発生かつ持続させることができる。
3.居住域空間8における空調や加湿、室温調整を容易に行うことができる。
4.居住域空間8において常時しっかりと換気をしつつ建屋9の屋内の隅々までムラなく暖めることができる。
5.自然な温もりのある極めて快適な居住域空間8を提供することができる。
According to the above-described
1. In the
2. Inside the
3. Air conditioning, humidification, and room temperature adjustment in the
4). The indoor space of the
5. An extremely
なお、本発明に係る自然対流式空調のための床下空間構造および自然な空気の対流運動を利用して居住域空間を空調する建屋は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない範囲において適宜変更することができる。 Note that the underfloor space structure for natural convection-type air conditioning according to the present invention and the building that air-conditions the residential area space using natural air convection motion are not limited to the above-described embodiments. It can change suitably in the range which does not impair the characteristic of invention.
例えば、本発明の特徴を損なわない範囲で、外気取り入れ手段7の形状や構成を変更する、あるいは回帰暖気取り入れ手段26を開口して設けるなどしてもよい。 For example, as long as the characteristics of the present invention are not impaired, the shape and configuration of the outside air intake means 7 may be changed, or the return warm air intake means 26 may be opened.
以下、本発明に係る自然対流式空調のための床下空間構造および自然な空気の対流運動を利用して居住域空間を空調する建屋について、実施例に基づいて説明する。なお、本発明の技術的範囲は、これらの実施例によって示される特徴に限定されない。 Hereinafter, an underfloor space structure for natural convection type air conditioning according to the present invention and a building that air-conditions a residential area space using natural air convection motion will be described based on examples. Note that the technical scope of the present invention is not limited to the features shown by these examples.
<実施例1>
本発明に係る自然対流式空調のための床下空間構造1の第一実施形態の、建屋容積が500m3の場合において、後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で空気混合空間2を縦方向へ切った縦断面の縦断面積S1、後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で空気混合空間2を横方向へ切った横断面の横断面積S3、または空気混合空間2の空間領域の体積Vと、外気取り入れ手段7の外気排出口72の開口の実開口面積S2との割合について、回帰暖気RA、外気OA、混合空気MAの流れをシミュレーションし、評価することにより比較検討した。評価は、「流れが良くない」を「▲」、「流れが普通」を「△」、「流れが良い」を「○」、「流れが相当良い」を「◎」として行った。その結果を表1、表2、表3および表4に示す。
<Example 1>
When the building volume is 500 m 3 in the first embodiment of the
[表1]
[Table 1]
[表2]
[Table 2]
[表3]
[Table 3]
[表4]
[Table 4]
表1、表2、表3および表4に示すように、本第一実施形態における空気混合空間2は、空気混合空間2を後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で縦方向へ切った縦断面の縦断面積S1(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S1/S2の値が、9.5≦S1/S2≦70となるように形成することが好適であること、空気混合空間2を後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で横方向へ切った横断面の横断面積S3(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S3/S2の値が、5.1≦S3/S2≦97となるように形成することが好適であること、および空気混合空間2の体積V(cm3)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との比V/S2の値が、256≦V/S2≦12971となるように形成することが好適であることが明らかとなった。
As shown in Table 1, Table 2, Table 3, and Table 4, the
<実施例2>
本発明に係る自然対流式空調のための床下空間構造1の第二実施形態の、建屋容積が500m3の場合において、後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で空気混合空間2を縦方向へ切った縦断面の縦断面積S1、後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で空気混合空間2を横方向へ切った横断面の横断面積S3、または空気混合空間2の空間領域の体積Vと、外気取り入れ手段7の外気排出口72の開口の実開口面積S2との割合について、回帰暖気RA、外気OA、混合空気MAの流れをシミュレーションし、評価することにより比較検討した。評価は、「流れが良くない」を「▲」、「流れが普通」を「△」、「流れが良い」を「○」、「流れが相当良い」を「◎」として行った。その結果を表5、表6、表7および表8に示す。
<Example 2>
In the second embodiment of the
[表5]
[Table 5]
[表6]
[Table 6]
[表7]
[Table 7]
[表8]
[Table 8]
表5、表6、表7および表8に示すように、本第二実施形態における空気混合空間2は、空気混合空間2を後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で縦方向へ切った縦断面の縦断面積S1(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S1/S2の値が、2.4≦S1/S2≦50となるように形成することが好適であること、空気混合空間2を後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で横方向へ切った横断面の横断面積S3(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S3/S2の値が、2.1≦S3/S2≦97となるように形成することが好適であること、および空気混合空間2の体積V(cm3)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との比V/S2の値が、67≦V/S2≦9221となるように形成することが好適であることが明らかとなった。
As shown in Table 5, Table 6, Table 7, and Table 8, the
<実施例3>
本発明に係る自然対流式空調のための床下空間構造1の第一実施形態および第二実施形態の空気混合空間2について、後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で空気混合空間2を縦方向へ切った縦断面の縦断面積S1(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S1/S2の値が9.5≦S1/S2≦70(第一実施形態の場合)および2.4≦S1/S2≦50(第二実施形態の場合)となる場合、ならびに、後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で空気混合空間2を横方向へ切った横断面の横断面積S3(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S3/S2の値が5.1≦S3/S2≦97(第一実施形態の場合)および2.1≦S3/S2≦97(第二実施形態の場合)となる場合の建屋容積について、回帰暖気RA、外気OA、混合空気MAの流れをシミュレーションし、評価することにより比較検討した。評価は、「空気混合空間2を形成することができない」を「×」、「流れが良くない」を「▲」、「流れが良い」を○、「流れが相当良い」を◎として行った。その結果を表9、表10および表11に示す。
<Example 3>
About the
[表9]
[Table 9]
[表10]
[Table 10]
[表11]
[Table 11]
表9および表11に示すように、本第一実施形態において、建屋容積が160m3の場合は空気混合空間2を形成することができず、建屋容積を170m3以上1000m3以下の場合は回帰暖気RA、外気OA、混合空気MAの流れが良く、建屋容積を1050m3の場合は回帰暖気RA、外気OA、混合空気MAの流れが良くなかった。また、表10および表11に示すように、本第二実施形態において、建屋容積を140m3の場合は空気混合空間2を形成することができず、建屋容積を150m3以上950m3以下の場合は回帰暖気RA、外気OA、混合空気MAの流れが良く、建屋容積を1000m3の場合は回帰暖気RA、外気OA、混合空気MAの流れが良くなかった。これらのことから、本発明に係る空気混合空間2は、建屋容積が150m3以上1000m3以下の場合において、後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で空気混合空間2を縦方向へ切った縦断面の縦断面積S1(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S1/S2の値が、2.4≦S1/S2≦70となるように形成することが好適であり、後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で空気混合空間2を横方向へ切った横断面の横断面積S3(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S3/S2の値が、2.1≦S3/S2≦97となるように形成することが好適であることが明らかとなった。
As shown in Table 9 and Table 11, in the first embodiment, when the building volume is 160 m 3 , the
1 自然対流式空調のための床下空間構造(自然対流式空調床下空間構造)
2 空気混合空間
3 空気加温空間
4 空間連通手段
5 暖気誘導部
6 一部暖気排出手段
7 外気取り入れ手段
8 居住域空間
9 建屋
11 底部断熱材
12 コンクリート盤
21 後方壁部
22 前方壁部
23 左方壁部
24 右方壁部
25 空気混合空間(2)の天井
26 回帰暖気取り入れ手段
27 筒部
31 熱源
32 加湿手段
51 ダクト
52 (暖気誘導部5の)開口
61 一部暖気排気口
62 一部暖気排気筒
63 一部暖気排出口
71 外気吸気口
72 外気排出口
73 導入管
81 階段
82 (階段81の)蹴上げ
83 居住域空間(8)の天井
91 外壁
FS1 1階床面
FS2 2階床面
GS 地盤面
HA 暖気
MA 混合空気
OA 外気
RA 回帰暖気
1. Underfloor space structure for natural convection air conditioning (natural convection air conditioning underfloor structure)
DESCRIPTION OF
表9および表11に示すように、本第一実施形態において、建屋容積が160m3の場合は空気混合空間2を形成することができず、建屋容積を170m3以上1000m3以下の場合は回帰暖気RA、外気OA、混合空気MAの流れが良く、建屋容積を1050m3の場合は回帰暖気RA、外気OA、混合空気MAの流れが良くなかった。また、表10および表11に示すように、本第二実施形態において、建屋容積を140m3の場合は空気混合空間2を形成することができず、建屋容積を150m3以上950m3以下の場合は回帰暖気RA、外気OA、混合空気MAの流れが良く、建屋容積を1000m3の場合は回帰暖気RA、外気OA、混合空気MAの流れが良くなかった。これらのことから、本発明に係る空気混合空間2は、建屋容積が170m3以上950m3以下の場合において、後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で空気混合空間2を縦方向へ切った縦断面の縦断面積S1(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S1/S2の値が、9.5≦S1/S2≦50となるように形成することが好適であり、後方壁部21および前方壁部22と直交する平面で空気混合空間2を横方向へ切った横断面の横断面積S3(cm2)と外気排出口72の開口の実開口面積S2(cm2)との面積比S3/S2の値が、5.1≦S3/S2≦97となるように形成することが好適であることが明らかとなった。
As shown in Table 9 and Table 11, in the first embodiment, when the building volume is 160 m 3 , the
Claims (5)
前記外気と前記回帰暖気とを取り入れ、混合して熱交換させて混合空気を生じさせる空気混合空間と、
前記混合空気を加温して暖気を生じさせる空気加温空間と、
前記空気混合空間と前記空気加温空間とを連通して前記混合空気を流通させる空間連通手段と
を備え、
前記空気混合空間は四方が壁部で囲まれており、
前記空気混合空間の天井には、前記回帰暖気を前記空気混合空間内へ取り入れる回帰暖気取り入れ手段が形成されており、
前記空気混合空間の内部には、断熱施工が施された外気取り入れ手段の、外気排出口が配置されており、
前記外気取り入れ手段は、前記建屋の外壁に形成された外気吸入口から延伸して、前記空気混合空間の四方を囲む壁部を構成する、後方壁部、前方壁部、左方壁部および右方壁部のうちの、前記空間連通手段が形成されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部に貫設されており、
前記空気加温空間の内部には、熱源が配設されており、
前記空間連通手段は、前記後方壁部、前記前方壁部、前記左方壁部および前記右方壁部のうちの、前記外気取り入れ手段が貫設されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部に形成されており、
かつ、
前記外気排出口は、前記1階床面より低い位置に配置されるとともに、前記空間連通手段と、前記回帰暖気取り入れ手段と、前記外気排出口とが、互いに近傍に位置することを特徴とする前記床下空間構造。 In a building having a residential space on the first floor or a plurality of floors, using the temperature difference between the outside air taken from the outside to the inside and the return warm air that is warmed and returned to the inside by the outside air, The area under the floor of the first floor with basic insulation, or the area under the floor of the first floor with basic insulation, and the living area space of the first floor, which generates natural air convection to air-condition the living area. An underfloor space structure for natural convection air conditioning partitioned in the area under the stairs connecting the living space on the second floor,
An air mixing space that takes in the outside air and the return warm air, mixes and exchanges heat to generate mixed air;
An air heating space for heating the mixed air to generate warm air;
A space communication means for allowing the mixed air to flow through the air mixing space and the air heating space;
Four sides of the air mixing space are surrounded by walls,
A return warm air intake means for taking the return warm air into the air mixture space is formed on the ceiling of the air mixture space,
Inside the air mixing space, an outside air outlet of an outside air intake means subjected to heat insulation is arranged,
The outside air intake means extends from an outside air inlet formed on the outer wall of the building, and constitutes a wall portion that surrounds the four sides of the air mixing space, and includes a rear wall portion, a front wall portion, a left wall portion, and a right wall portion. Of the side wall portion, it is penetrated in at least one wall portion different from the wall portion in which the space communication means is formed,
A heat source is disposed inside the air heating space,
The space communication means is at least one of the rear wall portion, the front wall portion, the left wall portion, and the right wall portion that is different from a wall portion through which the outside air intake means is provided. Formed on the wall,
And,
The outside air discharge port is disposed at a position lower than the floor surface of the first floor, and the space communication means, the return warm air intake means, and the outside air discharge port are located in the vicinity of each other. The underfloor space structure.
前記空気加温空間において生じた前記暖気を、前記居住域空間、および前記居住域空間の天井またはその近傍へ誘導する暖気誘導部と、
前記建屋の前記居住域空間のうち最も上階に位置する居住域空間の天井またはその近傍に形成されて前記暖気の一部を屋外へ排出する一部暖気排出手段と、
前記外気取り入れ手段と
を備えることを特徴とする、自然な空気の対流運動を利用して前記居住域空間を空調する建屋。 An underfloor space structure for natural convection air conditioning according to at least one of claims 1 to 4,
A warm air guiding section for guiding the warm air generated in the air warming space to the living area space and the ceiling of the living area space or the vicinity thereof;
A partial warm air discharge means for discharging a part of the warm air to the outside formed in or near the ceiling of the living space located on the uppermost floor among the living space of the building;
A building for air-conditioning the living space using natural air convection motion, comprising the outside air intake means.
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