JP3082061B2 - 暖房または暖冷房の空調方法 - Google Patents
暖房または暖冷房の空調方法Info
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Description
あっても下吹出し、上吸込み式の空調方式に関し、特に
室内における上下の温度差の少ない快適空間を省エネル
ギーの下に実現することのできる新規な空調方式に係
る。
方法が知られているが、何れも快適空間、すなわち温度
的に均一な空間を形成させることを主目的に据え、吹出
口の位置とか、吹出口の取付け方、または吹出口からの
気流を如何に制御するか等の観点から様々な工夫を凝ら
して、その目的を達成しようとしている。
で比重が大きいところから床面上に安定しているので、
暖房時にはこれを吹飛ばすように床上吹出しを採用する
のが通常である。すなわち、前記した冷気を除去するに
は、床面吹出しにするか、或いは床面加熱方式(床暖
房)を用いる必要があった。カーペットを電熱で加熱す
る所謂ホットカーペット方式も、その意味では有効な方
法であるとされている。
ているヒートポンプ式の冷暖房機器にあっては、空調機
本体を室上部壁面に取付けており、暖房時には暖気を機
器下面から垂直下方に吹出すようにしている。しかしな
がら、かかる方法では床面に滞留する冷気を吹飛ばすこ
とはできず、空調の程度に関しても不満をもたらすこと
が多かった。殊に、外気に面した窓や壁面からのコ−ル
ドドラフトもしくはサッシの建て付けに起因した隙間風
などによって空気が低温になると、それに伴って比重が
大きくなるので、その冷気が床面に滞留しがちとなるか
らであった。
法においては、冷房時には気流の吹出し方向を変えて、
これを水平方向に吹出させるようにしているのが一般で
あるが、それとても従来の技術常識にこだわった手法で
あり、前記不満を解消させるには至っていない。
ことは少なく、まれにその方式を採用したものもある
が、その場合には到達距離を考慮してその風速を3〜4
m/s程度に設定するようにしている。なお、前記した
ヒートポンプ式の壁掛形冷暖房機器にあっては冷房時に
は吹出口を調整し、水平方向に吹出すようにしているの
が実情であり、一方、床置形にあっても冷房時には機器
上部から上向きに吹出す方法がとられている。
空気の温度が異なるという事情もあって吹出、吸込口の
位置を積極的に変更し、室内を均一に空調しようとする
ものも知られている(実公昭49-30002号および特開平3-
279726号公報等参照)。しかし、それらの各方式は構造
的に複雑で、取扱いも不便である等の不具合を免れな
い。
からすると、暖房時にあっては、床面もしくは床面近く
から暖気を吹出させ、一方、冷房時における冷気は、こ
れをできるだけ室内の上部から吹出させるようにするの
が、一般的であった。
術を調査したところ特公平1-57259号公報記載の発明と
して次のような提案が見出された。すなわち、暖気にあ
ってもこれを上から吹出させて下から吸込むようにな
し、かつ扇風機等による空気撹拌を行うことなく、徐々
に室内に暖気を蓄積させて室内全体を暖気圏で埋めつく
すように意図した方式である。ただ、この方式にあって
は、冷房時には吹出し位置を暖房時とは逆にして、床面
近くから冷気を吹出させ、天井近くで吸入するようにす
る必要が述べられている。この方式の是非は一応措くと
しても、この方式にあっては換気に当り毎分室内容積の
0.3〜3倍容の暖気または冷気を必要とするから、省
エネルギーの観点から考察すると、いまだ満足の行く方
式ではないことが知られる。
は、冷暖房時における快適性と省エネルギ−を如何にし
て効果的に達成させるかについて、鋭意研究を進めた結
果、従来法とはまったく異なった着想の下に、次のよう
な方式を開発したものである。
うな暖気または冷気の挙動と、後記のような建物固有の
性質を積極的に利用し、かつ、できるだけ空気撹拌を行
うことなく従来法に較べ遅い吹出し風速を保持させた状
態で、温風または冷風の何れについてもこれを下から吹
出させて、上から吸込むように運用すると共に、吹出し
時の風速を2m/s以下に保持し、かつ前記吸込み口に
よって区画される高さ方向の居住域に限って快適空間を
形成させるようにして、省エネルギ−を達成させようと
したものである。
に吹出した温風は上昇気流となって屋根裏または天井面
近くで停滞しがちであり、一方、冷気は前記と逆に比重
が大きいので、床面付近に滞留することが多い。したが
って従来はファン等を介して室内の空気を撹拌したり、
或いは吹出し口からの風速を3〜4m/s程度に高め
て、できるだけ均一な空気調和が得られるように意図し
ていた。
想を変えて建物固有の性質、すなわち、当業界において
通常ペリメ−タ−ゾ−ンと呼んでいる屋内周囲空間(図
8Bのロ参照)の内側に位置するインテリアゾ−ン(図
8Bのハ参照)にあっては、通常多数の照明機器および
/または事務機器が存在すると共に、人体などの発熱体
も室内温度に影響を与えるので、前記インテリアゾ−ン
は、全体として一種の発熱ゾ−ンとして観念し得る。本
発明にあっては、この性質を積極的に利用し、暖房に際
しては、主として前記ペリメ−タ−ゾ−ンの冷気を吹き
飛ばすように運用すればよいことを見出し、したがって
吹出し風速も概ね2m/s以下に保持するようにしたも
のである。なお、前記のような低速に吹出した場合で
も、吹出し口付近には誘因的に空気の撹拌が生じるか
ら、それによっても温度の均一化が図れる。本発明で
は、床面から1m以下の位置に設けた空気調和機の下方
吹出し口から温風又は冷風を吹出させる。暖房時、床面
近くの下方吹出し口から吹出された温風は、天井方向に
上昇せず床面全域に速やかに広がり床面近くに暖気層を
形成する、一方床面の冷気層は暖気層に押し上げられて
一時的に逆転現象が生じる。一般に、床面や壁面などの
平坦面に接近して吹出された気流は、コアンダ効果(Co
anda effect)により、当該平坦面に付着して流れる
が、本発明では、暖房開始初期の室内空気(冷気)温度
と、吹出す温風温度との温度差が小さいため、相対的に
浮力が小さく、また、吹出し風速も2.0m/s以下と低いた
め床面に温風が引き付けられる。すなわち、床面に対す
る付着力が温風の浮力より大きいために、温風は直ちに
天井方向に上昇することはない。 吹出し口からゆっくり
と吹出させると、吹出し空気の気流が障害物に衝突して
も天井方向に吹き上がることはない。障害物にゆっくり
と衝突するため障害物を水平方向に取り巻き迂回して床
面全域に広がる。天井吹出しとする従来方式では「風量
を到達させる位置での風速」(terminal velocity)
は、中心で約0.25m/sとされているが、実際には暖房時
などは中心で0.5m/s以下に設定されている。このことか
ら、本発明では空調機から吹出す風速を2.0m/s以下、具
体的には2.0m/s〜0.5m/s前後とし、これにより塵埃が室
内に舞い上がることがないようにしてい る。
吹出しとなし、この場合の冷気も前記同様2m/s以下
に保ち、さらに吹出した冷風は比重の関係から床面上を
次第に拡散してゆき、次いで温度が高く比重の小さな空
気を下から押し上げるようにして温度ムラのない一様な
快適空間を作り出すようにしたものである。
のように天井付近を含め室内全域を満遍なく加温した
り、温度を低めたりするのではなく、高さ方向における
居住域(図8Aのイ参照)に限っての空気調和を行う。
すなわち同図に符号ニで示す天井付近は、空気調和の対
象外ゾ−ンとして冷暖房の管理をせずに放置しておく点
に特徴を有する。そして前記居住域を画するに当って
は、冷気または暖気の吸込み口をその手段として使用す
ればよい。換言すれば、前記吸込み口の上縁部によって
規定される床面からの高さが、垂直方向の居住域という
ことになる。なお、ここにいう居住域とは、単に人間を
対象としての居住空間をいうだけでなく、本発明を適用
して植物または動物を対象とした空気調和の管理を行う
高さを含む概念である。
機および冷暖房兼用機器等、空気調和に役立つ機器をす
べて含む意味であり、下吹出しとは、床面そのものに吹
出し口を設けた場合、床面近くに位置する垂直面から床
上に吹出す場合、ならびに後記実施例に示すように二重
床における上層の床面から吹出す場合の何れをも含む概
念である。
と、前記した垂直方向の居住域の高さを、典型的には
床上 800〜2,200 mmの範囲に保ち、冷暖房いずれの場
合にあっても暖気または冷気の吹出口を床上1,000 mm以
下に設定し、さらに暖気または冷気の吹出し風速を概
ね 2.0 m/s以下になし、その上で、暖房時には暖気そ
のものの温度を35℃以下、好ましくは30℃以下室温(22
℃)までに保持し、一方、冷房時にあっては冷気の温
度を15℃以上、好ましくは20℃以上室温(26℃)までの
範囲に保持するようになし、それによって温度ムラのな
い快適空間を従来法に較べ最もエネルギ−損失の少ない
方法で実現し得るようにしたものである。
概念的に説明するための模式図で図中、符号1は建物の
外壁、2は天井面、3は床面、4は暖気または冷気の吹
出し口を示し、これを吸込み口よりも低い位置で床面に
直接設けるか、または床面から一定の範囲、例えば床面
からの高さ 1,000mm以内の内壁面または柱の側面に設け
るようにする。また、符号5は居室内の壁面に設けた暖
気または冷気の吸込み口であって、当該吸込み口の取付
位置は、これを典型的には床面上 800〜2,200mmの範囲
に定め、それによって、前記吸込み口の取付位置と天井
面との間に空調に当っての非管理領域(後記のニ参照)
を設定することができるようにしたものである。
状態においてベッドに横臥した状態の高さを充分にカバ
−する範囲であること、上限値の 2,200mmは通常の人体
の身長をカバ−する範囲であることによるが、後記実施
例からも明らかなように、植物または人間以外の動物を
対象として空調領域を設定するときには、必ずしも前記
数値にこだわる必要はない。
ように居室内全体を満遍なく冷暖房しようとするもので
なく、床面3上において、前記した吸込み口5で区画さ
れる垂直方向の居住域(イ)を対象として空調領域を設
定したものであって、前記吸込み口5と天井面2との間
の空間(ニ)を積極的に空調領域から除外することによ
って、省エネルギ−の達成効率を高めるようにしたこと
を特徴とする。
−ゾ−ンは、外壁、窓などを通して外気の気象条件の影
響を受ける建築物の屋内周囲空間を指し、通常は図示の
ように5,000 mm程度の幅をいうことが多いが、その数値
には特別の意味はない。すなわち本発明では単に外壁面
に近い周囲空間といった程度の意義を有するにすぎず、
また、その周囲空間ロで囲まれる内側の空間をインテリ
アゾ−ン(符号ハ参照)とする。
ように、空調機器のうちの冷房専用機器6を使用する場
合には、これを前記インテリアゾ−ン(ハ)の境付近に
設置し、また暖冷房機器もしくは暖房専用機器7を使用
する場合には、これをペリメ−タ−ゾ−ン(ロ)の領
域、すなわち外壁1の内側近くに設置するのがよい。そ
れは、周知のように建物での外界との熱の授受は、主と
して窓などの外壁構成個所で生じ、一般に夏は外壁部分
から熱が流入し、冬は熱が流出するからである。したが
って空調機器は、これを外壁に面したところに設置する
のが効率的であるが、冷房専用機器に限っては、これを
インテリアゾ−ン(ハ)の領域に設置するのが望まし
い。前記のようにインテリアゾ−ンには照明、事務機器
が存在すると共に、人体などの発熱体も共存して、一種
の発熱ゾ−ンとみなすことができるからである。すなわ
ち、温風は比重が軽いので上昇気流となり、インテリア
ゾ−ンに向かって吹出すときの到達距離が冷風に比較し
短くなるが、前述のように当該ゾ−ンは実質的には発熱
領域とみなすことができるので、比重差による暖気の拡
がりを冷気ほどには期待しなくともよいのである。
一実施例について具体的に説明すると、外壁1に設けた
窓10に隣接した壁面にファンコイルから成る空調機7aを
取付けた事例を示す。この事例を垂直面で考察すると、
図2に明示したとおり冷暖房いずれの場合においても同
一の空調機7aを使用し、下部に位置する吹出し口4を介
して温風または冷風を吹出させ、一方、前記したように
好ましい実施態様として、床面から800 〜 2,200mmの範
囲内に開口させた吸込み口5を経由して室内空気を還気
させるようにしたものである。なお、図1に符号7bで示
す部材はドレン配管、同7cは冷温水の配管である。ま
た、符号8は間仕切壁、同9は階上の床面を構成するス
ラブ面、11はドアである。
熱源使用例を説明する。同図において、符号20は屋外
機、21は冷媒配管、22は圧縮機、23はヒ−トポンプ、24
は熱交換機、25はポンプであって、これ等の機器を使用
して所定の温度に調整した冷温水を室内に取付けたファ
ンコイルに供給するようになす。図4のA〜Dは、前記
ファンコイル7aの詳細を示し、吸込み口5におけるブレ
−ド12の断面は、図4のCに示すとおりである。なお、
吸込み口5におけるブレ−ド12の向きは縦、横いずれで
も差支えないが、吹出し口4におけるブレ−ド13の向き
は、これを同図Dに示すように左右にスイングさせるこ
とができるようにして風向きを変更することができるよ
うに構成するのを可とする。なお、図4における符号14
はフアン、15は点検口、16は整流板を示す。
示したとおり、前記吹出し口4と吸込み口5の開口高さ
を、それぞれ空調領域高さHの1/2を越えない範囲に
保持するのがよい。進んで、図5〜6に示すガラス室の
冷房方法について説明する。同図に示す事例は、室温制
御を必要とする植物育成用の一種の温室を示すもので、
図中、符号30は、常時、太陽光Sを受入れることが可能
なガラス屋根、31は通気用の天窓、32は植木鉢等を載せ
るための高床式の載置板であって、その上面には多数の
通気孔33が設けられている。また、該載置板32の下面に
は、符号34で示すように冷風または温風を誘導するため
のダクト34が設けられており、このダクトと前記載置板
とを併せてみると、一種の二重床を構成させていること
になる。なお、符号35で示す部分は、温室管理要員が用
いる通路である。本発明では、適切な温湿度の吹出し空
気は、比重の原理によって床面近くから上に押し上げら
れ、その後温度成層を形成し、床面(吹出し口)と人間
を対象とした場合の居住空間や動植物の生活空間の最高
部(吸込み口)の温度差は約2.0℃〜3.0℃で室内環境温
度も温度成層をなして全体に均一となるため非常に快適
な環境となる。新鮮空気は一次処理をして空気調和機に
導入し、同じく床面に近い下から吹出させる。また、室
内の人体、発熱機器などからの発熱で昇温された空気
や、煙草の煙り、塵埃などで汚染された空気は、上昇気
流によって上昇し、温度成層をこわすことなく完全に分
離されて非管理域から排風機等によって排気される。図
6では開度を調節した天窓31、31から排気され、図
2〜4及び図8では天井内に配置された排気ダクト(図
示省略)を介して外部に排出される。
は、一例として温室の外壁面に沿って設置した冷暖房機
7aにおける暖気または冷気の吹出し口4が開口してお
り、一方、前記冷暖房機7aにおける吸込み口5の設置高
さは、前記の様に垂直方向の空調領域を画する意義を有
する。したがって、この事例では温室内で成育させる必
要のある植物の高さに対応して前記吸込み口5の設置高
さを定めることになる。ちなみに、前記吹出し口4より
流出した気流は、一旦ダクト34を経由してから載置板32
に穿設された通気孔33を介して室内に向かって吹出すこ
とになる。したがって、当該吹出し口4における風速は
風量確保のために速める必要があり、一例として4m/
sとなし、一方、前記載置板32に穿設した通気孔33の開
口面積を前記吹出し口4の吹出し面積に比較して数倍に
設定することにより、容易に載置板からの吹出し風速を
0.5m/s以下に保つことができる。かくして植物に
悪影響を与えない範囲での風速を維持することが可能に
なるのである。
とするが、温度はこれを30℃以下に保たねばならない場
合などに本発明を適用して著効を奏する。特に、夏場の
温室(ガラス室)は外気温以上になることが多いので、
これを冷房するには多大のエネルギ−を必要とする。こ
のようなとき本発明を利用すると、前記理由からも明ら
かなように実に有効であり、その上、前記実施例によれ
ば、植物に直接気流が当ることなく、植木鉢用の載置板
を設けて、その下から冷気を吹出せるようにしたから、
植物を害することもない。
本発明を適用した場合の一例を示した。図中、符号40は
工場内の大空間を示し、その一部に空調用の囲い41を設
けて空気の移動を阻止するようにした場合を描いた。同
図の符号42は工場内に設置した所定の機械、43は前記機
械を操作または運転する作業員、44は材料置場、45は加
工品置場、46は出入口である。かかる構成とした工場内
空間にあっては、暖房時には、周囲からの冷気の流入を
防ぐことができ、冷房時には冷気の拡散を防ぐことがで
きる。ことに冷房時にあって現在多く使われているスポ
ットク−ラ−と比較すると格段に冷房効率を高めること
ができる。
発明には次のような特徴があり、かつそれに伴って様々
な効果を発揮する。すなわち、 (イ)空調対象領域を高さ方向において天井または屋根
面よりも下側に位置する居住域に限定し、かつその領域
を空調機器の吸込み口によって積極的に区画設定するこ
とができる。図示の各実施例において、符号イで示す領
域がそれで、それより上方に位置する領域ニは、これを
高温域として放置して、空調に要するエネルギ−消費が
少なくなるようにした。なお、天井近傍には比重の軽い
暖気が充満する結果、その領域は高い温度となる。この
ように本発明にあっては、従来のように天井面付近を含
めた室内全体を満遍なく空調する方式と異なり、それだ
け省エネルギ−を実現し得るのである。
風または冷風の吹出し速度を2.0m/s以下に保ち、
従来のように3〜4m/s程度を基準に空調していた方
式と比較すると、格段に風速を弱めることができ、それ
だけ省エネ効果を発揮する。換言すれば、従来のように
冷気または暖気の吹出し風速を大きくすることなく、他
方、ファン等を用いての室内空気の撹拌も必要でないか
らエネルギ−消費が少ない。
よる空気の拡散を利用して下から押しあげるように空調
を行ない、一方、暖房時には建物内部の発熱ゾ−ンを活
用すると共に、主としてペリメ−タゾ−ンに対してのみ
暖気を供給するようにしたから、吹出し風速を低めるこ
とが可能となり、他方、冷房時の吹出し温度も従来のよ
うに15℃といった低温を廃して、23〜25℃程度と
することができ、これは熱源としても省エネルギーにな
る。
も温度を低め、空調機器周辺の周囲温度と比較しての温
度差を10℃以下にして、積極的に空気の混合が生ずる
ようにした。なお、従来法にあっては、温度差を15〜
40℃程度に保ち周囲に較べ高い温度にしていたので、
空気の混合が起こりにくく省エネの点でも効果が小さか
った。
差を縮めて空気の混合を促進するようにしたから、例え
ば、周囲温度が10℃であるときは吹出し温度を20℃
に設定し、周囲温度が15℃のときは吹出し温度を25
℃とすることが可能となり、それだけ、省エネルギー面
でも有効に機能する。
ては、冷暖房いずれの場合にあっても、室内全体の空気
調和を図るのではなく、高さ方向における居住域に限定
しての特定領域のみが快適温度に保たれるように、特定
の条件下に下部吹出し、上部吸込みを行うように運用さ
せるものであるから、温度ムラの発生が少ないだけでな
く、省エネルギーの観点からみて画期的な効果を奏する
ことが明白である。
房にあっては居住域)のみの空調であること。 2)必要域のみに対して暖気または冷気を直接供給する
ので、立上がりが早く、所定の快適環境を設定するまで
の時間が短い。 3)所定温度に近い温度(温度差の小さい温度)を供給
温度とすること。 4)上記の事象は、熱源に対しても当てはまる。
天井面の空気を下部に引下げることがないから、タバコ
の煙など、上昇した汚染空気が居住域に入り混合するこ
とも防止でき、衛生面からも有効である。さらに付言す
ると、本発明では夏冬の切換にダンパー操作、ブレード
の方向変更なども必要としないから、操作が簡単である
といった使用上の利便をも発揮する。
合の一例を示す平面図。
図。
図。
平面図。
の模式図。
Claims (2)
- 【請求項1】 低速で温風を吹出して、室内の温度成層
を形成する空調方法において、 (a) 吹出し温風温度は室温との温度差を10℃以内と
し、 (b) 室内の下方に吹出し口を設け、 (c) 当該吹出し口から床面に対して水平方向に温風を
吹出し、 (d) その吹出し速度は2.0m/sec以下であり、 (e) 室内空間の壁側に人体や動植物の生活空間を基準
とした所定高さに吸込み口を設け、空調領域である居住
域と非管理域とを区画設定したことを特徴とする暖房の
空調方法。 - 【請求項2】 低速で温風または冷風を吹出して、室内
の温度成層を形成する空調方法において、 (f) 暖房時において吹出し温風温度は室温との温度差
を10℃以内とし、冷房時において吹出し冷風温度は室
温との温度差を10℃以内とし、 (g) 室内の下方に吹出し口を設け、 (h) 当該吹出し口から床面に対して水平方向に暖房時
において温風を、冷房時において冷風を吹出し、 (i) その吹出し速度は2.0m/sec以下であり、 (j) 室内空間の壁側に人体や動植物の生活空間を基準
とした所定高さに吸込み口を設け、空調領域である居住
域と非管理域とを区画設定したことを特徴とする暖冷房
の空調方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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KR1019940003248A KR100314791B1 (ko) | 1993-03-19 | 1994-02-23 | 난방또는냉난방의공조방법 |
CN94102909A CN1125279C (zh) | 1993-03-19 | 1994-03-16 | 下排出、上吸入式空调方法 |
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