JP4334887B2 - 通気住宅および冷気溜りの形成方法 - Google Patents
通気住宅および冷気溜りの形成方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
冷気溜りの形成に適した通気住宅および冷気溜りの形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
断熱気密化により室内の保温性を高めた住宅においては、夏季の特に夜間は、室内温度が外気温度に比べ高い状況が続く、熱ごもりの状態にあることが知られている。この問題を改善する建物として、外気を床下換気口から導入し、一旦床下の冷熱で冷却した後、断熱壁の内側に形成した壁内通気層を通じて建物の上部に冷熱を伝熱させて、小屋裏換気口から空気を排出する、いわゆる壁内通気住宅が数多く知られている（例えば特許文献１参照）。これら建物内外の温度差によって壁内や室内の通気を行う、いわゆる通気住宅では、外気温度はもちろん、室内温度も空調機の利用状況、開口部の日射遮蔽や近隣建物などの日陰によっても、時々刻々の変化しており、得られる通気量も、また取り入れる外気の温度も時間によって変化している。
【０００３】
一方、これら壁内通気住宅においても、小屋裏に設置した換気扇により、床下換気口からの導入外気量および壁内通気量を増やし、床下および通気層への冷熱の伝熱を促進させようとしたものも知られている（例えば特許文献２参照）。さらに、床下の冷熱は、べた基礎を通じた地中熱によるものが一般的であるが、より冷却効果を高める為に、床下に冷熱装置または蓄熱容量の大きな材料を配置し、発生した冷熱と、床下に直接導入される外気とを熱交換させ、壁内の通気によって建物全体に熱を供給するものも知られている（例えば特許文献１参照）。このように通気住宅での通気量の変化、通気させる外気温度の変化に対して、通気量の増加または通気温度の低温化などの工夫がされるようになってきている。
【０００４】
さらに温度センサーによって、外気または小屋裏、床下の温度を測定し、測定データにもとづき、外気取り入れ口の開閉判定および換気装置、空調装置の運転判定など、壁内の通気量および室内の換気量を制御し、室内温度の均質化を図る方法も知られている（例えば特許文献３、特許文献４参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−４６６９４（第１図）
【０００６】
【特許文献２】
実開平０６−４２０９（第１図）
【０００７】
【特許文献３】
実開平０６−２８５３４（第３図）
【０００８】
【特許文献４】
特開２００１−２７９８３７（第１図、第２図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
壁内通気住宅では、通常、地中温度により冷却されている床下コンクリート面等の低温部分を利用し、外気を床下に直接導入して冷却する方法が取られている。しかしながら外気温度が高い地域では、床下コンクリート面が設置されている地中温度が高くなり、外気を冷却する効果が低下する問題がある。特に換気ファンにより大量の外気を導入する場合は顕著である。また地中熱によって外気を冷却できる温度には限界があるうえ、空気の熱容量は固体に比べ小さい。その為、床下で冷却した空気を壁内の中空層を通して、建物上部の小屋裏に到達させるまでに空気温度は上昇し、壁内からの壁面冷却や小屋裏を低温の空気で置換する効果を常に得ることは難しく、建物上階の暑さが大きく改善しない状況が見られる。また建物内外の温度差のみを通気の原動力としている場合は、冷房機により室内温度が外気温度よりも低くなる時間があると、室内周囲の中空層も温度が低下し、中空層内の空気が降下して、小屋裏換気口から外気を引き込む場合がある。この時、小屋裏付近の高い空気が、低温の下階に流下するとともに、床下換気口からは床下冷気が外部に押出されてしまう。このように床下に外気を常時導入する方法では、床下冷熱を散逸させてしまい、快適な室内環境の形成に効果的に利用されていないという問題がある。
【００１０】
さらに外気または床下、小屋裏温度を計測して、外気の取り入れ口の開閉および送風機などの制御を外気温度によって判断する方法であっても、外気温度が室内温度に対して有効でない場合には、外気取り入れ口を全て閉鎖してしまうため、例えば空調時の建物全体の保冷という点では好ましいが、空調時であっても温度が高くなりやすい小屋裏の温度改善を、外気冷却によって図る事ができなくなる問題がある。またこの中空層内の空気の降下に対して、温度センサーによる外気取り入れ口の開閉を利用しようとすると、建物内外の温度差を正確に把握するためには、温度センサーの設置数量を多く必要とし、少ない温度センサーとする場合は、建物全体の温度を的確に表す場所の設定が困難となるなどの問題が生じている。特に一部室のみを空調する場合は、建物内の全体温度の把握が難しくなる。
【００１１】
また床下および通気層を室内の換気用ダクトとして利用し、換気装置により、床下および通気層に外気を導入する方法では、常時、床下に空気が通るため、床下の冷熱が早期に減少してしまうこと、一部室を冷房するような場合は、冷房室の周囲の通気層に、非冷房室からの熱を強制的に導入してしまい冷房効果を弱めてしまう事、通気層を介するため空気搬送動力も余分に必要となり、換気経路の設計も煩雑である等の問題が生じる。
【００１２】
よって本発明では、上記従来の問題を鑑みて、通気住宅における空気の降下を防止するとともに、外気や室内の冷房による冷熱を有効に活用して冷気溜りを形成でき、さらに建物上層の暖気を効率よく排出し、上階の暑熱環境の改善効率の向上を容易に図ることができる省エネ、夏季の様に外気温が高い場合の住環境がより改善された通気住宅、および冷気溜りの形成方法を提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、以下の構成を有する通気住宅および冷気溜りの形成方法である。
【００１４】
また、本発明の通気住宅は、
コンクリート基礎と、外装材と内装材との間に張り巡らした断熱材とによって外気と区画された内部空間を有し、
その内部空間には、内装材で囲まれた居住空間と、該居住空間以外の部分からなる中空層とを有し、
前記居住空間は換気装置によって外気と換気可能であり、
前記中空層は開閉可能な床下換気口および最上階の居住空間の上方に形成した開閉可能な外皮開口部によって外気と連通可能である壁内通気住宅であって、
前記換気装置の排気温度と外気温度との差を検知して、床下換気口の開閉を判定する制御手段と、制御手段の判定に応じて、床下換気口を自動開閉する自動開閉手段とを備え、これにより、床下換気口が自動開閉可能に構成され、
前記制御手段と自動開閉手段とによって、
前記床下換気口を、外気温度が排気温度より低い時には、自動で開放して、床下換気口よりも上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
外気温度が排気温度より高い時には、床下換気口を自動で閉鎖することで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気として、冷気溜りを形成するとともに、
前記外皮開口部を介して、最上階の居住空間の上方の排熱を行うように構成したことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の通気住宅は、
コンクリート基礎と、外装材と内装材との間に張り巡らした断熱材とによって外気と区画された内部空間を有し、
その内部空間には、内装材で囲まれた居住空間と、該居住空間以外の部分からなる中空層とを有し、
前記居住空間は換気装置によって外気と換気可能であり、
前記中空層は開閉可能な床下換気口および最上階の居住空間の上方に形成した開閉可能な外皮開口部によって外気と連通可能である壁内通気住宅であって、
設定温度と外気温度との差を検知して、床下換気口の開閉を判定する制御手段と、制御手段の判定に応じて、床下換気口を自動開閉する自動開閉手段とを備え、これにより、床下換気口が自動開閉可能に構成され、
前記制御手段と自動開閉手段とによって、
前記床下換気口を、外気温度が冷房設定温度以下である時は、自動で開放することで、床下換気口から上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
外気温度が冷房設定温度よりも高い時は、自動で閉鎖することで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気として、冷気溜りを形成するとともに、
前記外皮開口部を介して、最上階の居住空間の上方の排熱を行うように構成したことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の通気住宅は、
コンクリート基礎と、外装材と内装材との間に張り巡らした断熱材とによって外気と区画された内部空間を有し、
その内部空間には、内装材で囲まれた居住空間と、該居住空間以外の部分からなる中空層とを有し、
前記居住空間は換気装置によって外気と換気可能であり、
前記中空層は開閉可能な床下換気口および最上階の居住空間の上方に形成した開閉可能な外皮開口部によって外気と連通可能である壁内通気住宅であって、
前記床下換気口の開閉時間を判定するタイマーを備えた制御手段と、制御手段の判定に応じて、床下換気口を自動開閉する自動開閉手段とを備え、これにより、床下換気口が自動開閉可能に構成され、
前記制御手段と自動開閉手段とによって、
夜間に自動で開放することで、床下換気口よりも上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
昼間に自動で閉鎖することで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気とし、冷気溜りを形成するとともに、
前記外皮開口部を介して、最上階の居住空間の上方の排熱を行うように構成したことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の通気住宅は、
最上階の居住空間の上方に形成された前記中空層部分に、該中空層から屋外への排気を行う電動ファンを併設した前記外皮開口部と、電動ファンを併設しない前記外皮開口部とを、各々少なくとも１つ以上形成したことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の通気住宅は、
前記換気装置は、給気と排気との熱交換換気運転と、熱交換を行わない普通換気運転との切替手段を有し、該切替手段は前記床下換気口の制御手段によって切替制御を行うことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の通気住宅は、
前記換気装置は、給排気方式の換気装置であって、給気量を排気量よりも一時的に多くできる調整手段を有し、該調整手段は前記床下換気口の制御手段によって制御することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の冷気溜りの形成方法は、
コンクリート基礎と、外装材と内装材との間に張り巡らした断熱材とによって外気と区画された内部空間を有し、
その内部空間には、内装材で囲まれた居住空間と、該居住空間以外の部分からなる中空層とを有し、
前記居住空間は換気装置によって外気と換気可能であり、
前記中空層は開閉可能な床下換気口および最上階の居住空間の上方に形成した開閉可能な外皮開口部によって外気と連通可能である壁内通気住宅の冷気溜りの形成方法であって、
自動開閉手段と、前記換気装置の排気温度と外気温度との差を検知して開閉を判定する制御手段とによって、自動開閉可能とした前記床下換気口を、
外気温度が排気温度より低い時には、自動で開放して、床下換気口よりも上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
外気温度が排気温度より高い時には、床下換気口を自動で閉鎖することで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気として、冷気溜りを形成するとともに、
前記外皮開口部を介して、最上階の居住空間の上方の排熱を行うことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の冷気溜りの形成方法は、
コンクリート基礎と、外装材と内装材との間に張り巡らした断熱材とによって外気と区画された内部空間を有し、
その内部空間には、内装材で囲まれた居住空間と、該居住空間以外の部分からなる中空層とを有し、
前記居住空間は換気装置によって外気と換気可能であり、
前記中空層は開閉可能な床下換気口および最上階の居住空間の上方に形成した開閉可能な外皮開口部によって外気と連通可能である壁内通気住宅の冷気溜りの形成方法であって、
自動開閉手段と、設定温度と外気温度との差を検知して開閉を判定する制御手段とによって、自動開閉可能とした前記床下換気口を、
外気温度が冷房設定温度以下である時は、自動で開放することで、床下換気口から上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
外気温度が冷房設定温度よりも高い時は、自動で閉鎖することで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気として、冷気溜りを形成するとともに、
前記外皮開口部を介して、最上階の居住空間の上方の排熱を行うことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の冷気溜りの形成方法は、
コンクリート基礎と、外装材と内装材との間に張り巡らした断熱材とによって外気と区画された内部空間を有し、
その内部空間には、内装材で囲まれた居住空間と、該居住空間以外の部分からなる中空層とを有し、
前記居住空間は換気装置によって外気と換気可能であり、
前記中空層は開閉可能な床下換気口および最上階の居住空間の上方に形成した開閉可能な外皮開口部によって外気と連通可能である壁内通気住宅の冷気溜りの形成方法であって、
自動開閉手段と、開閉時間を判定するタイマーを備えた制御手段とによって、自動開閉可能とした前記床下換気口を、
夜間に自動で開放することで、床下換気口よりも上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
昼間に自動で閉鎖することで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気とし、冷気溜りを形成するとともに、
前記外皮開口部を介して、最上階の居住空間の上方の排熱を行うことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の冷気溜りの形成方法は、
前記外皮開口部は、中空層から屋外への排気を行う電動ファンを併設したものと、電動ファンを併設しないものとが、少なくとも各１ヶ以上設けられており、
外皮開口部を開放し、かつ前記電動ファンを運転した状態で、前記床下換気口を自動で開放することで、床下換気口から上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
前記床下換気口を自動で閉鎖することで、電動ファンを併設していない外皮開口部から外気を取り入れるとともに、
電動ファンを併設している外皮開口部から排気とすることで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気として、外皮開口部より下方の冷気溜りを形成するとともに、
最上階の居住空間の上方の排熱を行うことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の冷気溜りの形成方法は、
前記換気装置は、給気と排気との熱交換換気運転と、熱交換を行わない普通換気運転との切替手段を有し、
前記切替手段は、前記床下換気口を開放とした時に普通換気運転に切り替えて、前記居住空間内に外気による冷気を形成し、
前記床下換気口を閉鎖とした時に熱交換換気運転に切り替えて、前記居住空間内に冷気溜りを形成することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の冷気溜りの形成方法は、
前記換気装置は、給気量を排気量よりも一時的に多くする調節手段を有し、
前記調整手段は、床下換気口を閉鎖した時のみ給気量を排気風量よりも多くなるよう調整し、前記居住空間内を加圧し、前記居住空間上部の熱気を外皮開口部から排気することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
【００２８】
【実施例】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明による通気住宅の断面を模式的に示す断面図である。なお本発明に特徴的な中間期から夏季の状態を示している。
【００２９】
本発明の第１の実施形態を示す図１は、コンクリート基礎２０と、外装材２３、２５と内装材２６との間に張り巡らした断熱材２１、２２、２４とによって外気と区画され、その内部には、内装材２６で囲まれた居住空間２と、該居住空間以外の部分からなる中空層３とを有し、前記断熱材２１、２２、２４および前記コンクリート基礎２０および外装材２３を貫通して形成した床下換気口１３および外皮開口部１６と、換気装置１０を有している。また、断熱材２２、２４と外装材２３、２５との間には外側通気層が設けられていて、その下端と上端（棟部）、場合によっては、軒部分あるいはその他の箇所に開口部が設けられていて、常時外気の流通が可能な状態となっている。
【００３０】
換気装置の設置場所は図１に示されているように最上階居住空間のもっとも高い場所を必ずしも示すものではない。
【００３１】
なお前記断熱材は、柱、梁、耐力合板などの構造体の外側に位置するようにした外張り工法が、後述の中空層３を容易に確保可能であるという点で良好であるが、中空層３が確保できる断熱材厚みであれば、構造体の内部に位置する充填断熱工法であってもよい。またコンクリート基礎２０部分の断熱材２１は、省略も可能であるが、図１のように外気側または図示しないが内側に設ける方が、外部からの熱の影響をより少なくするという点で良好である。
【００３２】
また通気住宅の建物としての気密性能は、開閉可能な床下換気口１３，外皮開口部１６および図示しない窓などを閉鎖した状態で、隙間相当面積（Ｃ値）が５ｃｍ2／ｍ2以下、望ましくは２ｃｍ2／ｍ2以下、さらに望ましくは１ｃｍ2／ｍ2以下となるように、外壁、屋根、開口部周りの隙間を、例えばポリエチレンシートや粘着テープ、合板などの気密材で処理している。また断熱材の仕様は限定されるものではないが、例えばポリスチレン、ポリエチレン、ウレタンなどの発泡樹脂系断熱材およびグラスウール、ロックウールなどの繊維系断熱材などが用いられる。
【００３３】
また本発明による通気住宅は、図１に示すように、自動で開閉可能な床下換気口１３および開閉可能な外皮開口部１６によって、中空層３と外気とが連通可能となっており、その結果、中空層３を外気と通気または非通気とすることが可能となっている。外皮開口部１６は、床下換気口１３の開放時に温度差換気が発生しやすいように、高さ方向になるべく距離をおいて形成していることが好ましく、図１では最上階の居住空間２の天井より上方の中空層に形成している。
【００３４】
この床下換気口１３および外皮開口部１６は、閉鎖時には冬季の低温外気が容易に侵入しない断熱性と気密性を有することが好ましく、気密等級はＡ−２等級（ＪＩＳ Ａ４７０６−１９９６）と同等以上、好ましくはＡ−４等級と同等以上の性能を満たすことが好ましい。床下換気口１３は、内外の温度条件に応じてきめ細かく開閉させることにより冷気溜まりを効果的に形成するために自動開閉させることが好ましく、そのため床下換気口１３は自動開閉に適した態様とするのが好ましい。
自動開閉可能な床下換気口１３としては、図７Ａ、図７Ｂに示すような、外形筒状であって、閉鎖弁４１と気密材４２とが接した状態で閉鎖でき、これにより筒の開口部分を開閉できるものが例示できる。なお床下換気口１３を自動開閉させる場合は、自動開閉を行う自動開閉手段３３を有しており、この自動開閉手段３３は、図７Ｂに示すように、開閉弁４１を回転させる電動モーター、電磁弁またはバネなどの駆動装置を含む構成が採用でき、後述の制御手段３０によって開閉制御手段を用いることもできる。
さらに図８Ａ，図８Ｂに示す態様の場合においても、開閉弁４１が軸部４３とともに回転して閉鎖可能なように、自動開閉手段３３は電動モーターなどの駆動装置を含む構成となっている。なおこの自動開閉手段３３は、電動モーターなどの駆動装置を一体に組み込まず、床下換気口１３から離れた電動モーターを用いて、ワイヤーなどで開閉弁の軸を回転させるなどして、複数の床下換気口１３の自動開閉を行うことも可能である。
なお自動開閉手段３３は、本実施例のような電動によらず、空気圧を利用した駆動装置でもよく、自動開閉の制御が可能なものであれば、本実施例に限定されるものではない。
また床下換気口１３の外側または内側に、断熱気密性を有する手動開閉扉を設け、冬季は手動開閉扉を閉め、その他の季節は、手動開閉扉を開放し、床下換気口１３を自動開閉させることも可能で、この場合、床下換気口１３の断熱気密性能を必要としない。
【００３５】
なお外皮開口部１６は、通常の場合、中間期から夏季には開放とし、冬季は閉鎖されて用いられるが、前記の気密性能を有するのであれば手動の開閉可能な開き窓でもよく、開閉方法は、床下換気口１３の自動開閉の制御手段３０を用いることも可能であるし又遠隔操作による開閉機能だけとしたものでも良い。
【００３６】
さらに本発明の通気住宅では、図１に示すように、居住空間２が外気と換気が可能なように換気装置が設置されている。図１には、集中給排気方式の換気装置を設置した例を示している。この換気装置は、換気装置本体１０と居住空間２との間を給排気用のダクト１７で接続し、さらに換気装置本体１０の外気側には、排気口１１および給気口１２が接続されており、外気からの給気量と居住空間２からの排気量がほぼ同量となるように調整され、また計画された換気経路と換気量とによって、居住空間２の内部は換気が可能となっている。なおこの換気装置には、集中方式ではなく個別方式もよく、また給排気方式ではなく後述の集中排気方式なども採用可能である。また多数の居住空間２から構成される住宅の場合には、平均的な居住空間２の温度を把握することが可能となるので、集中式の換気装置を採用するのが好ましい。なお、本願図では給気用ダクトは省略している。
【００３７】
また図２は、図１に示す通気住宅における換気の流れを模式的に示した図である。図２に示すように、前記換気装置の排気口１１には、換気装置のダクト１７によって複数の居住空間２から排気が集められ、この排気温度を計測する温度センサー３１が設置されている。また給気口１２部分にも温度センサー３２が設置されており、外気温度を計測可能としている。
【００３８】
これら温度センサーは、得られた温度を検知して床下換気口１３の自動開閉を判定する制御手段３０に接続されている。例えば制御手段３０を、図５Ａに示す制御手段３０ａとしたものは、得られた換気装置の排気温度および外気温度を一時的に記憶可能となっており、その他、温度設定手段３６、判定部１０２、制御信号出力部１０３などで構成されている。
【００３９】
この床下換気口１３の開閉制御について、さらに詳細に記述すると、床下換気口１３は前記換気装置の排気温度と外気温度に加え、室内に要求する温度をもとに予め設定した設定温度によって開閉制御されるのが好ましく、その態様を示している。つまり、図６Ａに示す制御フローに従って、開閉が判定される。図６Ａのフローにおいて、温度センサー３１、３２によって得られた排気温度と外気温度が制御手段３０ａに入力されると（図６Ａ ＃１）、制御手段３０ａの内部にある判定部１０２において、設定温度と排気温度との比較を行い（図６Ａ ＃２）、設定温度＞排気温度であれば、床下換気口１３は閉鎖（図６Ａ ＃３）、違う場合は、外気温度と排気温度との比較を行い（図６Ａ ＃４）、外気温度＞排気温度であれば、床下換気口１３は閉鎖（図６Ａ ＃３）、違う場合は、床下換気口１３は開放（図６Ａ ＃５）というように、開閉の判定が順じ行われて、開閉を制御するようになっている。なお設定温度は、本発明において特徴的な中間期から夏季に導入する外気の好適な温度条件から、１８〜３０℃の範囲、より好ましくは２０〜２６℃の範囲で設定されることが好ましい。
【００４０】
さらに上記のように設定温度を用いた開閉判定を行う方法ではなく、設定温度を省略して、排気温度と外気温度のみとすることも可能である。この場合は、温度設定手段３６に代わって、図５Ｂに示すように、開閉指示手段３７を設け、基本的に床下換気口１３を開放とするか、閉鎖とするかを指定する。その後の制御フローは図６Ｂに示すように、閉鎖または開放の指定に応じて（図６Ｂ ＃０）、閉鎖が指定された場合は床下換気口１３は閉鎖（図６Ｂ ＃３）、開放が指定された場合は、外気温度と排気温度との比較を行い（図６Ｂ ＃４）、外気温度＞排気温度であれば、床下換気口１３は閉鎖（図６Ｂ ＃３）、違う場合は、床下換気口１３は開放（図６Ｂ ＃５）というように、開閉の判定が順じ行われて、開閉を制御するようになっている。なお、開閉指示手段３７によって、開放とする指示の目安は、外気温度が、前述の設定温度と同じ１８〜３０℃、より好ましくは２０〜２６℃の範囲が例示できる。
【００４１】
このように床下換気口１３を換気装置の排気温度および外気温度によって開閉制御することにより床下換気口１３を閉鎖し、内外温度差による中空層内の通気を非通気とすることが可能となる。この結果、中空層内の冷気が下降して、建物下層の床下換気口１３から冷気流出したり、この流出により発生する建物上層の外皮開口部１６からの熱気流入を防ぎ、建物内に非通気構造の冷気溜まりを形成することが可能となる。すなわち、図９に示すように、居住空間２を冷房機などにより冷却した場合、内装材からの伝熱により得られた中空層内の冷気が、下降して外部に漏れないように、床下換気口１３を閉鎖することで、図中斜線部で示すような冷気溜まりを形成することが可能となり、この時、建物上層の外皮開口部１６は、開放のままでも床下換気口１３が閉鎖されているので、冷気の下降にひきづられて熱気を流入させることがなくなる。図９の場合は、斜線部分あるいは、基礎から外皮開口部１６までの間が非通気構造となっている。非通気構造は、床下換気口が閉じられた場合、基礎から外皮開口部１６間での間で形成することが出きる。
【００４２】
なお図示しないが、外皮開口部１６は、床下換気口１３が閉鎖されたときに、建物上層の中空層３の暖気のみをより効率よく排出するために、外部風が通過しやすいように略対向する外壁の２面に夫々設けることも可能である。
【００４３】
冷気溜まりは、冷房機を停止した後は、建物の遮熱性能によってある程度の時間は保冷されるが、次第に温度が上昇し、再度、冷気を補充させる必要がある。この時、外気温度が居住空間２の温度よりも低い場合は、図１０に示すように、床下換気口１３および外皮開口部１６を開放し、建物内外の温度差による自然通気により、コンクリート基礎２０を含む中空層３の内部を外気によって冷却し、冷熱を蓄えることが可能となる。 もちろん、外気による冷却量を多くしたい場合には、例えば外皮開口部１６に電動ファンを併設して、一時的に電気動力を利用することも可能である。すなわち、床下換気口１３が開放されている時間帯にあわせて、電動ファンを作動させることで、運転効率が高い利用も可能となる。
【００４４】
これまで、制御手段３０としては、換気装置の排気温度と外気温度とを検知する制御手段３０ａまたは制御手段３０ｂによる方法を例に説明したが、本発明では他の制御手段３０を採用することも可能である。つまり建物内が外気温度よりも低くなる場合に、少なくとも中空層３の内部の空気が降下し、床下換気口１３から冷気が漏れ出るのを防ぐ事ができる制御であれば良い。例えば、制御手段３０を図５Cに示す制御手段３０ｃとして、図６Cに示す制御フローで床下換気口１３を自動開閉させるというものである。つまり外気温度のみを検知し、検知した温度と温度設定手段３６で設定した温度との差を用いて床下換気口１３の開閉判定を行うようにして、制御に用いる計測を簡易化している。この場合の設定温度も、本発明に特徴的な中間期から夏季に導入する外気の好適な温度条件から、冷房設定温度よりも低い１８〜３０℃の範囲、より好ましくは２０〜２６℃の範囲で設定することができ好ましい。この設定温度を高くすることで、床下換気口１３の閉鎖時間を短くすることも可能で、室内温度を把握するセンサーの代替が可能となる。
【００４５】
またさらに別の制御手段の例としては、温度ではなく、図５Ｄに示すような、時間による制御手段３０ｄを用いて、図６Dに示す制御フローによって床下換気口の開閉を判定するというものである。つまり床下換気口１３から冷気が漏れ出るのを防ぐ考えから、このような現象が発生し易い昼間の間は、床下換気口１３を閉鎖とし、外気温度が通常の冷房設定温度、例えば２７℃〜２８℃よりも低下する夜間は、床下換気口１３を開放するというものである。このような制御手段３０ｄによる場合の床下換気口１３の閉鎖時間の目安は１０時〜１５時、冷気の漏れをより確実に防ぐ場合は６時から１８時である。ただし中間期から夏季の間で日没などの時間が変化するので、時間は時間設定手段３９で変更可能としている。
【００４６】
このように床下換気口１３を一時的に閉鎖することで、昼間に冷気が漏れ出るのを防ぎ、かつ夜間の低温外気を有効に利用することが可能となるが、本発明では、暖気が溜まりやすい小屋裏などの建物上層の中空層３の温度改善も可能となる。本発明による上方の中空層の温度改善は、床下換気口の自動開閉を利用したもので、図１３に示すように、最上階の居住空間２の上方にある中空層３には、排気ファンを併設した外皮開口部１６ａと、併設していない外皮開口部１６ｂと設けている。なお、いずれの外皮開口部も開放されて、外気と中空層３とを連通している。このうち外皮開口部１６ａは、排気ファンを運転していれば、中空層３の空気を外部に排出する開口となるが、外皮開口部１６ｂは、床下換気口１３の開閉により、外気の給気口または排気口としての機能に自動的に切り替えることが可能である。つまり、外皮開口部１６ａの排気ファンを運転した状態で、床下換気口１３を閉鎖すると、中空層３の内部は建物外部に対し負圧となり、外皮開口部１６ｂから外気を給気することが可能となる。一方、外皮開口部１６ａの排気ファンを運転したまま、床下換気口１３を開放した場合は、中空層３の内部に十分な外気が導入されて、中空層３の内部は排気ファンによる負圧が小さくなる場合は、建物上層の中空層３は、建物の内外温度差による浮力がファンの負圧よりも大きくなり、建物外部に対し正圧となるため、外皮開口部１６ｂは、外皮開口部１６ａと同様に排気口となる。これにより、外皮開口部１６ｂが給気口となった時は、暖気が溜まりやすい小屋裏などの上部の中空層３に外気を直接導入することが可能となり、床下換気口１３から中空層３を通過してくる間に温度が上昇してしまう空気を導入する場合よりも、中空層３の温度改善が容易になるとともに、下層の中空層３の冷気溜りの温度上昇を防ぐことも可能となる。さらに外皮開口部１６ｂが排気口となった時は、温度差による浮力による排気量分が、ファンを併設した外皮開口部１６ａだけの場合よりも、床下からの外気導入量を増やすことが可能となり、より効率よく冷気を形成することが可能となる。なお外皮開口部１６ａに併設するファンは、温度を検知する装置を設け、運転に制御を加えることで、より必要な時間に絞った運転が可能となる。この場合の制御の設定温度は、最上階の居住空間２の空調設定温度以上とし、例えば３０℃から３２℃程度が好適である。またファンを併設した外皮開口部１６は、例えば特開２０００―３５６３９２や特開２００１−２９６０４５に開示されているように、ファンに接続されるダクトまたはチャンバー内に設置した断熱気密性を有する開閉シャッターなどの態様でもよい。
【００４７】
さらに、本発明では、換気装置の給気と排気とを熱交換する熱交換換気運転と、熱交換しない普通換気運転とに切替が可能な換気装置を採用することで、居住空間内からも効率よく冷気形成することが可能となる。以下、床下換気口の制御手段３０として換気装置の排気温度と外気温度を検知する制御手段３０ａを用いた場合を例に説明する。
【００４８】
この方法を採用する場合、前述の図５Ａに示す制御手段３０ａによって、換気装置の熱交換換気運転と普通換気運転とを切り替える切替手段３４を制御して、換気運転の切替を床下換気口１３の開閉と同期させて行う。すなわち、床下換気口１３が閉鎖の時には、中空層３および居住空間２は冷気溜りの状態にあるので、前記換気装置を熱交換運転とし、高い温度の空気が直接居住空間２に導入されて、居住空間２の冷気が温度上昇するのを抑える。また床下換気口１３を開放としている場合は、中空層３および居住空間２の温度が外気温度よりも高い温度であるので、普通換気運転として、冷涼な外気を居住空間２に直接取り込むことが可能となる。
【００４９】
また別の効率的な冷気溜りの形成方法として、本発明による通気住宅では、給気量を排気量よりも一時的に多くすることが可能な換気装置を採用することが可能で、冷気を形成すると同時に、建物上層から次第に溜まる暖気を排出することが可能となる。すなわち、図１１に示すように、建物上層にある外皮開口部１６を開放としたまま、例えば図５Ａまたは図５Ｂに示す制御手段３０ａによって、床下換気口１３の閉鎖と同期して、給排気方式の換気装置の給気量を排気量よりも僅かに多く供給して居住空間２の内部圧力を高める。その為、内装材２６の隙間からは、居住空間２の空気が中空層３に押出され、その空気によって、冷気溜まりの上層の暖気が、外皮開口部１６から外部に押出される。これにより、例えば最上階室の天井裏の高温化を防ぎ、冷気溜まりを形成した居住空間内における、天井からのふく射熱の悪影響を抑えることが可能となる。このような給気量を増す方法としては、例えば集中給排気方式の場合は、給気ファンの回転数をあげて給気量を増す、または排気ファンの回転数を落として相対的に給気量を増す、または居住空間２の給気グリル部の抵抗を小さくして給気量を増すなどの方法が例示できる。なお、換気の給気量を多くする居住空間２は、居住空間２の全体でもよいが、暖気が溜まりやすい建物上層の２階部分のみであってもよく、さらに１階で冷房運転の時間が長いような時などは１階部分の給気量を多くしても良い。
もちろん、これら床下換気口１３および換気装置の制御手段３０は、前述の外気温度による制御手段３０ａ、制御手段３０ｂであっても良い。
【００５０】
これまでの説明では、給排気方式の換気装置を採用した例を説明したが、本発明による通気住宅では、排気方式の換気装置を用いても冷気溜りの形成が可能である。図４は集中排気方式を採用した場合を示している。例えば制御手段３０として、外気温度と換気装置の排気温度とを検知して床下換気口１３の開閉を判定する制御手段３０ａを採用する場合は、複数の居住空間２からの排気が集中する排気口１１に設置した温度センサー３１によって、居住空間２の平均的な温度を計測し、外気温度は、いずれかの給気口部分に設置した温度センサー３２によって計測すればよい。なお、外気温度を計測する温度センサー３２は、いずれの換気方式においても、給気口１２部分に限定して設置されるものではなく、直射日光があたらない、建物外部のひさし付近などでも可能である。もちろん他の制御手段３０を、この排気方式の換気装置とあわせて採用することも可能である。
【００５１】
以上、本発明の通気住宅について、実施例をもとに説明したが、本実施の形態に何ら限定されるものではなく、図１２に示す、桁部で断熱した通気住宅に適用も可能である。この場合、外皮開口部１６は桁部の断熱材２４を貫通して設け、通気は換気口１７から外部に排出される。また図１２に示すように、換気装置本体１０を断熱材の外気側に設置することも可能であるが、排気口付近の排気温度が、外部の影響を受け易いので、排気口付近の排気ダクトは断熱保護するのが好ましい。
【００５２】
さらに図示しないが、床下換気口１３と同様に、外皮開口部１６を自動開閉としても良い。例えば図３に示すように、換気装置本体１０を１階と２階に各１台設置した場合などに好適である。つまり１階と２階の夫々の排気温度と外気温度の計測値によって、コンクリート基礎に形成した床下換気口１３および壁部に形成した外皮開口部１６の開閉を自動制御し、これによりコンクリート基礎の床下換気口１３を閉鎖した状態で、２階室から上部の中空層３の内部のみを通気可能とすることが可能となる。この場合も、外気より低い室内空気温度を検知して自動開閉とする本発明の考え方に沿って、少なくとも冷気が形成されやすい１階付近の床下換気口１３は、２階付近の外皮開口部１６よりも優先して閉鎖とする。
【００５３】
以上、本発明による通気住宅について説明したが、いずれも冬季は床下換気口１３および外皮開口部１６を閉鎖のままとし、換気装置１０は、熱交換換気がある場合は熱交換換気運転として、中空層３を含む建物内の保温性を高める。
【００５４】
次に、中間期から夏季、特に、外気温度が高い夏季に有効な夏季の冷気溜りの形成方法について説明する。本発明による冷気溜りの形成方法は、上記のような通気住宅を用いた方法である。
【００５５】
すなわち、コンクリート基礎２０と、外装材２３、２５と内装材２６との間に張り巡らした断熱材２１、２２、２４とによって外気と区画され、その内部には、内装材で囲まれた居住空間２と、この居住空間２以外の部分からなる床下、小屋裏および内装壁内などの中空層３を有した住宅であって、この居住空間２は換気装置１０によって外気と換気可能となっており、一方、中空層３は開閉可能な床下換気口１３および最上階の居住空間２の上方に形成した開閉可能な外皮開口部１６によって外気と連通可能となっている。なお換気装置１０は給排気方式または排気方式のいずれであっても良い。そして外皮開口部１６を開放としたまま、自動開閉手段３３と、自動開閉手段３３を制御する制御手段３０ａと、換気装置１０の排気温度と外気温度との差を検知して開閉を判定する制御手段３０ａとを用い、床下換気口１３のみを自動開閉する。この床下換気口１３の開閉は、中空層３を含む住宅内部に熱がこもった状態で、外皮開口部１６から温度差による通気可能な温度条件である、外気温度＜排気温度の時に自動で開放する。この時、床下換気口１３よりも上方の中空層３に外気を通気させることが可能となるので、中空層３から住宅内部を冷却して、冷気を形成する。一方、中空層３を含む住宅内部から冷気が漏れる温度条件である、外気温度＞排気温度の時には、床下換気口１３を自動で閉鎖し、外皮開口部１６を開放の状態とすることで、外皮開口部１６よりも下方の中空層３に対し外気を非通気として、床下換気口１３の開放によって形成した冷気を、高温の外気で乱さないように冷気溜りを形成する。つまり換気装置１０の排気温度によって居住空間内の温度を把握し、外気との温度差をもとに、中空層３の内部に冷気を導入可能か、冷気溜りとして保冷すべきかを、制御手段３０ａで自動判定し、床下換気口１３を開閉するとともに、床下換気口１３を閉鎖して冷気溜りとした時も、冷気溜りの上方となる最上階の居住空間２の上方の暖気を、外皮開口部１６から排出させる。
【００５６】
この床下換気口１３の開閉を制御する制御手段３０は、この他、外気温度のみで判定する制御手段３０ｃや時間によって開閉判定する制御手段３０ｄであっても、冷気溜りの形成と上部の排熱が可能である。このような居住空間２の内部の温度把握を自動で行わない制御手段３０とした場合は、制御手段３０ｃの設定温度または制御手段３０ｄの設定時間の設定を、その時々の室内温度および気象条件に応じて、空調機器の調整と同じように、人為的に設定を調節することで、居住空間２の内部の温度把握を自動で行った場合と同様の冷気溜りの形成が可能となる。
【００５７】
さらに、別の冷気溜まりの形成方法は、自動で開閉可能な床下換気口１３を有する通気住宅において、換気装置１０の熱交換換気運転と普通換気運転とを切り替える切替手段３４と、床下換気口１３の開閉判定を行う制御手段３０とを同期させて制御させる方法である。すなわち、床下換気口１３が閉鎖の時には、室内は保冷状態にあるので、換気装置１０を熱交換運転とし、居住空間２の冷気が、温度の高い外気によって置換換気されてしまうのを抑えて、保冷効果を高める。また床下換気口１３を開放としている場合は、建物内部が外気温度よりも高い温度であるので、普通換気運転として、居住空間２に冷涼な外気を換気装置１０によっても取り込み、冷気溜まりを形成するというものである。これにより、中空層３からだけでなく、居住空間２の内部の空気に直接影響がある換気によっても冷気溜りの形成が効率的に行える。
【００５８】
また本発明によるさらに別の冷気溜まりの形成方法は、給気量を排気量よりも一時的に多くすることが可能な給排気方式の換気装置１０を、床下換気口１３の開閉を判定する制御手段３０と調整手段３５とによって制御する方法である。すなわち、建物上層にある外皮開口部１６を開放としておいたまま、床下換気口１３の閉鎖と同期して、給気量を排気量よりも僅かに多く供給し、冷気溜まり上層の暖気を押出し、外皮開口部１６から外部に排出し、冷気溜まりの上層の温度上昇を抑えるというものである。
【００５９】
以上、冷気形成に適した通気住宅および冷気形成方法について、本発明に特徴的な夏季の状態のみを、実施例にもとづき説明したが、冬季については、室内温度が外気温度よりも高いが、暖気の保持を目的とすることから、床下換気口１３および外皮開口部１６は閉鎖して使用する。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、中空層内に通気が可能な時間を自動選択し、床下換気口を開閉するので、建物内外の温度差による中空層内空気の降下を防止し、無駄な冷気の流出、熱気の流入を防ぐことができ、中空層および居住空間に良好な冷気溜りを形成させることができる。また熱交換換気と普通換気とを切り替える換気装置、または給気を一時的に増加させることができる換気装置と、制御を同期化した床下換気口の開閉が可能となり、冷気溜りの形成をより効率よく行うことができる。またファンを使った外気導入方法を採用した場合も、床下換気口の自動開閉により、冷気溜りを乱すことなく、冷気溜り上層の暖気のみを効率よく排出することができ、夏季の様に外気温度が高い場合、特に人が快適と感じる温度より外気温度が高い場合の住環境がより改善された通気住宅が提供出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す通気住宅の断面図である。
【図２】同実施形態の通気住宅に、給排気方式の換気装置を設けた場合の換気の流れを模式的に示した説明図である。
【図３】同実施形態の通気住宅に、給排気方式の換気装置を２台設けた場合の換気の流れを模式的に示した説明図である。
【図４】同実施形態の通気住宅に、排気方式の換気装置を設けた場合の換気の流れを模式的に示した説明図である。
【図５】図５Ａ：同実施形態の床下換気口の自動開閉制御の構成に係るブロック図である。
図５Ｂ：同実施形態の床下換気口の自動開閉制御の構成に係る別のブロック図である。
図５Ｃ：同実施形態の床下換気口の自動開閉制御の構成に係るまた別のブロック図である。
図５Ｄ：同実施形態の床下換気口の自動開閉制御の構成に係るさらに別のブロック図である。
【図６】図６Ａ：同実施形態における制御手段の制御フロー図である。
図６Ｂ：同実施形態における制御手段の別の制御フロー図である。
図６Ｃ：同実施形態における制御手段のまた別の制御フロー図である。
図６Ｄ：同実施形態における制御手段のさらに別の制御フロー図である。
【図７】図７Ａ：床下換気口の実施形態の正面図である。
図７Ｂ：床下換気口の実施形態の横断面図である。
【図８】図８Ａ：床下換気口の別の実施形態による正面図である。
図８Ｂ：床下換気口の別の実施形態による横断面図である。
【図９】床下換気口を閉鎖して冷気を形成した状態を説明した通気住宅の断面図である。
【図１０】床下換気口を開放して冷気形成を開始した状態を説明した通気住宅の断面図である。
【図１１】給排気方式の換気装置の給気量を排気量よりも多くして熱気を押出す場合の実施例を示した通気住宅の断面図である。
【図１２】桁部に断熱した場合の実施例を示す通気住宅の断面図である。
【図１３】ファンを併設した外皮開口部を設けた実施例を示す通気住宅の断面図である。
【符号の説明】
１ 通気住宅
２ 居住空間
３ 中空層
１０ 換気装置本体
１１ 排気口
１２ 給気口
１３ 床下換気口
１４ 室内給気口
１５ 室内排気口
１６、１６ｂ 外皮開口部
１６ａ ファンを併設した外皮開口部
１７ ダクト
２０ コンクリート基礎
２１、２２、２４ 断熱材
２３、２５ 外装材
２６ 内装材
３０ 制御手段
３１、３２ 温度センサー
３３ 自動開閉手段
３４ 切替手段
３５ 調整手段
４１ 開閉弁
４２ 気密材
【発明の属する技術分野】
冷気溜りの形成に適した通気住宅および冷気溜りの形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
断熱気密化により室内の保温性を高めた住宅においては、夏季の特に夜間は、室内温度が外気温度に比べ高い状況が続く、熱ごもりの状態にあることが知られている。この問題を改善する建物として、外気を床下換気口から導入し、一旦床下の冷熱で冷却した後、断熱壁の内側に形成した壁内通気層を通じて建物の上部に冷熱を伝熱させて、小屋裏換気口から空気を排出する、いわゆる壁内通気住宅が数多く知られている（例えば特許文献１参照）。これら建物内外の温度差によって壁内や室内の通気を行う、いわゆる通気住宅では、外気温度はもちろん、室内温度も空調機の利用状況、開口部の日射遮蔽や近隣建物などの日陰によっても、時々刻々の変化しており、得られる通気量も、また取り入れる外気の温度も時間によって変化している。
【０００３】
一方、これら壁内通気住宅においても、小屋裏に設置した換気扇により、床下換気口からの導入外気量および壁内通気量を増やし、床下および通気層への冷熱の伝熱を促進させようとしたものも知られている（例えば特許文献２参照）。さらに、床下の冷熱は、べた基礎を通じた地中熱によるものが一般的であるが、より冷却効果を高める為に、床下に冷熱装置または蓄熱容量の大きな材料を配置し、発生した冷熱と、床下に直接導入される外気とを熱交換させ、壁内の通気によって建物全体に熱を供給するものも知られている（例えば特許文献１参照）。このように通気住宅での通気量の変化、通気させる外気温度の変化に対して、通気量の増加または通気温度の低温化などの工夫がされるようになってきている。
【０００４】
さらに温度センサーによって、外気または小屋裏、床下の温度を測定し、測定データにもとづき、外気取り入れ口の開閉判定および換気装置、空調装置の運転判定など、壁内の通気量および室内の換気量を制御し、室内温度の均質化を図る方法も知られている（例えば特許文献３、特許文献４参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−４６６９４（第１図）
【０００６】
【特許文献２】
実開平０６−４２０９（第１図）
【０００７】
【特許文献３】
実開平０６−２８５３４（第３図）
【０００８】
【特許文献４】
特開２００１−２７９８３７（第１図、第２図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
壁内通気住宅では、通常、地中温度により冷却されている床下コンクリート面等の低温部分を利用し、外気を床下に直接導入して冷却する方法が取られている。しかしながら外気温度が高い地域では、床下コンクリート面が設置されている地中温度が高くなり、外気を冷却する効果が低下する問題がある。特に換気ファンにより大量の外気を導入する場合は顕著である。また地中熱によって外気を冷却できる温度には限界があるうえ、空気の熱容量は固体に比べ小さい。その為、床下で冷却した空気を壁内の中空層を通して、建物上部の小屋裏に到達させるまでに空気温度は上昇し、壁内からの壁面冷却や小屋裏を低温の空気で置換する効果を常に得ることは難しく、建物上階の暑さが大きく改善しない状況が見られる。また建物内外の温度差のみを通気の原動力としている場合は、冷房機により室内温度が外気温度よりも低くなる時間があると、室内周囲の中空層も温度が低下し、中空層内の空気が降下して、小屋裏換気口から外気を引き込む場合がある。この時、小屋裏付近の高い空気が、低温の下階に流下するとともに、床下換気口からは床下冷気が外部に押出されてしまう。このように床下に外気を常時導入する方法では、床下冷熱を散逸させてしまい、快適な室内環境の形成に効果的に利用されていないという問題がある。
【００１０】
さらに外気または床下、小屋裏温度を計測して、外気の取り入れ口の開閉および送風機などの制御を外気温度によって判断する方法であっても、外気温度が室内温度に対して有効でない場合には、外気取り入れ口を全て閉鎖してしまうため、例えば空調時の建物全体の保冷という点では好ましいが、空調時であっても温度が高くなりやすい小屋裏の温度改善を、外気冷却によって図る事ができなくなる問題がある。またこの中空層内の空気の降下に対して、温度センサーによる外気取り入れ口の開閉を利用しようとすると、建物内外の温度差を正確に把握するためには、温度センサーの設置数量を多く必要とし、少ない温度センサーとする場合は、建物全体の温度を的確に表す場所の設定が困難となるなどの問題が生じている。特に一部室のみを空調する場合は、建物内の全体温度の把握が難しくなる。
【００１１】
また床下および通気層を室内の換気用ダクトとして利用し、換気装置により、床下および通気層に外気を導入する方法では、常時、床下に空気が通るため、床下の冷熱が早期に減少してしまうこと、一部室を冷房するような場合は、冷房室の周囲の通気層に、非冷房室からの熱を強制的に導入してしまい冷房効果を弱めてしまう事、通気層を介するため空気搬送動力も余分に必要となり、換気経路の設計も煩雑である等の問題が生じる。
【００１２】
よって本発明では、上記従来の問題を鑑みて、通気住宅における空気の降下を防止するとともに、外気や室内の冷房による冷熱を有効に活用して冷気溜りを形成でき、さらに建物上層の暖気を効率よく排出し、上階の暑熱環境の改善効率の向上を容易に図ることができる省エネ、夏季の様に外気温が高い場合の住環境がより改善された通気住宅、および冷気溜りの形成方法を提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、以下の構成を有する通気住宅および冷気溜りの形成方法である。
【００１４】
また、本発明の通気住宅は、
コンクリート基礎と、外装材と内装材との間に張り巡らした断熱材とによって外気と区画された内部空間を有し、
その内部空間には、内装材で囲まれた居住空間と、該居住空間以外の部分からなる中空層とを有し、
前記居住空間は換気装置によって外気と換気可能であり、
前記中空層は開閉可能な床下換気口および最上階の居住空間の上方に形成した開閉可能な外皮開口部によって外気と連通可能である壁内通気住宅であって、
前記換気装置の排気温度と外気温度との差を検知して、床下換気口の開閉を判定する制御手段と、制御手段の判定に応じて、床下換気口を自動開閉する自動開閉手段とを備え、これにより、床下換気口が自動開閉可能に構成され、
前記制御手段と自動開閉手段とによって、
前記床下換気口を、外気温度が排気温度より低い時には、自動で開放して、床下換気口よりも上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
外気温度が排気温度より高い時には、床下換気口を自動で閉鎖することで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気として、冷気溜りを形成するとともに、
前記外皮開口部を介して、最上階の居住空間の上方の排熱を行うように構成したことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の通気住宅は、
コンクリート基礎と、外装材と内装材との間に張り巡らした断熱材とによって外気と区画された内部空間を有し、
その内部空間には、内装材で囲まれた居住空間と、該居住空間以外の部分からなる中空層とを有し、
前記居住空間は換気装置によって外気と換気可能であり、
前記中空層は開閉可能な床下換気口および最上階の居住空間の上方に形成した開閉可能な外皮開口部によって外気と連通可能である壁内通気住宅であって、
設定温度と外気温度との差を検知して、床下換気口の開閉を判定する制御手段と、制御手段の判定に応じて、床下換気口を自動開閉する自動開閉手段とを備え、これにより、床下換気口が自動開閉可能に構成され、
前記制御手段と自動開閉手段とによって、
前記床下換気口を、外気温度が冷房設定温度以下である時は、自動で開放することで、床下換気口から上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
外気温度が冷房設定温度よりも高い時は、自動で閉鎖することで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気として、冷気溜りを形成するとともに、
前記外皮開口部を介して、最上階の居住空間の上方の排熱を行うように構成したことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の通気住宅は、
コンクリート基礎と、外装材と内装材との間に張り巡らした断熱材とによって外気と区画された内部空間を有し、
その内部空間には、内装材で囲まれた居住空間と、該居住空間以外の部分からなる中空層とを有し、
前記居住空間は換気装置によって外気と換気可能であり、
前記中空層は開閉可能な床下換気口および最上階の居住空間の上方に形成した開閉可能な外皮開口部によって外気と連通可能である壁内通気住宅であって、
前記床下換気口の開閉時間を判定するタイマーを備えた制御手段と、制御手段の判定に応じて、床下換気口を自動開閉する自動開閉手段とを備え、これにより、床下換気口が自動開閉可能に構成され、
前記制御手段と自動開閉手段とによって、
夜間に自動で開放することで、床下換気口よりも上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
昼間に自動で閉鎖することで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気とし、冷気溜りを形成するとともに、
前記外皮開口部を介して、最上階の居住空間の上方の排熱を行うように構成したことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の通気住宅は、
最上階の居住空間の上方に形成された前記中空層部分に、該中空層から屋外への排気を行う電動ファンを併設した前記外皮開口部と、電動ファンを併設しない前記外皮開口部とを、各々少なくとも１つ以上形成したことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の通気住宅は、
前記換気装置は、給気と排気との熱交換換気運転と、熱交換を行わない普通換気運転との切替手段を有し、該切替手段は前記床下換気口の制御手段によって切替制御を行うことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の通気住宅は、
前記換気装置は、給排気方式の換気装置であって、給気量を排気量よりも一時的に多くできる調整手段を有し、該調整手段は前記床下換気口の制御手段によって制御することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の冷気溜りの形成方法は、
コンクリート基礎と、外装材と内装材との間に張り巡らした断熱材とによって外気と区画された内部空間を有し、
その内部空間には、内装材で囲まれた居住空間と、該居住空間以外の部分からなる中空層とを有し、
前記居住空間は換気装置によって外気と換気可能であり、
前記中空層は開閉可能な床下換気口および最上階の居住空間の上方に形成した開閉可能な外皮開口部によって外気と連通可能である壁内通気住宅の冷気溜りの形成方法であって、
自動開閉手段と、前記換気装置の排気温度と外気温度との差を検知して開閉を判定する制御手段とによって、自動開閉可能とした前記床下換気口を、
外気温度が排気温度より低い時には、自動で開放して、床下換気口よりも上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
外気温度が排気温度より高い時には、床下換気口を自動で閉鎖することで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気として、冷気溜りを形成するとともに、
前記外皮開口部を介して、最上階の居住空間の上方の排熱を行うことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の冷気溜りの形成方法は、
コンクリート基礎と、外装材と内装材との間に張り巡らした断熱材とによって外気と区画された内部空間を有し、
その内部空間には、内装材で囲まれた居住空間と、該居住空間以外の部分からなる中空層とを有し、
前記居住空間は換気装置によって外気と換気可能であり、
前記中空層は開閉可能な床下換気口および最上階の居住空間の上方に形成した開閉可能な外皮開口部によって外気と連通可能である壁内通気住宅の冷気溜りの形成方法であって、
自動開閉手段と、設定温度と外気温度との差を検知して開閉を判定する制御手段とによって、自動開閉可能とした前記床下換気口を、
外気温度が冷房設定温度以下である時は、自動で開放することで、床下換気口から上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
外気温度が冷房設定温度よりも高い時は、自動で閉鎖することで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気として、冷気溜りを形成するとともに、
前記外皮開口部を介して、最上階の居住空間の上方の排熱を行うことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の冷気溜りの形成方法は、
コンクリート基礎と、外装材と内装材との間に張り巡らした断熱材とによって外気と区画された内部空間を有し、
その内部空間には、内装材で囲まれた居住空間と、該居住空間以外の部分からなる中空層とを有し、
前記居住空間は換気装置によって外気と換気可能であり、
前記中空層は開閉可能な床下換気口および最上階の居住空間の上方に形成した開閉可能な外皮開口部によって外気と連通可能である壁内通気住宅の冷気溜りの形成方法であって、
自動開閉手段と、開閉時間を判定するタイマーを備えた制御手段とによって、自動開閉可能とした前記床下換気口を、
夜間に自動で開放することで、床下換気口よりも上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
昼間に自動で閉鎖することで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気とし、冷気溜りを形成するとともに、
前記外皮開口部を介して、最上階の居住空間の上方の排熱を行うことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の冷気溜りの形成方法は、
前記外皮開口部は、中空層から屋外への排気を行う電動ファンを併設したものと、電動ファンを併設しないものとが、少なくとも各１ヶ以上設けられており、
外皮開口部を開放し、かつ前記電動ファンを運転した状態で、前記床下換気口を自動で開放することで、床下換気口から上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
前記床下換気口を自動で閉鎖することで、電動ファンを併設していない外皮開口部から外気を取り入れるとともに、
電動ファンを併設している外皮開口部から排気とすることで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気として、外皮開口部より下方の冷気溜りを形成するとともに、
最上階の居住空間の上方の排熱を行うことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の冷気溜りの形成方法は、
前記換気装置は、給気と排気との熱交換換気運転と、熱交換を行わない普通換気運転との切替手段を有し、
前記切替手段は、前記床下換気口を開放とした時に普通換気運転に切り替えて、前記居住空間内に外気による冷気を形成し、
前記床下換気口を閉鎖とした時に熱交換換気運転に切り替えて、前記居住空間内に冷気溜りを形成することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の冷気溜りの形成方法は、
前記換気装置は、給気量を排気量よりも一時的に多くする調節手段を有し、
前記調整手段は、床下換気口を閉鎖した時のみ給気量を排気風量よりも多くなるよう調整し、前記居住空間内を加圧し、前記居住空間上部の熱気を外皮開口部から排気することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
【００２８】
【実施例】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明による通気住宅の断面を模式的に示す断面図である。なお本発明に特徴的な中間期から夏季の状態を示している。
【００２９】
本発明の第１の実施形態を示す図１は、コンクリート基礎２０と、外装材２３、２５と内装材２６との間に張り巡らした断熱材２１、２２、２４とによって外気と区画され、その内部には、内装材２６で囲まれた居住空間２と、該居住空間以外の部分からなる中空層３とを有し、前記断熱材２１、２２、２４および前記コンクリート基礎２０および外装材２３を貫通して形成した床下換気口１３および外皮開口部１６と、換気装置１０を有している。また、断熱材２２、２４と外装材２３、２５との間には外側通気層が設けられていて、その下端と上端（棟部）、場合によっては、軒部分あるいはその他の箇所に開口部が設けられていて、常時外気の流通が可能な状態となっている。
【００３０】
換気装置の設置場所は図１に示されているように最上階居住空間のもっとも高い場所を必ずしも示すものではない。
【００３１】
なお前記断熱材は、柱、梁、耐力合板などの構造体の外側に位置するようにした外張り工法が、後述の中空層３を容易に確保可能であるという点で良好であるが、中空層３が確保できる断熱材厚みであれば、構造体の内部に位置する充填断熱工法であってもよい。またコンクリート基礎２０部分の断熱材２１は、省略も可能であるが、図１のように外気側または図示しないが内側に設ける方が、外部からの熱の影響をより少なくするという点で良好である。
【００３２】
また通気住宅の建物としての気密性能は、開閉可能な床下換気口１３，外皮開口部１６および図示しない窓などを閉鎖した状態で、隙間相当面積（Ｃ値）が５ｃｍ2／ｍ2以下、望ましくは２ｃｍ2／ｍ2以下、さらに望ましくは１ｃｍ2／ｍ2以下となるように、外壁、屋根、開口部周りの隙間を、例えばポリエチレンシートや粘着テープ、合板などの気密材で処理している。また断熱材の仕様は限定されるものではないが、例えばポリスチレン、ポリエチレン、ウレタンなどの発泡樹脂系断熱材およびグラスウール、ロックウールなどの繊維系断熱材などが用いられる。
【００３３】
また本発明による通気住宅は、図１に示すように、自動で開閉可能な床下換気口１３および開閉可能な外皮開口部１６によって、中空層３と外気とが連通可能となっており、その結果、中空層３を外気と通気または非通気とすることが可能となっている。外皮開口部１６は、床下換気口１３の開放時に温度差換気が発生しやすいように、高さ方向になるべく距離をおいて形成していることが好ましく、図１では最上階の居住空間２の天井より上方の中空層に形成している。
【００３４】
この床下換気口１３および外皮開口部１６は、閉鎖時には冬季の低温外気が容易に侵入しない断熱性と気密性を有することが好ましく、気密等級はＡ−２等級（ＪＩＳ Ａ４７０６−１９９６）と同等以上、好ましくはＡ−４等級と同等以上の性能を満たすことが好ましい。床下換気口１３は、内外の温度条件に応じてきめ細かく開閉させることにより冷気溜まりを効果的に形成するために自動開閉させることが好ましく、そのため床下換気口１３は自動開閉に適した態様とするのが好ましい。
自動開閉可能な床下換気口１３としては、図７Ａ、図７Ｂに示すような、外形筒状であって、閉鎖弁４１と気密材４２とが接した状態で閉鎖でき、これにより筒の開口部分を開閉できるものが例示できる。なお床下換気口１３を自動開閉させる場合は、自動開閉を行う自動開閉手段３３を有しており、この自動開閉手段３３は、図７Ｂに示すように、開閉弁４１を回転させる電動モーター、電磁弁またはバネなどの駆動装置を含む構成が採用でき、後述の制御手段３０によって開閉制御手段を用いることもできる。
さらに図８Ａ，図８Ｂに示す態様の場合においても、開閉弁４１が軸部４３とともに回転して閉鎖可能なように、自動開閉手段３３は電動モーターなどの駆動装置を含む構成となっている。なおこの自動開閉手段３３は、電動モーターなどの駆動装置を一体に組み込まず、床下換気口１３から離れた電動モーターを用いて、ワイヤーなどで開閉弁の軸を回転させるなどして、複数の床下換気口１３の自動開閉を行うことも可能である。
なお自動開閉手段３３は、本実施例のような電動によらず、空気圧を利用した駆動装置でもよく、自動開閉の制御が可能なものであれば、本実施例に限定されるものではない。
また床下換気口１３の外側または内側に、断熱気密性を有する手動開閉扉を設け、冬季は手動開閉扉を閉め、その他の季節は、手動開閉扉を開放し、床下換気口１３を自動開閉させることも可能で、この場合、床下換気口１３の断熱気密性能を必要としない。
【００３５】
なお外皮開口部１６は、通常の場合、中間期から夏季には開放とし、冬季は閉鎖されて用いられるが、前記の気密性能を有するのであれば手動の開閉可能な開き窓でもよく、開閉方法は、床下換気口１３の自動開閉の制御手段３０を用いることも可能であるし又遠隔操作による開閉機能だけとしたものでも良い。
【００３６】
さらに本発明の通気住宅では、図１に示すように、居住空間２が外気と換気が可能なように換気装置が設置されている。図１には、集中給排気方式の換気装置を設置した例を示している。この換気装置は、換気装置本体１０と居住空間２との間を給排気用のダクト１７で接続し、さらに換気装置本体１０の外気側には、排気口１１および給気口１２が接続されており、外気からの給気量と居住空間２からの排気量がほぼ同量となるように調整され、また計画された換気経路と換気量とによって、居住空間２の内部は換気が可能となっている。なおこの換気装置には、集中方式ではなく個別方式もよく、また給排気方式ではなく後述の集中排気方式なども採用可能である。また多数の居住空間２から構成される住宅の場合には、平均的な居住空間２の温度を把握することが可能となるので、集中式の換気装置を採用するのが好ましい。なお、本願図では給気用ダクトは省略している。
【００３７】
また図２は、図１に示す通気住宅における換気の流れを模式的に示した図である。図２に示すように、前記換気装置の排気口１１には、換気装置のダクト１７によって複数の居住空間２から排気が集められ、この排気温度を計測する温度センサー３１が設置されている。また給気口１２部分にも温度センサー３２が設置されており、外気温度を計測可能としている。
【００３８】
これら温度センサーは、得られた温度を検知して床下換気口１３の自動開閉を判定する制御手段３０に接続されている。例えば制御手段３０を、図５Ａに示す制御手段３０ａとしたものは、得られた換気装置の排気温度および外気温度を一時的に記憶可能となっており、その他、温度設定手段３６、判定部１０２、制御信号出力部１０３などで構成されている。
【００３９】
この床下換気口１３の開閉制御について、さらに詳細に記述すると、床下換気口１３は前記換気装置の排気温度と外気温度に加え、室内に要求する温度をもとに予め設定した設定温度によって開閉制御されるのが好ましく、その態様を示している。つまり、図６Ａに示す制御フローに従って、開閉が判定される。図６Ａのフローにおいて、温度センサー３１、３２によって得られた排気温度と外気温度が制御手段３０ａに入力されると（図６Ａ ＃１）、制御手段３０ａの内部にある判定部１０２において、設定温度と排気温度との比較を行い（図６Ａ ＃２）、設定温度＞排気温度であれば、床下換気口１３は閉鎖（図６Ａ ＃３）、違う場合は、外気温度と排気温度との比較を行い（図６Ａ ＃４）、外気温度＞排気温度であれば、床下換気口１３は閉鎖（図６Ａ ＃３）、違う場合は、床下換気口１３は開放（図６Ａ ＃５）というように、開閉の判定が順じ行われて、開閉を制御するようになっている。なお設定温度は、本発明において特徴的な中間期から夏季に導入する外気の好適な温度条件から、１８〜３０℃の範囲、より好ましくは２０〜２６℃の範囲で設定されることが好ましい。
【００４０】
さらに上記のように設定温度を用いた開閉判定を行う方法ではなく、設定温度を省略して、排気温度と外気温度のみとすることも可能である。この場合は、温度設定手段３６に代わって、図５Ｂに示すように、開閉指示手段３７を設け、基本的に床下換気口１３を開放とするか、閉鎖とするかを指定する。その後の制御フローは図６Ｂに示すように、閉鎖または開放の指定に応じて（図６Ｂ ＃０）、閉鎖が指定された場合は床下換気口１３は閉鎖（図６Ｂ ＃３）、開放が指定された場合は、外気温度と排気温度との比較を行い（図６Ｂ ＃４）、外気温度＞排気温度であれば、床下換気口１３は閉鎖（図６Ｂ ＃３）、違う場合は、床下換気口１３は開放（図６Ｂ ＃５）というように、開閉の判定が順じ行われて、開閉を制御するようになっている。なお、開閉指示手段３７によって、開放とする指示の目安は、外気温度が、前述の設定温度と同じ１８〜３０℃、より好ましくは２０〜２６℃の範囲が例示できる。
【００４１】
このように床下換気口１３を換気装置の排気温度および外気温度によって開閉制御することにより床下換気口１３を閉鎖し、内外温度差による中空層内の通気を非通気とすることが可能となる。この結果、中空層内の冷気が下降して、建物下層の床下換気口１３から冷気流出したり、この流出により発生する建物上層の外皮開口部１６からの熱気流入を防ぎ、建物内に非通気構造の冷気溜まりを形成することが可能となる。すなわち、図９に示すように、居住空間２を冷房機などにより冷却した場合、内装材からの伝熱により得られた中空層内の冷気が、下降して外部に漏れないように、床下換気口１３を閉鎖することで、図中斜線部で示すような冷気溜まりを形成することが可能となり、この時、建物上層の外皮開口部１６は、開放のままでも床下換気口１３が閉鎖されているので、冷気の下降にひきづられて熱気を流入させることがなくなる。図９の場合は、斜線部分あるいは、基礎から外皮開口部１６までの間が非通気構造となっている。非通気構造は、床下換気口が閉じられた場合、基礎から外皮開口部１６間での間で形成することが出きる。
【００４２】
なお図示しないが、外皮開口部１６は、床下換気口１３が閉鎖されたときに、建物上層の中空層３の暖気のみをより効率よく排出するために、外部風が通過しやすいように略対向する外壁の２面に夫々設けることも可能である。
【００４３】
冷気溜まりは、冷房機を停止した後は、建物の遮熱性能によってある程度の時間は保冷されるが、次第に温度が上昇し、再度、冷気を補充させる必要がある。この時、外気温度が居住空間２の温度よりも低い場合は、図１０に示すように、床下換気口１３および外皮開口部１６を開放し、建物内外の温度差による自然通気により、コンクリート基礎２０を含む中空層３の内部を外気によって冷却し、冷熱を蓄えることが可能となる。 もちろん、外気による冷却量を多くしたい場合には、例えば外皮開口部１６に電動ファンを併設して、一時的に電気動力を利用することも可能である。すなわち、床下換気口１３が開放されている時間帯にあわせて、電動ファンを作動させることで、運転効率が高い利用も可能となる。
【００４４】
これまで、制御手段３０としては、換気装置の排気温度と外気温度とを検知する制御手段３０ａまたは制御手段３０ｂによる方法を例に説明したが、本発明では他の制御手段３０を採用することも可能である。つまり建物内が外気温度よりも低くなる場合に、少なくとも中空層３の内部の空気が降下し、床下換気口１３から冷気が漏れ出るのを防ぐ事ができる制御であれば良い。例えば、制御手段３０を図５Cに示す制御手段３０ｃとして、図６Cに示す制御フローで床下換気口１３を自動開閉させるというものである。つまり外気温度のみを検知し、検知した温度と温度設定手段３６で設定した温度との差を用いて床下換気口１３の開閉判定を行うようにして、制御に用いる計測を簡易化している。この場合の設定温度も、本発明に特徴的な中間期から夏季に導入する外気の好適な温度条件から、冷房設定温度よりも低い１８〜３０℃の範囲、より好ましくは２０〜２６℃の範囲で設定することができ好ましい。この設定温度を高くすることで、床下換気口１３の閉鎖時間を短くすることも可能で、室内温度を把握するセンサーの代替が可能となる。
【００４５】
またさらに別の制御手段の例としては、温度ではなく、図５Ｄに示すような、時間による制御手段３０ｄを用いて、図６Dに示す制御フローによって床下換気口の開閉を判定するというものである。つまり床下換気口１３から冷気が漏れ出るのを防ぐ考えから、このような現象が発生し易い昼間の間は、床下換気口１３を閉鎖とし、外気温度が通常の冷房設定温度、例えば２７℃〜２８℃よりも低下する夜間は、床下換気口１３を開放するというものである。このような制御手段３０ｄによる場合の床下換気口１３の閉鎖時間の目安は１０時〜１５時、冷気の漏れをより確実に防ぐ場合は６時から１８時である。ただし中間期から夏季の間で日没などの時間が変化するので、時間は時間設定手段３９で変更可能としている。
【００４６】
このように床下換気口１３を一時的に閉鎖することで、昼間に冷気が漏れ出るのを防ぎ、かつ夜間の低温外気を有効に利用することが可能となるが、本発明では、暖気が溜まりやすい小屋裏などの建物上層の中空層３の温度改善も可能となる。本発明による上方の中空層の温度改善は、床下換気口の自動開閉を利用したもので、図１３に示すように、最上階の居住空間２の上方にある中空層３には、排気ファンを併設した外皮開口部１６ａと、併設していない外皮開口部１６ｂと設けている。なお、いずれの外皮開口部も開放されて、外気と中空層３とを連通している。このうち外皮開口部１６ａは、排気ファンを運転していれば、中空層３の空気を外部に排出する開口となるが、外皮開口部１６ｂは、床下換気口１３の開閉により、外気の給気口または排気口としての機能に自動的に切り替えることが可能である。つまり、外皮開口部１６ａの排気ファンを運転した状態で、床下換気口１３を閉鎖すると、中空層３の内部は建物外部に対し負圧となり、外皮開口部１６ｂから外気を給気することが可能となる。一方、外皮開口部１６ａの排気ファンを運転したまま、床下換気口１３を開放した場合は、中空層３の内部に十分な外気が導入されて、中空層３の内部は排気ファンによる負圧が小さくなる場合は、建物上層の中空層３は、建物の内外温度差による浮力がファンの負圧よりも大きくなり、建物外部に対し正圧となるため、外皮開口部１６ｂは、外皮開口部１６ａと同様に排気口となる。これにより、外皮開口部１６ｂが給気口となった時は、暖気が溜まりやすい小屋裏などの上部の中空層３に外気を直接導入することが可能となり、床下換気口１３から中空層３を通過してくる間に温度が上昇してしまう空気を導入する場合よりも、中空層３の温度改善が容易になるとともに、下層の中空層３の冷気溜りの温度上昇を防ぐことも可能となる。さらに外皮開口部１６ｂが排気口となった時は、温度差による浮力による排気量分が、ファンを併設した外皮開口部１６ａだけの場合よりも、床下からの外気導入量を増やすことが可能となり、より効率よく冷気を形成することが可能となる。なお外皮開口部１６ａに併設するファンは、温度を検知する装置を設け、運転に制御を加えることで、より必要な時間に絞った運転が可能となる。この場合の制御の設定温度は、最上階の居住空間２の空調設定温度以上とし、例えば３０℃から３２℃程度が好適である。またファンを併設した外皮開口部１６は、例えば特開２０００―３５６３９２や特開２００１−２９６０４５に開示されているように、ファンに接続されるダクトまたはチャンバー内に設置した断熱気密性を有する開閉シャッターなどの態様でもよい。
【００４７】
さらに、本発明では、換気装置の給気と排気とを熱交換する熱交換換気運転と、熱交換しない普通換気運転とに切替が可能な換気装置を採用することで、居住空間内からも効率よく冷気形成することが可能となる。以下、床下換気口の制御手段３０として換気装置の排気温度と外気温度を検知する制御手段３０ａを用いた場合を例に説明する。
【００４８】
この方法を採用する場合、前述の図５Ａに示す制御手段３０ａによって、換気装置の熱交換換気運転と普通換気運転とを切り替える切替手段３４を制御して、換気運転の切替を床下換気口１３の開閉と同期させて行う。すなわち、床下換気口１３が閉鎖の時には、中空層３および居住空間２は冷気溜りの状態にあるので、前記換気装置を熱交換運転とし、高い温度の空気が直接居住空間２に導入されて、居住空間２の冷気が温度上昇するのを抑える。また床下換気口１３を開放としている場合は、中空層３および居住空間２の温度が外気温度よりも高い温度であるので、普通換気運転として、冷涼な外気を居住空間２に直接取り込むことが可能となる。
【００４９】
また別の効率的な冷気溜りの形成方法として、本発明による通気住宅では、給気量を排気量よりも一時的に多くすることが可能な換気装置を採用することが可能で、冷気を形成すると同時に、建物上層から次第に溜まる暖気を排出することが可能となる。すなわち、図１１に示すように、建物上層にある外皮開口部１６を開放としたまま、例えば図５Ａまたは図５Ｂに示す制御手段３０ａによって、床下換気口１３の閉鎖と同期して、給排気方式の換気装置の給気量を排気量よりも僅かに多く供給して居住空間２の内部圧力を高める。その為、内装材２６の隙間からは、居住空間２の空気が中空層３に押出され、その空気によって、冷気溜まりの上層の暖気が、外皮開口部１６から外部に押出される。これにより、例えば最上階室の天井裏の高温化を防ぎ、冷気溜まりを形成した居住空間内における、天井からのふく射熱の悪影響を抑えることが可能となる。このような給気量を増す方法としては、例えば集中給排気方式の場合は、給気ファンの回転数をあげて給気量を増す、または排気ファンの回転数を落として相対的に給気量を増す、または居住空間２の給気グリル部の抵抗を小さくして給気量を増すなどの方法が例示できる。なお、換気の給気量を多くする居住空間２は、居住空間２の全体でもよいが、暖気が溜まりやすい建物上層の２階部分のみであってもよく、さらに１階で冷房運転の時間が長いような時などは１階部分の給気量を多くしても良い。
もちろん、これら床下換気口１３および換気装置の制御手段３０は、前述の外気温度による制御手段３０ａ、制御手段３０ｂであっても良い。
【００５０】
これまでの説明では、給排気方式の換気装置を採用した例を説明したが、本発明による通気住宅では、排気方式の換気装置を用いても冷気溜りの形成が可能である。図４は集中排気方式を採用した場合を示している。例えば制御手段３０として、外気温度と換気装置の排気温度とを検知して床下換気口１３の開閉を判定する制御手段３０ａを採用する場合は、複数の居住空間２からの排気が集中する排気口１１に設置した温度センサー３１によって、居住空間２の平均的な温度を計測し、外気温度は、いずれかの給気口部分に設置した温度センサー３２によって計測すればよい。なお、外気温度を計測する温度センサー３２は、いずれの換気方式においても、給気口１２部分に限定して設置されるものではなく、直射日光があたらない、建物外部のひさし付近などでも可能である。もちろん他の制御手段３０を、この排気方式の換気装置とあわせて採用することも可能である。
【００５１】
以上、本発明の通気住宅について、実施例をもとに説明したが、本実施の形態に何ら限定されるものではなく、図１２に示す、桁部で断熱した通気住宅に適用も可能である。この場合、外皮開口部１６は桁部の断熱材２４を貫通して設け、通気は換気口１７から外部に排出される。また図１２に示すように、換気装置本体１０を断熱材の外気側に設置することも可能であるが、排気口付近の排気温度が、外部の影響を受け易いので、排気口付近の排気ダクトは断熱保護するのが好ましい。
【００５２】
さらに図示しないが、床下換気口１３と同様に、外皮開口部１６を自動開閉としても良い。例えば図３に示すように、換気装置本体１０を１階と２階に各１台設置した場合などに好適である。つまり１階と２階の夫々の排気温度と外気温度の計測値によって、コンクリート基礎に形成した床下換気口１３および壁部に形成した外皮開口部１６の開閉を自動制御し、これによりコンクリート基礎の床下換気口１３を閉鎖した状態で、２階室から上部の中空層３の内部のみを通気可能とすることが可能となる。この場合も、外気より低い室内空気温度を検知して自動開閉とする本発明の考え方に沿って、少なくとも冷気が形成されやすい１階付近の床下換気口１３は、２階付近の外皮開口部１６よりも優先して閉鎖とする。
【００５３】
以上、本発明による通気住宅について説明したが、いずれも冬季は床下換気口１３および外皮開口部１６を閉鎖のままとし、換気装置１０は、熱交換換気がある場合は熱交換換気運転として、中空層３を含む建物内の保温性を高める。
【００５４】
次に、中間期から夏季、特に、外気温度が高い夏季に有効な夏季の冷気溜りの形成方法について説明する。本発明による冷気溜りの形成方法は、上記のような通気住宅を用いた方法である。
【００５５】
すなわち、コンクリート基礎２０と、外装材２３、２５と内装材２６との間に張り巡らした断熱材２１、２２、２４とによって外気と区画され、その内部には、内装材で囲まれた居住空間２と、この居住空間２以外の部分からなる床下、小屋裏および内装壁内などの中空層３を有した住宅であって、この居住空間２は換気装置１０によって外気と換気可能となっており、一方、中空層３は開閉可能な床下換気口１３および最上階の居住空間２の上方に形成した開閉可能な外皮開口部１６によって外気と連通可能となっている。なお換気装置１０は給排気方式または排気方式のいずれであっても良い。そして外皮開口部１６を開放としたまま、自動開閉手段３３と、自動開閉手段３３を制御する制御手段３０ａと、換気装置１０の排気温度と外気温度との差を検知して開閉を判定する制御手段３０ａとを用い、床下換気口１３のみを自動開閉する。この床下換気口１３の開閉は、中空層３を含む住宅内部に熱がこもった状態で、外皮開口部１６から温度差による通気可能な温度条件である、外気温度＜排気温度の時に自動で開放する。この時、床下換気口１３よりも上方の中空層３に外気を通気させることが可能となるので、中空層３から住宅内部を冷却して、冷気を形成する。一方、中空層３を含む住宅内部から冷気が漏れる温度条件である、外気温度＞排気温度の時には、床下換気口１３を自動で閉鎖し、外皮開口部１６を開放の状態とすることで、外皮開口部１６よりも下方の中空層３に対し外気を非通気として、床下換気口１３の開放によって形成した冷気を、高温の外気で乱さないように冷気溜りを形成する。つまり換気装置１０の排気温度によって居住空間内の温度を把握し、外気との温度差をもとに、中空層３の内部に冷気を導入可能か、冷気溜りとして保冷すべきかを、制御手段３０ａで自動判定し、床下換気口１３を開閉するとともに、床下換気口１３を閉鎖して冷気溜りとした時も、冷気溜りの上方となる最上階の居住空間２の上方の暖気を、外皮開口部１６から排出させる。
【００５６】
この床下換気口１３の開閉を制御する制御手段３０は、この他、外気温度のみで判定する制御手段３０ｃや時間によって開閉判定する制御手段３０ｄであっても、冷気溜りの形成と上部の排熱が可能である。このような居住空間２の内部の温度把握を自動で行わない制御手段３０とした場合は、制御手段３０ｃの設定温度または制御手段３０ｄの設定時間の設定を、その時々の室内温度および気象条件に応じて、空調機器の調整と同じように、人為的に設定を調節することで、居住空間２の内部の温度把握を自動で行った場合と同様の冷気溜りの形成が可能となる。
【００５７】
さらに、別の冷気溜まりの形成方法は、自動で開閉可能な床下換気口１３を有する通気住宅において、換気装置１０の熱交換換気運転と普通換気運転とを切り替える切替手段３４と、床下換気口１３の開閉判定を行う制御手段３０とを同期させて制御させる方法である。すなわち、床下換気口１３が閉鎖の時には、室内は保冷状態にあるので、換気装置１０を熱交換運転とし、居住空間２の冷気が、温度の高い外気によって置換換気されてしまうのを抑えて、保冷効果を高める。また床下換気口１３を開放としている場合は、建物内部が外気温度よりも高い温度であるので、普通換気運転として、居住空間２に冷涼な外気を換気装置１０によっても取り込み、冷気溜まりを形成するというものである。これにより、中空層３からだけでなく、居住空間２の内部の空気に直接影響がある換気によっても冷気溜りの形成が効率的に行える。
【００５８】
また本発明によるさらに別の冷気溜まりの形成方法は、給気量を排気量よりも一時的に多くすることが可能な給排気方式の換気装置１０を、床下換気口１３の開閉を判定する制御手段３０と調整手段３５とによって制御する方法である。すなわち、建物上層にある外皮開口部１６を開放としておいたまま、床下換気口１３の閉鎖と同期して、給気量を排気量よりも僅かに多く供給し、冷気溜まり上層の暖気を押出し、外皮開口部１６から外部に排出し、冷気溜まりの上層の温度上昇を抑えるというものである。
【００５９】
以上、冷気形成に適した通気住宅および冷気形成方法について、本発明に特徴的な夏季の状態のみを、実施例にもとづき説明したが、冬季については、室内温度が外気温度よりも高いが、暖気の保持を目的とすることから、床下換気口１３および外皮開口部１６は閉鎖して使用する。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、中空層内に通気が可能な時間を自動選択し、床下換気口を開閉するので、建物内外の温度差による中空層内空気の降下を防止し、無駄な冷気の流出、熱気の流入を防ぐことができ、中空層および居住空間に良好な冷気溜りを形成させることができる。また熱交換換気と普通換気とを切り替える換気装置、または給気を一時的に増加させることができる換気装置と、制御を同期化した床下換気口の開閉が可能となり、冷気溜りの形成をより効率よく行うことができる。またファンを使った外気導入方法を採用した場合も、床下換気口の自動開閉により、冷気溜りを乱すことなく、冷気溜り上層の暖気のみを効率よく排出することができ、夏季の様に外気温度が高い場合、特に人が快適と感じる温度より外気温度が高い場合の住環境がより改善された通気住宅が提供出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す通気住宅の断面図である。
【図２】同実施形態の通気住宅に、給排気方式の換気装置を設けた場合の換気の流れを模式的に示した説明図である。
【図３】同実施形態の通気住宅に、給排気方式の換気装置を２台設けた場合の換気の流れを模式的に示した説明図である。
【図４】同実施形態の通気住宅に、排気方式の換気装置を設けた場合の換気の流れを模式的に示した説明図である。
【図５】図５Ａ：同実施形態の床下換気口の自動開閉制御の構成に係るブロック図である。
図５Ｂ：同実施形態の床下換気口の自動開閉制御の構成に係る別のブロック図である。
図５Ｃ：同実施形態の床下換気口の自動開閉制御の構成に係るまた別のブロック図である。
図５Ｄ：同実施形態の床下換気口の自動開閉制御の構成に係るさらに別のブロック図である。
【図６】図６Ａ：同実施形態における制御手段の制御フロー図である。
図６Ｂ：同実施形態における制御手段の別の制御フロー図である。
図６Ｃ：同実施形態における制御手段のまた別の制御フロー図である。
図６Ｄ：同実施形態における制御手段のさらに別の制御フロー図である。
【図７】図７Ａ：床下換気口の実施形態の正面図である。
図７Ｂ：床下換気口の実施形態の横断面図である。
【図８】図８Ａ：床下換気口の別の実施形態による正面図である。
図８Ｂ：床下換気口の別の実施形態による横断面図である。
【図９】床下換気口を閉鎖して冷気を形成した状態を説明した通気住宅の断面図である。
【図１０】床下換気口を開放して冷気形成を開始した状態を説明した通気住宅の断面図である。
【図１１】給排気方式の換気装置の給気量を排気量よりも多くして熱気を押出す場合の実施例を示した通気住宅の断面図である。
【図１２】桁部に断熱した場合の実施例を示す通気住宅の断面図である。
【図１３】ファンを併設した外皮開口部を設けた実施例を示す通気住宅の断面図である。
【符号の説明】
１ 通気住宅
２ 居住空間
３ 中空層
１０ 換気装置本体
１１ 排気口
１２ 給気口
１３ 床下換気口
１４ 室内給気口
１５ 室内排気口
１６、１６ｂ 外皮開口部
１６ａ ファンを併設した外皮開口部
１７ ダクト
２０ コンクリート基礎
２１、２２、２４ 断熱材
２３、２５ 外装材
２６ 内装材
３０ 制御手段
３１、３２ 温度センサー
３３ 自動開閉手段
３４ 切替手段
３５ 調整手段
４１ 開閉弁
４２ 気密材
Claims (12)
- コンクリート基礎と、外装材と内装材との間に張り巡らした断熱材とによって外気と区画された内部空間を有し、
その内部空間には、内装材で囲まれた居住空間と、該居住空間以外の部分からなる中空層とを有し、
前記居住空間は換気装置によって外気と換気可能であり、
前記中空層は開閉可能な床下換気口および最上階の居住空間の上方に形成した開閉可能な外皮開口部によって外気と連通可能である壁内通気住宅であって、
前記換気装置の排気温度と外気温度との差を検知して、床下換気口の開閉を判定する制御手段と、制御手段の判定に応じて、床下換気口を自動開閉する自動開閉手段とを備え、これにより、床下換気口が自動開閉可能に構成され、
前記制御手段と自動開閉手段とによって、
前記床下換気口を、外気温度が排気温度より低い時には、自動で開放して、床下換気口よりも上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
外気温度が排気温度より高い時には、床下換気口を自動で閉鎖することで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気として、冷気溜りを形成するとともに、
前記外皮開口部を介して、最上階の居住空間の上方の排熱を行うように構成したことを特徴とする通気住宅。 - コンクリート基礎と、外装材と内装材との間に張り巡らした断熱材とによって外気と区画された内部空間を有し、
その内部空間には、内装材で囲まれた居住空間と、該居住空間以外の部分からなる中空層とを有し、
前記居住空間は換気装置によって外気と換気可能であり、
前記中空層は開閉可能な床下換気口および最上階の居住空間の上方に形成した開閉可能な外皮開口部によって外気と連通可能である壁内通気住宅であって、
設定温度と外気温度との差を検知して、床下換気口の開閉を判定する制御手段と、制御手段の判定に応じて、床下換気口を自動開閉する自動開閉手段とを備え、これにより、床下換気口が自動開閉可能に構成され、
前記制御手段と自動開閉手段とによって、
前記床下換気口を、外気温度が冷房設定温度以下である時は、自動で開放することで、床下換気口から上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
外気温度が冷房設定温度よりも高い時は、自動で閉鎖することで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気として、冷気溜りを形成するとともに、
前記外皮開口部を介して、最上階の居住空間の上方の排熱を行うように構成したことを特徴とする通気住宅。 - コンクリート基礎と、外装材と内装材との間に張り巡らした断熱材とによって外気と区画された内部空間を有し、
その内部空間には、内装材で囲まれた居住空間と、該居住空間以外の部分からなる中空層とを有し、
前記居住空間は換気装置によって外気と換気可能であり、
前記中空層は開閉可能な床下換気口および最上階の居住空間の上方に形成した開閉可能な外皮開口部によって外気と連通可能である壁内通気住宅であって、
前記床下換気口の開閉時間を判定するタイマーを備えた制御手段と、制御手段の判定に応じて、床下換気口を自動開閉する自動開閉手段とを備え、これにより、床下換気口が自動開閉可能に構成され、
前記制御手段と自動開閉手段とによって、
夜間に自動で開放することで、床下換気口よりも上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
昼間に自動で閉鎖することで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気とし、冷気溜りを形成するとともに、
前記外皮開口部を介して、最上階の居住空間の上方の排熱を行うように構成したことを特徴とする通気住宅。 - 最上階の居住空間の上方に形成された前記中空層部分に、該中空層から屋外への排気を行う電動ファンを併設した前記外皮開口部と、電動ファンを併設しない前記外皮開口部とを、各々少なくとも１つ以上形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の通気住宅。
- 前記換気装置は、給気と排気との熱交換換気運転と、熱交換を行わない普通換気運転との切替手段を有し、該切替手段は前記床下換気口の制御手段によって切替制御を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の通気住宅。
- 前記換気装置は、給排気方式の換気装置であって、給気量を排気量よりも一時的に多くできる調整手段を有し、該調整手段は前記床下換気口の制御手段によって制御することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の通気住宅。
- コンクリート基礎と、外装材と内装材との間に張り巡らした断熱材とによって外気と区画された内部空間を有し、
その内部空間には、内装材で囲まれた居住空間と、該居住空間以外の部分からなる中空層とを有し、
前記居住空間は換気装置によって外気と換気可能であり、
前記中空層は開閉可能な床下換気口および最上階の居住空間の上方に形成した開閉可能な外皮開口部によって外気と連通可能である壁内通気住宅の冷気溜りの形成方法であって、
自動開閉手段と、前記換気装置の排気温度と外気温度との差を検知して開閉を判定する制御手段とによって、自動開閉可能とした前記床下換気口を、
外気温度が排気温度より低い時には、自動で開放して、床下換気口よりも上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
外気温度が排気温度より高い時には、床下換気口を自動で閉鎖することで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気として、冷気溜りを形成するとともに、
前記外皮開口部を介して、最上階の居住空間の上方の排熱を行うことを特徴とする冷気溜りの形成方法。 - コンクリート基礎と、外装材と内装材との間に張り巡らした断熱材とによって外気と区画された内部空間を有し、
その内部空間には、内装材で囲まれた居住空間と、該居住空間以外の部分からなる中空層とを有し、
前記居住空間は換気装置によって外気と換気可能であり、
前記中空層は開閉可能な床下換気口および最上階の居住空間の上方に形成した開閉可能な外皮開口部によって外気と連通可能である壁内通気住宅の冷気溜りの形成方法であって、
自動開閉手段と、設定温度と外気温度との差を検知して開閉を判定する制御手段とによって、自動開閉可能とした前記床下換気口を、
外気温度が冷房設定温度以下である時は、自動で開放することで、床下換気口から上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
外気温度が冷房設定温度よりも高い時は、自動で閉鎖することで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気として、冷気溜りを形成するとともに、
前記外皮開口部を介して、最上階の居住空間の上方の排熱を行うことを特徴とする冷気溜りの形成方法。 - コンクリート基礎と、外装材と内装材との間に張り巡らした断熱材とによって外気と区画された内部空間を有し、
その内部空間には、内装材で囲まれた居住空間と、該居住空間以外の部分からなる中空層とを有し、
前記居住空間は換気装置によって外気と換気可能であり、
前記中空層は開閉可能な床下換気口および最上階の居住空間の上方に形成した開閉可能な外皮開口部によって外気と連通可能である壁内通気住宅の冷気溜りの形成方法であって、
自動開閉手段と、開閉時間を判定するタイマーを備えた制御手段とによって、自動開閉可能とした前記床下換気口を、
夜間に自動で開放することで、床下換気口よりも上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
昼間に自動で閉鎖することで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気とし、冷気溜りを形成するとともに、
前記外皮開口部を介して、最上階の居住空間の上方の排熱を行うことを特徴とする冷気溜りの形成方法。 - 前記外皮開口部は、中空層から屋外への排気を行う電動ファンを併設したものと、電動ファンを併設しないものとが、少なくとも各１ヶ以上設けられており、
外皮開口部を開放し、かつ前記電動ファンを運転した状態で、前記床下換気口を自動で開放することで、床下換気口から上方の中空層に外気を通気させて冷却し、冷気を形成し、
前記床下換気口を自動で閉鎖することで、電動ファンを併設していない外皮開口部から外気を取り入れるとともに、
電動ファンを併設している外皮開口部から排気とすることで、外皮開口部よりも下方の中空層に対し外気を非通気として、外皮開口部より下方の冷気溜りを形成するとともに、
最上階の居住空間の上方の排熱を行うことを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の冷気溜りの形成方法。 - 前記換気装置は、給気と排気との熱交換換気運転と、熱交換を行わない普通換気運転との切替手段を有し、
前記切替手段は、前記床下換気口を開放とした時に普通換気運転に切り替えて、前記居住空間内に外気による冷気を形成し、
前記床下換気口を閉鎖とした時に熱交換換気運転に切り替えて、前記居住空間内に冷気溜りを形成することを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の冷気溜りの形成方法。 - 前記換気装置は、給気量を排気量よりも一時的に多くする調節手段を有し、
前記調整手段は、床下換気口を閉鎖した時のみ給気量を排気風量よりも多くなるよう調整し、前記居住空間内を加圧し、前記居住空間上部の熱気を外皮開口部から排気することを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の冷気溜りの形成方法。
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