JP4648462B2 - 換気空調システム及びユニット建物 - Google Patents

Description

本発明は、建物を換気し、又は空調する換気空調システムとユニット建物に関するものである。

従来、住宅などの建物の換気装置として、床下空間の空気を室内空間に取り込むものが知られている。

一般に、床下空間は屋外空間や室内空間と比べて季節や昼夜の別による温度変動が少ないため、温度変動の少ない空気を室内空間に取り込むことができる。

このような床下空間の特性を利用した発明として、例えば特許文献１には、床下空間に送風装置を配置して、下階には床下空間を通じて直接的に給気し、上階にはダクトを通じて間接的に給気する換気システムが開示されている。

この構成によれば、床下空間のダクトを簡略化しつつ換気することによって、換気システム全体のメンテナンス性を向上させつつ、コスト抑制を図ることができる。

特開２００７−２２５０２７号公報

しかしながら、前記した特許文献１の構成では、必要な換気量は確保できるものの、温度や湿度を制御することによって建物内の快適性を向上させることはできなかった。

そこで、本発明は、建物内の快適性を向上させる換気空調システムと、この換気空調システムを備えるユニット建物と、を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の換気空調システムは、建物の床下空間に換気装置と空調装置が配置された換気空調システムであって、前記建物には断熱されている床下空間と床上空間を連通する通気部が設けられ、前記換気装置は、給気路と排気路との間に熱交換手段が配置された熱交換換気扇であり、前記熱交換換気扇には、屋外の空気を取り入れて床下空間に吹出す換気用床下吹出部が設けられるとともに、前記空調装置には、床上空間のうちの吹抜空間に接続される空調用吸込ダクトと、床上空間のうちの居室に接続される空調用吹出ダクトと、床下空間に吹出す空調用床下吹出部と、が設けられることを特徴とする。

また、床下空間には湿度に応じて空気中の水分を吸収又は発散する調湿材が敷設されることが好ましい。
さらに、前記空調装置は空気中の水分を除去する除湿機能を有することが好ましい。

そして、前記熱交換換気扇には、床上空間に接続される換気用吹出ダクトが接続されることが好ましい。

また、夜間には、前記空調装置の除湿機能によって屋内を除湿するとともに、前記空調用床下吹出部を通じて送風して前記調湿材を乾燥させ、昼間には、前記空調装置の除湿機能を停止させ、前記空調用床下吹出部又は前記換気用床下吹出部を通じて送風して前記調湿材によって屋内を除湿することが好ましい。

さらに、本発明のユニット建物は、上記したいずれかの換気空調システムを備えることを特徴とする。

このように、本発明の換気空調システムでは、建物には床下空間と床上空間を連通する通気部が設けられ、換気装置には換気用床下吹出部が設けられるとともに、空調装置には空調用吸込ダクトと空調用吹出ダクトと空調用床下吹出部とが設けられている。

したがって、建物内の空気が保持する熱を逃がさないようにしつつ、暖房又は冷房することができるため、建物内を快適な温度状態に保持することができる。

また、床下空間には湿度に応じて空気中の水分を吸収又は発散する調湿材が敷設されることで、広い面積を利用して効率よく空気中の水分を吸収又は発散できる。

さらに、空調装置は空気中の水分を除去する除湿機能を有することで、ユーザの好みに応じてより詳細に湿度を調整することができる。

そして、換気装置には、床上空間に接続される換気用吹出ダクトが接続されることで、湿度を調整する必要がない場合には、床上空間の換気のみをおこなうことができる。

また、夜間には空調装置の除湿機能によって屋内を除湿するとともに空調用床下吹出部を通じて送風して前記調湿材を乾燥させ、昼間には空調装置の除湿機能を停止させ空調用床下吹出部又は換気用床下吹出部を通じて送風して調湿材によって屋内を除湿する。

したがって、ランニングコストを抑制しつつも、昼夜にわたって建物内の湿度を快適な状態に保持できる。

さらに、本発明のユニット建物は、上記したいずれかの空調システムを備えることで、居住空間の快適性が高い建物となる。

本発明の実施例の空調システムの構成を説明する説明図である。 本発明の実施例の空調システムの空気の流れを説明する説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

まず、図１を用いて本発明の換気空調システムＳを備えるユニット建物１の全体構成を説明する。

本実施例の建物としてのユニット建物１は、図１に示すように、床上空間としての１階の居室１１と、床上空間としての２階の居室１２，１２と、廊下や階段などが設けられる床上空間としての吹抜空間１３と、を備えて２階建ての建物として構成されている。

この２階の居室１２，１２の間には間仕切り１２０が設置されており、この間仕切り１２０にはガラリなどの通気路（不図示）が設けられている。同様に、１階の居室１１及び２階の居室１２と吹抜空間１３との間には仕切壁１３０が設置されており、この仕切壁１３０にもガラリなどの通気路（不図示）が設けられている。

また、１階の居室１１の天井１１ａと２階の居室１２の床１２ａとの間には、水平方向に広がる天井裏空間１６が形成されている。

さらに、吹抜空間１３や１階の居室１１，１１の下方には、床１４を介して周囲を基礎によって囲まれている床下空間１５が形成されている。この床下空間１５の側壁部には断熱材が貼設されて断熱されている。

床１４には、１階用の空調用吹出ダクト７５に繋がる通気部１７と、床下空間１５に繋がる通気部１７，１７と、内気取入ダクト６６に繋がる通気部１８と、空調用吸込ダクト７１に繋がる通気部１８と、が形成されている。

そして、本実施の形態のユニット建物１の床下空間１５内には、屋外から取り入れた空気を濾過するフィルタボックス２と、取り入れた空気を１階の居室１１や２階の居室１２に強制的に送るための送風機能を有する換気装置としての熱交換換気扇３と、取り入れた空気を調圧しつつ１階用と２階用に分ける分岐チャンバ４と、湿度に応じて空気中の水分を吸収又は発散する調湿材５と、空気を暖めたり冷やしたりできる空調装置６と、が設置されて換気空調システムＳが構成されている。

この換気空調システムＳは、いわゆる第一種換気に分類される換気系統に暖冷房機能及び除湿機能を有する暖冷房系統を付加したもので、送風機能を有する熱交換換気扇３によって給気及び排気の両方を強制的におこなうものである。

なお、この第一種換気とは、給気及び排気の両方を強制的におこなうものであり、この他に給気のみを強制的におこなう第二種換気や排気のみを強制的におこなう第三種換気がある。

そして、外気取入ダクト６１、フィルタボックス２、外気交換前ダクト６２、熱交換換気扇３、外気交換後ダクト６３、分岐チャンバ４、換気用床下吹出部６４、換気用吹出ダクト６５によって給気手段Ｓｍが構成されている。

同様に、内気取入ダクト６６、熱交換換気扇３、内気排出ダクト６７によって排気手段Ｒｍが構成されている。

このフィルタボックス２の流入側には、屋外に繋がる外気取入ダクト６１が接続されて外壁１９内に配置され、流出側には熱交換換気扇３の給気路の上流側に繋がる外気交換前ダクト６２が接続される。

また、熱交換換気扇３は、筐体の内部が給気路と排気路とに区画されており、給気路と排気路の間には熱交換手段が配置され、給気路内には強制的に送風するための送風ファンが設置されている。

この熱交換手段は、夏期には排気路から排出される冷熱で給気路内を流れる空気を冷却し、冬期には排気路から排出される温熱で給気路内を流れる空気を加熱することで、排気が有する熱を有効利用できるようになっている。

さらに、熱交換換気扇３の給気路の下流側には、分岐チャンバ４の上流側に繋がる外気交換後ダクト６３が接続されている。

分岐チャンバ４は、熱交換換気扇３内で排気と熱交換した給気を、床下空間１５へ通じる換気用床下吹出部６４と２階の居室１２へ通じる換気用吹出ダクト６５とに分岐させている。

この換気用床下吹出部６４は、床下空間１５に向いて開口しており、床下空間１５に送風された空気は、通気部１７，１７を通じて間接的に１階の居室１１に導入される。なお、この換気用床下吹出部６４は、複数設けられて多方向に吹出すものであってもよい。

したがって、床下空間１５に送風された空気は、床下空間１５に敷設された調湿材５に接触し、調湿材５によって水分が吸収又は発散されて湿度が適切に調整された状態で１階の居室１１に導入される。

また、換気用吹出ダクト６５は、天井裏空間１６で分岐してそれぞれ２階の居室１２，１２に繋がっており、換気用吹出ダクト６５に送風された空気は、直接的に２階の居室１２，１２に導入される。

さらに、このように１階の居室１１や２階の居室１２，１２に導入された空気は、吹抜空間１３に設けられた通気部１８から内気取入ダクト６６を通じて熱交換換気扇３に取り込まれ、内気排出ダクト６７を通じて屋外に強制的に排出される。

そして、本実施例の調湿材５は、粒状の材料が水分を吸収したり発散したりすることによって空気中の水分量を調整するもので、材料としてゼオライト、シリカゲル、トバモライト、珪藻土などを用いることができる。この調湿材５は、周囲を断熱された床下空間１５の底版の略全面に敷き詰められている。

また、空調装置６は、暖房機能、冷房機能、除湿機能、加湿機能などを有するヒートポンプであり、上記した給気手段Ｓｍや排気手段Ｒｍや熱交換換気扇３とは別の配管系統を備えている。

この空調装置６には、床上空間としての吹抜空間１３に繋がる空調用吸込ダクト７１から屋内の空気が取り込まれ、暖房や冷房などによって温度などを調整された空気は、１階の居室１１に直接的に接続された空調用吹出ダクト７５や、分岐チャンバ７６に接続された分岐前ダクト７２に送風される。

そして、分岐チャンバ７６は、空調装置６内で暖房機能や冷房機能などによって温度などが調整された給気を、床下空間１５へ通じる空調用床下吹出部７３と２階の居室１２へ通じる２階用の空調用吹出ダクト７４とに分岐させている。

したがって、床下空間１５に送風された空気は、床下空間１５に敷設された調湿材５に接触し、調湿材５によって水分が吸収又は発散されて湿度が適切に調整された状態で１階の居室１１に導入される。

次に、本実施の形態の換気空調システムＳの制御モードと空気の流れについて、図２を用いて説明する。なお、以下では、電気料金の安い時間帯（例えば午後７時から翌朝６時まで）を夜間とし、電気料金の安くない時間帯（午前６時から午後７時まで）を昼間として説明するが、これらは厳密に区分されるものでなくてもよく、夜間モードと昼間モードの２つのモードを使い分けることで本発明の目的、作用及び効果は達成される。

まず、夏季の夜間において、除湿機能を稼動しつつ空調装置６を運転する夜間モードの運転方法について、図２を用いて説明する。なお、この夜間モードでは、給気手段Ｓｍ、排気手段Ｒｍ、熱交換換気扇３などによって構成される換気系統は運転しなくてもよい。

夜間には、空調装置６の除湿機能を稼動させることで、１階の居室１１や２階の居室１２を除湿しつつ、調湿材５に吸収された水分を発散させる。

すなわち、空調装置６内部の送風ファンを運転することで空調用吸込ダクト７１を通じて取り込まれた屋内の空気は空調装置６に導入される。

空調装置６に導入された空気は、ヒートポンプによって冷やされるとともに、除湿機能によって水分を取り除かれることで湿度が大きく低下した状態となる。

そして、湿度が大きく低下した空気の一部は、空調用床下吹出部７３を通じて床下空間１５に導入され、他の一部は空調用吹出ダクト７４を通じて１階の居室１１に導入され、残りの一部は空調用吹出ダクト７５を通じて２階の居室１２，１２に導入される。

さらに、床下空間１５に導入された空気は、昼間に空気中の水分を吸収した調湿材５と接触し、この調湿材５に吸収された水分を発散させることで、吹出し直後と比べて湿度がやや上昇した状態になる。

つづいて、吹出し直後と比べて湿度がやや上昇した状態となった床下空間１５の空気は、通気部１７，１７を通じて１階の居室１１に導入される。したがって、１階の居室１１には、吹出し直後と比べて湿度がやや上昇した中程度の湿度の空気が導入され、２階の居室１２，１２には、吹出し直後と同様の低い湿度の空気が導入される。

そして、１階の居室１１や２階の居室１２，１２に導入された空気は、吹抜空間１３を経由し、通気部１８から空調用吸込ダクト７１を通じて再び空調装置６に取り込まれる。

このようにして、夜間モードでは、空調装置６に取り込まれた空気をすべて除湿することによって、１階の居室１１と２階の居室１２，１２の両方に除湿された空気を送風する。

次に、夏季の昼間において、除湿機能を稼動しないで空調装置６を運転する昼間モードの運転方法について、図２を用いて説明する。なお、この昼間モードでは、給気手段Ｓｍ、排気手段Ｒｍ、熱交換換気扇３などによって構成される換気系統は運転しなくてもよい。

昼間には、空調装置６の除湿機能を稼動させないで、夜間に充分に水分を発散させて乾燥している調湿材５によって、１階の居室１１や２階の居室１２，１２を除湿する。

すなわち、空調装置６内部の送風ファンを運転することで、空調用吸込ダクト７１を通じて取り込まれた屋内の空気は空調装置６に導入される。

空調装置６に導入された空気は、ヒートポンプによって冷やされるが、除湿機能によって水分を取り除かれることはなく、導入前の水分量を維持した状態となっている。

そして、水分量を維持したままの空気の一部は、空調用床下吹出部７３を通じて床下空間１５に導入され、他の一部は空調用吹出ダクト７４を通じて１階の居室１１に導入され、残りの一部は空調用吹出ダクト７５を通じて２階の居室１２，１２に導入される。

さらに、床下空間１５に導入された空気は、夜間に空気中の水分を発散させて乾燥している調湿材５と接触し、この調湿材５に水分を吸収させることで、吹出し直後と比べて湿度が低下した状態になる。

つづいて、吹出し直後と比べて湿度が低下した状態となった床下空間１５の空気は、通気部１７，１７を通じて１階の居室１１に導入される。

したがって、１階の居室１１には、吹出し直後と比べて湿度が低下した中程度の湿度の空気が導入され、２階の居室１２，１２には、吹出し直後と同程度の湿度の空気が導入される。

そして、１階の居室１１や２階の居室１２，１２に導入された空気は、吹抜空間１３で混合された後に、通気部１８から空調用吸込ダクト７１を通じて再び空調装置６に取り込まれる。

このようにして、昼間モードでは、調湿材５によって除湿されることによって、１階の居室１１に除湿された空気を送風する一方で、２階の居室１２，１２には除湿されていない空気を送風する。

しかし、暖冷房の次のサイクルでは、除湿されて１階の居室１１を通過した空気と、除湿されないで２階の居室１２を通過した空気と、が吹抜空間１３で混合される。そして、混合された空気の一部は、空調装置６を介して２階の居室１２，１２にも送風されることになるため、結果として、２階の居室１２，１２にも間接的に除湿された空気が送風されることになる。

次に、本実施の形態の換気空調システムＳの作用について説明する。

このように、本実施例の換気空調システムＳは、建物としてのユニット建物１の床下空間１５に換気装置としての熱交換換気扇３と空調装置６が配置された換気空調システムＳである。

そして、このユニット建物１には床下空間１５と床上空間としての１階の居室１１を連通する通気部１７，１８が設けられ、熱交換換気扇３には、屋外の空気を取り入れて床下空間１５に吹出す換気用床下吹出部６４が設けられるとともに、空調装置６には、床上空間としての１階の居室１１に接続される空調用吸込ダクト７１と、床上空間としての１階の居室１１や２階の居室１２に接続される空調用吹出ダクト７４，７５と、床下空間１５に吹出す空調用床下吹出部７３と、が設けられている。

したがって、建物内の空気が保持する熱を逃がさないようにしつつ、空調装置６によって暖房又は冷房することができるため、建物内を快適な温度状態に保持することができる。

この場合、空調装置６には、下階の居室１１に直接に繋がる空調用吹出ダクト７５が接続されていれば、床下空間１５の条件の影響を受けずに下階の居室１１の温度を調整できるようになる。

加えて、このように床下空間１５を暖めたり冷やしたりすることで、１階の居室１１の床面を暖めたり冷やしたりすることができれば、足元を暖めたり冷やしたりすることで快適性を向上させることができる。

また、空調用床下吹出部７３を備えることで床下空間１５を利用すれば、１階の居室１１を暖めるためのダクトの一部を省略することが可能となるため、床下空間１５内の空気の流れをよくすることができる。特に、本実施例のように換気のための換気系統が床下空間１５を利用する場合には、床下空間１５内の気流を乱さないことは効果が大きいといえる。

さらに、熱交換換気扇３を有する換気系統と空調装置６を有する暖冷房系統とを別々の系統として構成することで、両者を別々に運転することができるため、ユーザの好みに応じた運転が可能となる。例えば、換気は必要ないが冷房だけをしたい場合や、暖房は必要ないが換気だけをしたい場合などにも対応することができる。

加えて、空調装置６と熱交換換気扇３の両方を備えることで、空調装置６によって屋内の空気が得た熱を、換気の際に熱交換換気扇３によって排気から給気へ伝えることで、きわめて熱効率の優れた換気空調システムＳとなる。

また、床下空間１５には湿度に応じて空気中の水分を吸収又は発散する調湿材５が敷設されることで、床下空間１５の広い面積を利用して効率よく空気中の水分を吸収又は発散できる。

つまり、本実施例のユニット建物１では、床下空間１５は部屋ごとに分断された布基礎によって構成されるものではなく、建物ユニットの交点に設置される束基礎によって構成されるものであるため、分断されない一体の広い面積を有する空間として構成される。

したがって、この連続する広い床下空間１５の全面に調湿材５を敷き詰めれば、効率よく湿度を調湿できるようになる。

さらに、空調装置６は空気中の水分を除去する除湿機能を有することで、ユーザの好みに応じて、より詳細に湿度を調整することができる。

すなわち、調湿材５による水分の吸収・発散は床下空間１５の環境条件によって影響を受けるため、湿度を微調整することは困難であるが、空調装置６によって機械的・強制的に除湿すれば、湿度を微調整できるようになる。

そして、換気装置としての熱交換換気扇３には、床上空間に接続される換気用吹出ダクト６５が接続されることで、湿度を調整する必要がない場合には、床上空間の換気のみをおこなうことができる。

つまり、特に湿度を調整する必要がない場合には、床上空間としての１階の居室１１や２階の居室１２と熱交換換気扇３とを直接的に繋ぐ経路を通じて換気すれば、床下と床上の両方を換気するよりも送風抵抗が少なくてよいため、効率よく換気できる。

加えて、このように暖冷房系統（空調系統）と換気系統のそれぞれが、床上に繋がる経路としての空調用吹出ダクト７４，７５や換気用吹出ダクト６５と、床下に繋がる経路としての空調用床下吹出部７３や換気用床下吹出部６４と、を備えることで、空調装置６と熱交換換気扇３の運転の組合せの自由度が大きくなり、より効率よく運転できるようになる。

つまり、空調と換気のそれぞれについて、床上稼動、床下稼動、床上床下稼動の３モードを切換えることによって、全体として３×３＝９通りの運転モードを選択可能となり、よりユーザの好みに適応した運転が可能となる。さらに、空調について除湿機能を稼動させるか否かを選択できることも考慮すると、全体で９×２＝１８通りの運転モードが選択可能となる。

例えば、夏には換気・冷房・除湿をすべて床上床下稼動することや、春や秋には換気のみを床上稼動することや、冬には換気・暖房を床上稼動することなどが可能となる。

また、夜間には、空調装置６の除湿機能によって屋内を除湿するとともに、空調用床下吹出部７３を通じて送風して調湿材５を乾燥させ、昼間には、空調装置６の除湿機能を停止させ、空調装置６に繋がる空調用床下吹出部７３又は熱交換換気扇３に繋がる換気用床下吹出部６４を通じて送風して調湿材５によって屋内を除湿する。

したがって、比較的コストのかかる空調装置６の稼動を電気料金の安い夜間のみに限定することでランニングコストを抑制しつつ、除湿機能と調湿材５によって昼夜にわたって建物内の湿度を快適な状態に保持できる。

さらに、本実施例のユニット建物１は、上記したいずれかの換気空調システムＳを備えることで、居住空間の快適性が高い建物となる。

加えて、熱交換可能な換気系統と暖冷房系統の両方を備えているため、暖冷房系統によって建物内に投入された熱エネルギーを有効に活用することができる、エネルギー効率の優れた環境に優しい建物となる。

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、空調装置６は除湿機能のみを有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、加湿機能を有するものであってもよい。

また、前記実施例では、暖冷房系統として空調装置６から下階の居室１１に繋がる空調用吹出ダクト７５を備える場合について説明したが、これに限定されるものではなく、下階の居室１１に繋がる空調用吹出ダクト７５は備えなくてもよい。

さらに、前記実施例では、夜間モード及び昼間モードにおいて、換気系統を稼動しない場合について説明したが、これに限定されるものではなく、暖冷房系統と換気系統の両方を稼動するものであってもよい。

そして、前記実施例では、換気空調システムＳをユニット建物１に適用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ある程度の広さの床下空間を有する建物であれば、事後的に断熱材や通気路を設けることで適用できる。

Ｓ 換気空調システム
１ ユニット建物（建物）
３ 熱交換換気扇（換気装置）
５ 調湿材
６ 空調装置
１１，１２ 居室（床上空間）
１３ 吹抜空間（床上空間）
１５ 床下空間
１７，１８ 通気部
６４ 換気用床下吹出部
６５ 換気用吹出ダクト
７１ 空調用吸込ダクト
７３ 空調用床下吹出部
７４，７５ 空調用吹出ダクト

Claims (6)

1. 建物の床下空間に換気装置と空調装置が配置された換気空調システムであって、
   前記建物には断熱されている床下空間と床上空間を連通する通気部が設けられ、
   前記換気装置は、給気路と排気路との間に熱交換手段が配置された熱交換換気扇であり、
   前記熱交換換気扇には、屋外の空気を取り入れて床下空間に吹出す換気用床下吹出部が設けられるとともに、
   前記空調装置には、床上空間のうちの吹抜空間に接続される空調用吸込ダクトと、床上空間のうちの居室に接続される空調用吹出ダクトと、床下空間に吹出す空調用床下吹出部と、が設けられることを特徴とする換気空調システム。
2. 床下空間には湿度に応じて空気中の水分を吸収又は発散する調湿材が敷設されることを特徴とする請求項１に記載の換気空調システム。
3. 前記空調装置は空気中の水分を除去する除湿機能を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の換気空調システム。
4. 前記熱交換換気扇には、床上空間に接続される換気用吹出ダクトが接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の換気空調システム。
5. 夜間には、前記空調装置の除湿機能によって屋内を除湿するとともに、前記空調用床下吹出部を通じて送風して前記調湿材を乾燥させ、
   昼間には、前記空調装置の除湿機能を停止させ、前記空調用床下吹出部又は前記換気用床下吹出部を通じて送風して前記調湿材によって屋内を除湿することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の換気空調システム。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の換気空調システムを備えることを特徴とするユニット建物。

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