JP4938491B2

JP4938491B2 - 二系統空気循環方式と２４時間換気方式。

Info

Publication number: JP4938491B2
Application number: JP2007044573A
Authority: JP
Inventors: 政安宮崎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2027-01-29
Also published as: JP2008185324A

Description

本発明は、人にも建物にも優しい住宅等建物の全館空調を行う基となる二系統空気循環方式と２４時間換気方式に関するものである。

特に、人類だけが生活の快適さを得るために暖房や冷房等に膨大な石油や石炭また天然ガスなどの多くのエネルギー消費し続けている。
自然災害の少ない地球に優しい環境の維持継続を考えた場合、この再生不可能な貴重な地下資源である石油や石炭また天然ガスの消費をこれからも続ければ大気汚染が進み地球温暖化が加速する。このことが生物にとって致命的な風水害や砂漠化など異常気象に伴う自然災害に見舞われる可能性が格段に高くなると言われている。
石油や石炭また天然ガスなどの貴重な地下資源は大切に利用すべきで燃料に使用するよりも生物が共栄共存し人類が豊かになるための製品を生みだすことに振り向けられるべきもので、限りある地球資源の有効利用に関し人類は基本的な指標を世界的に合意しなければならない段階にあると言ってよい。

ところで近年、住宅の高断熱高気密化による弊害として建材や家具等から発生する化学物質などによる空気汚染の問題に対処するため２４時間換気システムが導入された。
しかし、住宅等建物の耐久性を左右する壁内結露や各居室の温度差が大きいことに起因する結露でカビやダニの発生によるアレルギー等の被害を耳にすることも多いことから住宅全体の換気システムとして次の公開特許が公報されている。
（例えば特許文献１）

かかる換気システムによれば住宅全体を効率良く換気できて床下のカビ等の発生を含め防止できる。

特開２００５−１４７５６５

しかしながら、特許文献１の方式は住宅全体を効率良く換気できカビ等の発生を防止できるが、床下コンクリート基礎内空間部や外壁と内壁との隙間部また屋根裏空間部の空気と居室内の空気とが拡散混合し住宅全体を循環する方式となっており、例え、新鮮な空気を取り入れる２４時間システムを導入したとしても空気の品質は悪く見直しする必要性がある。
特に、居室内の空気は高品質に保つ必要があり明確に区分しないと居住者の健康面などで安全、安心が保てない。
また、住宅全体を構成する居住内空間部は勿論、外壁部材や断熱部材など全ての建材を化学物質の発生が少なく空気汚染を引き起こさない建材としなければならずコスト面でも課題が多いのである。

そこで、上記課題を解決するため高断熱高気密住宅の全館空調に関わる空気循環方式と２４時間換気方式に着目した。
その方式は、居住内空間部の空気品質を高く維持しつつ住宅全体の空気循環を行う方法の二系統空気循環方式で、第１の居室外周部空気循環送風機と第２の居室内部空気循環送風機とで全館空気循環を行い、次に、第３の給気用送風機によって２４時間換気の給気や排気を行い、住宅等建物の全館空調を行う基となる新しい二系統空気循環方式と２４時間換気方式を提供するものである。

本発明の技術的課題は、住宅全体を最少のエネルギーで二系統の空気循環を効果的に行うことと、２４時間換気は給気で居室空間部を正圧に保持し排気を差圧で行う方式で排気空気が持つ熱エネルギーを熱交換器によって効率的に回収しつつ、住宅等建物の全館空調を行う基となる新しい二系統空気循環方式と２４時間換気方式である。
そして、この方式の普及促進は住宅等建物の寿命を延ばし、地球温暖化を抑制し、温度差の少ない人に優しい全館空気循環が行え、また、最少の冷暖房機等との組み合わせで健康で快適な住宅環境を具現化することができる。

本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を講じた。
その手段として、第１の居室外周部空気循環送風機と第２の居室内部空気循環送風機で全館空気循環を行い、次に、第３の給気用送風機による２４時間換気の給気と排気を行うことで、住宅等建物の全館空調を行う基となる新しい全館空気循環方法を提供する。
本技術的手段による二系統空気循環方式と２４時間換気方式に温湿度をコントロールする冷暖房機等を付加することで、人にも建物にも優しい空気品質を維持することが可能となる。

第１に、基礎部、外壁部、屋根部が高断熱高気密構造で造られた建物において、建物を囲い覆う外壁部材と全居室空間部を囲い覆う内壁部材との隙間部、または、柱と柱を囲い覆う内装部材との隙間部などを通じて床下コンクリート基礎内空間部と屋根裏空間部とが連通しこの連通路が空気循環可能となっていて、空気循環の一系統目は第１の居室外周部空気循環送風機で空気循環を行い、二系統目は第２の居室内部空気循環送風機で全居室空間部の空気循環を行う二系統空気循環方式に、建物全体の換気を行う方法が２４時間換気用の第３の給気用送風機で全居室空間部に給気することで室圧を常に正圧保持でき、前記に記載した換気方法が一系統目と二系統目を循環する空気の一部からそれぞれ排気できる機構を有する二系統空気循環方式と２４時間換気方式とすることで温湿度差の少ない健康で快適な居室空間の提供と建物の長寿命化を図った。

第２に、第３の給気用送風機によって給気と排気を行う方法で、排気には排気用送風機を使用せず差圧を利用して行うことによって局所排気ファンの入り切りをしないで浴室の湿気滞留防止対策やトイレの臭気対策を行い省エネルギー化を図った。

第３に、２４時間換気方式で使用する熱交換器が、浴室やトイレなどの排気側の空気が給気側の空気に混ざらない構造の熱交換器を通じて行うことで、排気側から給気側への汚染物質の移動を防止し全居室空間部の空気品質の向上を図った。

第４に、２４時間換気方式の排気側に取り付けた風量検出器により、全居室空間部の換気の異常を検知できフィルターの目詰まり等の異常が確認できる。また、前記風量検出器の排気風量の急激な異常変動を検知し防犯警備システムに組み入れたことで全居室空間部の安全安心を確保した。

現状の課題を解決するため、本発明による住宅等建物の二系統空気循環方式と２４時間換気方式の普及は、上記技術的手段の第１から第４で記載した通りの効果が期待できる。
それは、第１の居室外周部空気循環送風機と第２の居室内部空気循環送風機で二系統の空気循環を行い、また第３の給気用送風機で２４時間換気の給気と差圧を利用した排気を行える住宅等建物の新しい全館空調が具現化できる。
この二系統空気循環方式による空気品質では、二系統目の外気が給気される居室空間部内の空気品質を一番高くし冷暖房機等で温湿度コントロールを行うことにより居住者に優しく快適な居室環境を提供できる効果がある。

その効果を整理すると、・安全で安心な居住空間・癒される居住空間・健康で快適な居住空間・省エネルギー住宅・長寿命住宅で人にも建物また地球環境にも優しい住宅等建物が提供できる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、床下にコンクリート基礎内空間部を有する一戸建住宅で全居室空間部内を正圧保持可能な二系統空気循環方式と２４時間換気方式の概念図。
図２は、床下にコンクリート基礎内空間部が無い一戸建住宅で全居室空間部内を正圧保持可能な二系統空気循環方式と２４時間換気方式の概念図。
ａ図は立面図、ｂ図は断面図

第１の実施形態、図１は床下にコンクリート基礎内空間部を有する一戸建住宅で全居室空間部内を正圧保持可能な二系統空気循環方式と２４時間換気方式の概念を図示している。
この高断熱高気密住宅１は、基礎部、外壁部、屋根部の外周りが高断熱高気密構造１０で造られている住宅等建物で第１の居室外周部空気循環送風機２１で空気循環し、その空気が外気側に漏れない気密構造となっている。
また、この高断熱高気密住宅１は二系統空気循環方式と２４時間換気方式によって給気と排気が行える住宅等建物で下記にその空気の流れを説明する。

二系統空気循環方式の一系統目の空気循環の流れは、建物を囲い覆う外壁部材と全居室空間部を囲い覆う内壁部材との隙間部５１、または、柱と柱を囲い覆う内装部材との隙間部５２などを通じて床下コンクリート基礎内空間部５３と屋根裏空間部５４とが連通し空気循環可能な連通路５９となっていて、第１の居室外周部空気循環送風機２１で空気を循環させている。
この一系統目の循環空気の空気品質は、住宅等建物の耐久性を保持させるに必要な空気品質を維持することにより住宅等建物の長寿命化を図ることが最大の目的で冷暖房機や除湿機４１によって温湿度コントロールされ、特に低湿度の空気循環を行える方式を採用している。
そして、主要構造体の耐久性を長期に保持するため建物に優しい空気品質の低湿度空気が滞留することなく循環する機構と構造で造られた高断熱高気密住宅１の住宅等建物である。

床下コンクリート基礎内空間部５３は吸引側２８と送風側２９とを仕切板２７で二つに仕切られていて、この仕切板２７に一系統目の第１の居室外周部空気循環送風機２１が取り付けてある。
そして、第１の居室外周部空気循環送風機２１で送風された空気は連通路５９を空気循環する。
まず国内の建物では結露を生じやすい北壁面側の連通路５９全体に多くの空気を送風し屋根裏空間部５４を通じて他の南壁面側の連通路５９や東西壁面側の連通路５９から床下コンクリート基礎内空間部５３の吸引側２８に空気が戻り空気循環する方法となっている。
この循環する空気の品質は使用している建材の耐久性を保持するに必要な、特に木材では適性平衡含水率を維持できる低湿度領域で温湿度コントロールされた空気循環を冷暖房機や除湿機４１で適切に行い、このことによって住宅の耐久性の保持と長寿命化を図っている。

次に、二系統目の空気循環の流れは全居室空間部３９内を第２の居室内部空気循環送風機２２で空気を循環させている。
この全居室空間部３９内を循環する空気品質は、居住者の健康を第一に考えた空気品質を維持することが最大の目的で冷暖房機や除湿機また加湿機等の空調機４２で温湿度コントロールされた居住者に優しく快適な空気循環を行える全館空気循環方法を採用している。

そして、住宅等建物の全館空調においては上層階部と下層階部との空気循環を効果的に行う為に居室内送風通路３１内に第２の居室内部空気循環送風機２２を取り付けていて全居室空間部３９内の温湿度コントロールを行う冷暖房機等の設置位置は、夏場に稼働させる冷房機４５を上層階部に、冬場に稼働させる暖房機４６の床暖房設備等を下層階部に設置することで居住者の快適性をさらに向上させている。

更に、全居室空間部３９内の空気循環を効果的に行う方法として居室内送風通路３１内に第２の居室内部空気循環送風機２２を夏場と冬場では循環空気の流れを反転できる方法を採用し上層階部と下層階部との温度差が生じないようにして省エネルギーで効果的な空気循環を行い居住者に優しく健康快適な居住環境が提供できる全館空調可能な高断熱高気密住宅１となっている。

２４時間換気方式の給気と排気の流れを説明する。
高断熱高気密住宅１に取り込む給気容量は、全居室空間部容積の０、５容量相当分をフィルター６１と熱交換器６２を通じ第３の給気用送風機２３で給気として送り込まれている。
そして、居室空間部に送り込まれた給気は全居室空間部３９内を循環する空気と拡散混合する。この全居室空間部３９内を循環する空気に拡散混合させている給気相当分によって全居室空間部３９内の圧力は常に正圧を保持している。

次に、第３の給気用送風機２３で給気されている全居室空間部容積の０、５容量相当分の空気の一部は室内に配設された電気コンセントや内壁の隙間などから一系統目の空気循環経路、すなわち第１の居室外周部空気循環送風機２１で循環する空気循環可能な連通路５９に流れ込み循環する。そして熱交換器６２を経て大気に排気される。
この一系統目の空気循環経路の連通路５９の空気に拡散混合し熱交換器６２の排気側から大気に排気される空気量は少量でダンパー８９で調整されている。
ダンパー８９は排気量調整後固定されるが、一系統目の空気循環経路の連通路５９からの排気量は使用した建材から発生する化学物質の蓄積をなくし低く保つことのできる連通路５９の全容積の略０、３〜０、７容量相当分程度で適性に調整されている。

そして、第３の給気用送風機２３で取り込まれた全居室空間部容積の０、５容量相当分の空気から一系統目の空気循環経路の連通路５９に流れ込んだ全容積の略０、３〜０、７容量相当分の空気を差し引いた殆ど大部分の空気は、局所排気経路すなわち浴室８１やトイレ８２などの局所排気ダンパー８６また８７からダクトを通じ熱交換器６２を経て正圧を利用し差圧のみで大気放出する排気方法を取っている。
その為、局所排気ファンを使用しないので局所排気ファンのスイッチを入り切りしないで浴室８１の湿気滞留防止対策やトイレ８２の臭気対策を行える簡単で省エネルギーなシステムとなっている。

また、前記に記載した２４時間換気方式に使用する熱交換器６２の構造は、浴室８１やトイレ８２などの排気側の空気が給気側の空気に混ざらない構造の熱交換器６２で排気側から給気側への汚染物質の混入がないので給気された空気の品質も高く快適な居住環境が維持できるようになっている。
従って、この高断熱高気密住宅１では第３の給気用送風機２３で送り込まれた給気の殆ど全ての空気が熱交換器６２を通じて大気に排気される機構となっているので建物からの熱回収率は非常に高い。

更に、この住宅等建物は外気に接する・基礎部・外壁部・屋根部の全てを気密構造化している高断熱高気密住宅１なので熱交換器６２の排気側に取り付けた風量検出器９１を利用することによりフィルター６１の目詰まりの異常を検知したり、また風量検出器９１の急激な異常変動の検知を利用した防犯警備システムも組み込まれた住宅等建物となっていて全居住空間部３９の安全安心が確保できるようになっている。

尚、この高断熱高気密住宅１では前記に記載した防犯警備システムを採用しているので、台所のレンジフード８５の局所排気の方法は、排気と吸気のバランス型を採用している。
これによって、レンジフード８５の局所排気ファンを稼働させても防犯警備システムの風量検出器９１の検出に影響や障害を与えることが少ないので異常の有無を的確にとらえられる方法となっている。

上記で説明した通り、二系統空気循環方式と２４時間換気方式を採用した高断熱高気密住宅１の空気品質は全居室空間部３９内が一番高くまた室圧も常に正圧を保持している。
この高断熱高気密住宅１は人にも建物にも優しい２４時間換気と全館空調を備えた安全で安心また快適で地球環境に優しい住宅等建物となっている。

第２の実施形態、図２は床下にコンクリート基礎内空間部が無い一戸建住宅で全居室空間部内を正圧保持可能な二系統空気循環方式と２４時間換気方式の概念を図示している。
この第２の実施形態は第１の実施形態との比較の意味で、特に二系統空気循環方式の一系統目の第１の居室外周部空気循環送風機２１で空気循環を行う連通路５９に限定し概念図にしたがって説明する。

高断熱高気密住宅１は、第１の実施形態の住宅等建物と違い床下にコンクリート基礎内空間部５３が無いので空気循環可能な連通路５９を確保するため一階の床構造は波板鋼板７１を敷いた土間コンクリート床となっていてこの波板鋼板７１で各波板空間部５７を形成し連通路５９を確保している。
そして、柱が鉄骨の場合や構造用集成材の場合などで前記柱を内装部材で囲い覆った隙間空間部５８を空気循環可能な連通路５９とする方法を採用している。
また、他の例として中空の鉄骨柱または構造用集成材で枠組しそれを柱とした場合には内部が中空となり空気循環可能な連通路５９となるのでこの連通路５９で空気循環を行う方法としても良い。

次に、一系統目の第１の居室外周部空気循環送風機２１で空気循環を行うが屋根裏空間部５４は仕切板２７で送風側２９と吸引側２８とに二つに仕切られていて前記仕切板２７に第１の居室外周部空気循環送風機２１を取り付けている。
送風側２９の空気は柱を内装部材で囲い覆った隙間空間部５８の連通路５９の一端から流れ込みそして隙間空間部５８の連通路５９の他端から流れ出て集合し整流枠部５５から各波板空間部５７の連通路５９に入る。
そして整流枠部５５からの空気は、床内の波板鋼板で造られた各波板空間部５７の連通路５９を通じて反対側の整流枠部５５から柱の隙間空間部５８の連通路５９を通じて屋根裏空間部５４の吸引側２８に戻り、再び第１の居室外周部空気循環送風機２１に吸い込まれ空気循環する方法となっている。
この一系統目の空気循環経路の連通路５９内には冷暖房機や除湿機４１設置されていて、特に低湿度で温湿度コントロールされた空気を循環し基本構造体の耐久性を長期に保持し住宅の長寿命化を図っている。

この第２の実施形態の二系統空気循環方式と２４時間換気方式また冷暖房設備を含めた全館空調の方法、更に２４時間換気の給気と排気との熱回収に気密型の熱交換器６２を使用する考え方や防犯警備システムなどの技術的手段に関しては第１の実施形態と略同様なのでこの点の説明は省略する。

尚、上記の第１の実施形態で記載した二系統空気循環方式の二系統目の第２の居室内部空気循環送風機２２で行う全居室空間部３９内の空気循環方法では、居室内送風通路３１内に第２の居室内部空気循環送風機２２を取り付け上層階部と下層階部との温度差を無くす効果的な空気循環の全館空気循環の手段としたが、別な方法として第２の実施形態で記載した個別ファンでの空気循環方法やその他の空気循環方法を採用してもよく上記で説明した実施形態に限定するものではない。

図１は、床下にコンクリート基礎内空間部を有する一戸建住宅で全居室空間部内を正圧保持可能な二系統空気循環方式と２４時間換気方式の概念図。図２は、床下にコンクリート基礎内空間部が無い一戸建住宅で全居室空間部内を正圧保持可能な二系統空気循環方式と２４時間換気方式の概念図。

符号の説明

１、高断熱高気密住宅
１０、高断熱高気密構造
２１、第１の居室外周部空気循環送風機
２２、第２の居室内部空気循環送風機
２３、第３の給気用送風機
２７、仕切板
２８、吸引側
２９、送風側
３１、居室内送風通路
３９、全居室空間部
４１、冷暖房機や除湿機
４２、空調機
４５、冷房機
４６、暖房機
５１、５２、隙間部
５３、床下コンクリート基礎内空間部
５４、屋根裏空間部
５５、整流枠部
５７、各波板空間部
５８、柱の隙間空間部
５９、連通路
６１、フィルター
６２、熱交換器
７１、波板鋼板
８１、浴室
８２、トイレ
８６、８７、局所排気ダンパー
８９、ダンパー
９１、風量検出器

Claims

二系統空気循環方式と２４時間換気方式について、
基礎部、外壁部、屋根部が高断熱高気密構造で造られた建物において、建物を囲い覆う外壁部材と全居室空間部を囲い覆う内壁部材との隙間部、または、柱と柱を囲い覆う内装部材との隙間部などを通じて床下コンクリート基礎内空間部と屋根裏空間部とが連通しこの連通路が空気循環可能となっていて、空気循環の一系統目は第１の居室外周部空気循環送風機で空気循環を行い、二系統目は第２の居室内部空気循環送風機で全居室空間部の空気循環を行う二系統空気循環方式に、建物全体の換気を行う方法が２４時間換気用の第３の給気用送風機で全居室空間部に給気することで室圧を常に正圧保持でき、前記に記載した換気方法が一系統目と二系統目を循環する空気の一部からそれぞれ排気できる機構を有する二系統空気循環方式と２４時間換気方式。
２４時間換気の給気と排気方法が、第３の給気用送風機によって給気と排気を行う方法で、排気には排気用送風機を使用せず差圧を利用して行うことを特徴とする請求項１に記載の二系統空気循環方式と２４時間換気方式。
２４時間換気方式で使用する熱交換器が、浴室やトイレなどの排気側の空気が給気側の空気に混ざらない構造の熱交換器を通じて行うことを特徴とする請求項１と請求項２に記載の２４時間換気方式。
２４時間換気方式の排気側に取り付けた風量検出器により、全居室空間部の換気の異常が検知でき、また前記風量検出器の排気風量の急激な異常変動を検知し防犯警備システムに組み入れたことを特徴とする請求項１から請求項３に記載の２４時間換気方式。