JP5483051B2 - 住宅換気システム - Google Patents
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Description
本発明は、住宅の南側等、日射量の多い方向に温室を付設し、この温室が日射熱で高温になった蓄熱等を利用して居室内に新鮮空気を供給することで、冬季等における住宅の換気に伴う熱損失を低下させるのに効果的な住宅換気システムに関する。
平成１５年の建築基準法改正により、住宅には０．５回／１時間以上の換気能力を有する機械換気システムの設置が義務付けられた。
そこで、壁や天井内に設定したファンを用いて外気と屋内空気を入れ替える換気方法が採用されるようになってきた。
しかし、単に外気を取り込むだけでは、冬季等においては外気が居室内の空気よりも冷たく、逆に夏季等においては外気の方が熱く、換気に伴って外気負荷が大きいという問題がある。
そこで、壁や天井内に設定したファンを用いて外気と屋内空気を入れ替える換気方法が採用されるようになってきた。
しかし、単に外気を取り込むだけでは、冬季等においては外気が居室内の空気よりも冷たく、逆に夏季等においては外気の方が熱く、換気に伴って外気負荷が大きいという問題がある。
我が国は、北海道から鹿児島県本土までの大部分の地域において、住宅での冷房負荷よりも暖房負荷の方が大きいという特徴があり、暖房負荷を自然エネルギー活用によって減ずる対策が重要である。
東北地方の太平洋側の地域では、住宅南側に温室として機能する外部と内部とのつなぎ空間を設け、日中に昇温した空気を、仕切りの窓を開けるなどして、居室に取り込む例が見受けられる。
しかし、窓等の開閉操作が居住者次第であることから熱的効果は限定的であり、屋内で冬季に植物を栽培する趣味的空間として位置付けられる場合が多い。
特許文献１には、この発想に近いサンルームを活用することで、太陽熱の有効利用と居室への心地良い通風を図った技術を開示するが、やはり熱的効果は限定的である。
しかし、窓等の開閉操作が居住者次第であることから熱的効果は限定的であり、屋内で冬季に植物を栽培する趣味的空間として位置付けられる場合が多い。
特許文献１には、この発想に近いサンルームを活用することで、太陽熱の有効利用と居室への心地良い通風を図った技術を開示するが、やはり熱的効果は限定的である。
特許文献２には、屋根板の直下に空気流路を形成してなる太陽集熱部を設け、加熱空気を立下りダクトにて床下に流下させる技術を開示する。
しかし、同公報に開示する屋根板の直下に設けられる太陽集熱部では、冬のシーズン全体を通して換気空気の加熱に用いるのには能力的に不充分であり、また、この太陽集熱部の設置場所が太陽光発電や太陽熱温水器の利用等の他の省エネルギーシステムと競合する問題も有する。
しかし、同公報に開示する屋根板の直下に設けられる太陽集熱部では、冬のシーズン全体を通して換気空気の加熱に用いるのには能力的に不充分であり、また、この太陽集熱部の設置場所が太陽光発電や太陽熱温水器の利用等の他の省エネルギーシステムと競合する問題も有する。
地中温度が大気の空気温度に比べて年変動が小さく、本州の大部分の地域において平均値が約１５℃程度で安定している。
そこで、地中に埋設したヒート＆クールチューブシステムを経由させて外気を導入することで夏は外気よりも冷たい空気を、また冬は外気よりも暖かい換気空気を屋内に導入する実験的住宅も見受けられる。
しかし、本願発明者らが国土交通省の先導技術開発補助金を得て、平成１８年度に富山市内に建築したヒート＆クールチューブ換気システムを持つモデル住宅の実測結果からは、冬の熱取得効果が１月に約５４０Ｗ程度、夏の熱除去効果が８月に約３８０Ｗ程度しか得られず、同システムの設置費用を考慮すると、地中熱だけでは不充分であった（非特許文献１）。
そこで、地中に埋設したヒート＆クールチューブシステムを経由させて外気を導入することで夏は外気よりも冷たい空気を、また冬は外気よりも暖かい換気空気を屋内に導入する実験的住宅も見受けられる。
しかし、本願発明者らが国土交通省の先導技術開発補助金を得て、平成１８年度に富山市内に建築したヒート＆クールチューブ換気システムを持つモデル住宅の実測結果からは、冬の熱取得効果が１月に約５４０Ｗ程度、夏の熱除去効果が８月に約３８０Ｗ程度しか得られず、同システムの設置費用を考慮すると、地中熱だけでは不充分であった（非特許文献１）。
「ヒート＆クールチューブシステムによる省エネルギー効果に関する研究」ＭＩＮＯＨＡＲＡ Ｙｕｋｉ，ＴＡＲＵＭＩ Ｈｉｒｏｏ，他２名，日本建築学会大会学術講演集，２００８年９月，Ｐ６２５，６２６
本発明は、自然エネルギー及び自然条件変化を有効に活用することで冬季の換気の外気負荷及び屋内暖房負荷を低減できる住宅換気システムの提供を目的とする。
本発明者らは、住宅に温室を付設することで得られる外気の昇温効果と、住宅の直下又は周辺の地中に埋設したヒートチューブによる蓄熱効果の利用に着目し、本発明に至った。
本発明に係る住宅換気システムは、日射熱を集熱及び蓄熱する温室を備えた住宅換気システムであって、温室内と住宅の居室内とを換気機能を有するヒートチューブで連結してあり、ヒートチューブは、温室内の屋根の下面よりに設けた空気の取入口から当該温室の床部と地熱効果が得られる地盤面下１ｍ以上の地中埋設部と居室の床部を経由して、居室内に空気の吹出口を有し、外気に触れないように配管してあり、温室は屋根と壁部とに透明パネル体を取り付けてあり、床部は温室内空気の加熱面として機能厚さ３０ｃｍ以上のコンクリート又は石材からなる蓄熱材で形成し、温室内に外気を取り入れる外気取入口を床面よりに設けてあることを特徴とする。
本発明に係る住宅換気システムは、日射熱を集熱及び蓄熱する温室を備えた住宅換気システムであって、温室内と住宅の居室内とを換気機能を有するヒートチューブで連結してあり、ヒートチューブは、温室内の屋根の下面よりに設けた空気の取入口から当該温室の床部と地熱効果が得られる地盤面下１ｍ以上の地中埋設部と居室の床部を経由して、居室内に空気の吹出口を有し、外気に触れないように配管してあり、温室は屋根と壁部とに透明パネル体を取り付けてあり、床部は温室内空気の加熱面として機能厚さ３０ｃｍ以上のコンクリート又は石材からなる蓄熱材で形成し、温室内に外気を取り入れる外気取入口を床面よりに設けてあることを特徴とする。
また、冬季等は温室内の温かい空気を居室に取り入れ、夏季には温室内よりも温度が低い外気を居室に取り入れるようにするためにヒートチューブは、温室内からの空気取入口と外気取入口とが切り換え可能になっているのが好ましい。
さらに温室は屋根と壁部とに透明パネル体を取り付けてあり、床部は蓄熱材で形成し、ヒートチューブの空気取入口を屋根の下面よりに設けてあり、温室内に外気を取り入れる外気取入口は床面よりに設けてあるとよい。
本発明に係る住宅換気システムは、住宅に付設した温室で新鮮外気を大幅に昇温させ、次に蓄熱容量の大きい地盤を通過させることで、昼間の日射熱の外気加温効果を夜間にまで延長でき、また、晴天日に地盤蓄熱した熱を、その後に続いた曇天日、雨天日に利用できる点、従来の換気システムに無い特徴を有する。
また、本発明は、換気空気が通過する順序として加熱装置として機能する温室の下流側に地盤を配置したことで、この地盤が蓄熱、放熱緩衝体として機能し、晴天日の日射熱を長時間にわたり、安定した温度の換気空気として取り出せる。
また、本発明は、換気空気が通過する順序として加熱装置として機能する温室の下流側に地盤を配置したことで、この地盤が蓄熱、放熱緩衝体として機能し、晴天日の日射熱を長時間にわたり、安定した温度の換気空気として取り出せる。
特に冬季に日射が多い地域において、大きな効果が期待される。
例えば、東京等では、晴天日の昼間は暖房負荷がほとんどなく、日によってはオーバーヒートを起こして窓を開けるケースも見られる。
ところが、夜間から明け方にかけては外気温低下に伴い暖房負荷が生ずる。
このような地域の住宅では、本住宅換気システムの適用により、昼間に地盤蓄熱した熱を夜間に取り出して有効に利用できるようになり、冬のシーズンを通じて大幅な暖房負荷削減が実現可能となる。
例えば、東京等では、晴天日の昼間は暖房負荷がほとんどなく、日によってはオーバーヒートを起こして窓を開けるケースも見られる。
ところが、夜間から明け方にかけては外気温低下に伴い暖房負荷が生ずる。
このような地域の住宅では、本住宅換気システムの適用により、昼間に地盤蓄熱した熱を夜間に取り出して有効に利用できるようになり、冬のシーズンを通じて大幅な暖房負荷削減が実現可能となる。
本発明に係る住宅換気システムの構成例を図１〜３に模式的に示す。
住宅の居室１０の例えば南側等、比較的強い日射が当たる位置に温室２０を付設する。
温室２０の広さは、住宅の換気０．５回／１時間に対応できるように大きく設定するのが好ましい。
温室２０は冬季に外気を加温するのが目的であり、屋根２１、側壁２２等にはガラス張り等の透明パネル体を取り付けるのが好ましく、温室内に外気を取り込むための換気ガラリ２４を床部２３付近に設けてある。
なお、冬季以外は大きく開放できるように窓を側壁等に設けるとよい。
温室２０の床部２３は日射熱を蓄熱するとともに、温室内空気の加熱面として機能させるのがよく、コンクリートや石材を用いて、厚さ約３０ｃｍ以上にするのが好ましい。
床部は厚い方がよいが、一般的には６０〜８０ｃｍ以下である。
これにより、日没後も床面からの放熱により温室内空気の温度低下が緩やかになる。
屋根２１は、傾斜面等を設けて、屋根下に高温空気が滞留しやすい部分を設けるのがよい。
本実施例では居室１０側が高くなるような傾斜屋根にし、屋根の高いコーナー部２１ａに高温空気を誘導し、この部分にヒートチューブ３０の温室内立上り部３１の空気取入口３１ａを配置した。
ヒートチューブ３０は、直径１５〜２０ｃｍ程度の配管であり、熱伝導率が大きく、湿気に対して耐腐食性の高いものが好ましい。
コスト面からは塩化ビニール配管でもよいが、熱伝導性等の観点からはＳＵＳ配管がよい。
ヒートチューブ３０は、温室内立上り部３１の途中にダンパ等の切換弁３１ｂを有し、温室２０の床部２３から地中に向かって配管し、地盤面下の地中に埋没された埋設部３２を経由して、居室１０の床から立上げた居室内立上り部３３と居室内に設けた換気装置４０と連結されている。
換気装置４０はファンや制御盤が設けられ、換気装置４０に設けた吹出口４１から温室内の空気が換気空気として吹出す。
ヒートチューブ３０の埋設部３２は地熱効果を充分に得るために地盤面下１ｍ以上がよく、好ましくは１．５ｍ以上であり、埋設工事費からすると３ｍ以下である。
また、埋設部３２は住宅の直下でもよいが、本実施例では図２に示すように住宅の周囲に埋設した例となっている。
なお、図２では床部や地中に埋設したヒートチューブ部分も実線で示してある。
住宅の居室１０の例えば南側等、比較的強い日射が当たる位置に温室２０を付設する。
温室２０の広さは、住宅の換気０．５回／１時間に対応できるように大きく設定するのが好ましい。
温室２０は冬季に外気を加温するのが目的であり、屋根２１、側壁２２等にはガラス張り等の透明パネル体を取り付けるのが好ましく、温室内に外気を取り込むための換気ガラリ２４を床部２３付近に設けてある。
なお、冬季以外は大きく開放できるように窓を側壁等に設けるとよい。
温室２０の床部２３は日射熱を蓄熱するとともに、温室内空気の加熱面として機能させるのがよく、コンクリートや石材を用いて、厚さ約３０ｃｍ以上にするのが好ましい。
床部は厚い方がよいが、一般的には６０〜８０ｃｍ以下である。
これにより、日没後も床面からの放熱により温室内空気の温度低下が緩やかになる。
屋根２１は、傾斜面等を設けて、屋根下に高温空気が滞留しやすい部分を設けるのがよい。
本実施例では居室１０側が高くなるような傾斜屋根にし、屋根の高いコーナー部２１ａに高温空気を誘導し、この部分にヒートチューブ３０の温室内立上り部３１の空気取入口３１ａを配置した。
ヒートチューブ３０は、直径１５〜２０ｃｍ程度の配管であり、熱伝導率が大きく、湿気に対して耐腐食性の高いものが好ましい。
コスト面からは塩化ビニール配管でもよいが、熱伝導性等の観点からはＳＵＳ配管がよい。
ヒートチューブ３０は、温室内立上り部３１の途中にダンパ等の切換弁３１ｂを有し、温室２０の床部２３から地中に向かって配管し、地盤面下の地中に埋没された埋設部３２を経由して、居室１０の床から立上げた居室内立上り部３３と居室内に設けた換気装置４０と連結されている。
換気装置４０はファンや制御盤が設けられ、換気装置４０に設けた吹出口４１から温室内の空気が換気空気として吹出す。
ヒートチューブ３０の埋設部３２は地熱効果を充分に得るために地盤面下１ｍ以上がよく、好ましくは１．５ｍ以上であり、埋設工事費からすると３ｍ以下である。
また、埋設部３２は住宅の直下でもよいが、本実施例では図２に示すように住宅の周囲に埋設した例となっている。
なお、図２では床部や地中に埋設したヒートチューブ部分も実線で示してある。
冬季は暖房負荷低減を目的に温室２０を利用するものであり、夏季等は図２、図３に示すように屋外立上り部３４の外気取入口３４ａから外気を取り込み、埋設部３２をクールチューブとして機能させる。
そこで、温室立上り部３１に設けた切換弁３１ｂと屋外立上り部３４に設けた切換弁３４ｂとで冬季と夏季との切り換えができるようになっている。
そこで、温室立上り部３１に設けた切換弁３１ｂと屋外立上り部３４に設けた切換弁３４ｂとで冬季と夏季との切り換えができるようになっている。
１０ 居室
２０ 温室
２１ 屋根
２２ 側壁
２３ 床
３０ ヒートチューブ
３１ａ 取入口
４０ 換気装置
４１ 吹出口
２０ 温室
２１ 屋根
２２ 側壁
２３ 床
３０ ヒートチューブ
３１ａ 取入口
４０ 換気装置
４１ 吹出口
Claims (2)
- 日射熱を集熱及び蓄熱する温室を備えた住宅換気システムであって、
温室内と住宅の居室内とを換気機能を有するヒートチューブで連結してあり、
ヒートチューブは、温室内の屋根の下面よりに設けた空気の取入口から当該温室の床部と地熱効果が得られる地盤面下１ｍ以上の地中埋設部と居室の床部を経由して、居室内に空気の吹出口を有し、外気に触れないように配管してあり、
温室は屋根と壁部とに透明パネル体を取り付けてあり、床部は温室内空気の加熱面として機能する厚さ３０ｃｍ以上のコンクリート又は石材からなる蓄熱材で形成し、温室内に外気を取り入れる外気取入口を床面よりに設けてあることを特徴とする住宅換気システム。 - ヒートチューブは、温室内からの空気取入口と、外気取入口とが切り換え可能になっていることを特徴とする請求項１記載の住宅換気システム。
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|---|---|---|---|
| JP2009048676A JP5483051B2 (ja) | 2009-03-03 | 2009-03-03 | 住宅換気システム |
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- 2009-03-03 JP JP2009048676A patent/JP5483051B2/ja not_active Expired - Fee Related
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