JP6541624B2 - 換気システム及び家屋 - Google Patents

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本発明は、換気システム及び家屋に関する。特に、本発明は、通気性無機発泡体を用いた呼吸型DI(ダイナミックインシュレーション)システムを持つ住宅における、冷暖房設備、空気循環装置の配置を最適化し、快適性に優れ、省エネで効率良く空気循環を行うことができる換気システム及び家屋に関する。
化石燃料の枯渇、化石燃料を大量に使用することによる大気汚染や二酸化炭素による地球温暖化が大きな社会問題となっている現在、省エネルギー化の必要性はますます高まっている。中でも、住宅やビルでのエネルギー消費量は冷暖房を利用した快適な生活空間を望む傾向が強まるとともに上昇していることから、建物の高気密高断熱化による省エネルギー化が求められている。一方で、高気密高断熱化により密閉された空間においては、生活活動によりその空気質が悪化することから、高気密高断熱化の建物に対して計画換気が必要とされ、両者の機能を併せ持つ設計及び材料が求められている。
従来、一般的に行われている換気は、壁に換気装置を設ける方法が主流であるが、換気によって熱損失が生じる。これを解決する1つの方法として、換気口に熱交換器を設置し、排気時の熱損失を低減させる装置もある。しかしながら、この装置は、熱回収能力が低く、また壁に開けられた換気口が小さいために空気の流れが局所的になり、部屋の隅々まで換気することが困難である。
また、高気密高断熱住宅のメリットを最大限に活かすことができるのが全館空調と言われている。そして、市販の壁掛けルームエアコン1台で冷暖房ができ、同時に換気、空気浄化、加湿、除湿を行うことができる、省エネで快適な室内環境を可能にした次世代全館空調システムが提案されている(例えば特許文献1、特許文献2)。この全館空調システムでは、ダクトを全部屋にわたってタコ足のように張り巡らせ、空気をダクトで引き回すことにより換気及び空調(冷房、暖房)を行っている。
特許第5094894号明細書 特許第5067769号明細書
しかしながら、この全館空調システムでは、空気をダクトで引き回すので、換気という観点からは確実性が高いが、以下のような欠点がある。
例えばダクトを全部屋にわたってタコ足のように張り巡らせなければならず、配管が複雑になるとともに初期投資が高価である。空調ユニットの全熱交換装置自体の交換効率は、近年の性能向上によって改良されているが、構造上、部屋全体の熱交換効率には限界がある。
そこで本発明は、このような従来技術の有する課題を解決するものであり、一戸建て住宅などの建物において、複雑なダクト配管の必要がなく、優れた断熱性能による省エネルギー化が実現でき、室内への新鮮な空気の導入による空気質の改善と同時に、排気時の熱損失の低減、特に、BIC(通気型無機断熱コンクリート)を用いた呼吸型DI(ダイナミックインシュレーション)システムを持つ住宅における、冷暖房設備、空気循環装置の配置を最適化し、快適性に優れ、省エネで効率良く空気循環を行うことができる換気システム及び家屋を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討を行った結果、呼吸型DIシステムを持つ住宅において、冷暖房装置、特に暖房装置を外気の取り入れ口付近もしくは送風機の近くに設置すること、室内空気循環のための通気口を、床および天井に設けること、空気循環のために、階段室、吹き抜けを利用することにより、上記問題点を解決できることに想到し、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明は以下のとおりである。
[1]
1つ又は複数の床部と、前記床部のうち、最下層の床部の下側に画成された床下空間と、相対向する一対の庇直下の壁部とを有する家屋に適用される換気システムであって、
前記床下空間を、第1床下空間、及び、前記家屋の居住空間に空間的に接続する第2床下空間に分離する床下分離壁と、
前記床下分離壁に配された、正逆方向に送風可能な送風機と、
前記送風機の送風方向を所定のタイミングで切り替える送風制御部と、
前記第1床下空間に連通するように前記家屋の基礎部に設けられた給排気口と、
前記庇直下の壁部を構成し、及び、前記給排気口と前記送風機との間に配され、室外空間と室内空間とを通気可能に区画する無機発泡体と、
前記床部に設けられ、縦方向へ空気を通過させる通気口と、
前記床下空間において、前記給排気口または前記送風機の近傍に配された暖房装置と、を備え、
前記送風機により前記第1床下空間から前記第2床下空間に向けて送風することより、
(1)前記給排気口の前記無機発泡体を通じて室外空間から前記第1床下空間に給気した空気を、前記暖房装置で暖めるとともに、前記送風機によって前記第1床下空間から前記第2床下空間まで移動させ、
(2)前記第2床下空間に移動させた空気を、前記通気口を通じて前記第2床下空間から前記家屋の居住空間まで移動させ、
(3)前記居住空間まで移動させた空気を、前記庇直下の壁部の前記無機発泡体を通じて室外空間に排気し、
前記送風機の送風方向を切り替えて前記第2床下空間から前記第1床下空間に向けて送風することにより、空気の流れが前記(1)〜(3)とは逆になること、を特徴とする換気システム。
[2]
下層階と上層階とを空間的に連結する吹き抜けおよび階段室の少なくとも一方を有する、[1]に記載の換気システム。
[3]
前記吹き抜けおよび前記階段室を有し、該吹き抜けと該階段室とは離れて配されている、[2]に記載の換気システム。
[4]
前記暖房装置は、エアーコンディショナーまたはラジエータである、[1]〜[3]のいずれかに記載の換気システム。
[5]
前記庇直下の壁部で囲まれた屋根部空間に配された冷房装置を備える、[1]〜[4]のいずれかに記載の換気システム。
[6]
前記冷房装置は、エアーコンディショナーである、[5]に記載の換気システム。
[7]
前記居住空間は、間仕切り壁によって区画されており、該間仕切り壁には、前記区画された空間同士を横方向に連通する連通口が設けられている、[1]〜[6]のいずれかに記載の換気システム。
[8]
前記無機発泡体は、通気型無機断熱コンクリート(BIC)である、[1]〜[7]のいずれかに記載の換気システム。
[9]
[1]〜[8]のいずれかに記載の換気システムを備えた家屋。
本発明によれば、BICを用いた呼吸型DIシステムを持つ住宅における、冷暖房設備、空気循環装置の配置を最適化することができ、これに基づき住宅を設計することにより、快適性に優れ、省エネで効率良く空気循環を行うことができる換気システム及び家屋を提供することができる。
本発明の換気システムが適用される家屋の一例を示す図であり、全体外観を示す斜視図。 本発明の換気システムが適用される家屋の一例を示す図であり、一部分解斜視図。 家屋の床下に配されたラジエータの一例を示す斜視図。 ラジエータの構成例を模式的に示す図。 ラジエータの構成例を模式的に示す図。 小屋裏に配されたエアーコンディショナーの一例を示す図。 本発明の換気システムにおいて空気の流れを示すフローチャート。 本発明の換気システムにおいて空気の流れを説明するための分解斜視図。 本発明の換気システムにおいて空気の流れを説明するための分解斜視図。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明に係る換気システムは、ダイナミックインシュレーション(Dynamic Insulation:以下、DIと称する)を利用している。
ダイナミックインシュレーションとは、熱容量が大きく通気性がある大面積の建物外皮から給排気を取る手法である。建物外皮から逃げる室内の熱(貫流熱)及び湿度を回収する(全熱回収)ことによる省エネルギー効果、給気分散化による気流感の緩和、壁面自然換気口の削減による美観向上などの利点がある。
特に本発明では、DIを給気と排気とを交互に行う呼吸型にしている。この手法では、換気の排気熱も回収し、高い省エネルギー性と乾燥感の改善に貢献すると考えられる。
本発明の換気システムは、1つ又は複数の床部と、前記床部のうち、最下層の床部の下側に画成された床下空間と、相対向する一対の庇直下の壁部を有する一戸建て住宅(家屋)に適用される。庇直下の壁の一例としては、例えば妻壁が挙げられる。
なお、以下の説明では2階建ての家屋を例に挙げて説明するが、床下空間を有する家屋であれば、1階建て(平屋建て)の家屋、及び3階建て以上の家屋においても、本発明は同様に適用可能である。また、以下の説明では庇直下の壁として、本発明を妻壁に適用した家屋を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図1〜図3は、本発明の換気システムが適用される家屋の一例を示す図であり、図1は全体外観を示す斜視図、図2は、家屋の一部分解斜視図、図3は、家屋の床下を示す斜視図である。
ここで、本システムを実現するためには、空気の温度差を利用した空気循環および換気性能を維持することが重要であり、住宅の高断熱高気密が必須である。
家屋1は、基礎部10、床部(第1床部20、第2床部21)、壁部30、妻壁部31(庇直下の壁部)、及び、屋根部40を有している。基礎部10と第1床部20とで囲まれた空間が床下空間12を成しており、床部20,21、屋根部40及び壁部30で囲まれた空間が、居住空間22,23(1階の居住空間22,2階の居住空間23)を成している。ここでは、一部に天井板28が張られ小屋裏29になっている。居住空間22,23は、間仕切り壁32によって複数の部屋あるいは廊下などに区画されている。また、1階と2階とを結ぶ階段が設けられ階段室26となっている。さらに、1階と2階とを貫通する吹き抜け27が設けられていてもよい。
なお、以下の説明では、上述した床下空間12及び居住空間22,23を含む、家屋1の内側を「室内」とし、家屋1の外側を「室外」とする。
床下空間12は、床下分離壁11によって、第1床下空間12Aと第2床下空間12Bとに分離されている。具体的には後述するように、第1床下空間12Aは給排気口15を通じて外部に接続し、第2床下空間12Bは居住空間22,23(第2空間)に空間的に接続する。
基礎部10には、空気が出入りする給排気口15が、第1床下空間12Aに連通するように設けられている。そして、床下空間12の給排気口15の近傍、具体的には給排気口15と送風機50との間に、無機発泡体18が配されている。
本システムでは、空気の出入りが基礎部10と妻壁部31であることが特徴である。空気の出入りを基礎部10と妻壁部31とすることにより、それぞれ無機発泡体の有効面積を確保しやすい。また、空気の入口と出口に高低差をつけることにより、はじめから差圧を生じさせている。また、基礎部10に無機発泡体を配することにより、無機発泡体のメンテナンスが容易になる。
また、このシステムでは、ダクトを有していない。ダクトを配さないことにより、構造が簡単になるとともに、初期費用やメンテナンスの手間を抑えることができるなど、メリットは大きい。
妻壁部31(庇直下の壁部)は、切妻壁であることが好ましい。
特に、本発明の換気システムが適用される家屋1において、屋根部40は、二つの傾斜面が山形に合わされた、いわゆる切妻屋根である。屋根部40を切妻構造とすることで、屋根部40の斜面に沿って空気の流れを形成することができ、妻壁部31からの換気(特に給気)を効率よく行うことができる。
妻壁部31は、室外空間と室内空間とを通気可能に区画する無機発泡体によって構成されている。無機発泡体は妻壁又はその近傍の外壁に設置され、さらに家屋1の通気層に開放されている。通気層は例えば軒裏や屋根の棟換気につながっている。
妻壁部31に無機発泡体を配することにより、広い面積を確保することができ、給排気を効率よく行うことができる。
無機発泡体を通して外気が室内に給気される。このとき、室内から無機発泡体に伝達された熱が無機発泡体を通気する空気に熱交換され、室内から無機発泡体に伝達された熱を回収することができる。即ち、無機発泡体を通して外気を取り入れることで、無機発泡体を通気する外気を室内空間の温度と同じ或いは同程度にすることができ、室内空間の温度の変動を抑えることができる。これと同時に、新鮮な外気が室内に導入されることにより、高い空気質を維持することができる。
例えば、無機発泡体は、多数の気泡を有しており、外気が無機発泡体を通過する際、外気に含まれる汚染物質(例えば、花粉、埃などの微粒子状物質)がフィルタリングされる。これにより室内には、汚染物質の低減された清澄な空気が導入される。
壁面等に設置される、通常の換気扇が、数百cm程度のフィルター面積であるのに対し、壁面に無機発泡体を配して換気を行うことにより、例えば5m以上という大きなフィルター面積を確保することができ、効率の良い換気及びフィルタリングを行うことができ、有利である。
また、室内の空気が、無機発泡体を通して室外に排気されるため、室内の空気が持つ熱が無機発泡体に熱交換され、無機発泡体に蓄熱される。
また、無機発泡体の材料である無機材料は親水性が高いため、湿気を材料内部に吸着等によって保持することが可能である。無機発泡体を通して、室内から室外、室外から室内に空気が移動する際に湿気も移動するため、室内の湿度を保持することができる。また、第1及び第2無機発泡体内部で結露が発生することを防ぐこともできる。
また、無機発泡体は、発泡体という多数の微小空間(気泡)を有する形状に形成されていることにより、材料自身が軽くなり、またパネル形状を得ることも可能になる。例えば、繊維系材料では、パネル形状を維持できず、かつ荷重を負担することが困難であるので、枠材などの中に、フィルター的に置くことしかできない。また、繊維系材料では、通気量が大きくなり、熱容量が小さいため、厚さを大きくしないと使えないことになる。一方、無機発泡体であれば、それだけで熱回収もでき、風荷重も負担できる単一壁が構成できる。このように、無機発泡体を用いることにより、ハンドリング性及び施工性が、繊維質材料と比較して格段に向上する。さらに、軽量であることから、建築物の重量低減につながって耐震性も増す。さらに、外気が無機発泡体を通気する際、外気に含まれる汚染物質が無機発泡体で除去され、フィルターの効果も期待できる。
このような無機発泡体としては、通気型無機断熱コンクリート(BIC)が好ましい。具体的には、例えば厚さ150mm以下で比重が0.25〜0.40程度の、通気性を有する軽量気泡コンクリートが挙げられる。これによれば、防耐火上、生産上の問題もない。
また、無機発泡体の通気率を5×10−4〜1m−1Pa−1とし、かつ、熱伝導率を0.02〜0.1W/mKとすることで、最適な換気効果、及び熱回収効果を得ることができる。
また、無機発泡体の熱容量を、2〜40Kcal/℃とすることで、最適な熱回収効果を得ることができる。
図3に示すように、床下空間12は、床下分離壁11によって、第1床下空間12Aと第2床下空間12Bとに分離されている。第1床下空間12Aは基礎部10に設けられた給排気口15を通じて室外空間に連通し、第2床下空間12Bは居住空間22,23に空間的に接続する。
基礎部10には、床下空間12への給排気口15、床下空間12における空気循環用通路として、直径φ100〜250mm程度の穴が適宜設けられている。
本発明の換気システムでは、空気を床下空間12と居住空間22,23との間で一方向に移動させることにより、階ごとにおける空気の流れが同じとなり、間仕切りを境にして発生する部屋間の差圧を無くすことができる。このため、部屋間の建具に差圧が生じにくく、例えばドアの開閉をスムーズに行うことができる。また、部屋を区画する間仕切り壁32に気密性が必要とはされないので、間取りプランの自由度が高くなる。
床下空間12を第1床下空間12Aと第2床下空間12Bとに分離する床下分離壁11には、送風機50が配されている。この送風機50は、送風制御部(図示略)によって第1床下空間12Aと第2床下空間12Bとの間で正逆方向に送風方向が切り替え可能である。送風機50は、例えばファンである。送風制御部は、例えば、一定時間毎に送風機50の送風方向を正逆で切り替える切替タイマーである。この切替タイマーは、低騒音、軽微なものが好ましい。
この換気システムでは、送風機50を作動させることにより、第1床下空間12Aと第2床下空間12Bとの間で空気が移動し、第1床下空間12A及び第2床下空間12Bのうちの一方が減圧空間となり他方が加圧空間となる。加圧空間は、室外空間の空気圧力よりも高い圧力を有し、減圧空間は室外空間の空気圧力よりも低い圧力を有する。
送風機50によって作り出される、減圧空間と加圧空間との圧力差が、空気を移動させる動力となっている。
図3に示すように、床下空間12において、給排気口15または送風機50の近傍に温度・湿度調節装置52が配されている。
床下空間12のいずれか、特に給排気口15または送風機50の近傍に温度・湿度調節装置52を設置し、空気の温度及び/又は湿度の調節を行う。居住空間22,23と比べて狭い床下空間12に温度・湿度調節装置62を配置することで、送風される空気の温度及び/又は湿度の調整を行うことができ、熱効率が向上する。また、床下空間12に配置することで、騒音の問題もない。このような温度・湿度調節装置としては、放熱式暖房システム等でもよいが、効率よく空気の冷暖房ができる点から、エアーコンディショナーが好ましい。
特に、例えば建物がRC(鉄筋コンクリート)造りである場合、床下空間に温度・湿度調節装置52及び送風機50を配することで、RCの熱容量を利用することができ、家屋1の蓄熱性を高めることができる。
本発明者らの鋭意検討の結果、空気の循環のなかで、家屋のどこの部分に温度・湿度調節装置52および送風機50(ファン)を配置するかが、快適性に大きく影響することが分かった。さらに、効率の良い空気循環のためには、スリット(通気口24,25、連通口)、吹き抜け27、階段室26の配置も重要であることが分かった。
暖房の場合には、暖められた空気が軽くなることで、自然に家の上部の方に熱が移動していくため、屋内の低い部分を暖房することが好ましい。そこで、床下空間12を暖房装置(温度・湿度調節装置52)によって暖め、暖められた空気を呼吸型DIシステムによって居住空間22,23に循環させる。
暖房装置としては、例えばエアーコンディショナー、ラジエータおよびパネルヒーターなどが挙げられる。図2および図3では、暖房装置としてラジエータ53を配した例を示している。
また、床面を温めることによる、輻射暖房効果(床暖房効果)を考えると、暖房装置を入れる空間(暖気が吹き込む場所)は、滞在時間の長い1階のリビングや、ダイニングの床下が温まるような暖房装置+ファン(送風機50)の配置が好ましい。
暖房装置を高断熱高気密性能の躯体に搭載することで、従来よりも小さな設備で全館暖房が可能になる。
図4および図5は、床下におけるラジエータ53の配置例を模式的に示す図である。図4は、ラジエータ管53aを横に並べて配置した場合を示しており、図5は、ラジエータ管53aを縦に配置した場合を示している。図4に示すように、ラジエータ管53aを横に並べた場合、通過する空気への熱の伝わり方が上下で異なる。また、結露を受けるドレンパン53bが大きくなる。一方、図5に示すように、ラジエータ管53aを縦に並べた場合、通過する空気への熱の伝わり方が上下でむらなく均一となる。また、結露を受けるドレンパン53bを小さくできる。さらに、自作が容易なため、大きさ、位置に合わせて、自由に対応でき、出力も調整できる。
一方、冷房装置(温度・湿度調節装置52)としては、例えばエアーコンディショナーやラジエータなどが挙げられる。しかし、冷房の場合には、冷気は重たく、下に溜まるので、床下で冷房してもファンがないと冷気を室内に循環させることは難しい。また、輻射冷房を用いる場合は、ラジエータの結露の対策が必要である。床下にラジエータを配した場合、空気循環が難しく、結露、カビなどの問題が発生する。そのため、冷房装置は、2階壁や小屋裏29、吹き抜け27など、家の上部で空気循環の良い場所に設置することが好ましい。特に図6に示すように、冷房は小屋裏29に設置したエアーコンディショナー54で行うことが好ましい。冷却された空気を呼吸型DIシステムによって室内空間に循環させる。呼吸型DIシステムを用いることで、空気の循環がよくなり、部屋間の温度が均一になる。
送風機50(ファン)の位置としては、床下無機発泡体の近傍に設けられることが好ましい。
なお、床下空間12に送風機50及び温度・湿度調節装置52が配置されるので、送風機50及び温度湿度・調節装置52のメンテナンスのための点検口が必要となる。この場合、点検口の気密性が重要となる。
また、床下に配置する暖房装置やファンの位置については考慮が必要である。点検口は階段室26やダイニングなどに配置することが好ましい。例えば階段下に点検口(すのこ床)を設け、それにより空気循環を促すとともに、ファン部分の点検口として利用する。また、床下無機発泡体設置床部分に点検口を設けることができるが、デザイン的にリビングは避けたほうが好ましい。キッチン、浴室等の水回りにも適宜点検口を設ける。ファン部分から床面のスリットへ効率的に空気を循環させるため、必要に応じて、人が通るための床下人通口、もしくはφ100〜250mm程度のスリーブを適宜あけてもよい。あける位置はシミュレーションなどで検証したルールに基づく。無機発泡体、ファン、冷暖房装置に人通口でアプローチできれば、暖房装置やファンの直上の床に点検口は必要ない。
第1床部20、第2床部21、天井板28には、それぞれ、縦方向へ空気を通過させる通気口24,25が設けられている。
この通気口24,25を通じて、床下部の送風機50の圧力によって、空気は、床下空間12(第2床下空間12B)及び居住空間22,23の間を移動する。これにより第2床下空間12Bは、居住空間22,23に空間的に接続する。
通気口24,25が設けられる位置は、特に限定されるものではないが、例えば、通気口24,25がカーペットや家具等で覆われたりしないように、部屋の端部、特に、外壁側に配されていることが好ましい。また、空調、特に暖房効率を考えると、通気口24は、床下空間に配された暖房装置(温度・湿度調節装置52)の近くに設置されることが好ましい。
通気口24,25は、区画された各部屋に少なくとも1つは設けられていることが好ましく、階全体でみれば、外壁に沿ってできるだけ均等になるように配されていることが好ましい。これにより、各階において均一に空気を循環することができる。
また、下層階と上層階とをつなぐ階段室26及び吹き抜け27があれば、これらの空間は、空気の移動に大きな役割をはたし、下層階(1階)と上層階(2階)との上下方向での空気循環を効率よく行うことができる。
空気循環の効率を考えると、階段形状は、蹴込み板のないものが好ましい。蹴込み板を設けないことで、踏板の間の空いた空間を空気循環に利用することができる。
また、階段室26と吹き抜け27とは、可能な限り離れた位置に設置することが好ましい。階段室26と吹き抜け27とが近いと、空気循環が集中してしまい、家屋全体にいきわたらない場合がある。
居住空間22,23は、間仕切り壁32によって部屋及び廊下等の空間に区画されており、間仕切り壁32には、前記区画された空間同士を横方向に連通する連通口もしくはアンダーカット(図示略)が設けられている。
すべての居室に新鮮な空気がいきわたるように、通気のためにスリット(通気口24,25、連通口)を居室の床、天井、壁に設ける。スリットを設ける位置は、例えば、ドア、扉のついた居室、脱衣室、大きな開口部(掃出し)の下、玄関の框部分などとする。
これにより、区画された各部屋を横方向で連通し、横方向の空気の流れを作り出すことができ、階全体に新鮮な空気を行きわたらせることができる。したがって、換気をより効率的に行うことができる。連通口の位置としては特に限定されるものではないが、例えば、連通口が家具等で覆われたりしないように、間仕切り壁32の上部に配されていることが好ましい。
つぎに、本発明の換気システムにおける、空気の流れについて説明する。
この換気システムでは、送風機により第1床下空間から第2床下空間に向けて送風することより、
(1)給排気口の無機発泡体を通じて室外空間から第1床下空間に給気した空気を、前記暖房装置で暖めるとともに、送風機によって第1床下空間から第2床下空間まで移動させ、
(2)第2床下空間に移動させた空気を、前記通気口を通じて第2床下空間から家屋の居住空間まで移動させ、
(3)居住空間まで移動させた空気を、庇直下の壁部の無機発泡体を通じて室外空間に排気し、
送風機の送風方向を切り替えて第2床下空間から第1床下空間に向けて送風することにより、空気の流れが(1)〜(3)とは逆になる。
以下、具体的に説明する。図7は、本発明の換気システムにおいて空気の流れを示すフローチャートである。
<正方向>
まず、床下部から給気した空気を居住空間22,23に搬送し、妻壁部31から排気する場合の空気の流れについて説明する。
図8に示すように、送風機50により第1床下空間12Aから第2床下空間12Bに向けて送風する。これにより、第1床下空間12Aは減圧空間、第2床下空間12Bは加圧空間となる。そして、減圧空間となった第1床下空間12Aに給排気口15から空気が流れ込み、加圧空間となった第2床下空間12Bでは通気口24から空気が流れ出す、一連の空気の流れが発生する。
すなわち、空気は、床下部に設けられた給排気口15を通じて、室外空間から第1床下空間12Aに給気される。床下部の給排気口15はすべて給気側である。給排気口15の近傍であって給排気口15と送風機50との間に配された無機発泡体18を通して外気が第1床下空間12Aに給気される。このとき、室内から無機発泡体18に伝達された熱が無機発泡体18を通気する空気に熱交換され、室内から無機発泡体18に伝達された熱を回収することができる(床下BICを通過、熱交換)。
第1床下空間12Aに給気された空気は、送風機50によって第1床下空間12Aから第2床下空間12Bに移動する。このとき、空気は、ラジエータ53(温度・湿度調節装置52)によって適当な温度及び/又は湿度に調節される(ラジエータで加熱または冷却、ファンを通過)。
第2床下空間12Bに移動した空気は、第1床部20に設けられた通気口24を通じて、第2床下空間12Bから1階の居住空間22まで移動する。通気口24からはすべて暖気が給気される(スリットから排出)。
1階の居住空間22に移動した空気は、第2床部21に設けられた通気口25、階段室26及び吹き抜け27を通じて2階の居住空間23まで移動する。ここで、2階の各部屋は、間仕切り壁32に設けられた連通口によって横方向に連通しているため、階全体に新鮮な空気を行きわたらせることができる(1階においても同様である)(吹抜け、階段室、スリットを通過)。
2階の居住空間23まで移動した空気は、天井板28に設けられた通気口25、空間上部の妻壁部31を通じて室外空間に排気される。妻壁部31は全部排気側となる。妻壁部31に配された無機発泡体を通して室外に排気されるため、室内の空気が持つ熱が無機発泡体に熱交換され、無機発泡体に蓄熱される(小屋裏側BICを通過、熱交換)。そして無機発泡体からの排気は温度が低下したものとなる。
ここで、送風制御部は、送風機50の送風方向を所定のタイミングで切り替える。送風機50によって作り出される空気の流れは、一方的ではない。送風制御部によって送風機50(ファン)の回転方向を正逆反転させることにより送風方向を逆にした場合、空気の流れ(移動方向)も正逆反転し、上述した流れとは逆になる。
室内空間では室内の空気の熱が無機発泡体に熱交換され、無機発泡体で蓄熱されるが、この状態が長時間続くと、無機発泡体の熱容量を超える熱は室外に放出され、熱を損失してしまう。そこで、送風制御部が、送風機50による送風の向きを切り替えることで、第1床下空間12A及び第2床下空間12Bのうち、加圧空間であった空間が減圧空間に切り替わる。これにより空気の流れも反転する。排気側から切り替えられた給気側では、無機発泡体を通して外気を室内に給気する際に、無機発泡体に蓄えられた熱を外気に熱交換して空内に取り込むことで、全体の熱回収能力を高めることができる。このように、送風機50の送風方向を切り替えることにより、いずれの空間でも新鮮な外気を室内に取り入れることができ、室内空間全体において高い空気質を維持することもできる。
送風制御部が、送風機50の運転方向を正逆反転させる間隔は、室内空間の大きさ、室外と室内との圧力差、無機発泡体の熱容量、無機発泡体を通気する空気量に依存するが、室内空間から室外空間に放出される熱量を大きくしないよう、60分以内の間隔で送風方向を切り替えることが好ましい。通常の一戸建て住宅規模であれば、10分以上30分以内であることが好ましい。切り替える時間が10分未満の場合、家屋全体の空気の流れを十分に反転させるには不十分となる場合がある。また、切り替える時間が30分を超えると、室内空間から室外空間に放出される熱が大きくなり、全体の熱回収能力が低下する。10分以上30分以内の間隔で送風方向を切り替えることにより、家屋全体の空気の流れを十分に反転させることができ、全体の熱回収能力も向上する。
また、送風機50を正逆反転運転させ、空気の流れを正逆反転させることにより、無機発泡体の目詰まりを解消し、無機発泡体が本来持つフィルター機能(例えば、花粉等の除去機能)を長持ちさせる効果もあると考えられる。
また、送風制御部は、送風機50の送風量を可変に制御することで、上下階層、室内空間の広さ、気候、及び、温度等に対応して、無機発泡体を通して給排気できる空気量を所定の値に調節し、室内全体の熱回収率を向上させることができる。
特に本発明の換気システムでは、正逆反転時に、給気側の空間と排気側の空間とで空気の位置エネルギーが変わるため、送風機50の負荷が変わる。つまり、正転側と反転側とで送風機50の能力を変えてもよい。
つぎに、妻壁部31から給気した空気を床下部に移動させ、床下部から排気する場合の空気の流れについて説明する。
<逆方向>
図9に示すように、送風機50により第2床下空間12Bから第1床下空間12Aに向けて送風する。これにより、減圧空間となった第2床下空間12Bに空気が流れ込み、加圧空間となった第1床下空間12Aから空気が流れ出す、一連の空気の流れが発生する。
すなわち、妻壁部31を通じて室外空間から2階の居住空間23に給気された空気は(小屋裏側BICを通過、熱交換)、天井板28に設けられた通気口25、第2床部21に設けられた通気口、階段室26及び吹き抜け27を通じて1階の居住空間22まで移動する(吹抜け、階段室、スリットを通過)。
1階の居住空間22に移動した空気は、第1床部20に設けられた通気口24を通じて、第2床下空間12Bまで移動する(スリットから排出)。
第2床下空間12Bに移動した空気は、送風機50によって第2床下空間12Bから第1床下空間12Aに移動する。
第1床下空間12Aに移動した空気は、給排気口15を通じて室外空間に排気される(床下BICを通過、熱交換)。
以上説明してきたように、本発明によれば、呼吸型DIシステムを持つ住宅において、冷暖房装置、特に暖房装置を外気の取り入れ口付近もしくは送風機の近くに設置すること、室内空気循環のための通気口を、床および天井に設けること、空気循環のために、階段室、吹き抜けを利用することにより、快適性に優れ、省エネで効率良く空気循環を行うことができる。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
本発明によれば、通気性BICを用いた呼吸型DIシステムを持つ住宅において、冷暖房設備、空気循環装置の配置が最適なものとなり、快適性に優れ、省エネで効率良く空気循環を行うことができ、呼吸型DIシステム及び家屋として広く利用することができる。
1 :家屋
10 :基礎部
11 :床下分離壁
12 :床下空間
12A :第1床下空間
12B :第2床下空間
15 :給排気口
18 :無機発泡体
20 :第1床部
21 :第2床部
22 :居住空間(1階)
23 :居住空間(2階)
24 :通気口(スリット)
25 :通気口(スリット)
26 :階段室
27 :吹き抜け
28 :天井板
29 :小屋裏
30 :壁部
31 :妻壁部(庇直下の壁部)
32 :間仕切り壁
40 :屋根部
50 :送風機
52 :温度・湿度調節装置
53 :ラジエータ
54 :エアーコンディショナー

Claims (9)

  1. 1つ又は複数の床部と、前記床部のうち、最下層の床部の下側に画成された床下空間と、相対向する一対の庇直下の壁部とを有する家屋に適用される換気システムであって、
    前記床下空間を、第1床下空間、及び、前記家屋の居住空間に空間的に接続する第2床下空間に分離する床下分離壁と、
    前記床下分離壁に配された、正逆方向に送風可能な送風機と、
    前記送風機の送風方向を所定のタイミングで切り替える送風制御部と、
    前記第1床下空間に連通するように前記家屋の基礎部に設けられた給排気口と、
    前記庇直下の壁部を構成し、及び、前記給排気口と前記送風機との間に配され、室外空間と室内空間とを通気可能に区画する無機発泡体と、
    前記床部に設けられ、縦方向へ空気を通過させる通気口と、
    前記床下空間において、前記給排気口または前記送風機の近傍に配された暖房装置と、を備え、
    前記送風機により前記第1床下空間から前記第2床下空間に向けて送風することより、
    (1)前記給排気口の前記無機発泡体を通じて室外空間から前記第1床下空間に給気した空気を、前記暖房装置で暖めるとともに、前記送風機によって前記第1床下空間から前記第2床下空間まで移動させ、
    (2)前記第2床下空間に移動させた空気を、前記通気口を通じて前記第2床下空間から前記家屋の居住空間まで移動させ、
    (3)前記居住空間まで移動させた空気を、前記庇直下の壁部の前記無機発泡体を通じて室外空間に排気し、
    前記送風機の送風方向を切り替えて前記第2床下空間から前記第1床下空間に向けて送風することにより、空気の流れが前記(1)〜(3)とは逆になること、を特徴とする換気システム。
  2. 下層階と上層階とを空間的に連結する吹き抜けおよび階段室の少なくとも一方を有する、請求項1に記載の換気システム。
  3. 前記吹き抜けおよび前記階段室を有し、該吹き抜けと該階段室とは離れて配されている、請求項2に記載の換気システム。
  4. 前記暖房装置は、エアーコンディショナーまたはラジエータである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の換気システム。
  5. 前記庇直下の壁部で囲まれた屋根部空間に配された冷房装置を備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の換気システム。
  6. 前記冷房装置は、エアーコンディショナーである、請求項5に記載の換気システム。
  7. 前記居住空間は、間仕切り壁によって区画されており、該間仕切り壁には、前記区画された空間同士を横方向に連通する連通口が設けられている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の換気システム。
  8. 前記無機発泡体は、通気型無機断熱コンクリート(BIC)である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の換気システム。
  9. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の換気システムを備えた家屋。
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