JP6817609B2

JP6817609B2 - 空調システム、建物および空調方法

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Publication number: JP6817609B2
Application number: JP2016054170A
Authority: JP
Inventors: 明仁尾崎
Original assignee: Kyushu University NUC
Current assignee: Kyushu University NUC
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2021-01-20
Anticipated expiration: 2036-03-17
Also published as: JP2017166779A

Description

本発明は、室内空間を除湿可能な空調システム、建物および空調方法に関する。

従来から、室内空間の除湿を行う除湿装置として、例えば下記特許文献１に記載の構成が知られている。

特開２０１４−２３７１１５号公報

しかしながら、前記従来の除湿装置のような、除湿剤を用いるいわゆるデシカント式では、除湿剤の飽和時に除湿剤を再生させる必要がある。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、除湿剤を用いることなく室内空間を省エネルギーで除湿することができる空調システムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る空調システムは、室内空間を形成する透湿可能な内壁部と、前記内壁部との間に通気層を形成する外壁部と、を備える躯体用の空調システムであって、前記室内空間の空気を、前記通気層を通過する空気の絶対湿度と前記室内空間の空気の絶対湿度とが同等となるように、前記通気層に移送する移送装置と、前記移送装置を制御する制御部と、を備え、外気温が上昇し、前記通気層の温度が前記室内空間に対して上昇した場合は、前記制御部が、前記移送装置に前記室内空間の空気を、前記通気層を通して外部に排出させることを特徴とする。

例えば、朝方から日中にかけて外気温が上昇し、通気層の温度が室内空間に対して上昇した場合などには、制御部が、移送装置に室内空間の空気を、通気層を通して外部に排出させる。このとき、通気層を通過する空気の絶対湿度は、室内空間の空気の絶対湿度と同等である。しかしながら、通気層を通過する空気の温度が室内空間の空気の温度よりも高くなる。したがって、通気層を通過する空気の相対湿度は、室内空間の空気の相対湿度よりも低くなる。その結果、室内空間から通気層に向けて、内壁部を透湿する湿流を発生させることができる。この湿流（水分、水蒸気）は、通気層を通過する空気によって外部に移流されることから、室内空間を除湿することができる。
以上のように、この空調システムによれば、移送装置が、室内空間の空気を、通気層を通して外部に排出することで、除湿剤を用いることなく室内空間を除湿することが可能になり、除湿の省エネルギー化を図ることができる。

前記制御部は、前記移送装置が前記室内空間の空気を外部に排出するときに、前記通気層を通過する空気の水分ポテンシャルが、前記室内空間に残留する空気の水分ポテンシャルよりも低くなるように、前記移送装置を制御してもよい。

この場合、移送装置が室内空間の空気を外部に排出するときに、通気層を通過する空気の水分ポテンシャルが、室内空間に残留する空気の水分ポテンシャルよりも低くなるように、制御部が移送装置を制御する。したがって、室内空間から通気層に向かう湿流を効果的に発生させることが可能になり、室内空間を効率的に除湿することができる。

前記制御部は、前記室内空間の温度および前記通気層の温度に基づいて前記移送装置を制御してもよい。

この場合、制御部が、室内空間の温度および通気層の温度に基づいて移送装置を制御する。これにより、例えば、室内空間の空気を外部に排出するときに、室内空間から通気層に向かう湿流を効果的に発生させること等が可能になり、室内空間を効率的に除湿することができる。

前記移送装置は、前記室内空間の空気の前記通気層への移送およびその停止を切り替え可能であってもよい。

この場合、移送装置が、室内空間の空気の通気層への移送およびその停止を切り替え可能である。したがって、例えば、日中から夜間にかけて外気温が低下し、通気層の温度が室内空間に対して下降したときには、室内空間の空気の通気層への移送を停止することで、室内空間が除湿された状態を確保し易くすることができる。

前記移送装置は、前記室内空間の空気を、前記通気層を通して前記室内空間に循環可能とされ、前記移送装置は、前記室内空間の空気の前記通気層を通した排出および循環を切り替え可能であってもよい。

この場合、移送装置が、室内空間の空気の通気層を通した排出および循環を切り替え可能である。通気層の温度が室内空間に対して上昇したときに、制御部が、移送装置に室内空間の空気を、通気層を通して室内空間に循環させると、通気層を通過して温度上昇した空気が、室内空間に供給される。これにより、室内空間を暖めることが可能になり、空調システムによって除湿のみならず温度調節も実現することができる。

本発明に係る建物は、室内空間を形成する透湿可能な内壁部と、前記内壁部との間に通気層を形成する外壁部と、を備える躯体と、前記空調システムと、を備えていることを特徴とする。

この場合、建物における空調システムとして、前記空調システムを採用しているので、室内空間を省エネルギーで除湿することができる。

前記内壁部は、水分を脱着可能な断熱材を備えていてもよい。

この場合、内壁部が断熱材を備えているので、内壁部の温度が低下したときに、断熱材に通気層の空気中の水分を吸着させることができる。これにより、通気層の相対湿度を低下させ、室内空間から通気層に向かう湿流を効果的に発生させることが可能になり、室内空間を効率的に除湿することができる。

本発明に係る空調システムは、室内空間を形成する透湿可能な内壁部と、前記内壁部との間に通気層を形成する外壁部と、を備える躯体用の空調システムであって、前記室内空間の空気を、前記通気層を通過する空気の絶対湿度と前記室内空間の空気の絶対湿度とが同等となるように、前記通気層に移送する移送装置と、前記移送装置を制御する制御部と、を備え、前記内壁部が断熱材を備え、外気温が低下し、前記通気層の温度が前記室内空間に対して下降した状態で、前記移送装置が前記室内空間の空気の前記通気層への移送を停止し、前記通気層の温度低下に伴って温度が低下する前記断熱材に前記通気層の空気の水分を吸着させることで、前記通気層の温度が前記室内空間の温度と同等になるまで低下するときに前記通気層の空気と前記室内空間の空気との間に水分ポテンシャル差を生じさせ、前記室内空間から前記通気層に向かう湿流を発生させることを特徴とする。
本発明に係る空調システムは、室内空間を形成する透湿可能な内壁部と、前記内壁部との間に通気層を形成する外壁部と、を備える躯体用の空調システムであって、前記室内空間の空気を、前記通気層を通過する空気の絶対湿度と前記室内空間の空気の絶対湿度とが同等となるように、前記通気層に移送する移送装置と、前記移送装置を制御する制御部と、を備え、前記内壁部が断熱材を備え、前記内壁部の温度が低下したときに、前記断熱材に前記通気層の空気中の水分を吸着させることにより前記通気層の相対湿度を低下させ、前記室内空間から前記通気層に向かう湿流を発生させることを特徴とする。
本発明に係る建物は、室内空間を形成する透湿可能な内壁部と、前記内壁部との間に通気層を形成する外壁部と、を備える躯体用の空調システムを有する建物であって、前記室内空間の空気を、前記通気層を通過する空気の絶対湿度と前記室内空間の空気の絶対湿度とが同等となるように、前記通気層に移送する移送装置と、前記移送装置を制御する制御部と、を備え、外気温が上昇し、前記通気層の温度が前記室内空間に対して上昇した場合は、前記制御部が、前記移送装置に前記室内空間の空気を、前記通気層を通して外部に排出させることを特徴とする。
本発明に係る空調方法は、室内空間を形成する透湿可能な内壁部と、前記内壁部との間に通気層を形成する外壁部と、を備える躯体用の空調方法であって、前記室内空間の空気を、前記通気層を通過する空気の絶対湿度と前記室内空間の空気の絶対湿度とが同等となるように、前記通気層を通して外部に排出する工程を有し、前記排出する工程の際、前記通気層の温度が前記室内空間に対して上昇した状態で、前記室内空間の空気を、前記通気層を通して外部に排出する場合に、前記室内空間に残留する空気中の水分を、前記内壁部を通して前記通気層に透過させ、前記通気層を通過する空気を介して外部に移流させることを特徴とする。

この場合、前記排出する工程の際、室内空間に残留する空気中の水分を、内壁部を通して通気層に透過させ、通気層を通過する空気を介して外部に移流させる。したがって、除湿剤を用いることなく室内空間を除湿することが可能になり、除湿の省エネルギー化を図ることができる。

本発明によれば、除湿剤を用いることなく室内空間を省エネルギーで除湿することができる。

本発明の一実施形態に係る建物を示す概略図である。図１に示す建物を構成する躯体の要部を示す拡大断面図である。図１に示す建物を構成する空調システムの制御ブロック図である。水分ポテンシャル線図である。本発明の一実施形態に係る空調方法の第１実施例を説明する図であって、図２に示す拡大断面図に相当する図である。本発明の一実施形態に係る空調方法の第１実施例を説明する図であって、図５に示す状態の後、通気層の温度が上昇した状態を示す図である。本発明の一実施形態に係る空調方法の第１実施例を説明する水分ポテンシャル線図であって、図５および図６に示す状態を追記した図である。本発明の一実施形態に係る空調方法の第２実施例を説明する図であって、図２に示す拡大断面図に相当する図である。本発明の一実施形態に係る空調方法の第２実施例を説明する図であって、図８に示す状態の後、通気層の温度が下降した状態を示す図である。本発明の一実施形態に係る空調方法の第２実施例を説明する水分ポテンシャル線図であって、図８および図９に示す状態を追記した図である。本発明の一実施形態に係る空調方法の第３実施例を説明する図であって、図２に示す拡大断面図に相当する図である。本発明の一実施形態に係る空調方法の第３実施例を説明する図であって、図１１に示す状態の後、通気層の温度が下降した状態を示す図である。本発明の一実施形態に係る空調方法の第３実施例を説明する水分ポテンシャル線図であって、図１１および図１２に示す状態を追記した図である。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る建物１０、躯体１１用の空調システム２０および躯体１１用の空調方法を説明する。

なおこれらの建物１０、空調システム２０および空調方法は、ＰＤＳＣ（ＰａｓｓｉｖｅＤｅｈｕｍｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄＳｏｌａｒＣｏｌｌｅｃｔｏｒ）外被システムの基本概念に基づく。ＰＤＳＣ外被システムは、太陽熱エネルギーを利用して熱負荷制御を実施する。このシステムは、パッシブ技術を利用した夏季の除湿による潜熱負荷の削減を実現する。このシステムは、冬季の太陽集熱による顕熱負荷の削減を実現する。これにより、省エネルギー化を図り、ＺＥＢ（ＺｅｒｏＥｎｅｒｇｙＢｕｉｌｄｉｎｇ）やＺＥＨ（ＺｅｒｏＥｎｅｒｇｙＨｏｕｓｅ）の実現に寄与する。

（建物、空調システム）
図１から図３に示すように、建物１０は、躯体１１と、空調システム２０と、を備える。
躯体１１は、内壁部１２と、外壁部１３と、を備える。内壁部１２は、室内空間１９を形成する。本実施形態において、内壁部１２は、室内空間１９を四方（水平方向）から囲ういわゆる内壁だけでなく、室内空間１９を上方（鉛直方向）から囲う天井も含む。内壁部１２は、透湿可能とされ、湿流Ｗ（図６参照）が通過可能とされている。湿流Ｗは、空気中の水分（水蒸気）の流れである。

図２に示すように、内壁部１２は、室内空間１９側に位置する内装材１４と、外部Ｏ側（室外空間側）に位置する下地材１５と、内装材１４と下地材１５との間に配置された断熱材１６と、を備えている。
内装材１４には、例えば石膏ボード等を採用することができる。下地材１５には、例えば構造用合板などを採用することができる。内装材１４と下地材１５との間には、図示しない複数の柱を配置することができる。この場合、各柱を下地材１５に固定し、複数の柱を、下地材１５を介して一体に連結することができる。

なお、内装材１４や下地材１５は、例えば透湿性を備える材料により形成することができる。また、内装材１４や下地材１５に、それぞれの厚さ方向に貫通する貫通孔（不図示）を形成することもできる。どちらの場合であっても、内壁部１２を透湿可能とすることができる。内装材１４の透湿性を下地材１５の透湿性よりも高めたり、下地材１５の透湿性を内装材１４の透湿性よりも高めたり、内装材１４の透湿性と下地材１５の透湿性とを同等にしたりすることが可能である。
また、下地材１５には、防水透湿シートを貼り付けておいてもよい。この場合、内壁部１２の透湿性能を確保しつつ、外部Ｏからの雨水などの浸入を防止することができる。

断熱材１６は、水分を脱着可能とされている。断熱材１６の温度が上昇した時に、断熱材１６は水分を脱離する。断熱材１６の温度が低下した時に、断熱材１６は水分を吸着する。断熱材１６には、例えばセルロースファイバー等、繊維系断熱材を採用することができる。

外壁部１３は、内壁部１２との間に通気層１７を形成する。外壁部１３は、外部Ｏに露出する仕上げ材１８を備えている。通気層１７は、下地材１５と仕上げ材１８との間に配置される。通気層１７には、下地材１５と仕上げ材１８とを接合する図示しない接合材が配置されている。接合材としては、例えば縦胴縁などが挙げられる。

なお内壁部１２は、外壁部１３や通気層１７よりも厚い。外壁部１３は、内壁部１２や通気層１７よりも薄い。内装材１４の厚さおよび下地材１５の厚さは、例えば９〜１２ｍｍである。断熱材１６の厚さ（内装材１４と下地材１５との間隔）は、例えば９５ｍｍ以上である。通気層１７の厚さ（内壁部１２と外壁部１３との間隔）は、例えば１８ｍｍ程度である。

図１および図３に示すように、空調システム２０は、移送装置２１と、測定部２２と、制御部２３と、を備えている。
移送装置２１は、室内空間１９の空気を通気層１７に移送する。移送装置２１は、室内空間１９の空気の通気層１７への移送およびその停止を切り替え可能である。移送装置２１は、室内空間１９の空気を、通気層１７を通して外部に排出可能である。移送装置２１は、室内空間１９の空気を、通気層１７を通して室内空間１９に循環可能とされている。移送装置２１は、室内空間１９の空気の通気層１７を通した排出および循環を切り替え可能である。

なお、移送装置２１が室内空間１９の空気を外部に排出するときには、空調システム２０を第３種換気設備として運転させることができる。つまり、室内空間１９からの排気は機械による強制換気とし、室内空間１９への給気は機械によらない自然換気とすることができる。また、空調システム２０が、室内空間１９に給気させる給気装置を更に備える場合、空調システム２０を第１種換気設備として運転させることもできる。

移送装置２１は、通風管２４と、ファン２５と、ダンパー２６と、を備えている。通風管２４は、躯体１１の下方に配置された上流側の第１通風管２７と、躯体１１の上方に配置された下流側の第２通風管２８と、を備えている。移送装置２１は、室内空間１９の空気を、第１通風管２７および通気層１７を通して第２通風管２８に移送する。

第１通風管２７は、躯体１１の床下に配置されている。第１通風管２７は、室内空間１９と通気層１７とを連通可能である。
第２通風管２８は、室内空間１９の上方に区画された空調室１９ａに収容されている。第２通風管２８は、通気層１７と室内空間１９とを連通可能であるとともに、通気層１７と外部Ｏとを連通可能である。

第２通風管２８は、第１ダクト２９と、チャンバー３０と、第２ダクト３１と、を備えている。第２通風管２８では、上流側から下流側に向けて、第１ダクト２９、チャンバー３０および第２ダクト３１の順に配置されている。

第１ダクト２９は、通気層１７とチャンバー３０とを連通する。第１ダクト２９は、棟から下方に延びている。
第２ダクト３１は、チャンバー３０と、外部Ｏまたは室内空間１９と、を連通する。第２ダクト３１は、チャンバー３０と外部Ｏとを連通する外ダクト３２と、チャンバー３０と室内空間１９とを連通する内ダクト３３と、を備えている。

チャンバー３０は、第１ダクト２９と第２ダクト３１とを連通する。チャンバー３０は、外ダクト３２および内ダクト３３のうち、一方の第２ダクト３１と連通した状態で、他方の第２ダクト３１との連通を遮断可能である。これにより、第２通風管２８は、通気層１７と外部Ｏとを連通するか、通気層１７と室内空間１９とを連通するかを切り替え可能となる。

ファン２５は、室内空間１９の空気を、第１通風管２７、通気層１７および第２通風管２８に移送する。第２通風管２８が通気層１７と外部Ｏとを連通した状態でファン２５が駆動すると、室内空間１９の空気は通気層１７を通して外部Ｏに排出される。第２通風管２８が通気層１７と室内空間１９とを連通した状態でファン２５が駆動すると、室内空間１９の空気は通気層１７を通して室内空間１９を循環する。ファン２５の停止時には、空気の移送が停止され、室内空間１９の空気の排出および循環の両方が停止される。

ダンパー２６は、通気層１７の開放と通気層１７の密閉とを切り替える。ダンパー２６は、例えば、第１通風管２７と通気層１７との連通およびその遮断を切り替えるとともに、通気層１７と第２通風管２８との連通およびその遮断を切り替える。ダンパー２６が通気層１７を密閉すると、室内空間１９に通気層１７を通して外気（外部Ｏの空気）が流入することが規制される。

測定部２２は、室内空間１９および通気層１７の各状態を測定する。本実施形態では、測定部２２が、室内空間１９および通気層１７の各温度を測定する。なお、測定部２２が温度を測定するのに代えて、湿度を測定する構成を採用することも可能である。
制御部２３は、移送装置２１を制御する。本実施形態では、制御部２３が、測定部２２の測定結果に基づいて移送装置２１を制御する。つまり制御部２３は、室内空間１９の温度および通気層１７の温度に基づいて移送装置２１を制御する。

制御部２３は、チャンバー３０（移送装置２１）を制御することで、室内空間１９の空気の排出およびその停止や、室内空間１９の空気の循環およびその停止を制御することができる。制御部２３は、ファン２５（移送装置２１）を制御することで、通気層１７を通過する空気の流量や流速を制御することも可能である。制御部２３は、ダンパー２６（移送装置２１）を制御することで、通気層１７の開放および密閉の切り替えを制御することも可能である。

（空調方法）
前記空調システム２０を利用した空調方法の一態様は、室内空間１９の空気を、通気層１７を通して外部Ｏに排出する工程を有する。このとき、室内空間１９の除湿を目的とする場合には、室内空間１９に残留する空気中の水分を、内壁部１２を通して通気層１７に透過させ、通気層１７を通過する空気を介して外部Ｏに移流させる。この空調方法では、前記排出する工程の際、室内空間１９から通気層１７に向けて、内壁部１２を透湿する湿流Ｗを発生させる。本実施形態では、湿流Ｗを発生させる駆動源として、室内空間１９の空気と通気層１７の空気との水分ポテンシャル差を利用する。
以下では、空調方法の説明にあたり、まず水分ポテンシャルについて説明する。

（水分ポテンシャル）
本願発明者は、濃度・圧力・外力等の各種駆動力を同次元の熱力学ポテンシャルに統一化し、熱・水分・空気の連成現象を表現することに想到した。これにより、移動現象と作用因子との関係（例えば、非等温場における水分移動）について、非平衡熱力学に基づいて理論的に説明することができる。つまり、熱と水分と空気の複合移動を熱力学に則して数理モデル化することで、熱力学エネルギー平衡により濃度・温度・外力等の作用因子と、伝導・伝達・移流による移動現象と、の関係を、熱力学ポテンシャルを駆動力として表現することができる。

以下では、前記熱力学ポテンシャルを水分ポテンシャルという。水分ポテンシャルとは、物質平衡の指標となる化学ポテンシャルを水分に応用した概念である。水分ポテンシャルとは、水蒸気濃度、水蒸気分子の内部エネルギー、水蒸気分子に作用する力（毛管吸着力）、場のエネルギー（外力等の応力）などを変数とする非平衡熱力学エネルギーである。水分ポテンシャルは、単位質量あたりのエネルギー量（例えば、ｋＪ／ｋｇ）を単位として表される。

図４は、水分ポテンシャル線図である。水分ポテンシャル線図は、水分ポテンシャルと、温度・相対湿度・絶対湿度と、の一義的な関係を表す。図４では、水分ポテンシャル（単位：ｋＪ／ｋｇ）が、左側の縦軸により表わされている。温度（単位：℃）が、横軸により表されている。相対湿度（単位：％）が、右上がりに傾斜する破線を目盛として表されている。絶対湿度（単位：ｇ／ｋｇ´、ｇ／ｋｇ（ＤＡ））が、右下がりに傾斜する実線を目盛として表されている。
図４に示されるように、温度と、相対湿度または絶対湿度（空気中の水分量）と、が設定された特定の温湿度状態の空気では、水分ポテンシャルが一義的に定まる。

水分ポテンシャルμ_Ｗは、飽和水分ポテンシャルμ_Ｗ ⁰と不飽和水分ポテンシャルμとの和として表すことができる。
飽和水分ポテンシャルμ_Ｗ ⁰は、ある温度の飽和湿り空気（つまり、相対湿度が１００％の状態の空気）が有する熱力学エネルギーである。図４において、飽和水分ポテンシャルμ_Ｗ ⁰は、相対湿度１００％の目盛り線によって表され、温度と連動して変動する。
不飽和水分ポテンシャルμは、飽和状態からの乾燥程度を示す負のエネルギーである。

絶対湿度が同等の状態で空気の温度が上昇すると、相対湿度が低下して乾燥するため、飽和水分ポテンシャルμ_Ｗ ⁰が上昇するとともに不飽和水分ポテンシャルμの絶対値が大きくなる。その結果、水分ポテンシャルμ_Ｗは、温度上昇前の元の状態より小さくなる。つまり、乾燥空気では、熱力学エネルギーが低く、水蒸気を含有可能なポテンシャルが高くなる。よって、乾燥空気には高湿空気からの湿流Ｗが生じる。つまり、水分ポテンシャルμ_Ｗの平衡状態（均一状態）からの偏差が湿流Ｗの駆動力となる。

（第１実施例）
前記空調システム２０を利用した空調方法の第１実施例を、図５から図７を参照して説明する。本実施例では、水分ポテンシャル差を利用して室内空間１９の空気を除湿する。
なお本実施例では、図５および図６に示すように、内壁部１２において、断熱材１６に代えて空気層１６ａが設けられていて、内装材１４と下地材１５との間に断熱材１６が設けられていない。

まず図５に示すように、室内空間１９の温度と通気層１７の温度とが同等の状態で、室内空間１９の空気を、通気層１７を通して外部Ｏに排出する場合について検討する。
この場合には、室内空間１９の空気および通気層１７の空気それぞれの温度、絶対湿度および相対湿度は同等に維持される。つまり通気層１７の空気は、室内空間１９から単に移送された空気であるため、室内空間１９の空気および通気層１７の空気の絶対湿度は互いに同等である。その上で、各空気の温度が互いに同等になるため、各空気の相対湿度も互いに同等となる。図示の例では、各空気の温度が２７℃、相対湿度が６０％となっている。図７に点Ｐ１１で示すように、温度が２７℃、相対湿度が６０％の空気は、水分ポテンシャルが１０８ｋＪ／ｋｇである。

その後、図６に示すように、例えば、朝方から日中にかけて外気温が上昇し、通気層１７の温度が室内空間１９に対して上昇した状態で、室内空間１９の空気を、通気層１７を通して外部Ｏに排出する場合について検討する。
この場合には、通気層１７を通過する空気の絶対湿度は、前述のように室内空間１９の空気の絶対湿度と同等である。しかしながら、通気層１７を通過する空気の温度が室内空間１９の空気の温度よりも高くなる。したがって、通気層１７を通過する空気の相対湿度は、室内空間１９の空気の相対湿度よりも低くなる。その結果、室内空間１９から通気層１７に向けて、内壁部１２を透湿する湿流Ｗを発生させることができる。

つまり図７に示すように、空気の絶対湿度が同等のまま温度が上昇して相対湿度が低下すると、空気の水分ポテンシャルが低下する。そのため、温度が高い通気層１７の空気では、温度が低い室内空間１９の空気に対して水分ポテンシャルが低くなる。図６に示す例では、通気層１７の空気の絶対湿度が同等に維持された状態で、この空気の温度が４０℃に上昇する。この場合、図７に点Ｐ１２で示すように、通気層１７の空気の水分ポテンシャルが１０８ｋＪ／ｋｇから７８ｋＪ／ｋｇに低下し、室内空間１９から通気層１７に向けて湿流Ｗが発生する。

図６に示すように、前記湿流Ｗ（水分、水蒸気）は、通気層１７を通過する空気によって外部Ｏに移流されることから、室内空間１９を除湿することができる。
このように、制御部２３は、室内空間１９の空気を外部Ｏに排出するときに、通気層１７を通過する空気の水分ポテンシャルが、室内空間１９に残留する空気の水分ポテンシャルよりも低くなるように、移送装置２１を制御する。このとき制御部２３は、例えば測定部２２の測定結果に基づいて、室内空間１９および通気層１７の各空気の水分ポテンシャルについて推定する。そして制御部２３は、その推定結果に基づいて、ファン２５を制御して通気層１７を通過する空気の流量を調節することができる。

（第２実施例）
前記空調システム２０を利用した空調方法の第２実施例を、図８から図１０を参照して説明する。本実施例においても、水分ポテンシャル差を利用して室内空間１９の空気を除湿する。
なお本実施例では、第１実施例とは異なり、図８および図９に示すように、内壁部１２には前記断熱材１６が設けられている。本実施例は、例えば、日本における夏季など、外部Ｏの乾燥の程度が強くなく、日中から夜間にかけての外気温の低下が抑えられる場合を想定している。

図８に示すように、まず、通気層１７の温度が室内空間１９に対して上昇した状態で、室内空間１９の空気を、通気層１７を通して外部Ｏに排出する場合について検討する。

このとき、通気層１７の温度上昇に伴って断熱材１６の温度も上昇し、断熱材１６が水分を脱離する。この水分は、断熱材１６から拡散して下地材１５を透過し、通気層１７に到達する。そのため、仮に通気層１７の空気の外部Ｏへの排出を無視すると、通気層１７の空気の絶対湿度が室内空間１９の空気の絶対湿度に比べて高められる。その結果、通気層１７は温度上昇しつつも相対湿度の低下が抑えられる。通気層１７の空気の水分ポテンシャルは、図１０に示す点Ｐ２１から点Ｐ２２に向かうように上昇する。

前記水分ポテンシャルの変動では、通気層１７の空気の外部Ｏへの排出を無視していた。しかしながら、実際には図８に示すように、通気層１７に室内空間１９の空気が導入され後、その空気が外部Ｏに排出される。よって、図１０に示す点Ｐ２２から点Ｐ２３に示すように、通気層１７の湿度が見かけ上、低下して水分ポテンシャルも低下する。その結果、第１実施例と同様に、通気層１７の空気の水分ポテンシャルが、室内空間１９の空気の水分ポテンシャルに対して低くなり、室内空間１９から通気層１７に向けて湿流Ｗが発生する。

次に、図９に示すように、日中から夜間にかけて外気温が低下し、通気層１７の温度が室内空間１９に対して下降した状態で、室内空間１９の空気の通気層１７への移送を停止する場合について検討する。

このとき、通気層１７の温度低下に伴って断熱材１６の温度も低下し、断熱材１６が通気層１７の空気の水分を吸着して通気層１７の絶対湿度が低下する。通気層１７の温度が室内空間１９の温度と同等になるまで低下すると、通気層１７の水分ポテンシャルは、図１０に示す点Ｐ２３から点Ｐ２４に向かうように低下する。その結果、図１０に示す点Ｐ２１と点Ｐ２４との間の差分だけ、通気層１７の空気と室内空間１９の空気との間に水分ポテンシャル差が生じ、湿流Ｗが発生する。

以上のように、この空調システム２０によれば、昼間の日射受熱を利用することで、室内空間１９からの終日の除湿が可能になる。

（第３実施例）
前記空調システム２０を利用した空調方法の第３実施例を、図１１から図１３を参照して説明する。本実施例では、水分ポテンシャル差を利用して、断熱材１６や通気層１７における結露を抑制する。
なお本実施例では、第２実施例と同様で、図１１および図１２に示すように、内壁部１２には前記断熱材１６が設けられている。本実施例は、例えば、日本における冬季など、外部Ｏの乾燥の程度が強く、日中から夜間にかけて外気温が大きく低下する場合を想定している。

この実施例においても第２実施例と同様に、通気層１７の温度が室内空間１９の温度に対して上昇した状態では、図１１に示すように、室内空間１９の空気を通気層１７に移送する。また、通気層１７の温度が室内空間１９の温度に対して下降した状態では、図１２に示すように、室内空間１９の空気の通気層１７への移送を停止する。これにより、通気層１７の空気では、図１３に示す点Ｐ３１、点Ｐ３２、点Ｐ３３および点Ｐ３４を巡回するような水分ポテンシャルの変化が生じる。

しかしながら、本実施例では、通気層１７の温度が室内空間１９の温度に対して上昇した状態で、通気層１７の空気を室内空間１９に循環させる。これにより、温度上昇した空気が室内空間１９に循環されることから、太陽集熱による暖房効果が得られる。このとき、断熱材１６の温度変動に伴う水分の脱着、および室内空間１９から通気層１７への湿流Ｗは発生している。これにより、水分の滞留が抑制され、断熱材１６や通気層１７における結露を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る建物１０によれば、移送装置２１が、室内空間１９の空気を、通気層１７を通して外部Ｏに排出することで、除湿剤を用いることなく室内空間１９を除湿することが可能になり、除湿の省エネルギー化を図ることができる。

また、移送装置２１が室内空間１９の空気を外部Ｏに排出するときに、通気層１７を通過する空気の水分ポテンシャルが、室内空間１９に残留する空気の水分ポテンシャルよりも低くなるように、制御部２３が移送装置２１を制御する。したがって、室内空間１９から通気層１７に向かう湿流Ｗを効果的に発生させることが可能になり、室内空間１９を効率的に除湿することができる。

また制御部２３が、室内空間１９の温度および通気層１７の温度に基づいて移送装置２１を制御する。これにより、例えば、室内空間１９の空気を外部Ｏに排出するときに、室内空間１９から通気層１７に向かう湿流Ｗを効果的に発生させること等が可能になり、室内空間１９を効率的に除湿することができる。

また移送装置２１が、室内空間１９の空気の通気層１７への移送およびその停止を切り替え可能である。したがって、例えば、日中から夜間にかけて外気温が低下し、通気層１７の温度が室内空間１９に対して下降したときには、室内空間１９の空気の通気層１７への移送を停止することで、室内空間１９が除湿された状態を確保し易くすることができる。

また移送装置２１が、室内空間１９の空気の通気層１７を通した排出および循環を切り替え可能である。通気層１７の温度が室内空間１９に対して上昇したときに、制御部２３が、移送装置２１に室内空間１９の空気を、通気層１７を通して室内空間１９に循環させると、通気層１７を通過して温度上昇した空気が、室内空間１９に供給される。これにより、室内空間１９を暖めることが可能になり、空調システム２０によって除湿のみならず温度調節も実現することができる。

また、本実施形態に係る空調システム２０によれば、建物１０における空調システム２０として、前記空調システム２０を採用しているので、室内空間１９を省エネルギーで除湿することができる。
さらに、内壁部１２が断熱材１６を備えているので、内壁部１２の温度が低下したときに、断熱材１６に通気層１７の空気中の水分を吸着させることができる。これにより、通気層１７の相対湿度を低下させ、室内空間１９から通気層１７に向かう湿流Ｗを効果的に発生させることが可能になり、室内空間１９を効率的に除湿することができる。

また、本実施形態に係る空調方法によれば、前記排出する工程の際、室内空間１９に残留する空気中の水分を、内壁部１２を通して通気層１７に透過させ、通気層１７を通過する空気を介して外部Ｏに移流させる。したがって、除湿剤を用いることなく室内空間１９を除湿することが可能になり、除湿の省エネルギー化を図ることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

本発明は、除湿剤を用いることなく室内空間１９を除湿することができる建物１０や空調システム２０、空調方法を開示するものであり、これらの建物１０や空調システム２０、空調方法において、除湿剤を併用することを排除するものではない。

移送装置２１は、前記実施形態に示した構成に限られない。
例えば、第１通風管２７を通して室内空間１９と通気層１７とを連通するのに代えて、床下に位置する空間である床下空間を通して、室内空間１９と通気層１７とを連通してもよい。このような構成は、例えばいわゆる基礎断熱工法において採用することができる。
また、第１通風管２７を躯体１１の床下に配置するのに代えて、第１通風管２７を、この第１通風管２７が内壁部１２を貫通するように配置してもよい。このような構成は、例えばいわゆる換気孔工法であっても採用することができる。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１０建物
１１躯体
１２内壁部
１３外壁部
１６断熱材
１７通気層
１９室内空間
２０空調システム
２１移送装置
２３制御部
Ｏ外部

Claims

室内空間を形成する透湿可能な内壁部と、前記内壁部との間に通気層を形成する外壁部と、を備える躯体用の空調システムであって、
前記室内空間の空気を、前記通気層を通過する空気の絶対湿度と前記室内空間の空気の絶対湿度とが同等となるように、前記通気層に移送する移送装置と、
前記移送装置を制御する制御部と、を備え、
外気温が上昇し、前記通気層の温度が前記室内空間に対して上昇した場合は、前記制御部が、前記移送装置に前記室内空間の空気を、前記通気層を通して外部に排出させることを特徴とする空調システム。
前記制御部は、前記移送装置が前記室内空間の空気を外部に排出するときに、前記通気層を通過する空気の水分ポテンシャルが、前記室内空間に残留する空気の水分ポテンシャルよりも低くなるように、前記移送装置を制御することを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
前記制御部は、前記室内空間の温度および前記通気層の温度に基づいて前記移送装置を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の空調システム。
前記移送装置は、前記室内空間の空気の前記通気層への移送およびその停止を切り替え可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空調システム。
前記移送装置は、前記室内空間の空気を、前記通気層を通して前記室内空間に循環可能とされ、
前記移送装置は、前記室内空間の空気の前記通気層を通した排出および循環を切り替え可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の空調システム。
室内空間を形成する透湿可能な内壁部と、前記内壁部との間に通気層を形成する外壁部と、を備える躯体と、
請求項１から５のいずれか１項に記載の空調システムと、を備えていることを特徴とする建物。
前記内壁部は、水分を脱着可能な断熱材を備えていることを特徴とする請求項６に記載の建物。
室内空間を形成する透湿可能な内壁部と、前記内壁部との間に通気層を形成する外壁部と、を備える躯体用の空調システムであって、
前記室内空間の空気を、前記通気層を通過する空気の絶対湿度と前記室内空間の空気の絶対湿度とが同等となるように、前記通気層に移送する移送装置と、
前記移送装置を制御する制御部と、を備え、
前記内壁部が断熱材を備え、
外気温が低下し、前記通気層の温度が前記室内空間に対して下降した状態で、前記移送装置が前記室内空間の空気の前記通気層への移送を停止し、前記通気層の温度低下に伴って温度が低下する前記断熱材に前記通気層の空気の水分を吸着させることで、前記通気層の温度が前記室内空間の温度と同等になるまで低下するときに前記通気層の空気と前記室内空間の空気との間に水分ポテンシャル差を生じさせ、前記室内空間から前記通気層に向かう湿流を発生させることを特徴とする空調システム。
室内空間を形成する透湿可能な内壁部と、前記内壁部との間に通気層を形成する外壁部と、を備える躯体用の空調システムであって、
前記室内空間の空気を、前記通気層を通過する空気の絶対湿度と前記室内空間の空気の絶対湿度とが同等となるように、前記通気層に移送する移送装置と、
前記移送装置を制御する制御部と、を備え、
前記内壁部が断熱材を備え、
前記内壁部の温度が低下したときに、前記断熱材に前記通気層の空気中の水分を吸着させることにより前記通気層の相対湿度を低下させ、前記室内空間から前記通気層に向かう湿流を発生させることを特徴とする空調システム。
室内空間を形成する透湿可能な内壁部と、前記内壁部との間に通気層を形成する外壁部と、を備える躯体用の空調システムを有する建物であって、
前記室内空間の空気を、前記通気層を通過する空気の絶対湿度と前記室内空間の空気の絶対湿度とが同等となるように、前記通気層に移送する移送装置と、
前記移送装置を制御する制御部と、を備え、
外気温が上昇し、前記通気層の温度が前記室内空間に対して上昇した場合は、前記制御部が、前記移送装置に前記室内空間の空気を、前記通気層を通して外部に排出させることを特徴とする空調システムを有する建物。
室内空間を形成する透湿可能な内壁部と、前記内壁部との間に通気層を形成する外壁部と、を備える躯体用の空調方法であって、
前記室内空間の空気を、前記通気層を通過する空気の絶対湿度と前記室内空間の空気の絶対湿度とが同等となるように、前記通気層を通して外部に排出する工程を有し、
前記排出する工程の際、前記通気層の温度が前記室内空間に対して上昇した状態で、前記室内空間の空気を、前記通気層を通して外部に排出する場合に、前記室内空間に残留する空気中の水分を、前記内壁部を通して前記通気層に透過させ、前記通気層を通過する空気を介して外部に移流させることを特徴とする空調方法。