JP7463125B2 - Ventilation system - Google Patents
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Description
本発明は、冷暖房負荷を抑えることのできる換気システムに関する。 The present invention relates to a ventilation system that can reduce heating and cooling loads.
建物の室内環境は、空調設備で制御していたが、窓からの熱の出入りが多く電気代がかかるため、経済的に優れたものが求められていた。 The building's indoor environment was controlled by air conditioning, but because a lot of heat was entering and leaving through the windows, which increased electricity costs, there was a need for something more economical.
本発明は以上に述べた実情に鑑み、窓からの熱の出入りを減らし、冷暖房負荷を抑えることのできる換気システムの提供を目的とする。 In consideration of the above-mentioned circumstances, the present invention aims to provide a ventilation system that can reduce the amount of heat entering and leaving through windows and suppress the heating and cooling load.
上記の課題を達成するために請求項1記載の発明による換気システムは、窓と熱交換器と給排気口とを備え、窓は、外側仕切体と、内側仕切体と、外側仕切体と内側仕切体の間に設けた整流体を有し、外側仕切体の内側面と内側仕切体の外側面に沿うように空気が流れることで内側仕切体から逃げる熱を回収するものであり、熱交換器は、内気の熱を回収するものであり、給排気口は、窓とは別に室外と連通して設けてあり、外気を、外側仕切体と整流体の間と整流体と内側仕切体の間を順に通してから熱交換器に通すか又は熱交換器に通してから外側仕切体と整流体の間と整流体と内側仕切体の間を順に通すことで、内側仕切体から逃げる熱と内気の熱を回収して室内に取り入れ、熱交換器で熱が奪われた内気を給排気口より室外に排出することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the ventilation system of the invention described in claim 1 comprises a window, a heat exchanger, and an air intake and exhaust port , the window having an outer partition, an inner partition, and a flow straightener provided between the outer partition and the inner partition, and recovers heat escaping from the inner partition by allowing air to flow along the inner surface of the outer partition and the outer surface of the inner partition, the heat exchanger recovers heat from the inside air, the air intake and exhaust port is provided separately from the window and communicates with the outside, and the outside air is passed sequentially between the outer partition and the flow straightener and between the flow straightener and the inner partition before being passed through the heat exchanger, or passed through the heat exchanger and then between the outer partition and the flow straightener and between the flow straightener and the inner partition, thereby recovering heat escaping from the inner partition and heat from the inside air and taking it into the room, and the inside air from which heat has been removed by the heat exchanger is discharged to the outside of the room through the air intake and exhaust port .
請求項2記載の発明による換気システムは、窓と熱交換器と給排気口とを備え、窓は、外側仕切体と、内側仕切体と、外側仕切体と内側仕切体の間に設けた整流体を有し、内側仕切体の外側面と外側仕切体の内側面に沿うように空気が流れることで外側仕切体から入ってくる熱を回収するものであり、給排気口は、窓とは別に室外と連通して設けてあり、熱交換器は、給排気口より導入した外気の熱を回収するものであり、内気を、熱交換器に通してから内側仕切体と整流体の間と整流体と外側仕切体の間を順に通すか又は内側仕切体と整流体の間と整流体と外側仕切体の間を順に通してから熱交換器に通すことで、外側仕切体から入ってくる熱と外気の熱を回収して室外に排出し、熱交換器で熱が奪われた外気を室内に取り入れることを特徴とする。 The ventilation system according to the invention described in claim 2 comprises a window, a heat exchanger, and an air intake and exhaust port , the window having an outer partition, an inner partition, and a flow straightener provided between the outer partition and the inner partition, and recovers heat entering from the outer partition by air flowing along the outer surface of the inner partition and the inner surface of the outer partition , the air intake and exhaust port is provided separately from the window and communicates with the outside, and the heat exchanger recovers heat from the outside air introduced from the air intake and exhaust port , and the inside air is passed through the heat exchanger and then between the inner partition and the flow straightener and between the flow straightener and the outer partition in order, or between the inner partition, the flow straightener and the outer partition in order, and then passed through the heat exchanger, thereby recovering heat entering from the outer partition and heat from the outside air and discharging it to the outside, and the outside air from which heat has been removed by the heat exchanger is taken into the room.
請求項1記載の発明による換気システムは、窓と熱交換器と給排気口とを備え、窓は、外側仕切体と、内側仕切体と、外側仕切体と内側仕切体の間に設けた整流体を有し、外側仕切体の内側面と内側仕切体の外側面に沿うように空気が流れることで内側仕切体から逃げる熱を回収するものであり、熱交換器は、内気の熱を回収するものであり、給排気口は、窓とは別に室外と連通して設けてあり、外気を、外側仕切体と整流体の間と整流体と内側仕切体の間を順に通してから熱交換器に通すか又は熱交換器に通してから外側仕切体と整流体の間と整流体と内側仕切体の間を順に通すことで、内側仕切体から逃げる熱と内気の熱を回収して室内に取り入れ、熱交換器で熱が奪われた内気を給排気口より室外に排出することで、窓から室内の熱が逃げるのを抑えられ、加えて熱交換器でも室内の熱を回収することで窓の働きを補完するので、暖房負荷を抑えることができる。 The ventilation system according to the invention described in claim 1 comprises a window, a heat exchanger, and an air intake and exhaust port . The window has an outer partition, an inner partition, and a flow straightener provided between the outer partition and the inner partition, and recovers heat escaping from the inner partition by allowing air to flow along the inner surface of the outer partition and the outer surface of the inner partition. The heat exchanger recovers heat from the indoor air. The air intake and exhaust port is provided separately from the window and communicates with the outside. The outdoor air is passed between the outer partition and the flow straightener and between the flow straightener and the inner partition in sequence before being passed through the heat exchanger, or passed through the heat exchanger and then between the outer partition, the flow straightener and the inner partition in sequence, thereby recovering heat escaping from the inner partition and heat from the indoor air and taking it into the room, and the indoor air from which heat has been removed by the heat exchanger is discharged to the outside through the air intake and exhaust port , thereby preventing heat from escaping from the room through the window. In addition, the heat exchanger also complements the function of the window by recovering heat from the room, thereby reducing the heating load.
請求項2記載の発明による換気システムは、窓と熱交換器と給排気口とを備え、窓は、外側仕切体と、内側仕切体と、外側仕切体と内側仕切体の間に設けた整流体を有し、内側仕切体の外側面と外側仕切体の内側面に沿うように空気が流れることで外側仕切体から入ってくる熱を回収するものであり、給排気口は、窓とは別に室外と連通して設けてあり、熱交換器は、給排気口より導入した外気の熱を回収するものであり、内気を、熱交換器に通してから内側仕切体と整流体の間と整流体と外側仕切体の間を順に通すか又は内側仕切体と整流体の間と整流体と外側仕切体の間を順に通してから熱交換器に通すことで、外側仕切体から入ってくる熱と外気の熱を回収して室外に排出し、熱交換器で熱が奪われた外気を室内に取り入れることで、窓から室外の熱が入ってくるのを抑えられ、加えて熱交換器でも外気の熱を回収することで窓の働きを補完するので、冷房負荷を抑えることができる。 The ventilation system according to the invention described in claim 2 comprises a window, a heat exchanger, and an air intake and exhaust port . The window has an outer partition body, an inner partition body, and a flow regulator provided between the outer partition body and the inner partition body. Air flows along the outer surface of the inner partition body and the inner surface of the outer partition body to recover heat entering from the outer partition body. The air intake and exhaust port is provided separately from the window and communicates with the outside. The heat exchanger recovers heat from outside air introduced through the air intake and exhaust port . The inside air is passed through the heat exchanger. By passing the air in this order, either between the inner partition and the flow straightener and between the flow straightener and the outer partition, or between the inner partition and the flow straightener and between the flow straightener and the outer partition, and then through the heat exchanger, the heat entering from the outer partition and the heat of the outside air are recovered and discharged to the outside, and the outside air from which the heat has been removed by the heat exchanger is brought into the room, thereby preventing outside heat from entering through the window, and in addition, the heat exchanger also recovers heat from the outside air, complementing the function of the window, thereby reducing the cooling load.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下に説明する実施形態のうち、第1実施形態(図1~3)と第3実施形態(図5~7)は請求項1記載の発明の実施形態に相当し、第2実施形態(図4)と第4実施形態(図8)は請求項2記載の発明の実施形態に相当する。
図1~3は、本発明の換気システムの第1実施形態を示している。本実施形態は、オフィスビルの換気システムに適用したものであって、冬期における運転状態を示している。本換気システムは、図1に示すように一側の壁に設置された窓(カーテンウォール)1と、天井裏に設置した熱交換器2及び空調機5と、他側の壁に設置した給排気口6と、天井に設置した空気取入・吹出口7,7と、それらを天井裏で繋ぐダクト8a,8b,8c,8dとを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Among the embodiments described below, the first embodiment (FIGS. 1 to 3) and the third embodiment (FIGS. 5 to 7) correspond to the embodiment of the invention described in claim 1, and the second embodiment (FIG. 4) and the fourth embodiment (FIG. 8) correspond to the embodiment of the invention described in claim 2.
1 to 3 show a first embodiment of the ventilation system of the present invention. This embodiment is applied to a ventilation system for an office building, and shows the operating state in winter. As shown in FIG. 1, this ventilation system includes a window (curtain wall) 1 installed in one wall, a heat exchanger 2 and an air conditioner 5 installed in the ceiling, an air supply and exhaust port 6 installed in the other wall, air intake and exhaust ports 7, 7 installed in the ceiling, and ducts 8a, 8b, 8c, 8d connecting them in the ceiling.
窓1は、図2,3に示すように、外側ガラス(外側仕切体)3を装着した外窓9と内側ガラス(内側仕切体)4を装着した内窓10とを備える二重窓となっており、外窓9と内窓10間の中間層11に整流体としてのブラインド12が上方から吊り下げて設置してある。
外窓9は、図3に示すように、上枠13の外側ガラス3より室外側の底壁に通気口15aを形成し、中間の縦壁に通気口15b,15bを形成し、外側ガラス3より室内側の底壁に通気口15cを形成することで、上枠13に室外空間からブラインド12より室外側の中間層11に連通する通気部14が設けてある。同通気部14は室外側の通気口15aが下向きに開口して設けてあり、室内側の通気口15cは外側ガラス3に向けて斜め下向きに設けてある。
内窓10は、上枠16の室外側壁と上壁とに通気口20a,20bを形成することで、上枠16にブラインド12より室内側の中間層11より天井裏の空間に連通する通気部17が設けてあり、通気口20bには熱交換器2に通じるダクト8aが連結されている。
As shown in Figures 2 and 3, the window 1 is a double-glazed window comprising an
As shown in Figure 3, the
The
内窓10の通気部17と熱交換器2とを繋ぐダクト8aには、図2に示すように、正逆回転自在なファン18を備えており、冬期にはファン18を回転させて空気を熱交換器2側に引っ張ることで、窓1を空気が室外側から室内側に向けて流れるようにする。外窓9の通気部14より流入した冷たい外気は、通気部14室内側の通気口15cが内周側に向けて開口して設けてあることで、図2中の矢印に示すように、外側ガラス3の室内側面に沿うように下向きに流出する。その後、冷たい外気はコールドドラフトにより中間層11の下まで流れてから折り返し、内側ガラス4から室内の熱が伝わることで暖められ、内側ガラス4の室外側面に沿って上昇し、この間に内側ガラス4から室外に逃げる熱を空気の流れによって回収する。また、窓1に日射を受ける場合は、このように中間層11内を外気が外側ガラス3の内側面と内側ガラス4の外側面に沿うように流れる間に、日射熱を取得することができる。その後、暖められた外気は内窓10上部の通気部17を通り、ダクト8aを通って熱交換器2へと送られる。0℃であった外気は、このように窓1の中間層11を通る間に日射熱を取得するとともに内側ガラス4から室内の熱を回収することで、12℃に暖められる。
The duct 8a connecting the
熱交換器2では、上記のように窓1を通過することで暖められた外気と、空気取入・吹出口7より取り込んだ内気とを熱交換させることで、窓1を通過することで暖められた外気に内気の熱を回収させる。これにより、12℃であった外気はさらに18.5℃に暖められる。そうして暖められた外気は、空調機5により30℃に暖められて空気取入・吹出口7より室内に流出する。外気を18.5℃まで暖めてから空調機5に供給するので、空調機5の負荷を低減することができる。
熱が奪われた内気は、給排気口6より室外に放出される。
In the heat exchanger 2, the outside air that has been warmed by passing through the window 1 as described above is subjected to heat exchange with the inside air taken in through the air inlet/outlet 7, so that the heat of the inside air is recovered by the outside air that has been warmed by passing through the window 1. As a result, the outside air that was 12°C is further warmed to 18.5°C. The outside air thus warmed is then warmed to 30°C by the air conditioner 5 and flows out into the room through the air inlet/outlet 7. Since the outside air is warmed to 18.5°C before being supplied to the air conditioner 5, the load on the air conditioner 5 can be reduced.
The inside air from which the heat has been removed is discharged to the outside through the air supply/exhaust port 6.
以上に述べたように本換気システムは、中間層11内を外側ガラス3と内側ガラス4に沿うように迂回して外気が流れることで、日射熱を取得できるとともに、室内から室外に伝わる熱を空気の流れによって回収し、室内に戻すことで、室内から室外への熱の損失がほとんどなくなり、これにより空気が流入する方向とは逆方向である室内側から室外側への熱輸送が妨げられ、非常に高い断熱性が得られる。さらに、窓1を通過させることで熱を回収した外気を内気と熱交換させることで、内気の熱も回収して室内に戻すことができるので、窓1の機能を補完してより一層の暖房負荷の低減が図られる。
As described above, this ventilation system allows outside air to flow around the
空調機5は、本換気システムと別に設けることもできる。すなわち、換気システムには空調機を有さず、熱交換器2から出た外気をそのまま室内に導入することもできる。
また、図1に示すように、外気を通すダクトに熱交換器2をショートカットするショートカットダクト19を設けておき、窓1に強い日射を受けたときに窓1を通過した外気の温度が室内温度より高くなったときに、このショートカットダクト19を通すことで熱交換器2を通さずに空調機5に通してから室内に導入してもよいし、熱交換器2も空調機5も通さずに直接室内に導入してもよい。例えば、窓1を通過した外気の温度が室内温度20℃よりも高い22℃であった場合には、熱交換器2をショートカットして空調機5に流し、空調機5で30℃に調整して室内に導入する。また、窓1を通過した外気の温度が30℃であった場合は、熱交換器2及び空調機5をショートカットして直接室内に導入する。
The air conditioner 5 may be provided separately from the present ventilation system. That is, the ventilation system may not include an air conditioner, and the outside air discharged from the heat exchanger 2 may be introduced directly into the room.
1, a shortcut duct 19 that shortcuts the heat exchanger 2 is provided in the duct through which the outside air passes, and when the temperature of the outside air that has passed through the window 1 becomes higher than the room temperature due to strong solar radiation on the window 1, the air may be passed through this shortcut duct 19 and then passed through the air conditioner 5 without passing through the heat exchanger 2, or may be directly introduced into the room without passing through the heat exchanger 2 or the air conditioner 5. For example, when the temperature of the outside air that has passed through the window 1 is 22° C., which is higher than the room temperature of 20° C., the air is allowed to bypass the heat exchanger 2 and flow to the air conditioner 5, where it is adjusted to 30° C. before being introduced into the room. When the temperature of the outside air that has passed through the window 1 is 30° C., the air is allowed to bypass the heat exchanger 2 and the air conditioner 5 and directly introduced into the room.
図4は、本発明の換気システムの第2実施形態を示している。本実施形態は、第1実施形態と同様に、オフィスビルの換気システムに適用したものであって、夏期における運転状態を示している。第2実施形態の換気システムは、第1実施形態と装置の構成は全く同じで、ファン18を逆回転することで、空気の流れる向きを第1実施形態とは逆向きにしている。 Figure 4 shows a second embodiment of the ventilation system of the present invention. Like the first embodiment, this embodiment is applied to a ventilation system for an office building, and shows the operating state in summer. The ventilation system of the second embodiment has exactly the same device configuration as the first embodiment, and by rotating the fan 18 in the opposite direction, the air flows in the opposite direction to that of the first embodiment.
熱交換器2は、給排気口6より導入した暖かい外気と、空気取入・吹出口7より導入した冷たい内気とを熱交換することで、外気の熱を回収する。これにより、30℃であった外気は26℃に冷やされ、その後、空調機5により20℃に冷やされて空気取入・吹出口7より室内に流出する。 The heat exchanger 2 recovers heat from the outside air by exchanging heat between the warm outside air introduced through the air intake and exhaust port 6 and the cold inside air introduced through the air intake and exhaust port 7. As a result, the outside air that was 30°C is cooled to 26°C, and then cooled to 20°C by the air conditioner 5 and flows out into the room through the air intake and exhaust port 7.
熱交換器2で外気の熱を回収した内気は、ダクト8aを通じて窓1の中間層11のブラインド12の室内側に導入される。この空気は、室外よりも温度が低いので、内側ガラス4の室外側面に沿って下向きに流れ、その後、中間層11の下部で折り返し、外側ガラス3等の熱が伝わることで外側ガラス3の室内側面に沿って上昇し、この間に外側ガラス3を通じて室外から室内に入ってくる熱を空気の流れによって回収する。その後、外窓9の通気部14を通って空気が室外に放出される。空気が通気部14を通過する際、上枠13を伝って室内に入ってくる熱を空気の流れによって回収する。そして、空気が室外に放出されることで、外側ガラス3や上枠13から回収した熱を室外に捨てる。このように室外から室内に伝わる熱を空気の流れによって回収し、室外に捨てることで、窓1を通じて室内に入ってこようとする熱を排出することができ、これにより空気が流出する方向とは逆方向である室外側から室内側への熱輸送が妨げられ、優れた断熱効果を発揮して、室内が涼しく保たれる。
The inside air that has recovered the heat from the outside air in the heat exchanger 2 is introduced through the duct 8a to the inside of the
このように本実施形態の換気システムは、中間層11内を外側ガラス3と内側ガラス4に沿うように迂回して内気が流れることで、室外から室内に伝わる熱を空気の流れによって回収し、室外に捨てることで、窓1を通じて室内に入ってこようとする熱を排出することができ、これにより空気が流出する方向とは逆方向である室外側から室内側への熱輸送が妨げられ、非常に高い断熱性が得られる。さらに、熱交換器2により外気の熱を回収して室外に捨てることで、窓1の機能を補完してより一層の冷房負荷の低減が図られる。
In this way, the ventilation system of this embodiment has inside air flowing around the
図5~7は、本発明の換気システムの第3実施形態を示している。本実施形態は、住宅の換気システムに適用したものであって、冬期における運転状態を示している。本換気システムは、図5に示すように一側の壁に設置された窓1と、天井裏に設置した熱交換器2と、一側の壁に設置した給排気口6,6と、天井に設置した空気取入・吹出口7と、それらを天井裏で繋ぐダクト8a,8b,8c,8dとを備えている。空調機5は、換気システムと別に設けてある。 Figures 5 to 7 show a third embodiment of the ventilation system of the present invention. This embodiment is applied to a ventilation system for a house, and shows the operating state in winter. As shown in Figure 5, this ventilation system is equipped with a window 1 installed in one wall, a heat exchanger 2 installed in the attic, air supply and exhaust vents 6, 6 installed in one wall, air intake and exhaust vents 7 installed in the ceiling, and ducts 8a, 8b, 8c, 8d connecting them in the attic. An air conditioner 5 is installed separately from the ventilation system.
窓1は、図6,7に示すように、外窓9と内窓10とを備える二重窓となっており、外窓9と内窓10間の中間層に整流体としてのブラインド12が上方から吊り下げて設置してある。
図7に示すように、外窓9の上枠13の室内側の額縁には、天井裏の空間からブラインド12より室外側の中間層11に連通する通気部14が設けてあり、通気部14は内周側に向けて開口して設けてある。通気部14には、熱交換器2に通じるダクト8cが連結してある。
内窓10は、上枠16に室内外方向に連通する通気部17が設けてある。
As shown in Figures 6 and 7, the window 1 is a double-glazed window comprising an
As shown in Fig. 7, a
The
熱交換器2は、図6に示すように、給排気口6より導入した冷たい外気と、空気取入・吹出口7より取り込んだ内気とを熱交換し、内気の熱を回収する。これにより、0℃であった外気は16℃に暖められる。そうして内気の熱を回収した外気は、先に述べたダクト8cと通気部14を介して外窓9とブラインド12の間の中間層11に導かれる。
As shown in FIG. 6, the heat exchanger 2 exchanges heat between the cold outside air introduced through the air intake and exhaust port 6 and the inside air taken in through the air intake and exhaust port 7, recovering the heat from the inside air. As a result, the outside air, which was 0°C, is heated to 16°C. The outside air that has recovered the heat from the inside air is then guided to the
中間層11に入った外気は、通気部14が内周側に向けて開口して設けてあることで、図6中の矢印に示すように、外側ガラス3の室内側面に沿うように下向きに流出する。その後、冷たい外気はコールドドラフトにより中間層11の下まで流れてから折り返し、内側ガラス4から室内の熱が伝わることで暖められ、内側ガラス4の室外側面に沿って上昇し、この間に内側ガラス4から室外に逃げる熱を空気の流れによって回収する。また、このように中間層11内を外気が外側ガラス3の内側面と内側ガラス4の外側面に沿うように流れることで、日射熱を取得することができる。その後、暖められた外気は内窓10上部の通気部17を通り、室内に流出する。16℃であった外気は、このように窓1の中間層11を通る間に日射熱を取得するとともに内側ガラス4から室内の熱を回収することで、18.5℃に暖められる。
The outside air that enters the
このように本換気システムは、中間層11内を外側ガラス3と内側ガラス4に沿うように迂回して外気が流れることで、日射熱を取得できるとともに、室内から室外に伝わる熱を空気の流れによって回収し、室内に戻すことで、室内から室外への熱の損失がほとんどなくなり、これにより空気が流入する方向とは逆方向である室内側から室外側への熱輸送が妨げられ、非常に高い断熱性が得られる。さらに、熱交換器2により外気を内気と熱交換させることで、内気の熱を回収してから窓1を通過させることで、内気の熱も回収して室内に戻すことができるため、窓1の機能を補完してより一層の暖房負荷の低減が図られる。
In this way, this ventilation system can obtain solar heat by having outside air flow around the
図8は、本発明の換気システムの第4実施形態を示している。本実施形態は、第3実施形態と同様に、住宅用の換気システムに適用したものであって、夏期における運転状態を示している。第4実施形態の換気システムは、第3実施形態と装置の構成は全く同じで、ファン18を逆回転することで、空気の流れる向きを第3実施形態と逆向きにしている。 Figure 8 shows a fourth embodiment of the ventilation system of the present invention. Like the third embodiment, this embodiment is applied to a residential ventilation system, and shows the operating state in summer. The ventilation system of the fourth embodiment has exactly the same device configuration as the third embodiment, and by rotating the fan 18 in the reverse direction, the air flows in the opposite direction to the third embodiment.
窓1には、内窓10の通気部17を通じてブラインド12より室内側の中間層11に内気が流入し、この空気は室外よりも温度が低いので、内側ガラス4の室外側面に沿って下向きに流れ、その後、中間層11の下部で折り返し、外側ガラス3等の熱が伝わることで外側ガラス3の室内側面に沿って上昇し、この間に外側ガラス3を通じて室外から室内に入ってくる熱を空気の流れによって回収する。これにより、25℃であった内気が27℃に暖められる。
その後、窓1から熱を回収した内気は熱交換器2へと送られ、熱交換器2で外気と熱交換することで外気の熱を回収する。これにより、27℃であった内気は29℃に暖められ、給排気口6より室外に排出される。一方、熱が奪われた外気は、30℃から28℃に冷やされて空気取入・吹出口7より室内に流入する。
In the window 1, inside air flows through the
The inside air that has collected heat from the window 1 is then sent to the heat exchanger 2, where it exchanges heat with the outside air to collect the heat from the outside air. As a result, the inside air, which was 27°C, is heated to 29°C and discharged to the outside through the air intake and exhaust vent 6. Meanwhile, the outside air from which the heat has been removed is cooled from 30°C to 28°C and flows into the room through the air intake and exhaust vent 7.
このように本実施形態の換気システムは、中間層11内を外側ガラス3と内側ガラス4に沿うように迂回して内気が流れることで、室外から室内に伝わる熱を空気の流れによって回収し、室外に捨てることで、窓1を通じて室内に入ってこようとする熱を排出することができ、これにより空気が流出する方向とは逆方向である室外側から室内側への熱輸送が妨げられ、非常に高い断熱性が得られる。さらに、熱交換器2により外気の熱を回収して室外に捨てることで、窓1の機能を補完してより一層の冷房負荷の低減が図られる。
In this way, the ventilation system of this embodiment has inside air flowing around the
本実施形態の換気システムは、図8に示すように、内気を通すダクトに熱交換器2をショートカットするショートカットダクト19を設けておき、窓1に強い日射を受けたときに窓1を通過した内気の温度が外気温度より高くなったときに、このショートカットダクト19を通すことで熱交換器2を通さずに直接室外に排出してもよい。例えば、窓1を通過した内気の温度が外気温度30℃より高い32℃であった場合は、熱交換器2を通さずに直接室外に排出する。 As shown in FIG. 8, the ventilation system of this embodiment is provided with a shortcut duct 19 that shortcuts the heat exchanger 2 in the duct through which the inside air passes, and when the temperature of the inside air that passes through the window 1 becomes higher than the outside air temperature due to strong solar radiation on the window 1, the air can be discharged directly to the outside by passing through this shortcut duct 19 without passing through the heat exchanger 2. For example, when the temperature of the inside air that passes through the window 1 is 32°C, which is higher than the outside air temperature of 30°C, the air is discharged directly to the outside without passing through the heat exchanger 2.
図9は、本発明の換気システムの参考例を示している。本参考例は、第3,4実施形態と同様に住宅用の換気システムに適用したものであって、夏期における運転状態を示している。本参考例は、第4実施形態と装置の構成は全く同じで、空気の流れる向きが第4実施形態と逆になっている。第1~4実施形態では、熱が移動する方向(冬期は室内から室外、夏期は室外から室内)とは逆向きに窓1に空気を流すことで、空気の流れる方向とは逆方向の熱輸送が妨げられることを利用して窓1に断熱性を持たせていたが、本参考例では熱が移動する方向(室外から室内)と同じ向きで窓1に空気を流している。 Figure 9 shows a reference example of the ventilation system of the present invention. This reference example is applied to a residential ventilation system like the third and fourth embodiments, and shows the operating state in summer. This reference example has exactly the same device configuration as the fourth embodiment, but the air flow direction is opposite to that of the fourth embodiment. In the first to fourth embodiments, air is made to flow through the window 1 in the opposite direction to the direction of heat transfer (from inside to outside in winter, and from outside to inside in summer), and this prevents heat transport in the opposite direction to the air flow, making the window 1 insulating. However, in this reference example, air is made to flow through the window 1 in the same direction as the direction of heat transfer (from outside to inside).
熱交換器2は、給排気口6より導入した外気と空気取入・吹出口7より導入した内気とを熱交換させ、外気の熱を回収する。これにより、30℃であった外気が26℃に冷やされる。熱を回収した内気は、29℃に暖められて給排気口6より室外に排出される。 The heat exchanger 2 exchanges heat between the outside air introduced through the air intake and exhaust port 6 and the inside air introduced through the air intake and exhaust port 7, recovering the heat from the outside air. As a result, the outside air, which was 30°C, is cooled to 26°C. The inside air that has recovered the heat is warmed to 29°C and discharged to the outside through the air intake and exhaust port 6.
熱交換器2を通ることで熱が奪われた外気は、ブラインド12室外側の中間層11に導かれ、外側ガラス3の室内側面に沿うように下向きに流出する。その後、コールドドラフトにより中間層11の下まで流れてから折り返し、内側ガラス4の室外側面に沿って上昇し、この間に内側ガラス4から室外に逃げる冷熱を空気の流れによって回収する。その後、内窓10上部の通気部17を通り、室内に流出する。
The outside air that has had heat removed by passing through the heat exchanger 2 is guided to the
このように本実施形態の換気システムは、熱交換器2で熱が奪われた外気を窓1に通し、外側ガラス3の内側面と内側ガラス4の外側面に沿うように迂回して空気が流れることで、内側ガラス4から逃げる冷熱を回収して室内に取り入れ、外気の熱を回収した内気を室外に排出することで、室内が涼しく保たれ、冷房負荷を低減することができる。本参考例は、図5に示す第3実施形態と同じ構成で、空気の流れる向きも同じままで、夏期も断熱効果が得られるので、低コストである。本実施形態は、窓1が北向きに設けてあるなど、窓1に強い日射を受けない場合に効果的である。
In this way, the ventilation system of this embodiment passes the outside air that has had its heat removed by the heat exchanger 2 through the window 1, and the air flows in a detouring manner along the inside surface of the
本発明の効果を確認するため、本発明の換気システムを採用した場合に冷暖房負荷をどの程度削減できるか計算した結果を以下に説明する。計算には、市販の熱換気回路網計算ソフトであるTRNSYS17を使用した。
図10(a)は、計算に用いた部屋のモデルを示している。同図に示すように、部屋は南面全体に窓1が設けられ、窓1の大きさは幅1690mm×高さ1370mm、部屋の大きさは幅1690mm×高さ1370mm×奥行3000mmとし、周壁は断熱境界とした。
図10(b)は、計算に用いた窓1のモデルを示している。外窓9はアルミサッシ+単板ガラス(外側ガラス)、内窓10は樹脂サッシ+複層ガラス(内側ガラス)、中間層11にはハニカムブラインド12を設置するものとした。窓1を流れる空気の流量は、12m3/hとした。
図11は、計算に用いた換気システムの換気経路のパターンを示している。図11(a)に示す実施例1は、図1に示す第1実施形態と同様に、外気を窓に通してから熱交換器に通し、その後に室内に導入するもの、図11(b)に示す実施例2は、図4に示す第2実施形態と同様に、内気を熱交換器に通してから窓に通し、その後に室外に排出するもの、図11(c)に示す実施例3は、図5に示す第3実施形態と同様に、外気を熱交換器に通してから窓に通し、その後に室内に導入するもの、図11(d)に示す実施例4は、図8に示す第4実施形態と同様に、内気を窓に通してから熱交換器に通し、その後に室外に排出するもの、図11(e)に示す参考例1は、図9に示す参考例と同様に、外気を熱交換器に通してから窓に通し、その後に室内に導入するものである。図11(f)に示す比較例1は、外気も内気も通さない単なる二重窓である。
計算条件としては、寒冷地代表地点として札幌、温暖地代表地点として宮崎を選定し、上記の実施例と参考例と比較例について、代表的な下記の一日の暖房・冷房負荷をそれぞれ計算した。
・寒冷地(札幌) 2月19日 日平均気温-9.9℃
・温暖地(宮崎) 7月22日 日平均気温30.9℃
In order to confirm the effect of the present invention, the results of calculations were made to see how much the cooling and heating load can be reduced when the ventilation system of the present invention is adopted. The calculations were performed using TRNSYS17, a commercially available thermal ventilation circuit network calculation software.
Figure 10(a) shows a model of the room used in the calculation. As shown in the figure, the room has a window 1 on the entire south side, the size of the window 1 is 1690 mm wide x 1370 mm high, the size of the room is 1690 mm wide x 1370 mm high x 3000 mm deep, and the surrounding walls are thermally insulated boundaries.
Figure 10(b) shows a model of the window 1 used in the calculation. The
FIG. 11 shows the pattern of the ventilation path of the ventilation system used in the calculation. Example 1 shown in FIG. 11(a) is similar to the first embodiment shown in FIG. 1, in which outside air is passed through a window and then through a heat exchanger, and then introduced into the room. Example 2 shown in FIG. 11(b) is similar to the second embodiment shown in FIG. 4, in which inside air is passed through a heat exchanger and then through a window, and then discharged to the outside. Example 3 shown in FIG. 11(c) is similar to the third embodiment shown in FIG. 5, in which outside air is passed through a heat exchanger and then through a window, and then introduced into the room. Example 4 shown in FIG. 11(d) is similar to the fourth embodiment shown in FIG. 8, in which inside air is passed through a window and then through a heat exchanger, and then discharged to the outside. Reference Example 1 shown in FIG. 11(e) is similar to the reference example shown in FIG. 9, in which outside air is passed through a heat exchanger and then through a window, and then introduced into the room. Comparative Example 1 shown in FIG. 11(f) is a simple double-glazed window that does not allow either outside or inside air to pass through.
As the calculation conditions, Sapporo was selected as a representative cold region and Miyazaki as a representative warm region, and the heating and cooling loads for a typical day were calculated as follows for the above-mentioned Example, Reference Example, and Comparative Example.
・Cold region (Sapporo) February 19th Daily average temperature: -9.9℃
・Warm area (Miyazaki) July 22nd, average daily temperature: 30.9℃
図12は、実施例と参考例と比較例について計算した冷暖房負荷の値に基づき、単なる二重窓を設置した場合(比較例1)の冷暖房負荷を100%として、実施例及び参考例の暖房・冷房負荷の割合をグラフ化したものである。
同図より明らかなように、実施例1及び実施例3によれば、単なる二重窓を設置した場合(比較例1)と比較して、暖房負荷を抑えられることが分かる(削減率は、実施例1で51%、実施例3で36%)。外気を窓に通してから熱交換器に通す実施例1と、外気を熱交換器に通してから窓に通す実施例3との比較では、窓に先に通す実施例1の方が暖房負荷を抑える効果が高い。
また、実施例2及び実施例4によれば、単なる二重窓を設置した場合(比較例1)と比較して、冷房負荷を抑えられることが分かる(削減率は、実施例2で20%、実施例4で14%)。内気を熱交換器に通してから窓に通す実施例2と、内気を窓に通してから熱交換器に通す実施例4との比較では、熱交換器に先に通す実施例2の方が冷房負荷を抑える効果が高い。
また、参考例1についても、実施例2,4よりは劣るものの、冷房負荷を抑える効果が確認できた。
FIG. 12 is a graph showing the ratio of heating and cooling loads for the Example and Reference Example, based on the values of heating and cooling loads calculated for the Example, Reference Example, and Comparative Example, with the heating and cooling load for a case where a double-glazed window is simply installed (Comparative Example 1) set to 100%.
As is clear from the figure, according to Examples 1 and 3, the heating load can be reduced compared to the case where a simple double-glazed window is installed (Comparative Example 1) (reduction rate: 51% in Example 1, 36% in Example 3). In comparison between Example 1, in which the outside air is passed through the window and then through the heat exchanger, and Example 3, in which the outside air is passed through the heat exchanger and then through the window, Example 1, in which the air is passed through the window first, is more effective in reducing the heating load.
Moreover, according to Examples 2 and 4, it is found that the cooling load can be reduced compared to the case where a simple double-glazed window is installed (Comparative Example 1) (reduction rate is 20% in Example 2 and 14% in Example 4). In comparison between Example 2, in which the inside air is passed through the heat exchanger and then through the window, and Example 4, in which the inside air is passed through the window and then through the heat exchanger, Example 2, in which the inside air is passed through the heat exchanger first, is more effective in reducing the cooling load.
Also, for Reference Example 1, although it was inferior to Examples 2 and 4, the effect of suppressing the cooling load was confirmed.
以上に述べたように本換気システム(第1、第3実施形態)は、窓1と熱交換器2とを備え、窓1は、外側仕切体(外側ガラス)3と内側仕切体(内側ガラス)4を有し、外側仕切体3の内側面と内側仕切体4の外側面に沿うように空気が流れることで内側仕切体4から逃げる熱を回収するものであり、熱交換器2は、内気の熱を回収するものであり、外気を、窓1を通してから熱交換器2に通すか又は熱交換器2に通してから窓1に通すことで、内側仕切体4から逃げる熱と内気の熱を回収して室内に取り入れ、熱交換器2で熱が奪われた内気を室外に排出することで、窓1から室内の熱が逃げるのを抑えられ、加えて熱交換器2でも室内の熱を回収することで窓1の働きを補完するので、暖房負荷を抑えることができる。
As described above, this ventilation system (first and third embodiments) comprises a window 1 and a heat exchanger 2. The window 1 has an outer partition (outer glass) 3 and an inner partition (inner glass) 4. Air flows along the inner surface of the
本換気システム(第2、第4実施形態)は、窓1と熱交換器2とを備え、窓1は、外側仕切体(外側ガラス)3と内側仕切体(内側ガラス)4を有し、内側仕切体4の外側面と外側仕切体3の内側面に沿うように空気が流れることで外側仕切体3から入ってくる熱を回収するものであり、熱交換器2は、外気の熱を回収するものであり、内気を、熱交換器2に通してから窓1に通すか又は窓1に通してから熱交換器2に通すことで、外側仕切体3から入ってくる熱と外気の熱を回収して室外に排出し、熱交換器2で熱が奪われた外気を室内に取り入れることで、窓1から室外の熱が入ってくるのを抑えられ、加えて熱交換器2でも外気の熱を回収することで窓1の働きを補完するので、冷房負荷を抑えることができる。
This ventilation system (second and fourth embodiments) comprises a window 1 and a heat exchanger 2. The window 1 has an outer partition (outer glass) 3 and an inner partition (inner glass) 4. Air flows along the outer surface of the
第1実施形態(図1)及び第2実施形態(図4)は、ダクトの配管スペースが取れる比較的大きなオフィスビル等に適しており、第3実施形態(図5)及び第4実施形態(図8)は、配管スペースが取れず、なるべくダクト配管をしたくない比較的小さな住宅等に適している。 The first embodiment (Fig. 1) and the second embodiment (Fig. 4) are suitable for relatively large office buildings and the like where there is space for duct piping, while the third embodiment (Fig. 5) and the fourth embodiment (Fig. 8) are suitable for relatively small homes and the like where there is little space for piping and where duct piping is preferred where possible.
本発明は以上に述べた実施形態に限定されない。窓の構造は適宜変更することができ、外窓と内窓とを備える二重窓に限らず、外側のガラスと内側のガラスを1つのフレーム(枠、框等)に支持した単体サッシとすることもできる。
外側仕切体は、室外空間と中間層とに仕切るものであればよく、外側ガラスの他、シャッター、雨戸、ロールスクリーン等であってもよい。内側仕切体は、中間層と室内空間とに仕切るものであればよく、内側ガラスの他、カーテン、ロールスクリーン、障子等であってもよい。
室外空間から中間層に連通する通気部、中間層から室内空間に連通する通気部はどこに形成してあってもよく、例えば縦枠や下枠に設けてあったり、上框と上枠との隙間を通気部とし、その隙間から空気が流入・流出するもの等であってもよい。
本発明の換気システムは、窓を空気が室外から室内に向けてのみ流れるもの、室内から室外に向けてのみ流れるもの、室外から室内に向けてと室内から室外にの向けての両方向に流れるものの何れであってもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. The structure of the window can be changed as appropriate, and is not limited to a double-glazed window having an outer window and an inner window, but can also be a single sash in which the outer glass and the inner glass are supported by a single frame (frame, stile, etc.).
The outer partition may be any partition that separates the outdoor space from the intermediate layer, and may be, in addition to outer glass, a shutter, a rain shutter, a roller screen, etc. The inner partition may be any partition that separates the intermediate layer from the indoor space, and may be, in addition to inner glass, a curtain, a roller screen, a paper screen, etc.
The ventilation sections connecting the outdoor space to the middle layer and the ventilation sections connecting the middle layer to the indoor space may be formed anywhere, for example, they may be provided in the vertical frame or lower frame, or the gap between the upper frame and the upper frame may be used as the ventilation section through which air flows in and out.
The ventilation system of the present invention may be one in which air flows through a window only from the outside to the inside, only from the inside to the outside, or in both directions, from the outside to the inside and from the inside to the outside.
1 窓
2 熱交換器
3 外側ガラス(外側仕切体)
4 内側ガラス(内側仕切体)
1 Window 2
4. Inner glass (inner partition)
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