JPWO2015137443A1 - 効果的空気循環技術による統合化した省エネルギー建物暖冷房システム - Google Patents

Abstract

【課題】床下空間の温まり難いまたは冷え難い隅部にまで暖冷気を効果的に対流および循環させることにより前記床下空間を広範囲に暖めまたは冷やし、効率よく建物内を暖めまたは冷やすことのできる効果的空気循環技術による統合化した省エネルギー建物暖冷房システムを提供する。【解決手段】床上空間２と床下空間３とが開口部４により連通されており、前記床下空間３に暖冷気を供給することで前記開口部４から暖冷気を吹き出させて前記床上空間２を暖めまたは冷やす建物暖冷房システム１であって、前記床下空間３に暖冷気を送風する暖冷気送風手段６と、前記床下空間３に配置されて前記暖冷気送風手段６から送風された前記暖冷気を前記床下空間３内で対流させる気流調整板７とを有する。

Description

本発明は、建物内における床下空間から床上空間へと暖冷気を吹き出させることにより建物内を暖めまたは冷やすことのできる効果的空気循環技術による統合化した省エネルギー建物暖冷房システムに関するものである。

建物を暖める方法は様々あるが、近年、床下空間を暖め、床下空間から暖気を床上空間へと吹き出させることで建物内を暖める暖房システムが提案されている。

例えば、特開２０１２−１４０７５５号公報によれば、複数の床下空間のうちの少なくとも１つの床下空間内に配置される暖房設備と、外気を前記床下空間に取り入れるための床下吸気口と、前記床下空間から空気を室内空間内へ取り入れるための床吹き出し口と、前記室内空間内の空気を外部に排気させるための排気口と、前記床下空間同士で空気を流通させるための通気口と、この通気口を開閉する開閉装置と、この開閉装置の開閉状態を制御すると共に換気ルートを設定する制御手段とを備えた床下暖房住宅が提案されている（特許文献１）。この特許文献１の記載によれば、前記床下暖房住宅では、通気口の開閉を行うことにより換気ルートを変更することができるため、自在に暖房エリアを設定することができるとされている。

特開２０１２−１４０７５５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明によれば、各床下空間内の温度を一定に保つことは困難であるという問題がある。つまり、換気ルートを確保しても、空気は通気口から次の通気口へと流れるだけで、床下空間内における対流は起こりづらい。

そのため、床下空間全体を暖めまたは冷やすには、輻射熱または冷輻射によって壁等が暖めまたは冷やされてから空気が暖められまたは冷やされることになり、非常に時間がかかってしまう。また、暖冷気の流れが床吹き出し口方向に流れなければ、冷たい空気または暖かい空気が吹き出してしまい、いつになっても室内空間は暖まらないまたは冷えないという問題もある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、床下空間の温まり難いまたは冷え難い隅部にまで暖冷気を効果的に対流および循環させることにより前記床下空間を広範囲に暖めまたは冷やし、効率よく建物内を暖めまたは冷やすことのできる効果的空気循環技術による統合化した省エネルギー建物暖冷房システムを提供することを目的としている。

本発明に係る効果的空気循環技術による統合化した省エネルギー建物暖冷房システムは、床上空間と床下空間とが開口部により連通されており、前記床下空間に暖冷気を供給することで前記開口部から暖冷気を吹き出させて前記床上空間を暖めまたは冷やす建物暖冷房システムであって、前記床下空間に暖冷気を送風する暖冷気送風手段と、前記床下空間に配置されて前記暖冷気送風手段から送風された前記暖冷気を前記床下空間内で対流させる気流調整板とを有する。

また、本発明の一態様として、前記気流調整板は、前記床下空間の暖冷気を時計回りまたは反時計回りに対流させるために前記床下空間の隅部に配置されていてもよい。

さらに、本発明の一態様として、前記気流調整板は、前記床下空間の隅部における壁面との間に前記暖冷気を流通させるための通気路を設けるように配置されていてもよい。

また、本発明の一態様として、前記床下空間内に設けられた床材を支えるスタッドランナーに、前記床下空間の床面から前記スタッドランナーの上面にかけてなだらかに傾斜されている整流板が設けられていてもよい。

さらに、本発明の一態様として、前記暖冷気送風手段が前記床上空間側に吸気口を配置し、前記床下空間側に吹出口を配置したエアーコンディショナーであってもよい。

また、本発明の一態様として、前記床上空間の壁面内に前記エアーコンディショナーに空気を供給する給気ダクトが設けられていてもよい。

さらに、本発明の一態様として、前記給気ダクトが設けられている壁面に前記床上空間の暖冷気の一部をリターン空気として導入するリターン空気導入口を設け、前記給気ダクトから供給される空気と前記リターン空気とを混合させて前記エアーコンディショナーに供給するようにしてもよい。

また、本発明の一態様として、前記エアーコンディショナーのエアーコンディショナー本体と室外機と間の冷媒配管を前記床下空間または前記床下空間の床面内に配置するようにしてもよい。

本発明によれば、床下空間の温まり難いまたは冷え難い隅部にまで暖冷気を効果的に対流および循環させることにより前記床下空間を広範囲に暖めまたは冷やし、効率よく建物内を暖めまたは冷やすことができる。

本発明に係る効果的空気循環技術による統合化した省エネルギー建物暖冷房システムの一実施形態における建物の床下空間（左側）と床上空間（右側）を示す平面図である。 本実施形態の建物暖冷房システムにおける建物の床下空間および床上空間とエアーコンディショナーによる暖冷気の流れを示す側面図である。 本実施形態におけるエアーコンディショナーの室外機および冷媒配管の設置状態を示す側面図である。 本実施形態における床下空間に設置されたスタッドランナーおよび整流板とその周囲の暖冷気の流れを示す側面図である。 本発明に係る効果的空気循環技術による統合化した省エネルギー建物暖冷房システムの一実施形態における建物の床下空間における暖冷気の流れを示す平面図である。

以下、本発明に係る効果的空気循環技術による統合化した省エネルギー建物暖冷房システムの一実施形態について図面を用いて説明する。

本実施形態における建物暖冷房システム１は、図１および図２に示すように、床上空間２と床下空間３とが開口部４により連通された建物５に用いられるシステムであって、前記床下空間３に設けられた暖冷気送風手段６と、この暖冷気送風手段６により送風される暖冷気の流れを調整する気流調整板７と、前記床下空間３内における暖冷気の流れの障害物に対する整流を行う整流板８とを有する。以下、建物５および建物暖冷房システム１の各構成について詳細に説明する。

本実施形態における建物５は、鉄筋コンクリートを用いた多層階からなる集合住宅であって、各階には、図１に示すように、それぞれ異なる間取りの２戸の住宅が並設されている。図１では、説明の便宜上、階段室５１を挟んで左側の部屋が床下空間３を記載しており、右側の部屋が床上空間２を記載している。

また、建物５の各戸は、図１および図２に示すように、床上空間２および床下空間３を有し、前記床上空間２と前記床下空間３とは開口部４によって連通されている。

床上空間２は、主に、居住空間であり、壁や扉等によって複数の部屋に仕切られている。本実施形態では、例えば、図１に示すように、ＬＤＫ室（リビング・ダイニング・キッチン）２１、玄関室２２、トイレ室２３、ユーティリティ室２４、居室２５から構成されている。

また、各室のうち少なくとも１室の壁面２６には、図２に示すように、建物５の外部に室内の空気を排気するための排気口２７が設けられており、前記排気口２７には空気を強制的に排気するための排気ファン２８が設けられている。

なお、床上空間２における各室の数、配置、広さ等は、建物５の周囲環境や住人の生活環境等に応じて適宜選択することができる。また、本実施形態における建物５は、多層階の集合住宅としているが、これに限定されるものではなく、１階または多層階の戸建て住宅であって、住宅の基礎部分を床下空間３とすることができる。さらに、建物５は、鉄筋コンクリートを用いたものに限定されるものではなく、木造等とすることができる。

開口部４は、床下空間３から床上空間２へと暖冷気を吹き出すための開口である。本実施形態における開口部４は、図１に示すように、床上空間２の各室に１箇所ずつ設けられており、床下の空気が各室に吹き出されるようになっている。また、図示しないが、開口部４には、ゴミ等が床下空間３に落下しないようにガラリが設けられている。

なお、開口部４の数、配置、大きさ等は、床上空間２の間取り、各室の大きさ等に応じて適宜選択することができる。

床下空間３は、生活排水用の配水管、電気配線、壁や床等を支える間柱スタッドや、図４に示すような、スタッドランナー３１等を配置するための空間である。また、床下空間３は各戸単位で連通されており、暖冷気が自由に流通できるようになっている。

次に、建物暖冷房システム１について説明する。

暖冷気送風手段６は、床下空間３の暖冷気を送風するものである。本実施形態における暖冷気送風手段６にはエアーコンディショナー６が用いられている。よって、エアーコンディショナー６は、床下空間３の暖冷気を送風する機能とともに、前記床下空間３に暖冷気を供給する機能も有している。

エアーコンディショナー６は、熱交換により空気の冷暖房を行うエアーコンディショナー本体６１と、熱交換による吸熱または排熱を行う室外機６２と、前記エアーコンディショナー本体６１と前記室外機６２との間で冷媒を流通させる冷媒配管６３とからなる。

エアーコンディショナー本体６１は、床上空間２側に吸気口６１１を配置し、床下空間３側に吹出口６１２を配置されている。床上空間２の冷めた暖気または暖かくなった冷気または新たに取り込まれた外気を暖めまたは冷やし、床下空間３へと吹き出させるためである。本実施形態では、図２に示すように、床上空間２の壁面２６内でかつ床上空間２と床下空間３との間に設置されている。

また、エアーコンディショナー本体６１が設けられる壁面２６内には、給気ダクト１０が設けられている。この給気ダクト１０は、建物５外または室外から空気を取り込むためのものであり、本実施形態では、図２に示すように、壁面２６内および天袋５２を通って集合住宅の階段室５１に連通されている。

さらに、エアーコンディショナー本体６１および給気ダクト１０が配置されている壁面２６には、床上空間２の暖冷気の一部をリターン空気として導入するリターン空気導入口１１が設けられている。よって、本実施形態では、リターン空気導入口１１から導入される空気と、給気ダクト１０から供給される空気とが混合され、エアーコンディショナー本体６１に供給されるようになっている。

室外機６２は、室外に配置される。本実施形態では、図１に示すように、ベランダ５３に配置されているがこれに限定されるものではなく、室外であれば任意の場所に設置することができる。

冷媒配管６３は、一般的には、発泡ウレタンなどの断熱材により保護されているが、本実施形態では、断熱材を巻かずに、図３に示すように、床下空間３に配置または床下空間３を形成する鉄筋コンクリートに埋設されている。これにより、冷媒配管６３を通過する冷媒の熱を床下空間３で放出または鉄筋コンクリートに蓄熱または蓄冷できるようにしている。

気流調整板７は、暖冷気送風手段６によって送風された暖冷気を床下空間３内で任意の方向に対流させるものである。本実施形態では、図１に示すように、横断面が略四半円状に形成された板材からなる。なお、気流調整板７の形状は、暖冷気を任意の方向に対流させる作用を得られる形状であれば他の形状とすることができ、例えば、真っ直ぐな板やより複雑な曲面を備えた板を用いることができる。

本実施形態における気流調整板７は、図１に示すように、暖冷気送風手段６によって供給される方向の壁近傍と床下空間３の隅部３２に、凹面が床下空間３の略中央に向くように設けられている。後述するように、これら気流調整板７により、暖冷気は反時計回りに対流するように配置されている。

また、床下空間３の隅部３２における壁面との間には、暖冷気を流通させるための通気路９を設けるように配置されている。床下空間３の隅部３２は空気が滞留されやすいところ、隅部３２を通過しうる通気路９を設けることによって、暖冷気を気流調整板７の裏側まで行き渡らせ、隅部３２も含めて床下空間３全体を暖めまたは冷やすようにしている。

整流板８は、床下空間３における暖冷気の対流の障害となる障害物に設けられるものである。特に、床下空間３には、壁や床板等を支える役割を備えたスタッドランナー３１が設けられているところ、当該スタッドランナー３１は、暖冷気を上方に向けて急激に方向転換させ、対流の妨げとなる。そこで、本実施形態では、図４に示すように、床下空間３の床面から前記スタッドランナー３１の上面にかけてなだらかに傾斜されている整流板８を設け、急激な方向転換を抑制するようになっている。

次に、本実施形態の建物暖冷房システム１における、各構成の作用について説明する。

暖冷気送風手段６では、床下空間３への暖冷気の送風を行う。本実施形態では、図２に示すように、エアーコンディショナー本体６１が、給気ダクト１０およびリターン空気導入口１１を介して供給される空気を吸気口６１１から吸気し、熱交換によって暖めまたは冷やし、暖められまたは冷やされた暖冷気を吹出口６１２から床下空間３へと吹き出す。

エアーコンディショナー６で吸気される空気には、給気ダクト１０を介して建物５外部から供給された空気のみならず、建物５を暖めたまたは冷やした空気の一部が混合されている。リターン空気導入口１１から供給される空気は、外気等の給気ダクト１０を介して供給される空気の温度よりも暖房時は高い温度の空気であり、冷房時は低い温度の空気であり、相互に混合された空気は給気ダクト１０から直接供給される空気よりも暖房時は高温になり冷房時は低温になる。

また、給気ダクト１０が、天袋５２や壁面２６内を通るため、給気ダクト１０を通過する空気は、天井や壁からの熱伝導により暖められまたは冷やされる。

よって、エアーコンディショナー６で暖めるまたは冷やす空気の温度と、暖冷気の温度との温度差が少なくなり、稼働負荷が低減することから、消費電力を抑えることができる。

次に、気流調整板７では、暖冷気送風手段６によって送風された暖冷気を任意の方向に変更し、一方向に回転する対流を起こさせる。具体的には、気流調整板７が、暖冷気送風手段６によって送風される暖冷気を当接する面に沿って風向を変えることにより、ＬＤＫ室２１のベランダ５３側の隅部３２へと流れる暖冷気を生じさせる。隅部３２に配置された気流調整板７は、流れてきた暖冷気を略直角方向の他の隅部３２に設けられた気流調整板７の方向へ風向を変更する。このように、本実施形態では、各気流調整板７，７・・・が、任意の方向に風向きを変更させることによって、暖冷気は、図５に示すように、床下空間３を反時計回りに対流する。

通気路９では、気流調整板７と床下空間３の隅部３２との間に暖冷気を流通させる。これにより、暖冷気は、床下空間３の隅々まで行き渡り床下全体を暖めまたは冷やす。よって、床下からの放射される熱または冷熱により、床上空間２は暖まりまたは冷やされ、いわゆる床暖冷房と同様の効果を得ることができる。

また、整流板８では、図４に示すように、スタッドランナー３１を通過する暖冷気の流れの変化をなだらかにし、床下空間３における対流をスムーズにする。よって、送風量が少なくても、暖冷気は、床下空間３に満遍なく行き渡ることができるため、暖冷気送風手段６の消費電力を抑えることができる。

さらに、冷媒配管６３から放出された熱または冷気は床下空間３を暖めまたは冷やす。また、その熱または冷熱は、鉄筋コンクリートに蓄熱または蓄冷されることにより、床下空間３の暖かさまたは冷たさを持続させることができる。これにより、エアーコンディショナー６を稼働することにより発生する熱を、無駄なく暖冷房用の熱源として利用することができる。

開口部４では、床下空間３で対流する暖冷気の一部を床上空間２へと吹き出させる。本実施形態では、排気口２７に設けられた排気ファン２８によって、強制的に排気が行われ、その排気量に応じて、暖冷気が各室に吹き出される。

吹き出された暖冷気は、各室を暖めまたは冷やす。床下空間３で隅々まで満遍なく行き渡った暖冷気を直接的に吹き出すため、暖かみまたは冷気を感じ易くなる。各室へ吹き出させる暖冷気量は、排気ファン２８による排気量の調整や開口部４の開口面積の調整を行うことで容易に調整可能であり、各室の温度制御を容易に行うことができる。

また、建物暖冷房システム１を稼働させることにより、建物５内の暖気の一部は排気ファン２８によって排気されるが、その分給気ダクト１０から新鮮な空気が建物５内へと供給される。よって、建物暖冷房システム１は、建物５内は常に新鮮な空気を供給することができる。

以上のような本実施形態の建物暖冷房システム１によれば、以下の効果を得ることができる。
１．暖冷気の対流を生じさせることにより床下空間３全体を素早く暖めまたは冷やすことができるため、開口部４からすぐに暖かい空気または冷たい空気を吹き出させることができる。
２．床下空間３の隅部３２に通気路９を設けて気流調整板７の裏側まで暖冷気を行き渡らせるため、床下空間３を隅々まで暖めまたは冷やすことができる。
３．対流をスムーズに行うことにより、送風に係る消費電力を抑制することができる。
４．床上空間２を循環した暖冷気やエアーコンディショナー６による排熱を利用することにより、エアーコンディショナー６の消費電力を抑制することができる。

なお、本発明に係る効果的空気循環技術による統合化した省エネルギー建物暖冷房システムは、前述した一実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

例えば、暖冷気送風手段６は、エアーコンディショナーに限定されるものではなく、同様な機能を備えるものから適宜選択することができる。つまり、蓄熱暖房器等で床下の空気を暖め、その暖気を扇風機などの送風手段により送風するようにしてもよい。

１ 建物暖冷房システム
２ 床上空間
３ 床下空間
４ 開口部
５ 建物
６ 暖冷気送風手段（エアーコンディショナー）
７ 気流調整板
８ 整流板
９ 通気路
１０ 給気ダクト
１１ リターン空気導入口
２１ ＬＤＫ室（リビング・ダイニング・キッチン）
２２ 玄関室
２３ トイレ室
２４ ユーティリティ室
２５ 居室
２６ 壁面
２７ 排気口
２８ 排気ファン
３１ スタッドランナー
３２ 隅部
５１ 階段室
５２ 天袋
５３ ベランダ
６１ エアーコンディショナー本体
６２ 室外機
６３ 冷媒配管
６１１ 吸気口
６１２ 吹出口

Claims (8)

1. 床上空間と床下空間とが開口部により連通されており、前記床下空間に暖冷気を供給することで前記開口部から暖冷気を吹き出させて前記床上空間を暖めまたは冷やす建物暖冷房システムであって、
   前記床下空間に暖冷気を送風する暖冷気送風手段と、前記床下空間に配置されて前記暖冷気送風手段から送風された前記暖冷気を前記床下空間内で対流させる気流調整板とを有する効果的空気循環技術による統合化した省エネルギー建物暖冷房システム。
2. 前記気流調整板は、前記床下空間の暖冷気を時計回りまたは反時計回りに対流させるために前記床下空間の隅部に配置されている請求項１に記載の効果的空気循環技術による統合化した省エネルギー建物暖冷房システム。
3. 前記気流調整板は、前記床下空間の隅部における壁面との間に前記暖冷気を流通させるための通気路を設けるように配置されている請求項１または請求項２に記載の効果的空気循環技術による統合化した省エネルギー建物暖冷房システム。
4. 前記床下空間内に設けられた床材を支えるスタッドランナーに、前記床下空間の床面から前記スタッドランナーの上面にかけてなだらかに傾斜されている整流板が設けられている請求項１から請求項３のいずれかに記載の効果的空気循環技術による統合化した省エネルギー建物暖冷房システム。
5. 前記暖冷気送風手段が前記床上空間側に吸気口を配置し、前記床下空間側に吹出口を配置したエアーコンディショナーである請求項１から請求項４のいずれかに記載の効果的空気循環技術による統合化した省エネルギー建物暖冷房システム。
6. 前記床上空間の壁面内に前記エアーコンディショナーに空気を供給する給気ダクトが設けられている請求項５に記載の効果的空気循環技術による統合化した省エネルギー建物暖冷房システム。
7. 前記給気ダクトが設けられている壁面に前記床上空間の暖冷気の一部をリターン空気として導入するリターン空気導入口を設け、前記給気ダクトから供給される空気と前記リターン空気とを混合させて前記エアーコンディショナーに供給する請求項６に記載の効果的空気循環技術による統合化した省エネルギー建物暖冷房システム。
8. 前記エアーコンディショナーのエアーコンディショナー本体と室外機と間の冷媒配管を前記床下空間または前記床下空間の床面内に配置する請求項５から請求項７のいずれかに記載の効果的空気循環技術による統合化した省エネルギー建物暖冷房システム。

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