(57)【要約】【課題】  下層階から上層階への気流の流れ込みを回避して、上層階においても良好な換気効果を得ることのできる自然換気システム。【解決手段】  高層建築物における自然換気システム。外部から第１縦穴区画（１３）へ流入した空気を下層階の居室（１１）へ導くことなく上層階の居室を介して外部へ導く第１経路と、外部から下層階の居室へ流入した空気を上層階の居室へ導くことなく、第２縦穴区画（１４）を介して外部へ導く第２経路とを備えている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高層建築物における自然換気システムであって、
外部から第１縦穴区画へ流入した空気を、下層階の居室へ導くことなく、上層階の居室を介して外部へ導く第１経路と、
外部から前記下層階の居室へ流入した空気を、前記上層階の居室へ導くことなく、第２縦穴区画を介して外部へ導く第２経路とを備えていることを特徴とする自然換気システム。
【請求項２】
前記第１経路において前記上層階の居室から前記第１縦穴区画への空気の逆流を阻止する第１阻止部材と、
前記第２経路において前記第２縦穴区画から前記下層階の居室への空気の逆流を阻止する第２阻止部材とをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の自然換気システム。
【請求項３】
前記第１阻止部材および前記第２阻止部材のうちの少なくとも一方は、前記居室の壁部に設けられて自力で作動する逆止ダンパを有することを特徴とする請求項２に記載の自然換気システム。
【請求項４】
前記第１阻止部材および前記第２阻止部材のうちの少なくとも一方は、空気の流れ方向を検知するセンサと、前記居室の壁部に設けられた電気駆動式ダンパと、前記センサの出力に基づいて前記電気駆動式ダンパを制御する制御部とを有することを特徴とする請求項２に記載の自然換気システム。
【請求項５】
前記センサは、差圧センサまたは気流センサを有することを特徴とする請求項４に記載の自然換気システム。
【請求項６】
高層建築物における自然換気方法であって、
外部から第１縦穴区画へ流入した空気を、下層階の居室へ導くことなく、第１経路に沿って上層階の居室を介して外部へ導くことと、
外部から前記下層階の居室へ流入した空気を、前記上層階の居室へ導くことなく、第２経路に沿って第２縦穴区画を介して外部へ導くこととを含むことを特徴とする自然換気方法。
【請求項７】
前記第１経路において前記上層階の居室から前記第１縦穴区画への空気の逆流を阻止することと、前記第２経路において前記第２縦穴区画から前記下層階の居室への空気の逆流を阻止することとをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の自然換気方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然換気システムおよび自然換気方法に関する。さらに詳細には、本発明は、高層建築物における自然換気に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自然換気は自然エネルギー利用技術の中でも比較的容易に達成でき、外気冷房、ナイトパージとして利用することにより中間期には一定の省エネルギー効果が得られることから、広く応用されている。ちなみに、外気冷房とは、冬期から中間期において外気温が室温よりも低いときに外気を建物内に導入して冷房を行う手法である。ナイトパージとは、外気温度の低い夜間（空調時間外）に、昼間に建物内部・躯体に蓄積された熱を夜の冷気により冷却することにより冷房負荷を軽減する方法である。
【０００３】
高層建築物では、縦穴区画（階段室、吹抜け空間、パイプスペース、ダクトスペースなど）に生じる煙突効果を利用して、下層階から外気を取り込み、縦穴区画を上昇させた後に上層階から屋外へ抜ける気流を形成することにより、各階における自然換気を行っている。煙突効果による換気風量は、屋内外の温度差および上下開口高さの差に比例して大きくなるため、建物が高層化するほど（階数が大きくなるほど）大きな換気風量を確保することができ、省エネルギー効果の観点において有利である。煙突効果を利用した自然換気では、必ず中性帯が存在し、中性帯よりも下の階では外部からの流入気流が生じ、中性帯よりも上の階では外部への流出気流が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高層建築物における従来の自然換気手法では、下層階に大きな発熱源がある場合、下層階で高温になった気流が換気経路の風下側になる上層階へ流れ込み、外気冷房やナイトパージの効果を得ることが困難になる。また、下層階に多くの人がいる場合、下層階で高濃度のＣＯ2を含んだ気流が上層階へ流れ込み、良好な換気効果を得ることが困難になる。さらに、下層階（換気流路を含む）において厨房やトイレのように臭気を発生する場所がある場合には、下層階からの臭気が上層階へ流れ込んで拡散するという不都合がある。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、下層階から上層階への気流の流れ込みを回避して、上層階においても良好な換気効果を得ることのできる自然換気システムおよび自然換気方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、高層建築物における自然換気システムであって、
外部から第１縦穴区画へ流入した空気を、下層階の居室へ導くことなく、上層階の居室を介して外部へ導く第１経路と、
外部から前記下層階の居室へ流入した空気を、前記上層階の居室へ導くことなく、第２縦穴区画を介して外部へ導く第２経路とを備えていることを特徴とする自然換気システムを提供する。
【０００７】
本発明の第２形態では、高層建築物における自然換気方法であって、
外部から第１縦穴区画へ流入した空気を、下層階の居室へ導くことなく、第１経路に沿って上層階の居室を介して外部へ導くことと、
外部から前記下層階の居室へ流入した空気を、前記上層階の居室へ導くことなく、第２経路に沿って第２縦穴区画を介して外部へ導くこととを含むことを特徴とする自然換気方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、第１縦穴区画へ流入した空気を下層階の居室へ導くことなく上層階の居室を介して外部へ導き、下層階の居室へ流入した空気を上層階の居室へ導くことなく、第２縦穴区画を介して外部へ導いている。その結果、本発明では、下層階から上層階への気流の流れ込みを回避して、上層階においても良好な換気効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態にかかる自然換気システムが適用された高層建築物の基準階の平面図である。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った断面図であって、自然換気における空気の流れを概略的に示す図である。
【図３】図１の線Ｂ−Ｂに沿った断面図であって、自然換気における空気の流れを概略的に示す図である。
【図４】図１の線Ｃ−Ｃに沿った断面図であって、自然換気における空気の流れを概略的に示す図である。
【図５】例えば１階のような下層階での自然換気における空気の流れを概略的に示す図である。
【図６】例えば８階のような上層階での自然換気における空気の流れを概略的に示す図である。
【図７】空気の流れ方向を検知するセンサの出力に基づいて電気駆動式ダンパを制御する構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる自然換気システムが適用された高層建築物の基準階の平面図である。図２は、図１の線Ａ−Ａに沿った断面図であって、自然換気における空気の流れを概略的に示す図である。図３は、図１の線Ｂ−Ｂに沿った断面図であって、自然換気における空気の流れを概略的に示す図である。
【００１１】
図４は、図１の線Ｃ−Ｃに沿った断面図であって、自然換気における空気の流れを概略的に示す図である。図５は、例えば１階のような下層階での自然換気における空気の流れを概略的に示す図である。図６は、例えば８階のような上層階での自然換気における空気の流れを概略的に示す図である。
【００１２】
本実施形態にかかる自然換気システムが適用された高層建築物の基準階は、図１に示すように、例えば事務室として使用される居室１１と、居室１１に隣接した廊下１２と、廊下１２の両端に設けられた一対の階段室１３，１４とを備えている。廊下１２および一対の階段室１３，１４と居室１１との間には内壁１５が設けられ、廊下１２と階段室１３との間には内壁１６が設けられ、廊下１２と階段室１４との間には内壁１７が設けられている。
【００１３】
廊下１２には図示を省略した少なくとも１基のエレベータが設けられ、階段室１３，１４は非常時などに使用される。居室１１の外壁１８には、例えば開口率が可変の開口部１８ａが設けられている。本実施形態では、説明の理解を容易にするために、対象となる高層建築物が図２〜図４に示すように８階建てであり、すべての階が図１に示す基準階の構成を有するものとする。また、５階の床位置に中性帯があるものとし、１階から４階までを下層階と称し、５階から８階までを上層階と称する。
【００１４】
図３〜図５に示すように、中性帯よりも下にある下層階では、居室１１の外壁１８に設けられた開口部１８ａを介して、外部から居室１１の内部へ空気が流入する。このとき、居室１１の内部へ流入する空気の量は、図３に示すように、１階において最も大きく４階に向かって徐々に小さくなる。
【００１５】
下層階の居室１１の内部へ流入した空気は、内壁１５に設けられて自力で作動する逆止ダンパ１９を介して、廊下１２および階段室１４へ導かれる。逆止ダンパ１９は、例えば内壁１５に設けられた開口部を覆うように内壁１５の廊下１２側または階段室１４側に取り付けられて、その上端に沿って水平に延びる回転軸を中心して揺動自在なプレート部材により構成されている。すなわち、逆止ダンパ１９は、居室１１から廊下１２または階段室１４への空気の流れを許容するが、廊下１２または階段室１４から居室１１への空気の逆流を阻止する機能を有する。
【００１６】
居室１１から廊下１２へ流入した空気は、例えば下層階の内壁１７に取り付けられた扉の開口部などを介して、階段室１４へ導かれる。一方、下層階の内壁１６に取り付けられた扉には開口部が設けられていないため、居室１１から廊下１２へ流入した空気が階段室１３へ導かれることはない。居室１１から廊下１２を経て階段室１４に流入した空気、および居室１１から階段室１４に流入した空気は、階段室１４の内部を上昇し、上層階の居室１１へ導かれることなく、屋上階から外部へ導かれる。
【００１７】
上層階では、例えば階段室１４と居室１１との間の内壁１５に取り付けられた逆止ダンパ１９の作用により、階段室１４の内部を上昇する空気が居室１１の内部へ流入することがないように構成されている。また、上層階では、例えば廊下１２と居室１１との間の内壁１５に取り付けられた逆止ダンパ１９（不図示）の作用により、階段室１４の内部を上昇する空気が廊下１２を経て居室１１の内部へ流入することがないように構成されている。
【００１８】
図２および図４に示すように、例えば外部から１階の階段室１３の内部へ流入した空気は、下層階および上層階の階段室１３の内部を上昇する。下層階では、例えば階段室１３と居室１１との間の内壁１５に取り付けられた逆止ダンパ２０の作用により、外部から居室１１を経た空気が階段室１３の内部へ流入することがないように構成されている。また、下層階では、例えば廊下１２と居室１１との間の内壁１５に取り付けられた逆止ダンパ２０（不図示）の作用により、外部から居室１１を経た空気が廊下１２を介して階段室１３の内部へ流入することがないように構成されている。
【００１９】
上層階では、例えば階段室１３と居室１１との間の内壁１５に取り付けられた逆止ダンパ２０を介して、階段室１３の内部を上昇する空気が居室１１の内部へ流入する。また、階段室１３の内部を上昇する空気は、例えば上層階の内壁１６に取り付けられた扉の開口部などを介して、廊下１２へ導かれる。階段室１３から廊下１２へ流入した空気は、例えば廊下１２と居室１１との間の内壁１５に取り付けられた逆止ダンパ２０（不図示）を介して、居室１１の内部へ導かれる。
【００２０】
すなわち、逆止ダンパ２０は、逆止ダンパ１９と同様の構成を有し、廊下１２または階段室１３から居室１１への空気の流れを許容するが、居室１１から廊下１２または階段室１３への空気の逆流を阻止する機能を有する。なお、上層階の内壁１７に取り付けられた扉には開口部が設けられていないため、階段室１３から廊下１２へ流入した空気が階段室１４へ導かれることはない。
【００２１】
階段室１３から居室１１の内部へ流入した空気、および階段室１３から廊下１２を経て居室１１の内部へ流入した空気は、図２および図６に示すように、外部へ流出する。このとき、居室１１から外部へ流出する空気の量は、図２に示すように、８階において最も大きく５階に向かって徐々に小さくなる。
【００２２】
本実施形態では、階段室１３または廊下１２と居室１１との間の内壁１５に取り付けられた逆止ダンパ２０は、図２、図４および図６に矢印で示す流路（第１経路）において、上層階の居室１１から階段室（第１縦穴区画）１３への空気の逆流を阻止する第１阻止部材を構成している。階段室１４または廊下１２と居室１１との間の内壁１５に取り付けられた逆止ダンパ１９は、図３〜図５に矢印で示す流路（第２経路）において、階段室（第２縦穴区画）１４から下層階の居室１１への空気の逆流を阻止する第２阻止部材を構成している。
【００２３】
以上のように、本実施形態では、外部から階段室（第１縦穴区画）１３へ流入した空気が、下層階の居室１１へ導かれることなく、図２、図４および図６において矢印で示す流路（第１経路）に沿って、上層階の居室１１を介して外部へ導かれる。また、外部から下層階の居室１１へ流入した空気は、上層階の居室１１へ導かれることなく、図３〜図５において矢印で示す流路（第２経路）に沿って、階段室（第２縦穴区画）１４を介して外部へ導かれる。
【００２４】
その結果、本実施形態では、下層階から上層階への気流の流れ込みを回避して、上層階においても良好な換気効果を得ることができる。すなわち、煙突効果による自然換気性能を保持したまま、下層階および上層階への十分な換気風量を確保することができ、且つ下層階で高温となった空気の上層階への流れ込み、下層階で高濃度のＣＯ2を含んだ空気の上層階への流れ込み等を防止することができる。さらに、下層階の臭気を上層階へ拡散させないなどの効果も得ることができる。
【００２５】
本実施形態では、一方の縦穴区画である階段室１３の下部から流入した新鮮な空気を中性帯よりも上にある上層階の居室１１の換気に利用し、中性帯よりも下にある下層階の居室１１の換気に利用された空気を他方の縦穴区画である階段室１４から外部へ放出している。このとき、中性帯の高さ位置は各部の開口面積（窓や扉の開き具合）などに依存して変化することがあるが、換気流路に設けられた逆止ダンパ１９，２０の作用により逆流の発生を防止しつつ最大の換気効果を得ることができる。
【００２６】
具体的に、例えば中性帯の高さ位置が５階の床位置から４階の床位置に変化した場合、４階に設けられた逆止ダンパ１９は階段室１４から居室１１への流入（１階〜３階の下層階の居室１１を経た新鮮ではない空気が階段室１４を介して４階の居室１１へ流入すること）を阻止し、４階に設けられた逆止ダンパ２０は階段室１３から居室１１への流入（外部から階段室１３へ流入して１階〜３階の下層階の居室１１を経ていない新鮮な空気の４階の居室１１への流入）を許容する。
【００２７】
一方、中性帯の高さ位置が５階の床位置から６階の床位置に変化した場合、５階に設けられた逆止ダンパ２０は居室１１から階段室１３への流入（５階の居室１１を経た新鮮ではない空気が階段室１３を介して６階〜８階の上層階の居室１１へ流入すること）を阻止し、５階に設けられた逆止ダンパ１９は居室１１から階段室１４への流入（５階の居室１１を経た新鮮でない空気の階段室１４への流入、ひいては外部への放出）を許容する。
【００２８】
一般に、中性帯の高さ位置の変化に伴って、中性帯付近の階において気流方向が逆転する。具体的に、例えば中性帯の高さ位置が５階の床位置から４階の床位置に変化した場合、４階において居室１１と廊下１２との間および居室１１と外部との間において気流方向が逆転し、外部から居室１１を経て廊下１２への気流が廊下１２から居室１１を経て外部への気流に変化する。また、例えば中性帯の高さ位置が５階の床位置から６階の床位置に変化した場合、５階において居室１１と廊下１２との間および居室１１と外部との間において気流方向が逆転し、廊下１２から居室１１を経て外部への気流が外部から居室１１を経て廊下１２への気流に変化する。
【００２９】
上述の実施形態において自力で作動する逆止ダンパ１９，２０に代えて、図７に示すように、空気の流れ方向を検知するセンサ２１の出力に基づいて制御部２２により制御される電気駆動式ダンパ２３を、例えば居室１１の壁部１５に設ける構成も可能である。センサ２１として、差圧センサまたは気流センサを用いることができる。制御部２２は、各部の電気駆動式ダンパ２３を制御して、建物全体において適正な自然換気流を確保する。
【００３０】
また、中性帯付近の階で換気風量が極端に小さくなってしまう場合には、当該階での独立した自然換気を利用することもできる。具体的に、中性帯付近の当該階では外壁の上部および下部に開口部を設け、両方の開口部を開放することにより下部の開口部から流入して上部の開口部から流出する気流を自然換気に利用する。この場合も、中性帯の高さ位置が変化することがあるので、各部の差圧センサまたは気流センサにより気流の方向をモニタリングし、状況に合わせてこれらの自然換気を適当に組み合わせて運用することができる。
【００３１】
なお、上述の実施形態では、縦穴区画として階段室を利用しているが、これに限定されることなく、パイプスペース、ダクトスペース、排煙ダクトなどを縦穴区画として利用する構成も可能である。また、縦穴区画として吹抜け空間を利用する構成も可能であり、吹抜け空間が複数ある場合はもとより、吹抜け空間が１箇所しかない場合にも、その吹抜け空間を２分割して得られる２つの縦穴区画を利用する構成も可能である。
【００３２】
また、上述の実施形態では、高層建築物のすべての階に逆止ダンパ１９，２０を設置した構成を例示している。しかしながら、本発明において、空気の逆流を阻止する阻止部材としての逆止ダンパは必須の構成要件ではない。また、上述したように、逆止ダンパは、中性帯の高さ位置の変化に伴って気流方向が逆転する階において有効に作用する。したがって、中性帯の高さ位置が変化しても気流方向が逆転する可能性の無い階、例えば最下階を含む所定範囲の下層階および最上階を含む所定範囲の上層階において逆止ダンパの設置を省略しても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３３】
また、上述の実施形態では、対象となる高層建築物が８階建てであり、すべての階が互いに同じ平面的構成を有するものと想定して、本発明を説明している。しかしながら、これに限定されることなく、高層建築物の階数、各階の平面的構成などについては様々な変形例が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１１  居室
１２  廊下
１３，１４  階段室
１５，１６，１７  内壁
１８  居室の外壁
１９，２０  逆止ダンパ
２１  センサ
２２  制御部
２３  電気駆動式ダンパ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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