(57)【要約】【課題】建築物の換気において、外気を地中熱と熱交換器を用いて熱交換する高効率な熱回収を行い、排気による熱損失及び消費電力を少なくし、衛生的な屋内環境を構築する建築システムを提供する。【解決手段】換気経路の第一給気経路としてまず外気を床下に取り入れ地中熱を摂取し、更にその地中熱を摂取した空気を熱交換器によって再度熱交換させ、段階的な温度帯域を設定して第二給気経路となる床上居室へ給気することで、温度帯域での結露を防止し衛生的な換気を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物の換気において、給気となる外気を床下空間に取り入れ、その取り入れた外気を地中熱を用いて熱交換し、更に熱交換器によって再度熱交換させる高効率な熱回収を行い、排気による熱損失及び消費電力を少なくし、衛生的な屋内環境を構築することを目的とした建築システム。
【請求項２】
前記の建築システムにおいて、給気となる外気を床下空間に取り入れる際に、建築物の基礎部分をベタ基礎工法とし、建物外周部に面した基礎立ち上がり部分及び床下直下を断熱することで、地盤面と接するコンクリートスラブからの地中熱が建物外部へ放熱するのを減少させ、給気温度を外気温度よりも上昇させる、冬季の換気による熱損失を更に緩和させることを特徴とする請求項１記載の建築構造。
【請求項３】
前記の建築システムにおける換気で、その換気に用いるシステム部材を金属製とし、その排気装置及び排気ダクトを床下空間に設置することで、床上居室で発生した熱と送風ファンの消費電力分による発熱を床下空間で放熱させ、更に高効率な熱回収を特徴とする請求項１記載の換気システム。
【請求項４】
前記の建築システムにおける換気で、給気となる外気が床下空間に取り入れられた後、地中熱や換気装置本体の放熱によって外気温よりも上昇させることで、その空気が熱交換器を通過しても熱交換器内部に結露を発生させないことを特徴とする請求項１記載の建築構造と換気システム
【請求項５】
前記の建築システムにおける換気で、建築物外部に排出する前の排気を熱交換器に通過させ床上居室に給気することで、建築物の気密レベルにより増減してしまう自然給気量と取得熱を補完することを特徴とする請求項１記載の建築構造と換気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、建築物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来建築物は、建築基準法第２８条および建築基準法施行令第２０条によって、その居室を一時間当りに居室部分の気積の二分の一を常時換気しなければならなく、その換気方法として大きく３種類に分類される。
【０００３】
第１種換気システムと呼ばれる同時給排気タイプのものや、そのシステムに熱交換器を備えたもの、また第２種換気システムと呼ばれる排気口と給気機によるものや、第３種換気システムと呼ばれる吸気口と排気機によるものなどがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、これらの技術による従来の換気システムのうち、第１種換気システムは、給気機と排気機を設けることで、必要以上に電力を消費し、更に熱交換器を備えるものは、冬季において氷点下の外気と摂氏２０度以上の室内空気との熱交換によって、熱交換器内部に結露あるいは結氷を生じることがあり、熱回収の効率が設計どおりに行われていないのが現状である。
【０００５】
また第２種換気システムは室内が正圧となることから、冬季において高温多湿な室内空気が建築物の隙間から流出し壁内の低温部で結露を生じさせている。
【０００６】
第３種換気システムにおいては熱交換をすることができず、建物内部への給気温度が外気温に近いため建物居住者が不快感を生じたり、給気孔付近及び建物内の結露を助長させるなどという事が常識化している。
【０００７】
また近年、第３種換気システムの中にも透湿紙製のダクトを用い、全熱交換させて建物内部の相対湿度を調整したり熱回収するものが登場したが、水蒸気を交換するということは揮発性有機化合物も交換してしまうこととなり、衛生的な空気環境の維持を目的とする換気としては致命的である。
【特許文献１】特開２００４−２６３９７１号公報
【０００８】
そもそも換気とは、居室内の空気を屋外の空気と入れ替え空気環境を正常に保つことが第一義であるが、昨今の地球温暖化の問題や資源の枯渇等による省エネルギーの必要性が産業の広い分野で叫ばれており、建築分野・機械技術分野における換気装置の熱損失においても例外ではない。
【０００９】
換気本来の目的である居室内環境を衛生的に維持し、換気装置内に結露を発生させずに汚染物質を排気し、副産物でしかなかった熱交換及びエネルギーを効率よく回収することが課題である。
【００１０】
本発明は、外気を地中熱と熱交換した後で更に排気と給気との熱交換をし、熱交換器内部に結露を発生させず、換気を衛生的で実用性のある性能で提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、換気方法として第３種換気システムを用いて換気機器設備の消費電力を軽減し、第一給気経路としてまず外気を床下に取り入れて地中熱を摂取し、更にその地中熱を摂取した床下空気を熱交換器によって排気装置からの排気による熱損失分も再度熱交換させ、段階的な温度帯域を設定して第二給気経路となる床上居室へ給気することで、温度帯域での結露を防止し衛生的な換気を行うという本発明に至った。
【００１２】
また冬場、第二発明により給気経路としてまず外気を床下に取り入れる際、地盤面と接する面を断熱処理を施さないコンクリートスラブとすることで地中熱を効率よく摂取することができ、更に建物外周部に面した基礎立ち上がり部分及び床下直下を断熱処理することで地中熱を摂取した床下空気が外気温の影響を受けずらくなり、給気経路における温度分布の範囲を断熱層によって二段階とすることで熱交換が行われる地点毎の温度差及び熱損失を半減する構造とすることがきる。
【００１３】
第三発明となる換気に用いるシステム部材を金属製とし、その排気装置及び排気ダクトを床下空間に設置することで、床上居室で発生した熱と送風ファンの消費電力分による発熱を床下空間で放熱させ給気を加温する構造と第二発明とを併用することで更に高効率な熱回収ができる。
【００１４】
本発明による建築システムの換気において、第四発明である給気となる外気が床下空間に取り入れられた後、地中熱や換気装置本体の放熱によって外気温よりも上昇させることで、その空気が熱交換器を通過しても熱交換器内部に結露を発生させない構造とすることができる。
【００１５】
本発明による建築システムの換気方法は吸気口と排気機という組み合わせの第３種換気システムであるが、第五発明である排気を排気装置からの強制的なものとしながらも、その排気を建築物外部に排出する前に熱交換器に通過させ、給気においては地中熱摂取後に床上居室に給気することで、建築物の気密レベルにより増減してしまう自然給気量と取得熱を補完することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の建築システムによれば、換気方法の選択及び地中熱、回収熱の利用により地球環境、建物環境に対するエネルギー負荷の軽減ができ、また換気においては給気経路を温度帯域ごとに熱交換させることによる結露防止策により、カビの胞子やダニの死骸などアレルゲンの発生を抑制し、汚染物質の的確な排気によって居室内環境を衛生的に維持する効果がある。
【００１７】
また、第二、第三発明によれば、前記床下空間の環境及び空気温度を、外気温と床上居室温度との中間温度帯域で安定させ、更なるエネルギー負荷の軽減効果が期待できる。
【００１８】
第四発明は、排気熱と給気である地中熱及び回収熱が相互の温度を近接した状態で熱交換器内部で熱交換できるため、熱交換器内部に結露を発生させない構造とすることができ、上記第一発明の効果である居室内環境を衛生的に維持する行為を更に安定的に供給することができる。
【００１９】
本発明の給気は排気装置の排気によって建物内の気圧が減圧されることで発生する自然流の空気であることから、排気装置の消費電力は排気のみを負担することで半減する、また給気は建築物内の減圧により発生するので建築物の気密レベルによりその給気量が増減するが、第五発明によれば気密レベルが低い場合、隙間からの流入給気が増大するので熱交換器を通過する給気量は減少するものの、排気量に対する給気量の減少が熱交換における給気温を上昇させる効果があり、また気密レベルが高い場合、熱交換器を通過する給気量は排気機による排気量に近づくが、増加する給気量が排気量を超えることはなく、熱交換器のデータ上の交換効率に近づくことになり、この熱交換効率の変化により建築物の気密レベルに左右されてしまう自然給気量と取得熱を補完する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
床下空間の温度を外気温と床上居室温度との中間温度帯域で定常的に維持することが本発明の要点であり、期待できる熱源は地中熱と排気経路を流れる暖房あるいは冷房された排気熱であり、これらを有効に利用するために必要な措置は、基礎に施す断熱材の厚さが地方毎の平均気温に適正に対応したものである事と、床上の暖房熱や冷房熱が床面を還流して床下に直接熱を奪われてしまうようでは熱の損失となり、地球環境、建物環境に対するエネルギー負荷を軽減することにはならないので、床下直下も適切な断熱処理を施すことである。
【００２１】
また地中熱や排気ダクトの熱交換によって外気温と床上居室温度との中間温度帯域にまで調整された床下空気が、熱交換器によって床上に供給される直前で排気熱と熱交換することが最も無駄なく廃熱を回収できることなどが考えられる。
【００２２】
例として、関東地方で外気温が０℃の時、建物居室内で２０℃に室温を暖房調整した場合、室内空気が各居室からの換気システムの排気ダクトを通り床下空間の排気装置から熱交換器を経由して屋外に排気されることで建築物が減圧され、０℃の外気が給気口から床下へ取り入れられることとなり、その空気は床下を流れつつ地盤面と接するコンクリートスラブからの地中熱の放熱によって床下温度を上昇させ、床下に設置された金属製の排気管及び換気装置本体からの放熱を受け、１３℃程度まで上昇した後に床面直下に取り付けられた熱交換器を通過する時に排気から廃熱を回収し、床上居室に供給されることで高効率な換気による熱交換を実現しつつ健康的な住環境を維持することに貢献する。
【実施例１】
【００２３】
この発明の一実施形態を、図１に示す。
本案件の建築システムと換気システムは、断熱処理した基礎立ち上がり部分（図１の符号１）、床面直下の断熱材（図１の符号２）、すべて金属製の排気管（図１の符号３）と換気装置本体（図１の符号４）、熱交換器（図１の符号５）で構成される。
【００２４】
関東地方での当システムの実験では、冬の最低気温-５℃、最高気温+１２℃程度で推移した８日間を居室部分でＦＦ式暖房機１台で２０℃の常時暖房をした住宅の吸気経路の実測値が、床下気温+１４℃で安定であり、この実施形態によれば、基礎と床の断熱材の厚さが、国土交通省の新断熱基準に準ずる程度で、換気における省エネルギーに貢献しつつ、利用者の健康維持に貢献できる。
【００２５】
さらに夏においては地中熱は２５℃程度まで上昇してしまうが、２５℃は目標冷房気温より低いかあるいは同等であり実験でも３６℃の外気を２６℃で吸気できる事が確認されており十分に省エネルギーに貢献できる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、省エネルギー住宅の他、高耐久住宅、アレルギー疾患を伴う人の住宅や病院や高齢者用施設、学校などの居住空間に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の建築システムと換気システムの断面図
【図２】湿り空気線図
【符号の説明】
【００２８】
１    断熱処理した基礎立ち上がり部分
２    床面直下の断熱材
３    すべて金属製の排気管
４    換気装置本体
５    熱交換器
【図１】
2009264018.tif 000003
【図２】
2009264018.tif 000004