JP4014866B2

JP4014866B2 - 建築物の換気装置

Info

Publication number: JP4014866B2
Application number: JP2001388373A
Authority: JP
Inventors: 康介仁木
Original assignee: サンポット株式会社
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2021-12-20
Also published as: JP2003185207A

Description

【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、建築物の換気を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年においては住宅等の建築物の高断熱高気密化が進んでおり、結露やカビ等の発生を防止するために建築物内の換気は重要な課題となっている。このような高断熱高気密の建築物における換気の方式として、機械換気以外には、換気ファンを使用せず建築物の内外の温度差により換気を行ういわゆるパッシブ換気方式が用いられている。
【０００３】
このパッシブ換気方式は、基礎断熱された建築物の床下空間から外気を導入し、その外気を床面に設けられた開口を介して床下空間から室内に導入し、室内の上部位置から排気口を介して室内の空気を外部に排出するものである。
【０００４】
従来のパッシブ換気方式は、建築物の内外の温度差が大きい冬季を基準にして換気量を設定すると、冬季においては十分な換気を行うことができるが、建築物の内外の温度差が小さい夏季等においては十分な換気を行うことができなかった。一方、建築物の内外の温度差が小さい夏季等に十分な換気を行えるように換気量を設定すると、冬季においては過剰な換気が行われ、室内の温度を低下させてしまうという不都合がある。
【０００５】
このように、従来のパッシブ換気方式は、冬季と夏季との温度差が大きい地域においては年間を通じて適切な換気を行うことが困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、建築物の換気装置の改良を目的とし、さらに詳しくは前記不都合を解消するために、冬季と夏季との温度差が大きい地域であっても年間を通じて適切な換気を行うことができる建築物の換気装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の建築物の換気装置は、基礎断熱がなされた建築物の床下空間に外気を導入する給気口と、前記床下空間と室内とを連通する床面開口と、室内の上部位置に設けられ室内の空気を建築物の外部に排出する排気口とを備え、建築物の内外の温度差を利用して前記給気口から外気を導入し、前記床面開口を介して外気を室内に導入し、前記排気口を介して室内の空気を外部に排出することにより室内の換気を行う装置であって、前記給気口に接続されて前記吸気口から外気を導入し制御手段により回転数が制御される送風ファンと、外気温を検出する外気温センサと、前記給気口から導入される外気の風量を検出する風量センサと、前記制御手段に設けられ外気温に対応する風量のデータを記憶した記憶手段とを備え、前記制御手段は、前記外気温センサにより検出される外気温が所定の基準温度以下のときは前記風量センサにより検出される風量が前記建築物の換気に必要な基準換気量となるように前記送風ファンの回転数を制御し、前記外気温センサにより検出される外気温が前記基準温度を越えるときは前記風量センサにより検出される風量が前記基準換気量を越える風量となるように前記送風ファンの回転数を制御することを特徴とする。
【０００８】
本発明の建築物の換気装置によれば、いわゆるパッシブ換気方式の換気装置に換気を補完するための送風ファンを設け、さらにその送風ファンの制御を前記制御手段により行っている。この制御手段は、前記外気温センサにより検出された外気温に応じて前記送風ファンの回転数を制御している。
【０００９】
ここで、外気温が高くなれば建築物の内外の温度差が小さくなるため、従来のパッシブ換気方式では換気される空気の量が減少する。そこで、本発明においては、外気温が高い場合は前記送風ファンの回転数を高くして前記給気口から吸入される外気の量を増加させる。
【００１０】
一方、外気温が低くなれば建築物の内外の温度差が大きくなるため、従来のパッシブ換気方式では換気される空気の量が増加する。そこで、本発明におては、外気温が低い場合は前記送風ファンの回転数を低くして前記給気口から吸入される外気の量を減少させる。
【００１１】
このように、本発明の建築物の換気装置によれば、いわゆるパッシブ換気方式の換気装置を補完し、冬季と夏季との温度差が大きい地域であっても年間を通じて適切な換気を行うことができる。
【００１３】
前記給気口から導入される外気の量は一般的に前記送風ファンの回転数に比例する。しかしながら、前記給気口に埃や虫等の進入を防止するためのフィルタが設けられている場合などは、送風ファンの回転数が一定であっても当該フィルタの詰まり具合によって給気口から導入される外気の量が変動する。従って、前記風量センサにより実際に給気口から導入される外気の量を検出し、前記制御手段によって、前記送風ファンから送風される外気の量が外気温に応じた風量となるように制御を行うことにより、適切な換気を行うことができる。
【００１５】
また、外気温が前記基準温度以下のときには換気量を前記基準換気量とすることにより、外気温が低いときに室内が過換気にならないようにすることができる。また、外気温が前記基準温度を超えるときには前記基準換気量を超える換気量として積極的に過換気としている。このように、本発明の換気装置によれば、冬季等の外気温が低いときは過換気とならないようにして室内温度の低下を防止し、外気温の高い夏季等においては積極的に過換気として居住者に涼感を与えることができる。
【００１６】
また、前記給気口と前記排気口とは、建築物が設置される地域の冬季の平均気温から定められる冬季基準温度において自然換気による換気量が所定の基準換気量となるように開口面積が定められていることが好ましい。本発明の換気装置は、自然換気による換気量が多い冬季を基準として前記給気口と前記排気口の開口面積を定めている。従って、冬季においては自然換気により十分な換気量が確保される。また、外気温が実際に前記冬季基準温度を下回ることはまれであるので、冬季においても過換気となりにくい。一方で、外気温が高くなり建築物の内外の気温差が小さくなった場合であっても前記送風ファンにより必要な換気量を確保することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の換気装置の実施形態の一例について、図１乃至図４を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態の換気装置が住宅に設置されている状態を示す説明的断面図、図２は第１の実施形態の換気装置の電気的構成を示すブロック図、図３は第１の実施形態の換気装置の作動を示すフローチャート、図４は第２の実施形態の換気装置の作動を示すフローチャートである。
【００１８】
まず、第１の実施形態である換気装置１について図１乃至図３を参照して説明する。第１の実施形態の換気装置１は、図１に示すように住宅２に設置されており、住宅２は、高断熱高気密構造の２階建てとなっている。また、住宅２は基礎２ａが断熱された基礎断熱構造となっている。
【００１９】
基礎２ａには住宅２の外部から外気を導入するための給気口３が設けられており、この給気口３から床下空間２ｂの内部に向けて給気ダクト４が設けられている。また、給気口３には雨や雪、あるいは塵や埃等の進入を防ぐための給気フード５が設けられている。また、給気ダクト４の下流側にはエアフィルタ６及び送風ファン７が設けられている。また、エアフィルタ６の上流側の給気ダクト４には、外気温センサ８と風量センサ９とが設けられている。
【００２０】
住宅２の１階の床２ｃには床下空間２ｂと室内２ｄとを連通する床面開口１０が設けられている。また、２階の床２ｅは一部が吹き抜け２ｆになっており、１階の室内２ｄと２階の室内２ｇとがこの吹き抜け２ｆによって連通している。そして、図１において２階の室内２ｇ右上部には２階の室内２ｇと外部とを連通する排気口１１が設けられている。
【００２１】
第１の実施形態においては、給気口３及び排気口１１の開口面積が、住宅２の内外の温度差が大きい冬季において十分に室内が換気されるような面積に設定されている。具体的には、住宅２が設置される地域における冬季の平均気温等を参照して定められる平均設計用外気温度を冬季基準温度とし、この冬季基準温度において自然換気のみによる換気量が住宅２の換気に必要とされる基準換気量となるように給気口３及び排気口１１の開口面積を設定している。第１の実施形態においては、この冬季基準温度を−３℃とし、基準換気量を１００ｍ^３／ｈとしている。
【００２２】
また、住宅２には、暖房装置として床下空間２ｂ内に設けられた床下放熱器１２と、２階の部屋内に設けられたパネルラジエータ１３とを有する暖房装置を備えている。この暖房装置は、図示しないボイラから床下放熱器１２とパネルラジエータ１３に温水を供給して床下空間２ｂ内及び室内を加熱し、加熱された空気を床面開口１０を介して室内２ｄ及び２ｇに導入させて自然循環により住宅２の全体を暖房するものである。
【００２３】
次に、第１の実施形態の換気装置１の電気的構成について図２を参照して説明する。第１の実施形態の換気装置１は、図２に示すように、送風ファン７の回転数を制御するコントローラ（制御手段）１４を備えており、このコントローラ１４は、送風ファン７と風量センサ９とに電気的に接続されている。また、コントローラ１４は記憶手段であるメモリ１５を備えており、このメモリ１５には外気温に応じた風量のデータが記憶されている。
【００２４】
具体的には、まず、住宅２が過換気となった場合であっても住宅２内の居住者が寒さを感じないと想定される温度を基準温度としている。そして、外気温が基準温度以下のときは自然換気と強制換気とを合わせた換気量が基準換気量である１００ｍ^３／ｈとなるようにしている。また、外気温が基準温度を超えているときは基準換気量よりも多い１８０ｍ^３／ｈとなるようにしている。尚、第１の実施形態においては、この基準温度を１５℃に設定している。
【００２５】
次に、第１の実施形態の換気装置１の作動について図３を参照して説明する。第１の実施形態の換気装置１の自動運転が行われているときは、コントローラ１４は外気温センサ８によって給気口３から導入される外気温を検出する（ＳＴＥＰ１）。また、コントローラ１４は風量センサ９によって給気口３から導入される風量を検出する（ＳＴＥＰ２）。
【００２６】
このとき、外気温が基準温度である１５℃以下のときは（ＳＴＥＰ３でＹＥＳ）、コントローラ１４はメモリ１５に記憶されているデータに従い、床下空間２ｂに送風される風量が自然換気量を含めて基準換気量である１００ｍ^３／ｈとなるように送風ファン７の回転数を制御する（ＳＴＥＰ４）。従って、例えば外気温が基準温度である１５℃よりも大幅に低いときは自然換気量が多くなるので送風ファン７の回転数は低下する。また、外気温が１５℃に近づいたときは自然換気量が少なくなるので送風ファン７の回転数は上昇する。
【００２７】
一方、外気温が基準温度である１５℃よりも高いときは（ＳＴＥＰ３でＮＯ）、コントローラ１４はメモリ１５に記憶されているデータに従い、床下空間２ｂに送風される風量が自然換気量を含めて基準換気量である１００ｍ^３／ｈよりも多い１８０ｍ^３／ｈとなるように送風ファン７の回転数を制御する（ＳＴＥＰ５）。
【００２８】
このように、第１の実施形態である換気装置１では、コントローラ１４は外気温が基準温度以下のときは住宅２が過換気とならないように送付ファン７の制御を行っているので、冬季等において居住者に換気による寒さを感じさせることがない。また、外気温が基準温度を超えるときは積極的に住宅２内を過換気としているため、夏季等において居住者に涼感を与えることができる。
【００２９】
ところで、第１の実施形態においては、給気口３及び排気口１１の開口面積は冬季基準温度を基に定められており、外気温がこの冬季基準温度を下回ることはまれである。このため、冬季において住宅２内が過換気となることもまれなものとなる。この場合、コントローラ１４によって、風量センサ９により検出される風量が１００ｍ^３／ｈを越えたときに送風ファン７を逆回転させて換気量を常に１００ｍ^３／ｈとなるようにしてもよい。このような制御を行うことにより、冬季において外気温が冬季基準温度を下回った場合であっても過換気となることがない。
【００３０】
第１の実施形態の換気装置１においては、以上のような制御によって自然換気と強制換気により給気口３から給気ダクト４及びエアフィルタ６を介して外気が床下空間２ｂに導入される。このとき、冬季等で暖房装置が作動しているときは、床下空間２ｂに導入された外気は床下放熱器１２により加熱され、床面開口１０を介して１階の室内２ｄに導入される。１階の室内２ｄに導入された空気は１階の室内２ｄを対流すると共に吹き抜け２ｆを介して２階の室内２ｇに導入される。２階の室内２ｇにおいてはパネルラジエータ１３により室内２ｇの空気が加熱される。そして、加熱された空気は排気口１１を介して住宅２の外部に排出される。このように、第１の実施形態の換気装置１により、住宅２の室内２ｄ，２ｇが換気される。
【００３１】
尚、第１の実施形態の換気装置１においては、長期間の使用によって埃等でエアフィルタ６が目詰まりを起こしたり、給気フード５の一部が塞がれて給気口３より導入される空気の量が減少する場合がある。しかしながら、第１の実施形態においては、コントローラ１４は風量センサ９によって給気口３から導入される外気の量を測定し、導入される外気が所定の風量となるように制御されている（ＳＴＥＰ４，５）。従って、長期間の使用によって埃等でエアフィルタ６が目詰まりを起こしたり給気フード５の一部が塞がれた場合であっても、給気口３から導入される外気の風量は一定に保たれる。このように、第１の実施形態の換気装置１によれば、住宅２の内外の温度差、エアフィルタ６の状態、あるいは給気フード５の状態にかかわらず、安定した換気を行うことができる。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施形態である換気装置について説明する。第２の実施形態の換気装置は、図１及び図２に示す構成において風量センサ９が設けられていない点が前記第１の実施形態の換気装置１と異なっている。また、メモリ１５に記憶されているデータが前記第１の実施形態の換気装置１と異なっている。具体的には、外気温が５℃以下のときは送風ファン７による送風量が１０ｍ^３／ｈとなり、外気温が５℃を越えて１５℃以下のときは送風ファン７による送風量が１００ｍ^３／ｈとなり、外気温が１５℃を越えているときは送風ファン７による送風量が１８０ｍ^３／ｈとなるようなデータが記憶されている。その他の構成については、第１の実施形態の換気装置１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３３】
第２の実施形態の換気装置においては、コントローラ１４は以下のように送風ファン７の制御を行う。まず、コントローラ１４は外気温センサ８により外気温を検出する（ＳＴＥＰ１１）。そして、検出された外気温が５℃以下であれば（ＳＴＥＰ１２でＹＥＳ）、コントローラ１４はメモリ１５に記憶されているデータに従い、送風ファン７による送風量が１０ｍ^３／ｈとなるように送風ファン７の回転数を制御する（ＳＴＥＰ１３）。
【００３４】
ここで、給気口３及び排気口１１は、外気温が冬季基準温度である−３℃において自然換気のみによる換気量が１００ｍ^３／ｈとなるような開口面積となっている。ここで、外気温が５℃の場合においては、自然換気のみによる換気量は略９０ｍ^３／ｈとなる。従って、第２の実施形態においては、外気温が５℃の近傍であれば、送風ファン７による強制換気と同時に行われる自然換気とを合わせて基準換気量である１００ｍ^３／ｈの換気量が確保される。
【００３５】
また、外気温センサ８により検出される外気温が５℃よりも高く（ＳＴＥＰ１２でＮＯ）、且つ１５℃以下（ＳＴＥＰ１４でＹＥＳ）のときは、コントローラ１４はメモリ１５に記憶されているデータに従い、給気口３より導入される空気が１００ｍ^３／ｈとなるように送風ファン７の回転数を制御する（ＳＴＥＰ１５）。このとき、同時に自然換気による換気も行われるが、外気温が５℃以上１５℃未満の間では送風ファン７による換気量が自然換気による換気量を上回っているため、全体の換気量は略基準換気量（１００ｍ^３／ｈ）となる。
【００３６】
また、外気温センサ８により検出される外気温が１５℃を越えているときは（ＳＴＥＰ１４でＮＯ）、コントローラ１４はメモリ１５に記憶されているデータに従い、給気口３より導入される空気が１８０ｍ^３／ｈとなるように送風ファン７の回転数を制御する（ＳＴＥＰ１６）。ここで、外気温が１５℃を越えているときは、住宅２の内外の温度差は小さいため自然換気の量は少なくなる。しかしながら、送風ファン７により１８０ｍ^３／ｈの空気が給気口３より導入されるため、十分に室内の換気が行われる。
【００３７】
尚、第２の実施形態においては、外気温の範囲を５℃以下、５℃を越えて１５℃以下、及び１５℃を越えている場合に区分しており、それぞれについて換気量を設定しているが、これらは例示であって住宅２が設置される地域によって適切な値に適宜変更を行えばよい。また、床面開口１０の開口面積は、前記第１及び第２の実施形態のように床下放熱器１２による暖房を行う場合は、必要な換気量を確保するための面積よりも暖房循環風量を確保するための面積の方が大きくなる。従って、前記第１及び第２の実施形態においては、給気口３及び排気口１１の開口面積よりも大きくなっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一例である換気装置が住宅に設置されている状態を示す説明的断面図。
【図２】第１の実施形態の換気装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】第１の実施形態の換気装置の作動を示すフローチャート。
【図４】第２の実施形態の換気装置の作動を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…換気装置、２…住宅（建築物）、３…給気口、７…送風ファン、８…外気温センサ、１０…床面開口、１１…排気口、１４…コントローラ（制御手段）。

Claims

基礎断熱がなされた建築物の床下空間に外気を導入する給気口と、前記床下空間と室内とを連通する床面開口と、室内の上部位置に設けられ室内の空気を建築物の外部に排出する排気口とを備え、建築物の内外の温度差を利用して前記給気口から外気を導入し、前記床面開口を介して外気を室内に導入し、前記排気口を介して室内の空気を外部に排出することにより室内の換気を行う装置であって、
前記給気口に接続されて前記吸気口から外気を導入し制御手段により回転数が制御される送風ファンと、外気温を検出する外気温センサと、前記給気口から導入される外気の風量を検出する風量センサと、前記制御手段に設けられ外気温に対応する風量のデータを記憶した記憶手段とを備え、
前記制御手段は、前記外気温センサにより検出される外気温が所定の基準温度以下のときは前記風量センサにより検出される風量が前記建築物の換気に必要な基準換気量となるように前記送風ファンの回転数を制御し、
前記外気温センサにより検出される外気温が前記基準温度を越えるときは前記風量センサにより検出される風量が前記基準換気量を越える風量となるように前記送風ファンの回転数を制御することを特徴とする建築物の換気装置。
前記給気口と前記排気口とは、建築物が設置される地域の冬季の平均気温から定められる冬季基準温度において自然換気による換気量が所定の基準換気量となるように開口面積が定められていることを特徴とする請求項１に記載の建築物の換気装置。