JPH0124980B2

JPH0124980B2 -

Info

Publication number: JPH0124980B2
Application number: JP60088428A
Authority: JP
Inventors: Katsuzo Sato
Original assignee: Sato Kogyo Co Ltd
Current assignee: Sato Kogyo Co Ltd
Priority date: 1985-04-24
Filing date: 1985-04-24
Publication date: 1989-05-15
Also published as: JPS60259847A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は建築物の省エネルギータイプの空気
調和の循環方法に関するものである。

発明が解決しようとする問題点従来の建築物における暖冷房の空気調和に際し
ては空調機から縦ダクト、天井裏ダクトを通じて
各室内に調和空気を送り排気に際しても同様にダ
クトを通じて空調機に返送する方法が多い。

また省エネルギーのため、地中にパイプを埋設
して地熱をパイプ内の通水あるいは通気に熱交換
させてこれを暖冷房に利用する方法が知られてい
る。そして前記何れの方法もダクト、配管等の設
備費が相当に嵩む。

ところでコンクリート構造体は熱容量が大きく
蓄熱体として作用し、一度熱が加えられると外気
温の変動に対する追従性が少なく、コンクリート
構造体を外断熱すると蓄熱体としての作用が充分
期待できる。そこでコンクリート構造体が直接換
気用通路を形成することは省エネルギーの効果も
期待できる。

この発明は、上記の点に鑑み、循環空気流路の
構造を改良し従来のダクト類を減少し、かつ、地
盤あるいは地下水の地熱の恒温性を積極的に利用
することにより、建築物全体の恒温体化を格段に
促進して、屋外側断熱方式の利点が十分に発揮さ
れて、理想的な空調が行なわれ、著しい省エネル
ギー効果が得られるようにした方法である。

問題点を解決するための手段この発明の要旨とする構成は建築物のスラブと
その下方の天井間を熱交換用および換気通路用の
天井チヤンバーとし、天井チヤンバーの入口は、
室の一側部において設けられて空調機の吐出側に
連結され出口は上階物の窓周辺に開口し、空調機
から送られ、天井チヤンバーを通つてきた調和空
気は前記開口を通つて室内に送られその室内の排
気は廊下または階段室を経て還気通路により前記
空調機に返送する循環方法および建築物の地下部
分に地熱との熱交換用の地下空間を設け、地下空
間には外気流入口と空調機の吸入側へ連結される
流出口を設け、建築物のスラブとその下方の天井
間を熱交換用および還気通路用の天井チヤンバー
とし天井チヤンバーの入口は、室の一側部に設け
られて空調機の吐出側に連結され、出口は上階の
窓周辺に開口し、地下空間を通して外気を地熱と
熱交換して空調機に入れ、空調機から送られ天井
チヤンバーを通つてきた調和空気は前記開口を通
つて室内に送られ、室内の排気は還気通路により
前記空調機に返送する空気調和の循環方法であ
る。

実施例建築物の躯体Ａの、少なくとも、柱外壁１、屋
根２およびスラブ３を熱容量の大きい材料の鉄筋
コンクリート構造または鉄骨鉄筋コンクリート構
造で構成し、その屋外表面、すなわち、建築物の
外気に触れる面を断熱材Ｂで被覆して、建築物全
体で、外表面が断熱材で覆われた蓄熱体を構成し
ている。

建築物の出入口には、通常の建具が開閉自在に
備えられ、窓４には断熱性の高いガラスを装着し
た建具で断熱性の高いものが好ましい。

断熱材Ｂは、建築物断熱に一般的に使用されて
いる材料であり、通常の方法で施工される。外壁
１、屋根２およびスラブ１９の断熱施工の一例
を、第２図イ，ロ，ハに断面図により示す。外壁
１の断熱材B₁は、屋外側面に好ましくは熱反射
性の外装材５を固着したパネル６を用いている。
外壁１のコンクリート壁厚は例えば150mm、パネ
ル厚は例えば58mmである。また、屋根の断熱施工
は、一例として、130mm厚のコンクリート屋根２
の上面に防水層７を施工した後、一例として、60
mm厚の断熱材B₂および80mm厚のコンクリート仕
上層８を積層して行なわれている。さらに、スラ
ブ１９の底部は、天井２０の下面に一例として30
mm厚の断熱材B₃を接合している。

建築物の地中部分に、一側に外気流入口９を有
し、他側に流出口１０を有して、流入口から流出
口の間において直接に、または底盤１１を介して
間接に、大地１２に接する地下空間１３を備えて
いる。この地下空間は外気流入口９より流入する
外気a₁を流出口１０に向かつて移動する間に、地
熱を与えるためのものである。

大地温度は、地理条件により多少の相違はある
が、年間を通じて、例えば、約13〜15℃の定温で
ある。これに対して、外気温は夏には30℃を越
え、冬には氷点下になることがある。そこで、建
築物内で空調のために使用する空気を、この地下
空間内を通過させて、その間に夏の高温外気は地
熱により冷却し、冬の低温外気は地熱により加温
するようにしたものである。

地下空間１３内での外気a₁と大地１２との間の
熱交換は、伝導または輻射による自然熱交換のみ
によつてもよいが、これに加えて、またはこれに
代えて、地下空間内に地下水を噴霧循環させ、ま
たは、地下水を地下空間に配設したフイン付き管
内を通過させるなどの強制熱交換手段を設置して
もよい。

地下空間１３の隣りには空調室１４が設けら
れ、この空調室に、建築物内空気の還流および前
記地下空間を通過して地熱を与えられた外気a₂と
建築物内換気用空気との間の入替え・熱交換を行
なう熱交換機１５が設置されている。すなわち、
この熱交換機は、建築物内空気を温度および酸素
含有量について均斉化させるため、環環させる機
能と、地下空間通過後の外気a₂と建築物内換気用
排出空気a₅の一部を交換する機能と、および地下
空間通過後外気a₂と建築物内循環空気との間で熱
交換をする機能とを有している。また、外気を取
込むとき、または建築物内空気を循環させるとき
は、通常、必要により除湿または加湿する。従つ
て、この熱交換機１５も、除湿・加湿機能を備え
ているものである。

上記躯体Ａの空調を必要とする階のスラブ３と
天井２０との間に天井チヤンバー１８ａ，１８
ｂ，１８ｃが形成されている。そして天井チヤン
バーの一側すなわち前記熱交換機１５に近い側に
入口１６を、他側すなわち熱交換機から遠い側に
出口１７を有している。また、上方階の天井裏
に、一側すなわち熱交換機から遠い側に入口１
６′を、他側すなわち熱交換機に近い側に出口１
７′を有する還気用天井チヤンバー１８ｄが形成
されている。

これらの天井チヤンバー１８ａ〜１８ｃは、従
来のように躯体から構造的に独立した管状のダク
トで構成された空間とは異なり、スラブまたは天
井の配管、配線スペースの、配管、配線後の残余
スペースにより構成される。

すなわち、第１図に、３階建で建築物の場合を
一例として示すように、最下階のスラブ１９の下
側に形成された天井チヤンバー１８ａ、中間階お
よび上方階のスラブの下側に、スラブと天井２０
によつて形成された天井チヤンバー１８ｂ，１８
ｃおよび上方階の屋根２となるスラブ天井２０′
によつて形成された還気用天井チヤンバー１８ｄ
が、それぞれ設けられている。

そして、図示の例では、最上位の還気用天井チ
ヤンバー１８ｄを除く、すべての天井チヤンバー
１８ａ〜１８ｃの入口１６は躯体で一体に形成さ
れた一つの共通の給気ダクト２１に連結され、給
気ダクトの下端部が連結管２２により前記熱交換
機１５の吐出口に接続されている。従つて、熱交
換機が稼動されているときは、前記地下空間を通
過した外気a₂を用いて熱交換機を経た調和空気a₃
が給気ダクト２１に吐出され、各入口１６から天
井チヤンバー１８ａ〜１８ｃ内に送給される。

そして、各送気天井チヤンバー内を流れる調和
空気a₄は出口１７に向かつて移動する間に、室内
空気に対する接触面積が最も大きいスラブに触れ
る。従つて、躯体温度と調和空気の間に温度差が
ある場合、スラブ３と調和空気a₄との間で顕熱の
交換が行なわれ、従つて、また、スラブと室内空
気との間に温度差があるときは、その間でも熱の
移動が生じる。また天井２０においても、同様の
熱移動が生じる。

こうして、送気流路内を流れる間に、調和空気
a₄によつて運ばれる熱は、熱容量の大きいスラブ
３内に均等分散しながら吸収され、スラブ全面よ
り室内に送出される。また、各階の室では、スラ
ブ面からと天井面の両方から、放熱される。従つ
て、きわめて高い効率で室内空調が行なわれる。

もちろん、一般的には、各階の在室者、各種機
器、窓などの数および日照時間などにより、各室
内の発熱量が異なる場合が多いので、各室ごとの
空調条件に応じた調整が必要である。そこで、各
室内の適当な位置に温度センサを設置するととも
に、各天井チヤンバー１８ａ〜１８ｃの入口に、
温度センサにより制御される弁Ｖを取付けて、給
気ダクト２１より各階の送気天井チヤンバーにそ
の階の空調条件に見合う量の調和空気を送給する
ようになつている。

細部調整については、窓周辺に開口させた出口
１７に調整弁V₁を設置する。

この発明を実施する建築物では、省エネルギー
効果向上のため第３図に示すように、窓４に光反
射ガラスや複層ガラスのような高断熱性ガラスを
装着した引戸２３もしくは扉が取付けられ、また
は、高断熱性ガラスが嵌殺しにより装着されて、
窓の断熱性能を高めている。しかし、これでも窓
の熱貫流を完全に防止することはできず、太陽熱
または冷気が入り込み、寒冷地では室内側に結露
する。

この発明の好ましい実施例では、前記天井チヤ
ンバーの出口１７を、窓４の周辺において室内に
向けて開口させている。これにより、出口１７か
ら調和空気a₄が窓面に沿つて吐出されるので、ガ
ラスへの結露が防止され、あるいは窓から入り込
んだ温熱または冷熱が、窓の内側で遮断され、窓
際の空調状態が局部的に悪くなることによる室内
の温度差の発生が防止される効果が得られる。

室内に吐出された調和空気は、室内を微速度で
人の出入口２４その他の開口に向かつて流れ、そ
の開口から室外に流出する。

天井チヤンバーの出口は、室内で開口させず
に、階段室２５またはこれに連なる、室内と離隔
された廊下などに開口させてもよい。

第３図において、３１は天井チヤンバーを夏に
室内と連通させるスライダ、３２は可動のダンパ
ーである。

各階の天井チヤンバーの出口より排出された使
用済みの空気a₅は、階段室２５内に通される。す
なわち、この実施例では、室に関して給気ダクト
２１と反対側に、各階を直線的に連通する階段室
２５を、使用済み空気の還気通路として利用し
て、従来行なつていた、別塗独立の還気通路の製
作、取付けを不要にし、設備費の低減を図つてい
る。

また、最上位の還気用チヤンバー１８ｄは入口
１６′を前記階段室２５に開口させ、出口１７′を
前記給気ダクト２１に隣接して設けられた還気ダ
クト２６の上端部に開口させてあり、この還気通
路の下端部は、連通管２７により、前記熱交換機
１５の吸入口に接続されている。すなわち、図示
の実施例では、最上位の還気用天井チヤンバー１
８ｄで還気通路の一部を構成し、各室より階段室
に排出された空気a₅をこの還気用天井チヤンバー
１８ｄ内を通過させ、還気ダクト２６を介して、
熱交換機に帰還させている。

このような循環空気流路とすることにより、全
階の天井チヤンバー１８ａ〜１８ｃの構造をすべ
て同一化して、建築費の低減を可能にしている。

また、調和空気をスラブ、階段室、隔壁など、
可及的に広い面積において接触させるようにし
て、建築物全体の蓄熱体化を促進させ、均一な一
定温度を有する恒温体となり易く構成している。

しかし、この発明は、空気流路に関して、上記
の実施例に限定するものではない。例えば、天井
チヤンバー１８ａ〜１８ｃの各出口と還気用天井
チヤンバー１８ｄの入口との間は、階段室によら
ずに、給気ダクト２１と同様の垂直ダクトを用い
てもよいし、あるいは、給気ダクト２１を最上位
の還気用天井チヤンバー１８ｄまで延長して、こ
れに接続し、最上位の還気用天井チヤンバー１８
ｄを他の各階の天井チヤンバー１８ａ〜１８ｃと
同様に送気流路として用い、各出口より排出され
る使用済み空気を、別に設けた還気通路を経て、
または、最上位の還気用天井チヤンバー１８ｄを
二分してその一つを送気流路とし、他の一つの還
気通路として、その還気通路より還気ダクト２６
に帰還させるようにしてもよい。

第１図における２８は、ヒートポンプ、もしく
はクーラまたはヒータなどの補助熱供給手段であ
り、熱交換機１５に接続してあり、地熱の利用の
みでは建築物内気温が適温になりえないような、
とくに熱い日、または寒い日に、この得助熱供給
手段を稼動させて、熱交換機に補助熱を供給する
ことができる。例えばソーラー温水器２９貯湯タ
ンクを併設する。またヒートポンプを用いた場合
に、これに地下水給水管３０を設ける。V′は温
度により制御される弁である。

発明の効果この発明は、スラブと天井間空間の天井チヤン
バーで送気流路を形成し、これに調和空気を送給
するのであるため、建築物全体の蓄熱が容易とな
り、スラブ面および天井面の全面から室内に冷熱
又は温熱が供給され、室内上部と下部の温度差の
少ない効率的な空調が行なわれる。また、建築物
内空気との熱交換に供される外気は、地下空間に
おいて地熱を与えられるので、建築物の恒温体化
が非常に容易になり、かつ、地熱を用いるからき
わめて経済的であり、顕著な省エネルギー効果が
得られる。

またこの発明は夏は涼しい夜間中調和空気を循
環させて、建築物内全体に冷熱を備蓄すれば日中
の建築物使用時間には、室内に快適な温度が得ら
れる。そして大きい蓄熱量により、在室者や機器
より発生する熱はたは窓より入る熱は、容易に躯
体に吸収されるため、地下空間で冷却された外気
を用いなくとも、長時間にわたつて室温の上昇が
ない。また、室温が上昇したときは、熱交換機を
稼動させれば、地下空間内で地熱により冷却され
た外気が建築物内空気との熱交換に供されるの
で、躯体には大地より得た冷熱が追加備蓄され、
建築物全体をきわめて低コストで、かつ、理想的
に冷房することができる。

また、冬には、熱交換機を稼動させることによ
り、地下空間通過中に地熱により加温された外気
が熱交換機において建築物内空気に熱を与えるの
で、前述と同様に躯体全体に蓄熱される。そし
て、地温は例えば13〜15℃であるが、建築物内で
は人体、諸機器、および窓より入る太陽熱などの
熱が発生されるため、室温は適温に上昇する。そ
して、熱交換機は、地下空間で地熱を与えられた
外気と、建築物内換気用排気の一部とを交換する
ようにした場合は、建築物内酸素の必要量を確保
することもできる。

特にこの発明では従来のダクト類がきわめて少
なくてよく、設備費の低下が著しくなる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の一実施例を示すものであ
り、第１図は断面図、第２図は第１図のイ，ロ，
ハの各円の部分の拡大断面図、第３図は窓部の断
面図である。Ａ…躯体、Ｂ…断熱体、１…外壁、２…屋根、
３…スラブ、９…外気流入口、１０…流出口、１
２…大地、１３…地下空間、１５…熱交換機、１
６，１６′…ダクトの入口、１７，１７′…ダクト
の出口、１８ａ〜１８ｃ…天井チヤンバー、２１
…給気ダクト、２６…還気ダクト、２８…補助熱
供給手段、２９…ソーラー温水器、３０…地下水
給水管。

Claims

【特許請求の範囲】１建築物のスラブとその下方の天井間の熱交換
用および換気通路用の天井チヤンバーとし、天井
チヤンバーの入口は、室の一側部に設けられて空
調機の吐出側に連結され出口には上階の窓周辺に
開口し、空調機から送られ、天井チヤンバーを通
つてきた調和空気は前記開口を通つて室内に送ら
れその室内の排気は廊下または階段室を経て還気
通路により前記空調機に返送することを特徴とす
る空気調和の循環方法。２建築物の地下部分に地熱との熱交換用の地下
空間を設け、地下空間には外気流入口と空調機の
吸入側へ連結される流出口を設け、建築物のスラ
ブとその下方の天井間の熱交換用および換気用通
路の天井チヤンバーとし、天井チヤンバーの入口
は、室の一側部に設けられて空調機の吐出側に連
結され、出口は上階の窓周辺に開口し、地下空間
を通して外気を地熱と熱交換して空調機に入れ、
空調機から送られ天井チヤンバーを通つてきた調
和空気は前記開口を通つて室内に送られ、室内の
排気は還気通路により前記空調機に返送すること
を特徴とする空気調和の循環方法。