JPS62500535A - 室のエネルギ−需要を補償する体系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 室のエネルギー需要を補償する体系 本発明は建物内における室のエネルギー需要全補償する体系にして、該室がなる べくは天井に配置された人工光線の照明体により、かつ外壁の少なくとも一つに 設けられた窓を通る日光によって照射されるようになっており、さらに通気装置 によって新鮮な空気が供給され、この時供給される新鮮空気の温度が少なくとも 所要の室温と等しくなるようにされた体系に関する。

前記建物の外壁は一般的にその一部分が透明な構造部分、たとえば懇よりなり、 かつ一部分が不透明な壁部分、たとえば正面板、壁または類似のものよシなり、 これら画部分はその断熱性において相当の差異がある。

普通の窓の場合は熱通過率（ｋ−値）は不透明壁部分の熱通過率（０，６〜０． ５ワット／平万メートル・Ｋ）の６倍以上（１，０〜２．８ワット／平方メート ル・Ｋ）に達する。しだがってガラス窓は寒冷な日には外壁の他の部分に比して その表面温度が低くなる。これによって窓の前の冷気低下および隙間風現象が生 じると共に、室内居住者の片側は照射不足となる６居住者の所要の快適性が確実 に得られるようにするためには窓の下に放熱器、対流暖房器、追加的床加熱器等 の如き暖房装置が配置され、これらによって発生される温風カーテンが低温窓衣 面の作用を補償するようにされる。

これら手段および装置には種々の重大な欠点が伴うニー建物の周囲まで延ばさね ばならぬような暖房配管を有する大きなかつ複雑な装置を必要とし、−暖房装置 を配置することによって窓区域の効用が著しく影響され、 一温風カーテンによって窓における温度差および熱伝達が大となり、これによっ て窓におけるエネルギー損失が増加する。

前述の型の体系はＣｈ　−ＰＳ　５５５．５１９によって周知である。この周知 の体系においては中央において浄化された給気、すなわち大気から取入れた新鮮 空気、場合によっては換気と混合された空気が中間天井を通して吹込まれかつ上 方から流入し、さらに孔明き天井として形成された中間天井を通して室内に少な くとも均等に分配される。この場合前記給気は少な（とも基本−または快適温度 ２０〜２２度Ｃに対応する温度を有し、空気の更新および給湿金行うと共に必要 に応じ室を冷却するためにも使用される。

寒冷期において外部に対する透過損失および窓の前の冷気低下を補償するために 、在来の技術による建物に関して冒頭に説明したように、窓の前に熱源として普 通の暖房装置の放熱器を配置し、冬期における室のエネルギー不足を補償するよ うにされる。

排気の搬出は直接中間天井の下方において行われる。

この体系においては給気は冷房需要の補償と、たとえば外気温度の非常洗低い場 合の所要熱の部分的補償とを行わねばならぬから、在来の建物の窓を通しての大 きな負荷に対応して、”出力”の大きな給気全搬送せねばならず、これは大量の 給気と比較的大きな換気回数／時を必要とする。この場合は上方から吹込まれる 給気は誘導および渦流によって既存の室内空気とできるだけ完全に混合せしめら れ、かっこの時前記吹込みは、たとえばＤＩＮ　１９４６による快適条件が人間 の居住範囲内に保持されるようにされる。同様に天井の近くにおける排気の取出 しによって体系が短絡的に作動するようにされる。

前述の如く室内空気は間接的に誘導および渦流によって交換されるから、６〜８ 換気回数／時なる大きな換気回数が必要とされる。さらに周知の体系は空気衛生 学の見地から比較的活性の低いものとされる。その理由は室内に存在する有害物 質が室から除去される前に均一に分配されるようになるからであり、この有害物 質の除去は稀釈化の原理に基づいて行われる。これは有害物質の濃縮を低く保持 するために給気内の新鮮空気部分を比較的大きくすることを条件とし、特に冬期 における運転時にはエネルギー需要が大となり、それによってたとえばＣＯ２− または居住性制御を微細に行い得ないようになる。

したがって本発明の目的は特に有害物質除去の見地から、改良された建物−およ び換気体系を供することであり、この体系においてはニ ー暖房運転時における透過損失の補償と、給気による冷房とに対するエネルギー 需要が相当少なく、−一般的に加熱または冷却すべき新鮮空気部分の少ない高品 質の空気が得られ、 −かつできるだけ少ない喚気回数によって高度の快適性が得られる。

前記目的は本発明によれば、窓全体の熱通過率（全に一値）および建物の外壁の 不透明壁部分の熱通過率が最大１ワット／平方メートル・Ｋなる値を有し、かつ 室の少なくとも一つの啼ヲ通して分配される給気の導入が床の近（において行わ れ、さらに前記室に対する給気の吹込み速度が人間の居住部分における快適速度 に対応する最大値を越えないようにすることによって達成される。

窓全体の熱通過率、すなわち全に一値は窓ガラスおよび枠に対する二つの各に一 値から合成され、この場合全に一値は総括的に実験によって決定され、または数 学的平均値として各に一値から計算され、この時前記値は窓ガラスおよび枠の平 面部分に対応して部分的に計算の中に組入れられる。

このような手段によれば居住時の暖房運転に際しては透過損失は内部の熱源−人 間、照明、装置および機械−により、かつ起り得る投射光線によって補償さ蜆し たがって換気体系は一つの加熱機能によって一特別の加熱体によることな（−そ の負担が軽減される。したがって暖房運転が行われる時に快適温度の給気が導入 され・この空気の導入および空気量は最適な空気衛生効果を考慮に入れて選択さ れる。給気の所要量が少ない時はその全部または大部分が大気からの新鮮空気で あるから、非常にゆるやかな速度で、しかも対応する少ない換気回数−暖房運転 の場合はｎ　＝　０．５−１　／時−で流入し、この場合有害物質はゆるやかに 天井の方に移動せしめられ、ここから排出される。この時はもちろん人間および 装置から発生する熱は正の態様で作用する。

なおこの新規な体系は原則にしだがって、熱的に安定し、かつ２０〜２２度Ｃな る快適温度を有する適温の新鮮空気の”海”を床の近くに発生せしめ、次にこれ によって一人間、機械および起り得る投射光線による一熱上昇風が”得られる” ようにする。人間がら発生する空気汚染物は一般的に高温時において生じるから 熱上昇風によって上昇し、ここで排気として吸引される。すべての内部熱源およ び窓を通しての入射光線は、前記上方および下方の空気層の温度差を大にする空 気の流れを安定させる。

窓の前において普通の追加加熱を行わな（ともこのような運転態様は可能である 。その理由は特に窓のに一値が小さいから、熱−およびエネルギー搬送機能にょ るの給気を少なくするためＫば、内部熱源および起り得る入射光線で十分であり 、すなわち極論な場合には透過損失が補償されるからであり、このだめには外壁 、特に窓における冷気低下も極端な場合ては快適条件の範囲内にあることが必要 であり、たとえば室と窓との温度差が３〜４度ｃ２越えてはならない。その理由 は窓の表面温度は、常態では最も低い壁の表面温度より高く、一般に人間の放射 損失を補償するだめの空気温度を必要としないようになっている必要があるから である。このような要求は請求の範囲第１項に示されているようなに一値を有す る外壁によって満される。

窓のこのような低いに一値はたとえば単一の窓ガラスではない多重窓ガラスによ シ、またはＥＰ　−Ａ　−１１７，８８５に記載されている手段によって得ら枢 別の可能性は高断熱性および高透明性材料、だどえばエーログレンをガラス板の 間に配置することによって得られる。壁部分のに一値の保持は周知の断熱一手段 および（または）−材料によって行われる。天井、床または内壁に対して断熱手 段を特徴とする特別の場合には、これら部材のに一値はもちろん外壁のに一値に 適合せしめられる。

室の非居住時−夜、週末および祝祭日−には冷却速度は多くの場合暖房を必要と しないように低く、熱需要が生じた時には所要室温の維持は出力の小さな、簡単 にして安価な追加暖房装置によって補償される。このためには照明体の中の追加 的な任意の照明体の電気的出力が適合するようになすことが望ましい。しかしな がらたとえば空気加熱装置を備えだ空気循環装置を設けることもできる。しかし ながらこの追加暖房装置の使用は快適条件によっては制限されず、該暖房装置が 非常に簡単に維持され、かつ間欠運転時に使用し得るようにされる。

冷房運転疋必要な”冷気”はこの新規な体系においては周知の態様により、供給 −すなわち新鮮空気を通して“供給”され、その所要の室温との温度差は制限さ れ、快適性の見地から１０〜１２度Ｃを越えないようにされる。しだがりて冷気 需要を補償するために毎時当りの換気回数（ｎ／時）が必要に応じ、給気に対す る最大許容吹込み速度まで高められる。冷房出力が小さい場合、すなわち給気に よって呈から除去される熱量が比較的少ない場合には、窓を通しての熱負荷が− そのに一値が小さいことと、場合によっては追加的日除は手段によって全透過エ ネルギ゛−が小となることによって一少なく々る。したがって換気回数は夏季に おいても最高はぼｎ　＝　３　／　ｈに制限し、かつ一般的にこの（直以下に保 持することができ、このように小さな換気回数に対しては、吹込み断面の大きさ が適当である場合には吹込み速度を≦２０センチメートル／秒なす必要がある。

排出すべき高温空気は熱上昇風にしたがって上昇するから、床の近くにおいて吹 込みを行うと共に、天井に周知の吸引装置を設けることが特に有効であり、これ によって周知の装置のほかに問題のある”短絡駆動装置”を設ける必要がなくな る。さらに外壁および窓の近くに排気開口を設け、該窓に発生した高温空気が直 接流出するようになすことができる。

さらに−夏季においても冬期においても一有害物質の搬出はゆるやかな稀釈によ ってではなく、常に上方に向う流動によって行われる。

さらに有利と考えられる点は最大給気温度が２０〜２２度Ｃであり、かつ最大吹 込み速度が０．２メ一トル／秒、特に０．１５メ一トル／秒であると言うことで ある。

さらにまた給気蓋はエネルギー節約のため種々の態様で制御することができ、た とえば −運転時には一定の容積を流動させるために、−排気の００２−または水分含有 量によって変動容積流動が制御され、 一室内の人間の数によって変動容積流動が制御され、−排気温度によって変動容 積流動が制御される。

次に図面によって本発明の実施例を詳述する。

唯一の図面は建物内における本発明によって形成された室を立体的に示した路線 図である。

この図は大きな建物１の部分としての室２を示すもので、該室は三つの側部と上 部および下部とが同様な広がりにより、すなわち回廊（図示せず）により囲繞さ れている。この室２は右側が外壁３によって閉鎖され、該外壁では窓４が設けら れている。

室２の天井５には相互に隔置された放射線反射器６が設けられ、該反射器内には 照明体７としての螢光管と、加熱体８としての普通の加熱体、たとえばセラミッ ク加熱体が設けられている。各反射器６および各放射体７．８自体は個々にかつ 別々に手により取り付けまだは取はずすことができる。

照明体７および加熱体８は、これらから取り出される出力が同じになるように選 択されても・る。この出力はたとえば２５ワット／平方メートル室面積である。

この場合各反射器６の所要人力は同じであるが、異るものとなすこともできる。

さらに反射器６の照明−および加熱体７，８は（最も簡単な場合は手動スイッチ により）相互にその電気回線に接続され、反射器６内において前記両方のエネル ギー釈放放射体７．８の一つまだは他のものだけを作動し得るようになっている 。

床９の近くにおいて、ドアー１０を備えた室の壁１８に回廊に対する換気装置の 吐出し格子１１（線図的に示された）が位置している。この換気装置は中央空気 浄化装置を有し、図には室２の排気から熱を回収するための熱交換器１２、なる べくは電気によって加熱される空気加熱器１３、空気冷却器１４および給気供給 装置としての通風機１５が示されている。この通風機は新鮮空気を吸入し、該空 気は予め濾過された後、場合によっては吐出し格子１１に流入する前に加熱また は冷却され、この場合新鮮空気の少なくとも１部分が熱交換器１２内の排気から 回収された熱によって加熱される。

吐出し格子１１ば１メートル幅のドアー１０全通って、幅５メートル、深さ４メ ートル、高さ３メートルの室２の全幅に対し二つの部分格子に分割されている。

この格子の後ろには、図示されていないが濾布または目のつんだ金属格子が配置 され、その流動抵抗がその供給配管内におけるよりも相当大となるようにされ、 したがって該供給配管内においては流動方向に見て吐出し格子１１の前に静的空 気圧力が発生し、この圧力は室２内に流入した空気を吐出し格子１１の全長に互 って確実に均等に配分する。

天井５の僅か下方において同じ壁１８の中に、全幅に亙って延びる排気細隙１６ または複数の開口が配置され、該開口（単数または複数）を通して有害物質およ び場合によっては過剰の熱を帯びた使用済みの排気が排気通風機１７によって吸 引され、かつ放熱媒体として熱交換器１２に導かれ、この中で必要に応じ前記排 気は建物１から搬出される前に、流入する新鮮空気に熱を与える。なお前記排気 細隙１６は有利に窓４の上方において外壁３の区域内て設けることができるが、 図には示されていない。

室２内に人間１９が立っている場合に人体熱学によって”駆動される”空気の流 れは矢印だよって示され前記寸法により室２の容積■は６０立方メートルとなる ；その外壁面積は１５平方メートルとなり、該面積の内１０平方メートルは窓面 積、５平方メートルは胸壁面積である。窓４は二重ガラスよりなり、かつそのに −値は窓ガラス間の透明被覆プラスチックフィルムの広がりによってほぼ０．７ ワツト／平方メートル・Ｋまで低下し、一方外壁の不透明部分のに一値は３０． ５ワット／平方メートル・Ｋとなる。

しだがって冬季においては窓４の透過損失は７ワツト／に、胸壁の透過損失は２ ．５７ツ）／に、合計９．５ワツト／にとなる。したがって−１０°Ｃなる設計 温度および２２°Ｃなる室温に対する快適値においては透過による損失出力は最 大３０４ワツトとなる。

室２内圧設置された照明−および暖房装置の出力はこれに対し５００ワツトであ るから透過損失は充分に補償することができる。

さらに居住時には一人の人間はほぼ８０ワツトヲ供給し；日光が照射しない場合 には照明を行わねばならぬから、室内の熱発生量は５８０ワツトとなり、しだが って排気は相当に過熱され、この熱全回収することによって新鮮空気全加熱する ことができる。したがって居住時において、窓４全通して室２内にｇ−０，３２ なる照射の平均エネルギーが透過される時には、透過損失を補償するためにはす でに平方メートル当り７０ワツトの照射強度で充分である。これは空が強（曇っ た場合の照射に対応し、この時は照明装置の追加部分を付勢せねばならぬ。

吐出し格子１１０幅の２／３がルーパーの隙間よりなり、かつ該ルーパーの高さ ｈ８が０．１メートルであると仮定すれば、給気の噴射に利用し得る流動断面Ａ ＝　２．６６７平方センチメートルとなる。有害物質全充分に搬出するためには 、冬季においてはｎ　＝　ｏ、ｓ　−ｉ／時なる換気回数が必要である。したが って室２に新鮮空気を供給するだめには８，３３３−１６，６６７立方センチメ ートル／秒なる空気量が必要であり、したがってまた仮定した吐出し開口におい ては３．１−６．３センチメートル／秒なる流速が必要であり；この速度は快適 条件に対して許容し得る最大吐出し速度より非常に低い。

新鮮空気全加熱するためＫは、−１０度Ｃなる設計温度から出発して熱回収が６ ５％なる場合には、換気回数がｎ二重、５／時であれば追加的に新鮮空気を前加 熱することによって１１２ワツトなる出力を発生させることができる。

非運転時には同様な透過損失が生じ、発生し得る漏洩に対しては換気回数ｎ　＝ 　０．１　／時となり、したがってこの場合は全損失はほぼ６６８ワツトに達し 、このような熱は設置した加熱棒８（てよっては得られない。

この場合はその全体または一部分だけがたとえば自動タイマーまたは室サーモス タットにより温度に関連して制御され、間欠的に運転されるようになる。非運転 時におけるエネルギー損失の補償に関しては、運転休止が長時間にわたる時には 、重要な日中照射全考慮に入れ、これを建物の蓄熱設備により損失を補償する追 加手段となすことができる。

冷房−または夏季運転においては、寥２内に対する空気の吹込み速度は隙間風現 象、しだがって非快適性を発生させることなくＶ＝２Ｏセンチメートル／秒まで 高めることができる。さらに給気の速度は室空気との混合によって比較的速やか に低下し、かつ室内の空気の運動はその大部分が熱関係によって決定される。

なおこの場合は窓４のに一値が低くなり、かつ残余の夕）壁３のに一値との差が 比較的小さくなることがわかる。特に周知の日光遮蔽手段−たとえば日除けおよ び（または）窓４のガラス板に対する反射被覆は、冷房運転時に窓４および外壁 ３が優勢な”熱源”全形成しないようにし、かつ室内の空気がこれによって大き な影響全党けないようにすることによって得られる。

このようにして本発明による許容吹込み速度が得らへこれだよって冷却された給 気は所要の室温より１２度Ｃだけ低くなり、快適条件−周知の如く外気温度より ６度Ｃ低い室温−を越える熱が搬出されるようになる。

今加キれた給気の吹込み速度および温度に対する前記限界憧により、毎秒の給気 流量は５３，０００立方センチメートルより犬となシ、この空気量から室２の換 気回数はｎ≧ろ７時となる。したがって給気と室内空気との温度差が１２度Ｃな る場合は過剰熱として６４０ワツトが搬出される。

国際調査報告 Ａｋｌ’ｂｌｃ：＜１ＴＯ”ＨＥＩトＩＴＥＲＮＡ’１４ＯＮＡＬＳＥＡＲＣＨ ＲＥＰＯＲＴＯＮＦｏｒ　ｍｏｒｅ　ａａｔａｉｌｉ　ａｂｏｕセ　ｔｈｉｓ　 ａｎｎａｘ　！

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．建物内における室のエネルギー需要を補償する体系にして、前記室がなるべ くは天井に配置された人工光線の照明体により、かつ外壁の少なくとも一つの中 の窓を通る日光によって照射され、さらに通気装置により新鮮な空気が供給され るようになっており、この時導入される給気の温度が少なくとも所要の室温と等 しくなるようにされている体系において、全窓（４）の熱通過率（全−ｋ−値ｋ Ｆ）および建物（１）の外壁（３）の不透明壁部分の熱通過率（ｋｗ）が少なく とも１ワット／平方メートル・Ｋなる値を有し、 かつ給気の導入（１１）が室（２）の少なくとも一つの壁に配分された床の近く （９）を通して行なわれ、かつ室（２）に対する給気の吹込み速度が人間（１９ ）の居住高さにおける快適速度に対応する最大値を越えないようにされているこ とを特徴とする体系。 ２．請求の範囲第１項記載の体系において、最高給気温度が２２℃であり、かつ 最大吹込み速度が０．２メートル／秒、なるべくは０．１５メートル／秒である ことを特徴とする体系。 ３．請求の範囲第１項または第２項記載の体系において、天井（５）内の通気装 置（１１−１７）の排気吸引装置（１６）が外壁（単数または複数）の近くに配 置され、かつ広い範囲、たとえば外壁幅の少なくとも８０％にわたって延びてい ることを特徴とする体系。 ４．請求の範囲第１項から第３項までの何れか一つの項に記載されたる体系にお いて、前記照明体（７）の中に追加的に電気的加熱棒（８）が配置され、該加熱 棒の出力が少なくとも対応する照明体（７）の電気的出力にほぼ対応するように なっていることを特徴とする体系。