JP2009092364A - Energy saving ventilation system and energy saving building provided therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高気密化された屋内の換気を行う換気装置を備えた省エネルギー換気システム及びそれを備えた省エネ建築物に関する。 The present invention relates to an energy-saving ventilation system including an airtight indoor ventilation device and an energy-saving building including the energy-saving ventilation system.
建築物の換気を行うものとして24時間換気システムが提案されている。また、省エネという観点から高気密、高断熱構造の建築物も建設されている。このような環境にあって、居室を有する、高気密、高断熱構造の建築物にも24時間換気システムの設置が建築基準法により義務付けられているため、設置しなければならないが、建築物に対して屋内環境改善のための24時間換気と、省エネルギー促進のための高気密化、高断熱化を要求することは、相反するものとなる。 A 24-hour ventilation system has been proposed to ventilate buildings. In addition, from the viewpoint of energy saving, buildings with high airtightness and high thermal insulation are being constructed. In such an environment, a building with a living room, a highly airtight and highly insulated structure, is obliged to install a 24-hour ventilation system under the Building Standards Law, so it must be installed. On the other hand, there is a contradiction in demanding 24-hour ventilation for improving the indoor environment and high airtightness and high heat insulation for promoting energy saving.
すなわち、24時間換気は、屋内の温度が最適であっても内気の滞留を抑制するのに換気をするため、最適温度の内気を屋外に排出し、温度も湿度も調節されていない外気を導入することになり、屋内の温度管理という観点からは不経済である。これに対し、屋外からの熱を遮断して屋内への熱影響を最小にするために高気密化、高断熱化をすることは、屋外からの熱負荷を低減させることはできるが、換気性能(掃気)が低減し、たとえばシックハウスにまつわる問題の発生が懸念されることとなる。コスト低減のために、24時間換気装置を設置しないで、たとえばトイレや浴室に設置される換気装置を24時間稼動させて換気を行うことも知られている。 In other words, the 24-hour ventilation ventilates the indoor air to keep it from staying even when the indoor temperature is optimal. Therefore, the indoor air at the optimal temperature is discharged to the outside and the outside air is not adjusted in temperature and humidity. This is uneconomical from the viewpoint of indoor temperature management. On the other hand, high airtightness and high thermal insulation to block the heat from the outside and minimize the heat effect on the indoors can reduce the heat load from the outside, but the ventilation performance (Scavenging) is reduced, and for example, there is a concern about the occurrence of problems related to sick house. In order to reduce costs, it is also known that ventilation is performed by operating a ventilation device installed in, for example, a toilet or bathroom for 24 hours without installing a ventilation device for 24 hours.
また、高気密、高断熱化する場合には、一般に床下換気孔が設置されなくなる事から、床下空間に耐久性上支障が生じるような水蒸気の滞留、結露の発生がおきないように床下防湿を入念に行う。また、床下空間を屋内と同質にし、床下における水蒸気の滞留を防止することも重要であることから、例えば床下に機械式強制排気装置を設置し、居室の空気を床下経由で屋外に排出することがある。 In addition, when high airtightness and high thermal insulation are used, underfloor ventilation holes are generally not installed, so that underfloor moisture is prevented so that water vapor stagnation and condensation do not occur in the underfloor space. Do it carefully. In addition, it is also important to make the underfloor space the same as indoors and to prevent the retention of water vapor under the floor.For example, a mechanical forced exhaust system is installed under the floor, and the air in the room is discharged to the outside via the underfloor. There is.
特許文献1には、高気密、高断熱化され、24時間換気システムと地中熱を利用した建築物において、地中熱で加熱又は冷却された外気を床下空間に導入するとともに、屋内から排出された内気も床下空間に案内して加熱又は冷却して、床下から屋内に供給する構成が記載されている。
特許文献2には、床下空間と屋内空間あるいは天井裏空間と屋内空間との間で内気を室内機で循環させる冷暖房システムが記載されている。In Patent Document 1, in a building that is highly airtight and highly insulated and uses a 24-hour ventilation system and geothermal heat, outside air heated or cooled by geothermal heat is introduced into the underfloor space and discharged from indoors. A configuration is described in which the inside air is also guided to the underfloor space, heated or cooled, and supplied indoors from under the floor.
特許文献1では、外気の調節に地中熱を利用しているので、コストが高くなるとともに、二階床下を二重床構造にして空調空気経路を確保し、床下空間と連結し送気装置により床下空気を上階蓄熱空間に送る構成としているので、構造が複雑でコストアップの要因となる。 In Patent Document 1, since geothermal heat is used to adjust the outside air, the cost is increased, and the second floor is made into a double floor structure to secure an air-conditioning air path and connected to the space under the floor by an air supply device. Since it is configured to send the underfloor air to the upper floor heat storage space, the structure is complicated and causes an increase in cost.
トイレや浴室に設置される換気装置を24時間稼動させるものにおいては、ただ単に換気をするだけで、屋内の換気経路を積極的に計画するものではなく、汚染空気の停滞の問題や、湿度の停滞、温度むらの要因などを積極的に改善するものには成り難い。また、換気経路を確保するために、屋内の異なる複数個所に排気装置を設ける場合も想定されるが、排気される内気の熱を回収して利用しようとする場合、排気箇所が複数になるため、熱エネルギーが分散してしまい、熱回収効率の点では好ましいものとは成り難い。 A ventilation system installed in a toilet or bathroom that operates for 24 hours does not simply plan the indoor ventilation route, just ventilate it, It is difficult to improve the stagnation and temperature unevenness. In addition, in order to secure a ventilation path, it is assumed that exhaust devices are provided at a plurality of different locations in the room. However, when collecting and using the heat of the exhausted indoor air, there are a plurality of exhaust locations. The thermal energy is dispersed and is not preferable in terms of heat recovery efficiency.
また、高気密高断熱化した場合、建物の耐久性を考慮すると、床下空間の除湿のために機械式強制排気装置の設置や構造を採らなければならず、新たな設備の導入によるコストアップと、強制換気装置によるエネルギーの消費と、室内熱エネルギーの浪費となってしまうという課題がある。また、室内空気が床下空間を経由し排気するため、CO2濃度が上昇した室内空気を床下空間に送ることになり、CO2によるコンクリートの中性化を促進することになり、耐力上重要な構造体の経年劣化をもたらす要因にもなる。特に特許文献2のように、屋内の空気を室内機で循環する場合、構造体がコンクリートスラブの場合、その中性化が促進されて、建築物の耐久性に影響を与え兼ねない。In addition, in the case of high airtightness and high thermal insulation, considering the durability of the building, it is necessary to adopt a mechanical forced exhaust system and structure for dehumidification of the underfloor space, which increases costs by introducing new equipment. There is a problem that energy consumption by the forced ventilation device and waste of indoor heat energy are caused. In addition, since the indoor air is exhausted through the underfloor space, the indoor air with an increased CO 2 concentration is sent to the underfloor space, which promotes the neutralization of concrete by CO 2 and is important in terms of strength. It also becomes a factor that causes aging of the structure. In particular, as in
本発明は、簡素な構成、低コストで屋内の温度や湿度管理と換気性能とともに建築物の耐久性を高めつつも、高効率な熱回収を行え、快適な屋内環境を実現可能な省エネルギー換気システムと省エネ建築物を提供することを、その目的とする。 The present invention is an energy-saving ventilation system that can achieve a comfortable indoor environment with a simple configuration, low cost, high temperature recovery, indoor temperature management and ventilation performance as well as highly efficient heat recovery. The purpose is to provide energy-saving buildings.
上述した目的を達成するために、本発明にかかる省エネルギー換気システムは、少なくとも高気密化されている屋内の内気を屋外へ排出する換気手段及び屋外から屋内へ外気を導入する給気導入部を有し、換気手段を作動して屋内の内気を所定回数入れ替えるように構成された換気装置を備え、屋外に向かって開口された外気取込口と屋内に開口された給気導入口にその両端がつながる給気導入経路で給気導入部を、屋内の床下空間に形成するとともに、給気導入経路に同通路内に取り込まれた外気の温度と湿度を調整して給気導入口に供給する空調装置を備えることを特徴としている。 In order to achieve the above-described object, an energy-saving ventilation system according to the present invention has at least ventilation means for discharging indoor air that has been air-tightened to the outside and an air supply introduction unit that introduces outside air from the outdoors to the inside. And a ventilation device configured to exchange indoor indoor air a predetermined number of times by operating the ventilation means, and both ends of the outdoor air intake port opened to the outdoors and the air supply inlet port opened indoors. An air supply unit that forms an air supply introduction part in the indoor underfloor space with a connected air supply introduction route, and adjusts the temperature and humidity of the outside air taken into the passage to the supply air introduction route and supplies it to the air supply inlet A device is provided.
上記省エネルギー換気システムにおいて、給気導入経路は、導入された外気が流通可能に複数に分割された空間部であり、空調装置は外気取込口に近い給気導入経路の最上流側に位置する空間部内に配置されていることを特徴としている。 In the above energy-saving ventilation system, the supply air introduction path is a space portion into which the introduced outside air is divided so that it can circulate, and the air conditioner is located on the most upstream side of the supply air introduction path close to the outside air intake port It is characterized by being arranged in the space.
上記省エネルギー換気システムにおいて、空調装置は、給気導入経路内に導入された外気を冷却または加熱する熱交換ユニットと、熱交換ユニットと接続されるヒートポンプユニットを備え、熱交換ユニットが給気導入経路内に配置され、ヒートポンプユニットが換気手段の屋外へ向かって開口された排気口と対向するように配置されていることを特徴としている。 In the energy-saving ventilation system, the air conditioner includes a heat exchange unit that cools or heats the outside air introduced into the supply air introduction path, and a heat pump unit that is connected to the heat exchange unit, and the heat exchange unit is in the supply air introduction path. It is arrange | positioned in the inside, and the heat pump unit is arrange | positioned so as to oppose the exhaust port opened toward the outdoors of the ventilation means.
省エネルギー換気システムにおいて、熱交換ユニットが配置された空間部よりも給気導入経路の下流側の空間内に配置され、同空間内の少なくとも温度または湿度の何れかを検出する経路状態検出手段と、屋内に配置され、経路状態検出手段で検出された情報を表示する経路状態検出手段と接続された表示手段とを有することを特徴としている。 In the energy-saving ventilation system, a path state detection unit that is disposed in a space downstream of the supply air introduction path from the space where the heat exchange unit is disposed, and detects at least one of temperature and humidity in the space; It is characterized by having a display unit connected to a path state detection unit that is disposed indoors and displays information detected by the path state detection unit.
本発明にかかる省エネ建築物の特徴は、上記何れかの省エネルギー換気システムを備えたことを特徴としている。 A feature of the energy-saving building according to the present invention is that any one of the energy-saving ventilation systems described above is provided.
上記省エネ建築物においては、屋内を形成する床部分を除いた少なくとも外壁、界床及び開口部に高断熱構造が用いられていることを特徴としている。あるいは屋内を形成する床部分を除いた少なくとも外壁、屋根、基礎及び開口部に高断熱構造が用いられていることを特徴としている。 The energy-saving building is characterized in that a highly heat-insulating structure is used at least on the outer wall, the boundary floor, and the opening except the floor portion that forms the interior. Alternatively, it is characterized in that a highly heat-insulating structure is used at least on the outer wall, roof, foundation and opening except for the floor portion forming the interior.
本発明によれば、高気密の建築物において、建物の床下空間を、屋内へ外気を取り込むための給気導入経路として利用するので、従来のように建物内の部屋毎に外気を取り込むための給気口を設けなくてもよく、給気導入経路につながる給気導入口に集約される。この集約された給気導入口から屋内へ供給される外気は空調装置で温度や湿度が調整されているので、外気が直接屋外から屋内に導入されることがなく、熱負荷が少なくなって、屋内の温度調整を効率的に行え、快適な屋内環境を実現することができる。また、屋内への外気取入部が給気導入口に限定されるので、換気装置の作動によって屋内の内気が屋外に排出されて計画的な屋内換気を行え、内気の排出による屋内の負圧化による不具合を防止しながら、効率のよい屋内空調を行え、より快適な屋内環境を実現することができるとともに、床下の給気導入経路に調湿された外気が導入されるので、床下空間に湿気が溜まり易いという高気密、高断熱の建築物の不具合も解消しながら、CO2濃度が低い外気が床下空間を流通することで、CO2の濃度が高い室内空気を流通させる従来の方法に比べ、コンクリートの中性化による耐力上重要な構造体の経年劣化を防止し建築物の耐久性を向上することができる。According to the present invention, in a highly airtight building, the underfloor space of the building is used as an air supply introduction path for taking outside air into the room, so that outside air can be taken in every room in the building as in the past. It is not necessary to provide an air supply port, and the air supply ports are connected to the air supply introduction route. Since the temperature and humidity of the outside air supplied indoors from this aggregated air supply inlet are adjusted by the air conditioner, the outside air is not directly introduced indoors from the outdoors, reducing the heat load, The indoor temperature can be adjusted efficiently, and a comfortable indoor environment can be realized. In addition, since the outdoor air intake section is limited to the air supply inlet, indoor air is exhausted to the outside by operating the ventilator, so that planned indoor ventilation can be performed. In addition to being able to achieve efficient indoor air conditioning while preventing problems due to airflow, it is possible to realize a more comfortable indoor environment, and humidity outside air is introduced into the air supply introduction path under the floor. Compared to the conventional method of circulating indoor air with a high concentration of CO 2 by circulating outside air with a low CO 2 concentration through the underfloor space while eliminating the problems of highly airtight and highly insulated buildings that are likely to accumulate In addition, it is possible to prevent the deterioration of the structure, which is important in terms of yield strength due to the neutralization of concrete, and to improve the durability of the building.
本発明によれば、換気装置は建築物の居室に設置が義務つけられているものなので、屋内空調のために個別に設置する必要がなく、コスト低減を図りながら高気密な建築物のセントラルヒーティングを行える。つまり、通常、セントラルヒーティングを行う場合はダクト及び送気ファン、その制御装置を用いて熱媒体としての空気を屋内の隅々に行き渡らせているが、本発明では、ダクトや制御装置や設備が不要になるので、送気ファンの稼働が不要であり、消費エネルギーを大幅に削減でき、コスト低減を図りながら24時間セントラルヒーティングを行え、より快適な屋内環境を実現することができる。 According to the present invention, since the ventilator is obliged to be installed in the room of the building, it is not necessary to install it individually for indoor air conditioning, and the central heating of the highly airtight building is achieved while reducing costs. Can be performed. In other words, when performing central heating, air as a heat medium is distributed to every corner of the room using a duct, an air supply fan, and its control device. In the present invention, the duct, control device, and equipment are used. This eliminates the need to operate an air supply fan, greatly reducing energy consumption, enabling 24-hour central heating while reducing costs, and realizing a more comfortable indoor environment.
本発明によれば、屋外の外気が空調装置で調整されて屋内に導入されるので、部屋毎に給気口を設けて直接、屋外から外気を屋内へ導入する場合に比べて、室内の熱負荷が低減されるとともに、床下空間の給気導入経路から導入される外気の温度設定によっては各部屋に対する空調機器の設置も不用となり、導入コストの低減と、冷暖房負荷が軽減され、屋内空調にかかるエネルギーを抑制することができる。 According to the present invention, outdoor outdoor air is adjusted indoors by an air conditioner and introduced indoors. Therefore, compared to the case where outdoor air is directly introduced indoors by providing an air supply port for each room, In addition to reducing the load, depending on the temperature setting of the outside air introduced from the supply air introduction path in the underfloor space, the installation of air conditioning equipment in each room may be unnecessary, reducing the introduction cost and reducing the heating and cooling load, and for indoor air conditioning Such energy can be suppressed.
本発明によれば、空調装置によって温度と湿度が調整された外気が床下空間に形成された給気導入経路を通過してから屋内に開口された給気導入口を介して屋内に供給されるので、外気の流通過程で建物の躯体や床にも熱が移動して蓄熱する事ができる。このため、床下空間(給気導入経路)がバッファーゾーンとして機能することになるので、外気の温度変化や湿度変化を吸収し、安定した温度と湿度の外気を屋内に供給可能となり、より快適な屋内環境を実現することができる。 According to the present invention, the outside air whose temperature and humidity are adjusted by the air conditioner passes through the supply air introduction path formed in the underfloor space, and then is supplied indoors through the supply air introduction opening opened indoors. As a result, heat can be transferred to the building frame and floor in the circulation process of the outside air to store heat. For this reason, the underfloor space (supply air introduction path) functions as a buffer zone, so it is possible to absorb changes in the temperature and humidity of the outside air, and supply outside air with a stable temperature and humidity indoors, making it more comfortable. An indoor environment can be realized.
本発明によれば、熱交換室以外の床部分には断熱構造がないので、床下空間に形成された給気導入経路内を空調装置により調節された外気が移動して躯体や床に熱が移動する際に、効率よく床を暖めたり冷やしたりすることで、直接体感温度を上げたり下げたりする効果があり、省エネルギーに寄与できるため、より快適な屋内環境を省エネルギーで実現することができる。 According to the present invention, since the floor portion other than the heat exchange chamber does not have a heat insulating structure, the outside air adjusted by the air conditioner moves in the supply air introduction path formed in the underfloor space, and heat is applied to the frame and the floor. When moving, the floor can be warmed or cooled efficiently to directly increase or decrease the sensible temperature and contribute to energy saving. Therefore, a more comfortable indoor environment can be realized with energy saving.
本発明によれば、空調装置を構成する熱交換ユニットを給気導入経路内に、熱交換ユニットに接続されたヒートポンプユニットを換気装置の屋外へ向かって開口された排気口と対向するように配置したので、24時間換気装置で集められた内気をヒートポンプユニットに24時間連続して供給できるため、熱交換ユニットへの熱の供給が常に安定して行われる。室内の空気は、生活活動によって湿度が高くなる場合があるが、当然熱エネルギーを蓄える能力が高くなる事となり、24時間換気装置で集められた熱エネルギーは、ヒートポンプユニットへ供給される事となり、熱交換ユニットへの熱の供給が効率よく促進される事となる。熱交換ユニットの稼働は温度設定、制御等の自動運転も当然行われるが、常にヒートポンプユニットに熱が供給される状態での運転となるので、より安定した省エネ運転が可能となる。特に冬場の低温下での運転には凍結による予熱ヒーター等での霜取り運転が必要になる場合があるが、室内の熱の供給が常に行われているので、凍結を防止することになり、予熱ヒーターの運転を防止することもできる。また、排熱により屋外の低温下での運転が少なくなり、エネルギー消費効率の低下を防止することができる。また、夏場の屋外の高温下での運転に伴い当然にして熱交換効率が低下する。これにも、常に内気が供給され、室内の排熱が供給されるためにエネルギー消費効率を低下させることなく省エネルギー運転が可能となる。これにより安定した熱回収が可能となり、省エネルギーが実現できる。 According to the present invention, the heat exchange unit constituting the air conditioner is arranged in the supply air introduction path, and the heat pump unit connected to the heat exchange unit is arranged to face the exhaust port opened to the outside of the ventilation device. Therefore, since the inside air collected by the ventilator for 24 hours can be continuously supplied to the heat pump unit for 24 hours, the heat supply to the heat exchange unit is always performed stably. The indoor air may become humid depending on daily activities, but naturally the ability to store heat energy will be high, and the heat energy collected by the 24-hour ventilator will be supplied to the heat pump unit, The supply of heat to the heat exchange unit will be promoted efficiently. As for the operation of the heat exchange unit, automatic operation such as temperature setting and control is naturally performed. However, since heat is always supplied to the heat pump unit, more stable energy saving operation is possible. In particular, operation at low temperatures in winter may require defrosting operation with a preheating heater or the like due to freezing. However, since indoor heat is always supplied, freezing will be prevented and preheating will be prevented. The operation of the heater can also be prevented. Further, exhaust heat reduces outdoor operation at low temperatures and prevents a reduction in energy consumption efficiency. In addition, the heat exchange efficiency naturally decreases with the operation at high temperatures outdoors in summer. Also in this case, since the inside air is always supplied and the exhaust heat in the room is supplied, the energy saving operation can be performed without reducing the energy consumption efficiency. This makes it possible to recover heat stably and realize energy saving.
空調装置が冷房運転されている場合には、ヒートポンプユニットは熱交換により加熱状態にあるので、換気装置によって排出口から排気される屋内の冷気によって冷却される。空調装置が暖房運転の場合にはヒートポンプユニットは熱交換により冷却状態にあるので、換気装置によって排出口から排気される屋内の暖気によって加熱される。このため、換気装置により換気用として排出された内気の排熱回収をヒートポンプユニットで行なうことができ、空調装置の熱交換効率が向上、すなわち、排気された内気からの熱回収効率が高まり、より省エネルギー化を図りながら、快適な屋内環境を実現することができる。 When the air conditioner is in cooling operation, the heat pump unit is heated by heat exchange, and is therefore cooled by indoor cold air exhausted from the outlet by the ventilator. When the air conditioner is in the heating operation, the heat pump unit is in a cooled state by heat exchange, and is thus heated by indoor warm air exhausted from the discharge port by the ventilator. For this reason, exhaust heat recovery of the inside air exhausted for ventilation by the ventilator can be performed by the heat pump unit, and the heat exchange efficiency of the air conditioner is improved, that is, the heat recovery efficiency from the exhausted inside air is increased. A comfortable indoor environment can be realized while saving energy.
本発明によれば、熱交換ユニットが配置された空間部よりも給気導入経路の下流側の空間内に配置され、同空間内の少なくとも温度または湿度の何れかを検出する経路状態検出手段で検出された情報が屋内に設けられた表示手段に表示されるので、居住者が床下空間の状況を確認することができるので、任意に空調装置のオン/オフを選択することができるとともに、経路状態検出手段で検出された情報に基づき、自動的に空調装置の運転を制御するようにしても良い。 According to the present invention, the path state detection means is disposed in the space downstream of the air supply introduction path from the space where the heat exchange unit is disposed, and detects at least either temperature or humidity in the space. Since the detected information is displayed on the display means provided indoors, the occupant can check the status of the underfloor space, so that the air conditioner can be arbitrarily turned on and off, and the route The operation of the air conditioner may be automatically controlled based on the information detected by the state detection means.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図1は、本発明が適用された省エネ建築物の一例である二階建ての木造戸建住宅(以下「木造住宅」と記す)の概念図ある。図1において、木造住宅は、コンクリート製の建物基礎部1と躯体2とで構成されている。建物基礎部1の上に設けられる躯体2は柱、梁、壁などの周知の構造部材によって構成されていて、その内部が屋内3とされている。この木造住宅は、窓のような開口部20が複数設けられていて、各開口部20は高気密高断熱の仕様で構成されている。この屋内3は、高気密化されているとともに、床4の一部を除いて高断熱化されている。高断熱化の手法としては、外張断熱工法が用いられていて、後述する熱交換室上部の床以外の床4と建物基礎部1の部分を除いて断熱材が住宅の基礎、外壁と屋根部分に装備されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram of a two-story wooden detached house (hereinafter referred to as “wooden house”) which is an example of an energy-saving building to which the present invention is applied. In FIG. 1, a wooden house is composed of a building base 1 and a
この住宅は、省エネルギー換気システム100が装備されている。省エネルギー換気システム100は、24時間換気装置5と、屋外から屋内へ外気を導入する給気導入部と、空調装置9を備えている。24時間換気装置5は、図3、図4にも示すように、各居室に設けられた排気口51が連通する排気用ダクト52と、排気用ダクト52の経路上に配置された換気手段53と、屋外につながる外気導入口54A,54Bとを備えている。排気用ダクト52の終端は屋外に向かって開口されていて野外排気口55とされている。本形態において外気導入口は、例えば階段6の下とキッチンカウンター7の下の2箇所にそれぞれ設けられている。階段6下の外気導入口を54A、カウンター下の外気導入口を54Bとする。換気手段53は、ファンがモータ駆動により回転することで屋内の内気を吸引する周知のものである。吸気導入部と野外排気口はお互いに影響しないような配置計画であり、汚染された排気が室内に戻らないような配慮をしている。 This house is equipped with an energy saving
このため、24時間換気装置5の換気手段53が作動すると、屋内3が負圧化し、内気が各居室に設けた排気口51から吸い込まれて排気用ダクト52を介して屋外排気口55から屋外に排出されるとともに、外気導入口54A,54Bから外気が導入されることで屋内換気が行われる。24時間換気装置5は、例えば換気手段53を作動させることで、屋内3の内気を1日のうちに所定回数入れ替えるように構成されている。符号10はキッチンに設置されたレンジフードを示す。このキッチンのレンジフード10を稼働させる場合、屋内3の空調された空気も排気することになる。レンジフード10は排気能力が高いために屋内空調空気を排出することになれば、省エネルギーに逆行することになる。そのため、レンジフード用の吸気口101をキッチン内に設置して専用の換気経路を最短で確保するように構成されている。このため、屋内3の空調空気の排出が抑えられ、室内空調エネルギーの浪費を防止することができる。 For this reason, when the ventilation means 53 of the 24-
本形態にかかる住宅の特徴は、屋外から屋内3へ外気を導入する給気導入部を、建物基礎部1と床4との間に形成される床下空間に形成した給気導入経路8の一箇所に集約し、この給気導入経路8内に空調装置9を設置し、同通路内に取り込まれた外気の温度と湿度を空調装置9で調整し、換気手段53を作動させることで外気導入口54A,54Bから屋内に導入して屋内3の換気と同時に空調を行うようにしたセントラルヒーティング構造にある。 A feature of the house according to the present embodiment is that one of the air
給気導入経路8は、建物基礎部1の立ち上がり部に、屋外と連通するように開口された外部給気口81と、階段下とカウンター下の給気導入口54A,54Bにつながるように形成されている。建物基礎部1は、図2に示すように、少なくとも建物1階の居室の形状に合うように複数に分割されている。高気密住宅の場合、建物基礎部1に床4が設置される構造となるので、建物基礎部1と床4との間に隙間がなく給気導入経路8も分断されてしまう。そのため、分割されている建物基礎部1の互いに隣接する立ち上がり部分1Aに流路を形成する穴82を形成している。立ち上がり部分1Aには、排水管やガス管を通すための穴を、建物基礎部1をコンクリートで成型する際に形成するので、このときに穴82も一緒に形成すればよい。この穴82を立ち上がり部分1Aに形成することで、外部給気口81から給気導入口54A,54Bまでが連通することになる。 The air
本形態では、外部給気口81が位置する分割空間A1と外気導入口54A,54Bが位置する分割空間A2とを仕切る立ち上がり部分1Bには、穴82を形成していない。これは、この部分に穴82を形成してしまうと、外部給気口81から導入された外気が直ぐに外気導入口54A,54Bから屋内3に導入されてしまい、給気導入経路8内を万遍なく流通できなくなるためである。 In this embodiment, no
図1に示すように、空調装置9は、給気導入経路8内に導入された外気を冷却または加熱する熱交換ユニット9Aと、図2に符号240で示す冷媒配管を介して熱交換ユニット9Aと接続されるヒートポンプユニット9Bを備えた一般的な冷媒式ヒートポンプ方式の冷暖房装置である。このうち、ヒートポンプユニット9Bは野外排気口55と対向するように屋外に設置され、熱交換ユニット9Aは、図2に示すように、給気導入経路8内の分割空間A1に設置されている。つまり、熱交換ユニット9Aは、外部給気口81に近い給気導入経路8の最上流側に位置する分割空間A1内に設置されている。このため、分割空間A1は熱交換室として機能することになる。なお、この分割空間A1の上部の床4には断熱が施されている。 As shown in FIG. 1, the
本形態では、少なくとも外部給気口81に防虫網84を設置し、給気導入経路8から外気導入口54A,54Bを介して屋内3に虫が侵入するのを防止している。無論外部給気口81ではなく給気導入経路8上の穴82の何れか1つに防虫網84を設置しても良いが、熱交換ユニット9Aに虫が付着して熱交換効率が低下することを考えると、熱交換ユニット9Aより給気上流側に防虫網84を設置するのが好ましいといえる。 In this embodiment, an
このような構成の住宅とすると、床4と建物基礎部1の間に構造的に形成される床下空間を、屋内3へ外気を取り込むための給気導入経路8として利用するので、従来のように建物内の部屋毎に外気(空気)を直接取り込むための給気口を設けなくてもよく、給気導入経路8につながる給気導入口54A,54Bに外気取入部が集約されることとなる。この集約された給気導入口から屋内3へ供給される外気は、空調装置9を作動することで温度や湿度が調整されるので、外気が直接、屋外から屋内に導入されることがなく、熱ロスが少なくなり、屋内3の温度や湿度の調整を効率的に行うことができる。外気導入口の設置場所や数は、本形態のものに限定されるものではなく、単位時間当たりの排気量(換気量)と換気経路の関係、屋外の環境等で適宜定めればよい。 If it is set as the house of such a structure, since the underfloor space structurally formed between the floor 4 and the building foundation part 1 is used as the air
また、屋内3への外気取入部が給気導入口54A,54Bに限定されるので、換気手段53の作動によって屋内3の内気が屋外に排出されて計画的な屋内換気を行え、十分な給気面積および経路を確保し、内気の排出による屋内3の負圧化による玄関ドア開閉時の重さや反響音などの不具合を防止しながら、効率のよい快適な屋内空調を実現することができるとともに、床下に湿気が溜まり易いという高気密の建築物の不具合も床下の給気導入経路8に外気が導入されるので解消することができる。さらに、高気密高断熱化された住宅でありながら、床下空間に外気を導入し、その外気の温度や湿度を調整するので、高気密高断熱化住宅の課題である床下空間の湿気対策が可能となり、また、CO2濃度が低い外気を床下空間に流通させるために、CO2の濃度が高い室内空気を流通させる従来の方法に比べ、コンクリートの中性化による耐力上重要な構造体の経年劣化を防止し建物の耐久性を向上することができる。In addition, since the outside air intake part to the indoor 3 is limited to the
24時間換気装置5は、建築物に設置が義務づけられているものなので、屋内空調のために個別に設置する必要がなく、コスト低減を図りながら高気密で高断熱な住宅のセントラルヒーティングを行える。 Since the 24-
本形態では、給気導入経路8に取り込まれた屋外の外気が空調装置9で調整されて屋内3に導入されるので、従来の高気密住宅のように部屋毎に給気口を設けて直接、外気を屋外から屋内へ導入する場合に比べて、熱負荷が低減するとともに、床下空間の給気導入経路8から導入される外気の温度設定によっては各部屋に空調機器を設置しなくても済み、導入コストの低減と、冷暖房負荷が軽減され、屋内空調にかかるエネルギーを抑制することができる。 In this embodiment, outdoor outdoor air taken into the air
空調装置9によって温度と湿度が調整された外気が床下と建物基礎部1の間の床下空間に形成された給気導入経路8を通過してから屋内に開口された給気導入口54A,54Bを介して屋内3に供給されるので、外気の流通過程で建物基礎部1や床4にも熱が移動し、建物基礎部1や床4を蓄熱部として利用することができる。このため、床下の空間(給気導入経路8)をバッファーゾーンとして活用することができ、外気の温度及び湿度の変化を吸収して安定した温度及び湿度の外気を屋内3に供給することができ、より快適な屋内空調を行える。
特に本形態では、熱交換室となる空間A1上部の床を除く床4部分には断熱構造がないので、床4と建物基礎部1の間に形成された給気導入経路8内を空調装置9により調節された外気が移動して建物基礎部1や床4に熱が移動する際に、効率よく床4を暖めたり冷やしたりする床暖房や床冷房が可能となる。このため、屋内に居る人の直接体感温度を上げたり下げたりする効果があり、省エネルギーに寄与できるため、より快適な屋内環境を省エネルギーで実現することができる。 In particular, in this embodiment, since the floor 4 portion excluding the floor above the space A1 serving as a heat exchange chamber has no heat insulation structure, an air conditioner is provided in the supply
本形態では空調装置9を構成する熱交換ユニット9Aを給気導入経路8内に、熱交換ユニット9Aに接続されたヒートポンプユニット9Bを排気口55と対向するように配置したので、空調装置9が冷房運転されている場合には、熱交換により加熱状態にあるヒートポンプユニット9Bに対して野外排出口55から排気される屋内の冷気が当たるので、ヒートポンプユニット9Bを冷却することができる。空調装置9が暖房運転の場合には、熱交換により冷却状態となるヒートポンプユニット9Bに対して野外排出口55から排気される屋内の暖気が当たるので、ヒートポンプユニット9Bを暖めることができる。このため、換気手段53により換気用として排出された内気の排熱回収をヒートポンプユニット9Bで行うことができ、空調装置9の熱交換効率が向上し、より省エネを促進することができる。すなわち、従来のようにトイレなどの換気装置を24時間稼動させて換気を行う場合よりも、野外排出口55一か所からまとめて内気を排気することで、空調装置の熱交換効率が向上、つまり、排気された内気からの熱回収効率が高まり、より省エネルギー化を図りながら、快適な屋内環境を実現することができる。 In this embodiment, the
本形態において、空調装置9に変えて特許文献1のような地中に埋設した給気パイプを給気導入経路8内に配置して地中熱を利用した場合を想定してみる。この場合、地中熱との間で熱交換する給気パイプ内に結露が発生するので、雑菌の繁殖やカビの発生が懸念される。これではせっかく新鮮な空気であるはずの外気が室内に供給されるときに、カビの胞子や雑菌群などによって汚染されることが想定されるので、好ましい形態とはいえない。また、地中熱交換パイプは熱交換の必要性から、ある程度の距離が必要になる。そのため管内の流体抵抗が増すために、より強力な換気能力が必要になり、消費エネルギーを無駄に消費することや、負圧環境がより強まることで、玄関ドア開閉時の重さや反響音などの不具合など、生活者への負担が懸念されるので、好ましい形態とはいえない。 In this embodiment, it is assumed that an air supply pipe embedded in the ground as in Patent Document 1 is arranged in the air
給気導入経路8内となる建築基礎部1の各空間内に、竹炭や木炭などの調湿や空気清浄が可能な材料を施してもよい。これら材料を施すことで、空調装置9で温度調整され、かつ清浄にされた外気を屋内3へ導入することができ、屋内環境をより快適なものにすることができる。空調装置9を作動させなくても快適な温度帯となる所謂中間期(春や秋)など、床下の空間(給気導入経路8)をバッファーゾーンとして活用する事と、床下空間部1の各空間内に施した竹炭や木炭などの材料で、外気をより調湿や清浄することができるので、換気手段53の作動により清浄され調湿された外気を屋内3へ導入することができる。 In each space of the building foundation 1 that is in the air
建物基礎部1のコンクリートや床4は、空調装置9により温度調整された外気が給気導入経路8内を通過することで、暖めたり冷やされたりするので、これら建物基礎部1や床4には熱容量の大きい部材を用いて蓄熱性を高めるようにしても良い。また熱容量の大きい部材を床下空間内に設置しても良い。またこのように蓄熱性を高めた上で、空調装置9を日中作動する場合には太陽光発電を利用することで、消費エネルギーやランニングコストを低減することにつながる。また、空調装置9を夜間作動する場合には低料金の深夜電力を利用することでもランニングコストを低減することができる。 The concrete and the floor 4 of the building foundation 1 are heated or cooled by the outside air whose temperature has been adjusted by the
空調装置9としては、所謂家庭用や業務用の冷媒ヒートポンプ方式のエアコンに限定されるものではない。また、暖房時の熱源としては、温泉、太陽熱、各種廃熱の利用やその他自然エネルギーを利用し、冷房時の熱源としては井戸水や各種廃熱を利用してもよい。これら熱源の選択は、建築物の規模や規制、施主の要求等によって、適宜行えばよい。 The
また、換気システムとしては24時間換気装置5を用い、その換気手段53を用いて内気を排出、外気を導入しているが、換気装置としては屋内3に設ける形態に限定されるものではなく、屋外に設ける形態であってもよい。要は、換気経路を計画し、最終的に屋外に排出できる24時間換気を行える事が重要であり、空調が必要でない気候では、空調手段9も無論停止し、新鮮な外気を上記経路に導くことによって汚染された室内3の内気の停滞がなく、屋内3を新鮮空気に満たされるようにすることができる。 In addition, the 24-
上記外部給気口81には、同給気口を任意に開閉するシャッターを装備してもよい。これは、極端に雨天が続く梅雨時期など、高湿度の外気をあえて床下空間に導入することを調整できるようにする事や、空調装置9のメンテナンスを考慮して設置するもので、メンテナンス時にこのシャッターを閉めればよい。ただし、このシャッターを閉めてしまうと室内換気が阻害されるため、メンテナンス時の作業口として、従来から利用されている図3に示す外部給気口102を併設してもよい。 The external
このような構成とすることで、居住者の便宜上の選択肢を広げることができ、また床下空間のメンテナンス性を向上することが可能となり、より快適な屋内環境を省エネルギーで実現することができる。 By adopting such a configuration, it is possible to expand options for the convenience of the occupants, improve the maintainability of the underfloor space, and realize a more comfortable indoor environment with energy saving.
シャッターの閉める形態としては、例えば梅雨時はシャッターを閉めて空調装置9をドライ運転することで、湿気がたまりやすい床下空間を乾燥させることができる。寒冷地において空調装置9が故障した場合、このシャッターを閉めて、床下空間に外気が入ってこないようにし、周知の外壁吸気口102を利用することが挙げられる。 As a form of closing the shutter, for example, by closing the shutter and performing a dry operation of the
次に本発明を適用した住宅の各種計測結果について説明する。
図3、図4に示す住宅は木造二階建て延べ床面積115m2の専用住宅で、一階にはリビング、ダイニング、台所、トイレ、脱衣室、風呂場、和室があり、二階には寝室と子供部屋、書斎がある4LDKの間取りとなっている。Next, various measurement results of a house to which the present invention is applied will be described.
FIG. 3, in a private residential houses wooden two-story floor area 115m 2 shown in FIG. 4, the living room on the first floor, dining, kitchen, toilet, dressing room, bathroom, there is a Japanese-style room, bedroom and children on the second floor It is a layout of 4LDK with room and study.
この住宅の熱損失係数Q値は、2.32W/m2kの性能(住宅・建物の次世代省エネルギー基準判定書、別紙参照)を有している。The heat loss coefficient Q value of this house has a performance of 2.32 W / m 2 k (see the next-generation energy-saving standard judgment document for houses and buildings, attached).
建物全体の総隙間面積は気密測定を実施し、(住宅の気密性能試験結果報告書、別紙参照)により0,3cm2/m2とであった。The total clearance area of the entire building was measured to be hermetic, and was 0.3 cm 2 / m 2 according to the report on the results of hermetic performance tests on houses (see attached sheet).
本形態では、高気密高断熱の専用住宅に、外気導入口54A,54Bを設置し、24時間換気装置5を作動して排気を行うことで換気を計画的に行なうようにした。言わば、高気密とすることで、外気導入口54A,54Bのみから外気を給気する事が可能となり、計画的な換気を行うことができる。これは、気密が取れていないと、外気導入口54A,54B以外の隙間から、外気が入ってしまい、計画的に換気ができなくなることを防止するためである。 In this embodiment,
このような構成とすることで、屋外の新鮮空気(外気)を外気導入口54A,54Bから屋内に給気することができる。このときの給気量を実際に風量測定器で測定した。測定器は、コーナー札幌株式会社製/型式KNS−230型、製造ナンバー97−365669を用いた。測定結果は、150m3/hの給気量であった。With this configuration, fresh outdoor air (outside air) can be supplied indoors from the
屋内には24時間換気装置5の排気により給気が行われるので、屋内からの排気量も上記計測器で計測したところ、排気量は161m3/hであった。給気量と排気量には約11m3/時の差があるが、この差は外気導入口54A,54B以外の住宅の隙間からの給気量と考えられる。Since indoor air is supplied by the exhaust of the
建築基準法では、屋内(居室)の容積の気積を所定回数である2時間に1回入れ替える事が規定されて、計画給気が要求されており、それに見合う換気手段53の選定を必要であり、本形態の住宅もこれを達成できる換気手段53が設置されている。計測した住宅の必要換気量は110.39m3/時であり、余裕をもった換気量が確保されている。The Building Standards Law stipulates that the volume of the indoor (living room) volume should be changed once every two hours, which is the predetermined number of times, and that the planned air supply is required. There is also a ventilation means 53 that can achieve this in the house of this embodiment. The measured ventilation capacity of the house is 110.39 m 3 / hour, and a sufficient ventilation volume is secured.
このように計画給気を達成することで、給気による熱負荷を集中的に制御することが可能になる。本形態では、分割空間A1を熱交換室と位置づけ、給気された新鮮空気(外気)を、ヒートポンプユニット9Bにより制御する。 By achieving the planned supply air in this way, it becomes possible to centrally control the heat load caused by the supply air. In this embodiment, the divided space A1 is positioned as a heat exchange chamber, and the supplied fresh air (outside air) is controlled by the
次に温度と湿度の計測結果について図3〜図6を主に用いて説明する。 Next, the measurement results of temperature and humidity will be described mainly with reference to FIGS.
図3は図1に示す住宅の一階平面図、図4は図1に示す住宅の二階平面図である。計測には周知のデータロガーを用いた。温度を測定するデータロガーの設置箇所は、建物基礎部1に設けた外部給気口81、屋内に設けた外気導入口54B、床下空間に設置した熱交換ユニット9Aの空気吹出口近傍、一階リビング、図1に示す天井付近の排気口51の計5箇所とした。湿度を測定するデータロガーは、熱交換ユニット9Aの外部給気口81近傍と図1に示す屋内に設けた外気導入口54Bの2箇所とした。図3,図4において矢印は室内の気流の流れを示す。また、符号51は各居室に設けた排気口をそれぞれ示す。 3 is a first floor plan view of the house shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a second floor plan view of the house shown in FIG. A well-known data logger was used for the measurement. The location of the data logger for measuring the temperature is the external
空調手段9には2,2kw/hのルームエアコンを使用し、24時間換気装置5も稼動状態として5日間連続計測した。また、室内取り入れ時の外気温度が26℃になるように空調手段9で冷却した。このときの温度の計測結果を図5に示す。図5において、縦軸は温度を横軸は時間経過を示す。図5において、波形1が外部給気口81での温度変化を、波形2が,床下空間に設置した熱交換ユニット9Aの空気吹出口近傍の温度変化を、3が外気導入口54Bの温度変化を、波形4がリビングでの温度変化を、波形5が排気口51での温度変化をそれぞれ示す。 A room air conditioner of 2, 2 kw / h was used as the air conditioning means 9, and the 24-
図6は、空調手段9には2,2kw/hのルームエアコンを使用し、24時間換気装置5も稼動状態とし、室内取り入れ時の外気温度が24℃になるように空調手段9で冷却して2日間連続計測したときの温度湿度の計測結果をしめす。図6において、縦軸は湿度を横軸は時間経過を示す。図6において、波形6が外部給気口81での湿度変化を、波形7が屋内排気口51での湿度変化をそれぞれ示す。 In FIG. 6, a room air conditioner of 2, 2 kw / h is used as the
図5の波形1には5つの大きなピーク山が存在するが、これは日中で外気温度が高くなっているためである。ピーク山とピーク山に外気温度が低下しているのは夜間で温度が低下したためである。 There are five large peak peaks in the waveform 1 of FIG. 5 because the outside air temperature is high during the day. The reason that the outside air temperature is decreasing between the peak mountain and the peak mountain is that the temperature decreased at night.
図5及び図6に示す計測結果から、波形1で示すように外気温度が大きく変化しても、波形3,4は比較的安定している。これは、熱交換された空気を媒体とし、床下の空気導入経路8であるバファー空間に蓄熱した熱エネルギーによって温度の変化を吸収しているため、屋内3に安定した温度に調節された新鮮空気(外気)が給気されているためである。波形2が一定の振幅で推移しているのは、データロガーを床下空間に設置した熱交換ユニット9Aの空気吹出口近傍に設置し、所定温度を維持するように24時間自動運転をさせたためである。波形6で示すように、外気の湿度が大きく変化しても、波形7は比較的安定している。これは熱交換ユニット9Aにより、空調された外気は除湿されかつ、床下の空気導入経路8であるバッファー空間の空気により湿度の変化を吸収しているためである。 From the measurement results shown in FIGS. 5 and 6, even if the outside air temperature changes greatly as shown by the waveform 1, the waveforms 3 and 4 are relatively stable. This is because the heat exchanged air is used as a medium and the change in temperature is absorbed by the thermal energy stored in the buffer space, which is the
これにより屋内3に供給される新鮮空気の温度、湿度を集中して制御することが可能になる。屋内3に導かれた新鮮空気(外気)は、居室の気積の空気量2時間に1回以上の量で換気(入れ替えるために)され、その空気の熱量を利用し最終的に24時間換気装置5により排出する経路を計画的に確保することで、まんべんなく新鮮空気を各居室に行き渡らせる事が可能となり、室内の温度を均衡化することができる。各居室のドアを閉めた状態でもこのドアにはアンダーカットが施されており空気の流通を阻害しない構造となっている。無論この形態に限定するものではなくガラリを施したりすることもでき、要は使い勝手と空気の流通を兼ね備えるものであれば限定されない。また、屋内では、新鮮空気(外気)が供給されて絶えず入れ替わっているために汚染された空気が停滞することがなく、室内空気を常に健康的な状態に維持することができる。 This makes it possible to control the temperature and humidity of fresh air supplied to the indoor 3 in a concentrated manner. The fresh air (outside air) guided to the indoor 3 is ventilated (to be replaced) at least once every 2 hours in the air volume of the living room, and finally is ventilated for 24 hours using the heat of the air. By systematically securing the discharge path by the
上記住宅において、汚染指標によるCO2濃度の計測を行った。計測に用いた機器は株式会社アルデエンジニアリング製/室内空気監視モニターCMX−1001(2007年製造)である。In the above house, the CO 2 concentration was measured by the pollution index. The instrument used for the measurement is Alde Engineering Co., Ltd./indoor air monitoring monitor CMX-1001 (manufactured in 2007).
新鮮空気(外気)が屋内に供給される位置となる、階段下の外気導入口54Bから導入される空気CO2濃度を計測したところ413ppmであった。リビングでの計測を行ったところ665ppmであった。吹き抜けを介して2階天井に配置された排気口51付近では568ppmであった。2階部寝室の天井に配置された排気口51では630ppm、子供部屋の天井に配置された排気口51では679ppmであった。Fresh air (outside air) is a position which is supplied to the room, was 413ppm where air CO 2 concentration is introduced from the outside
ビル管理法建築物環境衛生管理基準によれば、一般的室内汚染物質の許容濃度は、二酸化炭素の含有量は1000ppm以下と規定されている。これは室内空気汚染濃度の一つの指標となる濃度であり、他に一酸化炭素濃度、二酸化窒素濃度、ホルムアルデヒド濃度、浮遊粉塵の量、ラドン濃度、体臭基準などが規定されており、一般生活や活動の中で発生する成分の濃度である。本形態の住宅においては、各居室において1000ppm以下であるので、良好な屋内換気が行なわれているといえる。 According to the Building Management Law Building Environmental Sanitation Management Standard, the permissible concentration of general indoor pollutants is stipulated that the carbon dioxide content is 1000 ppm or less. This is a concentration that is one index of indoor air pollution concentration. Besides, carbon monoxide concentration, nitrogen dioxide concentration, formaldehyde concentration, amount of suspended dust, radon concentration, body odor standards, etc. are regulated, This is the concentration of the component that occurs in the activity. In the house of this form, since it is 1000 ppm or less in each living room, it can be said that favorable indoor ventilation is performed.
次に上記風量測定器を使い排気口51における排気量を個別に測定した。 Next, the exhaust amount at the
1階台所天井に設置した排気口51では、30m3/h、1階脱衣室では28m3/h、2階吹き抜け上部天井の排気口51と2階トイレは同じ回路となっており、あわせて40m3/h、2階の寝室では28m3/h、同階子供部屋では28m3/hであり、総計で161m3/hとなっている。In the
このように最終的に屋内3をまんべんなく新鮮空気(外気)が移動する経路を確保する。すなわち、給気口と排気口の配置を計画的に配置し、その間の経路が室内空間を利用した経路を確保することで室内の隅々に新鮮空気が行き渡ることになり、健康的な室内空気環境を形成し、また同時に温度ムラのない快適な温度環境を安定して形成することが可能となっている。 In this way, finally, a route through which fresh air (outside air) moves evenly in the indoor 3 is secured. In other words, the arrangement of the air supply and exhaust ports is systematically arranged, and the route between them secures a route using the indoor space, so that fresh air is distributed throughout the room, and healthy indoor air An environment can be formed, and at the same time, a comfortable temperature environment without temperature unevenness can be stably formed.
高気密高断熱の省エネルギー住宅では外気の影響を受けないような構造になっているが、24時間換気が建築基準法の規定により義務付けられ、多くの住宅では、新鮮空気(外気)を直接居室に給気しているために、夏は熱い空気が直接入り室温上昇の原因となり、また冬は冷たい空気が直接居室に入る構造であったため利用者により給気口を閉じて換気装置を止める事が数多くあった。これによって、外気の流通が極端に低い高気密高断熱住宅では、二酸化炭素濃度上昇による健康障害や、揮発性有機物(VOC)濃度上昇によるシックハウス症候群による健康障害、空気中の水分量の上昇による、カビの発生、カビを食するダニの発生等による、アレルギー障害などの健康障害症例が多く報告されている。また、室内空気の湿度上昇や二酸化炭素濃度上昇は、壁内結露や腐食やコンクリートの中性化を促進させる要因になり、構造体の劣化を促進するものであり、建築物の耐久性を著しく低下させる。 Highly airtight and highly insulated energy-saving houses are structured so as not to be affected by outside air, but 24-hour ventilation is required by the provisions of the Building Standards Law, and in many houses, fresh air (outside air) is directly used in the living room. Since air is supplied, hot air enters directly in the summer, causing room temperature to rise.In winter, cold air enters the living room directly, so the user can close the air supply port and stop the ventilator. There were many. As a result, in highly airtight and highly insulated houses where the circulation of outside air is extremely low, health problems due to an increase in carbon dioxide concentration, health problems due to sick house syndrome due to an increase in volatile organic matter (VOC) concentration, and an increase in the amount of moisture in the air, Many cases of health problems such as allergic disorders due to the occurrence of mold and mites that eat mold have been reported. In addition, an increase in humidity and carbon dioxide concentration in indoor air is a factor that promotes condensation in the walls, corrosion and neutralization of concrete, and promotes deterioration of the structure, which significantly increases the durability of the building. Reduce.
しかし本形態にかかる建築物の構造とすることで、地球温暖化によるCO2の大幅な削減を達成するために建築物の省エネルギー化と、建物の耐久性を向上することで、ライフサイクルを延ばし、建築の製造過程における消費エネルギーの削減、及び省資源化が求められる現代において、建物の耐久性の向上と、熱損失を大幅に削減することができた。高気密高断熱の建築物が大きな期待を担うことになり、さらに健康的な室内環境が求められている現状にあって、それぞれを成立するための本発明に係る構成は、建物の次世代の省エネルギー化と、建物の耐久性の向上、健康的な室内環境を創造するために有効であり、ひいては地球温暖化に寄与できる省エネルギー換気システム、及びそれを備えた省エネ建築物である。However, by adopting the structure of the building according to this embodiment, the life cycle is extended by saving energy of the building and improving the durability of the building in order to achieve a significant reduction in CO 2 due to global warming. In the modern times when energy consumption and resource saving are required in the manufacturing process of buildings, the durability of buildings has been improved and heat loss has been greatly reduced. Highly airtight and highly insulated buildings will bear great expectations, and there is a need for a healthier indoor environment, and the configuration according to the present invention to establish each of them is the next generation of buildings. It is an energy-saving ventilation system that is effective to save energy, improve the durability of the building, and create a healthy indoor environment, and thus contribute to global warming, and an energy-saving building equipped with it.
図6示す計測結果から、波形6で示すように外気湿度が大きく変化しても、波形7に示す屋内の排気口51では比較的安定している。これは、24時間換気装置5の作動と空調装置9の作動により、新鮮空気が空調され、除湿作用とバッファー空間の空気の作用により、湿度が安定していることを示し、より快適な室内環境を達成することができた。 From the measurement result shown in FIG. 6, even if the outside air humidity changes greatly as shown by the
図7から図9は、本発明が適用された省エネ建築物の一例であるマンションなどの共同住宅の一室の概念図ある。図7において、共同住宅は、図示しないコンクリート製の建物基礎部の上にコンクリート製の躯体200が形成されている。躯体200は柱、梁、壁などの周知の構造部材によって構成されていて、その内部が屋内203とされている。共同住宅は、窓などの開口部209が設けられていて、この開口部209は高気密高断熱の仕様で構成されている。本形態において、界床とは屋内203の床下や天井を構成するスラブ211を示す。この屋内203は、高気密化されているとともに、床204の一部を除いて高断熱化されている。図3,図4において矢印は室内の気流の流れを示す。 FIG. 7 to FIG. 9 are conceptual diagrams of a room in an apartment house such as a condominium which is an example of an energy saving building to which the present invention is applied. In FIG. 7, the apartment house has a
この場合においても、省エネルギー換気システム100は、24時間換気装置5と、屋外から屋内へ外気を導入する給気導入部と、空調装置9を備えている。24時間換気装置5は、図7,図9に示すように各居室に設けられた排気口51が連通する排気用ダクト52が天井内部に配置されているとともに、排気用ダクト52の経路上に換気手段53を配置し、屋外につながる外気導入口54を備えている。排気用ダクト52の終端は屋外に向かって開口されていて野外排気口55とされている。本形態において外気導入口54は、床204に設けられている。また吸気導入部54と野外排気口55はお互いに影響しないように共有廊下206部分と、ベランダ207部分の離れた位置に計画されており、汚染された空気が室内に戻らないような配慮をしている。 Even in this case, the energy saving
このため、24時間換気装置5の換気手段53が作動すると、屋内3が負圧化し、内気が各居室に設けた排気口51から吸い込まれて排気用ダクト52を介して屋外排気口55から屋外にされるとともに、外気導入口54から外気が導入されることで屋内換気が行われる。24時間換気装置5は、例えば換気手段53を作動させることで、屋内3の内気を1日のうちに所定回数入れ替えるように構成されている。符号210はキッチンに設置されたレンジフードを示す。このキッチンのレンジフード210を稼働させる場合、屋内3の空調された空気も排気することになる。レンジフード210は排気能力が高いために屋内空調空気を排出することになれば、省エネルギーに逆行することになる。そのため、レンジフード用の吸気口201をキッチン内に設置して専用の換気経路を最短で確保するように構成されている。このため、屋内3の空調空気の排出が抑えられ、室内空調エネルギーの浪費を防止することができる。 For this reason, when the ventilation means 53 of the 24-
本形態にかかる共同住宅の特徴は、屋外から屋内3へ外気を導入する給気導入部を、スラブ211と床204との間に形成される床下空間に形成した給気導入経路8の一箇所に集約し、この給気導入経路208内に空調装置9を設置し、同通路内に取り込まれた外気の温度と湿度を空調装置9で調整し、換気手段53を作動させることで外気導入口54から屋内203に導入して屋内の換気と同時に空調を行うようにしたセントラルヒーティング構造にある。 The feature of the apartment house according to the present embodiment is that one place of the air
給気導入経路208は、共有廊下206側の壁面に屋外と連通するように開口された外部給気口281と、給気導入口54につながるように形成されている。床下のスラブ211は、図8に示すように複数に分割されている。本形態では、外部給気口281が位置する分割空間211Aと玄関が位置する分割空間211Bとを仕切る立ち上がり部分211Cは連通していない。これは、この部分が連通すると、外部給気口281から導入された外気と玄関から導入される外気が混合してしまうためである。 The air
図7,図9に示すように、空調装置9は、給気導入経路208内に導入された外気を冷却または加熱する熱交換ユニット9Aと、図8に符号240で示す冷媒配管を介して熱交換ユニット9Aと接続されるヒートポンプユニット9Bを備えた一般的な冷媒式ヒートポンプ方式の冷暖房装置である。このうち、ヒートポンプユニット9Bは野外排気口55と対向するように屋外となるベランダ207に設置され、熱交換ユニット9Aは、給気導入経路208内の分割空間211Aに設置されている。つまり、熱交換ユニット9Aは、外部給気口281に近い給気導入経路208の最上流側に位置する分割空間211A内に設置されている。このため、分割空間211Aは熱交換室として機能することになる。なお、この分割空間211Aの上部は断熱が施されている。図7において符号230は断熱部材をそれぞれ示す。 As shown in FIGS. 7 and 9, the
本形態においても、外部給気口281に防虫網284を設置し、給気導入経路208から外気導入口54を介して屋内203に虫が侵入するのを防止している。 Also in this embodiment, an
このような構成の共同住宅とすると、床204と床下スラブ211の間に構造的に形成される床下空間を、屋内203へ外気を取り込むための給気導入経路208として利用するので、従来のように建物内の部屋毎に外気(空気)を直接取り込むための給気口を設けなくてもよく、給気導入経路208につながる給気導入口54に外気取入部が集約されることとなる。この集約された給気導入口から屋内203へ供給される外気は、空調装置9を作動することで温度や湿度が調整されるので、外気が直接、屋外から屋内に導入されることがなく、熱ロスが少なくなり、屋内203の温度や湿度の調整を効率的に行うことができる。外気導入口の設置場所や数は、本形態のものに限定されるものではなく、単位時間当たりの排気量(換気量)と換気経路の関係で適宜定めればよい。 In the apartment house having such a configuration, the underfloor space that is structurally formed between the
また、屋内203への外気取入部が給気導入口54に限定されるので、換気手段53の作動によって屋内203の内気が屋外に排出されて計画的な屋内換気を行え、十分な給気面積および経路を確保し、内気の排出による屋内203の負圧化による玄関ドア開閉時の重さや反響音などの不具合を防止しながら、効率のよい快適な屋内空調を実現することができるとともに、床下に湿気が溜まり易いという高気密の建築物の不具合も床下の給気導入経路208に外気が導入されるので解消することができる。さらに、高気密高断熱化された建築物でありながら、床下空間に外気を導入し、その外気の温度や湿度を調整するので、高気密高断熱化住宅の課題である床下空間の湿気対策が可能となり、また、CO2濃度が低い外気を床下空間に流通させるために、CO2の濃度が高い室内空気を流通させる従来の方法に比べ、コンクリートの中性化による耐力上重要な構造体の経年劣化を防止し建物の耐久性を向上することができる。In addition, since the outside air intake part to the indoor 203 is limited to the
24時間換気装置5は、建築物の居室に設置が義務づけられているものなので、屋内空調のために個別に設置する必要がなく、コスト低減を図りながら高気密で高断熱な住宅のセントラルヒーティングを行える。 The 24-
本形態では、給気導入経路208に取り込まれた屋外の外気が空調装置9で調整されて屋内203に導入されるので、従来の高気密住宅のように部屋毎に給気口を設けて直接、外気を屋外から屋内へ導入する場合に比べて、熱負荷が低減するとともに、床下空間の給気導入経路208から導入される外気の温度設定によっては各部屋に空調機器を設置しなくても済み、導入コストの低減と、冷暖房負荷が軽減され、屋内空調にかかるエネルギーを抑制することができる。 In the present embodiment, outdoor outdoor air taken into the air
空調装置9によって温度と湿度が調整された外気が床下空間に形成された給気導入経路208を通過してから屋内に開口された給気導入口54を介して屋内203に供給されるので、外気の流通過程でスラブ211や床4にも熱が移動し、スラブ211や床204を蓄熱部として利用することができる。このため、スラブ下には断熱を施しており、床下の空間(給気導入経路8)をバッファーゾーンとして活用することができ、外気の温度変化を吸収して安定した温度の外気(新鮮空気)を屋内203に供給することができ、より快適な屋内空調を行える。 Since the outside air whose temperature and humidity are adjusted by the
特に本形態では、熱交換室となる分割空間211A上部の床を除く床204部分には断熱構造がないので、床204とスラブ211の間に形成された給気導入経路208内を空調装置9により調節された外気が移動してスラブ211や床204に熱が移動する際に、効率よく床204を暖めたり冷やしたりする床暖房や床冷房が可能となる。このため、屋内に居る人の直接体感温度を上げたり下げたりする効果があり、省エネルギーに寄与できるため、より快適な屋内環境を省エネルギーで実現することができる。 In particular, in this embodiment, since the
本形態では空調装置9を構成する熱交換ユニット9Aを給気導入経路208内に、熱交換ユニット9Aに接続されたヒートポンプユニット9Bを排気口55と対向するように配置したので、空調装置9が冷房運転されている場合には、熱交換により加熱状態にあるヒートポンプユニット9Bに対して野外排出口55から排気される屋内の冷気が当たるので、ヒートポンプユニット9Bを冷却することができる。空調装置9が暖房運転の場合には、熱交換により冷却状態となるヒートポンプユニット9Bに対して野外排出口55から排気される屋内の暖気が当たるので、ヒートポンプユニット9Bを暖めることができる。このため、換気手段53により換気用として排出された内気の排熱回収をヒートポンプユニット9Bで行うことができ、空調装置9の熱交換効率が向上し、より省エネを促進することができる。すなわち、従来のようにトイレなどの換気装置を24時間稼動させて換気を行う場合よりも、野外排出口55一か所からまとめて内気を排気することで、空調装置の熱交換効率が向上、つまり、排気された内気からの熱回収効率が高まり、より省エネルギー化を図りながら、快適な屋内環境を実現することができる。 In this embodiment, the
給気導入経路208内となる床下のスラブ211の各空間内に、竹炭や木炭などの調湿や空気清浄が可能な材料を施してもよい。これら材料を施すことで、空調装置9で温度調整され、かつ清浄にされた外気を屋内203へ導入することができ、屋内環境をより快適なものにすることができる。空調装置9を作動させなくても快適な温度帯となる所謂中間期(春や秋)など、床下の空間(給気導入経路8)をバッファーゾーンとして活用する事と、床下空間部の各空間内に施した竹炭や木炭などの材料で外気をより調湿や清浄することができるので、換気手段53の作動により清浄され調湿された外気を屋内3へ導入することができる。 In each space of the
床下のスラブ211や床204は、空調装置9により温度調整された外気が給気導入経路208内を通過することで、暖めたり冷やされたりするので、これらスラブ211や床204には熱容量の大きい部材を用いて蓄熱性を高めるようにしても良い。また熱容量の大きい部材を床下空間内に設置しても良い。またこのように蓄熱性を高めた上で、空調装置9を日中作動する場合には太陽光発電を利用することで、消費エネルギーやランニングコストを低減することにつながる。また、空調装置9を夜間作動する場合には低料金の深夜電力を利用することでもランニングコストを低減することができる。 The
空調装置9としては、所謂家庭用や業務用の冷媒ヒートポンプ方式のエアコンに限定されるものではない。また、暖房時の熱源としては、温泉、太陽熱、各種廃熱の利用やその他自然エネルギーを利用し、冷房時の熱源としては井戸水や各種廃熱を利用してもよい。これら熱源の選択は、建築物の規模や規制、施主の要求等によって、適宜行えばよい。 The
また、換気システムとしては24時間換気装置5を用い、その換気手段53を用いて内気を排出、外気を導入しているが、換気装置としては屋内203に設ける形態に限定されるものではなく、屋外に設ける形態であっても良い。要は、換気経路を計画し、最終的に屋外に排出できる24時間換気を行なえる事が重要であり、空調が必要でない気候では、空調手段9も無論停止し、新鮮な外気を上記経路に導くことによって汚染された室内203の内気の停滞がなく、屋内203を新鮮空気に満たされるようにすることができる。 In addition, the 24-
上記外部給気口281には、同給気口を任意に開閉するシャッターを装備してもよい。これは、極端に雨天が続く梅雨時期など、高湿度の外気をあえて床下空間に導入することを調整できるようにする事や、空調装置9のメンテナンスを考慮して設置するもので、メンテナンス時にこのシャッターを閉めればよい。ただし、このシャッターを閉めてしまうと床下空間の通気性が阻害されるため、メンテナンス時の作業口として、従来から利用されている図9に示す外部給気口202を併設してもよい。このような構成とすることで、居住者の便宜上の選択肢を広げることができ、より快適な屋内環境を省エネルギーで実現することができる。 The external
シャッターの閉時期の形態としては、例えば梅雨時はシャッターを閉めて空調装置9をドライ運転することで、湿気がたまりやすい床下空間を乾燥させることができる。寒冷地において空調装置9が故障した場合、このシャッターを閉めて、床下空間に外気が入ってこないようにし、周知の外壁吸気口202を利用することが挙げられる。 As a form of the closing timing of the shutter, for example, by closing the shutter and performing a dry operation of the
上記形態では、空調装置9が常時稼動していることを前提で説明したが、空調装置9を稼動させなくても快適な温度や湿度の季節の場合には、空調装置9を停止することで、省エネ効果を高められる。 In the above embodiment, the description has been made on the assumption that the
そのためには、図1,図7に示すように、熱交換ユニット9Aが配置された空間部A1、211Aよりも給気導入経路の下流側の空間内に、少なくとも温度または湿度の何れかを検出する経路状態検出手段となる温度センサ300や湿度センサ301を配置し、これらセンサと接続して表示装置302を屋内3,203に配置して、各センサで検出された温度情報や湿度情報を表示装置302で表示するようにして、居住者がその表示装置を参照して、適宜、空調装置9の作動をオン/オフするとともに、温度センサ300や湿度センサ301で検出された情報に基づき、自動的に空調装置9の運転を制御するようにしても良い。 For this purpose, as shown in FIGS. 1 and 7, at least either temperature or humidity is detected in the space downstream of the air supply introduction path from the space portions A1 and 211A in which the
温度センサ300や湿度センサ301の設置場所は、床下空間であればどこでも良いという訳ではなく、本形態のように、熱交換ユニット9Aが配置された空間部A1、211Aよりも給気導入経路の下流側の空間内に設置するのが好ましい。これは、一般に温度が20℃を超え、湿度が80%を超えるとカビが繁殖する環境になり易いが、昼間と夜の気温の差が激しい季節は、気温が下がる早朝は天気の日でも、湿度が上昇し、その時にバッファーゾーンとして機能する給気導入経路8内では、昼間の乾燥空気により、調湿がされ安定した環境であり、湿度の高い屋外空気が入ってきても混合されることで、湿度が低下して安定する。雨天時などの湿度が上昇する場合など、床下の状況を把握して、適宜、空調装置9のオン/オフや制御をする事ができれば、より環境と生活にあった、快適な屋内環境を実現可能とした省エネ建築物となる。 The installation location of the
このように最終的に屋内3をまんべんなく新鮮空気(外気)が移動する経路を確保する。すなわち、給気口と排気口の配置を計画的に配置し、その間の経路が室内空間を利用した経路を確保することで室内の隅々に新鮮空気が行き渡ることになり、健康的な室内空気環境を形成し、また同時に温度ムラのない快適な温度環境を安定して形成することが可能となっている。 In this way, finally, a route through which fresh air (outside air) moves evenly in the indoor 3 is secured. In other words, the arrangement of the air supply and exhaust ports is systematically arranged, and the route between them secures a route using the indoor space, so that fresh air is distributed throughout the room, and healthy indoor air An environment can be formed, and at the same time, a comfortable temperature environment without temperature unevenness can be stably formed.
高気密高断熱の省エネルギー建築物では外気の影響を受けないような構造になっているが、24時間換気が建築基準法の規定により義務付けられ、多くの建築物では、新鮮空気(外気)を直接居室に給気しているために、夏は熱い空気が直接入り室温上昇の原因となり、また冬は冷たい空気が直接居室に入る構造であったため利用者により給気口を閉じて換気装置を止める事が数多くあった。これによって、外気の流通が極端に低い高気密高断熱建築物では、二酸化炭素濃度上昇による健康障害や、揮発性有機物(VOC)濃度上昇によるシックハウス症候群による健康障害、空気中の水分量の上昇による、カビの発生、カビを食するダニの発生等による、アレルギー障害などの健康障害症例が多く報告されている。また、室内空気の湿度上昇や二酸化炭素濃度上昇は、壁内結露や腐食やコンクリートの中性化を促進させる要因になり、構造体の劣化を促進するものであり、建築物の耐久性を著しく低下させる。 Highly airtight and highly insulated energy-saving buildings are structured so as not to be affected by outside air, but 24-hour ventilation is required by the provisions of the Building Standards Law, and in many buildings, fresh air (outside air) is directly applied. Since air is supplied to the room, hot air enters directly in the summer and causes room temperature to rise. In winter, cold air enters the room directly, so the user closes the air supply port and stops the ventilator. There were many things. As a result, in highly airtight and highly insulated buildings with extremely low outdoor air circulation, health problems due to an increase in carbon dioxide concentration, health problems due to sick house syndrome due to an increase in volatile organic matter (VOC) concentration, and an increase in the amount of moisture in the air Many cases of health disorders such as allergic disorders due to the occurrence of mold, mites that eat mold, etc. have been reported. In addition, an increase in humidity and carbon dioxide concentration in indoor air is a factor that promotes condensation in the walls, corrosion and neutralization of concrete, and promotes deterioration of the structure, which significantly increases the durability of the building. Reduce.
しかし本形態にかかる建築物の構造とすることで、地球温暖化によるCO2の大幅な削減を達成するために建築物の省エネルギー化と、建物の耐久性を向上することで、ライフサイクルを延ばし、建築の製造過程における消費エネルギーの削減、及び省資源化が求められる現代において、建物の耐久性の向上と、熱損失を大幅に削減することができた。高気密高断熱の建築物が大きな期待を担うことになり、さらに健康的な室内環境が求められている現状にあって、それぞれを成立するための本発明に係る構成は、建物の次世代の省エネルギー化と、建物の耐久性の向上、健康的な室内環境を創造するために有効であり、ひいては地球温暖化に寄与できる省エネルギー換気システム、及びそれを備えた省エネ建築物である。However, by adopting the structure of the building according to this embodiment, the life cycle is extended by saving energy of the building and improving the durability of the building in order to achieve a significant reduction in CO 2 due to global warming. In the modern times when energy consumption and resource saving are required in the manufacturing process of buildings, the durability of buildings has been improved and heat loss has been greatly reduced. Highly airtight and highly insulated buildings will bear great expectations, and there is a need for a healthier indoor environment, and the configuration according to the present invention to establish each of them is the next generation of buildings. It is an energy-saving ventilation system that is effective to save energy, improve the durability of the building, and create a healthy indoor environment, and thus contribute to global warming, and an energy-saving building equipped with it.
なお、上記実施の形態では、省エネルギー換気システム100を適用する建築物として、木造戸建住宅と鉄筋コンクリート造共同住宅を例に説明しているが、省エネルギー換気システム100を適用する建築物としては、これら実施の形態の建築物に限定されるものではなく、他の形態の建築物に適用してもよく、その場合においても本願発明と同様な効果を得ることができる。 In the above embodiment, a wooden detached house and a reinforced concrete apartment house are described as examples of buildings to which the energy saving
3 屋内
4 床
5 換気装置
8,208 給気導入経路
9 空調装置
9A 熱交換ユニット
9B ヒートポンプユニット
20,209 開口部
51 排気口
53 換気装置
54,54A,54B 給気導入口
55 排気口
81,281 外部給気口
100 省エネルギー換気システム
211 界床
211A,A1 最上流側に位置する空間3 Indoor 4
Claims (7)
前記給気導入部は、前記屋内の床下空間に形成され、前記屋外に向かって開口された外気取込口と前記屋内に開口された給気導入口につながる給気導入経路で構成されていて、
前記給気導入経路には、同通路内に取り込まれた外気の温度と湿度を調整して前記給気導入口に供給する空調装置を有することを特徴とする省エネルギー換気システム。At least a ventilation means for discharging indoor air that has been air-tightened to the outside and an air supply introduction section for introducing outside air from the outdoors to the indoor, and operating the ventilation means to change the indoor air a predetermined number of times In an energy-saving ventilation system with a ventilation device configured as follows:
The air supply introduction unit is formed in an indoor underfloor space, and is configured by an air supply intake path that is connected to an outdoor air intake opening that opens toward the outdoors and an air supply intake opening that is open indoors. ,
The energy-saving ventilation system, wherein the supply air introduction path includes an air conditioner that adjusts the temperature and humidity of the outside air taken into the supply passage and supplies the air supply inlet to the supply air introduction port.
前記空調装置は前記外気取込口に近い給気導入経路の最上流側に位置する空間部内に配置されていることを特徴とする請求項1記載の省エネルギー換気システム。The air supply introduction path is a space portion into which the introduced outside air is divided so as to be able to circulate,
The energy-saving ventilation system according to claim 1, wherein the air conditioner is disposed in a space located on the most upstream side of the supply air introduction path close to the outside air intake port.
前記熱交換ユニットは、前記給気導入経路内に配置され、前記ヒートポンプユニットは、前記換気手段の屋外へ向かって開口された排気口と対向するように配置されていることを特徴とする請求項1または2記載の省エネルギー換気システム。The air conditioner includes a heat exchange unit that cools or heats the outside air introduced into the supply air introduction path, and a heat pump unit that is connected to the heat exchange unit,
The heat exchange unit is disposed in the supply air introduction path, and the heat pump unit is disposed so as to face an exhaust port opened to the outside of the ventilation means. The energy saving ventilation system according to 1 or 2.
前記屋内に配置され、前記経路状態検出手段で検出された情報を表示する前記経路状態検出手段と接続された表示手段とを有することを特徴とする請求項3記載の省エネルギー換気システム。A path state detection unit that is disposed in a space downstream of the air supply introduction path from a space in which the heat exchange unit is disposed, and detects at least one of temperature and humidity in the space;
4. The energy saving ventilation system according to claim 3, further comprising: a display unit that is disposed indoors and that is connected to the path state detection unit that displays information detected by the path state detection unit.
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