JP5998311B2 - 換気システム - Google Patents

Description

本発明は、排気時の熱損失を低減しながら部屋の換気を行う換気システムに関するものである。

化石燃料の枯渇、化石燃料を大量に使用することによる大気汚染や二酸化炭素による地球温暖化が大きな社会問題となっている現在、省エネルギー化の必要性はますます高まっている。中でも、住宅やビルでのエネルギー消費量は冷暖房を利用した快適な生活空間を望む傾向が強まるとともに上昇していることから、建物の高断熱高気密化による省エネルギー化が求められている。一方で、高断熱高気密化により密閉された空間においては、生活活動によりその空気質が悪化することから、高断熱高気密化の建物に対して計画換気が必要とされ、両者の機能を併せ持つ設計及び材料が求められている。

従来、一般的に行われている換気は壁に換気口を設ける方法が主流であるが、換気によって熱損失が生じる。これを解決する１つの方法として、換気口に熱交換器を設置し、排気時の熱損失を低減させる装置もある。しかしながら、この装置は、熱回収能力が低く、また壁に開けられた換気口が小さいために空気の流れが局所的になり、部屋の隅々まで換気することが困難である。

このような状況下、熱エネルギー損失の低減を図りながら、同時に計画換気が可能な動的断熱法が研究されている。この動的断熱法とは、室内を減圧状態にし、通気性を有する断熱材を通して外気を室内に給気する過程において断熱材内で熱交換をさせ、室内から断熱材に伝達した熱を回収する方法である。この方法では、断熱材を通して室内に導入された空気は新鮮であるとともに、小さな換気口ではなく断熱材全体から外気を導入することで、部屋全体を均一に換気することが可能であり、熱貫流率の低減を実現することができる。このような、動的断熱法を用いて換気を行う構成が、例えば特許文献１に開示されている。

特開２００６−７７５３９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の構成においては、室内の空気を屋外へ排気することによって室内を減圧しているため、室内の空気を排気する過程での熱損失が大きく、部屋全体の熱回収能力が低下してしまうといった問題がある。

そこで本発明は、このような従来技術の有する課題を解決するものであり、ビル、住宅、倉庫などの建物の室内において、優れた断熱性能による省エネルギー化が実現でき、室内への新鮮な空気の導入による空気質の改善と同時に、排気時の熱損失の低減が実現できる換気システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明は、第１室内及び第２室内の換気を行う換気システムであって、第１室に設けられ、第１室の室外空間と室内空間とを通気可能に区画する第１の無機発泡体と、第２室に設けられ、第２室の室外空間と室内空間とを通気可能に区画する第２の無機発泡体と、第１室の室内空間から第２室の室内空間への空気の送風、及び、第２室の室内空間から第１室の室内空間への空気の送風の切り替えが可能であり、空気の送風元の室内空間を第１室の室外空間及び第２室の室外空間よりも減圧し、空気の送風先の室内空間を第１室の室外空間及び第２室の室外空間よりも加圧する送風機と、送風機における第１室の室内空間から第２室の室内空間への送風及び第２室の室内空間から第１室の室内空間への送風を所定のタイミングで切り替える送風制御部と、を備えることを特徴とする。

この発明では、送風機を作動させることにより、第１室と第２室との間で空気が移動し、第１室の室内空間及び第２室の室内空間のうちの一方が減圧空間となり他方が加圧空間となる。加圧空間は、第１室の室外空間及び第２室の室外空間の空気圧力よりも高い圧力を有し、減圧空間は第１室の室外空間及び第２室の室外空間の空気圧力よりも低い圧力を有する。

第１室の室内空間及び第２室の室内空間のうち、加圧空間では、室内の空気が加圧空間側の無機発泡体を通して室外に排気されるため、室内の空気が持つ熱が無機発泡体に熱交換され、無機発泡体に蓄熱される。また、加圧空間では、送風機によって減圧空間からの空気が導入される。

一方、減圧空間では、減圧空間側の無機発泡体を通して外気（第１室外及び第２室外の空気）が室内に給気される。このとき、室内から無機発泡体に伝達された熱が無機発泡体を通気する空気に熱交換され、室内から無機発泡体に伝達された熱を回収することができる。即ち、減圧空間において、無機発泡体を通して外気を取り入れることで、無機発泡体を通気する外気を減圧空間内の温度と同じ或いは同程度にすることができ、減圧空間内の温度の変動を抑えることができる。これと同時に減圧空間では、新鮮な外気が室内に導入されることにより、高い空気質を維持することができる。

なお、加圧空間では室内の空気の熱が加圧空間側の無機発泡体に熱交換され、無機発泡体で蓄熱されるが、この状態が長時間続くと、無機発泡体の熱容量を超える熱は室外に放出され、熱を損失してしまう。そこで、送風制御部が、送風機による送風の向きを切り替えることで、第１室の室内空間及び第２室の室内空間のうち、加圧空間であった空間が減圧空間に切り替わる。加圧空間から切り替えられた減圧空間では、無機発泡体を通して外気を室内に給気する際に、無機発泡体に蓄えられた熱を外気に熱交換して空内に取り込むことで、第１室及び第２室全体の熱回収能力を高めることができる。このように、加圧空間と減圧空間とを切り替えることにより、いずれの空間でも新鮮な外気を室内に取り入れることができ、第１室の室内空間及び第２室の室内空間全体において高い空気質を維持することもできる。

また、第１及び第２の無機発泡体の材料である無機材料は親水性が高いため、湿気を材料内部に吸着等によって保持することが可能である。第１及び第２の無機発泡体を通して、室内から室外、室外から室内に空気が移動する際に湿気も移動するため、第１及び第２の無機発泡体内部で結露が発生することを防ぐこともできる。

また、第１及び第２の無機発泡体は、発泡体という複数の微小空間を有する形状に形成されていることにより、材料自身が軽くなり、またパネル形状を得ることも可能になる。そのため、ハンドリング性及び施工性が、繊維質材料と比較して格段に向上する。さらに、軽量であることから、建築物の重量低減につながって耐震性も増す。さらに、外気が第１及び第２の無機発泡体を通気する際、外気に含まれる汚染物質が第１及び第２の無機発泡体で除去され、フィルターの効果も期待できる。

以上のように、ビル、住宅、倉庫などの建物の室内において、優れた断熱性能による省エネルギー化が実現でき、室内への新鮮な空気の導入による空気質の改善と同時に、排気時の熱損失の低減が実現できる。

また、第１室と第２室とは隣接しており、送風機は、第１室と第２室とを区画する仕切り材に設けられ、仕切り材に設けられた開口部を介して送風を行うことが好ましい。この場合には、仕切り材に設けられた開口部を介して一方の室内から他方の室内への送風を容易に行うことができる。また、第１室と第２室とが隣接していることにより、一方の室内から他方の室内へ空気を移動させる際の熱損失を低減することができる。

また、第１の無機発泡体及び第２の無機発泡体の少なくともいずれかは、通気率が５×１０^−４〜１ｍ^２ｈ^−１Ｐａ^−１であり、かつ、熱伝導率が０．０２〜０．１Ｗ／ｍＫであることが好ましい。通気率が５×１０^−４ｍ^２ｈ^−１Ｐａ^―１未満になると、第１室の室内空間及び第２室の室内空間のうち、減圧空間において減圧空間側の無機発泡体を通して外気を室内へ給気することが困難になり、一方、加圧空間において室内の空気を加圧空間側の無機発泡体を通して室外へ排気することが困難になり、高い換気効果が得られない。また、通気率が１ｍ^２ｈ^−１Ｐａ^―１を超えると、無機発泡体を通気する空気量が多くなりすぎて、加圧空間では室外への熱損失が大きくなり、減圧空間では外気が無機発泡体と熱交換を行う時間が十分とれなくなり、第１室及び第２室全体の熱回収率が低下する。また、熱伝導率が０．１Ｗ／ｍＫを超えると、第１及び第２の無機発泡体を伝わって室外に逃げる熱量が大きくなるために第１室及び第２室全体の熱回収率が低下する。本発明の第１及び第２の無機発泡体の熱伝導率の下限は実用面から考えて、０．０２Ｗ／ｍＫが好ましい。従って、第１の無機発泡体及び第２の無機発泡体の少なくともいずれかは、通気率が５×１０^−４〜１ｍ^２ｈ^−１Ｐａ^−１であり、かつ、熱伝導率を０．０２〜０．１Ｗ／ｍＫとすることで、最適な換気効果、及び熱回収効果を得ることができる。

また、送風制御部は、送風機の送風量を可変に制御することが好ましい。この場合には、第１室及び第２室の上下階層、室内空間の広さ、気候、及び、温度等に対応して、無機発泡体を通して給排気できる空気量を所定の値に調節し、室内全体の熱回収率を向上させることができる。

また、第１の無機発泡体及び第２の無機発泡体の少なくともいずれかの熱容量は、２〜４０Ｋｃａｌ／℃であることが好ましい。熱容量が２ｋｃａｌ／℃未満であると、保持できる熱量が小さいために、第１室の室内空間及び第２室の室内空間のうち、加圧空間において無機発泡体に伝達された熱を蓄えることができず、熱損失が大きくなる。また、熱容量が４０ｋｃａｌ／℃を超えると、熱を保持する能力が高すぎるために、減圧空間において外気から無機発泡体に導入された空気と熱交換を有効に行うことができない。従って、第１の無機発泡体及び第２の無機発泡体の少なくともいずれかの熱容量を、２〜４０Ｋｃａｌ／℃とすることで、最適な熱回収効果を得ることができる。

本発明によれば、ビル、住宅、倉庫などの建物の室内において、優れた断熱性能による省エネルギー化が実現でき、室内への新鮮な空気の導入による空気質の改善と同時に、排気時の熱損失の低減が実現できる。

実施形態に係る換気システムを適用した第１室及び第２室の平面図（水平方向断面図）である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 換気システムにおける制御系の回路構成を示す模式図である。 実施例における第１室及び第２室の平面図（水平方向断面図）である。 図４におけるＶ−Ｖ線に沿った断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る換気システムの好適な一実施形態について詳細に説明する。

図１〜図３に示すように、本実施形態の換気システム１は、建物Ｙの内部空間Ｗ内の換気を行うものであり、無機発泡体（第１無機発泡体）２Ａと、無機発泡体（第２無機発泡体）２Ｂと、側部有機断熱材３，４と、下部有機断熱材５と、上部有機断熱材６と、仕切り材７と、送風機８Ａ，８Ｂと、送風制御部１００とを含んで構成される。無機発泡体２Ａ，２Ｂ及び側部有機断熱材３，４は建物Ｙの外周を囲む外壁を形成している。

無機発泡体２Ａ，２Ｂ及び側部有機断熱材３，４はそれぞれ板状を成している。無機発泡体２Ａ及び無機発泡体２Ｂが対向して配置され、側部有機断熱材３及び側部有機断熱材４が対向して配置される。無機発泡体２Ａ，２Ｂ及び側部有機断熱材３，４の側部同士を連結することで内部空間Ｗの側部を囲む四角枠状の壁部が形成される。なお、側部有機断熱材３，４は、無機発泡体２Ａ，２Ｂを間に挟みこむようにして配置され、側部有機断熱材３，４の平面部が無機発泡体２Ａ，２Ｂの側部端面に当接している。

下部有機断熱材５及び上部有機断熱材６は、それぞれ板状を成している。下部有機断熱材５は、四角枠状に配置された無機発泡体２Ａ，２Ｂ及び側部有機断熱材３，４の開口部を下方側から覆う。なお、下部有機断熱材５の平面部が、四角枠状に配置された無機発泡体２Ａ，２Ｂ及び側部有機断熱材３，４の下部端面に当接している。上部有機断熱材６は、四角枠状に配置された無機発泡体２Ａ，２Ｂ及び側部有機断熱材３，４の開口部を上方側から覆う。なお、上部有機断熱材６の平面部が、四角枠状に配置された無機発泡体２Ａ，２Ｂ及び側部有機断熱材３，４の上部端面に当接している。

無機発泡体２Ａ，２Ｂ、側部有機断熱材３，４、下部有機断熱材５、及び、上部有機断熱材６によって囲まれた内部空間Ｗ内に、無機発泡体２Ａ，２Ｂと対向するように仕切り材７が配置される。これにより建物Ｙ内に、無機発泡体２Ａ、側部有機断熱材３，４、有機断熱材５，６、及び仕切り材７によって囲まれる第１室Ａと、無機発泡体２Ｂ、側部有機断熱材３，４、有機断熱材５，６、及び仕切り材７によって囲まれる第２室Ｂと、が形成される。

仕切り材７には、第１室Ａの室内空間（以下「第１室内空間」という）ＷＡと第２室Ｂの室内空間（以下「第２室内空間」という）ＷＢとに連通する開口部７ａが設けられている。なお、第１室Ａ内及び第２室Ｂ内を加圧空間及び減圧空間とすることができるものであれば、仕切り材７を構成する部材は制限されるものではない。例えば、仕切り材７として間仕切壁や扉（ドア）が用いられる。

第１室Ａ及び第２室Ｂを形成する過程において、各部材の接合部分には、熱や空気が漏れることがないように気密用シール剤によってシーリングされている。

無機発泡体２Ａは、第１室Ａの第１室内空間ＷＡと、第１室Ａ及び第２室Ｂの外側に位置する室外空間ＷＣとを通気可能に区画する。また、無機発泡体２Ｂは、第２室Ｂの第２室内空間ＷＢと、第１室Ａ及び第２室Ｂの外側に位置する室外空間ＷＣとを通気可能に区画する。無機発泡体２Ａ，２Ｂは、通気性を有し、熱交換が可能であれば、その材料は制限されるものではない。例えば、無機発泡体２Ａ，２Ｂの材料として、発泡ガラス、気泡コンクリート、軽量気泡コンクリート、発泡アルミナ、発泡炭酸カルシウム等を用いることができる。特に、無機発泡体２Ａ，２Ｂの材料として、不燃材料であり、安価であることから軽量気泡コンクリートを用いることがより好ましい。

無機発泡体２Ａ，２Ｂの通気率の範囲は、５×１０^―４〜１ｍ^２ｈ^−１Ｐａ^―１であり、好ましくは１×１０^−３〜０．５ｍ^２ｈ^−１Ｐａ^―１、より好ましくは５×１０^−３〜０．１ｍ^２ｈ^−１Ｐａ^―１である。通気率が５×１０^―４ｍ^２ｈ^−１Ｐａ^―１未満になると、第１室Ａの第１室内空間ＷＡ及び第２室Ｂの第２室内空間ＷＢのうち、減圧空間において無機発泡体２Ａ，２Ｂを通して室外空間ＷＣの空気（以下「外気」という）を室内へ給気することが困難になり、一方、加圧空間において室内の空気を無機発泡体２Ａ，２Ｂを通して室外空間ＷＣへ排気することが困難になり、高い換気効果が得られない。また、通気率が１ｍ^２ｈ^−１Ｐａ^―１を超えると、無機発泡体２Ａ，２Ｂを通気する空気量が多くなりすぎて、加圧空間では、室外空間ＷＣへの熱損失が大きくなり、減圧空間では、外気が無機発泡体２Ａ，２Ｂと熱交換を行う時間が十分とれなくなり、第１室Ａ及び第２室Ｂ全体の熱回収率が低下する。

また、無機発泡体２Ａ，２Ｂの熱伝導率の範囲は、０．０２〜０．１Ｗ／ｍＫであり、好ましくは０．０２〜０．０８Ｗ／ｍＫ、より好ましくは０．０２〜０．０６Ｗ／ｍＫである。熱伝導率が０．１Ｗ／ｍＫを超えると、無機発泡体２Ａ，２Ｂを伝わって室外空間ＷＣに逃げる熱量が大きくなるために第１室Ａ及び第２室Ｂ全体の熱回収率が低下する。無機発泡体２Ａ，２Ｂの熱伝導率の下限は実用面から考えて、０．０２Ｗ／ｍＫが好ましい。

また、無機発泡体２Ａ，２Ｂの熱容量の範囲は、２〜４０ｋｃａｌ／℃であり、より好ましくは３〜３０ｋｃａｌ／℃である。熱容量が２ｋｃａｌ／℃未満であると、保持できる熱量が小さいために、第１室Ａの第１室内空間ＷＡ及び第２室Ｂの第２室内空間ＷＢのうち、加圧空間において無機発泡体２Ａ，２Ｂに伝達された熱を蓄えることができず、熱損失が大きくなる。また、熱容量が４０ｋｃａｌ／℃を超えると、熱を保持する能力が高すぎるために、減圧空間において外気から無機発泡体２Ａ，２Ｂに導入された空気と熱交換を有効に行うことができない。

送風機８Ａ，８Ｂは、仕切り材７の開口部７ａ周りに取り付けられる。送風機８Ａは、第２室Ｂの第２室内空間ＷＢから第１室Ａの第１室内空間ＷＡへの空気の送風を行う。送風機８Ａは、ダンパー１８Ａと、ファン１９Ａとを含んで構成されている。ファン１９Ａは、回転動作によって第２室Ｂの第２室内空間ＷＢ内の空気を開口部７ａを介して第１室Ａ側へ送風するものである。ダンパー１８Ａは、開閉動作を行うことにより送風機８Ａにおける第１室Ａ及び第２室Ｂ間での空気の流通及び流通の遮断を行うものであり、開状態の時に空気を流通させ、閉状態のときに空気の流通を遮断する。

送風機８Ｂは、送風機８Ａと同様に、第１室Ａの第１室内空間ＷＡから第２室Ｂの第２室内空間ＷＢへの空気の送風を行う。送風機８Ｂは、ダンパー１８Ｂと、ファン１９Ｂとを含んで構成されている。ファン１９Ｂは、回転動作によって第１室Ａの第１室内空間ＷＡ内の空気を開口部７ａを介して第２室Ｂ側へ送風するものである。ダンパー１８Ｂは、開閉動作を行うことにより送風機８Ｂにおける第１室Ａ及び第２室Ｂ間での空気の流通及び流通の遮断を行うものであり、開状態の時に空気を流通させ、閉状態のときに空気の流通を遮断する。ダンパー１８Ａ，１８Ｂが閉状態の場合、第１室Ａ及び第２室Ｂ間において空気は移動しない。

送風機８Ａ或いは送風機８Ｂを作動させて、第１室Ａ及び第２室Ｂ間で空気を移動させることで、第１室Ａの第１室内空間ＷＡ及び第２室Ｂの第２室内空間ＷＢのうちの一方が減圧空間となり他方が加圧空間となる。加圧空間とは、室外空間ＷＣの空気圧力よりも高い圧力を有する空間、減圧空間とは室外空間ＷＣの空気圧力よりも低い圧力を有する空間である。

加圧空間及び減圧空間は、それぞれ外気との圧力差の範囲が２〜１００Ｐａであることが好ましく、より好ましくは５〜５０Ｐａ、さらにより好ましくは５〜２０Ｐａである。圧力差が２Ｐａ未満になると、加圧空間又は減圧空間と、外気との間での空気の移動量が少なくなり、高い換気効果が得られない。また、圧力差が１００Ｐａを超えると、第１室Ａ及び第２室Ｂに設けられた扉の開閉が困難となる。

送風制御部１００は、送風機８Ａ，８Ｂにおけるダンパー１８Ａ，１８Ｂの開閉動作の制御、及び、ファン１９Ａ，１９Ｂの作動の制御を行う。より詳細には、送風制御部１００は、ダンパー１８Ａ及びファン１９Ａの作動を制御することによって送風機８Ａを用いた第２室Ｂから第１室Ａへの空気の送風の制御と、ダンパー１８Ｂ及びファン１９Ｂの作動を制御することによって送風機８Ｂを用いた第１室Ａから第２室Ｂへの空気の送風の制御と、を切り替える。また、送風制御部１００は、第１室Ａ及び第２室Ｂの上下階層、室内空間の広さ、気候、及び、温度等に対応して、ファン１９Ａ，１９Ｂの作動を制御することで送風機８Ａ，８Ｂの送風量を可変に制御することができる。なお、送風制御部１００は、送風機８Ａ，８Ｂの近傍など、適宜の位置に設けられている。

次に、送風制御部１００による送風機８Ａ，８Ｂの制御、及び、各部の状態の変化について説明する。まず、送風制御部１００が、ダンパー１８Ａを開状態に制御すると共にファン１９Ａを作動させ、送風機８Ａを用いた第２室Ｂから第１室Ａへの空気の送風の制御を行っているものとする。この場合、図１に示すように、第１室Ａの第１室内空間ＷＡが加圧空間となり、第１室内空間ＷＡ内の空気が無機発泡体２Ａを通して室外空間ＷＣに排気される。このとき、第１室内空間ＷＡ内の空気が持つ熱が無機発泡体２Ａに熱交換され、無機発泡体２Ａに蓄熱される。なお、図１では、空気の移動を白抜き矢印で示し、熱の移動を波線矢印で示している。また、第１室Ａの第１室内空間ＷＡ内には、送風機８Ａの作動により減圧空間となる第２室Ｂの第２室内空間ＷＢからの空気が導入される。

一方、図１に示すように、減圧空間となる第２室Ｂ側では、無機発泡体２Ｂを通して室外空間ＷＣから外気が第２室内空間ＷＢ内に給気される。このとき、第２室Ｂの第２室内空間ＷＢから無機発泡体２Ｂに伝熱されて蓄えられた熱が無機発泡体２Ｂを通気する空気に熱交換され、第２室Ｂの第２室内空間ＷＢから無機発泡体２Ｂに伝達された熱を回収することができる。即ち、減圧空間となる第２室Ｂの第２室内空間ＷＢにおいて、無機発泡体２Ｂを通して外気を取り入れることで、無機発泡体２Ｂを通気する外気を第２室内空間ＷＢ内の温度と同じ或いは同程度にすることができ、第２室Ｂの第２室内空間ＷＢ内の温度の変動を抑えることができる。これと同時に第２室Ｂでは、新鮮な外気が第２室Ｂの第２室内空間ＷＢ内に給気されることにより、高い空気質が維持される。

加圧空間となる第１室の第１室内空間ＷＡでは室内の空気の熱が無機発泡体２Ａに熱交換され、無機発泡体２Ａで蓄熱されるが、この状態が長時間続くと、無機発泡体２Ａの熱容量を超えた熱が第１室Ａ外に放出され、熱を損失してしまう。そこで、送風制御部１００は、無機発泡体２Ａによって蓄熱できる熱容量を超える前に、第１室Ａ及び第２室Ｂ間での空気の送風の向きを切り替える。具体的には、送風制御部１００は、ダンパー１８Ａを閉状態に制御すると共にファン１９Ａを停止させて、送風機８Ａにおける送風を停止させる。そして、送風制御部１００は、ダンパー１８Ｂを開状態に制御すると共にファン１９Ｂを作動させ、送風機８Ｂを用いた第１室Ａから第２室Ｂへの空気の送風の制御を開始する。

第１室Ａ及び第２室Ｂ間での送風の向きを切り替えることで、第１室Ａの第１室内空間ＷＡが減圧空間に切り替わり、第２室Ｂの第２室内空間ＷＢが加圧空間に切り替わる。これにより、上述の場合と同様に、減圧空間となる第１室Ａの第１室内空間ＷＡ内には、無機発泡体２Ａを介して外気が給気される。このとき、無機発泡体２Ａに蓄えられた熱が無機発泡体２Ａを通気する空気に熱交換され、熱交換された空気が第１室内空間ＷＡ内に給気される。また、加圧空間となる第２室Ｂの第２室内空間ＷＢでは、第２室Ｂの第２室内空間ＷＢ内の空気が第２室Ｂ外へ排出されると共に、無機発泡体２Ｂを通気する空気の熱が無機発泡体２Ｂで熱交換され、無機発泡体２Ｂで蓄熱される。送風制御部１００は、第１室Ａ及び第２室Ｂ間での送風の向きを所定タイミングで繰り返し切り替える。

なお、送風制御部１００の制御によって、加圧空間と減圧空間とを切り替えるタイミングは、第１室Ａ及び第２室Ｂの大きさ、外気と第１室Ａ及び第２室Ｂ内との圧力差、無機発泡体２Ａ，２Ｂの熱容量、無機発泡体２Ａ，２Ｂを通気する空気量に依存するが、３０秒以上１時間以内であることが好ましく、より好ましくは、１分以上３０分以内であり、さらに好ましくは２分以上１５分以内である。切り替える時間が３０秒未満の場合、切り替え時間内に加圧空間及び減圧空間を形成することが困難となる。また、切り替える時間が１時間を越えると、加圧空間から室外空間ＷＣに放出される熱が大きくなり、第１室Ａ及び第２室Ｂ全体の熱回収能力が低下する。

次に、図１〜図３に示す換気システム１を用いて換気を行った場合の実施例について説明する。ここで、下記の実施例で用いる無機発泡体２Ａ，２Ｂについての各値の測定方法、無機発泡体２Ａ，２Ｂの製造方法及び形状、側部有機断熱材３，４、有機断熱材５，６、及び、仕切り材７の形状を説明する。

（熱伝導率）
低温板５℃、高温板３５℃でＪＩＳ Ａ１４１２の平板熱流計法に従い測定する。試験体の形状は、３００ｍｍ×３００ｍｍ、厚さ５０ｍｍであり、温度２０℃、湿度６０％の条件下で恒量になったものを用いる。

（通気率）
円柱形のサンプル（断面積（Ｓ）＝１９６２．５ｍｍ^２、長さ（Ｌ）＝５０ｍｍ）の側面をシールし、真空ポンプにより圧力を制御しながらサンプルの前後に圧力差をつけ、サンプル中を流れる空気の流量を測定し、式（１）により算出する。
通気率（ｍ^２ｈ^−１Ｐａ^―１）＝Ｗ×Ｌ／Ｓ／ΔＰ （１）
Ｗ：流量（ｍ^３ｈ^−１）
ΔＰ：圧力差（Ｐａ）
なお試験体は、温度２０℃、湿度６０％の条件下で恒量になったものを用いる。

（温度回収率）
換気システムの熱回収能力を算定するために、温度回収率を式（２）で算出する。
温度回収率（％）＝（ＳＡ−ＯＡ）／（ＲＡ−ＯＡ）×１００ （２）
ＳＡ：給気側の無機発泡体の室内側の平均表面温度（℃）
ＲＡ：排気側の室内の平均空気温度（℃）
ＯＡ：室外平均温度（℃）

（無機発泡体の製造方法）
５５℃の温水３１６．８重量部をミキサーに投入し、攪拌しながら微粉珪砂１００重量部、二水石膏粉体８．８重量部、硫酸アルミニウム粉体７．７重量部を順次加える。スラリー温度が５０℃になったところで、早強ポルトランドセメント粉体７８．４重量部、生石灰粉体２９．０重量部、粘度調製剤としてメチルセルロース０．０１９重量部、界面活性剤として「ＥＫ−４５」（商品名、松本油脂株式会社製）０．０３８重量部を順次加えて２分間攪拌する。その後、発泡剤として、アルミニウム粉０．３８重量部を加え、３０秒間攪拌し、型枠に注入して発泡させ、予備硬化を行う。

型枠にスラリーを流し込んだ直後から、水分の蒸発を防いだ状態で６０℃に保持して、予備硬化させる。次いで、予備硬化体を脱型して、オートクレーブ中で飽和水蒸気雰囲気下、１８０℃で４時間、高温高圧養生を行った後、乾燥させて無機発泡体を得た。無機発泡体の通気率は、３．０×１０^−２ｍ^２／ｈＰａであり、熱伝導率は０．０６９Ｗ／ｍＫであった。

得られた無機発泡体を長さ４５ｃｍ、幅４５ｃｍ、厚さ１０ｃｍに切断し、その無機発泡体を４枚、市販の気密用シール剤で貼り合わせることで、長さ９０ｃｍ、幅９０ｃｍ、厚さ１０ｃｍの無機発泡体２Ａ，２Ｂを作製した。

側部有機断熱材３，４、下部有機断熱材５、及び、上部有機断熱材６を、それぞれ、長さ１１０ｃｍ、幅１１０ｃｍ、厚さ１０ｃｍの板状に形成した。仕切り材７を、長さ９０ｃｍ、幅９０ｃｍ、厚さ１．２ｃｍの板状に形成した。即ち、建物Ｙは、外側の一辺が１１０ｃｍの立方体状に形成されている。

また、本実施例に係る換気システム１において、図４及び図５に示すように、熱電対を用いて、測定点Ｐ１，Ｐ３Ａ，Ｐ３Ｂ，Ｐ４Ａ，Ｐ４Ｂの温度を測定した。測定点Ｐ１は、室外空間ＷＣの温度測定点である。測定点Ｐ３Ａは、無機発泡体２Ａの室内側の表面温度測定点である。測定点Ｐ３Ａは、無機発泡体２Ａの継ぎ目を避け、中央位置付近とした。測定点Ｐ４Ａは、第１室Ａの第１室内空間ＷＡ内の温度測定点である。測定点Ｐ４Ａは、第１室内空間ＷＡの中心付近とした。同様に、測定点Ｐ３Ｂは、無機発泡体２Ｂの室内側の表面温度測定点である。測定点Ｐ３Ｂは、無機発泡体２Ｂの継ぎ目を避け、中央位置付近とした。測定点Ｐ４Ｂは、第２室Ｂの第２室内空間ＷＢ内の温度測定点である。測定点Ｐ４Ａは、第２室内空間ＷＢの中心付近とした。

また、本実施例に係る換気システム１において、第１室内空間ＷＡと室外空間ＷＣとの圧力差を測定するために差圧計２０Ａを設けた。差圧計２０Ａは、上部有機断熱材６における第１室内空間ＷＡの上部位置に設けられ、上部有機断熱材６に設けられた測定孔２１Ａを介して第１室内空間ＷＡと接続されている。同様に、第２室内空間ＷＢと室外空間ＷＣとの圧力差を測定するために差圧計２０Ｂを設けた。差圧計２０Ｂは、差圧計２０Ａと同様に、上部有機断熱材６における第２室内空間ＷＢの上部位置に設けられ、上部有機断熱材６に設けられた測定孔を介して第２室内空間ＷＢと接続されている。

また、本実施例に係る換気システム１において、第１室内空間ＷＡ及び第２室内空間ＷＢ内に、それぞれ２０Ｗの電球２２Ａ，２３Ａ及び電球２２Ｂ，２３Ｂを設置した。これらの電球２２Ａ，２３Ａ，２２Ｂ，２３Ｂは、各室内の温度を一定に保つための熱源として用いられるものであり、各室内の温度（測定点Ｐ４Ａ，Ｐ４Ｂでの温度）に基づいてオンオフが制御される。電球２２Ａ，２３Ａは下部有機断熱材５の上面近傍に設置し、電球２２Ｂ，２３Ｂは上部有機断熱材６の上面近傍に設置した。また、これらの電球２２Ａ，２３Ａ，２２Ｂ，２３Ｂ、及び、送風機８Ａ，８Ｂが消費する電力量を測定した。

また、本実施例に係る換気システム１において、送風機８Ｂのダンパー１８Ｂを閉状態とし、送風機８Ａのダンパー１８Ａを開状態としてファン１９Ａを作動させると、差圧計２０Ａ，２０Ｂによる測定の結果、加圧空間となる第１室内空間ＷＡは＋９Ｐａ（外気に対して＋９Ｐａ）、減圧空間となる第２室内空間ＷＢは−７Ｐａ（外気に対して−７Ｐａ）となった。一方、送風機８Ａのダンパー１８Ａを閉状態とし、送風機８Ｂのダンパー１８Ｂを開状態としてファン１９Ｂを作動させると、差圧計２０Ａ，２０Ｂによる測定の結果、減圧空間となる第１室内空間ＷＡは−７Ｐａ、加圧空間となる第２室内空間ＷＢは、＋９Ｐａとなった。

以下の実施例では、第１室内空間ＷＡ及び第２室内空間ＷＢ内に、それぞれ腐った卵が入った箱を５分間設置したのちに箱を取り出し、建物Ｙを０℃（測定点Ｐ１の温度）の恒温空間である室外空間ＷＣ内に設置した。その後、第１室内空間ＷＡ内及び第２室内空間ＷＢ内の温度が２０℃となるように、電球２２Ａ，２３Ａ，２２Ｂ，２３Ｂのオンオフを制御した。そして、第１室内空間ＷＡ内及び第２室内空間ＷＢ内の温度が２０℃の恒温状態になった後、送風制御部１００によって送風機８Ａ，８Ｂの制御を行い、第１室内空間ＷＡから第２室内空間ＷＢへの送風、及び、第２室内空間ＷＢから第１室内空間ＷＡへの送風の切り替えを交互に繰り返し行った。送風機８Ａ，８Ｂの作動の合計時間は１２０分とした。

（実施例１）
実施例１では、上述の実施例に係る換気システム１において、第１室内空間ＷＡから第２室内空間ＷＢへの送風、及び、第２室内空間ＷＢから第１室内空間ＷＡへの送風の切り替えを、２分毎に繰り返し行った。以下に、電球２２Ａ，２３Ａ，２２Ｂ，２３Ｂ及び送風機８Ａ，８Ｂが消費する電力量、給気側の無機発泡体２Ａ，２Ｂの室内側の平均表面温度（測定点Ｐ３Ａ，Ｐ３Ｂでの温度）、排気側の室内空間の平均空気温度（測定点Ｐ４Ａ，Ｐ４Ｂでの温度）、室外平均温度（測定点Ｐ１での温度）、温度回収率、送風機８Ａ，８Ｂを合計１２０分間作動させた後、第１室内空間ＷＡ内及び第２室内空間ＷＢ内の臭いを鼻で嗅いだ場合の腐卵臭の有無、を示す。なお、ここでの温度は、平均値を用いた。

電球及び送風機の消費電力：５７．３Ｗｈ
給気側の無機発泡体の室内側の平均表面温度：１８．７℃
排気側の室内空間の平均空気温度：１９．６℃
室外平均温度：１．３℃
温度回収率：９５．１％
腐卵臭の有無：なし

（実施例２）
実施例２では、上述の実施例に係る換気システム１において、第１室内空間ＷＡから第２室内空間ＷＢへの送風、及び、第２室内空間ＷＢから第１室内空間ＷＡへの送風の切り替えを、５分毎に繰り返し行った。以下に、測定結果、及び、温度回収率等を示す。

電球及び送風機の消費電力：５７．１Ｗｈ
給気側の無機発泡体の室内側の平均表面温度：１８．８℃
排気側の室内空間の平均空気温度：１９．８℃
室外平均温度：１．４℃
温度回収率：９４．６％
腐卵臭の有無：なし

（実施例３）
実施例３では、上述の実施例に係る換気システム１において、第１室内空間ＷＡから第２室内空間ＷＢへの送風、及び、第２室内空間ＷＢから第１室内空間ＷＡへの送風の切り替えを、１０分毎に繰り返し行った。以下に、測定結果、及び、温度回収率等を示す。

電球及び送風機の消費電力：５７．６Ｗｈ
給気側の無機発泡体の室内側の平均表面温度：１８．６℃
排気側の室内空間の平均空気温度：１９．７℃
室外平均温度：１．４℃
温度回収率：９４．０％
腐卵臭の有無：なし

（比較例１）
比較例１では、上述の実施例１に係る換気システム１において、送風の切り替えを行わずに送風機８Ａのみを作動させ続けて、第２室内空間ＷＢから第１室内空間ＷＡへの送風のみを行った。その結果、送風の開始から１２０分後においても第１室内空間ＷＡ内及び第２室内空間ＷＢ内の空気温度は設定温度の２０℃を維持できずに下がり続けたため、運転から７時間以上経過して定常状態となったときに室内温度を測定すると１１．５℃であった。設定温度の２０℃に到達しないため、温度回収率の計算はできなかった。電球２２Ａ，２３Ａ，２２Ｂ，２３Ｂ及び送風機８Ａが消費する電力量は８２．５Ｗｈであった。送風機８Ａを合計１２０分間作動させた後、第１室内空間ＷＡ内及び第２室内空間ＷＢ内の臭いを鼻で嗅いだところ、腐卵臭は感じなかった。

（比較例２）
比較例２では、上述の実施例１に係る換気システム１において、送風機８Ａ，８Ｂを作動させず、送風を行わなかった。その結果、第１室内空間ＷＡ内及び第２室内空間ＷＢ内の空気温度は２０℃を維持しており、電球２２Ａ，２３Ａ，２２Ｂ，２３Ｂが消費する電力量は５３．６Ｗｈであった。試験開始から１２０分経過後、第１室内空間ＷＡ内及び第２室内空間ＷＢ内の臭いを鼻で嗅いだところ、痛烈な腐卵臭が感じられた。

実施例１〜３に示すように、第１室内空間ＷＡ及び第２室内空間ＷＢ間での送風の向きを切り替えることで、９４．０％以上の温度回収率を得ることができた。また、実施例１〜３に示すように、送風機８Ａ，８Ｂの作動終了後、第１室内空間ＷＡ内及び第２室内空間ＷＢ内で腐卵臭がせず、第１室内空間ＷＡ内及び第２室内空間ＷＢ内の換気が適切に行われていた。

以上のように、本実施形態に係る換気システム１は、送風機８Ａ，８Ｂにおける送風の向きを切り替えることで、第１室内空間ＷＡを加圧空間とし第２室内空間ＷＢを減圧空間とすることと、第１室内空間ＷＡを減圧空間とし第２室内空間ＷＢを加圧空間とすることと、を交互に切り替えることができる。このため、加圧空間側では、無機発泡体２Ａ，２Ｂを介して排気しつつ排気される空気の熱を無機発泡体２Ａ，２Ｂに蓄熱させることができる。また、減圧空間側では、無機発泡体２Ａ，２Ｂを介して給気しつつ、無機発泡体２Ａ，２Ｂに蓄えられた熱を給気する空気に熱交換することができる。これにより、減圧空間内の温度の変動を抑えることができる。これと同時に減圧空間では、新鮮な外気が室内に導入されることにより、高い空気質を維持することができる。

また、無機発泡体２Ａ，２Ｂに蓄えられる熱が、加圧空間側における無機発泡体２Ａ，２Ｂの熱容量を超える前に、送風制御部１００が送風機８Ａ，８Ｂにおける送風の向きを切り替える。これにより、加圧空間側において熱が室外に放出されることがなく、第１室Ａ及び第２室Ｂ全体の熱回収能力を高めることができる。このように、加圧空間と減圧空間を切り替えることにより、いずれの空間でも新鮮な外気を室内に入れることができ、第１室Ａの第１室内空間ＷＡ及び第２室Ｂの第２室内空間ＷＢにおいて高い空気質を維持することもできる。

また、無機発泡体２Ａ，２Ｂの材料である無機材料は親水性が高いため、湿気を材料内部に吸着等によって保持することが可能である。無機発泡体２Ａ，２Ｂを通して、第１室内空間ＷＡ及び第２室内空間ＷＢから室外空間ＷＣへ、室外空間ＷＣから第１室内空間ＷＡ及び第２室内空間ＷＢ内に空気が移動する際に湿気も移動するため、無機発泡体２Ａ，２Ｂ内部で結露が発生することを防ぐこともできる。

また、無機発泡体２Ａ，２Ｂは、発泡体という複数の微小空間を有する形状に形成されていることにより、材料自身が軽くなり、またパネル形状を得ることも可能になる。そのため、ハンドリング性及び施工性が、繊維質材料と比較して格段に向上する。さらに、無機発泡体２Ａ，２Ｂが軽量であることから、建築物の重量低減につながって耐震性も増す。さらに、無機発泡体２Ａ，２Ｂを外気が通気する際、外気に含まれる汚染物質が無機発泡体２Ａ，２Ｂで除去され、フィルターの効果も期待できる。

以上のように、ビル、住宅、倉庫などの建物Ｙの第１室Ａ内及び第２室Ｂ内において、優れた断熱性能による省エネルギー化が実現でき、第１室Ａ内及び第２室Ｂ内への新鮮な空気の導入による空気質の改善と同時に、排気時の熱損失の低減が実現できる。

また、第１室Ａと第２室Ｂとは隣接し、第１室Ａと第２室Ｂとを区画する仕切り材７に送風機８Ａ，８Ｂを設けた。この場合には、仕切り材７に設けられた開口部７ａを介して第１室内空間ＷＡ及び第２室内空間ＷＢ間での送風を容易に行うことができる。また、第１室Ａと第２室Ｂとが隣接していることにより、一方の室内から他方の室内へ空気を移動させる際の熱損失を低減することができる。

また、無機発泡体２Ａ及び無機発泡体２Ｂの通気率を５×１０^−４〜１ｍ^２ｈ^−１Ｐａ^−１とし、かつ、熱伝導率を０．０２〜０．１Ｗ／ｍＫとすることで、最適な換気効果、及び熱回収効果を得ることができる。

また、送風制御部１００は、送風機８Ａ，８Ｂの送風量を可変に制御することで、第１室Ａ及び第２室Ｂの上下階層、室内空間の広さ、気候、及び、温度等に対応して、無機発泡体２Ａ，２Ｂを通して給排気できる空気量を所定の値に調節し、室内全体の熱回収率を向上させることができる。

また、無機発泡体２Ａ及び無機発泡体２Ｂの熱容量を、２〜４０Ｋｃａｌ／℃とすることで、最適な熱回収効果を得ることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第１室Ａと第２室Ｂとが隣接していなくてもよい。この場合、たとえば、第１室Ａと第２室Ｂとの間をつなぐ送風用配管等を通じて第１室内空間ＷＡ及び第２室内空間ＷＢ間での送風を行うことができる。

また、送風機８Ａ，８Ｂの構成は、実施形態において開示した構成に限定されず、他の構成であってもよい。例えば、送風の向きを切り替え可能な送風機であれば、実施形態で説明したように２台の送風機８Ａ，８Ｂを用いる必要がなく、１台の送風機のみを用いてもよい。また、建物Ｙにおいて、無機発泡体２Ａ，２Ｂの外側面が室外空間ＷＣに通じていれば、側部有機断熱材３，４に隣接して他の空間が設けられていてもよい。

１…換気システム、２Ａ…無機発泡体（第１の無機発泡体）、２Ｂ…無機発泡体（第２の無機発泡体）、７…仕切り材、７ａ…開口部、８Ａ，８Ｂ…送風機、１００…送風制御部、Ａ…第１室、Ｂ…第２室、ＷＡ…第１室内空間（第１室の室内空間）、ＷＢ…第２室内空間（第２室Ｂの室内空間）。

Claims (5)

1. 第１室内及び第２室内の換気を行う換気システムであって、
   前記第１室に設けられ、前記第１室の室外空間と室内空間とを通気可能に区画する第１の無機発泡体と、
   前記第２室に設けられ、前記第２室の室外空間と室内空間とを通気可能に区画する第２の無機発泡体と、
   前記第１室の室内空間から前記第２室の室内空間への空気の送風、及び、前記第２室の室内空間から前記第１室の室内空間への空気の送風の切り替えが可能であり、空気の送風元の室内空間を前記第１室の室外空間及び前記第２室の室外空間よりも減圧し、空気の送風先の室内空間を前記第１室の室外空間及び前記第２室の室外空間よりも加圧する送風機と、
   前記送風機における前記第１室の室内空間から前記第２室の室内空間への送風及び前記第２室の室内空間から前記第１室の室内空間への送風を所定のタイミングで切り替える送風制御部と、
   を備えることを特徴とする換気システム。
2. 前記第１室と前記第２室とは隣接しており、前記送風機は、前記第１室と前記第２室とを区画する仕切り材に設けられ、前記仕切り材に設けられた開口部を介して前記送風を行うことを特徴とする請求項１に記載の換気システム。
3. 前記第１の無機発泡体及び前記第２の無機発泡体の少なくともいずれかは、通気率が５×１０^−４〜１ｍ^２ｈ^−１Ｐａ^−１であり、かつ、熱伝導率が０．０２〜０．１Ｗ／ｍＫであることを特徴とする請求項１又は２に記載の換気システム。
4. 前記送風制御部は、前記送風機の送風量を可変に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の換気システム。
5. 前記第１の無機発泡体及び前記第２の無機発泡体の少なくともいずれかの熱容量は、２〜４０Ｋｃａｌ／℃であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の換気システム。

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