JP7564456B2 - 追加換気装置の選定方法、追加換気装置および空気調和装置の選定方法、および、空調換気システム - Google Patents

Description

追加換気装置の選定方法、追加換気装置および空気調和装置の選定方法、および、空調換気システム、に関する。

従来から、室内空気を外に排気したり室外空気を室内に給気したりする換気装置が広く使われている（例えば、特許文献１（特開２００５－３００１１２号公報）を参照）。

既存の建物の多くには、換気装置が設置されており、ある程度の換気が為されている。

一方、最近、ウィルスや細菌などの病原体による感染（以下、病原体感染という。）の対策の１つとして、換気量を増やすことが求められている。

しかし、既存の換気装置を取り換える場合、装置のコストや設置コストが高額になる。

第１観点の追加換気装置の選定方法は、既存の第１換気装置が設けられている室内空間、に対して、別の換気装置を追加換気装置として新たに設置する際の、追加換気装置の選定方法である。既存の第１換気装置は、１時間当たりの換気量が、第１換気量である。第１観点の追加換気装置の選定方法は、第１ステップ、第２ステップ、および、第３ステップを備えている。第１ステップは、室内空間の大きさに基づいて、第２換気量を求める。室内空間の大きさとしては、室内空間の床面積、室内空間の容積、室内空間の収容人数、などを用いることができる。第２換気量は、病原体感染の対策として必要とされる１時間当たりの換気量である。第２ステップは、第２換気量と第１換気量との差を、追加換気量として求める。第３ステップは、追加換気量の換気が可能な換気装置を、追加換気装置として選定する。

ここでは、既存の第１換気装置の第１換気量をそのまま利用し、足りない換気量（追加換気量）の換気を追加換気装置によって補う、という従来にない優れた考え方に沿って、追加換気装置が選定される。これにより、コストを抑えながら、病原体感染の対策として必要とされる第２換気量の換気が実現される。

第２観点の追加換気装置および空気調和装置の選定方法は、第１観点の選定方法によって追加換気装置を選定し、さらに、空気調和装置を選定する、追加換気装置および空気調和装置の選定方法である。空気調和装置は、室内空間を空調する装置である。第２観点の追加換気装置および空気調和装置の選定方法は、第１ステップ、第２ステップ、および、第３ステップに加え、第４ステップと第５ステップとを備えている。第４ステップは、第１の空調負荷と第２の空調負荷と第３の空調負荷との和を、合計空調負荷として求める。第１の空調負荷は、室内空間の大きさに基づいて決められる。第２の空調負荷は、既存の第１換気装置による換気によって生じる空調負荷である。第３の空調負荷は、第３ステップにおいて選定された追加換気装置による換気によって生じる空調負荷である。第５ステップは、合計空調負荷を処理できる空調能力を持つ空気調和装置を、空調能力が異なる複数の空気調和装置の候補の中から選定する。

既存の第１換気装置に加え、追加換気装置を室内空間に対して設置した場合、追加換気装置による換気で室内空間の空調負荷が増えることが想定される。そのことを考慮しなければ、室内空間の温熱環境が悪化する可能性がある。このことに鑑み、第２観点の追加換気装置および空気調和装置の選定方法では、追加換気装置の換気によって生じる空調負荷を含む合計空調負荷を処理できるだけの空気調和装置を選定することができる。

第３観点の追加換気装置および空気調和装置の選定方法は、第２観点の選定方法であって、第３ステップにおいて、熱交換部を有する換気装置、を追加換気装置として選定する。熱交換部は、室内空間への給気となる外気と、室内空間からの排気となる還気と、の間で熱交換を行わせる。また、第４ステップでは、選定された追加換気装置の熱交換部における熱交換量を考慮して、第３の空調負荷を求める。

ここでは、給気と排気との間で熱交換を行わせる熱交換部を有する換気装置を、追加換気装置として選定している。このため、追加換気装置の換気による室内空間の温熱環境の悪化を小さく抑えることができる。そして、熱交換部における熱交換量を考慮して第３の空調負荷を求めているため、合計空調負荷を過大に算出してしまうことが無くなる。これにより、必要な空気調和装置の空調能力を正しく認識し、過不足のない空気調和装置の選定が可能となる。

第４観点の追加換気装置および空気調和装置の選定方法は、第２観点又は第３観点の選定方法であって、第６ステップおよび第７ステップをさらに備える。第６ステップでは、第３ステップにおいて選定された追加換気装置の最大換気量のときの風量が、第５ステップにおいて選定された空気調和装置の定格風量の３０％以下であるか否かを判定する。第７ステップでは、第６ステップにおいて追加換気装置の最大換気量のときの風量が空気調和装置の定格風量の３０％を超えると判定された場合に、追加換気装置および空気調和装置の選定を見直す。

追加換気装置の最大換気量のときの風量が空気調和装置の定格風量の３０％を超える場合、空気調和装置の空調能力によって合計空調負荷の処理ができたとしても、空気調和装置の運転効率が悪くなってランニングコストが高額になってしまう恐れがある。このことに鑑み、第４観点の追加換気装置および空気調和装置の選定方法では、第６ステップおよび第７ステップをさらに行い、追加換気装置および空気調和装置の選定を見直している。これにより、例えば、より定格風量や空調能力が高い空気調和装置を選定し、それによって空調および換気のランニングコストを下げることが可能になる。

第５観点の追加換気装置および空気調和装置の選定方法は、第２観点から第４観点のいずれかの選定方法であって、第３ステップにおいて、最大換気量が異なる複数の換気装置の候補の中から、追加換気装置が選定される。また、第５ステップにおける複数の空気調和装置の候補の数は、第３ステップにおける複数の換気装置の候補の数よりも多い。

ここでは、多くの空気調和装置の候補を用意することで、選定された追加換気装置に応じて、より適切な空気調和装置を選定することができるようになる。これにより、装置のコストや装置の設置コストを抑制できる。

第６観点の空調換気システムは、床面積が７０ｍ^２以上９５ｍ^２以下であり、１時間当たりの換気量が第１換気量である既存の第１換気装置が設けられている室内空間に設置する空調換気システムであって、冷房定格能力が約１２．５ｋＷである空気調和装置と、最大換気量が２５０ｍ^３／ｈである換気装置と、を備えている。

この空調換気システムを、既存の建物の中の室内空間であって、第１換気量が確保されている上記の床面積の室内空間、に設置すれば、病原体感染の対策として必要な換気量を得ることができるとともに、増えた換気量による空調負荷を含む室内空間の合計空調負荷を空気調和装置によって処理することができる。

第７観点の空調換気システムは、床面積が４０ｍ^２以上６０ｍ^２以下であり、１時間当たりの換気量が第１換気量である既存の第１換気装置が設けられている室内空間に設置する空調換気システムであって、冷房定格能力が約７．１ｋＷである空気調和装置と、最大換気量が１５０ｍ^３／ｈである換気装置と、を備えている。

この空調換気システムを、既存の建物の中の室内空間であって、第１換気量が確保されている上記の床面積の室内空間、に設置すれば、病原体感染の対策として必要な換気量を得ることができるとともに、増えた換気量による空調負荷を含む室内空間の合計空調負荷を空気調和装置によって処理することができる。

第８観点の空調換気システムは、第６観点又は第７観点の空調換気システムであって、空気調和装置は、給気口を有している。給気口は、室内空間の外からの給気を受け入れる。換気装置は、給気ファンを有している。給気ファンは、外気を空気調和装置に給気として送るためのファンである。また、第８観点の空調換気システムは、給気路形成部材をさらに備えている。給気路形成部材は、換気装置および空気調和装置に接続され、給気路を形成する。給気路は、給気を換気装置から空気調和装置の給気口へと導く、空気の流路である。

この空調換気システムは、換気装置、空気調和装置、および、給気路形成部材がパッケージ化されているため、換気装置と空気調和装置とを現地で調達したダクト等の部品を使って接続させる場合に比べて、設置工事のコストを含む導入コストが抑えられる。また、換気装置からの給気が空気調和装置に受け入れられるため、給気の温度を空気調和装置で変更してから室内空間に供給することが可能になる。

第９観点の空調換気システムは、第８観点の空調換気システムであって、換気装置は、ケーシングと、排気ファンと、熱交換器と、をさらに有している。ケーシングは、給気ファンおよび排気ファンを収容する。排気ファンは、室内空間の空気を、室内空間の外に排気として送るためのファンである。熱交換器は、外気と排気とを熱交換させる。ケーシングには、第１開口、第２開口、第３開口、および、第４開口が形成されている。第３開口は、外気を取り込むための開口である。第４開口には、給気路形成部材が接続される。第１開口は、室内空間の空気を還気として取り込むための開口である。第２開口は、還気を室内空間の外に排気として送り出すための開口である。また、第９観点の空調換気システムは、圧力調整部をさらに備えている。圧力調整部は、換気装置において第１開口から第２開口へと流れる還気の圧力と、換気装置において第３開口から第４開口へと流れる外気の圧力と、の差が小さくなるように、空気の圧力を調整する。

ここでは、排気ファンが作動すると、室内空間の空気が第１開口から還気としてケーシング内に取り込まれ、第２開口から室内空間の外に排気として送り出される。また、給気ファンが作動すると、第３開口からケーシング内に外気が取り込まれ、第３開口から第４開口へと流れ、第４開口から給気路を介して空気調和装置に給気が送られる。第１開口からケーシング内に取り込まれる還気と、第３開口からケーシング内に取り込まれる外気とは、熱交換器において熱交換される。これにより、換気による室内空間の空調負荷の増大を抑制することができる。

また、第９観点の空調換気システムでは、互いに熱交換される外気の圧力と還気の圧力との差が小さくなるように、圧力調整部が備えられている。これにより、熱交換器などにおいて外気と還気とが混じり合う、といった不具合が抑制される。

第１０観点の空調換気システムは、第６観点から第９観点のいずれかに記載の空調換気システムであって、空気調和装置と換気装置とを制御するリモートコントローラ、をさらに備えている。

ここでは、例えば、リモートコントローラによって、空気調和装置と換気装置との運転・停止を連動させたり、空気調和装置が作動していないときに換気装置による換気を行わせないように制御したりすることが可能になる。

第１換気装置および空調換気システムが設置された、建物の状態図である。 第２換気装置が追加設置される前の、建物の状態図である。 空調室内機、空調室内機に装着される給気取入部材、および、給気ダクトの組立用の斜視図である。 空調換気システムの制御ブロック図である。 第２換気装置を設置する前の、第１換気装置による室内の換気状態を示す図である。 第２換気装置を設置せずに窓を開けて換気量を増やした場合の、室内の換気状態を示す図である。 第２換気装置を追加設置した場合の、室内の換気状態を示す図である。 第２換気装置の候補と空調室内機の候補との組合せに対する各種数値を示す表である。

（１）第１換気装置および空調換気システムの全体構成
図１Ａに、建物Ｈにおける、第１換気装置１０および空調換気システム１００の設置状態を示す。第１換気装置１０および空調換気システム１００は、建物Ｈの中の１つの所定の室内空間ＳＩに対して設置される。空調換気システム１００は、主として、第２換気装置２０と、空調室内機３０と、ダクト２１～２４と、リモコン９０と、を備える。

第１換気装置１０は、第２換気装置２０が設置される前に、既に室内空間ＳＩに対して設置されていた換気装置である。

空調換気システム１００の空調室内機３０も、第２換気装置２０が設置される前に、既に室内空間ＳＩに対して設置されていた機器である。

図１Ｂに、第２換気装置２０が設置される前の建物Ｈの状態を示す。

空調換気システム１００の第２換気装置２０やダクト２１～２４は、第１換気装置１０や空調室内機３０が既に設置されている室内空間ＳＩに対して、後から追加で設置されるものである。

本実施形態では、図１Ａおよび図１Ｂに示す第１換気装置１０や空調室内機３０は既に設置されているもの、図１Ａに示す第２換気装置２０やダクト２１～２４は今から設置される設計検討段階のもの、として説明を行う。

（２）第１換気装置の詳細
第１換気装置１０は、プロペラファンを有する換気扇、あるいは、シロッコファンを有する換気装置である。図１Ａ、図１Ｂに示す第１換気装置１０は、室内空間ＳＩの室内空気を吸い込み、建物Ｈの外部（屋外空間ＳＯ）に排出する。第１換気装置１０の吸気口は、室内空間ＳＩの天井に設けられた第１還気口１６に接続されている。第１換気装置１０の送風口は、建物Ｈの外壁に開けられる第１排気口１８に接続されている。第１換気装置１０は、例えば、５００ｍ^３／ｈの換気量である。

（３）空調室内機の詳細
空調室内機３０は、建物Ｈの屋上あるいは外部に設置される空調室外機（図示せず）とともに空気調和装置を構成する機器である。空気調和装置は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルによって、室内空間ＳＩの冷房や暖房を行う装置である。空調室内機３０は、図１Ａあるいは図１Ｂに示すように、冷凍サイクルを構成する熱交換器３７、室内空気を熱交換器３７に送って室内空間ＳＩに戻すための室内ファン３５、などを有している。空調室内機３０のケーシングは、平面視において矩形であり、下面中央に吸込口３１が形成されており、下面の四辺それぞれに沿って吹出口３２が形成されている。吸込口３１から室内空気が吸い込まれ（図１Ａの矢印Ａｉｎを参照）、吹出口３２から空気調和後の空気が室内空間ＳＩに戻される（図１Ａの矢印Ａｏｕｔを参照）。

また、図１Ａに示す空調室内機３０には、図２に示す給気取入部材３０ａが、オプション機器として装着されている。給気取入部材３０ａは、空気が流れる流路を形成する部材である。給気取入部材３０ａの入口３３から入った空気は、空調室内機３０のケーシングの吸込口３１の近傍に流れ出る。

（４）空調室内機とともに空調換気システムを構成する、第２換気装置およびダクトの詳細
第２換気装置２０は、建物Ｈの室内空間ＳＩの天井裏の空間ＳＣに配置され、室内空間ＳＩの換気を行いつつ、給気ＳＡとなる外気ＯＡと、排気ＥＡとなる還気ＲＡとの間で熱交換を行わせる。

ダクト２１～２４は、還気ダクト２１、排気ダクト２２、外気導入ダクト２３、および、給気ダクト２４である。

第２換気装置２０は、ケーシング５０、給気ファン２６、排気ファン２８、略四角柱形状の熱交換エレメント４０、および、換気制御部７０を有している。

ケーシング５０は、内部に、熱交換エレメント４０、給気ファン２６、排気ファン２８等を収容している。また、ケーシング５０には、還気ダクト２１が接続される第１開口５１、排気ダクト２２が接続される第２開口５２、外気導入ダクト２３が接続される第３開口５３、および、給気ダクト２４が接続される第４開口５４が形成されている。

ケーシング５０の内部には、第１開口５１と熱交換エレメント４０との間の第１空間５１ａ、第２開口５２と熱交換エレメント４０との間の第２空間５２ａ、第３開口５３と熱交換エレメント４０との間の第３空間５３ａ、および、第４開口５４と熱交換エレメント４０との間の第４空間５４ａ、が存在している。

給気ファン２６は、第４空間５４ａに配置されており、給気ファンモータ２６ｍを有している。排気ファン２８は、第２空間５２ａに配置されており、排気ファンモータ２８ｍを有している。

還気ダクト２１は、第２換気装置２０の第１開口５１と、室内空間ＳＩの天井に設けられた第２還気口８１と、を結び、還気ＲＡが流れる還気路２１ａを形成する。

排気ダクト２２は、第２換気装置２０の第２開口５２と、建物Ｈの外壁に開けられる第２排気口８２とを結び、排気ＥＡが流れる排気路２２ａを形成する。

外気導入ダクト２３は、第２換気装置２０の第３開口５３と、建物Ｈの外壁に開けられる外気導入口８３とを結び、外気ＯＡが流れる外気導入路２３ａを形成する。

給気ダクト２４は、第２換気装置２０の第４開口５４と、空調室内機３０に追加設置される給気取入部材３０ａの入口３３と、を結び、給気ＳＡが流れる給気路２４ａを形成する。給気ダクト２４は二股に分かれて２つの入口３３に接続される。二股に分かれることで風路面積を大きくでき、給気ダクトにおける圧力損失を小さくできる。

換気制御部７０は、図３に示すように、給気ファンモータ２６ｍ、排気ファンモータ２８ｍ、リモコン９０、などと接続されている。換気制御部７０は、コンピュータにより実現されるものである。換気制御部７０は、制御演算装置と記憶装置とを備える。制御演算装置には、ＣＰＵ又はＧＰＵといったプロセッサを使用できる。制御演算装置は、記憶装置に記憶されているプログラムを読み出し、このプログラムに従って所定の画像処理や演算処理を行う。さらに、制御演算装置は、プログラムに従って、演算結果を記憶装置に書き込んだり、記憶装置に記憶されている情報を読み出したりすることができる。後述するリモコン９０からの指令などに応じて、換気制御部７０は、給気ファン２６および排気ファン２８のＯＮ、ＯＦＦを行う。

なお、ここでは図示、説明を省略しているが、外気温度センサや室内温度センサと換気制御部７０とを接続し、センサ値を制御に利用することもできる。

（５）リモコンの詳細
リモコン９０は、室内空間ＳＩに居るユーザが空調室内機３０および第２換気装置２０について、各種設定操作するためのものである。リモコン９０も、換気制御部７０と同様に、コンピュータにより実現されるものである。

リモコン９０、換気制御部７０、および、空調室内機３０の制御部（図示せず）は、通信線を介して接続されている。

（６）空調換気システムによる換気の詳細
リモコン９０は、空調室内機３０の室内ファン３５が作動しているときに、第２換気装置２０を作動させる。言い換えると、第２換気装置２０を作動させる必要があるときには、リモコン９０は、空調室内機３０も作動させる。第２換気装置２０の給気ファン２６および排気ファン２８が作動すると、屋外空間ＳＯの外気ＯＡは、外気導入路２３ａから熱交換エレメント４０に至り、熱交換エレメント４０を通過した空気は、給気ファン２６を通り、新鮮な給気ＳＡとして室内空間ＳＩに供給される。室内空間ＳＩの室内空気は、還気路２１ａを介して還気ＲＡとして熱交換エレメント４０に至り、熱交換エレメント４０を通過した空気は、排気ファン２８を通り、排気ＥＡとなって屋外空間ＳＯに排出される。

熱交換エレメント４０では、外気ＯＡと還気ＲＡとの間で熱交換が行われ、第２換気装置２０による換気に伴う空調負荷の増加を抑制している。

（７）室内空間の換気量を増やすために追加設置する第２換気装置の選定方法、および、空調室内機の選定方法
図１Ｂに示すような、既に第１換気装置１０および空調室内機３０が設置されている建物Ｈの室内空間ＳＩに対し、ウィルスや細菌などの病原体による感染の対策の１つとして、換気量を増やすことが求められたとする。例えば、換気量の設計を１人当たり２０ｍ^３／ｈで行って、第１換気装置１０の換気量が決められていたけれども、さらに１０ｍ^３／ｈ、合計で３０ｍ^３／ｈの換気量が求められることが想定される。言い換えると、今の換気量を１．５倍にすることが要求されている。その場合に、以下の各ステップによって、追加設置する第２換気装置２０が選定される。

（７－１）第２換気装置の選定方法
まず、第１ステップでは、室内空間ＳＩの大きさに基づいて、追加設置する第２換気装置２０に要求される第２換気量を求める。本実施形態において、第１ステップは、室内空間ＳＩに入る最大人数を計算するステップと、最大人数から室内空間ＳＩにおいて必要な換気量を計算するステップとを含む。具体的には、室内空間ＳＩにおいて必要な換気量は、室内空間ＳＩの床面積（ｍ^２）を室内空間ＳＩ（部屋）の用途（一般商店、事務所など）によって定められる１人当りの専有面積（ｍ^２）で割った値に、１人あたりに必要とされる１時間当たりの換気量（ｍ^３／ｈ）をかけた値となる。室内空間ＳＩの用途によって定められる１人当りの専有面積（ｍ^２）は、例えば、用途に応じて３ｍ^２、５ｍ^２、などと決められる。必要な換気量を室内空間ＳＩの容積（ｍ^３）や部屋の必要換気回数を用いて計算してもよい。

第１換気量（ｍ^３／ｈ）は、例えば人の二酸化炭素排出量に基づく室内空間ＳＩに必要とされる換気量である。第２換気量（ｍ^３／ｈ）は、病原体感染の対策として室内空間ＳＩに必要とされる、１時間当たりの換気量である。感染の対策を行う対象となる病原体は、例えば、インフルエンザウィルス、ノロウィルス、コロナウィルス、結核菌、などの、ウィルスあるいは細菌である。第２換気量（ｍ^３／ｈ）は第１換気量（ｍ^３／ｈ）よりも大きな値である。

次に、第２ステップでは、第２換気量と第１換気量との差を、追加換気量（ｍ^３／ｈ）として求める。第１換気量（ｍ^３／ｈ）は、既に室内空間ＳＩに対して設置されている第１換気装置１０の換気量である。

次に、第３ステップでは、追加換気量の換気が可能な換気装置を、追加する第２換気装置２０として選定する。第３ステップでは、第２換気装置２０を、以下の（７－２）に示す換気装置の候補Ｖ１～Ｖ６の中から選定する。

（７－２）換気装置の候補Ｖ１～Ｖ６
換気装置の候補は、
換気量１５０ｍ^３／ｈの、換気装置Ｖ１、
換気量２５０ｍ^３／ｈの、換気装置Ｖ２、
換気量３５０ｍ^３／ｈの、換気装置Ｖ３、
換気量５００ｍ^３／ｈの、換気装置Ｖ４、
換気量６５０ｍ^３／ｈの、換気装置Ｖ５、および、
換気量８００ｍ^３／ｈの、換気装置Ｖ６、
である。

（７－３）空調室内機の選定方法
第３ステップにおける第２換気装置２０の選定が終わると、次に、第４ステップに移る。第４ステップでは、第１の空調負荷と第２の空調負荷と第３の空調負荷との和を、合計空調負荷として求める。第１の空調負荷は、室内空間ＳＩの大きさに基づいて決められる空調負荷であって、室内に居る人間や機器の熱負荷、窓や壁を介して入ってくる太陽熱、内外温度差に基づく熱負荷、などを合計して求められる。建物Ｈの室内空間ＳＩ（部屋）の用途（一般商店、事務所など）に応じて、単位床面積当たりの冷房、暖房の空調負荷（第１の空調負荷）は公知である。第２の空調負荷は、既存の第１換気装置１０による換気によって生じる空調負荷である。換気を行うと、ダクトや扉の隙間などを介して外気が室内空間ＳＩに取り込まれ、その外気を室内の温湿度に保つために負荷が生じる。この外気負荷が、換気によって生じる第２の空調負荷である。第３の空調負荷は、第３ステップにおいて選定された第２換気装置２０の換気によって生じる空調負荷である。

なお、第４ステップでは、第２換気装置２０の熱交換エレメント４０における外気ＯＡと還気ＲＡとの間の熱交換による熱交換量を考慮して、第３の空調負荷が求められる。熱交換エレメント４０は、換気によって失われる空調エネルギーの全熱（顕熱および潜熱）を回収するために設けられており、第４ステップでは、その回収量が考慮される。

第５ステップでは、合計空調負荷を処理できる空調能力を持つ空調室内機３０を、空調能力が異なる複数の空調室内機の候補の中から選定する。ここでは、以下の（７－４）に示す空調室内機の候補Ａ１～Ａ９の中から空調室内機３０が選定される。

（７－４）空調室内機の候補Ａ１～Ａ９
一般商店の用途である室内空間ＳＩに対する空調室内機の候補は、
２２－２５ｍ^２の床面積に適した、１．５馬力（３．６ｋＷ）の空調室内機Ａ１、
２５－２８ｍ^２の床面積に適した、１．８馬力（４．０ｋＷ）の空調室内機Ａ２、
２８－３１ｍ^２の床面積に適した、２馬力（４．５ｋＷ）の空調室内機Ａ３、
３１－３５ｍ^２の床面積に適した、２．３馬力（５．０ｋＷ）の空調室内機Ａ４、
３５－３９ｍ^２の床面積に適した、２．５馬力（５．６ｋＷ）の空調室内機Ａ５、
４４－５０ｍ^２の床面積に適した、３馬力（７．１ｋＷ）の空調室内機Ａ６、
６２－７０ｍ^２の床面積に適した、４馬力（１０．０ｋＷ）の空調室内機Ａ７、
７８－８８ｍ^２の床面積に適した、５馬力（１２．５ｋＷ）の空調室内機Ａ８、および、
８９－１００ｍ^２の床面積に適した、６馬力（１４．０ｋＷ）の空調室内機Ａ９、
である。この空調室内機の候補Ａ１～Ａ９の数は、上記の換気装置の候補Ｖ１～Ｖ６の数よりも多い。

（７－５）第２換気装置および空調室内機の選定の見直し
第６ステップでは、第３ステップにおいて選定された第２換気装置２０の最大換気量のときの風量が、第５ステップにおいて選定された空調室内機３０の定格風量の３０％以下であるか否かを判定する。

次に、第７ステップでは、第６ステップにおいて第２換気装置２０の最大換気量のときの風量が空調室内機３０の定格風量の３０％を超えると判定された場合に、第２換気装置および空調室内機の選定を見直す。選定の見直しにおいては、より定格風量が大きい空調室内機の候補から新たに空調室内機３０が選定される、あるいは、より最大換気量が小さい換気装置の候補から新たに第２換気装置２０が選定される。

（７－６）選定の具体例
次に、図４Ａ～図４Ｃを参照しながら、既に第１換気装置１０が設置されている建物Ｈの室内空間ＳＩに対して、換気量を増やすために第２換気装置２０を追加設置するときの、第２換気装置２０の選定の具体例を説明する。

図４Ａに示すように、今、例えば、ある商店の室内空間ＳＩに、５馬力（５ＨＰ）の空調室内機３０と、換気量が５００ｍ^３／ｈの第１換気装置１０とが設置されているとする。室内空間ＳＩの用途によって定められる１人当りの専有面積（ｍ^２）は、一般商店の場合、３ｍ^２である。室内空間ＳＩの床面積が７５ｍ^２で、室内空間ＳＩの収容人数が２５人である商店が、過去に換気量の設計を１人当たり２０ｍ^３／ｈで行っている場合、換気量が５００ｍ^３／ｈの第１換気装置１０が設置されている。一般商店において、５馬力の空調室内機３０の空調能力である１２．５ｋＷは、床面積８３ｍ^３の室内の空調を行うことができる。一方、今の換気量５００ｍ^３／ｈの場合、一般商店の床面積７５ｍ^２の室内空間ＳＩに対して必要な空調能力は、１１．３ｋＷである。したがって、今の室内空間ＳＩの床面積７５ｍ^２に対し、５馬力の空調室内機３０は、約１０％の余力がある。

この商店が、病原体感染の対策として、今の換気量（１人当たり２０ｍ^３／ｈ）を引き上げ、合計３０ｍ^３／ｈの換気量（１人当たり）を室内空間ＳＩに対して確保しようと考える場合、簡易な方法として、窓開け換気が候補に挙がる。

窓開け換気をする場合には、図４Ｂに示すように、窓を開けて２５０ｍ^３／ｈの外気を室内空間ＳＩに追加で取り入れる必要がある。しかし、窓を開けると、騒音の増加や、室内空間ＳＩへの虫の侵入、室内空間ＳＩにおける温度ムラの出現、といった不具合が生じ、商店の顧客の快適感が阻害される。また、外気導入による空調負荷の増加として、例えば、外気温３５℃、室内温度２７℃のときに外気負荷が１．５ｋＷだけ増えて、室内空間ＳＩの床面積７５ｍ^２に対し、１２．８ｋＷ（＝１１．３ｋＷ＋１．５ｋＷ）の空調能力が必要になる。これに対し、既存の５馬力の空調室内機３０の空調能力（１２．５ｋＷ）では不足になるため、窓開け換気をする商店は、５馬力の空調室内機３０を外して、新たに６馬力（１４．０ｋＷ）の空調室内機を設置しなければならなくなる。

これに対し、合計３０ｍ^３／ｈの換気量を室内空間ＳＩに対して確保する方法として、上記の（７－１）～（７－５）に示す選定方法を採用すれば、初期コストやランニングコストを抑えつつ、室内空間ＳＩの換気量の確保および空調負荷の処理を行うことができる。

上記の選定方法を使い、まずステップ１において、室内空間ＳＩの大きさ（床面積７５ｍ^２および収容人数２５人）に基づいて、病原体感染の対策として室内空間ＳＩに必要とされる第２換気量を求める。病原体感染の対策として、ここでは、１人当たり３０ｍ^３／ｈが必要になるとして、第２換気量は７５０ｍ^３／ｈ（２５×３０ｍ^３／ｈ）として求まる。

次に、第２ステップにおいて、第２換気量と第１換気量との差を、追加換気量（ｍ^３／ｈ）として求める。追加換気量は、２５０ｍ^３／ｈ（第２換気量７５０ｍ^３／ｈ－第１換気装置１０の第１換気量５００ｍ^３／ｈ）と決まる。

次に、第３ステップにおいて、上記の換気装置の候補Ｖ１～Ｖ６の中から、追加換気量の換気が可能な換気装置を選び、それを第２換気装置２０として選定する。ここでは、換気量２５０ｍ^３／ｈの換気装置Ｖ２、を第２換気装置２０として選定する。

次に、第４ステップにおいて、第１の空調負荷と第２の空調負荷と第３の空調負荷との和を、合計空調負荷として求める。第２の空調負荷は、上記のとおり、既存の第１換気装置１０による換気によって生じる空調負荷である。既存の第１換気装置１０による換気（換気量５００ｍ^３／ｈ）によって生じる第２の空調負荷と、第１の空調負荷との合計は、一般商店における床面積７５ｍ^２の室内空間ＳＩの場合、上記の１１．３ｋＷとなる。第３の空調負荷は、第２換気装置２０の追加設置によって生じる、第２換気装置２０の換気運転に伴う追加空調負荷である。追加空調負荷（第３の空調負荷）は、第２換気装置２０として選定された換気装置が換気量２５０ｍ^３／ｈの換気装置Ｖ２である場合、外気温３５℃、室内温度２７℃のときに０．６ｋＷである。上記の窓開け換気の場合、同じ条件で１．５ｋＷであるが、第２換気装置２０を採用する場合、熱交換エレメント４０における全熱交換が行われるため、追加空調負荷は０．６ｋＷとなる。したがって、合計空調負荷は、１１．９ｋＷ（１１．３ｋＷ＋０．６ｋＷ）となる。

参考までに、第２換気装置２０の候補と空調室内機３０の候補との各組合せに対する追加空調負荷およびその他の数値を、図５に示す。

次に、第５ステップにおいて、合計空調負荷を処理できる空調能力を持つ空調室内機３０を、上記の空調室内機の候補Ａ１～Ａ９から選定する。ここでは、既に室内空間ＳＩに対して設置されている５馬力（１２．５ｋＷ）の空調室内機Ａ８、が空調室内機３０として選定される。５馬力（１２．５ｋＷ）で合計空調負荷（１１．９ｋＷ）を処理できるからである。

次に、第６ステップでは、第３ステップにおいて選定された第２換気装置２０の最大換気量のときの風量が、第５ステップにおいて選定された空調室内機３０の定格風量の３０％以下であるか否かを判定する。ここでは、第２換気装置２０の最大換気量のときの風量が空調室内機３０の定格風量の３０％以下である。このため、第７ステップにおける第２換気装置および空調室内機の選定の見直しは行われない。

このように、ここでは、図４Ｃに示すように、全熱交換を行うための熱交換エレメント４０を有する第２換気装置２０を追加設置し、その第２換気装置２０と既存の５馬力の空調室内機３０によって空調換気システム１００が構成されることになる。

なお、上記のように、病原体感染の対策として窓開け換気を採用する場合には、５馬力の空調室内機３０を外して、新たに６馬力（１４．０ｋＷ）の空調室内機を設置しなければならないけれども、全熱交換を行うための熱交換エレメント４０を有する第２換気装置２０を追加設置する場合には、既存の５馬力の空調室内機３０をそのまま継続して使用することができる。

（８）第２換気装置の選定方法の特徴
（８－１）
上記の（７）で説明した第２換気装置の選定方法によれば、既存の第１換気装置１０の第１換気量をそのまま利用し、足りない追加換気量の換気を第２換気装置２０によって補う、という従来にない優れた考え方に沿って、第２換気装置２０が選定される。これにより、コストを抑えながら、病原体感染の対策として必要とされる第２換気量の換気が実現される。

（８－２）
既存の第１換気装置１０に加え、追加の第２換気装置２０を室内空間ＳＩに対して設置した場合、第２換気装置２０による換気で室内空間ＳＩの空調負荷が増えることが想定される。そのことを考慮しなければ、室内空間ＳＩの温熱環境が悪化する可能性がある。このことに鑑み、上記の第２換気装置２０および空調室内機３０の選定方法では、換気によって生じる空調負荷を含む合計空調負荷を処理できるだけの空調室内機３０を選定している。これにより、室内空間ＳＩに既に配備されている空調室内機３０をそのまま使うことができるか、それとも、より空調能力が高い、新しい空調室内機３０に入れ替える必要があるか、を判断することができる。

（８－３）
上記の（７）で説明した第２換気装置の選定方法では、給気ＳＡと排気ＥＡとの間で熱交換を行わせる熱交換エレメント４０を有する第２換気装置２０を、追加の換気装置として選定している。このため、第２換気装置２０の換気による室内空間ＳＩの温熱環境の悪化を小さく抑えることができている。そして、熱交換エレメント４０における熱交換量を考慮して第３の空調負荷（追加換気に伴う空調負荷）を求めているため、合計空調負荷を過大に算出してしまうことが無い。これにより、必要な空調能力を正しく認識し、過不足のない空調室内機３０の選定が為される。

（８－４）
病原体感染の対策として追加する第２換気装置２０の最大換気量のときの風量が空調室内機３０の定格風量の３０％を超える場合、空調室内機３０の空調能力によって合計空調負荷の処理ができたとしても、空気調和装置の運転効率が悪くなってランニングコストが高額になってしまう恐れがある。このことに鑑み、本実施形態の第２換気装置および空調室内機の選定方法では、第６ステップおよび第７ステップを行い、第２換気装置および空調室内機の選定を見直している。これにより、例えば、より定格風量や空調能力が高い空調室内機を選定し、それによって空調および換気のランニングコストを下げることが可能になる。

（８－５）
上記実施形態では、上記（７－４）で示す多くの空調室内機の候補を用意することによって、選定された第２換気装置２０に応じて、より適切な空調室内機３０を選定すること、ができるようになる。これにより、空調換気システム１００のランニングコストや設置コストを抑制できる。

（９）空調換気システムのバリエーションおよび特徴
（９－１）
上記の（１）～（６）の空調換気システム１００では、空調室内機３０は既に設置されているものとして説明したが、空調換気システム１００として第２換気装置２０、空調室内機３０、および、給気ＳＡの流路を形成する給気ダクト２４などのダクト２１～２４がパッケージ化されていてもよい。第２換気装置２０のファンを所定回転数で運転させたときに、室内に供給される風量が目標換気風量になるように第２換気装置に繋がるダクト２１～２４や、後述する給気取り入れ部材３０ａが、一定の流路抵抗を有するものとして構成されている。パッケージ化されているとは、流路抵抗を有するダクト２１～２４および給気取り入れ部材３０を空調室内機３０と第２換気装置２０とに接続するだけで所望の流路抵抗が生じる結果、現地で流路抵抗を計算する必要なく目標換気風量を供給できるシステムを意味する。パッケージ化された空調換気システム１００を採用すれば、換気装置と空気調和装置の室内機とを現地で調達したダクト等の部品を使って接続させる場合に比べて、設置工事のコストを含む導入コストが抑えられる。

（９－２）
また、空調換気システム１００では、第２換気装置２０からの給気ＳＡが空調室内機３０に入るので、給気ＳＡの温度を空調室内機３０で温度調整あるいは湿度調整してから、室内空間ＳＩに供給することができる。

（９－３）
空調換気システム１００は、空調室内機３０と第２換気装置２０とを制御するリモコン９０を備えている。これにより、空調室内機３０と第２換気装置２０との運転・停止を連動させたり、空調室内機３０が作動していないときに第２換気装置２０による換気を行わせないように制御したりすることが可能になる。

なお、空調換気システム１００では、空調室内機３０が作動していないときに第２換気装置２０による換気が行われると、空調室内機３０の吸込フィルタに付いた塵埃が室内空間ＳＩに落下するという不具合が生じる可能性がある。この不具合は、リモコン９０の設置および空調室内機３０と第２換気装置２０との連動制御によって、阻止することができる。

（１０）空調換気システムの具体例
（１０－１）
上記の（７－６）の第２換気装置の選定の具体例では、ある商店の室内空間ＳＩ（床面積７５ｍ^２）に、５馬力（５ＨＰ）の空調室内機３０と、換気量が５００ｍ^３／ｈの第１換気装置１０とが設置されていると仮定して、病原体感染の対策として、今の換気量（１人当たり２０ｍ^３／ｈ）を引き上げ、１人当たり合計３０ｍ^３／ｈの換気量を室内空間ＳＩに対して確保しようと考える場合について説明した。

この具体例と同様の考え方によって選定を行うと、床面積が７０ｍ^２以上９５ｍ^２以下である室内空間に設置する空調換気システムは、冷房定格能力が約１２．５ｋＷである空調室内機と、最大換気量が２５０ｍ^３／ｈである第２換気装置と、を備えるものであることが好ましい。

この空調換気システムを、既存の建物の中の室内空間であって、第１換気量（例えば第２換気装置の最大換気量の２倍の換気量）が確保されている上記の床面積の室内空間、に設置すれば、病原体感染の対策として必要な換気量を得ることができるとともに、増えた換気量による空調負荷を含む室内空間の合計空調負荷を空気調和装置によって処理することができる。

（１０－２）
上記の（７－６）の第２換気装置の選定の具体例では、ある商店の室内空間ＳＩ（床面積７５ｍ^２）に、５馬力（５ＨＰ）の空調室内機３０と、換気量が５００ｍ^３／ｈの第１換気装置１０とが設置されていると仮定して、病原体感染の対策として、今の換気量（１人当たり２０ｍ^３／ｈ）を引き上げ、１人当たり合計３０ｍ^３／ｈの換気量を室内空間ＳＩに対して確保しようと考える場合について説明した。

この具体例と同様の考え方によって選定を行うと、床面積が４０ｍ^２以上６０ｍ^２以下である室内空間に設置する空調換気システムは、冷房定格能力が約７．１ｋＷである空調室内機と、最大換気量が１５０ｍ^３／ｈである第２換気装置と、を備えるものであることが好ましい。

この空調換気システムを、既存の建物の中の室内空間であって、第１換気量（例えば第２換気装置の最大換気量の２倍の換気量）が確保されている上記の床面積の室内空間、に設置すれば、病原体感染の対策として必要な換気量を得ることができるとともに、増えた換気量による空調負荷を含む室内空間の合計空調負荷を空気調和装置によって処理することができる。

（１１）変形例
（１１－１）
上記実施形態の空調換気システム１００では、室内空間ＳＩの室内空気は、還気路２１ａを介して還気ＲＡとして熱交換エレメント４０に至り、熱交換エレメント４０を通過した空気は、排気ファン２８を通り、排気ＥＡとなって屋外空間ＳＯに排出される。一方、屋外空間ＳＯの外気ＯＡは、外気導入路２３ａから熱交換エレメント４０に至り、熱交換エレメント４０を通過した空気は、給気ファン２６を通り、新鮮な給気ＳＡとして室内空間ＳＩに供給される。但し、給気ＳＡは、給気取入部材３０ａが装着された空調室内機３０の中の狭い流路を通過させるために、ある程度の静圧が必要である。このため、流路抵抗が小さい還気ＲＡおよび排気ＥＡの流路と、流路抵抗が大きい外気ＯＡおよび給気ＳＡの流路との間に圧力差が生じる恐れがある。

このため、給気ＳＡの圧力損失がかなり大きくなる場合には、空調換気システム１００に圧力調整部を追加で配備することが好ましい。

例えば、圧力調整部として、図１Ａの第２換気装置２０の第１空間５１ａに邪魔板やダンパーといった減圧部材５８を設けて、還気ＲＡおよび排気ＥＡの流路抵抗を大きくする。すると、上記の圧力差が小さくなり、熱交換エレメント４０において外気と還気とが混じり合うような不具合が殆ど生じなくなる。

（１１－２）
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

１０ 第１換気装置
２０ 第２換気装置（換気装置、追加換気装置）
２４ 給気路形成部材
２４ａ 給気路
２６ 給気ファン
２８ 排気ファン
３０ 空調室内機（空気調和装置）
３０ａ 給気取入部材
３３ 給気取入部材の入口（給気口）
４０ 熱交換エレメント
５１ 第１開口
５２ 第２開口
５３ 第３開口
５４ 第４開口
５８ 減圧部材（圧力調整部）
９０ リモコン（コントローラ）
１００ 空調換気システム
ＥＡ 排気
ＯＡ 外気
ＲＡ 還気
ＳＡ 給気
ＳＩ 室内空間
ＳＯ 屋外空間（室内空間の外）

特開２００５－３００１１２号公報

Claims (8)

1. １時間当たりの換気量が第１換気量である既存の第１換気装置（１０）が設けられている室内空間（ＳＩ）、に対して、別の換気装置を追加換気装置（２０）として新たに設置する際の、追加換気装置の選定方法によって追加換気装置（２０）を選定し、さらに、前記室内空間を空調する空気調和装置（３０）を選定する、追加換気装置および空気調和装置の選定方法であって、
   病原体感染の対策として必要とされる１時間当たりの換気量である第２換気量を、前記室内空間（ＳＩ）の大きさに基づいて求める、第１ステップと、
   前記第２換気量と前記第１換気量との差を、追加換気量として求める、第２ステップと、
   前記追加換気量の換気が可能な換気装置を、追加換気装置（２０）として選定する、第３ステップと、
   前記室内空間（ＳＩ）の大きさに基づいて決められる第１の空調負荷と、前記既存の第１換気装置による換気によって生じる第２の空調負荷と、前記第３ステップにおいて選定された前記追加換気装置による換気によって生じる第３の空調負荷との和を、合計空調負荷として求める、第４ステップと、
   前記合計空調負荷を処理できる空調能力を持つ空気調和装置（３０）を、空調能力が異なる複数の空気調和装置の候補の中から選定する、第５ステップと、
   を備える、追加換気装置および空気調和装置の選定方法。
2. 前記第３ステップにおいて、前記室内空間への給気（ＳＡ）となる外気（ＯＡ）と前記室内空間からの排気（ＥＡ）となる還気（ＲＡ）との間で熱交換を行わせる熱交換部（４０）を有する換気装置、を追加換気装置（２０）として選定し、
   前記第４ステップにおいて、選定された前記追加換気装置の前記熱交換部（４０）における熱交換量を考慮して、前記第３の空調負荷を求める、
   請求項１に記載の、追加換気装置および空気調和装置の選定方法。
3. 前記第３ステップでは、最大換気量が異なる複数の換気装置の候補の中から、追加換気装置が選定され、
   前記第５ステップにおける前記複数の空気調和装置の候補の数は、前記第３ステップにおける前記複数の換気装置の候補の数よりも多い、
   請求項１または２に記載の、追加換気装置および空気調和装置の選定方法。
4. 床面積が７０ｍ^２以上９５ｍ^２以下であり、１時間当たりの換気量が第１換気量である既存の第１換気装置が設けられている室内空間に設置する空調換気システムであって、
   請求項１から３のいずれかに記載の、追加換気装置および空気調和装置の選定方法によって追加換気装置および空気調和装置が選定され、
   冷房定格能力が約１２．５ｋＷである前記空気調和装置と、
   最大換気量が２５０ｍ^３／ｈである前記追加換気装置と、
   を備える空調換気システム。
5. 床面積が４０ｍ^２以上６０ｍ^２以下であり、１時間当たりの換気量が第１換気量である既存の第１換気装置が設けられている室内空間に設置する空調換気システムであって、
   請求項１から３のいずれかに記載の、追加換気装置および空気調和装置の選定方法によって追加換気装置および空気調和装置が選定され、
   冷房定格能力が約７．１ｋＷである前記空気調和装置と、
   最大換気量が１５０ｍ^３／ｈである前記追加換気装置と、
   を備える空調換気システム。
6. 前記空気調和装置は、前記室内空間の外からの給気（ＳＡ）を受け入れる給気口（３３）を有しており、
   前記換気装置は、外気（ＯＡ）を前記空気調和装置に前記給気（ＳＡ）として送るための給気ファン（２６）を有しており、
   前記換気装置および前記空気調和装置に接続され、前記給気（ＳＡ）を前記換気装置から前記空気調和装置の前記給気口へと導く給気路（２４ａ）を形成する、給気路形成部材（２４）、
   をさらに備える、請求項４又は５に記載の空調換気システム。
7. 前記換気装置（２０）は、前記給気ファン（２６）を収容するケーシング（５０）と、前記ケーシングに収容され前記室内空間（ＳＩ）の空気を前記室内空間の外（ＳＯ）に排気（ＥＡ）として送るための排気ファン（２８）と、前記排気（ＥＡ）となる還気（ＲＡ）と前記外気（ＯＡ）とを熱交換させる熱交換器（４０）と、をさらに有しており、
   前記ケーシングには、前記室内空間の空気を前記還気（ＲＡ）として取り込む第１開口（５１）、前記還気（ＲＡ）を前記室内空間の外に前記排気（ＥＡ）として送り出すための第２開口（５２）、前記外気（ＯＡ）を取り込む第３開口（５３）、および、前記給気路形成部材が接続される第４開口（５４）、が形成されており、
   前記換気装置において前記第１開口（５１）から前記第２開口（５２）へと流れる還気（ＲＡ）の圧力と、前記換気装置において前記第３開口（５３）から前記第４開口（５４）へと流れる外気（ＯＡ）の圧力と、の差が小さくなるように、空気の圧力を調整する圧力調整部（５８）、
   をさらに備える、請求項６に記載の空調換気システム。
8. 前記空気調和装置と前記換気装置とを制御するリモートコントローラ（９０）、
   をさらに備える、請求項４から７のいずれかに記載の空調換気システム。

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