下排出、上吸入式空調方法
2023-05-22 19:01:41
專利名稱：下排出、上吸入式空調方法
技術領域：
本發明涉及一種無論在供給冷氣或暖氣的情況下都是下排出、上吸入式的空調方式，特別是關於一種能在節能的前提下，形成室內上下溫度差小的舒適空間的新式空調方式。
關於空調方式，以前就有種種公知的方法，其主要目的都是為了形成舒適空間，即形成溫度均勻的空間。以前都是從排出口的位置、排出口的安裝方法或如何控制從排出口排出的氣流等方面出發提出種種辦法來達到此目的。
一般，滯留在地面上的冷氣，由於溫度低比重大而穩定在地面上，因此，在供暖氣時，為了把冷氣吹走，通常是採取地上排出方式。就是說，為了除去上述冷氣，必需採取地面排出，或地面加熱方式(地板下採暖設備)。用通電加熱地毯的所謂熱地毯方式，就其含意來說被認為是有效的方法。
另外，對於住宅等室內使用得比較廣為普及的熱泵式冷暖氣設備來說，是將空調機主體安裝在居室上部牆面上，在供暖氣時，使暖氣由機器下面向下方垂直排出。然而用這種方法不能將滯留在地面上的冷氣吹走，空調的程度大多不能令人滿意。特別是由於從面臨外部大氣的窗與牆面吹來的冷吹風或窗框密閉不嚴引起的縫隙風等導致空氣變成低溫時，此冷氣因比重變大而往往滯留在地面上。
另外，上述熱泵式冷暖氣供給方法在供給冷氣時，一般是改變氣流的排出方向，使其向水平方向排出，但這是非常拘泥於以往的技術常識的方法，不能消除上述的不足。
雖然在供給冷氣時，由地面排出冷氣的情形較少，少有採用這種方式的，在這種情況下，考慮到達距離，要將風速設定在3～4m/s左右。另外，上述熱泵式壁掛型冷暖氣設備的實際情形是在供給冷氣時調整排出口，使其向水平方向排出，而對落地型的來說，在供給冷氣時，採取由機器上部向上排出的方法。
順便說明一下，在供給冷氣或暖氣時，還有排出空氣的溫度不同的情況，因而那些主動改變排出、吸入口的位置，以使室內均勻地進行空調的方法也已公知(參看日本專利實公昭49-30002號與特開平3-279726號公報等)。但是，所說的各個方法均避免不了結構複雜、使用不便等缺點。
如上詳細所述的那樣，按照以往的技術常識處理時，一般是在供給暖氣時，使暖氣由地面或地面附近排出，另一方面，要儘可能使供給冷氣時的冷氣從室內的上部排出。
根據以上的考察，本發明人調查了先有技術，發現特公平1-57259號公報記載的發明提出了如下的提案，即這種方式的意圖在於是在供給暖氣時使其由上部排出，由下部吸入，而且不用電扇等進行空氣攪拌，使暖氣在室內逐步積蓄，從而使整個室內充滿暖氣。但是，對於這種方式必需說明的是在供給冷氣時，使其排出位置與供給暖氣時相反，使冷氣由地面附近排出，在頂棚附近吸入。這種方式的好與壞姑且不論，由於這種方式每次換氣時每分需要室內容積的0.3～3倍的暖氣或冷氣，因而從節能的觀點來看還不是令人滿意的方式。
本發明是針對在供給冷暖氣時如何有效地實現節能進行努力研究的結果，在與以往的方法完全不同的構思下，開發出如下的方式。
即本發明積極地利用暖氣或冷氣的動向及建築物固有的性質，而且儘可能不進行空氣攪拌，在保持比以往方法緩慢的排出風速的狀態下，不論熱風或冷風都採取從下部將其排出，從上部吸入，同時保持排出時的風速在2m/s以下，並且只把由上述吸入口所劃分的高度方向的居住區域形成舒適空間，因而能節省能量。
眾所周知，由於暖氣比重輕，排出到室內的熱風成為上升氣流，往往停滯在屋頂內或頂棚面附近，另一方面，由於冷氣與上述相反，比重大，多滯留在地面附近。因此，以往通過電扇等攪拌室內空氣，或將排出口排出的風速提高到3～4m/s左右，以期儘可能獲得均勻的空氣調和。
與此相反，本發明改變了上述的以往方法的構思，由於建築物的固有性質，即由於在該行業通稱為周邊區域的室內周圍空間(參看圖8(B)的(Ⅱ))的內側的內部區域(參看圖8(B)的(Ⅲ))裡，通常設有照明設備及/或辦公機械，同時人體等發熱體也對室內溫度有影響，因此，能把上述內部區域看作為一個整體，看作為一種發熱區域。在本發明中積極地利用這一性質，發現在供給暖氣時，主要把上述周邊區域的冷氣吹走即可，因此，把排出風速大體上保持在2m/s以下。即使在上述那樣低速排出的情況下，也會在排出口附近因此對空氣產生攪拌，由此也可使溫度均勻。
另一方面，在供給冷氣時，也與供給暖氣時相同，採取下排出，這時的冷氣也與上述相同保持在2m/s以下，排出的冷風，由於比重的關係，進一步在地面上逐漸擴散下去，繼而溫度高而比重小的空氣從下部向上，從而形成沒有溫度不均的同樣舒適空間。
本發明的另一個特徵是在供給暖氣或冷氣時，不是象以往那樣將包括頂棚附近的室內全部區域普遍地進行加熱或降溫，而只限於在高度方向的居住區域(參看圖8(A)的(Ⅰ))內進行空氣調和，就是說，在圖中以標號(Ⅳ)所示的頂棚附近，是作為空氣調和對象以外的區域而不進行冷暖氣調節。在劃分上述居住區域時，還可把冷氣或暖氣的吸入口用作劃分的裝置。換言之，由上述吸入口的上緣部所確定的距離地面的高度就叫作重直方向的居住區域。另外，這裡所說的居住區域的概念不只是指以人為對象的居住空間，而是指可使用本發明，把植物或動物作為對象進行空氣調和的控制高度。
另外，所謂空調設備是指包括暖氣專用機、冷氣專用機與冷暖氣兼用機等所有用於空氣調和的機器，所謂下部排出是指包括在地面上設置排出口的情形，從位於地面附近的垂直面向地上排出的情形及後述實施例所示那樣從雙層地板的上層地面排出的情形中的任一種。
更具體地說，本發明是①將前述的垂直方向的居住區域高度典型地保持在地上800～2，200mm的範圍內，②無論在供給冷氣或暖氣的情況下都是將暖氣或冷氣的排出口設定在地上1，000mm以下，③又將暖氣或冷氣的排出風速大體定在2.0m/s以下，④此外，在供給暖氣時，使暖氣本身的溫度保持在35℃以下，最好保持在30℃以下到室溫(24℃)範圍內，⑤另一方面，在供給冷氣時，使冷氣的溫度保持在15℃以上，最好保持在20℃以上到室溫(26℃)的範圍內，由此，與以往的方法相比，用能量損失最少的方法就能實現沒有溫度不均勻的舒適空間。
圖1是表示將本發明用於大樓內居住空間裡的一個例子的平面圖。
圖2是沿圖1的Ⅱ-Ⅱ線取得的縱剖面圖。
圖3是表示上述的冷暖氣設備的設置狀況的縱剖面圖。
圖4(A)是風扇盤管的正面圖。
圖4(B)是上述風扇盤管的縱剖面圖。
圖4(C)是上述風扇盤管吸入口的橫剖面圖。
圖4(D)是上述風扇盤管排出口的橫剖面圖。
圖5是將本發明用於溫室裡的局部平面圖。
圖6是圖5的縱剖面圖。
圖7(A)是將本發明用於工廠空間裡的局部平面圖。
圖7(B)是圖7(A)的縱剖面圖。
圖8(A)是為了概念性說明本發明的垂直方向的說明圖。
圖8(B)是圖8(A)的平面圖。
下面，參照著附圖來說明本發明的實施例。
圖8(A)、(B)是為了概念性說明本發明的技術構思的說明圖，圖中，標號1表示建築物的外牆、2為頂棚面、3為地面、4為暖氣或冷氣的排出口，將排出口設置在比吸入口還低的位置，可直接設置在地面上，或設置在距地面一定的範圍，例如距地面的高度在1，000mm以內的內牆面或柱的側面上。另外，標號5是設置在居室內的牆面上的暖氣或冷氣的吸入口，關於該吸入口的安裝位置，典型的是把它規定在地面以上800-2，200mm的範圍內，由此在上述吸入口的安裝位置與頂棚面之間，能夠設定空調時的非控制區域(參看後述的(Ⅳ))。
順便說明一下，通常，上述下限值800mm是按照充分覆蓋橫臥在床上狀態的高度範圍而定，上限值2，200mm是按照覆蓋通常的人體身長的範圍而定，由後述的實施例也可知，以植物或人以外的動物為對象來設定空調區域時，沒必要拘泥於上述數值。
如上所述，本發明的特徵在於不象以前方法那樣地對整個居室內部普遍供給冷暖氣，而把地面3上邊的，由上述吸入口5所劃分的垂直方向的居住區域(Ⅰ)設定為空調區域，通過積極地從空調區域中將上述吸入口5與頂棚面2之間的空間(Ⅳ)排除在外，因而，能節省能源，提高效率。
再有，在圖8(B)中以標號(Ⅱ)所示的周邊區域是指通過外牆、窗等受外部氣象條件影響的建築物的室內周圍空間，如圖所示，通常多指5，000mm左右的寬度，但該數值沒有特別的意義。就是說在本發明中，它只指明是接近外牆面的周圍空間的意義，另外，把用這周圍空間(Ⅱ)所包圍的內部空間作為內部區域(參看標號(Ⅲ))。
另外，如圖8(B)所示，對於本發明來說，當使用空調設備中的冷氣專用機6時，可將其設置在上述內部區域(Ⅲ)的邊界附近，而當使用暖冷氣設備或暖氣專用機7時，可將其設置在周邊區域(Ⅱ)的區域內，即外牆1的內側附近。眾所周知，這是由於與建築物外界的熱傳遞主要是發生在窗等外牆結構部位，一般在夏季熱是由外牆部分流入，而在冬季熱是流出的。因此，空調設備設置在面臨外牆處效率高，如果只限於冷氣專用機時，最好將其設置在內部區域(Ⅲ)區域裡。如前所述，這是由於在內部區域裡，設有照明及辦公機器，同時還有人體等發熱體，可視為一種發熱區域。就是說，熱風由於比重輕而成為上升氣流，向內部區域排出時經過的距離比冷風短，而且如上所述那樣，該區域實際上又可視為發熱區域，因此，不能象冷氣那樣期待由比重差引起的暖氣擴散。
下面，參照圖1～圖4，通過一個實施例具體地說明本發明，圖1～圖4是表示把包括有風扇盤管的空調機7a安裝在與外牆1上所設置的窗10鄰接的牆面上的例子。在垂直面內研究這一例子時，則如圖2所表明那樣，無論在供給冷氣或暖氣情況下都是使用同一個空調機7a，通過位於下部的排出口4排出熱風或冷風，另一方面，如上所述，作為優選的實施狀態是經過距離地面800～2，200mm範圍內開口的吸入口5使室內空氣換氣。在圖1中，用標號7b所示的構件是排水管道，標號7c是冷熱水管道。還有，標號8為間隔牆，標號9為構成樓上地面的樓板，11是門。
下面，根據圖3～4，進一步具體地說明水熱源使用的例子。在這些圖中，標號20為室外機，21為製冷劑管道，22為壓縮機，23為熱泵，24為熱交換器，25為泵，用這些機器把調整到規定溫度的冷熱水供到安裝在室內的空調機裡。圖4(A)～(D)表示上述空調機7a的詳細情況，吸入口5上的葉片12的斷面如圖4(C)所示。吸入口5上的葉片12的方向作成縱、橫都無妨，但排出口4上的葉片13的方向，可如圖4(D)所示地作成使其能左右搖擺，以便能改變風向。圖4中的標號14表示風扇，15表示檢修口，16表示整流板。
另外，作為優選實施例，如圖4所表明那樣，可分別把上述排出口4與吸入口5的開口高度保持在不大於空調區域高度H的1/2的範圍內。
接著，就圖5～6所示的玻璃室的供給冷氣方法加以說明。該圖所示的例子是表示必須控制室溫的植物栽培用的一種溫室，圖中，標號30是經常能夠接受太陽光S的玻璃屋頂，31是通氣用的天窗，32是用於放置花盆的高臺式載置板，其上設有許多通氣孔33。另外，在該載置板32的下面，如標號34所示設置有用於誘導冷風或熱風的通風道34，將此通風道與上述載置板合起來看，就構成一種雙層地面。標號35所示的部分是溫室管理人員所用的通道。
如圖所示，作為一個例子，在上述通風道部分34的內側，開設有沿著溫室的外牆面設置的冷暖氣設備7a的暖氣或冷氣的排出口4，另一方面，如上述那樣，上述冷暖氣設備7a的吸入口5的設置高度具有劃分垂直方向的空調區域的意義。因此，在這個例子中，要與必須在溫室內栽培的那些植物的高度相對應地確定上述吸入口5的設置高度。順便說明一下，由上述排出口4流出的氣流，經過通風道34後，即通過設置在載置板32上的通氣孔33向室內排出。因此，為了確保風量，必須加快該排出口4的風速，例如可取為4m/s。另一方面，通過將設置在上述載置板32上的通氣孔33的開口面積設定成上述排出口4的排出面積的幾倍，就能夠容易地把從載置板排出的風速保持在0.5m/s以下。這樣，就可以把風速維持在不對植物產生不良影響的範圍內。
這樣，在植物需要太陽光，但溫度又必須保持在30℃以下等情況下，用本發明可取得顯著效果。特別是由於夏季的溫室(玻璃室)大多在外部氣溫以上，因此，必需用很大的能量對其供給冷氣，根據上述理由就可知這時如果利用本發明確實是有效的，而且，由於上述實施例使氣流不直接接觸植物，又設置擺放花盆用的載置板，並由其下部排出冷氣，因此，也不會傷害植物。
圖7(A)、(B)表示將本發明用於工廠空間的空調的一個例子。圖中，標號40表示工廠內的大空間，畫出了在這大空間的部分空間裡設置空調用的圍牆41，以阻止空氣移動的情形。該圖中的標號42是設置在工廠內的規定的機器，43是操作或運轉上述機器的操作人員，44是材料存放地，45是工件存放地，46是出入口。在這樣構成的廠內空間中，供給暖氣時，可防止來自周圍的冷氣的流入;在供給冷氣時，可防止冷氣的擴散。特別是在供給冷氣時，與目前常用的局部冷卻器相比，能格外地提高冷氣設備效率。
由上述的各個實施例可知，本發明有以下特徵，並由此產生種種效果，即(1)能在高度方向上將進行空調的範圍限定在位於頂棚或屋頂面下方的居住區域內，而且可藉助空調設備的吸入口主動地劃分設定其範圍。在圖示的各個實施例中，標號(Ⅰ)所示的區域即為居住區域，將位於它上方的區域(Ⅳ)，作為高溫區域而設置，能使空調所要的能源消耗減少。另外，由於比重輕的熱氣充滿頂棚附近使該區域成為高溫。這樣，本發明就與以往那種對包括頂棚面附近的整個室內普遍進行空調的方式不同，能節省能量。
(2)無論在供給冷氣或暖氣的情況下，都是將熱風或冷風的排出速度保持在2.0m/s以下，與以往那種把3～4m/s左右的排出速度作為基準進行空調的方式相比較，能使風速明顯減弱，就這一點也能產生節能的效果。換言之，由於不象以往那樣加大冷氣或暖氣的排出風速，又不需要使用風扇等進行室內空氣攪拌，因此能源消耗少。
(3)由於在供給冷氣時，主要是利用因冷氣的比重差引起的空氣擴散，從下面向上進行空調;另一方面，在供給暖氣時，充分運用建築物內部的發熱區域的同時，主要只對周邊區域供給暖氣，因此，可以降低排出風速。此外，供給冷氣時的排出溫度也不需要象以往那樣採用15℃的低溫，使其在23～25℃左右即可，這從熱源來說也是節能的。
(4)另外，在供給暖氣時，使溫度比以往還低，把與空調設備四周的周圍溫度相比較的溫度差取成10℃以下，能積極地進行空氣的混合。而以往的方法是把溫度差保持在15～40℃左右，與周圍比較，由於處於高溫，因而不易進行空氣的混合，節能的效果也就較小。
(5)如上所述，由於本發明縮小了溫度差，促進了空氣的混合，因此，例如在周圍溫度為10℃時，可將排出溫度設定成20℃，周圍溫度的15℃時，將排出溫度設定為25℃，這在節能方面也能有效地產生作用。
如上詳細說明的那樣，由於在本發明中，無論在供給冷氣或暖氣的情況下，都不是使整個室內的空氣調和，只是將高度方向有限的居住區域的特定區域保持成舒適溫度，在特定的條件下採取下部排出，上部吸入，因此，這點是很清楚的，即不僅溫度不均勻的情形較少發生，而且從節能的觀點來看，也能產生劃時代的效果。
1)如上所述，本發明能只對必要的區域(對人供給冷氣或暖氣的居住區域)進行空調。
2)由於只對必要的區域直接供給暖氣或冷氣，動作快，因而到達規定的舒適環境的時間短。
3)能把接近規定溫度的溫度(溫度差小的溫度)作為供給溫度。
4)上述各項對於熱源來說也適合。
由於本發明使上部成為高溫，下部成為低溫，不會使頂棚面的空氣降到下部，因此，可防止香菸的煙等上升的汙染空氣混入居住區域內，從衛生角度看也是有效果的。
再附帶說明一下，在夏冬季節變換時，用本發明不需要進行風擋與葉片方向變更等工作，因此，操作簡單，使用方便。
權利要求
1.下排出、上吸入式空調方法，其特徵在於當對室內或作業場所等建築物內部空間供給冷暖氣時，不管熱風還是冷風，都是下排出，而且根據設置在排出口上部的空調機的吸入口來劃分建築物內部的高度方向上的居住區域，同時使由該居住區域到位於上部的屋頂或頂棚面的區域成為空調的非控制區域，還使暖氣或冷氣的排出風速大致保持在2m/s以下。
2.下排出、上吸入式空調方法，其特徵在於①不管是在冷氣或暖氣的情形下都是將暖氣或冷氣排出口的位置設定在地板上1，000mm以下，②使暖氣或冷氣的排出風速大致在2.0m/s以下，③在供給暖氣時，使暖氣本身的溫度保持在35℃以下，最好保持在30℃以下到室溫(22℃)之間，④在供給冷氣時，使冷氣的溫度保持在15℃以上，最好保持在20℃以上到室溫(26℃)的範圍內。
3.如權利要求1或2所述的下排出、上吸入式空調方法，其特徵在於將上述垂直方向的居住區域的高度設定在地板上800-2，200mm的範圍內。
全文摘要
本發明的下排出、上吸入式空調方法是在保持比較緩慢的排出風速的狀態下，排出熱風或冷風，而且不需要象以往那樣在供給冷氣或暖氣時改變排出口的位置，因而能節省能量。當對內部空間供給冷氣或暖氣時，使熱風或冷風都是以低速從下方排出，同時由吸入口的安裝位置劃分高度方向上的居住區域，將由該居住區域到上部頂棚面的區域作為空調的非控制區域。
文檔編號F24F1/00GK1096869SQ94102909
公開日1994年12月28日 申請日期1994年3月16日 優先權日1993年3月19日
發明者川上茂久, 大藪和太郎, 大竹定昭 申請人:株式會社紀尾井, 三機工業株式會社, 株式會社東芝