特許 6235849 建物の空調システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6235849

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】建物の空調システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/053 20060101AFI20171113BHJP

   F24F 11/02 20060101ALI20171113BHJP

   F24F 3/00 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   F24F11/053 F

   F24F11/02 F

   F24F11/02 102J

   F24F3/00 B

【請求項の数】5

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2013-204043(P2013-204043)

(22)【出願日】2013年9月30日

(65)【公開番号】特開2015-68585(P2015-68585A)

(43)【公開日】2015年4月13日

【審査請求日】2016年3月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004673

【氏名又は名称】パナホーム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104134

【弁理士】

【氏名又は名称】住友 慎太郎

(72)【発明者】

【氏名】梅本 大輔

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 寛

(72)【発明者】

【氏名】西尾 和典

【審査官】 金丸 治之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１２０８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５３７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２９８３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１３５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−１３８６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０９２９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０６７９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１７９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２０５８５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｆ １１／０５３

Ｆ２４Ｆ ３／００

Ｆ２４Ｆ １１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基礎と１階の床との間で区画された床下空間の空気を居室空間に供給する給気手段を具えた建物の空調システムであって、
外気の温度を検知する外気温度検知手段、
前記居室空間の温度を検知する居室空間温度検知手段、及び
前記給気手段を制御する制御手段を含み、
前記給気手段は、第１給気量、又は、前記第１給気量よりも多い第２給気量で、前記床下空間の空気を前記居室空間に供給可能であり、
前記制御手段は、現在が夏季であり、かつ、前記居室空間の温度が予め定められた温度よりも高い場合、
前記外気の温度、及び、前記居室空間の温度に基づいて、現在から予め定められた時間が経過した後の前記床下空間の温度を予測する床下空間温度予測工程、並びに
予測された前記床下空間の温度に基づいて、前記給気手段の給気量を増減させる給気量増減工程を実施し、
前記給気量増減工程は、
予測された前記床下空間の温度と、前記居室空間の温度と、前記第１給気量と、空気の比熱とに基づいて、第１冷却能力を計算する工程、
予測された前記床下空間の温度と、前記居室空間の温度と、前記第２給気量と、前記空気の比熱とに基づいて、第２冷却能力を計算する工程、及び
前記第２冷却能力と前記第１冷却能力との差が、予め定められた閾値よりも大きい場合、前記床下空間の空気を前記第２給気量で供給し、
前記第２冷却能力と前記第１冷却能力との差が、前記閾値以下である場合、前記床下空間の空気を前記第１給気量で供給する工程を含むことを特徴とする建物の空調システム。

【請求項2】

前記床下空間温度予測工程は、現在の地中の温度を予測する工程と、
現在から予め定められた時間が経過した後の床下空間の温度の増分値を計算する増分値計算工程と、
前記床下空間の温度の増分値に基づいて、床下空間の温度を予測する工程とを含み、
前記増分値は、前記外気の温度と、前記居室空間の温度と、外気影響係数と、室温影響係数と、地熱影響係数とに基づいて計算される請求項１記載の建物の空調システム。

【請求項3】

前記外気影響係数は、前記基礎の熱貫流率、前記基礎の地盤面からの高さ、空気の容積比熱、前記床下空間の換気量、前記床下空間の容積、土間コンクリートの容積比熱、又は／及び、前記土間コンクリートの厚さに基づいて計算される請求項２記載の建物の空調システム。

【請求項4】

前記室温影響係数は、前記１階の床の熱貫流率、前記１階の床の面積、空気の容積比熱、前記床下空間の容積、土間コンクリートの容積比熱、又は／及び、前記土間コンクリートの厚さに基づいて計算される請求項２又は３に記載の建物の空調システム。

【請求項5】

前記地熱影響係数は、地盤の熱貫流率、土間コンクリートの面積、空気の容積比熱、前記床下空間の容積、土間コンクリートの容積比熱、又は／及び、前記土間コンクリートの厚さに基づいて計算される請求項２乃至４のいずれかに記載の建物の空調システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、床下空間の空気を居室空間に供給する給気手段を具えた建物の空調システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、基礎と１階の床との間で区画された床下空間の空気を、居室空間に供給して換気を行う給気手段を具えた建物の空調システムが提案されている。このような建物の空調システムは、夏季でも冷たい床下空間の空気を、居室空間に供給し、居室空間の温度を低下させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−１９０４９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

床下空間の温度は、外気及び居室空間等から伝達される熱により、時々刻々と変化する。従って、上記建物の空調システムでは、床下空間の温度に応じた最適な制御が必要である。例えば、床下空間の温度が今後高くなり、かつ居室空間との温度差が小さくなる状況で、上記給気手段の給気量を増加させた場合、居室空間の温度を十分に低下させることができないばかりか、給気手段のランニングコストが無駄に増大するという問題があった。

【0005】

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、床下空間の温度を予測し、その温度に基づいて、給気手段の給気量を増減させることを基本として、床下空間の温度を予測して、居室空間の温度を効率よく低下させることができる建物の空調システムを提供することを主たる目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、基礎と１階の床との間で区画された床下空間の空気を居室空間に供給する給気手段を具えた建物の空調システムであって、外気の温度を検知する外気温度検知手段、
前記居室空間の温度を検知する居室空間温度検知手段、及び前記給気手段を制御する制御手段を含み、前記給気手段は、第１給気量、又は、前記第１給気量よりも多い第２給気量で、前記床下空間の空気を前記居室空間に供給可能であり、前記制御手段は、現在が夏季であり、かつ、前記居室空間の温度が予め定められた温度よりも高い場合、前記外気の温度、及び、前記居室空間の温度に基づいて、現在から予め定められた時間が経過した後の前記床下空間の温度を予測する床下空間温度予測工程、並びに予測された前記床下空間の温度に基づいて、前記給気手段の給気量を増減させる給気量増減工程を実施し、前記給気量増減工程は、予測された前記床下空間の温度と、前記居室空間の温度と、前記第１給気量と、空気の比熱とに基づいて、第１冷却能力を計算する工程、予測された前記床下空間の温度と、前記居室空間の温度と、前記第２給気量と、前記空気の比熱とに基づいて、第２冷却能力を計算する工程、及び前記第２冷却能力と前記第１冷却能力との差が、予め定められた閾値よりも大きい場合、前記床下空間の空気を前記第２給気量で供給し、前記第２冷却能力と前記第１冷却能力との差が、前記閾値以下である場合、前記床下空間の空気を前記第１給気量で供給する工程を含むことを特徴とする。

【0008】

本発明に係る前記建物の空調システムにおいて、前記床下空間温度予測工程は、現在の地中の温度を予測する工程と、現在から予め定められた時間が経過した後の床下空間の温度の増分値を計算する増分値計算工程と、前記床下空間の温度の増分値に基づいて、床下空間の温度を予測する工程とを含み、前記増分値は、前記外気の温度と、前記居室空間の温度と、外気影響係数と、室温影響係数と、地熱影響係数とに基づいて計算されるのが望ましい。

【0009】

本発明に係る前記建物の空調システムにおいて、前記外気影響係数は、前記基礎の熱貫流率、前記基礎の地盤面からの高さ、空気の容積比熱、前記床下空間の換気量、前記床下空間の容積、土間コンクリートの容積比熱、又は／及び、前記土間コンクリートの厚さに基づいて計算されるのが望ましい。

【0010】

本発明に係る前記建物の空調システムにおいて、前記室温影響係数は、前記１階の床の熱貫流率、前記１階の床の面積、空気の容積比熱、前記床下空間の容積、土間コンクリートの容積比熱、又は／及び、前記土間コンクリートの厚さに基づいて計算されるのが望ましい。

【0011】

本発明に係る前記建物の空調システムにおいて、前記地熱影響係数は、地盤の熱貫流率、土間コンクリートの面積、空気の容積比熱、前記床下空間の容積、土間コンクリートの容積比熱、又は／及び、前記土間コンクリートの厚さに基づいて計算されるのが望ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明の建物の空調システムは、基礎と１階の床との間で区画された床下空間の空気を居室空間に供給する給気手段を具える。このような建物の空調システムは、夏は冷たく、冬は暖かい床下空間の空気を利用して、居室空間を効果的に換気することができる。

【0013】

また、本発明の建物の空調システムは、外気の温度を検知する外気温度検知手段、居室空間の温度を検知する居室空間温度検知手段、及び、給気手段を制御する制御手段を含んでいる。制御手段は、現在の季節が夏季であり、かつ、居室空間の温度が予め定められた温度よりも高い場合、外気の温度、及び、居室空間の温度に基づいて、現在から予め定められた時間が経過した後の床下空間の温度を予測する床下空間温度予測工程、並びに、予測された床下空間の温度に基づいて、給気手段の給気量を増減させる給気量増減工程を実施する。

【0014】

このような建物の空調システムでは、例えば、予測された床下空間の温度が高く、かつ居室空間との温度差が小さい場合、給気手段の給気量を減少させて、給気手段の無駄な運転を減らすことができるため、ランニングコストの増大を抑制することができる。一方、予測された床下空間の温度が低く、かつ居室空間との温度差が大きい場合、給気手段の給気量を増加させ、居室空間の温度を効果的に低下させることができる。従って、本発明の建物の空調システムでは、予測された床下空間の温度に基づいて、給気手段の給気量を増減させ、居室空間の温度を効率よく低下させることができる。

【0015】

しかも、本発明の建物の空調システムでは、例えば、床下空間の温度を検知する手段を設けることなく、床下空間の温度を予測することができる。このため、床下空間に、温度センサーや信号線の配置が不要となり、初期費用を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施形態の空調システムが用いられる建物の一例を示す断面図である。

【図2】本実施形態の空調システムの給気手段の作用を示す断面図である。

【図3】制御手段の概念図である。

【図4】本実施形態の制御手順の一例を示すフローチャートである。

【図5】本実施形態の床下空間温度予測工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図6】図１の床下空間を拡大して示す断面図である。

【図7】本実施形態の増分値計算工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図8】１時間毎の外気の温度の実測値と日時との関係を示すグラフである。

【図9】１時間毎の１階の居室空間の温度の実測値と日時との関係を示すグラフである。

【図10】１時間毎の床下空間の予測温度と日時との関係を示すグラフである。

【図11】１時間毎の床下空間の温度の実測値と日時との関係を示すグラフである。

【図12】本実施形態の給気量増減工程の処理手順の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
本実施形態の建物の空調システム（以下、単に「空調システム」ということがある）は、床下空間の冷たい空気を利用して、居室空間の温度を効果的に低下させるためのものである。この空調システムは、例えば、一般的な住宅やビル等の建物に用いることができる。

【0018】

図１は、本実施形態の空調システムが用いられる建物の一例を示す断面図である。また、図２は、本実施形態の空調システムの給気手段の作用を示す断面図である。建物ＢＬは、地盤Ｇに固定される基礎２、該基礎２の上方で支持される１階の床３、及び、該基礎２と床３との間で区画される床下空間４を有している。

【0019】

基礎２は、建物ＢＬの外周に連続して配置されている。本実施形態の基礎２は、鉄筋コンクリート製の布基礎として構成されている。また、基礎２は、地中Ｇｉ内で水平にのびるベース部２ａと、該ベース部２ａの幅方向の略中央から上方へのび、かつ、地中Ｇｉから突出する立上がり部２ｂとを含んでいる。立上がり部２ｂの上面側には、例えば、土台（図示省略）を介して外壁６が固定されている。

【0020】

床下空間４には、床下空間４の底面をなす土間コンクリート７が敷設されている。この土間コンクリート７は、床下空間４の空気（以下、単に「床下空気」ということがある。）Ａｉ（図２に示す）と、一年を通して温度変化が小さい地中熱Ｈとを熱交換可能な熱交換部８として構成されている。このような床下空間４は、夏は冷たく、冬は暖かい床下空気Ａｉを蓄えることができる。

【0021】

床下空間４には、屋外Ｓｏの新鮮な空気（以下、単に「外気」ということがある。）Ａｏを導入する取り入れ口９が設けられている。また、床下空間４には、例えば、土間コンクリート７に固定される束（図示省略）や、床３を支える大引き（図示省略）が配置されている。

【0022】

さらに、床下空間４には、例えば、基礎２の立上がり部２ｂに沿って配置される基礎断熱材１１が設けられている。このような基礎断熱材１１は、基礎２を介して伝えられる外気Ａｏの熱を遮断することができる。従って、基礎断熱材１１は、床下空間４の温度変化を、効果的に小さくすることができる。なお、基礎断熱材１１には、例えば、耐熱性及び耐衝撃性に優れるポリスチレンフォーム、ウレタンフォーム、又は、フェノールフォーム等の板状体が採用されるのが望ましい。

【0023】

建物ＢＬには、外壁６で囲まれる空間に、間仕切り壁１４が設けられている。これにより、建物ＢＬの空間は、居室空間１６、及び、トイレや洗面所等の非居室空間１７に区分される。本実施形態の居室空間１６は、１階の居室空間１６ａと、２階の居室空間１６ｂとを含んでいる。

【0024】

本実施形態の空調システムは、床下空気Ａｉを居室空間１６に供給する給気手段２０が設けられている。給気手段２０は、居室空間１６と床下空間４とを連通する空気流路２１を含んでいる。

【0025】

本実施形態の空気流路２１は、例えば、本体部２１ａ、本体部２１ａの一端側と床下空間４とを連通する取り出し口２１ｂ、及び、本体部２１ａの他端側と１階の居室空間１６ａとを連通する吹き出し口２１ｃを含んでいる。本実施形態の本体部２１ａは、例えば、床下空間４側から上方にのびるダクト（図示省略）、又は、間仕切り壁１４の内部によって形成されている。吹き出し口２１ｃは、１階の居室空間１６ａの間仕切り壁１４に設けられている。

【0026】

さらに、給気手段２０は、例えば、床下空間４内を負圧にして、床下空気Ａｉを、１階の居室空間１６ａに案内する送風手段２２を含んでいる。本実施形態の送風手段２２は、例えば、複数の羽根が回転するファンからなり、回転数を増減させて運転することができる。従って、給気手段２０は、床下空気Ａｉの給気量を増減させることができる。本実施形態の給気手段２０は、第１給気量（通常運転）、又は、第１給気量よりも多い第２給気量（強運転）で、床下空気Ａｉを居室空間１６に供給可能に設定されている。なお、第１給気量（通常運転）は、建物ＢＬに必要な換気回数（例えば、０．５回／ｈ）に基づいて設定される。

【0027】

このような給気手段２０は、図２に示されるように、先ず、送風手段２２によって、床下空気Ａｉが、給気手段２０の本体部２１ａに案内される。次に、本体部２１ａに案内された床下空気Ａｉは、本体部２１ａから吹き出し口２１ｃを介して、１階の居室空間１６ａに供給される。さらに、１階の居室空間１６ａに供給された床下空気Ａｉは、階段や吹き抜け（図示省略）を介して、２階の居室空間１６ｂに供給される。

【0028】

このように、給気手段２０は、夏は冷たく、冬は暖かい床下空気Ａｉを、１階の居室空間１６ａ及び２階の居室空間１６ｂに給気することができる。このような床下空気Ａｉは、例えば、１階の居室空間１６ａ及び２階の居室空間１６ｂを初期空調するのに役立つ。

【0029】

さらに、本実施形態の給気手段２０は、第１給気量（通常運転）よりも多い第２給気量（強運転）で、冷たい床下空気Ａｉを、居室空間１６に積極的に供給することができる。従って、給気手段２０は、居室空間１６の温度を効果的に低下させることができる。このような作用を効果的に発揮させるために、第２給気量は、第１給気量の１．５倍〜４．０倍に設定されるのが望ましい。

【0030】

また、１階の居室空間１６ａ及び２階の居室空間１６ｂの空気Ａｒ（Ａｉ）は、建物ＢＬの隙間や、図示しない排気手段によって、屋外Ｓｏに排出される。従って、本実施形態の空調システムは、床下空気Ａｉを循環させて、１階の居室空間１６ａ及び２階の居室空間１６ｂを効果的に換気することができる。

【0031】

本実施形態の給気手段２０では、床下空気Ａｉが、空気流路２１を介して１階の居室空間１６ａのみに供給されるものが例示されたが、これに限定されるわけではない。例えば、空気流路２１の本体部２１ａを、２階の居室空間１６ｂまで延長させて、２階の居室空間１６ｂに、床下空気Ａｉが直接供給されるものでもよい。

【0032】

図１に示されるように、本実施形態の空調システムは、外気温度検知手段２５、居室空間温度検知手段２６、及び、給気手段２０を制御する制御手段２７を含んでいる。図３は、本実施形態の制御手段２７の概念図である。

【0033】

外気温度検知手段２５は、温度センサーからなる。本実施形態の外気温度検知手段２５は、床下空間４の取り入れ口９側に配置されている。これにより、外気温度検知手段２５は、日射や風等の影響を受けるのを防ぐことができるため、外気Ａｏの温度を正確に検知することができる。さらに、外気温度検知手段２５は、日射、風及び雨等に直接曝されるのを防ぐことができるため、耐久性を向上しうる。なお、外気温度検知手段２５は、このような態様に限定されるわけではなく、例えば、外壁６に配置されてもよい。また、外気温度検知手段２５は、制御手段２７に接続されている。これにより、外気温度検知手段２５は、検知した外気Ａｏの温度を、制御手段２７に伝達することができる。

【0034】

居室空間温度検知手段２６は、外気温度検知手段２５と同様に、温度センサーからなる。本実施形態の居室空間温度検知手段２６は、１階の居室空間１６ａに配置される。また、居室空間温度検知手段２６は、制御手段２７に接続されている。これにより、居室空間温度検知手段２６は、検知した１階の居室空間１６ａの温度を、制御手段２７に伝達することができる。なお、居室空間温度検知手段２６は、例えば、１階に設けられるエアコン等の空調装置（図示省略）に内蔵されている温度センサー（図示省略）で代用してもよい。

【0035】

制御手段２７は、例えば、間仕切り壁１４等に設置されている。図３に示されるように、制御手段２７は、ＣＰＵ（中央演算装置）からなる演算部３１と、制御手順が予め記憶されている記憶部３２と、記憶部３２から制御手順を読み込む作業用メモリ３３とを含んでいる。

【0036】

演算部３１には、給気手段２０の送風手段２２が接続されている。これにより、演算部３１は、送風手段２２に信号を伝達し、第１給気量、又は、第２給気量に切り替えて、床下空気Ａｉを供給させることができる。

【0037】

記憶部３２には、外気温度検知手段２５によって検知した外気Ａｏの温度が、一時間毎に記録される。また、本実施形態の演算部３１は、記憶部３２に記録されている外気Ａｏの温度から、１月１日から１２月３１日までの各日ごとに、外気Ａｏの平均温度を計算している。外気Ａｏの平均温度は、記憶部３２に記録される。また、本実施形態の記憶部３２には、後述する工程Ｓ４３において予測された床下空間４の温度（第１予測床下温度θ(t)）が、一時間毎に記憶される。さらに、記憶部３２には、建物ＢＬが建てられた地域の気象データ（アメダス）が記憶されている。

【0038】

図４は、本実施形態の制御手順の一例を示すフローチャートである。図１及び図４に示されるように、本実施形態の制御手順は、予測された床下空間４の温度に基づいて、給気手段２０の給気量を増減させ、居室空間１６（本実施形態では、１階の居室空間１６ａ）の温度を効率よく低下させるための手順である。

【0039】

本実施形態では、先ず、制御手段２７によって、現在の季節が、夏季か否かが判断される（工程Ｓ１）。この工程Ｓ１では、外気温度検知手段２５によって検知された外気Ａｏの温度が、２８℃よりも高いか否かによって判断されている。なお、現在の季節が、夏季か否かの判断は、このような態様に限定されるわけではない。例えば、現在の日付が、記憶部３２（図３に示す）に予め入力された夏季の期間（例えば、７月〜９月）に該当するか否かによって判断されてもよい。

【0040】

現在の季節が、夏季であると判断された場合（工程Ｓ１で「Ｙ」）、次の工程Ｓ２が実行される。一方、現在の季節が、夏季でないと判断された場合（工程Ｓ１で「Ｎ」）、居室空間１６の温度を低下させる必要がない。このため、本実施形態では、第１給気量で床下空気Ａｉを供給する工程Ｓ３が実施され、制御手順に基づく処理が終了する。

【0041】

次に、制御手段２７は、居室空間１６の温度が予め定められた温度よりも高いか否かを判断する（工程Ｓ２）。本実施形態では、１階の居室空間１６ａの温度に基づいて、予め定められた温度よりも高いか否かが判断される。予め定められた温度については、適宜設定することができるが、居室空間１６の温度を低下させる観点より、２７℃〜３０℃（本実施形態では、２８℃）に設定されるのが望ましい。

【0042】

居室空間１６の温度が、予め定められた温度（本実施形態では、２８℃）よりも高い場合、次の床下空間温度予測工程Ｓ４が実施される。一方、居室空間１６の温度が、予め定められた温度（本実施形態では、２８℃）以下である場合、居室空間１６の温度を低下させる必要がない。このため、本実施形態では、第１給気量で床下空気Ａｉを供給する工程Ｓ３が実施され、制御手順に基づく処理が終了する。

【0043】

次に、制御手段２７は、現在から予め定められた時間が経過した後の床下空間４の温度を予測する（床下空間温度予測工程Ｓ４）。床下空間温度予測工程Ｓ４では、床下空間４に温度センサー等を設けることなく、外気Ａｏの温度及び居室空間１６の温度に基づいて、現在から予め定められた時間が経過した後の床下空間４の温度が予測される。

【0044】

本実施形態の床下空間温度予測工程Ｓ４では、第１給気量で床下空気Ａｉを供給した場合の床下空間４の温度（以下、単に「第１予測床下温度」ということがある）、及び、第２給気量で床下空気Ａｉを供給した場合の床下空間４の温度（以下、単に「第２予測床下温度」ということがある）が予測される。図５は、本実施形態の床下空間温度予測工程Ｓ４の処理手順の一例を示すフローチャートである。図６は、図１の床下空間４を拡大して示す断面図である。

【0045】

床下空間温度予測工程Ｓ４では、先ず、制御手段２７が、現在の地中Ｇｉの温度を予測する（工程Ｓ４１）。本実施形態の地中の温度は、建物ＢＬの下に配される地中Ｇｉの温度である。地中Ｇｉの温度は、適宜求めることができるが、例えば、文献（宇田川光弘著、「パソコンによる空気調和計算法」、オーム社、１９８６年、Ｐ７２−Ｐ７３）の記載に基づいて、下記式（１）を用いて計算することができる。

【0046】

【数1】

ここで、
θ_sg(t-1)：現在の地中の温度（℃）
Ｔ_AVE：予測された床下空間の平均温度（℃）
Ｔ_max：外気の平均温度の最高値（℃）
Ｔ_min：外気の平均温度の最低値（℃）
Ｆ：日数（日）
ａ、ｂ：定数

【0047】

工程Ｓ４１では、先ず、記憶部３２（図３に示す）に１時間毎に記録されている予測された床下空間４の温度に基づいて、現在から１年前の日時までの床下空間４の温度の平均値（以下、「１年分の床下空間４の温度の平均値」ということがある。）が計算される。なお、建物ＢＬの竣工当初など、記録されている床下空間４の温度が不足している場合は、その不足分を、記憶部３２に記憶されている気象データ（アメダス）の外気の温度から補って、１年分の床下空間４の温度の平均値が計算される。このような床下空間４の温度の平均値は、上記式（１）において、予測された床下空間の平均温度Ｔ_AVEに用いられる。

【0048】

次に、工程Ｓ４１では、記憶部３２（図３に示す）に記録されている１年前までの各日の外気の平均温度から、最も高い平均温度（以下、「外気の平均温度の最高値」ということがある）が抽出される。なお、建物ＢＬの竣工当初など、記録されている外気Ａｏの平均温度が不足している場合は、気象データ（アメダス）から不足している日時の外気Ａｏの平均温度を計算し、さらに、該計算結果、及び、記録されている各日の外気Ａｏの平均温度から、外気Ａｏの平均温度の最高値が抽出される。このような外気の平均温度の最高値は、上記式（１）において、外気の平均温度の最高値Ｔ_maxに用いられる。

【0049】

次に、工程Ｓ４１では、記憶部３２（図３に示す）に記録されている１年前までの各日の外気の平均温度から、最も低い平均温度（以下、「外気の平均温度の最低値」ということがある）が抽出される。なお、建物ＢＬの竣工当初など、記録されている外気Ａｏの平均温度が不足している場合は、気象データ（アメダス）から不足している日時の外気Ａｏの平均温度を計算し、さらに、該計算結果、及び、記録されている各日の外気Ａｏの平均温度から、外気Ａｏの平均温度の最低値が抽出される。このような外気の平均温度の最低値は、上記式（１）において、外気の平均温度の最低値Ｔ_minに用いられる。

【0050】

日数Ｆは、１月１日から、地盤Ｇの上に配置される床下空間４の温度がピークとなる日付までの期間の日数が設定される。床下空間４の温度がピークとなる日付は、外気Ａｏの温度がピークとなる日付（８月１日）よりも、３０日（９月１日）〜６０日（９月３０日）程度遅れる傾向がある。このため、日数Ｆには、床下空間４の温度がピークとなる日付（９月１日〜９月３０日に基づいて、１月１日からの期間日数である２４４日〜２７３日（本実施形態では、２５８日）が設定される。

【0051】

また、定数ａ及び定数ｂは、建物ＢＬの構造、地中Ｇｉの温度が予測される予測位置３４の地盤面Ｇｓからの深さＺ、及び／又は、建物ＢＬが建てられた地域（地盤Ｇ）等を考慮して適宜設定されるパラメータである。本実施形態では、例えば、ａ＝−１．２０９８、ｂ＝０．３が設定される。

【0052】

本実施形態では、上記式（１）、及び、各変数を用いることにより、現在の地中Ｇｉの温度を正確に予測することができる。

【0053】

次に、現在から予め定められた時間が経過した後の床下空間４の温度の増分値を計算する（増分値計算工程Ｓ４２）。本実施形態では、例えば、現在から、０．５時間〜１．５時間（本実施形態では、１．０時間）後の増分値が予測される。図７は、本実施形態の増分値計算工程Ｓ４２の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【0054】

本実施形態の増分値計算工程Ｓ４２では、先ず、第１給気量で床下空気Ａｉを供給した場合の床下空間４の温度の増分値（以下、単に「第１増分値」ということがある）を計算する（工程Ｓ４２１）。

【0055】

本実施形態の第１増分値は、外気Ａｏの温度と、居室空間１６の温度と、外気影響係数と、室温影響係数と、地熱影響係数とを含む下記式（２）に基づいて計算される。下記式（２）は、床下空間４の熱収支を示す式であり、現在から予め定められた時間が経過した後の床下空間４の温度の増分値（θ_(t)−θ_(t-1)）を求めるものである。

【0056】

【数2】

ここで、
θ_(t)：現在から予め定められた時間が経過した後の床下空間の温度
θ_(t-1)：現在の床下空間の温度（℃）
θ_out(t-1)：現在の外気の温度（℃）
θ_i(t-1)：現在の居室空間の温度（℃）
θ_sg(t-1)：現在の地中の温度（℃）
Ａ：外気影響係数
Ｂ：室温影響係数
Ｃ：地熱影響係数

【0057】

現在の床下空間の温度θ_(t-1)には、上記式（２）を用いて前回予測された現在の床下空間の温度θ_(t)が設定される。なお、建物ＢＬの竣工当初など、現在の床下空間の温度が予測されていない場合は、現在の床下空間４の温度の推定値が設定される。この推定値は、実際に測定した正確な数値でなくても良い。これは、上記式（２）を用いて、床下空間の温度θ_(t)が繰り返し予測されることにより、予測される床下空間４の温度θ_(t)を、実際の床下空間の温度に徐々に近似させることができる（収束する）ためである。

【0058】

現在の外気の温度θ_out(t-1)は、外気温度検知手段２５（図１に示す）で検知された外気Ａｏの温度である。現在の地中の温度θ_sg(t-1)は、工程Ｓ４１において予測された予測位置３４（図６に示す）での地中Ｇｉの温度である。現在の居室空間の温度θ_i(t-1)は、居室空間温度検知手段２６で検知された１階の居室空間１６ａの温度である。なお、複数の居室空間１６で温度が測定される場合には、例えば、各居室空間１６の温度と各居室空間１６の床面積とを乗じた値をそれぞれ積算し、総床面積で除した加重平均によって、現在の居室空間の温度θ_i(t-1)が求められるのが望ましい。

【0059】

図６に示すように、外気影響係数Ａは、床下空間４に対する外気Ａｏの熱の伝達しやすさ（床下空間の温度θ_(t-1)に対する外気の温度θ_out(t-1)の影響しやすさ）を示すものである。外気Ａｏの熱は、基礎２を介して床下空間４に伝達される。また、床下空間４の大きさや、土間コンクリート７の容積比熱等により、床下空間４に対する外気Ａｏの熱の伝達しやすさが異なる。

【0060】

このような観点より、本実施形態の外気影響係数Ａは、基礎２の熱貫流率Ｕ_w（Ｗ／ｍ・Ｋ）、基礎２の外周長さＬ（ｍ）、空気の容積比熱Ｃ_p（kJ／ｍ³・Ｋ）、床下空間４の換気量Ｖ_vent（ｍ³／ｈ）、床下空間４の容積Ｖ_uf（ｍ³）、土間コンクリート７の容積比熱Ｃ_s（kJ／ｍ³・Ｋ）、又は／及び、土間コンクリート７の厚さＶ_s（mm）に基づいて、適宜設定されるのが望ましい。なお、第１増分値の計算において、床下空間の換気量Ｖ_ventは、給気手段２０（図１に示す）の第１給気量（ｍ³／ｈ）が設定される。

【0061】

上記変数を用いることにより、例えば、換気熱損失（空気の容積比熱Ｃ_p×床下空間の換気量Ｖ_vent）、基礎熱損失（基礎の熱貫流率Ｕ_w×基礎２の外周長さＬ）、床下空気熱容量（空気の容積比熱Ｃ_p×床下空間の容積Ｖ_uf）、又は／及び、土間熱容量（土間コンクリートの容積比熱Ｃ_s×土間コンクリートの厚さＶ_s）を計算することができる。これらの換気熱損失、基礎熱損失、床下空気熱容量、又は／及び土間熱容量を適宜組み合わせることにより、外気影響係数Ａが設定されるのが望ましい。

【0062】

室温影響係数Ｂは、床下空間４に対する１階の居室空間１６ａの熱の伝達しやすさ（床下空間の温度θ_(t-1)に対する１階の居室空間１６ａの温度θ_i(t-1)の影響のしやすさ）を示すものである。１階の居室空間１６ａの熱は、床３を介して床下空間４に伝達される。また、床下空間４の大きさや、土間コンクリート７の容積比熱等により、床下空間４に対する１階の居室空間１６ａの熱の伝達しやすさが異なる。

【0063】

このような観点より、室温影響係数Ｂは、１階の床３の熱貫流率Ｕ_f（Ｗ／ｍ²・Ｋ）、１階の床の面積Ｓ_f（ｍ²）、空気の容積比熱Ｃ_p（kJ／ｍ³・Ｋ）、床下空間４の容積Ｖ_uf（ｍ³）、土間コンクリート７の容積比熱Ｃ_s（kJ／ｍ³・Ｋ）、又は／及び、土間コンクリート７の厚さＶ_s（mm）に基づいて計算されるのが望ましい。

【0064】

上記変数を用いることにより、例えば、床熱損失（１階の床の熱貫流率Ｕ_f×１階の床の面積Ｓ_f）、床下空気熱容量（空気の容積比熱Ｃ_p×床下空間の容積Ｖ_uf）、及び、土間熱容量（土間コンクリートの容積比熱Ｃ_s×土間コンクリートの厚さＶ_s）を計算することができる。これらの床熱損失、床下空気熱容量、又は／及び土間熱容量を適宜組み合わせることにより、室温影響係数Ｂが設定されるのが望ましい。

【0065】

地熱影響係数Ｃは、床下空間４対する地中熱Ｈ（図１に示す）の伝達しやすさ（床下空間の温度θ_(t-1)に対する地中の温度θ_sg(t-1)の影響のしやすさ）を示すものである。地中熱Ｈは、地盤Ｇや土間コンクリート７を介して、床下空間４に伝達される。また、床下空間４の大きさや、土間コンクリート７の容積比熱等により、床下空間４に対する地中熱Ｈの伝達しやすさが異なる。

【0066】

このような観点より、地熱影響係数Ｃは、地盤Ｇの熱貫流率Ｕ_sg（Ｗ／ｍ²・Ｋ）、土間コンクリート７の面積Ｓ_sg（ｍ²）、空気の容積比熱Ｃ_p（kJ／ｍ³・Ｋ）、床下空間４の容積Ｖ_uf（ｍ³）、土間コンクリート７の容積比熱Ｃ_s（kJ／ｍ³・Ｋ）、又は／及び、土間コンクリート７の厚さＶ_s（mm）に基づいて計算されるのが望ましい。

【0067】

上記変数を用いることにより、例えば、地盤熱損失（地盤の熱貫流率Ｕ_sg×土間コンクリートの面積Ｓ_sg）、床下空気熱容量（空気の容積比熱Ｃ_p×床下空間の容積Ｖ_uf）、及び、土間熱容量（土間コンクリートの容積比熱Ｃ_s×土間コンクリートの厚さＶ_s）を計算することができる。これらの地盤熱損失、床下空気熱容量、又は／及び土間熱容量を適宜組み合わせることにより、地熱影響係数Ｃが設定されるのが望ましい。

【0068】

上記式（２）では、現在の外気の温度θ_out(t-1)と、現在の床下空間の温度θ_(t-1)との差（θ_out(t-1)−θ_(t-1)）に、外気影響係数Ａが乗じられることにより、外気Ａｏの熱による床下空間４の温度上昇分が求められる。また、現在の居室空間の温度θ_i(t-1)と、現在の床下空間の温度θ_(t-1)との差（θ_i(t-1)−θ_(t-1)）に、室温影響係数Ｂが乗じられることにより、居室空間１６の熱による床下空間４の温度上昇分が求められる。さらに、現在の地中の温度θ_sg(t-1)と、現在の床下空間の温度θ_(t-1)との差（θ_sg(t-1)−θ_(t-1)）に、地熱影響係数Ｃが乗じられることにより、地中熱Ｈによる床下空間４の温度上昇分が求められる。

【0069】

そして、外気Ａｏの熱による床下空間４の温度上昇分（θ_out(t-1)−θ_(t-1)）×Ａと、居室空間１６の熱による床下空間４の温度上昇分（θ_i(t-1)−θ_(t-1)）×Ｂと、地中熱Ｈによる床下空間４の温度上昇分（θ_sg(t-1)−θ_(t-1)）×Ｃとを積算することにより、第１給気量で床下空気Ａｉを供給した場合の床下空間４の温度の増分値（第１増分値（θ_(t)−θ_(t-1)））を求めることができる。そして、後述する工程Ｓ４３において、第１増分値（θ_(t)−θ_(t-1)）と、現在の床下空間４の温度θ_(t-1)とを積算することにより、第１給気量で床下空気Ａｉを供給した場合の床下空間４の温度（第１予測床下温度θ_(t)）を求めることができる。

【0070】

次に、上記方法に基づいて予測された床下空間の温度の正確性について、検証した結果を述べる。図８は、１時間毎の外気の温度の実測値と日時との関係を示すグラフである。図９は、１時間毎の１階の居室空間の温度の実測値と日時との関係を示すグラフである。

【0071】

上記式（１）及び上記式（２）を用いた上記方法に基づいて、図８に示した外気の温度の実測値、及び、図９に示した１階の居室空間の温度の実測値から、第１給気量での床下空間の温度が予測された。１時間毎の床下空間の予測温度と日時との関係を示すグラフを、図１０に示す。なお、図１１は、１時間毎の床下空間の温度の実測値と日時との関係を示すグラフである。また、各パラメータは、明細書中の記載通りであり、その他のパラメータは、下記のとおりである。
・第１給気量：３５０ｍ³／ｈ
・建物ＢＬが建てられた地域及び使用したアメダス：愛知県岡崎市
・建物ＢＬの延べ床面積：２２６．０５ｍ²
・外気影響係数Ａ：０．０２４１
・室温影響係数Ｂ：０．０３２３
・地熱影響係数Ｃ：０．０２６８

【0072】

図１０及び図１１に示されるように、床下空間の予測温度と、床下空間の温度の実測値とは、決定係数Ｒ²が０．９８であった。従って、上記式（１）及び上記式（２）を用いた上記の予測方法では、床下空間４の温度を検知する手段を設けることなく、床下空間の温度を、正確に予測できることが確認できた。

【0073】

次に、図７に示したように、第２給気量で床下空気Ａｉを供給した場合の床下空間４の温度の増分値（以下、単に「第２増分値」ということがある）を計算する（工程Ｓ４２２）。

【0074】

本実施形態の第２増分値は、第１増分値と同様に、上記式（２）に基づいて計算される。なお、外気影響係数Ａにおいて、床下空間の換気量Ｖ_ventには、給気手段２０の第２給気量（ｍ³／ｈ）が設定される。これにより、第２給気量で床下空気Ａｉを供給した場合の床下空間４の温度の増分値（第２増分値）を求めることができる。

【0075】

次に、制御手段２７は、床下空間４の温度の増分値に基づいて、床下空間４の温度を予測する（工程Ｓ４３）。工程Ｓ４３では、上述したように、第１増分値（θ_(t)−θ_(t-1)）と、現在の床下空間４の温度θ_(t-1)とを積算することにより、第１給気量で床下空気Ａｉを供給した場合の床下空間４の温度（第１予測床下温度θ_(t)）が求められる。さらに、工程Ｓ４３では、第２増分値（θ_(t)−θ_(t-1)）と、現在の床下空間４の温度θ_(t-1)とを積算することにより、第２給気量で床下空気Ａｉを供給した場合の床下空間４の温度（第２予測床下温度θ_(t)）が求められる。

【0076】

次に、図４に示したように、制御手段２７は、給気手段２０の給気量を増減させる（給気量増減工程Ｓ５）。この給気量増減工程Ｓ５では、床下空間温度予測工程Ｓ４で予測された床下空間４の温度に基づいて、給気手段２０の給気量を増減させている。図１２は、本実施形態の給気量増減工程Ｓ５の処理手順の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【0077】

給気量増減工程Ｓ５では、先ず、制御手段２７が、第１給気量での第１冷却能力を計算する（工程Ｓ５１）。第１冷却能力Ｃａ（Ｗ）は、予測された第１予測床下温度θ_(t)と、居室空間１６の温度と、第１給気量と、空気の比熱とに基づいて、下記式（３）によって計算される。
Ｃａ＝（Ｔｉ−Ｔａ）×Ｈａ×Ｓａ…（３）
ここで、
Ｔｉ：居室空間の温度（℃）
Ｔａ：第１予測床下温度θ_(t)（℃）
Ｈａ：空気の比熱（Ｗ／ｍ³・Ｋ)
Ｓａ：第１給気量（ｍ³／ｈ）

【0078】

空気の比熱Ｈａは、空気１ｍ³あたりの容積比熱である。本実施形態の空気の比熱Ｈａには、０．３５（Ｗ／ｍ³・Ｋ)が設定される。また、居室空間の温度Ｔｉは、上記式（２）で用いられた現在の居室空間の温度θ_i(t-1)が設定される。

【0079】

上記式（３）では、居室空間１６（温度Ｔｉ（℃））に、床下空気Ａｉ（第１予測床下温度Ｔａ（℃））を、第１給気量Ｓａ（ｍ³／ｈ）で１時間供給した場合の冷却能力（第１冷却能力Ｃａ）が計算される。

【0080】

第１冷却能力Ｃａは、第１予測床下温度Ｔａが低い（居室空間の温度Ｔｉとの温度差が大きい）ほど大きくなる。これは、上記条件のもとで、床下空気Ａｉが供給されると、居室空間１６を効果的に冷却できることを示している。一方、第１冷却能力Ｃａは、第１予測床下温度Ｔａが高い（居室空間の温度Ｔｉとの温度差が小さい）ほど小さくなる。これは、上記条件のもとで床下空気Ａｉが供給されると、居室空間１６を十分に冷却できないことを示している。

【0081】

次に、制御手段２７が、第２給気量での第２冷却能力を計算する（工程Ｓ５２）。第２冷却能力Ｃｂ（Ｗ）は、予測された第２予測床下温度θ_(t)と、居室空間１６の温度と、第２給気量と、空気の比熱とに基づいて、下記式（４）によって計算される。
Ｃｂ＝（Ｔｉ−Ｔｂ）×Ｈａ×Ｓｂ…（４）
ここで、
Ｔｉ：居室空間の温度（℃）
Ｔｂ：第２予測床下温度θ_(t)（℃）
Ｈａ：空気の比熱（Ｗ／ｍ³・Ｋ)
Ｓｂ：第２給気量（ｍ³／ｈ）

【0082】

空気の比熱Ｈａは、工程Ｓ５２と同様に、０．３５（Ｗ／ｍ³・Ｋ)が設定される。また、居室空間の温度Ｔｉは、上記式（２）で用いられた現在の居室空間の温度θ_i(t-1)が設定される。

【0083】

上記式（４）では、居室空間１６（温度Ｔｉ（℃））に、床下空気Ａｉ（第２予測床下温度Ｔｂ（℃））を、第２給気量Ｓｂ（ｍ³／ｈ）で１時間供給した場合の冷却能力（第２冷却能力Ｃｂ）を計算することができる。

【0084】

第２冷却能力Ｃｂは、第１冷却能力Ｃａと同様に、第２予測床下温度Ｔｂが低い（居室空間の温度Ｔｉとの温度差が大きい）ほど大きくなり、居室空間１６を効果的に冷却できることを示している。一方、第２冷却能力Ｃｂは、第２予測床下温度Ｔｂが高い（居室空間の温度Ｔｉとの温度差が小さい）ほど小さくなり、居室空間１６を十分に冷却できないことを示している。

【0085】

次に、第２冷却能力Ｃｂと、第１冷却能力Ｃａとの差（Ｃｂ−Ｃａ）が、予め定められた閾値よりも大きいか否かが判断される（工程Ｓ５３）。差（Ｃｂ−Ｃａ）は、第２給気量での冷却能力Ｃｂと第１給気量での冷却能力Ｃａの差、即ち、床下空気Ａｉを、第１給気量から第２給気量に増加させて供給した場合の冷却能力の増加分を示している。

【0086】

また、閾値としては、適宜設定することができる。本実施形態では、床下空気Ａｉを第２給気量で１時間供給した際に消費する電力Ｅｂ（Ｗｈ）と、床下空気Ａｉを第１給気量で１時間供給した際に消費する電力Ｅａ（Ｗｈ）との差（Ｅｂ−Ｅａ）が設定されるのが望ましい。このような閾値は、給気手段２０の給気量を、第１給気量から第２給気量に増加させた際の電力の増加分を示している。本実施形態の閾値としては、建物ＢＬに設置される送風手段２２の第１給気量での消費電力、及び、第２給気量での消費電力に基づいて、適宜設定される。

【0087】

前記差（Ｃｂ−Ｃａ）が、前記閾値よりも大きい場合（工程Ｓ５３で「Ｙ」）、第２給気量での消費電力の増加分に対して、第２給気量での冷却能力の増加分が大きい。これは、第２給気量で床下空気Ａｉを供給すれば、第２給気量での消費電力（ランニングコスト）よりも大きな冷却効果を得ることができることを示している。従って、制御手段２７は、第２給気量で床下空気Ａｉを供給する（工程Ｓ５４）。これにより、本実施形態の空調システムでは、居室空間１６の温度を効果的に低下させることができる。

【0088】

一方、前記差（Ｃｂ−Ｃａ）が、前記閾値以下である場合（工程Ｓ５３で「Ｎ」）、第２給気量での冷却能力の増加分に対して、第２給気量での消費電力の増加分が大きい。これは、第２給気量で床下空気Ａｉを供給しても、居室空間１６の温度を十分に低下させることができないだけでなく、消費電力（ランニングコスト）だけが無駄に増加することを示している。従って、制御手段２７は、第１給気量で床下空気Ａｉを供給する（工程Ｓ５５）。これにより、本実施形態の空調システムでは、給気手段２０の無駄な運転を減らし、ランニングコストの増大を抑制することができる。

【0089】

このように、本実施形態の空調システムでは、予測された床下空間４の温度に基づいて、給気手段２０の給気量を増減させ、居室空間１６の温度を効率よく低下させることができる。しかも、本実施形態の空調システムでは、例えば、床下空間４の温度を検知する手段を設けることなく、上記式（１）及び上記式（２）を用いた方法に基づいて、床下空間４の温度を正確に予測することができる。従って、居室空間１６の温度をより効率よく低下させることができる。また、床下空間４に、温度センサーや信号線の配置が不要となるため、初期費用を抑えることができる。

【0090】

制御手順は、図４に示すスタートからエンドまでの一連の処理が終了しても、繰り返し実行される。これにより、時々刻々と温度が変化する居室空間１６の温度を低下させることができる。

【0091】

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

【符号の説明】

【0092】

２ 基礎
３ 床
４ 床下空間
２０ 給気手段
Ａｏ 外気

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】