全館空調導入 設計時に知っておきたいこと

それほど一般的ではないものの、ネットで調べればそれなりに導入している話も出てくる全館空調。

初期導入済みのマンションの場合はさておき、木造一戸建てに導入する場合は、建築だけでなく空調メーカーもうまく巻き込む必要があります。
また、建築側は楽な方にしか考えませんから、施主も知識をしっかり押さえておかないと、システムが理想的に収まらないばかりか、温度差での不満が出るかもしれません。

導入を検討する際に、考えた方がいいことや、うまく収めるためのアイデアをいくつか並べてみたいと思います。

【建物は、平屋? 2階建て? 3階建て?】
当然ながら、温かい空気は上に、冷たい空気は下に移動します。
平屋ではない場合は、暖房なら階段を伝って暖気は上に、冷房は逆に、冷気は下に移動しようとします。
個別の部屋でドアを閉めている場合は別ですが、玄関、廊下、吹き抜け、リビングなど、ドアがない空間が階段を挟んで上下階がつながっている場合は、各場所から個別に風量制御(温度制御)したとしても、どうしても上下で温度差が発生します。
そのため、基本的には下の階には比較的涼しい環境を好む人、上の階には温かい方が好みの人、の居室を設けると、空調制御が容易になります。

上下階での温度差をなくしたい、と考える場合は
・階段の上下どちらかの近傍にドアを設ける
・上下階で直接強制通風するダクト、ファンを設置する
などが考えられます。

【個別の温度制御ができる、という装置、本当に作用するのか?】
全館空調の場合、複数台導入しない限り、室内側は1つのユニットで温度調節を行います。そこから出てくる風を全館に分配するだけなので、個別温度調節なんてできない、という話も見かけますが、半分正解、半分間違い、でしょうか。

温度調節を行うためには、暖房なら目標温度以上の空気を供給、冷房なら目標温度以下の空気を供給することになります。暖房環境であるのなら、熱が逃げて行く環境前提ですので、暖気供給を止めて放置すれば温度は目標以下になりますし、放熱量以上に目標温度以上の暖気を供給すれば、いずれ目標温度になります。

個別温調で暖房の場合、システム上、もっとも高い温度を要求する場所以上の温度の空気を供給し、供給空気量を室温ごとに制御すれば、理論上はどの部屋も最終的には目標温度に到達するはず(冷房ならその逆)、です。
客間のように、普段は出入りがあまりない部屋、収納部屋などは、居室に対して数℃ゆるい温度設定にしておくと、きちんと温度差はコントロール可能です。

しかしながら、ある特定の部屋だけ断熱効率が悪いと、外乱により制御しきれない可能性があります。
たとえば
・極端に大きい窓がある部屋
・特に日当たりのよい屋根の真下にある部屋
は、外乱を受けやすく、設定温度通り、とはいかない場合もあります。

また、温度センサーのあるエリアごとにドアで仕切らないと(開けっ放しにすると)、当然ながら個別の温度にはなりません。

全館空調を入れた場合、家中どこにいても空調範囲内ですので「暖房(冷房)の効率UPのためドアを閉める」という発想自体が薄くなります。
現実的にはドアを開けっ放しにすることが多くなり、個別温調の意味があまりなくなる、ということがあります。

個別制御はできるのならしても良いが、あまりこだわっても仕方なく、それよりは熱の上下移動を考えた方が有意義、かもしれません。

【装置はどこに置くのが良いか?】
屋根裏設置、半畳機械室タイプ、などあります。屋根裏タイプは、その時点で屋根裏に設置する前提、ですが、機械室設置タイプの場合、1F、2F..など考えられます。

機械室の設置階は、性能上は「戻ってくる空気をどこで捉えるのが良いか?」という観点と、ダクトレイアウト、スペース上、どこが有利か、という観点で考えたいところです。
空気の供給、については、各部屋に温度制御された空気が送られるため、理想的に行くはずです。しかし、室内に入った空気は、強制対流させない限りは、上下で温度差が出ます。

1Fに機械室を設置した場合、2Fの天井付近の暖気を回収することは難しくなります。この場合、冷房したくても2F天井付近に熱が溜まりやすい、と考えられます。
逆だとどうか?
2Fに機械室を設置した場合に、1Fの床の冷気を回収することは難しい、となりますが、1F床の冷気を回収したくなるのは暖房の時。暖房の際には、吹き出し方向を床方向に向ければ、おのずと上昇方向のエアフローが発生するので良い、ということになります。

上下階全体の温度差を考えるのなら、上階に機械室を設置する方が得策、と思われます。
(屋根裏設置タイプも自動的にこちらですね。)

なお、常設階段/ドアなしで小屋裏がある場合、小屋裏へも吹き出し口設置をお勧めします。
小屋裏の場合は天井高が1.4m以下と低い空間ですので、上下温度差はさほど気になりません。
また、居室ではありませんので、居室に対して若干高めの温度になっても問題ありません。
吹き出し口を設けない場合、暖気が小屋裏に集結してしまいます。この場合、夏よりも冬場に小屋裏が過剰に暑くなる、ということが起き得ます(熱を下に降ろすため、サーキュレーターがあると良いかもしれません)

ダクト、の観点でも2F(3F)がお勧めです。
理由は次(ダクトレイアウト)へ。

【ダクトレイアウトについて】
全館空調の弱点の一つに「天井下がり」があります。
ダクトは建物の構造を避けてを配置する必要があるため、構造よりも「下」にダクトを吊り下げて水平方向に配管することが多く、それにより天井下がりが発生します。
脱線しますが、マンションの場合、浴室、トイレ、廊下の天井が居室よりも低いことが多いです。これは、排気配管が各天井の上に吊ってあるから、で、これもダクトのための天井下がりです。(廊下の先の玄関上ないし玄関わきに浴室やトイレの排気口があるケースが多いです)

廊下の天井で処理するのは簡単、ではありますが、やはり窮屈になりますし、階段室と天井のつながりがおかしくなる場合もあります。

そこで、天井下がりを最低限にするためには
・できるだけ小屋裏でダクトを水平方向に分配して、必要個所に垂直に降ろしていく。
・小屋裏～1Fに送るダクトは、クローゼット内や間仕切り、トイレ脇に通して防音壁として活用する、など、配置を考える。
・2x4の場合、居室内で水平に配管する場合、「根太間」を活用する。
また、ダクト配管方向の根太となるよう、建築サイドと調整を行う。
・居室内で水平に配管する際には、収納内をうまく活用する。
(たとえば小屋裏→1F収納めがけてダクトを降ろせば、1Fは収納の壁に吹き出し口を設けられます。)
・ユニットバスの上はダクトを通せる可能性が高いので、できれば活用する。
(ユニットバスの天井に換気扇があるため、ユニットバスは換気扇の分、天井が低いものが大半です)
これらをうまく組み合わせると、天井下がりナシ、の全館空調も実現可能です。
(ただし、どうやっても2Fには天井裏からダクトを1Fに降ろす貫通スペースが必要。)

また、小屋裏で分配処理すると有利ですので、機械室は2Fにあったほうが、分配前のエアを送る径が大きいメインダクトに使う空間を最小限にできる、というメリットがあります。

【特に温かい地域向け/効率UPのために】

電気代削減のため、

「建築で気を使っておきたいこと～断熱のための仕込み」
・できることなら2x4よりも2x6
2x6にしても耐震強度は10%も改善しませんが、断熱材が多く入るため、断熱には有利になります。防音の観点でも2x6の方がお勧め。
・屋根断熱にする
・屋根裏にもアルミ蒸着シートを仕込む(タイベックシルバーなど)
・屋根の色はできるだけ明るく(断熱効果を謳うものもあります)
・予算に余裕があるのなら、太陽電池設置もお勧め。エネルギーの一部を電力に変換する分、建物内への熱エネルギー侵入を抑止する効果が期待できる。
・窓は必要以上に大きくしない。特に西日の入る方向の窓は小さめに。
・外壁も、黒よりは白
・窓枠まわりの断熱が可能であれば仕込んでおく。窓+窓枠からの熱の出入りは大きい。


「設備面～内部で熱を発生させない」

室内に熱を放出する設備は、要注意です。
・ガスコンロではなくIHがお勧め
ガスコンロは熱効率が40%程度ですので、60%は部屋の空気を暖めることになってしまいます。冷房との組み合わせは、良くないです。
IHの場合は、電力の大半が調理器具の加熱に使われるため、部屋の空気の温度上昇は僅かで済みます。
・乾燥機の使用頻度を減らす/使わない
洗濯乾燥機の場合、使った電力のほとんどは室内に熱として放出されてしまいます。
エアコンで冷やしたい部屋で、およそ1000w程度のヒータを使っているのと同じようなものです。
一方で、全館空調を入れると空気は乾燥する側になりますので、洗濯物は扇風機で送風してやれば、十分乾きます。
・洗濯乾燥機の近くに換気扇
乾燥機を使うのなら、熱は室内に放出せずに排気したほうがマシです。
浴室乾燥機の場合は外部に排気してくれますが、洗濯乾燥機の場合、洗濯機の上に換気扇をつけておく、というのも手です。
さらに、洗濯機置き場にドアを設けておけば、室内側に熱が廃棄されることもなく、騒音対策にもなります。


全館空調をお考えの方、参考になれば、と思います。