Настоящее изобретение относится к системе регулирования окружающей среды внутри помещения, в которой для регулирования внутреннего пространства помещения до комфортабельной окружающей среды используется испускание лучей дальней области инфракрасного спектра и поглощающие свойства камня, частиц неорганического материала или т.п.
При основных способах регулирования температуры внутри помещения используются "системы с конвективными потоками", которые создают конвекцию нагретого или охлажденного воздуха во внутренних пространствах помещения. Также известны системы, которые обогревают верхние поверхности пола или которые нагреваются от нижней части, такие как системы обогрева пола, и системы обогрева, в которых используется излучение, такие как керамические обогреватели. Кроме того, предложены механизмы, при помощи которых лицевые поверхности стен или потолков охлаждаются воздухом, который охлажден с помощью устройств искусственного охлаждения для получения во внутренних пространствах помещения эффекта вторичного охлаждения (см., например, патентную литературу 1).
В патентной литературе 2 описана конструкция, в которой используется обогрев пола посредством испускания лучей дальней области инфракрасного спектра в качестве технологии, применяемой для обеспечения тепла в жилых помещениях посредством теплового излучения дальней области инфракрасного спектра.
В патентной литературе 3 описан кондиционер воздуха радиационного типа, который осуществляет охлаждение с применением холодного излучения и нагревание с применением теплового излучения.
Список цитируемой патентной литературы
Патентная литература 1: JP 2000-356364 A
Патентная литература 2: JP 2007-307243 A
Патентная литература 3: JP 2007-127292 A
Описанные выше системы с конвективными потоками сталкиваются с проблемой, связанной с большими энергопотерями вследствие большого перепада распределения температур внутри помещения по вертикали. Повышенные энергопотери также являются следствием 2-стадийного теплообмена, включающего в себя нагревание или охлаждение воздуха и затем нагревание или охлаждение тела человека от воздуха. В системах с конвективными потоками прямой контакт потока воздуха с кожей вызывает неприятные ощущения и неблагоприятно влияет на здоровье. В нагревательных устройствах, использующих системы обогрева пола или керамические обогреватели, проблема потока воздуха устранена, но эффективность использования энергии не очень высокая. Кроме того, в нагревательных устройствах, использующих системы обогрева пола или керамические обогреватели, отсутствует функция искусственного охлаждения, и, следовательно, искусственное охлаждение должно осуществляться с помощью устройств искусственного охлаждения конвективного типа.
Проблем, связанных с потоком воздуха, можно избежать с помощью способов, в которых воздух охлаждается и контактирует с лицевой поверхностью стен, охлаждая при этом лицевую поверхность стен, с последующим поглощением теплоты излучения от охлажденной лицевой поверхности стен, как описано в патентной литературе 1, однако эффективность таких способов чрезвычайно низкая, и эффективность использования энергии также низкая.
Аналогичным образом, описанная в патентной литературе 2 конструкция, использующая обогрев пола, который испускает лучи дальней области инфракрасного спектра, и кондиционер воздуха радиационного типа, использующий холодное излучение и тепловое излучение, описанный в патентной литературе 3, с точки зрения эффективности несравнимы с системами, использующими конвективные потоки, и не имеют большого практического значения.
Задача настоящего изобретения заключается в решении упомянутых проблем прототипа и обеспечении системы регулирования окружающей среды внутри помещения, которая обладает хорошей энергоэффективностью и создает небольшой перепад распределения температуры по вертикали внутреннего пространства помещения и которая лишена проблем, связанных с контактом потока воздуха с кожей.
Систему регулирования окружающей среды внутри помещения согласно изобретению можно свести к следующим пунктам, включающим в себя его предпочтительные варианты осуществления.
1. Система регулирования окружающей среды внутри помещения, содержащая:
элемент конструкции внутренней поверхности помещения, выполненный из материала, содержащего вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, которое испускает и поглощает лучи дальней области инфракрасного спектра и обладает коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,6 или более, и
источник охлаждения и/или тепла, содержащий охлаждающую и/или нагревательную поверхность, выполненную из материала, содержащего такое же вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, как вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, элемента конструкции внутренней поверхности помещения,
и в которой, когда охлаждающая поверхность источника охлаждения охлаждается, вещество охлаждающей поверхности, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, поглощает лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые веществом, излучающим в дальней области инфракрасного спектра, элемента конструкции внутренней поверхности помещения, и/или
когда нагревательная поверхность источника тепла нагревается, лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые веществом нагревательной поверхности, излучающим в дальней области инфракрасного спектра, поглощаются веществом, излучающим в дальней области инфракрасного спектра, элемента конструкции внутренней поверхности помещения.
2. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по упомянутому выше п.1, в которой элемент конструкции внутренней поверхности помещения сконструирован из камня, содержащего вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра; или сконструирован из материала, включающего в себя вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра; или содержит пленку, содержащую вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра; и охлаждающая и/или нагревательная поверхность источника охлаждения и/или тепла сконструирована из камня, содержащего вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра; или сконструирована из материала, включающего в себя вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра; или сконструирована из пленки, содержащей вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра.
3. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по упомянутому выше п.1 или 2, в которой элемент конструкции внутренней поверхности помещения и источник охлаждения и/или тепла находятся в одной и той же комнате.
4. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по упомянутому выше п.1 или 2 с первой комнатой и второй комнатой, которые являются либо смежными, либо связанными, в которой источник охлаждения и/или тепла расположен в первой комнате, в то время как элемент конструкции внутренней поверхности помещения расположен в любой из двух комнат или в первой комнате и второй комнате.
5. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по любому из упомянутых выше п.п.1-4, в которой элемент конструкции внутренней поверхности помещения составляет, по меньшей мере, часть лицевой поверхности стен, лицевой поверхности потолка или верхней поверхности пола во внутреннем пространстве помещения, окружающая среда которого подлежит регулированию.
6. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по любому из упомянутых выше п.п.1-5, в которой элемент конструкции внутренней поверхности помещения содержит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, в количестве 1 вес.% или более.
7. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по упомянутому выше п.6, в которой элемент конструкции внутренней поверхности помещения содержит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, в количестве 3 вес.% или более.
8. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по любому из упомянутых выше п.п.1-7, в которой охлаждающая и/или нагревательная поверхность источника охлаждения и/или тепла сконструирована со слоем покрытия, которое содержит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, в количестве 1 вес.% или более.
9. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по упомянутому выше п.8, в которой слой покрытия содержит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, в количестве 3 вес.% или более.
10. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по упомянутому выше п.8, в которой слой покрытия содержит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, в количестве 20 вес.% или более.
11. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по любому из упомянутых выше п.п.8-10, в которой источник охлаждения и/или тепла представляет собой устройство, которое охлаждает и/или нагревает охлаждающую и/или нагревательную поверхность путем циркулирования среды через образованную внутри устройства жидкостную линию.
12. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по любому из упомянутых выше п.п.8-11, в которой слой покрытия образуют на поверхностях теплообменных ребер, изготовленных из металлического материала.
13. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по любому из упомянутых выше п.п.1-12, в которой на охлаждающей поверхности осуществляется удаление избытка влаги путем конденсации.
14. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по упомянутому выше п.13, которая дополнительно содержит средство для сбора воды, которая конденсируется на охлаждающей поверхности.
15. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по любому из упомянутых выше п.п.1-5, в которой элемент конструкции внутренней поверхности помещения и/или источник охлаждения и/или тепла представляет собой каменную напольную панель.
16. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по любому из упомянутых выше п.п.1-5, в которой источник тепла представляет собой электрообогреваемое покрытие, содержащее вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра.
17. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по любому из упомянутых выше п.п.1-16, в которой коэффициент излучения в дальней области инфракрасного спектра вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, составляет 0,8 или более.
18. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по упомянутому выше п.17, в которой коэффициент излучения в дальней области инфракрасного спектра вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, составляет 0,9 или более.
19. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по любому из упомянутых выше п.п.1-18, в которой элемент конструкции внутренней поверхности помещения, содержащий вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, имеет общую площадь поверхности, составляющую, по меньшей мере, 25% от внутренней площади комнаты, в которой расположен элемент конструкции внутренней поверхности помещения.
20. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по упомянутому выше п.4, в которой, если присутствует средство, перегораживающее первую комнату и вторую комнату, перегораживающее средство содержит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра.
21. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по упомянутому выше п.20, в которой перегораживающее средство представляет собой открывающееся и закрывающееся средство.
22. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по любому из упомянутых выше п.п.1-21, в которой, по меньшей мере, один из предметов во внутреннем пространстве помещения содержит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра.
23. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по упомянутому выше п.22, в которой предмет представляет собой предмет обстановки, постельные принадлежности, одежду, бытовой прибор внутри помещения, внутреннюю отделку или дверь кладовки.
24. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по упомянутому выше п.23, в которой предмет представляет собой стул, софу, стол, письменный стол, кровать, диван-футон, одеяло, одежду для сна, подушку, диванную подушку, половик, перегородку, штору, скатерть или покрывало.
25. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по любому из упомянутых выше п.п.1-24, которая применяется для регулирования окружающей среды в замкнутом пространстве, где человек работает или проживает; в замкнутом пространстве, в котором хранятся или экспонируются предметы; в замкнутом пространстве для разведения животных или в замкнутом пространстве для транспортных средств передвижения.
26. Система регулирования окружающей среды по упомянутому выше п.25, в которой замкнутое пространство, в котором человек работает или проживает, представляет собой замкнутое пространство в одноквартирном или многоквартирном жилом доме, офисе, образовательном учреждении, спортивном сооружении, библиотеке или магазине.
27. Система регулирования окружающей среды по упомянутому выше п.25, в которой замкнутое пространство, в котором хранятся или экспонируются предметы, представляет собой замкнутое пространство товарного склада, витрины или выставочной витрины.
28. Система регулирования окружающей среды по упомянутому выше п.25, в которой транспортное средство передвижения представляет собой автомобиль, железнодорожный вагон, корабль или самолет.
Согласно изобретению предлагается система регулирования окружающей среды внутри помещения, которая обладает хорошей энергоэффективностью и низким перепадом распределения температур по вертикали внутреннего пространства помещения и которая лишена проблем, связанных с контактом потока воздуха с кожей.
Согласно изобретению также предлагается технология регулирования окружающей среды жилых помещений, использующая тепловое излучение материалов, содержащихся в одежде и т.п.
Сущность изобретения поясняется на чертежах, где:
На фиг.1A представлен график, показывающий зависимость коэффициента излучения пленки из ZrO2+CaO от длины волны.
На фиг.1B представлен график, показывающий зависимость коэффициента излучения пленки из Al2O3+TiO2 от длины волны.
На фиг.2 представлена иллюстрация варианта осуществления системы регулирования окружающей среды внутри помещения согласно изобретению.
На фиг.3 представлена иллюстрация устройства пола по варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.2.
На фиг.4A представлена иллюстрация охлаждающего/осушающего устройства по варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.2.
На фиг.4B представлена иллюстрация конструкции ребра охлаждающего/осушающего устройства, показанного на фиг.4A.
На фиг.5 представлена иллюстрация устройства стены согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.2.
На фиг.6 представлена иллюстрация устройства потолка согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.2.
На фиг.7A представлена иллюстрация принципа, благодаря которому получают эффект нагревания согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.2.
На фиг.7B представлена иллюстрация принципа, благодаря которому получают эффект нагревания согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.2.
На фиг.8A представлена иллюстрация принципа, благодаря которому получают эффект охлаждения согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.2.
На фиг.8B представлена иллюстрация принципа, благодаря которому получают эффект охлаждения согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.2.
На фиг.9 представлена иллюстрация, показывающая окружающую среду, в которой проводили измерение для демонстрации эффекта согласно изобретению.
На фиг.10 представлен график, показывающий результаты измерения.
На фиг.11 представлен график, показывающий данные по эффекту охлаждения, полученному путем поглощения лучей дальней области инфракрасного спектра элементом конструкции внутренней поверхности помещения комнаты.
На фиг.12 представлена иллюстрация еще одного варианта осуществления системы регулирования окружающей среды внутри помещения согласно изобретению.
На фиг.13A представлен вид сверху устройства холодного/теплового излучения.
На фиг.13B представлен вид спереди устройства холодного/теплового излучения.
На фиг.14 представлена иллюстрация конструкции ребра в устройстве холодного/теплового излучения.
На фиг.15A представлена иллюстрация устройства пола по варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.12.
На фиг.15B представлена иллюстрация устройства стены по варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.12.
На фиг.15C представлена иллюстрация устройства потолка по варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.12.
На фиг.15D представлена иллюстрация устройства раздвижной двери кладовки по варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.12.
На фиг.15E представлена иллюстрация устройства вращающейся двери кладовки по варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.12.
На фиг.15F представлена иллюстрация устройства раздвижной двери-перегородки, которую следует применять согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.12.
На фиг.15G представлена иллюстрация устройства рулонной шторы, которую следует применять согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.12.
На фиг.15H представлена иллюстрация стены, покрытой обоями, которые следует применять согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.12.
На фиг.16A представлена иллюстрация принципа, благодаря которому получают эффект охлаждения согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.12.
На фиг.16B представлена иллюстрация принципа, благодаря которому получают эффект охлаждения согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.12.
На фиг.17A представлена иллюстрация эффекта охлаждения согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.12.
На фиг.17B представлена иллюстрация эффекта охлаждения согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.12.
На фиг.18 представлена иллюстрация принципа, благодаря которому эффект охлаждения достигает площадей не только в пределах видимости устройства холодного/теплового излучения согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.12.
На фиг.19 представлен график, показывающий зависимость между температурой ребер устройства холодного/теплового излучения и величиной теплоизлучения около участков стены 5 по варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.12.
На фиг.20 представлена иллюстрация варианта осуществления изобретения, который используется в настоящем изобретении для регулирования окружающей среды жилых помещений.
На фиг.21A представлена иллюстрация эффекта охлаждения согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.20.
На фиг.21B представлена иллюстрация эффекта охлаждения согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.20.
На фиг.22A представлена иллюстрация эффекта нагревания согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.20.
На фиг.22B представлена иллюстрация эффекта нагревания согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.20.
Система регулирования окружающей среды внутри помещения согласно изобретению снабжена:
элементом конструкции внутренней поверхности помещения, сконструированным из материала, содержащего вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, которое испускает и поглощает лучи дальней области инфракрасного спектра и обладает коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,6 или более, и
источником охлаждения и/или тепла, содержащим охлаждающую и/или нагревательную поверхность, сконструированную из материала, содержащего такое же вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, как вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, элемента конструкции внутренней поверхности помещения,
и в которой, когда охлаждающая поверхность источника охлаждения охлаждается, вещество охлаждающей поверхности, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, поглощает лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые веществом, испускающим лучи дальней области инфракрасного спектра, элемента конструкции внутренней поверхности помещения, и/или
когда нагревательная поверхность источника тепла нагревается, лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые веществом нагревательной поверхности, испускающим лучи дальней области инфракрасного спектра, поглощаются веществом, испускающим лучи дальней области инфракрасного спектра, элемента конструкции внутренней поверхности помещения.
Элемент конструкции внутренней поверхности помещения сконструирован из камня, содержащего вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра (подробно описанное ниже); или сконструирован из материала, включающего в себя вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра; или содержит пленку, содержащую вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра. Охлаждающая и/или нагревательная поверхность источника охлаждения и/или тепла выполнена из камня, содержащего вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, или выполнена из материала, включающего в себя вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, или сконструирована из пленки, содержащей вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра.
Согласно изобретению "элемент конструкции внутренней поверхности помещения" относится к элементу, образующему часть поверхности, подвергаемой воздействию со стороны замкнутого пространства, где окружающая среда подлежит регулированию. Замкнутое пространство может содержать открывающееся и закрывающееся средство, такое как дверь или окно, которое обеспечивает взаимодействие между пространством внутри и снаружи помещения. Типичное замкнутое пространство представляет собой комнату или прихожую дома, в котором человек живет или работает, а также можно упомянуть пространства, в которых хранятся или экспонируются предметы (например, помещения товарного склада, витрины с продуктами или выставочные витрины с предметами искусства), помещения для разведения животных, включая сельскохозяйственных животных, и помещения, которые предназначены для домашних транспортных средств для перевозки людей или груза (автомобили, железнодорожные вагоны, корабли, самолет и т.п.). Для дома, в котором человек обитает, типичными примерами элементов конструкции внутренней поверхности помещения являются элементы, образующие лицевые поверхности стен, лицевые поверхности потолков и верхние поверхности пола (строительные материалы). В понятие элемента конструкции внутренней поверхности помещения также включены открывающиеся и закрывающиеся приспособления (вращающиеся двери, бумажные экраны, раздвижные двери и т.п.), которые устанавливаются на участках стен и служат перегородкой между внутренней и наружной частями комнат. Элементы конструкции внутренней поверхности помещения также включают в себя вращающиеся двери и раздвижные двери отделения для хранения (вещей), которые устанавливают в качестве дополнений к комнатам. Когда отделение для хранения, добавляемое к комнате, окружающая среда которой подлежит регулированию, имеет конструкцию, которая не полностью отгораживается от комнаты с помощью вращающейся или раздвижной двери, элементы поверхностей отделения для хранения (вещей), открытые для воздействия со стороны комнаты, также включены в качестве элементов конструкции внутренней поверхности помещения.
Один или несколько элементов конструкции внутренней поверхности помещения выполнены из вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, которое излучает или поглощает лучи дальней области инфракрасного спектра, необходимые для регулирования окружающей среды внутри помещения согласно изобретению; или выполнены из материала, включающего в себя вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра; или содержат пленки, содержащие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра. Для того чтобы эффективно испускать и поглощать лучи дальней области инфракрасного спектра, вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, включенное в элемент конструкции внутренней поверхности помещения, предпочтительно открыто для воздействия со стороны внутреннего пространства помещения. Однако вместо того, чтобы непосредственно подвергаться воздействию со стороны внутреннего пространства помещения, вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, в элементе конструкции внутренней поверхности помещения может быть покрыто защитным слоем (например, пленочным покрытием, слоем лака, обоями или т.п., имеющими толщину приблизительно не более 1 мм), который не слишком препятствует испусканию и поглощению лучей дальней области инфракрасного спектра веществом, испускающим лучи дальней области инфракрасного спектра.
"Вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра," представляет собой вещество, которое испускает или поглощает лучи дальней области инфракрасного спектра, и вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, применяемое в изобретении, представляет собой вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, с коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,6 или более и предпочтительно 0,8 или более.
Такое вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, обычно будет представлять собой неорганический материал, который включает в себя природные и синтетические минералы, металлы и оксиды, нитриды, карбиды, сульфиды и гидроксиды металлоидов, соли, такие как карбонаты, и формы в виде их соединений (двойные соли), уголь, а также природные материалы, такие как морские ракушки. Большинство веществ, излучающих в дальней области инфракрасного спектра, согласно изобретению представляют собой керамические материалы в широком смысле (неорганические материалы за исключением металлов), хотя также можно применять органические материалы или вещества, получаемые из органических материалов, если они отвечают вышеупомянутым условиям для коэффициента излучения.
Согласно изобретению форма вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, в элементе, содержащем вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, не ограничивается каким-либо специальным образом, поскольку элемент, содержащий вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, может испускать/поглощать лучи дальней области инфракрасного спектра; и типичные примеры включают в себя твердые материалы (камень), содержащие вещества, излучающие в дальней области инфракрасного спектра; элементы, содержащие частицы, порошок или агрегаты вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра (все они также будут обобщенно упоминаться как "частицы"); и элементы, содержащие пленки из вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра.
Согласно изобретению "камень, содержащий вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра," представляет собой твердый материал, состоящий из природного или синтетического неорганического материала, и обычно его применяют в виде панельного строительного материала или строительного материала в форме плитки. В качестве примеров природного камня можно упомянуть гранит, базальт и т.п. Конечно, также может применяться искусственно производимый камень. Строительные материалы, такие как синтетические панели и другие твердые элементы, также можно считать камнем.
Согласно изобретению "материал, включающий в себя вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра," представляет собой материал, содержащий вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, в виде части составляющих компонентов. В таком случае вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, в виде частиц природного или синтетического неорганического материала обычно включают в промышленно получаемый материал для элемента конструкции внутренней поверхности помещения и/или в промышленно получаемый материал для охлаждающей и/или нагревательной поверхности источника охлаждения и/или источника тепла.
"Пленка, содержащая вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра", согласно изобретению представляет собой пленку из вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, образованную на поверхности элемента конструкции внутренней поверхности помещения или на поверхности источника охлаждения и/или тепла. Пленку можно формировать путем нанесения покрытия из вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, на требуемую поверхность подходящим для пленкообразования способом, например PVD-способом, таким как распыление или осаждение из паровой фазы, или CVD-способом.
Согласно изобретению вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, в элементе конструкции внутренней поверхности помещения и вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, на охлаждающей и/или нагревательной поверхности источника охлаждения и/или тепла является одним и тем же. Как далее будет объяснено более подробно, в системе регулирования окружающей среды внутри помещения согласно изобретению используется явление, при котором теплоперенос осуществляется между идентичными молекулами посредством теплового излучения с более высокой эффективностью, чем между неидентичными молекулами, и регулирование окружающей среды внутри помещения осуществляется путем высокоэффективного теплопереноса посредством теплового излучения между элементом конструкции внутренней поверхности помещения и охлаждающей и/или нагревательной поверхностью источника охлаждения и/или тепла. Следовательно, для того чтобы система согласно изобретению проявляла требуемую функцию, необходимо, чтобы вещество с идентичными молекулярными частицами присутствовало в элементе конструкции внутренней поверхности помещения и на охлаждающей и/или нагревательной поверхности источника охлаждения и/или тепла, между которыми посредством теплового излучения осуществляется теплоперенос. Согласно изобретению, вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра и находящееся в элементе конструкции внутренней поверхности помещения, и вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра и находящееся в источнике охлаждения и/или тепла, которые состоят из идентичных молекулярных частиц, упоминаются как идентичное вещество. Термин "идентичные молекулярные частицы" означает, что одно вещество, которое проявляет свойство излучения/поглощения лучей дальней области инфракрасного спектра и обладает коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,6 или более и предпочтительно 0,8 или более (например, вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, применяемое в элементе конструкции внутренней поверхности помещения), и другое вещество, которое проявляет свойство излучения/поглощения лучей дальней области инфракрасного спектра и обладает коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,6 или более и предпочтительно 0,8 или более (вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, применяемое на охлаждающей и/или нагревательной поверхности источника охлаждения и/или тепла), идентичны на молекулярном уровне. Термин "молекула" означает группу атомов, соединенных химической связью. Таким образом, применяемый здесь термин "молекула" включает в себя, например, кристаллы минералов, содержащихся в природном камне. Считается, что идентичные минералы, содержащие аналогичные элементы, замещенные или превращенные в твердый раствор, представляют собой вещества, состоящие из идентичных молекулярных частиц. Природные минералы обычно состоят из многочисленных соединений, и отличия в кристаллических структурах таких соединений часто обнаруживаются на макроскопическом уровне в зависимости от их расположения в минерале. Однако даже в таких случаях минерал, выделенный из одного и того же места источника, будет представлять собой агрегат по существу с одинаковым составом, как вещество, по существу состоящее из одинаковых молекулярных частиц, и следовательно, в целом его также можно считать "веществом из идентичных молекулярных частиц".
Когда в качестве "вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра," в элементе конструкции внутренней поверхности помещения или на охлаждающей и/или нагревательной поверхности источника охлаждения и/или тепла применяются частицы неорганического материала, вещества, отличающиеся от частиц неорганического материала, обычно будут присутствовать вместе в качестве "веществ, излучающих в дальней области инфракрасного спектра". Например, когда элемент конструкции внутренней поверхности помещения образуется из штукатурки, содержащей частицы неорганического материала в качестве вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, или когда на охлаждающую и/или нагревательную поверхность источника охлаждения и/или тепла наносят покрытие из материала, содержащего частицы неорганического материала в качестве вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, частицы неорганического материала в качестве "вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра," присутствуют вместе с наполнителями штукатурки или связующими компонентами материала покрытия. В таких случаях вещества, отличающиеся от частиц неорганического материала, также в некоторой степени обладают свойствами излучения/поглощения лучей дальней области инфракрасного спектра как "вещества, излучающие в дальней области инфракрасного спектра". Однако согласно изобретению явление, благодаря которому теплоперенос посредством теплового излучения между идентичными молекулярными частицами осуществляется с заметно более высокой эффективностью, чем между неидентичными молекулярными частицами, используется таким образом, чтобы роль, выполняемая веществами, которые не являются общими как для элемента конструкции внутренней поверхности помещения, так и для охлаждающей и/или нагревательной поверхности источника охлаждения и/или тепла, была чрезвычайно минимальной или незначительной согласно изобретению. Поэтому ссылки на "вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра," в приведенном ниже пояснении к изобретению относятся к идентичным веществам с коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,6 или более и предпочтительно 0,8 или более, которые являются общими как для элемента конструкции внутренней поверхности помещения, так и для охлаждающей и/или нагревательной поверхности источника охлаждения и/или тепла (вещества, которые создают явление резонанса молекулярных колебаний между идентичными молекулами, обусловленное электромагнитными волнами, которое объясняется ниже). Однако такая ссылка не применяется, когда очевидно, что ссылка на вещества, которые испускают или поглощают лучи дальней области инфракрасного спектра, указывает на вещества, которые отличаются от вышеупомянутых "веществ, излучающих в дальней области инфракрасного спектра," или когда из контекста очевидно, что ссылка относится к другим веществам.
Когда в качестве вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, в элементе конструкции внутренней поверхности помещения и на охлаждающей и/или нагревательной поверхности источника охлаждения и/или тепла применяют частицы неорганического материала, как размеры, так и формы частиц могут быть одинаковыми или разными. Содержание частиц неорганического материала как в элементе конструкции внутренней поверхности помещения, так и на охлаждающей и/или нагревательной поверхности источника охлаждения и/или тепла не обязательно должно быть равным. Также, например, когда элемент конструкции внутренней поверхности помещения образует лицевую поверхность стены и лицевую поверхность потолка, и частицы неорганического материала используются в качестве вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, размеры и формы частиц вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, на лицевой поверхности стены и на лицевой поверхности потолка могут быть одинаковыми или разными. В таких случаях частицы неорганического материала добавляют к элементу конструкции внутренней поверхности помещения (в данном примере - строительному материалу, образующему лицевую поверхность стены и лицевую поверхность потолка) до содержания, которое обеспечивает требуемый теплоперенос посредством теплового излучения между идентичными молекулярными частицами согласно изобретению. Содержание частиц неорганического материала в строительном материале, образующем лицевые поверхности стен, и в строительном материале, образующем лицевые поверхности потолков, может быть одинаковым или разным. То же самое относится к частицам неорганического материала веществ, излучающих в дальней области инфракрасного спектра, используемого на двух или более лицевых поверхностях стен.
В элементе конструкции внутренней поверхности помещения и на охлаждающей и/или нагревательной поверхности источника охлаждения и/или тепла можно применять различные типы веществ, излучающих в дальней области инфракрасного спектра. Когда вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, представляет собой камень, для элемента конструкции внутренней поверхности помещения или для охлаждающей и/или нагревательной поверхности источника охлаждения и/или тепла также можно применять комбинацию из двух или более различных каменных материалов. Когда вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, состоит из частиц неорганического материала, можно применять смеси из двух или более типов частиц различных неорганических материалов. В любом случае, поскольку комбинация частиц неорганического материала в элементе конструкции внутренней поверхности помещения и частиц неорганического материала на охлаждающей и/или нагревательной поверхности источника охлаждения и/или тепла является одинаковой (включены одинаковые комбинации), считается, что они представляют собой "идентичные вещества".
Частицы неорганического материала в качестве вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, включенные в элемент конструкции внутренней поверхности помещения и в охлаждающую и/или нагревательную поверхность источника охлаждения и/или тепла, присутствуют в количествах, которые обеспечивают требуемый теплоперенос, происходящий посредством теплового излучения, между идентичными молекулярными частицами. Обычно элементы конструкции внутренней поверхности помещения и охлаждающие и/или нагревательные поверхности источников охлаждения и/или тепла изготавливают далеко от строительного объекта с помощью различных поставщиков и перевозят на строительный объект или отделывают на строительном объекте. Следовательно, обычно частицы неорганического материала в виде общего вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, будут добавляться в элемент конструкции внутренней поверхности помещения и на охлаждающую и/или нагревательную поверхность поставщиком-изготовителем или строительной компанией. В таких случаях содержание частиц неорганического материала в качестве вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, равно количеству частиц неорганического материала, включенному каждой компанией в производимые промышленным способом материалы для элемента конструкции внутренней поверхности помещения и охлаждающей и/или нагревательной поверхности источника охлаждения и/или тепла. Содержание частиц неорганического материала в материалах, применяемых для образования элемента конструкции внутренней поверхности помещения и охлаждающей и/или нагревательной поверхности, может задаваться как количество, необходимое для эффективного теплопереноса посредством теплового излучения согласно изобретению. Такое количество зависит от количества переносимого тепла, необходимого для требуемого искусственного охлаждения и/или нагревания, от площади элемента конструкции внутренней поверхности помещения и охлаждающей и/или нагревательной поверхности, которые можно применять для теплопереноса посредством теплового излучения, и от теплоизлучающих свойств применяемого вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра. В описанном ниже эксперименте по количественному измерению значительный эффект был обнаружен в том случае, когда частицы неорганического материала в качестве вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, присутствуют в материале элемента конструкции внутренней поверхности помещения или материале, образующем охлаждающую и/или нагревательную поверхность, в количестве, по меньшей мере, 1 вес.%, и более желательный эффект был получен, когда количество составляло, по меньшей мере, 3 вес.%. С другой стороны, в случае применения частиц неорганического материала в качестве вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, с практической точки зрения верхняя граница содержания определяется максимальным количеством частиц неорганического материала, которое можно добавлять к материалу, образующему элемент конструкции внутренней поверхности помещения и охлаждающую и/или нагревательную поверхность источника охлаждения и/или тепла, и специально не ограничивается (например, согласно теории, возможно даже содержание 90 вес.%). Однако на практике максимальное количество может определяться удобством обработки материала, образующего элемент конструкции внутренней поверхности помещения и охлаждающую и/или нагревательную поверхность источника охлаждения и/или тепла, или способом изготовления элемента конструкции внутренней поверхности помещения и охлаждающей и/или нагревательной поверхности.
Согласно изобретению в качестве частиц неорганического материала вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, можно даже применять несколько различных типов веществ (применяя несколько различных веществ, которые "идентичны на молекулярном уровне"). В таком случае для элемента конструкции внутренней поверхности помещения и охлаждающей и/или нагревательной поверхности источника охлаждения и/или тепла можно применять одну и ту же смесь частиц неорганического материала. Содержание частиц неорганического материала в материалах, образующих материал элемента конструкции внутренней поверхности помещения и охлаждающую и/или нагревательную поверхность источника охлаждения и/или тепла, в таком случае представлено как суммарное количество таких различных веществ в смесях.
В качестве конкретного примера, в элементе конструкции внутренней поверхности помещения и на охлаждающей и/или нагревательной поверхности источника охлаждения и/или тепла можно применять различные смеси, поскольку они содержат один или несколько типов частиц идентичных неорганических материалов. Например, на первой лицевой поверхности стены (элемент конструкции внутренней поверхности помещения) можно применять только один первый тип частиц неорганического материала и на второй лицевой поверхности стены (элемент конструкции внутренней поверхности помещения) можно применять только один второй тип частиц неорганического материала, в то время как на охлаждающей и/или нагревательной поверхности можно применять смесь двух различных частиц неорганического материала.
Для того чтобы эффективно испускать и поглощать лучи дальней области инфракрасного спектра, вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, предпочтительно насколько возможно подвергается воздействию со стороны внутреннего пространства помещения, окружающая среда которого подлежит регулированию. Однако если вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, не подвергается воздействию со стороны внутреннего пространства помещения напрямую, поскольку оно покрыто защитным слоем толщиной приблизительно не более 1 мм (например, слоем краски, слоем лака, обоями или т.п.), это не является значительной проблемой.
Вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра и находящееся в элементе конструкции внутренней поверхности помещения и на охлаждающей и/или нагревательной поверхности источника охлаждения и/или тепла, способствует теплопереносу посредством теплового излучения между идентичными молекулярными частицами согласно изобретению, в основном благодаря компонентам, подвергаемым воздействию на их поверхностях или компонентам вблизи них. Следовательно, когда элемент конструкции внутренней поверхности помещения и охлаждающая и/или нагревательная поверхность источника охлаждения и/или тепла сконструированы из материалов, включающих в себя вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, целесообразно представлять необходимое содержание вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, в элементе конструкции внутренней поверхности помещения и на охлаждающей и/или нагревательной поверхности источника охлаждения и/или тепла с помощью количества вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, находящегося на их поверхностях или вблизи таких поверхностей, которые представляют собой площади (области), которые способствуют теплопереносу согласно изобретению (как упомянуто выше, вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, которое непосредственно не подвергается воздействию со стороны внутреннего пространства помещения, но находится на глубине приблизительно до 1 мм, также может способствовать теплопереносу посредством теплового излучения между идентичными молекулярными частицами согласно изобретению). Иначе говоря, согласно изобретению содержание вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, надлежащим образом должно быть представлено как содержание вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, находящегося на поверхности элемента конструкции внутренней поверхности помещения и на охлаждающей и/или нагревательной поверхности источника охлаждения и/или тепла, и на глубине до 1 мм таких поверхностей. Однако независимо от того, сконструирован ли элемент конструкции внутренней поверхности помещения (определяемый как элемент, образующий поверхность, подвергаемую воздействию со стороны пространства (внутреннего пространства помещения), такого как комната или прихожая, окружающая среда которого подлежит регулированию, как объяснено выше) из тонкой пленки, такой как бумага (например, обои), или пленки лакокрасочного покрытия или листового материала, или сконструирован из слоистого материала значительной толщины, образованного из штукатурки или т.п.; или сконструирован из твердого материала, который также служит в качестве элемента конструкции, образованного из бетона или т.п., поскольку материал представляет собой гомогенную смесь, содержание вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра и находящегося на поверхности или вблизи поверхности (например, на глубине до 1 мм) (содержание выражается как весовая доля вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, в материале элемента конструкции внутренней поверхности помещения), можно считать равным содержанию, выраженному в виде весовой доли вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра и находящегося в материале всего элемента конструкции внутренней поверхности помещения. Таким образом, считается, что когда элемент конструкции внутренней поверхности помещения согласно изобретению состоит из гомогенной смеси (смесь, в которой распределение составляющих компонентов постоянно на всем протяжении элемента), содержание вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, в элементе конструкции внутренней поверхности помещения равно содержанию, выраженному в виде весовой доли вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, во всем материале. Когда считается, что элемент конструкции внутренней поверхности помещения не состоит из гомогенной смеси (например, когда распределение составляющих компонентов имеет отклонение (в распределении концентрации) по толщине элемента), содержание вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, в элементе конструкции внутренней поверхности помещения выражается в виде усредненного содержания (как весовая доля) вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, находящегося на поверхности, подвергаемой воздействию со стороны внутреннего пространства помещения, и до глубины 1 мм. Такое определение также применяется к охлаждающей и/или нагревательной поверхности источника охлаждения и/или тепла, сконструированной из материала, включающего в себя вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра.
Коэффициент излучения в дальней области инфракрасного спектра применяемого в изобретении вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, составляет 0,6 или более, предпочтительно 0,8 или более и более предпочтительно 0,9 или более. Лучи дальней области инфракрасного спектра представляют собой электромагнитные волны с длиной волны 3-1000 мкм. Коэффициент излучения материала определяется как W/W0, где W0 представляет собой энергию излучения лучей дальней области инфракрасного спектра для абсолютно черного тела и W представляет собой энергию излучения лучей дальней области инфракрасного спектра для материала в тех же самых условиях. Значение коэффициента излучения предпочтительно должно быть равно значению при комнатной температуре, которая близка к реальной температуре эксплуатации системы согласно изобретению (например, 25°C), и, например, применяется значение (коэффициента излучения) приблизительно при 10 мкм, когда тепловые воздействия на тело человека значительны.
Согласно изобретению "охлаждающая и/или нагревательная поверхность" относится к теплопереносящей "поверхности" источника охлаждения и/или тепла, которая осуществляет охлаждение и/или нагревание элемента конструкции внутренней поверхности помещения путем теплопереноса посредством теплового излучения между ней и элементом конструкции внутренней поверхности помещения. Другими словами, "охлаждающая и/или нагревательная поверхность" представляет собой участок поверхности источника охлаждения и/или тепла, на котором находится то же самое вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, что и вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, элемента конструкции внутренней поверхности помещения. Как объяснялось выше, вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, предпочтительно подвергается воздействию на поверхности, однако может быть покрыто защитным слоем толщиной приблизительно не более 1 мм. Когда охлаждающая поверхность источника охлаждения охлаждается, вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра и находящееся на охлаждающей поверхности, поглощает лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые веществом, излучающим в дальней области инфракрасного спектра, элемента конструкции внутренней поверхности помещения, и когда нагревательная поверхность источника тепла нагревается, вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, элемента конструкции внутренней поверхности помещения поглощает лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые веществом, излучающим в дальней области инфракрасного спектра и находящимся на нагревательной поверхности.
В настоящем изобретении используется явление, с помощью которого перенос тепла (теплоперенос) посредством теплового излучения между идентичными молекулярными частицами происходит с более высокой эффективностью, чем между неидентичными молекулярными частицами, и основное понятие изобретения заключается в том, что присутствие одного и того же вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, на охлаждающей поверхности и, по меньшей мере, на части внутренней поверхности комнаты заставляет внутреннюю поверхность комнаты (например, лицевую поверхность стен) функционировать как элемент, поглощающий лучи дальней области инфракрасного спектра от тела человека (то есть как вторичный источник холодного излучения), для получения эффекта охлаждения, который охлаждает тело человека. Обратный принцип, который также является основным понятием изобретения, заключается в том, что если охлаждающая поверхность, наоборот, нагревается для эксплуатации в качестве источника поступления тепла, внутренняя поверхность комнаты становится элементом, излучающим лучи дальней области инфракрасного спектра (вторичный источник теплового излучения), который уменьшает количество лучей дальней области инфракрасного спектра, поглощаемых внутренней поверхностью комнаты от тела человека, тем самым создавая эффект нагревания, который смягчает ощущение холода, ощущаемого человеком.
Применение всей внутренней поверхности комнаты в качестве поверхности, охлаждаемой холодной водой, или, например, поверхности, нагреваемой горячей водой, затруднительно с точки зрения стоимости и внутреннего дизайна. Однако поскольку с помощью стен или потолков (или полов) как частей внутренней поверхности комнаты может быть гарантирована обширная площадь, их можно использовать в качестве источников холодного излучения или источников теплового излучения таким образом, чтобы в пределах указанной площади можно было получать общее количество поглощаемого или испускаемого теплового излучения. Кроме того, благодаря использованию внутренней поверхности комнаты можно поглощать тепловое излучение от тела человека по периферии в многочисленных направлениях вокруг тела человека во время охлаждения и уменьшать тепловое излучение от тела человека в многочисленных направлениях вокруг тела человека во время нагревания. Следовательно, даже если площадь охлаждающей поверхности или нагревательной поверхности ограничена или ограничено пространство для установки, охлаждение или нагревание осуществляется посредством теплового излучения с использованием всей внутренней поверхности комнаты.
Теперь будет объяснен принцип, с помощью которого с высокой эффективностью посредством теплового излучения осуществляется теплообмен между идентичными молекулярными частицами. Теплообмен осуществляется с высокой эффективностью посредством теплового излучения между идентичными молекулярными частицами благодаря веществам, содержащим идентичные молекулярные частицы (вещества с одинаковым составом и одинаковой молекулярной структурой), явление резонанса молекулярных колебаний осуществляется между идентичными молекулами посредством электромагнитных волн. Принцип можно интерпретировать как такое же явление, посредством которого с высокой эффективностью осуществляется перенос энергии вследствие явления распространения энергии звуковой волны между камертонами с одинаковой природной частотой колебаний, или прохождение электрического сигнала или явление распространения электромагнитных волн между колебательными контурами с одинаковой частотой настройки.
Упомянутый принцип теперь будет объяснен на основе полученных данных. На фиг.1A и фиг.1B показана излучательная способность напыленных пленок из ZrO2+CaO и Al2O3+TiO2 (толщиной 400 мкм), нагретых до 600°C, в виде данных для коэффициента излучения материалов, излучающих в дальней области инфракрасного спектра, в зависимости от длины волны электромагнитных волн. Отношение компонентов ZrO2 и CaO и отношение компонентов Al2O3 и TiO2 в обоих случаях составляет 1:1 (весовое отношение).
На фиг.1A и фиг.1B показано, что излучательная способность относительно длины волны отличается для пленки из ZrO2+CaO и пленки из Al2O3+TiO2. Это указывает на то, что вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, различного состава (то есть с различными молекулярными частицами) будет иметь различную излучательную способность относительно длины волны.
Допустим, что между двумя пленками существует разница температур: пленка из ZrO2+CaO с относительно высокой температурой и пленка из Al2O3+TiO2 с относительно низкой температурой, и лучи дальней области инфракрасного спектра испускаются пленкой ZrO2+CaO и поглощаются пленкой Al2O3+TiO2. В предполагаемых идеальных условиях в соответствии с законом Кирхгофа, поскольку коэффициент излучения равен коэффициенту поглощения материала, лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые пленкой ZrO2+CaO по направлению к пленке Al2O3+TiO2 при длине волны, при которой их коэффициенты излучения равны, на 100% поглощаются пленкой Al2O3+TiO2. То есть с точки зрения эффективности переноса энергии перенос энергии излучения осуществляется без потерь.
С другой стороны, часть лучей дальней области инфракрасного спектра, испускаемых пленкой ZrO2+CaO, не поглощается пленкой Al2O3+TiO2 из-за различия коэффициентов излучения (коэффициентов поглощения) при некоторой длине волны, где коэффициент излучения пленки ZrO2+CaO имеет большее значение, чем коэффициент излучения пленки Al2O3+TiO2. Причина состоит в том, что поскольку коэффициент излучения = коэффициенту поглощения (если коэффициент излучения вещества A > коэффициента излучения вещества В = коэффициенту поглощения вещества В), при такой длине волны часть энергии излучения, испускаемой веществом A, не будет поглощаться веществом B. Например, когда при определенной длине волны коэффициент излучения вещества A равен 0,9, а коэффициент излучения вещества В равен 0,1, лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые веществом A при такой длине волны, будут поглощаться веществом В только минимально, в то время как их большая часть будет отражаться. Поэтому с точки зрения эффективности переноса энергии можно считать, что перенос энергии излучения происходит с потерями.
Если соотношение перепада температур поменяется на противоположное, и лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые пленкой Al2O3+TiO2, будут поглощаться пленкой ZrO2+CaO, то, следуя той же логике, лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые пленкой Al2O3+TiO2 по направлению к пленке ZrO2+CaO, будут на 100% поглощаться ZrO2+CaO при той длине волны, при которой их коэффициенты излучения равны (в идеальных условиях). Однако при длинах волн, при которых коэффициент излучения ZrO2+CaO меньше коэффициента излучения Al2O3+TiO2, часть лучей дальней области инфракрасного спектра с теми длинами волн, которые испускаются Al2O3+TiO2, не поглощаются ZrO2+CaO, и возникают потери.
Другими словами, даже в идеальных условиях при обмене тепловым излучением между материалами с различной излучательной способностью относительно длины волны (то есть между различными молекулярными частицами) возникают потери. С другой стороны, в идеальных условиях потери не возникают при обмене тепловым излучением между материалами с одинаковой излучательной способностью относительно длины волны (то есть между идентичными молекулярными частицами). В настоящем изобретении предлагается система регулирования окружающей среды внутри помещения, основанная на описанном выше принципе, в которой теплообмен посредством теплового излучения между идентичными молекулярными частицами осуществляется с высокой эффективностью.
Далее будут объяснены варианты осуществления изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи. В пояснении, которое следует ниже, охлаждающая поверхность источника охлаждения обычно будет упоминаться как "охлаждающая/осушающая поверхность". В качестве комментария в связи с этим: в системе согласно изобретению используется явление, посредством которого теплоперенос осуществляется посредством теплового излучения между идентичными молекулярными частицами с более высокой эффективностью, чем между неидентичными молекулярными частицами, так что теплоперенос посредством теплового излучения между элементом конструкции внутренней поверхности помещения и охлаждающей поверхностью источника охлаждения осуществляется с высокой эффективностью с получением эффекта охлаждения. В такой системе удаление избытка влаги на охлаждающей поверхности является лишь вторичным эффектом. Охлаждающая поверхность проявляет эффект охлаждения при ее охлаждении хладагентом или т.п. Если температура охлажденной охлаждающей поверхности понижается ниже точки росы влаги в окружающей среде внутри помещения, на охлаждающей поверхности будет происходить конденсация, и в результате по существу будет осуществляться удаление избытка влаги. Поскольку влага воздуха представляет собой вещество, поглощающее лучи дальней области инфракрасного спектра, она будет проявлять тенденцию к подавлению функции поглощения в дальней области инфракрасного спектра материалов конструкции внутренней поверхности помещения, такой как стены, и поглощения излучения от тела человека в дальней области инфракрасного спектра элементами конструкции внутренней поверхности помещения. Следовательно, когда окружающая среда внутри помещения осушается в результате конденсации на охлаждающей поверхности, возможно эффективное повышение эффекта охлаждения путем использования излучения системой согласно изобретению. Кроме того, поскольку в результате удаления избытка влаги показатель дискомфорта уменьшается, возможно увеличение эффекта охлаждения также с этой точки зрения. Поэтому, несмотря на то, что удаление избытка влаги выгодно, в системе согласно изобретению оно необязательно, и осуществляется ли удаление избытка влаги или нет, будет зависеть от влажности окружающей среды помещения, в котором применяется система согласно изобретению, и от температуры охлаждающей поверхности, которая охлаждается хладагентом, или т.п. Тем не менее, учитывая то, что вреда от удаления избытка влаги путем конденсации на охлаждающей поверхности не существует и что влажность в окружающих средах с повышенной температурой, в которых будет применяться система согласно изобретению, часто является высокой, в пояснении, которое следует далее, охлаждающая поверхность источника охлаждения будет упоминаться как "охлаждающая/осушающая" поверхность.
На фиг.2 в качестве варианта осуществления изобретения представлен схематический чертеж, показывающий общий вид комнаты, оборудованной системой регулирования окружающей среды внутри помещения согласно изобретению. На фиг.2 показана комната 100. Комната 100 представляет собой комнату для проживания в одноквартирном доме или многоквартирном жилом доме. Комната 100 содержит шестигранное внутреннее пространство помещения 101. Интерьер внутреннего пространства помещения 101 состоит из верхней поверхности пола 200, лицевых поверхностей стен 300 и лицевой поверхности потолка 400.
Верхняя поверхность пола 200 содержит напольную панель, полученную путем обработки природного камня и нагреваемую с помощью электрообогревателя, который регулируется с помощью терморегулятора 204. Когда верхняя поверхность пола 200 нагревается, благодаря эффекту испускания лучей дальней области инфракрасного спектра природный камень функционирует как нагревательная поверхность, испускающая лучи дальней области инфракрасного спектра в комнате 101. Также можно использовать электрообогреваемое покрытие, содержащее вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра (например, частицы каменной муки из природного камня или т.п.), как выполняющее такую же функцию, как напольная панель.
Лицевые поверхности стен 300 состоят из штукатурки, содержащей смешанный измельченный продукт, полученный путем помола природного камня, содержащегося на верхней поверхности пола 200. Часть лицевых поверхностей стен 300 снабжена охлаждающей/осушающей поверхностью 301. Охлаждающая/осушающая поверхность 301 на своей наружной поверхности включает в себя измельченный продукт, полученный путем помола такого же природного камня, который содержится на верхней поверхности пола 200. Охлаждающая/осушающая поверхность 301 охлаждается с помощью хладагента, который, в свою очередь, охлаждается с помощью устройства 302 для охлаждения хладагента. Как объясняется ниже, также сконструировано устройство для удаления избытка влаги, использующее охлаждающую/осушающую поверхность 301. Площадь, необходимая для установки охлаждающей/осушающей поверхности 301, составляет 5% от лицевых поверхностей стен 300.
Хотя здесь не показано, лицевые поверхности стен 300 также снабжены окном и дверью. В данном примере общая площадь окна и двери составляет 30% от лицевых поверхностей стен 300. Лицевая поверхность потолка 400 состоит из гипсокартона, содержащего измельченный продукт, полученный путем помола такого же природного камня, который содержится на верхней поверхности пола 200.
В данном примере запроектировано, что общая теплоемкость природного камня на верхней поверхности пола 200 приблизительно в 3 раза больше теплоемкости воздуха, занимающего внутреннее пространство помещения 101 (рассчитано для температуры 20°C и влажности 50%). Также верхняя поверхность 200 каменного пола с тыльной стороны и слои, содержащие природный камень на лицевых поверхностях стен 300 и лицевой поверхности потолка 400, с тыльных сторон снабжены листом металлической фольги в качестве отражающего слоя для того, чтобы лучи дальней области инфракрасного спектра отражались в направлении комнаты (то есть для того, чтобы лучи дальней области инфракрасного спектра не покидали комнату).
На фиг.3 представлен схематический чертеж, показывающий устройство пола в поперечном разрезе. На фиг.3 показано устройство нижнего слоя 201 комнаты 101. Устройство нижнего слоя 201 представляет собой устройство, образующее нижний слой пола. В данном примере в нижнем слое 201 расположен теплоизолирующий материал 202, а на нем находится теплоотдающий слой 203, для нагревания которого используется нагреватель для электрообогрева. Ток в цепи привода подается к теплоотдающему слою 203 через терморегулятор 204. На нижней стороне теплоотдающего слоя 203 натягивается лист металлической фольги (не показан), который имеет такое устройство, при котором он отражает лучи дальней области инфракрасного спектра в направлении каменной напольной панели 205.
Каменная напольная панель 205, полученная обработкой природного камня до панели толщиной 30 мм, находится сверху теплоотдающего слоя 203. Природный камень, из которого состоит каменная напольная панель 205, представляет собой гранит, который выбран таким образом, чтобы коэффициент излучения в дальней области инфракрасного спектра составлял приблизительно 0,9. В данном примере вся верхняя поверхность пола 200 имеет устройство, показанное на фиг.3.
Когда к теплоотдающему слою 203 подается ток и теплоотдающий слой 203 высвобождает тепло, тепло переносится к каменной напольной панели 205, нагревая при этом каменную напольную панель 205. Нагретое состояние каменной напольной панели 205 регулируется терморегулятором 204. Нагретая каменная напольная панель 205 испускает лучи дальней области инфракрасного спектра в направлении внутреннего пространства помещения 101.
Теплоотдающий слой 203 также может иметь устройство, в котором циркулирует горячая вода, перенося при этом тепло в направлении каменной напольной панели. С такой целью для получения горячей воды можно применять дневное освещение и таким образом уменьшать стоимость эксплуатации. Каменная напольная панель 205 может быть изготовлена из другого природного камня или керамического материала с коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,6 или более, предпочтительно 0,8 или более и более предпочтительно 0,9 или более.
На фиг.4A представлен схематический чертеж, показывающий общий вид охлаждающего/осушающего устройства, и на фиг.4B показан вид поперечного сечения его части. Как показано на фиг.4A, охлаждающее/осушающее устройство содержит охлаждающую/осушающую поверхность 301. Охлаждающая/осушающая поверхность 301 содержит множество ребер 304, изготовленных из алюминия, содержащего покрытие на поверхности, которое описано ниже. Ребра 304 представляют собой тонкие листы, которые вытянуты вертикально. Ребра 304 могут быть выполнены из другого металлического материала или сплава с удовлетворяющей требованиям теплопроводностью, например, такого как железо или медь или их сплав.
Как показано на фиг.4B, поверхность каждого ребра 304 покрыта слоем 304a, поглощающим в дальней области инфракрасного спектра. Слой 304a, поглощающий в дальней области инфракрасного спектра, получают путем смешивания связующего с измельченным продуктом, полученным путем помола природного камня, содержащегося в каменной напольной панели 205, и нанесения на поверхности ребер 304 покрытия из полученной смеси послойным образом с последующей сушкой.
Теперь кратко на примере будет пояснен способ образования слоя 304a, поглощающего в дальней области инфракрасного спектра, на поверхностях ребра 304. Сначала природный камень, который содержится на верхней поверхности пола 200, измельчают до среднего размера частиц 5-100 мкм (приблизительно 50 мкм в описанном здесь случае) и готовят его в количестве 40 весовых частей. Затем готовят 60 весовых частей материала покрытия, который выполняет функцию связующего, и объединяют с растворителем (без расчета количества частей) и предварительно измельченным природным камнем. Смесь наносят на поверхности ребер 304 до толщины 500 мкм и сушат, образуя при этом слой 304a, поглощающий в дальней области инфракрасного спектра. В данном примере содержание измельченного продукта, полученного путем помола природного камня, который содержится на верхней поверхности пола 200, в сформированном таким образом слое 304a, поглощающем в дальней области инфракрасного спектра, составляет 40 вес.%. Поскольку согласно изобретению используется теплоперенос посредством теплового излучения между идентичными молекулярными частицами (перенос теплоты излучения), содержание измельченного продукта, включенного в слой 304a, поглощающий в дальней области инфракрасного спектра, будет зависеть от величины тепла, которое должно переноситься посредством теплового излучения, а также от общей площади слоя 304a, поглощающего в дальней области инфракрасного спектра. В общем случае слой 304a, поглощающий в дальней области инфракрасного спектра, может содержать измельченный продукт в количестве 1 вес.% или более или даже может содержать измельченный продукт в количестве 10 вес.%, 20 вес.% или более.
Ребра 304 формуются вместе с алюминиевой пластиной-подложкой 303. Тыльная сторона пластины-подложки 303 подвергается воздействию со стороны проходного канала 305 с хладагентом. Также на передней стороне (со стороны помещения) пластины-подложки 303 присутствует слой, идентичный слою 304a, поглощающему в дальней области инфракрасного спектра. Через проходной канал 305 для хладагента в качестве хладагента циркулирует холодная вода. Хладагент охлаждается устройством 302 для охлаждения хладагента. Механизм охлаждения устройства 302 для охлаждения хладагента является таким же, который применяется в обычном кондиционере воздуха или холодильнике.
Под охлаждающей/осушающей поверхностью 301 находится сливной патрубок 307. Когда охлаждающая вода циркулирует через проходной канал 305 с хладагентом, ребра 304 охлаждаются, и слой 304a, поглощающий в дальней области инфракрасного спектра, на поверхности ребер 304 также охлаждается. При охлаждении слоя 304a, поглощающего в дальней области инфракрасного спектра, измельченный продукт в слое 304a, поглощающем в дальней области инфракрасного спектра, поглощает лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые верхней поверхностью пола 200, лицевыми поверхностями стен 300 и лицевой поверхностью потолка 400, осуществляя при этом охлаждение окружающей среды в комнате 100. Влага воздуха во внутреннем пространстве помещения 101 конденсируется на поверхности слоя 304a, поглощающего в дальней области инфракрасного спектра. Капли сконденсированной воды падают в сливной патрубок 307. Ниже сливного патрубка 307 установлен резервуар для сбора 308, который является съемным и установлен таким образом, что вода, падающая в сливной патрубок 307, собирается в резервуаре для сбора 308. Осушающее устройство спроектировано в виде такой конструкции для сбора сконденсированной влаги.
Необходимость в хладагенте существует только при более низкой температуре, чем температура окружающей среды, и, следовательно, хладагент не ограничивается холодной водой, но также может представлять собой газообразный хладагент. Устройство 302 для охлаждения хладагента не ограничивается описанным выше устройством, и можно использовать любое устройство, которое может охлаждать хладагент. Охлаждающую/осушающую поверхность также можно создавать на верхней поверхности пола или лицевой поверхности потолка, однако в этом случае необходимы модификации устройства для обработки капель конденсируемой воды. Также вместо того, чтобы обеспечивать охлаждающую/осушающую поверхность на части лицевой поверхности стены, ее можно отдельно монтировать в комнате. Однако это важно для охлаждающей/осушающей поверхности, которая должна подвергаться воздействию со стороны внутреннего пространства помещения, и для теплообмена, который должен осуществляться посредством излучения между полом, лицевыми поверхностями стен и потолка. Поверхность охлаждающей/осушающей поверхности может состоять из камня. Также электрическая мощность устройства 302 для охлаждения хладагента предпочтительно дополняется электрической мощностью, генерируемой солнечной батареей. Искусственное охлаждение, осуществляемое с применением устройства 302 для охлаждения хладагента, обладает высокой эффективностью охлаждения по сравнению с обычными аппаратами искусственного охлаждения конвекционного типа (кондиционерами воздуха), и, следовательно, электрическая мощность соответствующим образом может быть дополнена генерированием электрической мощности с помощью солнечной батареи.
На фиг.5 представлен схематический чертеж, показывающий устройство поперечного сечения стены. Каждая из лицевых поверхностей стен 300, показанных на фиг.2, имеет устройство поперечного сечения, показанное на фиг.5. На фиг.5 показано устройство основания 310 для устройства нижнего слоя стены. Теплоизолирующую плиту 311 устанавливают на внутренней стороне устройства основания 310. На теплоизолирующую плиту 311 натягивают лист металлической фольги 312 и поверх него формируют слой штукатурки 313.
Слой штукатурки 313 состоит из исходного материала, который получают путем смешивания материала, полученного путем помола такого же природного камня, который содержится в каменной напольной панели 205, до среднего размер частиц 5-100 мкм (в описанном здесь случае приблизительно 50 мкм), с обычным штукатурным материалом (исходный материал, не содержащий воды) в количестве 20 вес.% в расчете на обычный исходный штукатурный материал, с последующим добавлением к полученной смеси воды и перемешиванием смеси. Толщина слоя штукатурки 313 составляет 30 мм, и способ обработки является таким же, как при обычном оштукатуривании стен.
На фиг.6 представлен схематический чертеж, показывающий устройство поперечного сечения потолка. Лицевая поверхность потолка 400, показанная на фиг.2, имеет устройство поперечного сечения, показанное на фиг.6. На фиг.6 показано устройство основания 401 для устройства нижнего слоя потолка. В данном примере под устройством основания 401 находится лист металлической фольги 402 и сверху монтируется гипсокартон 403 толщиной 20 мм. Гипсокартон 403 содержит композицию, включающую в себя 10 вес.% такого же природного камня, который содержится на верхней поверхности пола 200, измельченного до среднего размера частиц 5-100 мкм (в описанном здесь случае приблизительно 50 мкм).
Теперь будет объяснен принцип нагревания согласно варианту осуществления изобретения, описанному со ссылкой на фиг.2-6. Поскольку настоящее изобретение представляет собой способ, вызывающий поглощение теплоты излучения телом человека во внутреннем пространстве помещения для создания у человека ощущения тепла, термин "нагревание" будет применяться здесь для обозначения эффекта создания у человека ощущения тепла во внутреннем пространстве помещения. На фиг.7A и 7B приведены схематические чертежи, иллюстрирующие принцип, с помощью которого получают эффект нагревания. Вместо эксплуатации устройства 302 для охлаждения хладагента нагревание осуществляют путем эксплуатации терморегулятора 204 для нагревания верхней поверхности пола 200. Это вызывает нагревание каменной напольной панели 205 верхней поверхности пола 200 (см. фиг.3) для того, чтобы во внутреннее пространство помещения 101 каменной напольной панелью 205 испускались лучи дальней области инфракрасного спектра. На фиг.7A лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые верхней поверхностью пола 200, показаны схематически с помощью стрелок, указанных под цифрой 51.
Часть лучей дальней области инфракрасного спектра, испускаемых верхней поверхностью пола 200, поглощается человеком 52 и компонентами, находящимися в воздухе внутреннего пространства помещения 101 и поглощающими в дальней области инфракрасного спектра, в то время как оставшаяся часть поглощается лицевыми поверхностями стен 300 и лицевой поверхностью потолка 400. В это время, поскольку (1) лицевые поверхности стен 300 и лицевая поверхность потолка 400 не нагреты (то есть их температура ниже, чем температура верхней поверхности пола 200), и (2) лицевые поверхности стен 300 и лицевая поверхность потолка 400 содержат муку из такого же камня, как камень, который служит в качестве источника, генерирующего лучи дальней области инфракрасного спектра от верхней поверхности пола 200, лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые верхней поверхностью пола 200, эффективно поглощаются лицевыми поверхностями стен 300 и лицевой поверхностью потолка 400.
Лицевые поверхности стен 300 и лицевая поверхность потолка 400, которые должны поглощать лучи дальней области инфракрасного спектра от верхней поверхности пола 200, переизлучают лучи дальней области инфракрасного спектра. На фиг.7B переизлученные лучи дальней области инфракрасного спектра показаны схематически с помощью пунктирных стрелок, указанных под цифрой 53. Часть переизлученных лучей дальней области инфракрасного спектра 53 поглощается человеком 52 и компонентами, поглощающими в дальней области инфракрасного спектра и находящимися в воздухе внутреннего пространства помещения 101, в то время как оставшаяся часть вновь поглощается лицевыми поверхностями стен 300 и лицевой поверхностью потолка 400. Поскольку лучи дальней области инфракрасного спектра отражаются во внутреннее пространство помещения листами металлической фольги, находящимися на тыльных сторонах лицевых поверхностей стен 300 и лицевой поверхности потолка 400, во время переизлучения лучей дальней области инфракрасного спектра, потери тепловой энергии лучей дальней области инфракрасного спектра, испускаемых от верхней поверхности пола 200, являются минимальными. Это обеспечивает более эффективное использование энергии.
Благодаря многократному осуществлению явления, проиллюстрированного на фиг.7A-> фиг.7B-> фиг.7A, получая лучи дальней области инфракрасного спектра (теплоту излучения) из окружающего пространства, человек ощущает внутреннее пространство помещения теплым, в то время как компоненты, находящиеся в воздухе внутреннего пространства помещения и поглощающие в дальней области инфракрасного спектра, поглощают лучи дальней области инфракрасного спектра, и их температура повышается. Таким образом получают эффект нагревания. Кроме того, верхняя поверхность пола 200 нагревается, и ее температура увеличивается, создавая при этом такой же эффект, как обогрев пола, и следовательно, одновременно создается упомянутый эффект нагревания.
Благодаря описанному выше эффекту нагревания согласно изобретению нагревание осуществляется не с помощью конвекции или теплопроводности, а скорее с помощью излучения, которое переходит от предмета к предмету по всему внутреннему пространству помещения, и, следовательно, отклонение распределения температуры во внутреннем пространстве помещения и конкретно отклонение по вертикали является минимальным. Кроме того, поскольку непосредственно нагревается только верхняя поверхность пола, тепло лучей дальней области инфракрасного спектра, испускаемых верхней поверхностью пола, можно использовать для нагревания, тем самым способствуя эффективному использованию энергии. Следовательно, можно свести к минимуму энергопотери. Также, поскольку тело человека ощущает тепло не только от повышенной комнатной температуры, но также от теплоты излучения, можно достичь эффективного использования вводимой энергии также с этой точки зрения. Кроме того, поскольку не применяется циркуляция воздушных потоков, отсутствуют неприятные ощущения или неблагоприятное воздействие на здоровье контакта горячего воздуха с кожей. Можно достичь нулевой эмиссии (газов), если использовать горячую воду, получаемую с применением в качестве источника тепла солнечного тепла, или генерирование мощности для внутреннего пользования с помощью солнечных батарей.
Теперь будет объяснен принцип охлаждения согласно настоящему варианту осуществления изобретения. Поскольку настоящее изобретение представляет собой способ, вызывающий поглощение теплоты излучения телом человека во внутреннем пространстве помещения для создания у человека ощущения тепла, термин "охлаждение" будет применяться здесь для обозначения эффекта создания у человека ощущения прохлады во внутреннем пространстве помещения. На фиг.8A и 8B приведены схематические чертежи, иллюстрирующие принцип, с помощью которого получают эффект охлаждения. В данном случае существует два эффекта охлаждения: (1) эффект охлаждения, когда не задействованы ни терморегулятор 204, ни устройство 302 для охлаждения хладагента, и (2) эффект охлаждения, когда терморегулятор 204 не задействован, а устройство 302 для охлаждения хладагента задействовано. Сначала будет объяснен эффект охлаждения в случае (1).
В случае (1) не задействованы ни терморегулятор 204, ни устройство 302 для охлаждения хладагента. Однако, поскольку верхняя поверхность пола 200 содержит находящуюся на ней каменную напольную панель с большой теплоемкостью, она поддерживает температуру в периоды наиболее низкой атмосферной температуры, такие как ночное время или на рассвете. Другими словами, температура верхней поверхности пола (каменного пола) 200, которая охлаждается в периоды наиболее низкой атмосферной температуры, такие как ночное время или на рассвете, увеличивается после того как атмосферная температура повышается, но поскольку теплоемкость верхней поверхности пола большая, ее температура не увеличивается до увеличения атмосферной температуры. Следовательно, ощущение прохлады создается даже в дневное время, когда атмосферная температура повышена. Это также можно подтвердить на опыте.
С другой стороны, лицевые поверхности стен 300 и лицевая поверхность потолка 400 имеют более низкое содержание камня по сравнению с верхней поверхностью пола 200, и их теплоемкости значительно меньше, чем теплоемкость верхней поверхности пола. Следовательно, когда в дневное время атмосферная температура увеличивается, лицевые поверхности стен 300 и лицевая поверхность потолка 400 подвергаются воздействию таким образом, что их температуры повышаются до относительно высоких температур по сравнению с верхней поверхностью пола 200.
Например, когда минимальная атмосферная температура на рассвете составляет 20°C и максимальная атмосферная температура в дневное время составляет 28°C, верхняя поверхность пола 200 на рассвете находится при температуре приблизительно 22-23°C, и умеренное затенение внутреннего пространства помещения приводит к максимальной температуре даже в дневное время приблизительно 25-26°C. С другой стороны, температура лицевых поверхностей стен 300, которые имеют низкую теплоемкость, на несколько градусов выше, чем температура верхней поверхности пола, в то время как лицевая поверхность потолка 400 находится при температуре, близкой к атмосферной температуре.
В результате лучи дальней области инфракрасного спектра испускаются лицевыми поверхностями стен 300 или лицевой поверхностью потолка 400, которые находятся при относительно высокой температуре, в направлении верхней поверхности пола 200, которая находится при относительно низкой температуре, так что вещества, излучающие в дальней области инфракрасного спектра, на лицевых поверхностях стен 300 и лицевой поверхности потолка 400 охлаждаются. Такое охлаждение является очень оперативным, поскольку теплоемкости лицевых поверхностей стен 300 и лицевой поверхности потолка 400 меньше, чем теплоемкость верхней поверхности пола 200. Тепло от лицевых поверхностей стен 300 и лицевой поверхности потолка 400 удаляется посредством механизма поглощения лучей дальней области инфракрасного спектра верхней поверхностью пола 200 настолько, чтобы поглощение лучей дальней области инфракрасного спектра лицевыми поверхностями стен и лицевой поверхностью потолка осуществлялось вполне пропорционально величине излучения. В это время тепло эффективно переносится лучами дальней области инфракрасного спектра, поскольку верхняя поверхность пола 200 имеет поверхность, сделанную из камня, в то время как лицевые поверхности стен 300 и лицевая поверхность потолка 400 содержат измельченные продукты из камня.
В результате, как показано на фиг.8B, лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые человеком 52, легко поглощаются верхней поверхностью пола 200, лицевыми поверхностями стен 300 и лицевой поверхностью потолка 400, создавая для человека 52 ощущение прохлады. Кроме того, лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые преимущественно влагой воздуха, также легко поглощаются верхней поверхностью пола 200, лицевыми поверхностями стен 300 и лицевой поверхностью потолка 400, снижая при этом атмосферную температуру.
Функция охлаждения в случае (1) является пассивной функцией, которая не требует мощности электрической энергии для охлаждения и является весьма желательной с точки зрения энергетической экспозиции и неувеличения нагрузки на окружающую среду. Однако в том случае, когда температура наружного воздуха выше 30°C и влажность составляет, например, более 60%, эффект охлаждения будет недостаточным, и тепловая нагрузка на тело человека увеличивается. То есть тело будет ощущать жару. В таких ситуациях эффект охлаждения, объясняемый здесь в связи со случаем (2), может создавать степень охлаждения, которая обеспечивает достаточно комфортабельные условия проживания.
В случае (2) терморегулятор 204 не задействован, в то время как устройство 302 для охлаждения хладагента задействовано для охлаждения охлаждающей/осушающей поверхности 301. Охлаждение охлаждающей/осушающей поверхности 301 заставляет охлаждающую/осушающую поверхность 301 находиться при более низкой температуре, чем температура верхней поверхности пола 200, лицевых поверхностей стен 300 и лицевой поверхности потолка 400. Вследствие этого тепловое равновесие значительно нарушается, и лучи дальней области инфракрасного спектра испускаются от верхней поверхности пола 200, лицевых поверхностей стен 300 и лицевой поверхности потолка 400 в направлении охлаждающей/осушающей поверхности 301 и поглощаются охлаждающей/осушающей поверхностью 301. В это время перенос тепла лучами дальней области инфракрасного спектра происходит с высокой эффективностью, поскольку верхняя поверхность пола 200 имеет поверхность, состоящую из того же типа камня, что и измельченный продукт, нанесенный на поверхность охлаждающей/осушающей поверхности 301, и лицевые поверхности стен 300 и лицевая поверхность потолка 400 содержат тот же измельченный продукт, что и продукт, нанесенный на поверхность охлаждающей/осушающей поверхности 301.
Такая ситуация проиллюстрирована на фиг.8A. На фиг.8A схематически показана ситуация, при которой лучи дальней области инфракрасного спектра испускаются верхней поверхностью пола 200, лицевыми поверхностями стен 300 и лицевой поверхностью потолка 400 в направлении охлаждающей/осушающей поверхности 301 и поглощаются охлаждающей/осушающей поверхностью 301, как указано сплошными стрелками 61. Температуры каждого участка в таком случае находятся в следующем соотношении: температура лицевой поверхности потолка 400 > температура лицевых поверхностей стен 300 > температура верхней поверхности пола 200 > температура охлаждающей/осушающей поверхности 301.
От верхней поверхности пола 200, лицевых поверхностей стен 300 и лицевой поверхности потолка 400 их тепло удаляется благодаря механизму поглощения лучей дальней области инфракрасного спектра охлаждающей/осушающей поверхностью 301 настолько, чтобы поглощение лучей дальней области инфракрасного спектра осуществлялось вполне пропорционально величине испускания. Это проявляется в виде уменьшения температуры верхней поверхности пола 200, лицевых поверхностей стен 300 и лицевой поверхности потолка 400 и может интерпретироваться как повышенная способность поглощать теплоту излучения, поскольку в результате поступления теплоты излучения на охлаждающую/осушающую поверхность 301 происходит большое отклонение от состояния равновесия.
В результате лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые человеком 52, легко поглощаются верхней поверхностью пола 200, лицевыми поверхностями стен 300 и лицевой поверхностью потолка 400. Такое состояние проиллюстрировано на фиг.8B. То есть на фиг.8B схематически показано состояние, при котором теплота излучения, указанная пунктирными стрелками 62, поглощается верхней поверхностью пола 200, лицевыми поверхностями стен 300 и лицевой поверхностью потолка 400.
Лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые человеком 52, легко поглощаются верхней поверхностью пола 200, лицевыми поверхностями стен 300 и лицевой поверхностью потолка 400, и, следовательно, тепло человека 52 в форме теплового излучения поглощается верхней поверхностью пола 200, лицевыми поверхностями стен 300 и лицевой поверхностью потолка 400. В результате тело человека 52 теряет тепло и охлаждается, тем самым создавая у человека 52 ощущение прохлады. Такое объяснение также применимо к тепловой энергии компонентов воздуха во внутреннем пространстве помещения 101, поглощающих в дальней области инфракрасного спектра. То есть верхняя поверхность пола 200, лицевые поверхности стен 300 и лицевая поверхность потолка 400 быстро поглощают лучи дальней области инфракрасного спектра таким образом, что тепловая энергия компонентов воздуха во внутреннем пространстве помещения, поглощающих в дальней области инфракрасного спектра, поглощается верхней поверхностью пола 200, лицевыми поверхностями стен 300 и лицевой поверхностью потолка 400 в форме теплоты излучения. В результате комнатная температура уменьшается.
Хотя упомянутый выше эффект снижает комнатную температуру приблизительно только на 1-2°C, тепло поглощается верхней поверхностью пола 200, лицевыми поверхностями стен 300 и лицевой поверхностью потолка 400 в форме теплоты излучения непосредственно от тела, и, следовательно, человек 52 может ощущать большую прохладу, чем реальное снижение комнатной температуры.
Поскольку охлаждение охлаждающей/осушающей поверхности 301 также вызывает конденсацию на поверхности, и капли сконденсированной воды улавливаются механизмом, показанным на фиг.4A, и собираются, также возможно выполнение осушающей функции. Поскольку влага воздуха представляет собой компонент, хорошо поглощающий в дальней области инфракрасного спектра, она подавляет эффект, при котором используется испускание лучей дальней области инфракрасного спектра, указанных цифрами 61 и 62 на фиг.8A и 8B. Следовательно, удаление влаги из воздуха повышает роль (функцию) создания такого состояния, при котором лучи дальней области инфракрасного спектра более легко поглощаются верхней поверхностью пола 200, лицевыми поверхностями стен 300 и лицевой поверхностью потолка 400, при котором используется вышеупомянутое испускание лучей дальней области инфракрасного спектра, и повышает эффективность поглощения тепла, излучаемого телом человека, верхней поверхностью пола 200, лицевыми поверхностями стен 300 и лицевой поверхностью потолка 400, в то же время увеличивая также эффект охлаждения, вызванный поглощением теплоты излучения от тела человека. Кроме того, осушающая функция снижает показатель дискомфорта, увеличивая при этом эффект охлаждения также с этой точки зрения. По указанным причинам даже при эффекте охлаждения температуры воздуха только на 1-2°C возможно ощущение прохлады выше указанного цифрового значения.
Таким образом, с помощью поглощения теплоты излучения, генерируемой телом человека, можно получать значительный эффект охлаждения даже при незначительном уменьшении комнатной температуры. Поскольку для этого не используется холодный воздух, можно избежать неблагоприятного воздействия холодного воздуха, контактирующего с кожей. Кроме того, поскольку поглощение теплоты излучения компонентов воздуха, поглощающих в дальней области инфракрасного спектра, происходит без смещения во внутреннем пространстве помещения, можно уменьшать смещение распределения температуры по вертикали внутреннего пространства помещения и можно повышать эффективность использования энергии. Кроме того, поскольку комнатная температура уменьшается лишь незначительно, можно свести к минимуму симптомы, такие как симптомы "простудного заболевания".
Охлаждение с помощью системы, которая поглощает теплоту излучения тела согласно изобретению, ускоряет первоначальный эффект охлаждения и увеличивает незамедлительность обнаружения эффекта охлаждения. Это также полезно для увеличения комфорта и снижения нерационального расхода энергии. В данном варианте осуществления изобретения, в частности, теплота излучения тела человека поглощается тремя поверхностями, то есть верхней поверхностью пола 200, лицевыми поверхностями стен 300 и лицевой поверхностью потолка 400, и, следовательно, достигается высокий эффект охлаждения тела.
Кроме того, эффект охлаждения в описанном выше случае (1) не требует поступления энергии извне для хладагента и не создает газов, вызывающих парниковый эффект, и, следовательно, его можно применять для осуществления нулевой эмиссии (газов). Также эффект охлаждения в описанном выше случае (2) можно получать с меньшей необходимой электрической мощностью, чем при обычном охлаждении, и, следовательно, можно достичь экономии энергии. Когда эффект охлаждения согласно случаю (2) применяется с применением солнечной батареи, возможно эффективное получение эффекта охлаждения без использования электрической мощности из сети энергоснабжения.
Теперь будут приведены данные, подтверждающие влияние смешивания измельченного вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, с материалом стены.
На фиг.9 приведен схематический чертеж, показывающий окружающую среду, в которой проводили измерение. На фиг.9 показана форма поперечного сечения измерительного бокса 501, изготовленного из фанеры. Измерительный бокс 501 состоит из фанеры толщиной 15 мм и имеет конструкцию с приведенными на фиг.9 габаритными размерами (глубина также 45 см) с одной открытой поверхностью. Измерительный бокс 501 располагают таким образом, чтобы его открытая поверхность налагалась на верхнюю поверхность пола 200, показанную на фиг.3. Поверхность верхней поверхности пола 200 содержит каменную напольную панель 205 (панель из обработанного гранита толщиной 15 мм представляет собой квадрат со стороной 25 см), находящуюся сверху, как объяснялось в связи с фиг.3, и нагревают поверхность панели (верхнюю поверхность пола), регулируя температуру с помощью нагревателя для электрообогрева в диапазоне от комнатной температуры до 45°C. Для проведения такого измерения температурный датчик, завернутый в алюминиевую фольгу, размещали в центре измерительного бокса 501 на высоте 30 см от верхней поверхности пола 200 и измеряли атмосферную температуру в данной точке.
На каждом из верхних участков четырех лицевых поверхностей стен внутри измерительного бокса 501 закрепляли оштукатуренную панель 502. Оштукатуренную панель 502 получали путем формирования на панели слоя штукатурки 313 толщиной 20 мм, как было объяснено в связи с фиг.5, и слой штукатурки содержал такой же камень, как камень, содержащийся в каменной напольной панели 205 на фиг.3, измельченный в порошок со средним размером частиц 50 мкм (в дальнейшем упоминаемый как "каменная мука"). Готовили шесть образцов с содержанием каменной муки 0 вес.%, 1 вес.%, 3 вес.%, 5 вес.%, 10 вес.% и 20 вес.%.
Измерение проводили следующим образом. Сначала температуру верхней поверхности пола 200 доводили приблизительно до 32°C и в течение 10 минут наблюдали за изменением температуры, пока оно стабилизируется на значении ниже 0,1°C. Когда температура верхней поверхности пола 200 стабилизировалась, измерительный бокс 501 с оштукатуренными панелями 502, закрепленными на верхних участках четырех внутренних поверхностей стен, помещали на верхнюю поверхность пола 200 в положении, показанном на фиг.9, и начинали измерение температуры воздуха в указанном месте измерения атмосферной температуры. Ниже оштукатуренных панелей 502 фанера оставалась незащищенной.
Измерение температуры проводили с самого начала и затем спустя 1 минуту, 3 минуты, 5 минут, 7 минут и 10 минут после измерения на начальном этапе. Такую операцию проводили для следующих 6 образцов: "только одна штукатурка", "штукатурка + 1 вес.% каменной муки", "штукатурка + 3 вес.% каменной муки", "штукатурка + 5 вес.% каменной муки", "штукатурка + 10 вес.% каменной муки" и "штукатурка +20 вес.% каменной муки".
Увеличение температуры для каждого образца по сравнению с первоначально измеренной температурой показано в таблице 1.
На фиг.10 приведено графическое представление данных таблицы 1. Как ясно видно на фиг.10, стены, оштукатуренные смесью с каменной мукой (измельченный продукт из такого же камня, который находится на верхней поверхности пола), показывают более быстрое увеличение температуры и больший диапазон увеличения, чем стены только с одной штукатуркой. В данном эксперименте нагревали только верхнюю поверхность пола, и, следовательно, основное излучение исходило только от верхней поверхности пола. Таким образом, график на фиг.10 показывает измерение увеличения атмосферной температуры, обусловленное присутствием каменной муки на стене (на оштукатуренной панели 502). Это подтверждает действенность эффекта нагревания с использованием вторичного излучения элемента, присутствующего помимо нагревательной поверхности во внутреннем пространстве помещения, согласно принципу изобретения.
На графиках, приведенных на фиг.10, показаны точки, в которых способность к увеличению температуры, обусловленная добавлением каменной муки, повышалась в течение начального периода 3-7 минут после начала нагревания. Увеличение температуры, обусловленное нагреванием объекта, требует большого количества тепловой энергии в течение начального периода до тех пор, пока система не достигнет состояния равновесия. Таким образом, можно сказать, что явление, при котором такая способность в течение начального периода повышается, как показано на фиг.10, убедительно демонстрирует эффективность добавления каменной муки к материалу стены (к оштукатуренной панели 502). Эффект повышения такой способности в течение начального периода также очевидно проявляется при добавлении 1 вес.% каменной муки и более заметен при добавлении 3 вес.% каменной муки.
С точки зрения содержания каменной муки в штукатурке, содержание 1 вес.% приводило к значительному отличию эффекта после 3 минут, после 5 минут и после 7 минут, хотя не наблюдалось отличия после 1 минуты и после 10 минут. Следовательно, эффект наблюдался для образцов с содержанием 1 вес.% и образцов с дополнительно увеличенным содержанием 3 вес.%, диапазон повышения температуры был заметно больше по сравнению с образцом, содержащим только одну штукатурку. Поэтому был сделан вывод, что эффект согласно изобретению получается при содержании каменной муки 1 вес.% или более и предпочтительно при содержании 3 вес.% или более. В частности, при содержании 3 вес.% диапазон повышения температуры заметно больше по сравнению с образцом, содержащим только одну штукатурку.
Когда содержание каменной муки составляло 5 вес.% или 10 вес.%, по сравнению с 3 вес.% наблюдалось незначительное отличие. Однако когда содержание каменной муки увеличивали до 20 вес.%, наблюдали значительное отличие эффекта увеличения температуры. Хотя здесь не показано, при дополнительном увеличении содержания каменной муки выше 20 вес.% отчасти проявлялась тенденция к подавлению эффекта увеличения температуры. Кроме того, при содержании каменной муки более 20 вес.% будет проявляться тенденция к уменьшению пригодности для последующего использования с точки зрения проведения с исходным материалом штукатурных работ во время строительства оштукатуренной стены или равномерного растекания во время нанесения покрытия. Следовательно, считается, что для оштукатуренной стены подходящее содержание добавленной каменной муки должно составлять приблизительно не более 20-30 вес.%.
Данные на фиг.10 показывают, что включение одного и того же материала в лицевые поверхности стен в качестве вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра и содержащегося на нагревательной поверхности, создает вторичное излучение от лицевых поверхностей стен, и компонент в виде вторичного излучения осуществляет значительное воздействие на эффект нагревания. Как хорошо известно, воздействие испускания и поглощения лучей дальней области инфракрасного спектра на вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, обратимо. Следовательно, когда в эксперименте, проиллюстрированном на фиг.9, нагревательная поверхность (верхняя поверхность пола) применяется в качестве охлаждающей/осушающей поверхности, проявляется тенденция, противоположная данным, приведенным на фиг.10, то есть теплота излучения удаляется от лицевых поверхностей стен (оштукатуренных панелей 502) на охлаждающую/осушающую поверхность (верхнюю поверхность пола), заставляя лицевые поверхности стен более легко поглощать теплоту излучения, и ожидается, что это служит причиной явления, при котором теплота нагревательного устройства в измерительном боксе 501 поглощается лицевыми поверхностями стен в виде теплоты излучения (атмосферная температура понижается). Следовательно, можно сделать вывод, что данные, приведенные на фиг.10, являются доказательством, хоть и косвенным, существования эффекта охлаждения согласно изобретению.
Данные, приведенные на фиг.10, также указывают на то, что эффект от преимущества теплообмена между идентичными веществами, излучающими в дальней области инфракрасного спектра, может быть подтвержден, если вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, присутствует в материале, в котором происходит теплообмен, в количестве 1 вес.% или более и является значительным при 3 вес.% или более. Таким образом, информация, относящаяся к процентному содержанию вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, также распространяется на охлаждающую/осушающую поверхность (или нагревательную поверхность), и можно сделать вывод, что для того, чтобы выполнялась функция охлаждающей/осушающей поверхности (или нагревательной поверхности) согласно изобретению, необходимо, чтобы содержание вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, на такой поверхности составляло 1 вес.% или более и предпочтительно 3 вес.% или более. Данные, объясненные выше на фиг.10, также подтверждают диапазон содержания вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, когда вещество добавляется к другим материалам (например, к слою материала покрытия или обоям).
Теперь будут объяснены данные, демонстрирующие, что можно осуществлять равномерное нагревание по вертикали. В таблице 2 приведены результаты измерения распределения температуры по вертикали в реальных условиях эксплуатации комнаты, отвечающих условиям, описанным для упомянутого выше варианта осуществления изобретения. Измерение проводили в окружающей среде с температурой наружного воздуха 11°C (дневное зимнее время), определяя атмосферную температуру в месте выше пола, показанном в таблице 2, температуру верхней поверхности пола (температура каменной поверхности пола, показанная в таблице 2) после 2 часов нагревания до комфортабельного состояния. На участке с максимальной высотой высота потолка над полом составляла 350 см.
над полом
над полом
над полом
Как хорошо видно из таблицы 2, распределение температур по вертикали во внутреннем пространстве помещения является весьма равномерным. При обычном нагревании конвекционного типа ("отопление путем кондиционирования воздуха") перепад температур вблизи пола и вблизи потолка часто будет превышать 10°C. Также при нагревании с помощью теплоты излучения керамического обогревателя теплота излучения ощущается только перед аппаратом, в то время как другие места обогреваются с помощью конвекции, и, следовательно, распределение температур по вертикали не сильно отличается от конвективной системы. Считается, что равномерность распределения температуры по вертикали, показанная в таблице 2, получается благодаря тому, что она зависит не только от лучей дальней области инфракрасного спектра, испускаемых верхней поверхностью пола, но также используется вторичное испускание лучей дальней области инфракрасного спектра от лицевых поверхностей стен или лицевой поверхности потолка.
Теперь будут объяснены данные, демонстрирующие эффект охлаждения, получаемый путем поглощения лучей дальней области инфракрасного спектра элементами конструкции внутренней поверхности комнаты. На фиг.11 представлен график, показывающий результаты измерения в летний сезон при температуре наружного воздуха 34°C-35°C в комнате, в которой получены иллюстративные данные, приведенные в таблице 2.
Данные измерений на фиг.11 получали при эксплуатации осушающего устройства, общий вид которого показан на фиг.4A и 4B, поддерживая влажность внутри помещения на уровне 40%. Атмосферная температура представляет собой температуру, измеренную температурным датчиком, завернутым в алюминиевую фольгу, чтобы исключить влияние излучения. Ощущаемая температура представляет собой температуру, измеренную температурным датчиком, покрытым абсолютно черной лентой (лента из материала, содержащего углеродные волокна и рассматриваемого в качестве абсолютно черного тела), для восприятия влияния излучения. Измерение проводили около 2:00 часов после полудня при самой высокой дневной температуре.
Как показано на фиг.11, атмосферная температура на верхней поверхности пола и на высоте около 50 см над полом может быть снижена на 6-7°C ниже температуры наружного воздуха. Температура на высоте около 100 см над полом также может быть снижена на 4-5°C ниже температуры наружного воздуха. Считается, что увеличение атмосферной температуры и ощущаемой температуры с увеличением расстояния от верхней поверхности пола обусловлено влиянием природной конвекции, поскольку доля теплоты излучения, поглощаемая верхней поверхностью пола, увеличивается около верхней поверхности пола.
Исходя из фиг.11, на высоте не более 50 см над полом ощущаемая температура на 0,2-0,5°C ниже атмосферной температуры. Как упоминалось выше, ощущаемая температура представляет собой температуру, измеряемую в том случае, когда температурный датчик оказывается чувствительным к влиянию излучения при накрытии его абсолютно черной лентой. Следовательно, можно сказать, что указанные выше факты представляют собой явление, при котором в воздушном пространстве между полом и точкой на высоте 50 см над полом температура объекта понижается вследствие поглощения лучей дальней области инфракрасного спектра каменным полом, который представляет собой вещество, поглощающее в дальней области инфракрасного спектра и имеющее большую теплоемкость.
При таком измерении температурный датчик не является нагревательным устройством или объектом, который сам испускает лучи дальней области инфракрасного спектра. Тем не менее, наблюдается влияние излучения, которое поглощается полом. Следовательно, тело человека как объект, который непрерывно высвобождает тепло около 36°C и испускает лучи дальней области инфракрасного спектра, чувствует уменьшение вышеупомянутой ощущаемой температуры, которое показано на фиг.11. В действительности подтвердилось, что снижение ощущаемой температуры более перепада температур на фиг.11 на самом деле ощущается. Фиг.11 также подтверждает, что ощущение прохлады можно создавать даже в пространстве на высоте около 100 см и более над полом, где наблюдается незначительное отличие между атмосферной температурой и ощущаемой температурой.
Как также очевидно из фиг.11, в приведенных результатах измерений изменение температуры со временем было крайне незначительным. Это находится в противоречии с поминутными изменениями температуры, вызванными частотой переключения вкл./выкл. и нестабильностью выходного сигнала в связи с охлаждением конвекционного типа. Изменение температуры во время охлаждения вызывает более упорную работу соответствующей функции адаптивного регулирования в организме человека и является одной из причин простудного заболевания. Следовательно, можно считать, что изменения температуры, показанные на фиг.11, более желательны для здоровья.
В данных, приведенных на фиг.11, перепад температур между областью вблизи пола (около 50 см от пола) и областью вблизи головы (около 150 см от пола) человека в пределах атмосферной температуры сохраняется приблизительно на уровне 2,5°C. Это важное преимущество перед охлаждением конвекционного типа. Также можно считать, что такой перепад желателен с точки зрения здоровья.
Как объяснялось выше, данные на фиг.11 ясно указывают на преимущество эффекта охлаждающего действия с использованием принципа согласно изобретению.
Согласно изобретению материалы, которые излучают и поглощают лучи дальней области инфракрасного спектра и обладают коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,6 или более (камень напольной панели и каменная мука, смешиваемая со штукатуркой лицевых поверхностей стен и лицевой поверхности потолка, в описанном выше варианте осуществления изобретения), даже если они не являются идентичными материалами, могут давать аналогичный эффект, поскольку они представляют собой материалы аналогичного состава, хотя эффект будет не настолько большим, как с идентичными материалами. Такое явление также используется в случае применения керамических материалов в качестве материалов, излучающих в дальней области инфракрасного спектра. Более выгодно, когда нагревательная поверхность находится на верхней поверхности пола, поскольку она будет создавать эффект обогрева пола, но она не должна находиться на верхней поверхности пола, если эффект обогрева пола не должен использоваться.
В описанном выше варианте осуществления изобретения конструкция, содержащая камень или каменную муку (вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра), применялась для верхней поверхности пола, лицевых поверхностей стен и лицевой поверхности потолка, однако лицевые поверхности, содержащие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, могут представлять собой любую из 3 комбинаций: верхняя поверхность пола/лицевая поверхность стен, лицевая поверхность стен/лицевая поверхность потолка или лицевая поверхность потолка/верхняя поверхность пола. Важно, чтобы лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые одной лицевой поверхностью, легко достигали другой лицевой поверхности. Например, если вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, находится только на одной из поверхностей: верхней поверхности пола, лицевых поверхностях стен или лицевой поверхности потолка, будет невозможно эффективно осуществлять обмен теплом излучения между лицевыми поверхностями, и эффект согласно изобретению будет уменьшаться.
Если комбинация лицевых поверхностей, содержащих вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, представляет собой одну из 3 комбинаций: верхняя поверхность пола/лицевая поверхность стены, лицевая поверхность стены/лицевая поверхность потолка и лицевая поверхность потолка/верхняя поверхность пола, не будет необходимости включать вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, во все лицевые поверхности, хотя более значительная площадь без вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, будет увеличивать потери во время испускания и поглощения теплоты излучения на участках, которые не содержат вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра. Следовательно, эффект нагревания и эффект охлаждения с использованием излучения согласно изобретению должен будет уменьшаться. Для упомянутых выше комбинаций необходимо, чтобы вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, присутствовало, по меньшей мере, на 50%, предпочтительно, по меньшей мере, на 60% и более предпочтительно, по меньшей мере, на 70% площади каждой лицевой поверхности. Нагревательную поверхность и/или охлаждающую/осушающую поверхность можно обеспечивать на нескольких отдельных участках.
В описанном выше случае имелся измельченный продукт (каменная мука) из вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, добавляемый к оштукатуренной стене и гипсокартону на потолке, хотя при этом не существует ограничения, поскольку строительные материалы позволяют смешивать с ними измельченный продукт. Например, измельченный продукт из вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, можно добавлять к внутреннему элементу, такому как обои, и применять для получения эффекта согласно изобретению. Также вместо смешивания измельченного продукта с материалом элемента конструкции внутренней поверхности помещения, такого как строительный материал, керамическое покрытие, способ можно использовать для покрытия поверхности элемента конструкции внутренней поверхности помещения материалом, содержащим вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра.
Здесь был объяснен пример применения системы согласно изобретению в комнате для проживания, хотя изобретение также можно использовать для классной комнаты, офиса, спортивного сооружения, библиотеки, магазина или любой другой комнаты, в которой человек работает или живет. Описанный выше вариант осуществления изобретения приведен только для иллюстрации, и соответствующие строительные материалы и способы можно выбирать в соответствии с целью и строительным объектом.
В конструкции, показанной на фиг.2, также можно обеспечить охлаждающее средство для охлаждения верхней поверхности пола 200 с помощью теплопроводности (теплопередачи) вместо (или дополнительно к) охлаждающей/осушающей поверхности 301 для охлаждения верхней поверхности пола 200. Верхняя поверхность пола 200 сконструирована из каменной напольной панели 205 (см. фиг.3), полученной путем внешнего оформления и обработки камня, и ее функция поглощения в дальней области инфракрасного спектра более значительна, чем других участков, в то время как ее теплоемкость также более высокая. Следовательно, при охлаждении верхней поверхности пола 200 во время охлаждения способность поглощать лучи дальней области инфракрасного спектра у верхней поверхности пола 200 повышается, и поглощение лучей дальней области инфракрасного спектра верхней поверхностью пола 200 во внутреннем пространстве помещения может создавать более высокий эффект охлаждения. Однако, поскольку конденсация на верхней поверхности пола 200 является нежелательной, охлаждение должно идти лишь до некоторой степени, чтобы не вызывать конденсацию. Охлаждающее средство для такого охлаждения может представлять собой конструкцию, в которой трубопровод, в котором течет грунтовая вода или водопроводная вода, находится в контакте с тыльной стороной каменной напольной панели 205, и каменная напольная панель 205 охлаждается с тыльной стороны. Конечно, охлаждающее средство может представлять собой средство принудительного охлаждения, использующее электричество или другую энергию. Когда верхняя поверхность пола 200 охлаждается, также можно осуществлять удаление избытка влаги с других площадей, помимо верхней поверхности пола, до более низкой влажности во внутреннем пространстве помещения и тем самым подавлять конденсацию на верхней поверхности пола 200.
Путем изменения формы и структуры расположения ребер 304 (см. фиг.4A) таким образом, чтобы поверхности ребер на охлаждающей/осушающей поверхности были равномерно направлены в направлении верхней поверхности пола, лицевых поверхностей стен и лицевой поверхности потолка, можно дополнительно увеличивать эффективность поглощения теплоты излучения на охлаждающей/осушающей поверхности. Конструкция может представлять собой конструкцию с различными ориентациями поверхностей нескольких ребер, с наклонным расположением нескольких ребер, с изогнутыми ребрами или с выгнутыми ребрами.
На фиг.12 представлен схематический чертеж, показывающий общий вид комнаты, оборудованной системой регулирования окружающей среды внутри помещения согласно изобретению, в качестве еще одного варианта осуществления изобретения. На фиг.12 схематически показан вид сверху вниз. На фиг.12 в качестве примера первой комнаты показана жилая комната 1. За жилой комнатой 1 расположена комната 2 в японском стиле в качестве примера второй комнаты. Жилая комната 1 и комната 2 в японском стиле разделены перегородкой в виде открывающегося и закрывающегося бумажного экрана 3. В комнате 2 в японском стиле имеется кладовка (стенной шкаф) 22 с раздвижной дверью 21. В жилой комнате 1 также имеется кладовка 12 с раздвижной дверью 11.
Прихожая 5 в жилой комнате 1 включена в качестве примера еще одной второй комнаты, соединяющейся через открывающуюся и закрывающуюся стеклянную дверь 4. В качестве комнат, в которые можно входить и выходить из прихожей 5, имеются гардеробная 6 и туалетная комната 7, которая также может применяться в качестве комнаты для одевания, а также ванная комната 8, расположенная за туалетной комнатой через соответствующую дверь. Двери гардеробной 6 и туалетной комнаты 7 со стороны прихожей 5 представляют собой обычные деревянные двери. Внутренняя отделка гардеробной 6 и туалетной комнаты 7 представляет собой устройство, содержащее обычные обои, приклеенные на нижележащий гипсокартон. Цифра 9 указывает на основную входную дверь. В жилой комнате 1 также расположено устройство 110 холодного/теплового излучения. Ниже будет подробно описано устройство 110 холодного/теплового излучения.
Устройство 110 холодного/теплового излучения, показанное на фиг.12, представляет собой устройство, которое может переключаться между холодным излучением и тепловым излучением. Холодное излучение представляет собой эффект поглощения теплового излучения из окружающей обстановки в виде ее охлаждения, в то время как тепловое излучение представляет собой эффект теплового излучения в направлении окружающей обстановки в виде ее нагревания.
Как показано на фиг.12, устройство 110 холодного/теплового излучения соединено с генератором 111 холодной и горячей воды в виде наружного устройства. Генератор 111 холодной и горячей воды выполняет функцию теплового насоса и производит холодную воду или горячую воду. Функция теплового насоса осуществляется по тому же принципу, который применяется в обычном кондиционере воздуха или т.п. Если планируется получать только эффект охлаждения, достаточно функции производства только одной холодной воды. Альтернативно, если планируется получать только эффект нагревания, достаточно функции производства только одной горячей воды.
Когда в устройство 110 холодного/теплового излучения из генератора 111 холодной и горячей воды подается холодная вода, описанные здесь ребра охлаждаются, и происходит удаление избытка влаги путем конденсации. При таком охлаждении поверхности ребер функционируют как охлаждающие/осушающие поверхности, которые производят холодное излучение. Когда в устройство 110 холодного/теплового излучения из генератора 111 холодной и горячей воды подается горячая вода, ребра нагреваются, и поверхности ребер функционируют как нагревательные поверхности (поверхности теплового излучения). Холодная вода представляет собой воду, которая была охлаждена с помощью охлаждающей функции генератора 111 холодной и горячей воды, и горячая вода представляет собой воду, которая была нагрета с помощью нагревательной функции генератора 111 холодной и горячей воды. Капли воды, сконденсированные на ребрах, падают, собираются в спускной желоб и сливаются вне помещения.
На фиг.13A представлен вид сверху устройства 110 холодного/теплового излучения, и на фиг.13B представлен вид спереди того же самого устройства, если смотреть в направлении стрелки 112 на фиг.13A. Устройство 110 холодного/теплового излучения крепится на верхней поверхности пола 113 и лицевой поверхности стены 114 жилой комнаты 1 (см. фиг.12). Устройство холодного/теплового излучения 110 изготовлено из алюминия и содержит две группы ребер 115 и 116, вытянутых по вертикали. Устройство 110 холодного/теплового излучения может быть сконструировано из другого металлического материала или сплава с удовлетворяющей требованиям теплопроводностью, например, из такого как железо, или медь, или их сплав. Имеется множество ребер 115 и 116, которые образуют острые углы (в данном примере 45°) с лицевой поверхностью стен 114. Угол можно выбрать в диапазоне приблизительно 15-75°. В данном примере поверхности ребер 115 и 116 функционируют как охлаждающие/осушающие поверхности, которые осуществляют удаление избытка влаги путем конденсации, или в качестве нагревательных поверхностей, которые нагреваются. То есть ребра 115 и 116 функционируют как источники холодного и теплового излучения. На фиг.13A показано устройство 110 холодного/теплового излучения, содержащее две группы ребер, ориентированных наклонно относительно лицевой поверхности стены 114, хотя устройство холодного излучения согласно изобретению в качестве альтернативы может быть снабжено одной группой ребер (группа ребер, все из которых расположены параллельно), расположенных под прямыми углами к лицевой поверхности стены 114.
Ребра 115 и 116 расположены под углами 90° относительно друг друга. Ребра 115 и 116 длинные, плоские и тонкие. На фиг.14 представлен схематический чертеж, показывающий форму поперечного сечения ребра 115(116). Как показано на фиг.14, ребро 115(116) состоит из длинного, тонкого алюминиевого листа 115a, на поверхности которого формируется слой покрытия 115b толщиной приблизительно 200 мкм, изготовленного из белого материала покрытия, содержащего смесь с измельченным продуктом, полученным путем помола гранита, обладающего численным значением коэффициента излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным более 0,9 (в дальнейшем упоминаемый как "каменная мука"). Размер частиц каменной муки в слое покрытия 115b составляет не более 50 мкм. Содержание каменной муки в слое покрытия 115 b составляет 20 вес.%, когда материал покрытия находится в затвердевшем состоянии (сухом состоянии). Слой покрытия функционирует как охлаждающая/осушающая поверхность и нагревательная поверхность. Канал для воды 115c внутри снабжен алюминиевым листом 115a в вертикальном направлении.
Как показано на фиг.13B, впускная водопроводная труба 117 на всем протяжении проходит выше ребер 115 и 116, в то время как водоотводная труба 118 проходит внизу. Впускная водопроводная труба 117 и водоотводная труба 118 функционируют как поддерживающие элементы для поддержки ребер 115 и 116. Впускная водопроводная труба 117 соединяется с верхним концом канала для воды 115c каждого ребра (см. фиг.14), в то время как водоотводная труба 118 соединяется с нижним концом канала для воды 115c каждого ребра (см. фиг.14). Как впускная водопроводная труба 117, так и водоотводная труба 118 соединяются с генератором 111 холодной и горячей воды (см. фиг.12), расположенным вне помещения.
Холодная вода или горячая вода, поступающая из генератора 111 холодной и горячей воды, показанного на фиг.12, в свою очередь, поступает из впускной водопроводной трубы 117 в каналы для воды 115c, находящиеся в ребрах 115 и 116, где она стекает в каналы для воды 115c внутри ребер 115 и 116 и собирается в генераторе 111 холодной и горячей воды через водоотводную трубу 118. Собранная холодная вода или горячая вода снова охлаждается или нагревается в генераторе 111 холодной и горячей воды и поступает во впускную водопроводную трубу 117. Регулирование температуры ребер 115 и 116 осуществляет путем циркуляции холодной воды или горячей воды.
Как показано на фиг.13B, оба конца впускной водопроводной трубы 117 и водоотводной трубы 118, поддерживающих ребра 115 и 116 выше и ниже, в свою очередь, поддерживаются стойками 119 и 120. Нижние концы стоек 119 и 120 фиксируются на верхней поверхности пола 113, а верхние концы стоек 119 и 120 фиксируются на лицевой поверхности стены 114. Спускной желоб 121A U-образной формы или V-образной формы расположен под ребрами 115 и 116 с направлением их поперечного сечения снизу вверх. Спускной желоб 121 представляет собой пример средства, собирающего капли воды, предназначенного для сбора капель конденсированной воды. Спускной желоб 121 имеет конструкцию, поддерживаемую стойками 119 и 120, и на чертеже наклонен в левую сторону. Левый конец спускного желоба 121 соединяется с отводной трубой 122, выходящей наружу. В данном примере капли воды, которые конденсируются на ребрах с помощью капельной конденсации в спускном желобе 121, при этом собираются в спускном желобе 121 и, в конечном счете, сливаются наружу через отводную трубу 122.
Как показано на чертеже, применительно к пространству внутри жилой комнаты 1 (см. фиг.12), ребра 115 и 116 наклонены под углом 45° относительно лицевой поверхности стены 114, а их поверхности ориентированы в двух наклонных направлениях под углом 90° друг к другу. Поэтому поверхность ребра 115 и/или ребра 116 можно видеть в любом месте внутри жилой комнаты 1. Другими словами, лучи дальней области инфракрасного спектра от любой части жилой комнаты 1 эффективно достигают ребра 115 и/или 116. Иначе говоря, лучи дальней области инфракрасного спектра от ребра 115 и/или 116 эффективно достигают любой части жилой комнаты 1. Более того, поскольку множество ребер 115 и 116 расположено параллельно, общая площадь ребер может быть более значительной по сравнению с занимаемой площадью и объемом. Увеличение общей площади ребер выгодно с точки зрения увеличения количества поглощения и испускания лучей дальней области инфракрасного спектра и увеличения эффективности удаления избытка влаги.
Верхняя поверхность пола жилой комнаты 1, показанной на фиг.12, обшивается досками (или "настилочным материалом") с использованием обычного материала. На фиг.15A-15H представлены схематические чертежи, показывающие устройство строительных материалов, применяемых в данном варианте осуществления изобретения. На фиг.15A схематически показано устройство поперечного сечения пола в жилой комнате 1. Пол в жилой комнате 1, показанный на фиг.15A, имеет устройство поперечного сечения, включающее в себя каркас здания 601, сверху которого наносится слой теплоизолирующих панелей 602 с отражающей поверхностью, изготовленной из алюминиевой фольги 603, и листовой материал 604.
Поверхность листового материала 604 содержит два слоя лака 605 и 606, сформированных на поверхности в качестве защитных слоев. Слой лака 605, контактирующий с листовым материалом 604, содержит такую же каменную муку, как каменная мука, приклеенная на поверхность ребер, дополнительно измельченную не более чем до 0,5 мкм, при содержании 10 вес.% в сухом состоянии. Слой лака 605 получают путем смешивания каменной муки с исходным прозрачным лаком, тщательного перемешивания смеси, нанесения покрытия и его сушки точно так же, как наносят покрытие из обычного лака. Слой лака 606 представляет собой защитный слой на наружной поверхности и формируется без смешивания каменной муки с таким же исходным прозрачным лаком, как лак в слое 605.
Стена 13 жилой комнаты 1, показанной на фиг.12, содержит оштукатуренную лицевую поверхность стены толщиной приблизительно 3 мм. Для получения оштукатуренной лицевой поверхности стены вышеупомянутую каменную муку (с размером частиц: ≤ 5 мкм) смешивают с исходным штукатурным материалом до содержания 5 вес.% в затвердевшем состоянии. На фиг.15B показано устройство поперечного сечения стены 13. На фиг.15B показан каркас здания 131, который служит в качестве основания стены 13. На каркас здания 131 приклеивают гипсокартон 133, содержащий алюминиевую фольгу 132 со стороны каркаса здания 131. На гипсокартоне 133 со стороны внутреннего пространства помещения образуют оштукатуренную лицевую поверхность стены 134 толщиной приблизительно 3 мм, полученную путем нанесения покрытия из вышеупомянутой штукатурки, содержащей каменную муку.
Лицевая поверхность потолка жилой комнаты 1 также имеет оштукатуренную поверхность с таким же устройством, как стена 13. Каркас здания 141, служащий в качестве основания потолка, показан на фиг.15C, на которой проиллюстрировано устройство поперечного сечения участка потолка жилой комнаты 1. На каркас здания 141 со стороны внутреннего пространства помещения приклеивают гипсокартон 143, содержащий алюминиевую фольгу 142 со стороны каркаса здания 141, и на гипсокартоне 143 со стороны внутреннего пространства помещения формируют оштукатуренную лицевую поверхность потолка 144 толщиной приблизительно 3 мм, получаемую путем нанесения покрытия из вышеупомянутой штукатурки, содержащей каменную муку.
Как показано на фиг.12, в жилой комнате 1 имеется открывающееся и закрывающееся стеклянное окно 14. На стеклянном окне 14 со стороны внутреннего пространства помещения расположены металлические жалюзи 15 (подъемные жалюзи) в качестве солнцезащитной шторы.
Верхняя поверхность пола комнаты 2 в японском стиле, показанной на фиг.12, состоит из обычных циновок татами. Стена 23 комнаты 2 в японском стиле содержит такую же стенную штукатурку, как стена 13. Подробное устройство стены такое же, как у стены 13. Потолок комнаты 2 в японском стиле, не показанный на данном чертеже, имеет устройство, показанное на фиг.15C.
В комнате 2 в японском стиле имеется открывающееся и закрывающееся стеклянное окно 24 и открывающийся и закрывающийся бумажный экран 25, расположенный на стеклянном окне 24 со стороны внутреннего пространства помещения. На поверхности, расположенной напротив бумажного экрана 3, в комнате 2 в японском стиле расположена кладовка 22 с открывающейся и закрывающейся раздвижной дверью 21. Бумажный экран 3 и бумажный экран 25 представляют собой обычные бумажные экраны, содержащие рисовую бумагу "шоджи", наклеенную на деревянный каркас.
Раздвижная дверь 21 содержит ту же самую описанную выше каменную муку для того, чтобы проявлять способность к излучению/поглощению лучей дальней области инфракрасного спектра, аналогично стене 23. На фиг.15D приведен вид поперечного сечения, показывающий устройство поперечного сечения раздвижной двери 21. Раздвижная дверь 21 имеет устройство на основе бумаги 152 и 153, наклеенной на деревянный каркас 151. В данном примере алюминиевая фольга 154, которая должна служить в качестве отражающей поверхности для лучей дальней области инфракрасного спектра, крепится на поверхности бумаги 153 со стороны внутреннего пространства помещения, а декоративная бумага 155, содержащая каменную муку, приклеивается поверх нее (со стороны внутреннего пространства помещения). Декоративная бумага 155 образуется путем смешивания каменной муки со смесью (взвесью), содержащей исходный материал, во время изготовления бумаги обычными способами. В данном примере применяли смесь, содержащую каменную муку в количестве 5 вес.% в сухом состоянии. Путем включения каменной муки в материал поверхности бумаги раздвижной двери можно увеличивать эффективную площадь лицевой поверхности стен, содержащую вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, в то же время оставляя в резерве площадь кладовки.
Устройство пола в прихожей 5, показанной на фиг.12, такое же, как устройство, показанное на фиг.15A. Устройство стены в прихожей 5 такое же, как устройство, показанное на фиг.15B. Устройство потолка в прихожей 5 такое же, как устройство, показанное на фиг.15C.
Теперь будет объяснено устройство двери 11 в кладовке 12 жилой комнаты 1 на фиг.12. На фиг.15E показано устройство поперечного сечения двери 11. Каменная мука включена в поверхность двери 11 со стороны внутреннего пространства помещения. Более конкретно, дверь 11 имеет основную конструкцию, в которой фанерные листы 162 и 163 крепятся по обе стороны деревянного каркаса 161. Фанерный лист 163 расположен со стороны внутреннего пространства помещения жилой комнаты 1, к его поверхности со стороны жилой комнаты 1 крепится лист алюминиевой фольги 164, который отражает лучи дальней области инфракрасного спектра, и на алюминиевую фольгу 164 крепится декоративная бумага 165, изготовленная из такого же материала, как декоративная бумага 155, и имеющая рисунок наклонных волокон (древесины). Путем включения каменной муки в материал поверхности двери 11 можно увеличивать эффективную площадь лицевой поверхности стены, содержащую вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, в жилой комнате 1. Такое устройство особенно эффективно, когда дверь 11 имеет большую площадь.
На фиг.16A и 16B приведены схематические чертежи для объяснения принципа эффекта охлаждения согласно настоящему варианту осуществления изобретения. На фиг.16A показан такой же вид сверху, как на фиг.12, и на фиг.16B показан вид поперечного сечения фиг.16A вдоль линии A-A'. В генераторе 111 холодной и горячей воды производится холодная вода и подается в устройство 110 холодного/теплового излучения для осуществления охлаждения.
Когда ребра 115 и 116 (см. фиг.13A и 13B) устройства 110 холодного/теплового излучения охлаждаются холодной водой, температура каменной муки в слое покрытия на поверхностях ребер понижается. В результате плотность энергии излучения (величина энергии излучения) лучей дальней области инфракрасного спектра от ребер устройства 110 холодного/теплового излучения становится ниже, чем плотность энергии излучения от пола 41, стен 13 и потолка 42 жилой комнаты 1, содержащих каменную муку такого же состава (в частности, значение, измеренное с помощью измерителя интенсивности теплового излучения, меньше). Из-за такого различия в направлении ребер устройства 110 холодного/теплового излучения возникает соответствующее тепловое излучение от пола 41, стен 13 и потолка 42 жилой комнаты 1. Поскольку в обоих содержится одно и то же вещество (каменная мука), излучающее в дальней области инфракрасного спектра, посредством лучей дальней области инфракрасного спектра между полом 41, стенами 13 и потолком 42 жилой комнаты 1 (в дальнейшем они будут обобщенно упоминаться как "внутренняя поверхность") и ребрами устройства 110 холодного/теплового излучения с высокой эффективностью осуществляется перенос тепловой энергии. На фиг.16A и 16B такое тепловое излучение (лучи дальней области инфракрасного спектра) схематически указано стрелками.
Поскольку в это время работает принцип высокоэффективного обмена энергией теплового излучения между идентичными молекулярными частицами, плотность энергии излучения между ними больше, чем между неидентичными молекулами. Поэтому участок внутренней поверхности жилой комнаты 1, содержащий каменную муку, испускает в направлении внутреннего пространства помещения уменьшенное количество теплового излучения из-за количества лучей дальней области инфракрасного спектра, поглощаемых устройством 110 холодного/теплового излучения. В результате отличие от количества теплового излучения, испускаемого телом человека, увеличивается, и лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые телом человека, более легко поглощаются участком внутренней поверхности жилой комнаты 1, который содержит каменную муку. Разумеется, тепловое излучение в жилой комнате 1 также будет напрямую поглощаться устройством 110 холодного/теплового излучения от тела человека. Таким образом получается эффект охлаждения.
На фиг.17A и 17B представлены схематические чертежи, иллюстрирующие охлаждающее действие. На фиг.17A показан вид сверху, и на фиг.17B показан вид поперечного сечения, аналогичного фиг.16B. Как объяснялось выше, внутренняя поверхность жилой комнаты 1 находится в таком состоянии, при котором она быстро поглощает тепловое излучение от тела человека в жилой комнате 1, и, следовательно, тепловое излучение от тела 43 к окружающей обстановке поглощается стеной 13 или потолком 42, а также полом 41, как указано стрелками на фиг.17A и 17B. Это служит причиной того, что тепло выделяется из тела 43 в форме теплового излучения, создавая эффект охлаждения, который вызывает ощущение прохлады. Такой эффект охлаждения приобретает характер поглощения тепла от тела всей внутренней поверхностью комнаты в виде теплового излучения. Следовательно, несмотря на то, что интенсивность поглощения тепла на единицу площади стены и т.д. меньше, чем интенсивность поглощения тепла на единицу площади устройства 110 холодного/теплового излучения, она эффективна для площади внутренней поверхности комнаты и углового диапазона вокруг тела. Поскольку человек испускает тепловое излучение равномерно в направлении окружающей обстановки, тепло поглощается в форме теплового излучения по всей внутренней поверхности комнаты, заставляя при этом тепло от тела человека 43 эффективно поглощаться и производя эффект охлаждения (низкая ощущаемая температура).
Когда в слое покрытия 115b ребер 115 и 116 (см. фиг.13) применяется каменная мука другого типа (каменная мука другого состава), чем каменная мука на внутренней поверхности жилой комнаты 1, теплообмен происходит посредством излучения между различными молекулами, и, следовательно, эффективность обмена энергией ниже, чем в случае применения одинакового материала, по аналогии с эффектом обмена электромагнитной энергией между резонансными контурами с различными резонансными частотами. Следовательно, описанный выше эффект охлаждения уменьшается.
С точки зрения охлаждающего действия, металлические жалюзи 15 (см. фиг.12) служат в качестве экранирующей поверхности, сводя при этом к минимуму явление поглощения теплового излучения устройством 110 холодного/теплового излучения от стеклянного окна 14. Следовательно, они помогают предотвратить явление, посредством которого тепловое излучение извне поглощается устройством 110 холодного/теплового излучения, вызывая нерациональный расход энергии, который следует предотвращать.
Несмотря на низкую эффективность, в это время также происходит испускание лучей дальней области инфракрасного спектра от бумажного экрана 3 в направлении устройства 110 холодного/теплового излучения (предполагая, что бумажный экран 3 закрыт). Такое состояние схематически показано с помощью стрелки на фиг.16A. Испускание лучей дальней области инфракрасного спектра от бумажного экрана 3 к устройству 110 холодного/теплового излучения снижает температуру бумажного экрана 3. В результате величина теплоизлучения от бумажного экрана 3 уменьшается. Поскольку бумажный экран 3 является тонким, величина теплоизлучения от бумажного экрана 3 в комнате 2 в японском стиле также уменьшается. В результате величина теплоизлучения от стены 23, раздвижной двери 21 и лицевой поверхности потолка комнаты 2 в японском стиле, который здесь не показан (в дальнейшем упоминаемые как внутренняя поверхность комнаты 2 в японском стиле), в направлении бумажного экрана 3 увеличивается, снижая при этом температуру внутренней поверхности комнаты 2 в японском стиле. Такое состояние схематически показано стрелкой, указанной на фиг.16A в комнате 2 в японском стиле. Поскольку бумажный экран 3 является тонким, данное явление можно интерпретировать как явление, при котором тепловое излучение от внутренней поверхности комнаты 2 в японском стиле проходит через бумажный экран 3 и поглощается устройством 110 холодного/теплового излучения и внутренней поверхностью жилой комнаты 1.
Благодаря упомянутому эффекту температура внутренней поверхности комнаты 2 в японском стиле понижается, и величина теплоизлучения от внутренней поверхности комнаты 2 в японском стиле в комнате 2 в японском стиле уменьшается. В результате величина теплоизлучения от тела 44 человека в комнате 2 в японском стиле в направлении внутренней поверхности комнаты 2 в японском стиле увеличивается, как схематически показано стрелкой на фиг.17A. Это приводит к потере более значительного количества тепла телом 44, чем в ситуации без такого ряда эффектов, вследствие чего получают эффект охлаждения. Разумеется, тепловое излучение от тела 44 к лицевой поверхности потолка, который не показан, также способствует эффекту охлаждения. Из-за промежуточного бумажного экрана 3 такой эффект охлаждения меньше, чем в жилой комнате 1.
Если бумажный экран 3 открыт влево, тепловое излучение происходит напрямую от внутренней поверхности комнаты 2 в японском стиле в направлении устройства 110 холодного/теплового излучения и внутренней поверхности жилой комнаты 1. Это уменьшает потери, вызванные промежуточным бумажным экраном 3, и следовательно, температура внутренней поверхности комнаты 2 в японском стиле понижается в более значительной степени, чем когда бумажный экран 3 закрыт, и эффект охлаждения более значителен.
В данном варианте осуществления изобретения эффект охлаждения можно получать даже в местах, не находящихся в пределах видимости устройства 110 холодного/теплового излучения. Теперь такой принцип будет объяснен. На фиг.18 схематически показан случай с открытой стеклянной дверью 4 между прихожей 5 и жилой комнатой 1, при котором устройство 110 холодного/теплового излучения задействовано для охлаждения в конфигурации, показанной на фиг.12.
Когда устройство 110 холодного/теплового излучения охлаждается, тепловое излучение исходит от участка А лицевой поверхности стены в прихожей 5 в направлении устройства 110 холодного/теплового излучения, заставляя температуру лицевой поверхности стены A понижаться. Снижение температуры лицевой поверхности стены A создает перепад температур между стеной А и лицевой поверхностью стены В в пределах диапазона их видимости, создавая при этом тепловое излучение от лицевой поверхности стены В в направлении лицевой поверхности стены A, обусловленное тенденцией к устранению перепада температур, и снижая температуру лицевой поверхности стены B. Следуя той же логике, лицевой поверхностью стены С в направлении лицевой поверхности стены B выделяется тепловое излучение, снижающее при этом температуру лицевой поверхности стены C. Такие эффекты переноса тепловой энергии подразумевают тепловое излучение между идентичными молекулярными частицами и, следовательно, происходят с высокой эффективностью.
Также, когда устройство 110 холодного/теплового излучения охлаждается, от участка лицевой поверхности стены D жилой комнаты 1 в направлении устройства 110 холодного/теплового излучения происходит излучение тепла, вызывающее понижение температуры лицевой поверхности стены D. Снижение температуры лицевой поверхности стены D создает перепад температур между ней и лицевой поверхностью стены E в пределах диапазона их видимости, создавая при этом тепловое излучение от лицевой поверхности стены E к лицевой поверхности стены D, обусловленное тенденцией к устранению перепада температур и снижающее температуру лицевой поверхности стены E. Следуя той же логике, от лицевой поверхности стены F к лицевой поверхности стены E выделяется тепловое излучение, снижающее при этом температуру лицевой поверхности стены F. Также следуя той же логике, от лицевой поверхности стены G к лицевой поверхности стены F выделяется тепловое излучение, снижающее при этом температуру лицевой поверхности стены G.
Таким же образом упомянутые эффекты проявляются в отношении пола и потолка. Благодаря упомянутым эффектам лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые телом, быстро поглощаются верхней поверхностью пола, лицевыми поверхностями стен и лицевой поверхностью потолка в прихожей 5 даже в месте, указанном цифрой 5' в прихожей 5, и в указанном месте проявляется эффект охлаждения. То есть путь теплового излучения через строительные материалы, содержащие то же самое вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, к устройству 110 холодного/теплового излучения образуется даже в местах, которые не находятся в диапазоне видимости устройства 110 холодного/теплового излучения, тем самым создается окружающая среда, в которой тепловое излучение тела быстро поглощается окружающей обстановкой. Однако такой эффект меньше, чем эффект охлаждения в жилой комнате 1 вследствие потери лучей дальней области инфракрасного спектра и потери, обусловленной влиянием других материалов.
Эффект также эффективно функционирует внутри жилой комнаты 1 или комнаты 2 в японском стиле. В жилой комнате 1, например, тепловое излучение от лицевой поверхности стены в местах, не расположенных в пределах видимости устройства 110 холодного/теплового излучения, благодаря предметам обстановки, не показанным на чертеже, поглощается устройством 110 холодного/теплового излучения не напрямую, а через посредство лицевых поверхностей стен в местах, которые находятся в пределах видимости устройства 110 холодного/теплового излучения. Это увеличивает способность лицевых поверхностей стен в местах, не находящихся в пределах видимости устройства 110 холодного/теплового излучения, поглощать лучи дальней области инфракрасного спектра, при этом указанные участки лицевых поверхностей стен вносят свой вклад в выполнение функции охлаждения. Хотя части лицевых поверхностей стен не будут находиться в пределах видимости устройства 110 холодного/теплового излучения, когда в комнате 2 в японском стиле открывается бумажный экран 3, тепловое излучение в направлении устройства 110 холодного/теплового излучения будет, тем не менее, выделяться через посредство лицевых поверхностей стен, находящихся в местах в пределах видимости устройства 110 холодного/теплового излучения, таким образом участки лицевых поверхностей стен, не находящиеся в пределах видимости устройства 110 холодного/теплового излучения, вносят свой вклад в эффект охлаждения комнаты 2 в японском стиле.
Когда каменная мука, содержащаяся в слое покрытия 115b (см. фиг.14) на ребрах устройства 110 холодного/теплового излучения, каменная мука, содержащаяся на лицевой поверхности стены D, и каменная мука, содержащаяся на лицевой поверхности стены E, относятся к различным типам, потери на стадиях обмена теплового излучения, описанного в связи с фиг.18, происходят настолько, что получить значительный эффект охлаждения нельзя.
Приведенное выше пояснение касается эффекта охлаждения, хотя для эффекта нагревания направление теплового излучения меняется на противоположное, и температура лицевых поверхностей стен и т.д., содержащих вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, увеличивается, создавая эффект нагревания.
Ниже объясняется, что вместо бумажного экрана 3 на фиг.12 можно применять раздвижную дверь. На фиг.15F показана раздвижная дверь 31, которую можно применять вместо бумажного экрана 3. Раздвижная дверь 31 имеет устройство с декоративной бумагой 33 и 34, прикрепленной по обе стороны деревянного каркаса 32. Декоративная бумага 33 и 34 содержит такую же каменную муку, как декоративная бумага 155 (см. фиг.15D) при содержании 5 вес.% в сухом состоянии.
Поскольку раздвижная дверь 31 на обеих сторонах содержит каменную муку, перенос тепловой энергии посредством лучей дальней области инфракрасного спектра между жилой комнатой 1 и комнатой 2 в японском стиле происходит с низкими потерями. Теперь в качестве примера будет объяснена функция раздвижной двери 31 при охлаждении. Декоративная бумага 33 находится со стороны комнаты 2 в японском стиле, и декоративная бумага 34 находится со стороны жилой комнаты. Раздвижная дверь 31 также закрыта.
Во время охлаждения лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые декоративной бумагой 34 раздвижной двери 31, поглощаются устройством 110 холодного/теплового излучения со стороны жилой комнаты 1 и внутренней поверхностью (лицевой поверхностью стены и т.д.) жилой комнаты 1. В это время перенос энергии теплового излучения происходит более эффективно, чем с участием бумажного экрана 3, благодаря принципу высокоэффективного обмена тепловым излучением между идентичными молекулярными частицами.
Декоративная бумага 34, которая благодаря такому явлению имеет более низкую температуру (более низкий уровень тепловой энергии), более быстро поглощает тепловое излучение от декоративной бумаги 33, и в результате лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые декоративной бумагой 33, поглощаются декоративной бумагой 34, снижая при этом температуру декоративной бумаги 33. Перенос тепловой энергии также происходит с низкими потерями благодаря принципу, при котором перенос энергии теплового излучения между идентичными молекулярными частицами осуществляется с низкими потерями.
Лучи дальней области инфракрасного спектра от стены 23 и раздвижной двери 21 комнаты 2 в японском стиле также поглощаются декоративной бумагой 33, которая находится при пониженной температуре. Упомянутый перенос тепловой энергии также происходит с низкими потерями, поскольку он осуществляется между идентичными молекулярными частицами. Таким образом, температура стены 23 и раздвижной двери 21 комнаты 2 в японском стиле уменьшается, и благодаря тому же принципу, который показан на фиг.17A, величина теплоизлучения, поглощенного окружающей обстановкой от тела 44 человека, который находится в комнате 2 в японском стиле, увеличивается, при этом проявляется эффект охлаждения.
В качестве бумаги для бумажного экрана 3 также можно применять бумагу для бумажного экрана, содержащую каменную муку. В таком случае в качестве бумаги для бумажного экрана используется бумага с таким же материалом, как декоративная бумага 33 или 34. Поскольку такая бумага для бумажного экрана содержит каменную муку, получают эффект, аналогичный эффекту раздвижной двери 31.
Верхняя поверхность пола жилой комнаты 1 или прихожей 5 также может представлять собой каменный пол, сконструированный из каменной панели, полученной формованием гранита в качестве исходного материала для каменной муки в панель. Также в каменный пол для его обогрева может быть встроено устройство для обогрева пола. В таком случае лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые каменным полом, вторично переизлучаются каменным полом, лицевыми поверхностями стен и лицевой поверхностью потолка, содержащими каменную муку из того же самого материала, с тем чтобы можно было получить эффект нагревания всей комнаты путем испускания лучей дальней области инфракрасного спектра. В дополнение к верхней поверхности пола лицевые поверхности стен или лицевая поверхность потолка также могут быть сконструированы из каменной панели (или верхняя поверхность пола может представлять собой обычную верхнюю поверхность пола, такую как настилочный материал). Разумеется, камень не ограничивается гранитом.
Примеры охлаждающей/осушающей поверхности, которая удаляет избыток влаги путем конденсации согласно изобретению, или нагревательной поверхности, которая нагревается, включают в себя не только ребра 115 и 116, показанные на фиг.13A и 13B, но также простые поверхности. В таких случаях части лицевых поверхностей стен в первой комнате, например, будут служить в качестве охлаждающей/осушающей поверхности, снабженной слоем покрытия, содержащего измельченный керамический материал на металлической поверхности. Если поверхность охлаждается, она функционирует как охлаждающая/осушающая поверхность для удаления избытка влаги путем конденсации, и если она нагревается, она функционирует как нагревательная поверхность. Для обеспечения достаточной площади поверхности поверхность также может иметь структуру с неровностями или рифленую структуру. На поверхности для сбора сконденсированных капель воды также имеется средство для стока капель воды, такое как спускной желоб 121. Конструкция средства для стока капель воды может иметь дизайн, при котором на поверхности образуется желоб, и капли воды собираются для стока через желоб.
Вместо пластинчатых ребер для образования охлаждающей/осушающей поверхности или нагревательной поверхности также можно применять поверхность в виде прямоугольной колонны или в виде цилиндрической колонны. В таком случае слой покрытия, содержащий вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, можно образовывать на поверхности металлической трубы в виде прямоугольной колонны или в виде цилиндрической колонны для образования устройства, в котором через металлическую трубу течет холодная вода или горячая вода.
В примере, показанном на фиг.12, металлические жалюзи 15 расположены на стеклянном окне 14 со стороны помещения для того, чтобы тепловое излучение от стеклянного окна 14 не поглощалось устройством 110 холодного/теплового излучения во время охлаждения, или тепловое излучение от устройства 110 холодного/теплового излучения не поглощалось стеклянным окном 14 во время нагревания. На поверхности жалюзи 15 со стороны помещения также может быть образован слой покрытия, аналогичный слою покрытия 115b, образованному на поверхностях пластинчатых ребер 115, 116 (как объяснено выше на фиг.14). Он может обеспечивать такую же функцию жалюзи 15 внутри помещения, как стена 13.
Также вместо жалюзи 15 можно применять рулонную штору. Пример устройства поперечного сечения такой рулонной шторы показан на фиг.15G. На фиг.15G показано устройство поперечного сечения рулонной шторы 170, которая вытянута из смотанного рулона. Рулонная штора 170 содержит декоративный лист 171, расположенный на наружной стороне (со стороны окна), и декоративный лист 173, содержащий каменную муку и находящийся со стороны помещения, с алюминиевой фольгой 172, функционирующей в качестве слоя, отражающего тепловое излучение, и находящейся между ними. Декоративные листы 171 и 173 содержат основу из материала на основе полимерной смолы. Декоративный лист 173 подвергается воздействию со стороны помещения и содержит каменную муку в количестве 10 вес.%. Применяемая каменная мука такая же, как каменная мука, которая содержится в слое покрытия 115b на ребрах 115 и 116. В данном примере рулонная штора 170 может функционировать аналогично лицевой поверхности стены 134.
В качестве одного из примеров конструкции, в которой в лицевые поверхности стен включено такое же вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, как вещество на охлаждающей/осушающей поверхности, можно упомянуть пример, в котором вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, добавляется к обоям. Теперь такой пример будет объяснен. На фиг.15H представлен схематический чертеж, показывающий пример устройства поперечного сечения стены, на которую наклеены обои. Стена 13' показана на фиг.15H. Стену 13' можно применять вместо стены 13 на фиг.15B.
На фиг.15H также показан каркас здания 131 с гипсокартоном 133 и закрепленной на нем алюминиевой фольгой 132, установленным на внутренней поверхности каркаса здания 131. Алюминиевую фольгу 181 также крепят на поверхности гипсокартона 133 со стороны помещения, а на поверхности алюминиевой фольги 181 со стороны помещения крепят обои 182.
Обои 182 содержат 3 вес.% каменной муки, включенной в слой покрытия 115b ребра 115 на фиг.14. Каменную муку можно добавлять к обоям 182 путем смешивания каменной муки с взвесью, содержащей смесь исходных материалов, во время производства бумаги. На фиг.15H алюминиевая фольга 181 функционирует как отражающий лист для того, чтобы лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые обоями 182, не достигали поверхности гипсокартона 133, и для того, чтобы лучи дальней области инфракрасного спектра со стороны гипсокартона не достигали обоев 182. Гипсокартон 133 функционирует как теплоизолирующий слой для того, чтобы тепло от обоев 182 не покидало каркас здания 131, или для того, чтобы тепло от каркаса здания 131 не достигало обоев 182.
Поскольку в данной конструкции теплообменную способность обоев 182 можно повышать, можно ожидать значительного эффекта, когда лицевая поверхность стен применяется в качестве непрямого источника холодного излучения или источника теплового излучения. Также устройство стены с закрепленными на ней обоями может уменьшать стоимость и сокращать до минимума рабочие операции. Когда обои состоят из листа на основе полимерной смолы, каменную муку можно добавлять к исходному листовому материалу на основе полимерной смолы.
Данный конкретный пример представляет собой пример системы регулирования окружающей среды внутри помещения, содержащей охлаждающую/осушающую поверхность, которая содержит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра; обои, которые содержат вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, на охлаждающей/осушающей поверхности; поверхность (металлический лист), отражающую лучи дальней области инфракрасного спектра, расположенную на тыльной стороне лицевой поверхности стены; и теплоизолирующий материал, расположенный на тыльной стороне отражающей поверхности. Содержание вещества в обоях предпочтительно составляет от 1 вес.% до 20 вес.%.
В описанном выше примере в качестве вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, используют гранит, который представляет собой природный камень, хотя вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, может отличаться от природного камня (например, базальт или т.п.) или может представлять собой керамический материал (например, карбид кремния, нитрид кремния, стекло или т.п.). Вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, которое обрабатывают до получения панели, также можно закреплять на лицевой поверхности стены или потолка. Конечно, строительный материал в форме панелей в качестве дополнительных компонентов к веществу, излучающему в дальней области инфракрасного спектра, может включать в себя агрегаты или добавки. Чтобы эффективно испускать и поглощать лучи дальней области инфракрасного спектра, вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, предпочтительно подвергается воздействию со стороны внутреннего пространства помещения, насколько это возможно. Однако нет большой проблемы, если вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, подвергается воздействию со стороны внутреннего пространства помещения не напрямую, поскольку оно покрыто защитным слоем толщиной приблизительно не более 1 мм (например, слоем краски, слоем лака, обоями или т.п.).
Также можно применять различные типы веществ, излучающих в дальней области инфракрасного спектра, в виде смеси. В таких случаях состав смеси, содержащей вещества, излучающие в дальней области инфракрасного спектра, предпочтительно одинаковый, по меньшей мере, на одной лицевой поверхности, выбранной среди: верхней поверхности пола, лицевых поверхностей стен и лицевой поверхности потолка, и в поверхностном слое ребер.
Обычно применяемое в окнах и дверях стекло также представляет собой удовлетворяющее требованиям вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, и может применяться в качестве вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, согласно изобретению. Например, вместо бумажного экрана 3 в конструкции, показанной на фиг.12, можно применять вращающуюся дверь, оснащенную толстым стеклянным листом, и ребра устройства 110 холодного/теплового излучения можно покрывать измельченным продуктом из толстого стеклянного листа, установленного на вращающейся двери. Лицевые поверхности стен и лицевая поверхность потолков жилой комнаты 1, комнаты 2 в японском стиле и прихожей 5 также могут состоять из штукатурки, содержащей измельченный продукт из стекла, установленного на вращающейся двери. Содержание измельченного стекла в штукатурке такое же, как упоминалось в связи с фиг.12-15H. При такой конструкции перенос тепловой энергии через вращающуюся дверь, оснащенную толстым стеклянным листом, применяемую вместо бумажного экрана 3, будет обеспечивать эффект охлаждения или эффект нагревания в жилой комнате 1, достигая комнаты 2 в японском стиле.
Ребра 115, 116 или простая поверхность, которую можно применять вместо ребер 115, 116, как объяснялось выше, также могут состоять из единого твердого материала, состоящего из вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, или содержащего вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра. В качестве таких единых твердых материалов можно упомянуть агломерированные керамические плитки. Также капли воды, сконденсированные на ребрах 115 и 116, можно собирать и возвращать в сточный резервуар или т.п. без слива вне помещения. Кроме того, поверхности ребер или лицевую поверхность оштукатуренной стены можно отшлифовать, чтобы обнажить измельченный материал, излучающий в инфракрасной области спектра, для того, чтобы мог происходить более эффективный обмен теплового излучения.
Считается, что описанный выше вариант осуществления изобретения представляет собой пример применения изобретения в отношении комнаты проживания, хотя обычно изобретение также может быть использовано в классной комнате, офисе, спортивном сооружении, библиотеке, магазине или любой другой комнате, в которой человек работает или живет. Описанный выше вариант осуществления изобретения является только иллюстрацией, и соответствующие строительные материалы и способы можно выбирать в соответствии с целью и строительным объектом.
Также в описанном выше варианте осуществления изобретения на внутренних поверхностях комнаты используется один тип каменной муки, хотя возможно, например, применение первого типа каменной муки на лицевой поверхности первой стены и второго типа каменной муки на лицевой поверхности второй стены. В таком случае ребра 115 и 116 устройства 110 холодного/теплового излучения можно покрывать смесью каменной муки первого типа и каменной муки второго типа.
Также в качестве среды в генераторе 111 холодной и горячей воды, показанном на фиг.12, применяется вода, однако вместо воды можно применять среду, отличающуюся от воды. Только для одного охлаждения в качестве среды можно применять, например, известный хладагент, такой как аммиак. Только для одного нагревания в качестве среды можно применять масло или пар.
Описанный выше вариант осуществления изобретения можно кратко охарактеризовать как систему регулирования окружающей среды внутри помещения, содержащую конструкцию, которая включает в себя комнату, содержащую вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, по меньшей мере, на части внутренней поверхности; охлаждающую/осушающую поверхность, которая расположена в комнате, содержит вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, из которых состоит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, и охлаждается для удаления избытка влаги путем конденсации; и другую комнату, смежную с вышеупомянутой комнатой, в которой, по меньшей мере, часть внутренней поверхности другой комнаты содержит вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра. Ее также можно описать как систему регулирования окружающей среды внутри помещения, содержащую конструкцию, в которой первый участок, расположенный в пределах видимости охлаждающей/осушающей поверхности, и второй участок, не расположенный в пределах видимости указанной поверхности, находятся на внутренней поверхности другой комнаты; первый участок и второй участок содержат вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, и первый участок и второй участок находятся в пределах видимости друг друга.
Теперь будут описаны примеры применения настоящего варианта осуществления изобретения.
Зачастую камень уже применяется на лицевых поверхностях стен или верхних поверхностях полов, например, в общественных зданиях и сооружениях или в вестибюлях гостиниц. В таких случаях, используя такие здания и сооружения в качестве примера применения изобретения, можно легко устанавливать в существующем внутреннем пространстве помещения устройство 110 холодного/теплового излучения (см. фиг.13A, 13B и фиг.14), содержащее ребра, покрытые измельченным продуктом из того же самого камня (камня, применяемого на лицевой поверхности стен или верхней поверхности пола).
В качестве еще одного примера применения принципа эффекта охлаждения согласно изобретению можно упомянуть случай применения одежды, в которой используется волокно или ткань (или нетканый материал), содержащие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра. В таком случае во время процесса охлаждения тепловое излучение направлено от тела к одежде и, в свою очередь, тепловое излучение направлено от одежды к ребрам устройства холодного/теплового излучения и внутренней поверхности комнаты таким образом, что, в конечном счете, тепло от тела поглощается ребрами устройства холодного/теплового излучения, тем самым проявляя эффект охлаждения. Другими словами, в системе регулирования окружающей среды внутри помещения, включающей в себя устройство жилой комнаты 1, показанное на фиг.12 или т.п., одежда функционирует как часть системы, поглощающая тепло от тела в форме теплового излучения. Когда одежда носится, во время нагревания осуществляется противоположное действие, с более низкой величиной теплоизлучения, покидающего тело в направлении окружающей среды, и увеличивающего при этом эффект нагревания.
Например, если в качестве такой одежды изготовить ночное белье (одежду для сна), можно спать в прохладной окружающей среде, когда температура высокая, и в теплой окружающей среде, когда температура низкая, если для спальни применяется конфигурация комнаты, подобная конструкции жилой комнаты 1 или комнаты 2 в японском стиле, показанной на фиг.12. Применение (изобретения) по отношению к постельным принадлежностям также может создавать подобный эффект, если в подушки, диваны-футоны и т.п. включать такой же материал в качестве вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра. Его также применяют в софах, диванных подушках, пледах и т.п. Весовая доля включенного в них вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, может быть такой же, как для лицевой поверхности стены или т.п.
Данный пример применения изобретения представляет собой пример способа охлаждения и системы охлаждения тела человека в окружающей среде, в которой окружающая среда включает в себя первую комнату, содержащую вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, по меньшей мере, на части внутренней поверхности; и охлаждающую/осушающую поверхность, расположенную в первой комнате и содержащую вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, которая охлаждается и осуществляет удаление избытка влаги путем конденсации; и в которой охлаждение охлаждающей/осушающей поверхности вызывает тепловое излучение, испускаемое одеждой человека, предназначенной для носки и содержащей вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, которое должно поглощаться веществом в одежде; и тепловое излучение от вещества в одежде должно поглощаться внутренней поверхностью и охлаждающей/осушающей поверхностью. Вместо одежды в изобретении также могут применяться постельные принадлежности. Пример такого применения ниже будет подробно объяснен дополнительно.
Согласно еще одному примеру применения упомянутого выше варианта осуществления изобретения, комната согласно изобретению не ограничивается комнатой, применяемой человеком для проживания, а вместо этого может представлять собой комнату для хранения предметов (например, помещение товарного склада) или пространство для демонстрации (например, витрину). Некоторые продукты питания должны храниться вдали от высокой температуры, в то время как другие предпочтительно не должны подвергаться воздействию холодного воздуха. Еще одни продукты питания должны предохраняться от высокой температуры, но также предпочтительно не подвергаться чрезмерному охлаждению. Комнату или пространство, в котором применяется система согласно изобретению, можно использовать для складского помещения и демонстрации таких продуктов питания.
Система охлаждения (или система обогрева) с использованием изобретения может также встраиваться в помещение для разведения животных. Встраивание системы охлаждения, использующей изобретение, в помещение для разведения, например, сельскохозяйственных животных может уменьшать нагрузку на сельскохозяйственных животных во время сезонов с высокой атмосферной температурой.
Комната согласно изобретению не ограничивается комнатой в такой конструкции, как дом или здание, и может представлять собой помещение для средств передвижения. В качестве средств передвижения можно упомянуть автомобили, автобусы, железнодорожные вагоны, корабли и самолет. Поскольку функция охлаждения, используемая в изобретении, по сравнению с охлаждением с помощью кондиционера воздуха осуществляется с более низкой мощностью потребления, систему можно соответствующим образом применять для автомобилей, которые имеют ограниченную электрическую энергоемкость. Система особенно подходит для использования в небольших средствах передвижения и электрических средствах передвижения.
Настоящее изобретение обеспечивает обмен тепловой энергией посредством непрямого теплового излучения даже в местах, которые не находятся в пределах видимости источника "холодной" энергии, чтобы использовать такие места в качестве вторичных (или непрямых) источников "холодной" энергии, давая при этом эффекту охлаждения возможность эффективно проявляться даже в пространствах с конфигурациями, в которых видимость в пространстве блокируется спинкой сиденья с обшивкой, такого как сиденье в транспортном средстве для перевозки пассажиров. Когда изобретение применяется в пространстве транспортного средства для перевозки пассажиров, внутренние поверхности дверей можно использовать в качестве лицевых поверхностей стен в пространстве. Также вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, можно включать в подвергаемую воздействию поверхность обшивки, чтобы обеспечить максимальную площадь лицевой поверхности, содержащую вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра.
Изобретение также можно применять в офисе. В таких случаях вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, можно включать не только во внутренние поверхности, такие как лицевые поверхности стен комнаты, но также в поверхности перегородок (также известные как экраны или переборки), которые разделяют рабочие пространства и т.п., чтобы использовать перегородки в качестве источников вторичного холодного излучения (или источников вторичного теплового излучения), подобно лицевым поверхностям стен. Чтобы обеспечить такую функцию перегородок, поверхностный материал, покрывающий поверхности перегородок (поверхностный материал, изготовленный, например, из тканого материала), можно импрегнировать связующим, содержащим измельченный продукт из вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра.
Ниже в таблице 3 представлены результаты измерения количества теплового излучения от ребер 115 устройства 110 холодного/теплового излучения (см. фиг.13A и 13B), участков лицевой поверхности стен, указанных цифрами [1]-[9], и тела человека для варианта осуществления изобретения, приведенного на фиг.12, с применением измерителя интенсивности теплового излучения. Применяемый здесь измеритель интенсивности теплового излучения представлял собой измеритель ER-1PS фирмы Optex, Inc. (диапазон измерения длины волны: 7-20 мкм) и использовался на расстоянии 1 м от участка измерения, подвергаемого измерению. Измерение для ребер 115 проводили в центре области расположения ребер 115. Измерение проводили в ночное время, чтобы избежать влияния дневного освещения. За температуру ребер принимали температуру, заданную регулятором, прилагаемым к генератору 111 холодной и горячей воды. При измерении на теле человека человек представлял собой взрослого мужчину (вес тела: 64 кг), одетого в футболку из хлопка в верхней части тела и брюки из хлопка в нижней части тела. Каждое измерение проводили спустя 1 час после установки температуры. Бумажный экран 3 на фиг.12 был закрыт, стеклянная дверь 4 была открыта, и дверь гардеробной 6 была закрыта. Температура наружного воздуха составляла приблизительно 28°C. Соотношение площадей между общей площадью ребер и площадью жилой комнаты 1 (лицевые поверхности стен + лицевая поверхность потолка) составляло приблизительно 1:20. Пол представлял собой настил из обычного настилочного материала.
Измеренные значения, полученные с помощью измерителя интенсивности теплового излучения, представляют собой значения, показанные на дисплее измерителя интенсивности теплового излучения, и представляют собой исходные данные без проведения калибровки на основе коэффициента излучения. Значения также являются произвольно выбранными значениями, а их абсолютные значения косвенно представляют собой значения энергии теплового излучения. Однако для простоты объяснения и удобства данные измерителя интенсивности теплового излучения, показанные в таблице 3, будут упоминаться здесь как величины теплоизлучения. Поскольку величины теплоизлучения в таблице 3 находятся в пределах измеряемого диапазона измерителя интенсивности теплового излучения (несколько десятков квадратных см в таких условиях), можно считать, что они соответствуют величине теплоизлучения на единицу площади.
Температуры ребер 9°C и 11°C соответствуют процессу охлаждения, температура ребер 20°C соответствует очень умеренному охлаждению и температура ребер 25°C соответствует нахождению устройства 110 холодного/теплового излучения в состоянии "выкл." во время летнего сезона. Поскольку для достижения комнатной температуры с помощью циркуляции воды в устройстве 110 холодного/теплового излучения требуется длительное время, даже когда мощность генератора 111 холодной и горячей воды выключена, он установлен на 25°C для моделирования состояния "выкл." устройства 110 холодного/теплового излучения во время летнего сезона.
Как видно из таблицы 3, величина теплоизлучения от человека представляет собой большую величину, чем величина теплоизлучения ребра или лицевой поверхности стены. Из-за такой разницы в значениях относительное тепловое излучение выделяется телом в направлении ребра или лицевой поверхности стены, и энергия теплового излучения, испускаемая телом, поглощается ребром или лицевой поверхностью стены.
На фиг.19 часть данных таблицы 3 показана в виде графика. Сдвиг круглых точек на графике фиг.19 отражает явление уменьшения величины теплоизлучения от стены 13 в жилой комнате 1 благодаря снижению температуры ребер. Другими словами, он отражает явление, в соответствии с которым снижение температуры ребра увеличивает энергию теплового излучения, поглощаемую от стены 13 устройством 110 холодного/теплового излучения, благодаря чему уменьшается температура стены 13 и одновременно уменьшается количество лучей дальней области инфракрасного спектра, испускаемых стеной 13.
В таблице 3 показано измеренное значение величины теплоизлучения от человека, занимающего положение в центре жилой комнаты. Как ясно видно из таблицы 3, снижение температуры ребра заставляет также уменьшаться величину теплоизлучения от человека хотя бы незначительно. Можно понять, что описанное выше явление представляет собой явление, при котором величина теплоизлучения тела, поглощаемая окружающей обстановкой, повышается пропорционально снижению температуры ребра, и, следовательно, тепло тела уменьшается, уменьшая при этом величину теплоизлучения тела.
Такое уменьшение чувствуется как чрезмерное охлаждение (то есть холод), когда температура ребра составляет 9°C или 11°C, или слабый эффект охлаждения, когда температура ребра составляет 20°C. Было обнаружено, что в данном варианте осуществления изобретения при температуре ребра приблизительно 15-17°C охлаждение является комфортабельным для окружающей среды, хотя комфортабельность зависит от температуры наружного воздуха и влажности снаружи помещения.
Из сравнения круглых точек на графике и черных круглых точек на графике фиг.19 видно, что относительно снижения температуры ребра лицевая поверхность бумажного экрана 3 со стороны жилой комнаты обладает большим значением величины теплоизлучения по сравнению со стеной 13. То есть степень охлаждения, которая следует за температурой ребра, была более низкой, чем у стены 13.
Это дает основание полагать, что поскольку бумажный экран 3 состоит из обычной бумаги для бумажного экрана, которая не содержит гранит в качестве вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, содержащегося в слое покрытия ребер, нельзя использовать принцип максимальной эффективности теплопереноса энергии теплового излучения посредством теплового излучения между идентичными молекулярными частицами, и, следовательно, потери во время теплопереноса энергии теплового излучения являются значительными.
Таким образом, можно сказать, что данные, представленные круглыми точками на графике и черными круглыми точками на графике, указывают на преимущество использования явления, при котором теплоперенос посредством теплового излучения между идентичными молекулярными частицами происходит с высокой эффективностью.
Исходя из данных таблицы 3, снижение температуры ребер от 25°C до 9°C снижает величину теплоизлучения ребер на 70. Следовательно, когда человек из окружающей среды с температурой ребер 25°C (величина теплоизлучения: 327) переходит в окружающую среду с температурой ребер 9°C, разница в величине теплоизлучения между телом и ребрами увеличивается от 9 до 79, и величина теплоизлучения, поглощаемая ребрами от тела, увеличивается на такую разницу 70, и ощущение прохлады воспринимается соответственно такому количеству.
С другой стороны, в таблице 3 также показано, что снижение температуры ребер в диапазоне от 25°C до 9°C вызывает падение величины теплоизлучения участка стены [1] в жилой комнате 1 от 308 до 298. Следовательно, когда человек из окружающей среды с температурой ребер 25°C (величина теплоизлучения: 327) переходит в окружающую среду с температурой ребер 9°C, разница в величине теплоизлучения между телом и участком стены [1] жилой комнаты 1 увеличивается от (327-308)=19 до (327-298)=29, и величина теплоизлучения, поглощаемого участком стены [1] жилой комнаты 1 от тела, увеличивается на разницу 10.
Степень увеличения разницы между величинами теплоизлучения стены 13 и тела (численное значение равно 10) составляет приблизительно 14% от степени увеличения разницы между величинами теплоизлучения ребер и тела (численное значение равно 70).
Однако, поскольку отношение площадей между общей площадью ребер и площадью жилой комнаты 1 (лицевые поверхности стен + лицевая поверхность потолка) составляет приблизительно 1:20, а общее количество энергии теплового излучения пропорционально площади участков, на которых происходит тепловое излучение, если предположить, что все лицевые поверхности стен и лицевая поверхность потолка жилой комнаты 1 функционируют таким же образом, можно предположить, что эффект холодного излучения, равный эффекту устройства 110 холодного/теплового излучения или больше него, связан со стенами и потолком как одним целым. Более того, поскольку стены и потолок расположены вокруг человека, энергия теплового излучения, испускаемая человеком, эффективно поглощается как одно целое. Поэтому был сделан вывод, что вклад эффекта охлаждения стен и потолка, содержащих каменную муку, равен вкладу устройства 110 холодного/теплового излучения или больше вклада устройства 110 холодного/теплового излучения, и является эффективным.
На фиг.19 показано явление, посредством которого снижение температуры ребер снижает величину теплоизлучения на участке стены [5] комнаты 2 в японском стиле, отгороженной бумажным экраном 3. Несмотря на то, что степень снижения величины теплоизлучения на участке стены [5] комнаты 2 в японском стиле, показанной на фиг.12, ниже, чем степень снижения величины теплоизлучения в жилой комнате 1, явление можно наблюдать на фиг.19, на которой эффект охлаждения с использованием теплового излучения согласно изобретению простирается от жилой комнаты 1 до комнаты 2 в японском стиле через закрытый бумажный экран 3. Эффект охлаждения действительно чувствуется в комнате 2 в японском стиле, хотя не настолько, как в жилой комнате 1. Данные на фиг.19 совпадают с таким реально воспринимаемым результатом. Если бумажный экран 3 открыт, ожидается, что эффект от теплопереноса энергии теплового излучения между идентичными молекулярными частицами будет действовать таким образом, что эффект охлаждения в комнате 2 в японском стиле будет дополнительно повышаться.
На фиг.19 приведены данные, указывающие на снижение величины теплоизлучения устройства 110 холодного/теплового излучения на участках стены [8], которые расположены вне пределов видимости ребер. Такие данные предполагают механизм, объясненный в связи с фиг.18. Эффект охлаждения действительно чувствуется вблизи 5' в прихожей 5 (см. фиг.18), хотя не настолько, как в жилой комнате 1. Данные на фиг.19 совпадают с таким реально воспринимаемым результатом.
Исходя из фиг.11, наблюдается незначительное изменение величины теплоизлучения от участков стены [9] гардеробной 6, даже когда температура ребер понижается. Это дает основание полагать, что эффекты теплового излучения не достигают внутреннего пространства гардеробной 6, поскольку закрытая дверь гардеробной 6 имеет устройство, изготовленное из фанеры (одна фанерная панель с предполагаемой толщиной приблизительно 5 мм, с неизвестным внутренним устройством), закрепленной по обе стороны двери, и также имеет покрытие на своих подвергаемых воздействию поверхностях. Это также может быть следствием того факта, что лицевые поверхности стен гардеробной 6 представляли собой обычные обои.
При температуре ребер 25°C величины теплоизлучения каждого участка стремятся к похожим значениям. Поэтому считается, что эффект поглощения теплового излучения (эффект холодного излучения) ребер функционирует неэффективно. Такая тенденция также отражена в таблице 3. То есть согласно таблице 3 при температуре ребер 25°C измеренная величина теплоизлучения на поверхности ребер имеет большее значение, чем на других участках, за исключением тела человека. Можно считать, что такой факт указывает на явление, при котором ребра проявляют тенденцию функционировать, хотя и незначительно, как источники теплового излучения в направлении участков, перечисленных в таблице, за исключением тела, а не как источники холодного излучения.
В качестве дополнительного варианта осуществления изобретения на фиг.20 представлен схематический чертеж, показывающий пример регулирования окружающей среды жилых помещений с помощью принципа согласно изобретению. На фиг.20 показана комната 700. Комната 700 содержит верхнюю поверхность пола 701 с настилом, оштукатуренные лицевые поверхности стен 702 и оштукатуренную лицевую поверхность потолка 703. Верхняя поверхность пола 701 покрыта лаком, содержащим смесь каменной муки, полученной путем помола гранита до размера 1 мкм или меньше, с коэффициентом излучения при 25°C более 0,9. Содержание каменной муки в слое лака составляет приблизительно 3 вес.%. Штукатурка на лицевых поверхностях стен 702 и лицевой поверхности потолка 703 имеет толщину приблизительно 3 мм, и каменная мука присутствует в количестве приблизительно 5 вес.% в расчете на затвердевшее состояние.
Аппарат 705 для охлаждения/нагревания, имеющий охлаждающую и осушающую поверхность/нагревательную поверхность 704, расположен внутри комнаты 700. Аппарат 705 для охлаждения/нагревания имеет устройство, в котором множество ребер (не показано) расположено параллельно, каждое с охлаждающей и осушающей поверхностью/нагревательной поверхностью 704 на поверхности. Охлаждающая и осушающая поверхность/нагревательная поверхность 704 сконструирована со слоем покрытия, полученного путем нанесения вышеупомянутой каменной муки на поверхности ребер. Ребра изготовлены из алюминия, и их внутренности сконструированы таким образом, чтобы через них могла течь холодная вода или горячая вода. Ребра можно конструировать из другого металлического материала или сплава с удовлетворяющим требованиям переносом тепла, например, такого как железо, или медь, или их сплав. При протекании холодной воды или горячей воды через внутреннюю часть ребер слой покрытия из каменной муки, образованный на поверхностях ребер, функционирует как охлаждающие/осушающие поверхности или нагревательные поверхности.
В данном примере слой покрытия состоит из материала покрытия, содержащего каменную муку, которая была нанесена на поверхности ребер и затвердела в виде слоя (пленки из материала покрытия, содержащего каменную муку). Содержание каменной муки в пленке высушенного материала покрытия составляет 15 вес.%. Содержание каменной муки в слое покрытия обычно будет составлять 1 вес.% или более.
Генератор 706 холодной и горячей воды размещен снаружи комнаты 700 в виде наружного устройства. Генератор 706 холодной и горячей воды выполняет известную функцию теплового насоса и подает холодную воду или горячую воду в аппарат 705 для охлаждения/нагревания. Например, в случае холодной воды холодная вода, подаваемая в аппарат 705 для охлаждения/нагревания, претерпевает теплообмен и поглощает тепло от ребер, охлаждая при этом ребра. Холодная вода, которая претерпела увеличение температуры в результате теплообмена (или вода, которая является не сильно холодной водой вследствие увеличения температуры), возвращается в генератор 706 холодной и горячей воды, повторно охлаждается и затем снова подается в аппарат 705 для охлаждения/нагревания. В случае горячей воды горячая вода подается из генератора 706 холодной и горячей воды в аппарат 705 для охлаждения/нагревания.
Под охлаждающей и осушающей поверхностью/нагревательной поверхностью 704 расположен спускной желоб 711, который собирает падающие в него сконденсированные капли воды. Капли воды, собранные в спускном желобе 711, сливаются вне помещения.
На фиг.20 показано состояние тела человека 708, одетого в одежду 707 и лежащего головой на подушке 709. Одежда 707 состоит из материала, состоящего из хлопка, смешанного с полиэфирным волокном. Полиэфирное волокно формуется из исходного материала, содержащего смесь с каменной мукой. Содержание каменной муки составляет 3 вес.% в расчете на одежду 707 в целом. Поверхность подушки 709 покрыта таким же материалом, как материал, содержащийся в одежде 707.
На фиг.21A и 21B представлены схематические чертежи для пояснения эффекта охлаждения согласно настоящему варианту осуществления изобретения. Когда холодная вода образуется в генераторе 706 холодной и горячей воды и подается в аппарат 705 для охлаждения/нагревания, охлаждающая и осушающая поверхность/нагревательная поверхность 704 становится холодной. Охлаждение охлаждающей и осушающей поверхности/нагревательной поверхности 704 вызывает падение температуры охлаждающей и осушающей поверхности/нагревательной поверхности 704 до относительно низкой температуры относительно верхней поверхности пола 701, лицевых поверхностей стен 702 и лицевой поверхности потолка 703, вследствие закона Стефана-Больцмана тепловое излучение генерируется верхней поверхностью пола 701, лицевыми поверхностями стен 702 и лицевой поверхностью потолка 703 в направлении охлаждающей и осушающей поверхности/нагревательной поверхности 704. Такое состояние схематически показано на фиг.21A. Такое тепловое излучение происходит с высокой эффективностью благодаря принципу высокоэффективного обмена энергии посредством теплового излучения между идентичными молекулярными частицами.
Верхняя поверхность пола 701, лицевые поверхности стен 702 и лицевая поверхность потолка 703, которые выделяют тепловую энергию вследствие теплового излучения в направлении охлаждающей и осушающей поверхности/нагревательной поверхности 704, теряют тепловую энергию, и поэтому их температура незначительно падает. В результате температуры верхней поверхности пола 701, лицевых поверхностей стен 702 и лицевой поверхности потолка 703 незначительно уменьшаются относительно одежды 707 и подушки 709, которые содержат вещества, излучающие в дальней области инфракрасного спектра, с такими же молекулярными частицами, и лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые одеждой 707 и подушкой 709, поглощаются верхней поверхностью пола 701, лицевыми поверхностями стен 702 и лицевой поверхностью потолка 703. В это время теплообмен также происходит с высокой эффективностью благодаря принципу высокоэффективного обмена энергии посредством теплового излучения между идентичными молекулярными частицами.
Таким образом, тепловая энергия одежды 707 или подушки 709 поглощается охлаждающей и осушающей поверхностью/нагревательной поверхностью 704 в форме теплового излучения через посредство верхней поверхности пола 701, лицевых поверхностей стен 702 и лицевой поверхности потолка 703, и, в конечном счете, сбрасывается вне генератора 706 холодной и горячей воды. Разумеется, также имеется компонент теплового излучения, который поглощается охлаждающей и осушающей поверхностью/нагревательной поверхностью 704 (напрямую) от одежды 707 или подушки 709.
Поглощение лучей дальней области инфракрасного спектра, испускаемых одеждой 707 и подушкой 709, верхней поверхностью пола 701, лицевыми поверхностями стен 702 и лицевой поверхностью потолка 703, вызывает незначительное уменьшение температуры поверхности одежды 707 и подушки 709, создавая при этом состояние, при котором тепловое излучение от тела человека 708 поглощается более легко.
В частности, поскольку тело представляет собой нагревательное тело, которое неизменно высвобождает тепло приблизительно при 36,5°C, оно непрерывно создает тепловое излучение в направлении окружающей обстановки. Вследствие описанного выше явления, когда тепловое излучение от одежды 707 и подушки 709, в конечном счете, поглощается охлаждающей и осушающей поверхностью/нагревательной поверхностью 704 через посредство лицевых поверхностей стен 702 и т.д., величина теплоизлучения от одежды 707 и подушки 709 уменьшается (то есть температура падает), и разница между ней и величиной теплоизлучения от человека 708 увеличивается. В результате величина теплоизлучения от одежды 707 и подушки 709 в направлении человека 708 уменьшается по сравнению с ситуацией без охлаждения охлаждающей и осушающей поверхности/нагревательной поверхности 704. Другими словами, это усиливает тенденцию тепла от тела человека 708 быть поглощенным одеждой 707 и подушкой 709 в форме теплового излучения. Таким образом, потеря тепла телом человека 709 увеличивается по сравнению с ситуацией, при которой охлаждающая и осушающая поверхность/нагревательная поверхность 704 не охлаждается, и тем самым реализуется окружающая среда, в которой человек 708 чувствует прохладу.
Когда охлаждающая и осушающая поверхность/нагревательная поверхность 704 охлаждается, на охлаждающей и осушающей поверхности/нагревательной поверхности 704 осуществляется конденсация, заставляя влагу воздуха конденсироваться на охлаждающей и осушающей поверхности/нагревательной поверхности 704 в виде капель воды. Сконденсированные капли воды падают в спускной желоб 711 и сливаются вне помещения. С помощью данного механизма осуществляется удаление избытка влаги внутри комнаты 700. Удаление избытка влаги также является эффективной функцией для увеличения комфорта внутри комнаты 700.
Согласно описанному выше примеру, охлаждение охлаждающей/осушающей поверхности 704 заставляет тепловое излучение от лицевых поверхностей стен 702 и лицевой поверхности потолка 703 поглощаться охлаждающей/осушающей поверхностью 704, и тепловое излучение от одежды 707 и подушки 709 поглощаться лицевыми поверхностями стен 702 и лицевой поверхности потолка 703, исходя их принципа, при котором обмен тепловой энергии происходит с более высокой эффективностью посредством теплового излучения между идентичными молекулами. В результате величины теплоизлучения от одежды 707 и подушки 709 уменьшаются, создавая состояние, при котором тепловое излучение человека 708 поглощается более быстро. Кроме того, поглощение теплового излучение человека 708 одеждой 707 и подушкой 709 увеличивает потерю тепла человеком 708, создавая при этом окружающую среду, в которой человек 708 чувствует прохладу.
Поскольку при таком принципе холодный воздух не контактирует с кожей, отсутствует дискомфорт, являющийся следствием холодного воздуха, который наблюдается при охлаждении с помощью обычного кондиционирования воздуха. Следовательно, отсутствует переохлаждение, обусловленное холодным воздухом, или нарушение функции органов дыхания, вызываемое холодным воздухом. Более того, поскольку одновременно осуществляется удаление избытка влаги, путем уменьшения влажности создается освежающая окружающая среда. Кроме того, поскольку тепловая энергия, испускаемая телом, поглощается охлаждающей и осушающей поверхностью/нагревательной поверхностью без процесса охлаждения воздуха с помощью хладагента и охлаждения тела охлажденным воздухом, эффективность использования энергии более высокая, чем при кондиционировании воздуха. То есть эффект охлаждения можно получать с помощью более низкого энергопотребления.
Кроме того, для того, чтобы легко приспособиться к предпочтениям различных людей, поскольку эффект охлаждения одежды можно изменять, люди, чувствительные к теплу, могут носить одежду с высоким содержанием вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, в то время как люди, чувствительные к холоду, могут носить одежду с низким содержанием вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра (или, если необходимо, они могут дублировать обычное нательное белье). При охлаждении с помощью обычного кондиционирования воздуха у людей, чувствительных к холоду, дискомфорт может возникать вследствие контактирования холодного воздуха с подвергаемыми воздействию областями, такими как лицо, руки и ступни, даже если они носят многослойную одежду, в то время как органы дыхания могут подвергаться нагрузке при вдыхании холодного воздуха. Однако с использованием настоящего изобретения устраняются проблемы, вызванные холодным воздухом, и, следовательно, обеспечивается более легкое изменение окружающей среды для каждого человека в соответствии с ситуацией.
На фиг.22A и 22B представлены схематические чертежи для объяснения принципа эффекта нагревания согласно настоящему варианту осуществления изобретения. Когда горячая вода образуется в генераторе 706 холодной и горячей воды и подается в аппарат 705 для охлаждения/нагревания, охлаждающая и осушающая поверхность/нагревательная поверхность 704 становится нагретой. Нагревание охлаждающей и осушающей поверхности/нагревательной поверхности 704 вызывает повышение температуры охлаждающей и осушающей поверхности/нагревательной поверхности 704 до относительно более высокой температуры по сравнению с температурой верхней поверхности пола 701, лицевых поверхностей стен 702 и лицевой поверхности потолка 703; вследствие закона Стефана-Больцмана тепловое излучение выделяется охлаждающей и осушающей поверхностью/нагревательной поверхностью 704 в направлении верхней поверхности пола 701, лицевых поверхностей стен 702 и лицевой поверхности потолка 703. Такое состояние схематически показано на фиг.22A. Такое излучение тепла происходит с высокой эффективностью благодаря принципу высокоэффективного обмена энергией между идентичными молекулярными частицами посредством теплового излучения.
Верхняя поверхность пола 701, лицевые поверхности стен 702 и лицевая поверхность потолка 703, которым посредством теплового излучения была передана тепловая энергия от охлаждающей и осушающей поверхности/нагревательной поверхности 704, обрели тепловую энергию, и поэтому их температура незначительно повысилась. В результате температуры верхней поверхности пола 701, лицевых поверхностей стен 702 и лицевой поверхности потолка 703 незначительно повысились относительно одежды 707 и подушки 709, которые содержат вещества, излучающие в дальней области инфракрасного спектра, с такими же молекулярными частицами, и величины теплоизлучения от верхней поверхности пола 701, лицевых поверхностей стен 702 и лицевой поверхности потолка 703 стали больше, чем величины теплоизлучения от одежды 707 и подушки 709, так что от верхней поверхности пола 701, лицевых поверхностей стен 702 и лицевой поверхности потолка 703 в направлении одежды 707 и подушки 709 генерируется тепловое излучение. В это время теплообмен также происходит с высокой эффективностью благодаря принципу высокоэффективного обмена энергией посредством теплового излучения между идентичными молекулярными частицами. Разумеется, также имеется компонент теплового излучения, который напрямую переносится от охлаждающей и осушающей поверхности/нагревательной поверхности 704 к одежде 707 или подушке 709.
Генерирование теплового излучения верхней поверхностью пола 701, лицевыми поверхностями стен 702 и лицевой поверхностью потолка 703 в направлении одежды 707 и подушки 709 вызывает увеличение температур поверхности одежды 707 и подушки 709, так что величины теплоизлучения одежды 707 и подушки 709 становятся больше, чем в том случае, когда охлаждающая и осушающая поверхность/нагревательная поверхность 704 не нагрета. В результате величина теплоизлучения, выделяемая телом человека 708 в направлении одежды 707 и подушки 709, становится ниже, и потери тепла телом человека 708 в окружающей обстановке уменьшаются, при этом сводя к минимуму прохладу, ощущаемую человеком 708, и создавая эффект нагревания.
Материал, содержащий вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, также можно применять в половиках или диванах-футонах. Материал, содержащий вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, также можно использовать в предмете обстановки, таком как софа. Можно производить половики, диваны-футоны, софы и т.п., проявляющие такую же функцию, как описанная выше одежда 707 или подушка 709.
Верхняя поверхность пола также может содержать устройство обогрева пола для нагревания верхней поверхности пола. В таких случаях не требуется, чтобы охлаждающая и осушающая поверхность/нагревательная поверхность 704 нагревалась (хотя, конечно, она все же может нагреваться). Обогрев будет обеспечивать тепло от верхней поверхности пола, переносимое на материал через посредство лицевых поверхностей стен и лицевой поверхности потолка, создавая при этом эффект нагревания. Описанные выше примеры предполагают конструкцию, которая обеспечивает выбор охлаждения и обогрева, но можно применять конструкцию только с одним охлаждением или только с одним обогревом.
Изобретение не ограничивается описанными выше различными вариантами осуществления изобретения, и могут быть использованы другие варианты осуществления изобретения, такие как описанные ниже примеры.
1. Система регулирования окружающей среды внутри помещения, содержащая:
внутреннее пространство помещения, снабженное верхней поверхностью пола, лицевыми поверхностями стен и лицевой поверхностью потолка,
аппарат для нагревания, сконструированный из материала, содержащего, по меньшей мере, 3 вес.% материала с коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,8 или более, и содержащий нагревательную поверхность, подвергаемую воздействию со стороны внутреннего пространства помещения, и
охлаждающее/осушающее устройство, сконструированное из материала, содержащего, по меньшей мере, 3 вес.% материала с коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,8 или более, и содержащее охлаждающую/осушающую поверхность, подвергаемую воздействию со стороны внутреннего пространства помещения,
в которой верхняя поверхность пола и лицевые поверхности стен или верхняя поверхность пола и лицевая поверхность потолка содержат, по меньшей мере, 3 вес.% материала с коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,8 или более.
2. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по упомянутому выше п.1, в которой:
материал с коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,8 или более, представляет собой материал из природного камня,
верхняя поверхность пола состоит из каменной напольной панели, полученной обработкой материала из природного камня, и
верхняя поверхность пола представляет собой нагревательную поверхность.
3. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по упомянутому выше п.1 или 2, в которой лицевые поверхности стен или лицевая поверхность потолка содержат измельченный продукт из материала с коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,8 или более.
4. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по любому из упомянутых выше пп.1-3, в которой верхняя поверхность пола и лицевые поверхности стен или верхняя поверхность пола и лицевая поверхность потолка имеют общую теплоемкость, по меньшей мере, вдвое превышающую теплоемкость объема воздуха во внутреннем пространстве помещения.
5. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по любому из упомянутых выше пп.1-4, в которой охлаждающая/осушающая поверхность содержит:
металлический материал, который охлаждается, и
слой покрытия, содержащего материал с коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,8 или более, покрывающий поверхность металлического материала.
6. Система регулирования окружающей среды внутри помещения, содержащая:
элемент конструкции внутренней поверхности помещения внутри комнаты, который содержит первый материал с коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,8 или более, который поглощает лучи дальней области инфракрасного спектра, генерируемые в комнате,
охлаждающую/осушающую поверхность, которая содержит первый материал и которая при ее охлаждении поглощает лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые первым материалом, и
охлаждающее/осушающее устройство, которое охлаждает охлаждающую/осушающую поверхность.
7. Система регулирования окружающей среды внутри помещения, содержащая:
первую комнату, которая содержит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, по меньшей мере, на части внутренней поверхности,
охлаждающую/осушающую поверхность, которая расположена в первой комнате и содержит вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, и которая при ее охлаждении осуществляет удаление избытка влаги путем конденсации, и
средство для сбора капель воды, которое собирает капли воды, сконденсированные на охлаждающей/осушающей поверхности.
8. Система регулирования окружающей среды внутри помещения, содержащая:
первую комнату, которая содержит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, по меньшей мере, на части внутренней поверхности, и
нагревательную поверхность, которая расположена в первой комнате и содержит вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, и нагревается.
9. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по упомянутому выше п.7 или 8, которая снабжена второй комнатой, смежной с первой комнатой, и содержит вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, по меньшей мере, на части внутренней поверхности.
10. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по упомянутому выше п.7 или 8, в которой лицевые поверхности стен первой комнаты представляют собой стены с покрытием, содержащим, по меньшей мере, 1 вес.% измельченного материала, состоящего из такого же материала, как вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра.
11. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по упомянутому выше п.9, которая снабжена:
перегораживающим средством, которое разделяет первую комнату и вторую комнату,
перегораживающим средством, содержащим вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра.
12. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по упомянутому выше п.9, в которой:
первая комната и/или вторая комната снабжена кладовкой с открывающимся и закрывающимся средством, и
когда закрыты, поверхности открывающегося и закрывающегося средства со стороны первой или второй комнаты содержат вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра.
13. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по упомянутому выше п.7, в которой охлаждающая/осушающая поверхность сконструирована со слоем покрытия, содержащего вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, образованного на металлической поверхности.
14. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по упомянутому выше п.8, в которой нагревательная поверхность сконструирована со слоем покрытия, содержащего вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, образованного на металлической поверхности.
В качестве примеров регулирования окружающей среды в жилых помещениях путем применения системы регулирования окружающей среды внутри помещения согласно изобретению можно упомянуть следующие способы.
15. Способ регулирования окружающей среды в жилых помещениях, в соответствии с которым
в комнате, содержащей вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, по меньшей мере, на части внутренней поверхности,
охлаждающая/осушающая поверхность, которая расположена в комнате, содержит вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, и осуществляет удаление избытка влаги путем конденсации при ее охлаждении, охлаждается,
и величина теплоизлучения материала, содержащего вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, уменьшается.
16. Способ регулирования окружающей среды в жилых помещениях, в соответствии с которым
в комнате, содержащей вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, по меньшей мере, на части внутренней поверхности,
способная нагреваться нагревательная поверхность, которая расположена в комнате и содержит вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, нагревается,
и величина теплоизлучения материала, содержащего вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, повышается.
17. Способ регулирования окружающей среды в жилых помещениях по упомянутому выше п.16, в котором нагревательная поверхность представляет собой верхнюю поверхность пола.
Система по упомянутому выше п.1 характеризуется тем, что содержит внутреннее пространство помещения, состоящее из верхней поверхности пола, лицевых поверхностей стен и лицевой поверхности потолка; аппарат для нагревания, сконструированный из материала, содержащего, по меньшей мере, 3 вес.% материала с коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,8 или более, и имеющим нагревательную поверхность, подвергаемую воздействию со стороны внутреннего пространства помещения; и охлаждающее/осушающее устройство, сконструированное из материала, содержащего, по меньшей мере, 3 вес.% материала с коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,8 или более, и имеющим охлаждающую/осушающую поверхность, подвергаемую воздействию со стороны внутреннего пространства помещения; в которой верхняя поверхность пола и лицевые поверхности стен или верхняя поверхность пола и лицевая поверхность потолка содержат, по меньшей мере, 3 вес.% материала с коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,8 или более.
Согласно системе по п.1, нагревательная поверхность нагревается, генерируя при этом тепловое излучение (теплоизлучение) в форме испускания лучей дальней области инфракрасного спектра от материала с коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,8 или более, содержащегося ней (такой материал дальнейшем будет упоминаться как "вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра"). В этот момент, поскольку (a) нагревательная поверхность подвергается воздействию со стороны внутреннего пространства помещения, (b) обмен излучением и поглощение инфракрасных лучей происходит между одинаковыми материалами, и (c) вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, содержится на совокупных участках, таких как пол и потолок или пол и стены, с которыми электромагнитные волны, испускаемые в комнате, будут обязательно контактировать, при этом тепловая энергия, испускаемая нагревательной поверхностью, эффективно поглощается полом или потолком, или полом, или стенами.
Остальная часть вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, которая поглотила теплоту излучения от нагревательной поверхности, испускает вторичное излучение поглощенного тепла в виде лучей дальней области инфракрасного спектра. Многократное повторение такого действия вызывает наполнение внутреннего пространства комнаты теплотой излучения со всех сторон. Таким образом, теплота излучения испускается в комнате со всех сторон, и человек в комнате чувствует тепло, воспринимая теплоту излучения. В добавление к этому теплота излучения также поглощается компонентами воздуха внутри комнаты (в основном влагой и диоксидом углерода), поглощающими в дальней области инфракрасного спектра, при этом атмосферная температура в комнате повышается.
Благодаря данному механизму тепловая энергия, необходимая для нагрева нагревательной поверхности, испускается в комнату в виде теплоты излучения нагревательной поверхности. Указанная теплота излучения поглощается такими же компонентами материала (веществом, излучающем в дальней области инфракрасного спектра) пола, стен и потолка, как компоненты материала нагревательной поверхности. Испускание и поглощение тепловой энергии представляет собой обмен энергией с помощью явления резонанса через посредство лучей дальней области инфракрасного спектра в виде молекулярной колебательной энергии между идентичными молекулами. Следовательно, испускание и поглощение тепловой энергии осуществляется с высокой эффективностью и низкими потерями. Пол, стены и потолок, которые приняли теплоту излучения, генерируют вторичное излучение в комнате, и с помощью теплоты излучения оно нагревает тело человека в комнате или компоненты воздуха во внутреннем пространстве помещения, поглощающие в дальней области инфракрасного спектра.
Поскольку такое нагревание не связано с горячим воздухом, проблемы, вызванные контактом горячего воздуха с кожей, не возникают. Более того, поскольку поток горячего воздуха не используется, и излучение осуществляется равномерно на протяжении всего внутреннего пространства помещения, можно уменьшать перепад распределения температур по вертикали внутреннего пространства помещения. Кроме того, компоненты теплоты излучения, генерируемые вторичным излучением пола или стен, которые не были поглощены телом или компонентами воздуха, поглощающими в дальней области инфракрасного спектра, повторно поглощаются другими участками пола или стен и переизлучаются во внутреннем пространстве помещения, воспроизводя при этом тот же самый эффект. В это время лучи дальней области инфракрасного спектра, которые не были поглощены телом или компонентами воздуха, поглощающими в дальней области инфракрасного спектра, подвергаются многократно повторяющемуся циклу: излучение -> поглощение -> переизлучение лучей дальней области инфракрасного спектра между идентичными молекулами, и, следовательно, могут использоваться (или расходоваться) для нагревания тела или компонентов воздуха, поглощающих в дальней области инфракрасного спектра, для того чтобы можно было избежать потери тепловой энергии, подаваемой от нагревательной поверхности. Поэтому возможно осуществлять равномерное нагревание компонентов воздуха, поглощающих в дальней области инфракрасного спектра, на протяжении всей комнаты, и избегать нерационального нагревания. По указанным причинам нагревание может осуществляться с экономией энергии.
Поскольку настоящее изобретение представляет собой способ, вызывающий поглощение теплоты излучения телом человека во внутреннем пространстве помещения для создания у человека ощущения тепла, термин "нагревание" будет применяться для обозначения "эффекта создания у человека ощущения тепла во внутреннем пространстве помещения". Аналогично термин "охлаждение" будет применяться для обозначения "эффекта создания у человека ощущения прохлады во внутреннем пространстве помещения".
В описанной выше системе 1 охлаждение охлаждающей/осушающей поверхности приводит к значительному нарушению теплового равновесия для того, чтобы вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, содержащееся на охлаждающей/осушающей поверхности, эффективно поглощало теплоту излучения пола, стен или потолка в качестве внутренних поверхностей комнаты. При этом используется основной принцип, согласно которому объект с превосходной способностью испускать лучи дальней области инфракрасного спектра также обладает превосходной способностью поглощать лучи дальней области инфракрасного спектра. При поглощении теплоты излучения охлаждающей/осушающей поверхностью, поскольку (a) охлаждающая/осушающая поверхность подвергается воздействию со стороны внутреннего пространства помещения, (b) обмен испускаемыми и поглощаемыми инфракрасными лучами происходит между одинаковыми материалами и (c) лучи дальней области инфракрасного спектра испускаются из мест, которые не расположены в пределах непосредственной видимости охлаждающей/осушающей поверхности в сочетании с полом и потолком или полом и стенами, теплота излучения эффективно поглощается охлаждающей/осушающей поверхностью от пола или потолка или от пола или стен. Пол, стены или потолок, которые вызвали поглощение тепла в форме излучения на охлаждающей/осушающей поверхности, проявляют повышенную способность поглощать тепловую энергию тела во внутреннем пространстве помещения или тепловую энергию компонентов воздуха во внутреннем пространстве помещения, поглощающих в дальней области инфракрасного спектра, в форме теплоты излучения. Это заставляет отдавать тепло, генерируемое телом во внутреннем пространстве помещения, или тепло компонентов воздуха во внутреннем пространстве помещения, поглощающих в дальней области инфракрасного спектра, полу, стенам и потолку в форме теплоты излучения, для того, чтобы человек чувствовал прохладу, и температура внутри помещения понижалась. Таким образом с помощью указанного принципа получают эффект охлаждения.
Такой эффект также сопровождается осушающей функцией, которая действует при использовании охлаждающей/осушающей поверхности. Поскольку охлаждающая/осушающая поверхность охлаждается, чтобы обеспечить конденсацию водяного пара во внутреннем пространстве помещения, выбирают подходящую температуру поверхности. Сконденсированные капли воды падают и извлекаются, обеспечивая при этом удаление избытка влаги из внутреннего пространства помещения. Поскольку влага воздуха представляет собой вещество, поглощающее лучи дальней области инфракрасного спектра, она препятствует осуществлению функции лицевых поверхностей стен и т.д. по повышенному поглощению лучей дальней области инфракрасного спектра, используя вышеупомянутое излучение, и препятствует осуществлению функции лицевых поверхностей стен и т.д. по поглощению лучей дальней области инфракрасного спектра от тела. Следовательно, осуществляя удаление избытка влаги из внутреннего пространства помещения для удаления влаги воздуха во внутреннем пространстве помещения, можно увеличивать эффективность вышеупомянутого эффекта охлаждения, при котором используется излучение. Кроме того, поскольку с удалением избытка влаги показатель дискомфорта уменьшается, можно увеличивать эффект охлаждения также с этой точки зрения. Функция охлаждения системы регулирования окружающей среды внутри помещения согласно изобретению представляет собой систему, которая поглощает теплоту излучения охлаждающей/осушающей поверхности, и, следовательно, создается эффект непринудительного охлаждения, при помощи которого комнатная температура понижается на 5°C или более, как с обычным аппаратом охлаждения конвекционного типа. Однако применение в сочетании вышеупомянутой осушающей функции может увеличивать эффективность поглощения теплоты излучения тела строительными материалами в комнате, в то же время также противодействуя высокой температуре и высокой влажности в летний сезон и обеспечивая более комфортабельную окружающую среду проживания.
При таком механизме охлаждения перенос тепловой энергии посредством излучения между идентичными молекулами используется, чтобы вызвать поглощение тепловой энергии охлаждающей/осушающей поверхностью во внутреннем пространстве помещения, и, следовательно, эффективность переноса тепловой энергии высокая, и тепловая энергия во внутреннем пространстве помещения может эффективно поглощаться охлаждающей/осушающей поверхностью. Для получения высокой эффективности охлаждения охлаждающую/осушающую поверхность также можно непосредственно охлаждать с помощью охлаждающего устройства. Таким образом, можно повышать эффективность использования энергии, необходимой для охлаждения охлаждающей/осушающей поверхности.
Кроме того, поскольку не применяется перемещение охлажденного воздуха, не возникает проблем, вызванных непосредственным контактом потока воздуха с кожей, как при охлаждении с помощью системы с конвективными потоками. Кроме того, поскольку не используется поток холодного воздуха, и излучение осуществляется равномерно на протяжении всего внутреннего пространства помещения, можно уменьшать перепад распределения температур по вертикали внутреннего пространства помещения.
Как объяснялось выше, согласно настоящему изобретению тепло подается к телу с использованием испускания лучей дальней области инфракрасного спектра, генерируемых элементами, образующими внутреннюю поверхность комнаты, или тепло от тела поглощается элементами, образующими внутреннюю поверхность комнаты, которая оказалась чувствительной к поглощению теплоты излучения. Следовательно, энергопотери являются более низкими, а эффективность использования энергии более высокой, по сравнению с конвективной системой. При конвективной системе необходима 2-стадийная процедура теплообмена, при которой воздух нагревается или охлаждается, а тело человека охлаждается или нагревается воздухом, и, следовательно, потери во время теплообмена являются значительными. В отличие от этого, хотя согласно изобретению нагревание или охлаждение компонентов воздуха, поглощающих в дальней области инфракрасного спектра, проводится, оно осуществляется путем прямого теплообмена с телом с использованием излучения, и, следовательно, потери во время теплообмена можно уменьшать. Более того, поскольку верхняя поверхность пола или лицевые поверхности стен применяются в качестве источников тепла или источников холодной энергии, на эффект излучения можно равномерно воздействовать на протяжении всего внутреннего пространства помещения. Следовательно, повышается равномерность эффекта, и можно повышать эффективность использования энергии для нагревания или охлаждения.
Вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, применяемое в упомянутой выше системе 1, предпочтительно представляет собой материал с коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,8 или более. В качестве таких материалов можно выбрать природный камень или различные керамические материалы с коэффициентами излучения в дальней области инфракрасного спектра 0,8 или более. Желателен более высокий коэффициент излучения, и, в частности, более высокий эффект можно получать при значении 0,9 или более. Коэффициент излучения материала определяется как W/W0, где W0 представляет собой энергию излучения лучей дальней области инфракрасного спектра, испускаемых абсолютно черным телом, и W представляет собой энергию излучения лучей дальней области инфракрасного спектра, испускаемых материалом в таких же условиях. Лучи дальней области инфракрасного спектра представляют собой электромагнитные волны с длиной волны 3-1000 мкм.
Поскольку в изобретении используется явление, благодаря которому обмен теплотой излучения между одинаковыми материалами происходит с высокой эффективностью, коэффициент излучения ниже указанного значения для вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, будет увеличивать потери во время испускания и поглощения лучей дальней области инфракрасного спектра, тем самым снижая эффективность использования вводимой для нагревания и охлаждения энергии. Например, металл, имеющий низкий коэффициент излучения и, следовательно, низкую способность к теплообмену посредством испускания/поглощения (низкую теплообменную способность), в то же время используется главным образом для теплообмена при конвекции. В таких случаях нельзя получить эффект согласно изобретению. Даже материалы с низкими теплоемкостями, такие как дерево, нежелательны в качестве веществ, излучающих в дальней области инфракрасного спектра, согласно изобретению из-за их низких теплообменных способностей.
Содержание вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, на верхней поверхности пола, лицевых поверхностях стен и лицевой поверхности потолка предпочтительно составляет, по меньшей мере, 3 вес.%. Согласно экспериментальным данным, было установлено, что содержание 3 вес.% или более создает значительный эффект теплообмена посредством вышеупомянутого явления излучения. С другой стороны, при содержании более 20 вес.% появляется тенденция к достижению предельной (насыщению) эффективности теплообмена. Верхняя граница содержания вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, следовательно, составляет приблизительно 20-30 вес.%. Впрочем, можно включать более высокую долю вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра. Также для образования верхней поверхности пола, лицевых поверхностей стен или лицевой поверхности потолка можно применять материал, излучающий лучи дальней области инфракрасного спектра сам по себе. Вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, можно включать в стены и потолок упомянутой выше системы 1. Участки, которые функционируют в качестве нагревательных поверхностей и охлаждающих/осушающих поверхностей, предпочтительно имеют повышенные содержания вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, с точки зрения обеспечения способности к теплообмену посредством испускания/поглощения.
Упомянутая выше система 2 соответствует упомянутой выше системе 1, в которой применяется материал из природного камня с коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,8 или более, и верхняя поверхность пола сконструирована из каменной напольной панели, получаемой обработкой материала из природного камня, с применением верхней поверхности пола в качестве нагревательной поверхности. Согласно упомянутой выше системе 2, верхняя поверхность пола сконструирована из каменной панели с превосходными характеристиками излучения лучей дальней области инфракрасного спектра, для того чтобы верхняя поверхность пола могла функционировать в качестве теплоаккумулирующего слоя с большой теплоемкостью, и описанные выше эффект нагревания и эффект охлаждения можно было получать в большей степени. Применяя верхнюю поверхность пола в качестве нагревательной поверхности, можно создавать эффект обогрева пола во время нагревания.
Упомянутая выше система 3 соответствует упомянутой выше системе по п.1 или 2, в которой лицевые поверхности стен или лицевая поверхность потолка содержат измельченный продукт из материала с коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,8 или более. Например, когда применяется камень с высоким коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, иногда трудно применять камень сам по себе в качестве лицевой поверхности стены или лицевой поверхности потолка из соображений стоимости материала или стоимости обработки. В таких случаях измельченный песок из камня смешивают с существующей лицевой поверхностью стены (например, оштукатуренной стены) или строительным материалом (например, гипсокартоном) для придания строительному материалу функции вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра. Это даст возможность внедрить изобретение, в то же время используя традиционное устройство жилого дома или способ жилищного строительства. Также выгодным является помол, поскольку он может увеличивать площадь поверхности вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, и увеличивать коэффициент излучения в дальней области инфракрасного спектра.
Когда верхняя поверхность пола сконструирована из каменной напольной панели, и лицевые поверхности стен или лицевая поверхность потолка сконструированы из измельченного камня, включенного в обычный строительный материал, возможно получение системы регулирования окружающей среды внутри помещения с эффектами быстрого первоначального нагревания и охлаждения. В таком случае теплоемкость является относительно большой, поскольку верхняя поверхность пола сконструирована из камня как такового. В отличие от этого лицевые поверхности стен или лицевая поверхность потолка представляют собой строительные материалы, содержащие измельченный камень, применяемый на верхней поверхности пола, и, следовательно, их теплоемкости относительно меньше, чем теплоемкость верхней поверхности пола. Поэтому эффекты от изменений температуры верхней поверхности пола посредством излучения легко достигают лицевых поверхностей стен и лицевой поверхности потолка. Следовательно, повышается скорость, с которой температура стены или потолка следует за температурой верхней поверхности пола посредством испускания и поглощения лучей дальней области инфракрасного спектра, и сокращается время, необходимое для того, чтобы почувствовать эффект нагревания или охлаждения после переключения тумблера мощности в состояние "вкл.". Поскольку более низкая теплоемкость лицевой поверхности стены или лицевой поверхности потолка выгодна для получения такого эффекта, также с такой точки зрения, верхняя граница содержания измельченного камня на лицевой поверхности стены или лицевой поверхности потолка предпочтительно составляет приблизительно 20-30 вес.%.
Упомянутая выше система 4 соответствует любой из упомянутых выше систем 1-3, в которых верхняя поверхность пола и лицевые поверхности стен или верхняя поверхность пола и лицевая поверхность потолка имеют общую теплоемкость, по меньшей мере, вдвое превышающую теплоемкость объема воздуха во внутреннем пространстве помещения. Значение, применяемое для теплоемкости объема воздуха во внутреннем пространстве помещения, представляет собой значение, измеренное в условиях с атмосферной температурой 20°C и влажностью 50%. В упомянутых выше системах 1-3 присутствие вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, в элементе внутренней поверхности, образующем комнату, обеспечивает нагревание посредством испускания лучей дальней области инфракрасного спектра веществом, излучающим в дальней области инфракрасного спектра; или обеспечивает охлаждение посредством поглощения лучей дальней области инфракрасного спектра материалом, излучающим инфракрасные лучи. Осуществляется ли в это время испускание лучей дальней области инфракрасного спектра или поглощение лучей дальней области инфракрасного спектра, определяется отклонением от состояния термического равновесия или, другими словами, углом наклона градиента тепла (температуры).
Для объекта A и объекта B угол наклона градиента тепла (температуры) представляет собой угол наклона от объекта с относительно высокой температурой к объекту с относительно низкой температурой. Исходя из термодинамических принципов, перенос тепла не происходит, если температура обоих объектов одинакова. Когда тепло переносится от объекта A к объекту В так, что объект В нагревается, если обе теплоемкости приблизительно равны, быстро достигается тепловое равновесие, вызывающее прекращение переноса тепла (то есть эффект нагревания слабый), и, следовательно, важно, чтобы теплоемкость объекта A имела большее значение, чем теплоемкость объекта B. Можно считать, что это также применимо в том случае, когда тепло вовлекается в объект A, охлаждая при этом объект B.
Следовательно, в упомянутой выше системе (4) теплоемкости верхней поверхности пола и лицевых поверхностей стен или верхней поверхности пола и лицевой поверхности потолка, которые соответствуют объекту A в упомянутом выше пояснении, по меньшей мере, вдвое больше теплоемкости воздуха во внутреннем пространстве помещения, который соответствует объекту В в упомянутом выше пояснении. Это позволит более эффективно осуществляться нагреванию или охлаждению компонентов воздуха во внутреннем пространстве помещения, поглощающих в дальней области инфракрасного спектра.
Упомянутая выше система 5 соответствует системе по любому из упомянутых выше пп.1-4, в которой охлаждающая/осушающая поверхность содержит металлический материал, который охлаждается, и слой покрытия, содержащий материал с коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра 0,8 или более и покрывающий поверхность металлического материала. Как упомянуто выше, описанное здесь изобретение основано на основном физическом принципе, что обмен теплом посредством лучей дальней области инфракрасного спектра наиболее эффективно происходит между идентичными молекулами (между идентичными материалами). Следовательно, если охлаждающая/осушающая поверхность, которая поглощает тепловое излучение во внутреннем пространстве помещения, представляет собой металлический материал, в котором предпочтительным является обычный перенос тепла, эффективность поглощения теплоты излучения низкая (металлическая поверхность является хорошей отражающей поверхностью для лучей дальней области инфракрасного спектра), и вышеупомянутый принцип согласно настоящему изобретению эффективно не функционирует.
Согласно упомянутой выше системе 5, верхняя поверхность охлаждающей/осушающей поверхности покрыта веществом, излучающим в дальней области инфракрасного спектра и содержащимся на верхней поверхности пола и лицевых поверхностях стен или верхней поверхности пола и лицевой поверхности потолка, и, следовательно, перенос тепла посредством излучения может происходить с высокой эффективностью между охлаждающей/осушающей поверхностью и верхней поверхностью пола и лицевыми поверхностями стен, или между охлаждающей/осушающей поверхностью и верхней поверхностью пола и лицевой поверхностью потолка. Также, поскольку нижний слой охлаждающей/осушающей поверхности сконструирован из металлического материала (например, алюминия или меди) с хорошей теплопроводностью, можно эффективно охлаждать верхнюю поверхность охлаждающей/осушающей поверхности. Впрочем, низкое содержание вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, в слое покрытия будет уменьшать функцию слоя покрытия по поглощению теплоты излучения, и, следовательно, содержание вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, в слое покрытия составляет 3 вес.% или более и предпочтительно 10 вес.% или более.
Упомянутая выше система 6 характеризуется наличием внутри комнаты элемента конструкции внутренней поверхности, который содержит первый материал с коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,8 или более, который поглощает лучи дальней области инфракрасного спектра, генерируемые в комнате; охлаждающей/осушающей поверхности, которая содержит первый материал и которая при охлаждении поглощает лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые первым материалом; и охлаждающего/осушающего устройства, которое охлаждает охлаждающую/осушающую поверхность.
В упомянутой выше системе 6 элемент конструкции внутренней поверхности во внутреннем пространстве помещения представляет собой, по меньшей мере, один из элементов, образующих пол, стены и потолок. В упомянутой выше системе 6 при охлаждении охлаждающей/осушающей поверхности преднамеренно создается градиент тепла от элемента конструкции внутренней поверхности в направлении охлаждающей/осушающей поверхности, создающий при этом поток теплоты излучения от элемента конструкции внутренней поверхности в направлении охлаждающей/осушающей поверхности, снижающий тепло элемента конструкции внутренней поверхности и образующий градиент тепла от человека, находящегося во внутреннем пространстве помещения, или от воздуха, находящегося во внутреннем пространстве помещения, в направлении элемента конструкции внутренней поверхности. Это вызывает активное поглощение теплового излучения человека, находящегося во внутреннем пространстве помещения, или компонентов воздуха, находящихся во внутреннем пространстве помещения и поглощающих в дальней области инфракрасного спектра, элементом конструкции внутренней поверхности и создание эффекта охлаждения.
Поскольку тело человека в упомянутой выше системе 6 охлаждается с применением излучения, можно получать более высокую эффективность использования энергии по сравнению с системой охлаждения конвекционного типа, которая производит холодный воздух и доставляет его во внутреннее пространство помещения. В частности, поскольку холодный воздух непосредственно не контактирует с кожей, можно избегать дискомфорта или неблагоприятных воздействий на здоровье, возникающих при контакте холодного воздуха с кожей.
В системе кондиционирования воздуха такого типа, где холодный воздух контактирует с кожей (то есть традиционного конвекционного типа), необходим 2-стадийный теплообмен, вследствие которого производится холодный воздух и контактирует с телом человека, и, следовательно, энергопотери во время теплообмена (потери на преобразование) являются значительными. В результате с учетом ожидаемых потерь на преобразование воздух должен чрезмерно охлаждаться, так что атмосферная температура во внутреннем пространстве помещения также проявляет тенденцию к чрезмерному понижению. Это является причиной "простудного заболевания".
Поскольку при охлаждении тела посредством излучения можно свести к минимуму такие потери на преобразование, и тело охлаждается напрямую, нет необходимости чрезмерно охлаждать воздух во внутреннем пространстве помещения. Поэтому появление простудного заболевания можно предотвращать.
В системе согласно изобретению используется явление испускания и поглощения лучей дальней области инфракрасного спектра строительными материалами комнат (элементами пола, стены и потолка). Следовательно, в случае применения низкой доли строительных материалов, проявляющих такое явление, эффект уменьшается. Относительная доля площади участков, содержащих вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, от общей площади верхней поверхности пола и лицевых поверхностей стен или верхней поверхности пола и лицевой поверхности потолка составляет 50% или более, предпочтительно 60% или более и более предпочтительно - 70% или более. Такая относительная доля даст возможность более эффективно проявиться функции нагревания и функции охлаждения посредством излучения.
Упомянутая выше система 7 характеризуется наличием первой комнаты, которая содержит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, по меньшей мере, на части внутренней поверхности; наличием охлаждающей/осушающей поверхности, которая расположена в комнате и содержит вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, и которая при ее охлаждении осуществляет удаление избытка влаги путем конденсации; и наличием средства для сбора капель воды, которое собирает капли воды, сконденсированные на охлаждающей/осушающей поверхности.
Упомянутая выше система 8 характеризуется наличием первой комнаты, которая содержит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, по меньшей мере, на части внутренней поверхности; и наличием нагревательной поверхности, которая расположена в комнате, содержит вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, и нагревается.
Здесь вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, представляет собой вещество, состоящее из молекулярных частиц, идентичных частицам вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра (вещества с таким же составом и такой же молекулярной структурой).
В упомянутых выше системах 7 и 8 доля участков, содержащих вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, на внутренней поверхности комнаты, предпочтительно составляет, по меньшей мере, 25%, более предпочтительно, по меньшей мере, 40% и еще более предпочтительно, по меньшей мере, 60%. Причина состоит в том, что поскольку площадь внутренней поверхности комнаты используется для поглощения теплового излучения тела и доставки теплового излучения к телу, более значительная доля площади участков, способствующих теплообмену, будет повышать эффект охлаждения или эффект нагревания. Внутренние поверхности комнаты представляют собой лицевые поверхности внутри комнаты и включают в себя верхнюю поверхность пола, лицевые поверхности стен и лицевую поверхность потолка, а также проходы, такие как двери прихожей или других комнат, двери кладовки, окна и т.п.
Система согласно изобретению может содержать конструкцию, в которой такое же вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, добавляется к одной или нескольким лицевым поверхностям, выбранным среди лицевых поверхностей стен, верхней поверхности пола и лицевой поверхности потолка. Однако в обычном доме лицевые поверхности стен наиболее эффективны в качестве мест для включения в них такого же вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, как вещество лицевой поверхности, которая функционирует как охлаждающая/осушающая поверхность или нагревательная поверхность. Причина состоит в том, что в комнате обычного дома площадь лицевых поверхностей стен составляет наибольшую часть площади, образующей внутреннее пространство помещения, и может эффективно воспринимать излучение от тела вне зависимости от положения тела. Если позволительно с точки зрения стоимости, наиболее значительный эффект получается, если две или более лицевых поверхностей среди верхней поверхности пола, лицевых поверхностей стен и лицевой поверхности потолка, и более предпочтительно - все лицевые поверхности содержат вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра.
Согласно упомянутой выше системе 7, охлаждение охлаждающей/осушающей поверхности снижает температуру вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, на охлаждающей/осушающей поверхности относительно вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, на внутренней поверхности (например, на лицевых поверхностях стен) первой комнаты. При наличии двух объектов, обладающих перепадом температур, тепловое излучение испускается объектом с относительно высокой температурой в направлении объекта с низкой температурой. Согласно закону Стефана-Больцмана, перенос энергии излучения прямо пропорционален температуре, взятой в четвертой степени. Когда такое явление происходит между одинаковыми веществами (между идентичными молекулярными частицами), идентичные молекулярные колебания вызывают перенос тепловой энергии, происходящий с высокой эффективностью, подобно обмену энергией при резонансе.
Благодаря упомянутому явлению тепловая энергия переносится в форме теплового излучения от внутренней поверхности первой комнаты в направлении охлажденной охлаждающей/осушающей поверхности. Тепловая энергия сбрасывается системой через средство охлаждения, которое охлаждает охлаждающую/осушающую поверхность. Вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, на внутренней поверхности первой комнаты сбрасывает тепловую энергию в форме теплового излучения, и температура падает пропорционально такому количеству. Когда на охлаждающей/осушающей поверхности и внутренней поверхности первой комнаты не присутствует одинаковое вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, перенос энергии посредством теплового излучения между идентичными молекулярными частицами не происходит с высокой эффективностью, и эффект снижения температуры является минимальным.
Когда температура вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, на внутренней поверхности первой комнаты понижается, из-за переноса тепла между твердыми материалами понижается температура участка поверхности стен как основного материала (основания). В результате повышается функция поглощения лучей дальней области инфракрасного спектра от тела, проявляемая участками внутренней поверхности первой комнаты, содержащими вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра. Другими словами, перепад температуры между телом и участками внутренней поверхности первой комнаты, содержащими вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, становится больше, и энергия излучения тела быстро поглощается внутренней поверхностью первой комнаты пропорционально перепаду температуры, взятому в четвертой степени. В это время так же действует эффект поглощения теплового излучения охлаждающей/осушающей поверхностью непосредственно от тела.
Поскольку можно обеспечивать относительно большую площадь внутренней поверхности первой комнаты по сравнению с площадью охлаждающей/осушающей поверхности, общее количество теплового излучения тела в направлении внутренней поверхности первой комнаты действует на площадь участков внутренней поверхности первой комнаты, содержащих материал, испускающий лучи дальней области инфракрасного спектра. Следовательно, тепловое излучение тела поглощается участком с обширной площадью. Тепловое излучение тела, в конечном счете, поглощается охлаждающей/осушающей поверхностью и сбрасывается системой. Явление, посредством которого тепловое излучение тела поглощается охлаждающей/осушающей поверхностью через посредство внутренней поверхности первой комнаты, соответствует принципу получения эффекта охлаждения согласно изобретению. То есть можно сказать, что принцип согласно изобретению представляет собой обмен тепловой энергией посредством теплового излучения, которое охлаждает внутреннюю поверхность комнаты, придавая ей функцию непрямого (вторичного) источника холодной энергии, и поэтому тепловое излучение тела интенсивно поглощается не только охлаждающей/осушающей поверхностью, но также внутренней поверхностью комнаты. Эффект, при котором человек ощущает прохладу, упоминается как эффект охлаждения. Противоположный эффект, при котором человек ощущает тепло, упоминается как эффект нагревания.
Описанный выше принцип эффекта охлаждения первой комнаты действует даже тогда, когда охлаждающая/осушающая поверхность и участки внутренней поверхности комнаты, содержащие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, не находятся в пределах видимости друг друга из-за преград между ними. В таких случаях, если лицевая поверхность стены или лицевая поверхность потолка, содержащая вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, находится в пределах видимости обоих, перенос тепловой энергии будет происходить посредством теплового излучения между ними, и, в конечном счете, тепло будет поглощаться охлаждающей/осушающей поверхностью. Температура вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, на внутренней поверхности комнаты в таком случае также будет падать, так что эффект охлаждения будет проявляться путем поглощения лучей дальней области инфракрасного спектра, испускаемых телом. Таким образом, даже в местах, которые не находятся в пределах видимости основного источника холодной энергии (охлаждающей/осушающей поверхности), вещество в первой комнате воспринимает тепловую энергию не напрямую, а посредством теплового излучения, и, следовательно, такие места (например, стены) могут функционировать как непрямые источники холодной энергии.
В приведенном выше пояснении допускается эффект охлаждения от мест, которые не находятся в пределах видимости основного источника холодной энергии (охлаждающей/осушающей поверхности) в первой комнате, путем использования непрямого теплового излучения через посредство поверхностей, которые находятся в пределах видимости основного источника холодной энергии, хотя две или более лицевые поверхности, содержащие материалы, испускающие лучи дальней области инфракрасного спектра, могут способствовать переносу тепловой энергии из мест, не расположенных в пределах видимости основного источника холодной энергии, в направлении основного источника холодной энергии. Таким образом, когда в пределах видимости основного источника холодной энергии нет лицевой поверхности в диапазоне, который находится в пределах видимости заданного места, которое не находится в пределах видимости основного источника холодной энергии, перенос тепловой энергии возможен от заданного места через посредство лицевой поверхности и затем через посредство отдельной лицевой поверхности, которая находится в пределах видимости основного источника холодной энергии (то есть постадийный обмен тепловым излучением).
Такой перенос тепловой энергии посредством непрямого излучения функционирует как значительное явление, обусловленное принципом, согласно которому перенос энергии посредством излучения между идентичными молекулярными частицами происходит с высокой эффективностью. Следовательно, такой эффективный непрямой перенос тепловой энергии не возникает между материалами с различными молекулярными частицами, даже если они представляют собой вещества, излучающие в дальней области инфракрасного спектра, с коэффициентом излучения 0,6 или более.
Кроме того, поскольку охлаждающая/осушающая поверхность осуществляет удаление избытка влаги путем конденсации, в дополнение к эффекту охлаждения можно получать комфортабельное ощущение путем удаления избытка влаги. Поскольку влага воздуха представляет собой вещество, хорошо поглощающее лучи дальней области инфракрасного спектра, удаление влаги воздуха может еще более эффективно создавать эффект охлаждения с использованием теплового излучения. Также несмотря на то, что с точки зрения эффективности охлаждения (или эффективности обогрева) основной материал охлаждающей/осушающей поверхности предпочтительно изготавливают из металла (алюминия, железа, меди или сплава) с хорошим переносом тепла, металлы имеют низкий коэффициент излучения, и, следовательно, достаточный эффект удаления избытка влаги путем конденсации только при их охлаждении не проявляется. Причина состоит в том, что из-за низкого коэффициента излучения металлов эффективность поглощения теплового излучения влаги воздуха металлической поверхностью вблизи металлической поверхности является низкой, так что эффективность образования капель воды на поверхности металла путем конденсации влаги также низкая. С другой стороны, согласно изобретению охлаждающая/осушающая поверхность содержит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, с высоким коэффициентом излучения, и, следовательно, коэффициент излучения охлаждающей/осушающей поверхности можно увеличивать, и эффективность поглощения теплового излучения влаги воздуха охлаждающей/осушающей поверхностью вблизи охлаждающей/осушающей поверхности можно повышать. Следовательно, можно увеличивать эффективность путем конденсации влаги воздуха на охлаждающей/осушающей поверхности. То есть можно повышать эффект удаления избытка влаги.
Упомянутое выше пояснение касается эффекта охлаждения, но противоположным ему является эффект нагревания. То есть нагревание лицевой поверхности, функционирующей как охлаждающая/осушающая поверхность, заставляет ее становиться нагревательной поверхностью, и тепло нагревательной поверхности поглощается веществом, излучающим в дальней области инфракрасного спектра, на внутренней поверхности первой комнаты, вызывая повышение его температуры. Повышение температуры вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, на внутренней поверхности первой комнаты приводит к более значительному количеству испускаемых им лучей дальней области инфракрасного спектра, посредством которых величина теплоизлучения, поглощаемая от человека внутренней поверхностью первой комнаты, уменьшается, и возникает эффект нагревания. Если во время такого нагревания температура внутренней поверхности комнаты, содержащей вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, повышается выше температуры тела, тепловое излучение таких участков будет происходить в направлении тела, приводя к более высокому эффекту нагревания.
Чтобы получить описанные выше эффект охлаждения или эффект нагревания, содержание вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, на внутренней поверхности комнаты, содержащей вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, предпочтительно составляет 1 вес.% или более; и более значительный эффект получают при содержании 3 вес.% или более. Такое содержание также применяется в отношении охлаждающей/осушающей поверхности или нагревательной поверхности, содержащей вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра. Если содержание ниже 1 вес.%, эффект высокоэффективного обмена тепловым излучением будет уменьшаться. Верхняя граница содержания вещества на внутренней поверхности (на лицевых поверхностях стен и т.д.) комнаты составляет приблизительно 20-30 вес.%. Охлаждающая/осушающая поверхность или нагревательная поверхность предпочтительно содержит больше вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, в пределах возможного диапазона.
При использовании упомянутой выше системы 7 применяется высокоэффективный перенос энергии, поэтому площадь, занимаемую охлаждающей/осушающей поверхностью, можно свести к минимуму. Это выгодно с точки зрения снижения эксплуатационных затрат и достижения эффективного использования внутренней отделки и площади помещения. Кроме того, поскольку эффект охлаждения основан на обмене тепловой энергией посредством теплового излучения, можно уменьшать многократность теплообмена благодаря преобразованию форм энергии и тем самым уменьшать потери на преобразование во время теплообмена, по сравнению с охлаждением с помощью кондиционера воздуха, посредством которого воздух охлаждается и контактирует с телом, охлаждая его, поэтому можно свести к минимуму энергопотребление.
Целевое назначение комнаты не ограничивается, и она может представлять собой прихожую, коридор, туалетную комнату, гардеробную, внутреннее пространство главного входа, кладовку или т.п., или она может представлять собой магазин или комнату общественного здания и сооружения, или товарный склад, офис, помещение для разведения животных, товарный склад, склад для пищевых продуктов или т.п. Комната также может представлять собой пассажирский или грузовой отсек транспортного средства.
Вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, может представлять собой любое вещество с коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,6 или более, и предпочтительными являются материалы с коэффициентом излучения 0,8 или более. По существу такие материалы можно выбрать из природного камня или различных керамических материалов с коэффициентами излучения в дальней области инфракрасного спектра, равными 0,6 или более. Желательным является более высокий коэффициент излучения, и, в частности, более высокий эффект можно получать при значении 0,9 или более. Коэффициент излучения материала определяется как W/W0, где W0 представляет собой энергию излучения лучей дальней области инфракрасного спектра абсолютно черного тела и W представляет собой энергию излучения лучей дальней области инфракрасного спектра материалом в таких же условиях. Значение коэффициента излучения может равняться значению на расстоянии около 10 мкм, где тепловые эффекты на теле человека являются наиболее значительными, и предпочтительно при комнатной температуре, которая представляет собой температуру (например, 25°C), близкую к реальным условиям эксплуатации.
Если коэффициент излучения вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, ниже указанного значения, эффективность использования вводимой энергии будет уменьшаться. Например, металл, имеющий низкий коэффициент излучения и, следовательно, низкую способность к теплообмену посредством испускания/поглощения (низкую теплообменную способность), в то же время используется главным образом для теплообмена при конвекции. В таких случаях нельзя получить эффект согласно изобретению. Материал с низкой теплопроводностью, такой как дерево, невыгоден с точки зрения эффективности охлаждения охлаждающей/осушающей поверхности или эффективности нагревания нагревательной поверхности. Например, охлаждение дерева и удаление избытка влаги путем конденсации имеет очень низкую эффективность и не применяется на практике. Следовательно, вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, применяемое в изобретении, предпочтительно представляет собой природный камень или керамический материал. Теплообменная способность представляет собой параметр, который пропорционален отношению (коэффициент излучения/теплоемкость) материала.
Вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, может находиться в любой форме. Например, если две молекулярные частицы являются идентичными, одна может находиться в составе единого твердого материала, а другая - в форме порошка. Альтернативно, обе частицы могут находиться в форме порошков, но с разными размерами частиц или с разной формой частиц. Их содержание в основном материале также может быть разным. Упомянутый выше вариант осуществления изобретения по п.7 и упомянутый выше вариант осуществления изобретения по п.8 можно использовать в способе, допускающем переключения, или по отдельности в единой системе.
Упомянутая выше система 9 соответствует системе по упомянутому выше п.7 или 8, которая снабжена второй комнатой, смежной с первой комнатой, и содержащей вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, по меньшей мере, на части внутренней поверхности.
Эффект охлаждения, использующий обмен тепловым излучением между идентичными веществами, излучающими в дальней области инфракрасного спектра, описанный в отношении упомянутой выше системы 7, также достигает второй комнаты, которая является смежной с первой комнатой. Например, если первая комната и вторая комната связаны проходом, они обмениваются тепловым излучением через проход, и на участках второй комнаты, содержащих вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, происходит уменьшение температуры. В это время, даже если площадь прохода, соединяющего две комнаты, незначительна, и имеются участки второй комнаты, содержащие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, которые не находятся в пределах видимости охлаждающей/осушающей поверхности в первой комнате, описанное выше явление непрямого переноса тепловой энергии компенсирует перепад температур между внутренней поверхностью обеих комнат и создает эффект охлаждения во второй комнате. Данное явление также применяется для создания эффекта нагревания.
Также, даже если первая комната и вторая комната разделены перегородкой с помощью перегораживающего элемента, который поглощает лучи дальней области инфракрасного спектра, поскольку он не является элементом, который отражает лучи дальней области инфракрасного спектра (например, металл), между охлаждающей/осушающей поверхностью и внутренней поверхностью первой комнаты и перегораживающим элементом, а также между перегораживающим элементом и внутренней поверхностью второй комнаты происходит обмен тепловой энергией посредством теплового излучения через посредство перегораживающего элемента. То есть действует эффект, посредством которого тепло в форме теплового излучения с участков второй комнаты, содержащих вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, в конечном счете, поглощается охлаждающей/осушающей поверхностью через посредство перегораживающего элемента. Следовательно, во второй комнате действует эффект охлаждения. Такой эффект ниже, чем эффект, получаемый в отсутствие перегораживающего элемента, из-за потерь, обусловленных обменом теплового излучения на перегораживающем элементе. Данное явление также применяется для создания эффекта нагревания.
Хотя для упомянутой выше системы 9 показана простая взаимосвязь между первой комнатой и второй комнатой, также может присутствовать третья комната или четвертая комната, смежная с первой комнатой. Третья комната также может быть смежной со второй комнатой. В последнем случае эффект охлаждения (или эффект нагревания), полученный во второй комнате, достигает третьей комнаты через посредство второй комнаты, и, следовательно, получаемый эффект охлаждения (или эффект нагревания) ниже, чем во второй комнате.
Кроме того, даже когда вторая комната изогнута, внутренняя поверхность (например, лицевые поверхности стен), содержащая вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, будет присутствовать на площадях за пределами изгиба, и обмен тепловым излучением через посредство упомянутых выше стадий будет обеспечивать эффект охлаждения (или эффект нагревания), воздействующий даже на площади за пределами изгиба.
Кроме того, практика применения вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, в первой комнате и второй комнате может быть одинаковой или отличаться. Например, может использоваться конструкция, при которой в первой комнате вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, включено во все три поверхности: верхнюю поверхность пола, лицевые поверхности стен и лицевую поверхность потолка; а во второй комнате вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, включено в две поверхности: лицевые поверхности стен/лицевую поверхность потолка. Ограничение на содержание вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, на внутренней поверхности второй комнаты такое же, как для первой комнаты. Определение внутренней поверхности также такое же, как для первой комнаты.
В упомянутой выше системе (9) охлаждающая/осушающая поверхность, которая требует расхода энергии для создания эффекта охлаждения, может находиться в первой комнате или во второй комнате. В результате применения описанного выше перегораживающего средства эффект охлаждения проявляется даже в том случае, если первая комната и вторая комната физически перегорожены. То есть даже если первая комната и вторая комната разделены перегородкой, обеспечивающей уединение или независимость, охлаждение охлаждающей/осушающей поверхности в первой комнате может одновременно создавать эффект охлаждения в первой комнате и эффект охлаждения во второй комнате.
Если требуется только эффект охлаждения посредством холодного излучения, его можно обеспечить, если все внутренние стены первой комнаты и второй комнаты охлаждаются и применяются в качестве лицевых поверхностей холодного излучения, хотя это будет подразумевать установку крупномасштабного оборудования и существенное увеличение эксплуатационных затрат, кроме того, требующего также большого расхода энергии. Если охлаждающее оборудование должно размещаться на внутренней поверхности стены, полезная площадь комнаты будет уменьшаться. С этой точки зрения упомянутая выше система 9 выгодна. Для создания эффекта нагревания указанные преимущества такие же.
Упомянутая выше система 10 соответствует системе по упомянутому выше п.7 или 8, в которой лицевые поверхности стен первой комнаты представляют собой стены с покрытием, содержащим, по меньшей мере, 1 вес.% измельченного продукта из того же самого материала, содержащего вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра. Поскольку измельченный продукт из вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, можно смешивать с исходным материалом для стены с покрытием, в упомянутой выше системе 10 для обработки можно применять традиционный способ обработки, чтобы снизить эксплуатационные затраты. Также, поскольку стена с покрытием представляет собой лицевую поверхность стены, обычно используемой в прототипе для жилых помещений и т.п., она обладает преимуществом в виде высокой совместимости с людьми (допустимости для людей), привыкшими к традиционным жилым помещениям.
Стена с покрытием представляет собой стену, получаемую путем покрытия исходного материала стены, расположенного на основании стены, и в качестве конкретных примеров можно упомянуть стены с известковой штукатуркой, стены с диатомитом, стены с обычной штукатуркой, волокнистые стены (kyokabe, jurakukabe и т.д.), стены, покрытые песком, глиняные стены и т.п. Стена с покрытием не ограничивается лицевыми поверхностями стен, покрытие также может применяться для лицевой поверхности потолка.
Более заметный эффект может проявляться, если состав смеси содержит 3 вес.% или более измельченного продукта из такого же материала, как вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, в стене с покрытием. Верхняя граница состава смеси составляет приблизительно 20-30 вес.% измельченного продукта. В случае превышения такой весовой доли в составе смеси эффект будет насыщаться, и превышение будет неблагоприятно влиять на пригодность для последующего использования и качество стены с покрытием. Весовая доля в составе смеси представляет собой значение, измеренное в сухом состоянии после обработки.
Измельченный продукт из такого же материала, как вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, можно добавлять не только к стенам с покрытием, но также к панелям для внутренней отделки (плитам для внутренней отделки), таким как гипсовые панели, строительным материалам типа тонколистового материала для интерьера, таким как обои (также к материалам из полимерной смолы), слоям, покрывающим материал (окрашенные поверхности), элементам на поверхностях, подвергаемых воздействию со стороны комнатных интерьеров, таким как бумага для бумажных экранов или раздвижные двери, слоям клея для приклеивания к обоям и т.п., элементам типа листов напольного покрытия, декоративным листам с набивными текстурными рисунками, стеклу и т.п. Нижняя граница состава смеси, содержащей измельченный продукт, в упомянутых материалах такая же, как для стены с покрытием. Верхняя граница будет отличаться в зависимости от материала, но в большинстве случаев она такая же, как для стены с покрытием. Форма измельченного продукта может быть в виде частиц или волокнистая. Она также может представлять собой аморфную измельченную форму.
Упомянутая выше система 11 соответствует системе по упомянутому выше п.9, которая снабжена перегораживающим средством, которое разделяет первую комнату и вторую комнату; перегораживающим средством, содержащим вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра. Согласно упомянутой выше системе 11, эффективность переноса энергии теплового излучения между первой комнатой и второй комнатой через посредство перегораживающего средства является высокой благодаря тому принципу, что перенос тепловой энергии посредством теплового излучения между идентичными молекулярными частицами происходит с высокой эффективностью. Следовательно, даже несмотря на то, что первая комната и вторая комната разделены перегородкой, возможно, чтобы эффект охлаждения или эффект нагревания первой комнаты эффективно достигал второй комнаты. Перегораживающее средство может представлять собой дверь, стену, штору или т.п. Содержание вещества, состоящего из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, в перегораживающем средстве предпочтительно составляет 1 вес.% или более и более предпочтительно - 3 вес.% или более, подобно случаю лицевой поверхности стены или т.п.
Упомянутая выше система 12 соответствует системе по упомянутому выше п.9, в которой первая комната и/или вторая комната снабжены кладовкой с открывающимся и закрывающимся средством, и при его закрытии поверхности открывающегося и закрывающегося средства со стороны помещения первой или второй комнаты содержат вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра. Когда имеется пространство кладовки, площадь, занимаемая проходом в кладовку, находится на лицевой поверхности стены первой и/или второй комнаты. Путем включения в поверхность такого участка со стороны помещения вещества, состоящего из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, можно обеспечить, чтобы участок функционировал подобно лицевой поверхности стены, содержащей вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра. Содержание вещества, состоящего из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, на такой поверхности предпочтительно составляет 1 вес.% или более и более предпочтительно - 3 вес.% или более, подобно случаю лицевой поверхности стены или т.п.
Дверь кладовки может представлять собой открываемую дверь, такую как вращающаяся дверь или дверь с вертикально натягивающимся устройством (вертикально натягивающийся экран) или складным устройством. Качество материала специально не ограничивается. Например, для кладовки в западном стиле можно применять деревянную дверь, или для кладовки в японском стиле можно применять бумажный экран или раздвижную дверь.
Согласно изобретению, такой же материал, как вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, в источнике холодный энергии (или источнике горячей энергии) насколько возможно добавляется к внутренней поверхности комнаты для того, чтобы внутреннюю поверхность комнаты можно было использовать в качестве лицевых поверхностей, участвующих в обмене тепловым излучением (поверхности вторичного холодного излучения или поверхности вторичного теплового излучения) для эффективного получения эффекта охлаждения или эффекта нагревания. Использование двери кладовки в упомянутой выше системе 12 может обеспечить поверхность с эффективным обменом теплового излучения.
Упомянутая выше система 13 соответствует системе по упомянутому выше п.7, в которой охлаждающая/осушающая поверхность сконструирована со слоем покрытия, содержащего вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, образованного на металлической поверхности. Образуя слой покрытия, содержащего вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, на поверхности металла, можно использовать высокую эффективность охлаждения (способность к быстрому охлаждению) металла и получать эффективную функцию холодного излучения (функцию поглощения теплового излучения), обусловленную переносом тепловой энергии между веществами, излучающими в дальней области инфракрасного спектра. Также, поскольку коэффициент излучения слоя покрытия может быть повышенным, можно повышать способность поглощать тепловое излучение влаги воздуха и тем самым повышать эффективность удаления избытка влаги путем конденсации. То есть можно получать высокий осушающий эффект.
Упомянутая выше система 14 соответствует системе по упомянутому выше п.8, в которой нагревательная поверхность сконструирована со слоем покрытия, содержащим вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, образованного на металлической поверхности. С помощью упомянутой выше системы 14 можно использовать высокую эффективность нагревания (способность к быстрому нагреванию) металла и получать эффективную функцию теплового излучения по переносу тепловой энергии между веществами, излучающими в дальней области инфракрасного спектра.
Относительное содержание вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, в слое покрытия в упомянутых выше системах 13 и 14 составляет 1 вес.% или более, предпочтительно - 3 вес.% или более и более предпочтительно - 20 вес.% или более. За исключением вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, материалы, составляющие слой покрытия, могут представлять собой материалы покрытия, органические связующие, неорганические связующие, адгезивы или шпаклевки или различные наполнители. Например, измельченный продукт из вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, можно смешивать с материалом покрытия или неорганическим связующим и наносить на металлическую поверхность, получая при этом слой покрытия. Количество смешиваемого вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, в слое покрытия может регулироваться таким образом, чтобы оно составляло 1 вес.% или более, предпочтительно - 3 вес.% или более и более предпочтительно - 20 вес.% или более в затвердевшем состоянии.
В упомянутых выше системах 7-14 отражающий элемент, который отражает лучи дальней области инфракрасного спектра, такой как металлическая фольга, предпочтительно расположен на наружной стороне (сторона, противоположная внутреннему пространству комнаты) слоя, содержащего материал, излучающий в дальней области инфракрасного спектра, на внутренней поверхности комнаты. На наружной стороне отражающего элемента также предпочтительно расположен теплоизолирующей материал. Также в упомянутых выше системах 7-14 предпочтительно имеются проемы, такие как комнатные окна с металлическими жалюзи или т.п., расположенные здесь для того, чтобы ограничивать тепловое излучение снаружи в комнату. Кроме того, на окне предпочтительно расположен элемент со слоем, отражающим лучи дальней области инфракрасного спектра, такой как металлическая фольга, на наружной стороне и со слоем, содержащим вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, на внутренней стороне (например, вертикально натягивающийся экран с таким устройством), чтобы придать оконному проему такой же эффект, которым обладает лицевая поверхность стены, содержащей вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра.
В способах регулирования окружающей среды проживания согласно упомянутым выше пп.15-17 применяется явление, при помощи которого перенос тепла посредством теплового излучения между идентичными молекулярными частицами происходит с более высокой эффективностью, чем между неидентичными молекулярными частицами, и присутствие одного и того же вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, по меньшей мере, на части охлаждающей поверхности и на внутренней поверхности комнаты заставляет внутреннюю поверхность комнаты (например, лицевую поверхность стены) функционировать как элемент, поглощающий лучи дальней области инфракрасного спектра (как вторичный источник холодного излучения). Также, при включении вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, в материал одежды и т.п. лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые материалом, поглощаются внутренней поверхностью и охлаждающими поверхностями комнаты, уменьшая при этом величину теплоизлучения материала. При этом создается окружающая среда, в которой тепловое излучение тела быстро поглощается одеждой из такого материала. Также, если охлаждающую поверхность поменять на нагревательную поверхность, это создаст окружающую среду с меньшими потерями тепла в форме теплового излучения тела.
Более конкретно, согласно упомянутому выше п.15, в комнате, содержащей вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, по меньшей мере, на части внутренней поверхности, расположенная в комнате охлаждающая/осушающая поверхность, которая содержит вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, и которая, когда охлаждена, осуществляет удаление избытка влаги путем конденсации, охлаждается, и величина теплоизлучения материала, содержащего вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, уменьшается.
Согласно упомянутому выше п.(16), в комнате, содержащей вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, по меньшей мере, на части внутренней поверхности, способная нагреваться нагревательная поверхность, которая расположена в комнате и содержит вещество, состоящее из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, нагревается, и величина теплоизлучения материала, содержащего вещество, состоящего из таких же молекул, как молекулы, составляющие вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, повышается.
Внутренняя поверхность состоит, по меньшей мере, из части верхней поверхности пола, лицевых поверхностей стен и лицевой поверхности потолка, образующих внутреннее пространство комнаты. Вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, представляет собой вещество с коэффициентом излучения 0,6 или более, предпочтительно 0,8 или более и более предпочтительно 0,9 или более при комнатной температуре (25°C). В качестве вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, предпочтительным является керамический материал или материал из природного камня.
Способ добавления вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, к внутренней поверхности комнаты может представлять собой способ, при котором внутреннюю поверхность комнаты конструируют из стены с покрытием (оштукатуренная стена или стена с покрытием из песка) и измельченного вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, смешиваемого с исходным материалом стены; способ, при котором измельченное вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, смешивают с материалом покрытия, и материал покрытия применяют для образования окрашенной стены; способ, при котором измельченное вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, смешивают с исходным сырьем (материалом) для строительного материала, такого как гипсокартон; или способ, при котором измельченное вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, смешивают с обоями. Веществом, излучающим в дальней области инфракрасного спектра, можно отделывать панель для образования внутренней поверхности комнаты.
Содержание вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, на внутренней поверхности комнаты предпочтительно составляет 1 вес.% или более, более предпочтительно - 3 вес.% или более и еще более предпочтительно - 10 вес.% или более. Такое количество также применяют для охлаждающей/осушающей поверхности или нагревательной поверхности.
Материал может представлять собой тканый материал или нетканый материал. Применяемое волокно может представлять собой натуральное волокно или синтетическое волокно или смесь натурального волокна и синтетического волокна. Применяемый способ добавления вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, в материал может представлять способ, при котором тонкоизмельченное вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, наносят на материал или волокно, применяемое для образования материала; или способ, при котором тонкоизмельченное вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, смешивают с исходным материалом для синтетического волокна и исходный материал формуют с получением волокна. Также можно использовать способ смешивания тонкоизмельченного вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, с красителем, применяемым для окрашивания материала. Содержание вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, в материале составляет 1 вес.% или более, предпочтительно - 3 вес.% или более и более предпочтительно - 10 вес.% или более.
Применяемый материал может представлять собой материал, обычно используемый для одежды, постельных принадлежностей, предметов обстановки и других бытовых предметов внутри помещения. В качестве примеров можно упомянуть пижамы и рубашки, изготавливаемые с применением материала; половики или постельные принадлежности (например, диваны-футоны или подушки), изготавливаемые с применением материала; предметы обстановки, такие как кровати или софы, изготавливаемые с применением материала; диванные подушки общего назначения или напольные подушки, изготавливаемые с применением материала; покрывала, включающие в себя чехлы или скатерти, изготавливаемые с применением материала; и шторы, изготавливаемые с применением материала. Согласно изобретению трикотажные материалы для трикотажных изделий также включены в качестве материалов.
Настоящее изобретение можно широко применять для регулирования окружающей среды комнат или пространств здания или в архитектурных областях, которые обеспечивают различные помещения и сооружения, в которых человек живет или работает, складских помещений для хранения предметов (например, помещений товарного склада) или пространств, предназначенных для показа (например, витрин).
Список номеров, применяемых в ссылках
1 - Жилая комната
2 - Комната в японском стиле
3, 25 - Бумажные экраны
4 - Стеклянная дверь
5 - Прихожая
7 - Туалетная комната
8 - Ванная комната
11 - Дверь
22 - Кладовки
23 - Стены
24 - Стеклянные окна
15 - Жалюзи
21, 31 - Раздвижные двери
41 - Пол
42 - Потолок
43, 44 - Тело человека
51 - Испускаемые лучи дальней области инфракрасного спектра
52, 708 - Люди
53 - Переизлучаемые лучи дальней области инфракрасного спектра
61 - Лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые в направлении охлаждающей/осушающей поверхности
62 - Лучи дальней области инфракрасного спектра, поглощаемые от тела
100, 700 - Комнаты
101 - Внутреннее пространство помещения
110 - Устройство холодного/теплового излучения
111 - Генератор холодной и горячей воды
115, 116, 304 - Ребра
200, 701 - Верхние поверхности пола
204 - Терморегулятор
205 - Каменная напольная панель
300, 702 - Лицевые поверхности стен
301 - Охлаждающая/осушающая поверхность
302 - Устройство для охлаждения хладагента
304a - Слой, поглощающий в дальней области инфракрасного спектра
313 - Слой штукатурки
400, 703 - Лицевые поверхности потолков
403 - Гипсокартон
704 - Охлаждающая и осушающая лицевая поверхность/нагревательная лицевая поверхность
705 - Аппарат для охлаждения/нагревания
707 - Одежда
709 - Подушка
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ ПРОГРЕВА ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА В БАНЕ | 2001 |
|
RU2199981C2 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАВНОМЕРНОГО ПРОГРЕВАНИЯ СТЕКОЛ И/ИЛИ СТЕКЛОКЕРАМИКИ С ПОМОЩЬЮ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ | 2000 |
|
RU2245851C2 |
| СОЛНЦЕЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО | 2015 |
|
RU2642555C1 |
| Способ изготовления бани (варианты) | 2023 |
|
RU2814759C1 |
| НОВАТОРСКАЯ ЭКОЛОГИЧНАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ МОДЕЛЬ | 2009 |
|
RU2493503C2 |
| СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ КИСТЕЙ РУК И/ИЛИ СТОП НОГ | 2013 |
|
RU2552094C2 |
| СИСТЕМА УТИЛИЗАЦИИ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ | 2017 |
|
RU2720126C1 |
| ИЗДЕЛИЕ ПАЛАТОЧНОГО ИЛИ УКРЫВНОГО ТИПА | 2012 |
|
RU2559972C2 |
| СИСТЕМА КОМБИНИРОВАННОГО СОЛНЕЧНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ | 2011 |
|
RU2459152C1 |
| АБСОРБЦИОННЫЙ ХОЛОДИЛЬНИК | 2009 |
|
RU2443948C2 |
Изобретение относится к системе регулирования окружающей среды внутри помещения. Технический результат: обеспечение регулирования окружающей среды внутри помещения с повышенной энергоэффективностью, а также исключение контакта воздуха с кожей человека. Система регулирования окружающей среды внутри помещения содержит элемент конструкции внутренней поверхности помещения, выполненный из материала, содержащего вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, которое испускает и поглощает лучи дальней области инфракрасного спектра и обладает коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,6 или более, и источник охлаждения и/или тепла, содержащий охлаждающую и/или нагревательную поверхность, выполненную из материала, содержащего такое же вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, как вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, элемента конструкции внутренней поверхности помещения, в которой, когда охлаждающая поверхность источника охлаждения охлаждается, вещество охлаждающей поверхности, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, поглощает лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые веществом, излучающим в дальней области инфракрасного спектра, элемента конструкции внутренней поверхности помещения, и/или когда нагревательная поверхность источника тепла нагревается, лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые веществом нагревательной поверхности, излучающим в дальней области инфракрасного спектра, поглощаются веществом, излучающим в дальней области инфракрасного спектра, элемента конструкции внутренней поверхности помещения. 27 з.п. ф-лы, 3 табл., 22 ил.
1. Система регулирования окружающей среды внутри помещения, содержащая
элемент конструкции внутренней поверхности помещения, выполненный из материала, содержащего вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, которое испускает и поглощает лучи дальней области инфракрасного спектра и обладает коэффициентом излучения в дальней области инфракрасного спектра, равным 0,6 или более, и
источник охлаждения и/или тепла, содержащий охлаждающую и/или нагревательную поверхность, выполненную из материала, содержащего такое же вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, как вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, элемента конструкции внутренней поверхности помещения,
в которой, когда охлаждающая поверхность источника охлаждения охлаждается, вещество охлаждающей поверхности, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, поглощает лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые веществом, излучающим в дальней области инфракрасного спектра, элемента конструкции внутренней поверхности помещения, и/или,
когда нагревательная поверхность источника тепла нагревается, лучи дальней области инфракрасного спектра, испускаемые веществом нагревательной поверхности, излучающим в дальней области инфракрасного спектра, поглощаются веществом, излучающим в дальней области инфракрасного спектра, элемента конструкции внутренней поверхности помещения.
2. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.1, в которой элемент конструкции внутренней поверхности помещения выполнен из камня, содержащего вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра; или выполнен из материала, включающего в себя вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра; или содержит пленку, содержащую вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра; и охлаждающая и/или нагревательная поверхность источника охлаждения и/или тепла выполнена из камня, содержащего вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра; или выполнена из материала, включающего в себя вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра; или выполнена из пленки, содержащей вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра.
3. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.1, в которой элемент конструкции внутренней поверхности помещения и источник охлаждения и/или тепла находятся в одной и той же комнате.
4. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.1 с первой комнатой и второй комнатой, которые являются либо смежными, либо связанными, причем источник охлаждения и/или тепла расположен в первой комнате, в то время как элемент конструкции внутренней поверхности помещения расположен в любой из двух комнат или в первой комнате и второй комнате.
5. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.1, в которой элемент конструкции внутренней поверхности помещения составляет, по меньшей мере, часть лицевой поверхности стены, лицевой поверхности потолка или верхней поверхности пола во внутреннем пространстве помещения, окружающая среда которого подлежит регулированию.
6. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.1, в которой элемент конструкции внутренней поверхности помещения содержит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, в количестве 1 вес.% или более.
7. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.6, в которой элемент конструкции внутренней поверхности помещения содержит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, в количестве 3 вес.% или более.
8. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.1, в которой охлаждающая и/или нагревательная поверхность источника охлаждения и/или тепла выполнена со слоем покрытия, которое содержит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, в количестве 1 вес.% или более.
9. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.8, в которой слой покрытия содержит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, в количестве 3 вес.% или более.
10. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.8, в которой слой покрытия содержит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, в количестве 20 вес.% или более.
11. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.8, в которой источник охлаждения и/или тепла представляет собой устройство, которое охлаждает и/или нагревает охлаждающую и/или нагревательную поверхность путем циркулирования среды через образованную внутри устройства жидкостную линию.
12. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.8, в которой слой покрытия выполнен на поверхностях теплообменных ребер, изготовленных из металлического материала.
13. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.1, в которой на охлаждающей поверхности осуществляется удаление избытка влаги путем конденсации.
14. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.13, которая дополнительно содержит средство для сбора воды, которая конденсируется на охлаждающей поверхности.
15. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.1, в которой элемент конструкции внутренней поверхности помещения и/или источник охлаждения и/или тепла представляет собой каменную напольную панель.
16. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.1, в которой источник тепла представляет собой электрообогреваемое покрытие, содержащее вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра.
17. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.1, в которой коэффициент излучения в дальней области инфракрасного спектра вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, составляет 0,8 или более.
18. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.17, в которой коэффициент излучения в дальней области инфракрасного спектра вещества, излучающего в дальней области инфракрасного спектра, составляет 0,9 или более.
19. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.1, в которой элемент конструкции внутренней поверхности помещения, содержащий вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра, имеет общую площадь поверхности, составляющую, по меньшей мере, 25% от внутренней площади комнаты, в которой расположен элемент конструкции внутренней поверхности помещения.
20. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.4, в которой, если присутствует средство, перегораживающее первую комнату и вторую комнату, перегораживающее средство содержит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра.
21. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.20, в которой перегораживающее средство представляет собой открывающееся и закрывающееся средство.
22. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.1, в которой, по меньшей мере, один из предметов во внутреннем пространстве помещения содержит вещество, излучающее в дальней области инфракрасного спектра.
23. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.22, в которой предмет представляет собой предмет обстановки, постельные принадлежности, одежду, бытовой прибор внутри помещения, внутреннюю отделку или дверь кладовки.
24. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.23, в которой предмет представляет собой стул, софу, стол, письменный стол, кровать, диван-футон, одеяло, одежду для сна, подушку, диванную подушку, половик, перегородку, штору, скатерть или покрывало.
25. Система регулирования окружающей среды внутри помещения по п.1, которая применяется для регулирования окружающей среды в замкнутом пространстве, где человек работает или проживает; в замкнутом пространстве, в котором хранятся или экспонируются предметы; в замкнутом пространстве для разведения животных или в замкнутом пространстве для транспортных средств передвижения.
26. Система регулирования окружающей среды по п.25, в которой замкнутое пространство, в котором человек работает или проживает, представляет собой замкнутое пространство в одноквартирном или многоквартирном жилом доме, офисе, образовательном учреждении, спортивном сооружении, библиотеке или магазине.
27. Система регулирования окружающей среды по п.25, в которой замкнутое пространство, в котором предметы хранятся или экспонируются, представляет собой замкнутое пространство товарного склада, витрины или выставочной витрины.
28. Система регулирования окружающей среды по п.25, в которой транспортное средство передвижения представляет собой автомобиль, железнодорожный вагон, корабль или самолет.
Приоритет: 23.04.2008, 19.09.2008 - п.п.1-28
| JP 10266374 A, 06.10.1998 | |||
| 2001 |
|
RU2200808C1 | |
| СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЯ | 2005 |
|
RU2300055C1 |
| JP 2007307243 A, 29.11.2007. | |||
