JP2003028445A - 暖房システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暖房能力及び省エネルギー性を向上できる暖
房システムを提供する。 【解決手段】 太陽熱集熱器１、ボイラ５、送風機３
１、及び２つの熱交換器３５、３７を備え、送風機３１
及び２つの熱交換器３５、３７は、建物５５の床５７の
下に形成された空気流路５９に設けられ、２つの熱交換
器３５、３７のうち第１熱交換器３５には、太陽熱集熱
器１で加熱された液体熱媒が第１熱媒管路９を介して供
給され、第２熱交換器３７には、ボイラ５で加熱された
液体熱媒が第２熱媒管路１１を介して供給され、送風機
３１は、室内７５の空気を吸い込み口７７から空気流路
５９に吸い込み、第１熱交換器３５と第２熱交換器３７
とを順次通して吹き出し口８７から室内７５に吹き出す
構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、暖房システムに係
り、特に、太陽熱を利用して暖房を行う暖房システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽熱を利用して暖房を行う暖房システ
ムとして、太陽熱で熱媒となる空気を暖め、この暖まっ
た空気を床下に通流させたり、室内に吹き出すことで床
暖房や室内の暖房を行う空気式の暖房システムや、太陽
熱で熱媒となる液体を暖め、この暖まった液体を床下に
通流させることで床暖房を行う液体式の暖房システムが
ある。空気式の暖房システムとしては、特開平４−３７
１７３０号公報、特開平５−２４８７１０号公報、そし
て特開平８−５１５９号公報などに提案されているもの
がある。特開平４−３７１７３０号公報などに提案され
ている暖房システムでは、太陽熱で太陽熱集熱器内の空
気を暖め、この暖まった空気を建物の床下に設けられた
蓄熱パネル内に通流させて床暖房を行っている。特開平
５−２４８７１０号公報や特開平８−５１５９号公報な
どに提案されている暖房システムでは、屋根に空気流路
を形成して太陽熱集熱器とし、この太陽熱集熱器に空気
を通流させて空気を暖め、この暖まった空気を建物の床
下に形成された空気流路に通流させて床暖房を行うと共
に、床下に形成された空気流路から室内に暖まった空気
を吹き出すことで室内暖房を行っている。

【０００３】液体式の暖房システムとしては、特開平５
−２６４６３などに提案されているものがある。特開平
５−２６４６３などに提案されている暖房システムで
は、太陽熱で不凍液などの液体熱媒を暖め、この暖まっ
た液体熱媒を建物の床下に設けられた蓄熱コンクリート
層内に形成された液体熱媒の流路に通流させて床暖房を
行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】気体熱媒は液体熱媒よ
りも単位体積あたりの熱交換効率が低いため、熱媒とし
て空気を利用する空気式の暖房システムは、熱媒として
液体を用いる液体式の暖房システムに比べて集熱効率が
低い。このため、空気式の暖房システムでは、液体式の
暖房システムに比べ同じ熱量を得るために大きな集熱面
積を必要とする。このため、太陽熱集熱器を設置する場
所によって集熱面積が制限されことがあり、集熱面積が
制限されると、省エネルギー性が低下してしまう場合が
ある。

【０００５】これに対し、液体式の暖房システムは、空
気式の暖房システムに比べて太陽熱の利用効率が高く、
同じ熱量を得るために必要な集熱面積が小さくて済むこ
とにより、十分な集熱面積を確保し易いため、省エネル
ギー性を向上できる。しかし、液体式の暖房システムで
は、床下の蓄熱コンクリート中に液体が通流する管路を
暖房が必要な床の形状などに応じて配管して埋め込まれ
ているため、床暖房を行う範囲が、液体が通流する管路
が埋め込まれた位置、つまり液体が通流する管路が配管
された位置近傍に限られ、また、室内の空気を暖めるこ
とはほとんどできない。したがって、液体式の暖房シス
テムでは、暖房能力が床暖房に限られ、室内の広範囲に
わたって暖房を行えない。

【０００６】このように、従来の空気式の暖房システム
では、省エネルギー性が低下してしまう場合があり、ま
た、従来の液体式の暖房システムでは、省エネルギー性
を向上できるが、暖房能力が床暖房に限られてしまう。

【０００７】本発明の課題は、暖房システムの暖房能力
及び省エネルギー性を向上することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の暖房システム
は、太陽熱集熱器と、熱媒加熱手段と、送風機と、２つ
の熱交換器とを備え、送風機及び２つの熱交換器は、建
物の床下に形成された空気流路に設けられ、２つの熱交
換器のうち第１の熱交換器には、太陽熱集熱器で加熱さ
れた第１の液体熱媒が第１の熱媒管路を介して供給さ
れ、第２の熱交換器には、熱媒加熱手段で加熱された第
２の液体熱媒が第２の熱媒管路を介して供給され、送風
機は、室内の空気を吸い込み口から前記空気流路に吸い
込み、第１の熱交換器と第２の熱交換器とを順次通して
吹き出し口から室内に吹き出してなる構成とすることに
より上記課題を解決する。

【０００９】このような構成とすれば、太陽熱集熱器に
おいて、太陽熱は、空気よりも集熱効率が高い第１の液
体熱媒に集熱されるため、太陽熱の利用効率を向上でき
る。さらに、暖められた第１の液体熱媒が床下の第１の
熱交換器に送られて第１の熱交換器で送風機からの空気
を暖め、第１の熱交換器で暖められた空気が床下に設け
られた空気流路を通流することにより床暖房が行われる
のに加えて、空気流路を通流する空気が吹き出し口から
室内に吹き出すことで室内を暖房することができるた
め、暖房能力を向上することができる。

【００１０】加えて、要求された暖房温度に対して太陽
熱から集熱した熱量が不足した場合には、熱媒加熱手段
で第２の液体熱媒を加熱して第２の熱交換器に通流させ
る。このとき、送風機側から第１の熱交換器、第２の熱
交換器の順で熱交換器が配設されているため、送風機か
ら吹き出した空気は、まず太陽熱を集熱した第１の液体
の熱で暖められ、次に熱媒加熱手段で暖められた第２の
液体の熱で暖められる。したがって、太陽熱と熱媒加熱
手段とを併用する場合でも、送風機からの空気の加熱に
対する太陽熱の利用効率を向上できるため、省エネルギ
ー性を向上できる。このように、液体集熱−空気暖房式
の暖房システムとし、送風機側から第１の熱交換器、第
２の熱交換器の順で熱交換器を配設することで、暖房シ
ステムの暖房能力及び省エネルギー性を向上できる。

【００１１】さらに、第１の液体熱媒の通流方向を第１
の熱交換器に流れる方向と第１の熱交換器に流れない方
向とに切り換える切換弁を第１の熱媒管路に設け、暖房
運転時、第１の熱媒管路の温度を検出する熱媒管路温度
センサによって検出した温度に応じて切換弁が第１の液
体熱媒の通流方向を切り換える構成とする。このような
構成とすれば、太陽熱を集熱した第１の液体熱媒の温度
が予め設定した暖房が行える温度以上のときに、第１の
液体熱媒を第１の熱交換器へ通流させることができるの
で好ましい。

【００１２】また、吸い込み口と送風機との間の空気流
路の部分は、屋外の空気が通流する外気流路に連結され
ており、この外気流路には、外気の通流及び遮断を行う
扉が設けられている構成とすれば、吸い込み口から吸い
込んだ室内の空気に外気を混合して室内に吹き出すこと
で、室内の換気を行えるので好ましい。

【００１３】さらに、空気流路の底部が、断熱材からな
る断熱層とこの断熱層上に打たれたコンクリートからな
る蓄熱コンクリート層とで形成されており、この蓄熱コ
ンクリート層の表面で第２の熱交換器の空気吹き出し側
近傍の部分が断熱材で覆われている構成とすれば、蓄熱
コンクリート層の、第２の熱交換器の空気吹き出し側近
傍部分の温度が他の部分よりも高くなるのを抑えるた
め、蓄熱コンクリート層の温度分布のばらつきを低減で
き、暖房特性をより向上できるので好ましい。

【００１４】また、空気流路内に、第２の熱交換器から
吹き出した空気が衝突する邪魔板を設けた構成とすれ
ば、邪魔板により空気の流れの方向が変わり、床下に広
がる空気流路内に空気を分散させることができ、例えば
平面形状がＬ字状に形成された建物などでもまんべんな
く床暖房ができるため、暖房効果をさらに向上できるの
で好ましい。

【００１５】さらに、第１の熱媒管路及び第２の熱媒管
路を分岐し、各第１の熱媒管路及び第２の熱媒管路に連
結された２つの熱交換器及び送風機を複数組み設けれ
ば、２階建て以上の建物や、１つの階の床面積が広い建
物などにおいて、床暖房や室内暖房ができるので好まし
い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用してなる暖房
システムの一実施形態について図１及び図５を参照して
説明する。図１は、本発明を適用してなる暖房システム
の概略構成と設置例を示す図である。図２は、ファンコ
イルユニットの概略構成を示す図であり、（ａ）は側面
図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。図３は、
建物の床下のファンコイルユニット周囲部分の概略構成
を示す図である。図４は、床下の空気流路に邪魔板を設
置したときの空気流路内の空気の流れを示す図である。

【００１７】本実施形態の暖房システムは、図１に示す
ように、太陽熱集熱器１、液体熱媒の貯槽３、熱媒加熱
手段となる補助ボイラ５、ファンコイルユニット７、第
１熱媒管路９、１０、第２熱媒管路１１、１２、切換弁
となる三方弁１３、熱媒ポンプ１５、そして制御盤１７
などで構成されている。また、本実施形態では、太陽熱
を給湯にも利用するため、給湯システムが併設されてい
る。給湯システムは、水を加熱するための貯湯槽１９、
給湯器２１、水供給管路２３、給湯管路２５、貯湯槽用
熱媒管路２７、２９などで構成されている。

【００１８】暖房システムのファンコイルユニット７
は、図２に示すように、送風機３１、ファンモータ３
３、第１熱交換器３５、第２熱交換器３７などを筐体３
９内に納めたものである。本実施形態のファンコイルユ
ニット７では、シロッコファンや軸流ファンなどからな
る送風機３１を２基用いており、２基の送風機３１に挟
まれる形でファンモータ３３が設置され、ファンモータ
３３の両側から突出する回転軸４０が２基の送風機３１
に各々連結されている。第１熱交換器３５と第２熱交換
器３７とは、送風機３１からの空気の方向に直列に並べ
て配置されており、送風機３１側から第１熱交換器３
５、第２熱交換器３７の順に設置されている。第１熱交
換器３５と第２熱交換器３７とは、第１熱交換器３５と
第２熱交換器３７の各々の上部が、第１熱交換器３５と
第２熱交換器３７の各々の下部よりも送風機３１から吹
き出した空気の流れの下流側に位置するように第１熱交
換器３５と第２熱交換器３７の各々の空気が通流する面
を傾斜させた状態で設置している。

【００１９】筐体３９の第１熱交換器３５と第２熱交換
器３７との下側部分は、受け皿４２となっており、受け
皿４１の側面にはドレン口４３が設けられている。筐体
３９の送風機３１側の側面には吸い込み口４５が、第２
熱交換器側には吹き出し口４７が形成されている。第１
熱交換器３５と第２熱交換器３７とは、各々、片側の端
面に第１熱媒管路９と連結するための入口側連結部４９
と、第１熱媒管路１０と連結するための出口側連結部５
１とを有している。第１熱交換器３５、第２熱交換器３
７共に、入口側連結部４９が下側に、出口側連結部５１
が上側に設けられている。第１熱交換器３５と第２熱交
換器３７の片側の端面の入口側連結部４９と出口側連結
部５１との間には、第１熱交換器３５と第２熱交換器３
７の熱媒の流路内の空気を抜くためのエア抜きバルブ５
３が各々設けられている。

【００２０】このようなファンコイルユニット７は、図
１に示すように、建物５５の床５７の下に形成された空
気流路５９内に設置されている。空気流路５９は、底部
が断熱材、例えばポリスチレンフォームや発泡スチロー
ル、ウレタンフォームなどで形成した断熱層６１と、断
熱層６１上に打たれたコンクリートで形成された蓄熱コ
ンクリート層６３とで形成されている。また、空気流路
５９の側壁６５は、床５７と、断熱層６１及び蓄熱コン
クリート層６３からなる底部と共に、空気流路５９内へ
外気が侵入しないように形成されており、さらに外気の
温度が空気流路５９内の空気に影響し難いように側壁６
５は、底部の断熱層６１と同じ断熱材で形成されてい
る。なお、空気流路５９は、床暖房を行う床５７に対応
する床下全体に形成されている。

【００２１】このような空気流路５９内の蓄熱コンクリ
ート層６３上にファンコイルユニット７が設置されてい
る。ファンコイルユニット７の吸い込み口４５は、空気
流路５９内の建物５５の壁６７際に他の空気流路５９の
部分と区画されて形成された吸い込み口チャンバ６９の
側壁７１に形成された穴に連結されている。吸い込み口
チャンバ６９の上部は、床５７に形成した穴にフィルタ
ー付きのがらり７３を着脱自在に填め込み、床５７に室
内７５内の空気の吸い込み口７７を形成している。吸い
込み口チャンバ６９の１つの側壁のうち、建物５５の壁
６７側の側壁６５には、建物５５の壁６７を介して屋外
に連通する外気吸い込み流路７９が形成されている。外
気吸い込み流路７９の屋外側端部には内部にがらりを有
するフード８１が、吸い込み口チャンバ６９側端部に
は、電動式で開閉可能な扉８３が設けられている。吸い
込み口チャンバ６９の底面となる蓄熱コンクリート層６
３の表面は、断熱層６１と同じ断熱材７３で覆われてい
る。なお、外気吸い込み流路７９の径は、要求される換
気量によって決定される。

【００２２】また、ファンコイルユニット７が、建物の
壁の近傍に設置されていない場合で、吸い込み口チャン
バ６９が建物の壁際に設置されていない場合には、図４
に示すように、外気吸い込み流路７９と吸い込み口チャ
ンバ６９との間にダクト８０を連結する。一方、ファン
コイルユニット７が、建物の壁の近傍に設置されていな
い場合で、吸い込み口チャンバ６９が建物の壁際に設置
されている場合には、吸い込み口チャンバ６９の開口と
ファンコイルユニット７の吸い込み口４５との間にダク
トを連結する。このときダクトの径は、要求される換気
量によって決定される。

【００２３】さらに、床５７の吸い込み口チャンバ６９
つまり吸い込み口７７が設けられている部分、つまりフ
ァンコイルユニット７が設置されている位置に対応する
床５７の部分からできるだけ離れた部分に、空気流路５
９を通流した空気が室内７５に吹き出すための吹き出し
口８７を設け、ファンコイルユニット７から吹き出した
温風が、床暖房を行う床５７の部分の床下に形成された
空気流路５９にできるだけまんべんなく通流するように
する。吹き出し口８７は、部屋の広さなどに応じて１つ
または複数設ける。例えば、図１に示すように、床５７
の壁６７と対向する壁８５近傍部分に吹き出し口８７を
形成する。また、空気流路５９の蓄熱コンクリート層６
３の表面でファンコイルユニット７の吹き出し口４７近
傍、つまり第２熱交換器３７の空気が吹き出す側の近傍
部分は、断熱層６１を形成した断熱材と同じ断熱材８９
によって覆われている。例えば、ファンコイルユニット
７の吹き出し口４７直後の１〜２ｍ四方を覆うように、
蓄熱コンクリート層６３の表面に略方形状の断熱材を貼
っている。

【００２４】空気流路５９内のファンコイルユニット７
から吹き出した空気が衝突する位置には、空気の流れ方
向を変えるための邪魔板９１が設けられている。邪魔板
９１は、図４に示すように、例えば空気流路５９の平面
形状が略Ｌ字形状で、その一端部にファンコイルユニッ
ト７が設置されている場合、空気流路５９が屈曲する部
分に、金属製または木製の板などを約９０度に折り曲
げ、平面形状が略Ｌ字形状に形成したものを用いる。こ
のとき、平面形状が略Ｌ字形状の邪魔板９１の頂点がフ
ァンコイルユニット７方向に向くように、空気流路５９
が屈曲する部分に邪魔板９１を設置する。これによりフ
ァンコイルユニット７から吹き出した空気の動圧は、邪
魔板９１に衝突することによって分散されるため、平面
形状が略Ｌ字形状の空気流路５９、つまり平面形状が略
Ｌ字形状の床５７の床下に温風を分散させることができ
る。なお、邪魔板９１の形状は、空気流路５９の形状に
よって選択され、例えば空気流路に煙りを流し、床５７
に複数設置された吹き出し口８７の各々からの煙の吹き
出し量によって空気の流れの分散状態を確認し、邪魔板
９１の形状や設置位置などを調整する。

【００２５】暖房システムの第１熱媒管路９は、一端が
太陽熱集熱器１に、他端がファンコイルユニット７の第
１熱交換器３５の入口側連結部４９に連結されている。
第１熱媒管路９には三方弁１３が設けられており、三方
弁１３で貯湯槽用熱媒管路２７が分岐している。第１熱
媒管路１０は、一端がファンコイルユニット７の第１熱
交換器３５の出口側連結部５１に連結されており、他端
が太陽熱集熱器１に連結されている。第１熱媒管路１０
には、第１熱媒管路９、１０などを通流する液体の熱
媒、例えば水や不凍液などを収容する貯槽３が設けられ
ている。貯槽３は、貯槽３の側壁上部からファンコイル
ユニット７の第１熱交換器３５から流出した液体熱媒が
流入し、貯槽３の底部から太陽熱集熱器１に向けて熱媒
が流入する。

【００２６】第１熱媒管路１０の貯槽３よりも熱媒の流
れに対して下流側部分に、液体熱媒を循環させるための
熱媒ポンプ１５が設けられている。第１熱媒管路９に設
けられた三方弁１３で分岐した貯湯槽用熱媒管路２７
は、貯湯槽１９内に設けられた給湯用熱交換器９３の流
路の入口側に連結されている。給湯用熱交換器９３の流
路の出口側には、貯湯槽用熱媒管路２９の一端が連結さ
れており、貯湯槽用熱媒管路２９の他端は、貯槽３の側
壁中央部に挿通されている。

【００２７】暖房システムの第２熱媒管路１１は、一端
が補助ボイラ５内の燃焼部に設置された加熱用流路９５
の液体熱媒、例えば水や不凍液などの出口側に、他端が
ファンコイルユニット７の第２熱交換器３７の入口側連
結部４９に連結されている。第２熱媒管路１２は、一端
がファンコイルユニット７の第２熱交換器３７の出口側
連結部５１に連結されており、他端が補助ボイラ５内の
燃焼部に設置された加熱用流路９５の液体熱媒の入口側
に連結されている。補助ボイラ５内の第２熱媒管路１１
部分には、液体熱媒を循環させるためのボイラ内ポンプ
９７が設けられている。なお、太陽熱集熱器１と第１熱
交換器３５との間を循環する液体熱媒と、補助ボイラ５
と第２熱交換器３７との間を循環する液体熱媒は、同じ
ものを用いることもできるし、各々の使用環境に合わせ
て異なる液体熱媒を用いることもできる。

【００２８】太陽熱集熱器１内には、太陽熱集熱器１内
の液体熱媒の温度を検出する高温用温度センサ９９が、
第１熱媒管路９の太陽熱集熱器１と三方弁１３との間の
部分には、管の表面温度を検出する三方弁制御用温度セ
ンサ１０１が、ファンコイルユニット７の送風機３１の
吸い込み口には、吸い込む空気の温度つまり室内の温度
を検出する床暖房用温度センサ１０３と低温用温度セン
サ１０５が設けられている。また、貯湯槽３には、貯湯
槽３内の水の温度を検出すする貯湯槽用温度センサ１０
６が設けられている。建物５５の室内７５の壁６７に取
り付けられた制御部１７は、補助ボイラ５、三方弁制御
用温度センサ１０１、床暖用温度センサ１０３、低温用
温度センサ１０５、そして貯湯槽用温度センサ１０６な
どと配線１０７を介して電気的に接続されており、ま
た、高温用温度センサ９９、三方弁１３、そして熱媒ポ
ンプ１５などとは、配線１０７、中継ボックス１０９、
そして配線１１１を介して電気的に接続されている。

【００２９】給湯システムの貯湯槽１９は、前述のよう
に内部に給湯用熱交換器９３を備えており、貯湯槽用熱
媒管路２７、２９に連結されている。水供給管路２３
は、一端が図示していない水道管に、他端が貯湯槽１９
の底部に連結されている。水道供給管２３には、貯湯槽
１９への水の供給を制御する弁１１３、１１５が設けら
れている。また、貯湯槽１９の底部には、貯湯槽１９な
いの水を排出するための排出弁１１７が設けられた排出
管路１１９が連結されている。給湯管路２５は、一端が
貯湯槽３の上部に連結されており、他端が建物５５内
の、例えば風呂場や台所、洗面所などに設けられた給湯
用蛇口１２１に連結されている。給湯管路２５には、給
湯器２１が設けられており、給湯器２１は、太陽熱を集
熱した液体熱媒の熱で加熱された貯湯槽１９内の水の温
度が要求された温度になっていない場合、要求された温
度になるように水を加熱し給湯を行う。給湯管路２５の
貯湯槽３と給湯器２１との間の部分には、安全弁１２３
が設けられており、安全弁１２３で、安全弁が作動した
ときに液体熱媒を排出するための排出管路１２５が分岐
している。

【００３０】このような構成の暖房システムの動作と本
発明の特徴部について説明する。なお、各図において、
破線の矢印や液体熱媒の流れを示し、実線の矢印は空気
の流れを示す。

【００３１】制御盤１７で、暖房運転が室内温度と共に
設定され、床暖房用温度センサ１０３で検出した室内温
度が設定された温度以下であると、送風機３１が駆動さ
れて暖房運転が開始される。このとき、暖房運転のため
の液体熱媒の加熱に太陽熱を利用するか、補助ボイラを
用いるかが判断される。すなわち、制御盤１７は、高温
用温度センサ９９で太陽熱集熱器１内の液体熱媒の温度
を検出し、また、低温用温度センサ１０５で室内の温度
を検出する。高温用温度センサ９９と低温用温度センサ
１０５とで検出された温度の差、つまり液体熱媒と室温
の温度差が太陽熱を利用した運転を行うために予め設定
された値以上であると、熱媒ポンプ１５を駆動して太陽
熱集熱器１を通る液体熱媒の循環を開始する。

【００３２】さらに、制御盤１７は、三方弁制御用温度
センサ１０１が太陽熱集熱器１から第１熱媒管路９に流
入した液体熱媒の温度を第１熱媒管路９の表面温度とし
て検出し、第１熱媒管路９を通流する液体熱媒の温度が
暖房可能な温度以上になり、これに応じて三方弁制御用
温度センサ１０１で検出した第１熱媒管路９の表面温度
が予め設定した温度以上であると、三方弁１３を切り換
え、太陽熱集熱器１からの液体熱媒が第１熱媒管路９へ
流れてファンコイルユニット７に向かうようにする。な
お、第１熱媒管路９の表面温度が予め設定した温度未満
の場合には、液体熱媒が貯湯槽用熱媒管路２７へ流れて
貯湯槽３に向かうように三方弁１３を切り換え、給湯に
太陽熱を利用するようにし、暖房運転は、補助ボイラ５
による液体熱媒の加熱のみで行われる。

【００３３】このように、液体熱媒と室温の温度差が太
陽熱を利用した運転を行うために予め設定された値以上
であり、第１熱媒管路９の表面温度が予め設定した温度
以上であると、熱媒ポンプ１５を駆動し、液体熱媒を太
陽熱集熱器１とファンコイルユニット７の第１熱交換器
３５との間で循環させる。このとき、ファンコイルユニ
ット７の送風機３１の駆動により、床５７の吸い込み口
７７から吸い込み口チャンバ６９そしてファンコイルユ
ニット７に流入した室内７５内の空気は、ファンコイル
ユニット７の第１熱交換器３５で暖められ、、ファンコ
イルユニット７から空気流路５９内に吹き出される。そ
して、空気流路５９内を流れる暖められた空気つまり温
風の熱は、床５７を暖めて床暖房を行う共に、蓄熱コン
クリート層６５に蓄熱される。

【００３４】なお、ファンコイルユニット７から吹き出
した温風の温度が最も高いファンコイルユニット７直後
の蓄熱コンクリート層６５の表面には断熱材８９が設け
られているため、蓄熱コンクリート層６５の蓄熱量、つ
まり蓄熱コンクリート層６５の温度分布のばらつきを低
減できる。さらに、空気流路５９内を通流した温風は、
床５７の吹き出し口８７から吹き出し、室内７５内を循
環して室内７５を暖めて暖房を行い、再び床５７の吸い
込み口７７から吸い込まれる。

【００３５】一方、制御盤１７は、液体熱媒と室温の温
度差が太陽熱の利用を停止するために予め設定された値
以下になると、熱媒ポンプ１５を停止し、液体熱媒の太
陽熱集熱器１とファンコイルユニット７の第１熱交換器
３５との間での循環を止め、補助ボイラ５を駆動して補
助ボイラ５とファンコイルユニット７の第２熱交換器３
７との間で液体熱媒を循環させ、第２熱交換器３７のみ
で空気を加熱して暖房を行う。また、制御盤１７は、所
定時間経過しても床暖房用温度センサ１０３で検出した
室内温度が上昇しないとき、つまり太陽熱集熱器１から
流出する液体熱媒の温度が暖房可能な温度として設定さ
れた温度以上になっているが、要求される室内温度や外
気温度などの条件により太陽熱集熱器１で液体熱媒に集
熱した熱量では十分な暖房能力を得られないとき、太陽
熱の集熱と並行して補助ボイラ５を駆動し、補助ボイラ
５とファンコイルユニット７の第２熱交換器３７との間
で液体熱媒を循環させる。これにより、ファンコイルユ
ニット７の送風機３１から吹き出した空気は、まず第１
熱交換器３５で太陽熱を集熱した液体熱媒の熱で暖めら
れ、次に第２熱交換器３７で補助ボイラ５で加熱された
液体熱媒の熱で不足した熱量を補うように暖められ、空
気流路５９に吹き出される。

【００３６】室内７５の換気が必要な場合には、制御盤
１７で換気運転を設定することなどで、外気吸い込み流
路７９に設けられた扉８３を開けることにより、吸い込
み口チャンバ６９で室内からの空気と外気とが混合し、
ファンコイルユニット７で暖めて室内７５に循環させる
ことができる。また、外気温が低い場合などは、外気吸
い込み流路７９に設けられた扉８３を閉めれば、外気の
流入を防ぐことにより、循環させる空気の温度低下を防
ぎ、暖房効率を向上することができる。

【００３７】床暖用温度センサ１０３で検出した室内温
度が要求された温度以上になった場合には、制御盤１７
は、ファンコイルユニット７の送風機３１を停止し、室
温の上昇を抑える。さらに、三方弁１３を切り換え、太
陽熱集熱器１で加熱された液体熱媒を給湯用熱交換器９
３に通流させる。このため、太陽熱は、貯湯槽３内の水
の加熱に用いられる。したがって、暖房運転が設定され
ていても、暖房の必要がない季節になり、室温が設定温
度以上になれば、自動的に太陽熱が給湯に用いられるこ
ととなる。

【００３８】また、暖房の必要がない時期になった場合
には、制御盤１７で、暖房運転を解除し、換気運転のみ
を選択すれば、液体熱媒が貯湯槽用熱媒管路２７へ流れ
て貯湯槽３に向かうように三方弁１３が切り換わり、外
気吸い込み流路７９に設けられた扉８３を開けた状態で
ファンコイルユニット７の送風機３１が駆動されること
により、外気を室内７５に循環させて、室内７５の換気
のみが行える。このとき、太陽熱は専ら給湯に用いられ
る。なお、太陽熱を利用して給湯を行う場合には、高温
用温度センサ９９と貯湯槽用温度センサ１０６とで検出
された温度の差、つまり液体熱媒と貯湯槽３内の水の温
度との温度差が太陽熱を利用した運転を行うために予め
設定された値以上であると、太陽熱を利用した暖房運転
の場合と同様に、熱媒ポンプ１５を駆動して太陽熱集熱
器１を通る液体熱媒の循環を開始する。また、これらの
温度差が太陽熱の利用を停止するために予め設定された
値以下であると、熱媒ポンプ１５を停止する。

【００３９】ところで、例えば暖房を利用開始するであ
ろう時期の２週間から１ヶ月前くらいに太陽熱利用のみ
による暖房運転を設定しておくと、高温用温度センサ９
９で検出した太陽熱集熱器１から流出する液体熱媒の温
度と、床暖用温度センサ１０３で検出した送風機３１の
吸い込み口での空気の温度との温度差が予め設定した温
度差の値以上になったら、暖房運転を行うようになって
いる。これにより、昼間、太陽熱を液体熱媒及び空気を
介して蓄熱コンクリート層６５に蓄熱することができ、
この蓄熱コンクリート層６５に蓄熱された熱で、気温が
低下する夜間に室温が低下するのを抑えることができ
る。

【００４０】このように、本実施形態の暖房システムで
は、太陽熱集熱器１において、太陽熱は、空気よりも集
熱効率が高い液体熱媒に集熱されるため、太陽熱の利用
効率を向上できる。さらに、暖められた液体熱媒がファ
ンコイルユニット７の第１熱交換器３５に送られて第１
熱交換器３５で送風機３１が吹き出した空気を暖め、第
１熱交換器３５で暖められた空気が床５７の下に設けら
れた空気流路５９を通流することにより床暖房が行われ
る。加えて、空気流路５９を通流する空気が床５７の吹
き出し口８７から室内に吹き出されることで室内７５を
暖房する。したがって、床暖房と室内暖房の両方が行え
るので暖房能力を向上できる。加えて、要求された暖房
温度に対して太陽熱から集熱した熱量が不足した場合に
は、補助ボイラ５で液体熱媒を加熱して第２熱交換器３
７に通流させる。

【００４１】このとき、送風機３１側から第１熱交換器
３５、第２熱交換器３７の順で配設されているため、送
風機３１から吹き出した空気は、まず第１熱交換器３５
により、太陽熱集熱器１で太陽熱を集熱した液体熱媒の
熱で暖められ、次に第２熱交換器３７により、補助ボイ
ラ５で暖められた液体熱媒の熱で暖められる。したがっ
て、太陽熱と補助ボイラ５による加熱とを併用する場
合、送風機３１から吹き出した空気は、まず第１熱交換
器３５で加熱され、その後、不足した熱量を補うように
第２熱交換器３７で加熱され、送風機３１から吹き出し
た空気の加熱に対する太陽熱の利用効率を向上できるた
め、省エネルギー性を向上できる。すなわち、液体集熱
−空気暖房式の暖房システムとし、送風機３１側から第
１熱交換器３５、第２熱交換器３７の順で配設すること
により、暖房システムの暖房能力及び省エネルギー性を
向上できる。

【００４２】さらに、本実施形態の暖房システムでは、
太陽熱集熱器１からの液体熱媒の通流方向を第１熱交換
器に流れる方向と第１熱交換器に流れない方向、つまり
貯湯槽３方向とに切り換える切換弁である三方弁１３を
第１熱媒管路９に設け、暖房運転時、第１熱媒管路９の
温度を検出する熱媒管路温度センサ１０１によって検出
した温度に応じて三方弁１３が液体熱媒の通流方向を切
り換えている。これにより、太陽熱を集熱した液体熱媒
の温度が、予め設定された温度、つまり暖房可能な温度
以下のときに液体熱媒を貯湯槽３へ通流させることによ
り、太陽熱を有効利用し省エネルギー性をより向上でき
る。

【００４３】また、床５７の吸い込み口７７と送風機３
１との間の空気流路５９の部分、つまり吸い込み口チャ
ンバ６９は、屋外の空気が通流する外気吸い込み流路７
９に連結されており、この外気吸い込み流路７９には、
外気の通流及び遮断を行う扉８３が設けられている構成
とすれば、床５７の吸い込み口７７から吸い込んだ室内
７５の空気に外気を混合させて室内７５の換気を行うこ
とができる。

【００４４】さらに、空気流路５９の底部が、断熱材か
らなる断熱層６１と断熱層６１上に打たれたコンクリー
トからなる蓄熱コンクリート層６５とで形成されてお
り、この蓄熱コンクリート層６５の表面の第２熱交換器
の空気吹き出し側近傍部分が断熱材８９で覆われてい
る。このため、ファンコイルユニット７から吹き出した
直後の最高温度の温風により、ファンコイルユニット７
の吹き出し口近傍の蓄熱コンクリート層６５の蓄熱を抑
え、空気流路５９の蓄熱コンクリート層６５の温度分布
のばらつきを低減できる。

【００４５】また、空気流路５９内に、ファンコイルユ
ニット７から吹き出した温風が衝突する邪魔板８７を設
けているため、邪魔板８７により温風の流れの方向が変
わり、床下に広がる空気流路５９内に空気を分散させる
ことができる。したがって、空気流路５９が形成された
位置に対応する床５７全体をまんべんなく床暖房するこ
とができ、暖房能力をさらに向上できる。

【００４６】加えて、本実施形態の暖房システムでは、
太陽熱の集熱に単位体積あたりの熱容量が大きい液体熱
媒を用いているため、空気式の暖房システムに比べ、太
陽熱を集熱した熱媒を通流させるための流路は、小さな
径で済み、曲げ加工などが容易に行える径の銅管などを
用いることができる。これにより、配管工事が容易にな
り、また、配管工事のコストを削減することができる。
また、空気式の暖房システムに比べ、建物の設計や配管
に対する制限を低減できる。

【００４７】さらに、本実施形態の暖房システムでは、
液体熱媒を用いているため、空気式の暖房システムに比
べ、熱交換効率が良く、所望の熱容量に対して設置する
太陽熱集熱器１を小さくできる。太陽熱集熱器１の設置
場所は、太陽光が当たる場所で有ればどのような場所に
設置しても構わないが、スペースの有効利用の面では、
建物の屋根や屋上などに設置するのが一般的である。こ
のとき、建物によって屋根や屋上の広さに制限があるた
め、空気式の暖房システムでは、要求される暖房能力に
対して十分な面積を有する太陽熱集熱器を形成または設
置することができない場合があり、省エネルギー性を損
なう場合がある。しかし、本実施形態の暖房システムで
あれば、空気式の暖房システムに比べて太陽熱集熱器１
を小型化できるため、建物の屋根や屋上に設置する場合
でも要求される暖房能力に対して十分な面積を有する太
陽熱集熱器を形成または設置することができる。

【００４８】また、本実施形態の暖房システムでは、複
数枚の太陽熱集熱器１を設置する場合、並列及び直列に
自由に複数枚の太陽熱集熱器１を連結することができ
る。例えば、６枚の太陽熱集熱器１を設置する必要があ
る場合、３枚の太陽熱集熱器１を各々の太陽熱集熱器１
の長辺側の側面で、液体熱媒の流路が直列になるように
連結し、この直列に連結した３枚の太陽熱集熱器１の組
み２組を各々の太陽熱集熱器１の短辺側の側面で、液体
熱媒の流路が並列に連結する。これにより、棟から軒ま
での長さに対して横幅が狭いような屋根などでも、太陽
熱集熱器の設置が可能となる。このように、建物の屋根
や屋上の広さや形に合わせた太陽熱集熱器１の設置がで
きる。なお、太陽熱集熱器１を直列に連結する枚数は、
太陽熱集熱器１内の流路を通流する液体熱媒の流速が、
液体熱媒への太陽熱の集熱効率つまり熱交換効率が低下
しないような流速にならないように選択している。

【００４９】さらに、空気式の暖房システムでは、太陽
熱集熱器から床下に空気を搬送し、さらに床下の空気流
路内にこの空気を通流させる必要があるため、比較的大
型の送風機が必要であり、送風機による騒音の問題が生
じる場合がある。しかし、本実施形態では、太陽熱集熱
器から床下への熱の搬送は、液体熱媒を熱媒ポンプで送
液することで行われ、また、送風機３１は、床下の空気
流路５９内に空気を通流させることができる能力が有れ
ばよい。したがって、送風機に比べて送液ポンプは音が
小さい上、送風機も空気式の暖房システムに比べて容量
の小さなものを用いることができるため、暖房システム
運転時の騒音を低減することができる。

【００５０】また、液体式の暖房システムでは、液体熱
媒が通流する管路を配管し、その管路を覆うようにコン
クリートを打つといった工事が必要であるが、本実施形
態の暖房システムでは、床下に空気流路５９を形成し、
その空気流路５９にファンコイルユニット７などを設置
すればよいので、暖房システムの施工やメンテナンスが
容易になる。さらに、液体式の暖房システムでは、床下
の液体熱媒の流路が１つであるため、太陽熱で加熱した
液体熱媒とボイラで加熱した液体熱媒とを同時に用いる
ことはできないが、本実施形態の暖房システムでは、太
陽熱集熱器１と補助ボイラ５に対応する２つの熱交換器
３５、３７を備えているため、太陽熱とボイラ加熱とを
併用でき、省エネルギー性を一層向上できる。

【００５１】さらに、熱媒加熱手段として補助ボイラ５
に代えて小型の冷温水発生装置を接続すれば、冬は冷温
水発生装置が補助ボイラ５と同様に機能し、太陽熱と温
水により暖房を行える。加えて、夏は冷水を冷温水発生
装置とファンコイルユニット７の第２熱交換器３７との
間で循環させ、第２熱交換器３７で空気を２０℃〜２３
℃程度に冷やして床下の空気流路５９に通流させて輻射
冷房を行うことができる。また、熱媒加熱手段として補
助ボイラ５に代えて燃料電池を接続すれば、冬は、燃料
電池で発電を行いながらこのときに発生する燃料電池の
熱で液体熱媒を加熱して暖房に用いることができ、夏は
燃料電池で発電を行いながらこのときに発生する燃料電
池の熱で貯湯槽３内の水を加熱することができる。

【００５２】また、本実施形態では、１つのファンコイ
ルユニット７を設置しているが、床面積や建物の階数に
応じて複数のファンコイルユニット７を設置することも
できる。このとき、例えば２階建ての建物５５の各階層
の床５７ａ、５７ｂで床暖房を行い、室内７５ａ、７５
ｂで室内暖房を行う場合には、図５に示すように、各階
層の床下の空気流路５９ａ、５９ｂに各々ファンコイル
ユニット７ａ、７ｂを設置する。さらに、第１熱媒管路
９を第１熱媒管路９ａ、９ｂに、第１熱媒管路１０を第
１熱媒管路１０ａ、１０ｂに、第２熱媒管路１１を第２
熱媒管路１１ａ、１１ｂに、第２熱媒管路１２を第２熱
媒管路１２ａ、１２ｂに分岐し、第１熱媒管路９ａ、１
０ａと第２熱媒管路１１ａ、１２ａとをファンコイルユ
ニット７ａに、第１熱媒管路９ｂ、１０ｂと第２熱媒管
路１１ｂ、１２ｂとをファンコイルユニット７ｂに各々
連結する。

【００５３】このように、第１熱媒管路９、１０及び第
２の熱媒管路１１、１２を分岐し、各第１熱媒管路９
ａ、１０ａ、９ｂ、１０ｂ及び第２熱媒管路１１ａ、１
２ａ、１１ｂ、１２ｂに連結された２つの熱交換器３
５、３７及び送風機３１を複数組み、つまり複数のファ
ンコイルユニット７ａ、７ｂ設ければ、２階建て以上の
建物や、１つの階の床面積が広い建物などにおいて、床
暖房や室内暖房ができる。

【００５４】また、本実施形態では、吸い込み口７７及
び吹き出し口８７は床５７の対向する壁６７、８５近傍
部分に形成したが、吸い込み口と吹き出し口は、空気流
路５９を空気がまんべんなく通流する位置関係で有れ
ば、様々な床５７の位置に形成でき、床以外の場所に形
成することもできる。さらに、本実施形態では、室内温
度を検出するための床暖房用温度センサ１０３をファン
コイルユニット７の送風機３１の吸い込み口に設けてい
るが、室内温度を検出するための温度センサは、室内の
温度を検出することができれば、制御盤１７や制御盤１
７に指令信号を送信する運転制御用のリモコンなどに内
蔵することもできる。

【００５５】また、本発明は、本実施形態の構成のよう
に給湯システムと組み合わせて用いる場合に限らず、単
独で用いることもできる。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、暖房システムの暖房能
力及び省エネルギー性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用してなる暖房システムの一実施形
態の概略構成と設置例及び動作を示す図である。

【図２】本発明を適用してなる暖房システムの一実施形
態のファンコイルユニットの概略構成を示す図であり、
（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図であ
る。

【図３】建物の床下のファンコイルユニット周囲部分の
概略構成を示す図である。

【図４】床下の空気流路に邪魔板を設置したときの空気
流路内の空気の流れを示す図である。

【図５】２階建ての建物に対する暖房システムの設置例
を示す図である。

【符号の説明】 １ 太陽熱集熱器 ５ 補助ボイラ ７ ファンコイルユニット ９、１０ 第１熱媒管路 １１、１２ 第２熱媒管路 ３１ 送風機 ３５ 第１熱交換器 ３７ 第２熱交換器 ５５ 建物 ５７ 床 ５９ 空気流路 ７５ 室内 ７７ 吸い込み口 ８７ 吹き出し口

フロントページの続き (72)発明者 藤田 昌弘 静岡県浜松市有玉台二丁目32番33号 有限 会社住環境研究所内 Ｆターム(参考） 3L070 AA06 BB01 BB11 DD07 DF05 DG01 3L071 AA02 AB01 AC01 AC03 AC05 AD05 AE03 AF06 AG01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽熱集熱器と、熱媒加熱手段と、送風
   機と、２つの熱交換器とを備え、前記送風機及び前記２
   つの熱交換器は、建物の床下に形成された空気流路に設
   けられ、前記２つの熱交換器のうち第１の熱交換器に
   は、前記太陽熱集熱器で加熱された第１の液体熱媒が第
   １の熱媒管路を介して供給され、第２の熱交換器には、
   前記熱媒加熱手段で加熱された第２の液体熱媒が第２の
   熱媒管路を介して供給され、前記送風機は、室内の空気
   を吸い込み口から前記空気流路に吸い込み、前記第１の
   熱交換器と前記第２の熱交換器とを順次通して吹き出し
   口から室内に吹き出してなる暖房システム。
2. 【請求項２】 前記第１の液体熱媒の通流方向を前記第
   １の熱交換器に流れる方向と前記第１の熱交換器に流れ
   ない方向とに切り換える切換弁を前記第１の熱媒管路に
   設け、暖房運転時、前記第１の熱媒管路の温度を検出す
   る熱媒管路温度センサによって検出した温度に応じて前
   記切換弁が前記第１の液体熱媒の通流方向を切り換えて
   なることを特徴とする請求項１に記載の暖房システム。
3. 【請求項３】 前記吸い込み口と前記送風機との間の前
   記空気流路の部分は、屋外の空気が通流する外気流路に
   連結されており、該外気流路には、外気の通流及び遮断
   を行う扉が設けられていることを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の暖房システム。
4. 【請求項４】 前記空気流路の底部が、断熱材からなる
   断熱層と該断熱層上に打たれたコンクリートからなる蓄
   熱コンクリート層とで形成されており、該蓄熱コンクリ
   ート層の表面で前記第２の熱交換器の空気吹き出し側近
   傍の部分が断熱材で覆われていることを特徴とする請求
   項１乃至３のいずれか１項に記載の暖房システム。
5. 【請求項５】 前記空気流路内に、前記第２の熱交換器
   から吹き出した空気が衝突する邪魔板を設けたことを特
   徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の暖房シ
   ステム。
6. 【請求項６】 前記第１の熱媒管路及び前記第２の熱媒
   管路を分岐し、前記各第１の熱媒管路及び前記第２の熱
   媒管路に連結された前記２つの熱交換器及び前記送風機
   を複数組み設けたことを特徴とする請求項１乃至５のい
   ずれか１項に記載の暖房システム。