JP2003322351A - 高断熱・高気密住宅における深夜電力利用蓄熱式床下暖房システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ユニット化しているために施工が容易で、イニ
シャルコスト・ランニングコストともに安く、かつ床面
を均一に低温で暖房するとともに家屋空間全体を２４時
間効率的に暖房することのできる高断熱・高気密住宅に
おける深夜電力を利用した蓄熱式床下暖房システムを提
供する。 【解決手段】床下のコンクリート層内に埋設されたシー
ズヒータに深夜電力を通電して発熱させることで該コン
クリート層に蓄熱を行い、日中に熱を放射して床面を暖
めるとともに、床面を貫通する通気孔を介して床下空間
と室内空間を循環する空気暖めることで、床面の輻射熱
と暖められた空気による対流暖房によって家屋空間全体
を暖房することのできる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、高断熱・高気密住
宅における深夜電力を利用した床下暖房装置及び建物構
造・床構造を含めた深夜電力利用の蓄熱式床暖房システ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の蓄熱式の床暖房は、床材直下にコ
ンクリート等の蓄熱層を形成し、該蓄熱体の表面若しく
は内部に埋設された温水循環用の配管や電熱線の発熱に
より蓄熱層に熱が蓄熱され、その熱の放射により暖房を
行っている。

【発明が解決しようとする課題】

【０００３】しかし温水式の場合はボイラー等の燃焼装
置が必要であり、ボイラー設置後もメンテナンスをしな
ければならないので維持費がかかるとともに、酸欠やガ
ス中毒になる危険や、騒音がするなどの問題があった。
また、床下直下に暖房装置を設置した場合には施工に手
間がかかり設置費が高くなってしまい、特に線状発熱体
や温水用配管を蛇行状に設置した場合は床面の温度にむ
らがでてしまい、また床面の温度が高く、室内上部の温
度が低くなるという現象が発生してしまうため、床面温
度また室内温度を均一にするには発熱温度を高く設置し
なければならないので、電気代等のランニングコストも
かかってしまうという問題があった。

【０００４】さらに、高床式家屋の床下空間を利用して
蓄熱層を含めた暖房装置と床面の間に密閉された空間を
設けたものもあるが、空気層があるために蓄熱層の温度
上昇と床面の温度上昇に時間差が生じてしまい、この時
間差を丁度いい時間差にするためには蓄熱層と床面の間
の空間の距離を調整しなければならず、施工に手間がか
かるとともに床下空間の有効利用ができていない。ま
た、床下と室内の一体化がなく床下空間が密閉空間であ
るために、空間内に熱が篭ってしまい、床面の温度が高
く上部が寒いというような温度差が生じる現象が発生し
たり、床面が高温になってしまい床面に歪みが生じてし
まうという従来技術と同様の問題があった。

【０００５】本発明は、上記のような従来の技術の有す
る問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とする
ところは、ヒーターをユニット化しているために施工が
簡単でかつヒータのメンテナンスが必要なく、例え埋設
したヒータにトラブルが生じたとしてもヒータをユニッ
ト化しているため、トラブルが生じたヒータの特定が可
能で、床下空間を利用してトラブルヒータの上部に砂・
砂利等で形成された蓄熱層内に同じ型式のヒータユニッ
トを埋設することで補修が容易にできる。また深夜電力
を使用しているのでイニシャルコスト・ランニングコス
トがともに安くて省エネを図ることのできる安全でクリ
ーンなものであって、床面を均一に加温する低温輻射暖
房だけでなく、暖められた床面からの二次的輻射熱と通
気孔を介して床下空間と室内空間を一体化することによ
り家屋全体を自然又は強制による対流暖房により室内空
間に温度差のない人にストレスを与えない快適な暖房を
提供することのできる深夜電力利用蓄熱式床暖房システ
ムを提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、熱源にはユニット化されたシーズヒータ
を使することで施工を容易にするとともにヒータの寿命
が長く、施工後のメンテナンスが容易であり、また床下
空間を利用して蓄熱層と床面の間に空間を設け、床面に
床下空間と室内とを貫通する通気口を形成して床面によ
る輻射熱による暖房と、床下空間で蓄熱層の放射熱によ
り暖められた空気が通気孔を介して床下と室内を対流し
て家屋全体を暖める対流暖房の２方式の暖房方法による
ことを特徴とする深夜電力利用蓄熱式床下暖房システ
ム。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して詳細に説明する。

【０００８】

【実施例】図１〜４は本発明の一実施例を示したもので
ある。図１及び図２は本発明の床暖房システムの一実施
形態の断面図及び暖房装置部の断面斜視図である。図１
の床下空間は外壁８及び布基礎９の外側・内側は断熱材
１ｂで覆われ、さらに土台２１と布基礎９は気密パッキ
ン２２を介して固定されているため、建物内部と床下空
間は断熱密封空間となっている。このように床下も含め
た高断熱・高気密とした建物１階の地表部に防湿シート
２、断熱材１ａ、蓄熱層としてコンクリート層３が積層
され、該コンクリート層には発熱体であるユニット化さ
れたシーズヒータ４が埋設され暖房装置部を構成してい
る。この時、防湿シート２は０．１ｍｍ以上、断熱材１
は３０ｍｍ以上、コンクリート層は約１５０〜２００ｍ
ｍの厚さとするのが好ましい。

【０００９】また、コンクリート層３上面と床面の間に
は床下空間を形成するとともに、床材６には、所定位置
に床面を貫通してなる通気孔７が形成されている。該通
気孔７には床面上部に開閉自在な蓋体を設けることも可
能であり、該蓋体が室内と床下の通気を遮断することで
建物内の温度を調整できるようにする。

【００１０】図３はコンクリート内に埋設するシーズヒ
ータ４を示した斜視図であり、図４は該シーズヒータの
ヒータ部とリード線部の断面図であって、直径７．５ｍ
ｍのステンレスパイプ１０に鉄クロム線１３を入れ、酸
化マグネシア１２を充填し、ステンレスパイプ外側をポ
リプロピレンチューブ１１で被覆してなるヒータ部を銅
線１９を耐熱ビニール２０で被覆してなる耐熱コンクリ
ート埋設用リード線によって平列もしくは縦列配置可能
に複数本を直列又は並列に接続し、さらに蓄熱層内に各
回路毎に温度センサーを設け、センサーの温度感知によ
り電源をＯＮ／ＯＦＦにする温度調整器を室内に取付け
る構成をとる。

【００１１】上記シーズヒータ４は蓄熱層であるコンク
リート層３内に所定数埋込設置されており、この時、５
時間通電の場合は、ヒータ部それぞれの間隔は１４０〜
１６０ｍｍとし、厚さ２００ｍｍのコンクリート層に対
し底面から１００〜１３０ｍｍ、上面から７０〜１００
ｍｍの位置に並列配置する。該シーズヒータ４を設置す
る場合には、コンクリートを１００〜１３０ｍｍの厚さ
に打設した後、金属メッシュ若しくは複数本並列配置し
た金属棒上にシーズヒータ４を載架し、その上から７０
〜１００ｍｍコンクリートを打設して埋設するかもしく
は配筋の時に鉄筋上にシーズヒータを載架して１回打設
による埋設も可能である。

【００１２】本実施例おいてはシーズヒータ４は５時間
通電対応のものを使用しているが、８時間通電や１０時
間通電対応のもの可能であり、施行場所に応じてそれぞ
れヒータ部の長さ、ヒータ部の本数、ヒータ部の間隔等
をかえたシーズヒータユニットを使用することができ
る。以下の表はそれぞれ５時間通電、８時間通電のシー
ズヒータユニットの構成を示したものである。

【表１】

【００１３】本実施例においては蓄熱層としてコンクリ
ート層を使用しているが、そのほかにも砂利層を蓄熱層
とすることも可能であり、砂利層・コンクリート層の２
層による構成も可能である。いずれの場合もコンクリー
ト層上面から１００〜１２０ｍｍの位置にシーズヒータ
を埋設するのが好ましい。

【００１４】深夜電力の通電時間帯にシーズヒータ４に
通電すると、該シーズヒータが発熱してコンクリート層
を加熱して生じた熱がコンクリート層に蓄熱される。明
け方には蓄熱量が所定の値に達するので通電を停止し
て、日中にこの蓄熱された熱の放射により暖房を行うこ
とができる。コンクリート層から放射された熱は床面を
暖めるとともに、床下空間の空気も暖め、暖められた床
面の輻射熱と床下空間で暖められた空気が通気孔７を通
って室内へ移動することにより室内空気の対流暖房をお
こなうので、温度差のない安定した暖房が可能となる。

【００１５】グラフ１は２階建て住宅における本発明の
蓄熱式床下暖房システムの床土間表面、1階室内、２階
室内、外気の温度を時経的に測定した結果をグラフに表
したものであって、通電時間は深夜１〜６時までであ
る。グラフからも分るように、本発明の蓄熱式床暖房シ
ステムは、外気温に関係なく室内温度を一定保つことが
できる。

【グラフ１】

【００１６】表２は本発明のヒータ利用による深夜電力
の料金の目安を示したものでり、表３は山形県酒田市に
て実際に本発明の蓄熱式床下暖房システムを使用した場
合の電気料金を調べた結果を示したものである。以下の
表より、本発明の蓄熱式床下暖房システムは比較的低い
ランニングコストで実施できることがわかる。

【表２】

【表３】

【００１７】建物の構造によっては１階と２階の室温に
温度差が生じる場合もあるが、そのような場合には、床
下から２階まで直接通じる通気孔を設けて１階と床下、
２階と床下の２通りの対流による暖房を行って建物全体
を暖房することも可能である。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の床暖房シス
テムには、以下の効果がある。 ａ．電気式の為、燃焼をともなうシステムのように酸欠
やガス中毒の心配がなく、安全かつ環境にもクリーン
で、騒音もない。 ｂ．安価な深夜電力を使用して夜間に蓄熱層に熱を蓄
え、日中に蓄熱層の放射熱により床暖房を行うので、室
内温度を２４時間ほぼ一定に保つ全館暖房が可能とな
る。 ｃ．床材に上下貫通した通気孔があるために床下と室内
が一体化した空間となり、床面からの低温による輻射熱
暖房だけでなく、室内の空気を自然ないし強制対流によ
って暖めるので、低温でかつ均一な効率の良い全館暖房
が可能である。 ｄ．熱源としてユニット式のシーズヒータを使用するの
で施工が容易で、しかも発熱体の寿命が長く、メンテナ
ンスの必要がない。もし万一ヒータにトラブルが生じた
場合でもメンテナンスが容易にできる。 ｅ．低温による効率的な暖房が可能であり全館の温度差
がない為に、人にストレスを与えない快適な暖房が可能
である。 ｆ．温度コントロールと床材に上下貫通した通気孔を設
けることにより、床面と家屋全体の空間の温度をコント
ロールすることが可能である。 ｇ．床下空間が暖かいために、床下に埋設配管された水
道管等の凍結を防止する。 ｈ．床下空間が常に乾燥しているのでシロアリ防除の薬
品を使用する必要がないので人への防蟻薬品による影響
がなく健康的である。 ｉ．床下空間をそのまま利用している為、暖房機器を部
屋に設置する必要がなく、有効に部屋空間を利用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の床下に空間を有する床暖房システムの
断面図である。

【図２】熱源である床下暖房装置の断面斜視図である。

【図３】本発明のシーズヒータを示す斜視図である。

【図４】図３のシーズヒータを構成するヒータ及びリー
ド線の断面図である。

【符号の説明】

１ａ 断熱材 １ｂ 断熱材 ２ 防湿シート ３ コンクリート層 ４ シーズヒータ ５ 地表 ６ 床材 ７ 通気孔 ８ 外壁 ９ 布基礎 １０ ステンレスパイプ １１ ポリプロピレン １２ 酸化マグネシア １３ 鉄クロム線 １４ ヒータ １５ リード線 １６ 温度コントローラ １７ 金属棒 １８ 温度センサー １９ 銅線 ２０ 耐熱ビニール ２１ 土台 ２２ 気密パッキン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高断熱・高気密住宅において、建物部同
   様に布基礎にも断熱材を使用して外気温の影響を遮断し
   て尚且つ床下空間の気密を保持し、地表面から、防湿シ
   ート、断熱材、発熱体が埋設された蓄熱層であるコンク
   リートもしくは砂・砂利が順に積層されてなる暖房装置
   を形成し、さらに該暖房装置と床面の間に所定間隔の床
   下空間を形成し、床面の所定位置には室内と床下空間と
   を貫通する通気孔を形成し、蓄熱された熱の放射時に床
   面の加温とともに加温された床面からの二次的輻射熱
   と、室内と床下空間を自然対流もしくは換気装置による
   強制対流によって家屋空間全体を２４時間暖房すること
   を特徴とする深夜電力利用を利用した蓄熱式床下暖房シ
   ステム。
2. 【請求項２】 上記発熱体として、金属の保護管に発熱
   線を入れ、マグネシア粒子で充填して、さらに保護管側
   面を樹脂やビニールで被覆して構成されるヒータ部をリ
   ード線で複数個直列又は並列に接続してユニット化した
   もので、蓄熱層内に取付けられた温度センサーによって
   温度調整されるシーズヒータユニットを使用することを
   特徴とした蓄熱式床下暖房システム。