JP2005226978A - 太陽光発電集熱システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】屋根面42に複数の太陽光発電モジュール6が配設され、これら太陽光発電モジュール6の上方に透光性部材8が少なくとも太陽光発電モジュール6の上方を覆うようにして設けられ、この透光性部材8と屋根面42との間には空気流通層S3が形成されている。そして、この空気流通層S3には、床下11に配置されて熱を蓄える蓄熱手段12に連結する伝熱手段13が接続されている。
【選択図】図2
Description
すなわち、例えば、上記特許文献1に記載されているように発電として利用した場合に得られた電気を、特許文献2に記載されているように熱として利用する場合には、太陽光から変換された電気を再び熱に変換する必要があるためエネルギー利用効率が悪いという問題がある。また、集熱と発電の両方を行うためには、それぞれ別個の装置を設ける必要があるため、設置面積の増大及びコスト高を招くという問題もある。
この空気流通層S3には、床下11に配置されて熱を蓄える蓄熱手段12に連結する伝熱手段13が接続されていることを特徴とする。
また、太陽光発電モジュール6の上方に透光性部材8が少なくとも太陽光発電モジュール6の上方を覆うようにして設けられ、透光性部材8と屋根面42との間に空気流通層S3が形成され、さらに、空気流通層S3には床下11の蓄熱手段12に連結する伝熱手段13が接続されているので、太陽熱が透光性部材8を透光して空気流通層S3内の空気に伝達されることによって、その空気が加熱されて、さらに伝熱手段13を介して蓄熱手段12で蓄熱される。その結果、蓄熱手段12に蓄熱された熱を床暖房に利用できるとともに、暖房機器等に使用される電力を削減することが可能となる。
したがって、このように発電と集熱とを同時に行うことができるため、太陽エネルギーの利用効率の向上を図ることができる。
また、従来のように発電と集熱の両方を行うためにそれぞれ別個の装置を設ける必要もないので、その設置面積の増大を防ぐことができ、しかもコスト削減を図ることができる。
また、太陽光発電モジュール6はその表面が透光性を有するガラス等によって覆われていることから、空気流通層S3の空気は、直接屋根面42で吸収させて集熱した場合に比して、熱が屋根面42に吸収されずに集熱率が高くなる。
前記複数の太陽光発電モジュール6は、前記屋根面42の上方に設けられていることを特徴とする。
前記伝熱手段13は、前記屋根4の棟5側において前記空気流通層S3に接続されていることを特徴とする。
前記透光性部材8は、前記屋根面42に所定間隔に複数設けられた支持レール10に支持されていることを特徴とする。
前記蓄熱手段12は、潜熱を利用して蓄熱する潜熱蓄熱材であり、所定間隔に複数段設けられていることを特徴とする。
また、太陽熱が透光性部材を透光して空気流通層内の空気に伝達されることによって、その空気が加熱され、さらに伝熱手段を介して蓄熱手段で蓄熱される。その結果、蓄熱された熱を床暖房に利用できるとともに電力を削減することができる。
したがって、このように発電と集熱とを同時に行うことができるため、太陽エネルギーの利用効率の向上を図ることができる。また、発電と集熱の両方を行うことができるので、それぞれ別個の装置を設ける必要もなく、その設置面積の増大を防ぐことができ、しかもコスト削減を図ることができる。
図1は、本発明に係る太陽光発電集熱システムが採用された建物の外観斜視図、図2は、図1におけるX−X断面図、図3は、図1におけるY−Y断面図、図4は、図3の要部拡大図、図5は、床下構造を示す側断面図である。
図1に示す建物1は、基礎2上に構築された建物本体3と、この建物本体3の上に形成された屋根4とを備えたものである。屋根4は、複数の屋根パネル41が桁方向に配列されてなり、屋根パネル41は、図2に示すように框材を矩形枠状に組み立てるとともに、この矩形枠の内部に補強用の桟材を縦横に組み付けて枠体41aを構成し、枠体41aの上面に野地板等の面材41bが設けられてなる。そして、屋根パネル41が複数配列されることによって、棟5の両側に棟5から軒先に向かって下り勾配を有する屋根面42が形成されている。
これら棟5の両側に形成された屋根面42のうちの片側の屋根面42(野地板41a)の上方で、該屋根面42に略平行となるように傾斜して複数の太陽光発電モジュール6(図2、図3参照)が縦横に所定間隔に配設されている。これによって、屋根面42と太陽光発電モジュール6との間には隙間S1が形成され、後述するように空気が流通可能となっている。
フレーム7は、屋根4の傾斜方向に沿って左右に配置される一対の縦枠部7Aと、これら縦枠部7Aの上下端部を接続し、かつ、屋根4の桁方向に沿って配置される上枠部7B及び下枠部7Cとを備えている。これら縦枠部7A、上枠部7B及び下枠部7Cは、長尺部材であって、その内周面に太陽光発電モジュール6が嵌め込まれる一対の突出片71A、71B、71Cが設けられている。また、縦枠部7Aは、屋根面42にビスB1により固定される固定片72Aを備えている。
また、各太陽光発電モジュール6の上方には、透光性部材8が少なくとも太陽光発電モジュール6の上方を覆うように設けられている。これによって、透光性部材8と屋根面42との間、すなわち、太陽光発電モジュール6と透光性部材8との間の隙間S2及び前記隙間S1を有する空気流通層S3が形成されており、後述するように空気が相互に流通可能となっている。
太陽光発電モジュール6は、その周縁が縦枠部7A、上枠部7B及び下枠部7Cの一対の突出片71A、71B、71C内に嵌め込まれることによってフレーム7が取り付けられている。また、図2に示すように、屋根面42上には防火対策を兼ねた防火用鋼板422が敷設されており、この防火用鋼板422上に調整材421を介して縦枠部71Aの固定片72AがビスB1により固定されることによって、太陽光発電モジュール6が屋根面42の上方に配置されている。ここで、屋根面42と太陽光発電モジュール6との間には隙間S1が形成され、空気が流通可能となっている。
具体的には、上下方向に互いに隣接する透光性部材8は、図3及び図4に示すように、下方に配置される透光性部材8の上枠部9Bと上方に配置される透光性部材8の下枠部9Cとにおいて、下枠部9Cの鍔部92Cが上枠部9Bの枠本体91Bの上面に当接するとともに、上枠部9Bの当接片92Bが下枠部9Cの枠本体91Cの側面に当接することによって、互いに遊嵌している。
また、左右方向に互いに隣接する透光性部材8は、右側に配置される透光性部材8の縦枠部9Aと左側に配置される透光性部材8の縦枠部9Aとにおいて、支持レール10の縦枠受部101に各縦枠部9Aの固定片92AがビスB3でそれぞれ固定されている。さらに、これら両縦枠部9Aの上面に形成された開口Kには、ビスB2によりカバー部材93Aが取り付けられている。つまり、左右に隣接する透光性部材8どうしの間に、カバー部材93Aが配置されている。
このようにして透光性部材8が、少なくとも太陽光発電モジュール6の上方を覆うように配置され、これによって太陽光発電モジュール6と透光性部材8との間には隙間S2が形成され、空気が流通可能となっている。
ここで、伝熱手段13を屋根面42の棟5側に形成された屋内開口部424に接続したのは、空気流通層S3内で加熱された空気を屋根4の棟5側からそのまま伝熱手段13に伝達することができるためである。つまり、温度の高い空気は屋根4の棟5側に上昇し易いことから、伝熱手段13を棟5側に設けた方が軒先側に設ける場合よりも集熱率が高くなるため好ましい。
このような蓄熱手段12は、図5に示すように、床下11に所定間隔で複数段設けられており、これら蓄熱手段12に伝熱手段13である搬送ファン・ダクト又はパイプがそれぞれ熱授受可能に連結されている。
防湿土間コンクリート2aの上方には、上述の蓄熱手段12が複数段配置されており、これら蓄熱手段12に、壁パネル14内及び床パネル15内に配された前記伝熱手段13が連結されている。
したがって、伝熱手段13を介して蓄熱手段12に蓄熱された熱が放熱することにより、上述の各断熱材151によって断熱されて床暖房とすることができる。ここで、各断熱材151は、伝熱手段13及び蓄熱手段12以外への熱の拡散を防ぐことができ、暖房効果をより一層高めている。
また、屋根4の棟5側の上端側は、屋根面42上に横部材51が取り付けられており、横部材51上に棟換気金物52aや棟包み52b等で構成された棟役物52で覆われている。
また、太陽光発電モジュール6の上方に、該上方を覆うようにして透光性部材8が設けられ、透光性部材8と屋根面42との間に空気流通層S3が形成され、さらに、空気流通層S3には床下11の蓄熱手段12に連結する伝熱手段13が接続されているので、太陽熱が透光性部材8を透光して空気流通層S3の空気に伝達されることによって、その空気が加熱され、さらに伝熱手段13を介して蓄熱手段12で蓄熱される。その結果、蓄熱手段12に蓄熱された熱を床暖房に利用できるとともに、暖房機器等に使用される電力を削減することが可能となる。
しかも、屋根面42と太陽光発電モジュール6との間にも隙間S1が形成されているので、この隙間S1にも空気が流通することとなる。そのため、乱流が生じ易くなることから、空気流通層S3の空気との熱伝達が促進されることとなり、蓄熱手段12に熱を吸収させ易く、熱効率に優れる。
このように本発明の太陽光発電集熱システムでは、発電と集熱とを同時に行うことができるため、太陽エネルギーの利用効率の向上を図ることができる。また、発電と集熱の両方を行うために別個の装置を設ける必要もないので、その設置面積の増大を防ぐことができるとともにコスト削減を図ることができる。
さらに、太陽光発電モジュール6はその表面が透光性を有するガラスでラミネートされていることから、空気流通層S3の空気は、太陽光発電モジュール6が設けられておらず、直接屋根面42で吸収させて集熱した場合に比して、太陽光発電モジュール6の表面で吸収させて集熱した場合の方が、熱が屋根面42に吸収されずに集熱率が高くなる。
例えば、太陽電池モジュール6のフレーム7、透光性部材8のフレーム9及び支持レール10等の構造は適宜変更しても構わない。
また、上記建物1としては、壁パネル14、床パネル15を複数組み合わせたパネル工法による建物1を例に挙げたが、これに限らず、箱状に形成された建物ユニットを複数組み合わせたユニット式建物や、柱及び梁を建築現場で接合する在来工法からなる一般的な建物であっても構わない。
5 棟
6 太陽光発電モジュール
8 透光性部材
10 支持レール
11 床下
12 蓄熱手段
13 伝熱手段
42 屋根面
S3 空気流通層
Claims (5)
- 屋根面に複数の太陽光発電モジュールが配設され、これら太陽光発電モジュールの上方に透光性部材が少なくとも前記太陽光発電モジュールの上方を覆うようにして設けられ、前記透光性部材と前記屋根面との間には空気流通層が形成されており、
この空気流通層には、床下に配置されて熱を蓄える蓄熱手段に連結する伝熱手段が接続されていることを特徴とする太陽光発電集熱システム。 - 請求項1に記載の太陽光発電集熱システムにおいて、
前記複数の太陽光発電モジュールは、前記屋根面の上方に設けられていることを特徴とする太陽光発電集熱システム。 - 請求項1又は2に記載の太陽光発電集熱システムにおいて、
前記伝熱手段は、前記屋根の棟側において前記空気流通層に接続されていることを特徴とする太陽光発電集熱システム。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の太陽光発電集熱システムにおいて、
前記透光性部材は、前記屋根面に所定間隔に複数設けられた支持レールに支持されていることを特徴とする太陽光発電集熱システム。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の太陽光発電集熱システムにおいて、
前記蓄熱手段は、潜熱を利用して蓄熱する潜熱蓄熱材であり、所定間隔に複数段設けられていることを特徴とする太陽光発電集熱システム。
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