JP2007163023A - 家屋の構造を伴う暖房装置および冷房装置 - Google Patents

家屋の構造を伴う暖房装置および冷房装置 Download PDF

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Abstract

【課題】家全体が暖房または冷房となり、温度差や空気の汚れもないために、ストレスのない快適な室内環境がつくられ、しかも、暖房または冷房の効率が良好となり省エネに適する家屋の構造を伴う暖房装置および冷房装置を提供する。
【解決手段】断熱構造の家屋において、一階の床下通気層1と、屋根裏の天井板裏通気層5とを設けるとともに、周囲において両方を連通させる内壁裏通気層3を設け、該各層は、輻射熱を通し得る板材や壁材等の内壁を介して室内に面しており、また、一方の内壁裏通気層3が上昇気流に、他方の内壁裏通気層3が下降気流となるように、天井板裏通気層5に、空気を送風ファンにより一方の内壁裏通気層3側から他方の内壁裏通気層3側へ送る循環促進装置10を設け、さらに、家屋の外には、下降気流側の内壁裏通気3層の下方において、ルームヒーター41を設けるとともに、床下通気層1と一階の部屋への暖気の導入口43を設けた。
【選択図】図1

Description

この発明は、家屋に全体的に暖気または冷気を通すようにした家屋の構造を伴う暖房装置および冷房装置に関する。
従来、一般の家屋では外に面する外周壁を構成する外壁と内壁との間に空洞の内部断熱空気層を設けたり、プラスチックフォーム等の断熱材が内装され、また、屋根裏の空間にも断熱材が内装されて断熱構造が取られ、こうして冬季は温かく、夏季は涼しく保たれやすい家屋が構築さる、また、これにより冷暖房の効率が高められる。しかしながら、快適空間の実現にはさらに改善する必要があった。
室内の冷暖房にはエアコンディショナーが用いられることが多く、暖房は開放型ストーブ、FFストーブ等によっているが、多くの場合、室内の空気を直接温めるか冷却するかによるために、空気の対流により上が温かく、下が冷たくなる温度差が生じ、特に、暖房の場合であると、上半身が温かくても床が冷たく足に触れ、これがヒートショックないしストレスとなりやすく健康にも良くないというように、非常に不快な室内環境しか実現できなかった。また、開放型ストーブによるときは、灯油の燃焼により空気が汚れるという問題もあった。しかも、空気が比較的早く温められても周囲の外周壁は冷えたままで両方に温度差が生じ、そのため室内気温以下の体感温度しか得られなく、また、温度差を感じてストレスとなりやすかった。
このような室内環境を改善するために、床の下に電気ヒーターや温水パイプを配設する床暖房が施工される。しかし、この場合も、部屋の気温と外周壁との温度差の問題を解決できなく、身体全体を均等に快適に温めるのには適しなかった。
また、断熱家屋での冷房でも、建物内部の床、壁、天井の表面温度が高く、無理にエアコン等で室温を下げるため、人は建物から熱線輻射、エアコンから冷風と言う全く矛盾した暖房と冷房を同時に受け、これが俗に言う冷房病の原因となっている。
この発明は、上記のような実情に鑑みて、家全体がすっぽりと暖房または冷房となり、温度差や空気の汚れもないために、ストレスのない快適な室内環境がつくられ、しかも、暖房または冷房の効率が良好となり省エネに適する家屋の構造を伴う暖房装置および冷房装置を提供することを課題とした。
上記の課題を解決するために、第1発明は、断熱構造の家屋において、一階の床下通気層と、屋根裏の天井板裏通気層とを設けるとともに、周囲において両方を連通させる内壁裏通気層を設け、該各層は、輻射熱を通し得る板材や壁材等の内壁を介して室内に面しており、また、一方の内壁裏通気層が上昇気流に、他方の内壁裏通気層が下降気流となるように、屋根裏の天井板裏通気層に、空気を送風ファンにより一方の内壁裏通気層側から他方の内壁裏通気層側へ送る循環促進装置を設け、さらに、家屋の外には、下降気流側の内壁裏通気層の下方において、ルームヒーターを設けるとともに、床下通気層と一階の部屋への暖気の導入口を設けたことを特徴とする家屋の構造を伴う暖房装置を提供する。
また、第2発明は、断熱構造の家屋において、一階の床下暖房層と、屋根裏の天井板裏通気層とを設けるとともに、周囲において天井板裏通気層と連通する内壁裏通気層を設け、該各層は、輻射熱を通し得る板材や壁材等の内壁を介して室内に面しており、また、一方の内壁裏通気層が上昇気流に、他方の内壁裏通気層が下降気流となるように、屋根裏の天井板裏通気層に、空気を送風ファンにより一方の内壁裏通気層側から他方の内壁裏通気層側へ送る循環促進装置を設け、下降側の内壁裏通気層の下端に室内に暖気を戻す放出口を設け、一階の床下暖房層の暖気と、部屋の暖気が上昇側の内壁裏通気層に導入されるように構成したことを特徴とする家屋の構造を伴う暖房装置を提供する。
家屋の構造を伴う暖房装置を上記のように構成したから、断熱構造の家屋であるので、その内側に効率的に暖房装置を構造的に加えやすいことはもちろん、循環促進装置が最もつり合いの良い屋根裏の天井板裏通気層に設けられるから、一方の内壁裏通気層を上昇気流に他方の内壁裏通気層を下降気流に働かせることにより、家全体に暖気を循環させやすく、効率性から省エネにも適する。また、暖房の熱源は屋外のルームヒーター又は床下暖房によるために、それらにより室内空気が汚れるおそれはなく、しかも、その暖気が家全体に均等に行き渡り、内壁裏通気層や天井板裏通気層等からは輻射熱が放出されるため、身体が均等な温度で包まれ芯まで温められる。
第3発明は、断熱構造の家屋において、一階の床下通気層と、屋根裏の天井板裏通気層とを設けるとともに、周囲において両方を連通させる内壁裏通気層を設け、該各層は、輻射熱を通し得る板材や壁材等の内壁を介して室内に面しており、また、各内壁裏通気層が上昇気流となるように、屋根裏の天井板裏通気層に、空気を送風ファンにより外へ排出する循環促進装置を設け、家屋の北側において、壁下端に床下通気層と一階の部屋への屋外冷気の導入口を設けたことを特徴とする家屋の構造を伴う冷房装置を提供する。
また、第4発明は、断熱構造の家屋において、一階の床下冷房層と、屋根裏の天井板裏通気層とを設けるとともに、周囲において天井板裏通気層と連通する内壁裏通気層を設け、該各層は、輻射熱を通し得る板材や壁材等の内壁を介して室内に面しており、また、各内壁裏通気層が上昇気流となるように、屋根裏の天井板裏通気層に、空気を送風ファンにより外へ排出する循環促進装置を設け、家屋の北側において、壁下端に一階の部屋への屋外冷気の導入口を設けたことを特徴とする家屋の構造を伴う冷房装置を提供する。
家屋の構造を伴う冷房装置を上記のように構成したから、断熱構造の家屋であるので、それに効率的に冷房装置を構造的に加えやすいことはもちろん、排気を促進する循環促進装置が最もつり合いの良い屋根裏の天井板裏通気層に設けられるから、全ての内壁裏通気層を上昇気流に働かせることにより、家全体に冷気を循環させやすく、効率性から省エネにも適する。また、冷房に外の冷気を取り入れるためにこの点でも省エネに適し、床下冷房も加わるときは、それも冷気の循環経路に参入して家全体が快適に均一に冷房される。また、それらにより室内空気が汚れるおそれはなく、身体が均等な自然な温度で包まれ快適に冷気を浴びることができる。
以上説明したように、この発明によれば、家屋の内面に設けた内壁裏通気層に均等に空気の流動作用を及ぼしやすいように、中心的な天井板裏通気層にその作用を及ぼす循環促進装置を内装したから、その作動により全体的に暖気または冷気が循環する結果、家全体がすっぽりと暖房または冷房となり、温度差や空気の汚れもないために、ストレスのない快適な室内環境がつくられ、しかも、家屋が断熱構造であることもあって、暖房または冷房の効率が良好となり省エネにも適し、暖気または冷気の循環が良好であるので冷暖房の立ち上がりも良好であるという優れた効果がある。
図1ないし図4は、それぞれ第1ないし第4の各発明の一実施形態で、いずれも総二階の木造家屋に実施した場合を代表的に示した。それぞれ内部通気工法と外部通気工法が取られ、内部通気工法は、この発明に係わるもので、一階の床下に床下通気層1(図1および図3)、床下暖房層2a(図2)または床下冷房層2b(図4)を設け、外周壁において内壁裏通気層3を設け、屋根裏には天井板裏通気層5を設け、一階と二階との間に、天井・床間通気層7が設けられ、各通気層1,3,5,7を連通させてある。また、外周壁において、18が内壁裏通気層3の熱または冷気の影響を直接受ける板材や壁材からなる内壁であって、それと内部断熱空気層13の内側の板12との間がその内壁裏通気層3となっている。また、天井板裏通気層5には、空気の循環を促進するほか熱の再利用や排気等を行う循環促進装置10が設けられる。なお、家屋はコンクリートをべた打ちした耐圧基礎版4の上に建てられている。一階建ての場合にも同様に実施されるが、この場合は天井・床間通気層7が無いことになる。
内部断熱空気層13は、土台8や柱9、梁11を板12,12で挟んで構成され(図5参照)、その外側にアルミ箔シートとプラスチック断熱材とからなる複合断熱材15が設けられる。また、外面板16には、過熱防止のため太陽光線を反射するサイディングが用いられる。内部断熱空気層13は、在来工法においても普通には設けられるものであるので、既存の家屋の内装工事により内壁裏通気層3を設けることもできる。なお、柱9や梁11などを挟む板12,12のうち、内側の板12を用いないこともできる。この場合は、内壁裏通気層3が内部断熱空気層13と一緒になって厚い層となる。
外部通気工法は、外周壁において、複合断熱材15と外面板16との間に側部外気通気層19を設け(図5参照)、屋根裏には複合断熱材16の上に上部断熱空気層20を設けたもので、外気を上昇気流として取り入れるために下端に開口21が設けられ、上部断熱空気層20の棟部において排気口23が設けられる。こうして、太陽熱による外周壁の過熱が防止される。
循環促進装置10は、通気管25の一端を吸気口としてそこに集結室27を設け、中間部に送風ファン29を、先端部に切替ダンパー31をそれぞれ設け、切替ダンパー31には(図6参照)、直進管33と排気管35とを接続し、暖房と冷房とに共に使用できる構造にしてある。つまり、暖房装置の場合(図1および図2)直進管33を開に設定しておくもので、この場合、送風ファン29により一方の内壁裏通気層3が上昇気流となり、それと対向する他方の内部断熱空気層13が下降気流となり循環するので、冬季における暖気再利用の省エネ状態が得られる。また、冷房装置の場合(図3および図4)排気管35を開に切り替えておくもので、そうすると、両内壁裏通気層3,3が上昇気流となって外へ排気されるので、夏季において過熱防止の均一な冷房状態となる。
さらに、循環促進装置10については、送風ファン29のケースに吸気口37を設け、天井にはそこに排気口39が開口されている。そこで、二階の部屋の上部の比較的温かい空気が吸引され循環に加わるので、冬季においては、さらに暖房熱の再利用がなされるとともに部屋の上部過熱が防止される。また、一階の天井に天井・床間通気層7への排気口38が設けられ、天井・床間通気層7が上昇側の内壁裏通気層3に通じているので、これによっても、暖気または冷気の再利用が図られると同時に、これによっても温度の均一化が図られる。
また、床下通気層1、床下暖房層2a、床下冷房層2bには、グリ石、粉砕瓦、炭等の遠赤外線やマイナスイオンを放出する材料が内装されるので、身体の血液循環を活発にし、健康増進に貢献する。なお、同様の意味において床材30には(図7参照)炭入りシートを用いることが望ましい。22は、可動間仕切壁であって、その移動により排気口38,39の有する部屋を変更することができる。
以上、図1ないし図4の各実施形態を共通的に説明したが、以下に、それぞれの場合について特別に説明する。
図1に示す家屋の構造を伴う暖房装置は、冬季の暖房システムで、内壁裏通気層3の空気が下降する側の外側には、下部ルームヒーター41と上部ルームヒーター41とが設置され、下部ルームヒーター41の暖気が導入されるように、外周壁の下端に床下通気層1と一階の部屋に開口する導入口43が設けられる。また、一階の部屋には、導入口43の上を覆うようにカウンター45が設けられ、それには多数の通気穴が形成されている。これにより空気が部屋に均一に拡散される。
また、循環促進装置10の送風ファン29の力により、下部ルームヒーター41からの暖気は、床下通気層1から一方の内壁裏通気層3を上昇し、天井板裏通気層5を通って他方の内壁裏通気層3を下降し、再び床下通気層1や一階の部屋に至って、これを繰り返すことにより家屋の六面を暖気が循環する。一階の部屋については、天井・床間通気層7の天井に排気口38が設けられているので、一階に循環した空気は、天井・床間通気層7を通って一方の内壁裏通気層3に入って上昇し循環に加わる。
また、上部ルームヒーター41からは、天井・床間通気層7に暖気が送られ、それが、上昇側の内壁裏通気層3から天井板裏通気層5を介して下降側の内壁裏通気層3に下降し、これも床下通気層1や一階の部屋に至って暖気の循環に加わる。このようにして、家屋の内壁18等の内面全体から、暖気の輻射熱が放出されるので、身体がぽかぽかと快適に温められる。また、屋根には、太陽熱温水器47を設け、そこからの暖気導入管49を循環促進装置10に吸引可能に接続し、こうして太陽熱が空気の循環に加わるようにし省エネがさらに図られている。
図2に示す家屋の構造を伴う暖房装置は、天井・床間通気層7に暖気を送る上部ルームヒーター41のみが設置されている。したがって、壁下端に導入口はなく閉塞されているが、下降側の内壁裏通気層3の下端に一階の部屋への暖気の放出口40が設けられる。また、一階の床下は暖房層2aとなっており、ここにおいては、温水パイプ51が配設されるほか、グリ石や炭等が内装されセメント硬化剤入り土またはコンクリートを蓄熱剤として充填してある。なお、これは床下のないスラブ床工法であるから、地震に強く、建設コストも安い。
図3は家屋の構造を伴う冷房装置を示し、必ずしもエアコンを使用しなくても良いように工夫した(図4においても同じ)。空気の循環をなすために、床下通気層1、内壁裏通気層3,3、天井板裏通気層5、天井・床間通気層7が設けられ、天井板裏通気層5には循環促進装置10が設けられていることは暖房装置の場合と同様である。しかし、切替ダンパー31により排気に切り換えられているので(図6参照)、下から取り入れた冷気は、天井板裏通気層5から排気管35を通じて排出され、そのため、両内壁裏通気層3,3では空気が上昇し、床下通気層1や天井・床間通気層7の空気も内壁裏通気層3を通じて上昇して天井板裏通気層5から排気管35により排出される。
冷気の取り入れについては、家屋の北側に面した外に水槽61を設けるほか、樹木62を植え、そこにおいて、家屋には冷気の導入口63が壁下の欠除により北側の内壁裏通気層3、一階の部屋、床下通気層1に通じるように開口される。そこで、日陰で水槽61の上を通り樹木62を通った空気は気化熱などで冷気されていることから、上記のような冷気の流れと排出により家屋全体が冷房される。この場合、その冷気に自然の空気を利用することによりエアコン等を使用しないで快適環境を実現できる。
図4は家屋の構造を伴う別の冷房装置を示したもので、この場合は、一階では床下冷房層2bが設けられる。また、北側において一階の室内への冷気の導入口63が設けられ、そこに北側の内壁裏通気層3の下端口64が冷気吸入可能に開口している。また、他方の内壁裏通気層3には床下冷房層2bからの冷気が入るようになっている。他は前記実施形態のものとほゞ同様であるので、同符号を記して説明を省略する。
床下冷房層2bについては、冷水を通す通水管65を配設するほか、グリ石、粉砕瓦、炭などを入れ、セメント硬化剤入り土又はコンクリートを蓄冷剤として充填してある。
第1発明による家屋の構造を伴う暖房装置の一実施形態を示す断面図である。 第2発明による家屋の構造を伴う暖房装置の一実施形態を示す断面図である。 第3発明により家屋の構造を伴う冷房装置の一実施形態を示す断面図である。 第4発明による家屋の構造を伴う冷房装置の一実施形態を示す断面図である。 上記各発明における内壁裏通気層の構造を示す壁横断面図である。 この発明に使用する循環促進装置の一部断面図である。 この発明に使用するのに適した床の一部断面図である。
符号の説明
1 床下通気層
2a 床下暖房層
2b 床下冷房層
3 内壁裏通気層
5 天井板裏通気層
10 循環促進装置
18 内壁
40 放出口
41 ルームヒーター
43 暖気の導入口
63 冷気の導入口

Claims (4)

  1. 断熱構造の家屋において、一階の床下通気層と、屋根裏の天井板裏通気層とを設けるとともに、周囲において両方を連通させる内壁裏通気層を設け、該各層は、輻射熱を通し得る板材や壁材等の内壁を介して室内に面しており、また、一方の内壁裏通気層が上昇気流に、他方の内壁裏通気層が下降気流となるように、屋根裏の天井板裏通気層に、空気を送風ファンにより一方の内壁裏通気層側から他方の内壁裏通気層側へ送る循環促進装置を設け、さらに、家屋の外には、下降気流側の内壁裏通気層の下方において、ルームヒーターを設けるとともに、床下通気層と一階の部屋への暖気の導入口を設けたことを特徴とする家屋の構造を伴う暖房装置。
  2. 断熱構造の家屋において、一階の床下暖房層と、屋根裏の天井板裏通気層とを設けるとともに、周囲において天井板裏通気層と連通する内壁裏通気層を設け、該各層は、輻射熱を通し得る板材や壁材等の内壁を介して室内に面しており、また、一方の内壁裏通気層が上昇気流に、他方の内壁裏通気層が下降気流となるように、屋根裏の天井板裏通気層に、空気を送風ファンにより一方の内壁裏通気層側から他方の内壁裏通気層側へ送る循環促進装置を設け、下降側の内壁裏通気層の下端に室内に暖気を戻す放出口を設け、一階の床下暖房層の暖気と、部屋の暖気が上昇側の内壁裏通気層に導入されるように構成したことを特徴とする家屋の構造を伴う暖房装置。
  3. 断熱構造の家屋において、一階の床下通気層と、屋根裏の天井板裏通気層とを設けるとともに、周囲において両方を連通させる内壁裏通気層を設け、該各層は、輻射熱を通し得る板材や壁材等の内壁を介して室内に面しており、また、各内壁裏通気層が上昇気流となるように、屋根裏の天井板裏通気層に、空気を送風ファンにより外へ排出する循環促進装置を設け、家屋の北側において、壁下端に床下通気層と一階の部屋への屋外冷気の導入口を設けたことを特徴とする家屋の構造を伴う冷房装置。
  4. 断熱構造の家屋において、一階の床下冷房層と、屋根裏の天井板裏通気層とを設けるとともに、周囲において天井板裏通気層と連通する内壁裏通気層を設け、該各層は、輻射熱を通し得る板材や壁材等の内壁を介して室内に面しており、また、各内壁裏通気層が上昇気流となるように、屋根裏の天井板裏通気層に、空気を送風ファンにより外へ排出する循環促進装置を設け、家屋の北側において、壁下端に一階の部屋への屋外冷気の導入口を設けたことを特徴とする家屋の構造を伴う冷房装置。






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