JP2007271113A - 床暖房システム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光を利用し、過度の加熱をすることなく、簡易な構成で経費を抑えて床暖房を行うことができ、床下の害虫防除にも支障のない床暖房システムを提供することができる。
【解決手段】床暖房システムは、室内空間１０へ太陽光を透過させる窓部２０と、互いに離隔する上床部３１と下床部３２によって構成された二重構造床３０の内部に形成された床内部空間３５と、上端の開口部４１が室内空間１０の上方に位置し、下端の開口部４２が床内部空間３５と接続されたダクト４０と、太陽光によって加熱された室内空間１０の空気を、ダクト４０内を上端から下端に向かって圧送する送風機４５と、床内部空間３５と室内空間１０とを連通させる連通部５０と、二重構造床３０の下側に設けられた断熱部６１とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、床暖房システムに関するものであり、特に、太陽光で加熱された空気を熱媒体として使用する床暖房システムに関するものである。

従来より、温水を通すパイプや電熱線を床面の下に配設することにより床を暖める床暖房システムが用いられている。また、太陽光により加熱された外気を室内に取り込んで床下に導入するソーラーシステムも提案されている（例えば、特許文献１参照）。このソーラーシステムは、屋根板直下の空気流路へ流入した外気を、太陽光により加熱された屋根板によって暖め、屋根勾配に沿って上昇した加熱空気を棟ダクトに集めた後、送風機によって縦ダクトを介して床下の空気流通空間に送るものである。

特開昭６３−１６５６３３号公報

しかしながら、温水や電熱線を配設する場合は、床面の下にパイプや電熱線をはりめぐらす手間のかかる工程を要する複雑な設備となると共に、水漏れや漏電の恐れがあるという問題があった。加えて、水や電熱線を加熱するために燃料や電気エネルギーが必要であり、ランニングコストが嵩むという問題もあった。更に、温水や電熱線による加熱は、使用者による温度の設定如何でかなりの高温となり得るため、温度を高く設定し過ぎることにより、床材が乾燥してひび割れたり、反りや歪みを生じたりする問題があった。

また、従来のソーラーシステムの場合は、外気を取り込む外気取入口から、太陽光のない夜間や雨天時などに、冷気が室内に取り込まれてしまうという問題があり、それを防止するためには、外気を流入させる流路を温度によって開閉する、或いは屋外への排出流路へ流路を切替える必要があるなど、制御や構造が複雑となって、システムの構築費用が嵩むという問題もあった。更に、屋根板直下で加熱された空気はかなり高温となるため、加熱された空気を送る送風機が故障し易く、耐熱性の高い送風機は高価となる問題があった。加えて、送風機の故障や停電の際には、棟ダクトの周辺が非常に高温となり、制御装置やセンサ等の電気設備に不具合を生じる恐れがあった。

そのほか、屋根板の素材が加熱され易い金属製などに限定されることにより、建物の意匠性が制限されることもあった。また、屋根板の冷却を防止する目的で屋根板を覆うように設けられるガラス板が、台風などの強風によって破損する恐れがあった。更に、床下の蓄熱土間コンクリートに蓄熱させる方式であるため、太陽光のみでは熱容量の大きいコンクリートを加熱するには時間がかかるという問題もあった。

また、太陽光で加熱された空気を床下に導入することから床下の空間を外気と通じない密閉構造にする必要があり、暖かな床下の空間が白あり等の害虫が発生し易い環境となるという問題があった。加えて、害虫防除のために薬剤を床下に散布すれば、床下の空気流通空間から温風を室内に吹き出させるための吹出口から薬剤が居住空間に流入してしまうため、かかる害虫防除処理が行えないという問題もあった。

そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、太陽光を利用し、過度の加熱をすることなく、簡易な構成で経費を抑えて床暖房を行うことができ、床下の害虫防除にも支障のない床暖房システムの提供を課題とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明にかかる床暖房システムは、「建物の床を暖房する床暖房システムであって、室内空間へ太陽光を透過させる窓部と、互いに離隔する上床部と下床部によって構成された二重構造床の内部に形成された床内部空間と、上端の開口部が前記室内空間の上方に位置し、下端の開口部が前記床内部空間と接続されたダクトと、太陽光によって加熱された前記室内空間の空気を、前記ダクト内を上端から下端に向かって圧送する送風機と、前記床内部空間と前記室内空間とを連通させる連通部と、前記二重構造床の下側に設けられた断熱部とを」具備して構成されている。

「窓部」は、太陽光の透過性の高い透明なガラスやアクリル樹脂等で形成することができる。また、建物において窓部を設ける位置は、太陽光を効率的に室内空間に取り込むことができる位置であることが望ましく、例えば、北半球であれば太陽光が良好に当たる南側の壁面に設けることができる。なお、本明細書では以下において、「南」または「北」の方角と太陽との関係を、建物が北半球にある場合を想定して説明するが、南半球に建物がある場合は、南北の方角と太陽との関係は逆となる。また、「室内空間」は、屋根裏や天井裏の空間をも含める意味で用いている。

「二重構造床」は、上床部及び下床部を上下に離隔させた状態で、両床部の間に適宜の支持部材やスペーサーを配することによって構成することができ、両床部の間に中空の「床内部空間」が形成される。ここで、床内部空間の高さ（上床部及び下床部の離間距離）が小さい場合は、空気が流通する際の抵抗が大となる。一方、床内部空間の高さが大きい場合は、空気が流通する際に対流が生じ易くなる。そのため、床内部空間に空気を良好に流通させるためには、床内部空間の高さは２０〜７０ｍｍが好ましく、約４０ｍｍであれば更に好ましい。

「ダクト」は、管状体であればその構成は特に限定されず、例えば、中空の円柱状や四角柱状に形成することができる。また、太陽光によって加熱された空気は、自然と室内空間の上方に集まるため、これをダクト内に取り入れるために、ダクトの上端の開口部は室内空間の上方に位置させる。更に、ダクト内を移動させられた空気を床内部空間に導入するため、ダクトの下端の開口部は間接的または直接的に床内部空間に接続される。ここで、ダクトの下端の開口部を床内部空間に間接的に接続させる構成としては、ピットや湾曲させたパイプを介して接続する構成を例示することができ、接続用のパイプは分岐させることもできる。なお、ダクトの上端から下端まで抵抗を減じて効率良く空気を移動させるためには、ダクトは略鉛直に設けられることが望ましく、その場合は、壁や柱に沿って設けることも、室内空間の内方に立設させることもできる。

「送風機」は、羽根車やロータの回転によって空気を圧送するファンやブロワで構成することができ、例えば、シロッコファン、プロペラファン、斜流ファンを使用することができる。また、ダクト内を空気を移動させることができれば、送風機の設置位置は特に限定されず、例えば、ダクトの上端、下端、及び中間の少なくとも何れか一箇所に設けることができ、複数の送風機を設けることもできる。

「連通部」の構成は特に限定されず、例えば、上床部と壁との間に間隙を形成することにより、壁に沿って細長く開口する連通部を形成することができる。この際、細長く開口する連通部に、スリット状などの適宜の形状の孔部が穿設された蓋をすることもできる。或いは、上床部の適宜の箇所に孔部を直接穿設することによって連通部を形成することもできる。

「断熱部」の構成は特に限定されず、例えば、下床部の下面または上面にボード状、シート状、マット状等の公知の断熱材を取り付けることにより構成することができる。或いは、下床部を更に二重構造とし、その内部の空間に断熱材を充填することにより構成することができる。

従って、本発明によれば、窓部を透過した太陽光によって室内空間の空気が加熱され、加熱された空気は自然と室内空間の上方に上昇し、上端の開口部が室内空間の上方に位置するダクト内に送風機の作用によって吸引され、ダクト内を圧送された後にダクトの下端が接続された床内部空間へ導入される。そして、床内部空間を流通する加熱された空気によって二重構造床が暖められると共に、加熱された空気が連通部から室内空間に噴出し、室内空間の下方が暖められる。これにより、太陽光という自然のエネルギーを有効に利用して、床暖房をすることができる。また、一般に足元が暖かいと快適な暖かさを感じると言われているが、自ずと上昇してしまう暖かい空気をダクトを介して床内部空間に移動させることにより、暖かい空気を無駄なく有効に利用して、足元を暖めることができる。

また、太陽光によって加熱するのは室内空間の空気であるため、例えば、屋根板直下で加熱された外気を室内に取り込む場合のように、加熱された空気が過度に高温になることがなく、送風機に耐熱性はさほど必要とされない。そのため、高価ではない通常の送風機であっても耐久性よく使用することができる。更に、加熱された空気が過度に高温にならないことから、床材にひび割れ、反り、歪みなどの生じる恐れの少ないものとなる。

加えて、室内空間の空気を太陽光で加熱するシステムであるため、換気は適宜行うとしても、加熱された外気を室内に取り込むシステムのように室内空間と屋外とを通じる空気流通路が形成されていない。これにより、太陽光のない夜間などに冷気が屋外から室内に流入することがなく、従来のソーラーシステムのように外気の室内への流入を防止するための制御や構成を必要とせず、構成が簡易で、且つ、構築費用の低廉なシステムとなる。

更に、床を二重構造床とし、その内部に形成される床内部空間に加熱された空気を流通させるシステムであり、大きな容積を有する床下の空間や基礎のコンクリートは暖めないため、太陽光のエネルギーを効率良く利用し、時間を要さずに応答良く床を暖めることができる。

加えて、加熱された空気を床内部空間に流通させるシステムであるため、例えば、一階部分の床下の空間は屋外と通気可能な構成とすることができる。これにより、床下の空間が害虫の発生しやすい環境となることを防止することができる。特に本発明では、二重構造床の下側に断熱部が設けられているため、床下の空間への伝熱が抑制され、熱が効率良く床暖房のために使われると共に、床下の空間が暖まりにくく、より害虫の発生しにくい環境となる。加えて、床下の空間は室内空間と連通しない構成とすることができるため、その場合は床下の空間に薬剤を散布しても室内空間に薬剤が流入することがなく、支障なく害虫防除処理を行うことができる。

また、本発明の床暖房システムは、「前記窓部は、建物の上部に設けられた上部窓部を具備する」ものとすることができる。

「上部窓部」としては、屋根を一方向に傾斜する片流れ屋根とすることにより、屋根の高い側では高い位置まで壁面となるため、ここに窓部を形成する構成を例示することができる。或いは、切妻屋根に挟まれた三角形の妻壁側が日当たりの良い方角を向く設定とし、妻壁の棟に近い上部に窓部を設ける構成とすることができる。また、或いは、切妻屋根を段違い状に構成し、段差部分に窓部を形成する構成とすることができる。

従って、本発明によれば、太陽光をできるだけ多く室内空間に取り入れるために、建物の上部に上部窓部が設けられる。そして、ダクトを介して床内部空間に移動させられる室内空間の上方の空気が、上部窓部を透過する太陽光によって積極的に暖められる。なお、庇の長さや角度の設定により、冬を中心とした季節には太陽光が上部窓部を透過し、夏を中心とした季節には太陽光が上部窓部から透過しにくい構成とすることができ、冬を中心とした季節には上部窓部から取り入れた太陽光を利用して床暖房を行うことができると共に、夏を中心とした季節には室内空間が高温となり過ぎる恐れを低減することが可能である。

更に、本発明の床暖房システムは、「前記ダクトの下端の開口部は、前記床内部空間と連通した空気拡張部を介して前記床内部空間と接続される」ものとすることができる。

「空気拡張部」は、ダクトの下端の開口部から排出される空気を、床内部空間に導入する前に拡げるための空間を有する部分であり、壁に沿って、或いは、壁と壁とによって構成される角部において、床下の空間に向かって窪み上方に開口した函状に形成されるピットを例示することができる。そして、ピットの開口部を下床部に連設することにより、ピットを床内部空間と連通する構成とすることができ、ダクトの挿入部分を除いたピットの開口部は、蓋や延設された上床部によって覆うことができる。或いは、二重構造床において下床部を部分的に低い位置に形成し、床内部空間の高さを大きく（深く）することによっても、床内部空間と連通したピットを形成することができる。

また、或いは、建物の上階の床を二重構造床とする場合など、ピットを形成するだけの充分な空間を床下に確保できない場合は、上述のピットを上下逆さまにしたような、下方に開口する函状に空気拡張部を形成し、その開口部を上床部に連設することによっても、床内部空間と連通する空気拡張部を構成することができる。なお、加熱された空気が空気拡張部内で冷却されることを防止するためには、空気拡張部の周囲にも断熱部を設けることが望ましい。

従って、本発明によれば、太陽光により加熱された空気は、ダクト内を圧送された後にいったん空気拡張部内に排出され、空気拡張部内の空間に拡がることとなる。これにより、加熱された空気が床内部空間に円滑に導入されると共に、ダクトが一本であっても、平面的に広がった床内部空間の全体に、加熱された空気を流通させることが可能となる。

以上のように、本発明の効果として、太陽光を利用し、過度の加熱をすることなく、簡易な構成で経費を抑えて床暖房を行うことができ、床下の害虫防除にも支障のない床暖房システムを提供することができる。

以下、本発明の最良の一実施形態である床暖房システムについて、図１乃至図４に基づいて説明する。ここで、図１は本実施形態の床暖房システムを適用した建物の説明図であり、図２は図１の建物の要部の拡大断面図であり、図３は床暖房システムの適用時における温度変化を示すグラフであり、図４は本実施形態の床暖房システムを適用した他の建物の説明図である。なお、ここでは、本実施形態の床暖房システムを、北緯約３５度の地点に建築された建物に適用した場合を例示する。

まず、本実施形態の床暖房システム及び本システムを適用した建物１の構成について説明する。本実施形態の床暖房システムは、図１及び図２に示すように、室内空間１０へ太陽光を透過させる上部窓部２０と、互いに離隔する上床部３１と下床部３２によって構成された二重構造床３０の内部に形成された床内部空間３５と、上端の開口部４１が室内空間１０の上方に位置し、下端の開口部４２がピット３７を介して床内部空間３５と接続されたダクト４０と、ダクト４０内を上端から下端に向かって室内空間１０の空気を圧送する送風機４５と、床内部空間３５と室内空間１０とを連通させる連通部５０と、二重構造床３０の下側に設けられた断熱部６１とを主に具備して構成されている。なお、ピット３７が本発明の空気拡張部に相当する。

更に詳細に説明すると、建物１は、南から北に向かって一方向に下降する片流れ屋根７１を有する一階建て建築であり、南側の壁面の屋根に近い上部に、開閉可能な上部窓部２０が形成されている。また、片流れ屋根７１の角度、及び南側の庇部７２の長さは、庇部７２の先端と上部窓部２０の上端とを結んだ線αと水平線とのなす角度が太陽の冬至南中高度Ｗ以上で、庇部７２の先端と上部窓部２０の下端とを結んだ線βと水平線とのなす角度が太陽の夏至南中高度Ｓ以下となるように設定されている。すなわち、北緯約３５度にある本実施形態の建物１では、冬至南中高度Ｗは約３１．５度、夏至南中高度Ｓは約７８．５度であり、直線αが水平線となす角度は３２〜３５度、直線βが水平線となす角度は６０〜７０度となるように設定されている。なお、上部窓部２０の下側からは、差しかけ屋根７４が南側に向かって設けられている。

室内空間１０は、上部窓部２０側にロフト部７８を設けることにより、一部が二層となっている。また、二重構造床３０は、下床部３２と化粧仕上げされた上床部３１とを約４０ｍｍ離隔させて構成されている。更に、一辺の壁７７と二重構造床３０の上床部３１との間に間隙が形成され、これにより、壁７７と上床部３１との間に細長く開口した連通部５０が構成されている。また、下床部３２に連続した断面コ字形の細長い函状のピット３７が、二重構造床３０の一辺に沿って形成されている。なお、本実施形態では、図２において円範囲の拡大断面図に示したように、連通部５０は断面略逆Ｌ字形の連通部カバー５３で覆われ、連通部カバー５３の室内側の側面に噴出口５４が設けられている。

ダクト４０は、下端の開口部４２がピット３７内の上方に位置するように設けられ、ピット３７の上方の開口部のうちダクト４０の挿入部分以外の残余部分は、ピット蓋部３８によって覆われて上床部３２の上面と同じ高さに形成されている。このピット蓋部３８は、ピット３７の内部の点検などを行うために取外し可能となっている。そして、ダクト４０はロフト部７８の床を貫通して室内空間１０の上方へ略鉛直に延び、ダクト４０の上端の開口部４１は上部窓部２０の近傍に位置している。更に、ダクト４０の上端の開口部４１には送風機４５が設置され、送風機４５の近傍には、送風機４５と電気的に接続された温度センサ４６およびコントローラ（図示しない）が設置されている。なお、本実施形態では、送風機４５としてシロッコファンを用いている。

断熱部６１は、下床部３２の下面に貼着された断熱ボードによって構成され、ピット３７の底面及び側面にも同様にピット断熱部６２が設けられている。また、二重構造床３０と建物の基礎部７９との間には床下空間６５が形成され、この床下空間６５は通気口６６を介して屋外と通気している。なお、通気口６６は基礎パッキン方式によって形成されるものであっても、基礎部７９に設けられた換気口により構成されるものであっても良い。

次に、本実施形態の床暖房システムの作用について説明する。室内空間１０の空気は、上部窓部２０を透過した太陽光によって加熱され、上昇して室内空間１０の上方に集まる。もちろん、上部窓部２０以外の窓部を透過した太陽光によっても室内空間１０の空気は加熱され、同じく上昇して室内空間１０の上方に集まる。室内空間１０の上方に集まった暖かい空気は、送風機４５によってダクト４０の上端からダクト４０内に吸引される。ここで、送風機４５は常時作動させておくことも、温度センサ４６による温度検知に基づき、予め定めた温度以上で作動するようにコントローラによって制御することもできる。この際、温度の設定を入力する操作を、居住者が手元において行える構成としても良い。

送風機４５によりダクト４０内を圧送された暖かい空気は、ダクト４０の下端の開口部４２からピット３７内に排出され、ピット３７の底面や側面に衝突しながら、二重構造床３０の一辺に沿って設けられた細長いピット３７の内部空間に広がり、ピット３７と連通した床内部空間３５に流入していく。このとき、ピット３７にはピット断熱部６２が設けられているため、暖かい空気がピット３７内で冷却されることが抑制される。

床内部空間３５を流通する暖かい空気により、上床部３１及び下床部３２が加熱されるが、下床部３２側には断熱部６１が設けられて伝熱が抑制されているため、居住空間の床としての上床部３１が主に加熱される。更に、床内部空間３５を流通した空気は、連通部５０を介して連通部カバー５３に形成された噴出口５４から室内に噴出する。なお、この噴出口５４は連通部カバー５３の側面に設けられているため、噴出口５４が見えにくく外観のよいものとなる。また、噴出口５４は、上床部３２の上面よりも高い位置に設けられているため、例えば、居住者が落とした物などが噴出口５４を介して床内部空間３５に転がり落ちることを防止することができる。

噴出口５４から噴出した空気は、室内で再び太陽光によって加熱され、室内空間１０の上方に上昇し、ダクト４０を介した上記のような移動を繰り返して、室内空間１０と床内部空間３５を循環する。このようなシステムにより、冬を中心とした気温の低い季節は、太陽光を有効に利用して床暖房を行うことができる。なお、上述のように、庇部７２の先端と上部窓部２０の上端とを結んだ線αと水平線とのなす角度が太陽の冬至南中高度Ｗ以上に設定されているため、冬を中心とした季節には、上部窓部２０を通して太陽光が室内空間１０の奥まで充分に取り込まれる。

太陽光のない夜間は、気温の低下に伴って室内空間１０の温度も徐々に低下するが、日中に過熱された二重構造床３０の暖かさは、後述のようにある程度持続する。なお、夜間などには、上部窓部２０からの放熱を抑制するため、上部窓部２０の内側にカーテンを設けたり、外側に簾を吊るすなどして断熱することがより望ましい。

なお、夜間や雨天時などに、別途の暖房設備を作動させた場合も、暖められた空気は上昇して室内空間１０の上方に集まるため、送風機４５を作動させることにより、上昇した暖かい空気を床暖房として無駄なく利用することができ、効率的な暖房となる。

夏を中心とした気温が高い季節は、本実施形態の床暖房システムは作動させない。上述のように、庇部７２の先端と上部窓部２０の下端とを結んだ線βと水平線とのなす角度は、太陽の夏至南中高度Ｓ以下となるように設定されているため、夏場における上部窓部２０からの太陽光の取り込みが抑制される。これに加えて、例えば、上部窓部２０の外側または内側に、日よけを設ければより望ましい。また、本実施形態では、上部窓部２０は開閉可能に構成されているため、上部窓部２０を開放することにより、他の窓部等を通じて屋外から流入した空気が、室内空間１０を通過して上部窓部２０から屋外へ流出するという空気の流れができ、自然の風で暑さを和らげることが可能となる。なお、本実施形態では、室内空間１０の上方にロフト部７８が設けられているため、上部窓部２０及びカーテンの開閉や日よけの設置などの作業を容易に行うことができる。

次に、本実施形態の床暖房システムを適用した建物１における温度変化を、図３にグラフ化して示す。図３は、建物１の室内のほぼ中央の上床部３１の上（図１におけるＡ地点）の温度、建物１の天井付近（図１におけるＢ地点）の温度、建物１の屋外で上床部３１とほぼ同じ高さの地上約３０ｃｍの地点（図１におけるＣ地点）の温度、及び、建物１にごく近接して建築され、本発明の床暖房システムは適用されていない家屋の室内の床上の温度を、３月の上旬に連続して７日間測定した結果をグラフ化したものである。なお、建物１も床暖房システムが適用されていない家屋も、共に無人であり、人の生活や他の暖房設備による影響はない。また、グラフ中に矢印Ｒで示した日は降雨を含む曇天で、太陽光があまり利用できなかった日であり、それ以外の日は晴天であった。

図３から、まず、床暖房システムを適用していない家屋では、床上の温度は屋外温度より１〜８℃だけ高い程度で推移し、特に早朝では屋外気温とほとんど差がない程度まで温度が低下することが分かる。これに対し、床暖房システムを適用した建物１では、床上の温度は天井付近の温度に追随して、天井付近の温度と同程度の温度まで上昇し、室内空間１０の上方の暖かい空気を床内部空間３５に導入するシステムが良好に作用していることが認められた。特に、本システムを適用していない家屋では、晴天の日中でも床上の温度は屋外温度より８℃程度しか高くならないのに対し、本システムを適用した建物１の床上温度は屋外温度より１８〜２０℃も高くなり、太陽光を有効に利用して床暖房が行われていることが認められた。

また、夜間に天井付近の温度が低下しても、床上温度は天井付近の温度より高い温度が維持された。これは、本実施形態では、室内空間１０の上方の温度が２３℃以上となったら送風機４５が作動を開始し、それより温度が低下したら送風機４５が作動を停止する設定としているため、日中に暖められ空気よりも熱容量の大きい二重構造床３０の保温状態が、ある程度持続したものと考えられた。

上記のように、本実施形態の床暖房システムによれば、上部窓部２０から太陽光を積極的に取り込んで室内空間１０の空気を暖め、室内空間１０の上方に集まる暖かい空気をダクト４０を介して移動させて床内部空間３５に流通させることにより、太陽光という自然のエネルギーを有効に利用して床暖房をすることができる。

また、太陽光により加熱された室内空間１０の空気は過度に高温となることがないため、送風機４５に耐熱性がさほど要求されないと共に、二重構造床３０を構成する上床部３１や下床部３２の床材に、ひび割れ、反り、歪みなどの生じる恐れの少ないものとなる。更に、室内空間１０と屋外とを通じる空気流通路が形成されていないため、太陽光のない夜間などに冷気が屋外から室内に流入することを防止するための制御や構成を要さず、構成が簡易で、且つ、構築費用の低廉なシステムとなる。

加えて、床を二重構造床３０とし、床内部空間３５に加熱された空気を流通させるシステムであり、大きな容積を有する床下空間６５やコンクリートの基礎部７９のは暖めないため、太陽光のエネルギーを効率良く利用し、応答良く時間を要さずに床を暖めることができる。特に、二重構造床３０の下側に断熱部６１が設けられているため、床下空間６５への伝熱が抑制され、熱が効率良く床暖房のために使われる。また、床下空間６５は、通気口６６を介して屋外と通気可能な構成となっているため、床下空間６５が害虫の発生しやすい環境となることを防止することができる。更に、床下空間６５は室内空間１０と連通しない構成となっているため、床下空間６５に薬剤を散布しても室内空間１０に薬剤が流入することはなく、支障なく害虫防除処理を行うことができる。

また、主に上部窓部２０によって太陽光を室内空間１０に取り込むシステムであるため、ダクト４０に吸引される室内空間１０の上方の空気が重点的に暖められる。また、本実施形態では、片流れ屋根７１の庇部７２を、庇部７２の先端と上部窓部２０の上端とを結んだ線αと水平線とのなす角度が太陽の冬至南中高度Ｗ以上で、庇部７２の先端と上部窓部２０の下端とを結んだ線βと水平線とのなす角度が太陽の夏至南中高度Ｓ以下となるように設定されているため、冬を中心とした季節には室内空間１０に充分太陽光を透過させて床暖房に利用できると共に、夏を中心とした季節には上部窓部２０からの太陽光の透過が抑制され、室内空間１０が高温となる恐れを低減することができる。

更に、送風機４５としてシロッコファンを使用しているため、空気の逆流が少なく、ダクト４０の下端に向かって効率良く空気を送ることができる。加えて、ダクト４０内を送られた空気は、いったんピット３７内に排出されてピット３７内で拡げられるため、床内部空間３５への空気の導入が円滑となると共に、ダクト４０が一本であっても、平面的に広がった床内部空間３５に全体的に空気を流通させることができる。

なお、建物１は本実施形態の床暖房システムを適用する建物の１つの例であり、その他の構成も可能である。例えば、図４に示す建物２のような構成とすることもできる。図４では、建物１と同様の構成については同一の符号を付している。図４に示されるように、建物２は、建物１と同様に南から北に向かって一方向に下降する片流れ屋根７１を有する二階建て建築であり、南側の壁面の屋根に近い上部に、開閉可能な上部窓部２０が形成されている。太陽南中高度との関係における片流れ屋根７１の庇部７２の設定は、建物１の場合と同様である。また、一階部分及び二階部分にもそれぞれ一階窓部２１，二階窓部２２が設けられている。

室内空間１０は、一階部分、二階部分、及び二階部分の上方に設けられたロフト部７８により、部分的に三層構造となっている。また、一階窓部２１及び二階窓部２２の外側にはロールアップ型のブラインド２８が取付けられており、室内空間１０の一階部分及び二階部分への太陽光の透過を調整することにより、例えば、夏を中心とした季節に一階窓部２１，二階窓部２２からの太陽光の透過を減少させ、室内空間１０が高温となり過ぎることを抑制することができる。なお、二重構造床３０、連通部５０、ピット３７、及び断熱部６１の構成は建物１の場合と同様である。

ピット３７内に下端が開口したダクト４０は、一階部分の天井、二階部分の床、及びロフト部７８の床を貫通して室内空間１０の上方へ略鉛直に延び、上端が上部窓部２０の近傍で開口している。また、建物１の場合と同様に、ダクト４０の上端の開口部４１に送風機４５としてのシロッコファンが設置されている。

なお、図４では、一階部分の床を二重構造床３０とし、その内部の床内部空間３５に暖かい空気を導入する場合を示しているが、二階部分の床をも二重構造床３０とすることにより、二階の床も床暖房可能な構成とすることもできる。この場合は、一階部分の二重構造床３０及び二階部分の二重構造床に、それぞれ空気を導入するためのダクト及び送風機を別個に設けることもできる。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

例えば、本実施形態では、室内空間の上方にロフト部を設けた場合を例示したが、これに限定されず、例えば、室内空間の下方と通気可能としつつ天井を設けることにより、天井裏空間を形成し、ここに上部窓部を設ける構成とすることもできる。これにより、居住空間として使用されない空間が太陽光を積極的に取り込むための空間となり、夏を中心とした季節にも居住空間が高温となりにくいものとなる。

また、雨天や夜間などに補助的に床暖房を行うために、ピット内に、温水、オイル、電気ヒータ等で加熱する補助暖房装置を配置することもできる。これにより、床面の下全体にパイプや電熱線を配設するような大掛かりな工程を要さず、極めて簡易に補助暖房設備を設けることができる。加えて、補助暖房装置によって暖められた空気が、送風機の作用によって床内部空間に全体的に行き渡り、しかも、床内部空間の下側は断熱部で断熱されているめ、消費エネルギーを節減して効率良く補助的な床暖房をすることができる。

本実施形態の床暖房システムを適用した建物の説明図である。 図１の建物の要部の拡大断面図である。 床暖房システムの適用時における温度変化を示すグラフである。 本実施形態の床暖房システムを適用した他の建物の説明図である。

符号の説明

１，２ 建物
１０ 室内空間
２０ 上部窓部，窓部
２１ 一階窓部（窓部）
２２ 二階窓部（窓部）
３０ 二重構造床
３１ 上床部
３２ 下床部
３５ 床内部空間
３７ ピット（空気拡張部）
４０ ダクト
４１ 上端の開口部
４２ 下端の開口部
４５ 送風機
５０ 連通部

Claims (3)

1. 建物の床を暖房する床暖房システムであって、
   室内空間へ太陽光を透過させる窓部と、
   互いに離隔する上床部と下床部によって構成された二重構造床の内部に形成された床内部空間と、
   上端の開口部が前記室内空間の上方に位置し、下端の開口部が前記床内部空間と接続されたダクトと、
   太陽光によって加熱された前記室内空間の空気を、前記ダクト内を上端から下端に向かって圧送する送風機と、
   前記床内部空間と前記室内空間とを連通させる連通部と、
   前記二重構造床の下側に設けられた断熱部と
   を具備することを特徴とする床暖房システム。
2. 前記窓部は、建物の上部に設けられた上部窓部を具備することを特徴とする請求項１に記載の床暖房システム。
3. 前記ダクトの下端の開口部は、前記床内部空間と連通した空気拡張部を介して前記床内部空間と接続されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の床暖房システム。

Images