JP2013060728A - 建物の冷暖房システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下階の部屋の少なくとも一部の上方を、下階から上階に吹き抜ける吹抜け部4とし、この吹抜け部4を介して、下階から上階に亘って冷暖房パネル50を設置し、この冷暖房パネル50を、下階から上階に亘って鉛直に配置される鉛直部51と、吹抜け部4の上方に水平方向に配置される水平部52とから構成し、これら鉛直部51および水平部52を、温度調整用の流体を内部に流通させる多数の管部材を、互いに間隔をあけて並設することによって形成する。これにより、吹抜け部を含む上下階空間を側面から、また上方から効果的に温度調整を行うことができるので、この吹抜け部を含む上下階空間の居住環境を快適にすることができる。
【選択図】図1
Description
また、冷暖房パネルは、室内空間の床面および天井面に上下端部が固定されることによって設置されており、隣り合う部屋と部屋とを仕切るようにして配置されている。
そこで、この吹抜け部を有する部屋に、上述のような冷暖房パネルを設置したいという要望がある。
ところが、この吹抜け部を有する部屋は、吹抜け部を持たない部屋よりも天井高が高いため、上述のような冷暖房パネルでは温度調整しにくい場合がある。
前記冷暖房パネル50は、前記下階から上階に亘って鉛直に配置される鉛直部51と、前記吹抜け部4の上方に水平方向に配置される水平部52とからなり、
これら鉛直部51および水平部52は、温度調整用の流体を内部に流通させる多数の管部材53…を、互いに間隔をあけて並設することによって形成されていることを特徴とする。
前記水平部52の上方に屋根8bが配置され、これら水平部52と屋根8bとの間が小屋裏空間43とされており、
前記小屋裏空間43には、正逆回転可能に構成されたシーリングファン16が、前記水平部52の上方に位置するようにして設けられていることを特徴とする。
前記小屋裏空間43の周囲に設けられるとともに、この小屋裏空間43を構成する壁43aに、この小屋裏空間43に隣接する建物内の他の空間(例えば、吹抜け部2,3,5等)に通じる通気口44が形成されていることを特徴とする。
前記冷暖房パネル50は、互いに対向する複数の前記鉛直部51,51…と、これら複数の鉛直部51,51…の上端部間に架設される前記水平部52とによって側面視コ字型に形成されていることを特徴とする。
前記鉛直部51は、前記下階および上階の外壁1cの近傍に、この外壁1cの幅方向に間隔をあけて複数配置されており、
前記下階および上階の外壁1cには、前記複数の鉛直部51,51間に形成された隙間51aに対応して開口部14a,14bがそれぞれ形成されていることを特徴とする。
図1および図2は本発明に係る冷暖房システムの建物への導入例を示す斜視図である。
図1において符号1は、建物本体を示しており、符号50は、冷暖房システムを構成する冷暖房パネルを示している。
本実施の形態の冷暖房パネル50は、建物本体1内を冷房・暖房する冷暖房装置として機能するものであり、建物本体1の下階の部屋の少なくとも一部の上方に設けられるとともに下階から上階に吹き抜ける吹抜け部4を介して、下階から上階に亘って設置されている。
本実施の形態の建物本体1は、二階建ての住宅であり、図1〜図5に示すように、建物本体1は平面視略矩形状に形成されている。建物本体1には、その平面視略中央部から東西南北の四つの外壁1a〜1d側に向けてそれぞれ延び、かつ、1階から2階まで吹き抜ける4つの吹抜け部2,3,4,5が設けられている。
第1床部6としては、透光性を有するガラス板や、透光性および通風性を有するグレーチング板が使用されている。ガラス板を使用する場合、框材によって形成された矩形枠にガラス板をはめ込まれる。グレーチング板は、格子状に孔が多数設けられた板状部材であり、このグレーチング板は床部材として直接使用される。
吹抜け部2は、図8に示すように、1階の東側の廊下の床面から屋根の棟部直下まで吹き抜けており、この吹抜け部2の上端部は、切妻屋根の一方の屋根8a側に直角に曲がって、さらに、屋根8a側に向けて曲がっている。屋根8aには天窓9が開閉可能にかつ吹抜け部2と連通して設けられている。
また、吹抜け部3に面する外壁1bには、図3、図4に示すように、縦長の窓12aが1階に、窓12bが2階に外壁1bより若干窪んだ位置に設けられている。窓12a,12bは嵌め殺しの窓であるが、開閉可能な窓としてもよい。
吹抜け部3は、図8に示すように、1階の西側の廊下の床面から屋根の棟部直下まで吹き抜けており、この吹抜け部3の上端部は、切妻屋根の一方の屋根8a側に直角に曲がって、さらに、屋根8a側に向けて曲がっている。屋根8aには天窓13が開閉可能にかつ吹抜け部3と連通して設けられている。
また、吹抜け部4に面する外壁1cには、図3,図4に示すように、縦長の窓14aが1階に、窓14bが2階に設けられている。窓14a,14bは開閉可能な窓である。
吹抜け部4は、図7に示すように、1階のダイニング15の床面から屋根8bまで吹き抜けている。
また、この屋根8bの下方には、前記冷暖房パネル50を構成する水平部52(後述する)が配置されており、これら水平部52と屋根8bとの間は小屋裏空間43とされている。そして、この小屋裏空間43には、正逆回転可能に構成されたシーリングファン16が、前記水平部52の上方に位置するようにして、前記屋根8bに取り付けられている。
なお、本実施の形態のシーリングファン16については、シーリングファン16よりも下方に向かって風を送る方向の回転を正回転とし、シーリングファン16よりも上方に向かって風を送る方向の回転を逆回転とする。
前記壁43aは、前記温風ダクト8cを挟んで両側に設けられており、前記第2床部10の上方空間に面する。また、これら壁43a,43aにはそれぞれ通気口44,44が形成されている。したがって、これら通気口44,44によって、前記小屋裏空間43と、この小屋裏空間43に隣接する前記第2床部10の上方空間とを連通できるようになっている。なお、これら壁43a,43aと対向する位置には、外壁1cが設けられているものとする。
また、前記壁43bは、前記吹抜け部4に隣接する2階の部屋32,34(後述する)の小屋裏空間32c,34c側に設けられており、小屋裏空間43と、これら小屋裏空間32c,34cとを区画している。
また、吹抜け部5に面する外壁1dには、図3〜図5に示すように、窓17aが1階に、窓17b,17cが2階に設けられている。窓17a,17b,17cは開閉可能な窓であり、これら窓17a,17b,17cが設けられた外壁1dは左右の外壁に対して突出している。
吹抜け部5は、図7に示すように、階段室の床面から屋根8aの直下まで吹き抜けており、この吹抜け部5の上端部は屋根8aに設けられた天窓18に連通している。
この吹抜け部5には階段20が設けられている。階段20は、1階の階段ホールの床とスキップ床21との間に設けられた第1階段20aと、スキップ床21と2階の階段ホールの床を構成する前記第2床部10との間に設けられた第2階段20bと、第2床部10とスキップ床22との間に設けられた第3階段20cとによって構成されている。
スキップ床22は2階の高さの略半分の高さ位置に設けられており、このスキップ床22とスキップ床21との間には、図6および図7に示すように、畳が敷設された畳室24と踊り場25とが設けられている。また、スキップ床22と2階床と間には、図8に示すように、2階床下収納26が設けられている。この2階床下収納26の天井高は0.9〜1.4m程度である。
前記1階床下収納23は、図3および図6に示すように、建物本体1の北東の角部に設けられており、この1階床下収納23上に、図2および図8に示すように、畳室24が設けられている。この畳室24上に、図3および図8に示すように、子供室27が設けられている。
また、建物本体1の1階の南西の角部には、図3および図8に示すように、リビング31が設けられており、このリビング31上に主寝室となる2階の部屋32が設けられている。建物本体1の南東の角部には、図3および図6に示すように、キッチン33が設けられており、このキッチン33上に浴室および洗面室となる2階の部屋34が設けられている。
また、これら2階の部屋32,34と前記吹抜け部4との間には、図1,図2,図4,図6〜図8に示すように、ガラス仕切り32b,34bがそれぞれ複数枚ずつ設けられている。これらガラス仕切り32b,34bは開閉できるものではなく、透光性を有する壁としての機能を持つものである。したがって、本実施の形態のようにガラスを用いなくても良く、透光性を有する他の部材を用いてもよいものとする。
さらに、建物本体1の南東の角部には、バルコニー構成体40が設けられている。このバルコニー構成体40の内部は蓄熱土間41となっており、上面が2階のバルコニー42の床面を構成している。このバルコニー42は2階の部屋34に隣接して設けられている。
また、吹抜け部2に面する外壁1aに設けられた窓7a,7bや吹抜け部3に面する外壁1bに設けられた窓12a,12bに入った光は、第1床部6や階段20を通って上下に行き渡るとともに横方向にも行き渡る。
したがって、光や空気を上下階に亙って、かつ、建物本体1の中央部から外壁1a,1b,1c,1dに至るまで行き渡らせることができるので、建物内部全体の採光や通風を容易に確保することができる。
また、吹抜け部4には、階段20や第1床部6が設けられていないので、この吹抜け部4によって、採光や通風をより確実に確保できる。
さらに、建物本体1の平面視略中央部に、第2床部10が第1床部6,11に隣接し、かつ、当該第1床部6,11と面一に設けられているので、建物本体1の平面視略中央部から外壁側に向けて延びる吹抜け部2,3,4,5があっても、建物本体1の構造的安定性が高まる。
加えて、第1床部6,11は廊下の床部を構成しており、この廊下と、当該廊下に隣接する部屋32,34との間を仕切る壁に戸32a,34aが設けられているので、吹抜け部2,3,4,5に面する外壁1a,1b,1c,1dに設けられた窓7a,7b,12a,12b,14a,14b,17a,17b,17cから吹抜け部2,3,4,5に入った風(空気)や光を、戸を開くことによって、廊下に隣接する部屋32,34に導入することができる。
本実施の形態の冷暖房パネル50は、図1〜図11に示すように、前記下階から上階に亘って鉛直に配置される鉛直部51と、前記吹抜け部4の上方に水平方向に配置される水平部52とからなる。また、これら鉛直部51および水平部52は、温度調整用の流体を内部に流通させる多数の管部材53…を、互いに間隔をあけて並設することによって形成されている。
また、この冷暖房パネル50は、互いに対向する複数の前記鉛直部51,51…と、これら複数の鉛直部51,51…の上端部間に架設される前記水平部52とによって側面視コ字型に形成されている。すなわち、本実施の形態においては、複数の鉛直部51,51…が、前記ダイニング15を介して屋外側と、階段20側とに分かれ、互いに対向するようにして設けられている。
すなわち、屋外側には、4つの鉛直部51…が、下階側と上階側に間隔をあけるとともに、前記外壁1cの近傍かつ外壁1cの幅方向に間隔をあけて設けられている。さらに、この外壁1cには、これら屋外側の複数の鉛直部51…のうち、左右に分かれる鉛直部51,51間に形成された隙間51aに対応して、前記窓14a,14bがそれぞれ形成されている。
また、階段20側には、4つの鉛直部51…が、前記屋外側の4つの鉛直部51…にそれぞれ対向して設けられている。さらに、これら階段20側の4つの鉛直部51…は、前記温風ダクト8cを挟んで両側に設けられている。
つまり、本実施の形態においては、8つの鉛直部51…が用いられており、下階には、屋外側に2つの鉛直部51,51が設けられており、階段20側に2つの鉛直部51,51が設けられている。上階には、屋外側に2つの鉛直部51,51が設けられており、階段20側に2つの鉛直部51,51が設けられている。
この連結部材54は矩形板状に形成されており、上方の鉛直部51の下端部と、下方の鉛直部51の上端部にそれぞれ固定されている。これによって、上下方向に隣接する鉛直部51,51間の隙間を隠すことができ、これら鉛直部51,51を上下方向に一体的に見せることができる。
また、この連結部材54は、下階側の鉛直部51と、上階側の鉛直部51とを連結するものであるため、下階と上階との間の位置に設けられている。
また、この水平部52の階段20側は、図2および図5に示すように、前記温風ダクト8cの形状に対応して凹状に形成されている。
また、上述のように、上階の屋外側および階段20側において、左右に分かれる鉛直部51,51間に、隙間51aが形成されるとともに温風ダクト8cが設けられているが、本実施の形態の水平部52は、これら隙間51aおよび温風ダクト8cの上方にも設けられている。
これら管部材53は、図1,図2,図7に示すように、互いに間隔をあけて並設されており、これら管部材53の端部は、支持部材55によって、互いに間隔をあけた状態で支持されている。
また、前記上階の4つの鉛直部51…をそれぞれ構成する多数の管部材53…は、前記水平部52を構成する多数の管部材53…と一体形成されている。
すなわち、上階において互いに対向する鉛直部51を構成する2本の管部材53,53と、これら2本の管部材53,53の上端部間に架設されるとともに前記水平部52を構成する1本の管部材53とが一体形成されており、側面視コ字型に形成されている。
そして、このように側面視コ字型に形成された管部材53を、互いに間隔をあけて多数並設することによって、上階の鉛直部51…と水平部52とを同時に上階に設けることができる。ただし、鉛直部51,51間の隙間51aが設けられる部分と、温風ダクト8cが設けられる部分の水平部52を構成する管部材53は、単に直線状な管部材53とされている。
なお、側面視コ字型の管部材53の内部には、温度調整用の流体を、この管部材53の一端部から他端部に向かって滞りなく流通させることができる。つまり、流体を、コの字をなぞるようにして流通させることができる。
なお、本実施の形態においては、上階において互いに対向する鉛直部51を構成する2本の管部材53,53と、これら2本の管部材53,53の上端部間に架設されるとともに前記水平部52を構成する1本の管部材53とを一体形成するとしたが、これに限られず、別体として形成してもよいものとする。
この流体供給装置60は、配管61と、ポンプ62,63と、三方弁64,65と、燃料ボイラ66と、ヒートポンプ67とを備えて構成されている。
なお、図9〜図11に示す多数の管部材53…は、本実施の形態においては前記鉛直部51を構成するものとしたが、これに限られるものではなく、前記水平部51を構成するものとしても良い。
上側配管611の基端部は三方弁64に接続されており、この三方弁64は接続管613,614を介して燃料ボイラ66およびヒートポンプ67に接続されている。
一方、下側配管612の基端部は三方弁65に接続されており、この三方弁65は接続管615,616を介して燃料ボイラ66およびヒートポンプ67に接続されている。
このような配管61と多数の管部材53とで、燃料ボイラ66を経由する第1の閉経路617と、ヒートポンプ67を経由する第2の閉経路618とが形成されている。
ポンプ63は、接続管616上に設けられており、ヒートポンプ67を使用する場合に駆動する。
燃料ボイラ66は、灯油等の燃料を燃焼させることにより配管61内の水を加熱する装置である。この燃料ボイラ66は、外気温度が、ヒートポンプ67が十分に能力を発揮する所定温度未満、すなわち例えば0℃未満の場合に駆動する。
ヒートポンプ67は、圧縮器、膨張弁および熱交換器を備えており、圧縮器にて冷媒を圧縮した際の発熱現象、および膨張弁にて冷媒を膨張させた際の吸熱現象を利用して、熱交換器を介して配管61内の水を加熱・冷却する装置である。このようなヒートポンプ67は、外気温度が、ヒートポンプ67が十分に能力を発揮する所定温度以上である場合に駆動する。すなわち、例えば外気温度が0〜25℃の場合には配管61内の水を加熱し、外気温度が25℃を超える場合には配管61内の水を冷却するように駆動する。なお、ヒートポンプ67中の冷媒には代替フロンやCO2ガス等を使用することができる。また、ヒートポンプ67が十分に能力を発揮する所定温度は、0℃に限定されるものではなく、冷暖房パネル50の大きさや設置場所、ヒートポンプ67の能力等に応じて適宜設定されるものである。
まず、夏場における冷暖房システムの動作について図9に基づいて説明する。
外気温度が例えば25℃以上となる夏場には、流体供給装置60は、冷暖房パネル50内部に冷水を流通させる。
すなわち、三方弁64を上側配管611と接続管614とを接続する状態に開き、三方弁65を下側配管612と接続管616とを接続する状態に開く。つまり、ヒートポンプ67を経由する第2の閉経路618を形成する。そして、ヒートポンプ67により配管61内の水を冷却させると共に、図中矢印で示す流れが形成されるようにポンプ63を駆動する。これにより、冷水は多数の管部材53…内部を上から下へ向けて流通し、室内空間が冷却される。
外気温度が例えば0℃以上となる比較的温暖な冬場には、流体供給装置60は、図10に示すようにして、冷暖房パネル50内部に温水を流通させる。
すなわち、三方弁64を上側配管611と接続管614とを接続する状態に開き、三方弁65を下側配管612と接続管616とを接続する状態に開く。つまり、ヒートポンプ67を経由する第2の閉経路618を形成する。そして、ヒートポンプ67により配管61内の水を加熱させると共に、図中矢印で示す流れが形成されるようにポンプ63を駆動する。これにより、温水は多数の管部材53…内部を下から上へ向けて流通し、室内空間が暖められる。
すなわち、三方弁64を上側配管611と接続管613とを接続する状態に開き、三方弁65を下側配管612と接続管615とを接続する状態に開く。つまり、燃料ボイラ66を経由する第1の閉経路617を形成する。そして、燃料ボイラ66により配管61内の水を加熱させると共に、図中矢印で示す流れが形成されるようにポンプ62を駆動する。これにより、熱水は多数の管部材53…内部を下から上へ向けて流通し、室内空間がさらに高い温度で暖められるようになる。
さらに、下階に送られた熱気や冷気は、吹抜け部4下方に位置するダイニング15だけでなく、このダイニング15に隣接するリビング31やキッチン33に向かって横方向にも流通させることができる。
さらに、前記小屋裏空間43側に排出された空気を、前記小屋裏空間43を構成する壁43a,43aに形成された通気口44,44を通じて、前記第2床部10の上方空間に排出できる。そして、この第2床部10の上方空間は、図5〜図8に示すように、前記吹抜け部2,3,5と連続しているので、この第2床部10の上方空間に排出された空気を、前記各天窓9,13,18,35から屋外へと排出できる。これによって、建物本体1内の換気を促進できるようになっている。
また、前記シーリングファン16の正逆回転を組み合わせて交互に行うことによって、前記吹抜け部4を含む上下階空間の空気をより効率良く攪拌することができる。
また、前記多数の管部材53…によって形成された水平部52が、前記吹抜け部4の上方に水平方向に配置されているので、前記吹抜け部4を含む上下階空間を、上方から温度調整することができる。
これによって、前記吹抜け部4を含むことによって天井高が高くなった上下階空間であっても、上方から側面の高い位置から効果的に温度調整を行うことができるので、この吹抜け部4を含む上下階空間の居住環境を快適にすることができる。
これによって、この吹抜け部4を含む上下階空間の居住環境をより快適にすることができる。
また、前記吹抜け部2,3,5が、前記天窓9,13,18,35を介して屋外に通じているので、前記小屋裏空間43内の空気を屋外に排出することもできる。
これによって、前記冷暖房パネル50による熱気や冷気を、前記吹抜け部4を含む上下階空間内の上下方向だけでなく、横方向にも流通させることができるので、前記吹抜け部4を含む上下階空間の周囲の居住環境も快適にすることができる。
これによって、前記吹抜け部4を含む上下階空間の空気を攪拌し、この上下階空間内の温度に斑が生じることを抑制できるので、この吹抜け部4を含む上下階空間の居住環境をより一層快適にすることができる。
1c 外壁
4 吹抜け部
14a 窓
14b 窓
16 シーリングファン
43 小屋裏空間
43a 壁
44 通気口
50 冷暖房パネル
51 鉛直部
52 水平部
53 管部材
Claims (5)
- 下階の部屋の少なくとも一部の上方が、下階から上階に吹き抜ける吹抜け部とされており、この吹抜け部を介して、下階から上階に亘って冷暖房パネルを設置してなる建物の冷暖房システムであって、
前記冷暖房パネルは、前記下階から上階に亘って鉛直に配置される鉛直部と、前記吹抜け部の上方に水平方向に配置される水平部とからなり、
これら鉛直部および水平部は、温度調整用の流体を内部に流通させる多数の管部材を、互いに間隔をあけて並設することによって形成されていることを特徴とする建物の冷暖房システム。 - 請求項1に記載の建物の冷暖房システムにおいて、
前記水平部の上方に屋根が配置され、これら水平部と屋根との間が小屋裏空間とされており、
前記小屋裏空間には、正逆回転可能に構成されたシーリングファンが、前記水平部の上方に位置するようにして設けられていることを特徴とする建物の冷暖房システム。 - 請求項2に記載の建物の冷暖房システムにおいて、
前記小屋裏空間の周囲に設けられるとともに、この小屋裏空間を構成する壁に、この小屋裏空間に隣接する建物内の他の空間に通じる通気口が形成されていることを特徴とする建物の冷暖房システム。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の建物の冷暖房システムにおいて、
前記冷暖房パネルは、互いに対向する複数の前記鉛直部と、これら複数の鉛直部の上端部間に架設される前記水平部とによって側面視コ字型に形成されていることを特徴とする建物の冷暖房システム。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の建物の冷暖房システムにおいて、
前記鉛直部は、前記下階および上階の外壁の近傍に、この外壁の幅方向に間隔をあけて複数配置されており、
前記下階および上階の外壁には、前記複数の鉛直部間に形成された隙間に対応して開口部がそれぞれ形成されていることを特徴とする建物の冷暖房システム。
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