JP2013145081A - 床下暖房システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】平板状屋根葺材としての太陽電池モジュール5と屋根面4aとの間の空気流通層Sに空気流通路10が接続され、床下17に基礎スラブ20が打設され、この基礎スラブ20の周縁部に断熱層22が設けられ、基礎スラブ20上に床下配管25が空気流通路10に接続されて設けられ、床下配管25に暖気を上向きに吹出す上向吹出孔30aと下向きに吹出す下向吹出孔30bとがそれぞれ複数形成され、下向吹出孔30bの合計流路断面積が、上向吹出孔30aの合計流路断面積より大きいので、下向吹出孔からの暖気による熱を蓄熱容量の大きい基礎スラブに十分に蓄熱できるとともに上向吹出孔からの暖気によって床下や床の下面を直接暖めることができるので、床下の温度上昇速度が速くなって床暖房の効きが速くなる。
【選択図】図1
Description
この床下暖房システムは以下のような構成となっている。
すなわちまず、建物の屋根面に、太陽電池モジュールが前記屋根面との間に空気流通層を介在させた状態で設けられ、この空気流通層に、1階の床下まで延在する空気流通路が接続されている。
また、床下の地盤上には防湿土間コンクリートが打設されており、基礎の立上部の床下側を向く側面には断熱材が設けられている。防湿土間コンクリートの表面には、川砂を所定の厚さで敷き詰められてなる蓄熱手段が設けられており、この蓄熱手段に前記空気流通路を構成するダクトが接続されている。すなわち、ダクトの下端部は略水平に配置されたうえで、蓄熱手段内に埋設されており、蓄熱手段内に埋設されたダクトの外周部に、軸方向に所定間隔で吹出口が形成されている。そして、この吹出口から暖気を吹き出し、蓄熱手段に暖気の熱を蓄熱し、蓄熱手段に蓄熱された熱を1階床の部屋の床暖房に利用する。
前記空気流通層Sに、1階の床下17まで延在する空気流通路10が接続され、
前記床下17にコンクリートスラブ20が打設され、このコンクリートスラブ20の周縁部に断熱層22が設けられ、
前記コンクリートスラブ20上の前記床下17に、床下配管25が前記空気流通路10に接続されて設けられ、
この床下配管25に、当該床下配管25内を流通する空気を上向きに吹出す上向吹出孔30aと下向きに吹出す下向吹出孔30bとがそれぞれ複数形成され、
複数の前記下向吹出孔30bの合計流路断面積が、複数の前記上向吹出孔30aの合計流路断面積より大きいことを特徴とする。
また、上向吹出孔30aから吹出される暖気によって床下17や床16の下面を直接暖めることができるので、床下17および床16の温度上昇速度が速くなって、床暖房の効きが速くなる。
前記下向吹出孔30bと前記上向吹出孔30aの流路断面積は等しくなっており、
前記床下配管25の周壁の下半分に複数の前記下向吹出孔30bが形成され、
前記床下配管25の周壁の上半分に複数の前記上向吹出孔30aが、前記下向吹出孔30bの数より少なく形成されていることを特徴とする。
床下配管25の周壁の上半分に複数の上向吹出孔30aを形成する場合、これら上向吹出孔30aを床下配管25の周壁の上半分に均一に配置するのが望ましい。
また、コンクリートスラブに向けての暖気の吹出し量を、床下17や床16の下面に向けての暖気の吹出し量より多くすることが容易である。
前記床下配管25が円筒状に形成され、
前記下向吹出孔30bは、前記床下配管25の周壁の下半分に周方向に一定間隔で、かつ、前記床下配管25の軸方向に一定間隔で形成され、
前記上向吹出孔30aは、前記床下配管25の周壁の上半分に周方向に一定間隔で、かつ、前記床下配管25の軸方向に一定間隔で形成されていることを特徴とする。
前記床下配管25に、その軸方向に等ピッチの位置における第1横断面において、前記床下配管25の周壁の最下部に前記下向吹出孔30bが形成され、この下向吹出孔30bから周方向両側の120度の位置にそれぞれ前記上向吹出孔30a,30aが形成されるとともに、
隣り合う前記第1横断面間の中央に位置する第2横断面において、前記床下配管25の最下部から周方向両側の60度の位置にそれぞれ前記下向吹出孔30b,30bが形成されていることを特徴とする。
また、床下配管25の周壁の上半分に上向吹出孔30aが均一に配置されるので、上向吹出孔30aから吹出される暖気によって床下17や床16の下面をより均一に暖めることができる。
前記床下配管25は、1階のリビングダイニング15の床下17に設けられていることを特徴とする。
図1は本発明に係る床下暖房システムを備えた建物の要部を示す側断面図、図2は太陽光発電集熱システムの概略構成を示す図である。
図1に示すように、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上に設けられた屋根4とを備えたものである。屋根4は、複数の屋根パネルを建物本体3上に敷設してなるものである。なお、屋根パネルは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、さらに矩形枠の上面に合板等の面材を取り付けてなるものである。また、面材の裏面には集熱効率を高めるために断熱材が設けられている。
シースルー型太陽電池モジュール5は、矩形薄板状をなすものであり、単結晶シリコンのPVセルを強化ガラス(上面)と透明バックシート(下面)との間に、EVA樹脂を使って封入したものであり、PVセルとPVセルとの間に照射された太陽光が透明バックシートを透過することによって、屋根面4aに吸収される日射量を確保するようになっている。
一方、屋根面4aには支持レール7が固定されており、この支持レール7に前記フレーム6を取り付けることによって、太陽電池モジュール5が屋根面4aとの間に空気流通層Sを介在させた状態で設けられている。
なお、太陽電池モジュール5は屋根4の傾斜方向に複数枚設置されるが、棟近傍には、太陽電池モジュール5に代えて、太陽電池モジュール5と同形状の透明ガラスモジュールが設置される。これによって、屋根面4aの吸収日射量を増大させて空気流通層Sの空気温度上昇を図ることができる。なお、透明ガラスモジュールの納まりは、太陽電池モジュール5と同様である。
ここで、空気流通路10を屋根面4aの棟側に形成された開口部4d接続したのは、空気流通層S内で加熱された空気を屋根4の棟側からそのまま空気流通路10に吸い込むことができるためである。つまり、軒先側から取り込んだ空気は棟側に上昇するに伴い加熱され温度が上昇するので、空気流通路10を棟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。
ダクト10aは、一端部が前記屋根面4aに形成された開口部4dに接続され、他端部が前記チャンバー10dに接続されたものである。開口部4dは屋根の棟方向に沿って複数設けられており、各開口部4dにそれぞれダクト10aが接続されている。
チャンバー10dは、屋根の棟方向に長尺な筒状のものであり、その一方の端部は建物本体3の妻壁に設けられた換気ガラリに接続されており、他方の端面にダクト10bが接続されている。さらにチャンバー10dの外周部に前記複数のダクト10aが軸方向に所定間隔で接続されている。
ダクト10bは、一端部が前記チャンバー10dの端面に接続され、他端部が前記ファンユニット10eに接続されたものである。ファンユニット10eは複数あり、各ファンユニット10eにそれぞれダクト10bが接続されている。
ダクト10cは、その一端部がファンユニット10eに接続されたうえで、建物内に床や壁を貫通して導入されている。
そして、空気流通層S内の加熱された空気は、ファンユニット10eのファンによって、空気流通層Sから吸い込まれ、ダクト10a、チャンバー10d、ダクト10b、ダクト10cを流通するようになっている。
第1および第2電動ダンパは、図示しないコントローラに接続され、このコントローラに、前記透明ガラスモジュールの近傍の空気流通層Sに設置された図示しない温度センサに接続されている。
そして、第1および第2電動ダンパは、空気流通層Sの温度変化に伴って、前記コントローラによって自動的に開閉されるようになっている。例えば、夏季の日中は、第1電動ダンパを閉じるとともに、第2電動ダンパを開けることによって、空気流通層S内の加熱された空気を妻壁の換気ガラリから自然排気し、一方、冬季の日中は、第1電動ダンパを開けるとともに、第2電動ダンパを閉じることによって、空気流通層Sで加熱された空気を、ダクト10a、チャンバー10d、ダクト10b、ダクト10cを流通させ、後述するコンクリートスラブ20に蓄熱させることができる。
なお、ダクト10cには、熱交換ユニット11が接続されており、この熱交換ユニット11にダクト11a,11bが接続されている。ダクト11a,11bは建物の部屋に開口しており、当該部屋内の冷たい空気はダクト11aにそれに設けられたファンによって引き込まれ、熱交換ユニット11において、ダクト10cを流通する暖気と熱交換が行われて暖められ、この暖められた空気がダクト11bから部屋に吹出すようになっている。
ダクト10cには、吹出口10gが設けられている。この吹出口10gはリビングダイニング15に開口しており、この吹出口10gから暖気(加熱された空気)をリビングダイニング15に吹き出すようになっている。
また、立上部21には、排気孔18が断熱材22を貫通するようにして形成されており、この排気孔18から床下17の冷めた空気(床下暖房として利用されて冷めた空気)を外部または隣の床下に排気するようになっている。なお、この排気孔18には外部からの空気の逆流を防止するための弁や必要に応じて排気用のファンを設けてもよい。
床下配管25は図5(b)に示すように、リビングダイニング15の床下17全体に水平に配置されている。本実施の形態では、床下配管25は、床下17の左右または前後の略半分側において平面視において蛇行して配置された床下配管25aと、床下17の残りの半分側に、前記床下配管25aと隣り合って蛇行して配置された床下配管25bとの2系統で構成されている。なお、床下配管25は、2系統に限らず、1系統または3系統以上であってもよい。図2に示すように、空気流通路10は2本のダクト10c,10cを有しているので、一方のダクト10cの下端部が床下配管25aに接続され、他方のダクト10cの下端部が床下配管25bに接続されている。なお、床下配管25a,25bをダクト10c,10cに接続する場合、床下配管25a,25bの一方の端部にダクト10c,10cを接続してもよいし、床下配管25a,25bの両端部間の任意の箇所に接続してもよい。
また、床下配管25a,25bの端部にはエンドキャップ25dが設けられており、これによって、暖気は後述する吹出孔30a,30bから吹出されるようになっている。なお、床下配管25a,25bの一方の端部にダクト10c,10cを接続した場合、エンドキャップ25dは床下配管25a,25bの他端部に設け、床下配管25a,25bの両端部間の任意の箇所にダクト10c,10cを接続した場合、エンドキャップ25dは床下配管25a,25bの両端部に設ける。
例えば、図5(b)および図6に示すように、基礎スラブ20の表面に、設置金具27を床下配管25の長手方向に所定間隔で複数設置しておき、この設置金具27によって床下配管25が基礎スラブ20の表面から上方に離間して設置されている。
設置金具27は基礎スラブ20の表面に設置固定される基板27aと、この基板27aの両端部に立設されたボルト27b,27bと、このボルト27b,27bに支持された上下一対の支持部材27c,27cとナット27d・・・を備えている。
支持部材27c,27cは中央部に半円弧状の挟持部を有しており、対向する挟持部によって床下配管25を上下から挟み付けたうえで、両端部にボルト27b,27bを挿通し、当該両端部を上下からナット27d,27dによって締め付けることによって、床下配管25を基礎スラブ20の表面から上方に離間した位置で支持するようになっている。
下向吹出孔30bと上向吹出孔30aは、それぞれ円形状の貫通孔であり、直径は等しくなっている。したがって、下向吹出孔30bと上向吹出孔30aとは流路断面積が等しくなっている。
そして、床下配管25の周壁の下半分に複数の下向吹出孔30bが均一に形成され、床下配管25の周壁の上半分に複数の上向吹出孔30aが、床下配管25の単位長さ当たり、下向吹出孔30bの数より少なくして、均一に形成されている。これによって、床下配管25の単位長さ当たり、複数の下向吹出孔30bの合計流路断面積が、複数の上向吹出孔30aの合計流路断面積より大きくなっている。また、床下配管25の単位長さ当たりの上向吹出孔30aと下向吹出孔30bの個数は、2:3となっている。
すなわちまず、上向吹出孔30aは、図7(a)に示すように、床下配管25の周壁の上半分に、軸方向において一定ピッチPで配置され、かつ、周方向に一定間隔で配置されている。上向吹出孔30aの位置での横断面、つまり前記一定ピッチPごとの横断面を第1横断面(B−B断面)とすると、図7(c)に示すように、この第1横断面において、床下配管25の周壁の最下部の位置(下向吹出孔30bの位置)から周方向両側の120度の位置にそれぞれ上向吹出孔30a,30aが配置されている。つまり、周方向に隣り合う上向吹出孔30a,30aは、床下配管25の最上部から左右に60度の位置に配置されている。このように、上向吹出孔30aは、床下配管の周壁の上半分に周方向に一定間隔(120度)で、かつ、床下配管25の軸方向に一定ピッチPで、配置されている。
また、図7(b)に示すように、隣り合う第1横断面間の中央に位置する第2横断面(A−A断面)において、床下配管25の最下部から周方向両側の60度の位置にそれぞれ下向吹出孔30b,30bが配置されている。これら下向吹出孔30bは、図7(a)に示すように、床下配管25の軸方向において一定ピッチPで配置されており、その軸方向の位置は、軸方向に隣り合う前記上向吹出孔30a,30a間の中央部である。したがって、床下配管25に形成された下向吹出孔30bは、床下配管25の周壁の下半分に周方向に一定間隔(60度)で、かつ、床下配管25の軸方向に一定ピッチP/2で、配置されている。
さらに、床下配管25に、その軸方向に等ピッチの位置における第1横断面(B−B断面)において、床下配管25の周壁の最下部に下向吹出孔30bが形成され、この下向吹出孔30bから周方向両側の120度の位置にそれぞれ上向吹出孔30a,30aが形成されるとともに、隣り合う第1横断面間の中央に位置する第2横断面(A−A断面)において、床下配管25の最下部から周方向両側の60度の位置にそれぞれ下向吹出孔30b,30bが形成されている。
そして、上向吹出孔30aから吹出された暖気は、直接、床下17や床16の下面を暖めるので、リビングダイニング15の床暖房としの効きが速くなる。なお、床下暖房として利用され、床下17で冷めた空気は排出孔18から外部に排出される。
一方、下向吹出孔30bから吹出された暖気の熱は基礎スラブ20に蓄熱され、日没後等の床暖房として有効に機能する。
また、上向吹出孔30aから吹出される暖気によって床下17や床16の下面を直接暖めることができるので、床下17および床16の温度上昇速度が速くなって、床暖房の効きが速くなる。
また、基礎スラブ20に向けての暖気の吹出し量を、床下17や床16の下面に向けての暖気の吹出し量より少なくすることが容易である。
4 屋根
4a 屋根面
5 太陽電池モジュール
10 空気流通路
15 リビングダイニング
17 床下
20 基礎スラブ(コンクリートスラブ)
22 断熱層
25 床下配管
30a 上吹出孔
30b 下吹出孔
S 空気流通層
Claims (5)
- 建物の屋根面に、平板状屋根葺材が前記屋根面との間に空気流通層を介在させた状態で設けられ、
前記空気流通層に、1階の床下まで延在する空気流通路が接続され、
前記床下にコンクリートスラブが打設され、このコンクリートスラブの周縁部に断熱層が設けられ、
前記コンクリートスラブ上の前記床下に、床下配管が前記空気流通路に接続されて設けられ、
この床下配管に、当該床下配管内を流通する空気を上向きに吹出す上向吹出孔と下向きに吹出す下向吹出孔とがそれぞれ複数形成され、
複数の前記下向吹出孔の合計流路断面積が、複数の前記上向吹出孔の合計流路断面積より大きいことを特徴とする床下暖房システム。 - 請求項1に記載の床下暖房システムにおいて、
前記下向吹出孔と前記上向吹出孔の流路断面積は等しくなっており、
前記床下配管の周壁の下半分に複数の前記下向吹出孔が形成され、
前記床下配管の周壁の上半分に複数の前記上向吹出孔が、前記下向吹出孔の数より少なく形成されていることを特徴とする床暖房システム。 - 請求項2に記載の床下暖房システムにおいて、
前記床下配管が円筒状に形成され、
前記下向吹出孔は、前記床下配管の周壁の下半分に周方向に一定間隔で、かつ、前記床下配管の軸方向に一定間隔で形成され、
前記上向吹出孔は、前記床下配管の周壁の上半分に周方向に一定間隔で、かつ、前記床下配管の軸方向に一定間隔で形成されていることを特徴とする床下暖房システム。 - 請求項3に記載の床下暖房システムにおいて、
前記床下配管に、その軸方向に等ピッチの位置における第1横断面において、前記床下配管の周壁の最下部に前記下向吹出孔が形成され、この下向吹出孔から周方向両側の120度の位置にそれぞれ前記上向吹出孔が形成されるとともに、
隣り合う前記第1横断面間の中央に位置する第2横断面において、前記床下配管の最下部から周方向両側の60度の位置にそれぞれ前記下向吹出孔が形成されていることを特徴とする床下暖房システム。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の床下暖房システムにおいて、
前記床下配管は、1階のリビングダイニングの床下に設けられていることを特徴とする床下暖房システム。
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