JP2954872B2 - 家 屋 - Google Patents
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Description
有効利用し、小屋裏空間、床下空間、居住空間でセント
ラル換気を行う家屋に関するものである。
に壁体等に断熱材を配設し、家屋の内外部の熱の出入り
を遮断することが行われていた。また、太陽熱の利用と
しては、給湯、暖房のいずれか一方に限定されたもので
あった。
うな家屋では室内空気の循環が行われずに、しかも暖房
は居住空間でのストーブ等の暖房機を用いて行われるの
で、熱源に近いほど暖かく、離れるに従って温度が低く
なる温度分布、また天井付近は暖かく、床付近は温度が
低くなる温度分布となり、これを解決するため過度の暖
房を行い、室内環境の悪化を招く欠点があった。また、
この場合には局所的な暖房となるためエネルギーの浪費
となるばかりでなく、各部屋間への移動に伴うヒートシ
ョックにより、健康を損なう恐れがあった。しかも、窓
ガラス、天井等に結露がおこり、ダニ、カビの発生を助
長し、躯体、内壁、外壁、家具、電化製品等へ悪影響を
与える欠点があった。さらに、太陽熱の利用方法として
は、給湯、暖房のいずれか一方に限定されており、収集
した太陽熱の有効活用が十分でなかった。
を除去するため、少なくとも小屋裏空間、居住空間、床
下空間を有し、かつ、小屋裏空間と床下空間を内壁、外
壁間の壁内空間にて連通化した家屋に対して、前記空間
を囲んでいる屋根、外壁、土間に断熱層を形成すると共
に、小屋裏空間、床下空間、越屋根空間、あるいは壁内
空間内のいずれかに外部から取り入れた新鮮な空気と、
排気もしくは後記する熱媒体両方との熱交換が可能なよ
うに熱交換器を配設し、かつ熱交換器を介して床下空間
と外部を連通化し、また、前記床下空間の断熱層上に蓄
熱層を敷設し、蓄熱層中にパイプを埋設し、パイプは屋
根上、外壁、屋外のいずれかに配した太陽熱集熱器およ
び屋内もしくは屋外に設けた加熱補助機器と連結され、
内部を熱媒体となる液体もしくは気体が循環する家屋を
形成することにより、居住空間で汚染された空気と小屋
裏空間の空気を外部に排気して居住の快適性を向上さ
せ、しかも家屋の躯体や家屋内の物品を長持ちさせると
共に、ダニ、カビの発生を抑制することができ、しかも
太陽熱集熱器によって収集された太陽熱を極めて有効に
活用し、家屋内全体を均等に暖めることによって、居住
性に優れ省エネルギーに有効で、地球環境に優しい家屋
を提案するものである。
て詳細に説明する。図1は本発明の代表的一実施例を示
す説明図であり、1は小屋裏空間、2は居住空間、3は
床下空間、4は太陽熱集熱器で、それぞれ天井5、床
6、内壁7によって区切られた家屋Aの内部空間であ
る。なお、矢印は熱媒体αおよび空気βの流れを示すも
のである。
部の熱の出入を遮断するものであり、副次的に防音性、
気密性、防火性を有するものである。さらに説明する
と、断熱層8は屋根断熱層8aと外壁断熱層8bと土間
断熱層8cからなり、それぞれボード状、マット状、シ
ート状のもの、あるいは屋根材、外壁材と一体になって
いるもの、等である。
ポリウレタンボード、ポリイソシアヌレートフォームボ
ード、シージングボード、シージングインシュレーショ
ンボード、木片セメント板、木毛セメント板、グラスウ
ールマット等、もしくはこれらの複合板等であり、これ
らの表面に金属製屋根材、瓦等を配することによって屋
根を、また金属系パネル、タイル、窯業系パネル、AL
C板、モルタル等を配することにより外壁を形成するも
のである。
および必要に応じて裏面材とを一体に形成したパネル、
ALC外装パネル、木片セメントパネル、木毛セメント
パネル等で、これらを主柱、間柱等の躯体上に配するこ
とによって屋根断熱層8a、外壁断熱層8b、土間断熱
層8cを形成するものである。
間に設けたものであり、小屋裏空間1と床下空間3とを
連通化し、各空間間の気圧の差、自然対流等によって空
気βが流れる空間であり、家屋Aの躯体、下地等を常に
乾燥させ、長持ちさせると共に、結露を防止してダニ、
カビの発生を抑制するものである。
に、例えば屋根上に形成されるもので、集熱部10、供
給ダクト11、送出ダクト12、必要に応じて設けられ
た貯留部13とから構成されるもので、供給ダクト11
は片端を集熱部10に接続し、もう一方の端部を後記す
る土間暖房部18と接続するもので、また送給ダクト1
2は片端を集熱部10に接続し、もう一方の端部を後記
する加熱補助機器16に接続するものであり、それぞれ
熱媒体αを集熱部10に供給、送出するものである。
4と内部流路15とからなるもので、外装部14は内部
流路15への紫外線劣化に対して強い等の耐候性が良い
面材であり、積雪荷重や風荷重、あるいは局部的な衝撃
(石等の飛散)に対して破壊または劣化しないような強
度を持つことが好ましいものである。外装部14に透明
板を用いた場合の例としては、ポリカーボネイト板、ガ
ラス板、強化ガラス板、塩化ビニール板等、およびこれ
らの複合板等が挙げられるが、液晶、金属薄膜、アモル
ファスシリコン等の材料と複合させ、随意に不透明化し
たり、太陽光や赤外線の選択透過作用、太陽電池化する
等の付加機能を持たせることも可能である。勿論、外装
部14の形状は4角形、円形等任意である。
た太陽光によって暖められ、内部を循環する熱媒体αに
熱を供給するものであり、構成材としては例えば耐熱性
および耐候性のある面材または板材で、金属板やスレー
ト板、セラミック板、石板等の無機材料が好ましいが、
充分な耐熱性および耐光性が保証されるのであれば有機
材料でも使用できるものである。また、その表面は太陽
光を吸収しやすいように黒色塗装、溝彫り、細かな凹凸
(艶消し化)等の処理がされていることが好ましい。さ
らには、内部流路15自体、あるいは内部流路15の裏
面部分に蓄熱材(モルタル、セメント、石等)を形成
し、熱の蓄熱、放散を助長することもできる。
示すように屋外に設置され、送出ダクト12を経て供給
される太陽熱集熱器4にて太陽熱から熱を得た熱媒体α
の温度が不足している場合、熱媒体αを加熱して暖房、
給湯等に有効な温度に引き上げ、調節するもので、電
気、石油等の任意の熱源を用いるものである。加熱補助
機器16にて調温された熱媒体αは、接続パイプ17を
経て土間暖房部18に送出されるか、加熱補助機器16
で他の媒体との熱交換を行いその別な媒体を土間暖房部
18に送出するものである。
うに、防水シート19上に土間断熱層8c、蓄熱層20
の順に敷設して、図4に示すように、蓄熱層20中に波
状にパイプ21を埋設するものである。そしてこのパイ
プ21は一端は小屋裏空間1、壁内空間9を介して太陽
熱集熱器4と連通する供給ダクト11の端部と連結し、
またもう一端は加熱補助機器16と連通した接続パイプ
17と連結されるものである。すなわち、太陽熱集熱器
4、後記する加熱補助機器16のうち少なくとも一方に
て加熱を受けた熱媒体αは、パイプ21内を通過し、床
下空間2の蓄熱層20を暖め、床下空間3内の空気βに
放熱するものである。なお、蓄熱層20の例としては、
熱容量が大きいものが好ましく、石材、セメント、コン
クリート、モルタル、レンガ、ブロック、塩化カルシウ
ム板、硫化ナトリウム板、等を用いるものである。
23を設け、給気口22は壁内空間9内を通過する給気
ダクトパイプ24を経て、床下空間3の土間暖房部18
上に設けた分散ダクト25と連通するものであり、給気
ダクトパイプ24の中途において、図1においては小屋
裏空間1内の2箇所に、熱媒体αの送出ダクト12、排
気ダクトパイプ26と熱交換を行う熱交換器27a、2
7bを設けるものである。
気ダクトパイプ24を経て床下空間3の分散ダクト25
に至る途中において、熱交換器27aにおいて送出ダク
ト12内を流動する、太陽熱集熱器4によって熱を収集
した熱媒体αとの間で熱交換を行い、さらに熱交換器2
7bにおいて、各居住空間2の任意箇所に設けられた換
気口28および小屋裏換気口29から収集されて排気ダ
クトパイプ26内を流動する排気される空気βとの熱交
換を行うものである。給気口22から給気され、床下空
間3において放出される新鮮な空気βを、太陽熱によっ
て温められた熱媒体α、もしくは排気される空気βの少
なくとも一方との熱交換を行うことにより、換気による
空調のエネルギーロスを大幅に減少させるものである。
場合は勿論のこと、不凍液、水等の液体である場合にも
空気βとの熱交換が可能なもので、熱媒体αが空気βで
ある場合には例えば熱交換型換気扇からなるものであ
る。熱交換器27bは例えば熱交換型換気扇等からな
り、居住空間2内から換気口28を経て排出される汚れ
た温かい空気βを、給気口22から取り入れた外部の冷
たい新鮮な空気βの間で熱交換して排気口23から排気
するものである。
に供給された空気βは図5に示されるように、給気ダク
トパイプ24の両端に、多数のスリット30aを有する
中空棒状の細い補助ダクト30を多数個連結した分散ダ
クト25によって床下空間3内に広範囲に分散されるも
のである。なお、図示しないがスリット30aの密度や
孔の大きさを調整することにより、家屋Aの北側の暖房
効果を特に高めたりすることもできる。
通気口31が形成されており、この通気口31を介し
て、床下空間3から自然対流により上昇してきた暖かく
新鮮な空気βの一部を居住空間2に取り入れるものであ
る。なお、32は温度センサーであり、居住空間2内の
温度を感知して、自動的に換気量を調節し、常に居住空
間2内の温度を任意の温度帯にすることができるもので
ある。
いて、図1および図6(a)を用いて説明する。不凍
液、水あるいはそれらの混合物、もしくは空気βを含む
任意の気体等からなる熱媒体αは、太陽熱集熱器4にお
いて太陽光によって加温されたのち、送出ダクト12を
経て送出され、熱交換器27aにおいて空気βとの熱交
換を行ったのち加熱補助機器16に送給され、必要に応
じて温度を調節するものである。加熱補助機器16にお
いては、熱媒体αを加熱して土間暖房として機能するの
に十分な温度に高めるだけでなく、場合によっては冷水
等を混入して熱媒体αの温度を下げ、土間暖房に適当な
温度に調節することもできる。
示すような構成とするものである。ここでは、熱媒体α
は水である。すなわち、太陽熱集熱器4から送出ダクト
12を経てタンク33に供給された熱媒体αは、断熱性
に優れたタンク33内の任意箇所に設けられたセンサー
34によって測温され、そのまま土間暖房部18に送給
しても十分な暖房効果が得られない場合には、電気ヒー
タ35によって加熱され、土間暖房として有効に作用し
得る温度に調節されるものである。
ことも勿論可能であり、その場合給湯管37と給水管3
8を有する水道設備36を設けるものである。すなわ
ち、給湯管37は、タンク33の上部に接続し中途に必
要に応じて安全弁41を設けた高温給湯管39と、タン
ク33の中間近傍に接続した低温給湯管40と、高温給
湯管39と低温給湯管40を接続し、センサー43にて
測定された温度によって高温給湯管39および低温給湯
管40からのそれぞれからの給湯の量を調節する調温三
方弁42とから構成されるものである。
しタンク33の任意箇所(図では底部近傍)と接続した
ものであり、生活用水として使用された量だけの熱媒体
αを補充するものである。さらに、水道設備36を備え
ることにより、冬期における土間暖房と給湯の使用のみ
ならず、夏期においても生活用水への熱源として、太陽
熱エネルギーを活用することができ、一年を通じて太陽
エネルギーを有効に活用できるものである。
パイプ17を経て土間暖房部18へ送給され、土間暖房
として活用されたる。接続パイプ17はタンク33の上
方近傍に接続された高温給湯管44と、タンク33の底
部近傍に接続された低温給湯管45と、高温給湯管44
と低温給湯管45を接続し、センサー46にて測定され
た温度によって高温給湯管44および低温給湯管45か
らのそれぞれからの給湯の量を調節する調温三方弁47
を有するものである。接続パイプ17を経て土間暖房部
18へ送給、放熱を行った熱媒体αは、必要に応じて設
けられたポンプ11aを有する供給ダクト11を経て、
太陽熱集熱器4に送給されるものである。
示すような構成とすることもできる。すなわち、供給ダ
クト11をタンク33に接続し、土間暖房部18を経る
ことなく太陽熱集熱器4に熱媒体αを送給できるもので
あり、かつ土間暖房部18への熱媒体αのやり取りもポ
ンプ17aを有する接続パイプ17を介して、加熱補助
機器16によって行われる。熱媒体循環経路Bを図6
(b)に示すように構成し、加熱補助機器16を2つの
媒体に対して熱交換可能な構成とし、太陽熱の収集機能
と土間暖房の機能に使用するそれぞれの熱媒体αを別個
な媒体とすることができる。
流れについて、図1を用いて説明する。先ず外部の冷た
く新鮮な空気βは給気口22から吸引され、熱交換器2
7aにて熱媒体αと熱交換を行って温度を上昇させ、熱
交換器27bにて排気口23から排気される暖かい空気
βと熱交換を行ってさらに温度を上昇させ、給気ダクト
パイプ24を経て分散ダクト25に送給され、床下空間
3に放出させる。熱交換器27a、27bを経ることに
より、より多くの熱を効率良く得ることができる。
房部13によって温められ床6を暖房すると共に、自然
対流により小屋裏空間1へと壁内空間9を通って上昇す
る。また、その過程で内壁7に形成した通気口31か
ら、一部の空気βは居住空間2内へと供給され、居住空
間2を暖房する。さらに、居住空間2内の空気βは換気
口28、排気ダクトパイプ26、熱交換器27b、排気
口23を通過して外部に排気され、かつ、小屋裏空間1
まで上昇した空気βは小屋裏換気ダクト29を経て居住
空間2から排気される空気βと、排気ダクトパイプ26
にて合流するものである。
暖められた空気βを床下空間3で放出し、かつ必要に応
じて土間暖房部18の作用によってさらに暖められて床
暖房すると共に、居住空間2、小屋裏空間1へと循環さ
せエアサイクルを行い、熱交換器を介して床下空間3と
外部、居住空間2と外部を連通化し、かつ居住空間2で
汚染された空気βを小屋裏空間1に配した熱交換器27
bを介して外部に排気する家屋Aとし居住の快適性を向
上させ、低エネルギーコストの家屋Aとなり、しかも、
家屋Aの躯体や下地を長持ちさせると共に、ダニ、カビ
の発生を抑制することができる家屋Aとなるものであ
る。また、太陽熱を暖房に利用する変換率が高く、さら
に給湯にも太陽熱を利用する、太陽エネルギーを有効活
用する地球環境に優しい家屋Aとなる。
実施例に過ぎず、図7(a)、(b)〜図13(a)〜
(c)に示すような構成を有したり、変形することがで
きる。
(a)、(b)は、図1の点線で囲んだ範囲、すなわち
小屋裏空間1に格納された換気・熱交換機器群Cの構成
のその他の例を示したものである。
た空気βの熱交換を、熱交換器27b、27aの順で行
う例、図7(b)は熱媒体α、排気される空気βと、給
気した空気βとの熱交換を1つの熱交換器27cにて行
う構成とした例である。
パイプ26を、熱媒体α、空気βがそれぞれ熱交換器2
7a、27bに到達する前に切換器48a、48bによ
って流路を切り換え、効率の良い熱交換を可能にしたも
のである。切換器48a、48bはそれぞれセンサー4
9a、49bによって測温された熱媒体α、空気βのう
ち、温度の低い方を給気ダクトパイプ24の給気口22
寄りの熱交換器27aに流れるように、すなわち給気口
22から給気した空気βが効率よく暖められるように、
熱媒体α、排気される空気βのうち温度の低い方から順
に熱交換を行うようにしたものである。図8(b)は、
図8(a)に示した構成にさらに切換器48a、48b
を増設して、送出ダクト12、排気ダクトパイプ26に
それぞれ熱交換器27a、27bを経由しない流路を設
けたものであり、センサー49a〜49cにてそれぞれ
の温度を測定し、熱交換効率が悪いと判断された場合、
熱媒体α、もしくは空気βをそれぞれ熱交換器27a、
27bを経由させることなく通過させることが可能とな
るものである。このように、図7(a)、(b)〜図8
(a)、(b)のように機器を配置することにより、コ
ストダウン、もしくはさらなる熱交換効率の向上を図っ
たものである。
ぞれ、家屋Aの屋根の頂部近傍に越屋根Dを設け、外観
を向上させると共に、機器の格納や家屋A内の調温、調
湿の効果を助長するものである。
根空間49内に設け、太陽熱集熱器4を越屋根D上に設
けた例である。給気口22と排気口23を越屋根空間4
9内に設けるため配設が容易になり、かつ太陽熱集熱器
4を越屋根D上に設けたため、家屋Aの躯体を損傷する
ことなく取付けが行えるものである。
3を越屋根空間49内に設け、少なくとも2方向に開口
することにより、風向きに左右されずに換気を行うこと
ができるようにした例である
との境界に、断熱性を有して開閉可能で必要に応じてフ
ァン50aを備えた開閉弁50を設け、冬場の断熱性を
損なうことなく、夏場の換気性能を向上させて、より快
適な家屋Aを構成するものである。夏場においては、太
陽熱集熱器4によって熱せられた熱媒体αの用途は、給
湯のみとしたものである。
囲の拡大図である図12(a)に示すように開閉弁50
を閉鎖し、図1と同様の経路にて空気循環を行うもので
ある。夏場は、図12(b)に示すようにファン50a
を稼働させつつ開閉弁50を開放し、かつ図12(c)
に示すように床下空間3に設けた開閉可能な床下開閉口
51を開放して、図12(c)および図11に示すよう
な経路にて空気βの流通を行うものであり、夏場におい
ても家屋A内の各空間の換気を行うことによって結露を
防止し、床下空間3からの冷たい空気βを循環させるこ
とによって、家屋A内全体の温度を低下させ、快適な居
住環境を形成する。この場合、通気口31を開放して居
住空間2内に冷たい空気βを取り入れることも、通気口
31を閉鎖して冷たい空気βを壁内空間9を通過させる
のみにすることも可能である。
れば、外壁、屋根に断熱層を形成するため、効率よく
冷、暖房を行うことができる。太陽光から得られたエ
ネルギーの用途が家屋内に給気された新鮮な空気との熱
交換、給湯、床暖房と使い分けられ、得られたエネルギ
ーを無駄なく活用できる。太陽熱集熱器より熱を得た
熱媒体と、排気される空気との2回の熱交換を経ること
により、熱交換の効率を大幅に向上させることができ
る。家屋内に取り入れられた新鮮な空気に行う熱交換
を、太陽熱集熱器からの熱媒体、排気される空気のうち
それぞれ温度の低い方から行ったり、熱交換を行わなか
ったりする適切な選択を行うことにより、太陽エネルギ
ー、冷暖房のエネルギーを無駄なく活用することができ
る。床下空間と外部、居住空間と外部を連通化したの
で、居住空間で汚染された空気と小屋裏空間の空気を熱
交換器を介して外部に排気する家屋とし居住の快適性を
向上させ、低エネルギーコストの家屋となる。小屋裏
空間、床下空間、壁内空間を連通過しエアサイクルを行
うので、家屋の躯体や下地を長持ちさせると共に、ダ
ニ、カビの発生を抑制することができる。屋根上に越
屋根を設け、越屋根内の空間に各種機器を格納したり、
吸排気口や開閉弁を設けたりすることにより、美観を向
上させると共に、メンテナンスを容易にしたり、熱交換
の効率を高めたり、夏場の快適性の向上を図ることがで
きる。等の特徴、効果がある。
である。
である。
ある。
ある。
る。
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 少なくとも小屋裏空間、居住空間、床下
空間を有し、かつ、小屋裏空間と床下空間を内壁、外壁
間の壁内空間にて連通化した家屋において、前記空間を
囲んでいる屋根、外壁、土間に断熱層を形成すると共
に、小屋裏空間、床下空間、越屋根空間、あるいは壁内
空間内のいずれかに外部から取り入れた新鮮な空気と、
排気もしくは後記する熱媒体両方との熱交換が可能なよ
うに熱交換器を配設し、かつ該熱交換器を介して床下空
間と外部を連通化し、また、前記床下空間の断熱層上に
蓄熱層を敷設し、該蓄熱層中にパイプを埋設し、該パイ
プは屋根上、外壁面、屋外のいずれかに配した太陽熱集
熱器および屋内もしくは屋外に設けた加熱補助機器と連
結され、内部を熱媒体となる液体もしくは気体が循環す
ることを特徴とする家屋。
Priority Applications (1)
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JP8081107A Expired - Fee Related JP2954872B2 (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | 家 屋 |
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-
1996
- 1996-04-03 JP JP8081107A patent/JP2954872B2/ja not_active Expired - Fee Related
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