JP3552217B2

JP3552217B2 - 高断熱・高気密住宅における深夜電力利用蓄熱式床下暖房システム

Info

Publication number: JP3552217B2
Application number: JP2002130323A
Authority: JP
Inventors: 充高橋
Original assignee: エナーテック株式会社
Priority date: 2002-05-02
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2022-05-02
Also published as: JP2003322351A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、高断熱・高気密住宅における深夜電力を利用した床下暖房装置及び建物構造・床構造を含めた深夜電力利用の蓄熱式床暖房システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蓄熱式の床暖房は、床材直下にコンクリート等の蓄熱層を形成し、該蓄熱体の表面若しくは内部に埋設された温水循環用の配管や電熱線の発熱により蓄熱層に熱が蓄熱され、その熱の放射により暖房を行っている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし温水式の場合はボイラー等の燃焼装置が必要であり、ボイラー設置後もメンテナンスをしなければならないので維持費がかかるとともに、酸欠やガス中毒になる危険や、騒音がするなどの問題があった。また、床下直下に暖房装置を設置した場合には施工に手間がかかり設置費が高くなってしまい、特に線状発熱体や温水用配管を蛇行状に設置した場合は床面の温度にむらがでてしまい、また床面の温度が高く、室内上部の温度が低くなるという現象が発生してしまうため、床面温度また室内温度を均一にするには発熱温度を高く設置しなければならないので、電気代等のランニングコストもかかってしまうという問題があった。
【０００４】
さらに、高床式家屋の床下空間を利用して蓄熱層を含めた暖房装置と床面の間に密閉された空間を設けたものもあるが、空気層があるために蓄熱層の温度上昇と床面の温度上昇に時間差が生じてしまい、この時間差を丁度いい時間差にするためには蓄熱層と床面の間の空間の距離を調整しなければならず、施工に手間がかかるとともに床下空間の有効利用ができていない。また、床下と室内の一体化がなく床下空間が密閉空間であるために、空間内に熱が篭ってしまい、床面の温度が高く上部が寒いというような温度差が生じる現象が発生したり、床面が高温になってしまい床面に歪みが生じてしまうという従来技術と同様の問題があった。
【０００５】
本発明は、上記のような従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、ヒーターをユニット化しているために施工が簡単でかつヒータのメンテナンスが必要なく、例え埋設したヒータにトラブルが生じたとしてもヒータをユニット化しているため、トラブルが生じたヒータの特定が可能で、床下空間を利用してトラブルヒータの上部に砂・砂利等で形成された蓄熱層内に同じ型式のヒータユニットを埋設することで補修が容易にできる。また深夜電力を使用しているのでイニシャルコスト・ランニングコストがともに安くて省エネを図ることのできる安全でクリーンなものであって、床面を均一に加温する低温輻射暖房だけでなく、暖められた床面からの二次的輻射熱と通気孔を介して床下空間と室内空間を一体化することにより家屋全体を自然又は強制による対流暖房により室内空間に温度差のない人にストレスを与えない快適な暖房を提供することのできる深夜電力利用蓄熱式床暖房システムを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、熱源にはユニット化されたシーズヒータを使することで施工を容易にするとともにヒータの寿命が長く、施工後のメンテナンスが容易であり、また床下空間を利用して蓄熱層と床面の間に空間を設け、床面に床下空間と室内とを貫通する通気口を形成して床面による輻射熱による暖房と、床下空間で蓄熱層の放射熱により暖められた空気が通気孔を介して床下と室内を対流して家屋全体を暖める対流暖房の２方式の暖房方法によることを特徴とする深夜電力利用蓄熱式床下暖房システム。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
【実施例】
図１〜４は本発明の一実施例を示したものである。
図１及び図２は本発明の床暖房システムの一実施形態の断面図及び暖房装置部の断面斜視図である。図１の床下空間は外壁８及び布基礎９の外側・内側は断熱材１ｂで覆われ、さらに土台２１と布基礎９は気密パッキン２２を介して固定されているため、建物内部と床下空間は断熱密封空間となっている。このように床下も含めた高断熱・高気密とした建物１階の地表部に防湿シート２、断熱材１ａ、蓄熱層としてコンクリート層３が積層され、該コンクリート層には発熱体であるユニット化されたシーズヒータ４が埋設され暖房装置部を構成している。この時、防湿シート２は０．１ｍｍ以上、断熱材１は３０ｍｍ以上、コンクリート層は約１５０〜２００ｍｍの厚さとするのが好ましい。
【０００９】
また、コンクリート層３上面と床面の間には床下空間を形成するとともに、床材６には、所定位置に床面を貫通してなる通気孔７が形成されている。該通気孔７には床面上部に開閉自在な蓋体を設けることも可能であり、該蓋体が室内と床下の通気を遮断することで建物内の温度を調整できるようにする。
【００１０】
図３はコンクリート内に埋設するシーズヒータ４を示した図であり、図４はシーズヒータ４のヒータ部とリード線の断面図であって、直径７．５ｍｍのステンレスパイプ１０に鉄クロム線１３を入れ、ステンレスパイプと鉄クロム線の間を酸化マグネシア１２で充填し、ステンレスパイプの外側をポリプロピレンチューブ１１で被覆してなるヒータ部１４を銅線１９を耐熱ビニール２０で被覆してなるリード線１５で複数本並列若しくは直列に接続してユニット化している。蓄熱層には複数のユニットを配置して、各ユニット又は複数のユニットからなるブロックごとに温度センサーを設置し、室内にはセンサーの温度感知により電源をＯＮ／ＯＦＦにする温度調整器を設置することで温度調整を行う構成とする。
【００１１】
上記シーズヒータ４は蓄熱層であるコンクリート層３内に所定数埋込設定されており、この時、５時間通電の場合は、ヒータ部それぞれの間隔は１４０〜１６０ｍｍとし、厚さ２００ｍｍのコンクリート層に対し底面から１００〜１３０ｍｍ、上面から７０〜１００ｍｍの位置に並列配置する。該シーズヒータ４を設置する場合には、配筋時に金属メッシュ若しくは複数本並列配置した金属棒上にシーズヒータ４を戴架固定後、コンクリートを 1 回打設により埋設する。
【００１２】
本実施例おいてはシーズヒータ４は５時間通電対応のものを使用しているが、８時間通電や１０時間通電対応のもの可能であり、施行場所に応じてそれぞれヒータ部の長さ、ヒータ部の本数、ヒータ部の間隔等をかえたシーズヒータユニットを使用することができる。以下の表はそれぞれ５時間通電、８時間通電のシーズヒータユニットの構成を示したものである。
【表１】

【００１３】
本実施例においては蓄熱層としてコンクリート層を使用しているが、そのほかにも砂利層を蓄熱層とすることも可能であり、砂利層・コンクリート層の２層による構成も可能である。いずれの場合もコンクリート層上面から１００〜１２０ｍｍの位置にシーズヒータを埋設するのが好ましい。
【００１４】
深夜電力の通電時間帯にシーズヒータ４に通電すると、該シーズヒータが発熱してコンクリート層を加熱して生じた熱がコンクリート層に蓄熱される。明け方には蓄熱量が所定の値に達するので通電を停止して、日中にこの蓄熱された熱の放射により暖房を行うことができる。コンクリート層から放射された熱は床面を暖めるとともに、床下空間の空気も暖め、暖められた床面の輻射熱と床下空間で暖められた空気が通気孔７を通って室内へ移動することにより室内空気の対流暖房をおこなうので、温度差のない安定した暖房が可能となる。
【００１５】
グラフ１は２階建て住宅における本発明の蓄熱式床下暖房システムの床土間表面、１階室内、２階室内、外気の温度を時経的に測定した結果をグラフに表したものであって、通電時間は深夜１〜６時までである。グラフからも分るように、本発明の蓄熱式床暖房システムは、外気温に関係なく室内温度を一定保つことができる。
【グラフ１】

【００１６】
表２は本発明のヒータ利用による深夜電力の料金の目安を示したものでり、表３は山形県酒田市にて実際に本発明の蓄熱式床下暖房システムを使用した場合の電気料金を調べた結果を示したものである。以下の表より、本発明の蓄熱式床下暖房システムは比較的低いランニングコストで実施できることがわかる。
【表２】

【表３】

【００１７】
建物の構造によっては１階と２階の室温に温度差が生じる場合もあるが、そのような場合には、床下から２階まで直接通じる通気孔を設けて１階と床下、２階と床下の２通りの対流による暖房を行って建物全体を暖房することも可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の床暖房システムには、以下の効果がある。
ａ．電気式の為、燃焼をともなうシステムのように酸欠やガス中毒の心配がなく、安全かつ環境にもクリーンで、騒音もない。
ｂ．安価な深夜電力を使用して夜間に蓄熱層に熱を蓄え、日中に蓄熱層の放射熱により床暖房を行うので、室内温度を２４時間ほぼ一定に保つ全館暖房が可能となる。
ｃ．床材に上下貫通した通気孔があるために床下と室内が一体化した空間となり、床面からの低温による輻射熱暖房だけでなく、室内の空気を自然ないし強制対流によって暖めるので、低温でかつ均一な効率の良い全館暖房が可能である。
ｄ．熱源としてユニット式のシーズヒータを使用するので施工が容易で、しかも発熱体の寿命が長く、メンテナンスの必要がない。もし万一ヒータにトラブルが生じた場合でもメンテナンスが容易にできる。
ｅ．低温による効率的な暖房が可能であり全館の温度差がない為に、人にストレスを与えない快適な暖房が可能である。
ｆ．温度コントロールと床材に上下貫通した通気孔を設けることにより、床面と家屋全体の空間の温度をコントロールすることが可能である。
ｇ．床下空間が暖かいために、床下に埋設配管された水道管等の凍結を防止する。
ｈ．床下空間が常に乾燥しているのでシロアリ防除の薬品を使用する必要がないので人への防蟻薬品による影響がなく健康的である。
ｉ．床下空間をそのまま利用している為、暖房機器を部屋に設置する必要がなく、有効に部屋空間を利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の床下に空間を有する床暖房システムの断面図である。
【図２】熱源である床下暖房装置の断面斜視図である。
【図３】本発明のシーズヒータを示す斜視図である。
【図４】図３のシーズヒータを構成するヒータ及びリード線の断面図である。
【符号の説明】
１ａ断熱材
１ｂ断熱材
２防湿シート
３コンクリート層
４シーズヒータ
５地表
６床材
７通気孔
８外壁
９布基礎
１０ステンレスパイプ
１１ポリプロピレン
１２酸化マグネシア
１３鉄クロム線
１４ヒータ
１５リード線
１６温度コントローラ
１７金属棒
１８温度センサー
１９銅線
２０耐熱ビニール
２１土台
２２気密パッキン

Claims

熱損失係数が１．０〜２．５ｋｃａｌ／ｍ ² ・ｈ・℃の高断熱・高気密住宅における布基礎部を、断熱材によって外気温の影響を遮断し十分な気密を確保しした上で、該布基礎部内の地表面上に防湿シート、断熱材、蓄熱であるコンクリート層を積層し、蓄熱層には深夜電力を通電して該蓄熱層に蓄熱する発熱体が埋設された暖房装置を形成し、蓄熱層からの放熱によって住宅内を暖める蓄熱式床下暖房システムにおいて、布基礎部と土台とを気密パッキンを介して固定してより気密を高め、ステンレスパイプに鉄クロム線を入れ、ステンレスパイプと鉄クロム線の間を酸化マグネシアで充填し、ステンレスパイプの外側をポリプロピレンチューブで被覆してなるヒータ部を、銅線を耐熱ビニールで被覆してなるリード線で複数本並列若しくは直列に接続してユニット化されたコンクリート埋設用シーズヒータユニットが、配筋時に配筋される金属棒上に戴架固定後、１回のコンクリート打設によりコンクリート層内に埋設され、該シーズヒータはユニット又は複数のユニットからなるブロックごとに温度センサーの検知により制御され、さらに床面の所定位置には室内と床下空間とを貫通する通気孔である開閉可能なスリットを形成し、蓄熱された熱の放射により床面を加温するとともに、加温された床面からの二次的輻射熱と、床下空間の加温された空気がスリットを介して室内へ自然対流する構成とすることで、家屋空間全体を２４時間低温暖房可能で過乾燥がなく、気流を感じさせない快適な暖房を行うことを特徴とする蓄熱式床下暖房システム。
室内温度設定を１８〜２３℃、床面の温度設定を２０〜２５℃、コンクリート層の表面温度設定を２３〜３８℃とするために、施行する住宅の構造等に応じて、コンクリート層の厚さを１５０〜２００ｍｍ、各ヒータの配置間隔を１３０〜２００ｍｍ、深夜電力を通電するヒータを５時間通電用か８時間通電用からそれぞれ選択して構成される請求項１記載の蓄熱式床下暖房システム。