JP5344343B2 - Earth solar system (Ground heat recovery pipe method) - Google Patents
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Description
本発明は、建物の室内に取付けた全熱交換形換気扇が室内側に供給する新鮮な外気を、建物の1階床下部に送り込むと共に、1階床下の基礎底盤に下部をU字形に形成した複数の地中熱回収パイプを、両端を基礎底盤より1階床下部に突き出すように地中に埋設し、地中熱回収パイプの一端には送風機を取付け、その送風機を作動させる事により1階床下内部の空気が地中熱回収パイプに吸込まれ、その地中熱回収パイプに吸込まれた空気は、冬期は地中熱により地中熱回収パイプの中で暖められ、また、夏期は地中熱により地中熱回収パイプの中で冷やされた空気が1階床下部に供給されると共に、その1階床下の空気をダクトを経由して各階の天井内部に供給し、天井内部に供給された空気が各室天井に設けたガラリより室内に供給され、室温調整を行う為の装置に関するものである。 In the present invention, fresh outside air supplied to the indoor side by a total heat exchange type exhaust fan installed in the room of the building is sent to the lower part of the first floor of the building, and the lower part is formed in a U-shape on the foundation floor under the first floor. A plurality of underground heat recovery pipes are buried in the ground so that both ends protrude from the foundation floor to the lower part of the first floor. A blower is attached to one end of the underground heat recovery pipe, and the blower is operated to operate the first floor. The air inside the underfloor is sucked into the underground heat recovery pipe, and the air sucked into the underground heat recovery pipe is warmed in the underground heat recovery pipe by the underground heat in the winter and underground in the summer. The air cooled in the underground heat recovery pipe by heat is supplied to the lower part of the first floor, and the air under the first floor is supplied to the inside of the ceiling of each floor via the duct and supplied to the inside of the ceiling. Air is supplied to the room from the gallery provided on the ceiling of each room. To an apparatus for performing the room temperature adjustment.
従来の、小規模な住宅における室温調整は、夏期にはクーラーを使用し、冬期には電気、ガス、石油等のエネルギーを利用して冷暖房を行って来たが、近年では地球温暖化防止の観点から、エネルギー消費に伴うCO2排出量の削減が急務となり、エネルギー消費量の削減や、さらに自然エネルギーへの代替が早急に望まれている。 Conventional room temperature adjustment in small houses has been using air conditioners in the summer and cooling and heating using energy such as electricity, gas, and oil in the winter. From the viewpoint, it is an urgent need to reduce CO2 emissions accompanying energy consumption, and reduction of energy consumption and further replacement with natural energy are urgently desired.
これに伴い、自然エネルギーの利用手段として、現在、一般的に普及しているものは、太陽エネルギーを利用した、太陽熱温水器(熱効率50〜60%)と太陽光発電(変換効率10〜15%)があるが、いずれも、太陽エネルギーだけを利用する省エネ技術は天候に左右され易く、不安定な点から単独では利用が出来ず、他のエネルギーと兼用して利用されて来た為、なお一層の改良が求められている。 Along with this, as a means of utilizing natural energy, what is currently widely used is a solar water heater (thermal efficiency 50-60%) and solar power generation (conversion efficiency 10-15%) using solar energy. However, in both cases, energy-saving technology that uses only solar energy is easily affected by the weather and cannot be used alone because of its instability, and it has been used in combination with other energy. There is a need for further improvements.
これに対して、地下4〜5mの地中は、年間を通じて安定した温度を保つことから、夏期は外気と比べて低温となり、冬期は外気と比べて暖温となる。そのため、従来からこのような地中熱を利用した設備は、大型の建物や公共設備等で実験的に施工されているが、その利用方法は、冬の間に自然界で出来た氷を保存しておき、その氷を夏期に地下に設けた蓄熱槽に移して冷水を作り、その冷水を各室に循環させて冷房を行うことが一般的であり、大掛かりな工事が必要となり、しかも、定期的に蓄熱層に氷を補充しなければならず、小規模な住宅用としては不向きであった。
On the other hand, the
さらに、地中熱を利用したヒートポンプ方式で、家庭内の給湯と、室内の冷暖房を行う方法も行われているが、水平ループ方式(地中に深さ1〜2mの堀を堀り、そこに採熱用パイプを這わせて埋設する)では、建坪100m2の住宅の熱源を得るために400〜600mの採熱用パイプを埋設することが必要であり、又、垂直ループ方式(地中に深さ50〜100mの井戸を堀り、そこに採熱用パイプを埋設する)では2本の井戸が必要となり、一般住宅用で300〜500万円の費用を要すると共に、ヒートポンプの稼動コスト(電気代)が、深夜電力を利用した電気温水器の約75%かかるといった問題があった。 Furthermore, a heat pump system that uses geothermal heat is also used to supply hot water in the home and to cool and heat the room, but a horizontal loop system (deep a 1-2 m deep moat in the ground, In order to obtain a heat source for a house with a floor area of 100 m 2 , it is necessary to embed a heat collecting pipe of 400 to 600 m, and a vertical loop method (underground) 2) is required for the construction of a well with a depth of 50 to 100m, and a pipe for heat collection is buried there. There was a problem that (electricity bill) took about 75% of the electric water heater using midnight power.
また、平成15年7月に建築基準法が改正され、「シックハウス対策」として、居室の24時間換気(1時間で居室体積の0.5回分を換気させる事)が義務づけられた。 In July 2003, the Building Standards Law was amended to require 24-hour ventilation of the room (to ventilate 0.5 times the volume of the room in one hour) as a “sick house measure”.
そこで、本出願人は、特許文献1に記載された、建築基準法に対応できる「アース・ソーラーシステム(二層式)」を発明し出願した。この発明によれば、貯水タンクと、貯温水タンクの2つのタンクを地中に埋設し、その双方のタンク内に、外気取入口から各室の24時間給気パイプに連通する熱交換パイプを配管し、貯水タンクを雨水又は地下水又は水道水で満たすと共に、貯温水タンクは太陽熱温水器からの温水で満たし、前記、熱交換パイプに設けた開閉バルブを操作する事により、夏期においては、冬期の冷たい外気で冷やしておいた貯水タンク内の冷水を利用して、外気を貯水タンク内の熱交換パイプを経由させ、暑い外気を冷やして各室に送り込むため、効率よく冷風運転を行うことが出来る。また、冬期においては、夏期の暑い外気で温めておいた貯水タンクの弱温水に冷たい外気を熱交換バイプを経由して暖めると共に、さらに太陽熱温水器を利用した、貯温水タンク内の温水中の熱交換パイプを経由するため、各室に温風を送り込むことが可能となる。
しかしながら、本出願人の出願した特許においては、貯水タンクと貯温水タンクの2つのタンクを必要とした為、配管が複雑になり、開閉バルブの数も増え、高価格になると共に、施工する為の工期も長く必要であった。 However, in the patent filed by the present applicant, two tanks, a water storage tank and a hot water storage tank, are required, which complicates the piping, increases the number of open / close valves, increases the price, and increases the construction cost. The construction period was long.
また、従来より地中熱交換機を利用した建物の空調換気システムとして知られているジオパワーシステムの場合は、冬期において、地中熱だけでは暖房効果(地下5mでも地中温度は約18度前後だから、外気を地中熱により暖めても、それ以下の温度にしかならない)が低く、さらに価格が高く、一般住宅に施工する場合はコストの面で問題があった。
さらに、太陽エネルギーを利用するソーラーシステムとして知られているOMソーラーの場合は、夏期においては冷風運転が出来ないといった欠点があった。
本発明は、このような、従来の欠点に鑑みて、自然との調和を図る事を目的とし、石油、ガス、電気等の人工エネルギーの浪費を抑え、太陽熱や地中の地熱を有効に利用して、住宅の室温調整を行うものであり、エネルギーコストが低く、構造が簡単な冷暖房装置を提供する事を課題とする。 In view of such conventional drawbacks, the present invention aims to harmonize with nature, suppress waste of artificial energy such as oil, gas, electricity, etc., and effectively use solar heat and underground geothermal heat. Thus, it is an object of the present invention to provide a cooling / heating device that adjusts the room temperature of a house, has a low energy cost, and has a simple structure.
本出願人の出願した特許文献1、特許文献2による発明では、上記のような問題が発生した為、当社では、新たに、建物の室内に取付けた全熱交換形換気扇が室内側に供給する新鮮な外気を、建物の1階床下部に送り込むと共に、1階床下の基礎底盤に下部をU字形に形成した複数の地中熱回収パイプを、両端を基礎底盤より1階床下部に突き出すように地中に埋設し、地中熱回収パイプの一端には送風機を取付け、その送風機を作動させる事により1階床下内部の空気が地中熱回収パイプに吸込まれ、その地中熱回収パイプに吸込まれた空気は、冬期は地中熱により地中熱回収パイプの中で暖められ、また、夏期は地中熱により地中熱回収パイプの中で冷やされた空気が1階床下部に供給されると共に、その床下の空気をダクトを経由して各階の天井内部に供給し、天井内部に供給された空気が各室天井に設けたガラリより室内に供給され、室温調整を行う為の装置に改良し、本発明を特許出願すると同時に、新製品の発売に踏み切る事となった。
In the inventions according to
かかる課題を解決する為、請求項1に記載の発明は、建物の室内に取付けた全熱交換形換気扇が室内側に供給する新鮮な外気を、建物の1階床下部に送り込むと共に、1階床下の基礎底盤に下部をU字形に成形した複数の地中熱回収パイプを、両端を基礎底盤より1階床下部に突き出すように地中に埋設し、地中熱回収パイプの一端には送風機を取付け、その送風機を作動させる事により1階床下内部の空気が地中熱回収パイプに吸込まれ、その地中熱回収パイプに吸込まれた空気は、冬期は地中熱により地中熱回収パイプの中で暖められ、また、夏期は地中熱により地中熱回収パイプの中で冷やされた空気が1階床下部に供給されると共に、その1階床下の空気をダクトを通して各階の天井内部に供給し、天井内部に供給された空気を各室天井に設けたガラリより室内に供給した事を特徴とする。
In order to solve such a problem, the invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の構成に加え、地中熱回収パイプを1階床下基礎底盤の隅に設置する事により、地中熱回収パイプの位置を相互に離すと共に、地中熱回収パイプの基礎底盤から突き出した端部を基礎底盤に対してL字形に構成し、地中熱回収パイプの送風機が空気を送り出す方向と、別の位置の地中熱回収パイプの空気吸込口が、互いに向い合うように構成した事を特徴とする。
In addition to the structure of
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の構造に加え、冬期においては、太陽熱温水器からの温水を1階床下部に設けた温水蓄熱槽に循環させ、1階床下内部の空気を暖めた事を特徴とする。
In addition to the structure described in
請求項4に記載の発明は、請求項1及至3のいずれか一つに記載の構造に加え、基礎の外側に基礎外断熱材を施工すると共に、1階床下部を外気調整槽として利用する事により、1階床下部を外気から遮断した密封状態として構成した事を特徴とする。
In addition to the structure described in any one of
請求項1に記載の発明によれば、1階床下部を外気調整槽として活用する為、建物の室内に取付けた全熱交換形換気扇が室内側に供給する新鮮な外気を、室内に循環させるのではなく、建物の1階床下部に送り込むと共に、1階床下の基礎底盤に下部をU字形に形成した複数の地中熱回収パイプを、両端を基礎底盤より1階床下部に突き出すように地中に埋設し、地中熱回収パイプの一端には送風機を取付け、その送風機を作動させる事により1階床下内部の空気が地中熱回収パイプに吸込まれ、その地中熱回収パイプに吸込まれた空気は、冬期は地中熱により地中熱回収パイプの中で暖められ、また、夏期は地中熱により地中熱回収パイプの中で冷やされた空気が1階床下部に供給されると共に、その1階床下の空気をダクトを経由して各階の天井内部に供給し、天井内部に供給された空気が各室天井に設けたガラリより室内に供給される。このように、全熱交換形換気扇と地中熱を利用する事により、従来のように、外気を地中熱回収パイプに直接取り込んで地中熱により熱交換する事に比べて熱効率が飛躍的に高まり、省エネにも貢献する事が可能となり、工期の短縮と、大幅にコストの低減を図る事が出来る。 According to the first aspect of the present invention, in order to utilize the lower part of the first floor as an outside air adjustment tank, fresh outside air supplied to the indoor side by a total heat exchange type ventilation fan attached to the room interior is circulated indoors. Rather than sending it to the lower floor of the first floor of the building, a plurality of underground heat recovery pipes with a U-shaped lower part formed on the foundation floor under the first floor so that both ends protrude from the foundation floor to the lower floor of the first floor It is buried in the ground, and a blower is attached to one end of the ground heat recovery pipe. By operating the blower, the air inside the first floor is sucked into the ground heat recovery pipe and sucked into the ground heat recovery pipe. The air that has been melted is warmed in the underground heat recovery pipe by the underground heat in the winter, and the air cooled in the underground heat recovery pipe by the underground heat is supplied to the lower floor of the first floor in the summer. And the air under the floor on the first floor And the supply to the ceiling inside the air supplied to the ceiling inside is supplied to the room from the louver provided in each room ceiling. In this way, by using the total heat exchange type ventilation fan and the underground heat, the heat efficiency is drastically compared to the conventional case where the outside air is directly taken into the underground heat recovery pipe and heat is exchanged by the underground heat. As a result, it is possible to contribute to energy saving, shortening the construction period and drastically reducing costs.
請求項2に記載の発明によれば、地中熱回収パイプを1階床下の基礎底盤の隅に設置する事により、地中熱回収パイプの位置を相互に離す事が可能となり、複数の地中熱回収パイプ同士が、お互いの地中熱回収パイプ同士からの地中熱の干渉を少なくする事が可能となる。さらに、地中熱回収パイプの基礎底盤から突き出した端部を基礎底盤に対してL字形に構成し、地中熱回収パイプの送風機が空気を送り出す方向と、別の位置の地中熱回収パイプの空気吸込口が互いに向い合うように構成する事により、1階床下内部の空気が掻き混ぜられ、1階床下内部の温度を場所によって、温度の高い低いが無いように均一に保つ事が可能となり、複数の地中熱回収パイプに対して、同一温度の空気を供給する事が可能となる。このように構成する事により、各階に供給する空気の温度を、常に安定させる事が可能となる。
According to the invention described in
請求項3に記載の発明によれば、冬期における地下5mの地中の温度は、関東地方で概ね18度前後の為、これまで地中熱だけを利用して室内を暖房した場合、室内の温度が低いといった欠点を抱えていた。本発明では、これまでの欠点を改善する為、太陽熱温水器からの温水を1階床下部に設けた温水蓄熱槽に循環させて1階床下内部の空気を暖める事により、地中熱回収パイプで暖めた空気を、それ以上の温度に上げる事が可能となるばかりでなく、曇りや雨の日が続いた場合にも、これまでの、太陽エネルギーを利用するソーラーシステムに比べて1階床下部に設けた温水蓄熱槽の熱源を利用する事により室内に温風を給気する事が可能となる。 According to the invention described in claim 3, since the underground temperature in the underground 5 m in winter is around 18 degrees in the Kanto region, when the room is heated only using geothermal heat until now, It had the disadvantage of a low temperature. In the present invention, in order to improve the conventional defects, the ground heat recovery pipe is heated by circulating the hot water from the solar water heater to the hot water storage tank provided at the lower part of the first floor to warm the air inside the first floor. In addition to being able to raise the temperature of the warmed air to a higher temperature, it is also lower than the first floor when compared to conventional solar systems that use solar energy, even when it is cloudy or rainy. By using the heat source of the hot water storage tank provided in the section, it is possible to supply warm air into the room.
請求項4に記載の発明によれば、基礎部の外側に基礎外断熱材を施工すると共に、1階床下部を外気から遮断した密封状態にして外気調整槽として利用した事により、1階床部の温度を一定に保ち1階室内の温度を一定温度に調整出来るだけではなく、各室に送り込む給気の温度の変化も最小限に抑える事が可能となる。
According to the invention described in
以下、この発明の実施の形態について説明する。
[発明の実施の形態]
Embodiments of the present invention will be described below.
[Embodiment of the Invention]
図1及至図5には、この発明の実施の形態を示す。 1 to 5 show an embodiment of the present invention.
図1は、本発明の太陽熱温水器と温水蓄熱槽と地中熱回収パイプと全熱交換型換気扇を利用した、木造住宅の分解図である。以下に、太陽熱と地中熱を利用した冷暖房システムを説明する。 FIG. 1 is an exploded view of a wooden house using the solar water heater, the hot water heat storage tank, the underground heat recovery pipe, and the total heat exchange type exhaust fan of the present invention. Hereinafter, an air conditioning system using solar heat and underground heat will be described.
図1は、本発明のアース・ソーラーシステム(地中熱回収パイプ方式)を分かり易く説明する為、アース・ソーラーシステム(地中熱回収パイプ方式)を組み込んだ木造住宅1を分解図で表したものである。屋根3の上に、太陽熱温水器2を設置すると共に、太陽熱温水器2で温められ矢印43で示す温水は、温水パイプ42から温水パイプ33を経由して、基礎底盤46の上部に取付けられたビニール製の温水蓄熱槽35に送られる。温水蓄熱槽35に送られた温水は、温水蓄熱槽35を温めると共に、回収パイプ34、給水パイプ41を経由して矢印44で示す循環水となり、再び太陽熱温水器2で温められる。さらに、基礎45の外面には基礎断熱材40が施工され、基礎45の内側の基礎底盤46には4本の地中熱回収パイプ12、18、22、26が設置されると共に、居室に取付けられた全熱交換型換気扇4で熱交換された室内側供給空気(新鮮な空気)は、外気導入ダクト5を経由して矢印7方向に送られ1階床下内部に給気される。
FIG. 1 is an exploded view of a
地中熱回収パイプ12、18、22、26は、2本の塩ビパイプの下部を継手で継いで、下部をU字形に構成すると共に、基礎底盤46の上部に突き出す2本の塩ビパイプの部分には、L字形のエルボ等の継手を取り付け、一方のエルボの先端に送風機を取付ける。
The underground
さらに、図1、図5に示すように、送風機10、送風機16、送風機31、送風機38を作動させる事により、地中熱回収パイプ6が矢印143方向から吸込んだ空気は、図1の地中熱回収パイプ12の中を矢印11方向から矢印13方向を経由して地中熱により温度調整されて、地中熱回収パイプ9を経由して送風機10から1階床下内部に排出される。このようにして排出された空気は矢印8方向に送風され、1階床下内部の空気と混ぜ合わされて温度調節が行われ、矢印140方向から再び地中熱回収パイプ14に吸込まれ、地中熱回収パイプ18の中を矢印17方向から矢印19方向を経由して地中熱によって温度調整されて、地中熱回収パイプ15を経由して送風機16より1階床下内部に排出される。このようにして排出された空気は矢印20方向に送風され、1階床下内部の空気と混ぜ合わされて温度調節が行われ、矢印141方向から再び地中熱回収パイプ29に吸込まれ、地中熱回収パイプ26の中を矢印27方向から矢印25方向を経由して地中熱によって温度調整されて、地中熱回収パイプ30を経由して送風機31より1階床下内部に排出される。このようにして排出された空気は矢印32方向に送風され、1階床下内部の空気と混ぜ合わされて温度調節が行われ、矢印142方向から再び地中熱回収パイプ36に吸込まれ、地中熱回収パイプ22の中を矢印23方向から矢印21方向を経由して地中熱によって温度調整されて、地中熱回収パイプ37を経由して送風機38より1階床下内部に排出される。このようにして排出された空気は矢印39方向に送風され、1階床下内部の空気と混ぜ合わされて温度調節が行われ、矢印143方向から再び地中熱回収パイプ6に吸込まれる。このように構成する事により、1階床下内部の空気は床下内部で部分的に澱む事が無くなり、1階床下内部の温度は均一の温度になるように調整される。
Further, as shown in FIGS. 1 and 5, by operating the
このように、一本一本の地中熱回収パイプに各々一台の送風機を取付けて地中熱を回収した事により、地中熱を効率良く回収する事が可能となった。さらに、それぞれの地中熱回収パイプに独立して送風機を取付けた事により、1階床下内部の空気の温度が、夏(冬)の初期等に冷え(暖か)すぎる場合には、4本の地中熱回収パイプの内の数本のみ可動させ、他の地中熱回収パイプを停止する事により1階床下内部の空気の温度を調整する事が可能となった。 Thus, it became possible to collect geothermal heat efficiently by attaching one blower to each geothermal heat recovery pipe and collecting geothermal heat. In addition, by installing an air blower independently for each underground heat recovery pipe, if the air temperature inside the first floor floor is too cold (warm) in the early summer (winter), etc. By moving only a few of the underground heat recovery pipes and stopping the other underground heat recovery pipes, it became possible to adjust the temperature of the air inside the floor under the first floor.
本発明において、地中熱回収パイプ12、18、22、26は塩ビパイプを使用し、地中に埋め込む深さは約5mである。その理由は、地中約4〜5mの深さの温度は、一年を通じて約18℃前後と温度があまり変わらない為です。
In the present invention, the underground
なお、一般の住宅の1階床下の基礎部、特に布基礎においては、1階床下部の湿気を防ぐ為、通風が良い構造となっているが、本発明においては、1階床下部を外気調整槽として利用する為、外気が1階床下部に流入しないように1階床下部を密封状態に構成するように施工される。 In addition, in the foundation part under the first floor of a general house, in particular, the fabric foundation has a structure with good ventilation to prevent moisture in the lower part of the first floor, but in the present invention, the lower part of the first floor is outside air. In order to use as an adjustment tank, it is constructed so that the lower part of the first floor is sealed in order to prevent outside air from flowing into the lower part of the first floor.
以上のような構成において、図2により夏期における各室の冷風運転について説明する。 With the configuration as described above, the cold air operation of each room in summer will be described with reference to FIG.
最初に、全熱交換型換気扇53、全熱交換型換気扇55から室内側に供給する空気を1階床下90へ給気する方法について説明する。1階室内Aの室内側吐出空気(よごれた室内空気)は矢印58方向から全熱交換型換気扇55に吸込まれて室外に排気される。その際、全熱交換型換気扇55が排気する室内の空気と室内に給気する外気とが全熱交換型換気扇55により熱交換されると共に、吸込んだ室外側吸込空気(新鮮な空気)は全て外気導入ダクト56を経由して矢印59で示すように1階床下90に導かれる。同様にして、2階室内Bの室内側吐出空気(よごれた室内空気)は矢印54方向から全熱交換型換気扇53に吸込まれて室外に排気される。その際、全熱交換型換気扇53が排気する室内の空気と室内に給気する外気とが全熱交換型換気扇55により熱交換されると共に、吸込んだ室外側吸込空気(新鮮な空気)は全て外気導入ダクト57を経由して矢印59で示すように1階床下90に導かれる。
First, a method for supplying the air supplied from the total heat exchange
このようにして、全熱交換型換気扇53、全熱交換型換気扇55を使用する事により、夏期における涼しい室内の空気を、外の暑い外気と入れ替える際に、温度の上昇を最小限に抑える事が可能となる。
In this way, by using the total heat exchange
つづいて、このようにして給気された外気が、どのようにして1階床下90で熱交換されて弱冷風になるかを説明する。外気導入ダクト56、外気導入ダクト57から導入された外気は1階床下90の空気と混ざり合い、送風機65を作動させる事により、矢印64方向から地中熱回収パイプ63に吸込まれ、地中熱回収パイプ63の中で地中熱により冷やされて弱冷風となって、送風機65より矢印66方向に示すように1階床下90に排気される。同様に、送風機69を作動させる事により、矢印67方向から地中熱回収パイプ68に吸込まれ、地中熱回収パイプ68の中で地中熱により冷やされて弱冷風となって、送風機69より矢印70方向に示すように1階床下90に排気される。同様に、送風機73を作動させる事により、矢印71方向から地中熱回収パイプ72に吸込まれ、地中熱回収パイプ72の中で地中熱により冷やされて弱冷風となって、送風機73より矢印74方向に示すように1階床下90に排気される。同様に、送風機77を作動させる事により、矢印75方向から地中熱回収パイプ76に吸込まれ、地中熱回収パイプ76の中で地中熱により冷やされて弱冷風となって、送風機77より矢印78方向に示すように1階床下90に排気される。
Next, how the outside air supplied in this way is subjected to heat exchange at the
このようにして、1階床下90の中で弱冷風となった外気は、1階床を冷やす事により1階室内Aを冷やすと共に、給気ダクト87、給気ダクト103に取付けられた送風機82を作動させる事により、弱冷風となった1階床下90の空気は給気ダクト87を経由して1階天井裏91に給気され、ガラリ93、ガラリ96より1階室内Aに給気されて1階室内Aを冷やす。同様に、1階床下90で弱冷風となった1階床下90の空気は、給気ダクト103を経由して2階天井裏100に給気され、ガラリ102、ガラリ99より2階室内Bに給気されて2階室内Bを冷やす。
In this way, the outside air that has become slightly cold in the
なお、夏期においては、1階床下90に設けられた温水蓄熱槽81は、太陽熱温水器120からの温水パイプ79に取付けられた開閉バルブ110を閉め、さらに回収パイプ80の開閉バルブ113を閉め、開閉バルブ118を開ける事により、温水蓄熱槽81内の水を排水して空にした状態にして、夏期においては温水蓄熱槽81は使用しない。
In the summer, the hot water
また、当然の事ながら、太陽熱温水器120で温められた温水は、開閉バルブ112を開けて開閉バルブ110を閉じ、開閉バルブ113を閉じて水栓86を開ける事により温水パイプ108を経由し、矢印89から矢印84方向を経由して風呂に給湯する事が出来る。
Of course, the warm water heated by the
つづいて、図3で示す、冬期における各室の温風運転について説明する。 Next, the hot air operation of each room in winter shown in FIG. 3 will be described.
最初に、全熱交換型換気扇53、全熱交換型換気扇55から室内側に供給する空気を1階床下90へ給気する方法について説明する。1階室内Aの室内側吐出空気(よごれた室内空気)は矢印58方向から全熱交換型換気扇55に吸込まれて室外に排気される。その際、全熱交換型換気扇55が排気する室内の空気と、室内に給気する外気とが全熱交換型換気扇55により熱交換されると共に、吸込んだ室外側吸込空気(新鮮な空気)は全て外気導入ダクト56を経由して矢印59で示すように1階床下に導かれる。同様にして、2階室内Bの室内側吐出空気(よごれた室内空気)は矢印54方向から全熱交換型換気扇53に吸込まれて室外に排気される。その際、全熱交換型換気扇53が排気する室内の空気と室内に供給する外気とが全熱交換型換気扇53により熱交換されると共に、吸込んだ室外側吸込空気(新鮮な空気)は全て外気導入ダクト57を経由して矢印59で示すように1階床下に導かれる。
First, a method for supplying the air supplied from the total heat exchange
このようにして、全熱交換型換気扇53、全熱交換型換気扇55を使用する事により、冬期における室内の温かい空気を、外の冷たい外気と入れ替える際に、温度が下がるのを最小限に抑える事が可能となる。
In this way, by using the total heat exchange
つづいて、このようにして給気された外気が、どのようにして1階床下90で熱交換されて弱温風になるかを説明する。外気導入ダクト56、外気導入ダクト57から導入された外気は1階床下90の空気と混ざり合い、送風機65を作動させる事により、矢印64方向から地中熱回収パイプ63に吸込まれ、地中熱回収パイプ63の中で地中熱により暖められて弱温風となって、送風機65より矢印66方向に示すように1階床下90に排気される。同様に、送風機69を作動させる事により、矢印67方向から地中熱回収パイプ68に吸込まれ、地中熱回収パイプ68の中で地中熱により暖められて弱温風となって、送風機69より矢印70方向に示すように1階床下90に排気される。同様に、送風機73を作動させる事により、矢印71方向から地中熱回収パイプ72に吸込まれ、地中熱回収パイプ72の中で地中熱により暖められて弱温風となって、送風機73より矢印74方向に示すように1階床下90に排気される。同様に、送風機77を作動させる事により、矢印75方向から地中熱回収パイプ76に吸込まれ、地中熱回収パイプ76の中で地中熱により暖められて弱温風となって、送風機77より矢印78方向に示すように1階床下90に排気される。
Next, how the outside air supplied in this way is subjected to heat exchange at the
さらに冬期では、太陽熱温水器120の温水を温水パイプ108の開閉バルブ110を開け、開閉バルブ118を閉じ、開閉バルブ112を閉じ、開閉バルブ113を開けて送水ポンプ111を運転する事により、太陽熱温水器120の温水は、矢印122方向から矢印106方向を経由して、矢印131の方向に流れて温水蓄熱槽81に溜められる。このようにして温水蓄熱槽81に溜められた温水が1階床下90の空気を暖める。さらに、このようにして、温水蓄熱槽81を温めた温水が冷めた場合は、送水ポンプ111を運転する事により再び太陽熱温水器120に戻され、太陽50により再び温められ、温水パイプ108を経由して温水蓄熱槽81を温める。
Further, in the winter season, the hot water of the
このようにして、太陽熱温水器120の温水を溜めた温水蓄熱槽81を1階床下90に設置する事により、地中熱回収パイプ63、68、72、76の中で地中熱により暖められた1階床下90の空気は、さらに温められる事となる。
In this way, by installing the hot water
なお、当然の事ながら、太陽熱温水器120で温められた温水は、開閉バルブ112を開けて開閉バルブ110を閉じて、水栓86を開ける事により、太陽熱温水器120の温水は、矢印89から矢印84方向を経由して風呂に給湯される。
As a matter of course, the warm water heated by the
このようにして、1階床下90で弱温風となった外気は、1階床部を暖める事により1階室内Aを温めると共に、送風機82を作動させる事により、弱温風となった1階床下90の空気は、給気ダクト87を経由して1階天井裏91に給気され、ガラリ93、ガラリ96より1階室内Aに給気され1階室内Aを温める。同様に、弱温風となった1階床下90の空気は、給気ダクト103を経由して2階天井裏100に給気され、ガラリ102、ガラリ99より2階室内Bに給気され、2階室内Bを温める。
In this way, the outside air that has become the low temperature air under the
このように、冬期においては、太陽熱温水器120の温水を温水蓄熱槽81に貯留させた事により、曇りや雨の日が続いた場合でも、蓄熱した温水蓄熱槽81の温水を利用する事により、地中熱回収パイプ63、68、72、76の中で地中熱により暖められた1階床下90の空気を、さらに暖め、弱温風として居室に給気する事が可能となる。
As described above, in the winter season, by storing the hot water of the
図4は、本発明における木造住宅51を、次世代省エネタイプの断熱で構成した状態を示す。屋根の断熱に関しては、屋根断熱材135(一般的には、厚さ160mmの発泡ウレタン)を屋根内側に施工する。外壁の断熱に関しては、外壁断熱材136(一般的には、厚さ75mmの発泡ウレタン)を外壁内側に施工する。窓のサッシに関しては、各社から発売されている断熱等級四(次世代省エネタイプ)の断熱サッシ137を使用する。基礎の断熱に関しては、基礎外断熱材138(一般的には、厚さ50mmの発泡スチロール板)を基礎コンクリートの外側に施工する。但し、ここに書かれた断熱材の種類と材質に関しては、例えば、発泡スチロール板であっても、密度の違いにより断熱効果に変化が生じるる為、同一メーカーであっても、密度により厚さが変わる場合があり得る。
FIG. 4 shows a state in which the
本発明における木造住宅51の断熱に関しては、最大限の省エネ効果を得る為にも、図4で説明した次世代省エネタイプの断熱を施工する必要がある。
Regarding the heat insulation of the
以上、実施の形態に基づいて、本発明に係るアース・ソーラーシステム(地中熱回収パイプ方式)について詳細に説明してきたが、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において各種の改変をなしても、本発明の技術的範囲に属するのはもちろんである。 As mentioned above, based on the embodiment, the earth / solar system (ground heat recovery pipe system) according to the present invention has been described in detail, but the present invention is not limited to the above embodiment, Even if various modifications are made without departing from the spirit of the invention, it goes without saying that they belong to the technical scope of the present invention.
図1、図5において、太陽熱温水器2からの温水を貯留するための温水蓄熱槽35の形状は立方体で描かれているが、この形状に限らず温水パイプ33と回収パイプ34との間を長い塩ビパイプや曲げて施工する事が簡単なリブパイプ等を接続して温水蓄熱槽とする事も可能である。このような材質を使用して温水蓄熱槽を構成する事により、1階床下の基礎が複雑に構成された場合においても、簡単に温水蓄熱槽を構築する事が出来る。また、温水蓄熱槽の材質に関しても、この発明の実施の形態ではビニール製としているが、FRP製、さらに、ステンレス等の金属で構成する事ももちろん可能である。
In FIGS. 1 and 5, the shape of the hot water
図1、図5において、温水蓄熱槽35は基礎底盤46の上に設置されているが、温水蓄熱槽35を設置する際には、基礎底盤46を欠き込んで、その中に温水蓄熱槽35を埋め込んだり、または、温水蓄熱槽35を設置する基礎底盤46の場所に囲いを設けて、その中に温水蓄熱槽35を設置する事も、もちろん可能である。さらに、温水蓄熱槽35は1個で描かれているが、1階床下の基礎が複雑に構成された場合においては、複数個の温水蓄熱槽を連結して対応することも可能である。
In FIG. 1 and FIG. 5, the hot water
図1、図5において、地中熱回収パイプ12、18、22、26は基礎底盤46の四隅に配置されているが、これは、互いの地中熱回収パイプが地中の熱を回収(放出)する際、地中熱回収パイプで熱回収(熱放出)した際に地中に与えた熱の影響が、互いの地中熱回収パイプに対して干渉するのを少なく抑える為です。
1 and 5, the ground
図1及至図5においては、地中熱回収パイプは4本設置されているが、当然の事ながら住宅の規模(床面積)の大小に応じて地中熱回収パイプの本数は増減する。また、地中熱回収パイプの材質は、地下の水位の高低に応じて地中の熱容量が変化する為、熱伝導率の高いアルミやステンレス等の材料を使用する事も、もちろん可能である。 1 to 5, four geothermal heat recovery pipes are installed, but the number of geothermal heat recovery pipes increases or decreases depending on the size of the house (floor area). In addition, since the underground heat capacity varies depending on the underground water level, it is of course possible to use materials such as aluminum and stainless steel with high thermal conductivity.
本発明においては、地中熱回収パイプは塩ビパイプを使用し、地中に埋め込む深さは、約5mである。と表示しているが、地中の地下水位の高低により、当然ながら地中に埋め込む塩ビパイプの深さを変える事はもちろん必要である。 In the present invention, a PVC pipe is used as the underground heat recovery pipe, and the depth embedded in the underground is about 5 m. Of course, it is of course necessary to change the depth of the PVC pipe embedded in the ground, depending on the groundwater level in the ground.
図1及至図3において、太陽熱温水器120は太陽光の集熱板と貯湯槽が一体となった形式のもので説明したが、この形式に限らず、太陽光の集熱板と貯湯槽が分離され、太陽光の集熱板が屋根に設置されると共に、貯湯槽が地表面に固定されたタイプの太陽熱温水器を使用する事も可能である。
1 to 3, the
図3において、太陽熱温水器120からの温水を、1階床下90の温水蓄熱槽81に溜める場合において、太陽熱温水器120の構造によっては、常時、太陽熱温水器120の貯湯槽の温水を、送水ポンプにより温水蓄熱槽81に送り込みながら循環回収して、温水蓄熱槽81の温度を一定に保つ事も可能である。
In FIG. 3, when hot water from the
図3において、室内に温度センサーを取付けると共に、太陽熱温水器120、温水蓄熱槽81にも温度センサーを取付け、水(温水)を送水する為の開閉バルブは、電磁式開閉バルブや切替式電磁バルブ弁等を使用し、コンピューター制御により室内の温度を検知し、開閉バルブ110、112、113、118の開閉並びに、送水ポンプ111の駆動と停止を自動的に行うようにして室内の温度調整を行う事も出来る。さらに、太陽熱温水器120に水温センサーを設置すると共に、温水蓄熱槽81内にも水温を感知するセンサーを設置して、温水蓄熱槽81内の水温が変化した場合、開閉バルブ110、113を開閉させて、送水ポンプ111を作動させ、太陽熱温水器120からの温水を温水蓄熱槽81内に循環させる事も可能である。
In FIG. 3, a temperature sensor is installed in the room, and a temperature sensor is also attached to the
図1及至図5において、外気導入ダクト56、57、給気ダクト81、103の配管スペースは、壁内、床内、天井内、又は専用配管スペースにこだわらず、最適な位置に配管される事は、当然である。
1 to 5, the piping space for the outside
この発明の実施の形態については、木造住宅に関して説明してきたが、鉄骨住宅、RCコンクリート住宅に応用出来ることは、当然である。 Although the embodiment of the present invention has been described with respect to a wooden house, it is a matter of course that it can be applied to a steel frame house and an RC concrete house.
A 1階室内
B 2階室内
1 木造住宅
2 太陽熱温水器
3 屋根
4 全熱交換型換気扇
5 外気導入ダクト
6 地中熱回収パイプ
7 矢印
8 矢印
9 地中熱回収パイプ
10 送風機
11 矢印
12 地中熱回収パイプ
13 矢印
14 地中熱回収パイプ
15 地中熱回収パイプ
16 送風機
17 矢印
18 地中熱回収パイプ
19 矢印
20 矢印
21 矢印
22 地中熱回収パイプ
23 矢印
24 開閉バルブ
25 矢印
26 地中熱回収パイプ
27 矢印
28 排水溝
29 地中熱回収パイプ
30 地中熱回収パイプ
31 送風機
32 矢印
33 温水パイプ
34 回収パイプ
35 温水蓄熱槽
36 地中熱回収パイプ
37 地中熱回収パイプ
38 送風機
39 矢印
40 基礎外断熱材
41 給水パイプ
42 温水パイプ
43 温水
44 循環水
45 基礎
46 基礎底盤
50 太陽
51 木造住宅
52 屋根
53 全熱交換型換気扇
54 矢印
55 全熱交換型換気扇
56 外気導入ダクト
57 外気導入ダクト
58 矢印
59 矢印
60 地表面
61 基礎
62 水位
63 地中熱回収パイプ
64 矢印
65 送風機
66 矢印
67 矢印
68 地中熱回収パイプ
69 送風機
70 矢印
71 矢印
72 地中熱回収パイプ
73 送風機
74 矢印
75 矢印
76 地中熱回収パイプ
77 送風機
78 矢印
79 温水パイプ
80 回収パイプ
81 温水蓄熱槽
82 送風機
83 矢印
84 矢印
85 蛇口
86 水栓
87 給気ダクト
88 風呂温水パイプ
89 矢印
90 1階床下
91 1階天井裏
92 矢印
93 ガラリ
94 矢印
95 矢印
96 ガラリ
97 矢印
98 矢印
99 ガラリ
100 2階天井裏
101 矢印
102 ガラリ
103 給気ダクト
104 矢印
105 矢印
106 矢印
107 給水パイプ
108 温水パイプ
109 矢印
110 開閉バルブ
111 送水ポンプ
112 開閉バルブ
113 開閉バルブ
114 給水パイプ
115 排水パイプ
116 排水溝
117 給水管
118 開閉バルブ
119 矢印
120 太陽熱温水器
121 矢印
122 矢印
130 矢印
131 矢印
135 屋根断熱材
136 外壁断熱材
137 断熱サッシ
138 基礎外断熱材
140 矢印
141 矢印
142 矢印
143 矢印
A 1st floor room B 2nd floor room 1 Wooden house 2 Solar water heater 3 Roof 4 Total heat exchange type ventilation fan 5 Outside air introduction duct 6 Ground heat recovery pipe 7 Arrow 8 Arrow 9 Ground heat recovery pipe 10 Blower 11 Arrow 12 Underground Heat recovery pipe 13 Arrow 14 Geothermal recovery pipe 15 Geothermal recovery pipe 16 Blower 17 Arrow 18 Geothermal recovery pipe 19 Arrow 20 Arrow 21 Arrow 22 Geothermal recovery pipe 23 Arrow 24 Open / close valve 25 Arrow 26 Geothermal Recovery pipe 27 Arrow 28 Drain groove 29 Geothermal recovery pipe 30 Geothermal recovery pipe 31 Blower 32 Arrow 33 Hot water pipe 34 Recovery pipe 35 Hot water heat storage tank 36 Geothermal recovery pipe 37 Geothermal recovery pipe 38 Blower 39 Arrow 40 Insulation outside the foundation 41 Water supply pipe 42 Hot water pipe 43 Hot water 44 Circulating water 45 Foundation 46 Bottom plate 50 Sun 51 Wooden house 52 Roof 53 Total heat exchange type ventilation fan 54 Arrow 55 Total heat exchange type ventilation fan 56 Outside air introduction duct 57 Outside air introduction duct 58 Arrow 59 Arrow 60 Ground surface 61 Foundation 62 Water level 63 Ground heat recovery pipe 64 Arrow 65 Blower 66 Arrow 67 Arrow 68 Geothermal recovery pipe 69 Blower 70 Arrow 71 Arrow 72 Geothermal recovery pipe 73 Blower 74 Arrow 75 Arrow 76 Geothermal recovery pipe 77 Blower 78 Arrow 79 Hot water pipe 80 Recovery pipe 81 Hot water heat storage tank 82 Blower 83 Arrow 84 Arrow 85 Faucet 86 Faucet 87 Air supply duct 88 Bath hot water pipe 89 Arrow 90 1st floor under floor 91 1st floor under ceiling 92 Arrow 93 Galley 94 Arrow 95 Arrow 96 96 Gallery 97 Arrow 98 Arrow 99 Gallery 100 2nd floor under ceiling 101 Arrow 102 Larry 103 Air supply duct 104 Arrow 105 Arrow 106 Arrow 107 Water supply pipe 108 Hot water pipe 109 Arrow 110 Open / close valve 111 Water supply pump 112 Open / close valve 113 Open / close valve 114 Water supply pipe 115 Drain pipe 116 Drain groove 117 Water supply pipe 118 Open / close valve 119 Arrow 120 Solar heat Water heater 121 Arrow 122 Arrow 130 Arrow 131 Arrow 135 Roof heat insulating material 136 Outer wall heat insulating material 137 Heat insulating sash 138 Basic outer heat insulating material 140 Arrow 141 Arrow 142 Arrow 143 Arrow
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