JP5524258B2 - Pneumatic solar system - Google Patents
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Description
本発明は、太陽エネルギーを利用するものとして、太陽で温められる空気によって暖房等を行う空気式ソーラーシステムに関するものである。 The present invention relates to a pneumatic solar system that uses solar energy to perform heating or the like with air heated by the sun.
生活のレベルを低下させることなく、生活の高度化をはかりつつ、環境負荷を低減させる方法を生み出すために、風およびその他気象条件だけではなく、外部環境条件に柔軟に対応する住居および建物を建設して室内暖房、冷房、換気、除湿、および給湯のための太陽エネルギー利用を最適化することが求められる。 Build houses and buildings that flexibly respond to external environmental conditions as well as wind and other weather conditions in order to create ways to reduce environmental impacts while reducing the level of living and improving the sophistication of living. Thus, it is required to optimize the use of solar energy for room heating, cooling, ventilation, dehumidification, and hot water supply.
日本の伝統的住宅においても、太陽熱利用をはかる方法としては住宅の南部に大きな開口部を取って冬の日射を大量に取入れ、夏にはその一部を開け放って通風を図ることが行われることがあり、さらに、これを一歩進めて、居室の外側にサンルームを作り、これを温室としてここから居室へ温められた空気を取入れることも行われている。その場合、蓄熱されるのは空気だけであるが、例えばコンクリート外壁の外側にガラス等でカバーを施し、その間を室内への空気循環路とすれば、この外壁自体が蓄熱体として作用し安定した熱の供給が得られる。 Even in traditional Japanese houses, the method of using solar heat is to take a large opening in the southern part of the house and incorporate a large amount of solar radiation in the winter, and open a part of it in the summer for ventilation. In addition, there is also a process of taking this one step further, creating a solarium outside the room, and using this as a greenhouse to take in warm air from here. In that case, heat is stored only in the air, but if the outside of the concrete outer wall is covered with glass or the like and the space between them is used as an air circulation path to the room, the outer wall itself acts as a heat storage body and is stable. A supply of heat is obtained.
しかし、これらの方式はいずれも比較的南面した室内空間のコントロールにのみ限定されてしまい、北面した室内空間との間に大きな温度差が生じてしまうという欠点がある。 However, these methods are limited only to the control of the indoor space facing relatively south, and there is a drawback that a large temperature difference occurs between the indoor space facing north.
これを一歩進めて、居室の外側にサンルームを作り、これを温室としてここから居室へ温められた空気を取入れることも行われている。これを合理的に推進させ、方位に限定されず、太陽光により集熱した空気を効果的に利用できるソーラーシステムハウスの特許が下記特許文献に示すように存在する。
前記特許文献1のソーラーシステムハウスは、図12にあるように、集熱面であるカラー鉄板の金属製屋根板1の直下に屋根勾配を有する空気流路2を形成し、この空気流路2の一方の端は軒先に空気取入口3として開口し、さらに空気流路2の他方の端は集熟ダクトとしての棟ダクト4に連通させる。屋根板1の一部はガラス23で覆い、ガラス付き集熱面とする。
In the solar system house of
内部に逆流防止兼流路切換えダンパー6、ファン7及び流路切換えダンパー8を設けたハンドリングボックス5を屋根裏空間である小屋裏22に設置し、ハンドリングボックス5の流路切換えダンパー8の流出側の一方は排気ダクト9により屋外に開口する。
A
また、ハンドリングボックス5の逆流防止兼流路切換えダンパー6の流入側は、前記棟ダクト4に連通させる接続ダクトと室内20からの循環ダクト18とに選択的に接続し、流路切換えダンパー8の流出側の他の一方を立下りダクト10の上端に連結する。
Further, the inflow side of the backflow prevention / flow path switching damper 6 of the
立下りダクト10の下端は床下蓄熱体としての土間コンクリート11と床パネル12との間の空気流通空間13に開口した。さらに、該空気流通空間13から室内への床吹出口14を設けた。
The lower end of the falling
ハンドリングボックス5の内部またはハンドリングボックス5と棟ダクト4との間にお湯とりコイル15を設け、このお湯とりコイル15は循環配管16で貯湯槽17に連結する。図示は省略するが貯湯槽17は循環ポンプと有し、また、必要に応じて追焚き用の給湯ボイラーを途中へ設けて、風呂や洗面所、台所へとつながる給湯配管をこの貯湯槽17に接続する。
A hot water take-
このようにして、暖房が必要な冬の昼間は、軒先の空気取入口3から入った冷たい空気は、屋根板1に降り注ぐ太陽の熱によって徐々に暖められる。この温められた空気は屋根勾配に沿って上昇する。そして、この加熱空気は棟ダクト4に集められてからファン7によりハンドリングボックス5に入り、ハンドリングボックス5から立下りダクト10内へ流下し、床下に送られる。
In this way, during the winter daytime when heating is required, the cold air that has entered from the
空気は床下に広がり、蓄熱土間コンクリート11に熱を奪われ(蓄えさせ)ながら、床吹出口14から温風として室内20へと流れ出る。夕方、外気温が下がり始める頃から、昼間、蓄熱土間コンクリート11に蓄えられた熱が放熱を始め、床を温める。
The air spreads under the floor and flows out into the
つまり、太陽エネルギーは昼間に偏在しており、それを集熱してそのまま室内に放熱した場合は、逆に室温が高くなり過ぎてしまうのである。それを避けるために、昼間に集熱した熱を、床下の土間コンクリートに蓄熱、集熱部位と蓄熱部位を分ける。 In other words, solar energy is unevenly distributed in the daytime, and if it is collected and radiated indoors as it is, the room temperature becomes too high. In order to avoid this, heat collected during the daytime is stored in soil concrete under the floor, and the heat collection part and heat storage part are separated.
コンクリートは、熱容量(熱を蓄える量)や熱伝導率(熱の伝わりやすさ)が大きい。コンクリートが持つこの性質は、昼間に蓄熱し夜間に放熱するという、一日のサイクルに適応しており、夜になって外気温が低下するとともに、昼間床下に蓄えられた熱が放熱し始め、室内の暖房用として使われる。 Concrete has a large heat capacity (amount of heat stored) and thermal conductivity (easy heat transfer). This property of concrete is adapted to the daily cycle of storing heat in the daytime and radiating at night, and at night, the outside temperature decreases, and the heat stored under the floor in the day begins to radiate, Used for indoor heating.
夏の昼間は暖房の不要な期間であり、太陽熱で温められた空気は、昼間、貯湯槽17内の水を温めることに利用される。すなわち、流路切換えダンパー8の流出側を排気ダクト9に接続し、お湯とりコイル15で湯を作るだけで、前記排気ダクト9から戸外へ捨てられる。
Summer daytime is an unnecessary period of heating, and air heated by solar heat is used to warm water in the
お湯とりコイル15では、ここに循環配管16を介して貯湯槽17から送り込まれる熱媒が加熱され、湯として貯湯槽17へ蓄えられ、さらにここから必要に応じて追焚き用の給湯ボイラーで再加熱されて給湯配管から各所へ給湯される。
In the hot water take-
快晴の日の雲のない夏の夜は、ファン7を駆動して軒先の空気取入口3から外気を空気流路2に取り込み、放射冷却現象(放射冷却で屋根全体が冷える)を利用して、涼しい外気を室内に取り込む。冷房のようには冷えないが、寝苦しくない夏の夜を演出できる。
On a clear summer day with no clouds, the
この特許文献1では、屋根全体を集熱面とするもので、ガラス23で覆い、温室空気越しの高温集熱を行う高温集熱面とそれ以外の低温集熱面とに分かれるものの、図13に示すように、金属板瓦棒葺き(浮屋根工法)による。
In this
通常のソーラーシステムハウスの場合、集熱部としての金属製屋根板1の直下に屋根勾配を有する空気流路2とヘッダーダクトとしての棟ダクト4との関係は、棟ダクト4の中央から接続して、それをファン7に送る。
In the case of a normal solar system house, the relationship between the
しかし、新築ではなく、リフォーム(後付け)施工とする場合は、設置スペースがないことから、中央から接続することが難しく、棟ダクト4の端から接続する必要が生じる。
However, when it is not a new construction but a renovation (retrofitting) construction, since there is no installation space, it is difficult to connect from the center, and it is necessary to connect from the end of the
後付けタイプの集熱部28を図14に示すように複数を並列に並べ、これらをそれぞれ棟ダクト4に接続すると、棟ダクト4の送風側(送風側ファン7)に近いものほど、集熱部28の通過風量が多く温度が低くなり、棟ダクト4の送風側に遠いものほど、集熱部28の通過風量が多く温度が高くなり、アンバランスが生じてしまう。
As shown in FIG. 14, a plurality of retrofitted type
図中29は集熱部28の端部に形成する空気入口であるが、この部分で各集熱部28に均等な風量を流し均等な集熱温度を得ようとすると、施工時において各列での空気入口29の空気流量調整が必要で、手間が大変である。
In the figure,
また、風量調整をすると集熱部28の開口面積を減らすことになり、その結果、空気入口29の通過流速が速まり、振動や騒音の発生の元となる。
Further, when the air volume is adjusted, the opening area of the
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、集熱部をリフォーム(後付け)することを前提に、集熱部を複数並列に並べ、これらを棟ダクトの端部から接続する場合でも、簡単に各集熱部の通過風量を均一化し、その結果、均一の集熱が得られる空気式ソーラーシステムを提供することにある。 The purpose of the present invention is to eliminate the inconvenience of the conventional example, and on the premise that the heat collecting part is reformed (retrofit), even when arranging the heat collecting parts in parallel and connecting them from the end of the ridge duct, It is an object of the present invention to provide a pneumatic solar system that can easily equalize the amount of air passing through each heat collecting section and as a result obtain uniform heat collection.
前記目的を達成するため請求項1記載の本発明は、集熱面を設け、この集熱面下を勾配を有する空気流路とした空気式集熱部を集熱ダクトとしての棟ダクトに連通させ、棟ダクトからの温風を送風ファンで建物内に取り込む空気式ソーラーシステムにおいて、前記上面を集熱面とした空気流通の集熱部は複数を並設して棟ダクトに接続し、また、集熱部の各空気入口には前記棟ダクトに並行して風量調整用の入口ダクトを設けて該入口ダクトにより共通させ、該入口ダクトの空気取入れ開口は下向きに開口したことを要旨とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention according to
請求項1記載の本発明によれば、入口ダクト(チャンバー部)を設けて、取り入れ口の開口面積および配置で調整することで、風量調整を行うので、調整箇所が減り、また、集熱部の入口面積を減らさないので風速等の問題は生じない。 According to the first aspect of the present invention, since the air volume is adjusted by providing the inlet duct (chamber part) and adjusting the opening area and arrangement of the intake port, the number of adjustment points is reduced, and the heat collecting part The problem of wind speed does not occur because it does not reduce the entrance area.
請求項2記載の本発明は、入口ダクトの上面も集熱面とすることを要旨とするものである。
The gist of the present invention described in
請求項2記載の本発明によれば、入口ダクトの上面も集熱面とすることで、この部分にも集熱機能を持たせることができる。 According to the second aspect of the present invention, since the upper surface of the inlet duct is also a heat collecting surface, this portion can also have a heat collecting function.
以上述べたように本発明の空気式ソーラーシステムは、集熱部をリフォーム(後付け)することを前提に、集熱部を複数並列に並べ、これらを棟ダクトの端部から接続する場合でも、簡単に各集熱部の通過風量を均一化し、その結果、均一の集熱が得られるものである。 As described above, the pneumatic solar system of the present invention is based on the premise that the heat collecting part is reformed (retrofit), even when arranging the heat collecting parts in parallel and connecting them from the end of the ridge duct, The amount of air passing through each heat collecting section is easily made uniform, and as a result, uniform heat collection can be obtained.
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の空気式ソーラーシステムの要部の斜視図で、後付けタイプの集熱部28を図14に示すように複数を並列に並べ、これらをそれぞれ棟ダクト4に接続するもので、図中29は集熱部28の端部に形成する空気入口である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of the main part of the pneumatic solar system of the present invention, in which a plurality of retrofit type heat collecting
なお、空気式ソーラーシステム全体としては、図示は省略するが、図12に示すように、内部に逆流防止兼流路切換えダンパー6、ファン7及び流路切換えダンパー8を設けたハンドリングボックス5を屋根裏空間である小屋裏に設置し、ハンドリングボックス5の流路切換えダンパー8の流出側の一方は排気ダクト9により屋外に開口する。
Although the illustration of the pneumatic solar system as a whole is omitted, as shown in FIG. 12, a
また、ハンドリングボックス5の逆流防止兼流路切換えダンパー6の流入側は、前記棟ダクト4に連通させる接続ダクトと室内20からの循環ダクト18とに選択的に接続し、流路切換えダンパー8の流出側の他の一方を立下りダクト10の上端に連結する。
Further, the inflow side of the backflow prevention / flow path switching damper 6 of the
立下りダクト10の下端は床下蓄熱体としての土間コンクリート11と床パネル12との間の空気流通空間13に開口した。さらに、該空気流通空間13から室内への床吹出口14を設けた。
The lower end of the falling
本発明は、前記並列して棟ダクト4に接続する集熱部28の空気入口29には前記棟ダクト4に並行して風量調整用の入口ダクト30を設けて該入口ダクト30により共通させ、この入口ダクト30の空気取入れ開口31は下向きに開口した。
The present invention is common by the
図2〜図4は詳細を示すもので、集熱部28は垂木32の上に貼設した野地板33の上に芯木34を間隔を存して並べて空間を確保し、その上に集熱板35を貼設して形成した。この集熱板35にはアルミ、亜鉛、トタン、鋼板、カラーステンレスなどの長尺金属板が採用できるが、日射吸収率を考慮して暗褐色系のものが好ましい。このようにして区画された複数の集熱部28が並列して形成され、棟ダクト4の端に接続する。
2 to 4 show the details, and the
入口ダクト30は集熱部28に連続するチャンバー部であり、集熱部28の空気入口29は共通化させるため、並列して棟ダクト4に接続する集熱部28に対して横方向に流すように形成される。
The
本実施形態では、入口ダクト30の上面も集熱板35で形成して集熱面とするようにした。なお、入口ダクト30は集熱部28に連続するもので、この集熱板35も集熱部28のものを延長利用できる。
In the present embodiment, the upper surface of the
また、前記従来例と同じく、ガラス23で覆い、温室空気越しの高温集熱を行う高温集熱面とそれ以外の低温集熱面とに分かれるものとした。図中37はガラス固定金物である。
Further, as in the conventional example, it is covered with
このようにして、入口ダクト30を設けることで集熱部28の空気入口29の開口面積および配置を調整し、風量調整を行うことができる。
Thus, by providing the
図11は図1に対応した風量調整の特性を示す説明図で、(a)は入口ダクト30を設けない場合で、5番が一番風量が多く、1番が少ない。5→1へ徐々に減っていく。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the air volume adjustment characteristics corresponding to FIG. 1. FIG. 11A shows the case where the
(b)は空気取入れ開口31を1番に対応させて設けた場合で、1番が一番風量が多く、5番が少ない。1→5へ徐々に減っていく。
(B) is the case where the
(c)は空気取入れ開口31を適宜の間隔で複数設けた場合で、ほぼ均一になる。
(C) is a case where a plurality of
なお、棟ダクト4とハンドリングボックス5のファン7の関係は、その接続位置は端部になるが、図5、図6に示すように左右および前後において可能である。また、端部は必ずしも端になる必要がなく、少し中心によってもかまわない。
The relationship between the
図7〜図10に、集熱部28と棟ダクト4との取り合いを示す。図7、図9、図10は棟ダクト4が下側に、図8は横側に位置する。図中36は集熱出口である。
7 to 10 show how the
1…屋根板 2…空気流路
3…空気取入口 4…棟ダクト
5…ハンドリングボックス 6…逆流防止兼流路切換えダンパー
7…ファン
8…流路切換えダンパー 9…排気ダクト
10…立下りダクト 11…土間コンクリート
12…床パネル 13…空気流通空間
14…床吹出口 15…お湯とりコイル
16…循環配管 17…貯湯槽
18…循環ダクト 19…温水ボイラー
20…室内 21…給湯配管
22…小屋裏 23…ガラス
28…集熱部 29…空気入口
30…入口ダクト 31…空気取入れ開口
32…垂木 33…野地板
35…集熱板 36…集熱出口
37…ガラス固定金物
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記上面を集熱面とした空気流通の集熱部は複数を並設して棟ダクトに接続し、
また、集熱部の各空気入口には前記棟ダクトに並行して風量調整用の入口ダクトを設けて該入口ダクトにより共通させ、該入口ダクトの空気取入れ開口は下向きに開口したことを特徴とする空気式ソーラーシステム。 Provide a heat collecting surface, and connect the air-type heat collecting section with a gradient air flow path below this heat collecting surface to the building duct as the heat collecting duct, and warm air from the building duct is blown into the building by a blower fan In the pneumatic solar system
A plurality of air circulation heat collecting parts having the upper surface as a heat collecting surface are arranged in parallel and connected to a building duct,
Also, each air inlet of the heat collecting part is provided with an inlet duct for adjusting the air volume in parallel with the ridge duct so as to be shared by the inlet duct, and the air intake opening of the inlet duct is opened downward. Pneumatic solar system.
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