JP6103494B2

JP6103494B2 - 床下蓄熱構造

Info

Publication number: JP6103494B2
Application number: JP2013042024A
Authority: JP
Inventors: 浩一白井; 田村　俊樹; 俊樹田村
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2033-03-04
Also published as: JP2014169578A

Description

本発明は、基礎断熱にて断熱処理された基礎部における床下空間に水槽を配した床下蓄熱構造に関する。

従来では、基礎断熱構造の住宅において、温度の昼夜変動が小さい床下空間に水槽を配して蓄熱に利用する建築方法が提案されている。たとえば、特許文献１には、土間コンクリートに水槽を配置して水槽水を蓄熱材として利用する技術が記載されている。

特開平１０−３１１１０３号公報

しかしながら、上記文献に記載された水槽水の熱利用はおもに冬季の暖房に関するものであり、給気や給水（給湯）のための熱交換手段として活用することまでは考慮されていない。また、夏季での利用についても考慮されていない。

本発明は、このような事情を考慮して提案されたものであり、その目的は、基礎断熱工法にて断熱処理された基礎部における床下空間に水槽を配して、季節を問わず、給気、給水のための熱交換手段として活用できる床下蓄熱構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の床下蓄熱構造は、基礎断熱工法にて断熱処理された基礎部における床下空間に水槽を配してなる床下蓄熱構造であって、前記水槽は、水中に給気配管を通した給気用水槽と、水中に給水配管を通した給水用水槽とより分離構成されており、前記給水配管は、前記給水用水槽内に平面視で渦巻き状とされ、かつ、該給水用水槽の上部から下部に向けて広がるようにした、渦巻き状の一種である末広がりらせん状に配され、その渦巻き状配管の外周部から中央部へと水が流れるようにした構成とされ、前記給水配管の少なくとも出口側近傍部分を、前記給水用水槽内の平面中央部に配したことを特徴とする。

またさらに、本発明においては、給気配管を給気用水槽の内底部側に平面視で蛇行状に配した構成としてもよい。

本発明の床下蓄熱構造によれば、上述の構成としているため、床下空間に配した水槽を、季節を問わず、給気、給水のための熱交換手段として活用することができる。

本発明の一実施形態に係る床下蓄熱構造の模式縦断面図である。（ａ）は水槽を配した床下空間の概略横断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に対応した、水槽内の配管を不図示とした概略縦断面図である。給気用水槽内の給気配管の配設態様を示す模式説明図であり、（ａ）は概略縦断面図、（ｂ）、（ｃ）は２種の態様を示した概略横断面図である。給水用水槽内の給水配管の配設態様を示す模式説明図であり、（ａ）は概略横断面図、（ｂ）は概略縦断面図、（ｃ）は他の態様を示した概略縦断面図である。

以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。

図１に示した木造住宅は、住宅の下部構造をなす基礎部１を有している。この基礎部１における床下空間３には複数の水槽１０、１０が配されており、それらによって床下蓄熱構造が形成されている。

基礎部１は、床下底部１ａおよび立上がり部１ｂよりなる鉄筋コンクリート基礎を含んで構成されている。基礎部１は基礎断熱工法にて断熱処理がなされている。つまり、立上がり部１ｂの外面には基礎断熱材２が施工してある。施工された基礎断熱材２のさらに外面には仕上げ材（不図示）が貼られている。なお、基礎断熱工法としては、立上がり部１ｂの内面に基礎断熱材２を施工する方法を採用してもよいし、床下底部１ａの内外面に基礎断熱材２を施工する方法を採用してもよい。さらに、それらの施工方法を種々組み合わせた工法を採用してもよい。

また、本実施形態では、底部一面が鉄筋コンクリートで構成された、いわゆるベタ基礎を床下底部１ａとして採用しているが、鉄筋コンクリートを用いない布基礎を床下底部１ａとして採用したものでもよい。

床下空間３に配置された水槽１０、１０は、水中に給気配管１４を通した給気用水槽１３（図１では左側）と、水中に給水配管１６を通した給水用水槽１５（同右側）とより分離構成されている。図２（ａ）に示すように、この住宅の床下空間３には、３つの給気用水槽１３、１３、１３と、１つの給水用水槽１５の計４つの水槽１０、・・・が設置されている。

給気配管１４は、基礎部１の立上がり部１ｂの外側から給気用水槽１３内を経由して居室空間５へ通じている。一方、給水配管１６は、基礎部１の立上がり部１ｂの外側から給水用水槽１５内を経由して外部に設置した給湯器１８へ通じている。給気配管１４には外気が取り込まれ、居室空間５へ送られる。また、給水配管１６には上水が送り込まれ、給湯器１８へ送られる。

各水槽１０、・・・は、平面視形状を矩形とし、高さ寸法は床下空間３の深さを十分に生かしたものとなっている。なお、水槽１０、・・・の平面視形状は住宅の平面視形状を考慮して矩形とすることが望ましいが、円形など他の形状であってもよい。水槽１０内の外周部における水の温度分布を均一にすることを考慮すれば、円形の水槽を用いることが望ましい。

各水槽１０、・・・は、内部に水が充填１１されている。たとえば、雨水を別タンク（不図示）に貯蔵しておき、それを水槽１０、・・・に供給するようにしてもよいし、上水を直接、水槽１０、・・・に供給するようにしてもよい。雨水を利用すれば水槽水１１の供給費用を軽減できる。

各水槽１０、・・・内では、夏季（温暖時季）または冬季（寒冷時季）で異なる温度分布となる。

すなわち、夏季では床上（居室空間５）の温度が温度変動の小さい地中の温度よりも高いため、水槽１０内では上部の水温が高く、下方側ほど水温が低い。なお、横（水平）方向においては、外気の影響を受けて側部側のほうが水温が高くなるおそれがあるが、基礎部１が断熱されているため上下方向ほどの温度差はない。

一方、冬季では居室空間５の温度が地中の温度よりも低いため、水槽１０内でも下部の水温が高くなるが、その水温の高い水は上方へと移動するため、図２（ｂ）の破線矢印で示すように水槽１０内で対流が起きる。冬季では、水槽１０の壁部１０ｂによって水槽１０内の壁部１０ｂ側の水温が低くなるため、このような水槽水１１の循環によって平面視における中央部１０ｃに比較的温かい水が集まる（図２（ａ）、（ｂ）参照）。また、冬季では外気の影響を受けやすい基礎部１の立上がり部１ａ側の水温が低くなる可能性もあるため、温かい水が集まる位置（中央部１０ｃ）は、わずかに床下空間３の平面視中央寄りにずれることもある。

本実施形態では、このような時季によって温度分布が異なる水中に、その温度分布に応じて効率的に熱交換ができるように、給気用水槽１３、給水用水槽１５のそれぞれにおいて次に説明するような配管方法を採用した。

給気用水槽１３では、図３（ａ）に示すように、給気配管１４が内底部１０ａ側に配してある。これは、おもに居室空間５への冷気供給を必要とする夏季を想定した配置であり、配管が水温の低い内底部１０ａ側で冷却されることを想定したためである。

配管内の水を効率的に冷却できるように、配管長をより長くし、底面積の広さを十分に利用して給気配管１４の大部分を内底部１０ａ側に配設することが望ましい。たとえば、図３（ｂ）に示すような蛇行状に、または図３（ｃ）に示すように渦巻き状に配すればよい。

このように内底部１０ａ側に配する給気配管１４を長くすることにより、空気を効率的に冷却することができる。

冬季の場合には、上記のような給気配管１４の配置では暖気を供給することはできない。そもそも水槽水１１による熱交換だけでは暖房には不十分であるため、冬季を想定した場合でも、給気配管１４を上記のように下方部に配置して、供給する空気を居室内の換気用として利用すればよい。たとえば給気配管１４を図３（ｃ）に示すような渦巻き状に配し、空気が配管の外周側から中央側へと流れるようにすれば、冬季においても、わずかに加熱された空気を居室空間５へ供給することができる。

一方、給水用水槽１５では、図４（ａ）に示すように、給水配管１６の少なくとも出口側近傍部分１６ａが平面視における中央部１０ｃに配されている。本実施形態では、図４（ａ）に示すように、渦巻き状に配した給水配管１６の中央部分が平面視における中央部１０ｃに配されている。これは、少しでも温められた水を供給することを想定したためであり、特に冬季や夜間に、給水用水槽１５内で少しでも温められた水を給湯器１８に供給して、給湯器１８での加熱負荷を抑えるようにするためである。

たとえば図４（ａ）に示すように、給水配管１６を渦巻き状に配すれば出口近傍部分１６ａを平面視における中央部に配することができる。また、図４（ｂ）のように、給水配管１６を上部から下部に向けて広がるようにした、渦巻き状の一種である末広がりらせん状に配すれば、給水配管１６を水槽内で安定的に配設することができる。また、図４（ｃ）のように、給水配管１６をらせん状（コイルばね状）にして、給水配管１６の大部分を水温の高い中央部１０ｃのみに配するようにしてもよい。

なお、効率的な熱交換を実施するためには、給水配管１６の出口側近傍部分１６ａを配する位置（中央部１０ｃ）を、水温測定により正確に決定しておくことが望ましい。

以上のように、床下空間３に給気用水槽１３および給水用水槽１５を配することで、水槽１０、・・・を、季節を問わず、給気、給水のための熱交換手段として活用することができ、その結果、冷暖房負荷を軽減することができる。特に、給気用水槽１３の使用により冷暖房機器の負荷を軽減でき、給水用水槽１５の使用により給湯器１８の負荷を軽減できる。もちろん、水槽水１１による蓄熱効果も季節を問わず期待でき、居室空間５における快適性の向上を図ることができる。特に、基礎部１が基礎断熱工法にて断熱されているため、その効果は大きい。

１０水槽
１０ａ内底部
１０ｂ壁部
１０ｃ中央部
１１水槽水
１３給気用水槽
１４給気配管
１５給水用水槽
１６給水配管
１６ａ出口近傍部分
１８給湯器
１基礎部
１ａ床下底部
１ｂ立上がり部
２基礎断熱材
３床下空間
５居室空間

Claims

基礎断熱工法にて断熱処理された基礎部における床下空間に水槽を配してなる床下蓄熱構造であって、
前記水槽は、水中に給気配管を通した給気用水槽と、水中に給水配管を通した給水用水槽とより分離構成されており、
前記給水配管は、前記給水用水槽内に平面視で渦巻き状とされ、かつ、該給水用水槽の上部から下部に向けて広がるようにした、渦巻き状の一種である末広がりらせん状に配され、その渦巻き状配管の外周部から中央部へと水が流れるようにした構成とされ、
前記給水配管の少なくとも出口側近傍部分を、前記給水用水槽内の平面中央部に配したことを特徴とする床下蓄熱構造。
請求項１項において、
前記給気配管を前記給気用水槽の内底部側に平面視で蛇行状に配したことを特徴とする床下蓄熱構造。