JP6400055B2 - Hot water heating system - Google Patents
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Description
本発明は、高温流体から室内空気に熱エネルギーを伝える熱交換器を備える温水暖房システムに関する。 The present invention relates to a hot water heating system including a heat exchanger that transfers thermal energy from a high-temperature fluid to room air.
屋外から室内に外気を取り込む換気システムは一般に知られる。例えば寒冷地では冬場に室内空間全体が暖められる。その一方で、外気は摂氏0度以下に下がることも珍しくない。こうした低温の外気が室内の吹出口から流れ込むと、室内に局所的に低温空間が発生し、居住者は不快感を覚えてしまう。 A ventilation system for taking outside air from the outside into the room is generally known. For example, in cold regions, the entire indoor space is warmed in winter. On the other hand, it is not uncommon for outside air to drop below 0 degrees Celsius. When such low temperature outside air flows from the indoor outlet, a low temperature space is locally generated in the room, and the resident feels uncomfortable.
特許文献1は暖房装置を開示する。換気にあたって屋外から取り込まれた外気は暖房装置で暖められ室内に導入される。外気の取り込みにあたって断熱層と内壁との間に壁内空間が区画される。大がかりな構造変更が必要であって、簡単に住宅に適用することができない。特許文献2は暖房換気装置を開示する。同様に外気は床や壁、天井などの中空部材内に導入されることから、大がかりな構造変更が必要であって、簡単に住宅に適用することができない。 Patent document 1 discloses a heating apparatus. Outside air taken in from outside during ventilation is warmed by a heating device and introduced into the room. A wall space is defined between the heat insulating layer and the inner wall when taking in outside air. Major structural changes are required and cannot be easily applied to houses. Patent document 2 discloses a heating ventilation apparatus. Similarly, since outside air is introduced into hollow members such as floors, walls, and ceilings, a large structural change is required and it cannot be easily applied to a house.
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、大がかりな構造変更を必要とせずに、換気にあたって冷気の導入の回避を実現することができる温水暖房システムを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said actual condition, and it aims at providing the hot water heating system which can implement | achieve introduction of cold air in ventilation, without requiring a big structure change.
本発明の第1側面によれば、流体に熱エネルギーを加えて高温流体を生成するボイラーと、前記ボイラーに接続されて、前記高温流体から室内空気に熱エネルギーを伝える第1熱交換器と、屋外から取り込む外気を室内に向けて案内する配管に組み入れられて、前後の前記配管との間で直線性を維持しながら前記外気の通路を形成する筒部材と、前記第1熱交換器に並列に前記ボイラーに接続されて、前記筒部材内に配置され前記外気に前記高温流体から熱エネルギーを伝える第2熱交換器とを備える温水暖房システムが提供される。 According to the first aspect of the present invention, a boiler that generates thermal fluid by applying thermal energy to the fluid, a first heat exchanger that is connected to the boiler and transmits thermal energy from the hot fluid to room air; A cylindrical member that is incorporated in a pipe that guides outside air taken in from the outside toward the room, and that forms a path for the outside air while maintaining linearity with the pipes before and after, and in parallel with the first heat exchanger And a second heat exchanger connected to the boiler and disposed in the cylindrical member for transferring heat energy from the high-temperature fluid to the outside air.
第2側面によれば、第1側面の構成に加えて、前記第1熱交換器は、床に埋め込まれる温水管を含む。 According to the second aspect, in addition to the configuration of the first side, the first heat exchanger includes a hot water pipe embedded in the floor.
第3側面によれば、第1または第2側面の構成に加えて、前記第1熱交換器は、床上に設置されるパネルヒーターを含む。第1熱交換器は、ヒーターパネルと、床に埋め込まれる温水管とを並列に含んでもよく、ヒーターパネルを利用せずに温水管を利用してもよく、温水管を利用せずにヒーターパネルを利用してもよい。ヒーターパネルおよび温水管は部屋ごとに使い分けられてもよい。 According to the third aspect, in addition to the configuration of the first or second side, the first heat exchanger includes a panel heater installed on the floor. The first heat exchanger may include a heater panel and a hot water pipe embedded in the floor in parallel, may use the hot water pipe without using the heater panel, or may use the hot water pipe without using the hot water pipe. May be used. A heater panel and a hot water pipe may be properly used for each room.
第4側面によれば、第1〜第3側面のいずれかの構成に加えて、前記筒部材は断熱材から形成される。 According to the 4th side, in addition to the composition in any one of the 1st-the 3rd side, the cylinder member is formed from a heat insulating material.
第5側面によれば、第1〜第4側面のいずれかの構成に加えて、前記第2熱交換器は、前記筒部材の軸方向に内周面に沿って螺旋形状で延びる第1流通路と、前記第1流通路から連続し、前記第1流通路の内側で前記軸方向に逆向きに螺旋形状で延びる第2流通路とを有する。 According to the fifth aspect, in addition to the configuration of any of the first to fourth side surfaces, the second heat exchanger extends in a spiral shape along the inner peripheral surface in the axial direction of the cylindrical member. And a second flow passage that is continuous from the first flow passage and extends in a spiral shape in an opposite direction to the axial direction inside the first flow passage.
第6側面によれば、住宅は、第1〜第5側面に係る構成を有する温水暖房システムを備える。 According to the sixth aspect, the house includes a hot water heating system having the configuration according to the first to fifth aspects.
第1側面によれば、第1熱交換器はいわゆる暖房装置として機能し室内空気を暖める。暖められた室内空気を暖めるので、最小限の熱エネルギーで室内空気の温度は維持されることができる。換気で屋外から取り込まれる外気は第2熱交換器で暖められて室内に導入される。したがって、暖房時に、室内に冷気が導入されることは回避される。良好な室内環境が維持されたまま換気は実現されることができる。こうした換気の実現にあたって、第2熱交換器は予め筒部材内に組み込まれることができ、筒部材は既存の配管構造に簡単に組み入れられることができる。住宅の建築にあたって大がかりな構造変更は要求されない。特に、筒部材では前後の配管との間で直線性が維持されることから、外気の流通抵抗の増大は発生せずに、筒部材内で外気の滞留は回避される。したがって、外気の温度分布は均一化されることができる。外気の流速に応じて外気の温度は的確に制御されることができるので、外気に対して過度の加熱や加熱不足は阻止されることができる。換気される室内では良好な温度環境は確保される。一般に、熱交換器では、放出される熱エネルギーと気体の流速とに基づき気体の温度は調整される。したがって、気体の流速が安定しなければ、気体の温度を調整することは難しい。その結果、気体の温度制御は複雑化する。 According to the first aspect, the first heat exchanger functions as a so-called heating device and warms indoor air. Since the warmed room air is warmed, the temperature of the room air can be maintained with a minimum of heat energy. The outside air taken in from the outside by ventilation is warmed by the second heat exchanger and introduced into the room. Therefore, it is avoided that cold air is introduced into the room during heating. Ventilation can be achieved while maintaining a good indoor environment. In realizing such ventilation, the second heat exchanger can be incorporated in the cylinder member in advance, and the cylinder member can be easily incorporated into the existing piping structure. No major structural changes are required when building a house. In particular, since the tubular member is maintained linearity between the front and rear pipe, increase the flow resistance of the outer air is not generated, the ambient air residence in the cylinder member is avoided. Therefore, the temperature distribution of the outside air can be made uniform. Since the temperature of the outside air can be accurately controlled according to the flow rate of the outside air, excessive heating and insufficient heating can be prevented with respect to the outside air. A good temperature environment is ensured in a ventilated room . In general, in the heat exchanger, the temperature of the gas based on the flow rate of the thermal energy and gas released is adjusted. Therefore, it is difficult to adjust the gas temperature unless the gas flow rate is stable. As a result, gas temperature control is complicated.
しかも、第2熱交換器は第1熱交換器に並列にボイラーに接続されるので、ボイラーから第1熱交換器に流入する高温流体から分岐して第2熱交換器にも高温流体が流入するので、換気で室内に流入する空気の温度は室内の暖房能力に連動することができる。例えば外気温が低下して室内の暖房能力が高まると、換気に利用される第2熱交換器の加温能力も高まる。こうして換気で室内に流入する空気の温度は室内の空気の温度に追従することができる。在室者は換気で外気から室内に流入する空気に違和感を感ぜずに済む。Moreover, since the second heat exchanger is connected to the boiler in parallel with the first heat exchanger, the high temperature fluid flows into the second heat exchanger by branching from the high temperature fluid flowing from the boiler into the first heat exchanger. Therefore, the temperature of the air flowing into the room by ventilation can be linked to the room heating capacity. For example, when the outside air temperature decreases and the indoor heating capacity increases, the heating capacity of the second heat exchanger used for ventilation also increases. Thus, the temperature of the air flowing into the room by ventilation can follow the temperature of the room air. Residents do not feel uncomfortable with the air flowing into the room from the outside air by ventilation.
第2側面によれば、第1熱交換器は床暖房を提供する。床暖房は、床からの輻射熱を利用して室内空間を温める。 According to the second aspect, the first heat exchanger provides floor heating. Floor heating warms indoor space using radiant heat from the floor.
第3側面によれば、第1熱交換器は床上暖房を提供する。床上暖房は、パネルヒーターからの輻射熱を利用して室内空間を温める。 According to the third aspect, the first heat exchanger provides floor heating. Floor heating uses the radiant heat from the panel heater to heat the indoor space.
第4側面によれば、第2熱交換器に導入される熱エネルギーが筒部材の外側に逃げることが防止され、熱エネルギーは効率的に外気に伝達されることができる。 According to the fourth aspect, the thermal energy introduced into the second heat exchanger is prevented from escaping to the outside of the cylindrical member, and the thermal energy can be efficiently transmitted to the outside air.
第5側面によれば、限られたスペースで効率的に第2熱交換器は外気に熱エネルギーを伝達することができる。 According to the fifth aspect, the second heat exchanger can efficiently transmit heat energy to the outside air in a limited space.
第6側面によれば、暖房時に、室内に向かって冷気の導入を回避することができる住宅は提供される。この住宅では、良好な室内環境が維持されたまま換気は実現される。こうした換気の実現にあたって住宅では大がかりな構造変更は要求されない。 According to the 6th side, the house which can avoid introduction of cold air toward the room at the time of heating is provided. In this house, ventilation is achieved while maintaining a good indoor environment. In order to realize such ventilation, the house does not require a major structural change.
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は住宅の全体像を概略的に示す。住宅11は地面12に設置される基礎13を備える。基礎13はコンクリートから形成される。ここでは、基礎13にはベタ基礎が用いられる。ベタ基礎は地面12から垂直方向に立ち上がる立ち上がり13aを備える。立ち上がり13aの内側は基礎スラブ13bが連続する。基礎スラブ13b上には立ち上がり13aに囲まれた床下空間14が区画される。外周に沿って立ち上がり13aの内側には配管15が敷設される。基礎13の外周は断熱材16で覆われる。
FIG. 1 schematically shows an overview of a house. The
基礎13の立ち上がり13a上に床および壁の構造体17が設置される。構造体17は、相互に向き合う立ち上がり13aに橋渡されて水平方向に延びる複数の角材18を備える。角材18上に複数層の床材19が支持される。こうして床21は形成される。床材19は上方から床下空間14を塞ぐ。
A floor and
基礎13の立ち上がり13a上には壁材22が支持される。壁材22は立ち上がり13a上で鉛直方向に広がる。壁材22は、板面で室内空間に面する内板22aと、内板22aに平行に広がって内板22aとの間に断熱材を挟み込む外板22bとを備える。外板22bの外側は例えばサイディングといった外壁23で覆われる。壁材22は例えば2X4(ツーバイフォー)や2X6(ツーバイシックス)と称されるものであればよい。
A
壁材22の上端には天井材25が結合される。天井材25は床21に平行に水平に広がる。天井材25は、例えば下階の天井を形成する天井板25aと、上階の床を形成する床板25bとを備えればよい。天井板25aと床板25bとの間には天井裏空間26が区画される。床材19、壁材22および天井材25は室内空間27を区画する。
A
住宅11には本発明の一実施形態に係る換気システム31が組み込まれる。換気システム31は、例えばユニットバス32の天井面に埋め込まれるバス換気ユニット33を備える。バス換気ユニット33は第1吸込口33aおよび第2吸込口33bを備える。第1吸込口33aはバスルーム34内に面してバスルーム34内の空気を吸い込む。第2吸込口33bにはトイレ35や洗面所の天井面に開口する吸込グリル36が接続される。吸込グリル36と第2吸込口33bとはダクト37で接続される。ダクト37は天井裏空間26に配置される。
The
バス換気ユニット33は排気ポート38を備える。排気ポート38は住宅11の外壁23で開口する。第1吸込口33aおよび第2吸込口33bから吸い込まれた空気は排気ポート38から屋外に逃される。こうした空気の流れは、バス換気ユニット33内に組み込まれる送風機(図示されず)によって生成される。送風機は、電力の供給を受けてファンブレードを回転駆動するファンユニットで構成されればよい。送風機の働きで室内空気は第1吸込口33aや吸込グリル36から強制的に吸引され屋外に開放される。
The bus ventilation unit 33 includes an
換気システム31は、住宅11の外壁23に開口する取込口41と、室内空間27の壁面に開口する吹出口42とを備える。吹出口42はバスルーム34やトイレ35、洗面所以外で例えばリビングルームに配置される。取込口41および吹出口42は配管43で相互に接続される。配管43は、例えば床下空間14に配置されるアルミニウム製のフレキシブルダクト44を備える。送風機の送風機能に応じて室内に負圧が生じると、屋外の外気は取込口41から配管44内に取り込まれる。取り込まれた外気は室内の負圧の働きで取込口41から吹出口42まで案内され、吹出口42から室内に向けて吹き出される。
The
換気システム31には、温水暖房システムの熱交換ユニット45が組み込まれる。熱交換ユニット45は床下空間14に配置される。熱交換ユニット45は、換気システム31の配管43に組み入れられて、外気の通路を形成する筒部材46を備える。筒部材46は配管43の一部を構成する。筒部材46は例えば金属に比べて低い熱伝導率を有する断熱材から成形される。熱交換ユニット45は、例示のようにフレキシブルダクト44と吹出口42との間に配置されてもよく、取込口41とフレキシブルダクト44との間に配置されてもよい。
The
図2に示されるように、熱交換ユニット45は、高温流体の供給源に接続され筒部材46内に配置されて、外気に高温流体から熱エネルギーを伝える熱交換器47を備える。熱交換器47は、筒部材46の軸方向に内周面に沿って螺旋形状で延びる第1流通路48と、第1流通路48から連続し、第1流通路48の内側で軸方向に逆向きに螺旋形状で延びる第2流通路49とを有する。第1流通路48および第2流通路49は例えば銅管から成形される。第1流通路48は一端に筒部材46の外側に配置される第1接続端51を有する。同様に、第2流通路49は一端に筒部材46の外側に配置される第2接続端52を有する。第1接続端51および第2接続端52の位置は筒部材46の軸方向に揃えられるとよい。熱交換器47は、筒部材46内を流通する外気に高温流体から熱エネルギーを伝える。
As shown in FIG. 2, the
図3に示されるように、住宅11には本発明の一実施形態に係る温水暖房システム54が組み込まれる。温水暖房システム54は、例えば主成分としてプロピレングリコールを含有する不凍液といった液体に熱エネルギーを加えて高温流体を生成するボイラー55と、ボイラー55に接続されて、ボイラー55から出てボイラー55に入る循環経路56とを備える。ボイラー55は灯油や電気、ガスなどを高温流体の熱エネルギー源として利用する。ボイラー55は高温流体の供給源として機能する。
As shown in FIG. 3, a hot
循環経路56は、高温流体から室内空間27の空気に熱エネルギーを伝える暖房用の熱交換器(以下「第1熱交換器」という)57と、換気システム31に利用される前述の熱交換器(以下「第2熱交換器」という)47とを備える。第1熱交換器57は、循環経路56に並列に挿入されて、床21に埋め込まれる温水管58と、同様に循環経路56に並列に挿入されて、床21上に設置されるパネルヒーター59とを含む。温水管58およびパネルヒーター59には個々に温水(=温められた不凍液)が流通する。温水管58は、玄関土間やリビングルーム、ダイニングルーム、キッチン、ホール、廊下といった仕切られた空間ごとに設置されればよい。温水管58は、床材19の間に挟まれて温水に基づき床材19を温める。温められた床材19は輻射熱で室内空気を暖める。パネルヒーター59は、温水に基づき輻射熱で室内空気を暖める。パネルヒーター59と温水管58とは、住宅11内で仕切られた空間ごとに使い分けられればよい。
The
第2熱交換器47は第1熱交換器57に並列に循環経路56に挿入される。第2熱交換器47の第1接続端51はボイラー55から延びる供給用の配管61aに接続される。第2熱交換器47の第2接続端52はボイラー55に向かって延びる帰還用の配管61bに接続される。第1接続端51および対応の配管61a、並びに、第2接続端52および対応の配管61bは相互に分離可能に結合されてもよい。
The
循環経路56には配管15がさらに接続される。配管15にはボイラー55からの高温流体が流通する。配管15の輻射熱は床下空間14の空気を暖める。
A
温水暖房システム54が作動すると、ボイラー55で高温水(=高温の不凍液)が生成される。循環経路56から温水管58やパネルヒーター59、熱交換ユニット45に高温水は供給される。温水管58は、玄関土間やリビングルーム、ダイニングルーム、キッチン、ホール、廊下といった仕切られた空間ごとに床暖房を構成する。こうして温水暖房システム54は床21からの輻射熱で室内空間を温める。同様に、パネルヒーター59は、トイレや物干しスペース、和室、2階の部屋に設置されて、仕切られた部屋ごとに床上暖房を構成する。こうして温水暖房システム54はパネルヒーター59からの輻射熱で室内空間を温める。第1熱交換器57はいわゆる暖房装置として機能し室内空気を暖める。暖められた室内空気を暖めるので、最小限の熱エネルギーで室内空気の温度は維持されることができる。
When the hot
換気システム31でバス換気ユニット33が動作すると、第1吸込口33aおよび吸込グリル36から室内空気はバス換気ユニット33に吸い込まれる。室内空間27に負圧が生成され、屋外の外気は取込口41から配管44内に取り込まれる。取り込まれた外気は室内の負圧の働きで取込口41から吹出口42まで案内され、吹出口42から室内に向けて吹き出される。こうして室内空間27に外気は導入される。換気は実現される。
When the bath ventilation unit 33 operates in the
換気で屋外から取り込まれる外気は第2熱交換器47で暖められて室内に導入される。したがって、暖房時に、室内に冷気が導入されることは回避される。良好な室内環境が維持されたまま換気は実現されることができる。こうした換気の実現にあたって、第2熱交換器47は予め筒部材46内に組み込まれて熱交換ユニット45に組み立てられることができ、筒部材46は既存の配管構造に簡単に組み入れられる。住宅11の建築にあたって大がかりな構造変更は要求されない。
The outside air taken in from the outside by ventilation is warmed by the
熱交換ユニット45の筒部材46は断熱材から形成される。第2熱交換器47に導入される熱エネルギーが筒部材46の外側に逃げることが防止され、熱エネルギーは効率的に外気に伝達されることができる。
The
第2熱交換器47は、筒部材46の軸方向に第1方向に内周面に沿って螺旋形状で延びる第1流通路48と、第1流通路48から連続し、第1流通路48の内側で第1方向に逆向きの第2方向に螺旋形状で延びる第2流通路49とを有する。限られたスペースで効率的に第2熱交換器47は外気に熱エネルギーを伝達することができる。
The
なお、住宅11では、第1熱交換器57は、床21に埋め込まれる温水管58を含まずにパネルヒーター59を含んでもよく、逆にパネルヒーター59を含まずに床暖房用の温水管58を含んでもよい。
In the
11…住宅、21…床、23…外壁、31…換気システム、41…取込口、42…吹出口、43…配管、46…筒部材、47…第2熱交換器(熱交換器)、48…第1流通路、49…第2流通路、51…接続端(第1接続端)、52…接続端(第2接続端)、54…温水暖房システム、55…高温流体の供給源としてのボイラー、57…第1熱交換器(暖房用の熱交換器)、58…温水管、59…パネルヒーター。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ボイラー(55)に接続されて、前記高温流体から室内空気に熱エネルギーを伝える第1熱交換器(57)と、
屋外から取り込む外気を室内に向けて案内する配管(43)に組み入れられて、前後の前記配管(43)との間で直線性を維持しながら前記外気の通路を形成する筒部材(46)と、
前記第1熱交換器(57)に並列に前記ボイラー(55)に接続されて、前記筒部材(46)内に配置され前記外気に前記高温流体から熱エネルギーを伝える第2熱交換器(47)と
を備えることを特徴とする温水暖房システム。 A boiler (55) that applies thermal energy to the fluid to produce a hot fluid;
A first heat exchanger (57) connected to the boiler (55) for transferring thermal energy from the hot fluid to room air;
A tubular member (46) that is incorporated in a pipe (43) that guides outside air taken in from the outdoors toward the room, and that forms a passage for the outside air while maintaining linearity with the pipe (43) at the front and rear. ,
A second heat exchanger (47) connected to the boiler (55 ) in parallel with the first heat exchanger (57) and disposed in the cylindrical member (46) for transferring thermal energy from the high-temperature fluid to the outside air. And a hot water heating system.
前記第2熱交換器(47)は、
前記筒部材(46)の軸方向に内周面に沿って螺旋形状で延びる第1流通路(48)と、
前記第1流通路(48)から連続し、前記第1流通路(48)の内側で前記軸方向に逆向きに螺旋形状で延びる第2流通路(49)と、
を有することを特徴とする温水暖房システム。 In the hot water heating system according to any one of claims 1 to 4,
The second heat exchanger (47)
A first flow path (48) extending in a spiral shape along the inner peripheral surface in the axial direction of the cylindrical member (46);
A second flow path (49) continuous from the first flow path (48) and extending in a spiral shape in the axial direction opposite to the inside of the first flow path (48);
A hot water heating system characterized by comprising:
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