JP6905172B2

JP6905172B2 - 床暖房システム

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Publication number: JP6905172B2
Application number: JP2016196426A
Authority: JP
Inventors: 毅久家; 井上　貴雄; 貴雄井上; 義輝水馬
Original assignee: Eidai Co Ltd
Current assignee: Eidai Co Ltd
Priority date: 2016-10-04
Filing date: 2016-10-04
Publication date: 2021-07-21
Anticipated expiration: 2036-10-04
Also published as: JP2018059653A

Description

本発明は、床暖房システムに関するものであり、詳しくは、温水循環方式の床暖房システムであって、熱源としてガス熱源装置と太陽集熱器を併用することにより省エネルギー化を図るようにした床暖房システムに関するものである。

温水循環方式の床暖房システムにおいては、風呂や台所に給湯するための給湯用バーナーに加えて暖房用バーナーを備えた複合型のガス熱源装置、あるいは、暖房専用のガス熱源装置を使用して得られた温水を床暖房装置に循環させて居室の暖房を行うが、省エネルギー化を図る観点から、熱源として、太陽集熱器（ソーラーコレクタ）を併用する技術が提案されている。例えば、太陽集熱器を併用した床暖房システムとしては、太陽集熱器で得られる熱を給湯用の貯湯タンクに回収し、また、ガス熱源装置から床暖房装置へ循環させた戻りの温水の温度を検出すると共に、これが貯湯タンクの温水の温度よりも高い場合、戻りの温水の熱の一部を貯湯タンクに回収するようにした太陽熱利用ガス温水システムが挙げられる。斯かるシステムでは、風呂や台所への給湯用に太陽熱を利用することによりガス消費量を低減し、また、床暖房装置からの戻りの温水の温度を貯湯タンクで下げることにより、ガス熱源装置における熱効率を高めている（特許文献１）。

一方、床暖房システムでは、定常運転時は設定室温に応じて６０℃程度の温水を床暖房装置に循環させるが、暖房運転開始時に短時間で暖房効果が得られるように、定常運転時よりも２０℃ほど高い例えば８０℃程度の温水を３０〜６０分程度循環させる所謂ホットダッシュ運転と称する急速加熱運転を行う技術も多く提案されている（特許文献２）。

特開２０１５−１９４３１４号公報特開２００７−８５６６２号公報

ところで、太陽熱を利用した従来の床暖房システムは、太陽集熱器で得られた熱を給湯に利用することにより、ガス熱源装置におけるガス消費量の低減を企図したものであるが、床暖房においてホットダッシュ運転を行った場合は、短時間で暖房効果が得られる反面、温水の温度を高める分だけガス消費量が増加するという問題が生じる。更に、ホットダッシュ運転を行うシステムでは、廊下、浴室などの開放された空間や温度変化の大きな居室では床が暖まっているにも拘わらず、室温が設定温度まで達しないため、高温の温水が必要以上に床暖房装置へ供給され、その結果、ガス消費量を低減できず、しかも、床の過剰な温度上昇を惹起することもある。

また、床暖房システムにおいては、例えば複数の居室に対し、放熱特性の異なる複数の床暖房装置を使用し、これらを並列に繋いで共通のガス熱源装置から温水を供給した場合、床表面の温度上昇速度が床暖房装置の放熱特性によって相違するため、一定時間のホットダッシュ運転を行った場合でも、居室によって床表面の温度にばらつきが生じる。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱源としてガス熱源装置と太陽集熱器を併用した温水循環方式の床暖房システムであって、より一層の省エネルギー化を図ることができ、しかも、より快適な暖房効果が得られる床暖房システムを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明においては、昼間は太陽集熱器で得られた温水を床暖房装置に直接供給し、夜間などはガス熱源装置で得られた温水を床暖房装置に供給すると共に、床暖房装置のフローリングとして、潜熱蓄熱材が収容された蓄熱機能を有するフローリングを使用し、太陽熱の一部を床暖房装置において蓄熱しておくことにより、熱源を太陽集熱器からガス熱源装置に切り替えた際、ホットダッシュ運転を行うことなく、ガス熱源装置による定常運転を行うようにした。

すなわち、本発明の要旨は、ガス熱源装置と太陽集熱器を併用した温水循環方式の床暖房システムであって、通水管を埋設した放熱パネルが下地材として配置され且つ当該放熱パネルの上面にフローリングが敷設された温水循環方式の床暖房装置と、熱交換器およびこれを加熱するガスバーナーを備え且つ前記熱交換器に通水して所定温度の温水を生成する暖房用のガス熱源装置と、ケーシング内に複数本の集熱管が配列され且つ当該集熱管に通水して太陽熱により温水を生成する太陽集熱器と、前記床暖房装置と前記ガス熱源装置との間で温水を循環させる第１の温水循環経路と、前記床暖房装置と前記太陽集熱器との間で温水を循環させる第２の温水循環経路と、前記第１の温水循環経路と前記第２の温水循環経路とを切り替える流路切替機構および当該流路切替機構を操作する制御手段とを備え、かつ、前記床暖房装置のフローリングが、裏面側に潜熱蓄熱材が収容された蓄熱機能を有するフローリングであることを特徴とする床暖房システムに存する。

本発明に係る床暖房システムによれば、太陽集熱器で得られた温水を床暖房装置に直接供給し、また、フローリング内の潜熱蓄熱材に蓄熱できるため、熱源を太陽集熱器からガス熱源装置に切り替えた際、ホットダッシュ運転を行うことなく、ガス熱源装置による定常運転を行うことができ、その結果、ガス消費量を更に低減でき、より一層の省エネルギー化を図ることができる。しかも、太陽集熱器による運転の後は、フローリングの潜熱蓄熱材に予め蓄えた熱によってフローリングの温度低下を少なくすることができ且つフローリング自体の温度を均等に維持できるため、ガス熱源装置による運転に切り替えた場合に、床の過剰な温度上昇や床表面の温度のばらつきを防止できる。

本発明に係る床暖房システムの主要な構成を示すフロー図である。本発明に係る床暖房システムに使用される床暖房装置の放熱パネルの一例を示す図であり、表面の放熱シートを除いて内部を示した平面図である。放熱パネルの構造を示す図２におけるＡ−Ａ破断図およびフローリングの側面図である。床暖房システムに使用される床暖房装置のフローリングの一例を背面側から示した斜視展開図である。床暖房装置のフローリングの他の例を示す部分的な平面図およびそのＢ−Ｂ破断図である。床暖房装置のフローリングの他の例を示す部分的な平面図およびそのＢ−Ｂ破断図である。床暖房装置のフローリングの他の例を示す部分的な平面図およびそのＢ−Ｂ破断図である。性能評価試験に使用した実施例としての試験システムの概要を示すフロー図である。性能評価試験における床暖房の運転スケジュールを示すグラフである。図８の試験システム（実施例）の暖房効果を示すグラフである。従来システム（比較例）の暖房効果を示すグラフである。

本発明に係る床暖房システムの実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、その要旨を超えない限り以下の実施形態に限定されるものではない。

本発明の床暖房システムは、熱源としてガス熱源装置および太陽集熱器を併用したシステムであり、図１に示すように、温水循環方式の床暖房装置１、ガスの燃焼により温水を生成するガス熱源装置５、太陽熱により温水を生成する太陽集熱器４、２系統の温水循環経路、および、これら温水循環経路を切り替えるための流路切替機構および当該流路切替機構を操作する制御手段９とから主として構成される。

床暖房装置１は、図２及び図３に示すように、通水管２２を埋設した放熱パネル２が下地材として配置され且つ当該放熱パネルの上面にフローリング３が敷設された構造を有する。斯かる床暖房装置１は、暖房効果を十分に発揮させるため、居室面積に対して７０％以上の敷設面積となるように設置されるのが好ましい。例えば、一般的な住宅では、敷設面積を７０％以上に設定することにより、室温が約１８℃以上の快適な範囲に入りやすくなる。

放熱パネル２は、フローリング３の下地材として配置されるものであり、施工性の観点から、通常は平面形状を方形（正方形または長方形）に形成される。放熱パネル２は、居室床の寸法設計に対応するため、通常は、一辺の長さ（幅）を５００〜４０００ｍｍ程度、他の一辺の長さ（長さ）を５００〜４０００ｍｍ程度、厚さを７〜２０ｍｍ程度に設定される。なお、斯かる放熱パネル２は、敷設する床の広さや形状によっては複数枚使用されてもよい。

放熱パネル２は、断熱材としての薄板状の発泡樹脂成形体２１と、当該発泡樹脂成形体の表側に形成された溝に埋設された通水管２２と、発泡樹脂成形体２１にその上下面が露出するように埋設されたフローリング固定用の複数本の根太状部材（小根太）２３と、発泡樹脂成形体２１の表側の表面に貼設された熱拡散用の放熱シート２４（図３参照）とから構成され、かつ、当該放熱パネルにおいては、複数本の通水管２２によって温水の循環路が複数組構成される。

発泡樹脂成形体２１は、通常、硬質ポリプロピレン発泡体、硬質ポリウレタン発泡体、ポリスチレン発泡体などで平面形状が細長の長方形に形成された小片を放熱パネル２の幅に沿わせ且つ放熱パネル２の長さ方向に多数配列して構成される。発泡樹脂成形体２１には、放熱パネル２の幅に沿って根太状部材２３が所定の間隔で埋設された状態に配置される。すなわち、発泡樹脂成形体２１の各小片と平行かつ並列に所定の間隔で根太状部材２３が配置される。

根太状部材２３は、ビスや釘によって当該放熱パネルを床下地に固定すると共に、フローリング３に加わる鉛直荷重を支持するための小割り状の部材であり、木質系材料または樹脂の硬質発泡材で構成される。根太状部材２３の長さ及び厚さは、各々、放熱パネル２の上記の幅および厚さに応じて設計され、根太状部材２３の幅は、施工性の観点から４０〜５０ｍｍ程度とされる。斯かる根太状部材２３は、放熱パネル２の幅方向の中央部で分断された形態、または、放熱パネル２の幅方向の両端部に達しない形態で当該放熱パネルの幅方向に沿わせ、かつ、長さ方向に一定ピッチで配置される。根太状部材２３の配列ピッチは、フローリング３の一般的な幅の規格に対応して３００〜３０５ｍｍに設定される。

通水管２２は、発泡樹脂成形体２１の表面に形成された溝を利用し、放熱シート２４に接触する状態に発泡樹脂成形体２１に埋設される。通水管２２としては、架橋ポリエチレン管、ポリブテン管、ポリプロピレン管、ポリエチレン管、銅管の他、周面に金属線を埋設した樹脂管などが使用できる。通水管２２における圧力損失を小さくして流れる温水の平均温度をより高い温度に維持するため、通水管２２の大きさは、外径が通常は４〜１０ｍｍ、好ましくは５〜８ｍｍ、内径が通常は４〜７ｍｍ、好ましくは５〜６ｍｍとされる。

図２に示すように、放熱パネル２の１つの縁部には、ヘッダー取付部として形成された切込みに温水分配回収用のヘッダー２６が取り付けられており、上記の通水管２２は、斯かるヘッダー２６に繋ぎ込まれ、複数系統（例えば６系統）の温水循環路を構成している。上記のように、循環路を複数組構成することにより、各系統における温水の温度低下を少なくしてパネル全体で均一に放熱し且つ出力を高めることができる。

通水管２２は、通常、放熱パネル２の幅方向に沿って直線状に配置され、幅方向の両端側、すなわち放熱パネル２の長さ方向に沿った縁部、ならびに、放熱パネル２の幅の中央部で折り返すように配置される。そして、放熱パネル２の単位面積当たりの通水管２２の敷設長さを十分に確保し、単位面積当たりの放熱量を大きくするため、放熱パネル２を平面視した場合の単位面積当たりの通水管２２の合計敷設長さは、通常は１２〜３０ｍ／ｍ^２、好ましくは１５〜２７ｍ／ｍ^２に設定される。

更に、通水管２２の直線部分は、アルミニウム（又はアルミニウム合金）の箔からなる樋状の伝熱部材２５に収容されて当該伝熱部材と共に上記の溝に埋設されているのが好ましい。伝熱部材２５は、その長さ方向に直交する断面がＵ字状に形成され且つその上端縁に鍔が付設された部材である。上記のような伝熱部材２５を配置した場合には、通水管２２から放出される熱を放熱シート２４へ効率的に伝達でき、放熱パネル２の上面放熱効率を高めることができる。

放熱パネル２の表面、すなわち、発泡樹脂成形体および根太状部材２３の表面には、通水管２２の温水の熱をフローリング３側に伝える放熱シート２４が貼着されている。放熱シート２４は、厚さが６０〜１５０μｍ、好ましくは８０〜１２０μｍの熱伝導性に優れた可撓性のフィルム又はシート、例えば、アルミニウム箔、錫箔、銅箔、ステンレス鋼箔などの金属箔、金属製の織布や不織布、樹脂フィルム又は樹脂シート、あるいは、これらを組合せた積層シート等から構成される。

上記の放熱パネル２の上面に敷設されるフローリング３は、一般的なフローリングと同様に、各種の木質材料で構成され且つ床仕上げ材として使用される。斯かるフローリング３は、平面形状を細長の長方形に形成され、その長さは９００〜２０００ｍｍ程度、幅は７０〜３５０ｍｍ程度、厚さは６〜１５ｍｍ程度である。フローリング３の端縁には、隣接するフローリング（図示省略）と互いに嵌合可能な本実造り又は合抉り造りの矧ぎ部が設けられる。

本発明においては、図４に示すように、太陽集熱器４で得られた太陽熱を有効に蓄熱するため、床暖房装置１のフローリング３として、裏面側に潜熱蓄熱材（以下、「蓄熱材」という。）３２が収容された蓄熱機能を有するフローリングが使用される。

上記の蓄熱材３２としては、オレフィン系熱可塑性エラストマーにパラフィンを固定化したパラフィンゲル等のパラフィン系蓄熱材組成物からなる蓄熱材が挙げられる。パラフィン系蓄熱材組成物は、パラフィン化合物（Ａ）、および、スチレン系エラストマー（Ｂ）からなる組成物である。

パラフィン化合物（Ａ）としては、例えば、脂肪族飽和炭化水素（アルカン）を挙げることができ、安全性や使用温度の観点から、常温において液体または固体のものが好ましい。中でも、主鎖の炭素数が１０〜３０個の飽和炭化水素を用いることで、相転移温度を実用温度域において任意に選択でき、幅広い用途で好適に使用できる。

直鎖状飽和炭化水素の具体例（炭素数／融点）としては、デカン（１０個／−３０℃）、ウンデカン（１１個／−２６℃）、ドデカン（１２個／−１２℃）、トリデカン（１３個／−５℃）、テトラデカン（１４個／６℃）、ペンタデカン（１５個／１０℃）、ヘキサデカン（１６個／１８℃）、ヘプタデカン（１７個／２１℃）、オクタデカン（１８個／２８℃）、ノナデカン（１９個／３２℃）、イコサン（２０個／３７℃）、ヘンイコサン（２１個／４１℃）、ドコサン（２２個／４４℃）、トリコサン（２３個／４７℃）、テトラコサン（２４個／５１℃）、ペンタコサン（２５個／５３℃）、ヘキサコサン（２６個／５７℃）、ヘプタコサン（２７個／５８℃）、オクタコサン（２８個／６２℃）、ノナコサン（２９個／６４℃）、トリアコンタン（３０個／６６℃）等が挙げられる。これらは、一種類を単独で用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、直鎖状飽和炭化水素の代わりに、分岐鎖を有する分岐状飽和炭化水素を用いてもよい。

パラフィン化合物（Ａ）の相転移時の潜熱量は、１２０Ｊ／ｇ以上であることが好ましく、１４０Ｊ／ｇ以上であることがさらに好ましく、１６０Ｊ／ｇ以上であることが特に好ましい。パラフィン化合物（Ａ）の潜熱量がこの範囲であれば、スチレン系エラストマー（Ｂ）とのブレンド後でも蓄熱材として優れた蓄熱性能を発揮することができる。なお、本発明における相転移とは、液体から固体、または、固体から液体への相転移を意味し、相転移温度は相転移する温度を意味する。また、相転移時の潜熱量は、示差走査熱量計を用いて、−４０〜１００℃まで、加熱速度１０℃／ｍｉｎで昇温した際の結晶融解熱量として測定できる。

スチレン系エラストマー（Ｂ）としては、ポリスチレンからなるハードセグメントと、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリイソブチレン、またはこれらの水素添加物、および／またはそれらの共重合体からなるソフトセグメントとから構成されるエラストマーが好ましい。

スチレン系エラストマー（Ｂ）の具体例としては、スチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢ）、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン共重合体（ＳＩ）、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体（ＳＩＳ）、スチレン−イソブチレン共重合体（ＳＩＢ）、スチレン−イソブチレン−スチレン共重合体（ＳＩＢＳ）、スチレン−ブタジエン−ブチレン−スチレン共重合体（ＳＢＢＳ）、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン共重合体（ＳＥＰＳ）、スチレン−エチレン−エチレン−プロピレン−スチレン（ＳＥＥＰＳ）共重合体が挙げられる。これらは、一種類を単独で用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらの共重合体であってもよい。この中でも、形状保持性の観点から、ＳＢＳ、ＳＢＢＳ、ＳＩＳ、ＳＥＢＳ、ＳＥＰＳ、ＳＥＥＰＳ、ＳＩＢＳといったトリブロック共重合体を用いることが特に好ましい。

スチレン系エラストマー（Ｂ）のスチレン含有量は、２０〜６０質量％の範囲であり、２２〜５８質量％の範囲であることが好ましく、２５〜５５質量％の範囲であることがさらに好ましい。スチレン系エラストマー（Ｂ）のスチレン含有量がこの範囲であれば、加工時の流動性を維持したまま優れた形状保持性を付与することができる。

スチレン系エラストマーは、構造中にスチレンブロックを含むため、一般的に１００℃付近にガラス転移点を有する。そのため、スチレン系エラストマー（Ｂ）のスチレン含有量が６０質量％を超えると、流動性が著しく低下する。一方、スチレン含有量が２０質量％を下回ると、スチレンブロックによってパラフィンを固定することが困難になり、形状保持性が著しく低下する。

スチレン系エラストマー（Ｂ）の数平均分子量Ｍｎは、５００００〜２５００００ｇ／ｍｏｌの範囲であり、６００００〜２３００００ｇ／ｍｏｌの範囲であることが好ましく、７００００〜２０００００ｇ／ｍｏｌの範囲であることがさらに好ましい。スチレン系エラストマー（Ｂ）の数平均分子量Ｍｎがこの範囲であれば、加工時の流動性を維持したまま優れた形状保持性を付与することができる。

高分子化合物の分子量は、高分子鎖同士の絡み合いに関係し、ひいては蓄熱材組成物の形状保持性及び流動性に大きく寄与する。数平均分子量Ｍｎが２５００００ｇ／ｍｏｌを超えると、融点を超えてもパラフィンが高分子鎖内に強く束縛され、流動性が著しく低下する。一方、数平均分子量Ｍｎが５００００ｇ／ｍｏｌを下回ると、スチレンブロックによってパラフィンを固定することが困難になり、形状保持性が著しく低下する。

パラフィン系蓄熱材組成物に含まれるパラフィン化合物（Ａ）とスチレン系エラストマー（Ｂ）の質量比は、９８／２〜７０／３０質量％であることが好ましく、９５／５〜７５／２５質量％であることがさらに好ましく、９０／１０〜８０／２０質量％であることが特に好ましい。パラフィン化合物（Ａ）とスチレン系エラストマー（Ｂ）の質量比がこの範囲であれば、潜熱量と流動性を維持したまま形状保持性を付与することができる。なお、パラフィン化合物（Ａ）およびスチレン系エラストマー（Ｂ）には、蓄熱材としての性質に影響を与えない範囲において、滑剤、帯電防止剤、酸化防止剤、ブロッキング防止剤、安定剤、染料、顔料、無機質微粒子などの各種添加剤を添加することができる。

パラフィン系蓄熱材組成物の相転移時の潜熱量は１００Ｊ／ｇ以上であることが好ましく、１２０Ｊ／ｇ以上であることがさらに好ましく、１４０Ｊ／ｇ以上であることが特に好ましい。パラフィン系蓄熱材組成物の相転移時の潜熱量がこの範囲であれば、蓄熱材３２として優れた蓄熱性能を発揮することができる。

パラフィン系蓄熱材組成物は、融点を超えた後でも、ある一定の温度まで流動せず、形状を保持している所謂ゲル状であることが好ましい。これにより、パラフィンの漏れ出しを防止することができる。ゲルの弾性率は０．１ｋＰａ以上であることが好ましい。ゲルの弾性率がこの範囲であれば、加工性を維持したまま形状保持性を付与することができる。

パラフィン系蓄熱材組成物は、加工温度域で十分に流動することが好ましい。これにより、蓄熱材として様々な形状で使用する際に、加工がし易くなる。加工温度は５０〜１５０℃の範囲が好ましく、６０〜１４０℃の範囲がさらに好ましく、７０〜１３０℃の範囲が特に好ましく、８０〜１２０℃以下の範囲が最も好ましい。パラフィン系蓄熱材組成物の加工温度が５０℃未満の場合、スチレン系エラストマー（Ｂ）が十分に軟化せず、流動性が低下することがある。一方、加工温度が１５０℃を超える場合、パラフィン化合物（Ａ）の引火点を超え、あるいは引火点に近づくため、危険を伴うことがある。パラフィン系蓄熱材組成物の加工温度がこの範囲であれば、安全に十分な流動性を発現することができる。

パラフィン系蓄熱材組成物の粘度は、当該組成物の融点よりも１５℃高い温度条件下において、通常は１〜１×１０^７Ｐａ・ｓ、好ましくは５〜１×１０^５Ｐａ・ｓ、更に好ましくは１×１０^１〜１×１０^３Ｐａ・ｓである。パラフィン系蓄熱材組成物の粘度を規定する理由は次の通りである。すなわち、粘度が１Ｐａ・ｓ未満の場合は、蓄熱材３２を被覆する蓄シートが劣化したり、シートを誤って損傷した場合に流れ出ると言う問題が生じる。また、粘度が１×１０^７Ｐａ・ｓよりも超えた場合は、変形が少なく、周囲の部材との密着性が低いため、熱の伝導が悪くなると言う問題が生じる。なお、蓄熱材３２の融点は、ＪＩＳＫ７１２１：１９８７に準拠し、ＤＳＣ測定（示差走査熱量測定）により１０℃／ｍｉｎの昇温条件下において測定されるＤＳＣ曲線から読み取られる補外融解開始温度とする。補外融解開始温度は、低温側のベースラインを高温側に延長した直線と、融解ピークの低温側の曲線に勾配が最大になる点で引いた接線の交点の温度とする。

パラフィン系蓄熱材組成物の成形方法としては、当該パラフィン系蓄熱材組成物の製造時に各成分が混合されて液状となったものをそのまま、或いは若干冷却して型に流し込み、所望のシート状、板状とする方法が挙げられる。また、パラフィン系蓄熱材組成物は、パラフィン化合物（Ａ）の融点より低い温度で固化するため、ブロック状に成形した後、切断してシート状や板状に成形することもできる。更に、フィルムや繊維などの基材にパラフィン系蓄熱材組成物を塗布あるいは含浸させて形状を付与することもできる。また、ポリエチレン等の袋に充填して冷却過程で形状を付与してもよい。更には、押出機を使用して、シート状や板状に押出成形することもできる。

本発明においては、フローリング３に上記の蓄熱材３２を収容するため、フローリング３の裏面には、平面視して浅皿状の凹部３１が一定パターンで複数設けられる。凹部３１は、略長方形の細長の浅皿状に形成され、上記の寸法仕様のフローリング３の場合で６〜１８個所均等に設けられる。例えば、フローリング３の幅方向に２列、フローリング３の長さ方向に６列一定ピッチで配置される。長さが１８１８ｍｍ、幅が３０３ｍｍ、厚さが１２ｍｍに設計されたフローリング３の場合、フローリング３の幅方向と平行な凹部３１の幅は８０〜１２０ｍｍ程度に設定され、フローリング３の長さ方向と平行な凹部３１の長さは、２３０〜２７０ｍｍ程度に設定される。これにより、フローリング３の表面に加わる鉛直荷重を各凹部３１の間の木質部分によって支持することができる。

フローリング３の凹部３１に相当する厚さ部分の強度を確保するため、凹部３１の深さは、フローリング３の厚さの２／３以下の範囲で設定される。具体的には、上記の寸法仕様のフローリング３の場合、凹部３１の深さは、４〜８ｍｍ程度とされる。更に、各凹部３１には、フローリング３の厚さ部分を補強するリブ３４が配置されていてもよい。リブ３４は、凹部３１の中央部に当該凹部の長さ方向に亘って配置されており、その長さは両端が凹部３１の縁部に達しない程度の長さであってもよいし、当該縁部に達する長さであってもよいが、圧縮強度の点からは、縁部に達する長さであることが好ましい。また、リブ部３４の高さは、当該フローリングの裏面から見て凹部３１の深さよりも低い高さに形成される。例えば、リブ３４の長さは、凹部３１の長さの５０〜１００％程度、リブ３４の高さは、凹部３１の深さの２０〜５０％程度とされる。上記のように、各凹部３１において、リブ３４の長さを凹部３１の長さよりも短く又は凹部３１の長さと同じに設定し、リブ３４の高さを凹部３１の深さよりも低く設定することにより、蓄熱材３２がゾル化した際の凹部３１内での流動性を確保し、フローリング３との密着性を高め、補強効果をより向上させることができる。

また、好ましい態様において、各凹部３１における上記のリブ３４は、フローリング３と一体に形成される。すなわち、リブ３４は、フローリング３の木質部分の一部として形成されているのが好ましい。リブ３４がフローリング３と一体に形成されていることにより、耐久性を高め、製造コストを低減することができる。なお、凹部３１およびリブ３４は、通常、ルーター加工機や溝付加工機による切削加工により形成することができる。

蓄熱材３２は、通常、シート又はフィルム（以下、「シート」という。）で包装された状態で上記の各凹部３１に嵌め込まれている。凹部３１に蓄熱材３２を配置する構造としては、各凹部３１の木質面側に配置した下敷シートと、各凹部３１の開放部側に貼着した裏面シートとにより、蓄熱材３２を挟み込んだ状態で各凹部３１に配置する構造の他、例えば、図４に示すように、蓄熱材３２が封入された袋３３を複数連結してなる蓄熱シート３Ｓをフローリング３の裏面に貼着した構造でもよい。また、蓄熱シート３Ｓは、蓄熱材３２の袋３３が縦横に連続する１枚のシートとして構成されてもよいし、あるいは、蓄熱材３２の袋３３が１列に連続するシートを２枚使用してもよい。蓄熱シート３Ｓは、少なくとも２枚のシートを重ね合わせ且つ後述する方法で所定形状に形成された蓄熱材３２をシートの間に挟み込んで封止するか、あるいは、少なくとも２枚のシートを重ね合わせ且つ複数のポケットを形成してこれらポケットに上記の蓄熱材３２を収容して封止することにより構成される。

蓄熱シート３Ｓを構成するシートとしては、厚さが０．０５〜１ｍｍ程度の樹脂シート、金属シート、樹脂／樹脂の積層シート、または、樹脂／金属の積層シートが使用される。シートを構成する樹脂としては、ポリウレタンエラストマー、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエチレン等が挙げられ、シートを構成する金属としては、アルミニウム、銅などがあげられるが、コストが安い点でアルミニウムが好ましい。なお、図５〜図７は、後述する蓄熱材の他の態様を示すものであるが、これらの態様では、例えば、蓄熱シート３Ｓは、凹部３１の木質面側に配置される樹脂シート３３ａと、凹部３１の開放部側を封止する積層シート３３ｂと、これらシートの間に形成された袋３３と、各袋３３に封入された蓄熱材３２ｂ（３２ｃ、３２ｄ）とから構成され、積層シート３３ｂとしては、アルミニウム／ＰＥＴ／ホットメルト樹脂の積層シートが使用される。

蓄熱材３２は、溶融状態で皿状の金型に充填して冷却したり、シート状に成形して冷却後に短冊状に切断することにより、上記の凹部３１に収容可能な大きさのシート状（扁平な直方体）に形成される。蓄熱材３２は、蓄熱量を大きくする観点からは可能な限り体積を大きくした方が好ましいが、ホットメルト接着剤でフローリング３を施工する際に、蓄熱材３２も昇温、膨張する。従って、施工時の膨張による凹部３１からのはみ出しを防止する観点から、蓄熱材３２は、凹部３１の内容積に対してその体積が８０〜９５％となるように形成される。

また、本発明においては、後述する太陽集熱器４で得られる熱を十分に蓄熱するため、フローリング３に対して一層多くの蓄熱材３２を内蔵しているのが好ましいが、蓄熱材３２を収容するための凹部３１の容積を大きくするに従い、凹部３１に相当する木質部分の厚さが薄くなり、強度が低下するという問題が生じる。そこで、上記のリブ３４の構造およびゲル状の蓄熱材３２に代えて、図５〜図７に示すような蓄熱材３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを使用することもできる。

図５に示すフローリング３においては、平面視して略正方形の浅皿状の凹部３１が一定パターンで複数設けられている。斯かる凹部３１は、一辺の長さが２３０〜２７０ｍｍ程度であり、上記の寸法仕様のフローリング３の場合で例えば６個所１列に設けられる。斯かるフローリング３においては、蓄熱シート３Ｓに蓄熱材３２ｂが封入されており、蓄熱材３２ｂは、一辺が凹部３１の一辺よりも若干短い略正方形で且つ厚さが凹部３１の深さよりも幾分薄いインシュレーションボードに前述のゲル状の蓄熱材を含浸させて構成される。インシュレーションボードは、廃木材などから得られた繊維を成形した密度０．３５ｇ／ｃｍ^３未満の軟質繊維板である。このような蓄熱材３２ｂを使用することにより、フローリングの補強効果が向上しやすく好ましい。

図６に示すフローリング３においては、平面視して略長方形の浅皿状の凹部３１が一定パターンで複数設けられている。斯かる凹部３１は、図４に示すものと同様である。斯かるフローリング３においては、蓄熱シート３Ｓに蓄熱材３２ｃが封入されており、蓄熱材３２ｃは、ポリエチレン等の樹脂からなる網状補強体に前述のゲル状の蓄熱材を流し込んで構成される。網状補強体の網目の大きさは１０×１０〜５０×５０ｍｍ程度である。このような蓄熱材３２ｃを使用することにより、フローリングの補強効果が向上しやすく好ましい。

また、図７に示すフローリング３においては、平面視して略長方形の浅皿状の凹部３１が一定パターンで複数設けられている。斯かる凹部３１は、図４に示すものと同様である。斯かるフローリング３においては、蓄熱シート３Ｓに蓄熱材３２ｄが封入されており、蓄熱材３２ｄは、前述のゲル状の蓄熱材の中央に柱状の補強材を配置したものであり、当該補強材は、断面が楕円形の柱状に形成され且つ高さが凹部３１の深さよりも幾分低いインシュレーションボードに前述のゲル状の蓄熱材を含浸させて構成される。柱状の補強材の長径は３０〜１００ｍｍ程度、短径は１０〜５０ｍｍ程度である。このような蓄熱材３２ｄを使用することにより、フローリングの補強効果が向上しやすく好ましい。

図５〜図７に示すような蓄熱材３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを使用することにより、フローリング３の必要な耐荷重性能を確保し、かつ、蓄熱容量を高めることができる。そして、後述する太陽集熱器４で得られる熱を十分に蓄熱し且つ太陽集熱器４からの温水供給を停止した後のフローリング３の温度低下を少なくするため、フローリング３における蓄熱材３２（３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）の収容量は、その潜熱蓄熱容量が９０Ｗｈ／ｍ^２以上、好ましくは１００Ｗｈ／ｍ^２以上となるように設定される。

フローリング３の潜熱蓄熱容量を９０Ｗｈ／ｍ^２以上に規定する理由は次の通りである。すなわち、実住宅を模した実験室における性能評価試験を行ったところ、フローリング３の潜熱蓄熱容量が８４Ｗｈ／・以下の場合は、蓄熱効果が十分に発揮されず、ガス熱源装置５による床暖房に切り替えた際、ホットダッシュ運転が必要となり、ガス消費量を削減する効果が十分に得られない。これに対し、フローリング３の潜熱蓄熱容量が９０Ｗｈ／・以上の場合は、蓄熱材３２による放熱効果により室温の低下を抑制できるため、ガス熱源装置５による床暖房に切り替えた際、ホットダッシュ運転を行う必要がなく、その結果、ガス熱源装置５におけるガス消費量を削減できることが確認された。具体的な試験内容については後述する。

上記のような蓄熱シート３Ｓは、各袋３３を凹部３１に嵌め込んだ状態でフローリング３の裏面に貼着される。すなわち、蓄熱シート３Ｓは、当該蓄熱シートの各袋３３の外周部分をウレタン系湿気硬化型メルト接着剤などの接着剤で凹部３１の周囲の木質部分に貼付けることにより、フローリング３の裏面に固定される。これにより、フローリング３に蓄熱材３２（３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）を一体化できる。なお、フローリング３の施工では、下地材である上記の放熱パネル２の根太状部材２３に接着剤を塗布してフローリング３を配置した後、実部を釘で固定することにより、放熱パネル２にフローリング３を接着するが、上記の蓄熱シート３Ｓにおいて、隣接する袋３３間のシート状の連結部に対し、隣接する凹部３１間の木質部分を露出させる穴が設けられていることにより、下地材に対する接着力を高めることができる。

床暖房装置１は、床下地の上に放熱パネル２を配置し、上面にフローリング３を敷設して構成される。そして、フローリング３を敷設した後は、熱源装置である太陽集熱器４及びガス熱源装置５に後述する流路６１〜６９で接続される。

本発明において、ガス熱源装置５としては、給湯用ガスバーナー及び暖房用ガスバーナーを備えた複合型のガス熱源装置、暖房専用のガス熱源装置の何れであってもよい。図１に例示するガス熱源装置５は、複合型のガス熱源装置であり、給湯用の熱交換器５１及びこれを加熱するガスバーナー５２、ならびに、暖房用の熱交換器５３及びこれを加熱するガスバーナー５４を備えており、各熱交換器５１，５３に通水してそれぞれに所定温度の温水を生成するように構成される。

上記のガス熱源装置５において、給湯用の熱交換器５１には、当該熱交換器に水を供給する流路８３、および、生成される温水を所要の給湯場所へ供給する流路８４が接続されている。流路８３は、後述する太陽集熱器４で得られる太陽熱の一部を蓄える貯湯タンク（図示省略）から熱交換器５１に水（低温の湯）を供給する管路である。熱交換器５１は、燃焼排ガスから主に顕熱を利用する主熱交換器（下部の熱交換器）と、燃焼排ガスから主に潜熱を利用する副熱交換器（上部の熱交換器）とから構成され、熱交換器５１においては、ガスバーナー５２による加熱によって所定温度の温水を生成するようになされている。通常、給湯用のガスバーナー５２の最大燃焼量は３０ｋＷ程度である。

一方、暖房用の熱交換器５３には、床暖房装置１に循環させる水を導入する流路６４、および、床暖房装置１へ温水を供給する流路６５（床暖房装置１の往き管）が接続されている。また、流路６４には、ガス熱源装置５の付属装置として、床暖房装置１との間で温水を循環させるためのポンプ５５が配置されている。熱交換器５３は、燃焼排ガスから主に顕熱を利用する主熱交換器（下部の熱交換器）と、燃焼排ガスから主に潜熱を利用する副熱交換器（上部の熱交換器）とから構成され、熱交換器５３においては、導入された水の温度が暖房用の設定温度よりも低い場合にガスバーナー５４の加熱によって所定温度の温水を生成するようになされている。通常、暖房用のガスバーナー５３の最大燃焼量は１４ｋＷ程度である。

なお、ガス熱源装置５において、給湯用のガスバーナー５２及び暖房用のガスバーナー５４は、各々、出力を切り替えるため、複数のバーナーに分割されており、電磁弁の操作によって各個別のバーナーへのガスの供給・遮断が制御され、比例弁によってガス流量が調節されるようになされている。また、流路８４，６４には、熱交換器５１，５３から供給される温水の温度を検出するセンサー（図示省略）がそれぞれ設けられている。そして、ガス熱源装置５には、生成する温水の温度を調整するため、各電磁弁、比例弁、燃焼用空気を供給するファンを操作し、ガスバーナー５２、５４の燃焼量を制御する燃焼制御装置（図示省略）が付設されている。

本発明においては、図１に示すように、上記の床暖房装置１の床暖房用パネルに温水を供給する熱源の１つとして太陽集熱器４が使用される。太陽集熱器４は、ケーシング内に配列された複数本の集熱管に流体を流してこれを太陽熱で加熱して熱を回収する装置であり、平板型太陽集熱器の場合は、屋根、屋上、ベランダ等に設置され、流体として例えば水をポンプで強制循環させて温水を生成するように構成される。

具体的には、太陽集熱器４は、扁平な箱状に形成され且つ上面が透明な封止板で被われたケーシングと、当該ケーシング内の底側に配置されたシート状の断熱材と、封止板との間に蓄熱用の空間を介して断熱材の表側に配列された複数本の集熱管とを備えている。ケーシングの外殻部分は、通常、鋼板やアルミニウム合金板によって上端が開放された箱状に構成される。ケーシングは、一般的には、扁平な直方体に外形を形成される。例えば、ケーシングは、平面形状が長方形の扁平な直方体に構成された場合、ケーシングの一辺部の長さは１５０〜５０００ｍｍ程度、ケーシングの高さ（厚さ）は３０〜１００ｍｍ程度である。ケーシングの上面は、透明なガラスや透明な樹脂からなる封止板で封止される。保守管理を容易にするため、封止板は、ケーシングに対して、蝶番などを使用して開閉可能に取り付けられる。

ケーシングの底部には、グラスウール等を成形してなる厚さ６〜７０ｍｍ程度のシート状の断熱材が配置される。そして、断熱材の表側には、複数本の集熱管が配列され、これら集熱管は、ケーシング内で例えば対向配置された１組のヘッダーに繋ぎ込まれる。すなわち、集熱器においては、当該集熱器を例えば傾斜屋根に配置した場合、下方側のヘッダーに供給された流体が各集熱管を通過して上方側のヘッダーから取り出されるように流路構成される。なお、ヘッダー及び集熱管の配置については、集熱器の施工性、集熱効率の観点から、各種の配置を採用できる。例えば、図示しないが、２つのヘッダー、すなわち、流体の入口側ヘッダーと出口側ヘッダーは、ケーシング内の一内側面近傍に同列に配置され、複数本の集熱管は、断熱材上において蛇行あるいは湾曲させて配列され、その両端が各ヘッダーに繋ぎ込まれてもよい。

集熱管としては、通常、アルミニウム製または銅製の管が使用される。また、軽量化およびコストダウンを図るため、集熱管は、架橋ポリエチレン、ポリブテン、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂で構成されてもよい。集熱管の外径は３〜１６ｍｍ程度、内径は２〜１３ｍｍ程度に設計される。集熱管は、後述する集熱シートを介して集められた熱を効率的に流体に伝達するため、金属製伝熱部材に収容され、断熱材の表側に一部を埋め込まれた状態に配置される。金属製伝熱部材は、前述の床暖房装置１の放熱パネル２におけるものと同様に、アルミニウム合金などからなり且つその長さ方向に直交する断面がＵ字状に形成されて上端に鍔が張出された樋状の部材である。そして、断熱材の上面側には、アルミニウムシートや鋼板からなる集熱シートが配置される。

本発明の床暖房システムにおいては、ガス燃焼熱による暖房と太陽熱による暖房を行うため、床暖房装置１とガス熱源装置５との間で温水を循環させる第１の温水循環経路と、床暖房装置１と太陽集熱器４との間で温水を循環させる第２の温水循環経路とを備えている。

上記の第１の温水循環経路は、前述のガス熱源装置５の熱交換器５３の出口から床暖房装置１の放熱パネル２のヘッダー２６入口に接続された流路６５、ヘッダー２６出口から三方切替弁９２に至る流路６６、三方切替弁９２と三方切替弁９１を接続するする流路６９、三方切替弁９１からガス熱源装置５のポンプ５５へ至る流路６３、ポンプ５５から前記の熱交換器５３の入口へ至るガス熱源装置５内の流路６４で構成される。流路６５，６６は、往き管および戻り管の一対の管から成る所謂ペアチューブである。

上記の第２の温水循環経路は、前述の太陽集熱器４の出口ヘッダーから三方切替弁９３に至る流路６１、三方切替弁９３から上記の三方切替弁９１に至る流路６２、前述の三方切替弁９１からガス熱源装置５のポンプ５５へ至る流路６３、ポンプ５５から前記の熱交換器５３の入口へ至るガス熱源装置５内の流路６４、熱交換器５３を介して当該熱交換器の出口から床暖房装置１の放熱パネル２のヘッダー２６入口に接続された流路６５、ヘッダー２６出口から三方切替弁９２に至る流路６６、三方切替弁９２と三方切替弁９４を接続するする流路６７、三方切替弁９４から太陽集熱器４の入口ヘッダーに接続された流路６８で構成される。なお、第２の温水循環経路を使用する場合は、ガス熱源装置５のポンプ５５だけを稼働させ、暖房用バーナー５４は使用せずに、太陽集熱器４で得られた温水をガス熱源装置５の熱交換器５３に通過させるようになされている。

上記の三方切替弁９１，９２は、第１の温水循環経路と第２の温水循環経路とを切り替える流路切替機構として設けられている。すなわち、三方切替弁９１，９２の操作により、第１の温水循環経路が流路構成され、第１の温水循環経路においては、ガス熱源装置５で生成された所定温度の温水が流路６５を通じて床暖房装置１へ供給され、床暖房装置１で暖房に使用された後の温度の下った温水が流路６６、三方切替弁９２、流路６９、三方切替弁９１、流路６３、ガス熱源装置５のポンプ５５、流路６４を通じて当該ガス熱源装置に戻されるように構成される。

また、三方切替弁９１，９２の切替操作により、第２の温水循環経路が流路構成され、第２の温水循環経路においては、太陽集熱器４で生成された所定温度の温水が流路６１、三方切替弁９３、流路６２、三方切替弁９１、流路６３、ガス熱源装置５のポンプ５５、流路６４、ガス熱源装置５の熱交換器５３、流路６５を通じて床暖房装置１へ供給され、床暖房装置１で暖房に使用された後の温度の下った温水が流路６６、三方切替弁９２、流路６７、三方切替弁９４、流路６８を通じて太陽集熱器４戻されるように構成される。なお、太陽集熱器４からの流路６１と流路６２の間に介装された三方切替弁９３、太陽集熱器４へ至る流路６７と流路６８の間に介装された三方切替弁９４は、太陽集熱器４で得られる温水を床暖房装置１に使用しない場合、斯かる温水を給湯用の貯湯タンク内の熱交換器（図示省略）へ循環させるための切替弁であり、太陽集熱器４から貯湯タンクへ至る流路８１及び貯湯タンクから太陽集熱器４に戻る流路８２に切り替えるようになされている。

上記の流路切替機構の操作、すなわち、三方切替弁９１，９２の操作は、制御手段９によって行われるように構成される。制御手段９は、マイクロコンピュータ及び操作信号を出力する回路で構成され、運転時間の予約設定に基づいて運転を開始・停止する機能、床暖房装置１の運転を開始した際に三方切替弁９１，９２，９３，９４の操作を行って熱源を選択する機能、必要に応じてガス熱源装置５の燃焼制御装置へ信号を出力する機能を有する。

具体的には、本発明の床暖房システムにおいては、上記の制御手段９による制御により、太陽集熱器４で得られる水温を検出するセンサー（図示省略）の信号に基づき、例えば太陽光が得られる日中、太陽集熱器４で得られる水温が４０℃以上の場合は、上記の第２の温水循環経路を使用し、太陽集熱器４と床暖房装置１との間で温水を循環させて床暖房を行う。また、夜間などに太陽集熱器４で得られる水温が４０℃未満となった場合は、上記の第１の温水循環経路を使用し、ガス熱源装置５を稼働させ、ガス熱源装置５と床暖房装置１との間で温水を循環させて床暖房を行う。なお、床暖房を使用しない夏季など、床暖房装置１の運転を停止している場合は、三方切替弁９３，９４の切り替えにより、従来と同様に、給湯用の貯湯槽へ太陽集熱器４の温水を循環させることができる。

ところで、本発明の床暖房システムにおいては、床暖房装置１のフローリング３が蓄熱機能を有しており、日中の太陽集熱器４による床暖房を行った後も、フローリング３の蓄熱材３２に蓄えられた熱が徐々に放熱されるため、室内の暖房効果を長時間維持することができる。そこで、夜間のガス熱源装置５による床暖房に切り替える場合は、太陽集熱器４による床暖房を終了後、所定時間を空けてガス熱源装置５の運転を開始することができる。具体的には、上記の制御手段９の設定機能により、第２の温水循環経路から第１の温水循環経路へ切り替える際に０〜２００分の待機時間を空けて切り替えるように構成されていてもよい。斯かる運転機能により、従来のようなホットダッシュ運転を行う必要がなく、かつ、ガス熱源装置５による定常運転を行うことができる。

上記のように、本発明の床暖房システムにおいては、太陽集熱器４で得られた温水を床暖房装置１に直接供給して床暖房を行うため、ガス消費量を一層低減することができる、すなわち、ガス熱源装置と太陽集熱器を併用した従来の床暖房システムにおいては、太陽集熱器で得られた熱を専ら給湯用の貯湯タンクに循環させていたのに対し、本発明の床暖房システムでは、太陽集熱器４で得られた熱を床暖房装置１に直ちに供給するため、熱ロスが少なく、その分だけガス熱源装置５におけるガス消費量を低減することができる。

また、本発明の床暖房システムにおいては、太陽集熱器４で得られた温水を床暖房装置１に直接供給し、また、床暖房装置１のフローリング３内の蓄熱材３２に蓄熱できるため、熱源を太陽集熱器４からガス熱源装置５に切り替えた際、ホットダッシュ運転を行うことなく、ガス熱源装置５による定常運転を行うことができる。その結果、ガス消費量を更に低減でき、より一層の省エネルギー化を図ることができる。しかも、太陽集熱器４による運転の後は、フローリング３の蓄熱材に予め蓄えた熱によってフローリングの温度低下を少なくすることができ且つフローリング３自体の温度を均等に維持できるため、ガス熱源装置５による運転に切り替えた場合に、床の過剰な温度上昇や床表面の温度のばらつきを防止することができる。

本発明の床暖房システムの性能評価として、蓄熱材３２が収容されたフローリング３を放熱パネル２の上面に敷設してなる床暖房装置１について、実稼働を想定した条件下で性能評価試験を行った。フローリング３は、外形寸法が１８１８（長さ）×３０３（幅）×１２（厚さ）ｍｍ、蓄熱材３２の融点が２６℃、蓄熱材３２の蓄熱量が約５５Ｗｈ／フローリング１枚であり、一般的な床暖房用のフローリングと同様に施工可能なものである。蓄熱材３２は、板状にゲル化され且つ袋３３に封入されて蓄熱シート３Ｓの状態でフローリング裏面の凹部３１に組み込まれており、下地材として設置された放熱パネル２の稼働および稼働停止により、蓄熱と放熱を繰り返す。

すなわち、床暖房システムでは、太陽集熱器４及び床暖房装置１により、昼間は太陽熱を蓄熱しつつ室内暖房を行い、暖房停止後も蓄熱材３２の潜熱を徐々に放熱することで簡易暖房として機能する。太陽集熱器４による運転の停止後は、数時間以内にガス熱源装置５による暖房を開始することにより、一次エネルギーの削減に寄与でき、更に蓄熱効果として、ガス熱源装置５の「早切り」による運転時間の短縮が可能となる。

性能評価試験においては、図８に示すように、環境試験室（１２畳）に床暖房装置１を敷設し、太陽集熱器４に代わる熱源（疑似太陽熱）として、熱量が任意に変更できる恒温水発生装置４ｓを設置してなる試験システムを使用した。斯かる試験システムは、ガス熱源装置５及び恒温水発生装置４ｓ（疑似太陽熱）からの循環経路に三方切替弁を設置し、設定した時間に暖房熱源を［ガス熱源装置５］⇔［恒温水発生装置４ｓ］に切り替えることが可能なシステムである。性能評価試験における試験環境、試験条件は表１に示す通りであり、主な測定項目は表２に示す通りである。

試験概要は次の通りである。１日の運転スケジュールを図９に示すように設定した。暖房時間は、ＥＣＣＪ省エネルギーセンター「家庭の省エネ大辞典（２０１２）」に基づいて１日９時間とし、朝夕の暖房時間は、それぞれ３時間（６：００〜９：００）と６時間（１７：００〜２３：００）とした。

試験システムによる実施例として、恒温水発生装置４ｓ（疑似太陽熱）を昼間最大４時間（１１：００〜１５：００）利用できることとし、その間の循環温度や通湯時間を変化させ、運転中および停止後の室内温度・床温度変化がその後のガス温水床暖房立ち上がり性能にどのように影響するかを確認すると共に、ガス熱源装置５による暖房停止後の蓄熱効果についても評価を行った。また、比較例として、従来方式（太陽熱を利用しない方式）の床暖房について同一条件下で試験を行い、室内温熱環境および一次エネルギー消費量について比較した。制御方法は、床暖房リモコン制御機能を利用し、試験システムではホットダッシュ運転なしでデューティ制御のみとし、比較例である従来システムでは、３０分のホットダッシュ運転後、デューティ制御に移行するものとした。なお、ディーティ制御とは、室温と設定室温の差を速やかに近づけることを目的に制御する機能であり、室温と設定室温の差から、６０℃設定の通水温度時間や、４０℃設定の通水温度時間等を可変させて、室温と設定室温の差を小さくしていく制御方法である。

試験システム（恒温水発生装置４ｓ（疑似太陽熱）による４０℃温水循環、２時間運転）の運転結果を表３及び図１０に示す。また、対比する従来システムの運転結果を表３及び図１１に示す。

表３、図１０及び図１１に示すように、暖房運転時間帯として設定した朝３時間、夜６時間の暖房運転を行って評価したところ、試験システム（実施例）においては、蓄熱効果が発揮された結果、従来システム（比較例）よりも朝３０分、夜１時間短縮した場合でも、暖房終了設定時刻（９：００，２３：００）における平均室温が従来システムと同程度であることが確認できた。また、ガス消費量について確認した結果、試験システム（実施例）では、暖房_朝には循環温水の熱を蓄熱材に蓄熱するため約８％増加するものの、昼間に疑似太陽熱を蓄熱することにより、暖房_夜の運転開始初期のガス消費量が抑えられ、１日のガス消費量が約１７％の削減となった。

また、太陽熱利用時間および循環温度を変化させた場合における従来システムのガス消費量を１００としたときの消費割合を表４に示す。試験システムにおいては、太陽熱を停止した曇天時の想定においても大幅な増エネにはならないことが確認でき、冬季における床暖房ガス消費量は１割程度削減できる効果が見込まれた。

上記の性能評価試験でも明らかなように、本発明の暖房システムによれば、曇天など、太陽熱の回収が見込めまれない日にあっても蓄熱により発生するロスはガス消費量の増加には至らず、一方、冬季においてはホットダッシュ運転の削減などで１割程度のガス消費量の削減が期待できる。

１：床暖房装置
２：放熱パネル
２１：発泡樹脂成形体
２２：通水管
２３：根太状部材
２４：放熱シート
２５：伝熱部材
２６：ヘッダー
３：フローリング
３１：凹部
３２：蓄熱材
３２ｂ〜３２ｄ：蓄熱材
３３：袋
３４：リブ
３Ｓ：蓄熱シート
３３ａ：樹脂シート
３３ｂ：積層シート
４：太陽集熱器
４ｓ：恒温水発生装置（試験システムの疑似太陽熱）
５：ガス熱源装置
５１：給湯用熱交換器
５２：給湯用バーナー
５３：暖房用熱交換器
５４：暖房用バーナー
５５：ポンプ
６１〜６４：流路
６５：流路（往き管）
６６：流路（戻り管）
６７，６８：流路
８１，８２：流路
９：制御手段
９１、９２：三方切替弁（流路切替機構）
９３，９４：三方切替弁

Claims

ガス熱源装置と太陽集熱器を併用した温水循環方式の床暖房システムであって、通水管を埋設した放熱パネルが下地材として配置され且つ当該放熱パネルの上面にフローリングが敷設された温水循環方式の床暖房装置と、熱交換器およびこれを加熱するガスバーナーを備え且つ前記熱交換器に通水して所定温度の温水を生成するガス熱源装置と、ケーシング内に複数本の集熱管が配列され且つ当該集熱管に通水して太陽熱により温水を生成する太陽集熱器と、前記床暖房装置と前記ガス熱源装置との間で温水を循環させる第１の温水循環経路と、前記床暖房装置と前記太陽集熱器との間で温水を循環させる第２の温水循環経路と、前記第１の温水循環経路と前記第２の温水循環経路とを切り替える流路切替機構および当該流路切替機構を操作する制御手段とを備え、かつ、前記床暖房装置の放熱パネルが、断熱材としての薄板状の発泡樹脂成形体と、当該発泡樹脂成形体の表側に形成された溝に埋設された通水管と、前記発泡樹脂成形体の表側の表面に貼設された熱拡散用の放熱シートとを備えており、前記床暖房装置のフローリングが、裏面側に潜熱蓄熱材が収容された蓄熱機能を有するフローリングであり、しかも、前記制御手段は、前記第２の温水循環経路から前記第１の温水循環経路へ切り替える際にホットダッシュ運転を行うことなく０〜２００分の待機時間を空けて切り替える機能を備えていることを特徴とする床暖房システム。
フローリングの潜熱蓄熱材の潜熱蓄熱容量が９０Ｗｈ／ｍ^２以上である請求項１に記載の床暖房システム。
床暖房装置の敷設面積が居室面積に対して７０％以上である請求項１又は２に記載の床暖房システム。
床暖房装置のフローリングは、平面視して浅皿状の凹部が当該フローリングの裏面に一定パターンで複数設けられ、ゲル状の潜熱蓄熱材が前記各凹部に嵌め込まれて構成され、かつ、前記各凹部には、フローリングの厚さ部分を補強するリブが配置されている請求項１〜３の何れかに記載の床暖房システム。
各凹部のリブがフローリングと一体に形成されている請求項４に記載の床暖房システム。
請求項１〜３の何れかに記載の床暖房システムに使用される床暖房装置のフローリングであって、平面視して浅皿状の凹部が当該フローリングの裏面に一定パターンで複数設けられ、ゲル状の潜熱蓄熱材が前記各凹部に嵌め込まれて構成され、かつ、前記各凹部には、フローリングの厚さ部分を補強するリブが配置されているフローリング。
各凹部のリブがフローリングと一体に形成されている請求項６に記載のフローリング。
請求項１〜３の何れかに記載の床暖房システムに使用される床暖房装置のフローリングであって、平面視して浅皿状の凹部が当該フローリングの裏面に一定パターンで複数設けられ、ゲル状の蓄熱材を含浸させてなるインシュレーションボードを含む潜熱蓄熱材が前記各凹部に嵌め込まれて構成されているフローリング。
請求項１〜３の何れかに記載の床暖房システムに使用される床暖房装置のフローリングであって、平面視して浅皿状の凹部が当該フローリングの裏面に一定パターンで複数設けられ、網状補強体が組み込まれてなる潜熱蓄熱材が前記各凹部に嵌め込まれて構成されているフローリング。