JPH0670528B2

JPH0670528B2 - ソーラーシステムハウス

Info

Publication number: JPH0670528B2
Application number: JP62234666A
Authority: JP
Inventors: 昭雄奥村
Original assignee: OO EMU KENKYUSHO KK
Current assignee: OO EMU KENKYUSHO KK
Priority date: 1987-09-17
Filing date: 1987-09-17
Publication date: 1994-09-07
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: JPS6475858A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、空気によって太陽エネルギーを利用するソー
ラーシステムハウスに関する。

〔従来の技術〕

太陽熱を利用する空気暖房方式のソーラーシステムハウ
スとして、特開昭60−200036号公報に示すものがある。

これは、屋根の野地板と所定間隔をおいて野地板に沿っ
て屋根裏断熱壁を設けて屋根裏空間を形成する。そし
て、この屋根裏空間は家屋の外壁と室壁との間の空気流
通路を介して床下空間と連通させ、また、屋根裏空間の
最上部に送気ファンを設け、同送気ファンの送気を二つ
の切換え弁を介して二つのエアダクトに接続し、その一
方のエアダクトの吹出口を屋外に設け、他方のエアダク
トの吹出口を床下空間に設けたものである。

冬季の場合は、送気ファンを作動させ、太陽熱で外気温
より高くなっている屋根裏空間の空気と地熱によって外
気よりはやや高い状態にある床下空間の空気をエアダク
トにより循環させ、屋根の野地板を介して太陽熱を吸収
し、外気温より高い状態とする。

また、夏季の場合は、送気ファンを作動させ、家屋の外
壁と室壁との間の空気流通路の空気と床下空間の空気を
もう一つのエアダクトを介して吹出口を屋外に排出する
ことで、室内冷房の効果をなるべく損なわないようにす
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この特開昭60−200036号公報に示す太陽熱を利
用の暖房方式は、太陽熱を吸収し、外気温より高いもの
となる空気が直接室内に暖房用として吹き出ることがな
いので、間接暖房に終始し、室内暖房の補助としての効
果しかない。また、送気ファンにより床下空間の空気を
エアダクトにより循環させ、この循環中に屋根の野地板
を介して太陽熱を吸収するもので、床下空間で暖房とし
て熱を放出した空気が屋根裏空間を通過するだけで、充
分暖房の要に足るだけの温風となるかは疑問が残る。充
分な加熱空気とするためには、循環を何度も繰り返さな
ければならず、時間がかかる。

また、夜間は、家屋の外壁と室壁との間の空気流通路の
空気と床下空間の空気は温かい空気であり、ファンを停
止しても煙突効果で屋根裏空間にたまり、晴れた冬の夜
には、屋根面は天空放射で冷やされ結露を生じる。

本発明は前記従来例の不都合を解消し、温風が直接床面
下を温めるのと、コンクリートスラブの蓄熱体に蓄熱さ
せるのと、温風吹出口から室内へ吹出されて直接暖房す
るのとの三通りの暖房作用を行うようにして効果的な暖
房が得られるとともに、このような暖房を行わせる温風
は屋外から新たに空気を取入れこれを加熱する非循環方
式を採用する場合に、ファンによる強制排気を行う際に
排気の誘引力を利用した床下換気が可能であり、かつフ
ァンを停止して強制排気を行わない場合でも結露防止が
なされるソーラーシステムハウスを提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記目的を達成するため、屋根葺材である屋根
板としての金属板の直下に空間を確保してその下面をグ
ラスウール等の断熱材による断熱層とすることで屋根勾
配を有する空気流路を形成し、この空気流路の一端を軒
下に外気取入口として開口し、前記空気流路の他端を屋
根の棟部分に設ける断熱層で囲んだ棟ダクトに連通さ
せ、この棟ダクトをファン内蔵のハンドリングボックス
の入口側に連通させ、ハンドリングボックスの出口側は
立下がりダクトと屋外への排気ダクトとに接続し、ハン
ドリングボックスの入口側には逆流防止ダンパーを設
け、出口側は床面下への立下がりダクトと屋外への排気
ダクトとに接続し、ここに、棟ダクトと立下がりダクト
とを連通させ、排気ダクトを遮断する状態と、棟ダクト
と排気ダクトとを連通させ、かつ立下がりダクトと排気
ダクトとを連通させ、この両連通は排気ダクト入口で合
流させる状態とを切換る流路切換ダンパーを設け、立下
がりダクト下端はコンクリートスラブと仕上床との間
で、室内への吹出口を有する空気流通空間に連通させた
ことを要旨とするものである。

〔作用〕

本発明によれば、冬季等の暖房が必要な場合において
は、太陽光で加熱された金属板が空気流路へ入った外気
を温め、この温められた空気は勾配に沿って上昇し、棟
ダクトに入る。そして新たな空気が外気取入口から空気
流路へ入り、温められて棟ダクトに入る。このように棟
ダクトは集熱ボックスとして作用し、ここに加熱空気を
集める。棟ダクトで充分高温となった空気は、ハンドリ
ングボックスのファンにより立下がりダクト内を流下
し、床面下の空気流通空間に送りこまれ、直接床面下を
温めるのと、コンクリートスラブの蓄熱体に蓄熱させる
のと、温風吹出口から室内へ吹出されて直接暖房するの
との、三通りの作用を行う。

また、夜間は、床下の温かい空気は立下がりダクトが煙
突となって上がって行く。さらに、晴れた冬の夜には、
屋根面は天空放射で冷やされ集熱空気層の空気は屋根面
を降っていく。この２つの力が動力となって、集熱時と
は逆の空気の流れが起こり、この流れが起こると、床下
や室内の湿度をもった空気が冷えた屋根面にはこばれて
結露を生じる。その場合、ファンの運転を止め、逆流防
止ダンパーを閉じて集熱系の回路を閉じれば、室内や床
下の温かい空気が外へ逃げ出すことはなく、屋根下空気
流路には、新たな空気は補給されないので結露も防止さ
れる。また、床下では蓄熱体としてのコンクリートスラ
ブからの放熱が床暖房を続行する。

夏季等暖房が全く必要ない場合には、切換ダンパーを切
り換え、排気ダクトをハンドリングボックスの入口側と
連通する。これにより屋根で発生された加熱空気は、ハ
ンドリングボックスから排気ダクトを経て戸外へ捨てら
れる。

そして、この状態では、立下がりダクトと排気ダクトと
が連通してファンから直接排気ダクトへ送り込まれる空
気が立下がりダクトへ誘引力を与え、床下の空気は立下
がりダクトを介して排気ダクトへ吸い込まれ、床下の換
気も同時に行うことができる。

〔実施例〕

以下、図面について本発明の実施例を説明する。

第１図に示すように屋根１は、太陽熱集熱部Ａとなるも
ので、屋根葺材である屋根板としての金属板２の直下に
空間を確保して屋根勾配を有する空気流路３を形成し、
また軒先下面等にこの空気流路３の一端を開口して外気
取入口４とする。

前記空気流路３の下面はグラスウール等の断熱材による
断熱層５として構成し、屋根１の頂上部は金属板２の上
方にガラス板６を設けた。

集熱空気温度は金属板による太陽熱取得と同時に金属板
を通しての外気への熱損失の結果として、金属板のみの
集熱面での上昇温度には限界がある。屋根板としての金
属板２の上を更にガラス板６で覆うことにより、集熱空
気温度の上昇限界は上昇し、さらに高温の集熱が可能と
なり、また外部の風による集熱温度への影響を少なくす
ることができる。

屋根１の棟部分に内側を断熱層５で囲んだ棟ダクト７を
形成し、前記屋根１の空気流路３をこれに連通させる。
該棟ダクト７は前記太陽熱集熱部Ａからの集熱ボックス
となる。

床８は蓄熱及び放熱部Ｂとなる部分で、コンクリートス
ラブ９と仕上床10との間に空気流通空間11を形成し、該
空気流通空間11は室内Ｃへの吹出口12を有するようにし
た。

前記屋根１の太陽熱集熱部Ａと床８の蓄熱及び放熱部Ｂ
とは立下がりダクト14等で連通させるが、その途中にフ
ァン13を配設する。

このようにして、太陽光で加熱された金属板２が、空気
流路３へ入った外気を温め、この温められた空気は勾配
に沿って上昇する。そして、この加熱空気は棟ダクト７
に集められてからファン13によりダクト14内を流下し、
床面下の蓄熱及び放熱部Ｂへ入る。

該蓄熱及び放熱部Ｂでは、立下がりダクト14から空気流
通空間11に送りこまれた温風が直接床面下を温めるの
と、コンクリートスラブ９等の蓄熱体に蓄熱させるの
と、温風吹出口12から室内へ吹出されて直接暖房するの
との、三通りの作用を行う。

図中16は、棟ダクト７と立下がりダクト14間に配設し、
ファン13を内蔵するハンドリングボックスであるが、第
２図〜第４図に示すように該ボックス16は棟ダクト７か
らのダクト17が接続する入口部分に逆流防止用のダンパ
ー18を設け、その後方にファン13が近接して位置するよ
うにし、ファン13の後方は立下がりダクト14に接続する
部分の他に排気ダクト19に接続する部分を設けるが、こ
の部分はボックス16内の内径を漸次縮少した絞り部16a
とする。

該絞り部16aとファン13間は拡室16bとして形成し、この
拡室16bの下面で立下がりダクト14が接続するが、該拡
室16bの中央から絞り部16aにかけて仕切板26で仕切り、
この端に流路切換ダンパー20を設けた。

該流路切換ダンパー20は、ファン13があるボックス16の
入口側と、立下がりダクト14を連通させるかまたは仕切
板26で区画された一方及び絞り部16aを介して排気ダク
ト19を連通させるかの第１の羽根板20aを有する。さら
に、流路切換ダンパー20は、仕切板26での他の区画を介
して立下がりダクト14と排気ダクト19を連通させるか、
若しくは遮断するかの第２の羽根板20bを有する。

そして、この流路切換ダンパー20は手動式又は電動式
で、羽根板20a,20bを回動するための操作ハンドル20cま
たはモーター部をハンドリングボックス16外へ設けた。

また、ファン13にはシロッコファン、軸流ファンのいず
れでもよく、若しくは集熱温度と集熱量を調節するため
に、調節器により無段階に風量が調節できるものを使用
する。

ハンドリングボックス16内で、逆流防止ダンパー18とフ
ァン13との間に第１の熱交換器21を、さらに拡室16b内
で、仕切板26で区画された部分のうち、ファン13と排気
ダクト19を連結する方の区画に第２の熱交換器22をそれ
ぞれ設け、これら前記熱交換器21,22は注水管及び送水
管との循環管路23で貯湯タンク24と連結し、該貯湯タン
ク24は補助給湯ボイラー25等を途中へ設け、風呂や洗面
所、台所へと繋がる給湯配管に連結する。

次に、使用法について説明する。

冬期等に太陽熱を積極的に利用しようとする場合には、
切換ダンパー20のうち、第１の羽根板20aは排気ダクト1
9側を塞いでおり、また第２の羽根板20bは立下がりダク
ト14と排気ダクト19の連結を遮断している。

昼間日射があると、屋根１の金属板２は加熱され、ガラ
ス板６のある部分では外部への損失が減るため、一層高
温となり、さらに該金属板２を介してその直下の空気流
路３の空気も温められ、勾配に沿って上昇し、集熱ボッ
クスとしての棟ダクト７へ入る。それと同時に外気取入
口４から新たに外気が空気流路３内に入り、順次同様に
温められる。

ファン13を動かせば、前記のごとく屋根１での太陽熱集
熱部Ａで発生する加熱空気は棟ダクト７へ集められてか
ら、ダクト17を介してダンパー18を押開きながらハンド
リングボックス16へ入り、第１の熱交換器21を加熱す
る。

そして、立下がりダクト14を介して床８の空気流通空間
11へと送り込まれる。

該空気流通空間11へ送り込まれた温風は、温風吹出口12
から室内Ｃへ吹出され、温風暖房となる。そして、該室
内Ｃは常にファン13で温風を供給されるので、戸や窓や
壁の隙間から室内Ｃの空気が出ていくことはあっても、
外の冷たい空気が入り込むことはない。

また、前記空気流通空間11へ入った温風は、仕上床10を
介して直接床面を温める床暖房も行う。さらに、コンク
リートスラブ９を温め、熱をここに蓄えることも行う。

一方、熱交換器21で、注入管から送り込まれる水が加熱
され、湯として送水管を介して貯湯タンク24へ蓄えら
れ、さらにここから直接又は補助給湯ボイラー25で再加
熱されて給湯配管から各所へ給湯される。

ところで、前記のごときソーラーシステムハウスでは、
夜間は、床下の温かい空気は立下がりダクト14が煙突と
なって上がって行く。

また、晴れた冬の夜には、屋根面は天空放射で冷やされ
集熱空気層の空気は屋根面を降っていく。この２つの力
が動力となって、集熱時とは逆の空気の流れが起こり、
この流れが起こると、床下や室内の湿度をもった空気が
冷えた屋根面にはこばれて結露を生じる。

その場合、ファン13の運転を止めれば、ダンパー18が閉
じて、集熱系の回路を閉じる。その結果、室内Ｃや床８
下の温かい空気が外へ逃げ出すことはなく、屋根下空気
流路には、新たな空気は補給されないので結露も防止さ
れる。

また、床８下では蓄熱体としてのコンクリートスラブ９
からの放熱が床暖房を続行することになる。

夏季等暖房が全く必要ない場合には、切換ダンパー20の
うち、第１の羽根板20aで立下がりダクト14側をハンド
リングボックス16の入口側と連通する。これにより屋根
１の太陽熱集熱部Ａで発生された加熱空気は、ハンドリ
ングボックス16内へ入り、熱交換器21,22で湯を作るだ
けで、前記排気ダクト19から戸外へ捨てられる。

従って、夏場は給湯システムとしてのみ利用するもので
あり、熱交換器21の他に熱交換器22もあるので太陽熱を
有効に生かして湯を作り出すことができる。なお、この
場合にもダンパー18は、集熱時以外は閉じて、屋根面内
の結露を防止する。

さらに、前記のごとく排気ダクト19で排熱する際にダン
パー20の第２の羽根板20bを仕切板26に重ね合わせるよ
うにして排気ダクト19と立下がりダクト14とを連通させ
ることができる。

このようにすれば、ファン13から排気ダクト19へ直接送
り込まれる空気は絞り部16aで流速が速くなり、仕切板2
6での他の区画、すなわち立下がりダクト14との連通部
に誘引力を作用させる。

その結果、立下がりダクト14内の空気は誘引されて排気
ダクト19へと送られ、床８下の空気流通空間11の換気を
なすことができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明のソーラーシステムハウスは、
温風が直接床面下を温めるのと、コンクリートスラブの
蓄熱体に蓄熱させるのと、温風吹出口から室内へ吹出さ
れて直接暖房するのとの三通りの暖房作用を行うように
して効果的な暖房が得られるものである。

また、このような暖房を行わせる温風は屋外から新たに
空気を取入れこれを加熱する非循環方式を採用するもの
であるが、夏季等の暖房が必要ない場合は外から取入れ
て加熱した空気をファンによる強制排気を行う際にその
排気の誘引力を利用した床下換気が可能であり、他の動
力なしに床下の換気も可能となるので、合理的で居住性
が向上する。

さらに、夜間等でファンを停止した場合でも逆流防止ダ
ンパーを閉じて集熱系の回路を閉じることができるの
で、室内や床下の温かい空気が外へ逃げ出すことはな
く、屋根下空気流路には、新たな空気は補給されないの
で結露も防止できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のソーラーシステムハウスの１実施例を
示す説明図、第２図は本発明で使用するハンドリングボ
ックスの平面図、第３図は同上縦断正面図、第４図は同
上側面図である。１…屋根、２…金属板３…空気流路、４…外気取入口５…断熱層、６…ガラス板７…棟ダクト、８…床９…コンクリートスラブ 10…仕上床、11…空気流通空間 12…吹出口、13…ファン 14…立下がりダクト 16…ハンドリングボックス 16a…絞り部、16b…拡室 17…ダクト 18…ダンパー 19…排気ダクト、20…流路切換ダンパー 20a…第１の羽根板、20b…第２の羽根板 20c…操作ハンドル 21,22…熱交換器、23…循環管路 24…貯湯タンク、25…補助給湯ボイラー 26…仕切板Ａ…太陽熱集熱部Ｂ…蓄熱及び放熱部Ｃ…室内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】屋根葺材である屋根板としての金属板の直
下に空間を確保してその下面をグラスウール等の断熱材
による断熱層とすることで屋根勾配を有する空気流路を
形成し、この空気流路の一端を軒下に外気取入口として
開口し、前記空気流路の他端を屋根の棟部分に設ける断
熱層で囲んだ棟ダクトに連通させ、この棟ダクトをファ
ン内蔵のハンドリングボックスの入口側に連通させ、ハ
ンドリングボックスの出口側は立下がりダクトと屋外へ
の排気ダクトとに接続し、ハンドリングボックスの入口
側には逆流防止ダンパーを設け、出口側は床面下への立
下がりダクトと屋外への排気ダクトとに接続し、ここ
に、棟ダクトと立下がりダクトとを連通させ、排気ダク
トを遮断する状態と、棟ダクトと排気ダクトとを連通さ
せ、かつ立下がりダクトと排気ダクトとを連通させ、こ
の両連通は排気ダクト入口で合流させる状態とを切換る
流路切換ダンパーを設け、立下がりダクト下端はコンク
リートスラブと仕上床との間で、室内への吹出口を有す
る空気流通空間に連通させたことを特徴とするソーラー
システムハウス。