JPH0735419A - 太陽熱利用建築物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 太陽熱を有効に利用した上で、建屋全体の計
画的な換気を行って気密性と換気との整合性をとり、こ
れによって快適な住環境を実現する。 【構成】 屋根４上に設置した集熱装置１５によって外
気を太陽熱で加熱して暖め、この暖められた空気を吸引
手段２１の作動に伴って鉛直方向に延びる屋内ダクト２
４を介して建屋下部から室内に導入するよう構成すると
ともに、周囲を断熱材５で包括的に囲撓した躯体の一部
に室外から自然給気を行うレジスタ３０を設け、前記屋
内ダクト２４およびレジスタ３０から室内に導入され、
室内の各部屋の内部を流れて不要となった汚れた空気を
排気ダクト３２を介して集めて強制的に室外に排出する
換気装置３１を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽熱を有効に利用す
るとともに、太陽熱によって暖められて室内に導入され
る空気を考慮した建屋全体の計画換気ができるようにし
た太陽熱利用建築物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年では、建築物の暖房に関して、屋根
上に設置した集熱装置によって外気を太陽熱で加熱して
暖め、この暖められた空気を建築物内に配置された蓄熱
装置に供給して蓄熱し、この蓄熱を徐々に放出して建築
物内の各部屋を暖房するようにした太陽熱利用建築物の
開発が進められている（例えば、特開昭６３−１６５６
３３号公報および特開昭６４−７５８５８号公報等参
照）。

【０００３】また、建築物の周囲を包括的に断熱材で囲
撓して、建築物の断熱性および気密性を向上させた建築
物、いわゆる気密住宅が開発され、特に寒冷地において
好評を博している。

【０００４】このような建築物（気密住宅）において
は、建築物内が密封空間となるため、建築物内の換気を
計画的に行う必要がある。即ち、健康のためにも、優れ
た居住性を長く保つためにも、空気の汚れや不要な湿気
から人と住居を守って、清潔で健康的な住環境を作り出
すための計画的な換気が必要となる。

【０００５】ここに、前記太陽熱利用建築物において
は、これを前記気密住宅に適用した方が、太陽熱のより
有効な利用を図って、省エネその他に大いに役立たせる
ことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記太
陽熱利用建築物を前記気密住宅に適用した場合、建屋全
体の気密性と、太陽熱で暖められて室内に強制的に導か
れる空気を考慮した換気との整合性が問題となり、この
整合性を考慮したものが開発が強く望まれているのが現
状であった。

【０００７】即ち、気密住宅にあっては、大風量を建屋
内に押し込むことができず、また必要以上の換気をする
ことは、省エネに反することとなる。一方、気密住宅で
は、０．５回（２時間に１回）程度の自然換気があると
いわれているが、これだけでは、常時、必要量が確保さ
れにくいので、換気システムを設けて強制的に換気を行
う必要があるが、この換気システムは、太陽熱で暖めら
れて室内に強制的に導かれる空気を考慮したものではな
く、このため、必ずしも快適な住環境を提供できるもの
ではなかった。

【０００８】本発明は上記に鑑み、太陽熱を有効に利用
した上で、建屋全体の計画的な換気を行って気密性と換
気との整合性をとり、これによって快適な住環境を実現
できるようにしたものを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る太陽熱利用建築物は、屋根上に設置し
た集熱装置によって外気を太陽熱で加熱して暖め、この
暖められた空気を吸引手段の作動に伴って鉛直方向に延
びる屋内ダクトを介して建屋下部から室内に導入するよ
う構成するとともに、周囲を断熱材で包括的に囲撓する
躯体の一部に室外から自然給気を行うレジスタを設け、
前記屋内ダクトおよびレジスタから室内に導入され、室
内の各部屋の内部を流れて不要となった汚れた空気を排
気ダクトを介して集めて強制的に室外に排出する換気装
置を備えたことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】上記のように構成した本発明によれば、例えば
０．５回程度の自然換気がある場合に、換気装置の作動
による強制換気の処理風量を０．５回程度の換気に設定
しておき、一方、太陽熱によって暖められた空気の室内
への導入量を、前記自然換気と強制換気の合計の１回程
度の換気をめどに風量設定することにより、太陽熱を有
効に利用しつつ、常に１回程度の計画換気を行うことが
できる。

【００１１】この時、太陽熱によって暖められた空気の
室内への導入量の不足は、室内外の圧力差によってレジ
スタから導入される空気によって補われ、太陽熱によっ
て暖められた空気の室内への導入がない場合も同様に、
レジスタから０．５回程度の換気に必要な風量が自然導
入される。

【００１２】なお、太陽熱によって暖められた空気の室
内への導入量が、自然換気と強制換気の合計より多い場
合には、幾分加圧状態となるが、それ程の圧力差ではな
く、またこの導入が停止されると圧力差がなくなるため
に問題はない。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１乃至図５は、高断熱・高気密の、いわゆる閉
鎖型住宅に適用した第１の実施例を概略的に示すもの
で、本実施例に係る太陽熱利用建築物（閉鎖型住宅）１
は、基礎２と外壁３と屋根４とから主に構成されている
とともに、断熱材５で包括的に囲撓されている。そし
て、前記断熱材５と前記外壁３及び屋根４との間には、
外部通気層６が、断熱材５と内壁７との間には、床下空
間８から屋根裏９に通じる内部通気層１０がそれぞれ形
成されている。これによって、断熱性及び気密性が確保
されている。

【００１４】前記屋根４には、太陽熱集熱装置１５が設
置されている。この太陽熱集熱装置１５は、この内部の
内部流路１６に外気を取り込み、この内部流路１６の内
部を流れる空気にガラス等の透明部材を通して太陽熱を
照射することによって、これを加熱して暖めるためのも
のである。

【００１５】更にこの太陽熱集熱装置１５の屋根の棟側
の一面には、太陽電池１７が設置されている。前記太陽
熱種熱集熱装置１５は、ファン等の吸引手段２１を内部
に備えた連結ダクト２２を介してダンパーボックス２３
に連通され、このダンパーポックス２３の下面に、鉛直
方向に延びて床下で開口する室内ダクト２４の上端が互
いに連通した状態で連結されている。

【００１６】これにより、例えば前記太陽電池１７によ
る前記吸引手段２１の駆動に伴って、前記太陽熱集熱装
置１５によって暖められた外気が床下に導かれるように
なっており、しかもこの吸引手段２１の設定容量によ
り、この床下、更には各部屋に導かれる風量が定まるよ
うになっている。

【００１７】そして、床下には、例えばヒューム管の周
りにコンクリートを打設して構成した蓄熱床２５が設け
られ、この蓄熱床２５の内部で前記室内ダクト２４の下
端が開口している。

【００１８】この蓄熱床２５は、前記室内ダクト２４に
導かれてこの内部を流通する空気と熱交換して、この流
通する空気の冷熱あるいは温熱し、熱交換された空気を
室内の各部屋に排出するためのものである。

【００１９】一方、例えば居間や寝室等、必要な箇所に
は、空気量をセーブしつつ、室内外の圧力差に伴って自
然給気を行うレジスタ３０が外壁３及び内壁７を貫いて
設置されているとともに、前記屋根裏９には、換気装置
３１が配置されている。そして、この換気装置３１と所
定の部屋とは、排気ダクト３２で互いに連通されている
とともに、この換気装置３１は、外部排気ダクト３３を
介して外部に開放するようなっており、これにより排気
換気システムが構築されている。

【００２０】この排気換気システムについて、図２を参
照して説明すると、換気装置３１の起動によってレジス
タ３０が開き、ここから居間や寝室等の部屋に外気が自
然給気される。すると、この給気された空気は、更に必
要に応じて、レジスタ３０が設置できない便所や浴室等
の内部を流れる。そして、その後の不要となった汚れた
空気は、排気ダクト３２で集められ、換気装置３１の起
動に伴って、外部排気ダクト３３から外部に強制的に排
気されるようになっている。

【００２１】ここに、前記レジスタ３０は、換気装置３
１の例えば上記太陽電池１７による起動に伴う各部屋内
の圧力の低下、即ち内外の圧力差によって自動的に開閉
し、これによって自然給気を行うよう構成されていると
ともに、風圧調整機構が施されて、強風の影響を受けな
いようになっている。

【００２２】なお、窓を少し開けると、ここから給気さ
れる空気が居間や便所等の内部を流れ、換気装置３１の
起動に伴って、外部に強制的に排気される。これによっ
て、換気装置３１を常時起動させることにより、この処
理風量に合った風量が強制換気されることになる。

【００２３】例えば、太陽熱利用建築物（閉鎖型住宅）
１全体に０．５回（２時間に１回）程度の自然換気（前
記排気換気システムによらない換気）がある場合に、換
気装置３１の作動による強制換気の処理風量を０．５回
程度の換気に設定することにより、前記自然換気と強制
換気の合計で１回（１時間に１回）程度の換気をめどと
した計画換気を行うことができる。

【００２４】これによって、各部屋の空気の流れ（気流
の経路・量）を制御した計画的な換気を行うことがで
き、特に隙間の少ない高密度化住宅ほど効果が大きくな
る。ここに、前記換気装置３１の処理風量を、例えば強
運転、中運転及び弱運転の３段階に設定可能として、換
気量を変更できるようにするとともに、これに会わせ
て、各排気ダクト３２に風量を自動調整する風量調節機
構を設けることもできる。

【００２５】このように計画換気を行うと、前記太陽熱
集熱装置１５によって暖められ前記吸引手段２１の駆動
に伴って室内ダクト２４から室内に導入される給気との
関係が問題となる。

【００２６】即ち、この室内ダクト２４からの給気量が
少ないと、エネルギーの有効利用が図れないばかりでな
く、レジスタ３０からの給気が常時行われることになっ
て、暖房効果が薄れてしまい、逆に多過ぎると、内部に
押し込むことができなくなって、故障や息苦しさの原因
となってしまう。

【００２７】このため、前記自然換気と排気換気システ
ムによる強制換気の合計の計画換気の風量に見合った風
量とほぼ同量あるいは幾分多めの風量が吸引手段２１の
駆動に伴って室内ダクト２４から室内に導入されるよう
構成されている。

【００２８】即ち、例えは０．５回程度の自然換気と、
０．５回程度の強制換気の１回程度の計画換気の場合、
吸引手段２１の処理風量は、この計画換気の風量に見合
った風量あるいはこれより幾分多めの風量に設定されて
いる。

【００２９】具体的には、一般的住宅の場合、排気換気
システムによる処理風量が最大で１５０ｍ³ ／ｈに、吸
引手段２１による処理風量が３００〜４００ｍ³ ／ｈ程
度に設定されている。

【００３０】この場合、太陽熱によって暖められた空気
の室内への導入量が、自然換気と強制換気の合計より多
く、幾分加圧状態となるが、それ程の圧力差ではなく、
またこの導入が停止されると圧力差がなくなるために問
題はない。

【００３１】次に、上記実施例における建築物全体の作
用を説明する。なお、排気換気システムは、２４時間運
転を原則とし、上記換気装置３１を常時起動させてお
き、これによって、自然換気と合わせ１回程度（１時間
に１回）の換気を実現しておく。

【００３２】先ず、冬季で昼の場合には、図１に示すよ
うに、吸引手段２１を起動させることによって、太陽熱
で暖められた空気（暖気）を室内ダクト２４から室内に
導入して、各部屋内を流通させる。

【００３３】この時、室内に導入される風量は、自然換
気と強制換気との合計の１回若しくはそれより幾分多め
であるため、レジスタ３０から室内に給気されることな
く、エネルギーの最大限の有効利用を図りつつ、１回程
度の計画換気を行うことができる。しかも、空気の押し
込み量が多過ぎて、押し込み不能となってしまうことは
ない。

【００３４】冬季で夜の場合には、図３に示すように、
吸引手段２１を停止させて、室内ダクト２４からの給気
を停止させる。すると、排気換気システムの駆動に伴う
各部屋内の圧力の低下に伴って、レジスタ３０が開き、
ここから各部屋への給気が行われる。

【００３５】即ち、排気換気システムのみを作動させた
時と同様の、自然換気と合わせて１回程度の計画換気が
行われる。夏季で夜の場合には、図５に示すように、前
記図１に示す冬季で夜の場合と同様に、吸引手段２１を
起動させることによって、室内ダクト２４から室内に空
気を導入して、各部屋内を流通させる。

【００３６】この時、室内ダクト２４から室内に導入さ
れる空気は、天井における放射冷却で冷却され、更に地
熱冷熱によっても冷却される。しかもレジスタ３０から
の給気がないため、この冷却されて導入された空気のみ
による計画換気が行われることになる。

【００３７】夏季で昼の場合には、図４に示すように、
前記図３に示す冬季で昼の場合と同様に、吸引手段２１
を停止させて、室内ダクト２４からの給気を停止させ
る。すると、排気換気システムの駆動に伴う各部屋内の
圧力の低下に伴って、レジスタ３０が開き、ここから各
部屋への給気が行われる。

【００３８】即ち、排気換気システムのみを作動させた
時と同様の、自然換気と合わせて１回程度の計画換気が
行われる。図６及び図７は、通気構造を持った、いわゆ
る開放型住宅に適用した第２の実施例を概略的に示すも
ので、この実施例に係る太陽熱利用建築物（開放型住
宅）４０には、前記第１の実施例の閉鎖型住宅の備えた
構成の他に、床下空間８に連通する開閉自在な床下ダン
パ４１と、屋根裏９に連通する開閉自在な棟下ダンパ４
２とが備えられているとともに、棟部には、換気用ファ
ン４３が配置され、これによって通気構造が構成されて
いる。

【００３９】この実施例の場合、冬季は上記閉鎖型住宅
と同様な暖房性能を有し、夏季は換気量を増大させて、
より快適さを増すことができる。即ち、冬季は、開閉自
在な両ダンパ４１，４２を閉じるため、前記実施例と同
様になるが、夏季の場合には、前記実施例の場合の他
に、両ダンパ４１，４２を開くとともに、例えば前記太
陽電池１７によって換気用ファン４３を２４時間起動さ
せる。

【００４０】すると、昼は、図６に示すように、レジス
タ３０の他に床下ダンパ４１からも給気され、各部屋内
を流れた後、棟下ダンパ４２を通過して換気用ファン４
３から排気される。つまり、この分だけ換気量が増える
ことになる。

【００４１】夜は、図７に示すように、室内ダクト２４
から導入される空気の他に、床下ダンパ４１からも給気
され、各部屋内を流れた後、棟下ダンパ４２を通過して
換気用ファン４３から排気される。つまり、この分だけ
換気量が増え、しかもこの増えた空気は、地熱冷熱によ
っても冷却されているため、冷房効果がより大きくな
る。

【００４２】

【発明の効果】本発明は上記のような構成であるので、
太陽熱によって暖められた空気の室内への導入量を、自
然換気と換気装置の作動による強制換気との合計の換気
回数に相当する風量に設定することで、これを計画換気
とすることができ、これによって太陽熱を有効に利用し
た上で、建屋全体の計画的な換気を行って気密性と換気
との整合性をとり、快適な住環境を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の冬の昼の状態を概略的
に示す模式図である。

【図２】同じく、排気換気システムの概要図である。

【図３】同じく、冬の夜の状態を概略的に示す模式図で
ある。

【図４】同じく、夏の昼の状態を概略的に示す模式図で
ある。

【図５】同じく、夏の夜の状態を概略的に示す模式図で
ある。

【図６】第２の実施例の夏の昼の状態を概略的に示す模
式図である。

【図７】同じく、夏の夜の状態を概略的に示す模式図で
ある。

【符号の説明】

１ 太陽熱利用建築物（閉鎖型住宅） ４ 屋根 ５ 断熱材 ６ 外側通気層 ９ 屋根裏 １０ 内側通気層 １５ 太陽熱集熱装置 １７ 太陽電池 ２１ 吸引手段 ２３ ダンパーボックス ２４ 室内ダクト ２５ 蓄熱床 ３０ レジスタ ３１ 換気装置 ３２ 排気ダクト ３３ 外部排気ダクト ４０ 太陽熱利用建築物（開放型住宅）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】屋根上に設置した集熱装置によって外気を
   太陽熱で加熱して暖め、この暖められた空気を吸引手段
   の作動に伴って鉛直方向に延びる屋内ダクトを介して建
   屋下部から室内に導入するよう構成するとともに、周囲
   を断熱材で包括的に囲撓した躯体の一部に室外から自然
   給気を行うレジスタを設け、前記屋内ダクトおよびレジ
   スタから室内に導入され、室内の各部屋の内部を流れて
   不要となった汚れた空気を排気ダクトを介して集めて強
   制的に室外に排出する換気装置を備えたことを特徴とす
   る太陽熱利用建築物。