(57)【要約】【課題】  太陽熱パネルによる集熱効率の向上を図ることのできる建物を提供する。【解決手段】  本発明の建物５は、外壁に形成された窓からの直射日光が当たる間仕切り壁８の壁面に太陽熱集熱パネル１１が設けられている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外壁に形成された窓からの直射日光が当たる屋内の壁面に太陽熱集熱パネルが設けられていることを特徴とする建物。
【請求項２】
前記太陽熱集熱パネルが空調システムの一部として用いられ、該太陽熱集熱パネルにより集熱された熱を蓄熱材としての躯体に蓄熱させることを特徴とする建物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱を集熱して暖房を行う建物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、住宅等の建物の外壁や屋根に太陽熱集熱パネルを設置して外気や室内空気を加熱して室内を暖める空調システムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
その特許文献１には、日射熱の取得効率を高めるため、北半球において、通常その建物の南側の外壁に太陽熱集熱パネルを設けて設置することが記載されている。また、その外壁には、通常採光を行うために窓も設けられることも記載されている。
【特許文献１】特開２０００−２４１０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、その建物の外壁に太陽熱集熱パネルを設置することにすると、冬季では外気温度が低いために、室内温度との差が大きくなり、この外気温度と室内温度との温度差に相当する分だけ熱損失が大きくなる。
【０００５】
例えば、図１に示すように、建物１の外壁２の外壁面３に太陽熱集熱パネル４を設置した場合、日射熱の取得量を毎時約７７０ｋｃａｌ、外気温度を−１０度Ｃ、室内温度を２０度Ｃとすると、室内に取り込まれる日射熱の取得量は約４８０ｋｃａｌで、外気へ放熱される熱量が約３１０ｋｃａｌであり、４５％程度が外部へ放熱され、最終的な日射熱の取得量は５０％強であり、熱損失量が大きくなる。このため、太陽熱集熱パネル４を外壁面３に設置した場合、集熱効率が低いという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の事情を考慮して為されたもので、その目的とするところは、太陽熱パネルによる集熱効率の向上を図ることのできる建物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の建物は、外壁に形成された窓からの直射日光が当たる屋内の壁面に太陽熱集熱パネルが設けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の建物は、前記太陽熱集熱パネルが空調システムの一部として用いられ、該太陽熱集熱パネルにより集熱された熱を蓄熱材としての躯体に蓄熱させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１、請求項２に記載の発明によれば、太陽熱集熱パネルによる集熱効率の向上を図ることができるという効果を奏する。
【００１０】
また、窓からの採光量を減じることなく、太陽熱集熱パネルによる集熱効率の向上を図ることができるという効果も奏する。
【００１１】
とくに、請求項２に記載の発明によれば、日中の室温のオーバヒート現象を抑制でき、日没後の室温の急激な温度低下現象を抑制できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係わる建物の発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【実施例】
【００１３】
図２において、５は建物、６はその建物を構成する躯体、７は建物の南側に設置の外壁、８は間仕切り壁である。外壁７には窓９が形成され、その窓９には窓ガラス１０が設けられている。その間仕切り壁８の壁面には窓ガラス９を通して射し込む直射日光Ｐ１が当たる箇所に太陽熱集熱パネル１１が設けられている。
【００１４】
太陽熱集熱パネル１１は、図３に拡大して模式的に示すように、窓ガラス１０に臨む前面側が受熱部１１Ａとされ、後部側が熱交換室１１Ｂとされている。その受熱部１１Ａは窓ガラス１０と同材料のガラスで構成されている。そのガラスの性能は、ここでは、Ｋ値で５.１ｋｃａｌ／ｍ２・ｈ・度Ｃ（日射熱の取得率８８％）とする。その熱交換室１１Ｂには吸い込み口１１ｃと吹き出し口１１ｄとが設けられ、太陽熱集熱パネル１１は室内の空気を吸い込み口１１ｃから取り入れ、室内の空気を熱交換室１１Ｂ内で暖め、吹き出し口１１ｄから室内に排出する構造とされ、太陽熱集熱パネル１１は空調システムの一部として用いられる。  
【００１５】
ここで、乾燥空気の重量は１.２９３ｋｇ／ｍ３、乾燥空気の定積比熱は７１７.７Ｊ／ｋｇ・ｋ（０.１７１ｋｃａｌ／ｋｇ・ｋ）、外壁７の垂直面の日射熱の取得量を４３５.７ｋｃａｌ／ｍ２・時、外気温度（屋外温度）を−１０度Ｃ、室内温度（屋内温度）を２０度Ｃ、太陽熱集熱パネル１１の熱交換室１１Ｂを単位時間当たりに通過する空気の容積（気積Ｖ）を８７.５ｍ３（換気回数０.５回の半分の空気量に相当）とし、太陽熱集熱パネル１１の受熱部１１Ａの面積を２ｍ２とすると、直射日光Ｐ１による日射熱の取得量は、窓ガラス１０と受熱部１１Ａのガラスとを通して直射日光Ｐ１が当たるため、６７４.９ｋｃａｌ／時（＝４３５.７×２×０.８８×０.８８ｋｃａｌ／時）である。
【００１６】
太陽熱集熱パネル１１を窓ガラス１０から離間して屋内に配置した場合、太陽熱集熱パネル１１の熱交換室１１Ｂ内の温度と室内温度との温度差は０度Ｃと考えられかつ太陽熱集熱パネル１１から放熱された熱は室内に放出されるので、熱損失は０ｋｃａｌ／時と考えられる。
【００１７】
よって、回収可能熱量Ｑは、６７４．９ｋｃａｌ／時と考えられ、太陽熱集熱パネル１１の熱交換室１１Ｂ内の空気の温度は、空気の環流がないものとして、１時間当たりにして、約３４．８度Ｃ上昇すると考えられる。
【００１８】
この計算には、回収可能熱量Ｑ、乾燥空気の定積比熱Ｐ、乾燥空気の重量Ｇ、温度変化ΔＴ、気積Ｖとして、Ｑ＝Ｇ×Ｖ×Ｐ×ΔＴの公式を用いた。
【００１９】
従って、１時間当たりの日射熱によって、吹き出し口１１ｄから排出される空気の吹き出し温度は約５４．８度Ｃになると考えられる。
【００２０】
これに対して、図４に模式的に示すように、太陽熱集熱パネル１１を屋外の外壁７に垂直に設置した場合には、屋内温度と屋外温度との温度差が３０度Ｃ、ガラスの性能が５.１ｋｃａｌ／ｍ２・ｈ・度Ｃ、外部に逃げる熱量はガラスの幅が２ｍ２であるので、熱損失量は３０６ｋｃａｌ／時であり、一方、日射熱の取得量は、受熱部１１Ａのガラスを通して直射日光Ｐ１が当たるため、７６６．９ｋｃａｌ／時であり、従って、回収可能熱量Ｑは４６０．９ｋｃａｌ／時と考えられる。
【００２１】
よって、太陽熱集熱パネル１１の熱交換室１１Ｂ内の空気の温度は、空気の環流がないものとして、１時間当たりにして、約２３．８度Ｃ上昇すると考えられる。なお、温度上昇に用いた公式については前述した。
【００２２】
従って、１時間当たりの日射熱によって、吹き出し口１１ｄから排出される空気の吹き出し温度は約４３．８度Ｃになると考えられる。
【００２３】
以上から明らかなように、太陽熱集熱パネル１１を屋外に設置するよりも、屋内に設置する方が回収可能熱量Ｑが大きくなり、室内の暖房効率を向上させることができる。
【００２４】
ここで、太陽熱集熱パネル１１を室内に設けなくとも、日射熱の取得量は太陽熱集熱パネル１１を設けた場合と同じであり、空気及び石膏等の躯体６に蓄熱されるが、太陽熱集熱パネル１１を設けない場合には、熱容量の小さい空気の温度上昇に日射熱が主として消費され、熱容量の大きな躯体６への蓄熱に消費されないため、日中、日射熱により室内の温度が急激に上昇してオーバヒートを起こすこと、すなわち、室内温度が高くなりすぎる現象が起こると共に、午後から日没にかけて急激に室内の温度が下がるという現象を生じ、太陽熱集熱パネル１１を屋内に設けない構造の建物の場合には図５に実線で示すような温度変化曲線Ｑ１となるが、太陽熱集熱パネル１１を屋内に設け、空調システムの一部として用いる構造の建物を採用することにすると、太陽熱集熱パネル１１が日射熱を吸収するため、室内温度の急激な上昇が抑制され、かつ、その取得した熱を床材等の熱容量の大きな躯体６に送って蓄熱させることができ、日没後に室内の温度が下がると、この熱容量の大きな蓄熱体としての躯体６からの放熱が生じるため、図５に破線で示すように温度変化曲線Ｑ２となり、太陽熱集熱パネル１１を屋内に設けた構造の建物では、太陽熱集熱パネル１１を屋内に設けない構造の建物に較べて、暖房効果を向上させることができる。
【００２５】
また、太陽熱集熱パネル１１を玄関（ベルム）の屋内の立ち壁に設けた場合には、採光光量を維持しつつ日射熱の取得量を増加させることができる。
【００２６】
以下、この理由を説明する。
【００２７】
図６（ａ）は玄関１２に窓幅Ｗの開口窓１３を設け、玄関１２の外壁１４に太陽熱集熱パネル１１を設けない構造の建物を示し、図６（ｂ）は玄関１２の外壁１４に太陽熱集熱パネル１１を設けた構造の建物を示している。
【００２８】
図６（ｂ）に示すように玄関１２の外壁１４に太陽熱集熱パネル１１を設ける構造の建物にすると、図６（ａ）に示す玄関１２に開口窓１３を設けたときの採光量と採光量を同じにして、太陽熱集熱パネル１１を設けた分だけ、日射熱の取得量の向上を図ることができる。
【００２９】
また、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す玄関１２の開口窓１３の窓幅（Ｗ）を、図６（ｃ）に示すように２倍の窓幅（２Ｗ）とすると、採光量及び日射熱の取得量の両方が図６（ｂ）に示す構造の建物に較べて上昇する。これは、太陽熱集熱パネル１１を外壁１４に設けた場合の日射熱の取得量は約５０％であるのに対して、開口窓（窓ガラス）１３を通じての日射熱の取得量は約８８％だからである。
【００３０】
これに対して、図６（ｄ）に示すように、玄関１２の屋内の立ち壁１５に太陽熱集熱パネル１１を設けた構造の建物の場合には、採光量は図６（ｃ）に示す構造の建物に較べて屋内で減少し、日射熱の取得量は図６（ｃ）に示す構造の建物の場合とほぼ同等であり、必ずしも日射熱の取得量、採光量に関しては図６（ｃ）に示す構造の建物に較べて利点があるとは限らないが、建物５の躯体６への蓄熱が容易であるという利点があることは、先に述べた通りである。
【００３１】
また、図６（ｄ）に示すように、玄関１２の屋内の立ち壁１５に太陽熱集熱パネル１１を設けた構造の建物は、開口窓１３の窓幅が２Ｗであり、かつ、太陽熱集熱パネル１１からの放熱が室内に行われるので、熱損失はほとんどなく、図６（ｂ）に示す構造の建物に較べて採光量、日射熱の取得量を増加させることが可能である。
【００３２】
すなわち、開口窓１３の窓幅を広げて屋内に太陽熱集熱パネル１１を設ける構造の建物にすると、その分採光量を増加させることができ、日射熱の取得量を図りながら採光量を増加させることができる構造の建物を構築できることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】太陽熱集熱パネルを外壁に設けた従来構造の建物の一例を示す概要図である。
【図２】太陽熱集熱パネルを屋内に設けた本発明に係わる建物の一例を示す概要図である。
【図３】太陽熱集熱パネルを屋内に設けた場合の日射熱の取得量を説明するための模式図である。
【図４】太陽熱集熱パネルを屋外に設けた場合の日射熱の取得量を説明するための模式図である。
【図５】本発明に係わる太陽熱集熱パネルを空調システムに用いた場合の室内温度の上昇下降と太陽熱集熱パネルを空調システムに用いなかった場合の室内温度の上昇下降とを比較して説明するための温度変化曲線図である。
【図６】本発明に係わる太陽熱集熱パネルを屋内に設けた場合の採光量の増加を説明するための説明図であって、（ａ）は太陽熱集熱パネルを開口窓を形成する屋外の外壁に設けていない構造の玄関を示す模式図、（ｂ）は太陽熱集熱パネルを屋外の外壁に設けていない構造の玄関を示す模式図、（ｃ）は（ａ）に示す開口窓の窓幅を２倍にして採光量の増加を図った構造の玄関を示す模式図、（ｄ）は（ｃ）に示す開口窓の窓幅を２倍にして採光量の増加を図った構造の玄関の屋内の間仕切り壁に太陽熱集熱パネルを設けた構造の玄関を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３４】
５…建物
８…間仕切り壁
１１…太陽熱集熱パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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