(57)【要約】【課題】熱損失の少ない経済的な熱媒供給設備を提供する。【解決手段】複数階からなり階毎に複数の住戸を有する集合建物（１０）の熱媒供給構造は、各住戸（１Ａ〜５Ｅ）に設置される熱交換器（１６）と、平面位置が重なり合う１階から最上階までの住戸を１つのグループとしてグループ（Ａ〜Ｅ）毎に設けられ該グループに属する住戸を貫通して上下方向に延び該グループ内のすべての熱交換器と接続する複数のグループ内熱媒管路（１４）と、グループ毎に設けられてグループ内熱媒管路を流れる熱媒を加熱する補助熱源（１３Ａ〜１３Ｅ）と、すべてのグループ内熱媒管路に熱媒を供給する熱媒貯留タンク（１１）と、太陽熱集熱器（１８）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数階からなり階毎に複数の住戸を有する建物に設置される熱媒供給構造であって、
各住戸に設置される熱交換器と、
平面位置が重なり合う１階から最上階までの住戸を１つのグループとし、該グループ毎に設けられて、該グループに属する住戸を貫通して上下方向に延び、該グループ内のすべての前記熱交換器と接続する複数のグループ内熱媒管路と、
前記グループ毎に設けられて、前記グループ内熱媒管路を流れる熱媒を加熱する補助熱源と、
すべてのグループ内熱媒管路に熱媒を供給する熱媒貯留タンクと、
太陽熱で熱媒を加熱し、該加熱した熱媒を前記熱媒貯留タンクに供給する太陽熱集熱器とを備える、集合建物の熱媒供給構造。
【請求項２】
前記グループ内のすべての前記熱交換器の平面位置が互いに重なり合う、請求項１に記載の集合建物の熱媒供給構造。
【請求項３】
前記補助熱源の平面位置と、該補助熱源が設けられるグループ内の前記熱交換器の平面位置が互いに重なり合う、請求項１または２に記載の集合建物の熱媒供給構造。
【請求項４】
前記補助熱源、前記熱媒貯留タンク、および前記太陽熱集熱器は、集合建物の屋上に設置される、請求項１〜３のいずれかに記載の集合建物の熱媒供給構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに独立した住戸を複数有する集合住宅や、事務所・店舗・テナント等、独立した複数の営業用区画が入居するオフィスビルに設置される暖房および給湯のための設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
集合住宅やオフィスビルといった集合建物（単にビルともいう）は、戸建とは異なり互いに独立した住戸を複数有する。集合住宅を構成する各住戸、あるいはオフィスビルに入居する各テナント等は、日常生活で利用される温水や暖房用の熱源を必要とする。集合建物に大型のボイラを一箇所設置して各住戸あるいは各テナントに熱媒を一括して供給する熱媒供給構造は、セントラルヒーティング、全館集中暖房などの名称で広く知られている。このような熱媒供給構造の一例として、特開２０１３−９６５９１号公報（特許文献１）が挙げられる。
【０００３】
特許文献１に記載の給湯システムは、１階と２階のそれぞれに２戸の住戸がある２階建の集合住宅において、各住戸に給湯を行う設備であって、１台の貯湯式給湯装置と、循環パイプと、枝管とを備える。貯湯式給湯装置は、ヒートポンプ式加熱装置および貯湯タンクを有し、集合住宅の外壁に隣接した屋外階段下の共用空間に設置され、共用部の水道管および電線と接続する。循環パイプは、往路管および復路管を有し、貯湯式給湯装置と接続して、常時、湯が循環している。また循環パイプは、集合住宅の共用廊下に配管されて各戸の近傍を通過する。枝管は、各住戸に設けられ、共用廊下で循環パイプと接続する。そして枝管は、一方通行で各住戸に安定した温度の湯を供給する。また集合住宅の屋根には太陽熱集熱器が設置される。太陽熱集熱器は水道管から供給される水を太陽熱で加熱して貯湯式給湯装置に供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−９６５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来のような給湯システムにあっては、以下に説明するような問題を生ずる。つまり共用廊下が長くなるほど、あるいは共用廊下に隣接する各住戸の間口が長くなるほど、循環パイプを長くせざるを得ず、熱損失が多って不経済となる。
【０００６】
またすべての住戸に対してヒートポンプ式加熱装置は１台しか設置されていないことから、ヒートポンプ式加熱装置に大きな負担が生じる。そうするとヒートポンプ式加熱装置を含め貯湯式給湯装置を大型化させなければならないが、大型化すると設置場所に制約が生じる。
【０００７】
本発明は、上述の実情に鑑み、熱損失の少ない経済的な熱媒供給設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的のため本発明による集合建物の熱媒供給構造は、複数階からなり階毎に複数の住戸を有する建物に設置される熱媒供給構造であって、各住戸に設置される熱交換器と、平面位置が重なり合う１階から最上階までの住戸を１つのグループとし該グループ毎に設けられて該グループに属する住戸を貫通して上下方向に延び該グループ内のすべての熱交換器と接続する複数のグループ内熱媒管路と、グループ毎に設けられてグループ内熱媒管路を流れる熱媒を加熱する補助熱源と、すべてのグループ内熱媒管路に熱媒を供給する熱媒貯留タンクと、太陽熱で熱媒を加熱し、該加熱した熱媒を前記熱媒貯留タンクに供給する太陽熱集熱器とを備える。
【０００９】
かかる本発明によれば、上下方向に延びるグループ内熱媒管路を利用して、熱媒を上下方向に流すことから、グループ内熱媒管路を、従来のように水平方向に流す構造よりも短くすることができる。したがって熱損失を少なくすることができる。特に住戸の間口が広い場合であっても、間口の広さに関係なくグループ内熱媒管路１４を最短化することができる。また本発明によれば、補助熱源をグループ毎に分散して設けたことから、熱源を集合建物の１箇所に集中して設置する従来例と比較して、各補助熱源で加熱した熱媒を同じグループに属する各住戸に直ちに送出することができる。したがって各補助熱源から各住戸までの熱損失を大いに低減することができる。また本発明によれば、補助熱源を各グループに設けたことから、補助熱源を分散化・小型化することができる。したがって補助熱源の設置場所を容易に確保することができる。
【００１０】
グループ数、各グループに属する住戸数、および各住戸に設置される熱交換器の平面位置は特に限定されない。本発明の好ましい実施形態として、グループ内のすべての熱交換器の平面位置が互いに重なり合うとよい。かかる実施形態によれば、グループ内熱媒管路を上下方向に直線状に延びるよう配置して、熱交換器をグループ内熱媒管路に隣接配置することができ、熱交換器とグループ内熱媒管路の間の熱損失を大いに低減することができる。他の実施形態として、グループ内の１の熱交換器の平面位置と他の熱交換器の平面位置が互いに重なり合わないよう、ずらして配置される。
【００１１】
各グループに設けられる補助熱源と該グループに属する住戸に設置される熱交換器の平面位置関係は特に限定されないが、本発明の好ましい実施形態として、補助熱源の平面位置と、該補助熱源が設けられるグループ内の熱交換器の平面位置が互いに重なり合うとよい。かかる実施形態によれば、グループ内熱媒管路を、補助熱源を通り上下方向に直線状に延びるよう配置して、熱交換器をグループ内熱媒管路に隣接配置することができ、補助熱源と熱交換器の間の熱損失を大いに低減することができる。他の実施形態として、グループ内の補助熱源の平面位置と熱交換器の平面位置が互いに重なり合わないよう、ずらして配置される。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態として、補助熱源、熱媒貯留タンク、および太陽熱集熱器は、集合建物の屋上に設置される。かかる実施形態によれば、熱媒を加熱する設備を集合建物の屋上に集約することができ、熱損失を低減することができる。他の実施形態として、太陽熱集熱器は集合建物の屋上に設置されるが、補助熱源および熱媒貯留タンクの少なくとも一方は一階あるいは地下階といった最下階に設置されてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
このように本発明によれば、間口が広い住戸であっても熱媒が流れる管を短くすることができ、熱損失が従来よりも少なくなって、熱媒を経済的に各住戸に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態になる集合建物の熱媒配管構造を模式的に示す全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態になる集合建物の熱媒配管構造を模式的に示す全体図である。集合建物１０は、複数階からなり、階毎に複数の住戸を有する。本実施形態では、１階において一方側から他方側に向かって住戸１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅが順次配置される。また２階においても同様に住戸２Ａ〜２Ｅが順次配置される。以下同様に５階に至るまで住戸１Ａ〜５Ｅが配置される。ただし集合建物の階数、１階当たりの戸数、および住戸の配置レイアウトは本実施形態に限定されるものではない。
【００１７】
住戸１Ａ〜５Ｅのうち住戸１Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａ，５Ａは同じ平面位置にあり、上下方向に観察すると互いに重なって位置する。これら住戸１Ａ〜５ＡをＡグループとする。各住戸１Ａ〜５Ａに隣接する住戸１Ｂ〜５Ｂも同じ平面位置にあり、上下方向に観察すると互いに重なって位置する。これら住戸１Ｂ〜５ＢをＢグループとする。以下同様に、住戸１Ｃ〜５ＣはＣグループに属し、住戸１Ｄ〜５ＤはＤグループに属し、住戸１Ｅ〜５ＥはＥグループに属する。
【００１８】
集合建物１０には、住戸１Ａ〜５Ｅの各住戸に温水等の熱媒を供給する熱媒供給構造が設置される。熱媒供給構造は、太陽熱集熱器１８と、暖められた熱媒を貯留する熱媒貯留タンク１１と、補助熱源１３Ａ〜１３Ｅと、グループ内熱媒管路１４と、熱交換器１６とを基本的に備える。
【００１９】
熱媒貯留タンク１１は１箇所のみ設置され、各住戸１Ａ〜５Ｅに供給するための熱媒を貯留する。熱媒としては、水や不凍液が利用される。本実施形態では１個の大型の熱媒貯留タンク１１を設置したが、この他にも、数個の中／小型の熱媒貯留タンクを互いに隣接配置してもよいこと勿論である。
【００２０】
太陽熱集熱器１８は太陽熱を利用して熱媒を加熱するものであって、並列して延びる２本１対の管１７、１９を介して熱媒貯留タンク１１と接続する。管１７の途中には熱媒貯留タンク１１から太陽熱集熱器１８に向かって熱媒を流すポンプ２０が設けられる。あるいはポンプ２０は太陽熱集熱器１８に組み込まれていてもよい。熱媒貯留タンク１１の熱媒は、管１７を経て太陽熱集熱器１８に送られ、太陽熱集熱器１８で高温に加熱され、管１９を経て熱媒貯留タンク１１に戻される。
【００２１】
太陽熱集熱器１８および熱媒貯留タンク１１は、集合建物１０の屋上（以下、単に屋上という）に設置される。太陽熱集熱器１８の設置面積を大きくする程、熱媒を大量かつ高温に加熱することができる。また１対の管１７，１９を短くして熱損失を低減するため、熱媒貯留タンク１１は太陽熱集熱器１８と隣接するとよい。あるいは熱媒貯留タンク１１は太陽熱集熱器１８に組み込まれてもよい。
【００２２】
平面位置が重なり合う１階から最上階までの住戸を１つのグループとして、Ａ〜Ｅの各グループには補助熱源１３Ａ〜１３Ｅが設けられる。補助熱源１３ＡはＡグループの屋上に配置され、住戸１Ａ〜５Ａの平面位置と重なり合う。以下同様に、補助熱源１３Ｂ〜１３ＥがＢ〜Ｅグループの屋上にそれぞれ配置される。各補助熱源１３Ａ〜１３Ｅは電気あるいは燃料といったエネルギを消費して熱を生成する装置、例えばガスボイラー、電熱器、あるいはヒートポンプ等の加熱器であって、太陽熱集熱器１８を主熱源とすることから補助熱源と位置づけられる。各補助熱源１３Ａ〜１３Ｅは、図示しない電線あるいは燃料管（例えばガス管、石油パイプ）と接続する。
【００２３】
なお補助熱源１３Ａ〜１３Ｅは、太陽熱集熱器１８の集熱の妨げとならないよう、太陽熱集熱器１８の下方に配置されるとよい。各補助熱源１３Ａ〜１３Ｅは、屋上を略水平方向に延びる供給管１２ｈを介して、熱媒貯留タンク１１と接続する。供給管１２ｈと熱媒貯留タンク１１の接続箇所にはポンプ１２ｐが設置される。あるいはポンプ２０は、各補助熱源１３Ａ〜１３Ｅに組み込まれていてもよい。
【００２４】
グループ内熱媒管路１４は、行き管１４ｈと戻り管１４ｉで対をなし、Ａ〜Ｅの各グループに設置される。Ａグループについて代表的に説明すると、Ａグループに設置されるグループ内熱媒管路１４は、上下方向に延びて、Ａグループに属するすべての住戸１Ａ〜５Ａを貫通する。行き管１４ｈの上端は補助熱源１３Ａと接続する。行き管１４ｈの下端は、戻り管１４ｉの下端と接続する。戻り管１４ｉの上端は屋上まで延び、熱媒貯留タンク１１と接続する。本実施形態では、各戻り管１４ｉの上端が、屋上を略水平方向に延びる回収管１２ｉと接続し、回収管１２ｉの端部が熱媒貯留タンク１１と接続する。
【００２５】
熱交換器１６は、各住戸１Ａ〜５Ｅに設置されて、行き管１４ｈから分岐する分岐管１６ｈと接続するとともに、戻り管１４ｉから分岐する分岐管１６ｉとも接続する。熱交換器１６には、開度を０から最大値まで連続的に調節することができる開度バルブが設けられ、各住戸の使用者は、必要な量の熱媒を、行き管１４ｈから熱交換器１６に流して戻り管１４ｉに戻すことができる。これにより熱交換器１６は、暖房器として各住戸１Ａ〜５Ｅを温めることができる。各熱交換器１６と行き管１４ｈとの接続箇所には、図示しない元栓と、カロリーメータ１５が介在する。カロリーメータ１５は行きの分岐管１６ｈを流れる熱媒の温度と戻りの分岐管１６ｉを流れる熱媒の温度を対比して、流量に基づき熱交換器１６で消費された熱量を測定する。熱交換器１６を使用しない場合、元栓が閉じられ、熱交換器１６に熱媒を供給しない。
【００２６】
各熱交換器１６は上水管２１と接続する。上水管２１は熱媒の流路とは別系統であり、各住戸１Ａ〜５Ｅに消費用の上水を供給する。熱交換器１６は、上述した暖房器としての利用の他、給湯器として上水を加熱することもできる。
【００２７】
次に熱媒供給構造の機能について説明する。
【００２８】
基本的には所定温度の熱媒が、熱媒貯留タンク１１から流出し、ポンプ１２ｐの作用で供給管１２ｈと、行き管１４ｈを経由して、熱交換器１６に達する。熱交換器１６は熱媒の熱で、各住戸１Ａ〜５Ｅを暖房したり、上水管２１から供給される上水を温める。熱交換器１６で使用された熱媒は、戻り管１４ｉと、回収管１２ｉを経由して、熱媒貯留タンク１１に戻される。なお熱媒は、熱交換器１６の使用不使用に係わらず、各グループ内熱媒管路１４を常時循環している。
【００２９】
熱媒貯留タンク１１に貯留する熱媒の温度は、太陽熱集熱器１８の稼働率に依存しているところ、太陽熱集熱器１８の稼働率は季節や天候に左右される。そうすると熱媒貯留タンク１１に貯留する熱媒の温度が所定温度に達しない場合がある。そこで各補助熱源１３Ａ〜１３Ｅは、行き管１４ｈの上端で、熱媒貯留タンク１１から供給される熱媒を必要に応じて所定温度まで適宜加熱して、行き管１４ｈに流す。これにより各熱交換器１６には、季節や天候によらず、常時、所定温度の熱媒が供給される。
【００３０】
上述した本実施形態の熱媒供給構造は、Ａ〜Ｅグループ毎に設けられて、該グループに属する住戸を貫通して上下方向に延び、該グループ内のすべての熱交換器１６と接続する複数のグループ内熱媒管路１４と、Ａ〜Ｅグループ毎に設けられて、各グループ内熱媒管路１４を流れる熱媒を加熱する補助熱源１３Ａ〜１３Ｅと、すべてのグループ内熱媒管路に熱媒を供給する熱媒貯留タンク１１と、太陽熱で熱媒を加熱し、該加熱した熱媒を熱媒貯留タンク１１に供給する太陽熱集熱器１８とを備える。代表的にＡグループを説明すると、グループ内熱媒管路１４の行き管１４ｈおよび戻り管１４ｉが、住戸１Ａ〜５Ａを貫通して上下方向に延び、Ａグループ内のすべての熱交換器１６と接続する。Ａグループに設置された補助熱源１３Ａは、Ａグループのグループ内熱媒管路１４を流れる熱媒を加熱する。
【００３１】
かかる本実施形態によれば、屋上の太陽熱集熱器１８で加熱した熱媒を、グループ内熱媒管路１４を利用して、上下方向に流すことから、グループ内熱媒管路１４を、従来のように水平方向に流す構造よりも短くすることができる。したがって熱損失を少なくすることができる。特に住戸の間口が広い場合であっても、間口の広さに関係なくグループ内熱媒管路１４を最短化することができる。
【００３２】
また本実施形態によれば、補助熱源１３Ａ〜１３Ｅを各グループＡ〜Ｅに分散配置したことから、熱源を集合建物の１箇所に集中配置する従来例と比較して、各補助熱源１３Ａ〜１３Ｅで加熱した熱媒を同じグループに属する各住戸に直ちに送出することができ、各補助熱源１３Ａ〜１３Ｅから各住戸までの熱損失を大いに低減することができる。
【００３３】
また本実施形態によれば、補助熱源１３Ａ〜１３Ｅを各グループＡ〜Ｅに配置したことから、補助熱源を分散化・小型化することができる。したがって補助熱源１３Ａ〜１３Ｅの設置場所を容易に確保することができる。
【００３４】
また本実施形態によれば、グループ内のすべての熱交換器１６の平面位置が互いに重なり合うよう配置される。例えば図１のＡグループを参照すると、最上階（５階）の住戸５Ａの熱交換器１６から最下階（１階）の住戸１Ａの熱交換器１６が、上下方向に整列しており、これら５台の熱交換器１６の平面位置が互いに一致する。これにより、各熱交換器１６をグループ内熱媒管路１４に隣接配置することができ、各熱交換器１６とグループ内熱媒管路１４の間の熱損失を大いに低減することができる。特に本実施形態によれば各補助熱源１３Ａ〜１３Ｅの平面位置も、各グループ内の熱交換器１６の平面位置と重なり合うことから、各補助熱源１３Ａ〜１３Ｅから各住戸までの熱損失を益々低減することができる。
【００３５】
また本実施形態によれば、各補助熱源１３Ａ〜１３Ｅ、熱媒貯留タンク１１、および太陽熱集熱器１８は、集合建物１０の屋上に設置される。これにより、熱媒供給構造の集約化を図ることができる。
【００３６】
なお本実施形態の熱媒供給構造は、他の設備とともに利用可能である。例えば屋上に、吸収式冷凍機および冷却塔を有する冷房設備を付設し、吸収式冷凍機は熱媒貯留タンク１１の熱媒を利用して集合建物１０の共用空間の冷房を行ってもよい。また集合建物１０は、集合住宅あるいはオフィスビルを含む。また住戸１Ａ〜５Ｅは、生活居住用の住戸の他、事務所、店舗、テナント等のように営業用区画であってもよい。また住戸は、図１に示すように均一な大きさで間口方向および上下方向に整然と格子状に配置される必要はなく、大小の住居を組み合わせてよい。また各グループに設置される複数の熱交換器は、図１に示すように全ての階に配置される必要はなく、例えば熱交換器が配置されない階を含んでいてもよい。
【００３７】
以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
この発明になる集合建物の熱媒供給構造は、建築設備において有利に利用される。
【符号の説明】
【００３９】
１Ａ〜５Ｅ  住戸、      １０  集合建物、      １１  熱媒貯留タンク、      
１２ｈ  供給管、      １２ｉ  回収管、      １２ｐ  ポンプ、      
１３Ａ〜１３Ｅ  補助熱源、      １４  グループ内熱媒管路、      
１４ｈ  行き管、      １４ｉ  戻り管、      １５  カロリーメータ、      
１６  熱交換器、      １６ｈ，１６ｉ  分岐管、      １７，１９  管、      
１８  太陽熱集熱器、      ２０  ポンプ、      ２１  上水管、      
Ａ〜Ｅ  グループ。
【図１】
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