(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１階の床に床暖房装置を具えた建物の熱利用構造であって、
基礎と、前記床との間で区画された床下空間に、該床下空間に進入した外気を地熱と熱交換させて予備加熱する地熱交換領域が設けられ、
前記床下空間には、前記床から距離を隔てて、前記床暖房装置の下方に配される床下断熱部により、前記床と前記床下断熱部との間に、前記床暖房装置の下側への放熱を利用して空気を暖める加温空間が設けられ、
前記加温空間は、前記予備加熱された空気が導入される一方、
前記加温空間で暖められた空気を居室に供給する給気手段を有することを特徴とする建物の熱利用構造。
【請求項２】
前記建物は、前記地熱交換領域を除いて、前記基礎が断熱材で覆われた基礎断熱構造を有する請求項１記載の建物の熱利用構造。
【請求項３】
前記床下断熱部は、前記床暖房装置の下方に配された第１の断熱部と、床暖房装置が敷設されていない床下に配された第２の断熱部とを有する請求項１又は２に記載の建物の熱利用構造。
【請求項４】
前記床暖房装置は、温水が循環する温水循環式であり、該床暖房装置の行き温水、及び戻り温水が前記加温空間を通過する請求項１乃至３のいずれかに記載の建物の熱利用構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床暖房装置を利用した建物の熱利用構造に関し、詳しくは、居室での快適性及び省エネルギー性を大幅に向上しうる建物の熱利用構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、床下空間において、床暖房装置の下方への放熱エネルギーを利用して暖められた空気を居室に供給する建物の熱利用構造が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。このような建物の熱利用構造は、エアコンやヒータ等を使用することなく、床暖房装置の下方への放熱を利用して、居室を暖めることができるため、居室での快適性及び省エネルギー性を向上するという作用効果を期待している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９２５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような建物の熱利用構造では、床下空間の床暖房装置の下方に外気を直接導入するため、空気が十分に暖められないまま居室に供給されやすく、居室での快適性を十分に向上できないという問題があった。
【０００５】
また、空気を十分に暖めるために、床暖房装置を連続運転して加熱時間を増やしたり、加熱温度を高めることも考えられるが、より大きなエネルギーが消費されるため、省エネルギー性を十分向上できないという問題もあった。
【０００６】
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、床下空間に進入した外気を予備加熱する地熱交換領域と、床暖房装置の下側への放熱を利用して空気を暖める加温空間とを具え、かつ加温空間に、予備加熱された床下空気を導入する一方、加温空間で暖められた空気を居室に供給する給気手段を具えることを基本として、居室での快適性及び省エネルギー性を大幅に向上しうる建物の熱利用構造を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のうち請求項１記載の発明は、１階の床に床暖房装置を具えた建物の熱利用構造であって、基礎と、前記床との間で区画された床下空間に、該床下空間に進入した外気を地熱と熱交換させて予備加熱する地熱交換領域が設けられ、前記床下空間には、前記床から距離を隔てて、前記床暖房装置の下方に配される床下断熱部により、前記床と前記床下断熱部との間に、前記床暖房装置の下側への放熱を利用して空気を暖める加温空間が設けられ、前記加温空間は、前記予備加熱された空気が導入される一方、前記加温空間で暖められた空気を居室に供給する給気手段を有することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、前記建物は、前記地熱交換領域を除いて、前記基礎が断熱材で覆われた基礎断熱構造を有する請求項１記載の建物の熱利用構造である。
【０００９】
また、請求項３記載の発明は、前記床下断熱部は、前記床暖房装置の下方に配された第１の断熱部と、床暖房装置が敷設されていない床下に配された第２の断熱部とを有する請求項１又は２に記載の建物の熱利用構造である。
【００１０】
また、請求項４記載の発明は、前記床暖房装置は、温水が循環する温水循環式であり、該床暖房装置の行き温水、及び戻り温水が前記加温空間を通過する請求項１乃至３のいずれかに記載の建物の熱利用構造である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の建物の熱利用構造は、１階の床内に床暖房装置を具える。また、本発明では、建物の基礎と、前記床との間で区画された床下空間に、該床下空間に進入した外気を地熱と熱交換させて予備加熱する地熱交換領域が設けられる。
【００１２】
さらに、床下空間には、床から距離を隔てて床暖房装置の下方に配される床下断熱部が設けられることにより、床と床下断熱部との間に、床暖房装置の下側への放熱を利用して空気を暖める加温空間が設けられる。この加温空間は、予備加熱された空気が導入される一方、加温空間で暖められた空気を居室に供給する給気手段を有する。
【００１３】
このような建物の熱利用構造は、床下断熱部によって地熱交換領域から断熱された加温空間において、床暖房装置の下側への放熱を逃がすことなく空気を効率的に暖めることができる。さらに、加温空間では、地熱交換領域で予備加熱された空気をさらに暖めるため、該空気の温度を少ないエネルギーで早期に高めることができる。
【００１４】
従って、建物の熱利用構造は、加温空間で十分に暖められた空気を居室に供給することにより、エアコンやヒータ等を使用することなく、居室を暖めることができるため、居室での快適性及び省エネルギー性を向上しうる。しかも、空気の予備加熱には、地熱が利用されるため、省エネルギー性をさらに向上しうる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の熱利用構造を示す断面図である。
【図２】図１の基礎を示す斜視図である。
【図３】比較例１の熱利用構造を示す断面図である。
【図４】比較例２の熱利用構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１に示されるように、本実施形態の建物の熱利用構造（以下、単に「熱利用構造」ということがある）は、例えば、住宅等の建物Ｂに適用することができる。
【００１７】
本実施形態の建物Ｂは、該建物Ｂの土台や壁等を支持する基礎１１、該基礎１１の上方で支持される１階の床１２、該基礎１１と前記床１２との間で区画される床下空間１３を有する。
【００１８】
前記基礎１１は、例えば、地盤Ｇから小高さで突出して設けられた布基礎１５と、布基礎１５で囲まれた領域に配される土間コンクリート１６とを含む。
【００１９】
図２に示されるように、前記布基礎１５は、建物Ｂの外周に配置される外の布基礎１５Ａと、該外の布基礎１５Ａの内側面１５Ａｉと直交して縦横に配される内の布基礎１５Ｂとを含む。これにより、床下空間１３は、内の布基礎１５Ｂによって複数の小空間１３ｓに区分される。
【００２０】
前記外の布基礎１５Ａには、床下空間１３内に、外気１７を進入させる外側開口部１５Ａｍが設けられる。一方、前記内の布基礎１５Ｂには、該内の布基礎１５Ｂを挟んで隣り合う小空間１３ｓ、１３ｓ間を連通させる内側開口部１５Ｂｍが設けられる。これにより、基礎１１は、外側開口部１５Ａｍから進入した外気１７を、内側開口部１５Ｂｍを介して各小空間１３ｓに流通させることができる。
【００２１】
図１及び図２に示されるように、本実施形態では、外の布基礎１５Ａの内側面１５Ａｉの全域が、断熱材１９で覆われる。これにより、建物Ｂには、床下空間１３が断熱された基礎断熱構造が形成される。
【００２２】
前記断熱材１９は、後述する地熱交換領域３を除いて、外の布基礎１５Ａ側から内の布基礎１５Ｂ及び土間コンクリート１６側に向かって小長さで延びる断面略Ｌ字状をなす。これにより、床下空間１３は、断熱性が効果的に高められる。なお、断熱材１９としては、特に限定されないが、ポリスチレンフォーム等の樹脂材料が用いられるのが望ましい。
【００２３】
本実施形態の熱利用構造は、建物Ｂの１階の床１２に配置される床暖房装置２、外気１７を地熱２０と熱交換させて予備加熱する前記地熱交換領域３、床暖房装置２の下側への放熱１４ｂを利用して空気１８を暖める加温空間４、及び該加温空間４で暖められた空気１８を居室Ｌに供給する給気手段５を含む。
【００２４】
本実施形態の床暖房装置２は、例えば、温水２Ａｗが循環する温水循環式であり、床１２の内部に温水２Ａｗを通過させる床パイプ２Ａと、該温水２Ａｗを加熱する熱源２Ｂと、該熱源２Ｂで加熱された高温の行き温水を床パイプ２Ａに案内する行きパイプ２Ｃａと、床１２への放熱１４ａを終えて温度が低下した戻り温水を熱源２Ｂに案内する戻りパイプ２Ｃｂとを含む。
【００２５】
前記地熱交換領域３は、床下空間１３の各小空間１３ｓにおいて、前記断熱材１９が配されていない領域に形成される。このような地熱交換領域３は、各小空間１３ｓに進入した外気１７を、土間コンクリート１６を介して伝達される地熱２０と熱交換させて、予備加熱することができる。
【００２６】
さらに、本実施形態では、建物Ｂが基礎断熱構造を有するため、地熱交換領域３は、屋外の気温に影響されることなく、前記外気１７を効率的かつ確実に予備加熱することができる。
【００２７】
前記加温空間４は、床下空間１３において、床暖房装置２の下方に、床１２から距離を隔てて配される板状の床下断熱部６により、床１２と床下断熱部６とで区分されて形成される。また、加温空間４には、地熱交換領域３において予備加熱された空気１８を進入させる開口部４ｍが設けられる。
【００２８】
前記床下断熱部６としては、例えば、ポリスチレンフォーム等の樹脂材料、又はシート状の真空断熱材等が用いられるのが望ましい。
【００２９】
このような加温空間４は、床下断熱部６によって、地熱交換領域３から断熱されるため、床暖房装置２の下側への放熱１４ｂを逃がすことなく、該加温空間４の空気１８を効率的に暖めることができる。さらに、加温空間４では、地熱交換領域３で予備加熱された空気１８を暖めるため、該空気１８の温度を少ないエネルギーで早期に高めることができる。
【００３０】
従って、本実施形態の熱利用構造は、加温空間４で十分に暖められた空気１８を、居室Ｌに供給することにより、エアコンやヒータ等を使用することなく、又はこれらの使用を最小限として、該居室Ｌを早期に暖めることができる。従って、熱利用構造は、居室Ｌでの快適性及び省エネルギー性を向上しうる。しかも、空気１８の予備加熱には、地熱が利用されるため、省エネルギー性をさらに向上しうる。
【００３１】
上記作用を効果的に発揮させるために、前記床下断熱部６は、床暖房装置２の床パイプ２Ａの下方の全域を覆うのが望ましい。これにより、加温空間４は、温水２Ａｗの放熱１４ｂを最大限に利用して、前記空気１８をより効率的に暖めることができる。
【００３２】
さらに、加温空間４の少なくとも一部には、床暖房装置２の行きパイプ２Ｃａ、及び戻りパイプ２Ｃｂが配されるのが望ましい。これにより、加温空間４には、行き温水及び戻り温水が通過するため、該行き温水及び該戻り温水による放熱を利用して、空気１８をさらに効率的に加熱できる。
【００３３】
また、加温空間４には、１階の床１２の下面に当接する断熱材が配されないのが望ましい。これにより、加温空間４は、床暖房装置２の下側への放熱率を高めることができ、空気１８を効果的に暖めることができる。なお、加温空間４には、地熱交換領域３において予備加熱された空気１８が進入するため、上記のような断熱材等が配置されなくても、床１２の温度の低下を抑制でき、居室Ｌでの快適性を損なうこともない。
【００３４】
さらに、床下断熱部６は、前記床暖房装置２の下方に配される第１の断熱部６Ａと、床暖房装置２が敷設されていない床１２の下に配される第２の断熱部６Ｂとを有するのが望ましい。これにより、床下断熱部６は、第１の断熱部側で暖められた空気１８を第２の断熱部６Ｂ側に供給することができ、例えば、床暖房装置２が敷設されていない洗面脱衣所Ｔ等の床１２も暖めることができる。
【００３５】
前記給気手段５は、建物Ｂの１階の居室Ｌ１に、加温空間４内の空気１８を供給する第１給気手段５Ａと、２階の居室Ｌ２に空気１８を供給する第２給気手段５Ｂとを含む。
【００３６】
本実施形態の第１給気手段５Ａは、１階の居室Ｌ１の間仕切り壁２６の内部を上下にのび、かつ加温空間４と連通する空気流路２１、該空気流路２１と１階の居室Ｌ１とを連通する壁開口部２２、及び空気流路２１内に設けられ、かつ加温空間４で暖められた空気１８を１階の居室Ｌ１に送風する換気ファン２３を含む。
【００３７】
このような第１給気手段５Ａは、換気ファン２３の送風により、加温空間４内の空気１８を、空気流路２１を介して１階の居室Ｌ１内に供給できる。これにより、１階の居室Ｌ１は、第１給気手段５Ａによって供給される空気１８と、床暖房装置２による放熱１４ａとの相乗効果によって、効果的に暖められる。
【００３８】
また、本実施形態の第２給気手段５Ｂは、１階の外壁２９の内部を上下にのび、かつ加温空間４と連通する第１空気流路３１、２階の居室Ｌ２の間仕切り壁２８の内部を上下にのびる第２空気流路３２、該第１空気流路３１内（及び／又は第２空気流路３２内）に設けられ、かつ加温空間４で暖められた空気１８を２階の居室Ｌ２内に送風する換気ファン３３Ａ（３３Ｂ）、該第２空気流路３２と２階の居室Ｌ２とを連通する壁開口部３４、及び該第１空気流路３１と該第２空気流路３２とを連通する連結部３５を有する。
【００３９】
このような第２給気手段５Ｂは、換気ファン３３Ａ（３３Ｂ）の送風により、加温空間４内の空気１８を、第１空気流路３１、連結部３５、及び第２空気流路３２を介して、２階の居室Ｌ２内に供給できる。これにより、２階の居室Ｌ２は、エアコンやヒータ等を使用することなく、空気１８によって暖められる。
【００４０】
また、本実施形態では、床暖房装置２が敷設されていない洗面脱衣所Ｔの両側に、前記空気１８が通過する間仕切り壁２６及び外壁２９が配置されるため、該洗面脱衣所Ｔを暖めることができる。
【００４１】
なお、第２給気手段５Ｂの換気ファン３３Ａは、床下断熱部６の第２の断熱部６Ｂ側に配置されるのが望ましい。これにより、換気ファン３３Ａは、第１の断熱部６Ａ側で暖められた空気１８を、第２の断熱部６Ｂ側に誘導することができるため、床暖房装置２が敷設されていない床１２を効果的に暖めることができる。
【００４２】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【実施例】
【００４３】
図１に示される基本構造を有する熱利用構造を具えた建物（実施例）が製造され、その性能が実験された。さらに、前記実施例の建物、図３に示される１階の居室に床暖房装置のみからなる熱利用構造を具え、かつ基礎断熱構造を有さない建物（比較例１）、及び図４に示される加温空間、及び第２給気手段を有さない熱利用構造を具えた建物（比較例２）について、コンピュータを用いたシミュレーションによって評価された。なお、実験・シミュレーションの各条件は次のとおりである。
・実験：
・プラン（延床面積：１１３．９５ｍ2、１階の居室の床面積：３０．７８ｍ2、
１階の居室の床暖房装置に敷設率：４７％）
・外気温２℃
・第２給気手段による２階の居室への給気量：１００ｍ3／ｈｒ
・シミュレーション：
・プラン（延床面積：１１３．９５ｍ2、１階の居室の床面積：３０．７８ｍ2、
１階の居室の床暖房装置に敷設率：５０％）
・ソフトウェア：建築環境ソリューションズ社製のＡＥ−Ｓｉｍ／Ｈｅａｔ
・気象データ：外気温(大阪IV地域)
・実施例における第２給気手段による２階の居室への給気量：１００ｍ3／ｈｒ
・比較例１、比較例２における２階の居室への外気の給気量：２０ｍ3／ｈｒ
【００４４】
＜居室での快適性・省エネルギー性＞
外気２℃における暖房開始４時間後における実施例の建物の各部屋（２階の居室、洗面脱衣所）の室温、及び洗面脱衣所の床表面の温度が測定された。さらに、外気２℃における暖房開始４時間後における実施例、比較例１、及び比較例２の建物の各部屋の温度等がシミュレーションされた。
暖房条件、及び結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
0005802118.tif 000002
【００４６】
実施例の熱利用構造は、エアコンやヒータ等を用いることなく、１階の居室、２階の居室、及び洗面脱衣所の室温を効果的に高めることができ、居室での快適性及び省エネルギー性を大幅に向上しうることが確認できた。また、実験結果とシミュレーション結果は、相関が高いことも確認できた。
【符号の説明】
【００４７】
２      床暖房装置
３      熱交換領域
４      加温空間
５      給気手段
【図１】
0005802118.tif 000003
【図２】
0005802118.tif 000004
【図３】
0005802118.tif 000005
【図４】
0005802118.tif 000006