(57)【要約】 【課題】  設備費や維持費を安価に抑えながら、温風や冷風の対流による室内空間の冷暖房、及び床下暖房による室内空間の快適暖房の双方を実現するとともに、床下暖房に際しての立ち上がりの悪さや温度ムラを低減することができる建物の空調システムを提供する。【解決手段】  この空調システムは、冷媒を循環させる冷媒循環回路２と、この冷媒循環回路２の高温冷媒と水とを熱交換させて生成した温水を循環させる温水循環回路３とを有するヒートポンプ装置１と、冷媒循環回路２の高温や低温の冷媒と室内空気とを熱交換させて生成した温風や冷風を室内空間１０へ送り出す室内冷暖房用の室内側熱交換器５と、温水循環回路３の温水と床下空気とを熱交換させて生成した温風を床下空間１１へ送り出す床下暖房用の床下側熱交換器６とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を循環させる冷媒循環回路（２）と、この冷媒循環回路（２）の高温冷媒と水とを熱交換させて生成した温水を循環させる温水循環回路（３）とを有するヒートポンプ装置（１）を備え、前記ヒートポンプ装置（１）の冷媒循環回路（２）の高温や低温の冷媒と室内空気とを熱交換させて生成した温風や冷風を室内空間（１０）へ送り出す室内冷暖房用の室内側熱交換器（５）と、前記ヒートポンプ装置（１）の温水循環回路（３）の温水と床下空気とを熱交換させて生成した温風を床下空間（１１）へ送り出す床下暖房用の床下側熱交換器（６）とを設けたことを特徴とする建物の空調システム。
【請求項２】
前記ヒートポンプ装置（１）を建物の屋外に設置した請求項１記載の建物の空調システム。
【請求項３】
前記床下側熱交換器（６）から温風を送り出す床下暖房時に、前記室内側熱交換器（５）から温風を送り出す室内暖房の併用を可能とした請求項１又は２記載の建物の空調システム。
【請求項４】
前記床下側熱交換器（６）から送り出した温風を、基礎（１２）（１３）によって区画された床下空間（１１）の各区画部（１４）（１５）へ導く複数のダクト（７）（８）（９）を備えた請求項１乃至３のいずれかに記載の建物の空調システム。
【請求項５】
前記床下側熱交換器（６）及び前記ダクト（７）（８）（９）の配置位置と前記ダクト（７）（８）（９）のダクト長を調節することで、前記床下空間（１１）の各区画部（１４）（１５）における床下暖房レベルを調整した請求項４記載の建物の空調システム。
【請求項６】
前記床下空間（１１）を囲む外周基礎（１２）に沿って、前記床下空間（１１）から屋外への放熱を抑えるための断熱材（１７）を設けた請求項１乃至５のいずれかに記載の建物の空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ヒートポンプを使用して住宅等の建物を冷暖房するための空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、住宅等の建物の空調設備として、ヒートポンプ式の冷暖房装置が広く普及している。この種の冷暖房装置は、圧縮機により圧縮した冷媒を室外機と室内機との間で循環させて、室内機側において高温又は低温冷媒と室内空気とを熱交換させて温風や冷風を生成して、これら温風や冷風を室内空間へ送り出すことによって、室内の冷暖房を行うようになっている。
【０００３】
一方、近年においては、床自体或いは床下空間を暖めて床表面温度を上昇させることによって、室内を間接的に暖房する床暖房装置が広く採用されている。この種の床暖房装置を採用することで、上記のような冷暖房装置によって直接室内を暖房するときのような不快なドラフトが発生せず、また燃焼系の暖房機器によって直接室内を暖房するときのような室内の空気汚染もなくすことができ、居住者にとって快適な暖房を実現することができる。
【０００４】
ところが、上記のヒートポンプ式の冷暖房装置と床暖房装置を併用させた場合、空調のための設備が全体的に大掛かりとなり、しかも双方の装置に対してメンテナンスが夫々必要となって、設備費及び維持費の高騰を招くといった問題があった。
【０００５】
そこで、ヒートポンプ式の冷暖房装置において、その冷媒と水とを熱交換させて温水を生成し、その温水を床内部に埋設した放熱配管やラジエーター等に導くことで、温風や冷風の対流によって室内を直接冷暖房するだけでなく、床表面温度の上昇による快適暖房も可能にしたものが提案されている。(例えば、特許文献１参照。)
【特許文献１】特開２００２−３１４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ヒートポンプ式の冷暖房装置によって生成した温水を、床に埋設した放熱配管やラジエーター等に導く場合、室内を広範囲に暖房するためには、これらの埋設範囲を広くする必要があり、依然として設備費や維持費が高くなるといった不具合があった。また、自然放熱によるため、室内空間を所定温度まで立ち上げるまでに時間がかかり、しかも温度ムラを生じ易いといった不具合もあった。
【０００７】
この発明は、上記の不具合を解消して、設備費や維持費を安価に抑えながら、温風や冷風の対流による室内空間の冷暖房、及び床下暖房による室内空間の快適暖房の双方を実現するとともに、床下暖房に際しての立ち上がりの悪さや温度ムラを低減することができる建物の空調システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、この発明の建物の空調システムは、冷媒を循環させる冷媒循環回路２と、この冷媒循環回路２の高温冷媒と水とを熱交換させて生成した温水を循環させる温水循環回路３とを有するヒートポンプ装置１を備え、前記ヒートポンプ装置１の冷媒循環回路２の高温や低温の冷媒と室内空気とを熱交換させて生成した温風や冷風を室内空間１０へ送り出す室内冷暖房用の室内側熱交換器５と、前記ヒートポンプ装置１の温水循環回路３の温水と床下空気とを熱交換させて生成した温風を床下空間１１へ送り出す床下暖房用の床下側熱交換器６とを設けたことを特徴とする。
【０００９】
具体的に、前記ヒートポンプ装置１を建物の屋外に設置している。また、前記床下側熱交換器６から温風を送り出す床下暖房時に、前記室内側熱交換器５から温風を送り出す室内暖房の併用を可能としている。
【００１０】
さらに、前記床下側熱交換器６から送り出した温風を、基礎１２、１３によって区画された床下空間１１の各区画部１４、１５へ導く複数のダクト７、８、９を備えている。そして、前記床下側熱交換器６及び前記ダクト７、８、９の配置位置と前記ダクト７、８、９のダクト長を調節することで、前記床下空間１１の各区画部１４、１５における床下暖房レベルを調整している。
【００１１】
さらにまた、前記床下空間１１を囲む外周基礎１２に沿って、前記床下空間１１から屋外への放熱を抑えるための断熱材１７を設けている。
【発明の効果】
【００１２】
以上の説明から明らかなように、この発明の空調システムでは、温風や冷風の対流による室内空間の冷暖房と、床下暖房を利用した室内空間の快適暖房の双方を、熱エネルギー効率の高いヒートポンプを共通の熱源として実現することができる。
【００１３】
しかも、床下暖房に際しては、床下空間に設置した床下側熱交換器から温風を床下空間へ強制的に送り出すようにしているので、温水を床に埋設した放熱配管やラジエーター等に導く場合と比べて、構造を簡単にしてメンテナンスも容易に行うことができる。これによって、設備費や維持費を安価に抑えることができ、加えて室内空間を所定温度まで立ち上げるまでの時間を短縮して、温度ムラも低減することができる。
【００１４】
さらに、室内空間において床下暖房専用の設備を付加することなく床下暖房が可能であるため、既存のヒートポンプ装置と床暖房装置を併設する場合と同様に、室内空間に固定的な占有スペースを確保する必要がない。
【００１５】
また、ヒートポンプ装置を建物の屋外に設置して、屋内側の熱交換器と屋外側のヒートポンプ装置をシステム的に分離させているので、例えばヒートポンプ装置においてメンテナンスを必要とする場合に、室内側の熱交換器についてはそのままにして、ヒートポンプ装置のみ交換すれば済むことになり、メンテナンス性の向上を図ることができる。
【００１６】
さらに、床下暖房時において、室内側熱交換器から温風を送り出す室内暖房の併用を可能としているので、暖房効率の向上を図ることができ、室内空間を素早く暖めたい場合や酷寒時の暖房に有効である。
【００１７】
さらにまた、床下側熱交換器から送り出した温風を複数のダクトを介して床下空間の各区画部へ導いているので、温風を床下空間に効率良く行き渡らせて、室内空間における温度の立ち上がりを速めることができる。
【００１８】
しかも、床下側熱交換器及びダクトの配置位置とダクトのダクト長を調節するだけの空気流動を考慮した簡易な方法により、床下空間の各区画部における床下暖房レベルを調整しているので、より一層の設備費の低減を図ることができる。
【００１９】
さらに、床下空間に基礎断熱を施すことで、床下空間における暖房効率を高めて、より一層の維持費の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、この発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。この発明の一実施形態に係る建物の空調システムは、図１に示すように、熱エネルギー効率の高いヒートポンプを利用したシステムであって、図１に示すように、住宅の屋外に設置したヒートポンプ装置１を備えている。
【００２１】
このヒートポンプ装置１は、冷媒を循環させる冷媒循環回路２と、この冷媒循環回路２の高温冷媒と水とを熱交換させて温水を生成して、この温水を循環させる温水循環回路３とを有している。なお、冷媒循環回路２は、冷媒を圧縮する圧縮機、冷媒と外気とを熱交換させる空気熱交換器、四方弁等を冷媒配管によって接続することで構成され、温水循環回路３は、高温冷媒と水とを熱交換させる水熱交換器、循環ポンプ等を温水配管によって接続することで構成されている。
【００２２】
さらに、この空調システムは、ヒートポンプ装置１の冷媒循環回路２における高温や低温の冷媒と室内空気とを熱交換させて温風や冷風を生成して、これら温風や冷風を室内空間１０へ送り出す室内冷暖房用の室内側熱交換器５と、ヒートポンプ装置１の温水循環回路３における温水と床下空気とを熱交換させて温風を生成して、その温風を床下空間１１へ送り出すファンコイルユニットからなる床下暖房用の床下側熱交換器６とを備えている。
【００２３】
なお、室内側熱交換器５は、室内の壁面に取り付けられ、住宅の外壁２０を貫通した冷媒循環回路２に接続されている。また、床下側熱交換器６は、床下空間１１に設置されて、外周基礎１２を貫通した温水循環回路３に接続されている。
【００２４】
床下空間１１は、図２に示すように、外周基礎１２によって囲まれていて、間仕切り基礎１３によって複数の区画部１４、１５に区画されている。例えば、室内空間１０におけるリビング等の居室領域の直下に位置する広い領域を有する第１区画部１４と、室内空間１０におけるトイレやキッチン等の非居室領域の直下に位置する狭い領域を有する第２区画部１５とに区画されている。なお、間仕切り基礎１３には、第１区画部１４と第２区画部１５とを連通する連絡口１６が形成されている。
【００２５】
また、床下空間１１には、外周基礎１２に沿って断熱材１７が設けられていて、床下空間１１から屋外への放熱を抑えている。この断熱材１７は、例えば外周基礎１２の立ち上がり内面と土間コンクリート１８の外周縁とに跨るようにして断面略Ｌ字状に配されている。なお、図１において、１９は、床部材である。
【００２６】
そして、床下側熱交換器６には、図３及び図４に示すように、送り出した温風を住宅１階の床下空間１１全体へ行き渡らせるように、複数のダクト７、８、９が接続されている。これらダクト７、８、９は、温風を床下空間１１の第１区画部１４へ導く第１及び第２ダクト７、８と、温風を床下空間１１の第２区画部１５へ導く第３ダクト９とから構成されている。そして、床下側熱交換器６及びダクト７、８、９の配置位置とダクト７、８、９のダクト長を調節することで、各区画部１４、１５に相応した床下暖房レベルすなわち室内空間１０の各領域における暖房レベルを調整している。なお、ダクト７、８、９は、暖房空間である床下空間１１に設置されているため、ダクト７、８、９における熱損失は無駄なく暖房空間へ供給されることになり、ダクト７、８、９の断熱に対しては配慮する必要はない。
【００２７】
図３は、床下空間１１の各区画部１４、１５における床下暖房レベルを均一にする場合の床下側熱交換器６及びダクト７、８、９の施工例を示している。すなわち、第１区画部１４における連絡口１６付近に、床下側熱交換器６を配置するとともに、各ダクト７、８、９の温風吹き出し口７ａ、８ａ、９ａを床下側熱交換器６からできるだけ遠ざけるようにして、各ダクト７、８、９を配置する。これにより、各ダクト７、８、９の温風吹き出し口７ａ、８ａ、９ａから吹き出した温風が床下側熱交換器６の吸い込み口に戻るまでに、各区画部１４、１５を十分に循環して、各区画部１４、１５がほぼ同じ温度に暖められるようになっている。
【００２８】
図４は、床下空間１１の第１区画部１４へ温風が重点的に行き渡るようにして、第１区画部１４の床下暖房レベルを第２区画部１５の床下暖房レベルよりも高める場合の床下側熱交換器６及びダクト７、８、９の施工例を示している。すなわち、第１区画部１４のほぼ中央に床下側熱交換器６を配置するとともに、第１区画部１４の互いに対向する長辺側端部のほぼ中央に向けて温風を吹き出させるように第１及び第２ダクト７，８を配置し、第２区画部１５に配置する第３ダクト９のダクト長を意識的に長くして、圧損による温風供給量の低減を図る。これにより、第２区画部１５への温風供給量が抑えられ、その分だけ第１区画部１４への温風供給量が増大して、第１及び第２ダクト７、８の温風吹き出し口７ａ、８ａから吹き出した温風が床下側熱交換器６の吸い込み口に戻るまでに第１区画部１４を十分に循環して、第１区画部１４を第２区画部１５よりも高温に維持するようになっている。
【００２９】
上記構成の空調システムによる冷暖房運転について説明する。まず、夏期の冷房運転に際しては、ヒートポンプ装置１の冷媒循環回路２において冷媒を循環させて、室内冷暖房用の室内側熱交換器５において、冷媒循環回路２の低温となった冷媒と室内空気とを熱交換させて冷風を生成して、この冷風を室内空間１０へ送り出すことによって、室内の冷房を行う(図５参照)。
【００３０】
また、冬期の暖房運転に際しては、ヒートポンプ装置１の冷媒循環回路２において冷媒を循環させて、温水循環回路３において冷媒循環回路２の高温となった冷媒と水とを熱交換させて温水を生成する。そして、床下暖房用の床下側熱交換器６において、温水循環回路３を循環する温水と床下空気とを熱交換させて温風を生成して、その温風を各ダクト７、８、９の温風吹き出し口７ａ、８ａ、９ａから床下空間１１の各区画部１４、１５へ吹き出させる。これによって、温風が住宅１階の床下空間１１全体へ行き渡って、床下空間１１の各区画部１４、１５を暖める。床下空間１１が暖まると、これに伴って床部材１９の表面温度が上昇して、室内が快適に暖房される(図６参照)。このとき、上述したように、床下側熱交換器６及び各ダクト７、８、９の配置位置や各ダクト７、８、９のダクト長を調節することによって、各区画部１４、１５の床下暖房レベルが調整されているので、室内空間１０の各領域が、その直下に位置する各区画部１４、１５の床下暖房レベルに応じた温度に調整される。
【００３１】
さらに、上記の床下暖房による室内暖房だけでは十分でない場合には、室内冷暖房用の室内側熱交換器５において、冷媒循環回路２の高温となった冷媒と室内空気とを熱交換させて温風を生成して、この温風を室内空間１０へ送り出すことによって、室内の補助暖房を行う。
【００３２】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば図３及び図４に示す床下側熱交換器及びダクトの施工例は、単なる一例に過ぎず、建物の床下空間の形状や容量等に応じて、床下側熱交換器及びダクトの配置位置や、ダクトの本数、ダクト長等を適宜設定すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の一実施形態に係る空調システムを示す縦断面図である。
【図２】床下空間を示す斜視図である。
【図３】床下空間の各区画部における床下暖房レベルを均一にする場合の床下側熱交換器及びダクトの施工例を示す平面図である。
【図４】床下空間の第１区画部へ温風が重点的に行き渡るようにする場合の床下側熱交換器及びダクトの施工例を示す平面図である。
【図５】空調システムによる冷房運転時の状態を示す縦断面図である。
【図６】空調システムによる暖房運転時の状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１・・ヒートポンプ装置、２・・冷媒循環回路、３・・温水循環回路、５・・室内冷暖房用の室内側熱交換器、６・・床下暖房用の床下側熱交換器、７、８、９・・ダクト、１０・・室内空間、１１・・床下空間、１２・・外周基礎、１３・・間仕切り基礎、１４、１５・・区画部、１７・・断熱材  
【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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