JP2009250466A - 冷暖房システム及び建物 - Google Patents

Abstract

【課題】床下空間の熱交換器を冷房用にも使用できる冷暖房システムを提供する。
【解決手段】屋外に設置された熱源としてのヒートポンプ２と、床下空間４に設置されてヒートポンプ２から供給される熱を蓄熱する蓄熱部としての蓄熱槽３と、屋内空間６に設置された屋内熱交換器としての屋内吸放熱器７と、床下空間４に設置された床下熱交換器としての床下吸放熱器５と、床下空間４から屋内空間６内へ冷気又は暖気を給気する床部１ａに設けられた給気口８と、屋内空間６から床下空間４内へ冷気又は暖気を排気する床部１ａに設けられた排気口９とを備え、蓄熱槽３と屋内吸放熱器７及び蓄熱槽３と床下吸放熱器５は、循環ポンプ１０ａ，１１ａを有するそれぞれの循環管路１０，１１によって接続され、屋内吸放熱器７に接続された循環管路１０と床下吸放熱器５に接続された循環管路１１とには、切り替え可能に、蓄熱槽３に貯留された循環流体が循環する構成とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ等の熱源を使用した冷暖房システム及び同冷暖房システムを備えた建物に関するものである。

従来から、ヒートポンプを使用して建物の冷暖房がおこなえる冷暖房システムが知られている（例えば特許文献１等を参照）。

こうした従来の冷暖房システムは、建物の床下空間に暖房専用の熱交換器が設置され、屋内空間には冷暖房兼用の熱交換器が設置されている。
特開２００７−７８３２４号公報

このように、従来の冷暖房システムでは、床下空間の熱交換器は、暖房時だけに使用され、冷房時には一切使用されていない。

そこで、本発明は、床下空間の熱交換器を冷房用にも使用できる冷暖房システム及び同冷暖房システムを備えた建物を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の冷暖房システムは、熱源と、建物の最下階の床下空間に設置されて前記熱源から供給される熱を蓄熱する断熱材で被覆された蓄熱部と、前記建物の屋内空間に設置された屋内熱交換器と、前記床下空間に設置された床下熱交換器とを備えており、前記蓄熱部と前記屋内熱交換器及び前記蓄熱部と前記床下熱交換器は、循環ポンプを有するそれぞれの循環管路によって接続され、前記屋内熱交換器に接続された循環管路と前記床下熱交換器に接続された循環管路とには、切り替え可能に、前記蓄熱部に貯留された循環流体が循環することを特徴とする。

ここで、前記建物の床に、前記床下空間から前記屋内空間内へ冷気又は暖気を給気する給気口が設けられているとよい。

また、前記給気口には、給気送風用のファンが設けられているとともに、ガラリ付きの蓋が設けられているとよい。

さらに、前記建物の床に、前記屋内空間から前記床下空間内へ冷気又は暖気を排気する排気口が設けられているとよい。

また、前記熱源は前記建物の屋外に設置されたヒートポンプであり、前記蓄熱部に接続されて、熱媒を循環させることで蓄熱するとよい。

さらに、前記床下空間は、前記建物の床と基礎底盤コンクリートと基礎側壁コンクリートとに囲まれているとともに、前記基礎側壁コンクリートには基礎断熱材が取り付けられているとよい。

本発明の建物は、上記したいずれかの冷暖房システムを備えていることを特徴とする。

このような本発明の冷暖房システムは、熱源と、建物の最下階の床下空間に設置されて熱源から供給される熱を蓄熱する断熱材で被覆された蓄熱部と、建物の屋内空間に設置された屋内熱交換器と、床下空間に設置された床下熱交換器とを備えている。

そして、蓄熱部と屋内熱交換器及び蓄熱部と床下熱交換器は、循環ポンプを有するそれぞれの循環管路によって接続され、屋内熱交換器に接続された循環管路と床下熱交換器に接続された循環管路とには、切り替え可能に、蓄熱部に貯留された循環流体が循環する構成とされている。

このような構成のため、従来の冷暖房システムと異なり、床下熱交換器を冷暖房兼用に使用することができる。

ここで、建物の床に、床下空間から屋内空間内へ冷気又は暖気を給気する給気口が設けられている場合は、特に床下熱交換器を使用した冷房時において、床下空間から屋内空間内へマイルドな冷気を給気口から直接送り込むことができる。

また、給気口に、給気送風用のファンが設けられているとともに、ガラリ付きの蓋が設けられている場合は、特に床下熱交換器を使用した冷房時において、床下空間から屋内空間内へマイルドな冷気を送風することができる。

さらに、建物の床に、屋内空間から床下空間内へ冷気又は暖気を排気する排気口が設けられている場合は、床下空間から屋内空間内へ給気した冷気又は暖気を再び排気口から床下空間内へ循環させるため、熱損失が少なくて済み、経済的に実施できる。

また、熱源が建物の屋外に設置されたヒートポンプであり、蓄熱部に接続されて、熱媒を循環させることで蓄熱する場合は、ヒートポンプを用いるため、省エネルギー性能に優れたものとすることができる。

さらに、床下空間が、建物の床と基礎底盤コンクリートと基礎側壁コンクリートとに囲まれているとともに、基礎側壁コンクリートには基礎断熱材が取り付けられている場合は、床下空間を断熱構造とするため、床下空間内の冷気又は暖気の熱を屋外に極力漏らすことなく蓄えておくことができる。

このような本発明の建物は、本発明の冷暖房システムを備えている構成とされているので、上記した効果を奏する建物とすることができる。

以下、本発明の最良の実施の形態について図面に基づいて説明する。

図１は、本実施の形態の冷暖房システムを備えた建物１の概略構成を示している。

まず、このような建物１は、基礎断熱として構築された基礎底盤コンクリート１ｂと、その側縁に立設された基礎側壁コンクリート１ｃと、さらにその上に立設された外壁部１ｄと、その外壁部１ｄの上端開口を塞ぐ天井部１ｅとから主に構成されている。

そして、この天井部１ｅと外壁部１ｄとに囲まれる空間は、床としての床部１ａによって床下空間４と居室などの屋内空間６とが区切られている。この床部１ａは、特に床下空間４側からの冷暖房を考慮して、床下空間４と屋内空間６との間の熱の伝達をある程度許容し、断熱材が貼り付けられていない構成となっている。

また、側壁コンクリート１ｃの床下空間４側には、グラスウールなどの基礎断熱材１２が貼り付けられており、床下空間４内の冷気又は暖気の熱が屋外に極力漏れない断熱構造となっている。

そして、本実施の形態の冷暖房システムは、屋外に設置された熱源としてのヒートポンプ２と、床下空間４に設置されてヒートポンプ２から供給される熱を蓄熱する蓄熱部としての蓄熱槽３と、屋内空間６に設置された屋内熱交換器としての屋内吸放熱器７と、床下空間４に設置された床下熱交換器としての床下吸放熱器５と、床下空間４から屋内空間６内へ冷気又は暖気を給気する床部１ａに設けられた給気口８と、屋内空間６から床下空間４内へ冷気又は暖気を排気する床部１ａに設けられた排気口９とから主に構成されている。

このヒートポンプ２は、熱を低温物体と高温物体との間で移動させることで冷却又は加熱をおこなう装置である。

すなわち、このヒートポンプ２は、二酸化炭素などの熱媒を循環させながら膨張・圧縮をおこなうことで、熱を吸収したり、熱を放出したりして、その熱媒を冷却したり、加熱したりする。

この蓄熱槽３は、内部に循環流体としての水が充満されたプラスチック樹脂などのタンクの表面をグラスウールなどの断熱材３１で被覆して成るものであり、その内部の水が床下空間４内の空気と熱交換して熱を逃がすことがないように蓄熱される。

但し、この循環流体は水に限定されず、不凍液などの熱を効率的に搬送できる流体が好適に使用される。

この蓄熱槽３の内部には、ヒートポンプ２に繋がっている熱媒循環管路２１が挿入されており、被覆蓄熱部３１の内部に充満された水が熱媒循環管路２１を循環する熱媒により冷却又は加熱され、この水に蓄熱される。

そして、屋内吸放熱器７は、蓄熱槽３と循環ポンプ１０ａを有する往路管１０Ａと復路管１０Ｂから成る循環管路１０によって接続され、蓄熱槽３に貯留された水が循環して、熱交換を行い、屋内空間６側からの冷暖房が行える。

また、床下吸放熱器５も、蓄熱槽３と循環ポンプ１１ａを有する往路管１１Ａと復路管１１Ｂから成る循環管路１１によって接続され、蓄熱槽３に貯留された水が循環して、熱交換を行い、床下空間４側からの冷暖房が行える。

さらに、屋内空間６に設けられたコントローラ１５により、屋内空間６側からの冷暖房と床下空間４側からの冷暖房とは、切り替え可能な構成とされている。

なお、屋内空間６側からの冷房は、特に夏の日中などに行う本格的な冷房に利用されるため、屋内吸放熱器７の下部には、屋外へ貫通する排水用のドレイン１６が設けられている。

これに対して、床下空間４側からの冷房は、特に夏の夜間などに行うマイルドな冷房に利用されるため、床下空間４から屋外へ貫通する排水用のドレインは設けられていない。

また、給気口８は、床部１ａを貫通して設けられており、給気送風用のファン１３が設けられているとともに、ガラリ付きの蓋１４が設けられている。

この給気送風用のファン１３は、特に床下空間４側からのマイルドな冷房時に使用される。

さらに、排気口９も、床部１ａを貫通して設けられており、ガラリ付きの蓋１７が設けられている。

次に、本実施の形態の冷暖房システムの運転パターンについて説明する。

本実施の形態の冷暖房システムは、特に冷房時の運転パターンに特長が有る。

夏の日中などのかなり暑いときには、図２に示したように、コントローラ１５により、安価な深夜電力を使用して蓄熱槽３に蓄熱しておいた熱を利用して、屋内吸放熱器７による屋内空間６側からの本格的な冷房（例えば室温２５℃程度となる冷房）を行う。

この本格的な冷房の間に、給気口８及び排気口９から冷気が入り込んで、床下空間４内は、例えば２８℃程度に冷やされた状態となる。

その後、日も暮れて暑さがやわらいだときには、図３に示したように、コントローラ１５により切り替えをし、給気口８の給気送風用のファン１３を回転させ、蓄熱槽３に蓄熱しておいた熱を利用して、床下吸放熱器５による床下空間４側からの体にやさしいマイルドな冷房（例えば２９℃程度の風が送風される冷房）を行う。

このマイルドな冷房の間は、上記したように、本格的な冷房の間に、床下空間４内は、ある程度冷やされた状態とされているため、給気口８からは直ちにマイルドな冷気が送風される。

また、この床下吸放熱器５に供給する熱量は少ないため、日中の本格的な冷房後に残った蓄熱槽３中の熱を利用すればよい。

次に、本実施の形態の冷暖房システムの作用効果について説明する。

このような本実施の形態の冷暖房システムでは、熱源としてのヒートポンプ２と、建物１の最下階の床下空間４に設置されてヒートポンプ２から供給される熱を蓄熱する断熱材３１で被覆された蓄熱部としての蓄熱槽３と、建物１の屋内空間６に設置された屋内吸放熱器７と、床下空間４に設置された床下吸放熱器５とを備えている。

そして、蓄熱槽３と屋内吸放熱器７及び蓄熱槽３と床下吸放熱器５は、循環ポンプ１０ａ，１１ａを有するそれぞれの循環管路１０，１１によって接続され、屋内吸放熱器７に接続された循環管路１０と床下吸放熱器５に接続された循環管路１１とには、切り替え可能に、蓄熱槽３に貯留された循環流体が循環する構成とされている。

このような構成のため、従来の冷暖房システムと異なり、床下吸放熱器５を冷暖房兼用に使用することができる。

ここで、建物１の床としての床部１ａに、床下空間４から屋内空間６内へ冷気又は暖気を給気する給気口８が設けられているので、特に床下吸放熱器５を使用した冷房時において、床下空間４から屋内空間６内へマイルドな冷気を給気口８から直接送り込むことができる。

また、給気口８には、給気送風用のファン１３が設けられているとともに、ガラリ付きの蓋１４が設けられているので、特に床下吸放熱器５を使用した冷房時において、床下空間４から屋内空間６内へ体にやさしいマイルドな冷気を送風することができる。

さらに、床部１ａに、屋内空間６から床下空間４内へ冷気又は暖気を排気する排気口９を有しているので、床下空間４から屋内空間６内へ給気した冷気又は暖気を再び排気口９から床下空間４内へ循環させるため、熱損失が少なくて済み、経済的に実施できる。

また、熱源が建物１の屋外に設置されたヒートポンプ２であり、蓄熱槽３に接続されて、熱媒を循環させることで蓄熱するので、ヒートポンプ２を用いるため、省エネルギー性能に優れたものとすることができる。

さらに、床下空間４が、建物１の床部１ａと基礎底盤コンクリート１ｂと基礎側壁コンクリート１ｃとに囲まれているとともに、基礎側壁コンクリート１ｃには基礎断熱材１２が取り付けられているので、床下空間４を断熱構造とするため、床下空間４内の冷気又は暖気の熱を屋外に極力漏らすことなく蓄えておくことができる。

このような本発明の建物１は、本発明の冷暖房システムを備えている構成とされているので、上記した作用効果を奏する建物とすることができる。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、本発明の冷暖房システムの説明を簡単に行えるように、建物１の構造を単純化したが、これに限定されない。

すなわち、複数の部屋を有する建物において、各部屋に給気口８及び排気口９をそれぞれ設けて、本発明の冷暖房システムを実施することなどもできる。

本発明の最良の実施の形態の冷暖房システムを備えた建物の概略構成を示す説明図である。 本実施の形態の冷暖房システムにおいて、本格的な冷房を行った状態を示す説明図である。 本実施の形態の冷暖房システムにおいて、マイルドな冷房を行った状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 建物
１ａ 床部（床）
１ｂ 基礎底盤コンクリート
１ｃ 基礎側壁コンクリート
２ ヒートポンプ
３ 蓄熱槽（蓄熱部）
３１ 断熱材
４ 床下空間
５ 床下吸放熱器（床下熱交換器）
６ 屋内空間
７ 屋内吸放熱器（屋内熱交換器）
８ 給気口
９ 排気口
１０ 循環管路
１０ａ 循環ポンプ
１１ 循環管路
１１ａ 循環ポンプ
１２ 基礎断熱材
１３ 給気送風用のファン
１４ ガラリ付きの蓋

Claims (7)

1. 熱源と、建物の最下階の床下空間に設置されて前記熱源から供給される熱を蓄熱する断熱材で被覆された蓄熱部と、前記建物の屋内空間に設置された屋内熱交換器と、前記床下空間に設置された床下熱交換器とを備えており、
   前記蓄熱部と前記屋内熱交換器及び前記蓄熱部と前記床下熱交換器は、循環ポンプを有するそれぞれの循環管路によって接続され、前記屋内熱交換器に接続された循環管路と前記床下熱交換器に接続された循環管路とには、切り替え可能に、前記蓄熱部に貯留された循環流体が循環することを特徴とする冷暖房システム。
2. 前記建物の床に、前記床下空間から前記屋内空間内へ冷気又は暖気を給気する給気口が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の冷暖房システム。
3. 前記給気口には、給気送風用のファンが設けられているとともに、ガラリ付きの蓋が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の冷暖房システム。
4. 前記建物の床に、前記屋内空間から前記床下空間内へ冷気又は暖気を排気する排気口が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の冷暖房システム。
5. 前記熱源は前記建物の屋外に設置されたヒートポンプであり、前記蓄熱部に接続されて、熱媒を循環させることで蓄熱することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の冷暖房システム。
6. 前記床下空間は、前記建物の床と基礎底盤コンクリートと基礎側壁コンクリートとに囲まれているとともに、前記基礎側壁コンクリートには基礎断熱材が取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の冷暖房システム。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の冷暖房システムを備えていることを特徴とする建物。

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