JPH07116765B2 - ソーラーシステムハウス - Google Patents

ソーラーシステムハウス

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JPH07116765B2
JPH07116765B2 JP322894A JP322894A JPH07116765B2 JP H07116765 B2 JPH07116765 B2 JP H07116765B2 JP 322894 A JP322894 A JP 322894A JP 322894 A JP322894 A JP 322894A JP H07116765 B2 JPH07116765 B2 JP H07116765B2
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems

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  • Building Environments (AREA)
  • Central Air Conditioning (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空気によって太陽エネ
ルギーを利用するソーラーシステムハウスに関する。
【0002】
【従来の技術】住宅の南側に大きな開口部を取って冬の
日射を大量に取入れ、夏にはその一部を開け放って通風
を図ることは古くから行われていることである。これを
一歩進めて、居室の外側にサンルームを作り、これを温
室としてここから居室へ温められた空気を取入れること
も行われている。
【0003】その場合、蓄熱されるのは空気だけである
が、例えば図10に示すようにコンクリート外壁1の外側
にガラス2等でカバーを施し、その間を室内3への空気
循環路4とすれば、この外壁1自体が蓄熱体として作用
し安定した熱の供給が得られる。
【0004】しかし、これらの方式はいずれも比較的南
面した室内空間のコントロールにのみ限定されてしま
い、北面した室内空間との間に大きな温度差が生じてし
まうという欠点がある。
【0005】そこで、図11に示すような方位に限定され
ず、太陽光により集熱した空気を利用できるソーラーシ
ステムハウスが提案されている。
【0006】これは、屋根5を太陽熱集熱部Aとするも
ので、屋根板としてのカラー鉄板6の直下に空間を確保
して屋根勾配を有する空気流路7を形成し、また軒先下
面にこの空気流路の下端を開口して外気取入口8とす
る。
【0007】一方、床30である蓄熱及び放熱部Bは、コ
ンクリートスラブ31と床パネル32との間に空気流通空間
33を形成し、該空気流通空間33は室内Cへの吹出口34を
有するようにした。
【0008】そして、太陽熱集熱部Aと蓄熱及び放熱部
Bとは縦ダクトであるダクト23で連通させるが、このダ
クト23の上端には送風機25を配設した。
【0009】このようにして送風機25を駆動すると、太
陽熱集熱部Aでは外気取入口8から空気流路7に入る空
気が、太陽光で加熱された屋根板により温められ、この
温められた空気は勾配に沿って上昇し、空気流路上端か
ら縦ダクト23内を流下し、床面下の蓄熱及び放熱部Bへ
入る。
【0010】該蓄熱及び放熱部Bでは、ダクト23から送
りこまれた温風が直接床面上を温めるのと、コンクリー
トスラブ31等の蓄熱体に蓄熱させるのと、温風の吹出口
34から室内Cへ吹出されて直接暖房するのとの三通りの
作用を行う。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図11に示すソ
ーラーシステムハウスでは送風機25はこれを設置するた
めのスペース47をダクトの連通する小部屋として断熱板
材による囲い込みなどで設けなければならず、施工が面
倒である。
【0012】さらに、このスペース47から屋外へ直接不
要な排気を行うのでは、その排気場所が該スペース47が
ある屋根の頂部というように限定されてしまう。
【0013】また、スペース47が直接屋根勾配を有する
空気流路7と連通するものであると、送風機25の吸引力
が空気流路7に作用して、空気流路7での流れが早いも
のとなり、太陽熱集熱部Aで充分な加温空気を得られな
いおそれがある。
【0014】特に、朝など充分な日射が得られない時点
では屋根板が空気流路7内の空気を温める力も弱いの
で、比較的冷たい空気が床面下の蓄熱及び放熱部Bへ取
込まれ、逆効果になるおそれもある。
【0015】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、太陽光により集熱した空気を効果的に利用できるソ
ーラーシステムハウスを施工するのに、送風機はボック
ス内に設置するとともに、このボックスはこれにダンパ
ーを設けることにより、制御を行うハンドリングボック
スとして、および、ダクト端の接続集合部材として温め
られた空気の取り入れ、送り出し、および、不要な場合
の排気のダクトはこのハンドリングボックスを中心に接
続すればよく、集約化でき、工場製作したハンドリング
ボックスを現場に設置することにより施工の合理化を図
ることができ、さらに、集熱ボックスとしての棟ダクト
があることでここに温められた空気を溜込むことで、送
風機の吸引力が直接屋根板の直下の空気流路に作用して
充分加熱できないことも防止できるソーラーシステムハ
ウスを提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、屋根板の直下に空間を確保して屋根勾配を有
する空気流路を形成した太陽熱集熱部と、コンクリート
スラブと床パネルとの間に空気流通空間を形成し、該空
気流通空間から室内への吹出口を設けて蓄熱及び放熱部
とを送風機を介在させたダクトで連結するソーラーシス
テムハウスにおいて、屋根の棟部分に内側を断熱層で囲
んだ棟ダクトを集熱ボックスとして設け、前記太陽熱集
熱部の屋根の空気流路の上端をこれに連通させ、送風機
はボックス内に設置するとともに、このボックスの前記
送風機よりも風下側に屋外への排気用ダクトを接続し、
さらに、該ボックスは、前記棟ダクトへの連通ダクトの
接続口と送風機との間には逆流防止のためのダンパー
を、また、排気用ダクトの接続口及び蓄熱及び放熱部へ
の連通ダクトの接続口と送風機との間にはこれらのいず
れかの接続口を選択的に閉鎖する流路切換えダンパーを
取付け、さらに、給湯用の熱交換器もこのボックス内に
流路切換えダンパーよりも風上側に設けてハンドリング
ボックスとして構成したことを要旨とするものである。
【0017】
【作用】本発明によれば、送風機を設置するボックス
は、ハンドリングボックスとしてここに予め逆流防止の
ためのダンパーや流路切換えダンパーを取付けておくこ
とで、一体的な制御装置として取り扱うことができる。
そして、このハンドリングボックスに対して棟ダクトへ
の連通ダクトや蓄熱及び放熱部への連通ダクトや排気用
ダクトなど各ダクトを接続すればよく、設計や施工もパ
ター化した簡単なものとなる。
【0018】また、給湯用の熱交換器もこのハンドリン
グボックス内に設置することで、設置場所を集約化でき
る。
【0019】これに加えて、送風機は集熱ボックスであ
る棟ダクトに溜られた空気を徐々に吸引して床の空気流
通空間へと送り込むものであり、該集熱ボックスがある
ことで送風機の吸引力が直接屋根板の直下の空気流路に
作用して必要以上に流速を早めてしまうことも防止でき
る。
【0020】
【実施例】以下、図面について本発明の実施例を詳細に
説明する。図1は本発明のソーラーシステムハウスの1
実施例を示す縦断正面図で、図中5は屋根を示す。
【0021】該屋根5は、太陽熱集熱部Aとなるもの
で、屋根葺材である屋根板としてのカラー鉄板6の直下
に空間を確保して屋根勾配を有する空気流路7を形成
し、また軒先下面等にこの空気流路7の下端を開口して
外気取入口8とする。
【0022】前記空気流路7の下面はグラスウール等の
断熱材による断熱層9として構成し、本実施例では屋根
5の頂上部はカラー鉄板6の上方にガラス板10を設け
た。なお、このような空気流路7を有する屋根5の具体
的構成例は種々考えられる。
【0023】例えば、図3に示すようにグラスウールボ
ード9aの上にV型デッキボード11を介してカラー鉄板
6を支承するとか、第4図に示すようにコンパネ12の上
面に表面をアルミ箔13で覆ったスタイロフォーム9cを
貼り、下面にグラスウール9bを敷設し、カラー鉄板6
は木製角材14でコンパネ12上に間隔を存して支承し、更
に葺棒15を介して鉄板6の上方にガラス板16を設けるよ
うにしてもよい。
【0024】また、図5に示すように石綿セメント押出
成形板17を屋根版として利用し、下面にスタイロフォー
ム9cを貼り、上面を防水シート18で被覆することや、
図6図に示すようにコンパネ12の上にグラスウール9b
及び上面にアルミ箔13を貼ったグラスウールボード9a
からなる断熱層を形成し、その上に上面を透明フィルム
19aで覆ったアルミ型材による波板19を置き、さらにそ
の上方に強化ガラスのガラス板16を設けることや、図7
に示すようにコンパネ12の上にグラスウールボード9a
を重ね、その上に亜鉛板などの大型波板20を上下重ね置
き、その上方をガラス板16で覆うことなどもできる。
【0025】金属製屋根板の上を更にガラス板10で覆う
ようにしたのは、屋根板が日射で加熱される時に、風等
で冷却されるのを防ぐ効果があり、このようにすること
により屋根板の温度上昇率は向上する。
【0026】本発明は屋根5の棟部分に内側を断熱層9
で囲んだ集熱ボックスとしての棟ダクト21を形成した。
前記屋根5の空気流路7の上端はこの棟ダクト21に連通
させる。
【0027】また、この棟ダクト21には外への連通口を
設け、ここには、非集熱時の排気用の形状記憶合金を用
いて一定温度以上で開くダンパー22を取付けた。
【0028】図中23a,23bは棟ダクト21と後述の床30
の空気流通空間33とを連通させる連通ダクトで、このダ
クト23a,23bの間にハンドリングボックス46を設け
る。このハンドリングボックス46の内部には送風機25を
設置するが、該送風機25よりも風下側に屋外への排気用
ダクト27を接続し、さらに、該ハンドリングボックス46
は、前記棟ダクト21への連通ダクト23aの接続口と送風
機25との間には逆流防止のための重力式ダンパー24を設
ける。
【0029】また、排気用ダクト27の接続口及び蓄熱及
び放熱部への連通ダクト23bの接続口と送風機25との間
にはこれらのいずれかの接続口を選択的に閉鎖する流路
切換えダンパー26を取付けた。
【0030】なお、送風機25はファンコイルユニットと
して液体用熱交換器28の付属物として設けられたものを
利用するが、ユニット部品でなく独立したものである場
合にはこの送風機25とは別に熱交換器28を設ける。
【0031】床30は蓄熱及び放熱部Bとなる部分で、コ
ンクリートスラブ31と床パネル32との間に空気流通空間
33を形成し、該空気流通空間33は室内Cへの吹出口34を
有するようにした。
【0032】かかる床30の具体的構造も前記屋根5と同
様に種々考えられ、一例として図8に示すようにコンク
リートスラブ31の上に根太35をを介してコンパネ36を敷
き、その上に床仕上シート37を貼ることや、図9に示す
ように石綿セメント押出板38を使用することもある。
【0033】ところで、コンクリートスラブ31のコンク
リート又は前記図9の石綿セメント押出板38は蓄熱体と
して用いるものであり、その放熱に方向性を持たせるた
めに、不要面にスタイロフォーム等の断熱層39を形成す
る。
【0034】なお、どこを不要面とするかは暖房の利用
方法で異なる。例えば、図1において1階部分も暖めた
い場合には、コンクリートスラブ31の下面は断熱せず、
1階天井面からの放熱を得られるようにしてもよい。
【0035】前記ダクト23の下端は、該床30の空気流通
空間33に連通する。図中40は、この空気流通空間33内
で、ダクト23の下端開口に対向して置かれる加湿皿であ
る。
【0036】図2に示すように、前記熱交換器28は注水
管41a及び送水管41b との循環管路で開放貯湯槽42と連
結し、該貯湯槽42は補助給湯ボイラー43や三方弁44を途
中へ設け、風呂や洗面所、台所へと繋がる給湯配管45に
連結する。
【0037】次に、使用法について説明する。冬期等に
太陽熱を積極的に利用しようとする場合には、棟ダクト
21のダンパー22は閉じられており、切換えダンパー26は
排気用のダクト27側を塞いでいる。
【0038】昼間日射があると、屋根5のカラー鉄板6
及びガラス板10は加熱され、さらに該カラー鉄板6を介
してその直下の空気流路7の空気も温められ、勾配に沿
って上昇し、集熱ボックスである棟ダクト21へ入る。そ
れと同時に外気取入口8から新たに外気が空気流路7内
に入り、順次同様に温められる。
【0039】このようにして、屋根5での太陽熱集熱部
Aで発生する加熱空気は集熱ボックス21へ集められてか
ら、連通ダクト23aを介してハンドリングボックス46に
入り、送風機25で連通ダクト23bを介して床30の空気流
通空間33へと送り込まれる。
【0040】該空気流通空間33へ送り込まれた温風は、
加熱皿40で適宜湿気を与えられるとともに、温風吹出口
34から室内Cへ吹出され、温風暖房となる。そして、該
室内Cは常に送風機25で温風を供給されるので、戸や窓
や壁の隙間から室内Cの空気が出ていくことはあって
も、外の冷たい空気が入り込むことはない。
【0041】また、前記空気流通空間33へ入った温風
は、床パネル32を介して直接床面を温める床暖房も行
う。さらに、コンクリートスラブ31を温め、熱をここに
蓄えることも行う。
【0042】一方、ダクト23の途中では熱交換器28で、
注水管41a から送り込まれる水が加熱され、湯として送
水管41b を介して貯湯槽42へ蓄えられ、さらにここから
直接又は補助給湯ボイラー43で再加熱されて給湯配管45
から各所へ給湯される。
【0043】ところで、熱交換器28に熱を与えるダクト
23内の温風と、熱交換器28から熱を与える湯の関係を見
ると、温風が高温ピークになるにつれて、熱交換器28で
はより多くの熱をうばい高温の湯を作り出すので、該熱
交換器28があることによりこれを通過して暖房に用いる
温風のエネルギーは一日の中で日射位置にそれほど左右
されず平均化され、安定した暖房が得られる。すなわ
ち、この熱交換器28がないと、太陽の位置によっては必
要以上に加熱された空気が室内に送り込まれることもあ
り、温度コントロールも面倒である。
【0044】昼間の集熱が終わり、夜間等では、屋根5
下の空気は逆に冷却され、結露し、下降流となって集熱
時とは反対方向に流れようとする。その場合、送風機25
の運転を止め、また重力式ダンパー24が自動的に閉じて
集熱系の回路を閉じるので、室内Cや床30下の温かい空
気が外へ逃げ出すことはない。むしろ、床30下では蓄熱
体としてのコンクリートスラブ31からの放熱が床暖房を
続行することになる。
【0045】夏季等暖房が全く必要ない場合には、切換
えダンパー26でダクト23の床30側を閉じ、排気用ダクト
27側を開放する。これにより屋根5の太陽熱集熱部Aで
発生された加熱空気は、連通ダクト23aを介してハンド
リングボックス46に入り、熱交換器28で湯を作るだけ
で、このハンドリングボックス46から前記排気用のダク
ト27を介して戸外へ捨てられる。
【0046】従って、夏場は給湯システムとしてのみ利
用するが、必要以上の熱が熱交換器28に与えられる場合
には棟ダクト21のダンパー22を開くことや、送風機25を
止めることが行われる。
【0047】
【発明の効果】以上述べたように本発明のソーラーシス
テムハウスは、屋根板の直下に空間を確保して屋根勾配
を有する空気流路を形成した太陽熱集熱部と、コンクリ
ートスラブと床パネルとの間に空気流通空間を形成し、
該空気流通空間から室内への吹出口を設けて蓄熱及び放
熱部とを送風機を介在させたダクトで連結するソーラー
システムハウスにおいて、送風機はボックス内に設置す
るとともに、このボックスはこれにダンパーを設けるこ
とにより、制御を行うハンドリングボックスとして、お
よび、ダクト端の接続集合部材として温められた空気の
取り入れ、送り出し、および、不要な場合の排気のダク
トはこのハンドリングボックスを中心に接続すればよ
く、集約化でき、工場製作したハンドリングボックスを
現場に設置することにより施工の合理化を図ることがで
き、さらに、集熱ボックスとしての棟ダクトがあること
でここに温められた空気を溜込むことで、送風機の吸引
力が直接屋根板の直下の空気流路に作用して充分加熱で
きないことも防止できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のソーラーシステムハウスの1実施例を
示す縦断正面図である。
【図2】本発明のソーラーシステムハウスの1実施例を
示す同上給湯システムを組合せた場合の説明図である。
【図3】屋根の具体的構造例の第1例を示す縦断正面図
である。
【図4】屋根の具体的構造例の第2例を示す縦断正面図
である。
【図5】屋根の具体的構造例の第3例を示す縦断正面図
である。
【図6】屋根の具体的構造例の第4例を示す縦断正面図
である。
【図7】屋根の具体的構造例の第5例を示す縦断正面図
である。
【図8】床の構造例の第1例を示す縦断正面図である。
【図9】床の構造例の第2例を示す縦断正面図である。
【図10】従来システムの一例を示す縦断正面図であ
る。
【図11】従来のソーラシステムハウスの縦断正面図で
ある。
【符号の説明】
1…外壁 2…ガラス 3…室内 4…空気循環路 5…屋根 6…カラー鉄板 7…空気流路 8…外気取入口 9…断熱層 9a…グラスウールボード 9b…グラスウール 9c…スタイロフォーム 10…ガラス板 11…デッキボード 12…コンパネ 13…アルミ箔 14…木製角材 15…葺棒 16…ガラス板 17…石綿セメント押出成形板 18…防水シート 19…アルミ型材による波板 19a…透明フィルム 20…大型波板 21…棟ダクト 22…ダンパー 23…ダクト 23a,23b…連通ダクト 24…重力式ダンパー 25…送風機 26…切換えダンパー 27…排気用のダクト 28…熱交換器 30…床 31…コンクリートスラブ 32…床パネル 33…空気流通空間 34…吹出口 35…根太 36…コンパネ 37…床仕上シート 38…石綿セメント押出板39…断熱層 40…加湿皿 41a …注水管 41b …送水管 42…貯湯槽 43…補助給湯ボイラー 44…三方弁 45…給湯配管 46…ハンドリングボックス 47…スペース A…太陽熱集熱部 B…蓄熱及び放熱部 C…室内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 屋根板の直下に空間を確保して屋根勾配
    を有する空気流路を形成した太陽熱集熱部と、コンクリ
    ートスラブと床パネルとの間に空気流通空間を形成し、
    該空気流通空間から室内への吹出口を設けて蓄熱及び放
    熱部とを送風機を介在させたダクトで連結するソーラー
    システムハウスにおいて、屋根の棟部分に内側を断熱層
    で囲んだ棟ダクトを集熱ボックスとして設け、前記太陽
    熱集熱部の屋根の空気流路の上端をこれに連通させ、送
    風機はボックス内に設置するとともに、このボックスの
    前記送風機よりも風下側に屋外への排気用ダクトを接続
    し、さらに、該ボックスは、前記棟ダクトへの連通ダク
    トの接続口と送風機との間には逆流防止のためのダンパ
    ーを、また、排気用ダクトの接続口及び蓄熱及び放熱部
    への連通ダクトの接続口と送風機との間にはこれらのい
    ずれかの接続口を選択的に閉鎖する流路切換えダンパー
    を取付け、さらに、給湯用の熱交換器もこのボックス内
    に流路切換えダンパーよりも風上側に設けてハンドリン
    グボックスとして構成したことを特徴とするソーラーシ
    ステムハウス。
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