JPH07218002A - ソーラーシステム及びそれを備えた建物 - Google Patents

ソーラーシステム及びそれを備えた建物

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JPH07218002A
JPH07218002A JP2883894A JP2883894A JPH07218002A JP H07218002 A JPH07218002 A JP H07218002A JP 2883894 A JP2883894 A JP 2883894A JP 2883894 A JP2883894 A JP 2883894A JP H07218002 A JPH07218002 A JP H07218002A
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duct
floor
air
building
heat
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Yuichi Yanagi
雄一 柳
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/30—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/50—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed between plates
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/60—Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings
    • F24S20/67—Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings in the form of roof constructions
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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    • Y02B10/20—Solar thermal
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 屋根１０の下地材３上に空気通過路Ｔを存し
て屋根材２を載置し、屋根の頂部に空気通過路に連通す
る棟ダクト９を形成すると共に各階の床下部分Ｆにも床
ダクト１８を形成し、棟ダクトと床ダクトとを接続ダク
ト２０により連通形成し、棟ダクト及び床ダクト内に熱
輸送パイプ２２を配設し、熱輸送パイプにボイラー２３
を接続してなる。 【効果】 太陽熱により建物の屋根の空気通過路及び棟
ダクト内の空気は暖められ、暖気は接続ダクトを介して
各階の床部分の床ダクトに導入され、床ダクト内の暖気
により室内の暖房を行うことができ、またボイラーから
の温水は熱輸送パイプ内を流れ、この温水の熱により床
ダクト内及び棟ダクトの空気は暖められ、床暖房を行う
ことができ、また棟ダクト内の暖気は屋根部分の空気通
過路を軒先に向かって通過し、この空気通過路内を通過
する暖気により屋根融雪を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はソーラーシステム及びそ
れを備えた建物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に建物の屋根構造としては、例えば
たる木上に複数枚の野地板を並列配置し、野地板上に防
水材を張り、その上に金属製の屋根材、例えば銅板、亜
鉛鉄板、軽合金板のほか各種化学処理した鋼板を用いた
平板ぶき、一文字ぶき、瓦棒ぶき、波板ぶきをした構造
や瓦屋根構造等が知られている。
【０００３】ところで近年積雪地域においてはソーラー
システム及び融雪機能を備えた屋根構造が種々提案され
ている。
【０００４】このような屋根構造としては例えば上記野
地板上にウレタン製断熱材を載置し、この断熱材の凹溝
部に管を配設し、断熱材上にアルミ製の放熱板を載置
し、放熱板上に上記屋根材を敷設して構成し、しかして
太陽熱利用時は管内に水等を通し、管内の水等を太陽熱
により加熱させ、この温水の熱を熱交換器により熱交換
して給湯等に用いたり、また冬期間の降雪時にあって
は、上記管内に温水や不凍液を通し、温水や不凍液の熱
を放熱板に伝え、放熱板内を伝導した熱を屋根材に伝
え、屋根材内を伝導して、その上面からの放熱により屋
根材上面の雪を融かすようにしたものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
構造の場合、ソーラーシステムとしての利用時において
集熱効率は非常に低いものとなるとともに施工やメイン
テナンスに問題があるという不都合を有している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明はこれらの課題を
解決することを目的とするもので、その要旨は、建物の
屋根の下地材上に空気通過路を存して屋根材を載置し、
該屋根の頂部に該空気通過路に連通する空気ダクトとし
ての棟ダクトを形成すると共に上記建物の各階の床下部
分にも空気ダクトとしての床ダクトを形成し、該棟ダク
トと床ダクトとを接続ダクトにより連通形成し、該棟ダ
クト及び床ダクト内に熱輸送パイプを配設し、該熱輸送
パイプにボイラーを接続形成して構成したことを特徴と
するソーラーシステム及びそれを備えた建物にある。
【０００７】この際上記ダクトの一部を外気に開放させ
る開放手段を設けたり、上記棟ダクトに集熱レンズ部を
形成することが望ましく、また上記建物の床部分に下地
材と積層板とを空気通過路を存して積層配設し、かつ建
物の壁部分に下地材により空気通過路を形成し、該床部
分の空気通過路と床ダクトとを連通する連通口を形成す
ると共に床部分及び壁部分の各空気通過路を連通形成
し、該壁部分の空気通過路を通過してくる暖気を室内に
放出可能な放出口を形成することが望ましい。
【０００８】また上記各下地材に平面亀甲形状の隆起部
を複数個形成し、該隆起部により上記空気通過路を形成
することが望ましく、また建物の床下地中にも上記熱輸
送パイプを配設することができる。
【０００９】
【作用】太陽熱により建物の屋根部分の空気通過路及び
棟ダクト内の空気は暖められ、この暖気は接続ダクトを
介して各階の床部分の床ダクトに導入され、床ダクト内
の暖気により室内の暖房が行われることになり、またボ
イラーからの温水は熱輸送パイプ内を流れ、この温水の
熱により床ダクト内の空気は暖められて床暖房が行わ
れ、また棟ダクト内における熱輸送パイプ内の水は棟ダ
クト内の暖気より暖められ、給湯等に用いられることに
なる。
【００１０】またこの際上記ダクトの一部は開放手段に
より外気に開放され、また太陽熱は棟ダクトの集熱レン
ズ部により良好に集熱されることになる。
【００１１】また上記床ダクト内の暖気は床部分の連通
口を介して床部分の空気通過路内に導入し、この空気通
過路内の暖気は壁部分の空気通過路を通過して放出口よ
り室内に放出し、この暖気の通過により床部分及び壁部
分からの暖房が行われる。
【００１２】また上記各空気通過路は下地材に平面亀甲
形状の隆起部を複数個形成することにより形成されてい
るので、暖気の流れの経路は亀甲形状となり、通過する
暖気は分岐及び合流を繰り返しつつ通過することにな
る。
【００１３】また建物の床下地中にも上記熱輸送パイプ
を配設することにより床下地中に蓄熱するができる。
【００１４】
【実施例】図１乃至図図１５は本発明の実施例を示し、
図１乃至図１４は第一実施例、図１５は第二実施例であ
る。
【００１５】図１乃至図１４の第一実施例において、１
は建物であって、この場合高気密高断熱構造に設計製作
されていることが望ましい。
【００１６】２は屋根材であって、この場合トタン板等
の金属板からなり、金属ぶき屋根構造となっている。
【００１７】３は下地材であって、この場合断熱性及び
蓄熱性に富むセメント系パネル材等からなり、下地材３
の上面には上記屋根材２を載置可能な複数個の隆起部４
が形成され、隆起部４に屋根材２を積層した状態で下地
材３と屋根材２との間に空気Ｗが通過可能な空気通過路
Ｔが形成されている。
【００１８】この場合隆起部４は平面亀甲形状にして滑
らかな裾形状を呈する形状に形成され、しかして空気通
過路Ｔは空気Ｗの流れの経路が亀甲形状となり、通過す
る空気Ｗが分岐及び合流を繰り返しつつ通過する形状に
形成されている。
【００１９】５は床構成部材であって、野地板６を並列
するたる木７上に配設し、この野地板６上に防水シート
材８を敷設し、防水シート材８上に下地材３を載置固定
している。
【００２０】９は棟ダクトであって、この場合屋根１０
の頂部の両側にして下地材３上に支持桟１１を設置し、
支持桟１１の外側面に屋根材２を添着し、断面略半円弧
状の金属製等のカバー材１２を支持桟１１によって設置
し、シール材１３等によって気密状態の空気ダクトとし
ての棟ダクト９を形成している。
【００２１】そしてこの場合この棟ダクト９の長手方向
の途中に、例えば押出成形された透明強化アクリル樹脂
や耐候樹脂、ガラス材等からなる連続する型材を定寸切
断してなる集熱レンズ部１４をビス１５により上記支持
桟１１に取付け、この集熱レンズ１４により太陽熱を集
熱するように構成している。
【００２２】またこの場合上記カバー材１２の両側に補
助カバー１６を形成し、この補助カバー１６内に散水パ
イプ１７を配置し、散水パイプ１７の散水穴１７ａより
図外のポンプにより散水し、屋根材２上に水Ｎを流し得
るようにしている。
【００２３】１８は床ダクトであって、上記建物１の各
階の床下部分Ｆに囲み部材１９により形成され、棟ダク
ト９と床ダクト１８とを建物１の内部又は外部に縦設さ
れた接続ダクト２０により連通形成し、接続ダクト２０
の上部に外気に開放させるダンパーを備える開放手段２
１を配設している。
【００２４】２２は熱輸送パイプであって、金属製等か
らなり、棟ダクト９及び床ダクト１８内に配設され、熱
輸送パイプ２２は建物１の内部又は外部に設置されたボ
イラー２３の出口２３ａ及び戻り口２３ｂに接続され、
この場合熱輸送パイプ２２は床下地中２４にも設置さ
れ、ボイラー２３から供給される温水は床下地中２４、
床ダクト１８及び棟ダクト９内の熱輸送パイプ２２内に
送られる。
【００２５】この場合各階の床部分Ｆは、図３の断面図
の如く、根太２５上に下張床板２６を載置し、この下張
床板２６上に防水シート２７を敷設し、防水シート２７
上に上記セメント系パネル材からなる下地材３を敷設
し、この下地材３の隆起部４上にアルミニューム及びそ
の合金板や樹脂板等からなる積層板２８を積層し、積層
板２８上にフローリング材２９を敷設し、これにより床
部分Ｆに屋根１０の空気通過路Ｔと同様な平面亀甲形状
の空気通過路Ｔを形成しており、また壁部分Ｋは、図４
の断面図の如く、柱３０及び間柱の外面に発泡ウレタン
フォーム材等の断熱材３２の外面にトタン板、鉄板等の
金属板３３を積層形成すると共に断熱材３２の表面に上
記下地材３と同様な形状の通気路を形成してなる外壁材
を取付け、この柱３０及び間柱の内側に上記下地材３を
取付け、下地材３の隆起部４に積層板としての内装材３
５を張り付け、これにより壁部分Ｋに屋根１０及び床部
分Ｆの空気通過路Ｔと同様な平面亀甲形状の空気通過路
Ｔを形成し、床部分Ｆの空気通過路Ｔと壁部分Ｋの空気
通過路Ｔとを連通して形成し、床部分Ｆの空気通過路Ｔ
と床ダクト１８内とを連通口３６により連通形成すると
共に壁部分Ｋに床部分Ｆ及び壁部分Ｋの空気通過路Ｔを
通過してくる暖気を室内Ｍに放出可能な放出口３７を形
成している。
【００２６】またこの場合接続ダクト２０内に二個の空
気ファン３８ａ・３８ｂを内装し、太陽熱利用時等にお
いては一方の空気ファン３８ａにより接続ダクト２０内
の空気を下方に送り、室内換気等においては他方の空気
ファン３８ｂにより接続ダクト２０内の空気を上方に送
るように構成している。
【００２７】またこの場合上記建物１の屋根裏Ｒと上記
棟ダクト９とを連通する連通路３９を形成し、屋根裏Ｒ
の空気を棟ダクト９に送る空気ファン４１を配設し、か
つ上階の床下部分Ｆ及び屋根裏Ｒに隣る天井部分４３に
階下と階上又は屋根裏Ｒと下の部屋とを連通すると連通
路４４を形成して構成している。
【００２８】この第一実施例は上記構成であるから、図
１、２及び図１３の如く、太陽熱により建物１の屋根の
空気通過路Ｔ及び棟ダクト９内の空気は暖められ、この
場合太陽熱は棟ダクト９の集熱レンズ部１４により集熱
され、空気ファン３８ａにより暖気Ｗは下方に送られ、
この暖気は接続ダクト２０を介して各階の床部分Ｆの床
ダクト１８に導入され、床ダクト１８内の暖気Ｗにより
室内の暖房が行われることになり、また棟ダクト９内に
おける熱輸送パイプ２２内の水は棟ダクト９内の暖気に
より加熱されて給湯等に用いることができ、ソーラーシ
ステム作用を得ることができる。
【００２９】この場合上記床ダクト１８内の暖気は床部
分Ｆの連通口３６を介して床部分Ｆの空気通過路Ｔ内に
導入し、この空気通過路Ｔ内の暖気Ｗは壁部分Ｋの空気
通過路Ｔを通過して放出口３７より室内Ｍに放出し、こ
の各空気通気路Ｔ内での暖気Ｗの通過により床部分Ｆ及
び壁部分Ｋからの暖房が行われることになる。
【００３０】また寒い時等にはボイラー２３を作動運転
させることにより、ボイラー２３からの温水は熱輸送パ
イプ２２内を流れ、温水の熱により床ダクト１８内及び
棟ダクト９の空気は暖められ、床暖房が行われることに
なる。
【００３１】また屋根融雪時は、図１４の如く、ボイラ
ー２３を作動運転させることにより、ボイラー２３から
の温水は熱輸送パイプ２２内を流れ、温水の熱により床
ダクト１８内及び棟ダクト９の空気は暖められ、空気フ
ァン３８ｂにより暖気Ｗは上方に送られ、この床ダクト
１８内の暖気は接続ダクト２０を介して棟ダクト９に導
入され、また室内Ｍの暖房器具等による暖気は屋根裏Ｒ
に導入され、屋根裏Ｒの暖気は連通路３９を介して棟ダ
クト９内に導入され、この棟ダクト９内の暖気は屋根１
０部分の空気通過路Ｔを軒先に向かって通過し、この空
気通過路Ｔ内を通過する暖気Ｗにより雪Ｓの屋根融雪が
行われることになる。
【００３２】この際上記各空気通過路Ｔは下地材３に平
面亀甲形状の隆起部４を複数個形成することにより形成
されているので、暖気Ｗの流れの経路は亀甲形状とな
り、通過する暖気は分岐及び合流を繰り返しつつ通過す
ることになり、熱交換が良好に行われることになる。
【００３３】また、この際上記ダクトの一部を開放手段
２１により外気に開放することにより、室内Ｍの換気効
果を得る。
【００３４】また、この場合建物１の床下地中２４にも
上記熱輸送パイプ２２を配設しているので、熱輸送パイ
プ２２内の温水の熱により床下地中２４の蓄熱を行うこ
とになる。
【００３５】したがって太陽熱により建物１の屋根の空
気通過路Ｔ及び棟ダクト９内の空気は暖められ、この暖
気は接続ダクト２０を介して各階の床部分Ｆの床ダクト
１８に導入され、床ダクト１８内の暖気Ｗにより室内の
暖房が行われることになり、また棟ダクト９内における
熱輸送パイプ２２内の水は棟ダクト９内の暖気により加
熱されて給湯等に用いることができ、ソーラーシステム
作用を得ることができると共に寒い時等にはボイラー２
３を作動運転させることにより、ボイラー２３からの温
水は熱輸送パイプ２２内を流れ、温水の熱により床ダク
ト１８内及び棟ダクト９の空気は暖められ、床暖房を行
うことができ、またこの床ダクト１８内の暖気は接続ダ
クト２０を介して棟ダクト９に導入され、棟ダクト９内
の暖気は屋根１０部分の空気通過路Ｔを軒先に向かって
通過し、この空気通過路Ｔ内を通過する暖気Ｗにより雪
Ｓの屋根融雪を行うことができる。
【００３６】かつこの場合下地材３はセメント系パネル
材からなるため、セメント系パネルにより断熱性、蓄熱
性を生かすことができて融雪並びにソーラーシステム効
果をさらに高めることができる。
【００３７】またこの場合下地材３の存在により雨漏り
対策にもなり、勿論セメント系パネル材であるから耐火
屋根構造とすることができ、多目的な居住快適性の高い
屋根構造を得ることになるとともにセメント系パネル材
のため釘打ちが可能なことがあって一層屋根の施工が容
易となる。
【００３８】さらにこの場合散水パイプ１７から屋根材
２上に水Ｎを放出することにより消雪効果を得ることが
できる共に夏期間においては屋根材２下の空気通過路Ｔ
内の空気を冷却する効果が得られる。
【００３９】図１５の第二実施例は熱輸送パイプ２２の
配管の別例構造を示し、この場合棟ダクト９と各階の床
ダクト１８とを独立してボイラー２３に接続すると共に
棟ダクト９と床下地中２４とを独立してボイラー２３に
接続するようにしている。
【００４０】この第二実施例にあっても、上記第一実施
例と同様な作用効果を得ることができる。
【００４１】尚、本発明は上記各実施例に限られるもの
ではなく、例えば屋根材２は金属製のものに限らず、瓦
や石綿系の屋根材を用いてもよいし、また上記実施例で
は棟ダクト９を形成する構造として金属製のカバー材１
２を用いているが、金属に限らず屋根材同様に瓦や石綿
系のものを用いて構成してもよい。また集熱レンズ部１
４の設置位置や長さ又は数、大きさ、形態等は適宜選択
され、また下地材３の形状、下地材３の材質、屋根形
状、構造や空気通過路Ｔの構造や形状、配設位置等は建
物に応じて適宜変更して設計される。
【００４２】また熱輸送パイプ２２の配管構造等は上記
第一及び第二実施例の配管構造に限られず、適宜建物１
に応じて変更される。
【００４３】
【発明の効果】本発明のソーラーシステム及びそれを備
えた建物は上述の如く、太陽熱により建物の屋根の空気
通過路及び棟ダクト内の空気は暖められ、暖気は接続ダ
クトを介して各階の床部分の床ダクトに導入され、床ダ
クト内の暖気により室内の暖房を行うことができ、また
棟ダクト内における熱輸送パイプ内の水は棟ダクト内の
暖気により加熱されて給湯等に用いることができ、また
更にボイラーを作動運転させることにより、ボイラーか
らの温水は熱輸送パイプ内を流れ、この温水の熱により
床ダクト内及び棟ダクトの空気は暖められ、床暖房を行
うことができ、また棟ダクト内の暖気は屋根部分の空気
通過路を軒先に向かって通過し、この空気通過路内を通
過する暖気により屋根融雪を行うことができ、よってソ
ーラーシステム及び融雪効果を得ることができ、多目的
な居住快適性の高い屋根構造を得ることになる。
【００４４】また上記ダクトの一部を外気に開放させる
開放手段を備えることにより、室内の換気効果を得るこ
とができ、また上記棟ダクトに集熱レンズ部を形成する
ことにより太陽熱を良好に集熱することができ、棟ダク
ト内の空気を良好に加熱でき、また上記建物の床部分に
下地材と積層板とを空気通過路を存して積層配設し、か
つ建物の壁部分に下地材により空気通過路を形成し、該
床部分の空気通過路と床ダクトとを連通する連通口を形
成すると共に床部分及び壁部分の各空気通過路を連通形
成し、該壁部分の空気通過路を通過してくる暖気を室内
に放出可能な放出口を形成することにより、上記床ダク
ト内の暖気は床部分の連通口を介して床部分の空気通過
路内に導入し、この空気通過路内の暖気は壁部分の空気
通過路を通過して放出口より室内に放出し、この各空気
通気路内での暖気の通過により床部分及び壁部分からの
暖房を行うことができ、一層良好な暖房を行うことがで
きる。
【００４５】また上記各下地材に平面亀甲形状の隆起部
を複数個形成し、この隆起部によって上記空気通過路を
形成することにより、暖気の流れの経路は亀甲形状とな
り、通過する暖気は分岐及び合流を繰り返しつつ通過す
ることになり、上記熱交換を良好に行うことができ、ま
た建物の床下地中にも上記熱輸送パイプを配設すること
により、熱輸送パイプ内の温水の熱により床下地中の蓄
熱をも行うことができる。
【００４６】以上初期の目的を充分達成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例の全体説明縦断面図であ
る。
【図２】本発明の第一実施例の全体説明横断面図であ
る。
【図３】本発明の第一実施例の床部分の縦断面図であ
る。
【図４】本発明の第一実施例の壁部分の平断面図であ
る。
【図５】本発明の第一実施例の屋根部分の拡大断面図で
ある。
【図６】本発明の第一実施例の下地材と屋根材及び金属
材の分離斜視図である。
【図７】本発明の第一実施例の下地材と屋根材及び金属
材の斜視図である。
【図８】本発明の第一実施例の部分断面図である。
【図９】本発明の第一実施例の部分平断面図である。
【図１０】本発明の第一実施例の部分拡大縦断面図であ
る。
【図１１】本発明の第一実施例の部分拡大縦断面図であ
る。
【図１２】本発明の第一実施例の全体説明平面図であ
る。
【図１３】本発明の第一実施例の使用状態の説明断面図
である。
【図１４】本発明の第一実施例の使用状態の説明断面図
である。
【図１５】本発明の第二実施例の使用状態の説明断面図
である。
【符号の説明】
１ 建物 ２ 屋根材 ３ 下地材 ４ 隆起部 ９ 棟ダクト １０ 屋根 １４ 集熱レンズ部 １８ 床ダクト ２０ 接続ダクト ２１ 開放手段 ２２ 熱輸送パイプ ２３ ボイラー ２８ 積層板 Ｆ 床部分 Ｋ 壁部分 Ｔ 空気通過路 Ｗ 空気
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｅ０４Ｈ 1/02 9/16 Ｍ Ｆ２４Ｄ 9/00 Ｆ２４Ｊ 2/08 2/42 Ｍ Ｈ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 建物の屋根の下地材上に空気通過路を存
    して屋根材を載置し、該屋根の頂部に該空気通過路に連
    通する空気ダクトとしての棟ダクトを形成すると共に上
    記建物の各階の床下部分にも空気ダクトとしての床ダク
    トを形成し、該棟ダクトと床ダクトとを接続ダクトによ
    り連通形成し、該棟ダクト及び床ダクト内に熱輸送パイ
    プを配設し、該熱輸送パイプにボイラーを接続形成して
    構成したことを特徴とするソーラーシステム。
  2. 【請求項２】 上記ダクトの一部を外気に開放させる開
    放手段を備えてなる請求項１記載のソーラーシステム。
  3. 【請求項３】 上記棟ダクトに集熱レンズ部を形成して
    なる請求項１又は２記載のソーラーシステム。
  4. 【請求項４】 上記建物の床部分に下地材と積層板とを
    空気通過路を存して積層配設し、かつ建物の壁部分に下
    地材により空気通過路を形成し、該床部分の空気通過路
    と床ダクトとを連通する連通口を形成すると共に床部分
    及び壁部分の各空気通過路を連通形成し、該壁部分の空
    気通過路を通過してくる暖気を室内に放出可能な放出口
    を形成してなる請求項１乃至３記載のソーラーシステ
    ム。
  5. 【請求項５】 上記各下地材に平面亀甲形状の隆起部を
    複数個形成し、該隆起部により上記空気通過路が形成さ
    れてなる請求項１乃至４記載のソーラーシステム。
  6. 【請求項６】 上記建物の床下地中にも上記熱輸送パイ
    プを配設してなる請求項１乃至５記載のソーラーシステ
    ム。
  7. 【請求項７】 上記請求項１乃至６記載のソーラーシス
    テムを備えてなる建物。
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