JPH09324933A - 蓄熱式冷暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄熱槽を備えた蓄熱式の冷暖房装置でありな
がら、設備コストが極めて安価で、しかも従来のヒート
ポンプ式直接冷暖房方式に比較して、エネルギーコスト
の低い冷暖房装置を提供する。 【解決手段】 床下の土間コンクリート(１)を蓄熱体と
し、その床下空間を蓄熱槽(12)として、蓄熱槽(12)から
冷暖房用の空気を室内(９)へ送り込んで冷暖房を行うよ
うにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、蓄熱式の冷暖房
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】住宅の冷暖房は、特に温暖地では冷暖房
のみならず除湿が必要となるが、一般的には、電力エネ
ルギーを駆動源に用いたヒートポンプによる直接冷暖房
方式が用いられている。この場合の除湿は冷房機能を用
いるものである。

【０００３】他方、蓄熱方式の冷暖房も行われており、
この方式は、特別の蓄熱槽を設置するか、或いは建物の
躯体或いはスラブコンクリートを蓄熱体に利用するもの
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記において、電力を
駆動源としたヒートポンプを用いるものでは、電気の熱
量当たりのエネルギー単価が灯油の数倍であることか
ら、非常に割高となるとともに、夏季の午後２時頃に冷
房のための電力需要がピークに達し、このために電力会
社は充分な発電余力を持つ必要があるという問題があ
る。更に、冷房機能を用いて除湿すると、温度まで低下
し、梅雨季に温度は下げずに除湿だけ行うことが出来な
い不都合がある。

【０００５】他方、蓄熱方式の冷暖房は、専用の蓄熱槽
を設置すると設備コストが多大となり、また、かなりの
設置スペースが必要である。また、スラブコンクリート
や躯体を蓄熱体とするものでは放熱を制御できず、蓄熱
状況に応じて単純に放熱するのみであって、冷暖房が必
要なときに行えず、例えば、日中の誰もいないのに暖房
をすることになるといった欠点がある。更に、躯体蓄熱
では、畜冷時に家具などの下に結露し、また、湿度調整
が行えない欠点がある。

【０００６】この発明は、このような従来の欠点に鑑み
て、蓄熱槽を備えた蓄熱式の冷暖房装置でありながら、
設備コストが極めて安価で、しかも従来のヒートポンプ
式直接冷暖房方式に比較して、エネルギーコストの低い
冷暖房装置を提供することを目的としてなされたもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明で
は、元々防湿用に打設される床下の土間コンクリートを
蓄熱体として利用するものであり、その際、断熱された
床下空間を蓄熱槽とし、この蓄熱槽内での熱交換によっ
て温められ或いは冷却された空気を室内側へ供給するも
のである。

【０００８】また、土間コンクリートには、蓄熱用の冷
温水を通過させる配管を通して、ヒートポンプ等で冷却
若しくは昇温された冷温水をこの配管内を通過させるこ
とが考えられる。更に、ヒートポンプは、通常、電力料
金の安い深夜の電力を利用する。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、住宅に実施されるこの発
明の冷暖房装置の全体図、図２は、その要部の拡大図で
ある。床下には、所定厚、例えば、８cm程度の防湿土間
コンクリート(１)が施工され、この土間コンクリート
(１)内を通過するようにして、図２でも示すように、架
橋ポリエチレン管等からなる冷温水管(２)が埋め込んで
設置されている。そして、外部に設置されたヒートポン
プ(３)によって作られた冷温水を冷温水管(２)へ循環さ
せて、土間コンクリート(１)内においてその冷温水との
熱交換によりその土間コンクリート(１)を冷却し、或い
は、昇温して蓄熱するようになっている。

【００１０】図２で示すように、土間コンクリート(１)
は、地盤(５)上に設置した所定厚さの断熱材層(６)の上
に打設されている。また、その上方の床(７)には、その
下側にホームポリスチレン等からなる断熱材(８)を張っ
て、室内(９)との間で熱を遮断するとともに、床下空間
を取り囲む基礎コンクリート(10)(10)の内側にも断熱材
(11)を張り付けて、この床下空間内を、断熱された蓄熱
槽(12)とするものである。更に、この蓄熱槽(12)内に
は、空気の浄化・調湿材としての木炭(13)の層が設けら
れている。

【００１１】床(７)には、前記室内(９)へ冷暖房或いは
除湿用の空気を送り出すための出口(14)が、前記一方の
基礎コンクリート(10)近傍位置に設けられ、その反対側
の基礎コンクリート(10)に外気取入れ口(15)が設けられ
ている。この取入れ口(15)近傍の床(７)部分には、室内
(９)の空気を床下の蓄熱槽(12)へ戻す吸い込みダクト(1
6)が、開口して設けられている。また、室内(９)の冷暖
房若しくは除湿用の空気を、上記ダクト(16)を通らずに
外部へ排出できるような排気口(17)が、外壁(20)に設け
られている。

【００１２】上記吸い込みダクト(16)の蓄熱槽(12)側へ
の出口と、前記木炭(13)の層との中間部分に除湿ユニッ
ト(21)が設置されている。図３は、除湿ユニット(21)部
分の空気の流れを示す詳細である。(23)は、断面円形の
シリカゲルからなる除湿剤であって、前記基礎コンクリ
ート(10)の外気取入れ口(15)から取り入れられた外気
と、吸い込みダクト(16)から流入した戻り空気とが合流
する導入通路(25)の下流側に配置されている。この断面
円形の除湿剤(23)は、その直径方向に横断して設けた仕
切(26)によって図の上下に分割され、前記導入通路(25)
からの空気は、その上半部部分を通過するようになって
いる。

【００１３】除湿剤(23)の上流側には、その除湿剤(23)
を通過せずに、前記蓄熱槽(12)側に外気若しくは戻り空
気を流入させるためのバイパス通路(27)が設けられ、そ
の入口部分に設けたダンパー(28)によって、除湿剤(23)
を通過させる場合とバイパスさせる場合とを選択できる
ようになっている。また、前記導入通路(25)に対応し
て、除湿剤(23)の下流側に、蓄熱槽(12)へその除湿剤(2
3)を通過した空気を送り出すための導出通路(29)が設け
られている。

【００１４】他方、前記導入通路(25)とは別に、除湿剤
(23)の仕切板(26)よりも図の下側部分に対応して、この
除湿剤(23)を再生させるための再生用空気の導入通路(3
1)が設けられ、更にそれに対応して、除湿剤(23)の下流
側に再生用空気を排出させるための出口通路(32)が設け
られて、導入された再生用空気を直接屋外へ排出させる
ようにしている。(33)は、ヒートポンプ(３)の廃熱を利
用した温水回路であり、その回路を前記除湿剤(23)の再
生用空気導入通路(31)内へ導いて、導入された再生用の
外気を温めるようにしている。

【００１５】なお、空気導入通路(25)には、空調・換気
用ファン(34)が配置され、再生用空気の導入通路(31)に
は再生用外気ファン(35)が設けられている。更に、前記
の導出通路(29)と出口通路(32)には、これらの通路を開
閉するダンパー(36)(37)が設けらている。

【００１６】図４以下は、各モードにおける空気の流れ
と通路の切り替え状態を示している。図４は、冬季暖房
モードの空気の流れであって、図５で示すように、暖房
時除湿剤は必要ないので、除湿剤(23)手前側のバイパス
通路(27)側が開かれて、空調・換気ファン(34)により前
記吸い込みダクト(16)と外気取入れ口(15)から流入した
混合空気を、除湿剤(23)を通過させることなく直接蓄熱
槽(12)側へ流入させるようにしている。この蓄熱槽(12)
内で土間コンクリート(１)によって温められた暖かい空
気は、前記出口(14)から室内(９)側へ流出して暖房を行
う。なお、蓄熱槽(12)内においては、木炭(13)の層内を
空気が通過することによって、その木炭(13)により浄
化、調湿されて室内(９)側へ送り出される。このとき、
ヒートポンプ(３)は停止しており、蓄熱及び除湿剤(23)
の再生は行われない。即ち、図中、破線で示している部
分は停止中であることを示している(以下同様)。

【００１７】図６は、同じく冬季の夜間の状態であっ
て、深夜電力を利用して駆動されるヒートポンプ(３)に
よって暖められた温水を、前記土間コンクリート(１)内
に埋設された冷温水管(２)へ循環させることによって、
土間コンクリート(１)へ蓄熱し、同時に、図５と同様に
して、暖房・換気用空気を蓄熱槽(12)内で温めて室外へ
送り、暖房を行うようにしている。もちろん、暖房が不
要な場合には、バイパス通路分岐部のダンパー(28)を閉
じることによって遮断することが可能である。或いは、
吸い込みダクト(16)からの空気を遮断して、少量の外気
のみを床下を通して室内に送り、換気のみを行うことが
できる。

【００１８】図７及び８は、夏季の日中における冷房モ
ードの場合である。この場合には、除湿剤(23)上流側の
バイパス通路(27)のダンパー(28)を閉じ、同じく下流側
の導出通路(29)のダンパー(37)を開くことによって、前
記の戻り空気と外気との混合空気を、この除湿剤(23)を
通過させて除湿するとともに、その除湿された空気を前
記蓄熱槽(12)内へ導いて、土間コンクリート(１)との熱
交換により冷却した後室内(９)へ送り込んで冷房を行う
ようにしている。なお、除湿剤(23)を回転させて除湿能
力を変更することも可能である。

【００１９】図９は、夏季夜間の状態であり、前記冷温
水管(２)へヒートポンプ(３)によって冷却された冷水を
循環させることによって、土間コンクリート(１)を冷却
して蓄冷する。同時に除湿剤(23)の再生側における出口
通路(32)のダンパー(37)を開き、再生用外気ファン(35)
を駆動するとともに、再生用温水回路(33)へ温水を循環
させることにより、除湿剤(23)の再生側に、暖められた
空気を通過させることでこの除湿剤(23)を乾燥再生させ
る。また、この図では、前記のバイパス通路(27)側のダ
ンパー(28)を開いて、除湿剤(23)の再生中は、この除湿
剤(23)を通過させないで、蓄熱槽(12)側へ直接流入させ
るようにしているが、除湿剤(23)を通過させて必要な場
合、除湿を行うこともできる。

【００２０】図１０及び１１は、梅雨季等に除湿のみを
行うモードであって、図１０で示すように、日中は、前
記導入通路(25)の外気と戻り空気との混合空気を、除湿
剤(23)を通過させて蓄熱槽(12)側へ流入させる。夜間に
おいては、図１１で示すように、ヒートポンプ(３)の冷
温水は、土間コンクリート(１)側に循環させられていな
いので、蓄熱はされてなく、図１０のように、日中除湿
のみを行う場合であっても、室内が冷却されることには
ならない。図１１の除湿剤再生モードは、夜間の状態で
あるが、再生用温水回路(33)の温水は、冷温水管(２)の
蓄熱用冷水の廃熱を利用できないので、外気温を熱源と
してヒートポンプ(３)で加熱する。なお、除湿剤(23)の
再生は、この除湿剤(23)を回転させながら行う。

【００２１】図１２及び図１３は、室内空気の浄化換気
のみを行う場合であって、この場合には、前記のように
外気導入口(15)からのみ取り入れた空気を、バイパス通
路(27)から蓄熱槽(12)へ流入させ、蓄熱槽(12)からその
出口(14)及びそれとは別の個別供給ダクト(38)を介して
室内側へ供給して換気するようにしており、排気は前記
排気ファン(17)により、例えば、浴室等から集中排気す
る。室内(９)には、木炭(13)で浄化調湿された空気が供
給される。この場合、蓄熱(蓄冷)を行っている期間は、
蓄熱槽(12)で加熱又は冷却されるが、換気風量が小さな
ため、予熱・予冷程度で済む。

【００２２】

【発明の効果】この発明のは、元々床下に設けられる土
間コンクリートを蓄熱体として利用するものであり、こ
のため、特別の蓄熱体が不要で蓄熱槽を特別に設置する
必要がないとともに、冷媒を導入させるための管を配管
するのみであるから、初期の設備費用が極めて低コスト
に済むという利点がある。蓄熱体への蓄熱は、ヒートポ
ンプによる深夜の電力を利用して行えば良いから、ヒー
トポンプによって直接室内を冷暖房する場合に比較し
て、遙かに安価にエネルギーを使用することができ、暖
房時においては殆ど灯油以下、冷房時においては従来の
３分の１程度のランニングコストで済むことになる。も
ちろん、床下の空間を利用しているため、特別の蓄熱槽
が不要で、そのための設置スペースが全く不要となるも
のである。加えて、上記のように深夜電力を利用するこ
とで夏季日中に発生する電力需要のピークを抑えて、相
対的に電力需要を平均化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の暖房装置の空気の流れを示す住宅の
全体図である。

【図２】図１において、床下部分の一部分の拡大断面図
である。

【図３】除湿ユニット部分の通路とヒートポンプの配管
回路を示す概略図である。

【図４】冬季暖房モードにおける空調用空気の流れを示
す住宅の概略断面図である。

【図５】同じく、暖房モードにおける除湿ユニット部分
での空気の流れを示す概略図である。

【図６】同じく、冬季夜間の蓄熱モードのおける除湿ユ
ニット部分での空気の流れを示す概略図である。

【図７】夏季冷房モードにおける空調用空気の流れを示
す住宅の概略断面図である。

【図８】同じく、夏季冷房モードにおける除湿ユニット
部分での空気の流れを示す概略図である。

【図９】夏季夜間における蓄冷モードにおける除湿ユニ
ット部分での空気の流れを示す概略図である。

【図10】梅雨季の除湿モードのおける除湿ユニット部分
での空気の流れを示す概略図である。

【図11】同じく、梅雨季夜間の除湿剤再生モードにおけ
る除湿ユニット部分での空気の流れを示す概略図であ
る。

【図12】冷暖房を行わない空気浄化換気モードでの住宅
内での空気の流れを示す住宅の概略断面図である。

【図13】同じく除湿ユニット部部での空気の流れを示す
概略図である。

【符号の説明】

(１) 土間コンクリート (２) 冷温水管 (３) ヒートポンプ (12) 蓄熱槽

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 床下の土間コンクリートを蓄熱体とする
   ことを特徴とする蓄熱式冷暖房装置。
2. 【請求項２】 土間コンクリート内に蓄熱用の冷温水を
   通過させる配管を通してなる請求項１記載の蓄熱式冷暖
   房装置。
3. 【請求項３】 断熱された床下内の空間を蓄熱槽とし
   て、この蓄熱槽内において昇温若しくは冷却された空気
   を室内側へ供給することとした請求項１又は２記載の蓄
   熱式冷暖房装置。
4. 【請求項４】 土間コンクリートへの蓄熱を深夜電力を
   利用したヒートポンプで行うことを特徴とする請求項１
   から３の何れかに記載の蓄熱式冷暖房装置。