JPH1137503A - 建物の温調構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温調施工費用並びに四季を通じた場合の運転
費用が安価であり、しかも快適な温調が行える建物の温
調構造を提供することにある。 【解決手段】 建物Ｈの温調所望個所の屋根裏空間１と
床下空間２とが温調媒体循環通路３を介して連通してお
り、コンクリートなどの基底部４の直上に位置する床下
空間２の温度は、該基底部４の周縁部４１内に設けたヒ
ーターユニットＥＨなどの加熱手段あるいは冷却手段と
該周縁部４１に囲繞された地温利用部４２とにより温調
されることを特徴とする建物Ｈの温調構造。 【効果】 安価な運転経費で建物内を均一に且つ快適に
温調でき、且つ構造が単純であるので建設費用が少なく
て済む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般住宅などの床
下に空間のある建物、特に温調媒体循環型の建物の温調
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】暖房技術が発達している現今において
も、未だ石油ストーブや電気炬燵などの簡易暖房手段に
よる特定の部屋や場所のみのスポット的な暖房が一般住
宅や老人ホームなどにおいて広く行われている。スポッ
ト的暖房は、建物の断熱性が不十分であると押入れなど
の非暖房個所に結露現象を惹起する、暖房室から非暖房
室に移ると両室の温度差がたとえ僅かであっても大きな
体感温度差によりかなりの寒さを感じる、などの問題が
ある。冷房技術にしても、夏場に結露はないがスポット
的冷房に基づく体感温度差の問題は暖房の場合と事情は
同じである。

【０００３】中央温調システムや床冷暖房システムは、
上記したスポット的冷暖房の問題点を克服し得るもの
の、現在普及しているそれらの構造は一般的に施工費用
がすこぶる高額であって、しかも年間を通じた運転経費
が高くなる欠点がある。

【０００４】特開平２−２７２２３５号公報には、石油
ストーブなどによる上記したスポット的暖房の問題を解
決するために、特殊な温調構造が開示されている。その
温調構造では、屋根裏空間と床下空間とを連通して空気
循環させ、温水パイプにて加熱された床下空間の高温度
にて建物全体を均一暖房する。その際、床下空間は、該
床下空間の底面を形成する温水パイプ内蔵のコンクリー
トにより加熱される。

【０００５】上記の公知技術におけるコンクリートは、
その全下面が断熱材にて覆われて地面から隔離されてい
る。この隔離は、温水パイプにてコンクリートを熱効率
よく加熱するとの立場からは当業者にとって至極常識的
ではある。しかし本発明者らは、その常識に反して、コ
ンクリートの少なくとも一部は断熱材も温水パイプも施
すことなく地面に直接接触させると、四季を通じた温調
運転費用は却って安価となり、且つヒトの体感温度の面
から快適な温調が行えるとの予想外の知見を得た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の新知見
に基づいて開発し完成したものであって、本発明の課題
は、温調施工費用並びに四季を通じた場合の運転費用が
安価であり、しかも快適な温調が行える建物の温調構造
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、つぎの特徴を
有する。 (1) 建物内の少なくとも温調所望個所を温調し得るよう
に配置された温調媒体循環通路を介して屋根裏空間と床
下空間とが連通しており、温調所望個所の基底部は断熱
材層の上に加熱手段および／または冷却手段を有する周
縁部と該周縁部に囲繞され、加熱および／または冷却手
段を有しない地温利用部とを有することを特徴とする建
物の温調構造。 (2) 周縁部の上に立ち上がり部を有し、立ち上がり部が
外気に近い側に位置する断熱材層と外気から遠い側に位
置する加熱および／または冷却手段を有する上記(1) 記
載の建物の温調構造。 (3) 周縁部の上面積は基底部の上面積の３０〜６５％で
あり、地温利用部の上面積は基底部の上面積の少なくと
も３０％である上記(1) または(2) 記載の建物の温調構
造。 (4) 建物の外壁の大部分または全部が二重壁である上記
(1) 〜(3) のいずれかに記載の建物の温調構造。 (5) 温調媒体循環強制手段をさらに有する上記(1) 〜
(4) のいずれかに記載の建物の温調構造。

【０００８】

【作用】本発明は、屋根裏空間と床下空間との間に温調
媒体を循環させて建物の全体を、あるいは建物の温調所
望個所の全体を温調するものであり、温調所望個所の基
底部の周縁部は断熱材層の上に電熱や冷却管などの人工
的な加熱や冷却手段を有するので、該手段からの熱を地
中に逃がすことなく建物の温調に有効利用できる。一
方、該周縁部に囲繞された地温利用部は、断熱材層も人
工的な加熱手段や冷却手段も有せず、しかして四季を通
じて地温またはそれに近い温度を保持する。この地温を
上記の周縁部による温調と併用することにより、建物の
温調所望個所の全体を快適に温調し得る。さらに温調の
ための施工は、実質的に周縁部だけで済むので、温調施
工費用並びに四季を通じた場合の運転費用が安価とな
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明を一層詳
細に説明する。図１は本発明の実施例の断面図、図２は
図１における基底部の平面図、図３は図１における周縁
部の部分拡大断面図である。

【００１０】図１〜図２において、Ｈは温調対象の建物
であって、本実施例では建物Ｈの全体が本発明における
温調所望個所に該当する。１は屋根裏空間、２は床下空
間、３は温調媒体循環通路、４は建物Ｈの基底部、５は
基底部４の各端に形成された立ち上がり部、Ｒ１および
Ｒ２は部屋である。基底部４は、その表面層がコンクリ
ート打ちにて形成されており、その上面Ｓは地表Ｇより
上位に、一方、その下面は地表Ｇより下位にそれぞれ位
置する。図２からわかる通り、建物Ｈは上から見るとそ
の基底部４はＬ字形であって、基底部４の端に設けた立
ち上がり部５の上側に上記した１〜３、Ｒ１、Ｒ２など
の符号で示される各部分が形成されている。立ち上がり
部５の外壁面は、外気と直接接することになる。基底部
４の上面Ｓの面積、即ち上面積は、温調所望個所の平面
投影面積に該当し、本実施例では建物Ｈの敷地面積に等
しく、また図２では線６にて囲まれたＬ字形の面積にあ
たる。なお本発明で対象とする建物の形状は、上記のＬ
字形に限定されないことは勿論である。

【００１１】建物Ｈの床下ダンパーＷ２より上の部分
は、部屋Ｒ２の窓Ｗ１および棟ダンパーＷ３以外の側壁
や屋根の全部は図示するとおり二重壁構造となってお
り、温調媒体循環通路３は、部屋Ｒ１の外壁と建物Ｈの
二重側壁との間の通路３１、部屋Ｒ２の窓Ｗ１以外の外
壁と建物Ｈの二重側壁との間の通路３２、および部屋Ｒ
１と部屋Ｒ２との各外壁間の通路３３とからなってお
り、屋根裏空間１と床下空間２とはこれら三通路３１〜
３３を介して連通している。通路３３には、送風機３３
２と管部３３３とからなる温調媒体循環強制手段３３１
が設置されており、温調媒体循環強制手段３３１により
必要に応じて建物Ｈ内の温調媒体、通常は空気、は屋根
裏空間１から床下空間２に、あるいはその逆に床下空間
２から屋根裏空間１に強制移送される。

【００１２】図１〜図２において、４１は基底部４の周
縁部であり、４２は基底部４の地温利用部である。地温
利用部４２は、その周囲を周縁部４１にて囲繞された状
態となっている。周縁部４１は、断熱材層ＨＩとその上
に設置されたヒーターユニットＥＨとを有する。地中の
湿気や水分が断熱材層ＨＩ内に浸透してその断熱効果を
阻害することがないように、断熱材層ＨＩの先端部は、
図１に示すように、地温利用部４２のコンクリート中に
食い込んでいる。一方、温利用部４２は、ヒーターユニ
ットＥＨなどを有せず、またその下面は直接地面と接し
て地温の影響を受けることになる。なお本発明におい
て、周縁部４１の幅Ｗは、基底部４の端から断熱材層Ｈ
Ｉの先端までの間であって、通常１０〜１５０ｃｍ程
度、特に３０〜１００ｃｍ程度である。但し断熱材層Ｈ
Ｉの先端およびその近傍部が破壊されて断熱材層として
の本来の機能を奏し得ないときは、正常部分の最先端を
もって断熱材層ＨＩの先端とする。さらに本発明におい
て、ヒーターユニットＥＨは上記した周縁部４１の全幅
Ｗにわたって設ける必要は必ずしもなく、所定の発熱容
量を有する少数本の電熱線からなるヒーターユニット、
あるいはその類似品を周縁部４１の中間辺りのみに設置
してもよい。しかし熱効率の観点から、周縁部４１の可
及的全幅Ｗにわたって設けることが好ましい。ヒーター
ユニットＥＨなどの加熱手段に代えて、冷却水を流す冷
却管などの冷却手段を設置する場合も、上記と同様であ
る。なお本発明において周縁部４１や後記する立ち上が
り部に設けられる加熱手段や冷却手段は、地温利用部４
２における地温に対比して上記した電熱線や冷却管など
の人工的なものを意味する。

【００１３】図３において、４１１は砕石層、４１２は
ポリエチレンシート、アスファルトなどの防水性材料か
らなる防水層、ＨＩは断熱材層、４１３は金網を丸めた
ものからなるスペーサー、４１４はワイヤーメッシュ、
ＥＨはワイヤーメッシュ４１４上に固定されたヒーター
ユニット、４１５はコンクリートである。砕石層４１１
を形成するための砕石としては、コンクリート打ちする
際に通常使用される種類並びにサイズのものであってよ
い。

【００１４】断熱材層ＨＩの構成材料としては、ロック
ウール、ガラスウール、発泡バーミキュライト、シラス
バルーンのような多孔質の無機材料、ポリエチレン、ポ
リスチレン、ポリウレタンなどの有機高分子の発泡体、
あるいはオガ屑、紙などの断熱材を使用し、必要に応じ
て防水処理された非透水性シートが例示される。

【００１５】立ち上がり部５は、その内側壁は床下空間
２と、一方その外側壁は外気とそれぞれ直接接してい
る。したがって立ち上がり部５の断熱性が不十分である
と、床下空間２の温度が外気温の影響をうけ易くなる。
よって本発明においては、立ち上がり部５にも断熱材層
とその内側に人工的な加熱手段および／または冷却手段
とを設けることが好ましい。図１では、立ち上がり部５
の外壁面上に断熱材層ＨＩを設け、その内側にヒーター
ユニットＥＨを設けている。

【００１６】基底部４および立ち上がり部５の施工に際
しては、基底部４を形成する予定の地面を適当な深さに
堀り、また周縁部４１に該当する部分にさらに深さ１０
〜５０ｃｍ程度で予定幅の溝を堀る。ついで基底部４の
形成予定地面の全面に砕石を一面に敷き、周縁部４１に
該当する部分の溝底の砕石層上に防水シートおよび断熱
材シートを敷く。なお、該防水シートおよび該断熱材シ
ートとしては、その一端が前記したように地温利用部４
２のコンクリート内に食い込めるように１〜１０ｃｍ程
度の余幅を有し、他端は立ち上がり部５の外壁面上の断
熱材層ＨＩと連通する余幅を有するものを用いるとよ
い。発泡ポリエチレンシートのように耐水、不透水性の
断熱材シートを使用するとき、あるいは断熱材シートの
端面が防水シートなどで防水状態とされているときは、
地温利用部４２内への食い込み施工の必要はない。断熱
材シートを敷いた後、その上に高さ１〜１０ｃｍ程度の
コンクリート製のコマ、金網を丸めたものなどのスペー
サーを置き、その上にヒーターユニットＥＨを固定した
ワイヤーメッシュを置く。ついで基底部４の形成予定地
面の全面にコンクリートを打ち、周縁部４１と地温利用
部４２とを同時に形成する。その際、該コンクリート打
ちに先立って、立ち上がり部５にあたる個所にヒーター
ユニットＥＨを固定したワイヤーメッシュおよび断熱材
シートを所定の位置に設置固定しておき、周縁部４１と
地温利用部４２の形成と同時にコンクリートにより形成
するとよい。

【００１７】つぎに本実施例の作動について説明する。
一般的に建物の直下の地表、特にその下の地中は、四季
を通じて年間平均気温に近い安定した温度を保持してい
る。以下において、その地表温度とその下の地中温度と
を纏めて地温と称する。基底部４は、周縁部４１と地温
利用部４２とからなり、周縁部４１はヒーターユニット
ＥＨの運転条件により自体の温度を自由に調節すること
ができる。これに対して地温利用部４２は、地温または
それに近い温度を保持する。よって基底部４の直上に位
置する床下空間２の温度は、床下ダンパーＷ２からの外
気の強制流入などの特別な手段を講じない限り、周縁部
４１と地温利用部４２の両温度によって実質的に決定さ
れる。

【００１８】いま周縁部４１による温調を休転して、地
温利用部４２のみによる自然温調を考える。地温利用部
４２は年間平均気温に近い温度を常に維持するので、床
下空間２は地温利用部４２により年間平均気温に近づく
方向に温調される。よって床下空間２は、一般的に暖房
が行われる晩秋から冬季を経て初春に到る期間において
は外気温度より高く、一方、冷房の必要な夏季にあって
は外気温度より低くなる。床下空間２内の温調媒体は、
温調媒体循環通路３を介して建物Ｈの全体に循環する。
なお、地温利用部４２によるかかる温調の間、地温利用
部４２の上面（床下空間２の底面）およびその近傍部
は、床下空間２内の温調媒体への熱伝達により低下（冬
季）または上昇（夏季）しようとするが、地温利用部４
２の下面が巨大な熱容量を有する地面と断熱材層を介す
ることなく接しているので絶えず地面からの熱供給があ
り、このために上記の低下または上昇の程度は予想外に
少ない。この結果、地温利用部４２に外部から人工的な
加熱や冷却を施さずとも地温即ち地温のみで建物Ｈの全
体は、冬季にあっては外気温度より高く、夏季にあって
は外気温度より低く自然温調されることになる。

【００１９】ところで一般的に、ヒトは晩秋や冬季にお
いては４〜５月頃の室温を強く望むので上記の自然温調
のみでは未だ寒気を覚え、逆に夏季にあっては外気温度
より僅かに低い温度にても涼感を覚える。かかる理由か
ら図１の実施例では、冬季対策として地温利用部４２に
よる自然温調に加えて周縁部４１に外部加熱が施せるよ
うに断熱材層ＨＩ付きのヒーターユニットＥＨを具備す
る。断熱材層ＨＩは、ヒーターユニットＥＨからの熱を
地中に逃がさずに効率よく周縁部４１自体を加熱する機
能を奏する。周縁部４１は建物Ｈの基底の周縁に位置す
るので、それによる加熱は床下空間２を冷たい外気温か
ら保護すると共に暖房する作用をなす。更に、周縁部４
１は地温利用部４２を囲繞してその部分をもやはり外気
温から保護して、地温を一層有効に利用し得るようにも
作用する。なお、ヒーターユニットＥＨを深夜電力にて
運転することにより、温調のランニングコストを低減す
ることができる。

【００２０】本発明においては、図１の周縁部４１内に
設置されたヒーターユニットＥＨに代えて、水などの温
調用流体を流し得る温調パイプを設置して温水や冷水を
流して、暖房または冷房することもできる。夏季に該温
調パイプに冷水を流すと、前記と全く逆の作用で地温利
用部４２による冷房と協調して、建物Ｈの全体について
効果的な冷房を行うことができる。

【００２１】周縁部４１を運転する冬季の暖房や夏季の
冷房において、基底部４の上面積中に占める周縁部４１
の上面積（図２では幅Ｗを有する面積）が過大である
と、地温利用部４２の占める上面積が減少して地温の有
効利用が実質的に不可となる。一方、その逆に周縁部４
１の上面積が過少であると前記した周縁部４１の機能が
乏しくなる。よって基底部４の上面積中に占める周縁部
４１の上面積は、３０〜６５％、特に４０〜６０％程度
であり、一方、地温利用部の上面積は基底部の上面積の
少なくとも３０％、特に少なくとも３５％であることが
好ましい。

【００２２】地温利用部４２は、上記した地温を利用す
る機能を奏し得る限りその形成材料に特に制限はない。
図１のようにその表面層はコンクリート製であってもよ
く、あるいは土壌のままであってもよい。また地表から
少なくとも５０ｃｍ、特に少なくとも１ｍの深層土壌の
一層安定している地温を効率よく利用するために、地温
利用部４２は、かかる深層に達する金属棒や金属管など
の伝熱性体を多数有することも好ましい。なお、本発明
の前記した作用並びに効果が実質的に達成し得る限り、
周縁部４１による地温利用部４２の囲繞は多少不完全で
あってもよく、地温利用部４２の一部は周縁部４１にて
囲繞されることなく建屋の外部の地面と連通していても
よい。

【００２３】本発明の作用と対照的に、上記特開平２−
２７２２３５号公報の技術におけるように基底のコンク
リートの全下面に断熱材層を設けると、該コンクリート
の温度は外気温度に追随して変動するので、夏季は高温
度となるために高温助長体として、また晩秋や冬季にお
いては冷え込み助長体としてそれぞれ逆機能し、かかる
逆機能の対策のために余分な冷房や暖房が必要となる。

【００２４】一戸建の個人住宅の場合には、通常、その
フロア数に無関係にその建物全体が温調対象とされる場
合が多いが、大きな集合住宅や病院などでは種々の事情
にて建物の一部分、例えば建物の半分だけが温調対象と
される場合もある。本発明は、建物全体やその一部のい
ずれに対しても適用し得る。したがって温調媒体循環通
路は、建物内の少なくとも所望の個所が温調し得るよう
に且つ屋根裏空間と床下空間とを連通するように配置さ
れる。なお温調媒体循環通路の配置位置や通路の数は、
本発明の目的が達成される限り任意であるが、通路数に
関しては、一通路以上、特に二通路以上とすることが好
ましい。さらに該通路は、二通路以上として建物の外壁
の直ぐ内側に設けることが好ましい。例えば外壁の内側
面と被温調室の外壁との間に空間が設けられている場合
には該空間が、また被温調室の一面が建物の外壁を兼ね
るガラス窓である場合には該被温調室自体が、それぞれ
温調媒体循環通路として利用される。なお建物の外壁が
二重壁や二重ガラス窓である場合には、該二重壁やガラ
ス窓の内側壁の内側に温調媒体循環通路を設けることが
好ましい。

【００２５】建物Ｈの外壁の大部分、特にその少なくと
も８０％、さらにはその全部を二重壁構造とすること
は、本発明の前記した作用を一層高める上ですこぶる効
果がある。さらに窓も二重硝子構造とすることが好まし
い。建物Ｈの外壁を二重壁構造とする代わりに外壁の内
側および／または外側に前記した断熱材層ＨＩの構成材
料と同様の断熱材の層を設けてもよい。

【００２６】温調媒体循環通路３の変形例として、温調
媒体循環通路の一部は、建物内の温調の対象となる一部
の部屋であってもよい。かかる部屋は、その天井、側
壁、床などに温調媒体循環通路に開口する通気孔が設け
られる。なおその場合、温調媒体たる循環空気流により
部屋が汚染される可能性があるので、そのような場合に
は図１に示す床下ダンパーＷ２や棟ダンパーＷ３などが
換気の役に立つ。

【００２７】一方、夏季においては、外気温度より低温
度を保持する地温利用部４２により冷房が行われる。そ
の場合、温調媒体循環強制手段３３１を作動させて床下
空間２内の低温度の、しかして比重の大きい空気を効率
よく屋根裏空間１に強制移送することが好ましい。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、四季を通じて年間平均気温に
近い安定した温度を保持する地温を有効利用するので、
従来の中央温調システムや床冷暖房システムと比較して
四季を通じた運転経費が安価である、構造が単純である
ので建設費用が少なくて済む、しかも四季を通じて建物
内を均一に且つ快適に温調できる、など優れた効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の断面図である。

【図２】図１における基底部の平面図である。

【図３】図１における周縁部の部分拡大断面図である。

【符号の説明】

Ｈ 温調対象の建物 １ 屋根裏空間 ２ 床下空間 ３ 温調媒体循環通路 ４ 建物Ｈの基底部 ４１ 基底部４の周縁部 ４２ 基底部４の地温利用部 ５ 立ち上がり部 ＨＩ 断熱材層 ＥＨ ヒーターユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大村 雅彦 大阪府大阪市北区天満橋１丁目８番30号 ＯＡＰタワー 三菱電線工業株式会社関西 支社内 (72)発明者 甲斐 純一 東京都千代田区丸の内３丁目４番１号 新 国際ビル 三菱電線工業株式会社東京事務 所内 (72)発明者 池端 一博 福井県福井市光陽１丁目25番21号

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建物内の少なくとも温調所望個所を温調
   し得るように配置された温調媒体循環通路を介して屋根
   裏空間と床下空間とが連通しており、温調所望個所の基
   底部は断熱材層の上に加熱手段および／または冷却手段
   を有する周縁部と該周縁部に囲繞され、加熱および／ま
   たは冷却手段を有しない地温利用部とを有することを特
   徴とする建物の温調構造。
2. 【請求項２】 周縁部の上に立ち上がり部を有し、立ち
   上がり部が外気に近い側に位置する断熱材層と外気から
   遠い側に位置する加熱および／または冷却手段を有する
   請求項１記載の建物の温調構造。
3. 【請求項３】 周縁部の上面積は基底部の上面積の３０
   〜６５％であり、地温利用部の上面積は基底部の上面積
   の少なくとも３０％である請求項１または２記載の建物
   の温調構造。
4. 【請求項４】 建物の外壁の大部分または全部が二重壁
   である請求項１〜３のいずれかに記載の建物の温調構
   造。
5. 【請求項５】 温調媒体循環強制手段をさらに有する請
   求項１〜４のいずれかに記載の建物の温調構造。