JPH1183202A - 冷暖房システム及び方法 - Google Patents
冷暖房システム及び方法Info
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- JPH1183202A JPH1183202A JP9257896A JP25789697A JPH1183202A JP H1183202 A JPH1183202 A JP H1183202A JP 9257896 A JP9257896 A JP 9257896A JP 25789697 A JP25789697 A JP 25789697A JP H1183202 A JPH1183202 A JP H1183202A
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- cooling
- heating
- water storage
- storage tank
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/20—Solar thermal
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Landscapes
- Central Heating Systems (AREA)
- Building Environments (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い冷暖房効率が得られ、様々な構造の建物
に適用することのできる融通性を備えた、自然エネルギ
を利用した冷暖房システムを提供する。 【解決手段】 冷暖房システム１２は、建物１０の屋上
に設けられた貯水槽１４と、建物１０内の室内に設置さ
れた貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃと、貯水槽と
貯水形冷暖房ユニットとの間で水を輸送するための水輸
送手段１８とを備える。貯水槽１４は、太陽熱吸収及び
放射冷却によって貯留水の加温及び冷却を行う。貯水形
冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃは、設置箇所の環境と貯
留水との間で熱交換を行う。水輸送手段１８は、温熱ま
たは冷熱が蓄熱された水を貯水槽から貯水形冷暖房ユニ
ットへ輸送し、暖房または冷房に使用した後の水を貯水
形冷暖房ユニットから貯水槽へ輸送する。
に適用することのできる融通性を備えた、自然エネルギ
を利用した冷暖房システムを提供する。 【解決手段】 冷暖房システム１２は、建物１０の屋上
に設けられた貯水槽１４と、建物１０内の室内に設置さ
れた貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃと、貯水槽と
貯水形冷暖房ユニットとの間で水を輸送するための水輸
送手段１８とを備える。貯水槽１４は、太陽熱吸収及び
放射冷却によって貯留水の加温及び冷却を行う。貯水形
冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃは、設置箇所の環境と貯
留水との間で熱交換を行う。水輸送手段１８は、温熱ま
たは冷熱が蓄熱された水を貯水槽から貯水形冷暖房ユニ
ットへ輸送し、暖房または冷房に使用した後の水を貯水
形冷暖房ユニットから貯水槽へ輸送する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自然界の熱の輻射
を利用した冷暖房システムに関する。
を利用した冷暖房システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の冷暖房システムのエネルギ源とし
て広く利用されているものに、２通りのエネルギ源があ
る。その１つは、化石燃料の燃焼熱を直接利用して暖房
を行うというものであり、もう１つは、化石燃料の燃焼
熱や原子力によって発電した電力を利用して冷暖房を行
うというものである。化石燃料ないし原子力の利用が環
境に大きな負荷を与えることは周知の通りであり、その
ため、太陽光、風力、潮力、地熱等のいわゆる自然エネ
ルギを利用した発電方法の開発に大きな力が注がれてい
る。しかしながら、自然エネルギを一旦電力に変換する
際の変換効率は非常に低く、現在の技術水準では、その
ようにして得た電力を用いて冷暖房を行うことには経済
上の困難がある。そのため、自然エネルギを一旦電力に
変換することなく、そのまま冷暖房に利用しようとする
様々な試みがなされている。
て広く利用されているものに、２通りのエネルギ源があ
る。その１つは、化石燃料の燃焼熱を直接利用して暖房
を行うというものであり、もう１つは、化石燃料の燃焼
熱や原子力によって発電した電力を利用して冷暖房を行
うというものである。化石燃料ないし原子力の利用が環
境に大きな負荷を与えることは周知の通りであり、その
ため、太陽光、風力、潮力、地熱等のいわゆる自然エネ
ルギを利用した発電方法の開発に大きな力が注がれてい
る。しかしながら、自然エネルギを一旦電力に変換する
際の変換効率は非常に低く、現在の技術水準では、その
ようにして得た電力を用いて冷暖房を行うことには経済
上の困難がある。そのため、自然エネルギを一旦電力に
変換することなく、そのまま冷暖房に利用しようとする
様々な試みがなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、それら
の試みは全て開発途上にあり、いずれも何らかの問題を
抱えている。例えば、冷暖房効率が低いため十分な冷暖
房容量が得られないという問題や、建物の構造を特殊な
ものとしなければ適用できないため導入コストが高くつ
くという問題があった。本発明は前記事情に鑑み案出さ
れたものであって、本発明の目的は、自然エネルギを利
用した冷暖房システムであって、従来のものと比べて高
い冷暖房効率が得られると共に、様々な構造の建物に適
用でき、既存の建物にも容易に設置することのできる融
通性を備えた冷暖房システムを提供することにある。
の試みは全て開発途上にあり、いずれも何らかの問題を
抱えている。例えば、冷暖房効率が低いため十分な冷暖
房容量が得られないという問題や、建物の構造を特殊な
ものとしなければ適用できないため導入コストが高くつ
くという問題があった。本発明は前記事情に鑑み案出さ
れたものであって、本発明の目的は、自然エネルギを利
用した冷暖房システムであって、従来のものと比べて高
い冷暖房効率が得られると共に、様々な構造の建物に適
用でき、既存の建物にも容易に設置することのできる融
通性を備えた冷暖房システムを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の冷暖房システムは、太陽光の受光及び宇宙
空間への熱放射が可能な位置に設置され、太陽熱吸収及
び放射冷却によって貯留水の加温及び冷却が行われるよ
うにした貯水槽と、建物内の冷暖房を必要とする箇所に
設置され、設置箇所の環境と貯留水との間で熱交換が行
われるようにした貯水形冷暖房ユニットと、前記貯水槽
と前記貯水形冷暖房ユニットとの間で水を輸送するため
の水輸送手段とを備えたことを特徴とする。また本発明
は、前記貯水槽が前記建物の屋上に設けられていること
を特徴とする。また本発明は、前記水輸送手段が、前記
貯水槽から前記貯水形冷暖房ユニットへ水を輸送するた
めの重力流下式水輸送手段と、前記貯水形冷暖房ユニッ
トから前記貯水槽へ水を輸送するための動力式水輸送手
段とを含んでいることを特徴とする。また本発明は、前
記貯水槽が、少なくとも底部に断熱材を備え、その上向
きの底面が熱輻射率の大きな材料で形成されていること
を特徴とする。また本発明は、前記貯水形冷暖房ユニッ
トが、片面または両面に伝熱面を有するパネル状に形成
され、該伝熱面は熱輻射率の大きな材料で形成されてい
ることを特徴とする。また本発明は、前記貯水形冷暖房
ユニットが、片面または両面に伝熱面を有するパネル状
に形成され、該伝熱面は熱伝導率の大きな材料で形成さ
れていることを特徴とする。また本発明は、前記貯水形
冷暖房ユニットが、建物の内装壁として形成されている
ことを特徴とする。また本発明は、前記貯水形冷暖房ユ
ニットが、室内の間仕切り壁として形成されていること
を特徴とする。また本発明は、前記水輸送手段が、水の
輸送を制御するための制御系を備えており、該制御系
は、時刻を示すタイマ手段と前記貯水槽の貯留水の温度
を測定する水温センサとを備え、時刻と前記貯水槽の貯
留水の温度とに応じて前記貯水槽と前記貯水形冷暖房ユ
ニットとの間の水輸送を制御するように構成されている
ことを特徴とする。また、本発明の冷暖房方法は、太陽
熱吸収及び放射冷却によって貯留水の加温及び冷却が行
われるようにした貯水槽を、太陽光の受光及び宇宙空間
への熱放射が可能な位置に設置し、設置箇所の環境と貯
留水との間で熱交換が行われるようにした貯水形冷暖房
ユニットを、建物内の冷暖房を必要とする箇所に設置
し、前記貯水槽と前記貯水形冷暖房ユニットとの間で水
を輸送するようにしたことを特徴とする。
め、本発明の冷暖房システムは、太陽光の受光及び宇宙
空間への熱放射が可能な位置に設置され、太陽熱吸収及
び放射冷却によって貯留水の加温及び冷却が行われるよ
うにした貯水槽と、建物内の冷暖房を必要とする箇所に
設置され、設置箇所の環境と貯留水との間で熱交換が行
われるようにした貯水形冷暖房ユニットと、前記貯水槽
と前記貯水形冷暖房ユニットとの間で水を輸送するため
の水輸送手段とを備えたことを特徴とする。また本発明
は、前記貯水槽が前記建物の屋上に設けられていること
を特徴とする。また本発明は、前記水輸送手段が、前記
貯水槽から前記貯水形冷暖房ユニットへ水を輸送するた
めの重力流下式水輸送手段と、前記貯水形冷暖房ユニッ
トから前記貯水槽へ水を輸送するための動力式水輸送手
段とを含んでいることを特徴とする。また本発明は、前
記貯水槽が、少なくとも底部に断熱材を備え、その上向
きの底面が熱輻射率の大きな材料で形成されていること
を特徴とする。また本発明は、前記貯水形冷暖房ユニッ
トが、片面または両面に伝熱面を有するパネル状に形成
され、該伝熱面は熱輻射率の大きな材料で形成されてい
ることを特徴とする。また本発明は、前記貯水形冷暖房
ユニットが、片面または両面に伝熱面を有するパネル状
に形成され、該伝熱面は熱伝導率の大きな材料で形成さ
れていることを特徴とする。また本発明は、前記貯水形
冷暖房ユニットが、建物の内装壁として形成されている
ことを特徴とする。また本発明は、前記貯水形冷暖房ユ
ニットが、室内の間仕切り壁として形成されていること
を特徴とする。また本発明は、前記水輸送手段が、水の
輸送を制御するための制御系を備えており、該制御系
は、時刻を示すタイマ手段と前記貯水槽の貯留水の温度
を測定する水温センサとを備え、時刻と前記貯水槽の貯
留水の温度とに応じて前記貯水槽と前記貯水形冷暖房ユ
ニットとの間の水輸送を制御するように構成されている
ことを特徴とする。また、本発明の冷暖房方法は、太陽
熱吸収及び放射冷却によって貯留水の加温及び冷却が行
われるようにした貯水槽を、太陽光の受光及び宇宙空間
への熱放射が可能な位置に設置し、設置箇所の環境と貯
留水との間で熱交換が行われるようにした貯水形冷暖房
ユニットを、建物内の冷暖房を必要とする箇所に設置
し、前記貯水槽と前記貯水形冷暖房ユニットとの間で水
を輸送するようにしたことを特徴とする。
【０００５】本発明によれば、太陽熱吸収ないし放射冷
却によって貯水槽の貯留水に温熱ないし冷熱が蓄熱さ
れ、その貯留水が、室内に設置した貯水式冷暖房ユニッ
トへ輸送されて冷暖房が行われる。冷暖房が行われた後
には、貯水式冷暖房ユニットから貯水槽へ貯留水が輸送
される。
却によって貯水槽の貯留水に温熱ないし冷熱が蓄熱さ
れ、その貯留水が、室内に設置した貯水式冷暖房ユニッ
トへ輸送されて冷暖房が行われる。冷暖房が行われた後
には、貯水式冷暖房ユニットから貯水槽へ貯留水が輸送
される。
【０００６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面に従って説明する。図１は本発明にかかる冷暖房
システムの概要を示した模式図であり、貯水槽へ水を輸
送した状態を示した図、図２は図１と同様の図であり、
貯水式冷暖房ユニットへ水を輸送した状態を示した図、
図３は図１の冷暖房システムの制御系の構成を示したブ
ロック図である。建物１０に装備した冷暖房システム１
２は、建物１０の屋上に設けられた比較的浅い貯水槽１
４と、建物１０内の室内に設置された貯水形冷暖房ユニ
ット１６ａ〜１６ｃと、貯水槽１４と貯水形冷暖房ユニ
ット１６ａ〜１６ｃとの間で水を輸送するための水輸送
手段１８とを備える。
て図面に従って説明する。図１は本発明にかかる冷暖房
システムの概要を示した模式図であり、貯水槽へ水を輸
送した状態を示した図、図２は図１と同様の図であり、
貯水式冷暖房ユニットへ水を輸送した状態を示した図、
図３は図１の冷暖房システムの制御系の構成を示したブ
ロック図である。建物１０に装備した冷暖房システム１
２は、建物１０の屋上に設けられた比較的浅い貯水槽１
４と、建物１０内の室内に設置された貯水形冷暖房ユニ
ット１６ａ〜１６ｃと、貯水槽１４と貯水形冷暖房ユニ
ット１６ａ〜１６ｃとの間で水を輸送するための水輸送
手段１８とを備える。
【０００７】貯水槽１４は、太陽光の受光及び宇宙空間
への熱放射が可能な位置に設置することで、太陽熱吸収
及び放射冷却によって貯留水の加温及び冷却が行われる
ようにするものである。この要件さえ満たされれば貯水
槽１４はどこに設置してもよく、例えば建物１０と別体
に設けてもよいが、ただし、図示例のように建物１０の
屋上に形成すれば、別体に設ける場合よりもコスト的に
有利となり、更に、地上に直接設ける場合と比べて、周
囲の建築物等によって日射が妨げられにくく、また、周
囲の建築物等からの熱放射によって放射冷却性能が損な
われるという事態が発生しにくい等の利点が得られる。
への熱放射が可能な位置に設置することで、太陽熱吸収
及び放射冷却によって貯留水の加温及び冷却が行われる
ようにするものである。この要件さえ満たされれば貯水
槽１４はどこに設置してもよく、例えば建物１０と別体
に設けてもよいが、ただし、図示例のように建物１０の
屋上に形成すれば、別体に設ける場合よりもコスト的に
有利となり、更に、地上に直接設ける場合と比べて、周
囲の建築物等によって日射が妨げられにくく、また、周
囲の建築物等からの熱放射によって放射冷却性能が損な
われるという事態が発生しにくい等の利点が得られる。
【０００８】また、貯水槽１４は、温熱や冷熱を蓄熱す
るものであるため、少なくとも底部に断熱材を備えたも
のとすることが好ましく、側部にも断熱材を備えたもの
とすればなお好ましい。図示例では、建物１０の躯体を
例えば発泡コンクリート等の断熱性に優れた材料で構築
するようにしており、この躯体の屋上部分にファイバ強
化プラスチックやステンレス製の薄板で形成した水槽容
器２０を載置することで水槽１４を形成している。従っ
て図示例では、建物１０の躯体それ自体が、水槽１４の
底部及び側部に設けた断熱材として機能するが、ただ
し、建物の躯体を通常のコンクリート等のようにそれほ
ど断熱性に優れていない材料で形成する場合には、水槽
１４の底部や側部に別途断熱材を設けるようにすればよ
い。
るものであるため、少なくとも底部に断熱材を備えたも
のとすることが好ましく、側部にも断熱材を備えたもの
とすればなお好ましい。図示例では、建物１０の躯体を
例えば発泡コンクリート等の断熱性に優れた材料で構築
するようにしており、この躯体の屋上部分にファイバ強
化プラスチックやステンレス製の薄板で形成した水槽容
器２０を載置することで水槽１４を形成している。従っ
て図示例では、建物１０の躯体それ自体が、水槽１４の
底部及び側部に設けた断熱材として機能するが、ただ
し、建物の躯体を通常のコンクリート等のようにそれほ
ど断熱性に優れていない材料で形成する場合には、水槽
１４の底部や側部に別途断熱材を設けるようにすればよ
い。
【０００９】水槽容器２０の（従って貯水槽１４の）上
向きの底面は熱輻射率の大きな材料で形成する。水槽容
器２０を炭素繊維強化プラスチックで形成すれば、それ
自体が熱輻射率の大きな材料であるため好都合である。
水槽容器２０をステンレス製とする場合には、その上向
きの底面に熱輻射率の大きな材料を貼着、被着、または
塗布するようにすればよい。尚、貯水槽１４の底面は、
非貯水時に日射を受けて高温となることがあるため、使
用する材料は十分な耐熱性を備えたものとすべきであ
る。各種の放熱器に塗布されている黒色の耐熱塗料など
は好適な材料である。
向きの底面は熱輻射率の大きな材料で形成する。水槽容
器２０を炭素繊維強化プラスチックで形成すれば、それ
自体が熱輻射率の大きな材料であるため好都合である。
水槽容器２０をステンレス製とする場合には、その上向
きの底面に熱輻射率の大きな材料を貼着、被着、または
塗布するようにすればよい。尚、貯水槽１４の底面は、
非貯水時に日射を受けて高温となることがあるため、使
用する材料は十分な耐熱性を備えたものとすべきであ
る。各種の放熱器に塗布されている黒色の耐熱塗料など
は好適な材料である。
【００１０】貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃは、
建物内の冷暖房を必要とする個所に、即ち、熱環境制御
を行いたい部位に設置することで、設置個所の環境と貯
留水との間で熱交換が行われるようにするものである。
貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃの形態は設置部位
に応じて様々なものとすることができ、その設置部位
は、壁面、床面、天井面等のように、様々な部位とする
ことができる。貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃ
は、その中に貯留する貯留水の水温とその設置環境の気
温との温度差が、一般的な冷暖房器具ほどには大きくな
いため、できるだけ広い熱伝達面を有するものとするこ
とが好ましく、例えば、片面または両面に伝熱面を有す
るパネル状に形成するのがよい。
建物内の冷暖房を必要とする個所に、即ち、熱環境制御
を行いたい部位に設置することで、設置個所の環境と貯
留水との間で熱交換が行われるようにするものである。
貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃの形態は設置部位
に応じて様々なものとすることができ、その設置部位
は、壁面、床面、天井面等のように、様々な部位とする
ことができる。貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃ
は、その中に貯留する貯留水の水温とその設置環境の気
温との温度差が、一般的な冷暖房器具ほどには大きくな
いため、できるだけ広い熱伝達面を有するものとするこ
とが好ましく、例えば、片面または両面に伝熱面を有す
るパネル状に形成するのがよい。
【００１１】図示例では、室内に３台の貯水形冷暖房ユ
ニット１６ａ〜１６ｃを設置してある。左右のユニット
１６ａ、１６ｃは、室内を向いた片面だけを伝熱面とし
てあり、建物１０の内装壁として形成されている。一
方、中央のユニット１６ｂは、室内の間仕切り壁として
形成されており、これも片面（図中左側の面）だけを伝
熱面としてある。貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃ
の伝熱面は、熱輻射率の大きな材料で形成して、暖房時
は温熱を放射し、冷房時には冷熱を放射する（冷輻射効
果）ようにするのがよい。このときの放射の様子を図２
に波線の矢印で示した。また、その伝熱面を熱伝導率の
大きな材料で形成すれば、その伝熱面に接触する空気と
の間の熱伝導によっても冷暖房効果が得られる。具体的
には、貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃの伝熱面
は、例えば比較的熱伝導率の大きな強化ガラス板等で形
成し、その強化ガラス板の外面または内面に、熱輻射率
の大きな材料を貼着、被着、または塗布したものとすれ
ばよい。尚、パネル状に形成した各々の貯水形冷暖房ユ
ニット１６ａ〜１６ｃの両側面のうち、伝熱面としない
側の側面は、断熱性を有する板材で形成して、その表面
に熱輻射率の小さな材料を貼着、被着、または塗布した
ものとすればよい。貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６
ｃの片面だけを伝熱面とすれば、その方向だけを選択的
に冷暖房することができるため、より無駄の少ない冷暖
房が可能になる。
ニット１６ａ〜１６ｃを設置してある。左右のユニット
１６ａ、１６ｃは、室内を向いた片面だけを伝熱面とし
てあり、建物１０の内装壁として形成されている。一
方、中央のユニット１６ｂは、室内の間仕切り壁として
形成されており、これも片面（図中左側の面）だけを伝
熱面としてある。貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃ
の伝熱面は、熱輻射率の大きな材料で形成して、暖房時
は温熱を放射し、冷房時には冷熱を放射する（冷輻射効
果）ようにするのがよい。このときの放射の様子を図２
に波線の矢印で示した。また、その伝熱面を熱伝導率の
大きな材料で形成すれば、その伝熱面に接触する空気と
の間の熱伝導によっても冷暖房効果が得られる。具体的
には、貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃの伝熱面
は、例えば比較的熱伝導率の大きな強化ガラス板等で形
成し、その強化ガラス板の外面または内面に、熱輻射率
の大きな材料を貼着、被着、または塗布したものとすれ
ばよい。尚、パネル状に形成した各々の貯水形冷暖房ユ
ニット１６ａ〜１６ｃの両側面のうち、伝熱面としない
側の側面は、断熱性を有する板材で形成して、その表面
に熱輻射率の小さな材料を貼着、被着、または塗布した
ものとすればよい。貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６
ｃの片面だけを伝熱面とすれば、その方向だけを選択的
に冷暖房することができるため、より無駄の少ない冷暖
房が可能になる。
【００１２】水輸送手段１８は、屋上の貯水槽１４から
室内の貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃへ水を輸送
するための重力流下式水輸送系２２と、逆に室内の貯水
形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃから屋上の貯水槽１４
へ水を輸送するための動力式水輸送系２４とを含んでお
り、それら水輸送系２２、２４はいずれも制御系２６
（図３）によって制御されるようにしてある。重力流下
式水輸送系２２は、貯水槽１４の底部に設けた流出口２
８と貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃの各々の上部
に設けた流入口３０とを接続する第１配管系３２と、こ
の第１配管系３２の途中の、流出口２８の近くに設けた
電磁弁３４とで構成されており、電磁弁３４を開弁する
ことによって、貯水槽１４から貯水形冷暖房ユニット１
６ａ〜１６ｃへ、水を重力で流下させて輸送することが
できる。動力式水輸送系２４は、貯水形冷暖房ユニット
１６ａ〜１６ｃの各々の底部に設けた夫々の流出口３６
と貯水槽１４へ水を流入させる流入管３８とを接続する
第２配管系４０と、この第２配管系４０の途中の夫々の
流出口３６の近くに設けた３個の電磁弁４２ａ〜４２ｃ
と、それら電磁弁４２ａ〜４２ｃと貯水槽１４の流入管
３８との間に設けた電動ポンプ４４とで構成されてい
る。そして、電磁弁４２ａ〜４２ｃを開弁して電動ポン
プ４４を作動させることによって、貯水形冷暖房ユニッ
ト１６ａ〜１６ｃから貯水槽１４へ水を輸送することが
できる。水輸送手段１８は更に、蒸発等によって減少し
た水を水道配管から補充するための配管系、貯留水の交
換を行う際に古い貯留水を下水道へ排出するための配管
系、それに電動ポンプ４４へ流入する水から塵埃を濾し
取るためのフィルタ等を備えているが、それらはいずれ
も通常の構造のものであるため、図には示していない。
室内の貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃへ水を輸送
するための重力流下式水輸送系２２と、逆に室内の貯水
形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃから屋上の貯水槽１４
へ水を輸送するための動力式水輸送系２４とを含んでお
り、それら水輸送系２２、２４はいずれも制御系２６
（図３）によって制御されるようにしてある。重力流下
式水輸送系２２は、貯水槽１４の底部に設けた流出口２
８と貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃの各々の上部
に設けた流入口３０とを接続する第１配管系３２と、こ
の第１配管系３２の途中の、流出口２８の近くに設けた
電磁弁３４とで構成されており、電磁弁３４を開弁する
ことによって、貯水槽１４から貯水形冷暖房ユニット１
６ａ〜１６ｃへ、水を重力で流下させて輸送することが
できる。動力式水輸送系２４は、貯水形冷暖房ユニット
１６ａ〜１６ｃの各々の底部に設けた夫々の流出口３６
と貯水槽１４へ水を流入させる流入管３８とを接続する
第２配管系４０と、この第２配管系４０の途中の夫々の
流出口３６の近くに設けた３個の電磁弁４２ａ〜４２ｃ
と、それら電磁弁４２ａ〜４２ｃと貯水槽１４の流入管
３８との間に設けた電動ポンプ４４とで構成されてい
る。そして、電磁弁４２ａ〜４２ｃを開弁して電動ポン
プ４４を作動させることによって、貯水形冷暖房ユニッ
ト１６ａ〜１６ｃから貯水槽１４へ水を輸送することが
できる。水輸送手段１８は更に、蒸発等によって減少し
た水を水道配管から補充するための配管系、貯留水の交
換を行う際に古い貯留水を下水道へ排出するための配管
系、それに電動ポンプ４４へ流入する水から塵埃を濾し
取るためのフィルタ等を備えているが、それらはいずれ
も通常の構造のものであるため、図には示していない。
【００１３】図３に示すように、水輸送手段１８の制御
系２６は、第１配管系の電磁弁３４及び第２配管系の３
個の電磁弁４２ａ〜４２ｃの夫々を開閉するための駆動
回路４８と、電動ポンプ４４を作動させるための電源装
置５０と、それら駆動回路４８及び電源装置５０を制御
するためのコントローラ５２とを含んでいる。コントロ
ーラ５２は、マイクロプロセッサ等を用いて構成したプ
ログラム可能（動作設定可能）な装置であり、その動作
設定を行うための入力装置５４を備えている。制御系２
６は更に、時刻を示すタイマ５６、貯水槽１４の貯留水
の温度を測定する水温センサ５８、貯水槽１４の水位を
測定する水位センサ６０、それに貯水形冷暖房ユニット
１６ａ〜１６ｃの各々の水位を測定するセンサ６２ａ〜
６２ｃを備えており、タイマ５６によって示される時刻
と、それらセンサ５８、６０、６２ａ〜６２ｃから得ら
れる測定結果とに従って、貯水槽１４と貯水形冷暖房ユ
ニット１６ａ〜１６ｃとの間の水輸送を制御するように
構成されている。この制御については以下の説明中で詳
細に述べる。尚、タイマ５６は、コントローラ５２の内
部クロックを利用してソフトウェアによってコントロー
ラ５２の内部に構築するようにしてもよい。
系２６は、第１配管系の電磁弁３４及び第２配管系の３
個の電磁弁４２ａ〜４２ｃの夫々を開閉するための駆動
回路４８と、電動ポンプ４４を作動させるための電源装
置５０と、それら駆動回路４８及び電源装置５０を制御
するためのコントローラ５２とを含んでいる。コントロ
ーラ５２は、マイクロプロセッサ等を用いて構成したプ
ログラム可能（動作設定可能）な装置であり、その動作
設定を行うための入力装置５４を備えている。制御系２
６は更に、時刻を示すタイマ５６、貯水槽１４の貯留水
の温度を測定する水温センサ５８、貯水槽１４の水位を
測定する水位センサ６０、それに貯水形冷暖房ユニット
１６ａ〜１６ｃの各々の水位を測定するセンサ６２ａ〜
６２ｃを備えており、タイマ５６によって示される時刻
と、それらセンサ５８、６０、６２ａ〜６２ｃから得ら
れる測定結果とに従って、貯水槽１４と貯水形冷暖房ユ
ニット１６ａ〜１６ｃとの間の水輸送を制御するように
構成されている。この制御については以下の説明中で詳
細に述べる。尚、タイマ５６は、コントローラ５２の内
部クロックを利用してソフトウェアによってコントロー
ラ５２の内部に構築するようにしてもよい。
【００１４】次に、この冷暖房システム１２を使用して
行う冷暖房方法の具体例について説明する。この冷暖房
システム１２は自然エネルギを利用したものであり、夏
季には冷房に使用し、冬季には暖房に使用する。夏季に
は、夜間に貯水槽１４に水を貯留しておく。夜間の放射
冷却のために貯水槽１４に貯留した水の温度が下がり、
換言すれば、その貯留水に冷熱が蓄熱される。空が澄ん
でいるほどこの水温の低下幅は大きい。制御装置のコン
トローラ５０は、早朝の所定時刻に、貯水槽１４から貯
水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃへ水を輸送する。こ
こでいう所定時刻とは、おおむね貯水槽１４の水温が上
昇し始めることが予期される時刻である。貯水槽１４の
深さが比較的浅いため、たとえ前夜が曇天ないし雨天で
あった場合でも早朝の貯水槽１４の水温は気温よりは低
くなっている。こうして貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜
１６ｃへ輸送された冷水の冷熱が、それら貯水形冷暖房
ユニット１６ａ〜１６ｃから室内へ、冷輻射効果ないし
冷熱伝導によって伝えられることで、冷房が行われる。
夕刻の所定時刻になったならば、貯水形冷暖房ユニット
１６ａ〜１６ｃから貯水槽１４へ水を輸送して夜間の放
射冷却に備える。
行う冷暖房方法の具体例について説明する。この冷暖房
システム１２は自然エネルギを利用したものであり、夏
季には冷房に使用し、冬季には暖房に使用する。夏季に
は、夜間に貯水槽１４に水を貯留しておく。夜間の放射
冷却のために貯水槽１４に貯留した水の温度が下がり、
換言すれば、その貯留水に冷熱が蓄熱される。空が澄ん
でいるほどこの水温の低下幅は大きい。制御装置のコン
トローラ５０は、早朝の所定時刻に、貯水槽１４から貯
水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃへ水を輸送する。こ
こでいう所定時刻とは、おおむね貯水槽１４の水温が上
昇し始めることが予期される時刻である。貯水槽１４の
深さが比較的浅いため、たとえ前夜が曇天ないし雨天で
あった場合でも早朝の貯水槽１４の水温は気温よりは低
くなっている。こうして貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜
１６ｃへ輸送された冷水の冷熱が、それら貯水形冷暖房
ユニット１６ａ〜１６ｃから室内へ、冷輻射効果ないし
冷熱伝導によって伝えられることで、冷房が行われる。
夕刻の所定時刻になったならば、貯水形冷暖房ユニット
１６ａ〜１６ｃから貯水槽１４へ水を輸送して夜間の放
射冷却に備える。
【００１５】冬季には、昼間に貯水槽１４に水を貯留し
ておき、太陽熱吸収によって温熱を蓄熱させる。夕刻の
所定時刻に貯水槽１４の水温を水温センサ４８で調べ、
それが所定水温以上であったならば、貯水槽１４から貯
水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃへ水を輸送する。こ
こでいう所定時刻とは、おおむね貯水槽１４の水温が低
下し始めることが予期される時刻である。また、ここで
いう所定水温とは、併用している一般的な暖房システム
の設定温度である（本発明のシステムは自然エネルギを
利用しているため、その暖房能力が天候に左右される。
そのため実地においては、一般的な暖房システムと併用
される）。貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃへ温水
が輸送されたならば、その輸送された温水の温熱が、貯
水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃから室内へ輻射ない
し熱伝導によって伝えられ、暖房が行われる。早朝の所
定時刻になったならば、貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜
１６ｃから貯水槽１４へ水を輸送して昼間の太陽熱吸収
に備える。
ておき、太陽熱吸収によって温熱を蓄熱させる。夕刻の
所定時刻に貯水槽１４の水温を水温センサ４８で調べ、
それが所定水温以上であったならば、貯水槽１４から貯
水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃへ水を輸送する。こ
こでいう所定時刻とは、おおむね貯水槽１４の水温が低
下し始めることが予期される時刻である。また、ここで
いう所定水温とは、併用している一般的な暖房システム
の設定温度である（本発明のシステムは自然エネルギを
利用しているため、その暖房能力が天候に左右される。
そのため実地においては、一般的な暖房システムと併用
される）。貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃへ温水
が輸送されたならば、その輸送された温水の温熱が、貯
水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃから室内へ輻射ない
し熱伝導によって伝えられ、暖房が行われる。早朝の所
定時刻になったならば、貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜
１６ｃから貯水槽１４へ水を輸送して昼間の太陽熱吸収
に備える。
【００１６】既述のごとく、この実施の形態では、建物
１０の躯体を断熱性に優れた発泡コンクリート等で形成
するようにしているが、躯体に断熱性を付与する代わり
に、或いは躯体に断熱性を付与した上で更に、断熱材を
使用するようにしてもよく、建物１０の断熱性を高める
ことで、本発明の冷暖房システムの性能を更に向上させ
ることができる。従って本実施の形態によれば、流体で
ある水を蓄熱媒体として使用し、それを配管を介して、
所定の時刻、所定の条件下において貯水形冷暖房ユニッ
ト１６ａ〜１６ｃへ輸送するようにしているため、好適
な冷暖房が行われる。また、貯水形冷暖房ユニット１６
ａ〜１６ｃは、様々な形態とすることができ、壁面、床
面、天井等の、所望の部位からの冷暖房が行える。ま
た、貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃは、冷輻射や
温輻射によって冷暖房を行うものとすることができるた
め、所望のスポットを重点的に冷暖房することも可能で
ある。
１０の躯体を断熱性に優れた発泡コンクリート等で形成
するようにしているが、躯体に断熱性を付与する代わり
に、或いは躯体に断熱性を付与した上で更に、断熱材を
使用するようにしてもよく、建物１０の断熱性を高める
ことで、本発明の冷暖房システムの性能を更に向上させ
ることができる。従って本実施の形態によれば、流体で
ある水を蓄熱媒体として使用し、それを配管を介して、
所定の時刻、所定の条件下において貯水形冷暖房ユニッ
ト１６ａ〜１６ｃへ輸送するようにしているため、好適
な冷暖房が行われる。また、貯水形冷暖房ユニット１６
ａ〜１６ｃは、様々な形態とすることができ、壁面、床
面、天井等の、所望の部位からの冷暖房が行える。ま
た、貯水形冷暖房ユニット１６ａ〜１６ｃは、冷輻射や
温輻射によって冷暖房を行うものとすることができるた
め、所望のスポットを重点的に冷暖房することも可能で
ある。
【００１７】図示例では、貯水槽１４の数は１個であっ
たが、規格化して大量生産した比較的小型の貯水槽を複
数個、並列に接続して用いるようにしてもよい。更にそ
の場合に、必ずしも全ての貯水槽を屋上に設ける必要は
なく、それら貯水槽を様々な場所に分散して設けるよう
にしてもよい。
たが、規格化して大量生産した比較的小型の貯水槽を複
数個、並列に接続して用いるようにしてもよい。更にそ
の場合に、必ずしも全ての貯水槽を屋上に設ける必要は
なく、それら貯水槽を様々な場所に分散して設けるよう
にしてもよい。
【００１８】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
かかる冷暖房システム及び方法によれば、太陽熱吸収及
び放射冷却を利用して温熱ないし冷熱を蓄熱した水を輸
送することで熱量の移動を行うようにしているため、従
来の自然エネルギを利用した冷暖房システムと比べて、
より高い冷暖房効率が得られると共に、様々な構造の建
物に適用でき、既存の建物にも容易に設置することので
きる融通性を備えた冷暖房システムが得られる。
かかる冷暖房システム及び方法によれば、太陽熱吸収及
び放射冷却を利用して温熱ないし冷熱を蓄熱した水を輸
送することで熱量の移動を行うようにしているため、従
来の自然エネルギを利用した冷暖房システムと比べて、
より高い冷暖房効率が得られると共に、様々な構造の建
物に適用でき、既存の建物にも容易に設置することので
きる融通性を備えた冷暖房システムが得られる。
【図１】本発明にかかる冷暖房システムの概要を示した
模式図であり、貯水槽へ水を輸送した状態を示した図で
ある。
模式図であり、貯水槽へ水を輸送した状態を示した図で
ある。
【図２】図１と同様の図であり、貯水式冷暖房ユニット
へ水を輸送した状態を示した図である。
へ水を輸送した状態を示した図である。
【図３】図１の冷暖房システムの制御系の構成を示した
ブロック図である。
ブロック図である。
１０ 建物 １２ 冷暖房システム １４ 貯水槽 １６ａ〜１６ｃ 冷暖房ユニット １８ 水輸送手段
Claims (10)
- 【請求項１】 太陽光の受光及び宇宙空間への熱放射が
可能な位置に設置され、太陽熱吸収及び放射冷却によっ
て貯留水の加温及び冷却が行われるようにした貯水槽
と、 建物内の冷暖房を必要とする箇所に設置され、設置箇所
の環境と貯留水との間で熱交換が行われるようにした貯
水形冷暖房ユニットと、 前記貯水槽と前記貯水形冷暖房ユニットとの間で水を輸
送するための水輸送手段と、 を備えたことを特徴とする冷暖房システム。 - 【請求項２】 前記貯水槽は、前記建物の屋上に設けら
れている請求項１記載の冷暖房システム。 - 【請求項３】 前記水輸送手段は、前記貯水槽から前記
貯水形冷暖房ユニットへ水を輸送するための重力流下式
水輸送手段と、前記貯水形冷暖房ユニットから前記貯水
槽へ水を輸送するための動力式水輸送手段とを含んでい
る請求項２記載の冷暖房システム。 - 【請求項４】 前記貯水槽は、少なくとも底部に断熱材
を備え、その上向きの底面が熱輻射率の大きな材料で形
成されている請求項１乃至３の何れか１項記載の冷暖房
システム。 - 【請求項５】 前記貯水形冷暖房ユニットは片面または
両面に伝熱面を有するパネル状に形成され、該伝熱面は
熱輻射率の大きな材料で形成されている請求項１乃至４
の何れか１項記載の冷暖房装置。 - 【請求項６】 前記貯水形冷暖房ユニットは片面または
両面に伝熱面を有するパネル状に形成され、該伝熱面は
熱伝導率の大きな材料で形成されている請求項１乃至５
の何れか１項記載の冷暖房装置。 - 【請求項７】 前記貯水形冷暖房ユニットは建物の内装
壁として形成されている請求項１乃至６の何れか１項記
載の冷暖房システム。 - 【請求項８】 前記貯水形冷暖房ユニットは室内の間仕
切り壁として形成されている請求項１乃至６の何れか１
項記載の冷暖房システム。 - 【請求項９】 前記水輸送手段は水の輸送を制御するた
めの制御系を備えており、該制御系は、時刻を示すタイ
マ手段と前記貯水槽の貯留水の温度を測定する水温セン
サとを備え、時刻と前記貯水槽の貯留水の温度とに応じ
て前記貯水槽と前記貯水形冷暖房ユニットとの間の水輸
送を制御するように構成されている請求項１乃至８の何
れか１項記載の冷暖房システム。 - 【請求項１０】 太陽熱吸収及び放射冷却によって貯留
水の加温及び冷却が行われるようにした貯水槽を、太陽
光の受光及び宇宙空間への熱放射が可能な位置に設置
し、 設置箇所の環境と貯留水との間で熱交換が行われるよう
にした貯水形冷暖房ユニットを、建物内の冷暖房を必要
とする箇所に設置し、 前記貯水槽と前記貯水形冷暖房ユニットとの間で水を輸
送するようにした、ことを特徴とする冷暖房方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9257896A JPH1183202A (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | 冷暖房システム及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9257896A JPH1183202A (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | 冷暖房システム及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1183202A true JPH1183202A (ja) | 1999-03-26 |
Family
ID=17312703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9257896A Pending JPH1183202A (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | 冷暖房システム及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1183202A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010212534A (ja) * | 2009-03-12 | 2010-09-24 | Fujikura Ltd | 集光型発電システムの冷却装置 |
| JP2016003772A (ja) * | 2014-06-13 | 2016-01-12 | 学校法人日本大学 | 室温調整システム |
-
1997
- 1997-09-04 JP JP9257896A patent/JPH1183202A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010212534A (ja) * | 2009-03-12 | 2010-09-24 | Fujikura Ltd | 集光型発電システムの冷却装置 |
| JP2016003772A (ja) * | 2014-06-13 | 2016-01-12 | 学校法人日本大学 | 室温調整システム |
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