床暖房使用室における集熱給気システム
【課題】 本発明は、床暖房が構造的に抱える放熱ロスの問題を、既存の給気装置、排気装置、建築体を利用し、それらに一部の改良を加えただけで、性能劣化を起こすことなく解決する。
【解決手段】 床暖房下地の合板等と、床下地の設置面に設置された集熱装置との間の空間を、常時換気の給気経路とすることにより、床暖房の放熱ロスを室内に搬送する集熱、搬送方式。
【解決手段】 床暖房下地の合板等と、床下地の設置面に設置された集熱装置との間の空間を、常時換気の給気経路とすることにより、床暖房の放熱ロスを室内に搬送する集熱、搬送方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築基準法規定の常時換気の給気経路を、パネル式床暖房使用室の床下のデッドスペースに設け、床暖房の床下、温水配管経路上での放熱を取入外気が集熱し、その温まった取入外気を室内に搬送するというもので、従来から存在する常時換気の給気及び床下のデッドスペースを使って、床暖房の放熱ロスを有効利用する集熱、給気方式及び集熱、給気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、建築基準法第２条第４号で規定される居室には、同法により常時換気設備の設置が義務付けられている。同法に適合する具体的施工には、第一種、第二種、第三種換気方式による全般換気若しくは局所換気（例えば非特許文献１参照）が用いられる。これらの方式では、室内に給気装置を設ける必要がある。この給気装置には、屋外に面する壁体に設置するもの（例えば非特許文献２参照）、天井面に設置してダクト配管にて屋外から給気するもの（例えば非特許文献３参照）があり、いずれも空調負荷の高い外気を直接室内に取り入れる方式である。空調負荷を増大させずに給気する方式には、局所排気使用時に、同一室内で局所給気を行い、他室への外気の侵入を増大させない方式（例えば特許文献１参照）、また、第一種換気方式の熱交換型換気扇による方式（例えば特許文献２参照）がある。
一方、床暖房は、近年その快適さから、急速に普及が進んでいるものであるが、床上を暖めるときに、副次的に温水配管経路、床下にも放熱してしまうという構造的な問題がある。その放熱ロスを抑えるために、床上への熱伝導性を向上させ温水温度を下げることにより床下への放熱ロスを下げる方式（例えば非特許文献４参照）、床下に放熱ロスの少ない温風を通過させ床面を暖める方式（例えば特許文献３参照）、床暖房下面に断熱層を設け、床下への熱伝達を小さくする方式（例えば特許文献４及び特許文献５参照）があり、放熱ロスはそれ以前の技術よりも小さくなっている。しかし、放熱ロスを小さくしたものは、床暖房下面に断熱層を設ける方式のものを除いては、床暖房本来の機能である床上への放熱性能が、従来方式よりも低く快適性に欠ける上、建築体の構造にも制限を与え、また、イニシャルコストが高いので、実際、放熱ロスは大きいが、従来方式の温水、電気を用いたパネル式床暖房（例えば非特許文献５参照）を導入するケースが多い。
【特許文献１】 特許公開２００６−２８４０６７号 図２
【特許文献２】 特許公開２００６−２２０３３０号 図８
【特許文献３】 特許公開平７−２２９６２９号 図１
【特許文献４】 特許公開平６−２８１１７２号 図１
【特許文献５】 特許公開２００７−５６６１４号 図３
【非特許文献１】 三菱電機 換気送風機総合カタログ２００５年度第６３３頁
【非特許文献２】 三菱電機 換気送風機総合カタログ２００５年度第１３２頁
【非特許文献３】 三菱電機 換気送風機総合カタログ２００５年度第４８０頁
【非特許文献４】 ノーリツ温水暖房システムガス総合版２００４、２００５第８頁
【非特許文献５】 ノーリツ温水暖房システムガス総合版２００４、２００５第９頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
建築基準法で常時換気が義務付けられて以来、住宅、その他の建物の居室には、常時、外気が室内に供給され続ける状態になり、シックハウスの問題は、改善された。しかし、その副作用として、台風等、悪天候時の給気装置からの雨水の室内への浸入、暖房時におけるコールドドラフトの要因となり、また、外気を直接室内に取り入れることで、空調負荷を増大させ、省エネ、光熱費の観点からもマイナス要因となっている。第一種換気方式である熱交換型換気扇を用いた場合、上記マイナス要因はある程度軽減できるが、熱交換効率は、６０％から７５％程度で空調負荷軽減効果が完全ではない上、第三種換気と比べれば、イニシャルコストが高くなる。また、熱交換型換気扇の中では比較的イニシャルコストが安価な給排気一体型のものを用いると、給気、排気の位置が近いため、室内の換気効率がよいとはいえない。給気と排気の位置が離れたダクト型の熱交換型換気扇を使用すると換気効率の問題は改善できるが、大幅なイニシャルコスト増大になり、実際導入するには、それが大きな障害となる。また、熱交換型換気扇は、熱交換器の消耗、汚れなど、経年による熱交換効率の低下も避けられない。局所給気を使用して大風量時の空調負荷を増大させない方式では、レンジフードなどを使用したときの過大な空調負荷の増大を防ぐだけで、常時換気の空調負荷の軽減にはまったく機能しない。
一方、居室の暖房に床暖房を用いる場合、輻射熱と暖気の自然対流により頭寒足熱という理想的な温度バランスを実現し得るが、その居室に、常時換気として第一種、第二種、第三種換気方式を用いると、暖気の自然対流の風圧よりも給気の風圧が大きくなった場合、局所的な寒さを発生させることがある。特に、給気装置は、一般的な居室のレイアウトでは、ペリメーターゾーンに設置されることが多いため、コールドドラフトを増長させることもある。また、床暖房は、普及している従来型式のもので熱効率７２％（メーカー実測値）、この場合、温水配管経路上及び床下への放熱ロスが、投入熱量の２８％になる。各メーカーとも、４０℃温水の使用などの技術改善により熱効率を向上させ、熱効率８６％のものもあるが、それでも、投入熱量の１４％が無駄に消費されている上、高効率のものほど価格が高い。また、高効率のものは、従来型式のものより床下への放熱を少なくした分、床暖房本来の目的である床上への放熱性能も低くなる傾向があり、従来型式ほどの快適さを得られないことがある。断熱層を設けて熱効率を向上させる方式のものであれば、床上への放熱性能の低下はないが、この方式では、熱効率は５％程度向上するだけである。温風を用いて床を暖める方式では、放熱ロスが少ない分、床上面を暖める能力も低く、床暖房の一番の目的である快適さが得られにくい上、建築体の構造への制限も大きい。いかなる型式でも、床暖房の放熱ロスは避けられず、他の暖房方式と比べて光熱費も高くなる傾向にある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
これらの課題を、常時換気に第三種換気方式若しくは第一種換気方式を用いた上で、床暖房使用室の床下のデッドスペースを常時換気の給気経路とする集熱、給気方式及び集熱、給気装置を用いることで解決する。住宅その他の建物の居室に床暖房を敷設する場合、一般的に、根太、フリーアクセスフロアで床下地を組んだ上に床暖房下地の合板等を張り、その上に床暖房を敷設、さらにその上に仕上材を張るという工法を用いる。この工法では、必ず、床下地の設置面と床暖房下地の合板等との間に、デッドスペースとなる隙間が存在する。この隙間の高さよりも本体高さの低い集熱装置を、床暖房直下となる床下地の設置面全体に敷設し、床暖房下地の合板等と、一面に敷設された集熱装置との間に形成された空間を、常時換気の、外気を室内に搬送する給気経路として利用するのである。ペリメーターゾーンから最も遠い位置の、屋外に面する壁体の床下となる高さに外気取入口を設置し、上記給気経路となる空間から室内に開放する給気スリットを、ペリメーターゾーンにもっとも近い位置に、ペリメーターゾーンに平行に設置する。給気スリットの長さは、給気スリットと平行方向にみて、敷設される床暖房の長さと同一とする。第三種換気方式の常時換気設備を構成する機械式排気装置を設置する。給気量不足が想定される場合には、外気取入口に、機械式排気装置より風量、静圧とも小さい仕様の機械式給気装置を設置して、第一種換気方式を用いる。常時換気の機械式排気装置若しくは機械式給気装置、機械式排気装置の両方を起動させておく。床暖房を起動させると、放熱ロスとして、床下にも輻射熱を放熱する。この輻射熱が、熱伝導性のよいアルミ箔が貼られた集熱装置に伝導し、集熱装置が発熱する。室内若しくは他室の機械式排気装置の起動により直接、若しくは室内と他室との間の給気経路を経て、室内、及び室内に開放された床暖房下地の合板等と集熱装置との間の給気経路内が負圧になり、外気取入口から外気が誘引される。第一種換気方式の場合は、その負圧と機械式給気装置の起動により、外気取入口から外気が誘引される。その取入外気が床暖房下地の合板等と集熱装置との間の給気経路を通り、同給気経路通過中に床暖房が床下に放熱する輻射熱及び発熱した集熱装置からの輻射熱を集熱した上で、室内に搬送される。温水式床暖房では、一般的に温水の搬送に、熱源機から床暖房本体まで、さや管内部に架橋ポリエチレン管で配管する方式が用いられるが、この場合、上記のとおり、給気経路内が負圧になることにより、給気経路内に開放されている温水配管のさや管内部も負圧になり、屋外より給気経路にむかって気流が発生し、温水配管が発する輻射熱も、最終的には室内に搬送される。第一種換気方式の場合でも、上記の通り、機械式給気装置の風量、静圧を、機械式排気装置よりも小さくしてあるので、第三種換気方式の場合と同じく温水配管のさや管内部は負圧になり、同様の効果がある。
【発明の効果】
【０００５】
この給気方式では、取入外気が集熱装置のある給気経路を経ずに直接室内に入ることはないので、給気が原因となるコールドドラフト、空調負荷の増大は発生しない。床面よりも外気取入口の設置高さが低いので、悪天候時でも室内へ雨水が浸入することもない。仮に床下に雨水が浸入しても、床下が給気経路となっているため、すぐに乾燥する。床下全体が給気経路のため、従来方式の給気経路よりも断面積が大きくなる。その結果、取入外気の風速が遅くなるため、床暖房の床下への輻射熱も十分に集熱でき、十分に暖まった暖気となって室内に開放される。風速が遅いため、床暖房の熱を過度に吸収し暖房性能を下げることも発生しない上、室内開放後も気流による不快さがほとんど発生しない。給気経路の気流に対する摩擦損失も、風速が遅いため大きくならない。通常、床暖房の放熱ロスは、４８Ｗ／ｍ２程度であり、室面積１２ｍ２の時、５７６Ｗ／ｈの放熱となり、これを集熱して室内に開放すれば、簡易型電気ヒーターを１台設置したのと同程度の放熱量になる。この方式を用いることで、本来温水配管経路上及び床下に無駄に放熱していた熱量を集熱し、室内に有効に放熱するため、その空調負荷の減少の相当熱量分が、完全に省エネ及びランニングコストの削減になる。さらに、室内への、暖められた外気の開放位置がペリメーターゾーンであるため、外壁、窓からのコールドドラフトも抑えることができる。コールドドラフトを遮断することで、床暖房の暖気の自然対流による暖房効果も最大限発揮でき、理想的な温度バランスを作り出すことができる。その結果、同温度での体感温度が上がり、無駄に設定温度を上げることがなくなり、その相当熱量分のエネルギー消費の削減、ランニングコストの削減も期待できる。また、この方式では、汚れた室内空気が、集熱装置のある給気経路を通ることがないので、経年的な性能劣化も発生しにくい。さらに重要な点として、この方式は、従来からある建築体の構造をそのまま活用したものであるので、在来床暖房工法と比べても、イニシャルコスト増大がほとんど発生しない。集熱給気システムを構成する部材は、在来工法の部材に給気スリットと集熱装置、外気取入口と床暖房下地の合板等と集熱装置との間の給気経路とを接続する風道が加わるだけである。上記給気スリット、風道は、一般的な製造法にて安価に製作できるもので、高価な高効率型の床暖房を使用する場合ほどのイニシャルコスト増大にはならない。集熱装置も、従来工法で使用していた断熱材を、この集熱装置に置換するだけなので、わずかな差額が発生するだけである。
また、そもそも床下の放熱ロスを有効利用するため、高価で且つ熱効率向上の代償として暖房性能がやや劣る高効率型の床暖房を使用する必要がなく、安価で且つ暖房性能の高い普及型の床暖房を使用しても、計算値で、高効率型使用の場合以上の省エネ、ランニングコストの削減を実現できる。この方式では、熱効率向上の代償としての暖房性能の低下、イニシャルコストの増大を発生させずに大幅なランニングコストの削減、省エネを実現できるのである。最後に、この方式は、冷房時でも、冷房により床面の温度が下がっているので、給気経路通過中に取入外気の空調負荷が吸収され、取入外気による空調負荷の増大も軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図６の仕様にて製作された給気スリットを、図１、図４の３で示されるとおり、根太方向と直交する方向のペリメーターゾーンとなる位置に設置する。フリーアクセスフロアの場合には、床組方向を考慮に入れる必要がないので、最もコールドドラフトが発生しやすい窓下などに設置する。根太組みの場合でも窓下に給気スリットを設置できるよう、予め根太組みの方向を窓と直交するよう検討しておくことが望ましい。根太、フリーアクセスフロアの設置面に図３、図５の仕様で製作された集熱装置を、平面的には図１の２、断面的には図２、図４の２の位置になるように敷き詰める。図５の２０で示される粘着付のアルミ箔の余白部分を、図３の２０で示されるように、根太に巻き上げて貼り付ける。フリーアクセスフロアの場合は、隣の集熱装置に貼り付けて、端部の集熱装置は壁体に巻き上げて貼り付け、すべての集熱装置と壁体とを一体化する。これにより、図２、図３の１６で示される空間は、完全に密閉された給気経路となる。そして、図１の１で示されるとおり、図１、図４の３の位置の給気スリットと給気経路方向に最も遠い、屋外に面する壁体の、床下となる高さに外気取入口を設置する。外気取入口と図２、図３の１６で示される給気経路とは、図１の２６のとおり、風道にて接続する。
図１の４で示される機械式排気装置が作動することにより、室内が負圧になる。その結果、給気スリットから室内方向に、図１、図４の７で示されるような気流が発生する。これにより、図２、図３の１６の空間も負圧になり、図１の１で示される外気取入口より、外気が図１の２６の風道を経て、図２、図３の１６の空間に誘引され、図１、図４の５、６、７で示されるような給気経路が形成される。このとき、温水式床暖房の場合、副次的に温水配管のさや管内部も負圧になり、さや管内部からも図２、図３の１６の空間への気流が発生する。ここで、床暖房を起動する。図４の２１のように床暖房の上面と同時に、副作用として下面にも輻射熱が発生、さらに先述のとおりに根太に巻き上げた熱伝導性の高いアルミ箔にも熱伝達し、集熱装置全体から、図４の２２のように輻射熱を放熱する。フリーアクセスフロアの場合には、床暖房下面への輻射熱をアルミ箔が吸収しアルミ箔全体に熱伝達し、集熱装置全体から輻射熱を放熱する。図１、図４の５で示される取入外気が、図１、図４の６のように、図２、図３の１６の給気経路となる空間を、上記の４方向若しくは２方向からの輻射熱を吸収しながら通過し、図１、図４の７のように給気スリットから室内に、十分に暖まった外気として取り込まれる。温水式床暖房の場合は、上記さや管内部からの気流もこれに含まれる。これにより、新鮮外気と、温水配管経路上及び床下への放熱ロスの相当熱量との両方が室内に取り込まれるのである。この取込位置がペリメーターゾーンであり、そこに、暖まった取入外気の上昇気流が発生し、コールドドラフトを遮断し、その不快さを除去する。これにより、同温度での体感温度を上げ、無駄に設定温度を上げることも防ぐことができる。また、排気装置は、装置前面から排気するものよりも、図１の４で示されるような側方向から排気するものがよい。図１の８のような壁面に沿った気流が生じるため、給気スリットのないペリメーターゾーンのコールドドラフトを排気という形で除去し、空調負荷の増大を最小限にするためである。また、図３の１９で示されるように、断熱材の下にポリプロピレン樹脂製ダンボールを設置しているのは、その空気層により断熱性能を高めることと、集熱装置の剛性を高めるためである。給気量不足が想定される場合には、図１の１の外気取入口と図１の２６の風道との間に機械式給気装置を設置して、第一種換気方式を用いることが必要である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】床暖房使用室における集熱給気システム全体投射図。システム全体の概要を記す。
【図２】集熱給気システム床構造断面図。システム床下の断面構造を記す。
【図３】集熱装置断面詳細図。床下に設置する集熱装置の断面構造を記す。
【図４】集熱給気システム床構造側面図。システム床下の構造及び取入外気の流れ、集熱状況を記す。
【図５】集熱装置平面詳細図。床下に設置する集熱装置の平面構造を記す。
【図６】給気スリット投射図。構成部材である給気スリットの構造を記す。
【符号の説明】
【０００８】
１ 外気取入口
２ 集熱装置
３ 給気スリット
４ 機械式排気装置
５ 新鮮取入外気
６ 輻射熱を集熱する取入外気
７ 十分に暖まった取入外気
８ 室内から屋外への排気
９ 床下地（本図では根太）
１０ 床下地の設置面を為す建築体の構成部位（本図では大引）
１１ 床仕上材（本図ではフローリング）
１２ 床暖房敷設層
１３ 床暖房下地の合板等
１４ 建築体基礎
１５ 屋外に面する壁体
１６ 給気経路となる空間
１７ 床下地の設置面
１８ 断熱材
１９ ポリプロピレン樹脂製ダンボール
２０ 粘着付アルミ箔
２１ 床暖房が放熱する輻射熱
２２ 集熱装置が放熱する輻射熱
２３ 給気スリット開口部
２４ 給気スリット母材
２５ 給気スリット上面化粧パネル
２６ 外気取入口と床暖房下地の合板等と集熱装置との間の給気経路とを接続する風道
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築基準法規定の常時換気の給気経路を、パネル式床暖房使用室の床下のデッドスペースに設け、床暖房の床下、温水配管経路上での放熱を取入外気が集熱し、その温まった取入外気を室内に搬送するというもので、従来から存在する常時換気の給気及び床下のデッドスペースを使って、床暖房の放熱ロスを有効利用する集熱、給気方式及び集熱、給気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、建築基準法第２条第４号で規定される居室には、同法により常時換気設備の設置が義務付けられている。同法に適合する具体的施工には、第一種、第二種、第三種換気方式による全般換気若しくは局所換気（例えば非特許文献１参照）が用いられる。これらの方式では、室内に給気装置を設ける必要がある。この給気装置には、屋外に面する壁体に設置するもの（例えば非特許文献２参照）、天井面に設置してダクト配管にて屋外から給気するもの（例えば非特許文献３参照）があり、いずれも空調負荷の高い外気を直接室内に取り入れる方式である。空調負荷を増大させずに給気する方式には、局所排気使用時に、同一室内で局所給気を行い、他室への外気の侵入を増大させない方式（例えば特許文献１参照）、また、第一種換気方式の熱交換型換気扇による方式（例えば特許文献２参照）がある。
一方、床暖房は、近年その快適さから、急速に普及が進んでいるものであるが、床上を暖めるときに、副次的に温水配管経路、床下にも放熱してしまうという構造的な問題がある。その放熱ロスを抑えるために、床上への熱伝導性を向上させ温水温度を下げることにより床下への放熱ロスを下げる方式（例えば非特許文献４参照）、床下に放熱ロスの少ない温風を通過させ床面を暖める方式（例えば特許文献３参照）、床暖房下面に断熱層を設け、床下への熱伝達を小さくする方式（例えば特許文献４及び特許文献５参照）があり、放熱ロスはそれ以前の技術よりも小さくなっている。しかし、放熱ロスを小さくしたものは、床暖房下面に断熱層を設ける方式のものを除いては、床暖房本来の機能である床上への放熱性能が、従来方式よりも低く快適性に欠ける上、建築体の構造にも制限を与え、また、イニシャルコストが高いので、実際、放熱ロスは大きいが、従来方式の温水、電気を用いたパネル式床暖房（例えば非特許文献５参照）を導入するケースが多い。
【特許文献１】 特許公開２００６−２８４０６７号 図２
【特許文献２】 特許公開２００６−２２０３３０号 図８
【特許文献３】 特許公開平７−２２９６２９号 図１
【特許文献４】 特許公開平６−２８１１７２号 図１
【特許文献５】 特許公開２００７−５６６１４号 図３
【非特許文献１】 三菱電機 換気送風機総合カタログ２００５年度第６３３頁
【非特許文献２】 三菱電機 換気送風機総合カタログ２００５年度第１３２頁
【非特許文献３】 三菱電機 換気送風機総合カタログ２００５年度第４８０頁
【非特許文献４】 ノーリツ温水暖房システムガス総合版２００４、２００５第８頁
【非特許文献５】 ノーリツ温水暖房システムガス総合版２００４、２００５第９頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
建築基準法で常時換気が義務付けられて以来、住宅、その他の建物の居室には、常時、外気が室内に供給され続ける状態になり、シックハウスの問題は、改善された。しかし、その副作用として、台風等、悪天候時の給気装置からの雨水の室内への浸入、暖房時におけるコールドドラフトの要因となり、また、外気を直接室内に取り入れることで、空調負荷を増大させ、省エネ、光熱費の観点からもマイナス要因となっている。第一種換気方式である熱交換型換気扇を用いた場合、上記マイナス要因はある程度軽減できるが、熱交換効率は、６０％から７５％程度で空調負荷軽減効果が完全ではない上、第三種換気と比べれば、イニシャルコストが高くなる。また、熱交換型換気扇の中では比較的イニシャルコストが安価な給排気一体型のものを用いると、給気、排気の位置が近いため、室内の換気効率がよいとはいえない。給気と排気の位置が離れたダクト型の熱交換型換気扇を使用すると換気効率の問題は改善できるが、大幅なイニシャルコスト増大になり、実際導入するには、それが大きな障害となる。また、熱交換型換気扇は、熱交換器の消耗、汚れなど、経年による熱交換効率の低下も避けられない。局所給気を使用して大風量時の空調負荷を増大させない方式では、レンジフードなどを使用したときの過大な空調負荷の増大を防ぐだけで、常時換気の空調負荷の軽減にはまったく機能しない。
一方、居室の暖房に床暖房を用いる場合、輻射熱と暖気の自然対流により頭寒足熱という理想的な温度バランスを実現し得るが、その居室に、常時換気として第一種、第二種、第三種換気方式を用いると、暖気の自然対流の風圧よりも給気の風圧が大きくなった場合、局所的な寒さを発生させることがある。特に、給気装置は、一般的な居室のレイアウトでは、ペリメーターゾーンに設置されることが多いため、コールドドラフトを増長させることもある。また、床暖房は、普及している従来型式のもので熱効率７２％（メーカー実測値）、この場合、温水配管経路上及び床下への放熱ロスが、投入熱量の２８％になる。各メーカーとも、４０℃温水の使用などの技術改善により熱効率を向上させ、熱効率８６％のものもあるが、それでも、投入熱量の１４％が無駄に消費されている上、高効率のものほど価格が高い。また、高効率のものは、従来型式のものより床下への放熱を少なくした分、床暖房本来の目的である床上への放熱性能も低くなる傾向があり、従来型式ほどの快適さを得られないことがある。断熱層を設けて熱効率を向上させる方式のものであれば、床上への放熱性能の低下はないが、この方式では、熱効率は５％程度向上するだけである。温風を用いて床を暖める方式では、放熱ロスが少ない分、床上面を暖める能力も低く、床暖房の一番の目的である快適さが得られにくい上、建築体の構造への制限も大きい。いかなる型式でも、床暖房の放熱ロスは避けられず、他の暖房方式と比べて光熱費も高くなる傾向にある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
これらの課題を、常時換気に第三種換気方式若しくは第一種換気方式を用いた上で、床暖房使用室の床下のデッドスペースを常時換気の給気経路とする集熱、給気方式及び集熱、給気装置を用いることで解決する。住宅その他の建物の居室に床暖房を敷設する場合、一般的に、根太、フリーアクセスフロアで床下地を組んだ上に床暖房下地の合板等を張り、その上に床暖房を敷設、さらにその上に仕上材を張るという工法を用いる。この工法では、必ず、床下地の設置面と床暖房下地の合板等との間に、デッドスペースとなる隙間が存在する。この隙間の高さよりも本体高さの低い集熱装置を、床暖房直下となる床下地の設置面全体に敷設し、床暖房下地の合板等と、一面に敷設された集熱装置との間に形成された空間を、常時換気の、外気を室内に搬送する給気経路として利用するのである。ペリメーターゾーンから最も遠い位置の、屋外に面する壁体の床下となる高さに外気取入口を設置し、上記給気経路となる空間から室内に開放する給気スリットを、ペリメーターゾーンにもっとも近い位置に、ペリメーターゾーンに平行に設置する。給気スリットの長さは、給気スリットと平行方向にみて、敷設される床暖房の長さと同一とする。第三種換気方式の常時換気設備を構成する機械式排気装置を設置する。給気量不足が想定される場合には、外気取入口に、機械式排気装置より風量、静圧とも小さい仕様の機械式給気装置を設置して、第一種換気方式を用いる。常時換気の機械式排気装置若しくは機械式給気装置、機械式排気装置の両方を起動させておく。床暖房を起動させると、放熱ロスとして、床下にも輻射熱を放熱する。この輻射熱が、熱伝導性のよいアルミ箔が貼られた集熱装置に伝導し、集熱装置が発熱する。室内若しくは他室の機械式排気装置の起動により直接、若しくは室内と他室との間の給気経路を経て、室内、及び室内に開放された床暖房下地の合板等と集熱装置との間の給気経路内が負圧になり、外気取入口から外気が誘引される。第一種換気方式の場合は、その負圧と機械式給気装置の起動により、外気取入口から外気が誘引される。その取入外気が床暖房下地の合板等と集熱装置との間の給気経路を通り、同給気経路通過中に床暖房が床下に放熱する輻射熱及び発熱した集熱装置からの輻射熱を集熱した上で、室内に搬送される。温水式床暖房では、一般的に温水の搬送に、熱源機から床暖房本体まで、さや管内部に架橋ポリエチレン管で配管する方式が用いられるが、この場合、上記のとおり、給気経路内が負圧になることにより、給気経路内に開放されている温水配管のさや管内部も負圧になり、屋外より給気経路にむかって気流が発生し、温水配管が発する輻射熱も、最終的には室内に搬送される。第一種換気方式の場合でも、上記の通り、機械式給気装置の風量、静圧を、機械式排気装置よりも小さくしてあるので、第三種換気方式の場合と同じく温水配管のさや管内部は負圧になり、同様の効果がある。
【発明の効果】
【０００５】
この給気方式では、取入外気が集熱装置のある給気経路を経ずに直接室内に入ることはないので、給気が原因となるコールドドラフト、空調負荷の増大は発生しない。床面よりも外気取入口の設置高さが低いので、悪天候時でも室内へ雨水が浸入することもない。仮に床下に雨水が浸入しても、床下が給気経路となっているため、すぐに乾燥する。床下全体が給気経路のため、従来方式の給気経路よりも断面積が大きくなる。その結果、取入外気の風速が遅くなるため、床暖房の床下への輻射熱も十分に集熱でき、十分に暖まった暖気となって室内に開放される。風速が遅いため、床暖房の熱を過度に吸収し暖房性能を下げることも発生しない上、室内開放後も気流による不快さがほとんど発生しない。給気経路の気流に対する摩擦損失も、風速が遅いため大きくならない。通常、床暖房の放熱ロスは、４８Ｗ／ｍ２程度であり、室面積１２ｍ２の時、５７６Ｗ／ｈの放熱となり、これを集熱して室内に開放すれば、簡易型電気ヒーターを１台設置したのと同程度の放熱量になる。この方式を用いることで、本来温水配管経路上及び床下に無駄に放熱していた熱量を集熱し、室内に有効に放熱するため、その空調負荷の減少の相当熱量分が、完全に省エネ及びランニングコストの削減になる。さらに、室内への、暖められた外気の開放位置がペリメーターゾーンであるため、外壁、窓からのコールドドラフトも抑えることができる。コールドドラフトを遮断することで、床暖房の暖気の自然対流による暖房効果も最大限発揮でき、理想的な温度バランスを作り出すことができる。その結果、同温度での体感温度が上がり、無駄に設定温度を上げることがなくなり、その相当熱量分のエネルギー消費の削減、ランニングコストの削減も期待できる。また、この方式では、汚れた室内空気が、集熱装置のある給気経路を通ることがないので、経年的な性能劣化も発生しにくい。さらに重要な点として、この方式は、従来からある建築体の構造をそのまま活用したものであるので、在来床暖房工法と比べても、イニシャルコスト増大がほとんど発生しない。集熱給気システムを構成する部材は、在来工法の部材に給気スリットと集熱装置、外気取入口と床暖房下地の合板等と集熱装置との間の給気経路とを接続する風道が加わるだけである。上記給気スリット、風道は、一般的な製造法にて安価に製作できるもので、高価な高効率型の床暖房を使用する場合ほどのイニシャルコスト増大にはならない。集熱装置も、従来工法で使用していた断熱材を、この集熱装置に置換するだけなので、わずかな差額が発生するだけである。
また、そもそも床下の放熱ロスを有効利用するため、高価で且つ熱効率向上の代償として暖房性能がやや劣る高効率型の床暖房を使用する必要がなく、安価で且つ暖房性能の高い普及型の床暖房を使用しても、計算値で、高効率型使用の場合以上の省エネ、ランニングコストの削減を実現できる。この方式では、熱効率向上の代償としての暖房性能の低下、イニシャルコストの増大を発生させずに大幅なランニングコストの削減、省エネを実現できるのである。最後に、この方式は、冷房時でも、冷房により床面の温度が下がっているので、給気経路通過中に取入外気の空調負荷が吸収され、取入外気による空調負荷の増大も軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図６の仕様にて製作された給気スリットを、図１、図４の３で示されるとおり、根太方向と直交する方向のペリメーターゾーンとなる位置に設置する。フリーアクセスフロアの場合には、床組方向を考慮に入れる必要がないので、最もコールドドラフトが発生しやすい窓下などに設置する。根太組みの場合でも窓下に給気スリットを設置できるよう、予め根太組みの方向を窓と直交するよう検討しておくことが望ましい。根太、フリーアクセスフロアの設置面に図３、図５の仕様で製作された集熱装置を、平面的には図１の２、断面的には図２、図４の２の位置になるように敷き詰める。図５の２０で示される粘着付のアルミ箔の余白部分を、図３の２０で示されるように、根太に巻き上げて貼り付ける。フリーアクセスフロアの場合は、隣の集熱装置に貼り付けて、端部の集熱装置は壁体に巻き上げて貼り付け、すべての集熱装置と壁体とを一体化する。これにより、図２、図３の１６で示される空間は、完全に密閉された給気経路となる。そして、図１の１で示されるとおり、図１、図４の３の位置の給気スリットと給気経路方向に最も遠い、屋外に面する壁体の、床下となる高さに外気取入口を設置する。外気取入口と図２、図３の１６で示される給気経路とは、図１の２６のとおり、風道にて接続する。
図１の４で示される機械式排気装置が作動することにより、室内が負圧になる。その結果、給気スリットから室内方向に、図１、図４の７で示されるような気流が発生する。これにより、図２、図３の１６の空間も負圧になり、図１の１で示される外気取入口より、外気が図１の２６の風道を経て、図２、図３の１６の空間に誘引され、図１、図４の５、６、７で示されるような給気経路が形成される。このとき、温水式床暖房の場合、副次的に温水配管のさや管内部も負圧になり、さや管内部からも図２、図３の１６の空間への気流が発生する。ここで、床暖房を起動する。図４の２１のように床暖房の上面と同時に、副作用として下面にも輻射熱が発生、さらに先述のとおりに根太に巻き上げた熱伝導性の高いアルミ箔にも熱伝達し、集熱装置全体から、図４の２２のように輻射熱を放熱する。フリーアクセスフロアの場合には、床暖房下面への輻射熱をアルミ箔が吸収しアルミ箔全体に熱伝達し、集熱装置全体から輻射熱を放熱する。図１、図４の５で示される取入外気が、図１、図４の６のように、図２、図３の１６の給気経路となる空間を、上記の４方向若しくは２方向からの輻射熱を吸収しながら通過し、図１、図４の７のように給気スリットから室内に、十分に暖まった外気として取り込まれる。温水式床暖房の場合は、上記さや管内部からの気流もこれに含まれる。これにより、新鮮外気と、温水配管経路上及び床下への放熱ロスの相当熱量との両方が室内に取り込まれるのである。この取込位置がペリメーターゾーンであり、そこに、暖まった取入外気の上昇気流が発生し、コールドドラフトを遮断し、その不快さを除去する。これにより、同温度での体感温度を上げ、無駄に設定温度を上げることも防ぐことができる。また、排気装置は、装置前面から排気するものよりも、図１の４で示されるような側方向から排気するものがよい。図１の８のような壁面に沿った気流が生じるため、給気スリットのないペリメーターゾーンのコールドドラフトを排気という形で除去し、空調負荷の増大を最小限にするためである。また、図３の１９で示されるように、断熱材の下にポリプロピレン樹脂製ダンボールを設置しているのは、その空気層により断熱性能を高めることと、集熱装置の剛性を高めるためである。給気量不足が想定される場合には、図１の１の外気取入口と図１の２６の風道との間に機械式給気装置を設置して、第一種換気方式を用いることが必要である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】床暖房使用室における集熱給気システム全体投射図。システム全体の概要を記す。
【図２】集熱給気システム床構造断面図。システム床下の断面構造を記す。
【図３】集熱装置断面詳細図。床下に設置する集熱装置の断面構造を記す。
【図４】集熱給気システム床構造側面図。システム床下の構造及び取入外気の流れ、集熱状況を記す。
【図５】集熱装置平面詳細図。床下に設置する集熱装置の平面構造を記す。
【図６】給気スリット投射図。構成部材である給気スリットの構造を記す。
【符号の説明】
【０００８】
１ 外気取入口
２ 集熱装置
３ 給気スリット
４ 機械式排気装置
５ 新鮮取入外気
６ 輻射熱を集熱する取入外気
７ 十分に暖まった取入外気
８ 室内から屋外への排気
９ 床下地（本図では根太）
１０ 床下地の設置面を為す建築体の構成部位（本図では大引）
１１ 床仕上材（本図ではフローリング）
１２ 床暖房敷設層
１３ 床暖房下地の合板等
１４ 建築体基礎
１５ 屋外に面する壁体
１６ 給気経路となる空間
１７ 床下地の設置面
１８ 断熱材
１９ ポリプロピレン樹脂製ダンボール
２０ 粘着付アルミ箔
２１ 床暖房が放熱する輻射熱
２２ 集熱装置が放熱する輻射熱
２３ 給気スリット開口部
２４ 給気スリット母材
２５ 給気スリット上面化粧パネル
２６ 外気取入口と床暖房下地の合板等と集熱装置との間の給気経路とを接続する風道
【特許請求の範囲】
【請求項１】
床暖房下地の合板等と、床下地の設置面に敷設される集熱装置との間の空間を常時換気の給気経路とすることにより、空調負荷の増大を抑える給気方式。
（図１、図４）
【請求項２】
常時換気の給気と集熱装置を用いて、床暖房の床下、温水配管経路上での輻射熱を集熱して室内に搬送する、床暖房の放熱ロスの集熱、搬送方式。
（図４）
【請求項３】
建築体の床下のデッドスペースの床下地の設置面に、集熱装置を敷設することにより、常時換気の給気経路を形成する床構造。
（図２、図３）
【請求項１】
床暖房下地の合板等と、床下地の設置面に敷設される集熱装置との間の空間を常時換気の給気経路とすることにより、空調負荷の増大を抑える給気方式。
（図１、図４）
【請求項２】
常時換気の給気と集熱装置を用いて、床暖房の床下、温水配管経路上での輻射熱を集熱して室内に搬送する、床暖房の放熱ロスの集熱、搬送方式。
（図４）
【請求項３】
建築体の床下のデッドスペースの床下地の設置面に、集熱装置を敷設することにより、常時換気の給気経路を形成する床構造。
（図２、図３）
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−１９２５４２（Ｐ２００７−１９２５４２Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【公開請求】
【出願番号】特願２００７−１０７５７４（Ｐ２００７−１０７５７４）
【出願日】平成１９年３月２０日（２００７．３．２０）
【出願人】（７０７０００５６５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０７５７４（Ｐ２００７−１０７５７４）
【出願日】平成１９年３月２０日（２００７．３．２０）
【出願人】（７０７０００５６５）
【Ｆターム（参考）】
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