蓄熱式床暖房装置
【課題】 翌日の暖房に必要な蓄熱量を高精度に算出し、最適な床暖房を効率的に行い、省エネルギー化を図る。
【解決手段】 翌日の外気温を予測し、この予測外気温に基づいて、ヒータ１１による床１３のコンクリートスラブ２１への必要蓄熱量を演算し、この必要蓄熱量による蓄熱をさせるべく、ヒータ１１によるコンクリートスラブ２１の蓄熱時間を割り出し、この蓄熱時間にてヒータ１１を作動させるコントローラ２４を設ける。コントローラ２４が、過去に測定された年間の外気温データに基づき、翌日の外気温を予測する。
【解決手段】 翌日の外気温を予測し、この予測外気温に基づいて、ヒータ１１による床１３のコンクリートスラブ２１への必要蓄熱量を演算し、この必要蓄熱量による蓄熱をさせるべく、ヒータ１１によるコンクリートスラブ２１の蓄熱時間を割り出し、この蓄熱時間にてヒータ１１を作動させるコントローラ２４を設ける。コントローラ２４が、過去に測定された年間の外気温データに基づき、翌日の外気温を予測する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータの熱を建築物の床に蓄熱させて床暖房を行う蓄熱式床暖房装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、割安な夜間電力を利用し、床のコンクリートや蓄熱材に熱を蓄え、翌日の昼間に放熱させて暖房を行う経済的で安全かつクリーンな暖房システムである蓄熱式床暖房装置が知られている。
この種の蓄熱式床暖房装置としては、床の温度とともに過去数日分の外気温や室温、蓄熱体温を測定し、これらの測定値から翌日の暖房に必要な蓄熱量を算出し、この算出した蓄熱量の熱を床に蓄熱させるべく床内のヒータによる蓄熱時間を設定しているものがある。
【特許文献１】特開２００１−１４７０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のように、外気温や室温、蓄熱体温を測定するとともに過去数日分の外気温及び室温に基づいて必要蓄熱量を算出する床暖房装置では、過去数日分の外気温のばらつきが大きい場合等には、適切な必要蓄熱量を算出することができず、必要以上に蓄熱したり蓄熱不足を生じたりして、効率的な暖房を行うことができないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、翌日の暖房に必要な蓄熱量を高精度に算出し、最適な床暖房を効率的に行い、省エネルギー化を図ることが可能な蓄熱式床暖房装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る蓄熱式床暖房装置では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、前夜にヒータの熱を建築物の床に蓄熱させ、翌日に前記床の蓄熱により床暖房を行う蓄熱式床暖房装置であって、翌日の外気温を予測し、この予測外気温に基づいて、前記ヒータによる前記床への必要蓄熱量を演算し、この必要蓄熱量による蓄熱をさせるべく、前記ヒータによる前記床の蓄熱時間を割り出し、この蓄熱時間にて前記ヒータを作動させるコントローラを有し、該コントローラは、過去に測定された年間の外気温データに基づき、翌日の外気温を予測することを特徴とする。このように、本発明の蓄熱式床暖房装置によれば、コントローラが、過去に測定された年間の外気温データに基づいて、翌日の外気温を高精度に予測してヒータによる床への必要蓄熱量を演算するので、最適な床暖房を効率的に行うことができ、省エネルギー化を図ることができる。
【０００６】
また、前記コントローラが、各地域毎に測定された年間の外気温データに基づき、翌日の外気温を予測することを特徴とする。このように、地域毎に測定された年間の外気温データを用いるので、翌日の外気温を、地域毎に高精度に予測することができ、さらに最適な床暖房を効率的に行い、省エネルギー化を図ることができる。
【０００７】
さらに、前記コントローラが、設定値として入力された翌日の予想最高・最低気温によって、前記外気温データに基づいて求めた翌日の予測外気温を補正することを特徴とする。このように、過去に測定された年間の外気温データに基づいて算出した翌日の外気温を、翌日の予想最高・最低気温によって補正するので、翌日の外気温を、さらに高精度なものとすることができ、さらに最適な床暖房を効率的に行い、省エネルギー化を図ることができる。
【０００８】
また、室内空間を空調する空調機を備え、前記コントローラは、前記床の温度に応じ、前記室内空間を所定温度とすべく前記空調機を制御することを特徴とする。このように、室内空間の空調機を併用し、この空調機を床の温度に応じて制御するので、室内空間の室温を、極めて高精度に制御することができ、室内空間を快適な温度に維持することができる。
【０００９】
また、前記床の温度は、前記ヒータの温度を測定する温度センサ及び前記室内空間の温度を測定する温度センサの計測結果に基づいて求められることを特徴とする。このように、ヒータの過熱を防止するために設けられる温度センサと、前記室内空間の温度を測定する温度センサにより、床面に新たな温度センサを設置する必要がないので、設備コストを抑えることができる。
【００１０】
第２の発明は、前夜にヒータの熱を建築物の床に蓄熱させ、翌日に前記床の蓄熱により床暖房を行う蓄熱式床暖房装置であって、翌日の外気温を予測し、この予測外気温に基づいて、前記ヒータによる前記床への必要蓄熱量を演算し、この必要蓄熱量による蓄熱をさせるべく、前記ヒータによる前記床の蓄熱時間を割り出し、この蓄熱時間にて前記ヒータを作動させるコントローラと、室内空間を空調する空調機とを有し、前記コントローラは、前記床の温度に応じ、前記室内空間を所定温度とすべく前記空調機を制御することを特徴とする。
このように、蓄熱式床暖房装置と空調機とを併用することにより、少ないエネルギーにより、室内温度の暖房を行うことができる。
【００１１】
また、前記床の温度は、前記ヒータの温度を測定する温度センサ及び前記室内空間の温度を測定する温度センサの計測結果に基づいて求められることを特徴とする。このように、ヒータの過熱を防止するために設けられる温度センサと、前記室内空間の温度を測定する温度センサにより、床面に新たな温度センサを設置する必要がないので、設備コストを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の蓄熱式床暖房装置によれば、翌日の外気温を高精度に予測してヒータによる床への必要蓄熱量を演算することにより、最適な床暖房を効率的に行い、また、省エネルギー化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る蓄熱式床暖房装置１０の構造を示す建物の断面図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態に係る蓄熱式床暖房装置１０は、通電により発熱するヒータ１１を備えており、このヒータ１１が、建築物１２の床１３に設置されている。建築物１２は、床１３の周囲に立設された壁部１４及びこの壁部１４の上部に設けられた天井１５を備えており、これら床１３、壁部１４及び天井１５によって室内空間１６が形成されている。
【００１５】
ヒータ１１は、建築物１２の床１３を構成するコンクリートスラブ２１の下部（下面側）に配設され、このヒータ１１が発熱することにより、その熱がコンクリートスラブ２１に蓄熱する。ヒータ１１の裏面側には、断熱材２２が設けられ、ヒータ１１の熱が下階へ逃げないようになっている。なお、コンクリートスラブ２１の上面には、床材２３が敷設されている。
【００１６】
蓄熱式床暖房装置１０は、コントローラ２４を備えており、このコントローラ２４によってヒータ１１への通電が制御される。このコントローラ２４は、空調機２５にも接続されており、空調機２５は、コントローラ２４によって制御される。
また、蓄熱式床暖房装置１０は、ヒータ１１の温度及び室内空間１６内の温度をそれぞれ測定するヒータ温度センサ２７及び室内温度センサ２８を備えており、これらヒータ温度センサ２７及び室内温度センサ２８の測定信号がコントローラ２４へ送信される。
【００１７】
そして、蓄熱式床暖房装置１０では、コントローラ２４によって前夜の電気料金が安価な時間帯にヒータ１１に通電され、このヒータ１１の発熱によりコンクリートスラブ２１が暖められて蓄熱される。蓄熱された熱は、翌日にコンクリートスラブ２１から放熱され、床暖房として室内空間１６を暖める。
【００１８】
コントローラ２４は、図示しない演算部、設定部及び記憶部を備えており、演算部は、設定部にて設定された設定値と記憶部に記憶された気温データとから翌日の暖房に必要となる蓄熱量の蓄熱をすべく、ヒータ１１の通電による蓄熱時間を算出する。
つまり、コントローラ２４は、ヒータ１１の制御をＯＮ／ＯＦＦすることにより夜間蓄熱量を必要量とするため、次式（１）にてヒータ１１の蓄熱時間を算出する。
【００１９】
STTIME＝(((SVFH±COSVFH−TOUT)×COHL×TMRM±TSFH)／QFH)＋CTIME …（１）
ここで、STTIME：蓄熱時間［ｈ］
SVFH ：蓄熱用設定室温[℃]
COSVFH：設定室温補正[℃]
TOUT ：翌日の日平均外気温度[℃]
COHL ：室の熱損失係数[Ｗ／ｍ２℃]
TMRM ：室使用時間[ｈ]
TSFH ：残蓄熱量[Ｗｈ／ｍ２]
QFH ：ヒータ容量[Ｗ／ｍ２]
CTIME ：蓄熱時放熱量補正[ｈ]
である。
【００２０】
次に、コントローラ２４による蓄熱時間の算出の仕方について図を参照して説明する。
図２は蓄熱式床暖房装置１０の制御を説明するフローチャート図、図３及び図４はコントローラの記憶部に記憶された気象データを説明するグラフ図、図５は必要蓄熱量と蓄熱時間との関係を示すグラフ図である。
【００２１】
〔ステップＳ１〕
（WEEK：使用状況設定）
まず、コントローラ２４は、毎日、蓄熱量算出時刻（例えば、２２：００等）になると、以下の処理を開始する。
これに先立って、蓄熱式床暖房装置１０の使用者は、コントローラ２４による蓄熱量算出時刻までに、翌日の室内空間１６の使用予定をコントローラ２４に入力しておく。例えば、翌日に室内空間１６を使用する場合は、翌日室使用有を選択し、外出などにより室内空間１６を使用せず、蓄熱式床暖房装置１０の作動が不要の場合は、翌日室使用無を選択する。
なお、蓄熱量算出時刻は、通常、夜間電力開始時刻とする。
【００２２】
「ステップＳ２」
（SVFH：蓄熱用設定室温[℃]の設定）
コントローラ２４は、生活時間帯における室気温設定値として、初期値が設定されているので、この値を読み出す。なお、この初期値としては、例えば、２２.０℃とされる。
【００２３】
〔ステップＳ３〕
（COSVFH：設定室温補正[℃]の設定）
続いて、コントローラ２４に予め設定された設定室温補正値を読み込む。設定室温補正値は、使用者が予め好みに応じて設定しておく。使用者が設定する設定室温補正値の設定項目としては、暖かく（＋２℃）、少し暖かく（＋１℃）、少し控えめ（−１℃）、控えめ（−２℃）などがある。
設定室温補正値は、ステップＳ１においてコントローラ２４に入力してもよいし、例えば、月に１度など不定期に入力してもよい。
【００２４】
〔ステップＳ４〕
（TOUT：翌日の日平均外気温度[℃]の設定）
コントローラ２４は、記憶部に記憶されている翌日の日平均外気温の予測値（翌日の外気温の予測値）を読み込む。翌日の日平均外気温の予測値は、気象予報機関などから得た過去の気象データより求められる。
過去の気象データの日平均外気温は、日変動が大きいため、年周期成分のみを取り出した日平均外気温度変動モデルを作成し、この日平均外気温度変動モデルから翌日の日平均外気温を求める。
日平均外気温度変動モデルは、気象予報機関などから入手した気象データから各日の日平均外気温度を計算し、更にフーリエ級数を用いて日変動を取り除くことにより、以下の近似式（２）として得られる。
【００２５】
TOUT＝Ｍｍ＋ΣＭｘcos（ｘωｔ）＋ΣＮｘsin（ｘωｔ） …（２）
ここで、ｔは、計算日の年間通算日数であって、例えば４月１日を０とする。ωは３６０°／３６５日である。また、Ｍｘ、Ｎｘは、気象データにより決定する係数であり、気象データ毎に予め算出しておく。
【００２６】
図３は、東京の日平均気温変動モデル（実線で示す予想値）であり、図３（ａ）は年間、図３（ｂ）は冬期のものを示す。
また、図４は、各地域の冬期日平均気温変動モデルとして、八戸、青森、秋田、盛岡、一関、仙台、山形、福島の冬期日平均気温変動モデル（実線で示す予想値）を示したものである。
そして、コントローラ２４の記憶部には、地域毎の日平均外気温度変動モデル（式（２）によって表される予想値、図３及び図４参照）が記憶されている。
【００２７】
そして、コントローラ２４は、記憶された地域毎の日平均外気温度変動モデルのなかから、蓄熱式床暖房装置１０が設置された地域における日平均外気温度変動モデルを読み出し、更に、コントローラ２４に備えられたカレンダー機能から翌日の日付を読み出だす。
そして、コントローラ２４は、読み出した日平均外気温度変動モデル（式（２））と翌日の日付（ｔ）から、その地域における翌日の日平均外気温の予測値を得る（ステップＳ４Ａ、Ｓ４Ｂ）。
なお、コントローラ２４の記憶部には、日平均外気温度変動モデルを予め記憶させておく場合の他、気象予報機関などから入手した気象データをそのまま記憶しておいて、その都度、日平均外気温度変動モデルを求めるようにしてもよい。また、上述したように、複数の地域毎の日平均外気温度変動モデルを記憶しておいてもよいが、蓄熱式床暖房装置１０を設置する地域が予め判明している場合には、その地域の日平均外気温度変動モデルのみを記憶させておいてもよい。
【００２８】
また、コントローラ２４は、得られた翌日の日平均外気温の予測値に対して、さらに、その予測値の精度を向上させるために、COTOUT（翌日の日平均外気温度補正[℃]）を行う（ステップＳ４Ｃ）。
この翌日の日平均外気温度補正では、コントローラ２４による蓄熱量算出時刻までに、天気予報などから得た翌日の予想最高・最低気温を、使用者がコントローラ２４に入力することにより、次式（３）にて日平均外気温度の予想値を補正する。
【００２９】
補正日平均外気温度＝α×日平均外気温度＋（１−α）×０.５×（予想最高気温＋予想最低気温） …（３）
なお、αとしては、０〜１の値を入力する。
ここで、α＝１：日平均外気温のみから演算する場合
α＝０：予想最高・最低気温のみから演算する場合
である。
【００３０】
コントローラ２４には、１日１回、α＝１とするロジックが入力される。そして、コントローラ２４は、予想最高・最低気温の入力があった場合のみ、αに所定の規定値を入力して、補正日平均外気温度を算出する。
【００３１】
〔ステップＳ５〕
（COHL：室の熱損失係数[Ｗ／ｍ２℃]の設定）
適応される建築物１２の熱損失係数を計測または計算して予め入力した係数が、コントローラ２４にて引き出される。ここで、熱損失係数としては、１.０〜３.５程度を任意設定することが可能である。
【００３２】
〔ステップＳ６〕
（TMRM：室使用時間[ｈ]の設定）
必要な蓄熱量を蓄熱させるためには、室使用時間における熱負荷のみを蓄熱すれば良いため、室使用時間を算出する。コントローラ２４の設定部から、室使用終了時刻を任意に入力し、室使用時間を算出する。例えば、室使用時間は、室使用開始時刻を８:００とすると、次のように算出される。
終日使用 ：２４時間使用
０：００終了 ：１６時間使用
２０：００終了：１２時間使用
１６：００終了：８時間使用
【００３３】
〔ステップＳ７〕
（QFH：ヒータ容量[Ｗ／ｍ２]の設定）
適応される建築物１２に敷設した蓄熱用のヒータ１１の容量として予め入力された設定値が引き出される。なお、コントローラ２４では、その設定部にて５０〜１５０[Ｗ／ｍ２]程度のヒータ容量を任意設定することが可能である。
【００３４】
〔ステップＳ８〕
（TSFH：残蓄熱量[Ｗｈ／ｍ２]の設定）
蓄熱量算出時刻におけるコンクリートスラブ２１内の残蓄熱量をコントローラ２４が算出する。残蓄熱量は、次式（４）のように、基準温度を設定室温とし、設定室温とコンクリートスラブ２１内の平均温度との差に、コンクリートスラブ２１の熱容量を乗じて算出する。
【００３５】
残蓄熱量＝（蓄熱開始時平均スラブ温度−設定室温）×コンクリート容積比熱×スラブ厚さ …（４）
【００３６】
なお、蓄熱量算出時平均スラブ温度は、簡易的にスラブ下表面温度と上表面の平均値とするが、スラブ表面を直接測定する温度センサを持たないため、コントローラ２４は、次式（５）にて、蓄熱開始時平均スラブ温度を算出する。
【００３７】
蓄熱開始時平均スラブ温度＝γ×ヒータ面温度＋（１−γ）×室気温 …（５）
なお、γは０〜１の係数である。
【００３８】
〔ステップＳ９〕
（PTL：翌日予想熱負荷[Ｗｈ／ｍ２]の算出）
上記ステップＳ１〜Ｓ８にて割り出した各項目から、次式（６）にて、翌日の予想熱負荷を算出する。
【００３９】
PTL＝(SVFH±COSVFH−TOUT)×COHL×TMRM±TSFH …（６）
【００４０】
〔ステップＳ１０〕
（STTIME0：補正前蓄熱時間 [ｈ]の算出）
コントローラ２４は、次式（７）に示すように、算出した翌日予想熱負荷PTLをヒータ１１の容量QFHで除すことにより、蓄熱時間を算出する。
【００４１】
STTIME0＝PTL／QFH …（７）
【００４２】
〔ステップＳ１１〕
（CTIME：蓄熱時放熱量補正[ｈ]）
算出した蓄熱時間STTIME0により蓄熱を行った場合、蓄熱終了を深夜電力終了時刻とするため、蓄熱量算出時刻から蓄熱開始時までの間にコンクリートスラブ２１から放熱がされてしまう。また、蓄熱中にも放熱が行われてしまうため、コントローラ２４は、図５に示すように、コンクリートスラブ２１の残蓄熱の放熱の補正CTIME1及び蓄熱中におけるコンクリートスラブ２１からの放熱の補正CTIME2を行う。
なお、蓄熱量算出時点から蓄熱開始時点までの放熱量の補正CTIME1及び蓄熱中における放熱量の補正CTIME2は、それぞれ次式（８）、（９）にて行う。
【００４３】
CTIME１＝β×（STMAX−STTIME）×TSFH／QFH …（８）
CTIME２＝β×STTIME×PTL／QFH …（９）
ここで、β：コンクリートスラブ２１からの放熱特性に関する係数[ｍ２／ｈ]である。
STMAX ：最大蓄熱時間[ｈ]である。
CTIME＝CTIME１＋CTIME２ …（１０）
【００４４】
〔ステップＳ１２〕
そして、コントローラ２４は、上式（１０）にて求めた補正時間CTIMEを、次式（１１）のように、補正前の蓄熱時間STTIME0に加えることにより、必要な蓄熱時間STTIMEとする。
【００４５】
STTIME＝STTIME0＋CTIME …（１１）
【００４６】
そして、上記のようにして必要な蓄熱時間STTIMEを算出したコントローラ２４は、蓄熱終了時刻から蓄熱時間STTIMEだけ遡った時間（例えば、蓄熱終了時刻が８：００で、蓄熱時間STTIMEが９時間の場合には、前日の２３：００）から、深夜で安価な電気を利用してヒータ１１へ通電を行う。
これにより、蓄熱終了時刻までに、床暖房に必要な熱が床１３のコンクリートスラブ２１に蓄えられる。
したがって、翌日は、室内空間１６が、床１３のコンクリートスラブ２１からの放射熱により暖房され、快適な温度に維持される。
【００４７】
このように、上記実施形態に係る蓄熱式床暖房装置１０によれば、コントローラ２４が、過去に測定された年間の外気温データに基づいて、翌日の外気温を高精度に予測してヒータ１１による床１３のコンクリートスラブ２１への必要蓄熱量を演算するので、最適な床暖房を効率的に行うことができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００４８】
また、地域毎に測定された年間の外気温データを用いるので、翌日の外気温を、地域毎に高精度に予測することができ、さらに最適な床暖房を効率的に行い、省エネルギー化を図ることができる。
さらに、過去に測定された年間の外気温データに基づいて算出した翌日の外気温を、翌日の予想最高・最低気温によって補正するので、翌日の外気温を、さらに高精度に予想することができ、さらに最適な床暖房を効率的に行い、省エネルギー化を図ることができる。
【００４９】
また、本実施形態の蓄熱式床暖房装置１０では、蓄熱したコンクリートスラブ２１により床暖房が行われる際に、コントローラ２４が、床暖房の温熱環境を考慮して空調機２５を制御する。
以下、コントローラ２４による空調機２５の制御について図を参照して説明する。図６は、空調機の制御を説明するフローチャート図である。
【００５０】
〔ステップＳ２１〕
（WEEK：使用状況設定）
コントローラ２４の設定部にて、使用者が翌日の室内空間１６の使用予定を入力する。例えば、翌日に室内空間１６を使用する場合は、翌日室使用有を選択し、外出などにより室内空間１６を使用せず、空調機２５の作動が不要の場合は、翌日室使用無を選択する。
このステップは、上述したステップＳ１と共通である。
【００５１】
〔ステップＳ２２〕
（SVAC：空調機用設定室温[℃]の設定）
空調機２５の制御設定室温を、コントローラ２４の設定部にて設定する。ここで、空調機２５は、設定値の初期値として例えば２２.０℃とされ、使用者は、コントローラ２４の設定部にて、任意に設定が可能である。
【００５２】
〔ステップＳ２３〕
（COSVAC：補正空調機用設定室温の算出）
コントローラ２４は、床暖房による放射効果を考慮した室温を次式（１２）にて算出し、空調機２５の制御用の室温として空調機２５へ出力する。
【００５３】
COSVAC＝γ´×室温＋（１−γ´）×ヒータ面温度 …（１２）
ここで、γ´は、補正係数（０〜１）である。
【００５４】
そして、算出した補正空調機用設定室温は、空調機ＯＮ／ＯＦＦ発停、現在温度及び設定温度出力切り替えの制御信号としてコントローラ２４から空調機２５へ出力される。
これにより、空調機２５は、コントローラ２４からの制御信号によって駆動が制御され、室内空間１６が快適な温度に維持される。
【００５５】
つまり、コントローラ２４は、ヒータ温度センサ２７及び室内温度センサ２８からの測定信号に基づいて、スラブ表面温度を予測し、この予測したスラブ表面温度に基づいて、室内空間１６への放射の影響を考慮して、空調機２５を制御する。
具体的には、スラブ温度が高い場合には、空調機２５の設定温度を下げ、スラブ温度が低い場合には、空調機２５の設定温度を上げる。
【００５６】
そして、このように空調機２５を制御する蓄熱式床暖房装置１０によれば、室内空間１６の空調機２５を併用し、この空調機２５を床１３の温度に応じて制御するので、室内空間１６の室温を、極めて高精度に制御することができ、室内空間１６を快適な温度に維持することができる。
【００５７】
なお、上記実施形態における蓄熱式床暖房装置１０では、床１３を構成するコンクリートスラブ２１にヒータ１１の熱を蓄熱させたが、蓄熱させる床構造としては、上記の例に限定されない。
図７は、他の床構造を説明する断面図である。
図に示すように、この床３１では、コンクリートスラブ３２の上面側にヒータ１１を配設し、さらに、その上部に、蓄熱材３３を配設し、この蓄熱材３３の上面に床材３４を設けたものである。そして、この床構造の場合は、ヒータ１１の熱を蓄熱材３３及びコンクリートスラブ３２に蓄熱するようになっている。
なお、蓄熱材３３は、コンクリートに限らず、熱を蓄える機能を有していれば特に制限はない。
【００５８】
なお、図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５９】
例えば、上記蓄熱式床暖房装置１０を適応する建築物１２としては、一戸建ての住宅であっても、集合住宅やオフィスビルなどでも良い。そして、集合住宅やオフィスビルの場合は、一つのコントローラ２４によって各室内空間１６の床暖房を集中制御させても良い。
【００６０】
また、蓄熱時間を算出するために、ステップＳ４では、予め記憶部に記憶させた気象データを用い、さらに、使用者が入力した翌日の予想最高・最低気温によって補正して日平均外室温を割り出したが、これら気象データ及び翌日の予想最高・最低気温のデータとしては、例えば、インターネット回線を経由し、気象情報を提供する各種機関等から取り寄せて用いても良いことは勿論である。
また、蓄熱式床暖房装置１０を構成するヒータ１１としては、電気式は勿論のこと、ガス等の他の熱源により加熱した温水を用いる温水式であっても良い。
【００６１】
また、本実施形態においては、翌日の外気温の予測値として、過去の気象データから日平均外気温度（のモデル）を求めたが、日最高外気温度や日最低外気温度（のモデル）を求めてもよい。例えば、日最高外気温度（モデル）を用いた場合には、日平均外気温（モデル）の場合に比べて、蓄熱量は少なくなる。逆に、日最低外気温度（モデル）を用いた場合には、蓄熱量は多くなる。
【００６２】
また、空調機２５の制御を蓄熱式床暖房装置１０とともに行う場合について説明したが、従来の蓄熱式床暖房装置においても、床の温度に応じて室内空間を所定温度とすべく空調機２５を制御するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】蓄熱式床暖房装置の構造を示す建物の断面図である。
【図２】蓄熱式床暖房装置の制御を説明するフローチャート図である。
【図３】気象データを説明するグラフ図である。
【図４】気象データを説明するグラフ図である。
【図５】必要蓄熱量と蓄熱時間との関係を示すグラフ図である。
【図６】空調機の制御を説明するフローチャート図である。
【図７】他の床構造を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 蓄熱式床暖房装置
１１ ヒータ
１２ 建築物
１３，３１ 床
１６ 室内空間
２４ コントローラ
２５ 空調機
２７ ヒータ温度センサ
２８ 室内温度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータの熱を建築物の床に蓄熱させて床暖房を行う蓄熱式床暖房装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、割安な夜間電力を利用し、床のコンクリートや蓄熱材に熱を蓄え、翌日の昼間に放熱させて暖房を行う経済的で安全かつクリーンな暖房システムである蓄熱式床暖房装置が知られている。
この種の蓄熱式床暖房装置としては、床の温度とともに過去数日分の外気温や室温、蓄熱体温を測定し、これらの測定値から翌日の暖房に必要な蓄熱量を算出し、この算出した蓄熱量の熱を床に蓄熱させるべく床内のヒータによる蓄熱時間を設定しているものがある。
【特許文献１】特開２００１−１４７０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のように、外気温や室温、蓄熱体温を測定するとともに過去数日分の外気温及び室温に基づいて必要蓄熱量を算出する床暖房装置では、過去数日分の外気温のばらつきが大きい場合等には、適切な必要蓄熱量を算出することができず、必要以上に蓄熱したり蓄熱不足を生じたりして、効率的な暖房を行うことができないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、翌日の暖房に必要な蓄熱量を高精度に算出し、最適な床暖房を効率的に行い、省エネルギー化を図ることが可能な蓄熱式床暖房装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る蓄熱式床暖房装置では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、前夜にヒータの熱を建築物の床に蓄熱させ、翌日に前記床の蓄熱により床暖房を行う蓄熱式床暖房装置であって、翌日の外気温を予測し、この予測外気温に基づいて、前記ヒータによる前記床への必要蓄熱量を演算し、この必要蓄熱量による蓄熱をさせるべく、前記ヒータによる前記床の蓄熱時間を割り出し、この蓄熱時間にて前記ヒータを作動させるコントローラを有し、該コントローラは、過去に測定された年間の外気温データに基づき、翌日の外気温を予測することを特徴とする。このように、本発明の蓄熱式床暖房装置によれば、コントローラが、過去に測定された年間の外気温データに基づいて、翌日の外気温を高精度に予測してヒータによる床への必要蓄熱量を演算するので、最適な床暖房を効率的に行うことができ、省エネルギー化を図ることができる。
【０００６】
また、前記コントローラが、各地域毎に測定された年間の外気温データに基づき、翌日の外気温を予測することを特徴とする。このように、地域毎に測定された年間の外気温データを用いるので、翌日の外気温を、地域毎に高精度に予測することができ、さらに最適な床暖房を効率的に行い、省エネルギー化を図ることができる。
【０００７】
さらに、前記コントローラが、設定値として入力された翌日の予想最高・最低気温によって、前記外気温データに基づいて求めた翌日の予測外気温を補正することを特徴とする。このように、過去に測定された年間の外気温データに基づいて算出した翌日の外気温を、翌日の予想最高・最低気温によって補正するので、翌日の外気温を、さらに高精度なものとすることができ、さらに最適な床暖房を効率的に行い、省エネルギー化を図ることができる。
【０００８】
また、室内空間を空調する空調機を備え、前記コントローラは、前記床の温度に応じ、前記室内空間を所定温度とすべく前記空調機を制御することを特徴とする。このように、室内空間の空調機を併用し、この空調機を床の温度に応じて制御するので、室内空間の室温を、極めて高精度に制御することができ、室内空間を快適な温度に維持することができる。
【０００９】
また、前記床の温度は、前記ヒータの温度を測定する温度センサ及び前記室内空間の温度を測定する温度センサの計測結果に基づいて求められることを特徴とする。このように、ヒータの過熱を防止するために設けられる温度センサと、前記室内空間の温度を測定する温度センサにより、床面に新たな温度センサを設置する必要がないので、設備コストを抑えることができる。
【００１０】
第２の発明は、前夜にヒータの熱を建築物の床に蓄熱させ、翌日に前記床の蓄熱により床暖房を行う蓄熱式床暖房装置であって、翌日の外気温を予測し、この予測外気温に基づいて、前記ヒータによる前記床への必要蓄熱量を演算し、この必要蓄熱量による蓄熱をさせるべく、前記ヒータによる前記床の蓄熱時間を割り出し、この蓄熱時間にて前記ヒータを作動させるコントローラと、室内空間を空調する空調機とを有し、前記コントローラは、前記床の温度に応じ、前記室内空間を所定温度とすべく前記空調機を制御することを特徴とする。
このように、蓄熱式床暖房装置と空調機とを併用することにより、少ないエネルギーにより、室内温度の暖房を行うことができる。
【００１１】
また、前記床の温度は、前記ヒータの温度を測定する温度センサ及び前記室内空間の温度を測定する温度センサの計測結果に基づいて求められることを特徴とする。このように、ヒータの過熱を防止するために設けられる温度センサと、前記室内空間の温度を測定する温度センサにより、床面に新たな温度センサを設置する必要がないので、設備コストを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の蓄熱式床暖房装置によれば、翌日の外気温を高精度に予測してヒータによる床への必要蓄熱量を演算することにより、最適な床暖房を効率的に行い、また、省エネルギー化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る蓄熱式床暖房装置１０の構造を示す建物の断面図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態に係る蓄熱式床暖房装置１０は、通電により発熱するヒータ１１を備えており、このヒータ１１が、建築物１２の床１３に設置されている。建築物１２は、床１３の周囲に立設された壁部１４及びこの壁部１４の上部に設けられた天井１５を備えており、これら床１３、壁部１４及び天井１５によって室内空間１６が形成されている。
【００１５】
ヒータ１１は、建築物１２の床１３を構成するコンクリートスラブ２１の下部（下面側）に配設され、このヒータ１１が発熱することにより、その熱がコンクリートスラブ２１に蓄熱する。ヒータ１１の裏面側には、断熱材２２が設けられ、ヒータ１１の熱が下階へ逃げないようになっている。なお、コンクリートスラブ２１の上面には、床材２３が敷設されている。
【００１６】
蓄熱式床暖房装置１０は、コントローラ２４を備えており、このコントローラ２４によってヒータ１１への通電が制御される。このコントローラ２４は、空調機２５にも接続されており、空調機２５は、コントローラ２４によって制御される。
また、蓄熱式床暖房装置１０は、ヒータ１１の温度及び室内空間１６内の温度をそれぞれ測定するヒータ温度センサ２７及び室内温度センサ２８を備えており、これらヒータ温度センサ２７及び室内温度センサ２８の測定信号がコントローラ２４へ送信される。
【００１７】
そして、蓄熱式床暖房装置１０では、コントローラ２４によって前夜の電気料金が安価な時間帯にヒータ１１に通電され、このヒータ１１の発熱によりコンクリートスラブ２１が暖められて蓄熱される。蓄熱された熱は、翌日にコンクリートスラブ２１から放熱され、床暖房として室内空間１６を暖める。
【００１８】
コントローラ２４は、図示しない演算部、設定部及び記憶部を備えており、演算部は、設定部にて設定された設定値と記憶部に記憶された気温データとから翌日の暖房に必要となる蓄熱量の蓄熱をすべく、ヒータ１１の通電による蓄熱時間を算出する。
つまり、コントローラ２４は、ヒータ１１の制御をＯＮ／ＯＦＦすることにより夜間蓄熱量を必要量とするため、次式（１）にてヒータ１１の蓄熱時間を算出する。
【００１９】
STTIME＝(((SVFH±COSVFH−TOUT)×COHL×TMRM±TSFH)／QFH)＋CTIME …（１）
ここで、STTIME：蓄熱時間［ｈ］
SVFH ：蓄熱用設定室温[℃]
COSVFH：設定室温補正[℃]
TOUT ：翌日の日平均外気温度[℃]
COHL ：室の熱損失係数[Ｗ／ｍ２℃]
TMRM ：室使用時間[ｈ]
TSFH ：残蓄熱量[Ｗｈ／ｍ２]
QFH ：ヒータ容量[Ｗ／ｍ２]
CTIME ：蓄熱時放熱量補正[ｈ]
である。
【００２０】
次に、コントローラ２４による蓄熱時間の算出の仕方について図を参照して説明する。
図２は蓄熱式床暖房装置１０の制御を説明するフローチャート図、図３及び図４はコントローラの記憶部に記憶された気象データを説明するグラフ図、図５は必要蓄熱量と蓄熱時間との関係を示すグラフ図である。
【００２１】
〔ステップＳ１〕
（WEEK：使用状況設定）
まず、コントローラ２４は、毎日、蓄熱量算出時刻（例えば、２２：００等）になると、以下の処理を開始する。
これに先立って、蓄熱式床暖房装置１０の使用者は、コントローラ２４による蓄熱量算出時刻までに、翌日の室内空間１６の使用予定をコントローラ２４に入力しておく。例えば、翌日に室内空間１６を使用する場合は、翌日室使用有を選択し、外出などにより室内空間１６を使用せず、蓄熱式床暖房装置１０の作動が不要の場合は、翌日室使用無を選択する。
なお、蓄熱量算出時刻は、通常、夜間電力開始時刻とする。
【００２２】
「ステップＳ２」
（SVFH：蓄熱用設定室温[℃]の設定）
コントローラ２４は、生活時間帯における室気温設定値として、初期値が設定されているので、この値を読み出す。なお、この初期値としては、例えば、２２.０℃とされる。
【００２３】
〔ステップＳ３〕
（COSVFH：設定室温補正[℃]の設定）
続いて、コントローラ２４に予め設定された設定室温補正値を読み込む。設定室温補正値は、使用者が予め好みに応じて設定しておく。使用者が設定する設定室温補正値の設定項目としては、暖かく（＋２℃）、少し暖かく（＋１℃）、少し控えめ（−１℃）、控えめ（−２℃）などがある。
設定室温補正値は、ステップＳ１においてコントローラ２４に入力してもよいし、例えば、月に１度など不定期に入力してもよい。
【００２４】
〔ステップＳ４〕
（TOUT：翌日の日平均外気温度[℃]の設定）
コントローラ２４は、記憶部に記憶されている翌日の日平均外気温の予測値（翌日の外気温の予測値）を読み込む。翌日の日平均外気温の予測値は、気象予報機関などから得た過去の気象データより求められる。
過去の気象データの日平均外気温は、日変動が大きいため、年周期成分のみを取り出した日平均外気温度変動モデルを作成し、この日平均外気温度変動モデルから翌日の日平均外気温を求める。
日平均外気温度変動モデルは、気象予報機関などから入手した気象データから各日の日平均外気温度を計算し、更にフーリエ級数を用いて日変動を取り除くことにより、以下の近似式（２）として得られる。
【００２５】
TOUT＝Ｍｍ＋ΣＭｘcos（ｘωｔ）＋ΣＮｘsin（ｘωｔ） …（２）
ここで、ｔは、計算日の年間通算日数であって、例えば４月１日を０とする。ωは３６０°／３６５日である。また、Ｍｘ、Ｎｘは、気象データにより決定する係数であり、気象データ毎に予め算出しておく。
【００２６】
図３は、東京の日平均気温変動モデル（実線で示す予想値）であり、図３（ａ）は年間、図３（ｂ）は冬期のものを示す。
また、図４は、各地域の冬期日平均気温変動モデルとして、八戸、青森、秋田、盛岡、一関、仙台、山形、福島の冬期日平均気温変動モデル（実線で示す予想値）を示したものである。
そして、コントローラ２４の記憶部には、地域毎の日平均外気温度変動モデル（式（２）によって表される予想値、図３及び図４参照）が記憶されている。
【００２７】
そして、コントローラ２４は、記憶された地域毎の日平均外気温度変動モデルのなかから、蓄熱式床暖房装置１０が設置された地域における日平均外気温度変動モデルを読み出し、更に、コントローラ２４に備えられたカレンダー機能から翌日の日付を読み出だす。
そして、コントローラ２４は、読み出した日平均外気温度変動モデル（式（２））と翌日の日付（ｔ）から、その地域における翌日の日平均外気温の予測値を得る（ステップＳ４Ａ、Ｓ４Ｂ）。
なお、コントローラ２４の記憶部には、日平均外気温度変動モデルを予め記憶させておく場合の他、気象予報機関などから入手した気象データをそのまま記憶しておいて、その都度、日平均外気温度変動モデルを求めるようにしてもよい。また、上述したように、複数の地域毎の日平均外気温度変動モデルを記憶しておいてもよいが、蓄熱式床暖房装置１０を設置する地域が予め判明している場合には、その地域の日平均外気温度変動モデルのみを記憶させておいてもよい。
【００２８】
また、コントローラ２４は、得られた翌日の日平均外気温の予測値に対して、さらに、その予測値の精度を向上させるために、COTOUT（翌日の日平均外気温度補正[℃]）を行う（ステップＳ４Ｃ）。
この翌日の日平均外気温度補正では、コントローラ２４による蓄熱量算出時刻までに、天気予報などから得た翌日の予想最高・最低気温を、使用者がコントローラ２４に入力することにより、次式（３）にて日平均外気温度の予想値を補正する。
【００２９】
補正日平均外気温度＝α×日平均外気温度＋（１−α）×０.５×（予想最高気温＋予想最低気温） …（３）
なお、αとしては、０〜１の値を入力する。
ここで、α＝１：日平均外気温のみから演算する場合
α＝０：予想最高・最低気温のみから演算する場合
である。
【００３０】
コントローラ２４には、１日１回、α＝１とするロジックが入力される。そして、コントローラ２４は、予想最高・最低気温の入力があった場合のみ、αに所定の規定値を入力して、補正日平均外気温度を算出する。
【００３１】
〔ステップＳ５〕
（COHL：室の熱損失係数[Ｗ／ｍ２℃]の設定）
適応される建築物１２の熱損失係数を計測または計算して予め入力した係数が、コントローラ２４にて引き出される。ここで、熱損失係数としては、１.０〜３.５程度を任意設定することが可能である。
【００３２】
〔ステップＳ６〕
（TMRM：室使用時間[ｈ]の設定）
必要な蓄熱量を蓄熱させるためには、室使用時間における熱負荷のみを蓄熱すれば良いため、室使用時間を算出する。コントローラ２４の設定部から、室使用終了時刻を任意に入力し、室使用時間を算出する。例えば、室使用時間は、室使用開始時刻を８:００とすると、次のように算出される。
終日使用 ：２４時間使用
０：００終了 ：１６時間使用
２０：００終了：１２時間使用
１６：００終了：８時間使用
【００３３】
〔ステップＳ７〕
（QFH：ヒータ容量[Ｗ／ｍ２]の設定）
適応される建築物１２に敷設した蓄熱用のヒータ１１の容量として予め入力された設定値が引き出される。なお、コントローラ２４では、その設定部にて５０〜１５０[Ｗ／ｍ２]程度のヒータ容量を任意設定することが可能である。
【００３４】
〔ステップＳ８〕
（TSFH：残蓄熱量[Ｗｈ／ｍ２]の設定）
蓄熱量算出時刻におけるコンクリートスラブ２１内の残蓄熱量をコントローラ２４が算出する。残蓄熱量は、次式（４）のように、基準温度を設定室温とし、設定室温とコンクリートスラブ２１内の平均温度との差に、コンクリートスラブ２１の熱容量を乗じて算出する。
【００３５】
残蓄熱量＝（蓄熱開始時平均スラブ温度−設定室温）×コンクリート容積比熱×スラブ厚さ …（４）
【００３６】
なお、蓄熱量算出時平均スラブ温度は、簡易的にスラブ下表面温度と上表面の平均値とするが、スラブ表面を直接測定する温度センサを持たないため、コントローラ２４は、次式（５）にて、蓄熱開始時平均スラブ温度を算出する。
【００３７】
蓄熱開始時平均スラブ温度＝γ×ヒータ面温度＋（１−γ）×室気温 …（５）
なお、γは０〜１の係数である。
【００３８】
〔ステップＳ９〕
（PTL：翌日予想熱負荷[Ｗｈ／ｍ２]の算出）
上記ステップＳ１〜Ｓ８にて割り出した各項目から、次式（６）にて、翌日の予想熱負荷を算出する。
【００３９】
PTL＝(SVFH±COSVFH−TOUT)×COHL×TMRM±TSFH …（６）
【００４０】
〔ステップＳ１０〕
（STTIME0：補正前蓄熱時間 [ｈ]の算出）
コントローラ２４は、次式（７）に示すように、算出した翌日予想熱負荷PTLをヒータ１１の容量QFHで除すことにより、蓄熱時間を算出する。
【００４１】
STTIME0＝PTL／QFH …（７）
【００４２】
〔ステップＳ１１〕
（CTIME：蓄熱時放熱量補正[ｈ]）
算出した蓄熱時間STTIME0により蓄熱を行った場合、蓄熱終了を深夜電力終了時刻とするため、蓄熱量算出時刻から蓄熱開始時までの間にコンクリートスラブ２１から放熱がされてしまう。また、蓄熱中にも放熱が行われてしまうため、コントローラ２４は、図５に示すように、コンクリートスラブ２１の残蓄熱の放熱の補正CTIME1及び蓄熱中におけるコンクリートスラブ２１からの放熱の補正CTIME2を行う。
なお、蓄熱量算出時点から蓄熱開始時点までの放熱量の補正CTIME1及び蓄熱中における放熱量の補正CTIME2は、それぞれ次式（８）、（９）にて行う。
【００４３】
CTIME１＝β×（STMAX−STTIME）×TSFH／QFH …（８）
CTIME２＝β×STTIME×PTL／QFH …（９）
ここで、β：コンクリートスラブ２１からの放熱特性に関する係数[ｍ２／ｈ]である。
STMAX ：最大蓄熱時間[ｈ]である。
CTIME＝CTIME１＋CTIME２ …（１０）
【００４４】
〔ステップＳ１２〕
そして、コントローラ２４は、上式（１０）にて求めた補正時間CTIMEを、次式（１１）のように、補正前の蓄熱時間STTIME0に加えることにより、必要な蓄熱時間STTIMEとする。
【００４５】
STTIME＝STTIME0＋CTIME …（１１）
【００４６】
そして、上記のようにして必要な蓄熱時間STTIMEを算出したコントローラ２４は、蓄熱終了時刻から蓄熱時間STTIMEだけ遡った時間（例えば、蓄熱終了時刻が８：００で、蓄熱時間STTIMEが９時間の場合には、前日の２３：００）から、深夜で安価な電気を利用してヒータ１１へ通電を行う。
これにより、蓄熱終了時刻までに、床暖房に必要な熱が床１３のコンクリートスラブ２１に蓄えられる。
したがって、翌日は、室内空間１６が、床１３のコンクリートスラブ２１からの放射熱により暖房され、快適な温度に維持される。
【００４７】
このように、上記実施形態に係る蓄熱式床暖房装置１０によれば、コントローラ２４が、過去に測定された年間の外気温データに基づいて、翌日の外気温を高精度に予測してヒータ１１による床１３のコンクリートスラブ２１への必要蓄熱量を演算するので、最適な床暖房を効率的に行うことができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００４８】
また、地域毎に測定された年間の外気温データを用いるので、翌日の外気温を、地域毎に高精度に予測することができ、さらに最適な床暖房を効率的に行い、省エネルギー化を図ることができる。
さらに、過去に測定された年間の外気温データに基づいて算出した翌日の外気温を、翌日の予想最高・最低気温によって補正するので、翌日の外気温を、さらに高精度に予想することができ、さらに最適な床暖房を効率的に行い、省エネルギー化を図ることができる。
【００４９】
また、本実施形態の蓄熱式床暖房装置１０では、蓄熱したコンクリートスラブ２１により床暖房が行われる際に、コントローラ２４が、床暖房の温熱環境を考慮して空調機２５を制御する。
以下、コントローラ２４による空調機２５の制御について図を参照して説明する。図６は、空調機の制御を説明するフローチャート図である。
【００５０】
〔ステップＳ２１〕
（WEEK：使用状況設定）
コントローラ２４の設定部にて、使用者が翌日の室内空間１６の使用予定を入力する。例えば、翌日に室内空間１６を使用する場合は、翌日室使用有を選択し、外出などにより室内空間１６を使用せず、空調機２５の作動が不要の場合は、翌日室使用無を選択する。
このステップは、上述したステップＳ１と共通である。
【００５１】
〔ステップＳ２２〕
（SVAC：空調機用設定室温[℃]の設定）
空調機２５の制御設定室温を、コントローラ２４の設定部にて設定する。ここで、空調機２５は、設定値の初期値として例えば２２.０℃とされ、使用者は、コントローラ２４の設定部にて、任意に設定が可能である。
【００５２】
〔ステップＳ２３〕
（COSVAC：補正空調機用設定室温の算出）
コントローラ２４は、床暖房による放射効果を考慮した室温を次式（１２）にて算出し、空調機２５の制御用の室温として空調機２５へ出力する。
【００５３】
COSVAC＝γ´×室温＋（１−γ´）×ヒータ面温度 …（１２）
ここで、γ´は、補正係数（０〜１）である。
【００５４】
そして、算出した補正空調機用設定室温は、空調機ＯＮ／ＯＦＦ発停、現在温度及び設定温度出力切り替えの制御信号としてコントローラ２４から空調機２５へ出力される。
これにより、空調機２５は、コントローラ２４からの制御信号によって駆動が制御され、室内空間１６が快適な温度に維持される。
【００５５】
つまり、コントローラ２４は、ヒータ温度センサ２７及び室内温度センサ２８からの測定信号に基づいて、スラブ表面温度を予測し、この予測したスラブ表面温度に基づいて、室内空間１６への放射の影響を考慮して、空調機２５を制御する。
具体的には、スラブ温度が高い場合には、空調機２５の設定温度を下げ、スラブ温度が低い場合には、空調機２５の設定温度を上げる。
【００５６】
そして、このように空調機２５を制御する蓄熱式床暖房装置１０によれば、室内空間１６の空調機２５を併用し、この空調機２５を床１３の温度に応じて制御するので、室内空間１６の室温を、極めて高精度に制御することができ、室内空間１６を快適な温度に維持することができる。
【００５７】
なお、上記実施形態における蓄熱式床暖房装置１０では、床１３を構成するコンクリートスラブ２１にヒータ１１の熱を蓄熱させたが、蓄熱させる床構造としては、上記の例に限定されない。
図７は、他の床構造を説明する断面図である。
図に示すように、この床３１では、コンクリートスラブ３２の上面側にヒータ１１を配設し、さらに、その上部に、蓄熱材３３を配設し、この蓄熱材３３の上面に床材３４を設けたものである。そして、この床構造の場合は、ヒータ１１の熱を蓄熱材３３及びコンクリートスラブ３２に蓄熱するようになっている。
なお、蓄熱材３３は、コンクリートに限らず、熱を蓄える機能を有していれば特に制限はない。
【００５８】
なお、図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５９】
例えば、上記蓄熱式床暖房装置１０を適応する建築物１２としては、一戸建ての住宅であっても、集合住宅やオフィスビルなどでも良い。そして、集合住宅やオフィスビルの場合は、一つのコントローラ２４によって各室内空間１６の床暖房を集中制御させても良い。
【００６０】
また、蓄熱時間を算出するために、ステップＳ４では、予め記憶部に記憶させた気象データを用い、さらに、使用者が入力した翌日の予想最高・最低気温によって補正して日平均外室温を割り出したが、これら気象データ及び翌日の予想最高・最低気温のデータとしては、例えば、インターネット回線を経由し、気象情報を提供する各種機関等から取り寄せて用いても良いことは勿論である。
また、蓄熱式床暖房装置１０を構成するヒータ１１としては、電気式は勿論のこと、ガス等の他の熱源により加熱した温水を用いる温水式であっても良い。
【００６１】
また、本実施形態においては、翌日の外気温の予測値として、過去の気象データから日平均外気温度（のモデル）を求めたが、日最高外気温度や日最低外気温度（のモデル）を求めてもよい。例えば、日最高外気温度（モデル）を用いた場合には、日平均外気温（モデル）の場合に比べて、蓄熱量は少なくなる。逆に、日最低外気温度（モデル）を用いた場合には、蓄熱量は多くなる。
【００６２】
また、空調機２５の制御を蓄熱式床暖房装置１０とともに行う場合について説明したが、従来の蓄熱式床暖房装置においても、床の温度に応じて室内空間を所定温度とすべく空調機２５を制御するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】蓄熱式床暖房装置の構造を示す建物の断面図である。
【図２】蓄熱式床暖房装置の制御を説明するフローチャート図である。
【図３】気象データを説明するグラフ図である。
【図４】気象データを説明するグラフ図である。
【図５】必要蓄熱量と蓄熱時間との関係を示すグラフ図である。
【図６】空調機の制御を説明するフローチャート図である。
【図７】他の床構造を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 蓄熱式床暖房装置
１１ ヒータ
１２ 建築物
１３，３１ 床
１６ 室内空間
２４ コントローラ
２５ 空調機
２７ ヒータ温度センサ
２８ 室内温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前夜にヒータの熱を建築物の床に蓄熱させ、翌日に前記床の蓄熱により床暖房を行う蓄熱式床暖房装置であって、
翌日の外気温を予測し、この予測外気温に基づいて、前記ヒータによる前記床への必要蓄熱量を演算し、この必要蓄熱量による蓄熱をさせるべく、前記ヒータによる前記床の蓄熱時間を割り出し、この蓄熱時間にて前記ヒータを作動させるコントローラを有し、
該コントローラは、過去に測定された年間の外気温データに基づき、翌日の外気温を予測することを特徴とする蓄熱式床暖房装置。
【請求項２】
前記コントローラは、各地域毎に測定された年間の外気温データに基づき、翌日の外気温を予測することを特徴とする請求項１に記載の蓄熱式床暖房装置。
【請求項３】
前記コントローラは、別途入力された翌日の予想最高・最低気温によって、前記翌日予測外気温を補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄熱式床暖房装置。
【請求項４】
室内空間を空調する空調機を備え、前記コントローラは、前記床の温度に応じ、前記室内空間を所定温度とすべく前記空調機を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄熱式床暖房装置。
【請求項５】
前記床の温度は、前記ヒータの温度を測定する温度センサ及び前記室内空間の温度を測定する温度センサの計測結果に基づいて求められることを特徴とする請求項４に記載の蓄熱式床暖房装置。
【請求項６】
前夜にヒータの熱を建築物の床に蓄熱させ、翌日に前記床の蓄熱により床暖房を行う蓄熱式床暖房装置であって、
翌日の外気温を予測し、この予測外気温に基づいて、前記ヒータによる前記床への必要蓄熱量を演算し、この必要蓄熱量による蓄熱をさせるべく、前記ヒータによる前記床の蓄熱時間を割り出し、この蓄熱時間にて前記ヒータを作動させるコントローラと、
室内空間を空調する空調機とを有し、
前記コントローラは、前記床の温度に応じ、前記室内空間を所定温度とすべく前記空調機を制御することを特徴とする蓄熱式床暖房装置。
【請求項７】
前記床の温度は、前記ヒータの温度を測定する温度センサ及び前記室内空間の温度を測定する温度センサの計測結果に基づいて求められることを特徴とする請求項６に記載の蓄熱式床暖房装置。
【請求項１】
前夜にヒータの熱を建築物の床に蓄熱させ、翌日に前記床の蓄熱により床暖房を行う蓄熱式床暖房装置であって、
翌日の外気温を予測し、この予測外気温に基づいて、前記ヒータによる前記床への必要蓄熱量を演算し、この必要蓄熱量による蓄熱をさせるべく、前記ヒータによる前記床の蓄熱時間を割り出し、この蓄熱時間にて前記ヒータを作動させるコントローラを有し、
該コントローラは、過去に測定された年間の外気温データに基づき、翌日の外気温を予測することを特徴とする蓄熱式床暖房装置。
【請求項２】
前記コントローラは、各地域毎に測定された年間の外気温データに基づき、翌日の外気温を予測することを特徴とする請求項１に記載の蓄熱式床暖房装置。
【請求項３】
前記コントローラは、別途入力された翌日の予想最高・最低気温によって、前記翌日予測外気温を補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄熱式床暖房装置。
【請求項４】
室内空間を空調する空調機を備え、前記コントローラは、前記床の温度に応じ、前記室内空間を所定温度とすべく前記空調機を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄熱式床暖房装置。
【請求項５】
前記床の温度は、前記ヒータの温度を測定する温度センサ及び前記室内空間の温度を測定する温度センサの計測結果に基づいて求められることを特徴とする請求項４に記載の蓄熱式床暖房装置。
【請求項６】
前夜にヒータの熱を建築物の床に蓄熱させ、翌日に前記床の蓄熱により床暖房を行う蓄熱式床暖房装置であって、
翌日の外気温を予測し、この予測外気温に基づいて、前記ヒータによる前記床への必要蓄熱量を演算し、この必要蓄熱量による蓄熱をさせるべく、前記ヒータによる前記床の蓄熱時間を割り出し、この蓄熱時間にて前記ヒータを作動させるコントローラと、
室内空間を空調する空調機とを有し、
前記コントローラは、前記床の温度に応じ、前記室内空間を所定温度とすべく前記空調機を制御することを特徴とする蓄熱式床暖房装置。
【請求項７】
前記床の温度は、前記ヒータの温度を測定する温度センサ及び前記室内空間の温度を測定する温度センサの計測結果に基づいて求められることを特徴とする請求項６に記載の蓄熱式床暖房装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−３８３８７（Ｐ２００６−３８３８７Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２１７９０（Ｐ２００４−２２１７９０）
【出願日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【出願人】（８００００００６８）学校法人東京電機大学 (112)
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【出願人】（８００００００６８）学校法人東京電機大学 (112)
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
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