JP3848655B2

JP3848655B2 - ソーラーシステムハウス

Info

Publication number: JP3848655B2
Application number: JP2004036289A
Authority: JP
Inventors: 美樹松原
Original assignee: 株式会社オーエムソーラー協会
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2024-02-13
Also published as: JP2005226925A; CN1654758A; CN1654758B

Description

この発明は、空気を熱媒として日中の太陽熱の集熱を行うパッシブソーラー利用のソーラーシステムハウスに関するものである。

近年、方位に限定されず、太陽光により集熱した空気を効果的に利用できるソーラーシステムハウスが下記特許文献等により知られている。

特願昭61-311485 号（特開昭63-165633 号公報）特願昭62-234666 号（特開昭64-75858号公報）

図６についてその概略を説明すると、屋根に設ける太陽熱集熱部として、カラー鉄板等の金属製屋根板１の直下に屋根勾配を有する空気流路２を形成し、この空気流路２の一端は軒先等（小屋裏の場合もある）に外気取入口３として開口し、他端は断熱材による集熱ボックスとしての棟ダクト４に連通させる。

前記空気流路２の下側面はグラスウール等のパネルボードによる断熱層２４として構成し、また、屋根の一部はガラス２３で覆うようにした。このガラス２３は外部風が強い場合などにこの風が金属製屋根板１が太陽熱で加熱されるのを冷却により阻害するのを防止する。

内部に流入側ダンパー６、集熱ファン７及び流出側ダンパー８を設けたハンドリングボックス５を屋根裏空間である小屋裏２２に設置し、該流出側ダンパー８の流出側の一方は排気ダクト９により屋外に開口し、他の一方を立下りダクト１０の上端に連結する。この立下りダクト１０の下端は蓄熱・放熱部としての蓄熱土間コンクリート１１と床パネル１２との間の空気流通空間１３に開口し、該空気流通空間１３から室内への床吹出口１４を設けた。

ハンドリングボックス５の流入側ダンパー６の流入側の一方を前記棟ダクト４に連通させ、他の一方を天井等で室内に開口する循環用ダクト１９に接続した。なお、この循環用ダクト１９が開口する吸込口２０を設ける部屋はこれが２階であれば、前記室内への床吹出口１４を設けた床パネル１２がある１階の部屋とは吹き抜け構造として空気が自由に流れるようにすることが望ましい。

ハンドリングボックス５内で、流入側ダンパー６と集熱ファン７との間にお湯とりコイル１５を設け、このお湯とりコイル１５は循環配管１６で貯湯槽１７と連結し、該貯湯槽１７には、追焚き用の給湯ボイラー１８を途中へ設けて、風呂や洗面所、台所へとつながる給湯配管２１を接続する。

このようにして、太陽光で加熱された金属板である屋根板１が空気流路２へ入った外気を温め、この温められた空気は屋根勾配に沿って上昇する。そして、この加熱空気は棟ダクト４に集められてから集熱ファン７によりハンドリングボックス５に入り、ハンドリングボックス５から立下りダクト１０内を流下し、蓄熱土間コンクリート１１と床パネル１２との間の空気流通空間１３へ入る。この空気流通空間１３では加熱空気が床パネル１２を介して直接床面下を温めるのと、蓄熱土間コンクリート１１に蓄熱させるのと、床吹出口１４から温風として直接室内へ吹出されるのとの３通りの暖房作用を行う。

一方、お湯とりコイル１５で、ここに循環配管１６を介して貯湯槽１７から送り込まれる水が加熱され、湯として貯湯槽１７へ蓄えられ、さらにここから必要に応じて追焚き用の給湯ボイラー１８で再加熱されて給湯配管から各所へ給湯される。

ところで、夏季等高温時で暖房の必要のない季節では屋根板１で温められた加熱空気は全部外気に放出して捨てることが必要となる。その場合は流出側ダンパー８で流出側の一方である立下りダクト１０側を閉塞し、流出側の他の一方である排気ダクト９側を開放すれば、ハンドリングボックス５から加熱空気は排気ダクト９を介して屋外へ捨てられる。なお、加熱空気はハンドリングボックス５を通ることでお湯とりコイル１５の加熱は行うので、夏季等高温時でも太陽熱利用で湯が得られることは確保できる。

また、下記特許文献は小屋裏の空間を十分に確保できない場合や小屋裏自体を確保できないまでも集熱ボックスの設置が可能であり、また、従来行われている各列毎の野地板を貫通するスリーブ工事を行う必要がなく、屋根上での工事が非常に短時間ですみ、さらに、野地板を貫通する個所が極めて少ないので防水上の信頼性も高く、防火区画を貫通する際の対応も容易で、完成後のダクト内の点検、メンテナンスが行い易く、集熱ボックスを屋根の断熱層の屋内側に設置することがないので建物内への放熱のおそれもないソーラーシステムハウスを提示している。

特開２００１−３０４６９７号公報

これは図７に示すように、屋根の上部エリアにおいて屋根板１の上部は上下間隔を存してガラス２３で覆うようにし、屋根の下部エリアにおいては屋根板１の上に太陽電池のパネル（ＰＶパネル）を張り付けて設置した。

ハンドリングボックス５は屋根裏空間に棚を設けて設置し、図示は省略するが前記図６と同じく内部に流入側ダンパー、集熱ファン及び流出側ダンパーを設け、流入側ダンパーと集熱ファンとの間にお湯とりコイルを設け、該流出側ダンパーの流出側の一方は排気ダクトにより屋外に開口し、他の一方を立下りダクト１０の上端に連結する。また、立下りダクト１０の下端は蓄熱・放熱部としての蓄熱土間コンクリートと床パネルとの間の空気流通空間に開口し、該空気流通空間から室内への床吹出口を設けた。

前記空気流路２とハンドリングボックス５の間に介在させる集熱ダクトボックス３０は、側部に吸気口３１を形成した集熱ダクトとして構成し、これを空気流路２の上端位置で屋根に設置した。

前記ハンドリングボックス接続用スリーブ３７とハンドリングボックス５とは保温付きフレキシブルダクト４１で接続する。

このようにして、太陽光で加熱された金属板である屋根板１が空気流路２へ入った外気を温め、この温められた空気は屋根勾配に沿って上昇して、この加熱空気は集熱ダクトボックス３０に集められてからハンドリングボックス５に入る。

前記のように、ハンドリングボックス５は屋根裏空間である小屋裏に設置され、ハンドリングボックス５を通過する熱気の屋外への排気は小屋裏を通る排気ダクトを介してなされる。

このような排気が頻繁に行なわれるのは夏等暖房の必要がない季節が多いが、夏季では集熱温度が高く、排気ダクトが開口する位置によっては、排気周囲に充満したり、風向きによっては十分な排気が行えないおそれがある。

不十分な排気になると、集熱した高温な空気が通過すると、屋内にあるハンドリングボックス５や排気ダクトが熱くなり、室内の温度を上昇させてしまう。

この発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、排気に関して風向き等の影響を受けずに全方位的な換気が可能であり、効率のよい排気が行えるソーラーシステムハウスを提供することにある。

請求項１記載のこの発明は前記目的を達成するため、屋根板の直下に屋根と同様の勾配を有する空気流路を形成し、この空気流路の下端は空気取入れ口として開口し、また、空気流路の上端位置に集熱ダクトボックスを接続させて屋根に設置し、また、この排気ダクトボックスを棟上を挟んで集熱ダクトボックスに並べて屋根に設置し、この集熱ダクトボックスと排気ダクトボックス間を排気ダクトボックスの側部の排気口が開口する排気空間とし、排気空間には、集熱ダクトボックスと排気ダクトボックスに跨るようにして棟換気金物を被せ、排気ダクトボックスは、屋内排気ダクトと接続させ、または屋内に連通させた、ことを要旨とするものである。

請求項１記載のこの発明によれば、まず、集熱ダクトボックスおよび排気ダクトボックスは屋根に設置したので、小屋裏の空間を十分に確保できない場合や小屋裏自体がない場合でも設置が可能であり、建物内への放熱のおそれもない。また、集熱ダクトボックスについては、側部に形成した吸気口で金属製屋根板直下の空気流路と直接連通できるので、従来行われているような垂木間毎の各列の野地板を貫通するスリーブ工事を行う必要がなく、屋根上での工事を短時間で終えることができる。しかも、ハンドリングボックスとの関係では野地板を貫通するダクトが１個所と極めて少ないので防水上の信頼性も高い。

さらに、排気ダクトボックスを設けることで、ここに排気を集めて送り出すことができ、排気ダクトボックスからの排気は棟上に伸びる集熱ダクトボックスと排気ダクトボックス間の排気空間より行われるので、特定の場所に限定されず、全方位的な換気が可能である。

また、集熱ダクトボックスに並べて排気ダクトボックスを屋根に設置するので、これらが屋根の左右に位置すれば非常にバランスの良いものとなる。

一方、排気ダクトボックスの使用として屋内排気ダクトと接続させる場合は、この屋内排気ダクトを介してハンドリングボックスからの排気ができる。

これに対して排気ダクトボックスを屋内排気ダクトを介してハンドリングボックスと接続させずに屋内に連通させた場合には、室内の自然換気としてこれを用いることができ、吹き抜け等の構造とした場合に効果的である。

また、棟換気金物を設けることで、これら集熱ダクトボックスと排気ダクトボックスと棟換気金物で構成する部分が小さな屋根として屋根上に突出して日本建築における腰屋根的な形状が得られ、屋根のバランスがよい。

また、棟換気金物を集熱ダクトボックスと排気ダクトボックス間の排気空間に被せることで、この棟換気金物が太陽熱で加熱され、排気を誘引させることができる（パッシブ換気）。

請求項２記載のこの発明は、排気ダクトの設置した側の屋根も屋根板の直下に屋根と同様の勾配を有する空気流路を形成し、この空気流路の下端は空気取入れ口として開口し、空気流路の上端を排気ダクトボックスに連通させることを要旨とするものである。

請求項２記載のこの発明によれば、排気ダクトボックスを設置した側の屋根も集熱ダクトボックス側の屋根と同じく集熱を行うが、ここでの集熱された加熱空気はそのまま排気ダクトボックスに送り込まれ、これが排気ダクトボックスから排気されることで、屋内排気ダクトから排気ダクトボックへの送り込みの誘引作用をなすことができる。

以上述べたようにこの発明のソーラーシステムハウスは、排気に関して風向き等の影響を受けずに全方位的な換気が可能であり、効率のよい排気が行えるものである。

以下、図面についてこの発明の実施の形態を詳細に説明する。図１はこの発明のソーラーシステムハウスの１実施形態を示す縦断正面図、図２は同上平面図、図３は全体の説明図で、前記従来例を示す図６、図７と同一構成要素には同一参照符号を付したものである。

屋根に設ける太陽熱集熱としては、カラー鉄板（カラーガルバ鋼板）等の金属製屋根板１の直下に屋根勾配を有する空気流路２を形成し、この空気流路２の一端は軒先等（小屋裏の場合もある）に外気取入口３として開口する。前記空気流路２の下側面は断熱層として構成する。なお、屋根板１は金属製以外の場合も考えられる。

屋根の上部エリアにおいて屋根板１の上部は上下間隔を存してガラス２３で覆うようにした。

図３中、５はハンドリングボックスで、これは屋根裏空間に設置し、図示は省略するが前記図６と同じく内部に流入側ダンパー、集熱ファン及び流出側ダンパーを設け、流入側ダンパーと集熱ファンとの間にお湯とりコイルを設け、該流出側ダンパーの流出側の一方は排気ダクトにより屋外に開口し、他の一方を立下りダクト１０の上端に連結する。

また、立下りダクト１０の下端は蓄熱・放熱部としての蓄熱土間コンクリートと床パネルとの間の空気流通空間に開口し、該空気流通空間から室内への床吹出口を設けた。ハンドリングボックス５は屋根裏空間以外の屋内に設けることもある。

この発明は、前記空気流路２とハンドリングボックス５の間に介在させる集熱ボックスは、空気流路２と連通するために側部に吸気口３１を形成した集熱ダクトボックス３０として構成し、これを空気流路２の上端位置で屋根に設置した。

この集熱ダクトボックス３０は、発泡樹脂の断熱材であるフェノールフォーム断熱材とガルバリウム鋼板の複合体を材質とした箱体であり、下向きにハンドリングボックス接続用スリーブ３６を突設している。

また、集熱ボックス３０の上面は屋根を構成するものとして、防水シート、合板、ガルバリウム鋼板で平葺として形成した。

前記ハンドリングボックス接続用スリーブ３６とハンドリングボックス５とは保温付きフレキシブルダクトによる吸気ダクト２５で接続する。

前記集熱ボックス３０を設置した屋根と反対側の屋根も同様に、カラー鉄板（カラーガルバ鋼板）等の金属製屋根板１の直下に屋根勾配を有する空気流路２を形成し、この空気流路２の一端は軒先等（小屋裏の場合もある）に外気取入口３として開口する。

また、棟梁３７の棟上を挟んで集熱ダクトボックス３０に並べて屋根にこの排気ダクトボックス２６を設置した。排気ダクトボックス２６は空気流路２と連通するために側部に吸気口３１を形成した。この排気ダクトボックス２６も集熱ダクトボックス３０と同様に発泡樹脂の断熱材であるフェノールフォーム断熱材とガルバリウム鋼板の複合体を材質とした箱体であり、集熱ダクトボックス３０と同程度の大きさである。

このようにして集熱ダクトボックス３０と排気ダクトボックス２６が棟を挟んで並ぶが、これらの間を前記排気ダクトボックス２６の側部の排気口２７が開口する排気空間２８とした。

また、排気ダクトボックス２６は集熱ダクトボックス３０と同様にハンドリングボックス接続用スリーブ３６を下向きに突設するもので、屋内排気ダクト２９を介してハンドリングボックス５と接続させる。

前記排気空間２８には、集熱ダクトボックス３０と排気ダクトボックス２６に跨るようにして棟換気金物３２を被せる。これにより、全体が小さな屋根が突設するいわゆる、腰屋根的な形状となる。

棟換気金物３２は棟換気金物架台３３とその上の換気金物ジョイント金物３５とで支承され、棟換気金物架台３３は野地固定用アングル３４で集熱ダクトボックス３０と排気ダクトボックス２６に固定され、換気金物ジョイント金物３５はこの棟換気金物架台３３間に架け渡され、その上に棟換気金物３２を支承する結合金物である。

棟換気金物３２は棟換気金物架台３３と組合わさり、雨が内部に入り込まないように、ルーフベント（ベンチレーション）的構造として、曲回する空気の流れが生じるようにしている。

このようにして、太陽光で加熱された金属板である屋根板１が空気流路２へ入った外気を温め、この温められた空気は屋根勾配に沿って上昇して、この加熱空気は集熱ダクトボックス３０に集められてから吸気ダクト２５を介してハンドリングボックス５に入る。

ハンドリングボックス５から立下りダクト１０内を流下し、蓄熱土間コンクリートと床パネルとの間の空気流通空間１３へ入る。この空気流通空間１３では加熱空気が床パネル１２を介して直接床面下を温めるのと、蓄熱土間コンクリートに蓄熱させるのと、床吹出口から温風として直接室内へ吹出されるのとの３通りの暖房作用を行う。

一方、お湯とりコイル１５で、ここに循環配管１６を介して貯湯槽１７から送り込まれる水が加熱され、湯として貯湯槽１７へ蓄えられ、さらにここから給湯配管から各所へ給湯される。

夏季等高温時で暖房の必要のない季節では屋根板１で温められた加熱空気は全部外気に放出して捨てることが必要となる。その場合はハンドリングボックス５内の流出側ダンパー（図示せず）で流出側の一方である立下りダクト１０側を閉塞し、流出側の他の一方である排気ダクト９側を開放すれば、ハンドリングボックス５から加熱空気は屋内排気ダクト２９を介して排気ダクトボックス２６に貯められ、そこから排気ダクトボックス２６の側部の排気口２７が開口する排気空間２８に入り、棟換気金物３２から屋外へ捨てられる。

この場合に、排気ダクトボックス２６を設置した側の屋根も集熱ダクトボックス３０側の屋根と同じく集熱を行うが、ここでの集熱された加熱空気はそのまま排気ダクトボックス２６に送り込まれ、これが排気ダクトボックス２６から排気されることで、屋内排気ダクト２９から排気ダクトボックス２６への送り込みの誘引が行われる。

なお、加熱空気はハンドリングボックス５を通ることでお湯とりコイル１５の加熱は行うので、夏季等高温時でも太陽熱利用で湯が得られることは確保できる。

また、夏の夜間にハンドリングボックス５内の集熱ファン７を運転し、夜間の冷気を金属製屋根板１の直下の空気流路２に取り込み、屋根面からの放射冷却も作用させ、この空気を立下りダクト１０を介して床下蓄熱体と床パネルとの間の空気流通空間１３に送り、床下蓄熱体としての土間コンクリートに蓄冷させることもできる。

さらに、ハンドリングボックス５内の流路切換えダンパーを切り替えて、床下や室内の空気をハンドリングボックス５から排気ダクト９により屋外に送り出すことができ、夏等に室内の蒸し暑い空気を排気することができる。

図４、図５はこの発明の他の実施形態を示すもので、自然換気にこの発明を利用する場合で、排気ダクトボックス２６はこれを屋内排気ダクト２９に接続せずに換気口３８を設けて室内に連通させた。

排気ダクトボックス２６を設置した側の屋根では、太陽光で加熱された金属板である屋根板１が空気流路２へ入った外気を温め、この温められた空気は屋根勾配に沿って上昇して、集熱された加熱空気はそのまま排気ダクトボック２６に送り込まれ、これが排気ダクトボックス２６から排気されることで、換気口３８を介して誘引排気が行われる。

棟換気金物３２が太陽で加熱され、上昇空気を惹起させてここでも誘引排気によるパッシブ換気が可能である。

この発明のソーラーシステムハウスの第１実施形態を示す縦断正面図である。この発明のソーラーシステムハウスの第１実施形態を示す平面図である。この発明のソーラーシステムハウスの第１実施形態を示す全体の説明図である。この発明のソーラーシステムハウスの第２実施形態を示す縦断正面図である。この発明のソーラーシステムハウスの第２実施形態を示す全体の説明図である。従来例を示す縦断側面図である。他の従来例を示す縦断側面図である。

符号の説明

１…屋根板２…空気流路
３…外気取入口４…棟ダクト
５…ハンドリングボックス６…流入側ダンパー
７…集熱ファン８…流出側ダンパー
９…排気ダクト１０…立下りダクト
１１…蓄熱土間コンクリート１２…床パネル
１３…空気流通空間１４…床吹出口
１５…お湯とりコイル１６…循環配管
１７…貯湯槽１８…給湯ボイラー
１９…循環用ダクト２０…吸込口
２１…給湯配管２２…小屋裏
２３…ガラス２４…断熱層
２５…吸気ダクト２６…排気ダクトボックス
２７…排気口２８…排気空間
２９…屋内排気ダクト３０…集熱ダクトボックス
３１…吸気口３２…棟換気金物
３３…棟換気金物架台３４…野地固定用アングル
３５…換気金物ジョイント金物
３６…ハンドリングボックス接合用スリーブ
３７…棟梁３８…換気口
４１…フレキシブルダクト

Claims

屋根板の直下に屋根と同様の勾配を有する空気流路を形成し、この空気流路の下端は空気取入れ口として開口し、また、空気流路の上端位置に集熱ダクトボックスを接続させて屋根に設置し、また、この排気ダクトボックスを棟上を挟んで集熱ダクトボックスに並べて屋根に設置し、この集熱ダクトボックスと排気ダクトボックス間を排気ダクトボックスの側部の排気口が開口する排気空間とし、排気空間には、集熱ダクトボックスと排気ダクトボックスに跨るようにして棟換気金物を被せ、排気ダクトボックスは、屋内排気ダクトと接続させ、または屋内に連通させた、ことを特徴とするソーラーシステムハウス。
排気ダクトの設置した側の屋根も屋根板の直下に屋根と同様の勾配を有する空気流路を形成し、この空気流路の下端は空気取入れ口として開口し、空気流路の上端を排気ダクトボックスに連通させる請求項１記載のソーラーシステムハウス。