JP2018054221A - 床暖房システム、建物、ユニット建物および建物ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】床をムラなくかつ効率良く暖めることのできる床暖房システムを提供する。【解決手段】床部（４６）の下の床下空間（５７）に設けられる長尺な放熱器１１を備える床暖房システム１０である。床部は、並列された複数の床小梁５３に床板５４が支持されて構成されて、床板５４の下に、２つの床小梁５３に挟まれた長尺な小梁間空間５５が複数形成されている。放熱器１１は、３つ以上の小梁間空間５５をわたして設けられている。【選択図】図２

Description

本開示は、建物の床下空間を利用する床暖房システム、それが設けられた建物、ユニット建物および建物ユニットに関する。

建物において、床下空間を利用して室内や床を暖める床暖房システムが考えられている（特許文献１、２参照）。これらの床暖房システムは、床下空間に放熱器を設け、放熱器からの輻射熱や床を構成する部材を介する伝導熱や暖められた床下空間の空気の熱により、床を暖める。

特開２０１２−１２２６５６号公報 特開２００２−６１８５４号公報

しかしながら、上記した各床暖房システムは、床をムラなくかつ効率良く暖める観点から改良の余地がある。

本開示は、上記の事情に鑑みて為されたもので、床をムラなくかつ効率良く暖めることのできる床暖房システムを提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本開示の床暖房システムは、床部の下の床下空間に設けられる長尺な放熱器を備え、前記床部は、並列された複数の床小梁に床板が支持されて構成されて、前記床板の下に２つの前記床小梁に挟まれた長尺な小梁間空間が複数形成され、前記放熱器は、３つ以上の前記小梁間空間をわたして設けられていることを特徴とする。

ここで、前記放熱器は、複数用いられ、それぞれが少なくとも一部が異なる前記小梁間空間をわたして設けられている構成とすることができる。また、前記放熱器は、長尺方向が前記各床小梁に対して傾斜されて設けられている構成とすることができる。さらに、前記放熱器は、長尺方向が前記各床小梁に直交されて設けられている構成としてもよい。加えて、前記床下空間は、密閉されている構成とすることができる。

また、上記した床暖房システムの前記放熱器を前記床下空間に備えている建物としてもよい。さらに、上記した床暖房システムの前記放熱器を下階の建物ユニットと上階の建物ユニットとの間の前記床下空間に備えているユニット建物としてもよい。その場合、上方に組み付けられる建物ユニットの前記床部の前記各床小梁の位置に対応させて、工場で予め天井部の上面に前記放熱器が設けられている構成としてもよい。

このように構成された本開示の床暖房システムは、１台の放熱器で３つ以上の小梁間空間の中で対流を生じさせることができるので、床をムラなくかつ効率良く暖めることができる。

ここで、前記放熱器は、複数用いられ、それぞれが少なくとも一部が異なる前記小梁間空間をわたして設けられている構成であれば、より多くの小梁間空間の中で対流を生じさせることができるので、床部をより広範囲に亘りムラなく暖めることができる。また、前記放熱器は、長尺方向が前記各床小梁に対して傾斜されて設けられている構成であれば、効率良く３つ以上の小梁間空間をわたして各放熱器を設けることができ、広範囲に亘り暖めることができる。さらに、前記放熱器は、長尺方向が前記各床小梁に直交されて設けられている構成であれば、最も効率良く３つ以上の小梁間空間をわたして各放熱器を設けることができ、広範囲に亘り暖めることができる。加えて、前記床下空間は、密閉されている構成であれば、暖めた空気を床下空間の外部に逃がすことなく各小梁間空間で対流させることができ、その各小梁間空間の空気を効率良く暖めることができる。

また、上記した床暖房システムの前記放熱器を前記床下空間に備えている建物であれば、床部をムラなくかつ効率良く暖めることができる。さらに、上記した床暖房システムの前記放熱器を下階の建物ユニットと上階の建物ユニットとの間の前記床下空間に備えているユニット建物であれば、床部をムラなくかつ効率良く暖めることができる。上方に組み付けられる建物ユニットの前記床部の前記各床小梁の位置に対応させて、工場で予め天井部の上面に前記放熱器が設けられている構成であれば、放熱器を設けた建物ユニットの上に対応する建物ユニットを組み付けるだけで、各床小梁に対して上記した位置関係として各放熱器を床下空間内に設けることができる。

本開示に係る床暖房システムの一実施形態に係る一例としての床暖房システムの構成を模式的に示す説明図である。 ２階リビングに対応させて２つの放熱器を設けた様子を示す説明図である。 ２階床下空間における各距離を示す説明図である。 ２つの放熱器と各床小梁（各小梁間空間）との位置関係を示す説明図である。 比較例における２つの放熱器と各床小梁（各小梁間空間）との位置関係を示す説明図である。 ２つの放熱器と各床小梁（各小梁間空間）との他の例の位置関係を示す説明図である。

以下に、本開示に係る床暖房システムの一例としての実施例１の床暖房システム１０について図面を参照しつつ説明する。なお、図１は、１階床下空間５６や２階床下空間５７に各放熱器１１を設ける様子を模式的に示したものであり、各放熱器１１の配置関係は他の図面と必ずしも一致しない。また、図４から図６では、各放熱器１１により暖められた空気が広がる範囲を一点鎖線で示しているが、当該一点鎖線は模式的に示すものであり、必ずしも実際の態様とは一致しない。

本開示に係る床暖房システムの一実施形態に係る実施例１の床暖房システム１０を、図１から図６を用いて説明する。床暖房システム１０は、建物の床下空間を利用して室内や床を暖めるものであり、実施例１では、建物の一例としてのユニット建物３０に適用した例を示している。

そのユニット建物３０は、図１に示すように、基礎３１の上に建物ユニット３２が設けられて構成される。その基礎３１は、土台となる基礎底盤コンクリート３３と、その側縁から立ち上がる基礎側壁コンクリート３４と、を有する。建物ユニット３２は、基礎側壁コンクリート３４の上に設けられた１階部分を形成する１階建物ユニット３５と、その上に組付けられた２階部分を形成する２階建物ユニット３６と、を有する。

その１階建物ユニット３５は、工場で予め形成された箱状を呈する。１階建物ユニット３５は、基礎側壁コンクリート３４の上で立ち上がりつつ外周面となる１階外壁部３７と、上端面となる１階天井部３８と、下端面となる１階床部３９と、で１階居室空間４１を形成する。その１階居室空間４１は、複数の内壁部４２により複数の１階居室４３に区画され、図１の例では４つの１階居室４３が形成されている。

また、２階建物ユニット３６は、工場で予め形成された箱状を呈する。この２階建物ユニット３６は、外周面となる２階外壁部４４と、上端面となる２階天井部４５と、下端面となる２階床部４６と、で２階居室空間４７を形成する。その２階居室空間４７は、複数の内壁部４８により複数の２階居室４９に区画され、図１の例では３つの２階居室４９が形成されて、図１を正面視して最も右側が２階リビング５１とされている。その２階床部４６は、図２から図４に示すように、鉛直方向の上側（上方）から見て（以下では平面視するともいう）矩形状に設けられた床梁５２（図４参照）と、その内側に設けられた複数の床小梁５３と、それらに支持された床板５４と、で構成される。その各床小梁５３は、金属材料から為る長尺な棒状を呈し、平面視して矩形状の床梁５２の内側で短辺方向に架け渡して設けられている。２階床部４６では、各床小梁５３が長さ寸法よりも小さな間隔で長辺方向に並列されて、床板５４の下方に各床小梁５３に挟まれるとともに平面視して短辺方向に伸びる長方形状を呈する小梁間空間５５が複数形成されている。

このユニット建物３０では、１階建物ユニット３５の下方に１階床部３９と基礎３１とに囲まれた１階の１階床下空間５６が形成されている。また、ユニット建物３０では、１階建物ユニット３５と２階建物ユニット３６との間に２階床部４６と１階天井部３８と２階外壁部４４と１階外壁部３７とに囲まれた２階の２階床下空間５７が形成されている。この１階床下空間５６および２階床下空間５７を利用して床暖房システム１０が設けられる。

床暖房システム１０は、１階床下空間５６および２階床下空間５７に設けられた複数の放熱器１１と、その熱源としてのヒートポンプ１２と、を備える。各放熱器１１は、図３に示すように、全体に長尺な直方体形状を呈し、細長い筒状を呈し折り返されて並列された放熱管１１ａと、それが伸びる方向に並列されつつ当該放熱管１１ａが貫通された複数の放熱フィン１１ｂと、を有する。その放熱管１１ａは、熱媒体配管１３を介してヒートポンプ１２に接続され、ヒートポンプ１２から一端に送られた熱媒体を通して他端からヒートポンプ１２へと送り返して熱媒体を循環させる。そのヒートポンプ１２は、図１に示すように、空気中の熱エネルギーを吸収させた熱媒体を、熱媒体配管１３を通して各放熱器１１に供給する。これにより、各放熱器１１は、設置された箇所の周辺に向けて放熱することができる。この各放熱器１１は、基礎３１や１階天井部３８に配置されて、１階床下空間５６および２階床下空間５７に設けられる。このとき、各放熱器１１は、基礎３１や１階天井部３８との間に断熱材を介在させて設けることで、放出した熱を効率良く利用できる。また、１階床下空間５６や２階床下空間５７における１階床部３９や２階床部４６を除く箇所に適宜断熱材を設けることで、１階床部３９や２階床部４６をより効率良く暖めることができる。

床暖房システム１０は、温度設定等の所望の運転を設定するためのコントローラを有し、そのコントローラが１階居室空間４１または２階居室空間４７に適宜設けられる。なお、実施例１では、各放熱器１１を個別にヒートポンプ１２に接続（並列に接続）しているが、各放熱器１１を直列に接続させてもよく、並列と直列とを組み合わせて接続してもよく、実施例１の構成に限定されない。また、単一のヒートポンプ１２を用いているが、複数のヒートポンプ１２を用いてもよく、実施例１の構成に限定されない。

実施例１の床暖房システム１０は、１階床下空間５６に４つの放熱器１１を設けるとともに、２階床下空間５７に２つの放熱器１１を設けている。そして、床暖房システム１０は、１階居室空間４１に対しては、各放熱器１１で暖めた１階床下空間５６の空気を送ることで、１階床部３９に加えて各１階居室４３を積極的に暖める。これに応じて、１階床部３９には、１階床下空間５６と１階居室空間４１とを繋ぐ通気口５８が適宜設けられている。この通気口５８には、ブラインド状の羽根板を平行に取り付けたガラリが設けられている。

また、実施例１の床暖房システム１０は、２階居室空間４７に対しては、２階リビング５１のみを暖める対象としており、２階床下空間５７の空気を送ることなく２階リビング５１の２階床部４６を暖めて、間接的に２階リビング５１も暖める。これに応じて、２階床部４６には通気口５８が設けられてなく、２階床下空間５７は密閉されている。そして、２階床下空間５７では、図２および図４に示すように、２階リビング５１の２階床部４６における各床小梁５３すなわち小梁間空間５５の位置に応じて、２つの放熱器１１を配置している。具体的には、各放熱器１１は、平面視して、２つ以上の床小梁５３を横切り３つ以上の小梁間空間５５をわたして設けられている。そして、実施例１では、２階床下空間５７に設けた２つの放熱器１１を、互いに異なる床小梁５３を横切る位置関係とし、わたす小梁間空間５５が２つ以上は重複しないものとしている。詳細には、左側の放熱器１１は、平面視して、左から２番目から同５番目までの４つの床小梁５３を横切り、左から２番目から同６番目までの５つの小梁間空間５５をわたして設けられている。また、右側の放熱器１１は、平面視して、左から６番目から同９番目までの４つの床小梁５３を横切り、左から６番目から右端までの５つの小梁間空間５５をわたして設けられている。さらに、実施例１では、各床小梁５３が伸びる方向における２つの放熱器１１の位置を異ならせている。

実施例１では、床暖房システム１０をユニット建物３０に適用しているので、上方に組み付けられる２階建物ユニット３６の２階床部４６の各床小梁５３の位置に上述したように対応させて、１階建物ユニット３５の１階天井部３８の上面に工場で予め各放熱器１１を設けている。なお、各放熱器１１は、２階建物ユニット３６を組み付ける際に設置してもよく、実施例１に限定されない。

次に、実施例１の床暖房システム１０の動作について説明する。

まず、コントローラにより設定温度を設定して駆動させると、熱源としてのヒートポンプ１２が熱媒体配管１３を介して熱媒体を各放熱器１１に供給して、各放熱器１１から放熱させる。その熱は、輻射により１階床部３９や２階床部４６に伝わるとともに、同じく暖められた金属製の各床小梁５３からの熱伝導により各床部に伝わり、かつ各放熱器１１の周囲の空気を介する対流により各床部に伝わる。そして、１階居室空間４１は、上記した作用に加えて、暖められた１階床下空間５６の空気が通気口５８から送られることで、１階床部３９とともに各１階居室４３の空気が暖められる。

また、２階リビング５１は、２階床部４６に通気口５８が設けられていないので、暖められた２階床下空間５７の空気が逃げることなく２階床部４６を暖める。ここで、２階床下空間５７は、図３に示すように、各放熱器１１から２階床部４６や各床小梁５３までが近いので、各床小梁５３により遮られて大きな対流が生じ難く、暖められた空気が各放熱器１１の上方に位置する小梁間空間５５に向かい、その中で対流を生じさせる。実施例１では、２階床下空間５７の高さＤ１が約３３０ｍｍであり、小梁間空間５５の長さＤ２が約１２５ｍｍであり、各放熱器１１の高さＤ３が約１１０ｍｍである。このような位置関係において２階床下空間５７に各放熱器１１を設置すると、各放熱器１１から２階床部４６までの距離Ｄ４が１７０ｍｍ前後となり、その距離では上記した作用が生じる。

このことを考慮して、本開示に係る床暖房システム１０では、各放熱器１１を２つ以上の床小梁５３を横切り３つ以上の小梁間空間５５をわたして設けている。このため、図２に矢印で示すように、平面視して左側の放熱器１１は、左から２番目から同６番目までの５つの小梁間空間５５の空気を暖め、平面視して右側の放熱器１１は、同６番目から右端までの５つの小梁間空間５５の空気を暖める。すると、各小梁間空間５５では、空気の対流を妨げる突起物等が存在しないので、図４に矢印で示すように、暖められた空気は各小梁間空間５５内で対流し、一点鎖線で示す範囲に拡がる。このため、２階リビング５１の２階床部４６は、殆ど全ての領域が暖かくなり、２階リビング５１を暖めることができる。これにより、１階床部３９および各１階居室４３や２階床部４６および２階リビング５１を所望の設定温度とする床暖房が行われる。

この作用を比較するための比較例として、各放熱器１１を配置した例を図５に示す。この比較例は、ユニット建物３０および各放熱器１１の構成は実施例１と等しいものとし、各放熱器１１の配置のみが異なるものとしている。比較例では、左側の放熱器１１が左から３番目の床小梁５３の下方でそれと並列に設けられ、右側の放熱器１１が右から２番目の小梁間空間５５の下方でそれと並列に設けられている。すなわち、左側の放熱器１１が１つの床小梁５３を横切り２つの小梁間空間５５をわたして設けられ、右側の放熱器１１が１つも床小梁５３を横切ることなく１つの小梁間空間５５内に設けられている。すると、左側の放熱器１１は、左から２番目と同４番目の床小梁５３に遮られて、左から３番目から同４番目までの２つの小梁間空間５５の空気しか暖められない。また、右側の放熱器１１は、右から２番目と同３番目の床小梁５３に遮られて、右から２番目の１つの小梁間空間５５の空気しか暖められない。すると、この比較例では、２階リビング５１の２階床部４６において、左から３番目、４番目および９番目の小梁間空間５５に相当する箇所のみが暖かくなり、他の７つの小梁間空間５５に相当する箇所が冷たいままとなる。このことは、長尺方向が各床小梁５３の伸びる方向に傾斜させて放熱器１１を設けた場合であっても、１つ以下の床小梁５３を横切り２つ以下の小梁間空間５５をわたして設けられている場合には同様である。

この比較例と比べて明らかなように、床暖房システム１０は、平面視して対象とする床部（実施例１では２階床部４６）よりも小さい放熱器１１を用いた場合であっても、比較例のように暖かい箇所と冷たい箇所とが存在することのようなムラを生じさせることなく、当該床部をより広範囲に亘り暖めることができる。このため、床暖房システム１０は、対象とする床部をムラなく暖めることができ、その床部の上の居室（実施例１では２階リビング５１）の主要な暖房や補助的な暖房として用いることができる。

本開示に係る床暖房システムの一実施例の床暖房システム１０は、以下の各作用効果を得ることができる。

床暖房システム１０は、２つ以上の床小梁５３を横切り３つ以上の小梁間空間５５をわたして、放熱器１１を設けている。このため、床暖房システム１０は、放熱器１１の上方に位置する３つ以上の小梁間空間５５の中で対流を生じさせることができ、その各小梁間空間５５の上端を規定する床板５４すなわち２階床部４６をより広範囲に亘りムラなく暖めることができる。また、床暖房システム１０は、各床小梁５３（各小梁間空間５５）に対する位置関係を設定することで広範囲に亘り暖めることを可能とするので、対象とする２階リビング５１の２階床部４６よりも小さな放熱器１１であっても効率良く当該２階床部４６を暖めることができる。これにより、床暖房システム１０は、大きな放熱器を用いることと比較して、自身の製造および設置のコストを抑制できるとともに、ランニングコストも抑制できる。

また、床暖房システム１０は、互いに少なくとも一部が異なる床小梁５３を横切り互いに異なる小梁間空間５５をわたすように、複数の放熱器１１を設けている。このため、床暖房システム１０は、より多くの小梁間空間５５の中で対流を生じさせることができるので、２階床部４６をより広範囲に亘りムラなく暖めることができる。また、床暖房システム１０は、対象とする２階リビング５１の２階床部４６よりも小さな放熱器１１を複数設けることで、２階床部４６を広範囲に亘り暖めているので、様々な大きさや形状の居室にも効率良く対応することができ、汎用性を持たせることができる。さらに、床暖房システム１０は、各床小梁５３が伸びる方向における２つの放熱器１１の位置を異ならせているので、２階リビング５１の２階床部４６をより広範囲に亘り暖めることができる。

さらに、床暖房システム１０は、長尺方向を各床小梁５３の伸びる方向に直交させて各放熱器１１を設けている。このため、床暖房システム１０は、最も効率良く２つ以上の床小梁５３を横切り３つ以上の小梁間空間５５をわたして各放熱器１１を設けることができ、広範囲に亘り暖めることができる。

床暖房システム１０は、密閉した２階床部４６において、２つ以上の床小梁５３を横切り３つ以上の小梁間空間５５をわたして各放熱器１１を設けている。このため、床暖房システム１０は、暖めた空気を２階床下空間５７の外部に逃がすことなく各小梁間空間５５で対流させることができ、各小梁間空間５５の空気を効率良く暖めることができる。

ユニット建物３０は、床暖房システム１０を設けているので、床部（実施例１では２階リビング５１の２階床部４６）をムラなくかつ効率良く暖めることができる。

１階建物ユニット３５は、上方に組み付けられる２階建物ユニット３６の２階床部４６の各床小梁５３に対応させて、工場で予め天井部の上面に各放熱器１１を設けている。このため、１階建物ユニット３５の上に２階建物ユニット３６を組み付けるだけで、各床小梁５３に対して上記した位置関係として各放熱器１１を２階床下空間５７内に設けることができる。これにより、ユニット建物３０は、工期が延びることを抑制しつつ床暖房システム１０を設けることができる。

したがって、本開示に係る床暖房システムとしての実施例１の床暖房システム１０では、床（実施例１では２階リビング５１の２階床部４６）をムラなくかつ効率良く暖めることができる。

以上、本開示の床暖房システムおよび床暖房システムを実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施例１では、適用する建物としてユニット建物３０を例示していたが、並列された複数の床小梁に床板が支持されて構成される床部を有するものであれば、軸組建物に適用してもよく、他の構成の建物に適用してもよく、実施例１の構成に限定されない。

また、実施例１では、長尺方向を各床小梁５３の伸びる方向に直交させて各放熱器１１を設けていたが、２つ以上の床小梁５３を横切り３つ以上の小梁間空間５５をわたしていれば、長尺方向を各床小梁５３の伸びる方向に傾斜させて各放熱器１１を設けてもよく、実施例１の構成に限定されない。この一例を図６に示す。この図６の例では、平面視して左側の放熱器１１は、左から２番目から同５番目までの４つの小梁間空間５５の空気を暖め、平面視して右側の放熱器１１は、同６番目から同９番目までの４つの小梁間空間５５の空気を暖める。このように、図６の例では、実施例１と同様に、ムラを生じさせることなく広範囲に亘り暖めることができる。また、このような構成とすると、放熱器１１は、実施例１の構成と比較して、各小梁間空間５５に対応する面積を大きくできるので、各小梁間空間５５の空気をより暖めることができる。このため、放熱器１１の性能および長さ寸法と、対象とする２階床部４６の大きさと、求められる暖房性能と、を適宜考慮して、各床小梁５３の伸びる方向に対する長尺方向の傾斜を設定して各放熱器１１を設けることで、ムラなくかつより効率良く床を暖めることができる。

さらに、実施例１では、各床小梁５３と放熱器１１との位置関係を２階リビング５１のみに対応させていたが、他の２階居室４９に対応させてもよく、２階居室空間４７の全体に対応させてもよく、１階居室空間４１（その１階居室４３）に対応させてもよく、実施例１の構成に限定されない。なお、１階居室空間４１（その１階居室４３）に対応させる場合には、上記した効果を最大限得るためには１階床部３９に各通気口５８を設けないことが望ましい。加えて、ユニット建物３０を２階建てとしていたが、平屋でもよく３階建て以上でもよく、実施例１の構成に限定されない。その場合であっても、いずれの階の居室空間（居室）に対応させてもよい。

実施例１では、上記した構成の放熱器１１を用いていたが、２つ以上の床小梁５３を横切り３つ以上の小梁間空間５５をわたすことのできる長尺な形状を呈し熱を放出できるものであれば、例えば、放熱管を剥き出しにしたものや、電熱線を用いたものや、レンガ等の蓄熱体を組み合わせたものでもよく、実施例１の構成に限定されない。

１０ 床暖房システム
１１ 放熱器
３０ ユニット建物
３２ 建物ユニット
４６ （床部の一例としての）２階床部
５３ 床小梁
５４ 床板
５５ 小梁間空間
５７ （床下空間の一例としての）２階床下空間

Claims (8)

1. 床部の下の床下空間に設けられる長尺な放熱器を備え、
   前記床部は、並列された複数の床小梁に床板が支持されて構成されて、前記床板の下に２つの前記床小梁に挟まれた長尺な小梁間空間が複数形成され、
   前記放熱器は、３つ以上の前記小梁間空間をわたして設けられていることを特徴とする床暖房システム。
2. 前記放熱器は、複数用いられ、それぞれが少なくとも一部が異なる前記小梁間空間をわたして設けられていることを特徴とする請求項１に記載の床暖房システム。
3. 前記放熱器は、長尺方向が前記各床小梁に対して傾斜されて設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の床暖房システム。
4. 前記放熱器は、長尺方向が前記各床小梁に直交されて設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の床暖房システム。
5. 前記床下空間は、密閉されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の床暖房システム。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の床暖房システムの前記放熱器を前記床下空間に備えていることを特徴とする建物。
7. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の床暖房システムの前記放熱器を下階の建物ユニットと上階の建物ユニットとの間の前記床下空間に備えていることを特徴とするユニット建物。
8. 請求項７に記載のユニット建物を構成する建物ユニットであって、上方に組み付けられる建物ユニットの前記床部の前記各床小梁の位置に対応させて、工場で予め天井部の上面に前記放熱器が設けられていることを特徴とする建物ユニット。