JP7169313B2

JP7169313B2 - 住宅、ヒートポンプ空調装置付き住宅及び空調方法

Info

Publication number: JP7169313B2
Application number: JP2020006870A
Authority: JP
Inventors: 梅本大輔; 佳子関谷; 浩中川
Original assignee: パナソニックホームズ株式会社
Priority date: 2020-01-20
Filing date: 2020-01-20
Publication date: 2022-11-10
Anticipated expiration: 2040-01-20
Also published as: JP2021113646A

Description

本発明は、床下空間の空気を床上空間に供給する住宅、ヒートポンプ空調装置付き住宅及び空調方法に関する。

従来、床下空間の空気を床上空間に供給する住宅が知られている。例えば、下記特許文献１は、断熱された基礎と、１階の床と、土間とで囲まれた床下空間の空気を、土間の表面と熱交換することで冷却して床上空間に供給する住宅を提案している。

特開２０１５－２２４４８５号公報

しかしながら、特許文献１の住宅は、季節の変化に伴う床下空間の蓄熱効果が小さく、熱交換による効果も限定的となっていた。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、一年を通して床下空間の蓄熱効果を有効に活用し得る住宅、ヒートポンプ空調設備付き住宅及び空調方法を提供することを主たる目的としている。

本発明は、住宅であって、住宅の１階の床よりも上側に位置する床上空間と、前記床よりも下側に位置する床下空間と、前記床下空間の空気を前記床上空間に供給するための床下空気供給部とを含み、前記床下空間は、少なくとも一部に、周囲から断熱された第１領域を含み、前記第１領域は、ヒートポンプ空調装置の室外機の運転時の排熱を取り込み可能に構成され、前記床下空気供給部は、前記排熱により蓄熱された前記第１領域で熱交換された空気を前記床上空間に供給可能に構成されていることを特徴とする。

本発明の住宅において、前記床下空間は、外気が導入される第２領域を含み、前記第１領域と前記第２領域とは、互いの空気の行き来を許容又は遮断するための第１開閉具を介して接続されているのが望ましい。

本発明の住宅において、前記床下空気供給部には、前記第１領域又は前記第２領域の空気を選択的に前記床上空間に供給可能な切換部が設けられるのが望ましい。

本発明の住宅において、前記第１領域には、前記第１領域内の空気の外部への排出を許容又は遮断するための第２開閉具が設けられるのが望ましい。

本発明の住宅において、前記第１領域には、前記排熱を蓄えるための潜熱蓄熱材が配置されるのが望ましい。

本発明は、上記の住宅と、前記室外機を有する前記ヒートポンプ空調装置とを備えてなる、ヒートポンプ空調装置付き住宅であることを特徴とする。

本発明は、上記のヒートポンプ空調装置付き住宅を用いた空調方法であって、夏季において、前記ヒートポンプ空調装置を冷房運転し、前記室外機の前記排熱を前記第１領域に供給することにより、前記第１領域に蓄熱する第１蓄熱工程と、初冬において、前記第１蓄熱工程を経た前記第１領域で熱交換された空気を前記床上空間に供給する第１床下空気供給工程とを含むことを特徴とする。

本発明の空調方法において、前記第１床下空気供給工程が、前記ヒートポンプ空調装置を停止した状態で行われるのが望ましい。

本発明は、上記のヒートポンプ空調装置付き住宅を用いた空調方法であって、冬季において、前記ヒートポンプ空調装置を暖房運転し、前記室外機の前記排熱を前記第１領域に供給することにより、前記第１領域に蓄熱する第２蓄熱工程と、初夏において、前記第２蓄熱工程を経た前記第１領域で熱交換された空気を前記床上空間に供給する第２床下空気供給工程とを含むことを特徴とする。

本発明の空調方法において、前記第２床下空気供給工程が、前記ヒートポンプ空調装置を停止した状態で行われるのが望ましい。

本発明の住宅において、床下空間は、少なくとも一部に、周囲から断熱された第１領域を含み、第１領域は、ヒートポンプ空調装置の室外機の運転時の排熱を取り込み可能に構成され、床下空気供給部は、前記排熱により蓄熱された前記第１領域で熱交換された空気を床上空間に供給可能に構成されている。

このような住宅は、夏季において、室外機の高温の排熱を第１領域に蓄熱することができ、初冬において、熱交換された第１領域の空気を床上空間に供給することができる。また、この住宅は、冬季において、室外機の低温の排熱を第１領域に蓄熱することができ、初夏において、熱交換された第１領域の空気を床上空間に供給することができる。このため、本発明の住宅は、一年を通して床下空間の蓄熱効果を有効に活用することができる。

本発明の住宅の一実施形態を示す断面図である。図１の床下空間を模式的に示す平面図である。第１領域の空気を床上空間に供給するときの住宅の断面図である。図３の床下空間を模式的に示す平面図である。第２の実施形態の床下空間を模式的に示す平面図である。第３の実施形態の床下空間を模式的に示す平面図である。本発明の空調方法の一実施形態を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき詳細に説明される。
図１は、本実施形態の住宅１を示す断面図である。図１に示されるように、本実施形態の住宅１は、地面Ｇから上方に突出する立ち上がり部を含む基礎２と、基礎２に支持された１階の床３とを含んでいる。これにより、住宅１は、住宅１の１階の床３よりも上側に位置する床上空間４と、床３よりも下側に位置する床下空間５とを含んでいる。床下空間５は、例えば、地面Ｇと基礎２と床３とにより囲まれた空間である。

なお、図１では、基礎２として布基礎が例示されているが、基礎２は、このような態様に限定されるものではなく、例えば、ベタ基礎や杭基礎等、種々の周知の基礎２が適宜採用され得る。

本実施形態の住宅１は、さらに、床下空間５の空気を床上空間４に供給するための床下空気供給部６を含んでいる。このような床下空気供給部６は、床下空間５で地熱等と熱交換された空気を床上空間４に供給することができる。

本実施形態の床下空間５は、少なくとも一部に、周囲から断熱された第１領域７を含んでいる。第１領域７は、例えば、断熱材８により覆われた空間として構成されている。このような第１領域７は、周囲の温度によらず、蓄熱することができる。なお、本明細書において、熱は、周囲の温度よりも高温の熱と、周囲の温度よりも低温の熱とを含むものである。

第１領域７は、ヒートポンプ空調装置９の室外機９ａの運転時の排熱を取り込み可能に構成されるのが望ましい。このような第１領域７は、室外機９ａの高温の排熱と熱交換されることにより暖められ、室外機９ａの低温の排熱と熱交換されることにより冷やされ得る。

本実施形態の床下空気供給部６は、排熱により蓄熱された第１領域７で熱交換された空気を床上空間４に供給可能に構成されている。このような住宅１は、夏季において、室外機９ａの高温の排熱を第１領域７に蓄熱することができ、初冬において、熱交換された第１領域７の空気を床上空間４に供給することができる。また、この住宅１は、冬季において、室外機９ａの低温の排熱を第１領域７に蓄熱することができ、初夏において、熱交換された第１領域７の空気を床上空間４に供給することができる。このため、本実施形態の住宅１は、一年を通して床下空間５の蓄熱効果を有効に活用することができる。

より好ましい態様として、住宅１は、１階の床３の上方に配置される屋根１０と、床３から屋根１０まで延びかつ住宅１の内部と外部とを仕切る外壁１１とを含んでいる。本実施形態の床上空間４は、床３と屋根１０と外壁１１とで囲まれた空間である。なお、図１では、１階建ての住宅１が例示されているが、住宅１は、例えば、２階以上の上層階を含んでいてもよい。この場合の床上空間４は、１階の床３と屋根１０と外壁１１とで囲まれた空間の全体である。

図２は、図１の床下空間５を模式的に示す平面図である。図１及び図２に示されるように、本実施形態の床下空間５は、外気が導入される第２領域１２を含んでいる。第２領域１２は、例えば、基礎２に設けられた換気口１３を介して外気を導入している。このような第２領域１２は、外部の新鮮な空気を床下空間５に導入することができる。

本実施形態の第１領域７と第２領域１２とは、互いの空気の行き来を許容又は遮断するための第１開閉具１４を介して接続されている。第１開閉具１４は、床下空気供給部６の運転状態に応じて制御されるのが望ましい。このような第１開閉具１４は、外部の新鮮な空気を、第２領域１２を介して第１領域７に導入することができる。

第１領域７には、第１領域７内の空気の外部への排出を許容又は遮断するための第２開閉具１５が設けられるのが望ましい。第２開閉具１５は、床下空気供給部６の運転状態に応じて制御されるのが望ましい。このような第２開閉具１５は、第１領域７の空気を外部へ排出することができる。

第１領域７には、例えば、排熱を蓄えるための潜熱蓄熱材（図示省略）が配置されていてもよい。潜熱蓄熱材としては、例えば、パラフィン系潜熱蓄熱材が挙げられる。潜熱蓄熱材は、例えば、断熱材８に沿って配置されている。断熱材８が潜熱蓄熱材で形成されていてもよい。このような第１領域７は、室外機９ａの排熱を効率よく蓄熱することができる。

第１領域７には、室外機９ａの排熱を導入するための導入口１６が設けられるのが望ましい。導入口１６は、例えば、室外機９ａの排気口に連結された導入パイプ１６ａを含んでいる。このような導入口１６は、室外機９ａを住宅１の外部に配置した状態で、室外機９ａの排熱を第１領域７に効率よく導入することができる。

床下空気供給部６には、第１領域７又は第２領域１２の空気を選択的に床上空間４に供給可能な切換部１７が設けられるのが望ましい。本実施形態の切換部１７は、床下空間５に配置されている。床下空気供給部６は、例えば、切換部１７から第１領域７に延びる第１パイプ６ａと、切換部１７から第２領域１２に延びる第２パイプ６ｂと、切換部１７から上方に延びる共通パイプ６ｃと、共通パイプ６ｃから床上空間４に延びる供給パイプ６ｄとを含んでいる。

このような床下空気供給部６は、第１領域７から、第１パイプ６ａ、切換部１７、共通パイプ６ｃ及び供給パイプ６ｄを経て、床上空間４に空気を供給することができる。また、この床下空気供給部６は、第２領域１２から、第２パイプ６ｂ、切換部１７、共通パイプ６ｃ及び供給パイプ６ｄを経て、床上空間４に空気を供給することができる。

床下空気供給部６は、例えば、第１領域７の空気を供給する第１送風部１８と、第２領域１２の空気を供給する第２送風部１９とを有している。第１送風部１８は、第１パイプ６ａに配置されるのが望ましい。第２送風部１９は、第２パイプ６ｂに配置されるのが望ましい。

床下空気供給部６は、切換部１７が第１領域７の空気を床上空間４に供給するように切り換えられたときに第１送風部１８を運転し、切換部１７が第２領域１２の空気を床上空間４に供給するように切り換えられたときに第２送風部１９を運転するのが望ましい。このような床下空気供給部６は、床下空間５の空気をスムーズに床上空間４に供給することができる。なお、送風部は、例えば、切換部１７の下流側の共通パイプ６ｃに１つ設けられていてもよい。

図１及び図２では、切換部１７が、第２領域１２の空気を床上空間４に供給するように切り換えられた第１状態が例示されている。このとき、第１領域７には、ヒートポンプ空調装置９の室外機９ａの運転時の排熱が取り込まれるのが望ましい。

第１領域７と第２領域１２とは、第１状態において、第１開閉具１４が閉じられることで、互いの空気の行き来が遮断されている。一方、第１領域７は、第２開閉具１５が開けられることで、室外機９ａの排熱とともに導入される空気を排出している。このような第１状態の住宅１は、外部の新鮮な空気を、第２領域１２を介して床上空間４に供給可能であるとともに、第１領域７に室外機９ａの排熱を蓄熱することができる。

図３は、第１領域７の空気を床上空間４に供給するときの住宅１の断面図であり、図４は、図３の床下空間５を模式的に示す平面図である。図３及び図４では、切換部１７が、第１領域７の空気を床上空間４に供給するように切り換えられた第２状態が例示されている。このとき、ヒートポンプ空調装置９は、その運転を停止しているのが望ましい。

第１領域７と第２領域１２とは、第２状態において、第１開閉具１４が開けられることで、互いの空気の行き来が許容されている。一方、第１領域７は、第２開閉具１５が閉じられることで、第１領域７の空気を効率よく床上空間４に供給している。このような第２状態の住宅１は、外部の新鮮な空気を第１領域７に供給しつつ、第１領域７で熱交換された空気を床上空間４に供給することができる。

図１ないし図４に示されるように、本実施形態の住宅１は、上記の住宅１と、室外機９ａを有するヒートポンプ空調装置９とを備えてなる、ヒートポンプ空調装置付き住宅２０である。ヒートポンプ空調装置付き住宅２０は、例えば、室外機９ａが床下空間５に隣接する外部に配置されている。このようなヒートポンプ空調装置付き住宅２０は、室外機９ａのメンテナンスが容易であり、ヒートポンプ空調装置９の耐用年数が超えた場合にも交換作業をスムーズに行うことができる。

図５は、第２の実施形態の床下空間５を模式的に示す平面図である。図５に示されるように、ヒートポンプ空調装置付き住宅２０は、例えば、室外機９ａを床下空間５に配置してもよい。第２の実施形態の室外機９ａは、第１領域７に配置されている。第２の実施形態の第１領域７には、室外機９ａに外部の空気を取り込むための導入口１６が設けられている。このようなヒートポンプ空調装置付き住宅２０は、室外機９ａが外部に配置されないので、外観性を向上させることができる。

図６は、第３の実施形態の床下空間５を模式的に示す平面図である。図６に示されるように、ヒートポンプ空調装置付き住宅２０は、例えば、室外機９ａの排熱が床下空間５に導入されるように、基礎２に埋め込まれていてもよい。このようなヒートポンプ空調装置付き住宅２０は、床下空間５及び外部に十分な空間を確保することができ、地面Ｇを有効活用することができる。

次に、図１ないし図４を参酌しつつ、本実施形態のヒートポンプ空調装置付き住宅２０を用いた空調方法が説明される。図７は、本実施形態の空調方法を示すフローチャートである。図７に示されるように、本実施形態の空調方法は、夏季において、ヒートポンプ空調装置９を冷房運転し、室外機９ａの排熱を第１領域７に供給することにより、第１領域７に蓄熱する第１蓄熱工程Ｓ１が行われる。

図１及び図２には、第１蓄熱工程Ｓ１のときの住宅１の空気の流れが矢印で示されている。本実施形態の第１蓄熱工程Ｓ１では、室外機９ａの高温の排熱を第１領域７に供給することができる。第１領域７の空気は、この高温の排熱と熱交換することで、高温状態で蓄熱されるのが望ましい。このような第１蓄熱工程Ｓ１は、夏季において、室外機９ａの高温の排熱を第１領域７に蓄熱することができる。

第１蓄熱工程Ｓ１では、例えば、切換部１７が第２領域１２側に切り換えられ、第２送風部１９が運転されている。このため、第１蓄熱工程Ｓ１では、外部の新鮮な空気を、第２領域１２を介して床上空間４に供給することができる。

本実施形態の空調方法は、初冬において、第１蓄熱工程Ｓ１を経た第１領域７で熱交換された空気を床上空間４に供給する第１床下空気供給工程Ｓ２が行われる。第１床下空気供給工程Ｓ２では、例えば、切換部１７が第１領域７側に切り換えられ、第１送風部１８が運転されている。

図３及び図４には、第１床下空気供給工程Ｓ２のときの住宅１の空気の流れが矢印で示されている。本実施形態の第１床下空気供給工程Ｓ２は、高温状態に蓄熱された第１領域７の空気を床上空間４に供給している。このような第１床下空気供給工程Ｓ２は、第１領域７の空気により、床上空間４を暖めることができる。

第１床下空気供給工程Ｓ２は、ヒートポンプ空調装置９を停止した状態で行われるのが望ましい。すなわち、本実施形態の空調方法は、初冬において、ヒートポンプ空調装置９を運転することなく、床上空間４を暖めることができる。このような第１床下空気供給工程Ｓ２は、ヒートポンプ空調装置９の年間消費電力を低減させることに役立つ。

本実施形態の空調方法は、冬季において、ヒートポンプ空調装置９を暖房運転し、室外機９ａの排熱を第１領域７に供給することにより、第１領域７に蓄熱する第２蓄熱工程Ｓ３が行われる。

図１及び図２には、第２蓄熱工程Ｓ３のときの住宅１の空気の流れが矢印で示されている。すなわち、第２蓄熱工程Ｓ３のときの住宅１の空気の流れは、第１蓄熱工程Ｓ１のときの住宅１の空気の流れと同じである。

本実施形態の第２蓄熱工程Ｓ３では、室外機９ａの低温の排熱を第１領域７に供給することができる。第１領域７の空気は、この低温の排熱と熱交換することで、低温状態で蓄熱されるのが望ましい。このような第２蓄熱工程Ｓ３は、冬季において、室外機９ａの低温の排熱を第１領域７に蓄熱することができる。

本実施形態の空調方法は、初夏において、第２蓄熱工程Ｓ３を経た第１領域７で熱交換された空気を床上空間４に供給する第２床下空気供給工程Ｓ４を含んでいる。第２床下空気供給工程Ｓ４では、例えば、切換部１７が第１領域７側に切り換えられ、第１送風部１８が運転されている。

図３及び図４には、第２床下空気供給工程Ｓ４のときの住宅１の空気の流れが矢印で示されている。すなわち、第２床下空気供給工程Ｓ４のときの住宅１の空気の流れは、第１床下空気供給工程Ｓ２のときの住宅１の空気の流れと同じである。

本実施形態の第２床下空気供給工程Ｓ４は、低温状態に蓄熱された第１領域７の空気を床上空間４に供給している。このような第２床下空気供給工程Ｓ４は、第１領域７の空気により、床上空間４を冷やすことができる。

第２床下空気供給工程Ｓ４は、ヒートポンプ空調装置９を停止した状態で行われるのが望ましい。すなわち、本実施形態の空調方法は、初夏において、ヒートポンプ空調装置９を運転することなく、床上空間４を冷やすことができる。このような第２床下空気供給工程Ｓ４は、ヒートポンプ空調装置９の年間消費電力を低減させることに役立つ。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は、図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施され得る。

１住宅
３床
４床上空間
５床下空間
６床下空気供給部
７第１領域
９ヒートポンプ空調装置
９ａ室外機

Claims

住宅であって、
住宅の１階の床よりも上側に位置する床上空間と、
前記床よりも下側に位置する床下空間と、
前記床下空間の空気を前記床上空間に供給するための床下空気供給部とを含み、
前記床下空間は、少なくとも一部に、周囲から断熱された第１領域と、外気が導入される第２領域とを含み、
前記第１領域は、ヒートポンプ空調装置の室外機の運転時の排熱を取り込み可能に構成され、
前記第１領域と前記第２領域とは、互いの空気の行き来を許容又は遮断するための第１開閉具を介して接続されており、
前記床下空気供給部には、前記第１領域又は前記第２領域の空気を選択的に前記床上空間に供給可能な切換部が設けられる、
住宅。
住宅であって、
住宅の１階の床よりも上側に位置する床上空間と、
前記床よりも下側に位置する床下空間と、
前記床下空間の空気を前記床上空間に供給するための床下空気供給部とを含み、
前記床下空間は、少なくとも一部に、周囲から断熱された第１領域と、外気が導入される第２領域とを含み、
前記第１領域は、ヒートポンプ空調装置の室外機の運転時の排熱を取り込み可能に構成され、
前記第１領域と前記第２領域とは、互いの空気の行き来を許容又は遮断するための第１開閉具を介して接続されており、
前記第１領域には、前記排熱を蓄えるための潜熱蓄熱材が配置される、
住宅。
前記床下空気供給部は、前記切換部から上方に延びる共通パイプを含む、請求項１に記載の住宅。
前記第１領域には、前記第１領域内の空気を外部への排出を許容又は遮断するための第２開閉具が設けられる、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の住宅。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載された住宅と、前記室外機を有する前記ヒートポンプ空調装置とを備えてなる、ヒートポンプ空調装置付き住宅。
ヒートポンプ空調装置付き住宅を用いた空調方法であって、
前記ヒートポンプ空調装置付き住宅は、住宅と、室外機を有するヒートポンプ空調装置とを備えており、
前記住宅は、
前記住宅の１階の床よりも上側に位置する床上空間と、
前記床よりも下側に位置する床下空間と、
前記床下空間の空気を前記床上空間に供給するための床下空気供給部とを含み、
前記床下空間は、少なくとも一部に、周囲から断熱された第１領域と、外気が導入される第２領域とを含み、
前記第１領域は、前記室外機の運転時の排熱を取り込み可能に構成され、
前記第１領域と前記第２領域とは、互いの空気の行き来を許容又は遮断するための第１開閉具を介して接続されており、
前記方法は、
夏季において、前記ヒートポンプ空調装置を冷房運転し、前記室外機の前記排熱を前記第１領域に供給することにより、前記第１領域に蓄熱する第１蓄熱工程と、
初冬において、前記第１蓄熱工程を経た前記第１領域で熱交換された空気を前記床上空間に供給する第１床下空気供給工程とを含む、
空調方法。
前記第１床下空気供給工程が、前記ヒートポンプ空調装置を停止した状態で行われる、請求項６に記載の空調方法。
ヒートポンプ空調装置付き住宅を用いた空調方法であって、
前記ヒートポンプ空調装置付き住宅は、住宅と、室外機を有するヒートポンプ空調装置とを備えており、
前記住宅は、
前記住宅の１階の床よりも上側に位置する床上空間と、
前記床よりも下側に位置する床下空間と、
前記床下空間の空気を前記床上空間に供給するための床下空気供給部とを含み、
前記床下空間は、少なくとも一部に、周囲から断熱された第１領域と、外気が導入される第２領域とを含み、
前記第１領域は、前記室外機の運転時の排熱を取り込み可能に構成され、
前記第１領域と前記第２領域とは、互いの空気の行き来を許容又は遮断するための第１開閉具を介して接続されており、
前記方法は、
冬季において、前記ヒートポンプ空調装置を暖房運転し、前記室外機の前記排熱を前記第１領域に供給することにより、前記第１領域に蓄熱する第２蓄熱工程と、
初夏において、前記第２蓄熱工程を経た前記第１領域で熱交換された空気を前記床上空間に供給する第２床下空気供給工程とを含む、
空調方法。
前記第２床下空気供給工程が、前記ヒートポンプ空調装置を停止した状態で行われる、請求項８に記載の空調方法。