JP4694168B2 - 床暖房建築物 - Google Patents

Description

本発明は、床暖房建築物、詳しくは、土壌に蓄熱した熱を熱源として床暖房を図る建築物に関する。

この種の建築物として、下記の刊行物のものが知られている。

特許第３０４９５３６号公報

この特許文献で示された床暖房は、それ以前のものと比して熱源が大きく相違し、熱源を土壌に蓄熱した熱とする点で画期的なものであった。それ故に、その改良の余地が多々残されている。

本発明は、上記問題点を解決するためになされ、土壌に蓄熱した熱を熱源とした床暖房の更なる改良を図ることを目的とする。

かかる課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の建築物では、土壌に蓄熱した熱を熱源とした床暖房を図るに当たり、建築物の基礎部分の土壌を蓄熱状態とするために該土壌表面に設置される複数の発熱体を層で覆った土壌蓄熱システムを備え、該土壌蓄熱システムが有する前記複数の発熱体の発熱総容量を、建築物床と前記土壌蓄熱システムの前記層の表層との間に介在する建築材により前記建築物床と前記表層との間に形成される隔たりと、前記深夜電力の通電を受ける契約に基づく電力契約時間とに応じて設定され、前記隔たりが広いほど発熱容量が増大し、前記電力契約時間が短いほど発熱容量が増大するよう発熱総容量を設定した。

建築物床と前記土壌蓄熱システムの前記層の表層との間に介在する建築材により前記建築物床と前記表層との間に形成される隔たりは、土壌に蓄熱した熱の建築物床に対する放射に影響を及ぼすので、この隔たりを考慮して土壌蓄熱システムの複数の発熱体の発熱総容量を設定する本発明によれば、土壌に蓄熱した熱を熱源とした建築物床暖房の暖房効率を高めることができる。よって、本発明によれば、暖房効率の向上により、そのコスト低減を図ることができる。

この場合、上記した隔たりが０〜３００ｍｍの範囲にあるとき、発熱体の発熱総容量をｍ^２当たり１６０〜２００Ｗの範囲とすれば、床暖房としての熱源として大きな不足や過剰を押さえることができ好ましい。もっとも、床暖房の過不足をある程度許容するならば、上記範囲を若干程度広くすることもできる。

かかる課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の建築物では、土壌蓄熱システムが有する前記複数の発熱体の発熱総容量を、前記深夜電力の通電を受ける契約に基づく電力契約時間をも考慮して設定し、該電力契約時間が短いほど発熱容量が増大するよう設定した。

複数の発熱体への通電の様子は、発熱体の発熱総容量を規定し、この発熱総容量は土壌の蓄熱状況に影響を与える。深夜電力をこうした発熱体の発熱に用いる場合、その通電時間は、深夜電力の通電を受ける契約に基づく電力契約時間となる。本発明は、この電力契約時間を考慮して土壌蓄熱システムの複数の発熱体の発熱総容量を設定するので、電力契約時間での発熱体通電による土壌の蓄熱状況を、土壌に蓄熱した熱を熱源とした建築物床暖房に適したものとできる。よって、本発明によれば、電力契約時間での発熱体通電による暖房効率の向上が可能となる。

この場合電力契約時間に応じて設定した発熱総容量を、建築物床と前記土壌蓄熱システムの前記層の表層との間に介在する建築材により前記建築物床と前記表層との間に形成される隔たりが広いほど発熱容量が増大するよう補正することもできる。こうすれば、より一層の暖房効率の向上が可能となるばかりか、コスト低減でも有益となる。

また、本発明の建築物では、土壌に蓄熱した熱を熱源とした床暖房を図るに当たり、加熱制御手段により、建築物床の温度を検出する床温センサの出力状況に基づいて、前記土壌蓄熱システムが有する前記発熱体の加熱制御の要否を判断し、該加熱制御を深夜電力を用いて行うようにした上で、この制御手段の行う発熱体加熱制御の一つとして、床温センサからの出力状況に拘わらず、二日に一日の頻度で、前記深夜電力による前記発熱体の加熱制御を実行する制御モードを有する。

複数の発熱体の発熱は、深夜電力を利用した発熱体通電に限られる。こうした場合、床温センサの感度が低いと、そのセンサ出力に基づく発熱体の加熱制御では、深夜電力を利用した発熱体通電を全く実行しないまま、その夜間を過ぎ翌日の日中となることがある。例えば、床温度の推移が約１℃程度であれば、センサ感度がこの１℃の温度推移を検知できないと、深夜電力を利用した発熱体通電を全く実行しないまま、翌日の日中となることがある。発熱体通電が深夜電力に限られることから、この日中の間においては発熱体通電は行われず、翌日の夜を迎えることがある。つまり、発熱体通電による発熱（土壌への蓄熱）を全く行わず一日（非蓄熱日）が経過してしまうことがある。そうすると、この非蓄熱日が経過する間に、土壌の蓄熱状態が熱が不足した事態となりえ、この非蓄熱日以降の土壌の蓄熱では、床暖房としての熱源として不足となり勝ちである。

こうした事態は、床温センサの感度向上を図れば解決するが、センサ感度向上に伴い、コスト増大をもたらすと共に、発熱体の通電のＯＮ・ＯＦＦが繰り返されるいわゆるハンチングが起きるので、現実的な解決とはならない。

しかしながら、本発明では、床温センサからの出力状況に拘わらず、二日に一日の頻度で深夜電力による発熱体の加熱制御を実行するので、非蓄熱日の翌日夜には深夜電力による発熱体加熱・土壌の蓄熱を図ることができる。よって、センサ感度の向上を図ることなく、土壌の蓄熱の熱を熱源として好適に床暖房を実現でき、コスト的に有益である。

本発明の建築物では、複数の発熱体で得られる発熱容量を可変制御する上で、前記土壌蓄熱システムは、前記複数の発熱体を個別に、或いは複数個の発熱体を単位とする発熱体ユニットごとに通電可能に前記発熱体を備え、前記制御手段は、通電対象となる発熱体個数、或いは発熱体ユニット数を変えることで、前記発熱体の発熱容量を可変制御したり、前記土壌蓄熱システムは、発熱体への給電ラインに対する前記複数の発熱体の接続状況を直列・並列に切り換え可能に前記発熱体を備え、前記制御手段は、前記複数の発熱体の接続状況を直列・並列のいずれかに切り換えた後、前記発熱体への通電を実行して前記発熱体の発熱容量を可変制御するよう構成することができる。

既述したように、複数の発熱体で得られる発熱総容量は土壌の蓄熱状況に影響を与えることから、この発熱総容量が可変するよう発熱体への通電状況を制御する本発明によれば、発熱体通電による土壌の蓄熱状況を、土壌に蓄熱した熱を熱源とした建築物床暖房に適したものとできるので、発熱体通電による暖房効率の向上が可能となる。

このように複数の発熱体で得られる発熱総容量を可変制御するに当たり、建築物床の温度を検出する床温センサと、建築物周囲の外気温度を検出する外気温センサのセンサ出力を対比し、外気温度が建築物床温度より低くて両温度の温度差が大きいほど、発熱体の発熱容量が大きくなるようにすることができる。こうすれば次の利点がある。

外気温度が建築物床温度より低いと、一般的には、床暖房を高めの温度とすることが望ましい。よって、外気温度が建築物床温度より低くて両温度の温度差が大きいほど、発熱総容量が大きくなるようにすれば、大きな発熱総容量で高めの床暖房が可能となるので、快適な暖房環境を得ることができ、好ましい。

本発明は、土壌に蓄熱した熱を熱源として床暖房を図る建築物そのものの他、建築物の設計方法としても適用することができる。

次に、本発明に係る床暖房建築物の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は床暖房建築物の概要を説明するための説明図、図２は土壌蓄熱システムの構成と建築物床との関係を説明するための説明図である。

図示するように、本実施例の床暖房建築物ＹＫは、建築物Ｋの基礎部分に、土壌蓄熱システム１００を備え、その制御装置２００を例えば建築物壁面に有する。この土壌蓄熱システム１００は、土壌を蓄熱状態とするためのものであり、図２に詳しく示すように、建築物Ｋの基礎部分の土壌Ｄの上面側から、第１砂層１０１と、電気抵抗加熱パネル１０２と、第２砂層１０３と、砕石層１０４と、コンクリ層１０５とを有する。

この構成は、既存の構成と変わるものではなく、本実施例では、第１砂層１０１を、小石の無い山砂等を用いて約３０ｍｍの層とし、プレート等にて転圧形成した。電気抵抗加熱パネル１０２は、平板状を成し、水密性を持って折り返し備えた電気抵抗加熱線により、面状に発熱する構成を備え、第１砂層１０１の上面に複数設置されている。第２砂層１０３は、第１砂層１０１上の電気抵抗加熱パネル１０２を覆い尽くすよう形成され、小石の無い山砂等を用いて約１００ｍｍの層とされている。砕石層１０４は、砕石を約１２０ｍｍの厚さで敷き詰め、これをプレート等にて転圧して形成されている。コンクリ層１０５は、約１５０ｍｍの厚みとされ、その下層への水の浸入回避、下層保護等の機能を果たす。コンクリ層１０５は、建築物Ｋの基礎コンクリートと一体とされ、地表面ＧＬより上方に位置する。なお、コンクリ層１０５と砕石層１０４との境界には、防湿フィルム１０６を介在させてある。

上記構成を備える土壌蓄熱システム１００は、電気抵抗加熱パネル１０２への通電により当該パネルを発熱させ、土壌Ｄを蓄熱状態とし、この土壌Ｄに逆ドーム状の蓄熱層Ｄｈを形成する。こうした蓄熱層Ｄｈの形成の様子についても、既存のものと変わるものではない。

上記した土壌蓄熱システム１００の上方に位置する建築物床１５０は、本実施例では、土壌蓄熱システム１００の側から、大引１５１、根太１５２、床下地材１５３、フローリング材１５４を備え、大引１５１と根太１５２にて、建築物床１５０と土壌蓄熱システム１００の表層との間の隔たりｔを形成する。つまり、大引１５１や根太１５２の寸法やその組構造を変えることで、上記の隔たりｔを種々のものとできる。例えば、大引１５１や根太１５２を撤廃してコンクリ層１０５の上面に床下地材１５３を設けてフローリング材１５４を敷き詰めれば、上記の隔たりｔはゼロとなる。

制御装置２００は、図１に示すように、送電線からの給電を受け、土壌蓄熱システム１００の電気抵抗加熱パネル１０２に通電を図る。制御装置２００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の論理演算回路を備え、電気抵抗加熱パネル１０２への通電制御を行う制御部２０２と、電気抵抗加熱パネル１０２への通電プログラム等を記憶したメモリ部２０４と、建築物床１５０の温度（床温）を検出する床温センサ２１０や外気温度を検出する外気温センサ２１２等との接続を図るＩ／Ｏ部２０６等を有する。

次に、上記した構成の床暖房建築物ＹＫに土壌蓄熱システム１００を設置する際の土壌蓄熱システム１００の様子について説明する。図３は土壌蓄熱システム１００が有する複数の電気抵抗加熱パネル１０２の発熱総容量の設定の様子を示す説明図である。

床暖房建築物ＹＫの床暖房の快適化を図る観点から、土壌蓄熱システム１００が有する複数の電気抵抗加熱パネル１０２の発熱総容量を有効に定める必要がある。床暖房に必要とされる暖房負荷［Ｗ／ｍ^２］は、電気抵抗加熱パネル１０２への通電により土壌Ｄに蓄熱した熱を熱源として、賄われる。

土壌Ｄに蓄熱した熱の建築物床１５０への放射は、既述した建築物床１５０と土壌蓄熱システム１００との隔たりｔの影響を受ける。しかも、本実施例では、電力会社との契約により、電気抵抗加熱パネル１０２の通電を深夜電力によって行うようにしているので、その契約により、通電時間（電力契約時間）が定まっている。よって、本実施例では、上記した隔たりｔと電力契約時間とを考慮して、次のようにして土壌蓄熱システム１００が有する複数の電気抵抗加熱パネル１０２の発熱総容量を設定した。

つまり、図３に示すように、土壌蓄熱システム１００が有する複数の電気抵抗加熱パネル１０２の発熱総容量［Ｗ／ｍ^２］を、既述した建築物床１５０と土壌蓄熱システム１００との隔たりｔが広いほど発熱容量が増大するよう設定した。つまり、この隔たりｔによってだけでも、発熱総容量［Ｗ／ｍ^２］を設定することが可能である。

また、電力契約時間については、次の数式で発熱総容量［Ｗ／ｍ^２］を求める上で、考慮した。

この式１において、基準熱容量Ｓ０は、１ｍ^２の面積の床を１時間当たり暖房するのに必要とされる熱容量である。ｋｓは、暖房負荷の不足を回避するための係数であり、１以上の値とされている。

ｆ（Ｋｄ・Ｈ）は、２４時間に亘って継続して床暖房のための通電を行う場合にその値が１となる係数であり、深夜電力利用の電力契約時間を分母とする。例えば、電力契約時間が夜間の８時間であれば、このｆ（Ｋｄ・Ｈ）は２４／８（＝３）となる。つまり、ｆ（Ｋｄ・Ｈ）は、電力契約時間が短いほど式１の発熱総容量［Ｗ／ｍ^２］が増大するように作用する。

ｆ（ｔ）は、図３のグラフで示した上記の隔たりｔを式１において反映させるための係数である。図４は係数ｆ（ｔ）を隔たりｔとの関係で定めた一例を示す説明図である。この図４に示すように、係数ｆ（ｔ）は、既述した建築物床１５０と土壌蓄熱システム１００との隔たりｔが広いほど式１の発熱総容量［Ｗ／ｍ^２］が増大するように作用する。

こうして発熱総容量［Ｗ／ｍ^２］を、建築物床１５０と土壌蓄熱システム１００との隔たりｔや、深夜電力利用の電力契約時間を考慮して定めると、この求めた発熱総容量［Ｗ／ｍ^２］と床暖房建築物ＹＫの床面積、詳しくは床暖房に供する床の面積を乗じて、床暖房建築物ＹＫ全体の発熱総容量［Ｗ／ｍ^２］を求める。そして、この床暖房建築物ＹＫ全体の発熱総容量［Ｗ／ｍ^２］を得ることができる分だけ、電気抵抗加熱パネル１０２を複数枚用意し、既述した土壌蓄熱システム１００の構築の際に第１砂層１０１、第２砂層１０３に設置する。

なお、用意した複数枚の電気抵抗加熱パネル１０２を設置するに当たり、床暖房建築物ＹＫの基礎において、電気抵抗加熱パネル１０２を等間隔で設置する必要はなく、種々の態様が可能である。例えば、トイレ周辺や居間、台所といった住人が常時いる部屋空間を、廊下等の箇所に比して電気抵抗加熱パネル１０２の設置を密にしたりすることもできる。

以上説明したように、本実施例では、土壌Ｄに電気抵抗加熱パネル１０２にて蓄熱した熱の建築物床１５０に対する放射に影響を及ぼす建築物床１５０と土壌蓄熱システム１００表層との間の隔たりｔを考慮し、この隔たりｔが広いほど、土壌Ｄを蓄熱するための電気抵抗加熱パネル１０２の発熱容量が増大するようにした。このため、本実施例の床暖房建築物ＹＫでは、土壌Ｄに蓄熱した熱を熱源とした建築物床暖房の暖房効率を高めることができ、この暖房効率の向上を通してコスト低減を図ることができる。

しかも、上記した発熱総容量［Ｗ／ｍ^２］の設定に際しては、電気抵抗加熱パネル１０２への通電時間、延いては土壌Ｄでの蓄熱の状態を定める深夜電力利用時の電力契約時間をも考慮し、この電力契約時間が短いほど発熱総容量［Ｗ／ｍ^２］が大きくなるようにした。よって、本実施例によれば、電力契約時間での電気抵抗加熱パネル１０２通電による土壌Ｄの蓄熱状況を、土壌に蓄熱した熱を熱源とした建築物床暖房に適したものとできるので、電力契約時間での電気抵抗加熱パネル１０２通電による暖房効率の向上を図ることができる。

次に、土壌蓄熱システム１００の通電制御について説明する。図５は深夜電力を用いて土壌蓄熱システム１００を通電制御する制御の内容を示すフローチャートである。

図示する通電制御は、床暖房が必要とされるシーズンに限って繰り返し実行される。つまり、秋に入って図示しないメインスイッチにより制御装置２００がＯＮとされてから、春になってこのメインスイッチがＯＦＦとなるまでの間、或いは、制御装置２００が内蔵するクロックにより秋の時期に入ったことが検出されてから春の時期に変わったことが検出されるまでの間において、繰り返し実行される。これは、土壌蓄熱システム１００を、床暖房が必要とされる時期に限って運用すれば足りるためである。

図示する通電制御では、まず、土壌蓄熱システム１００の通電に利用する深夜電力の契約時間内であるか否かを判定する（ステップＳ３００）。ここで、契約時間外、例えば日中の時間帯であれば、このステップＳ３００では否定判定され、後述の通電停止処理（ステップＳ３５０）に移行する。なお、以下の制御の内容を説明するに当たり、現時点で深夜電力の契約時間に入ったことを想定し、時間の経過を追いながら説明する。説明の便宜上、深夜電力の契約は、午後１１（ｐｍ１１時）から翌朝７時（ａｍ７時）までの通電契約とする。

ｐｍ１１時の時点では、ステップＳ３００では、深夜電力の契約時間であると肯定判断する。よって、続くステップＳ３１０にて、建築物床１５０における床温センサ２１０の出力をスキャンし、その結果に応じて、土壌蓄熱システム１００の電気抵抗加熱パネル１０２への通電要否を判定する（ステップＳ３２０）。

この通電要否判定では、床温センサ２１０の検出温度が、例えば１０〜３０分の間において継続して所定温度より低いと、電気抵抗加熱パネル１０２への通電を要すると判定するようにすればよい。これは、本実施例における床暖房が、土壌蓄熱システム１００により土壌Ｄに蓄熱された熱を熱源としてその放熱を利用している都合上、あまりに短いスパンで通電要否を判定することは合理的でない、ことによる。

ステップＳ３２０で通電必要と肯定判定すれば、電気抵抗加熱パネル１０２への通電を実行し（ステップＳ３３０）、後述のヒータ非通電経過時間をリセットして（ステップＳ３４０）、一旦本ルーチンを終了する。

こうして電気抵抗加熱パネル１０２への通電を実行しつつ時間が経過し、深夜電力契約時間内の時間（例えば、ａｍ２時）での本ルーチン実行時では、ステップＳ３００で肯定判定されステップＳ３１０のセンサ出力スキャンを行う。この時、床温センサ２１０の検出温度が電気抵抗加熱パネル１０２への通電を必要としない温度にあるとする。そうすると、ステップＳ３２０では否定判定され、今まで行っていた通電を停止し（ステップＳ３５０）、電気抵抗加熱パネル１０２への通電を停止してからの経過時間を更新・記憶する（ステップＳ３６０）。

次いで、この更新・記憶した通電停止の経過時間が、深夜電力の契約時間内における通電停止経過時間として二日目のものか否かを判定する（ステップＳ３７０）。このステップＳ３７０での判定の一例を説明する。

前日の深夜電力契約時間内での通電停止時間が、契約時間始期のｐｍ１１時から契約時間（８時間）の例えば半分の時間（４時間）を経過した以後（深夜３時）であれば、前日は、その契約時間始期の午後１１から比較的長時間に亘り、電気抵抗加熱パネル１０２が通電され土壌Ｄの蓄熱がある程度起きたことになる。よって、こうした場合は、前日の深夜電力契約時間内における通電停止時間（例えば、ａｍ４時）から契約時間終期の今日のａｍ７時まで、および、今日の日中、更には、今日の契約時間内における前日の通電停止時間（ａｍ４時）まで継続して通電停止であれば、深夜電力の契約時間における通電停止の経過時間が二日目となるとして、ステップＳ３７０では肯定判定するようにする。

その一方、前日の深夜電力契約時間内での通電停止時間が、契約時間始期のｐｍ１１時から短い時間が経過した例えばａｍ１時であれば、前日は、その契約時間始期の午後１１から短時間しか電気抵抗加熱パネル１０２が通電されず、土壌Ｄの蓄熱も不足勝ちといえる。よって、こうした場合は、前日の深夜電力契約時間内における通電停止時間（上記のａｍ１時）から契約時間終期の今日の朝７時まで、および、今日の日中、更には、今日の契約時間始期（ｐｍ１１時）まで継続して通電停止であれば、深夜電力の契約時間における通電停止の経過時間が二日目となるとして、ステップＳ３７０では肯定判定するようにする。なお、ステップＳ３７０の判定は、上記の例以外に種々設定可能である。例えば、前日の契約時間の総てに亘って電気抵抗加熱パネル１０２への通電がなされず、今日の日中、および、今日の契約時間始期にあっても通電がなされないと、ステップＳ３７０で肯定判定するようにすることもできる。

上記したようにステップＳ３７０で肯定判定すると、ステップＳ３３０に移行して、電気抵抗加熱パネル１０２の通電を実行し、経過時間リセット（ステップＳ３４０）を経て本ルーチンを終了する。ステップＳ３７０で否定判定すれば、何の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

ステップＳ３７０の肯定判定を経てステップＳ３３０に移行した場合と、ステップＳ３２０の肯定判定を経てステップＳ３３０に移行した場合を区別するようにしても良い。例えば、ステップＳ３７０の肯定判定を経た場合には、その旨を示すフラグをセットし、ステップＳ３２０の判定の手前でこのフラグのセット状態を判定する。そうすると、ステップＳ３７０の肯定判定を経てステップＳ３３０に移行して本ルーチンを一旦終了し、次回の本ルーチンでは、フラグのセット状態が前回の処理がステップＳ３７０の肯定判定を経てステップＳ３３０に移行したものであれば、ステップＳ３２０の判定を行うことなく、ステップＳ３３０に移行できる。

以上説明した電気抵抗加熱パネル１０２の通電制御によれば、次の利点がある。

本実施例の床暖房建築物ＹＫでは、床暖房の熱源を土壌Ｄに蓄熱した熱とする。土壌Ｄに蓄熱した熱の建築物床１５０への放熱は、例えば建築物床１５０そのものに温水パイプを引き回して建築物床１５０自体を直接加熱する方式に比して、ゆっくり行われる特徴がある。しかも、電気抵抗加熱パネル１０２への通電を深夜電力を用いたものに限るので、この深夜電力の契約時間内しか電気抵抗加熱パネル１０２への通電、延いては土壌Ｄの蓄熱を行わない。

こうした特性の土壌蓄熱システム１００において、床温センサ２１０のセンサ出力に応じて電気抵抗加熱パネル１０２への通電制御を行う場合、床温センサ２１０を高感度のものとすれば、ステップＳ３２０での通電不要の判定頻度が高まり、電気抵抗加熱パネル１０２への通電のＯＮ・ＯＦＦが頻繁となる。ところが、土壌Ｄの蓄熱を図る上では、電気抵抗加熱パネル１０２への通電の頻繁なＯＮ・ＯＦＦは必ずしも効率的な蓄熱を得ることができないと共に、高感度センサの使用に伴いコスト増大をもたらす。

よって、床温センサ２１０の感度を低くすることで、土壌Ｄの効率的な蓄熱化、コスト低減を図ることができる。その一方、センサ感度が低いと、センサ出力に基づく電気抵抗加熱パネル１０２への通電制御では、深夜電力を利用した通電を全く実行しないまま、或いは短時間しか通電を実行しないまま、その夜間を過ぎ翌日の日中となることがある。電気抵抗加熱パネル１０２への通電が深夜電力に限られることから、この日中の間においてはステップＳ３００での否定判定により通電は行われず、翌日の夜を迎えることがある。つまり、電気抵抗加熱パネル１０２の通電による土壌Ｄへの蓄熱を全く行わず一日（非蓄熱日）が経過してしまうことがある。そうすると、この非蓄熱日が経過する間に、土壌Ｄの蓄熱状態が熱が不足した事態となりえ、この非蓄熱日以降の土壌Ｄの蓄熱では、床暖房としての熱源として不足となり勝ちである。

しかしながら、床温センサ２１０が低感度であるために上記したように土壌Ｄの蓄熱状態が熱が不足した事態となりそうであれば、ステップＳ３７０での肯定判定により、床温センサ２１０からの出力状況に拘わらず、二日に一日の頻度で深夜電力による電気抵抗加熱パネル１０２の通電制御を実行する。よって、深夜電力の通電を停止した非蓄熱日の翌日夜には深夜電力による電気抵抗加熱パネル１０２の通電、これによる土壌Ｄの蓄熱を図ることができるので、センサ感度の向上を図ることなく、土壌Ｄの蓄熱の熱を熱源として好適に床暖房を実現できると共に、コスト的に有益である。

次に、土壌Ｄを蓄熱するための電気抵抗加熱パネル１０２の発熱総容量を可変制御する実施例について説明する。図６は床暖房建築物ＹＫの一階部分の間取りと共に基礎における電気抵抗加熱パネル１０２の配設の様子を説明する説明図、図７は複数の電気抵抗加熱パネル１０２と制御装置２００との電気的な繋がりを示すブロック図である。

図示するように、この実施例では、玄関・ポーチ部ＧＰと、トイレ部Ｔと、浴室・サニタリー部ＢＳと、住居部Ｄ１〜Ｄ４と、ダイニングキッチン部ＤＫとに分け、図示するように電気抵抗加熱パネル１０２を配設させている。つまり、電気抵抗加熱パネル１０２を８つのブロックに分け、それぞれのブロックに複数枚の電気抵抗加熱パネル１０２を含ませている。

この場合、図６に示すように、それぞれのブロックでは、電気抵抗加熱パネル１０２の配設枚数が相違し、室内に住人が滞在する時間や、室内での火気・熱源の有無等を考慮して、その枚数が決められている。本実施例では、玄関・ポーチ部ＧＰは、住居内外の連絡箇所であり火の気も全くないことから、電気抵抗加熱パネル１０２の枚数を面積に比して比較的多くしてある。その反面、ダイニングキッチン部ＤＫやその隣の住居部Ｄ２にあっては、火気使用箇所・その隣接箇所等を考慮して、電気抵抗加熱パネル１０２の枚数を少なくしている。また、階段や廊下を含む住居部Ｄ３は、当該住居部に住人が留まることが少ないことから、電気抵抗加熱パネル１０２の枚数を少なくしている。

制御装置２００は、これら各ブロックの電気抵抗加熱パネル１０２への通電を行うに当たり、深夜電力の給電ラインおよび制御ラインで接続した通電制御部１９０を用いる。通電制御部１９０は、それぞれのブロックに含まれる複数の電気抵抗加熱パネル１０２の通電状態を切り換え可能に構成されている。例えば、あるブロックに含まれる電気抵抗加熱パネル１０２のうち、総ての電気抵抗加熱パネル１０２に一斉に通電する一斉通電モードや、通電対象となる電気抵抗加熱パネル１０２の個数を変更して個別に通電する個別通電モードでの通電を可能とする。玄関・ポーチ部ＧＰを例に説明すると、このブロックには５枚の電気抵抗加熱パネル１０２が含まれるが、その総てを一斉に通電したり、玄関側の三つの電気抵抗加熱パネル１０２に通電したり、ポーチ側の二つの電気抵抗加熱パネル１０２に通電したりできるようにされている。しかも、こうした通電切り換えを、電気抵抗加熱パネル１０２を直列の状態で通電したり、並列の状態で通電したりできる。

つまり、５枚の電気抵抗加熱パネル１０２の総てを一斉に通電するに際しても、この５枚の電気抵抗加熱パネル１０２を直列状態で通電したり、並列状態で通電できる。玄関側の三つの電気抵抗加熱パネル１０２通電、ポーチ側の二つの電気抵抗加熱パネル１０２通電でも同様である。制御装置２００は、電気抵抗加熱パネル１０２への通電を行うに当たり、それぞれのブロックの通電制御部１９０を駆動制御して、各ブロック内の電気抵抗加熱パネル１０２の通電状態を切り換え、その上で、通電制御部１９０を介して電気抵抗加熱パネル１０２の通電を実行する。

図８は電気抵抗加熱パネル１０２への通電の様子を説明するための説明図である。この図８に示すように、深夜電力の契約時間始期（ｐｍ１１時）となると、制御装置２００は、通電制御部１９０を介して各ブロックの電気抵抗加熱パネル１０２への通電を開始し、契約時間終期（ａｍ７時）となると、その通電を停止する。こうした電気抵抗加熱パネル１０２の通電を図るに際し、制御装置２００は、床温センサ２１０からの床温度Ｔｆと外気温センサ２１２からの外気温Ｔｇ（＜Ｔｆ）を読み込み、その温度差ΔＴが大きいほど、電気抵抗加熱パネル１０２への通電による発熱総容量が大きくなるようにする。図でもって説明すると、図における一日目〜四日目の契約時間始期における温度差ΔＴ１〜ΔＴ４が、ΔＴ４＜ΔＴ２＜ΔＴ１＜ΔＴ３であれば、四日目の深夜電力の通電時間に亘る電気抵抗加熱パネル１０２の通電による発熱総容量が一番小さく、二日目、一日目、三日目となるほど発熱総容量が大きくなるようにする。

制御装置２００は、こうした発熱総容量の可変制御に当たり、それぞれのブロックの通電制御部１９０に、一斉通電モード・個別通電モードの切り換え制御信号、或いは直列・並列の切り換え制御信号、もしくはその両者の制御信号を送信し、通電制御部１９０を制御した上で、電気抵抗加熱パネル１０２の通電制御、延いてはこの通電による発熱を通した土壌Ｄの蓄熱状態の可変設定を行う。こうすることで、次のような利点がある。

外気温度が建築物床温度より低いと、一般的には、床暖房を高めの温度とすることが望ましい。また、本実施例のように土壌Ｄに蓄熱した熱を床暖房の熱源とする場合、熱の放射による建築物床１５０の昇温、延いては床暖房建築物ＹＫの床暖房は、徐々に進行する。しかも、外気温が低ければ、その分だけ床暖房建築物ＹＫ自体が冷やされるので、床暖房のための建築物床１５０の昇温程度を高める方が、床暖房としての快適性が高まる。

こうしたことを考慮して、本実施例では、上記したように外気温度が建築物床温度より低くて両温度の温度差が大きければ、電気抵抗加熱パネル１０２への通電によるその発熱総容量の増大化、延いてはこれによる土壌Ｄの蓄熱の活性化を図るようにした。この結果、土壌Ｄに蓄熱した熱を熱源とするがために建築物床１５０の昇温が徐々に起きるものであっても、大きな発熱総容量とすることで土壌Ｄの蓄熱の促進、これに伴う高めの床暖房が可能となるので、快適な暖房環境を得ることができる。

本発明は上記した実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の態様で実施可能である。例えば、次のような変形も可能である。

床暖房建築物の概要を説明するための説明図である。 土壌蓄熱システムの構成と建築物床との関係を説明するための説明図である。 土壌蓄熱システム１００が有する複数の電気抵抗加熱パネル１０２の発熱総容量の設定の様子を示す説明図である。 係数ｆ（ｔ）を隔たりｔとの関係で定めた一例を示す説明図である。 深夜電力を用いて土壌蓄熱システム１００を通電制御する制御の内容を示すフローチャートである。 床暖房建築物ＹＫの一階部分の間取りと共に基礎における電気抵抗加熱パネル１０２の配設の様子を説明する説明図である。 複数の電気抵抗加熱パネル１０２と制御装置２００との電気的な繋がりを示すブロック図である。 電気抵抗加熱パネル１０２への通電の様子を説明するための説明図である。

符号の説明

１００...土壌蓄熱システム
１０１...第１砂層
１０２...電気抵抗加熱パネル
１０３...第２砂層
１０４...砕石層
１０５...コンクリ層
１０６...防湿フィルム
１５０...建築物床
１５１...大引
１５２...根太
１５３...床下地材
１５４...フローリング材
１９０...通電制御部
２００...制御装置
２０２...制御部
２０４...メモリ部
２０６...Ｉ／Ｏ部
２１０...床温センサ
２１２...外気温センサ
Ｄ...土壌
Ｄｈ...蓄熱層
ＧＰ...玄関・ポーチ部
ＢＳ...浴室・サニタリー部
Ｄ１〜Ｄ４...住居部
ＤＫ...ダイニングキッチン部
Ｔ...トイレ部
ＧＬ...地表面
Ｋ...建築物
ＹＫ...床暖房建築物

Claims (9)

1. 土壌に蓄熱した熱を熱源として床暖房を図る建築物であって、
   建築物の基礎部分の土壌を蓄熱状態とするために該土壌表面に設置される複数の発熱体を層で覆った土壌蓄熱システムと、
   該土壌蓄熱システムが有する前記発熱体を深夜電力を用いて加熱制御する制御手段とを備え、
   前記土壌蓄熱システムが有する前記複数の発熱体の発熱総容量は、
   建築物床と前記土壌蓄熱システムの前記層の表層との間に介在する建築材により前記建築物床と前記表層との間に形成される隔たりと、前記深夜電力の通電を受ける契約に基づく電力契約時間とに応じて設定され、前記隔たりが広いほど発熱容量が増大し、前記電力契約時間が短いほど発熱容量が増大するよう設定されている
   ことを特徴とする建築物。
2. 請求項１に記載の建築物であって、
   前記複数の発熱体の発熱総容量を設定するに当たり、前記電力契約時間に応じて設定した前記発熱総容量を、前記隔たりが広いほど発熱容量が増大するよう補正する
   建築物。
3. 請求項１または請求項２に記載の建築物であって、
   前記土壌蓄熱システムの発熱体を覆う前記層の表層は、コンクリ層とされている
   建築物。
4. 請求項１ないし請求項３いずれかに記載の建築物であって、
   前記加熱制御手段は、
   建築物床の温度を検出する床温センサの出力状況に基づいて、前記土壌蓄熱システムが有する前記発熱体の加熱制御の要否を判断し、該加熱制御を深夜電力を用いて行うと共に、
   前記床温センサからの出力状況に拘わらず、二日に一日の頻度で、前記深夜電力による前記発熱体の加熱制御を実行する制御モードを有する
   建築物。
5. 請求項４に記載の建築物であって、
   前記制御モードで前記発熱体の加熱制御を実行する際には、前記深夜電力の通電を受ける契約に基づく電力契約時間より短い時間に亘って前記発熱体の加熱制御を実行する
   建築物。
6. 請求項１ないし請求項５いずれかに記載の建築物であって、
   前記土壌蓄熱システムは、前記複数の発熱体を個別に、或いは複数個の発熱体を単位とする発熱体ユニットごとに通電可能に前記発熱体を備え、
   前記制御手段は、通電対象となる発熱体個数、或いは発熱体ユニット数を変えることで、前記発熱体の発熱容量を可変制御する
   建築物。
7. 請求項６に記載の建築物であって、
   前記土壌蓄熱システムは、発熱体への給電ラインに対する前記複数の発熱体の接続状況を直列・並列に切り換え可能に前記発熱体を備え、
   前記制御手段は、前記複数の発熱体の接続状況を直列・並列のいずれかに切り換えた後、前記発熱体への通電を実行して前記発熱体の発熱容量を可変制御する
   建築物。
8. 請求項６または請求項７に記載の建築物であって、
   前記制御手段は、
   建築物床の温度を検出する床温センサと建築物周囲の外気温度を検出する外気温センサのセンサ出力を対比し、前記外気温度が前記建築物床温度より低くて両温度の温度差が大きいほど、前記発熱体の発熱容量が大きくなるよう、前記発熱体の発熱容量を可変制御する
   建築物。
9. 土壌に蓄熱した熱を熱源として床暖房を図る建築物の設計方法であって、
   建築物の基礎部分の土壌を蓄熱状態とするために該土壌表面に設置される土壌蓄熱システムが有する複数の発熱体を層で覆って、前記土壌蓄熱システムを建築物基礎土壌に備えるようにする工程と、
   前記土壌蓄熱システムが有する前記発熱体を深夜電力を用いて加熱制御するに際して、前記土壌蓄熱システムが有する前記複数の発熱体の発熱総容量を、建築物床と前記土壌蓄熱システムの前記層の表層との間に介在する建築材により前記建築物床と前記表層との間に形成される隔たりと、前記深夜電力の通電を受ける契約に基づく電力契約時間とに応じて設定しつつ、前記隔たりが広いほど発熱容量が増大し、前記電力契約時間が短いほど発熱容量が増大するよう設定する工程とを有する
   ことを特徴とする建築物の設計方法。

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