JP2000297502A - 住宅の環境維持システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 建物周辺の熱的な環境の調和を図るとともに
居室の熱的な環境を良好に保つことができるようになる
住宅の環境維持システムを提供すること。 【解決手段】 建物の屋根に備え付けられた散水手段に
より水を屋根に沿って流し、屋根面の温度が少なくとも
４０℃を超えたときに、散水手段により水を撒き、屋根
面の温度を外気温度以下に下げることにより、屋根面の
蒸発冷却効果によって、建物内外の熱環境を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物周辺の熱的な
環境の調和を図るとともに居室の熱的な環境を良好に保
つ住宅の環境維持システムに関する。

【０００２】

【背景の技術】日本の伝統的な住居の屋根として過去に
利用された茅葺き屋根は、照り返し等がなく、夏期にお
いて周辺環境への熱的な負荷はほとんどなかった。また
茅は植物素材であり、茅の内部の水蒸気の蒸散により冷
却効果を有していたので、住居の天井と屋根との間の小
屋裏の温度も外気とほぼ同等の温度となっていた。しか
し近年、茅が入手困難になったことなどの理由から、住
宅の屋根材としては殆ど使用されないようになった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがって現在では、
茅の代わりに一般的に瓦やカラーベストなどが屋根材と
して用いられるようになったが、これらを屋根材とする
と、植物などによって住宅等の建物周辺の局部的な気候
である微気候の調整をしても、夏期において太陽に熱せ
られた屋根材からの輻射熱により建物周辺の温度が上昇
して、建物周辺の熱的な環境を良好な状態に保つことは
困難である。

【０００４】また、屋根の温度が上昇するのにともなっ
て、小屋裏の温度が上昇して天井からの輻射熱が増大す
る。この結果、一戸建ての住宅における夏の室内居住環
境だけでなく、集合住宅やビル等における屋根の真下の
建物最上階における夏の室内居住環境を悪化させて、居
室の熱的な環境を良好にすることが困難となり、ひいて
はクーラーなどの空調機器のエネルギー消費量を増大さ
せることになる。

【０００５】この一方、屋根の温度が上昇すると、屋根
に近年設置されるようになった太陽電池パネルの温度も
上昇し、太陽電池パネルの発電効率は温度上昇で低下す
るため、太陽電池パネルの発電効率が低下する結果とも
なっていた。

【０００６】本発明の目的は、上記事実を考慮し、建物
周辺の熱的な環境の調和を図るとともに居室の熱的な環
境を良好に保つことができるようになる住宅の環境維持
システムを提供するところにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明にかかる住宅の環境維持システムは、建物の
屋根に備え付けられた散水手段により水を屋根に沿って
流し、屋根面の蒸発冷却効果によって、建物内外の熱環
境を維持するようにした住宅の環境維持システムであっ
て、屋根面の温度が少なくとも４０℃を超えたときに、
散水手段により水を撒き、屋根面の温度を外気温度以下
に下げるようにしたことを特徴とするものである。

【０００８】これによると、屋根面の温度が少なくとも
４０℃を超えると、散水手段の働きにより、屋根面の温
度が外気温度以下に下がるまで、屋根面に水が流れ、こ
れにより、屋根面の蒸発冷却効果が働いて、建物屋根面
の冷却が可能になり、建物周辺の熱的な環境の調和が図
られ、建物の周囲の微気候が調整されるとともに、一戸
建て住宅の居室や集合住宅等における屋根の真下の建物
最上階の居室の熱的な環境を良好に保つことができる。

【０００９】また、前記散水手段として、屋根の棟部に
自身の長さ方向に沿って設けられた散水孔付きの貯留部
と、この貯留部の下部に備えられて棟の換気孔より排熱
された小屋裏空気及び室内空気を外部に導く排熱部とか
ら構成することにより、小屋裏に溜まった熱気を排熱部
から容易に屋外に排出でき、高気密住宅の居室や小屋裏
の排熱を促進できる。しかも、排熱部より出る室内空気
は、貯留部に溜められた水により、冷却されるので、住
宅の周辺の熱的な環境を良好に保ことができる。

【００１０】さらに、前記散水手段を、貯水槽から延び
この貯水槽の水を前記貯留部に揚水するための揚水回路
と、前記屋根の端部に配置されている樋を含み、前記貯
留部から屋根に散水された水を貯水槽に戻すための戻し
回路とを有する構成とすれば、屋根に降った雨水を冷却
媒体として利用することが可能になるとともに、屋根に
散水した水を再利用することもできるようになる。

【００１１】また、前記揚水回路には、冬期凍結防止用
の水落しバルブが備えることにより、散水排熱機構およ
び供給管に溜まった水を抜きえて、冬期の散水排熱機構
の凍結を確実に防止できる等の効果がある。

【００１２】また、前記揚水回路にはヒートセンサーに
よる自動散水機構を設けるようにすると、屋根の温度に
より自動的に散水機構を働かせることができる利点があ
る。さらに、前記散水手段の端部にスプリンクラー機構
を備えるようにすれば、例えば、寄せ棟などの屋根にお
いても、屋根全面に散水し得て、その効果を高めること
ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態にかか
る環境維持装置を図に基づき説明する。

【００１４】本実施の形態の環境維持装置を表わす図１
から図２には、瓦またはカラーベスト等による両流れ式
の屋根２を有する切り妻構造の住宅１が示されており、
この屋根２の上部中央（すなわち大棟部）には図２の紙
面に対して直角に延びる棟３が配置されている。そし
て、この棟３には、本発明の主要部である散水手段４が
備えられている。

【００１５】散水手段４は、図２に詳細を示すように、
屋根２に落す水を貯留する散水孔５ａを備えた貯留部５
と、この貯留部５の下部に備えられて棟３の換気孔１０
より排熱された室内空気を外部に導く排熱部６とから構
成されている。

【００１６】より具体的には、貯留部５は水を受ける受
け皿状の受け部５bと、この受け部５bを覆う散水孔５ａ
付きのカバー部５cとから構成されており、散水孔５ａ
はカバー部５bの全面に亘って形成された形態となって
いる。そして、貯留部５に後述の手段により送られてく
る水は、散水孔５ａを通り、住宅１の屋根２上に散水さ
れるものである。

【００１７】一方、排熱部６は、棟の換気孔１０（図示
例では排気ダクト１１の排気孔１１ａ）を覆うようにカ
バー部５bが下方に延出した形状とされ、下端６ａは内
側に折れ曲げられて水返しとされている。また、棟の換
気孔１０には、棟の主要部となる排気ダクト１１が備え
られ、排気ダクト１１の上部がその換気孔１０を上に向
けて前記散水手段の排熱部６内に位置するように配置さ
れている。

【００１８】したがって、図２に示すように、換気孔１
０より排出された空気は、排気ダクト１１内を一旦上昇
して排熱孔１１ａから排熱部６内に至り、散水手段４の
貯留部５内に貯留された水により冷却されて下降する。
そして、排熱部６と排気ダクト１１との隙間８から屋外
に排出されるようになっている。このため、屋外には温
度の高い空気は排出されず、温度低下した空気が排出さ
れるため、住宅１の外部の熱的環境が良好となるように
なっている。なお、実施例では、前記隙間８は棟の長さ
方向全体に延びた形態となっている。

【００１９】ところで、図１に示すように、住宅１の敷
地には、水が蓄えられた貯水源である貯水槽２０が設置
されていて、散水手段４には、この地下の貯水槽２０内
の水が給水管２１により、送り込まれるようになってい
る。一方、この貯水槽２０内であって給水管２１の基端
側寄りの部分には、モータにより駆動されて貯水槽２０
内の水を散水手段にむけ送出すための小型揚水ポンプ２
２が設置されている。そして、この小型揚水ポンプ２
２、給水管２１により揚水回路が形成される。なお、小
型揚水ポンプ２２には、屋外に配置された水栓２６につ
ながるパイプ２７も連結されている。

【００２０】また、この小型揚水ポンプ２２の駆動モー
タは、太陽電池パネル３０から電力の供給を受けるよう
になっている。一方、貯水槽２０内における下流側の部
分には、貯水槽内の水が溢れたときの水を一時的に貯水
しておく桝２８が設置されている。

【００２１】なお、前記揚水回路の給水管２１には水落
しバルブ２９が設置され、冬期に水が凍結しないように
配慮されている。

【００２２】したがって、この水落しバルブ２９が開放
された状態で小型揚水ポンプ２２が駆動されると、貯水
槽２０内の水が給水管２１を介して散水手段４に送られ
るとともに水栓２６から水を出すことができるようにな
る。

【００２３】また、図１に示すように、前記貯水槽２０
には、屋根２の両端に配置された一対の樋４０にそれぞ
れつながる排水管４１の端部も接続されており、樋４０
より排出された水がこの貯水槽２０に溜められて散水に
使用されるようになっている。そして、前記樋４０、排
水管４１により屋根２からの水を貯水槽２０に戻すため
の戻し回路が形成されている。

【００２４】なお、本実施例では、上記のような建物１
の屋根２に備え付けられた散水手段４により水を屋根に
沿って流し、屋根面の蒸発冷却効果によって、建物内外
の熱環境を維持するようにした住宅の環境維持システム
となっているが、その最大の特徴は、屋根面の温度が少
なくとも４０℃を超えたときに、この散水手段４により
水を撒き、屋根面の温度を外気温度以下に下げることこ
とを特徴とするものである。

【００２５】そのために、本実施例では、屋根面には図
示せぬヒートセンサーが備えられており、この温度セン
サーの管理コントロールにより、散水手段４が機能する
ようになっている。

【００２６】なお、屋根面の温度が４０℃を超えると、
周辺の温熱環境を良好に保つことは困難になり、またそ
の輻射熱によって、建物内の温度も上がるなどの影響が
強く出てしまう。特に、太陽電池等を備えた屋根では太
陽電池の表面温度が約８０℃まで上昇し発電効率もダウ
ンしてしまうなどの不満もでてくる。

【００２７】一方、屋根面の温度が外気温度以下では、
そのような影響もすくないので、散水手段４を働かせる
必要性はあまりない。

【００２８】本発明では、特に、屋根面の温度が少なく
とも４０℃を超えたときに、この散水手段４により水を
撒き、屋根面の温度を外気温度以下に下げることことを
特徴とするものであり、この環境維持システムを最も効
率良く機能させることができるものである。

【００２９】なお、前記揚水回路にはヒートセンサーに
よる自動散水機構を設けるようにすると、屋根の温度に
より自動的に散水手段を働かせることができる利点があ
る。図３は、本発明にかかう環境維持システムの別の例
を示すもので、散水手段４の水の散水孔５ａを比較的大
きな構成とし、散水孔５ａをの目詰まり等をなくしたも
のである。そして、このような構成としても、図１およ
び図２に示した例と同様の作用効果を発揮できる利点が
ある。

【００３０】さらに、図４に示すように、寄せ棟屋根の
住宅の場合には、前記散水手段４の端部にスプリンクラ
ー機構５０を備えるようにすれば、例えば、寄せ棟など
の屋根においても、屋根全面に散水し得て、その効果を
高めることができる。次に、本実施の形態にかかる住宅
の環境維持システムの作用を説明する。

【００３１】例えば、夏期において、屋根面の温度が少
なくとも４０℃を超えたときには、図１に示すように、
屋根面に備えられたヒートセンサーが働いて、小型揚水
ポンプ２２が駆動する。そして、貯水槽３０内に溜めら
れた水が給水管２１に送出されることになる。

【００３２】この水が、散水孔５ａを備えた貯留部５に
蓄えられ、散水孔５ａから屋根２上に散水されると、屋
根２の温度が下がって住宅１の周辺の熱的な環境の調和
が図られることとなる。また一方で、小屋裏の熱により
天井からの輻射熱で住宅１内の居室が温度上昇すること
もなくなるので、居室の熱的な環境を良好に保つことが
できる。

【００３３】また、人手を使わずに、単に屋根２上に散
水するだけで、住宅１の周辺の熱的な環境および住宅１
内の熱的な環境が保たれるので、夏期において冷房によ
る空調機器の電力負荷ピークを小さくでき、また、屋根
２への散水で屋根材の熱劣化を防止して屋根の耐久性の
向上を図ることが出来る。

【００３４】さらに、屋根に太陽電池パネルが配置され
ている場合には、散水により太陽電池パネルの温度上昇
を抑えることができるため、太陽電池パネルの発電効率
を高効率に維持させることができる。

【００３５】また、本実施の形態では、室内および小屋
裏の空気を排出するように、住宅１の屋根２に形成され
ているので、夏期等において、排気ダクト１１を介して
屋根裏に溜まった熱気をこの散水手段４の排熱部６から
容易に屋外に排出でき、高気密住宅の居室や小屋裏の排
熱を促進することが可能になる他方、冬期には、散水手
段４と給水管２１の水の凍結を防止するため、水落しバ
ルブ２９を開放状態とすることにより、散水手段４に溜
めた水を自身の重量により貯水槽３０内に排出し得て、
散水手段４、給水管２１の凍結を防止することができ
る。

【００３６】また、本実施の形態においては、基本的
に、雨水を樋４０で集めて貯水槽２０内に一旦溜めて、
散水に利用する構造となっているが、本実施の形態とは
異なり、駐車場等に降った雨水を駐車場等の地下に貯水
して、この雨水を利用したり、井戸水を得やすい地域で
は地下水を利用したり河川水、農業用水等の他の水源を
勝つようしたり、風呂の排水を濾過して使用するように
してもよい。雨水以外の水を使用するようにすると、日
照りが続いたときにも、散水の水を容易に得られるよう
になる。

【００３７】さらに、貯水槽３０内に溜められた雨水の
利用方法として、夏期は屋根への散水のみに使用し、春
秋期は水洗トイレ用、植木の散水用、自動車の洗車用等
の雑用水としての中水にも使用してよい。さらに建物の
建築地域によっては冷却装置を融雪装置としても活用で
きるので、冬期には貯水槽３０の水を降雪時の融水等と
して利用しても良い。

【００３８】また、前述したように、図４に示すよう
に、切り妻構造の住宅の代わりに寄せ棟構造の住宅に本
散水手段４を適用することも可能であり、この場合、寄
せ棟構造の住宅に配置された散水手段の両端部にはスプ
リングクラー機能を有するように他推移の散水孔を有し
た放射部を設けていて、寄せ棟の屋根全面に散水可能な
構造となるようにしておくことが好ましい。

【００３９】次に、図５を参照して、本実施の形態の住
宅１の周辺構造を説明すると、この図では、住宅１の周
囲の敷地内には屋敷林４１を植えられて配置されてお
り、この屋敷林４１の下部の幹４１ａの間の部分が空気
を通す吹き抜け部となっている。

【００４０】屋敷林４１の外側の太陽からの日射による
照り返しの部分の地面Ａの温度は夏期でたとえば３４度
程度であり、これに対して、屋敷林４１の下の日陰部分
の地面Ｂの温度はたとえば２２〜２４度程度であり、照
り返しの部分の地面の温度より日陰部分の地面の温度が
はるかに低くなるので、日陰部分に向かって下降する上
方からの冷気の流れが生じ、そしてこの冷気の流れの一
部が住宅１に向かって流れる空気流となる。

【００４１】本実施の形態では、住宅１の外面である屋
根２は散水され、散水された水は蒸発して上昇するの
で、住宅１の外面に向かって流れる空気流が一層できや
すくなり、この空気流は、吹き抜け部となっている屋敷
林４１の下部の幹の間を通って住宅１に達する。このあ
と、空気流は屋敷林４１により住宅１の上方へ案内され
て、この空気流は上昇気流となり、この上昇気流と上記
日陰部分Ｂのために下降する冷気の流れとにより、大き
な循環流Ｃが住宅１の周囲にでき、このため住宅１の周
辺の温度が有効に低下し、住宅１の周辺の熱的な環境お
よび住宅１内の居室の熱的な環境が一層良好に保たれ
る。さらに、屋敷林４１の葉の蒸散作用による上昇流Ｄ
が発生するのに伴って、照れ返しの部分の熱気が上昇気
流Ｅに乗って住宅１から遠ざかるようにもなる。

【００４２】

【発明の効果】本発明の住宅の環境維持システムによれ
ば、建物周辺の熱的な環境の調和を図るとともに居室の
熱的な環境を良好に保つことができるという効果を発揮
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる住宅の環境維持システムの実施
の形態を示す住宅を含めた斜視図である。

【図２】本発明にかかる住宅の環境維持システムの主要
部となる散水手段の断面図である。

【図３】本発明にかかる住宅の環境維持システムの別の
適用形態を示す斜視図である。

【図４】本発明にかかる住宅の環境維持システムのさら
に別の適用形態を示す斜視図である。

【図５】本発明にかかる住宅の環境維持システムの作用
を示す正面図である。

【符号の説明】

１ 住宅 ２ 屋根 ３ 棟 ４ 散水手段 ５ 貯留部 ５ａ 散水孔 ６ 排熱部 ２０ 貯水槽 ２９ 水落しバルブ ３０ 太陽電池パネル

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】建物の屋根に備え付けられた散水手段によ
   り水を屋根に沿って流し、屋根面の蒸発冷却効果によっ
   て、建物内外の熱環境を維持するようにした住宅の環境
   維持システムであって、 屋根面の温度が少なくとも４０℃を超えたときに、散水
   手段により水を撒き、屋根面の温度を外気温度以下に下
   げることを特徴とする住宅の環境維持システム。
2. 【請求項２】前記散水手段は、屋根の棟部に自身の長さ
   方向に沿って設けられた散水孔付きの貯留部と、この貯
   留部の下部に備えられて棟の換気孔より排熱された小屋
   裏空気及び室内空気を外部に導く排熱部とから構成され
   たことを特徴とする請求項１に記載の住宅の環境維持シ
   ステム。
3. 【請求項３】前記散水手段は、貯水槽から延びこの貯水
   槽の水を前記貯留部に揚水するための揚水回路と、前記
   屋根の端部に配置されている樋を含み、前記貯留部から
   屋根に散水された水を貯水槽に戻すための戻し回路とを
   有することを特徴とする請求項１もしくは２記載の住宅
   の環境維持システム。
4. 【請求項４】前記揚水回路には、冬期凍結防止用の水落
   しバルブが備えられていることを特徴とする請求項３記
   載の住宅の環境維持システム。
5. 【請求項５】前記揚水回路にはヒートセンサーによる自
   動散水機構が備えられていることを特徴とする請求項２
   または３に記載の住宅の環境維持システム。
6. 【請求項６】前記散水手段の端部にはスプリンクラー機
   構が備えられていることを特徴とする請求項１ないし３
   に記載の住宅の環境維持システム。