JP2000502416A - 建物の外壁構造、特にパネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 建物の外壁構造が、太陽エネルギーの利用のため、内側断熱層（３）を有する内側の壁シェル（２）と日光を透過する十分に透明な外側の壁シェル（１）との間に、外側断熱層（５）を備える。この断熱層（５）は、日光を吸収する境界面（６）によって区切られており、境界面（６）は、外側壁シェル（１）と外側断熱層（５）との間に配されて、エナメル、フィルムまたはラッカーから不透明に構成される。

Description

【発明の詳細な説明】 建物の外壁構造、特にパネル 本発明は、建物の外壁構造、特にパネルであって、太陽エネルギーの利用のた め、内側断熱層を有する内側の壁シェルと日光を透過する十分に透明な外側の壁 シェルとの間に、日光を吸収する境界面によって画される外側断熱層を設けた形 式のものに関する。 ＷＯ９５／１０７４１により公知であるこの種の壁構造の場合、外側壁シエル によって形成される熱通り抜け抵抗と、その総エネルギー透過率と、内側断熱層 を有する内側の壁シェルによって形成される熱通り抜け抵抗とは以下のように互 いに調整される。すなわち、太陽照射が予想される最大であり、外気温が夏に予 想される最高温度である場合に、境界面で太陽エネルギーが吸収されることによ って壁構造の内部に生じる最高の壁温度は、高くても、壁構造中の材料がまだ損 傷なしに耐えられるような温度であり、また、壁の内部表面に生じる最高の表面 温度は、高くても、室内にいる人がまだ快適と感じられるような温度となるよう に調整される。 この調整のためには、一般に、大抵の場合はめ込みガラスとして構成される外 側壁シェルの熱通り抜け抵抗ｋと総エネルギー透過率ｇとを調整することが必要 である。したがって、壁領域および胸壁領域の外壁構造についての、外からの観 察者により認められる視覚的な外観を、外側壁シェルによって望み通りに構成す るためには、ｋ値およびｇ値について、往々にして、十分な自由度がもはや与え られないことになる。 本発明の第１の部分課題は、導入部で述べた種類の壁構造において、透明な外 側壁シェルが所定の形態である場合にも、外から見た壁構造の視覚的な外観を望 み通りに調節し決定できるように形成することにある。 本発明の第２の部分課題によると、太陽エネルギー利用を最大にし、室内の快 適さを確保しつつ、壁構造内の材料が損傷温度になることを確実に避けるととも に、壁部材の構造奥行をできる限り小さくして、特に柱と梁といった支持構造の 静力学的必要性から要求される数値以下とするものである。 第１の部分課題は、導入部で述べた特徴を有する壁構造において、外側壁シェ ルと外側断熱層との間に境界面を配し、エナメル、箔、フィルムまたはラッカー から不透明に構成することによって、解決される。 そして、該境界面は、外側壁シェルに、向いており当接している、または、向 いているか当接している表面に、色彩上及び／又は構造・組織上の形態（色彩上 の形態と構造・組織上の形態のいずれか一方又は両方）を備え、この具現形態が 、外から外側壁シェルに向かって見たときの外壁構造の視覚的外観を決定するな らば、有利である。 外側壁シェルに向いている表面の色彩上及び／又は構造・組織上の形態は、境 界面における日光のスペクトル吸収および反射に影響を与え、驚くべき具合に、 外の観察者から外側壁シェルに向かって見たときの壁構造の視覚的外観を形成す る。したがって、上記表面の対応する具現形態により、外側壁シェルの構成、特 に、そのｋ値およびｇ値に関する構成を変更することなく、視覚的外観を十分に 決定できる。 第２の部分課題は、境界面が外側断熱層からの日光の１／αを吸収するもので あり、外側壁シェルおよび外側断熱層によって形成される熱通り抜け抵抗Ｒ_aお よび内側壁シェルおよびその内側断熱層によって形成される熱通り抜け抵抗Ｒ_i の和Ｒ_gが、太陽照射がなく、かつ、予想大気温度が最低である場合（冬季／夜 間）に壁構造の壁内面の温度が快適さおよび結露の危険性に関して最小値を下回 らない大きさである最小値Ｒ_gminを有する形式の外壁構造であって、請求項３の 特徴部分に挙げられた方策によって解決される。 ここで、下記に示すように、Ｒ_a及びＲ_iは、それぞれ、壁構造の境界面と壁 外面との間の熱透過抵抗１／λ_aと壁外面の熱移行抵抗１／α_aとの和、及び、境 界面と壁内面との間の熱透過抵抗１／λ_iと壁内面の熱移行抵抗１／α_iとの和を 表す。対応して、熱通り抜け抵抗Ｒ_g＝Ｒ_a＋Ｒ_i＝１／α_a＋１／λ_a＋１／λ_i＋ １／α_iは、全壁構造の熱透過抵抗１／λ_a＋１／λ_iと、内側及び外側の熱移行 抵抗１／α_a，１／α_iとの和を表す。 本発明に則した壁構造の場合、入射する日光の吸収は、実質的に透明な外側断 熱層を内側断熱層の側から画する境界面において行われる。すなわち、太陽入射 時、上記境界面には、一般に、壁構造内の最高温度が現れる。ここで、境界面は 、たいへん薄くてよく、日光を十分に遮蔽する限りは、箔、フィルムまたはコー ティング層であってよい。 請求項の特徴部分に挙げられた量についての本発明に則した調整は、外側壁シ ェルの総エネルギー透過率ｇおよび／または境界面の吸光度αの数値を意図的に 、より小さくとることによって、壁構造の太陽エネルギーの吸取の減少をもたら す。 それにもかかわらず、太陽エネルギーの十分な利用時、最大日照量においても壁 構造の最高温度値Ｔ_maxを越えることはなく、したがって、材料損傷が起きるこ とはない。しかしながら、同時に、本発明に則したこの調整によって、驚くべき ことには、壁内面の温度が、値Ｔ_oimax（内面最大）を越えることはない。 したがって、この壁内面の温度と、壁の内側に室内空気に向かって生じる、熱移 行抵抗１／α_iに起因する温度の跳ね上がりとは、日照量が最大であっても、室 内にとどまる人達がなお快適と感じる範囲内にある。 このような調整の枠内で必要な、内側壁シェル及び内側断熱層についての熱通 り抜け抵抗Ｒ_iの数値は、次のような層厚さによっては容易に達成できる。この 層厚さは、本発明に則した壁構造における、壁構造の奥行と、構成上の消費と、 コストに関する消費との合計が、壁構造全体の熱通り抜け抵抗の数値Ｒ_gminのた めにどっちみち必要な程度よりも大きくならないようにするものでなければなら ない。また、夜間にもそして外部温度が最低の場合にも、十分な断熱が行われ、 壁内面の温度が、快適さおよび結露の危険性に関する最小値を下回ることはない ようにするものでなければならない。 本発明に則した量の調整の枠内において成立する可能性であって、外側壁シェ ルおよび外側断熱層のｇ値を意図的により小さくとる可能性は、光を吸収する境 界面と組合せて、更に、壁構造の外観を最適化するのに利用できる。この点にも 、本発明の別の重要な利点が見られる。即ち、ｇ値をより小さくすれば、外側壁 シェルを通しての透視性がより小さくなり、したがって、外側壁シェルの後ろに ある壁構造を外から見るのが困難となる。これにより、壁構造の外観の美しさに 関する要求を容易に満足できる。 上記要求（壁構造内に現れる最高温度と、最高内面温度との所定の限界の遵守 ）を遵守できるよう、外側壁シェルおよび外側断熱層についての熱通り抜け抵抗 Ｒ_aが増加するにつれて、境界面のｇ値および／または吸光度をより小さくする ことによって、境界面で吸収される太陽エネルギーの割合をより小さくしなけれ ばならない。ｇおよび／またはαをより小さくすれば、同時に、所与のＲ_aにお いて、内側壁シェルの熱通り抜け抵抗Ｒ_iの許容範囲を上下方向へ拡張できる。 本発明に則した量の調整を請求項３の表１に詳細に示した。とりわけ良好な太 陽エネルギー利用により際だっている壁構造の実施態様は、請求項４と、請求項 ４に記載の表２とによって特徴づけられる。 上記表は、前提条件Ｔ_max＝１２０℃，Ｔ_oimax＝３６℃，Ｔ_amax＝３０℃，Ｔ_i ＝２０℃の下であって、かつ、予想最大日照量ｑ_smax＝７００Ｗ／ｍ²の南／西 向きの壁構造について有効である。ここで、Ｔ_amaxは、夏季の予想最高温度を表 し、Ｔ_iは、内部温度を表す。表１には、０．２、０．４、０．６及び０．８に それぞれ等しいαにおける、Ｒa（第１欄）およびα＊ｇ（第２欄）の関数とし ての、Ｒ_iの許容最大値（第３欄）および許容最小値（第４欄）を示した。中間 値は、内挿によって容易に求めることができる。表２には、選ばれた特に好まし い場合について、Ｒ_a値、α値、ｇ値およびＲ_i値のそれぞれの他に、最終欄に、 太陽エネルギーの利用適性を３段階＋，＋＋，＋＋＋で示した。この場合、利用 度は、プラス記号の数とともに増加する。 表１，２に従うＲ_a，Ｒ_i，α及びｇの値は、もちろん、予想最大日照量の値ｑ_smax に依存する。この値は、壁構造が向いた方角ごとに異なる。上記値は、 南へ向いた場合に最大であり、北へ向いた場合に最小である。本発明は次のこと を推奨する。請求項５に従う向き依存性を充分に利用する。したがって、例えば 北へ向いた壁構造について量の調整を行うには、南へ向いた場合よりも本質的に 小さい数値ｑ_smaxを考慮するのが好ましく、同様に、南方向についてのｑ_smax値 を用いた場合よりも、壁構造についての遥かに小さいｋ値およびｋ_eq値が可能で ある。 本発明の枠内において、外側壁シェルのα＊ｇ（以下、＊は、乗算記号を表す ）の値を意図的に、より小さくすることによって、より少なく吸収される日光は 、上記壁シェルの熱通り抜け係数ｋ＝１／Ｒ_aの適合によって最適に利用される 。ここで、対応して減少したｋ値が、透明な外側断熱層および外側壁シェルを通 じての、外方への、光を吸収する境界面の熱損失を制限する。 別の好ましい実施例にもとづき、境界面のコーティングおよび／または表面処 理によって、色彩上及び／又は構造・組織上の形態を形成できる。特に好ましい 実施例は、境界面の外側断熱層へ向いた表面に、色彩上及び／又は構造・組織上 の形態の担い手として平面形成体を備えることを特徴とする。色彩上の形態は、 単色または多色の、色の区画から形成でき、構造・組織上の形態は、レリーフ状 に形成された表面から形成できる。 最後に、本発明の枠内において、外側壁シェルは、単層ガラス、または、まち まちな構造の複層断熱ガラスから形成できる。 以下に、本発明の実施例について、添付の図面に基づき詳細に説明する。 図１及び図２は、本発明に係る壁パネルの壁構造の横断面を単に模式的に示す 図である。図１の外側壁シェルは単層ガラスからなり、図２の外側壁シェルは、 断熱ガラスからなる。 この外側壁シェルは、図面に１の符号で示してあり、たいへん多様に、特に、 単層ガラスシート、２層ガラスシートまたは３層ガラスシートとして構成できる 。 ここで、詳細には説明しないが、更に、防熱及び／又は日よけのためのコーティ ング層、並びに、ｇ値調節コーティング層があっても良い。図面の右側にある内 室に向かって、パネルは内側壁シェル２を有する。内側壁シェル２は内側断熱層 ３を含んでおり、内側断熱層３は、蒸気不透過の壁層４、例えば金属板によって 内室側が隔離されている。外側壁シェル１には、内室に向かって外側断熱層５が 接続している。この外側断熱層５は、外側壁シェル１と同様に、日光を透過でき 、大抵空気層により形成できるが、透明ガラス、透明合成樹脂、透明毛管板（キ ャピラリープレート）などを含むことができる。外側壁シェル１は、境界面６に よって外側断熱層５から分離されている。境界面６は、エナメル、フィルム、箔 、ラッカーなどから構成されることができ、境界面６で日光が吸収される。 外から即ち図面の左から外側壁シェル１に向かって見る観察者が知覚する視覚 的な印象を、望み通りに調整し決定するため、外側壁シェル１へ向いた境界面６ の表面には、外部から見た際に結果として外壁要素の所望の視覚的な印象が生ず るよう境界面６における日光のスペクトル吸収および反射を制御する色彩上及び ／又は構造・組織上の形態を備えることができる。この色彩上及び／又は構造・ 組織上の形態は、境界面６における付加的なコーティングによって、または表面 処理によって形成できる。 外側壁シェルを向いた境界面６の表面に、色彩上及び／又は構造・組織上の形 態の担い手として実質的に平面状の構造体を備えることができる。色彩上の形態 は、異なる色を有する、色の区画または領域から形成できる。しかしながら、色 彩上の形態は、パネル全面にわたって延びる単色の色付けから形成できる。構造 ・組織上の形態は、例えば、担い手７の表面のレリーフ加工によって達成できる 。 本発明の枠内において、都度の要求、即ち、吸光境界面６および壁内面に現れ る最高温度Ｔ_tmax，Ｔ_oimaxに関する要求にｋ値およびｇ値を最適に適合させる ため、合目的的に、表に基づいて導き出せる組合せを推奨する。 南向き壁面および西向き壁面についてのＲ_a、α、ｇ及びＲ_iの許容される関連 性が、既に先に述べたように表１，２にまとめられている。所与のα、Ｒ_a及び ｇに関して示した双方の限界値の間で、Ｒ_iを自由に選択できる。場合ごとに 達成可能な太陽エネルギー利用度を、表２の最終欄に評価付けした。評価付けは 、ｋ_statisch＝１／Ｒ_gということに基づいている。基準は、いずれも、南向き の壁面である。 ｘ ＝良 (k_equ= 0.16〜0.25W/m²K，k_equ≦ 1/2 k_statisch) ｘｘ ＝たいへん良 (k_equ= 0.06〜0.15W/m²K，k^equ≦ 1/3 k_statisch) ｘｘｘ ＝優秀 (k_equ= 0.05W/m²K，k_equ≦ 1/8 k_statisch)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 建物の外壁構造、特に、パネルであって、太陽エネルギーの利用のため、 内側断熱層（３）を有する内側の壁シェル（２）と、日光を透過する十分に 透明な外側の壁シェル（１）との間に、日光を吸収する境界面（６）によっ て画される外側断熱層（５）を配したものにおいて、 境界面（６）が、外側壁シェル（１）と外側断熱層（５）との間に配され 、エナメル、フィルム、箔またはラッカーにより不透明に構成されることを 特徴とする外壁構造。 ２． 境界面（６）が、外側壁シェル（１）に向いているとともに当接している 表面、または、外側壁シェル（１）に向いているかまたは当接している表面 に、外から外側壁シェル（１）に向かって見たときの外壁構造の視覚的外観 を決定する色彩上及び／又は構造・組織上の形態を有することを特徴とする 請求項１記載の外壁構造。 ３． 請求項１または２に記載の外壁構造であって、 境界面（６）が外側断熱層（１）からの日光の１／αを吸取するものであ り、 外側壁シェル（１）および外側断熱層（５）によって形成される熱通り抜 け抵抗Ｒ_aと、内側壁シェル（２）およびその内側断熱層（３）によって形 成される熱通り抜け抵抗Ｒ_iとの和Ｒ_gは、太陽照射がなく、かつ、予想大気 温度が最低である場合（冬季／夜間）に壁構造の壁内面の温度が快適さおよ び結露の危険性に関して最小値を下回らない大きさである最小値Ｒ_gmiｎを 有する外壁構造において、 外側壁シェル（１）および外側断熱層（５）によって形成される熱通り抜 け抵抗Ｒ_aと、これらの総エネルギー透過率ｇと、境界面（６）の吸光度α および内側断熱層（３）を含む内側璧（２）によって形成される熱通り抜け 抵抗Ｒ_iとが、互いに調整されることにより、 組込箇所に、予想される最大の日照量ｑ_smaxと、更に、夏季の予想最高外 部温度Ｔ_amaxとが現れる場合にも、壁構造の内部、特に、境界面（６）には 、壁構造の材料が損傷を受けることなく耐える最高温度Ｔ_tmaｘが生ずるに 過ぎず、壁内面には、室内にいる人達がなお快適と感ずる最高温度Ｔ が現れるに過ぎず、 南または西へ向く壁構造のＲ_a、αおよびα＊ｇ（以下において、＊は乗 算記号を意味する）の所与の値におけるＲ_iの値が下表（表１）から得られ る限界値の間にあり、 下表（表１）においては、０．２、０．４、０．６及び０．８にそれぞれ 等しいαについて、Ｒ_iの許容最大値（第３欄）および許容最小値（第４欄 ）がＲ_a（第１欄）およびα＊ｇ（第２欄）の関数としてまとめて示され、 中間値が内挿によって容易に求めることができることを特徴とする、請求項 １または２に記載の外壁構造。 ４． 該壁構造は、下表（表２）に示したα＊ｇ及びＲ_aの値と、表２に示した Ｒ_i範囲内にあり、それぞれがこのα＊ｇおよびＲ_aの値についてのものであ るＲ_i値とを有することを特徴とする請求項３に記載の外壁構造。 ５． 量Ｒ_a，Ｒ_i，αおよびα＊ｇを互いに調整する場合、建物の外壁構造の向 きに対応する方角について予想最大日照量ｑ_smaxを評価することを特徴とす る請求項３〜４のいずれかに記載の外壁構造。 ６． 色彩上及び／又は構造・組織上の形態が、境界面（６）のコーティングに よって形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の外 壁構造。 ７． 色彩上及び／又は構造・組織上の形態が、境界面（６）の表面処理によっ て形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の外壁構 造。 ８． 境界面（６）は、外側断熱層（３）に向いた表面に、色彩上及び／又は構 造・組織上の形態の担い手として、実質的に平面的な形成体を有することを 特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の外壁構造。 ９． 色彩上の形態は、単色または多色である、色の区画または領域から形成さ れていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の外壁構造。 １０．構造・組織上の形態が、レリーフ状に成形された表面から形成されている ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の外壁構造。 １１．外側壁シェル（１）が、単層ガラス、または、まちまちな構造の断熱ガラ スから形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の 外壁構造。