JP2006138589A - 空間の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 建築物の室内空間や舗装面上の屋外空間の温度上昇を抑制する。
【解決手段】 アスファルト防水層が設けられている建築物１は、屋上面２に保水特性を有する保水性建材３が敷設された保水性舗装構造Ｒと、建築物１の側壁面５に第一噴霧口６ａが設けられて第一噴霧口６ａから外方に向かって霧を発生させる第一噴霧装置６とから構成する。保水性建材３の上方から表面に向けて水Ｗを供給する第一供給口４ａと、第一供給口４ａへ水Ｗを供給する貯水槽１１とを有する第一供給設備４を設けている。そして、第一噴霧装置６又は第一供給設備４に給電するための太陽電池１２を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、道路、広場及び建築物などに設けられる空間の冷却構造に関する。

一般に都市部では、コンクリート建築物が多く、道路などの路面はコンクリートやアスファルトで覆われている。これらの舗装面は、太陽熱によって温度が上昇し、夏季には例えば建築物の屋根で６５〜７０℃にも達することから、都市のヒートアイランド現象を引き起こす要因のひとつとなっている。さらに、建物内の温度も上昇するため、室内環境が悪化するうえ、冷房などの電力エネルギーの消費増加が問題となっている。このような建築物や道路等の温度上昇問題の対策として、水の噴霧、屋上緑化、そして保水性建材の敷設がある。
このうち水の噴霧は、噴出口を設けた噴霧装置から舗装面に水を噴霧して霧を発生させて、冷却作用によりその空間の温度を低下させるものである（例えば、特許文献１参照）。
そして、屋上緑化では、植物や土壌に含まれている水分が蒸発して気化熱が奪われる（気化熱作用）ことによって、屋上の温度上昇を抑制する効果がある。
次に、保水性建材の敷設では、建材に含まれた水の気化熱作用によって温度上昇を抑えることができる。通常、この保水性建材は、ブロック状で形成され簡易に敷き並べて設置することができ、屋上緑化で対応しにくい箇所にも敷設が可能である。そして、保水性建材の気化熱作用では、その保水量は例えば１０〜２０％の保水体積率である。
特許文献２では、夏季の炎天下において保水性建材の保水効果を高めるために、保水性建材内に管を通す溝を設け、その溝内に注水管を貫通させて保水性建材に水を補給する舗装構造が提案されている。
特開平６−１７０２９４号公報 特開２００４−１３２１４３号公報

しかしながら、上記特許文献１で提案されている水を噴霧する方法は、空気中に拡散している霧の冷却効果だけでは、高温に達している舗装面の温度を低下させることに限界があるという問題がある。
また、屋上緑化による方法は、高価であり、水の供給など植物の保守が必要となる。そして、植物や土壌は重量が大きいため老朽化した建築物には適用が難しく、屋上緑化は適用範囲が限られているのが現状である。
さらにまた、保水性建材による方法では、建築物の屋上面や舗装面など部分的な温度低下に留まっている。
このように、上述した各々の温度上昇対策の方法では、例えば建築物の室内空間や、道路、広場などの舗装面上の屋外空間の快適性を向上させる効果を得るまでには及んでいない。したがって、日差しの強い場合などに、これらの室内及び屋外空間を有効利用することが難しいという問題がある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、建築物の室内空間や舗装面上の屋外空間の温度上昇を抑制できるようにした空間の冷却構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る空間の冷却構造では、防水層が設けられている建築物の屋上面に保水特性を有する保水性建材が敷設された保水性舗装構造と、建築物の側壁面に第一噴霧口が設けられ、第一噴霧口から外方に向かって霧を発生させる第一噴霧装置とが設けられて構成されていることを特徴としている。
本発明では、建築物の屋上面に保水性舗装構造を設けることにより保水性建材に含まれる水が蒸発して気化熱が奪われ温度低下を起こす気化熱作用と、建築物の側壁面に第一噴霧装置を設けて霧を発生させることによる建築物の周囲空間の冷却作用とを組み合わせたことによって、建築物全体の温度上昇を抑えることができる。このため、建築物内の室内温度も下げることができ、室内環境を改善できる。さらに、室内の冷房などの消費エネルギーを削減でき、電力コストを低減することができ、ヒートアイランド現象を緩和できる。

また、本発明に係る空間の冷却構造は、保水性建材の上方から表面に向けて水を供給する第一供給口と、第一供給口へ配管を介して送水ポンプによって供給する水を溜める貯水槽とを有する第一供給設備が設けられ、貯水槽は第一噴霧装置の第一噴霧口へも水を供給することが好ましい。
本発明では、第一供給設備によって保水性建材の表面に向けて水を供給することによって、この水は保水性建材内に吸収され、さらに保水性建材の全体に浸透して保水効果を高めることができる。

また、本発明に係る空間の冷却構造は、建築物には、第一噴霧装置又は第一供給設備に給電するための太陽電池が設けられていることが好ましい。
本発明では、建築物の温度が上昇する日射時間帯に、第一噴霧装置や第一供給設備に水を供するポンプ等を稼動させる電気が必要となるため、この日射時間帯に太陽電池を利用することにより省エネルギー効果を図ることができる。

また、本発明に係る空間の冷却構造は、舗装面を形成する屋外構造であって、舗装面に保水特性を有する保水性建材が敷設された保水性舗装構造と、保水性舗装構造の上方を覆う屋根と、保水性舗装構造と屋根との間に形成される屋外空間内に第二噴霧口を備えて、屋外空間内に霧を発生させる第二噴霧装置とが設けられて構成されていることを特徴としている。
本発明では、保水性舗装構造を覆う屋根によって舗装面への直射を避けることができる。さらに、保水性建材に含まれる水の気化熱作用と、第二噴霧装置によって発生する霧の冷却作用との組み合わせによって、舗装面上の上記屋外空間の温度上昇を抑えることができる。これにより、日射のある気温の高いときであっても、この舗装面の屋外空間は、他の屋外空間と比較して環境を向上できることから、ヒートアイランド現象を緩和して空間の有効利用を図ることが可能となる。

また、本発明に係る空間の冷却構造は、保水性舗装構造の内部に水を供給する第二供給口と、第二供給口へ配管を介して送水ポンプによって供給する水を溜める貯水槽とを有する第二供給設備が設けられ、貯水槽は第二噴霧装置の第二噴霧口へも水を供給することが好ましい。
本発明では、第二供給設備によって、保水性建材に常時水を供給することができ、供給された水が敷設された保水性建材の全体に浸透するため、保水性建材内の水が全て蒸発することがなく、保水状態を維持することができる。

また、本発明に係る空間の冷却構造では、屋根には、第二噴霧装置又は第二供給設備に給電するための太陽電池が設けられていることが好ましい。
本発明では、建築物の温度が上昇する日射時間帯に、第二噴霧装置や第二供給設備に水を供するポンプ等を稼動させる電気が必要となるため、この日射時間帯に太陽電池を利用することにより省エネルギー効果を図ることができる。

本発明の空間の冷却構造によれば、建築物の屋上面の保水性舗装構造による気化熱作用と、建築物の側壁面の第一噴霧装置による冷却作用とを組み合わせたことによって、建築物全体の温度上昇を抑えることができる。このため、建築物内の室内温度も低下でき、室内の冷房などの電力コストを低減することができる。
また、本発明の空間の冷却構造によれば、保水性舗装構造を覆う屋根によって舗装面の直射を避けることができるうえ、保水性舗装構造による気化熱作用と、第二噴霧装置による冷却作用との組み合わせによって、舗装面上の屋外空間の温度上昇を抑えることができるため、空間の有効利用を図ることができる。
このように、空間の冷却構造を設けることによって、ヒートアイランド現象を緩和することができる。

以下、本発明の第一の実施の形態について、図１及び図２に基づいて説明する。
図１は第一の実施の形態による空間の冷却構造を示す全体図、図２は図１に示す保水性舗装構造の厚さ方向の部分断面図である。
図１及び２に示すように、第一の実施の形態による建築物１は、屋上面２に敷設され保水特性を有する保水性建材３を設けた保水性舗装構造Ｒと、保水性建材３の上方から表面に向けて水Ｗを供給する第一供給設備４と、建築物１の側壁面５から外方に向けて霧を発生させる第一噴霧装置６とから構成されている。ここで、保水性建材は、例えば石炭灰、スラグ等を焼成して形成されたブロック、タイル、レンガなどであり、この建材自身の内部の空隙に水分を保持することができるものである。

図２に示すように、屋上面２は、コンクリート等で構築された屋根スラブ７上に形成されるアスファルト防水層８（防水層）と、その上層に形成され外部からの熱の影響を抑えるための断熱層９とから構成されている。
そして、保水性舗装構造Ｒは、屋上面２上に水Ｗが溜められて所定厚さの層を形成している補給水層１０と、その上層で建築物１の屋根構造の表層を形成する保水性建材３とから構成されている。
保水性建材３は、例えばブロック状に形成されていて、隣接する保水性建材３同士は隙間なく複数敷き並べられている（図１参照）。補給水層は、例えば水槽のように水を溜めておけるものである。

図１に示すように、第一供給設備４は、保水性建材３の上方で任意箇所に設けられた第一供給口４ａと、第一供給口４ａへ供給する水Ｗを溜めておく貯水槽１１と、貯水槽１１内に設置されて第一供給口４ａに水Ｗを送る送水ポンプ４ｂと、送水ポンプ４ｂと第一供給口４ａとの間を接続する配管４ｃとから構成されている。
また、建築物１の側壁面５を冷却するために第一噴霧装置６が例えば各フロアー毎に設けられ、側壁面５から外方に向けて適宜数備えられた第一噴霧口６ａと、第一噴霧口６ａへ供給する水Ｗを溜めておく貯水槽１１と、貯水槽１１内に設置されて第一噴霧口６ａに水Ｗを送る送水ポンプ６ｂと、第一噴霧口６ａと送水ポンプ６ｂとを接続する配管６ｃとから構成されている。この貯水槽１１には雨水が溜められて建築物１の地下等に設けられ、第一供給設備４及び第一噴霧装置６の貯水槽１１は共用される。第一供給設備４及び第一噴霧装置６で使用される水Ｗは雨水を使用するが、降雨が少なく貯水槽１１の水Ｗが不足する場合には、上水または工業用水によって補充してもよい。
また、送水ポンプ４ｂ及び６ｂに給電するために、建築物１の屋上などの場所を利用して太陽電池１２が備えられ、電線１２ａによって配線されている。この太陽電池１２は、保水性建材３の水Ｗの蒸発量が多くなる日射時の時間帯に稼動する。

次に、本第一の実施の形態による屋外空間の冷却構造の作用について図１及び２に基づいて説明する。
先ず、保水性舗装構造Ｒは、屋上面２に補給水層１０を設けて、その上面に保水性建材３を敷き並べる簡易な作業によって設置することができる。そして、保水性建材３を敷設する際には、特別な加工等は不要である。
保水性建材３には、水Ｗが保水されており、太陽熱によって蒸発し、その気化熱作用によって保水性舗装構造Ｒ表面の温度を低下させることができる。
図１及び２に示すように、第一供給設備４で使用される水Ｗは、太陽電池１２によって稼動した送水ポンプ４ｂから配管４ｃを通過し、保水性建材３の上方に設けられた第一供給口４ａまで送られて、保水性建材３の表面に向けて供給される。
そして、第一供給口４ａから保水性建材３に水Ｗが供給されると、この水Ｗは、保水性建材３内に浸透し全面に亘って保水している状態となる。なお、この第一供給口４ａは、一箇所に限ることはなく、複数箇所に設けてもよい。
第一供給設備４が設けられることによって、保水性建材３は保水状態を維持でき、保水性建材３の気化熱作用が途切れることがなく、保水性舗装構造Ｒ表面の温度上昇を継続的に抑えることができる。

また、保水体積率に限度のある保水性建材３は、その保水許容量を超えると、下層に水Ｗが流れて補給水層１０に水Ｗを溜めることができる。この補給水層１０に厚さ方向の上端まで水Ｗが溜まっているときには、補給水層１０と保水性建材３とは常に接している状態となる。これにより、保水性建材３は、下層の補給水層１０より水Ｗを補給して、保水状態が維持される。

さらに、第一噴霧装置６では、水Ｗが太陽電池１２によって稼動した送水ポンプ６ｂから第一噴霧口６ａに送られて、建築物１の側壁面５より外方に水Ｗを噴霧させる。この発生された霧の効果によって、側壁面５の周囲の外気を冷却することができ、建築物１の表面温度を下げて冷却できる。

本第一の実施の形態による空間の冷却構造では、保水性舗装構造Ｒによる気化熱作用と、第一噴霧装置６による冷却作用とを組み合わせることによって、建築物１全体の温度上昇を抑えることができる。例えば、夏季における屋根表面の温度で２０℃程度の低減を図ることができる。これにより、建築物１内の室温上昇も抑えることができ、室内環境の悪化を防ぐことができる。さらに、室内冷房の負荷を少なくできるため、電力コストを低減できる。
また、送水ポンプ４ｂ、６ｂの電源に太陽電池を使用することにより、省エネルギー効果を図ることができる。
これらの効果により、都市のヒートアイランド現象の抑制に寄与することができる。

次に、本発明による第二の実施の形態による空間の冷却構造について図３及び４に基づいて説明する。
図３は第二の実施の形態による屋外空間の冷却構造を示す立断面図、図４は図３に示す保水性舗装構造の厚さ方向の部分断面図である。
以下、第二の実施の形態では、第一の実施の形態と共通する構成及び作用については省略して説明する。
第二の実施の形態では、道路、広場又は建築物などの屋外空間を対象としている。
図３及び４に示すように、舗装面１３の上面にブロック状からなる保水性建材３が敷設されて形成された保水性舗装構造Ｒと、保水性建材３上方の任意範囲を覆う屋根１４と、この屋根１４の内側と保水性建材３との間の屋外空間Ｂに霧を発生させるために設けられた第二噴霧装置１５とから構成されている。

第二噴霧装置１５は、屋根１４の内面と屋外空間Ｂ内の側面位置とに配置されて適宜数備えられている第二噴霧口１５ａと、第二噴霧口１５ａへ供給する水Ｗを溜めておく貯水槽１１と、貯水槽１１内に設置されて第二噴霧口１５ａに水Ｗを送る送水ポンプ１５ｂと、第二噴霧口１５ａと送水ポンプ１５ｂとの間を接続する配管１５ｃとから構成されている。配管１５ｃは、第二噴霧口１５ａが備えられる屋根１４内側及び屋外空間Ｂの上下方向に１又は適宜数配設されている。これにより、配管１５ｃに備えられている第二噴霧口１５ａは、屋根１４から保水性建材３に向かう下方向と、その下方向に直交する横方向とに水Ｗが噴霧される（図３参照）。

次に、図３に示すように、保水性建材３に水Ｗを供給する第二供給設備１６が備えられている。この第二供給設備１６は、保水性建材３の内部に水Ｗの吐出口が設けられた第二供給口１６ａと、第二供給口１６ａへ供給する水Ｗを溜めておく貯水槽１１と、貯水槽１１内に設置されて第二供給口１６ａに水Ｗを送る送水ポンプ１６ｂと、送水ポンプ１６ｂと第二供給口１６ａとの間を接続する配管１６ｃとから構成されている（図４参照）。
この貯水槽１１には雨水が溜められて地下等の所定の位置に設けられ、第二噴霧装置１５及び第二供給設備１６の水供給源として共用される。
さらに、屋根１４の上面には、第一の実施の形態と同様、送水ポンプ１５ｂ、１６ｂに給電するための太陽電池１７が設けられている。

次に、第二の実施の形態による空間の冷却構造の作用について図３及び４に基づいて説明する。
保水性建材３は、第二供給設備１６の第二供給口１６ａから水Ｗが供給されて、保水状態となっている。これにより、保水性舗装構造Ｒは、保水性建材３に保水されている水Ｗの気化熱作用によって、表面温度を低下させることができる。
第二噴霧装置１５は、舗装面１３上の屋外空間Ｂに水Ｗが噴霧されることによって冷却作用を得ることができるうえ、噴霧された水Ｗのうち屋外空間Ｂで気化しなかった分は保水性建材３の表面から吸収されて保水効果を高めることができる。
太陽電池１７は、日射のあるときに送水ポンプ１５ｂ、１６ｂを駆動させて、第二噴霧口１５ａ、第二供給口１６ａに水Ｗを供給する。

本第二の実施の形態による空間の冷却構造では、保水性舗装構造Ｒによる気化熱作用と、第二噴霧装置１５による冷却作用とを組み合わせることによって、効果的に舗装面上の屋外空間Ｂの温度上昇を抑えることができる。
また、保水性舗装構造Ｒの上方に屋根１４を設けることにより、屋外空間Ｂは太陽熱が保水性舗装構造Ｒを直射しないため、第一の実施の形態に示すような屋根１４のない場合と比較すると、温度上昇を小さくできる。
これにより、上記屋外空間Ｂでは、例えば夏季の日差しの強いときでも第二の実施の形態を適用していない屋外空間と比較して快適性を向上できるため、空間の有効利用ができる。
また、送水ポンプ１５ｂ、１６ｂの電源に太陽電池を使用することにより、省エネルギー効果を図ることができる。

以上、本発明による空間の冷却構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、第二の実施の形態では、保水性建材３に水Ｗを補給する手段として、第二噴霧装置１５に加え、第二供給設備１６による手段を設けているが、第二噴霧装置１５のみの補給手段であっても構わない。要は、保水性舗装構造Ｒと、第一及び第二噴霧装置６、１５との組み合わせによって、建築物１の室内や、保水性舗装構造Ｒ上の屋外空間Ｂの温度上昇が抑えられればよいのである。

本発明の第一の実施の形態による屋外空間の冷却構造を示す立断面図である。 図１に示す保水性舗装構造の厚さ方向の部分断面図である。 本発明の第二の実施の形態による屋外空間の冷却構造を示す立断面図である。 図３に示す保水性舗装構造の厚さ方向の部分断面図である。

符号の説明

２ 屋上面
３ 保水性建材
４ 第一供給設備
４ａ 第一供給口
６ 第一噴霧装置
６ａ 第一噴霧口
８ アスファルト防水層（防水層）
１０ 補給水層
１１ 貯水槽
１２、１７ 太陽電池
１３ 舗装面
１４ 屋根
１５ 第二噴霧装置
１５ａ 第二噴霧口
１６ 第二供給設備
１６ａ 第二供給口
Ｂ 屋外空間
Ｒ 保水性舗装構造
Ｗ 水

Claims (6)

1. 防水層が設けられている建築物の屋上面に保水特性を有する保水性建材が敷設された保水性舗装構造と、
   前記建築物の側壁面に第一噴霧口が設けられ、前記第一噴霧口から外方に向かって霧を発生させる第一噴霧装置とが設けられて構成されていることを特徴とする空間の冷却構造。
2. 前記保水性建材の上方から表面に向けて水を供給する第一供給口と、該第一供給口へ配管を介して送水ポンプによって供給する水を溜める貯水槽とを有する第一供給設備が設けられ、前記貯水槽は前記第一噴霧装置の前記第一噴霧口へも水を供給することを特徴とする請求項１に記載の空間の冷却構造。
3. 前記建築物には、前記第一噴霧装置又は前記第一供給設備に給電するための太陽電池が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の空間の冷却構造。
4. 舗装面に保水特性を有する保水性建材が敷設された保水性舗装構造と、
   前記保水性舗装構造の上方を覆う屋根と、
   前記保水性舗装構造と前記屋根との間に形成される屋外空間内に第二噴霧口を備えて、前記屋外空間内に霧を発生させる第二噴霧装置とが設けられて構成されていることを特徴とする空間の冷却構造。
5. 前記保水性舗装構造の内部に水を供給する第二供給口と、該第二供給口へ配管を介して送水ポンプによって供給する水を溜める貯水槽とを有する第二供給設備が設けられ、前記貯水槽は前記第二噴霧装置の前記第二噴霧口へも水を供給することを特徴とする請求項４に記載の空間の冷却構造。
6. 前記屋根には、前記第二噴霧装置又は前記第二供給設備に給電するための太陽電池が設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載の空間の冷却構造。
   

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