JP2011163024A

JP2011163024A - 鋼板張断熱パネル

Info

Publication number: JP2011163024A
Application number: JP2010027730A
Authority: JP
Inventors: Yoshitami Nonomura; 善民野々村
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2011-08-25

Abstract

【課題】断熱性能を向上し、日射による熱を回収して有効利用できるようにした鋼板張断熱パネルを提供することにある。
【解決手段】厚さと、厚さより大きい幅及び長さを有する断熱材１２と、断熱材１２の厚さ方向の両面を覆う第１及び第２鋼板１４，１６からなるパネル本体１８と、第１及び第２鋼板１４，１６のうちの一方の鋼板の断熱材１２と反対の面に断熱材１２の厚さ方向に一定の間隔をおいて設けられた第３鋼板２２と、一方の鋼板１４と第３鋼板２２との間に設けられ外部に連通し外気が流通する空間部２４とにより鋼板張断熱パネル１０を構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築物の外装壁などに用いられる鋼板張断熱パネルに関する。

現在、断熱材に塗装鋼板を張った鋼板張断熱パネルは（特許文献１）、住宅、事務所ビル、冷凍倉庫などの外装壁に用いられている。

以下、従来の鋼板張断熱パネルについて、図４を参照して説明する。
従来の鋼板張断熱パネル４０は、図４に示すように、屋外側の鋼板４２と、屋内側の鋼板４４と、この両鋼板４２と４４の間に挿入されたウレタンフォームなどの断熱材４６とから構成される。また、屋外側の鋼板４２の外気と接する表面には、日射による熱を遮断する遮熱塗装５０などが施され、屋内側の鋼板４４の表面には石膏ボード４８が設けられている。

しかし、上記のような従来の鋼板張断熱パネル４０は、２枚の鋼板４２、４４の間に断熱材４６を挟む構造であるため、その熱的な機能は断熱のみである。したがって、この鋼板張断熱パネル４０を冷凍倉庫などに外装壁に用いた場合、鋼板張断熱パネル４０の屋外側表面に結露が生じ、鋼板張断熱パネル４０の外側壁面が汚れ易くなるという問題がある。
また、従来の鋼板張断熱パネル４０が建築物の壁面に隙間なく並べて取り付けられた場合、鋼板張断熱パネル同士の接合部において、鋼板が熱橋となり、屋外の熱が屋内に伝達されてしまうという問題が生じる。
また、遮熱効果と意匠性を向上するために鋼板張断熱パネルの屋外側表面に白色などの遮熱塗装を施した場合は、日射による熱を遮断し得るものの、遮熱塗装５０面が日射を反射してしまい、その反射光が車両の運転や通行者に悪影響を及ぼす問題がある。

一方、従来の鋼板張断熱パネル４０では、その断熱設計が複雑になるという問題がある。
例えば、図５に示すように、実スケールで日射の影響を受けた板張断熱パネル４０の熱貫流率Ｋを求めるには、板張断熱パネル４０を通過する熱量Ｑと屋内外の温度差（θ_８−θ_１）を求める必要がある。熱貫流率Ｋは次の式（１）で与えられる。
Ｋ＝Ｑ／（θ_８−θ_１）×Ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
ここで、Ａは外壁面の面積（ｍ^２）である。
また、熱量Ｑは、複合壁の内部に熱流板を挿入することで計測される。
屋内外の気温差（θ_８−θ_１）のうち、屋内の気温θ₁は温度センサーに日射が当たらないように、遮蔽筒で覆うことで計測される。
相当外気温θ₈は屋外側鋼板４２の表面近傍に温度センサーを設置することで計測される。ただし，屋外側鋼板４２の表面から温度センサーまでの距離は，１０ｍｍ以下である。数十ｍ×数十ｍの実スケールの壁面を対象にした場合，屋外側鋼板４２の表面近傍における風速の変動は大きい。そのため、相当外気温θ₈の測定点数は膨大な数となることが想像できる。したがって、従来の鋼板張断熱パネルの熱貫流率Ｋの代表値または近似値を求めることは、非常に困難になる。

特開平１０−００２０５０号公報

本発明は、上記のような事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、断熱性能を向上し、日射による熱を回収して有効利用できるようにした鋼板張断熱パネルを提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明は、鋼板張断熱パネルであって、厚さと、厚さより大きい幅及び長さを有する断熱材と、前記断熱材の厚さ方向の両面を覆う第１及び第２鋼板からなるパネル本体と、前記第１及び第２鋼板のうちの一方の鋼板の前記断熱材と反対の面に前記断熱材の厚さ方向に一定の間隔をおいて設けられた第３鋼板と、前記一方の鋼板と前記第３鋼板との間に設けられ外部に連通し外気が流通する空間部とを備えることを特徴とする。

本発明の鋼板張断熱パネルによれば、断熱性能を向上でき、日射による熱を空気または水を用いて回収し、温風または温水として有効利用することができる。

本発明の実施の形態１にかかる鋼板張断熱パネルの一部を示す斜視図である。本発明の実施の形態２にかかる鋼板張断熱パネルの一部を示す斜視図である。本発明にかかる鋼板張断熱パネルの熱貫流率の概念を示す説明図である。従来における鋼板張断熱パネルの一部を示す斜視図である。従来における鋼板張断熱パネルの熱貫流率の概念を示す説明図である。

（実施の形態１）
以下、本発明にかかる鋼板張断熱パネルを建築物の外壁に適用した場合の実施の形態１について図１を参照して詳細に説明する。
鋼板張断熱パネル１０は、図１に示すように、厚さと、厚さより大きい幅及び長さを有する断熱材１２と、断熱材１２の厚さ方向の両面を覆う第１及び第２鋼板１４，１６からなるパネル本体１８と、第１及び第２鋼板１４，１６のうち一方の鋼板、例えば第１鋼板１４の断熱材１２と反対の面（屋外側の面）に、断熱材１２の厚さ方向に一定の間隔を保持する複数のスペーサ２０を介して設けられた第３鋼板２２とを備える。さらに、第１鋼板１４と第３鋼板２２との間には、外部に連通し外気が流通する空間部２４が設けられている。
第１鋼板１４と第３鋼板２２とは同じ大きさを有し、空間部２４は、第１鋼板１４と第３鋼板２２との間の全域にわたって設けられている。

第３鋼板２２の空間部２４と反対の面（屋外側の面）には、日射を吸収する吸熱性に優れ、かつ艶消し性のある黒色や反射率の低い材質などからなる吸熱層２６が塗装など従来公知の手段により形成されている。さらに、第１鋼板１４の空間部２４と接する面には、アルミ箔などの熱反射性に優れた材質などからなる遮熱層２８が塗装など従来公知の手段により形成されている。
また、第２鋼板１６の断熱材１２と反対の面（屋内側の面）には、石膏ボードなどの耐熱性ボード３０が接着剤などの従来公知の手段により張り付けられている。

断熱材１２は、発泡ウレタンなどの発泡樹脂系のものや、ロックウールなどの鉱製繊維系のような従来公知の材料が使用可能である。また、第１及び第２鋼板１４，１６には、例えば、ガルバニウム鋼板などのような従来公知の材料が使用可能である。断熱材１２の表面への第１及び第２鋼板１４，１６の張り付けは、例えば、接着剤を用いるなど従来公知の手段によりなされる。
なお、断熱材１２の厚さは、１０〜５００ｍｍであり、幅は、０．９〜２０ｍであり、長さは、０．５〜２０ｍである。また、第１及び第２鋼板１４，１６の厚さは、０．４〜５０ｍｍであり、第２鋼板２２の厚さは、０．４〜５０ｍｍである。

スペーサ２０は、断熱性の高い合成樹脂材などの材質から構成されもので、パネル本体１８の長さ方向（図１に示す矢印Ｙの方向）の全長にわたり延在するチャンネル形状を呈している。このスペーサ２０はパネル本体１８の幅方向（図１に示す矢印Ｘの方向）に一定の間隔をおいて複数平行に配設される。これにより、第３鋼板２２はスペーサ２０を介して第１鋼板１４に取着され、鋼板張断熱パネル１０の上下端で大気に連通し外気が流通する空間部２４が形成される。

なお、本発明の鋼板張断熱パネル１０に使用されるスペーサ２０は図１に示す形状のものに限定されず、空間部２４を形成するのに必要な一定の長さを有する円柱状や角柱状または円筒状、角筒状の複数のスペーサを二次元方向にマトリクス状に配列しても良い。
また、空間部２４は、鋼板張断熱パネル１０の下端から上端に向けて蛇行状に延在する形状のものであっても良い。

上記のような鋼板張断熱パネル１０において、第３鋼板２２の外表面に日射が当たると、その日射による熱が吸熱層２６で吸収され、第３鋼板２２を通して空間部２４に伝達される。空間部２４では、その内部に充満している空気が伝達熱エネルギーを吸収することで第３鋼板２２を内側から冷却すると同時に空気自体が加温される。これにより、空間部２４内の空気に上昇気流による流れが発生する。これに伴い、外気が空間部２４の下端に設けられた空気取り入れ口２４ａから順次吸い込まれ、そして、加温された空気は空間部２４の上端に設けられた空気排出口２４ｂを通して大気に排出される。この場合、空間部２４内に虫または鳥などの生き物が侵入しないように，空気取り入れ口２４ａや空気排出口２４ｂに防虫ネット（図示省略）を取り付けることが望ましい。

このように本実施の形態１に示す鋼板張断熱パネル１０によれば、第１鋼板１４と第３鋼板２２との間に、大気に連通し外気が流通する空間部２４が設けられているので、空間部２４内を流通する空気によって第３鋼板２２を内側から冷却することができる。これにより、鋼板張断熱パネル１０の断熱性能を向上できる。
また、第１鋼板１４の空間部２４と接する面には遮熱層２８が設けられているので、熱橋となるパネル本体１８の鋼板の温度を低減でき、鋼板張断熱パネル１０全体の断熱性能を更に向上できる。

また、本実施の形態１に示す鋼板張断熱パネル１０によれば、遮熱層２８を有するパネル本体１８により日射による熱流束が遮断され、空間部２４および第３鋼板２２の温度は外気に比べ高温となるが、この熱源を空間部２４内を流通する空気を利用して回収することができる。すなわち、空間部２４内を流通する空気を上記熱源エネルギーで加温することにより、温風として建築物の暖房やヒートポンプタイプの電気温水器に有効利用することができる。特に、冬期では空間部２４中に空気を流して温風を生成し、これを建物で利用することにより、建物内における暖房に必要なエネルギーを減らすことができる。

本実施の形態１において、熱源回収を積極的に行う場合は，第３鋼板２２の外表面に黒色または明度の低い吸熱層２６を設けることで積極的に日射を吸収し，鋼板張断熱パネル１０から反射する熱を抑えることができる。これにより、鋼板張断熱パネル１０を用いた建物近傍において、日射の照り返しが少なくなり、建物近傍における歩行者に対する熱環境が改善され、屋外の温熱環境を緩和できる。さらに、建築物の断熱性能を向上させ、建物内部で消費する化石エネルギーを低減でき、街全体の熱容量の低減を図り、ヒートアイランド対策に寄与でき、かつ建築物によるＣＯ_２の削減を図ることができる。

（実施の形態２）
本発明にかかる鋼板張断熱パネルを建築物の外壁に適用した場合の実施の形態２について図２を参照して説明する。
この図２に示す鋼板張断熱パネル１０において、図１に示す場合と同一構成要素には、図１と同一の符号を付してその構成説明を省略し、図１と異なる部分について説明する。
図２において、図１と異なる部分は、空間部２４内に、空間部２４内を図２に示す矢印Ｙの方向に貫通する方向に延在して送水管３２を配設したところにある。送水管３２には水道水が供給され、この送水管３２内を流れる水が第３鋼板２２を通して伝達される日射による熱で加温されるように構成されている。

上記のように構成された鋼板張断熱パネル１０において、第３鋼板２２の外表面に日射が当たると、その日射による熱が吸熱層２６で吸収され、第３鋼板２２を通して空間部２４に伝達される。空間部２４では、その内部に充満している空気が伝達熱エネルギーを吸収することで第３鋼板２２を内側から冷却すると同時に空気自体が加温される。更に、加温された空気は送水管３２と接触することで、その熱エネルギーを送水管３２を通して送水管３２内を流れる水に伝達し加温する。そして、加温された水は電気給湯器などに供給される。また、空間部２４内の空気が加温されると、空間部２４内に空気の上昇気流による流れが発生する。これに伴い、外気が空間部２４の下端に設けられた空気取り入れ口２４ａから順次吸い込まれ、加温された空気は空間部２４の上端に設けられた空気排出口２４ｂを通して大気に排出される。この場合、空間部２４は、空間部２４内を流通する外気と送水管３２内を流れる水によって冷却される。

このような実施の形態２に示す鋼板張断熱パネル１０によれば、上記実施の形態１に示す場合と同様な効果が得られるほか、空間部２４が空間部２４内を流通する外気と送水管３２内を流れる水との両方によって冷却されるので、鋼板張断熱パネル１０の断熱性能を更に向上できる。
また、本実施の形態２に示す鋼板張断熱パネル１０によれば、遮熱層２８を有するパネル本体１８により日射による熱流束が遮断され、空間部２４および第３鋼板２２の温度は外気に比べ高温となるため、この熱源を送水管３２内を流れる水を利用して回収することができる。すなわち、夏期など，空間部２４が高温となる場合、送水管３２を用いて温水を生成することができ、未利用エネルギーの活用と建物断熱性能の向上を両立できる。

次に、本実施の形態２に示す鋼板張断熱パネル１０は、その断熱設計が単純化できることについて、図３を参照して説明する。
本実施の形態２に示す鋼板張断熱パネル１０においては、屋外側の第３鋼板２２で蓄熱される熱量は，送水管３２の温水または空間部２４内を流れる空気により吸熱できる。そのため、外気温θ₇と空間部２４内の気温θ₉は、概ねθ₇＝θ₉となる。
従って、本実施の形態２に示す鋼板張断熱パネル１０の熱貫流率Ｋは次の式（２）で与えられる。
Ｋ＝Ｑ／（θ_９−θ_１）×Ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
上記式（２）から明らかなように、外気温θ₇と空間部２４内の気温θ₉は、概ね等しいから、空間部２４内の気温θ₉を１箇所計測するだけで済み、その結果、鋼板張断熱パネル１０の断熱設計を単純化できる。

なお、上記実施の形態では、鋼板張断熱パネル１０を建築物の外壁に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、建築物の屋根の表面材に適用することも可能である。

１０…鋼板張断熱パネル、１２…断熱材、１４…第１鋼板、１６…第２鋼板、１８…パネル本体、２０…スペーサ、２２…第３鋼板、２４…空間部、２６…吸熱層、２８…遮熱層、３０…耐熱性ボード、３２…送水管。

Claims

厚さと、厚さより大きい幅及び長さを有する断熱材と、前記断熱材の厚さ方向の両面を覆う第１及び第２鋼板からなるパネル本体と、
前記第１及び第２鋼板のうちの一方の鋼板の前記断熱材と反対の面に前記断熱材の厚さ方向に一定の間隔をおいて設けられた第３鋼板と、
前記一方の鋼板と前記第３鋼板との間に設けられ外部に連通し外気が流通する空間部と、
を備えることを特徴とする鋼板張断熱パネル。
前記一方の鋼板と前記第３鋼板とは同じ大きさを有し、前記空間部は、前記一方の鋼板と前記第３鋼板との間の全域にわたって設けられていることを特徴とする請求項１記載の鋼板張断熱パネル。
前記第３鋼板はスペーサを介して前記一方の鋼板に取着されることを特徴とする請求項１または２記載の鋼板張断熱パネル。
前記第３鋼板の前記空間部と反対の面に、日射を吸収する吸熱層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の鋼板張断熱パネル。
前記一方の鋼板の前記空間部と接する面に遮熱層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４に何れか１項記載の鋼板張断熱パネル。
前記空間部に送水管が配設され、前記送水管を流れる水が前記第３鋼板を通して伝達される日射による熱で加温されることを特徴とする請求項１乃至５に何れか１項記載の鋼板張断熱パネル。
前記第１及び第２鋼板のうちの他方の鋼板の前記断熱材と反対の面に耐火ボードが設けられていることを特徴とする請求項１乃至６に何れか１項記載の鋼板張断熱パネル。