JP2016070044A - 建築物の通気換気断熱システム - Google Patents

Abstract

【課題】建築物の屋根、外壁の、通気及び換気を効率よく促すことにより、外部環境の影響を最小限にし、建築物内部の温熱環境、および、建物の躯体等の状態を良好に維持する通気換気断熱システムを提供する。【解決手段】屋根面を屋根外皮層１屋根通気層２屋根断熱層３の三層で構成し、軒裏、軒先、外壁通気層９より取り入れた空気を屋根通気層２上部に設けた頂部空間４より、排気設備７により外部に排出させることにより、建築物の換気、通気を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、建築物の屋根、外壁の通気および換気を効率よく促し、屋根の断熱性能を向上させることにより、外部環境が建築物内部に与える影響を抑制し、建築物内部の温熱環境および建築物の躯体等の状態を良好に維持するためのシステムである。

近年、主に勾配屋根を持つ建築物の場合、最上階の内部の空間形状について、従来水平であった天井をその上部の空間まで広げ、そこまでを室内とした「勾配天井」といわれる意匠のものが多くなっている。
勾配天井は限られた床面積の中で、より大きい空間容積を確保できる利点がある一方、建築物内部と外部が、屋根面の厚みのみを介して接しているため、建築物内部が外部環境の影響を受けやすいという問題があった。
特に、夏期の日射による影響で勾配天井の内部空間は、非常に高温になってしまうという問題が指摘されている。
しかしこれまでの建築物の通気及び換気に関する技術には、特許文献１の様に重力換気により下方から上方へ空気の流通を促し外部へ排出するものや、特許文献２の様に専用の換気装置を用いたり複雑な構造を有するものであった。
また、現在多く行われている屋根の断熱工法は、「充填断熱」といわれる屋根垂木間に断熱材を挿入する方法で、この場合断熱材よりも熱伝導率が高い屋根垂木を介して外部の熱が内部に伝わってきてしまい、十分な断熱性能が得られないことがあった。

特開平１１−０９３２８４ 特開２０１２−０３６６９５

前記の重力換気によるものは、空気の移動が緩やかなため、上に挙げたような夏期時期の屋根面の温度上昇を抑制する効果が低く、また、専用の換気装置を用いたり、複雑な構造で対応する場合は、施行の手間やコストが過大にかかってしまうことになる。

第一の発明は、建築物の通気換気断熱システムであって、屋根外皮層と屋根通気層と屋根断熱層とで構成される建築物屋根の建築物内部側に、前記屋根断熱層で区画された頂部空間を設け、前記頂部空間と外部に接する部分に排気設備を取り付け、前記排気設備により内外の気圧差を発生させ、外部より吸入した前記通気層の空気を流通させることを特徴とする建築物の通気換気断熱システム。

第二の発明は、第一の発明記載の排気設備を太陽光発電による電源で稼動させることを特徴とする建築物の通気換気システム。

第三の発明は、第一の発明記載の排気設備を温度センサーを備えた物にすることを特徴とする建築物の通気換気システム。

第四の発明は、外壁通気層を第一の発明〜第三の発明の屋根通気層と連続させた建築物の通気換気システム。

第五の発明は、第一の発明〜第四の発明の建築物において屋根垂木間の外部側を屋根通気層とし内部側に第一の断熱材を充填し、屋根垂木と直行方向に間隔をあけて受け木を取り付けその間に第二の断熱材を充填した建築物の通気換気断熱システム。

システムの運転状況を示す断面図 システムの運転状況を示す斜視図 外壁通気層を連続させたイメージ図 方流れ形状屋根の場合の断面図 寄せ棟形状屋根の場合の断面図 寄せ棟形状屋根の場合のパース図 屋根面の詳細を表す断面図 屋根面の詳細を表すパース図

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１において、建築物の屋根面を、屋根外皮層（１）屋根通気層（２）屋根断熱層（３）三層により構成し、屋根頂部に近いところで空間を構成する。
この屋根断熱層（３）と屋根外皮層（１）の間にできる空間を頂部空間（４）とする。
一方、屋根面の外周部にあたる軒裏（５）や軒先（６）やケラバ等、またはその何れかにおいてを、有孔不燃板や市販の換気部材やスリット等の必要に応じた方法により、外部の空気を屋根通気層（２）に取り入れられる構造とし、それ以外の部分から外気が流入しないこととする。

上記、頂部空間（４）の外気に接する面に排気設備（７）を必要数設ける。この排気設備（７）を稼動させ、頂部空間（４）内部の空気を排出させることにより、頂部空間（４）の内部が外気と比し負圧となり、屋根通気層（２）内の空気を上昇移動させ、流通させる。このことにより太陽熱により高温になってしまった屋根外皮層（１）の温度が、屋根断熱層（３）に伝達されるのを防ぐ効果、および、構造躯体及び建材等の高温や湿気による腐朽、劣化を抑制する効果が得られる。なお、排気設備（７）による効率的な空気の流通を妨げることになるので、棟換気設備等は設けない。図２は前記の空気の流れを示した斜視図である。

上記の効果により夏期の高温時においても、建築物屋根の内部表面温度ならびに、建築物内部の温度の上昇は、抑制されることにり、快適な温熱環境を実現できる。
排気設備（７）のメインスイッチ（８）は、建築物内の操作が容易な位置に設置する。

排気設備（７）を太陽光発電パネル（１１）等による太陽光発電により稼動させることも出来る。この場合夏期になった時点など、適宜にメインスイッチ（８）を入れておけば、排気設備（７）の稼動は、太陽の日射がある場合に自動で開始され、雨天時や日没後など、稼動の必要の無い時には自動的に停止するので、頻繁な入り切りの操作は不要となる。

太陽光発電により発電される電気の電圧は、１２ボルトが標準なので、自動車用などの市販の変圧器（インバーター）などを利用し、１００ボルトに変換することにより、特殊な装置を使用することなく、換気設備（７）は一般的な換気扇を使用することが出来る。

換気設備（７）を１２ボルトで稼動するタイプの物を使用すれば、上記の変圧器は不要となり、電圧を変えずに太陽光発電パネルと接続することができる。他にも、太陽光発電パネルと排気設備がセットになっている製品も市販されており、そういった物を使用することもできる。

設置する排気設備（７）をＡＣ電源で稼動させる場合において、排気設備（７）を市販の温度センサー付きのものにしておくことにより、頂部空間（４）内の温度が上昇し、設定温度以上になった場合のみ自動的に稼動し、温度が下降すれば自動的に停止するため、この場合もメインスイッチ（８）を適宜入れておけば、その後の頻繁な操作は不要となる。

排気設備（７）は多様な種類の物が使用可能であり、また台数については排気設備（７）の必要性能、設備機器費用、設置費用、建築物の立地条件などを総合的に判断し決定する。

図３の様に、上記の屋根通気層に、外壁通気層（９）を連続させることにより、外壁通気層（９）より取り入れられた空気が、屋根の通気層（２）、頂部空間（４）を経て、外部に放出される通気の流れが形成される。これにより、外壁通気層（９）の通気も効率よく足されることになる。

図４は、本発明を一方向勾配形状の屋根、所謂「方流れ」の屋根に対応させた場合の断面図である。

図５は、三方向以上の面が勾配となる形状の屋根、例えば「寄せ棟」の屋根に対応した場合の断面図である。図６は、同形態のパース図である。
室根の形状により、外壁側に換気設備の設置が困難な場合であっても、屋根面に排気設備を設置し、それを排気設備カバー（１２）で覆い降雨や風雪を遮る。
上記のような手段により多様な屋根形状に対応させることが可能である。

図７は屋根面の詳細である。屋根垂木（１３）間の外部側に屋根通気層（２）を確保し、内部側に断熱材ａ（３ａ）を充填し、前記屋根垂木（１３）に直行する方向で、受け木（１４）を室内面側に一定間隔で取り付け、その間に断熱材ｂ（３ｂ）を充填する。受け木（１４）は断熱材ａ（３ａ）の落下防止と断熱材ｂ（３ｂ）や仕上げ下地材（１５）の固定の役割をはたす。

通常屋根垂木（１３）は断熱材に比し、熱伝導率が高いため、通常の充填断熱の場合、外部の熱が屋根垂木（１３）を伝導し内部に伝えるヒートブリッジ（熱橋）となるため、屋根垂木に沿って伝熱ラインが出来るが、屋根垂木と直行方向に受け木を取り付けることにより、伝熱部は屋根垂木と受け木の交点に限定されるようになる。従って上記の様な方法により二重に断熱材を設置することで、断熱効率が大幅に向上する。

同様に寒冷期の場合も、建築物内部の温度が外部に伝導していくことを抑制することが出来る。

使用する断熱材の種類は、グラスウール、ロックウール、押出ポリスチレンフォーム、フェノールフォームなど、様々な製品が利用可能であり、組み合わせについても必要とされる断熱性能を考慮し、適切なものを選択する。

なお、建築物の立地条件や必要とされる断熱性能に応じ、使用する断熱材の種類や断熱材ａ（３ａ）のみか断熱材ｂ（３ｂ）のみか又は両方を併用するかを含め検討する。
また屋根外皮層（１）に遮熱シートを設置したり、屋根断熱層（２）の建築物内部側に防湿シートを設置する等すれば、更なる断熱性能の向上が図れる。

本発明は、建設業で利用される。

１ 屋根外皮層
２ 屋根通気層
３ 屋根断熱層
３ａ 断熱材ａ
３ｂ 断熱材ｂ
４ 頂部空間
５ 軒裏
６ 軒先
７ 排気設備
８ メインスイッチ
９ 外壁通気層
１０ 壁断熱層
１１ 太陽光発電パネル
１２ 排気設備カバー
１３ 屋根垂木
１４ 受け木
１５ 仕上げ下地材

Claims (5)

1. 建築物の通気換気断熱システムであって、
   屋根外皮層と屋根通気層と屋根断熱層とで構成される建築物屋根の建築物内部側に前記屋根断熱層で区画された頂部空間を設け、前記頂部空間と外部に接する部分に排気設備を取り付け、前記排気設備により内外の気圧差を発生させ、外部より吸入した前記通気層の空気を流通させることを特徴とする建築物の通気換気断熱システム。
2. 前記排気設備を太陽光発電による電源で稼動させることを特徴とする請求項１に記載の建築物の通気換気断熱システム。
3. 前記排気設備を温度センサーを備えた物にすることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の建築物の通気換気断熱システム。
4. 外壁通気層を前記屋根通気層と連続させたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の建築物の通気換気断熱システム。
5. 屋根垂木間の外部側を前記屋根通気層とし建築物内部側に第一の断熱材を充填し、前記屋根垂木の内部側面に前記屋根垂木と直行方向に間隔をあけて受け木を取り付けその間に第二の断熱材を充填した屋根を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の建築物の通気換気断熱システム。