JP2021031903A - 建築用断熱ユニット及びカーテンウォール - Google Patents

Abstract

【課題】断熱機能の低下を防止でき、環境性能を向上できる点と、外観や屋内からの見え易さを向上できる点とをバランスよく達成できる。
【解決手段】ガラスパネルを枠体１２に支持して建物の外壁部を構成し、ビジョン部２とスパンドレル部３とを有するカーテンウォール１であって、スパンドレル部３には、屋外側に配置されるスパンドレル部ガラスパネル３１と、スパンドレル部ガラスパネル３１の屋内側に配置される断熱ユニット４と、が設けられ、断熱ユニット４は、板状の真空断熱材４１と、真空断熱材４１の屋内外面から挟持する一対の硬質パネル４２、４３と、を備え、一対の硬質パネル４２、４３間で真空断熱材４１が配置される領域が真空状態に形成され、屋内側硬質パネル４３は耐火性能を有する構成のカーテンウォールを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、断熱構造を有する建築用断熱ユニット及びカーテンウォールに関する。

従来、超高層もしくは高層のオフィス・ホテル・集合住宅等の建物の外壁を構成するカーテンウォールとして、主に耐久性や意匠性の観点から、例えば特許文献１に示されるように、枠内にガラスパネルを支持し、ビジョン部とスパンドレル部とを有するものが知られている。このようなスパンドレル部の構成としては、ガラスパネルの屋内側に間隔をあけて例えば２０〜３５ｍｍのケイ酸カルシウム板（ケイカル板）からなる耐火材が設けられ、この耐火材の屋内側に２０〜４０ｍｍの断熱材が吹き付けにより施工されているのが一般的である。

特開２０１８−１５５０３２号公報

しかしながら、従来のカーテンウォールでは、以下のような問題があった。
すなわち、耐火材の屋内側の面に対して断熱材を吹き付ける作業は現場で行われるケースが多い。そのため、吹付厚の確保は手作業に依存することとなり、施工後に人的確認を実施する必要があった。
また、断熱性能向上のために断熱材を厚く吹き付ける場合には、一度に安定的に吹き付けられる厚みに制約がある。そのため、２度〜３度と繰返し作業を行う必要があるなど、施工にかかる手間が増え、費用の合理性を失うという問題があった。

また、近年では、カーテンウォールによって構成される建物において、より高い環境性能が求められている現状がある。例えば建築物省エネ法では、ＰＡＬ（建築物の熱負荷の低減）やＥＲＲ（設備システムの省エネルギー性能）において１０〜２０％の低減が要求されている。このような環境性能を確保する場合には、断熱材の厚みを例えば２〜３倍程度にする必要があり、さらに施工性が低下するとともにコストが増大するという問題があった。

また、前述のような環境性能をガラスパネルのみで確保しようとすると、ガラス自体の色が濃くなってしまう。一方で、近年の建物では、外観や屋内からの景色の見易さに価値が求められている現状もある。すなわち、外部反射率を高めて外観を明るくし、内部反射率を低めに設定することで、屋内から夜景が綺麗にみえることが求められていた。そして、前述したような環境性能を確保することと、外観等の意匠性を維持することとの要求をバランスよく改善するためには、ガラスパネルの性能を向上させることが最善策とされているが、ガラスパネルにこれらの性能をもたせることは技術的に限界があることから、その点で改善の余地があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、断熱機能の低下を防止でき、環境性能を向上できる点と、外観や屋内からの見え易さを向上できる点とをバランスよく達成できる建築用断熱ユニット及びカーテンウォールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る建築用断熱ユニットは、建物の壁面に組み込まれる建築用断熱ユニットであって、板状の真空断熱材と、該真空断熱材の表裏面から挟持する一対の硬質パネルと、を備え、前記一対の硬質パネル間で前記真空断熱材が配置される領域が真空状態に形成され、前記一対の硬質パネルのうち屋内側に位置する屋内側硬質パネルは耐火性能を有することを特徴としている。

また、本発明に係るカーテンウォールは、ガラスパネルを枠体に支持して建物の外壁部を構成し、ビジョン部とスパンドレル部とを有するカーテンウォールであって、前記スパンドレル部には、屋外側に配置されるスパンドレル部ガラスパネルと、該スパンドレル部ガラスパネルの屋内側に配置される断熱ユニットと、が設けられ、前記断熱ユニットは、板状の真空断熱材と、該真空断熱材の屋内外面から挟持する一対の硬質パネルと、を備え、前記一対の硬質パネル間で前記真空断熱材が配置される領域が真空状態に形成され、前記一対の硬質パネルのうち屋内側硬質パネルは耐火性能を有することを特徴としている。

本発明では、一対の硬質パネル間で真空断熱材が配置される領域が真空状態に形成されているので、真空断熱材は周囲の外気等の気体による熱伝導がゼロに近い状態となり、断熱効率を高めることができる。これにより、例えばカーテンウォールのようにガラスパネルの性能を向上させる必要がなくなり、建物壁面の環境性能を向上することができる。そのため、建物の設計において、ガラスパネルの選択肢を増やすことが可能となり、建物の外観や屋内からの見え方等のガラスパネルに関してより高い要求に対応することができる。
また、本発明では、断熱効率の高い真空断熱材を設ける構成となるので、高い環境性能が要求される場合であっても、従来のように断熱材の厚みを数倍に増やすような構成とする必要がなくなるため、施工性を低下させることがなく、コストの増大を抑えることができる。しかも、断熱材の厚みが大きくなることに伴う建物全体の設計変更も無くすことができるという利点がある。

さらに、真空断熱材において例えばケイ酸カルシウム板、又は同等の貫通強度を有する強度を有する硬質パネルとすることで、施工時や製造時において真空断熱材を傷つけてしまうことを抑制できる。そのため、損傷に伴う断熱機能の低下を防止することができ、建物の環境性能を確保できる。

また、本発明に係るカーテンウォールは、前記硬質パネルのうち屋外側硬質パネルは、金属製のパネル材により形成され、前記屋内側硬質パネルは、耐火ボードにより形成されていることを特徴としてもよい。

この場合には、屋内側硬質パネル自体が耐火性能を有するとともに硬質な部材からなる耐火ボードであるので、屋内側硬質パネルとは別で耐火性を有する部材を設ける必要がなくなる。そのため、一対の硬質パネルと真空断熱材とによる断熱ユニット全体の厚みを増大させることなく簡単な構造となる。

また、本発明に係るカーテンウォールは、前記一対の硬質パネルは、金属製のパネル材から形成され、前記屋内側硬質パネルの屋内側の面は、ロックウールで被覆されていることを特徴としてもよい。

この場合には、真空断熱材の両面から挟持する部材が同一の金属製のパネル材となるので、これら真空断熱材と一対の硬質パネルとの一体化がし易くなる利点がある。
また、屋内側硬質パネルの屋内側の面に被覆するロックウールの材料や厚さ等を現場で変更することも可能である。

また、本発明に係るカーテンウォールは、前記断熱ユニットは、前記真空断熱材が前記一対の硬質パネルに挟持された状態における外周縁全周が枠部材によって覆われ、前記一対の硬質パネル及び前記枠部材によって囲まれた領域が真空状態となるように一体化されていることを特徴としてもよい。

この場合には、真空断熱材と一対の硬質パネルとからなる断熱部分の外周縁全周を枠部材によって覆うことにより、断熱ユニットを簡単にユニット化することができる。

本発明の建築用断熱ユニット及びカーテンウォールによれば、断熱機能の低下を防止でき、環境性能を向上できる点と、外観や屋内からの見え易さを向上できる点とをバランスよく達成できる。

本発明の実施形態によるカーテンウォールのスパンドレル部の構成を示す縦断面図である。 図１に示すスパンドレル部のスパンドレル断熱層の構成を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態による建築用断熱ユニット及びカーテンウォールについて、図面に基づいて説明する。

図１に示す本実施形態によるカーテンウォール１は、建物の外壁部を構成し、ビジョン部２と、スパンドレル部３と、を有している。

ここで、以下の説明において、屋外側と屋内側とを結ぶ方向を屋内外方向Ｘ１とし、建物の鉛直方向に延在する外壁に直交する屋外方向から見た際の左側と右側を結ぶ水平方向を左右方向Ｘ２とする。また、カーテンウォール１を構成する各部材や部品などは、前記開口部に設けられている姿勢であるものとして、その姿勢における屋内外方向Ｘ１および左右方向Ｘ２を用いて説明する。

カーテンウォール１は、四方を縦枠と横枠１１によって格子状に枠組みされた枠体１２の開口部にガラスパネル２１、３１が納められて構成されている。枠体１２は、例えば、アルミニウム等の金属材料から構成され、金属材料を押出成形等により形成することで得られる。枠体１２の縦枠は、建物の上下方向に沿って設けられ、建物の柱、梁、床等の躯体に対して、図示しないアングル部材等を用いて固定されている。横枠１１は、隣り合う縦枠間で左右方向Ｘ２に架け渡され、縦枠に対して固定されている。
カーテンウォール１は、枠体１２とガラスパネル２１、３１とがユニット化され、複数のユニットが上下方向及び左右方向Ｘ２に隣接されて配置されている。

ビジョン部２は、屋内の部屋部に面して配置され、主に屋内と屋外を区画する複層ガラス２１が枠体１２に支持されている。複層ガラス２１は、互いに離間した状態で対向配置された２枚のガラス板２１Ａ、２１Ｂの間に空気層２１Ｃを設け、この空気層２１Ｃに乾燥空気を封入した構成となっている。

スパンドレル部３における枠体１２には、屋外側において１枚ガラスからなるスパンドレル部ガラスパネル３１が支持され、スパンドレル部ガラスパネル３１の屋内側に間隔をあけて断熱ユニット４（建築用断熱ユニット）が支持されている。スパンドレル部３における枠体１２の縦枠及び横枠１１には、断熱ユニット４の四辺に位置する外周縁４ａを覆うようにして係合する溝枠４０（枠部材）が設けられている（図２参照）。

断熱ユニット４は、図２に示すように、板状の真空断熱材４１と、真空断熱材４１の屋内外面（外面４１ａ、内面４１ｂ）から挟持する一対の硬質パネル４２、４３と、を備えている。そして、断熱ユニット４では、一対の硬質パネル４２、４３間で真空断熱材４１が配置される領域が真空状態に形成されている。

一対の硬質パネル４２、４３のうち屋外側に配置される屋外側硬質パネル４２は、化粧板としての機能を有し、アルミニウム、ステンレス等の金属製の材料、或いはケイ酸カルシウム板等の硬質なパネル材により形成されている。一方、屋内側に配置される屋内側硬質パネル４３は、耐火性能を有する硬質な耐火ボードにより形成されている。
ここで、硬質パネル４２、４３の強度としては、ケイ酸カルシウム板、又は同等の貫通強度を有するものであって、施工時や製造時における傷付き防止を実現できる硬質材料が採用される。

溝枠４０は、図１に示すように、断面視でコ字形状に形成され、溝開口４０ａを真空断熱材４１側である枠内に向けて配置されている。溝枠４０の外周部４０ｂは、枠体１２に固定されている。溝枠４０は、真空断熱材４１が一対の硬質パネル４２、４３に挟持された状態における外周縁４ａ全周を覆うように設けられている。そして、一対の硬質パネル４２、４３及び溝枠４０は、これら一対の硬質パネル４２、４３及び溝枠４０によって囲まれた領域は、真空状態となるように一体化されている。

真空断熱材４１としては、冷蔵庫やクーラーボックス等に使用される断熱材であって、従来のウレタン吹付け材の１０倍以上の断熱性能を有するものを採用することができる。例えば、「Ｖａｃｕａ」（パナソニック株式会社製、登録商標）や「ビップエース（ＶＩＰ−Ａ）」（旭ファイバーグラス株式会社製、登録商標）等の真空断熱材専用のグラスウールを本実施形態の真空断熱材４１として適用できる。このような真空断熱材４１を使用することで、例えば、従来の発泡断熱材等より１／１０の厚さで同等の性能を発揮することが可能である。
真空断熱材４１は、一対の硬質パネル４２、４３と、四方に配置される溝枠４０とによって囲まれて真空状態の空間に配置される。

断熱ユニット４は、真空断熱材４１と一対の硬質パネル４２、４３とが積層された状態の外周縁４ａ全周を溝枠４０によって真空状態で覆われた状態で保持されて一体化されている。

次に、上述した断熱ユニット４及びカーテンウォール１の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態では、図１及び図２に示すように、一対の硬質パネル４２、４３間で真空断熱材４１が配置される領域が真空状態に形成されているので、真空断熱材４１は周囲の外気等の気体による熱伝導がゼロに近い状態となり、断熱効率を高めることができる。これにより、本実施形態のカーテンウォール１のようにガラスパネルの性能を向上させる必要がなくなり、建物壁面の環境性能を向上することができる。そのため、建物の設計において、ガラスパネルの選択肢を増やすことが可能となり、建物の外観や屋内からの見え方等のガラスパネルに関してより高い要求に対応することができる。例えば、ガラスパネルとして、外部反射率が高く明るい部材や、内部反射率が低く夜景が綺麗にみえ易い部材を選択することが可能となる。

また、本実施形態では、断熱効率の高い真空断熱材４１を設ける構成となるので、高い環境性能が要求される場合であっても、従来のように断熱材の厚みを数倍に増やすような構成とする必要がなくなるため、施工性を低下させることがなく、コストの増大を抑えることができる。しかも、断熱材の厚みが大きくなることに伴う建物全体の設計変更も無くすことができるという利点がある。

さらに、真空断熱材４１において例えばケイ酸カルシウム板、又は同等の貫通強度を有する強度を有する硬質パネルとすることで、施工時や製造時において真空断熱材４１を傷つけてしまうことを抑制できる。そのため、損傷に伴う断熱機能の低下を防止することができ、建物の環境性能を確保できる。

また、本実施形態では、屋内側硬質パネル４３自体が耐火性能を有するとともに硬質な部材からなる耐火ボードであるので、屋内側硬質パネル４３とは別で耐火性を有する部材を設ける必要がなくなる。そのため、一対の硬質パネル４２、４３と真空断熱材４１とによる断熱ユニット４全体の厚みを増大させることなく簡単な構造となる。

さらにまた、本実施形態では、真空断熱材４１と一対の硬質パネル４２、４３とからなる断熱部分の外周縁４ａ全周を溝枠４０によって覆うことにより、断熱ユニット４を簡単にユニット化することができる。

上述のように本実施形態による断熱ユニット４及びカーテンウォール１では、断熱機能の低下を防止でき、環境性能を向上できる点と、外観や屋内からの見え易さを向上できる点とをバランスよく達成できる。

以上、本発明による建築用断熱ユニット及びカーテンウォールの実施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、本実施形態では、断熱ユニット４をカーテンウォール１の一部に組み込んだ構成としているが、このように断熱ユニット４をカーテンウォール１に適用することに限定されることはない。すなわち、断熱ユニット４は建物の壁面に組み込まれるものであればよく、建物の壁を構成する部材であれば側壁に限定されず、例えば建物の天井面や床面に適用してもよい。

また、本実施形態では、屋内側硬質パネル４３として、硬質な耐火ボードを採用しているが、屋外側硬質パネル４２と同様の部材であるアルミパネルやケイ酸カルシウム板等の硬質パネルを使用することも可能である。

例えば、他の断熱ユニットの構成として、一対の硬質パネルがそれぞれ金属製のパネル材から形成され、屋内側硬質パネルの屋内側の面がロックウールで被覆された構成とすることも可能である。
この場合には、真空断熱材の両面から挟持する部材が同一の金属製のパネル材となるので、これら真空断熱材と一対の硬質パネルとの一体化がし易くなる利点がある。また、屋内側硬質パネルの屋内側の面に被覆するロックウールの材料や厚さ等を現場で変更することも可能である。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１ カーテンウォール
２ ビジョン部
３ スパンドレル部
４ 断熱ユニット（建築用断熱ユニット）
４ａ 外周縁
１１ 横枠
１２ 枠体
３１ スパンドレル部ガラスパネル
４０ 溝枠（枠部材）
４１ 真空断熱材
４１ａ 外面
４１ｂ 内面
４２ 屋外側硬質パネル
４３ 屋内側硬質パネル
Ｘ１ 屋内外方向
Ｘ２ 左右方向

Claims (5)

1. 建物の壁面に組み込まれる建築用断熱ユニットであって、
   板状の真空断熱材と、
   該真空断熱材の表裏面から挟持する一対の硬質パネルと、を備え、
   前記一対の硬質パネル間で前記真空断熱材が配置される領域が真空状態に形成され、
   前記一対の硬質パネルのうち屋内側に位置する屋内側硬質パネルは耐火性能を有することを特徴とする建築用断熱ユニット。
2. ガラスパネルを枠体に支持して建物の外壁部を構成し、ビジョン部とスパンドレル部とを有するカーテンウォールであって、
   前記スパンドレル部には、
   屋外側に配置されるスパンドレル部ガラスパネルと、
   該スパンドレル部ガラスパネルの屋内側に配置される断熱ユニットと、が設けられ、
   前記断熱ユニットは、
   板状の真空断熱材と、
   該真空断熱材の屋内外面から挟持する一対の硬質パネルと、を備え、
   前記一対の硬質パネル間で前記真空断熱材が配置される領域が真空状態に形成され、
   前記一対の硬質パネルのうち屋内側硬質パネルは耐火性能を有することを特徴とするカーテンウォール。
3. 前記硬質パネルのうち屋外側硬質パネルは、金属製のパネル材により形成され、
   前記屋内側硬質パネルは、耐火ボードにより形成されていることを特徴とする請求項２に記載のカーテンウォール。
4. 前記一対の硬質パネルは、金属製のパネル材から形成され、
   前記屋内側硬質パネルの屋内側の面は、ロックウールで被覆されていることを特徴とする請求項２に記載のカーテンウォール。
5. 前記断熱ユニットは、
   前記真空断熱材が前記一対の硬質パネルに挟持された状態における外周縁全周が枠部材によって覆われ、前記一対の硬質パネル及び前記枠部材によって囲まれた領域が真空状態となるように一体化されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のカーテンウォール。

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