JP3099952U

JP3099952U - 地温を利用した建物の温度調整構造

Info

Publication number: JP3099952U
Application number: JP2003270650U
Authority: JP
Inventors: 野中　耕一
Original assignee: 野中建設株式会社
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2009-08-20

Abstract

【課題】　居住者が住み続けたままでも施工することができる地温を利用した建物の温度調整構を提供する。
【解決手段】　建物の基礎１の外周に沿って地表面下約１．５〜２ｍの深さで縦横約１ｍ程度に周廻空洞Ｓを掘り、その周廻空洞Ｓが崩れるのを防止するために、その空洞Ｓ内の底面を除く土露出面に土留板１１を設ける。
　そして、前記周廻空洞Ｓから天井裏空間Ｃまで貫通する通風路Ｒを形成するために、基礎１の外側と外壁３の外側を縦胴縁２を介して被覆壁４で被覆する。
　そして、天井裏空間Ｃの空気を外部に排出するための排気口１０を設ける。
　さらに、前記周廻空洞Ｓ上に外気取入口６を備えたボックス５を設置し、このボックス内空間Ｂと前記周廻空洞Ｓとを吸気パイプ７を繋いで、ボックス５内の外気を周廻空洞Ｓ内に取り入れられるようにする。
【選択図】　　　図１

Description

　本考案は、周年を通じてほぼ一定である地下の温度を利用して、温度差の大きな外気に影響を受ける建物の内部を居住に適した一定の温度に調整することができる建築構造に関する。

　一般に、建物の室内の温度調節は、通常、電気、ガス、石油などを用いた冷暖房装置で行われているが、それらはいずれもエネルギー資源を大量に消費し、またその費用も嵩むという難点がある。
　そこでこれまで、それらの化石燃料の使用をせずに室内の温度調節をすることを目的に、地下の温度と地上の温度差を利用して、地下の冷気を建物に導き入れて室温を調整しょうとする建築構造が提案されてきた。

　その一例として、建物の敷地の床下にくり石層を設け、そのくり石層の地下に相当な深さで熱交換用の地中パイプを埋設し、くり石層の開口した吸気口から外気をくり石層内に通して地中パイプへ導き入れ、さらにその空気を床下空気流通路を介して点検口兼通風口から室内に温度調節された空気を入れ、また室内の空気は空気流通路を介して壁面上部に設けた室内換気口から天井裏に導き、最後に天井裏の熱気をファンで排気口から戸外へ排出できるようにしたもの（特許文献１）がある。

　しかしこの構造では、既存の建物に施工しょうとする場合、くり石層を作るため床を捲りその下の地面の全体を一定の深さに掘り下げ、地中パイプを埋設するために、さらにその掘り下げた一部の地面を掘らなければならない。
　このような大規模な工事は、容易には施工できないため、実際にはこの提案の通りの構造が実施されることは殆どないものであった。

　またそれとは別に、地下に熱交換パイプを建物の敷地の地下に相当な深さで埋設し、そのパイプから室内空気導入管を介して室内へ空気を直接導き入れられるようにしたもの（特許文献２）がある。

　しかしこの構造もまた、上記の構造と同様に、既存の建物に施工しょうとする場合には、熱交換パイプを床下の地面に埋設するものであるため、上記の構造と同様に、大規模な工事となってしまい、施工は大変難しい。
特願平２０００−９７５８６実用新案登録第３０３２８９１号

　本考案は、約１．５ｍ程度の深さの地下が約１５°Ｃ前後に温度が一定であることを利用し、取り入れた外気をその地下温度に近づけてから、その空気を外壁面に導き、その外壁面に囲われた建物内部の温度をその地下温度に近づけ、室内を夏には外気より低く、冬には外気より高くするための建物の温度調整構造を提供するもので、さらにその構造の施工においては、既存の建物に居住者が住み続けたままでも容易に行うことができる構造を提供するものである。

　上記課題を解決するため、本考案は、建物の基礎の外周に沿って地表面下１．５乃至２ｍ程度の深さで縦横約１ｍ程度に周廻空洞を掘り、その周廻空洞が崩れるのを防止するために、その空洞内の底面を除く土露出面に土留板を設ける。
　そして、前記周廻空洞から天井裏空間まで貫通する通風路を形成するために、基礎の外側と外壁の外側を縦胴縁を介して被覆壁で被覆する。
　さらに、前記周廻空洞上に外気取入口を備えたボックスを設置し、このボックス内空間と前記周廻空洞とを吸気パイプを繋いで、ボックスに流入し外気を周廻空洞内に取り入れられるようにする。
　そして、天井裏空間の空気を外部に排出する排気口を設けて構成したものである。

　また、請求項２に記載の考案は、上記構成において、前記ボックス内に現われた部分の吸気パイプに、前記周廻空洞内に外気を取り入れるための送風手段を設けたものである。

　さらに、請求項３に記載の考案は、上記構成のおいて、通風路に面した外壁の外側面に、断熱材を被覆したものである。

　地表面下約１．５ｍ以上の深さの地下温度が周年を通じて約１５°Cであるが、　本考案の構造は以上のようなので、その地下温度の利用ができ、夏暑く冬寒い外気温度に対して、建物内の室温をその外気温度にくらべて夏は涼しく且つ冬は暖かい１７〜２５°C生活適温近くの温度調整することが可能となる。
　また、外気温度と室内温度の差が大きく、本考案の構造では温度調整が充分にはできない場合は、電気、ガス、石油などの冷暖房装置と併用すれば良い。この場合、冷暖房装置のみを使用する場合よりもエネルギー資源を効率的に節約することができる。

　また、本考案では床下地面の施工部分が全く必要なく、構造の主要な部分である周廻空洞S、通風路R及びボックス５は全て建物の外部の構造であるので、既存の建物に対して施工する場合、居住者が住み続けたままでも実施が可能である。

　本考案の実施の形態を以下詳しく説明する。
　本考案の地温を利用した建物の温度調整構造は、建物の基礎１の外周に沿って施工されるものである（図４に参照）。
　そして、図１及び図２に示すように、地表面Ｇ下約１．５〜２ｍの深さで縦横約１ｍ程度に周廻空洞Ｓを掘り、その周廻空洞Ｓが崩れるのを防止するために、その空洞Ｓ内の底面を除く土露出面に土留板１１を設ける。
　地下は湿気が高いので、その土留板１１に用いる素材は、ステンレスやプラスチックなどの錆にくいものを使用するのが好ましい。
　その空洞Ｓ内の底面にはくり石１６を敷き詰める。

　そして、前記周廻空洞Ｓから天井１３で室内と仕切られた天井裏空間Ｃまで貫通する通風路Ｒを形成するよう外壁３の外側に縦胴縁２を打ち付け、その縦胴縁２に被覆壁４を張って、窓などの開口部を除いた全外面を被覆する。
　なお、前記周廻空洞Ｓから天井裏空間Ｃへは、図２に示すように、軒桁１２の間の隙間に風路Ｒが形成されるように被覆壁４を屋根１５まで突き付ける。
　通風路Ｒの広さは縦胴縁２の厚さで決まり、通風路Ｒ幅を２ｃｍにする場合には２ｃｍ幅の角材を使用すれば良い。

　また、基礎１の外周に沿って設けた土留板１１はそのままでは地表面Ｇ下の土圧で基礎１側に倒れてしまうので、その倒れを防止して通風路Ｒを保持するために、図３に示すように、別に基礎１と土留板１１との間に隔保持材１７を挟んで通風路Ｒの確保をする。
　なお、基礎１の外側の通風路Ｒは、前記隔保持材１７を用いずに、基礎１の外側に前記縦胴縁２を下方へ延長させ、その部分により土留板１１を抑えても良い。

　さらに、前記周廻空洞Ｓ上には外気取入口６を有するボックス５（図１参照）を、周廻空洞Ｓの長さ方向に距離を置いて設置（図４参照）し、周廻空洞Ｓ内に外気を取り入れるために、そのボックス５の空間Ｂと前記周廻空洞Ｓとを繋ぐ合成樹脂製の吸気パイプ７を設ける。

　また、強制的に周廻空洞Ｓ内に外気を取り入れるために、前記ボックス５内に現われた部分の前記吸気パイプ７にエアーポンプやファンなどの送風手段８を設けることも可能である。
　そのような送風手段８は建物の外周に設けられている吸気パイプ７の全部に取り付ける場合と、一部に取り付ける場合とがある。
　さらに、天井裏空間Ｃの空気を建物の外部に排出する排気口１０を切妻壁面に設ける。

　また、通風路Ｒに面した外壁３の外側面３ａを断熱材９で被覆（図３に示す）することも、室内の温度を外気と遮断し、夏の高温が室内に熱伝達されるのを防止するのに有効である。

　上記構成である本考案の作用を以下説明する。
　一般に、人の生活する温度は１７〜２５°Cが適温であるとされているが、夏は外気温度が３０°C以上になり冬は０°C以下となるため、室内の気温も夏は暑く、冬は寒くなる。
　他方、日本国内では、地表面下約１．５ｍ以上の深さでは外気温度に殆ど影響されず、温度が約１５°Cに保たれている。
　本考案の構造は、その地下温度の約１５°Cが生活適温の１７〜２５°Cに近いことに着目してそれを利用できるようにしたものである。

　そこでまず、建物の外部の気温が高い夏場について説明する。
　夏場の外気温度が例えば３０°Cであった場合、被覆壁４の温度が３０°C近くに上がり、ここに日光が直射されると壁の材質や色合いによっては５０〜７０°C近くにまで上がることがある。
　被覆壁４の温度が上がるとその被覆壁４内の各縦胴縁２間に形成された通風路Ｒが過熱され、通風路Ｒ内部の空気の上昇気流が発生する（以下このことを「煙突効果」と呼ぶ）。
　この「煙突効果」による通風路Ｒ内空気の上昇により、周廻空洞Ｓの空気が、吸い上げられ、天井裏空間Ｃへ上昇し、その高温の空気は排気口１０から建物の外部に排出される。

　一方、周廻空洞Ｓ内は、通風路Ｒから空気が吸い上げられることにより若干の減圧状態となり、外気がボックス５内空間Ｂに流入し吸気パイプ７を通って通風路Ｒへ吸い込まれてくる。
　周廻空洞Ｓ内の周囲は約１５°Cなので、流入した外気は周廻空洞Ｓ内の空気と混ざり合って冷却され、温度が３０°Cから約１５°Cへ近づく。

　そして、この約１５°Cへ近づいて約１７〜２５°Cになった空気は、通風路Ｒに流入してその通風路Ｒに面した外壁３の外側面３ａを約１７〜２５°C近くにまで冷却する。すると外壁３の内側面も、その外壁３素材の熱伝導によって約１７〜２５°C近くにまで冷却される。
　この結果、夏場の外気温度が例えば３０°Cであっても、約１７〜２５°Cとなった外壁３に囲まれた室内空間Ｌの温度はバランス良く適温に保たれる。

次に、建物の外部の気温が低い冬場についての説明をする。
　冬場では外気温度が例えば３°Cであった場合、被覆壁４の温度が３°Cに近づく。一方、周廻空洞Ｓ内は約１５°Cである。
　このままでは、上記「煙突効果」は殆ど期待できない。そのため、通風路Ｒの温度は３°Cに近いままである。
　そこで、冬場では、通風路Ｒの空気を流れるようにさせるには、吸気パイプ７にエアーポンプやファンなどの送風手段８を設けて強制的に送風させることが効果的である。

　その空気の流れを説明すると、周廻空洞Ｓ内の約１５°Cの空気を吸気パイプ７に設けた送風手段８を稼動させて、３°Cの外気を周廻空洞Ｓ内に送る。
　すると、周廻空洞Ｓ内の空気と混ざり合って、温度が３°Cから約１５°Cへ近づき、例えば１２°Cになる。
　同時に、この１２°Cの空気は周廻空洞Ｓ内から強制的に通風路Ｒへ送り出される。
　このため、３°Cであった通風路Ｒに面した外壁３の温度は１２°Cに近づいて行く。

　即ち、地下の周廻空洞Ｓ内の空気が通風路Ｒに流入してその通風路Ｒに面した外壁３の外側面３ａを温めて１２°Cに近づけ、その外壁３素材の熱伝導によってその内側面を、約１２°C近くにまで暖める。
　この結果、冬場の外気温度が例えば３°Cであっても、約１２°Cとなった外壁３に囲まれた室内空間Ｌの温度は暖房器具を稼動しなくても外気温度よりも高い温度に保たれる。
　したがって、室内の温度の最終調節は、電気、ガス、石油などを用いた冷暖房装置と併用で行い、そうすると、冷暖房装置のみ使用する場合と比較してエネルギー資源を効率的に節約することができる。

　本考案は、上記のように、夏場は強制的な送風はせずに通風路Ｒによる自然の「煙突効果」により送風が行われるものであるが、その「煙突効果」が弱い場合には、吸気パイプ７にエアーポンプやファンなどの送風手段８を設けて強制的に送風させることもできる。また「煙突効果」による自然送風と送風手段８による強制送風を併用することも可能である。

　また、本考案では床１４下の地面の施工は全く必要なく、必要となる周廻空洞S、通風路R及びボックス内５は全て建物の外部の構造であるので、既存の建物に対して施工する場合、居住者が住み続けたままでも実施することが可能である。

　本考案は上記構造であり、戸建住宅のほかに集合住宅、倉庫、工場など各種建築物に使用できる。

本考案の縦断斜視図である。切欠した状態を示す要部の縦断斜視図である。別の形態を示す縦断側面図である。室内構造を省略した水平断面図である。

符号の説明

　　１　　建物の基礎
　　２　　縦胴縁
　　３　　外壁
　　３ａ　外壁の外側面
　　４　　被覆壁
　　５　　ボックス
　　６　　外気取入口
　　７　　吸気パイプ
　　８　　送風手段
　　９　　断熱材
　１０　　天井裏通風口
　１１　　土留板
　１２　　軒桁
　１３　　天井
　１４　　床
　１５　　屋根
　１６　　くり石
　１７　　隔壁板支持材
　　G　　地表面
　　S　　周廻空洞
　　C　　天井裏空間
　　R　　通風路
　　B　　ボックス内空間
　　L　　室内空間

Claims

　建物の基礎の外周に沿って地表面下１．５乃至２ｍ程度の深さで縦横約１ｍ程度に掘られた周廻空洞と、
　該周廻空洞が崩れるのを防止するためにその空洞内の底面を除く土露出面に設けた土留板と、
　前記周廻空洞から天井裏空間まで貫通する通風路を形成するために基礎の外側及び外壁の外側を縦胴縁を介して被覆する被覆壁と、
　前記周廻空洞上に設置された外気取入口を備えたボックスと、
　該ボックス内空間と前記周廻空洞とを繋いでボックス内の外気を周廻空洞内に取り入れるための吸気パイプと、
　天井裏空間の空気を外部に排出する排気口とから成る地温を利用した建物の温度調整構造。
　ボックス内に現われた部分の吸気パイプに、周廻空洞内に外気を取り入れるための送風手段を設けて成る請求項１に記載の地温を利用した建物の温度調整構造。
　通風路に面した外壁の外側面に、断熱材を被覆して成る請求項１又は２に記載の地温を利用した建物の温度調整構造。