JP5775234B1 - 省エネルギー住宅 - Google Patents

Abstract

【課題】冬季に温風を吹き出すことのない放熱ヒータで床下の循環通路を加温することで住宅全体を加温できるように省エネルギー化が図られた省エネルギー住宅を提供する。【解決手段】側壁１４が三層構造に形成されて断熱性を有し、各室内の空気が一定期間内に所定回数置き換わる計画換気が強制的に施される省エネルギー住宅１は、側壁１４内に、外壁層１４ａと中壁層１４ｂとの間に、外気が上昇し屋根裏２２から屋外に排出される外気通路２４と、中壁層１４ｂと内壁１４ｃとの間に屋内を循環する循環空気が通過する循環通路２６とが形成され、前記計画換気に伴って、前記屋外から吸引されて循環通路２４への供給空気と循環通路２６を経由して屋外に排出される排出空気との熱交換器３０が設置されおり、中壁層１４ｂが、防水性と透湿性とを併有し且つ輻射熱を反射する遮熱シート間に、多数の気泡が形成された樹脂製断熱層が挟まれていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、側壁が三層構造に形成されて断熱性を有し、且つ各室内の空気が一定期間内に所定回数置き換わる計画換気が強制的に施される省エネルギー住宅に関する。

近年、石油や電気等のエネルギーコストの上昇と生活環境の向上とに相俟って、放熱し易い側壁を多層の断熱層に形成した断熱性を有する省エネルギー住宅が建てられている。このような省エネルギー住宅としては、下記特許文献１に、側壁が三重構造に形成されて断熱性を有し、各室内の空気が一定期間内に所定回数置き換わる計画換気が強制的に施され、外壁層と中壁層との間に、吸引した外気が上昇し屋根裏から屋外に排出される外気通路と、中壁層と内壁との間に屋内を循環する循環空気が通過する循環通路とが形成され、且つ計画換気に伴って、屋外から吸引されて循環通路への供給空気と循環通路を経由して屋外に排出される排出空気との熱交換器が設置されているものが記載されている。

特開２０１４−５１８７４号公報

この省エネルギー住宅は、側壁が三重構造であることから、従来の住宅に比較して省エネルギー化されている。しかし、冬季には、住宅の一階の床下に設けられた循環空気が通過する空間部に設置した暖房用エアコンにより、床下の空間部を通過する循環空気を所定温度に加温している。一階床下の暖房用エアコンで住宅全体を暖房するには、計画換気での循環空気量に加えて暖房用エアコンから大量の温風を吹き出すことを要し、合計の循環空気量が増加してエネルギー的に損失が大きくなり、室内に居る人も風を感じるようになり居心地が低下するおそれがある。

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、冬季に温風を吹き出すことのない放熱ヒータで床下の循環通路を加温することで住宅全体を加温できるように、更に一層の省エネルギー化が図られた省エネルギー住宅を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するためになされた本発明は、側壁が三層構造に形成されて断熱性を有し、各室内の空気が一定期間内に所定回数置き換わる計画換気が強制的に施される省エネルギー住宅であって、前記側壁内に、外壁層と中壁層との間に、吸引した外気が上昇し屋根裏から屋外に排出され、前記中壁層を乾燥状態に保持する外気通路と、前記中壁層と内壁との間に屋内を循環する循環空気が通過する循環通路とが形成され、前記計画換気に伴って、前記屋外から吸引されて前記循環通路への供給空気と前記循環通路を経由して屋外に排出される排出空気との熱交換器が設置されており、前記中壁層は、土台上に立設された柱間に架け渡された板の前記循環通路側に、多数の独立した気泡が形成された内側樹脂製断熱層と、水滴が透過しない防水性と水蒸気が透過する透湿性とを併有し且つ輻射熱を反射する内側遮熱シートとが前記循環通路方向に順次配されていると共に、前記板の前記外気通路側に、前記内側樹脂製断熱層の前記気泡よりも小径の独立した多数の気泡が形成された外側樹脂製断熱層と、水滴が透過しない防水性と水蒸気が透過する透湿性とを併有し且つ輻射熱を反射する外側遮熱シートとが前記外気通路方向に順次配されていることを特徴とするものである。

前記外側遮熱シートと前記内側遮熱シートとしては、樹脂繊維からなる不織布であって、前記樹脂繊維の表面に輻射熱を反射する金属の蒸着膜が形成されているものを好適に用いることができる。

前記樹脂繊維の表面に形成された金属の蒸着膜が、樹脂コーティング層で被膜されていることにより、蒸着膜の酸化を防止でき好ましい。

前記住宅の各階の床下に、前記循環通路に接続されて前記循環空気が通過する空間部が設けられ、前記空間部に前記循環空気を暖める放熱ヒータが配設されていることにより、循環空気量を増加することなく住宅全体を簡単に所定温度に加温でき好ましい。

前記循環通路に露出する土台の露出面に、前記樹脂製断熱層が配設されていることにより、土台を介する放熱を少なくでき更に一層の省エネルギー化を図ることができる。

本発明に係る省エネルギー住宅によれば、室温よりも熱い又は冷たい外気に直接接触する外壁層からの輻射熱は中壁層の外側遮熱シートで反射され、室内空気と直接接触する内壁からの輻射熱は中壁層の内側遮熱シートで反射されて遮熱される。また、外気通路及び／又は循環通路を通過する空気からの伝導伝熱は、外側遮熱シートと内側遮熱シートとの間に配されている多数の気泡が形成された樹脂製断熱層で遮熱される。このように側壁面から室内に対する輻射熱及び伝熱による熱移動を中壁層で効果的に阻止でき、外気温に対する室内温度の変動を可及的に少なくできることから、冬季においても、床下の循環通路に温風の吹き出しのない加熱ヒータを設置することで住宅全体を所定温度に温めることができる。

本発明を適用する省エネルギー住宅の概略図である。 本発明を適用する省エネルギー住宅の側壁を構成する中壁層の部分断面斜視図である。 本発明を適用する省エネルギー住宅の土台付近の構成を説明する部分断面図である。 本発明を適用する他の省エネルギー住宅の土台付近の構成を説明する部分断面図である。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。

図１は本発明を適用する省エネルギー住宅１の概略図であり、窓やドア等を省略している。図１に示す住宅は、二階建てであって、コンクリート製の基礎１０上に建てられている。基礎１０は、地面との断熱を図るべく、基礎断熱材９上に形成されている。基礎断熱材９は、多数の気泡が形成された樹脂製の厚さ５０ｍｍの板状体である。また、基礎１０の凹部の内側壁面は、二層の断熱材４２ａ、４２ｂで覆われており、断熱材４２ｂの外側面が、水滴が透過しない防水性（以下、単に防水性という）と水蒸気が透過する透湿性（以下、単に透湿性という）とを併有し且つ輻射熱を反射する遮熱シート１７ｃで覆われている。断熱材４２ａは、多数の気泡が形成された樹脂製の厚さ５０ｍｍの板状体であり、断熱材４２ｂも多数の気泡が形成された樹脂製の厚さ４０ｍｍの板状体である。基礎１０の凹部の底面も、透湿性で且つ輻射熱を反射する遮熱シート１０ａで覆われている。更に、遮熱シート１０ａのうち、内側壁面近傍の部分に二層の断熱材４２ｃ，４２ｄが載置されており、基礎１０への放熱を防止している。断熱材４２ｃ，４２ｄは、多数の気泡が形成された樹脂製の厚さ４５ｍｍの板状体である。

このような基礎１０上に木製の土台１２が載置されている。土台１２には、後述する図２に示すように柱１１，１１が立設されており、柱１１，１１が屋根を支承する梁２９，２９を支えている。この梁２９，２９には、図１に示すように合板製の屋根裏板１６が架け渡されている。屋根裏板１６の上側に張られた防水性と透湿性とを併有し且つ輻射熱を反射する遮熱シート１６ａ上に、多数の気泡が形成された厚さ４５ｍｍの樹脂製の断熱材１６ｂが載置されている。この断熱材１６ｂ上に、グラスウールで形成された厚さ１００ｍｍの断熱材２０が二層に積層されている。樹脂製の断熱材１６ｂとしては、押出発泡ポリスチレン製の板状体を好適に用いることができる。

省エネルギー住宅１の側壁１４は、外気と接触する外壁層１４ａと室内壁面を形成する内壁層１４ｃとの間に中壁層１４ｂが形成されている。外壁層１４ａはセラミック等の対候性や耐火性を有するサイディング材で形成されており、内壁層１４ｃは石膏ボード等の断熱性・遮音性に優れた材料で形成されている。内壁層１４ｃは、一階及び二階の側壁を形成する。内壁層１４ｃと同一材料で、一階の天井板２７ａ及び二階の天井板２７ｂが張られている。一階の床２８ａ及び二階の床２８ｂは、木製の床材で形成されている。

この外壁層１４ａと中壁層１４ｂとの間には、矢印Ａで示すように下部開口部から進入した外気が自然対流で上昇し、屋根１８と屋根裏板１６とで形成された屋根裏２２から矢印Ｃで示すように屋外に排出される外気通路２４が形成されている。外気通路２４に外気が通過することにより、中壁層１４ｂを乾燥状態に保持できる。屋根裏２２には、屋根１８の軒下に形成された開口部からも矢印Ｂで示すように外気が通気される。

屋根裏板１６と二階の天井板２７ｂとの空間部３４、二階の床２８ｂと一階の天井板２７ａとの空間部３６及び一階の床２８ａと基礎１０との空間部３８は、側壁１４の中壁層１４ｂと内壁層１４ｃとの間に形成されている循環通路２６と接続されて、循環空気が通過する通路に形成されている。床２８ａ、天井板２７ａ及び内壁層１４ｃで囲まれた一階室内と空間部３６とは天井板２７ａの開口部３４ａを介して連結されており、床２８ｂ、天井板２７ｂ及び内壁層１４ｃで囲まれた二階室内と循環通路２６とは内壁層１４ｃの開口部３４ｂを介して連結されている。

図１に示す省エネルギー住宅１は、側壁１４、屋根裏板１６及び基礎１０により気密構造に形成されており、住宅内の空気が２〜３時間で入れ替わるように計画換気が強制的になされている。この計画換気は、熱交換換気ユニット３０を介して行われる。熱交換換気ユニット３０は、住宅内の空気が２〜３時間で入れ替わる量の外気の吸気と室内空気の排気とを、両空気間の熱交換をしつつ行う。熱交換換気ユニット３０には、配管３０ａから外気が供給され、二階の天井板２７ｂに設けられた排気ボックス３１及び配管３０ｂを経由して室内空気が供給される。配管３０ａから供給された外気は、熱交換換気ユニット３０に内装されている熱交換器で配管３０ｂから供給された室内空気と熱交換されて配管３０ｃを経由して床下の空間部３８に放出される。配管３０ｂから供給されて熱交換器を通過した室内空気は、配管３０ｄから屋外に排出される。尚、外気を熱交換換気ユニット３０に供給する配管３０ａは、その外周面に断熱材が巻かれている。

この熱交換器としては、回転型全熱交換器を用いることができる。回転型全熱交換器は、室内空気側と外気側とをセパレートしたケーシング内に、ハニカムロータが十数ｒｐｍの速度で回転するものである。冬季においては、炭酸ガス等を含む暖かな室内空気をハニカムロータに通気し、室内空気に含まれている全熱をロータに蓄熱する。次いで、蓄熱したロータを外気側に回転し、外気を通気させることにより、ロータに蓄熱された全熱を受け取って外気を暖めてから空間部３８に放出する。尚、回転型全熱交換器に代えて、計画換気用の熱交換換気ユニットとして市販されている他の熱交換器を用いることができる。

床下の空間部３８に、二階の天井板２７ｂに設けられたリターンボックス３２から延出された配管３０ｅが開口されており、リターンボックス３２から吸引された二階の屋内の空気は配管３０ｅを経由して空間部３８に、戻される。このように空間部３８に供給された外気及び戻し空気は、空間部３８から矢印Ｄに示すように循環通路２６を経由して二階床下の空間部３６及び二階天井上の空間部３４を循環しつつ、開口部３４ａ，３４ｂから一階室内及び二階室内に吹き出し、各室内を換気する。循環通路２６から空間部３４への循環空気が吹き付ける梁２９，２９の吹き付け面は、多数の気泡が形成された厚さ４５ｍｍの樹脂製の断熱材２９ｄで断熱され、梁２９，２９からの放熱を防止している。

図１に示す省エネルギー住宅１は、一階の床下の空間部３８及び一階と二階との間の空間部３６に、冬季に用いられる放熱ヒータ４０ａ，４０ｂが設置されている。放熱ヒータ４０ａ，４０ｂは、屋外の加熱装置（図示せず）で加熱された不凍液等の熱媒が循環し、空間部３８，３６を通過する循環空気を所定温度に暖めている。放熱ヒータ４０ａ，４０ｂは、温風を吹き出すことがなく、放熱ヒータ４０ａ，４０ｂを通過する循環空気を暖めるものである。その構造は簡単で且つ軽量であることから、設置後のメンテナンスは殆ど不要であり、メンテナンス用の開口部を床２８ａ，２８ｂに設けなくてもよい。一階床下の空間部３８の放熱ヒータ４０ａは、基礎１０のコンクリート面に設置された断熱材４２上に設置されている。基礎１０の内壁面は、二層の断熱材４２ａ・４２ｂ、４２ｃ・４２ｄで断熱され、底面の周縁近傍も一層の断熱材４２で断熱されているが、基礎１０の底面の一部はコンクリート面が露出している。コンクリートに蓄熱するためである。また、一階と二階との間の空間部３６に設置された放熱ヒータ４０ｂは、床２８ｂを支承する梁２９ａ，２９ａに架け渡された取付板２９ｂに設置されている。放熱ヒータ４０ｂに対向する一階の天井板２７ａの対向面には、放熱ヒータ４０ｂからの輻射熱を反射する遮熱シート２９ｃが張られている。

図１に示す省エネルギー住宅１の側壁１４の中壁層１４ｂを図２（ａ）に示す。中壁層１４ｂは、土台１２上に立設された柱１１，１１に架け渡された合板１５ａの外気通路２４側に多数の気泡が形成された外側樹脂製断熱層１５ｂが配され、合板１５ａの循環通路２６側に内側にも多数の気泡が形成された内側樹脂製断熱層１５ｃが配されている。この外側樹脂製断熱層１５ｂの外側（外気通路２４側）には、防水性と透湿性とを併有し且つ輻射熱を反射する外側遮熱シート１７ａが配されており、内側樹脂製断熱層１５ｃの外側（循環通路２６側）にも、透湿性で且つ輻射熱を反射する内側遮熱シート１７ｂが配されている。外側遮熱シート１７ａ及び内側遮熱シート１７ｂは、その部分拡大図に示すように樹脂繊維１９が積層されて防水性と透湿性とを併有する不織布であって、樹脂繊維１９は表面に輻射熱を反射する金属の蒸着膜が形成されている複合繊維である。樹脂繊維１９は、図２（ｂ）に示すように直径０．５〜１０μｍの超極細ポリエチレン繊維１９ａの表面にアルミニウム蒸着膜１９ｂが形成され、アルミニウム蒸着膜１９ｂが樹脂コーティング層１９ｃで被覆されて、アルミニウムの酸化が防止されているものである。このような樹脂繊維１９からなる外側遮熱シート１７ａは、夏季等において、外壁層１４ａ及び外気通路２４を通過する室内よりも高温の外気からの輻射熱を反射し、住宅内への輻射伝熱を防止する。更に、内側遮熱シート１７ｂは、冬季等において、内壁層１４ｃ及び循環通路２６を通過する外気よりも暖かい循環空気からの輻射熱を反射し、住宅外への輻射伝熱を防止する。尚、このような外側遮熱シート１７ａ及び内側遮熱シート１７ｂと同一素材を、屋根裏に用いられている遮熱シート１６ａ、基礎１０の底面や内側壁面に用いられている遮熱シート１０ａ，１７ｃに用いることができる。

外側遮熱シート１７ａと内側遮熱シート１７ｂとに挟まれた外側樹脂製断熱層１５ｂと内側樹脂製断熱層１５ｃとは、その内部に形成された気泡によって外側遮熱シート１７ａ及び内側遮熱シート１７ｂからの伝導伝熱を防止でき、外側遮熱シート１７ａと内側遮熱シート１７ｂと相俟って、住宅内の断熱状態を高度に保持できる。特に、外側樹脂製断熱層１５ｂの気泡を内側樹脂製断熱層１５ｃの気泡よりも小径とすることにより、住宅内の熱を外気通路２４の外気に放熱することを効果的に防止できる。外側樹脂製断熱層１５ｂは、炭化水素で１００μｍ未満の小泡が形成された発泡フェノール性樹脂製の厚さ３０ｍｍ程度の板状体を好適に用いることができる。小泡内の炭化水素により断熱性が更に高まる。内側樹脂製断熱層１５ｃとしては、押出発泡ポリスチレン製の厚さ４５ｍｍ程度の板状体を好適に用いることができる。発泡ポリスチレン製の板状体内の気泡は、気泡毎にポリスチレン薄膜で仕切られて独立している。尚、このような外側樹脂製断熱層１５ｂと同一素材を、屋根裏の断熱材１６ｂ、基礎１０の凹部の断熱材４２ｂ，４２ｃ，４２ｄに用いることができ、内側樹脂製断熱層１５ｃと同一素材を、基礎断熱材９、基礎１０の断熱材４２ａに用いることができる。

このような外側遮熱シート１７ａ、内側遮熱シート１７ｂ、外側樹脂製断熱層１５ｂ及び内側樹脂製断熱層１５ｃは、その繋目２１が互いに重複しないように配することが好ましい。また、柱１１と内側樹脂製断熱層１５ｃ及び内側遮熱シート１７ｂとの接続箇所と外側樹脂製断熱層１５ｂの繋目２１とも重複しないように外側樹脂製断熱層１５ｂを配することが好ましい。長年の経年変化による寸法変化等が原因で繋目２１や接続箇所に隙間ができたとしても、いずれかの断熱材が繋目２１や接続箇所の隙間を塞ぎ、繋目２１や接続箇所の隙間からの放熱を防止できるからである。また、各繋目２１や接続箇所はシールシートで目張りすることが好ましい。

図１に示す省エネルギー住宅１では、外気通路２４の外気入口から蟻等の昆虫が侵入することがあることから、図３に示すように外気通路２４の外気入口を防虫通気材４１で塞ぐことにより、通気を確保しつつ蟻等の昆虫の侵入を防止できる。防虫通気材４１としては、市販のものを用いることができる。また。外気通路２４の外気入口に、図３に示すように水切り板４３を設けることが好ましい。外壁層１４ａが損傷して雨水が外気通路２４に進入したとしても、土台１２の内側に雨水が進入することを防止できる。水切り板４３は、外側樹脂製断熱層１５ａを受けている木製の受け１３に装着される。

図１〜図３に示す省エネルギー住宅１では、冬季において外気温度が−１０℃のとき、放熱ヒータ４０ａ，４０ｂにより、空間部３６，３８の温度を２５℃に保持することにより、一階室内の温度を２１℃に保持でき、二階室内の温度を２０℃に保持できた。このことから室内で暖房器を別途用いることなく過ごすことができ、省エネルギーを図ることができる。更に、室内を換気する換気量は計画換気と等しく、室内で風を感じることなく良好な居心地であった。

図１〜図３に示す省エネルギー住宅１では、土台１２の循環通路２６側の一部の面及び空間部３８側の面が露出しており、この露出面から循環空気の熱が屋外に放熱される。この放熱を防止すべく、図４に示すように土台１２の循環通路２６側の一部の面及び空間部３８側の面を、断熱材４２ｆで覆うことが好ましい。更に、土台１２の空間部３８側の面を覆う断熱材４２ｅを、遮熱シート１７ｃで覆うことにより更に一層の断熱を図ることができる。断熱材４２ｅは内側樹脂製断熱層１５ｃと同一断熱材でよく、断熱材４２ｆは内側樹脂製断熱層１５ｃと同一断熱材でよい。また、遮熱シート１７ｃは、外側遮熱シート１７ａ又は内側遮熱シート１７ｂと同一材料でよい。

以上、冬季における図１〜図３に示す省エネルギー住宅１について説明してきたが、夏季においても、側壁１４で外気と室内とが十分に遮熱・断熱できていることから、夜間の涼しい外気で下がった室内温度は、昼間において、外気温度の昇温速度に比較して遅く昇温されるので、室内温度を屋外温度よりも低温状態に維持できる。このように、室内温度を屋外温度よりも低温状態に維持できることから、屋内に冷房機を設置することより、効率的に室内温度を所望温度に維持でき、省エネルギーを図ることができる。

本発明の省エネルギー住宅は、外気と室内とを十分に遮熱・断熱が施されていることから、寒冷地の住宅に好適に適用できる。

１：省エネルギー住宅、９：基礎断熱材、１０：基礎、１０ａ，１６ａ，１７ｃ：遮熱シート、１１：柱、１２：土台、１３：受け、１４：側壁、１４ａ：外壁層、１４ｂ：中壁層、１４ｃ：内壁層、１５ａ：合板、１５ｂ：外側樹脂製断熱層、１５ｃ：内側樹脂製断熱層、１６：屋根裏板、１６ｂ，２０，２９ｄ，４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ，４２ｆ：断熱材、１７ａ：外側遮熱シート、１７ｂ：内側遮熱シート、１８：屋根、１９：樹脂繊維、１９ａ：超極細ポリエチレン繊維、１９ｂ：アルミニウム蒸着膜、１９ｃ：樹脂コーティング層、２１：繋目、２２：屋根裏、２４：外気通路、２６：循環通路、２７ａ、２７ｂ：天井板、２８ａ，２８ｂ：床、２９，２９ａ：梁、２９ｂ：取付板、２９ｃ：遮熱シート、３０：熱交換換気ユニット、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ：配管、３１：排気ボックス、３２：リターンボックス、３４，３６，３８：空間部、３４ａ，３４ｂ：開口部、４０ａ，４０ｂ：放熱ヒータ、４１：防虫通気材、４３：水切り板

Claims (5)

1. 側壁が三層構造に形成されて断熱性を有し、各室内の空気が一定期間内に所定回数置き換わる計画換気が強制的に施される省エネルギー住宅であって、
   前記側壁内に、外壁層と中壁層との間に、吸引した外気が上昇し屋根裏から屋外に排出され、前記中壁層を乾燥状態に保持する外気通路と、前記中壁層と内壁との間に屋内を循環する循環空気が通過する循環通路とが形成され、
   前記計画換気に伴って、前記屋外から吸引されて前記循環通路への供給空気と前記循環通路を経由して屋外に排出される排出空気との熱交換器が設置されており、
   前記中壁層は、土台上に立設された柱間に架け渡された板の前記循環通路側に、多数の独立した気泡が形成された内側樹脂製断熱層と、水滴が透過しない防水性と水蒸気が透過する透湿性とを併有し且つ輻射熱を反射する内側遮熱シートとが前記循環通路方向に順次配されていると共に、
   前記板の前記外気通路側に、前記内側樹脂製断熱層の前記気泡よりも小径の独立した多数の気泡が形成された外側樹脂製断熱層と、水滴が透過しない防水性と水蒸気が透過する透湿性とを併有し且つ輻射熱を反射する外側遮熱シートとが前記外気通路方向に順次配されていることを特徴とする省エネルギー住宅。
2. 前記外側遮熱シートと前記内側遮熱シートとが、樹脂繊維からなる不織布であって、前記樹脂繊維の表面に輻射熱を反射する金属の蒸着膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の省エネルギー住宅。
3. 前記樹脂繊維の表面に形成された金属の蒸着膜が、樹脂コーティング層で被膜されていることを特徴とする請求項２に記載の省エネルギー住宅。
4. 前記住宅の各階の床下に、前記循環通路に接続されて前記循環空気が通過する空間部が設けられ、前記空間部に前記循環空気を暖める放熱ヒータが配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の省エネルギー住宅。
5. 前記循環通路に露出する土台の露出面に、前記樹脂製断熱層が配設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の省エネルギー住宅。

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