JP6740581B2 - Building skin structure - Google Patents
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Description
本発明は、建物の外皮構造に関し、特にオフィスビル、工場、商業施設、病院などの建物に適用される外皮構造に関する。 The present invention relates to an outer skin structure of a building, and particularly to an outer skin structure applied to buildings such as office buildings, factories, commercial facilities, and hospitals.
従来、都市化の進展に伴い、都市の気温が郊外の気温よりも高くなるヒートアイランド現象が顕著になりつつある。ヒートアイランド現象の主な原因として、緑地や水面の減少、建物の増大、人間活動によって生じる人工排熱などが挙げられる。このうち、例えばコンクリート製の建物は、日射光の一部を吸収して蓄熱し、蓄積された熱を大気に放出するため、大気温度の上昇をもたらす。また、蓄熱によって建物内部の温度が上昇し、空調機器などによる人工排熱の増加を招くこととなる。そこで、建物における日射光の吸収を抑制する構成が提案されている。 Conventionally, with the progress of urbanization, the heat island phenomenon, in which the temperature of the city becomes higher than the temperature of the suburbs, has become remarkable. The main causes of the heat island phenomenon are the decrease of green space and water surface, the increase of buildings, and the artificial exhaust heat generated by human activities. Among them, for example, a building made of concrete absorbs a part of the sunlight and stores the heat, and releases the accumulated heat to the atmosphere, so that the atmospheric temperature rises. Further, the heat storage causes the temperature inside the building to rise, which causes an increase in artificial exhaust heat due to the air conditioning equipment and the like. Then, the structure which suppresses the absorption of the sunlight in a building is proposed.
図7(a)及び(b)は、建物の外面に設置される従来のルーバー装置の一例を示す図である。 7A and 7B are views showing an example of a conventional louver device installed on the outer surface of a building.
図7(a)において、ルーバー装置100は、複数の横板101,101,…と、複数の縦板102,102,…とで構成されている。横板101は、縦板102に回動可能に固定されており、横板101の向きを太陽の動きに追従させることが可能となっている。また、横板101は、再帰反射性を具備しており(図7(b))、横板101に照射された日射光S’が、反射光Sa’として日射光S’が入射した方向に反射することが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
In FIG. 7A, the
しかしながら、上記のような装置では、図8に示すように、窓ガラス103の横方向又は縦方向の全体に亘って複数の横板101や縦板102が延在するため、建物の利用者が窓ガラス103越しに景色を見る際に視界が遮られることになり、閉塞感がある。また、視界を遮らないように横板101の角度を回動させたとしても、やはり複数の横板101や縦板102が視認されてしまい、良好な眺望が得られない。また、複数の横板101を回動するための回転機構等を設ける必要があるため、装置構成が複雑となり、加えて回転機構のメンテナンスが必要となり、その作業が煩雑である。特に、上記のような回転機構付ルーバー装置を、外皮面積が大きい高層ビルの全ての窓ガラスに設置するのは現実的ではない。
However, in the device as described above, as shown in FIG. 8, a plurality of
本発明の目的は、日中の採光を確保しつつ、建物における日射光の吸収を抑制して冷房負荷を削減し、且つ地上建物の無い天空へ反射させてヒートアイランド現象を抑制し、更には簡単な構成で開放感を得ることができる建物の外皮構造を提供することにある。 An object of the present invention is to reduce the cooling load by suppressing the absorption of sunlight in a building while ensuring daylight, and suppress the heat island phenomenon by reflecting it to the sky without a building above the ground, and further simple. To provide a building skin structure that can provide an open feeling with various configurations.
上記目的を達成するために、本発明の建物の外皮構造は、建物の外周部に取り付けられる外皮構造であって、前記建物の所定階の開口部に配された窓の外面、又は前記窓ガラスの直下に配置された腰壁の外面に設けられた第1鏡面反射層と、前記第1鏡面反射層の下方から前記建物の外方に延出した光透過性板材と、前記光透過性板材の上面に設けられた第2鏡面反射層とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the outer skin structure of the building of the present invention is an outer skin structure attached to an outer peripheral portion of the building, and is an outer surface of a window arranged in an opening of a predetermined floor of the building, or the window glass. A first specular reflection layer provided on the outer surface of the waist wall disposed immediately below, a light transmissive plate material extending from the lower side of the first specular reflection layer to the outside of the building, and the light transmissive plate material And a second specular reflection layer provided on the upper surface of.
前記第2鏡面反射層は、前記第1鏡面反射層に対して垂直に設けられるのが好ましい。 It is preferable that the second specular reflection layer is provided perpendicular to the first specular reflection layer.
前記光透過性板材及び前記第2鏡面反射層は、前記所定階の直下階の庇を構成するのが好ましい。 It is preferable that the light transmissive plate member and the second specular reflection layer form an eave on a floor directly below the predetermined floor.
前記第1鏡面反射層及び第2鏡面反射層は、金属膜又は誘電体多層膜からなる。 The first specular reflection layer and the second specular reflection layer are made of a metal film or a dielectric multilayer film.
また、前記光透過性板材が、ガラスを主成分とする材料、樹脂を主成分とする材料及びこれらの複合材のいずれかからなるのが好ましい。 Further, it is preferable that the light transmissive plate material is made of any one of a material containing glass as a main component, a material containing resin as a main component, and a composite material thereof.
前記外皮構造は、前記窓の上方に設けられ、前記建物の外方に延出した庇を更に有していてもよい。 The outer skin structure may be provided above the window, and may further include an eave extending outward from the building.
本発明によれば、第1鏡面反射層が、建物の所定階の開口部に配された窓ガラスの外面に設けられるか、又は上記窓の直下に配置された腰壁の外面に設けられる。そして、第2光透過性板材が第1鏡面反射層の下方から外方に延設し、第2鏡面反射層が、第2光透過性板材の上面に設けられる。本構成により、第1,第2鏡面反射層の一方で反射した日射光が、他方の鏡面反射層で更に反射し、当該日射光の光源方向に出射するので、建物の外周部に到達した日射光を再帰反射させることができる。また、窓に視界を遮る部材を配置しないため、閉塞感がない。更に、2つの鏡面反射層で再帰反射を実現するため、構造が簡単で、煩雑なメンテナンス作業を要しない。したがって、日中の採光を確保しつつ、建物における日射光の吸収を抑制して冷房負荷を削減し、且つ地上建物の無い天空へ反射させてヒートアイランド現象を抑制し、更には簡単な構成で開放感が得られる外皮構造を提供することができる。 According to the present invention, the first specular reflection layer is provided on the outer surface of the window glass arranged in the opening of the predetermined floor of the building, or on the outer surface of the waist wall arranged directly below the window. Then, the second light-transmissive plate member extends outward from below the first specular reflection layer, and the second specular reflection layer is provided on the upper surface of the second light-transmissive plate member. With this configuration, the solar light reflected by one of the first and second specular reflection layers is further reflected by the other specular reflection layer and is emitted in the light source direction of the solar light, so that the day when it reaches the outer periphery of the building. The reflected light can be retroreflected. Further, since no member that blocks the field of view is arranged on the window, there is no sense of blockage. Furthermore, since retroreflection is realized by two specular reflection layers, the structure is simple and complicated maintenance work is not required. Therefore, while securing daylight, the absorption of sunlight in the building is suppressed to reduce the cooling load, and it is reflected to the sky without a building above ground to suppress the heat island phenomenon. It is possible to provide a skin structure that gives a feeling.
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る建物の外皮構造の構成を概略的に示す断面図である。本実施形態では、本発明の外皮構造を、複数階を有するオフィスビルに適用した場合を説明する。なお、図1の外皮構造はその一例を示すものであり、本発明に係る外皮構造の構成は図1のものに限られないものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a structure of a building skin structure according to the present embodiment. In this embodiment, a case where the outer skin structure of the present invention is applied to an office building having a plurality of floors will be described. The outer skin structure of FIG. 1 shows an example thereof, and the outer skin structure according to the present invention is not limited to the structure of FIG.
オフィスビル50は、所定階Aの開口部51に設けられた窓ガラス52から採光することにより、該オフィスビル内で昼光を可視光として使用する構造である。各階は、床53を構成する躯体54及び該躯体に取り付けられた天井55で仕切られている。本実施形態の外皮構造1は、オフィスビル50の外周部に設けられており、オフィスビル50全体の外皮構造と一体であるか、或いはその一部を構成している。
The
具体的には、外皮構造1は、窓ガラス52の外面52aに設けられた鏡面反射層11(第1鏡面反射層)と、該鏡面反射層の下端11aからオフィスビル50の外方に延出した光透過性板材12と、該光透過性板材の上面12aに設けられた鏡面反射層13(第2鏡面反射層)とを備えている。本実施形態の外皮構造1は、オフィスビル50の各階に対して、一対一で対応するように取り付けられている。
Specifically, the
窓ガラス52は、ガラスを主成分とする材料か、樹脂を主成分とする材料か、あるいはガラスを主成分とする材料と樹脂を主成分とする材料との複合材のうちのいずれかからなり、所定階Aの開口部51に入射した可視光が、窓ガラス52を透過して内部空間Bに入射する。窓ガラス52は、例えば、フロートガラス(単層ガラス)、合わせガラス、複層ガラス、強化ガラス、網入りガラスなどである。また、窓ガラス52は、可視光(波長約380nm〜780nm)に対し高透過率を有する板材であるのが好ましい。
The
鏡面反射層11は、窓ガラス52の外面52aの一部に取り付けられており、縦断面視において窓ガラス52の中央から下端に亘って連続的に設けられている。この鏡面反射層11は、日射光の一部を反射すると共に残りの一部を透過する機能を有しており、例えば銀などの金属膜、又は誘電体多層膜からなる。鏡面反射層11の日射光反射率と日射光透過率との比率は、例えば1:1(ハーフミラー)である。
The
日射光全体の透過率は、日射光中の可視光の透過率に大きく依存し、可視光透過率が100%である場合、日射光透過率は約50%である(JIS R 3106/ISO 9050)。エネルギー吸収を抑制する観点では日射光反射率が高いのが望ましいが、これに伴って可視光反射率が高くなり、可視光透過率が低くなる。よって、鏡面反射層11が内部空間内の利用者の視界を遮らない程度の可視光透過率を有することを条件として、鏡面反射層11の日射光透過率又は日射光反射率の範囲を設定することができる。また、日射光のうち熱エネルギーに変換され易い赤外光(780nm〜1mm)に対する反射率が高いのが好ましい。
The transmittance of the entire sunlight is largely dependent on the transmittance of visible light in the sunlight, and when the transmittance of visible light is 100%, the transmittance of sunlight is about 50% (JIS R 3106/ISO 9050). ). From the viewpoint of suppressing energy absorption, it is desirable that the solar light reflectance be high, but along with this, the visible light reflectance becomes high and the visible light transmittance becomes low. Therefore, the range of the solar light transmittance or the solar light reflectance of the specular
鏡面反射層11が窓ガラス52の外面52aに設けられるので、窓ガラス52の日射光の吸収を抑制することができる。但し、窓ガラスでのエネルギー吸収を無視できる場合には、鏡面反射層11が内面52bに設けられてもよいし、窓ガラス52内に設けられてもよい。また、鏡面反射層11は、窓ガラス52の縦断面視において中央から下端に向かって連続的に設けられるが、これに限らず、窓ガラス52の上端から下端にかけて不連続(例えばボーダー状)に設けられてもよい。また、鏡面反射層11が、窓ガラス52の全面積に対して1/3〜2/3の面積を占めるように配置されてもよい。
Since the
光透過性板材12は、躯体54の外部側側面54aに取り付けられており、本実施形態は床53と平行に設けられている。この光透過性板材12は、可視光及び赤外光の高透過率を有する板材であり、ガラスを主成分とする材料、樹脂を主成分とする材料、及びこれらの複合材のうちのいずかからなる。図1において、光透過性板材12は鏡面反射層11の下端11aよりも低い位置に配置されているが、実際には鏡面反射層13は薄膜であり、下端11aの高さとほぼ同じ高さで配置される。
The light
鏡面反射層13は、光透過性板材12に支持されており、光透過性板材12の上面12a全体又はその一部に配置されている。鏡面反射層13は、鏡面反射層11と同様、日射光の一部を反射すると共に残りの一部を透過する機能を有しており、例えば銀などの金属膜、又は誘電体多層膜からなる。
The
本実施形態では、光透過性板材12及び鏡面反射層13の双方が鏡面反射層11に対して垂直に配置されている。ただし、鏡面反射層11からの日射光を、当該日射光の光源方向に反射することが可能であれば、光透過性板材12及び鏡面反射層13は鏡面反射層11に対して垂直に配置されず、90°以外の所定角度で配置されてもよい。
In the present embodiment, both the light
また本実施形態では、光透過性板材12及び鏡面反射層13が、所定階Aの直下階A’の庇を構成しており、当該庇によって、適度な日射光(直達日射光)が内部空間B’に到達する。本構成により、オフィスビル50に別途庇を設ける必要がなく、簡単な外皮構造を実現することができる。
In addition, in the present embodiment, the light-
次に、上記のように構成される外皮構造1での日射光の伝搬を、図2及び図3を用いて説明する。なお、日射光は直達日射光と散乱日射光とに大別され、説明の便宜上、図2では直達日射光、図3では拡散日射光に着目して説明する。また、実際には異なる2媒質の境界面で屈折が生じるが、その記載を省略する。
Next, the propagation of solar light in the
図2(a)において、窓ガラス52のうち、日射光の光路中に鏡面反射層11が配置されていない部分を領域X、鏡面反射層11が配置されている部分を領域Yとしたとき、窓ガラス52の領域Xに入射する直達日射光S1は、窓ガラス52を透過して内部空間Bに到達する。内部空間Bに直達日射光S1が到達することにより、オフィスビル50での採光が確保される。一方、窓ガラス52の領域Y、すなわち鏡面反射層11に入射する直達日射光S2は、鏡面反射層11にて入射角と同一の出射角で反射して(θi=θr)鏡面反射層13に到達し、更に、鏡面反射層13で反射して、反射光S2’が日射光S2の光源方向に出射する。これにより、直達日射光S2が鏡面反射層11,13によって再帰反射される。
In FIG. 2A, when a portion of the
また、鏡面反射層13に入射する直達日射光S3は、図2(b)に示すように、鏡面反射層13にて入射角と同一の出射角で反射されて鏡面反射層11に到達し、更に、鏡面反射層11で反射する。その後、反射光S3’が光透過性板材12に到達すると、光透過性板材12及び鏡面反射層13を透過して、直達日射光S3の光源方向に出射する。また、鏡面反射層13での反射後に鏡面反射層11に到達せずに光透過性板材12に到達した反射光は、光透過性板材12及び鏡面反射層13を透過して上方に出射する。これにより、直達日射光S3が鏡面反射層11,13によって再帰反射される。
Further, as shown in FIG. 2B, the direct sunlight S3 incident on the
この外皮構造1において、散乱日射光S4に含まれる可視光は、図3に示すように、窓ガラス52全体に照射される。このうち、可視光S4−1は、窓ガラス52の領域Xを透過して、オフィスビル50の内部空間Bに入射し、利用者Hに到達する。また、可視光S4−2は、鏡面反射層11及び窓ガラス52の領域Yを透過して、オフィスビル50の内部空間Bに入射し、利用者Hに到達する。領域Xの可視光透過率は、窓ガラス52の可視光透過率によって定まる。一方、領域Yの可視光透過率は、窓ガラス52の可視光透過率と鏡面反射層11の可視光透過率との積によって定まり、領域Xの可視光透過率よりも小さくなる。このため、利用者Hが内部空間B側から窓ガラス52を見たとき、領域Yは領域Xよりも若干暗く見えるものの、違和感のない程度であり、鏡面反射層11及び窓ガラス52越しに、外部の景色を十分に視認することができる。
In the
また、日中(昼光下)では、建物外部の光強度が建物内部の光強度よりも大きいため、外部から鏡面反射層11を透過して利用者Hに到達する可視光S4−2は、内部空間Bから鏡面反射層11を反射して利用者Hに到達する可視光(不図示)よりも十分大きい。よって、鏡面反射層11における可視光透過率が可視光反射率に対して著しく小さくない限り、領域Yにおける利用者Hの視界が損なわれることはない。
In the daytime (under daylight), since the light intensity outside the building is higher than the light intensity inside the building, the visible light S4-2 that passes through the
図4は、図1の外皮構造1が設けられたオフィスビル50からの眺望を示す図である。図1の外皮構造1では、窓ガラス52上に鏡面反射層11が配置されているため、窓ガラス52の中央付近に、領域X,Yの境界に当たる鏡面反射層11の上端11bが若干視認される程度である。外部から内部空間Bに入射する可視光の光路上には、実質的に窓ガラス52と鏡面反射層11のみが位置しており、利用者Hの視界が十分に確保される。
FIG. 4 is a view showing a view from the
上述したように、本実施形態によれば、鏡面反射層11が、オフィスビル50の所定階Aの開口部51に配された窓ガラス52の外面52aに設けられる。そして、光透過性板材12が鏡面反射層11の下端11aから外方に延設し、鏡面反射層13が、光透過性板材12の上面12aに設けられる。本構成により、鏡面反射層11,13の一方で反射した日射光が、他方の鏡面反射層で更に反射し、当該日射光の光源方向に出射するので、オフィスビル50の外周部に到達した日射光を再帰反射させることができる。また、窓ガラス52の近傍に視界を遮る部材を配置しないため、閉塞感がない。更に、2つの鏡面反射層11,13で再帰反射を実現するため、構造が簡単で、煩雑なメンテナンス作業を要しない。したがって、日中の採光を確保しつつ、オフィスビル50における日射光の吸収を抑制し、且つ簡単な構成で開放感が得られる外皮構造を提供することができる。また、オフィスビル50における日射光の吸収を効果的に抑制することができるので、人工排熱を低減することが可能となり、サステナブルな建築物を提供することが可能となる。
As described above, according to this embodiment, the
図5は、図1の外皮構造の変形例を示す断面図である。図5の外皮構造は、図1の外皮構造と基本的に同じであり、同一の構成には同一の符号を付してその説明を省略し、以下に異なる部分を説明する。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modified example of the outer skin structure of FIG. The outer skin structure of FIG. 5 is basically the same as the outer skin structure of FIG. 1, and the same components are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. The different parts will be described below.
図5の外皮構造が適用されるオフィスビル60は、開口部61に配された窓ガラス62と、該窓ガラスの直下に配置された腰壁63とを有しており、窓ガラス62から採光することにより、該オフィスビル内で昼光を可視光として使用する構造である。そして、図5の外皮構造2は、腰壁63の外面63aに設けられた鏡面反射層21を備えている。すなわち、図1の外皮構造1では、鏡面反射層11が窓ガラス52の外面52aに取り付けられるのに対し、図5の外皮構造2では、鏡面反射層21が腰壁63の外面63aに取り付けられる点で異なっている。
The
鏡面反射層21は、腰壁63の外面63a全体に設けられてもよいし、外面63aの一部に設けられてもよい。また、図5の外皮構造2において、光透過性板材12及び鏡面反射層13は図1の外皮構造1と同一構成であるが、腰壁63の高さ或いは鏡面反射層21の鉛直方向長さに応じて、外方への延出方向長さが変更されてもよい。
The
このように、オフィスビル60が腰壁63を有する場合、図5の外皮構造2を適用することにより、2つの鏡面反射層21,13で再帰反射を実現することができ、且つ窓ガラス62の近傍に視界を遮る部材が配置されない。よって、本構成によっても上記同様の効果を奏することができる。
Thus, in the case where the
図6は、図1の外皮構造の他の変形例を示す断面図である。図6の外皮構造3は、躯体54の外部側側面54aに取り付けられ、且つ窓ガラス52の上方に配置された庇22を備えている。すなわち、図1の外皮構造1では、光透過性板材12及び鏡面反射層13が庇の役割を果たすのに対し、図5の外皮構造3は、庇22を別途設けた点で異なっている。本実施形態では、庇22は光透過性板材12と略平行に設けられており、光透過性板材12と同じ長さで外方に延出している。なお、庇22は、上方から照射される直達日射光を遮断可能であればよく、形状や寸法、材質、取り付け角度など、適宜調整して設けることができる。また、庇22は、光透過性板材12及び鏡面反射層13からなる部材と同一構成であってもよい。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another modified example of the outer cover structure of FIG. The
このように、外皮構造3で庇22を別途設けることにより、鏡面反射層11,13によって再帰反射を確実に実現できると共に、内部空間Bに入射する直達日射光を適度に調整することができる。
As described above, by separately providing the
以上、上記実施形態に係る建物の外皮構造について述べたが、本発明は記述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。 The outer skin structure of the building according to the above-described embodiment has been described above, but the present invention is not limited to the described embodiment, and various modifications and changes can be made based on the technical idea of the present invention.
また、本実施形態では外皮構造をオフィスビルに適用しているが、これに限らず、工場、商業施設、病院など、複数階を有する建物に適用してもよい。また、都市計画地域など、所定地域に建設される複数の建物全体に本発明の外皮構造を適用することにより、当該地域全体での電気、ガス等の従来エネルギーの消費を抑制し、地域全体の省エネルギー化を図ることが可能となる。 Further, although the outer skin structure is applied to the office building in the present embodiment, it is not limited to this and may be applied to a building having a plurality of floors such as a factory, a commercial facility, and a hospital. Further, by applying the outer skin structure of the present invention to the entire plurality of buildings constructed in a predetermined area such as a city planning area, it is possible to suppress the consumption of conventional energy such as electricity and gas in the entire area, and It becomes possible to save energy.
1 外皮構造
2 外皮構造
3 外皮構造
11 鏡面反射層
11a 下端
12 光透過性板材
12a 上面
13 鏡面反射層
21 鏡面反射層
22 庇
50 オフィスビル
51 開口部
52 窓ガラス
52a 外面
53 床
54 躯体
54a 外部側側面
55 天井
60 オフィスビル
61 開口部
62 窓ガラス
63 腰壁
63a 外面
A 所定階
A’ 直下階
B 内部空間
B’ 内部空間
H 利用者
S1 直達日射光
S2 直達日射光
S2’ 反射光
S3 直達日射光
S3’ 反射光
S4 散乱日射光
S4−1 可視光
S4−2 可視光
X 領域
Y 領域
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記建物の所定階の開口部に配された窓の外面、又は前記窓の直下に配置された腰壁の外面に設けられた第1鏡面反射層と、
前記第1鏡面反射層の下方から前記建物の外方に延出した光透過性板材と、
前記光透過性板材の上面において、前記第1鏡面反射層に対して垂直に設けられ、上方からの光を反射する第2鏡面反射層と、を備え、
前記第2鏡面反射層は、前記第1鏡面反射層において反射された直達日射光を、前記直達日射光の光源方向に出射させるように配置されることを特徴とする建物の外皮構造。 It is a skin structure attached to the outer periphery of the building,
An outer surface of a window arranged in an opening on a predetermined floor of the building, or a first specular reflection layer provided on an outer surface of a waist wall arranged directly below the window,
A light-transmissive plate member extending from the lower side of the first specular reflection layer to the outside of the building;
A second specular reflection layer that is provided perpendicular to the first specular reflection layer on the upper surface of the light-transmissive plate material and that reflects light from above ;
The outer skin structure of a building, wherein the second specular reflection layer is arranged so as to emit the direct solar radiation reflected by the first specular reflection layer in a light source direction of the direct solar light.
前記第1鏡面反射層は、前記第2鏡面反射層において反射された直達日射光を、前記直達日射光の光源方向に出射させることを特徴とする請求項1に記載の建物の外皮構造。 The second specular reflection layer transmits light from below the second specular reflection layer,
The outer skin structure of a building according to claim 1, wherein the first specular reflection layer emits the direct sunlight reflected by the second specular reflection layer toward a light source of the direct sunlight.
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