JP2017223102A

JP2017223102A - ダイナミックインシュレーション（ｄｉ）用の二重窓システム

Info

Publication number: JP2017223102A
Application number: JP2016133741A
Authority: JP
Inventors: 加藤　信介; Shinsuke Kato; 信介加藤; 大輔河原; Daisuke Kawahara; 手塚　純一; Junichi Tezuka; 純一手塚; 智吏二川; Satoshi Nikawa
Original assignee: University of Tokyo NUC; J Architecture System Inc
Current assignee: University of Tokyo NUC; J Architecture System Inc
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2017-12-21
Anticipated expiration: 2036-06-16
Also published as: JP6876898B2

Abstract

【課題】建物外皮の壁や屋根におけるダイナミックインシュレーション（ＤＩ）システムの通気層を窓幅の上下で通気を阻害せず、また、窓枠・ガラス面での結露発生の心配がないＤＩ用の二重窓システムを提供する。【解決手段】ＤＩ用の二重窓システム１は、建物外皮の外側に取付けると外皮外側窓１‐１と、建物外皮の内側である構造躯体に取付ける外皮内側窓１‐２を有し、外皮外側窓１‐１と外皮内側窓１‐２との間に、断熱・気密層ａと外装材ｃとの間に設けた外皮通気層ｂと連通を図るための通気口１‐３を配置した。【選択図】図１

Description

建物の室内温熱環境において、冬期は熱損失を、夏期には熱取得を、それぞれ抑える熱回収型の断熱技術「ダイナミックインシュレーション（ＤＩ：ＤｙｎａｍｉｃＩｎｓｕｌａｔｉｏｎ）」（以下ＤＩという）である。ＤＩは、室外の新鮮空気が透気機能を持つ窓や壁を通過して室内に流入する際に、流入気流と逆方向の熱輸送を移流により妨げる仕組みである。熱回収の効果を適切に実現するには躯体性能上、高いレベルが要求され、換気動力の負荷にも一考を要する。実用化されれば住宅の断熱材を厚くしなくても熱損失・取得の抑制を図ることができ、換気レジスターが不要になる。暖冷房エネルギーを大幅に低減する省エネ・省ＣＯ２型住宅に必須な新技術となる。

ＤＩは、冬期は熱損失、夏期に熱取得を抑える省エネ型の断熱技術として国際的に注目されている。既に英国で壁透気のＤＩ技術が実用化されており、国内では北方建築総合研究所（北総研）が２０年前から同じく壁透気に取り組み、一部工法で特許を取得しているものの、採用実績はない。

下記の先行文献による窓のＤＩでは、開口部のサッシ窓枠を通気部分として新鮮外気を導入し、逃げる熱を気流等によって熱交換しながら室内に引き戻す試みで、窓枠は透気機能を持つポーラス材（グラスウール、ミネラルウール、ウッドファイバーなど）を用いて全体を囲み、室外の新鮮空気がポーラス材を通過して室内に入る仕組みである。冬期は第３種換気方式を採用して室内を負圧に制御し、逆に夏期は第２種換気方式として室内を正圧とする。断熱材を介して通気した外気の換気冷暖房負荷を補うため、室内からの排気をただ室外に捨てるのではなく、小風量の排熱回収型ヒートポンプを用いて熱回収する考えである。

特開２０１２−２１３６７

特開２０１２−２１３６７による窓のＤＩでは、開口部のサッシ窓枠を通気部分としているので、室外の風圧・温度・日射などの変動、ポーラス材の物性値の違いに基づく性能の変化、ポーラス材表面・内部での結露発生の有無など、検証すべき課題は多い。また、ＤＩを壁で実施する場合、通常の窓ではＤＩで必要な通気層の通気を窓幅の上下で阻害してしまうので十分なＤＩ効果が得られない。

本発明の目的は、建物外皮の壁や屋根におけるＤＩシステムの通気層と連通するＤＩ用二重窓システムに関するものである。

ＤＩシステムの外皮の部位にＤＩ用二重窓装置をＤＩシステムの通気層と連通させることで室外の風圧・温度・日射などの変動、通気流量の変化などに影響されにくいＤＩ窓を提供する。また、窓幅の上下でＤＩ通気が阻害されないため、開口部を含む壁面又は屋根面の全体でＤＩによる省エネ効果が得られる。

国土交通省は２０１０年１０月３１日、経済産業省など関係省庁と「低炭素社会に向けた住まいと住まい方推進会議」を開き、新築住宅・建築物における省エネ基準への適合義務化などに係る中間とりまとめ案を提出した。１０年後の２０２０年までに標準的な新築住宅で、２０年後の２０３０年までに新築住宅の平均で、それぞれＺＥＨ（ネット・ゼロ・エネルギー／ゼロ・エミッションハウス）を実現する目標を明記。２０２０年までに全ての住宅・建築物に対して段階的に省エネ基準への適合を義務化するのに併せて、住宅躯体の外皮性能や基本的な建築設備のエネルギー消費量、太陽光などによる創エネルギー量などに対する総合的な評価方法を確立する。また、ラベリング表示を導入して省エネ改修を誘発する市場環境を整備していく方針である。

このような状況下において、省資源でありながら、省エネ性能を向上させるＤＩは市場が希求する技術と言える。その中で熱損失の大きい大開口窓を要望するユーザーに対しても、窓を含む外皮全体の断熱性能向上が期待できるＤＩは、将来的な省エネ基準への適合義務化においても有効な対策と言える。

また、南面など開口部が多くなる壁面において、開口部上下の外壁部の通気が確保できないため、その部分においてＤＩ機能が十分に働かない可能性がある。そこで、ＤＩ壁に設置する窓を二重とし、開口部においてもＤＩ壁と同様に通気できる装置を有した二重窓システムで、ＤＩ機能を窓も含めた壁全体で確保できるようにする。

本発明ＤＩ用二重窓システムの一実施例の縦断面図である。本発明ＤＩ用二重窓システムの一実施例の横断面図である。本発明ＤＩ用二重窓システムの他の実施例の縦断面図である。本発明ＤＩ用二重窓システムの他の実施例の縦断面図である。本発明ＤＩ用二重窓システムの他の実施例の縦断面図である。本発明ＤＩ用二重窓システムの他の実施例の縦断面図である。本発明ＤＩ用二重窓システムをＤＩとＤＳＳを組み合わせたシステムに利用した場合の模式図である。

以下、本発明に係る一実施形態のＤＩ用二重窓システムを図１から図７を参照しながら説明する。なお、本発明は外皮壁に限ることなく、特に図示していないが外皮勾配屋根などにも適用することができる。

本発明のものを用いる木造構造体は、構造躯体の外側に断熱・気密層ａを用い、外皮側に外皮通気層ｂを設け、外装材ｃで仕上げる図１、図２に示すＤＩ構造である。さらに図３〜図６に示す室内側構造躯体にも躯体内通気層ｄを設けるＤＩ構造である。

上記のＤＩ構造体に用いるのが本発明のＤＩ用二重窓システム１であり、その構成は、外皮に取付ける外皮外側窓１‐１と構造躯体に取付ける外皮内側窓１‐２である。

さらに、外皮通気層ｂと連通を図るための通気口１‐３、躯体通気層ｄと連通を図る通気口１‐４を備えている。

また、室内の内装材側には、室内遮蔽装置１‐５も具備している。

ここで図３、図４によるものは、外皮外側窓１‐１にペアガラスを用いた断熱サッシを用い、外皮内側窓１‐２にもペアガラスを用いた断熱サッシを用いている。しかし温暖地では、外皮外側窓１‐１をシングルガラスとしてもよく、さらに温暖地域では両方ともシングルガラスとしてもよい。

また、通気口１‐３、通気口１‐４にはメッシュ状の防虫網を用いた例を示している。さらに、室内遮蔽装置１‐５には遮蔽板を用いているが、シャッターや、ブラインド、ロールスクリーン、カーテン、ブラインド、障子等などの代用も可能である。

ここで図５、図６によるものは、外皮外側窓１‐１にペアガラスを用いた断熱サッシを用い、外皮内側窓１‐２にはトリプルガラスを用いた断熱サッシを用いている。これは、寒冷地でのガラス面の断熱強化を図ったもので、適宜断熱サッシの仕様変更を可能とする。さらに極寒冷地の場合、図１、図２に示すＤＩ壁の躯体内に充填式断熱材ａを施工することも可能としている。

また、外皮通気層の通気口１‐３、躯体通気層の通気口１‐４にはガラリ状の通気部材を用いた例を示している。ここで、この通気部材を開閉可能とし、通気量を調節することも可能とすることでＤＩシステムの機能向上を図ることができる。さらに、室内遮蔽装置１‐５には遮蔽用ロールスクリーンや、カーテン、ブラインド、障子等を具備して制御可能としている。

また、上記図１〜図６に示す通気の流れを示す矢印は、冬季間の日中晴れて日射が外皮と裏面の外皮通気層を温めて上昇している状態を示すものである。一方、躯体通気層では下降気流が生じていることを示している。

また、図７に示すものは、断熱性能向上効果の望めるダイナミックインシュレーション（ＤＩ）を壁に適用し、かつ移流による蓄熱を利用したダイナミック・ストレージ・システム（ＤＳＳ）を用いた、建物全体を左半分で冬季、右半分で夏季を表すシステム模式図である。本図において、左半分の冬季外壁面に本発明の二重窓システムを組み込んだ場合を示している。このようにＤＩとＤＳＳを組み合わせたシステムにも本発明が利用可能で有効的手段と成り得る。

産業上の利用の可能性を本システム用いることでの効果と共に以下に示す。

ＤＩシステムの外皮の部位にＤＩ用二重窓システムをＤＩシステムの通気層と連通させることで室外の風圧・温度・日射などの変動、通気流量の変化などに影響されにくいＤＩシステム及びＤＩ機能を有する二重窓システムが提供できる。

ＤＩシステムで重要とされる外皮面積が窓開口部で遮断され、通気も窓の上下で横流させて上下連通を図る必要が生じ、熱エネルギーの運搬効率も著しく低下させる。しかし、本ＤＩ用二重窓システムを用いることで、南側に大きな窓を用いてもＤＩシステムにより大開口部での熱損失をも低減できる。

ＤＩ機能及び制御機能を有する本二重窓システムを提供することで、窓枠・ガラス面での結露発生の心配がなくなる。

ａ断熱・気密層
ｂ外皮通気層
ｃ外装材
ｄ躯体内通気層
１ＤＩ用二重窓システム
１‐１外皮外側窓ひ
１‐２外皮内側窓
１‐３外皮通気層の通気口
１‐４躯体内通気層の通気口
１‐５室内遮蔽装置

Claims

ダイナミックインシュレーション（ＤＩ）の壁や屋根に用いる窓システムで、建物外皮の外側と建物外皮の内側にそれぞれ取付ける窓を有し、外皮外側窓と外皮内側窓の間を建物外皮部に配置したＤＩ通気層が連通するよう構成された窓システムで、通気が連通することを特徴とするダイナミックインシュレーション（ＤＩ）用の二重窓システム。
ダイナミックインシュレーション（ＤＩ）の壁や屋根に用いる窓システムで、建物外皮の外側と建物外皮の内側にそれぞれ取付ける窓を有し、外皮外側窓と外皮内側窓の間を建物外皮部に配置したＤＩ通気層が連通するよう構成され、さらに建物外皮の内側構造躯体内に配置したＤＩ通気層が、外皮内側窓と室内側で遮蔽する遮蔽装置との間で、通気が連通することを特徴とするダイナミックインシュレーション（ＤＩ）用の二重窓システム。