資料 4 H23.2.24 検討会 木造庁舎計画 設計基準の熱負荷計算について (1) 木造建築物に使用する材料の熱定数表を下に示す 熱伝導率 容積比熱 材料名 λ cρ [W/(m K)] [kj/(m 3 K)] 複合金属サイディング 55% アルミ- 亜鉛めっき鋼板 45 3,600 + 硬質ウレタンフォーム 0.028 47 + 石膏ボード 0.17 1,000 +ロックウール 0.064 250 窯業系サイディング 0.28 1,600 軽量気泡コンクリートパネル (ALCパネル) 0.17 650 檜 杉 0.14 520 金属屋根材 ( アルミニウム合金板 ) 210 2,400 ( ステンレス鋼板 ) 15 3,480 (55% アルミ亜鉛めっき鋼板 ) 45 3,600 ( 銅板 ) 390 3,500 粘土瓦 1 1,500 アスファルトシングル 0.11 920 スレート 1.2 1,800 (2) 温度差による熱負荷計算方法 1) 計算の算出条件 検討する構造体は[ 外壁 ] [ 屋根 ( 屋根断熱 )] [ 屋根 ( 天井断熱 )] とする 屋根の形状は切妻屋根として 温度差算出においては モデル庁舎の東西面の妻面部分を熱収支計算に加えて算出する 気象データは 1998~2007 年の TAC2.5% の値を用いる [ 外壁 ]: レスポンスファクタ法による日周期非定常計算とする [ 屋根 ( 屋根断熱 )] [ 屋根 ( 天井断熱 )]: 定常熱収支計算による小屋裏温度算出とする [ 外壁 ] [ 屋根 ( 屋根断熱 )]: 通気層を設ける仕様とし 非密閉空気層 として考慮する 2)[ 外壁 ] の計算方法構造体負荷は 従前の RC 造と同じ考え方で温度差を算出する 1 冷房時の構造体負荷 :qk1=a K ETDj ここに A: 外壁の面積 m2 K: 壁体の熱通過率 W/( m2 K) ETDj: 時刻 j 時の実効温度差 2 暖房時の構造体負荷 :qk1=a K (ti-to) δ ここに A: 外壁の面積 m2 K: 壁体の熱通過率 W/( m2 K) ti: 設計用屋内温度 to: 設計用屋外温度 δ: 方位係数 1
3)[ 屋根断熱 ] の計算方法 小屋裏については 屋根面及び東西の妻面からの熱負荷及び天井面からの熱負荷を定常熱収支計算から小屋裏温度を算出し 設計用屋内温度との差を 小屋裏との温度差 として定義する 妻面の部材構成は外壁と同等とし 断熱仕様は屋根と同等とする ( 断熱材の厚さ : 屋根 120mm の時 壁は 100mm とする ) 屋根断熱の場合は 小屋裏換気を考慮せず 冷房用 暖房用ともに同じ計算方法とする 日射 屋根断熱 日射なし 屋根断熱 天井部材 天井部材 小屋裏温度 小屋裏温度 小屋裏との温度差 室内温度 (26 28 ) 室内温度 (19 22 ) < 冷房時 > < 暖房時 > 1 冷房時の構造体負荷 :qk1=a K ETDj ここに A: 天井面の面積 m2 K: 天井部材の熱通過率 W/( m2 K) Δtj : 時刻 j 時の小屋裏との温度差 2 暖房時の構造体負荷 :qk1=a K Δtj δ ここに A: 天井面の面積 m2 K: 天井部材の熱通過率 W/( m2 K) Δtj: 小屋裏との温度差 δ: 方位係数 (=1.2) 注 ) 天井部材が無い場合の扱い天井部材が無く 室内と小屋裏が一体空間となる場合は 屋根部位を [ 外壁 ] と見立て計算することとする この場合の屋根面積は天井面への投影面積ではなく A を屋根の実面積として計算する 2
4)[ 天井断熱 ] の計算方法 小屋裏については 屋根面及び東西の妻面からの熱負荷 天井面からの熱負荷及び小屋裏換気による外気負荷を定常熱収支計算から小屋裏温度を算出し 設計用屋内温度との差を 小屋裏との温度差 として定義する 妻面の部材構成は外壁と同じとし 断熱は無しとする 小屋裏換気( 一般に 3~5 回 /h*) は 3 回 /h と仮定する 暖房時において 小屋裏換気により小屋裏温度 = 外気温度とみなす 小屋裏換気 小屋裏換気 日射 屋根部材 日射なし 屋根部材 小屋裏温度 天井断熱 小屋裏温度 = 外気温度 天井断熱 小屋裏との温度差 室内温度 (26 28 ) 室内温度 (19 22 ) < 冷房時 > < 暖房時 > * 出典 : 建築環境工学 井上書院 1 冷房時の構造体負荷 :qk1=a K ETDj ここに A: 天井面の面積 m2 K: 天井部材 ( 断熱考慮 ) の熱通過率 W/( m2 K) Δtj : 時刻 j 時の小屋裏との温度差 2 暖房時の構造体負荷 :qk1=a K Δtj δ ここに A: 天井面の面積 m2 K: 天井部材の熱通過率 W/( m2 K) ti: 設計用屋内温度 to: 設計用屋外温度 δ: 方位係数 (=1.0) 3
(3) 小屋裏との温度差の要素と種類 1) 地域 :6 地域 札幌 仙台 東京 大阪 福岡 那覇 2) 室温 :2 通り ( 外壁 )26 /28 ( 屋根 ) 冷房時 :26 /28 暖房時:19 /22 3) 方位 : ( 外壁 )18 方位 : 日影 水平 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW ( 屋根 ) 水平のみ 4) 時刻 :4 通り 9 時 12 時 14 時 16 時 5) 部材構成 1 外壁 : 外装 3 種 断熱材 3 種 断熱材厚 3 種 =27 通り 構成 材料 厚さ (mm) 1 外装材 a. 複合金属サイテ ィンク カ ルハ 鋼板 ** 0.35 b. 窯業系サイテ ィンク 14 c.alc パネル ** 35 2 通気層 あり< 非密閉空気層 > - 3 透湿層 透湿防水シート - 4 構造用合板 合板 9 5 断熱材 a. グラスウール 10K 相当 **(A-2***) b. グラスウール 24K 相当 (C***) c. 硬質ウレタンフォーム **(E***) 25/50/100 の3 種 6 防湿気密 防湿気密シート 1 7 内装材 石膏ボード 12.5 ** 試算の結果 大きな差が生じないため集約した (1 外装材 : 材料 b 5 断熱材 : 材料 b) *** 出典 : フラット 35 で提示されている断熱材分類記号 : A-2: 熱伝達率 0.050~0.046W/m K C: 熱伝達率 0.040~0.035W/m K E: 熱伝達率 0.028~0.023W/m K 4
2 屋根断熱 : 断熱材 3 種 断熱材厚 3 種 =9 通り 構成 材料 厚さ (mm) 1 屋根材 金属板葺カ ルハ 鋼板 0.27 2 ルーフィンク アスファルトルーフィンク 1 3 野地板 合板 12 4 通気層 あり< 非密閉空気層 > - 5 透湿層 透湿防水シート - 6 野地板 合板 12 7 断熱材 a. グラスウール 10K 相当 **(A-2***) b. グラスウール 24K 相当 (C***) c. 硬質ウレタンフォーム **(E***) 30/60/120 の3 種 8 防湿気密 防湿気密シート 1 1 天井材 石膏ボード 9.5 2 天井仕上げ 岩綿吸音板 9.0 ** 試算の結果 大きな差が生じないため集約した ( 7 断熱材 : 材料 b) *** 出典 : フラット 35 で提示されている断熱材分類記号 : A-2: 熱伝達率 0.050~0.046W/m K C: 熱伝達率 0.040~0.035W/m K E: 熱伝達率 0.028~0.023W/m K 3 天井断熱 : 断熱材 2 種 断熱材厚 3 種 =6 通り 構成 材料 厚さ (mm) 1 屋根材 金属板葺カ ルハ 鋼板 0.27 2 ルーフィンク アスファルトルーフィンク 1 3 野地板 合板 12 1 断熱材 a. グラスウール 10K 相当 **(A-2***) 30/60/120 の3 種 b. グラスウール 24K 相当 (C***) 2 防湿気密 防湿気密シート 1 3 天井材 石膏ボード 9.5 4 天井仕上げ 岩綿吸音板 9.0 ** 試算の結果 大きな差が生じないため集約した ( 1 断熱材 : 材料 b) *** 出典 : フラット 35 で提示されている断熱材分類記号 : A-2: 熱伝達率 0.050~0.046W/m K C: 熱伝達率 0.040~0.035W/m K E: 熱伝達率 0.028~0.023W/m K 5
6) 計算結果を以下に示す 1 外壁 : 東京 28 以外は省略をする 壁タイプ選定表 壁体構成 壁タイプ Ⅰ Ⅱ Ⅲ 木造の外壁 ( 内断熱 ) 断熱材 d=~40 d=40~100 d=100~ グラスウール10K 相当 外装材通気層 断熱材 d=~25 * ~30 d=30~50 * ~80 d=80~100 * ~ 合板 グラスウール24K 相当 断熱材内装材 断熱材 d=~25 d=25~50 d=50~ 硬質ウレタンフォーム相当 壁タイプ別実効温度差 ( 東京 28 ) 東京 タイプⅠ タイプⅡ タイプⅢ 方位 \ 時刻 9 時 12 時 14 時 16 時 9 時 12 時 14 時 16 時 9 時 12 時 14 時 16 時 日陰 2 5 6 6 1 4 6 6 1 4 5 6 水平 13 29 32 28 11 27 31 29 9 24 30 29 N 4 6 8 8 3 6 7 8 3 6 7 8 NNE 9 7 8 8 8 7 8 8 7 7 8 8 NE 14 10 8 8 13 10 9 8 11 11 9 8 ENE 17 13 9 8 15 13 10 8 13 14 10 9 E 18 15 10 8 16 16 11 9 14 16 12 9 ESE 17 17 11 8 15 17 12 9 12 17 13 10 SE 13 17 12 8 12 16 12 9 10 16 13 10 SSE 8 15 13 9 7 14 13 10 6 13 14 10 S 3 12 14 12 3 11 14 12 2 10 13 13 SSW 3 9 15 16 2 8 14 16 2 7 12 15 SW 3 7 14 19 2 7 13 18 2 6 11 17 WSW 3 7 13 21 2 6 12 19 2 5 10 17 W 3 6 12 20 2 6 11 18 2 5 9 16 WNW 3 6 10 18 2 6 9 16 2 5 8 14 NW 3 6 8 14 2 6 8 13 2 5 7 11 NNW 3 6 8 10 2 6 7 9 2 5 7 9 6
2 屋根断熱 : 夏期 26 冬期 22 は省略をする 屋根体構成 屋根タイプ選定表 ( 屋根断熱 ) 屋根タイプ Ⅰ Ⅱ Ⅲ 木造の小屋裏 ( 屋根断熱 ) 屋根断熱材 d=~50 d=50~100 d=100~ グラスウール10K 相当 屋根材野地板 屋根断熱材 d=~30 * ~40 d=40~60 * ~100 d=100~120 * ~ 通気層 グラスウール24K 相当 野地板屋根断熱材 屋根断熱材 d=~30 d=30~50 d=50~ 硬質ウレタンフォーム相当 天井材 屋根タイプ別小屋裏との温度差 ( 屋根断熱 ) 夏期 28 冬期 19 地域 タイプⅠ タイプⅡ タイプⅢ 9 時 12 時 14 時 16 時 9 時 12 時 14 時 16 時 9 時 12 時 14 時 16 時 札幌 6 8 7 4 4 5 5 3 3 3 3 2 仙台 7 8 8 5 5 6 5 3 3 4 3 2 東京 7 9 9 6 5 6 6 4 3 4 4 2 大阪 7 10 9 7 5 7 6 5 3 4 4 3 福岡 6 9 9 7 4 6 6 5 3 4 4 3 沖縄 6 9 9 7 4 6 6 5 3 4 4 3 地域 タイプⅠ タイプⅡ タイプⅢ 札幌 9 6 4 仙台 7 5 3 東京 5 4 2 大阪 5 4 2 福岡 5 4 2 沖縄 2 1 1 3 天井断熱 : 夏期 26 は省略をする 屋根タイプ選定表 ( 天井断熱 ) 屋根体構成 屋根タイプ Ⅰ Ⅱ Ⅲ 木造の小屋裏 ( 天井断熱 ) 天井断熱材 d=~50 d=50~100 d=100~ グラスウール10K 相当 屋根材野地板 天井断熱材 d=~30 * ~40 d=40~60 * ~100 d=100~120 * ~ グラスウール24K 相当 天井断熱材天井材 屋根タイプ別小屋裏との温度差 ( 天井断熱 ) 夏期 28 地域 タイプⅠ タイプⅡ タイプⅢ 9 時 12 時 14 時 16 時 9 時 12 時 14 時 16 時 9 時 12 時 14 時 16 時 札幌 14 18 16 10 15 19 17 10 15 20 18 11 仙台 16 21 18 12 17 22 19 12 17 22 20 13 東京 17 23 21 14 18 24 22 15 19 25 23 15 大阪 17 24 23 16 17 25 24 17 18 26 25 18 福岡 15 23 22 17 16 24 23 18 16 25 24 19 沖縄 14 23 22 17 15 24 23 17 16 25 24 18 7