人と建物､２つの視点から熱中症に備えよう㊳／下方への熱移動に占める輻射の割合

前回で、暑さの原因の多くは上から押し寄せてくることを学んでいただきました。
また、以前に熱移動の３要素の割合をお示しいたしました。
ここであらためまして、上から下へ移動する熱の割合を見てみましょう。
上から下へ熱が移動する場合において、輻射熱(放射熱)が占める割合は、なんと９３％にも及びます。
ですので、上から押し寄せてくる熱のほとんどが、輻射熱(放射熱)によって起きていることがおわかりいただけるでしょう。



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人と建物､２つの視点から熱中症に備えよう㊲／夏の直達日射量

熱移動の３要素の割合、断熱材の機能を学んでいただきましたが、今回は建物内の暑さの原因のひとつとなる夏の直射日光がどの面に多く降り注ぐのかを見てみましょう。
以外に感じるかも知れませんが、南壁面の直達日射量は少ないのです。そして、水平面が圧倒的に多くなります。



これは、夏に太陽高度が高くなるためです。
ということは、暑さの原因の多くは、水平面、つまり上から押し寄せてくることとなるわけです。
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人と建物､２つの視点から熱中症に備えよう㊱／断熱材は熱移動にどんな効果がある-Ⅱ

断熱材の素材だけでなく、空気やガスも電磁波を通します。
つまり、このことは断熱材が熱移動において多くの割合を占める輻射熱(放射熱とも呼ばれます)の影響を受けるということを意味するのです。
なぜなら、電磁波を通すということは、電磁波が断熱材の素材や空気やガスに衝突することで、それらの分子が振動し、熱が放出されるからです。
その結果、一般的な断熱材では、輻射熱(放射熱)の９０％程度を吸収し、そして放射します。
反射できる輻射熱は、１０％程度に過ぎないのです。



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人と建物､２つの視点から熱中症に備えよう㉟／断熱材は熱移動にどんな効果がある-Ⅰ

熱対策において、輻射熱への対応が重要であり、必要不可欠であることはご理解頂けたことと思います。
ところで、ほとんどの建物に熱対策として使用されてきた断熱材は、どのような熱移動に効果的なのでしょうか。
空気の熱伝導の低さを利用しているのが断熱材です。
断熱材は中に空気を閉じ込め(さらに熱伝導の低いガスを閉じ込めているものもあります)、それによって壁や天井などに空気の層を設けることで、熱の移動を遅らせます。
熱の移動を防ぐのではなく、あくまで遅らせるという効果です。
ですので、断熱性能の違いは、熱移動に要する時間の違いであり、高性能なほど熱の移動に時間を稼げるということに過ぎません。



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人と建物､２つの視点から熱中症に備えよう㉞／熱移動の３要素の割合

熱移動の３要素における割合はどのようになっているのでしょうか。
そして、割合の大きなものに対処出来るか否かが、建物内の温度上昇を抑制するうえで効果的かどうかということになってくるわけです。
それまでは熱移動の大半は対流と伝導で起こると考えられてきましたが、１９２０年から輻射による熱移動の考え方が体系化され、ペンシルバニア州立大学とオークリッジ国立研究所によって報告がなされ、熱移動に対して輻射によるものが７５％程度を占めるということが公となりました。



そしてこのことは、現在では諸研究機関の統一見解となっています。
一方で、伝導熱は５～７％にしか過ぎません。
また、対流熱では下方への移動は全く生じないということが分かります。
ということは、輻射熱への対処が最も重要な要素となるということです。
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