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断熱とは?遮熱とは?:断熱の基礎知識2

断熱の基礎知識

更新日:2017年10月12日(初回投稿)
著者:有限会社ADS計画研究所 代表取締役 堀 清孝

前回は断熱の必要性について、気温の変遷と断熱の歴史から説明しました。第2回では、断熱と遮熱の考え方と基礎を解説します。

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1. 伝導・対流・ふく射

熱の伝わり方には、3つの要素があります(図1)。1つ目は伝導です。物を通じて熱が伝わる現象で、高温側から低温側へ熱が移動します。住宅では、夏は暑い屋外から涼しい屋内へ、冬は暖かい室内から寒い屋外へ熱移動が発生しています。2つ目は対流です。ファンヒータやエアコンの風や温度差により、空気が移動して生じる熱の移動です。3つ目はふく射(放射)です。熱源から発する熱そのもので熱が運ばれます。ふく射熱には、暑さや熱気だけでなく、冷気・寒気も含まれます。炭火の近くで感じる熱気も氷の近くで感じる冷気もどちらもふく射熱です。

図1:熱を感じる3要素

図1:熱を感じる3要素

2. 体感温度とふく射熱の関係

私たちが体感している温度(体感温度)は、気温(空気の温度)とイコールではありません。寒暖計で測れる気温と、周囲の壁や床あるいは天井によるふく射の両方が影響して、体感温度が決まります。一般的には、部屋の気温と周囲の表面温度を足して2で割ったものが、体感温度になるといわれています。そのため、周囲の温度が高ければ、いくら気温が低くても気温より高く感じます(図2)。また、ある調査では、人が寒暖を感じる要素は、ふく射熱が4割・気温が3割・湿度が2割でした。ふく射熱が及ぼす影響は、意外と大きいのです。湿度も快・不快の感覚に大きな影響を及ぼすため、重要な要素です。

図2:周囲の表面温度が体感温度に与える影響

図2:周囲の表面温度が体感温度に与える影響

3. 断熱とは熱の伝えにくさ

断熱は快適さを得る要素の一つであり、熱伝導を対象とした科学です。断熱について、熱伝導の観点から見ていきましょう。

1:熱伝導率と熱貫流率、熱抵抗値

熱伝導率と熱貫流率は、断熱性能を表す際に使われます。熱伝導率とは、材料そのものが持つ熱の伝わりやすさを表した数値です。厚さ1mの材料の両端に1度の温度差がある時に、1秒間に流れる熱量を表しています。断熱の各種計算をするための基本的な数値であり、熱伝導率が低いほど断熱性は高くなります。熱貫流率とは、材料の両端に1度の温度差があるときに、単位面積あたり1秒間に通過する熱量のことです。複数の材料で作られた床や壁などの熱伝導を計算したもので、個々の材料が持つ熱抵抗を加算して求めます(図3)。

なお、材料の厚みを熱伝導率で割ったものを、熱抵抗値といいます。温度の伝えにくさを表す数値で、この部位はいくらの熱抵抗値が必要、この材料はいくらの熱抵抗値を持っているというように使われます。材料選択などに使われる尺度です。

図3:熱伝導率と熱貫流率の求め方

図3:熱伝導率と熱貫流率の求め方

続きは、保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。

4. 遮熱とは熱の反射

保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。

らくらく断熱計算用ソフト(イプロス建築建材インテリア)

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