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熱の正体

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トップヒートバリアーとは > 熱の正体
熱移動の三要素...熱の移動には3つの方法があります。

@ 伝導熱

熱が物体を構成している分子運動が次々と隣の分子に伝播する熱移動のことをいいます。私達が冷たいガラスに手を当てると冷たさが手に伝わってくるのが解かりますが、この様に温度の異なる物体を接触させることで熱が移動します。勿論、気体や液体でもおこりますが、この様な流体の場合は伝導熱と対流熱が複合して起こる場合が多いのです。

A 対流熱

気体や液体の内部に温度の不均一があると、高温の部分は密度が小さい為浮力で上昇、その部分に低温の密度の大きな流体の塊が入り込み、高温と低温の流体の塊が混合して全体の温度が一様になるまで移動し続けるものです。この移動方法は上下動のみで、室内で使用するエアコンはこれを強制的に上下だけでなく横方向にも熱移動させたものです。


遠赤外線ストーブをつけた状態を上部よりサーモグラフィーにて
撮った映像です。
ストーブからの輻射熱は前方の空気を温めないのが解ります。

B 輻射熱

1点から放射状に一直線に進む放射熱のことで、他の物質に当ると熱を発する性質を持っています。全ての物体は、その温度によって決定されるある特定の波長と強さの波をその表面から放射しています。これを熱放射と言いその正体は電磁波です。この電磁波は、他の物質に吸収されると再び熱となって物体の温度を上昇させることになります。日常使われます遠赤外線ヒーター等は、途中の空気は殆ど暖めませんが人体、床、壁、家具等に当るとそれを温め、二次輻射を伴い部屋の隅々まで温かくします。
輻射熱って
1点から一直線に放射状に放出される放射熱のことで、良く車輪に例えられます。他の物質に当るまでは一直線に進み、熱を発することはありません。物質に当って始めて反射、透過、吸収、放射が起こり、吸収されたものはその物質の状態変化に使われます。
代表的なのは太陽から地球に放射される放射熱(電磁波)です。太陽から地球に届くまでは熱を発しませんが、大気圏の塵、水蒸気或いは地球等に当たり、一部は反射され再び宇宙に放出されます。しかし約半分は地表に吸収され熱を発生、波長を変えたりしながら再び宇宙や他の物質に向かって放射されることになります。 地球から宇宙に向かって放射された輻射熱はそのまま宇宙にいくものと、温室効果ガスにて反射、透過、吸収、放射をしながらその一部は再び地表に戻ることになります。
建物への輻射熱
太陽からの輻射熱は屋根材に当り一部はそのまま反射されますが、殆どは吸収され熱となります。熱は温度の高い方から低い方に移動する法則に従い、大半は天井へと放射されることになります。天井に於いても同様の熱変換をしながら室内へと浸入することになります。このことから輻射熱が私たちの住まいを熱くしているのです。暑さを防ぐには、断熱材の性能を上げることである程度カバーできますが、輻射熱を抑えれば、より効果的だということです。
建物への輻射熱
建物内を通過する熱移動は、伝導熱と対流熱が殆どであると考えられてきました。しかし、全米の多くの機関の報告として、実際には殆どが輻射熱でその量は全熱量の75パーセントを占めるとされています。以下の図は、その割合を示しています。例えば、左の図は屋根方向から来る熱の割合を示しています。断熱材等で対応出来る伝導熱は5〜7パーセントで約93パーセントが輻射熱です。即ち、この輻射熱をカットしない限り省エネは難しいことを表しております。
 

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