輻射熱にはどう対処すればいいのか
断熱材を含めたほとんどの建築材料は輻射熱に対する反射率が低く、輻射熱を吸収してしまいます。
そこで、輻射熱の影響を防ぐには反射率の高いものを熱移動対策として使用することが必要となってきます。
では、どんなものの反射率が高いのでしょうか。
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栃木県那須塩原市南郷屋4-16-1
0287-36-3925
輻射熱にはどう対処すればいいのか
断熱材を含めたほとんどの建築材料は輻射熱に対する反射率が低く、輻射熱を吸収してしまいます。
そこで、輻射熱の影響を防ぐには反射率の高いものを熱移動対策として使用することが必要となってきます。
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下方への熱移動に占める輻射の割合
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のです。
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断熱材は熱移動にどんな効果がある?-Ⅱ
空気やガスは電磁波を通します。
このことは、断熱材が輻射熱(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します。
なぜなら、電磁波が物質に衝突することで物質の分子が振動し、熱が放出されるからです。
ちなみに、太陽から発せられる熱線が直接大気に影響する割合は非常に小さく、地表や建造物などに赤外線(赤外線も電磁波)が当たることによって起こる輻射熱移動が圧倒的に大きく、それによって放出された熱によって、大気が暖められます。
ですので、地表に近いほど気温が高くなり、地表が少なく建造物のない山頂(太陽に近い)のほうが気温が低くなるというわけです。
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断熱材は熱移動にどんな効果がある?-Ⅰ
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、対流や伝導による熱の移動を遅らせます。
熱の移動を防ぐのではなく、あくまでも遅らせるという効果です。
ですので、断熱性能の違いは対流と伝導による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がかかるということです。
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熱移動の3要素の割合
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。
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輻射熱(放射熱)
あらゆる物質は熱を放射(※1)しています。ただしそれは電磁波として放射されており、電磁波そのものには熱はありません。
しかし、電磁波が物質に衝突することで物質の分子が振動し、熱が放出されます。
電子レンジは電磁波を発生させることにより、レンジ内の食品の分子に超高速で振動を与えることで(2.4GHzであればなんと1秒間に24億回もの振動を与えます)、食品に熱を移動しています。
太陽からも熱線が出ています。しかし、その熱線は全く熱を帯びていません。ところが、地球の大気中にある水分粒子やダスト、さらに地表や建造物などに衝突することでそれらの分子を強く振動させ、熱が放出されることとなります。
※1
温度は物質の熱振動をもとに規定されており、下限が存在します。
そしてそれは、熱振動(原子の振動)が小さくなりエネルギーが最低になった状態のことです。
この時に決まる下限温度が絶対零度(-273.15℃)と呼ばれ、古典力学では原子の振動が完全に止まった状態であると考えられており、その場合には熱が放射されないということになります。
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