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室内外の熱はどう動く? 熱の輻射・対流・伝導で分析しよう

熱の動きをコントロールするために

高断熱住宅設計や、パッシブデザインを考える際に、夏場は室内の涼しい空気が室外に逃げないように、冬場は暖かい空気が室外に逃げないように、室内に閉じ込められた熱がどう動くのかということを考えることはとても大切です。

もっとも基本的な考え方として、「暖気は上に、冷気は下に動く」ということはすでにご存知の方が多いでしょう。

今回は、さらに幅広い室内の熱の動きをご紹介します。

3つの熱の伝わり方「伝導」「対流」「輻射」

熱の伝わり方には、「伝導」、「対流」、「輻射」の3種類があります。

「伝導」とは、隣り合う物質を通じて熱が伝わることを言います。

冬場に熱い缶コーヒーに触れると手が熱くなりますよね。

これは、缶から手のひらに熱伝導が起きているから起こる現象です。

住宅の場合、壁に熱伝導が起きてしまうと、室外の熱気や冷気が壁を伝わって室内に入り込んでしまいます。

いわゆる断熱材というのは、熱伝導が非常に起こりにくい物質で、これにより外部の熱気や冷気を室内に伝導させない仕組みが住宅の断熱です。

そのため住宅においては、外から内へ、外から内への熱伝導をいかに防ぐか?という観点で語られることが多いです。

「対流」とは、温度差などの要因で物質が動くことを指します。

エアコンの冷暖房による空気の動きや、やかんでお湯を沸かすときの水の動きなどが対流に当てはまります。

住宅においては、「熱い空気は上に、冷たい空気は下に流れる」というのが対流の典型例となります。

エアコン(暖房)は熱い空気を室内に送り出しますが、室内の対流を予測して設置場所を決めることで、より効率良く室内を暖めることができます。

「輻射」とは、エネルギーを持つ電磁波が熱を伝える現象です。

ちょっと難しいな…と思われる方も多いかもしれませんが、日光を浴びて暖かく感じたり、ものが熱を帯びるのが輻射の一つです。

電磁波自体は熱ではありませんが、電磁波が物体に当たって振動することにより熱を発します。

これを利用した代表的なものが電子レンジです。

熱の動きを考慮した住宅設計を!

パッシブデザインを考える際には、特にこれら3種類の熱の動きをコントロールするような住宅設計をしなければなりません。

熱の動きを知り、上手にコントロールすることで、夜中にトイレに行く時や、朝一のキッチンでも寒くない、夏の日差しの強い昼間でもエアコンをそんなに使わなくても済む、そんな理想的な住宅設計に手が届くようになります。

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