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| 索引 |
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◆ 空気の 1立方メートル(1,000L)重さを、知ってます? | |||||||||||
| @ | 空気は1mol(モル)約 28.8g です。モル(mol)とは物質量の単位で22.4Lです。 | ||||||||||
| A | だから 空気 1立方メートル(1,000L)は1000/22.4×28.8=1,285g 約1.3kg です | ||||||||||
| 答 | 水の中で水の重さを感じないようなものですが、空気って結構重いんです。 | ||||||||||
◆ 一日どの位の空気を摂取しているか、知ってます? | |||||||||||
| @ | 成人男子の呼吸数は日常動作時、一分間で 約20回 が平均です | ||||||||||
| A | だから一日の呼吸数は 20回/分×60×24=28,800 回/日です | ||||||||||
| B | 空気摂取量を一回の呼吸で500cc(0.5L)とすると 28,800×0.5=14,400Lです | ||||||||||
| C | 前の空気の重さを掛けると 14,400/1,000×1.285kg=18.50kg | ||||||||||
| 答 | なんと一日約18kgの空気を吸っている、つまり食べている事になります ちなみに一日の摂取量 14,400Lは約 4.5畳の部屋に相当します。 空気は、食物のように体に悪いから食べない、とはいきません。 まして一日4.5畳の部屋一杯の空気 約 18kgを摂取しています。お米以上に大事な食物です。 | ||||||||||
◆ 太陽の日射を感覚的に表すと | |||||||||||
| @ | 1Kcal(キロカロリー)とは 1L(リットル)=1kg の水を 1℃ 上昇させる熱量 | ![]() クリック→拡大図 | |||||||||
| A | 屋根に降り注ぐ太陽の日射量は 1時間、1uあたり 860Kcal (= 1kw/u・h) | ||||||||||
| B | 冬、机の足元等に置く電気ストーブが約 0.8kw (ヒーター2本付きが多い) | ||||||||||
| 答 | 屋根 1uあたり、電気ストーブ 1個 800w(ワット)で温めている…と言えます 宇宙空間は-270℃、しかし太陽のお蔭で地球表面温度は約15℃。太陽の熱って凄い! | ||||||||||
◆ じゃ、太陽の日射でお風呂が沸かせるの? | |||||||||||
| @ | 太陽の日射量の半分が有効とすると、860/2=430kcal/u・h が有効日射量 | ![]() クリック→拡大図 | |||||||||
| ※ | 平屋建て30坪(約100u)の家の、南面の屋根面積は約 50u | ||||||||||
| A | 有効日射率 50%の時、この屋根の受熱量は 430×50=21,500 kcal/h | ||||||||||
| B | お風呂に15℃の水が平均貯湯量 250L入っていると 44℃のお湯にするのに (44-15)×250=7,250 kcal の熱量が必要。3回沸かすと 7,250×3=21,750kcal | ||||||||||
| 答 | 30坪の住宅、南面の屋根が受ける日射量で平均的浴槽(満水量約300L)の 15℃の水を、一時間で三回も、入り頃の44℃のお風呂に沸き上げてくれます。 | ||||||||||
| 注)熱量の計算ではこれで正解ですが、実際はドラム缶を置いても、ぬるま湯になるだけです | |||||||||||
◆ ついでに太陽の位置と角度も知っておいて下さい | |||||||||||
| @ | 12/21冬至:日の出は東より南30度から朝 7時頃 、日没は西より南30度に午後4時半頃 太陽高度は 昼に水平面から31度、サッシ高さが2.0mだと八畳間の奥まで日が差します | ![]() クリック→拡大図 | |||||||||
| A | 3/21春分と 9/21秋分:日の出は真東から朝 6時に 登り、日没は真西に午後6時 沈みます 太陽高度は 昼に水平面から54度、サッシ高さが2.0mだと約一間(1.8m)日が差します | ||||||||||
| B | 6/21夏至:日の出は東より北30度から朝 4時半頃 、日没は西より北30度に午後7時半頃 太陽高度は 昼に水平面から80度、サッシ高さが2.0mだと約35cm日が差し込みます | ||||||||||
| ※ 地面から 3mの高さに、軒出80cmの庇を設置すると夏は陽射しを遮り、冬は取入れます 庇は外壁、窓の汚れを防ぐばかりでなく、夏の陽射しを遮る伝統的省エネのデザインです。 | |||||||||||
◆ 断 熱 | |||||
| 空気は最高の断熱材、水は最高の蓄熱材 | |||||
| サブ テーマ:ホームレスのダンボール住宅と、内外 コンクリート打放し住宅の 断熱性能は 同じである | |||||
| @ | 断熱 | とは簡単に言えば<内の熱を外に、外の熱を内に、伝えない事>です 熱を遮るのに一番性能の良いものは、空気なんです(熱伝導率:λが一番小さい⇒下表参照) | |||
| 断熱材/ | とは多量の空気を含む材料を言います(一般的には熱伝導率:λ≦0.05 以下の材を指す) | ||||
| A | 熱伝導率 | λラムダ とは、熱を伝える割合を 数字で表現したものです(単位:w/m℃) 数字が低いほど 熱を伝えない、つまり断熱性能が良い事になります | |||
| B | 熱貫流率 | K値 とは色々な材料で出来ている壁や天井、床の計算結果による熱伝導の数値。 壁・天井・床 は材料、厚み、表面の凸凹や接する空気のにより熱の伝達が変化する。 数字が小さいほど、熱抵抗が大きく 断熱性能が良い壁、天井、床 です | |||
| 計算式 | K= 1/Rt ※ Rt= 1/αi+壁の熱貫流抵抗 ΣL/λ+1/αj ※ L⇒個々の壁材の厚み(m) 単独壁のK値は 単純に K=(壁材のλ)/壁厚 と割算で簡単に出ます⇒<下表>参照 | ||||
| C | 蓄熱 | とは熱を蓄えることで、温ままりにくいけど、温まると冷めにくいに通じます。 | |||
| D | 比重 | とは物質の質量と,同体積の4℃の水の質量との比。ここでは1?の重さを表示します | |||
| E | 比熱 | :Cp とはある物質 1kgを 1℃上昇させるのに必要な熱量の事です | |||
| F | 容積比熱 | :Cr とはある物質 1? (1m角の立方体)を 1℃上昇させるのに必要な熱量の事(kcal/?・℃) 計算式は 比重(kg/?)×比熱(kcal/kg・℃) 値が大きいほど 温めにくく、冷めにくい、つまり蓄熱材としては最適なのです | |||
| 物性 | λ:熱伝導率 | 壁厚 :_ | 単独熱貫流率 | 比重 | Cp:比熱 | Cr:容積比熱 | |
| 材料名 | (w/m℃) | '(K= λ/壁厚:m) | (kg/?) | (kcal/kg・℃) | (kcal/?・℃) | ||
| 1 | 空気 | '0.020 | 1.3 | 0.24 | '0.312 | ||
| 2 | スタイロフォームB2 | '0.031 | 50 | 0.62 ⇒下記の 1.6倍熱を伝える | |||
| 3 | 高性能 グラスウール16K | '0.039 | 100 | 0.39⇒基準1.0 設定 ※1 | 16 | 0.2 | '3.20 |
| 4 | 綿 | '0.040 | |||||
| 5 | 雪 | '0.052 | |||||
| 6 | ダンボール | '0.074 | 10 | 7.40⇒19倍熱を伝える ※5 | |||
| 7 | 畳 | '0.095 | 60 | 1.58⇒4.0倍 〃 | |||
| 8 | 杉・桧 | '0.120 | 30 | '4.00⇒10.3倍 〃 ※2 | 500 | 0.31 | 155 ※7 |
| 9 | ベニヤ合板 | '0.150 | |||||
| 10 | ALC版 | '0.150 | 100 | 1.5 ⇒3.0倍 〃 | 650 | 0.29 | 188 |
| 11 | プラスター ボード | '0.180 | |||||
| 12 | 水 | '0.550 | 1000 | '1.0 | 1,000※6 | ||
| 13 | 土壁・漆喰 | '0.600 | 150 | '4.00 ⇒10.3倍 〃 ※3 | 1300 | 0.25 | 325 ※8 |
| 14 | ガラス | '0.750 | 2550 | 0.18 | 459 | ||
| 15 | 大谷石 | '1.100 | 150 | 7.33⇒18.8倍 〃 | |||
| 16 | コンクリート | '1.400 | 180 | 7.77⇒20.0倍 〃 ※4 | 2400 | 0.2 | 480 ※9 |
| 17 | 大理石 | '2.400 | 150 | 16.0⇒41.0倍 〃 | |||
| 18 | 御影石 | '3.000 | 150 | 20.0 ⇒51.3倍 〃 | 2700 | 0.21 | 567 ※10 |
| 19 | 鉄 | '83.00 | 7800 | 0.11 | 858 | ||
| 20 | アルミ | '237.0 | 2700 | ||||
| 21 | 銅 | '398.0 | 864 |
| では上表の内容を ※印を中心に検討してみましょう | |
| ※1 K=0.39 | 標準的断熱材であるグラスウール(GW)厚み10cm の断熱性能を基準値 1.0に設定します。 もし厚みが20cmならば K=0.195 で断熱性能は2倍になります(布団だって厚い方が温かい) |
| ※2 K=4.00 | 木材も厚みが3cm程度の板では、上記 GW の1/10程度の断熱性能しかありません。 もし 厚みが30cmならば K=0.4 となり、断熱性能は同じくなります (ログハウスは暖かい) |
| ※3 K=4.00 | 土壁も15cm程度の厚みでは上記 GW の1/10程度の断熱性能しかありません。 |
| ※4 K=7.77 | コンクリートの内外打放し仕上(ア)18cmの壁の断熱性能は上記GW の 1/20、ほとんど 0です。 厚み15cmの大谷石の壁の断熱性能に近い、つまりコンクリート打放しは大谷石蔵と同じです。 |
| ※5 K=7.40 | ダンボール厚み1cm のK値は上記 コンクリートの壁(ア)18cmに近い。内部に空気を抱えてるから 安藤忠雄のコンクリート打放し住宅は、断熱性能では ホームレスのダンボール住宅と同じ、と言えます。 |
| ここで <断熱材のまとめ> 資料/ノースプランハウス樺f熱材の話より | |
| 断熱材とはロックウール、グラスウール、発泡スチロール等の熱伝導率の小さい物質の事を言います。 一番熱伝導率が小さいのは空気なのです。しかし、上記の表で言う空気とは動かない空気の場合であって 空気層の厚さが3〜6cm以上になると対流(空気の流れ)によって逆に熱を奪ってしまいます。 そこで空気を材料内に閉じ込めたものがグラスウールや発泡スチロースで、これらは厳密に言うと その素材の中に閉じ込めた空気で断熱します。つまり空気さえ含む事が出来れば、スポンジも毛布も 羽根布団も断熱材ですが、空気を抜いてペッタンコにしてしまえば断熱材ではありません | |
| ※6 Cr=1000 | 容積比熱は水が最大、つまり温めるのに時間は掛かるが、温まると冷めにくい、という事です。 蓄熱材として最適なのですが、建築的には水は制御が難しく △です。 |
| ※7 Cr=155 | 木材の蓄熱性能は水の約 1/7、木材を暖めることは難しく、蓄熱材としての利用は × |
| ※8 Cr=325 | 土の蓄熱性能は水の約 1/3、難しい制御法も必要なく熱伝導率も低い為、蓄熱材としては○ ただし利用するには相応の厚みが必要。地盤を利用した床暖房システムも開発されている。 |
| ※9 Cr=480 | コンクリートの蓄熱性能は水の約 1/2、難しい制御法も必要なく 蓄熱材としては◎ 熱伝導率が木材や土に比較して高い為、蓄熱した熱量を翌朝まで保持出来るかは疑問 逆に言えば、輻射暖房の熱源として床や壁に利用されている。OMソーラー ・ダイレクトゲイン壁 |
| ※10 Cr=567 | 御影石の蓄熱性能は水の約 1/2、制御法も必要無いが高熱伝導率の為、蓄熱材としては△ |
| まとめ / 熱貫流率から断熱を、容積比熱から蓄熱を、考えてみました。 当たり前の話ですが、軽くフワフワしたものが 断熱材に、重量感のある物が 蓄熱材に適します。 | |
| ・木材は厚材ならば(約 30cm)断熱性能も期待できますが、一般的には断熱材との併用が理想的です。 | |
| ・土は、厚く使う事は現実的ではないので断熱材との併用が必然です。 | |
| ・コンクリートの断熱性能は0に近い為、断熱材の併用が必然です。一方、蓄熱材としての利用も可能な為 工夫が必要です。内断熱では蓄熱層として利用出来ず、外断熱ではコンクリートの質感が味わえません。 | |
| シックハウス症候群について 2004.4 |
「シックハウス症候群」という言葉を、マスコミ・メディアでよく聞くと思いますが、 |
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