住まいの温熱⑦ 熱放射

熱(=分子の不規則な振動によるエネルギー)は伝達されますが、そのプロセスは「伝導」と「対流」と「放射」の3種類があります。

「伝導」と「対流」は物体間の分子の接触もしくは温度差による分子の移動によるもので、マクロの世界を説明する古典物理学の「熱力学」の理論です。

一方「放射」は熱を持つ物体すべてが発する「電磁波(放射熱は主に赤外線)」で、その大きさは、物質表面の絶対温度(K)の4乗に比例し、温度差も接触も必要ありません。こちらは、ミクロの世界を扱う現代物理学の「量子力学」の理論です。

建物の暖房は、その熱伝達の性質により「対流式」と「放射式」に区別されますが、前者は空気を媒介とし、空気を暖めるやり方で、後者は、電磁波が、物や人といった個体の内部を暖める(=分子を振動させる)やり方です。人間の健康面でも省エネの観点でも優れているのは後者の「放射(輻射)」です。熱放射(おもに赤外線)は、物体にダイレクトにエネルギーを与え、空気を温める必要がないので(空気の分子は赤外線をほとんど吸収できない!)、低い投入エネルギーで済みますし、部屋の温度を均衡にするので、寒暖差がなく、空気が静かで埃が舞い上がらず健康です。また、放射による暖房では、対流式より体感温度が高いので、室温が2-3度低くても同じ暖かさを感じます。

しかし、建物のエネルギー性能の計算(ドイツの省エネ法など)においては、「熱力学の理論」だけがベースになっています。温度差を必要とし、空気を暖める「対流式」の暖房を説明する理論です。それとは全く次元と性質の異なる「量子力学」の理論で機能する熱放射(=「粒子」であると同時に「波」でもあり、「光速」で動く「電磁波」)は、熱力学の計算式では十分に表現することはできません。熱放射(熱輻射)の素晴らしさは、いろいろなところで言われていますが、建物エネルギー性能の計算上は、その良さが十分に反映されていません。

健康な省エネ建築「熱放射」

投稿者: Noriaki Ikeda

日独森林環境コンサルタント 南西ドイツを拠点に、地域創生に関わる様々なテーマで、日独の「架け橋」として仕事をしています。 ・ドイツ視察セミナー ・日独プロジェクトサポート ・日独異文化マネージメントトレーニング

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