建築環境工学 建築伝熱1

伝熱

• 伝導 Heat conduction–固体中の伝熱

• 熱伝達 heat transfer–壁表面の伝熱–対流熱伝達：壁に接する空気–Convectional heat transfer–放射熱伝達：電磁波(赤外線)–Radiation heat transfer

定常状態 Steady state

• 時間変化のない状態

– この講義では定常状態を扱う

• 非定常状態 Transient

– 時間変化のある状態

伝導 Heat conduction

d

ttq

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tyconductiviThermal

]K)W/(m[: 熱伝導率

熱流heat flux : q [W/m2]

物質に固有の値

ラムダ

熱伝導率Thermal conductivity

• 金属が大きく，気体が小さい

• コンクリート = 1.6 [W/(m・K)]

• 木材 = 0.15 [W/(m・K)]

• グラスウール =0.04[W/(m・K)]

• 断熱材 Insulation material

• λ < 0.06 [W/(m・K)]

密度と熱伝導率Density and Thermal conductivity

対数目盛

密度の小さいもの（軽いもの)

小

細かい空隙

熱伝導率の小さい気体を含むと小さくなる

動き回れない

熱伝導率

• 水分を含むと熱伝導率は大きくなる–水 = 0.6 [W/m・K]

–空気 = 0.022 [W/m・K]

熱伝達

壁表面からの伝熱

対流 convection

• 流体(空気、水)が流動する場合

• 自然対流 Natural convection

絶対零度(-273℃)

以上の物体の表面から、放射により熱エネルギーが放出される

熱放射Radiation

熱伝達

sarrttq

st a

t 外気温度または室温壁表面温度

saccttq

sa

sacrcr

tt

ttqqq )(

放射熱伝達 qr

対流熱伝達 qc

設計用熱伝達率

• 室内外で値が違う

熱伝導抵抗Resistance of heat conduction

• 熱伝導率 (thermal conductivity) →物質できまる

厚壁薄壁どちらも熱伝導率は同じ

• 厚さを考慮→熱伝導抵抗

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21tt

dd

ttq

d ： 材料の厚さ [ m ]

λ ： 熱伝導率 [ W/(m K)]

dr

熱伝導抵抗の算出式

中空層

1t

2t

?air

r

ttq

21

airr 熱抵抗

熱抵抗の値

空気層が2～5cmを

超えると値は変わらない

熱抵抗の設計値

• 金属材料(アルミ箔等)を入れると倍になる

熱貫流率 KCoefficient of overall heat transmission

t1 t2

21ttKq

熱貫流抵抗 RResistance of overall heat transmission

RK

1

onirrrrrR

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熱貫流抵抗 R

• 室内側熱伝達抵抗、室外側熱伝達抵抗

• 各部材の熱伝導抵抗

• 空気層の熱伝導抵抗

• 熱貫流抵抗

• 熱貫流率

～率と～抵抗

• ～率は熱の通しやすさ

• ～抵抗は熱の通しにくさ

• 熱伝導率が大きい

– 熱を良く通す物質

• 熱伝導抵抗が大きい

– 熱を通さない

• 抵抗は合計ができる

熱貫流率の例