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2019年2月26日 (火)

3560 WBGT計

仕事先で省エネの相談を受けたので、冷暖房に関して輻射温度について少し解説しておきます。温度と聞くと、先ず普通の温度計が示すいわゆる「気温」が思い当たるでしょう。気温は、空気分子が熱振動の度合いを示す指標だと定義できます。勿論、固体や液体であっても絶対零度以上になれば、振動していますので、温度計で温度を計測する事が出来ます。当然の事ながら、普通の棒温度計で計測できる温度範囲は限られてしまいますので、高い(低い)温度は例えば「熱電対」式の温度計でないと計測は出来ないでしょう。

一方、輻射温度という概念もあります。つまり、絶対零度以上の物質は全て熱振動をしていますので、その温度に対応した波長の赤外線を放射している事は、日頃はあまり意識されません。日常でそれを感ずる事が出来る例として、焚火や薪ストーブなどに近づいて手をかざすと、何かしら暖かさ(熱さ)が実感できるでしょう。つまり、これは手のひらにある赤外線センサー(温点とも呼びますが)が、焚火やストーブから発せられる赤外線を感知しているからに他なりません。

人間の暑さ、寒さという感覚は、結局皮膚の表面にあるセンサーから、赤外線が入ってくるか、或いは逃げるのかによって決まってくるといえるでしょう。前者の場合暑さを感じ、後者の場合に寒さを感ずる訳です。その意味で衣服には、体に地番近い肌着の温度が一番近い物質の輻射温度になるため、その温度が体温に近く保つ機能があるのです。

さて、人間のいわゆる体感温度は、気温とこの輻射温度を足して2で割った値になると言われています。つまり、気温が30℃になっても、部屋を冷房して壁や床の温度が20℃に下がっていれば、冷房を切ったとしても体感温度は25℃となる筈なのです。WBGT計(輻射温度計)とはその輻射温度を計るための計器なのです。

結局冷暖房の本質は、寒い時に如何にして体から壁や窓を通して逃げる輻射熱を遮断するか、或いは暑い時に、如何にして体から出る輻射熱を放散させるかに掛かっていると言えるでしょう。その意味で、冬にはしっかりした断熱窓にして壁や床の表面の温度を例えば30℃前後に保つ暖房が、夏には壁や天井の温度の表面温度を15-6℃程度に保つ冷房が理想だと言えるでしょう。今主流のエアコンは、冬は部屋の空気を50℃以上の熱交換器に通して暖め、或いは夏には5-6℃に冷やされた熱交換器に空気を通して冷房する、非常に効率の悪い方法だと言えるでしょう。冷暖房の熱源としては、冬は太陽熱で得られるぬるい温水、夏は井戸水程度の少し冷たい水で十分なのです。結局私たちは、冷暖房で随分エネルギーを浪費しているのだ、と言えるでしょう。

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