建築環境工学 建築伝熱3
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総合熱貫流率
• 建物全体としての熱的性質
• 右図のような建物での熱損失
K1 A1
K2 A2
K3 A3
K4 A4
K5 A5
K6 A6
K7 A7
oiKttAKAKAKq
772211
換気熱損失Heat loss from ventilation
Q [m3/h] Q [m3/h]
]kg/m[:
]K)J/(kg[:
]/hm[:
3
3
空気の密度
空気の比熱
換気量
C
Q
)(3600
oitt
QCq
ot
it
熱量=熱容量×温度差
熱容量=比熱×質量
質量=体積×密度空気の比熱=1,000
空気の密度=1.2
)(34.0oi
ttQq
総合熱貫流率Over all heat transfer coefficient
QAKAKAKKA 34.0772211
熱損失係数
FA
KAQ
建物での熱損失
• 温度差があると熱が流れる
– 貫流熱損失
• 空気が入れ替わると熱が移動する
– 換気熱損失
• 日射による熱取得
• 内部発熱熱負荷Heat Load
暖房負荷
熱の流出→暖房負荷
熱の流入は負荷を減らす 熱損失係数の影響が大きい
冷房負荷
熱の流入→冷房負荷
日射熱取得、内部発熱も負荷となる日射遮蔽も重要
住宅のエネルギー消費Energy consumption in residential buildings
断熱性能の法規制
非定常伝熱Transient Heat Transfer
• 外気温度、室温は変化する
• 熱容量 Heat Capacity
– 部屋の温度を1℃上昇させるのに必要な熱量
• 比熱 Specific Heat
– 1kgを1℃上昇させるのに必要な熱量
• 容積比熱 Volumetric Heat Capacity
– 1m3を1℃上昇させるのに必要な熱量
建材の容積比熱
• コンクリート
– 0.88[kJ/(kg K)]×2300[kg/m3] = 2024 [kJ/(m3 K)]
• 石
– 0.82[kJ/(kg K)]×2750[kg/m3] = 2255 [kJ/(m3 K)]
• 木材
– 1.3 [kJ/(kg K)]×400[kg/m3] =520 [kJ/(m3 K)]
• 水(参考)
– 4.2 [kJ/(kg K)]×1000[kg/m3] = 4200 [kJ/(m3 K)]
室温計算外気温:to
室温:tiH [W]
室の熱容量:C
非常に短い時間⊿Tの間に室温が⊿ti 変化したとする。
部屋へ流入する熱量 H⊿T [J] 流出する熱 KA(ti - to) ⊿T [J]-
温度変化による室熱量の増加分 C・⊿ti [J]
熱量のバランスより
oi
itt
C
KA
C
H
dT
dt
微分形式に⊿T → dT
dTttKAHdTdtCoii
TttKATHtCoii
一戸建ての平均床面積 120m2 → KA = 120×2.7 = 324 [W/K]
部屋の熱容量 12,000 J/m2 → C = 1,440,000 [W/K]
dTAKHCtt
dt
oi
i1
0 50000 100000 150000
-10
-5
0
5
10
15
20
25
断熱良
断熱不良
熱容量大
断熱性の影響
• 暖房での定常状態に達する温度へ影響
熱容量の影響
• 温度変化に影響する
外気温との関係
• 外気温度に比べて• 時間遅れ ← 熱容量が大きいほど大きい• 温度変化の緩和