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熱はどうやって伝わるのか?輻射(放射)熱、対流熱、伝導熱の3つの熱の種類と違いについて

暑さ対策
熱はどうやって伝わるのか?輻射(放射)熱、対流熱、伝導熱の3つの熱の種類と違いについて

熱の伝わり方には、輻射、伝導、対流の3種類があります。また、これらはそれぞれ特徴が異なります。とくに夏の暑さは、日射による輻射熱の影響が高くなるため、輻射熱に効果的な対策を取ることが大切です。

本記事では、熱の伝わり方の種類を紹介するとともに、輻射熱を抑える方法を紹介していきます。

熱の伝わり方は3種類

みなさんが普段感じている「熱」には、実は以下で紹介する3種類の伝わり方があります。

  • 輻射(放射)
  • 伝導
  • 対流

この項目では、それぞれの熱について具体的な例などをもとに解説いたします。

輻射(放射)

輻射(放射)は、熱が電磁波の状態で放出され、四方八方の離れたところに熱が伝わる現象をあらわしています。輻射は放射熱、輻射熱とも呼ばれています。輻射熱の主な例には、太陽から放出される日射による熱が挙げられます。伝導や対流は何らかの物質を介して熱を伝える性質がありますが、輻射熱は空気を直接暖めるわけではないため物質がなくても熱を伝える性質があります。

伝導

伝導とは、熱が物質によって運ばれる現象のことであり、熱伝導とも呼ばれるものです。伝導による熱の伝わりやすさを示す指標には、熱伝導率〔W/m・K〕があります。また、熱伝導率は数値が高いほど熱が伝わりやすいとされています。

伝導では、空気中にある原子・分子の格子振動の伝播、自由電子の移動によって、熱が運ばれていきます。伝導は、触ったところだけ温かさを感じやすい特徴があります。伝導熱の例としてホットカーペット、湯たんぽなどがあります。

対流

対流とは、熱が温度差によって生じた水などの液体、空気などの気体などの流体による移動によって運ばれる現象のことです。対流は空気が動くことで移動する性質があり、対流熱とも呼ばれます。対流は、空気や水のような気体や液体によって熱移動するため、熱を持った分子が自由に移動できる性質があります。

たとえば、蝋燭に火とともすと、炎で温められた空気は上へ、冷たい空気は下へ移動します。このように空気や水などの流体自体が熱を帯びて循環する熱の伝わり方を、対流といいます。対流熱の例には、エアコン、蝋燭による熱などが挙げられます。

夏の暑さはとくに輻射熱を防ぐことが大切!

先述の通り、熱の伝わり方には伝導熱、対流熱、輻射熱の3つの種類があります。

その中でも、夏の暑さを防ぐためには日射による輻射熱対策を取ることが重要となります。では、なぜ夏の暑さ対策には輻射熱を防ぐことが大切とされているのでしょうか?本項目では、建物内での熱の伝わり方について紹介します。

建物内ではもっとも輻射熱の熱移動が大きい

建物内での熱の伝わり方は、熱の種類によって割合がそれぞれ異なります。熱の伝わり方の割合は、以下の通りとなります。

熱の種類

  • 湯たんぽ型の「伝導熱」……5%
  • エアコン型の「対流熱」……20%
  • 電気ストーブ型の「輻射熱」……75%

住宅や工場など、建物内を暑くするのは、太陽から放射される輻射熱の割合が最も高いです。太陽による熱の伝わり方は、温度の高い物体から低い物体へと電磁波によって伝わり、物体の中の方まで届く性質があります。輻射熱は人体の温度を上昇させる性質があることから、室温をより暑く感じさせます。

このような背景からも見受けられるように、夏の暑さ対策を行うには輻射熱対策が欠かせないと言えるでしょう。

輻射熱を防ぐ方法

輻射熱対策は、建物の規模や、日射を防ぎたい箇所の大きさなどによってそれぞれ異なります。本項目では、以下の内容についてそれぞれ紹介します。

  • 簡単にできる対策方法
  • 工場や家全体での対策方法

簡単にできる対策方法

よしず

日射による輻射熱を簡単に防ぐには、以下のような方法があります。

  • 打ち水
  • 簾(すだれ)、庇(ひさし)をかける

輻射熱を抑える方法のひとつに、地面に水を撒く打ち水があります。打ち水によって地面自体の温度を下げることで、輻射熱を抑える働きがあります。他には、日射が当たる部分に簾、庇などで簡易屋根を作り、地面に日光が当たらないようにするのも良いでしょう。

工場や家全体での対策方法

上記で紹介した方法は、いずれも部分的な箇所にしか対策が取れないため、工場のような大きな建物の場合は充分な効果が得られない可能性があります。

工場などの大きな建物内の暑さ対策には、以下の方な方法があります。

  • 断熱材を施工する
  • 遮熱シート

断熱材を壁などに施工することで、外からの熱の伝達を遅らせる効果があります。ただし、断熱材は日射による輻射熱を抑える効果がないため、日射による熱さ対策を同時に行う必要があります

日射対策には、輻射熱を反射させる遮熱シートを屋根に施工する方法がオススメです。金属膜のアルミ箔をシート状に加工したものである遮熱シートは、屋根に施工することで輻射熱を反射し、熱の伝わりを抑えます。

サーモバリアを夏と冬で使用した場合の例

さらに遮熱シートはアルミの純度が高いと反射の性能がアップさせるため、アルミ純度99%以上のアルミ箔を使用した遮熱シート「サーモバリア 」など純度の高いものを選ぶのが最適です。サーモバリアを屋根に施工することにより、輻射熱による建物の温度上昇を抑え、体感温度を下げることができます。さらに、遮熱シートによって熱を遮断することで、結果としてクーラーの使用を抑えることが可能となり、省エネにも役立ちます。

サーモバリアの工場による施工実績は、屋根下、ミキサー加温室、屋根、壁、機械乾燥炉などがあり、効果を発揮します。サーモバリアによる遮熱シート導入により、工場内の熱さ対策が可能となります。

【まとめ】

熱の伝わり方の種類には、輻射(放射)、伝導、対流の3種類がありました。その中でも、建物内は太陽による輻射による熱の影響を受けやすいため、遮熱シートなどを用いて輻射熱対策を取ることが大切です。

とくに人が暑さを感じる原因のうち50%は「輻射熱」によるものともいわれており、人体の温度を左右する大きな要因となります。これらの背景から、夏の暑さ対策に輻射熱対策は欠かせません

夏の暑さ対策のひとつに、遮熱シートを屋根に施工する方法があります。遮熱シートは太陽の熱を反射させ、建物への熱の侵入を抑える働きがあります。アルミ純度が高いほど効果を得られるので、アルミ純度99%のサーモバリアを効果的に利用するのがオススメです。

ただし、遮熱シートはエアコンなどの伝導熱には効果がないため、伝導熱を抑える働きのある断熱材をあわせて利用することでさらなる暑さ対策ができます。遮熱シート、断熱材を効果的に利用して、夏の暑さ対策に役立てていきましょう。

当社遮熱シートのサーモバリアのカットサンプルと資料請求は無料で以下から行えます。気になった方はぜひ合わせてご確認くださいませ。

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ライフテック
編集部

自宅や工場の熱問題に取り組む、株式会社ライフテックの編集部が執筆・監修を行いました。

当社は、断熱材だけでは防げない輻射熱を97%カットすることができる遮熱材「サーモバリア」を販売しております。サーモバリアは、住宅や工場などの屋根や壁に使用することで、夏の太陽の輻射熱による建物の温度上昇を抑え、体感温度を下げることができる、自宅や工場の熱問題の解消につながる製品です。

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