みなさんの“?”を解決 家づくりの知識

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時間ごとに変化する熱と温度 

1)定常と非定常

環境は絶えず変化し、建物も常にその変化の影響を受けています。
温度変化だけをみても、気象条件などの外部環境や室内の様子など変化する要因は多く、またそれらが相互に作用して変動します。
このような時間とともに変化する状態を「非定常」といいます。
現実の環境は非定常であり、より正確に熱移動や温度環境を解きたいときには複雑な計算やシミュレーションが必要になります。
一方、温度や日射量など、時間による変動がない一定のものとした時の状態が「定常」です。
たとえば、エアコンのスイッチを入れてから設定温度になるまでの間は、温度変化が大きいので非定常です。
しかし設定温度に達したあとは、室温の大きな変動のない安定した状態になるので、ほぼ定常と見なすことができます。
温度が時間とともに変化せず一定値を保っている定常状態のとき、熱流も変化せず一定値を維持します。
気温などの気象条件は1日、あるいは1年周期でおおよそ同じ変動を繰り返しています。
また、家族人数やライフスタイルが分かれば室内の状況もある程度予測することはできます。
平均値あるいは最も危険側のポイントを知るために、まずは定常状態をつかむことを目指すのがよいでしょう。

2)非定常と蓄熱

外部から熱が流入して室温が上昇すると、建物の躯体や家具類は室内空気から熱を受け取り、これらの温度も上昇を始めます。
このとき、材料の熱容量の違いによって、躯体や家具類の温度の上昇の仕方が異なり、熱流の大きさが変化します。

これらの蓄熱体の応答を考慮した温熱環境は、時間による変化の検討が不可欠なため、非定常計算が必要になります。

パッシブソーラーの利用などで蓄熱を扱う場合は、非定常状態でのシミュレーションを行えばより精細な検討ができるようになります。
比較的高価ですが、このような非定常のシミュレーションができるソフトも市販されています。

3)建物の内部環境に影響を与える要素

以下のように建物の内部環境に影響を与える要素は非常に多くあります。

建物の内部環境に影響を与える要素.jpg
建物の内部環境に影響を与える要素.jpg


非定常計算に挑戦する以前に、まずこれらの要素が建物内部の温熱環境にどのような影響を与えるかをイメージできるようになることが大切です。

下の図を参照してイメージしてみましょう。

非定常のイメージ

非定常のイメージ1.jpg

非定常のイメージ2.jpg

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