温度差

2015.03.14.10:23

 富山の冬は日射が少ないので日射エネルギーを得る機会が少なく、自分で暖房エネルギーを調達して室温を保っています。
 最近は富山でもエアコンを主暖房として使う家が増えてきましたが、薪ストーブや床暖房など輻射熱暖房を取り入れる方も増えてきたように思います。
 代わりに石油ファンヒーターや石油ストーブなど室内に燃焼ガスを放出する暖房機器が減っているようです。

 最近のエアコンは1KWの電力で6KWぐらいの熱を出すタイプもあって効率が高いのですが、フィルターの掃除や冷房にも使うので機器内部にカビが発生することがあります。
 薪ストーブは強力な輻射熱で広い範囲を暖められるし炎には言葉で表現しにくい癒やし効果もありますが、薪の調達や煙突掃除などの手間がかかりますし、室内がほこりっぽくなる傾向があります。
 床暖房にしても室内が暖まるまで時間がかかるし床材によって床暖房の使い方に違いがあるとか設置にお金がかかります。

 さて、富山の冬は雲で覆われる日が多いので日射が少ないわけですが、そもそもなぜ雲に覆われるのでしょうか。
 富山には標高3,000メートル級の立山連峰があるから・・・では答えにならないので少し調べてみました。
 世界最速のコンピュータは軍用か気象に使われると言われるくらい気象には難しいイメージがありますが、理屈は意外と単純です。

 大気は温度と圧力が均衡するように移動する。
 相対的に暖かい大気は密度が小さく軽くなることで上昇するし、冷えた大気は密度が大きくなるので重くなって下降してきます。
 上昇するときには温度が下がるので飽和した水蒸気が凝結して雲ができます。
 たくさん水蒸気があればちょっと温度が下がっただけですぐに飽和して雲ができますが、水蒸気が少なければなかなか雲ができません。

 冬には低気圧に向かって大陸から冷たいけど乾いた風が日本海で水蒸気を得ながら日本列島に吹き付けてきます。もともと冷たい空気なのですぐに飽和して雲ができますが低い雲が多いそうです。
 低い雲が高い山にぶつかってせき止められることで曇りの日が多くなり、雨や雪を降らせて水蒸気が減って乾いた空気が太平洋側へと流れていきます。

 地形や水蒸気量などいろいろな要素があるにしても同じ圧力下では暖かい大気は上昇し冷たい大気は下降する基本は変わりません。
 室内でも冷たい空気と暖かい空気があれば必ず別れようとします。

 私は今まで室内で発生する温度差については暖かい空気を下ろせばいいと思っていました。
 ところが暖かい空気を下げる気流を作ると同時に暖かい空気が上昇する気流も発生するので打ち消し合って吹き抜けなど高さがある場所では思ったほど効果が出ません。

 さらに、温度差が小さければわずかの気流で撹拌できますが温度差が大きいほど安定するので、より暖かい空気は上層に貼り付き、より冷たい空気は下層に貼り付いてしまいます。
 暖かい空気のことだけを考えて、天井にファンを取り付けたり扇風機を天井に向けたりするわけですが、少しはマシになる程度で気流による体感温度のことを考えるとあまりいい方法じゃ無いように思います。

 暖かい空気は暖房機器から出てきますし、冷たい空気は隙間風やまだ冷たい壁や天井、窓などで冷やされることで発生します。
 室内の上下に温度差がある限り生活している下層は冷たい空気の溜まり場になるのですから自然の摂理に逆らって上層の暖かい空気を無理矢理下げるよりも、下層に冷たい空気を作らないとか取り入れない工夫の方が良さそうに思います。

 暖房というと暖房機器や暖房方法の話しが多くなりますが、建物の中に寒さを持ち込まない工夫は暖かいという室内環境には大切なのかもしれません。
 熱が逃げにくい家で連続暖房していると与える熱は小さくて済むし、壁や天井もやがて暖まるので設定温度は室温に近い温度になり、高さによる温度差も小さくなっていきます。

 加えて私の場合は窓に衝立を置いて窓で冷やされた下降気流(コールド・ドラフト)が室内に流れ込まないようにしています。
 富山では日射という自然エネルギーには期待できませんが、自然の摂理を取り入れて室内から寒さを取り除くことはできると思います。

 寒さが取り除かれた室内では暖かいと言うより寒さを忘れてしまうほど自然な環境で生活ができます。
 それが熱ストレスが少ない快適性や室内を広く使える居住性の向上につながっているように思います。

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