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パッシブソーラーシステム。熱質量（蓄熱量）。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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壁、窓、屋根、その他の表面に当たる日射は建物に吸収され、熱質量として蓄えられます。この熱は建物内に放射されます。

太陽熱加熱システムの熱質量は、太陽光発電システムのバッテリーと同じ機能を果たします。つまり、後で使用するために太陽エネルギーを蓄えます。

熱質量は、タイル張りの床から水で満たされたコンテナに至るまで、さまざまな方法でパッシブソーラーシステムに統合できます。熱を吸収して保持する材料には、コンクリート床スラブ、石壁、その他の重い建築材料が含まれます。それらは、受動的な太陽エネルギーを使用する住宅の主要な要素です。たとえ建物の窓のほとんどが南を向いていても、熱質量が蓄えられていない場合、そのような家はエネルギー効率が良くありません。暗い表面は反射が少なく、より多くの熱を吸収することを知っておく必要があります。床が暗いタイルで覆われている場合、日中に熱を吸収し、夜に放射します。熱流束の大きさは、熱源と熱が向けられる物体の温度差によって決まります。

前述したように、熱の移動には、伝導（固体物質による熱伝達）、対流（液体や気体の移動による熱伝達）、放射の XNUMX つの方法があります。家の表面もこれら XNUMX つの方法で熱を失います。パッシブソーラー建物の適切な設計は、熱損失を最小限に抑え、熱の効率的な分配を最大化するのに役立ちます。必要な熱質量 (蓄熱材) の量は気候に大きく依存します。熱質量が大きい重い建物は、高温、乾燥、寒冷の気候ではより快適ですが、高温多湿の気候ではそのような建物は非効率的です。寒冷気候では、熱質量が寒冷時の蓄熱材として機能するため、曇りや非常に寒い日を除き、快適性が向上し、補助暖房の必要性が減ります。

通常、パッシブソーラー設計者にとって、適切な熱質量を確保することは最も困難な作業です。熱質量の必要性は、南向きの窓の総面積と建物の位置によって決まります。効果的な設計を確保するには、次の原則に従う必要があります。

太陽光が当たる場所に熱質量を配置します。太陽光線が直接当たる場所に配置された熱質量は、太陽が届きにくい場所に配置された質量よりも効率的です。間接的に太陽光を吸収するように設計された建物は、直射日光を使用する建物よりも 34 倍の熱質量が必要です。
熱質量を分散します。パッシブソーラー設計を採用した住宅は、熱質量が比較的薄く、広い面積に分散されている場合に効率が高くなります。熱質量の表面積は、南向きの窓の総面積の少なくとも3倍、できれば6倍以上である必要があります。厚さ 8 ～ 10 cm の床よりも、厚さ 40 ～ 50 cm の床スラブの方が効果的です。
熱質量を覆わないでください。カーペットや歩道は、パッシブ太陽電池との間のエネルギーの伝達を妨げます。石の壁は乾式仕上げにすることができますが、大きな壁のタペストリーや木製パネルで覆わないでください。乾燥仕上げは壁に直接塗布する必要があり、仕上げと熱容量の間に望ましくない断熱空気層を形成する壁に取り付けられたコーティングには塗布しないでください。
サーマルマスの内面を断熱します。床スラブや外壁の断熱にはいくつかの方法があります。エネルギーを節約するには、このような対策が必要です。残念ながら、床パネルの発泡断熱材にシロアリが発生するなどの問題が発生することがあります。
熱質量は多目的でなければなりません。経済的コストを正当化するには、熱質量は蓄熱器としてだけでなく、他の目的にも機能する必要があります。たとえば、熱を蓄えることができる石壁は、パッシブソーラー設計の要素の XNUMX つではありますが、熱質量としてのみ必要な場合は不当に高価になります。タイル張りの床は熱を保ち、構造要素として機能し、美しいデザイン要素でもあります。内部の石の壁は構造要素であり、部屋を区切って暖かさを保ちます。

パッシブソーラーシステムを設計する場合、建築材料を選択するプロセスでは、その熱を保持する能力に注意を払う必要があります。この値は体積熱容量 (J / m3-oC) と呼ばれ、言い換えれば、材料が吸収して蓄えることができる熱量です。

一部の一般的に使用される建築材料の体積熱容量:

Материал	密度（kg / m3）	体積熱容量 (J/m°C)
水	1000	4186
コンクリート	2100	1764
レンガ	1700	1360
石：大理石	2500	2250
蓄熱に適さない素材
ドライウォールウォール	950	798
木材	610	866
マットグラスファイバー	25	25

これまでパッシブソーラー設計者は、熱伝達媒体として大きな容器に貯めた水を使用していました。水は安いですが、容器とそれが占めるスペースは非常に高価です。設計者の中には、石を詰めた容器に移行し、石を熱質量の貯蔵庫として使用している人もいます。同じ量の熱を維持するには、石が水のXNUMX倍必要になることに留意する必要があります。しかし、水容器が設置される場所に形成される湿気の多い環境は、強い不快な臭いを引き起こし、菌類や細菌の繁殖にとって好ましい環境となります。これらの問題により、このパッシブソーラー建築オプションの評判が損なわれています。

水と石で熱を蓄えるには、複雑な制御システム、ポンプ、ファンが必要です。このような保温プロセスは現在ではほとんど行われていません。その主な理由は、このようなシステムの機能は電気に依存しており、これらのシステムはメンテナンスが必要であり、定期的に故障する可能性があり、したがって修理が必要であるためです。

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