エコハウスのウソ / 日経BP

空気を循環させれば、簡単に空間全体の温度を均質にできる…。そうしたイメージが広まっているが、それほど空気は「働き者」なのだろうか。東京大学の前准教授は、疑問を投げかける。以下、『日経アーキテクチュア』6月25日号エコハウスのウソ第4回「空気は働き者？」より抜粋した。（日経アーキテクチュア）

 　エコハウスでは、太陽熱やエアコン・薪ストーブの熱、床下の地中熱などを、ごく簡単な空気循環の仕掛けだけで家の隅々まで届けることができるかのような「概念図」が多く見られる。どうやら空気は「たくさんの熱」を「遠くまで運んでくれる」働き者という期待があるようだ。

　残念ながら、熱を搬送する熱媒としてみたとき、空気は全く「期待外れ」。まず、暖めるのが大変である。空気は、熱伝達率が低く、液体と比べると非常に暖まりにくい。

　流体の暖め方には、浮力により自然と行われる「自然対流」と、ファンなどで加熱面に吹きつける「強制対流」の2つがある。

　空気を放っておくと、周りの壁・床から自然対流で熱をもらうだけなので、非常にゆっくりとしか暖まらない。嫌がる空気を無理やり暖めるには強制対流しかない。（1）加熱面の面積を稼ぐ、（2）加熱面の温度を上げる、（3）風速を上げて強制対流の効果を上げる、の3つしかない。空気暖房の難しさは、エアコンを例に上げると分かりやすい。

　エアコンを開けると、びっしりと薄いアルミのフィンが並んでいる。（1）フィンで加熱面積を広げ、（2）フィンを通る代替フロンの温度を高くし、（3）ファンで風を吹きつける。ここまでやって、やっと空気を暖房の役に立つ程度に温めることができるのである。

空気は熱を「運ばない」

　空気は暖まりにくいだけでなく、運べる熱量もごく限られている。水に比べると、同じ温度・体積の空気は4000分の1しか熱を運べない。よって、空気で暖房を行うには、非常に大きな風量が必要になる。

　エアコンは最も小さい6畳用の機種でも1時間に100m3から750ｍ3もの空気を吹き出している。6畳部屋の体積は25ｍ3程度であるから、部屋全体の空気が1時間に4回から30回も循環することになるが、そこまでしないと部屋中の空気は暖まらないのだ。温水床暖房のように水や不凍液をポンプで循環させるのが最も効率的である。詳細は、『日経アーキテクチュア』6月25日号に解説している。