熱気は上昇し、冷気は沈みます:家庭の気候への影響と、それに対してできること

「熱い空気は上昇し、冷たい空気は沈み込む」という概念が、物理の授業以外で気になる理由を不思議に思っているに違いありません。対流としても知られるこの科学的現象は、家の暖房や冷房の仕方を定義します。

ヒーターの周りの暖かい場所から窓の近くの冷たい床まで、暖かい空気が上昇し、冷たい空気が沈むという考えは、家の温度に関するすべての懸念を説明するのに役立ちます.

空気漏れは、ほとんどの住宅所有者が理想的な住宅温度を維持できない主な原因です。家庭の気候を完璧にするには、空気交換がどのように、なぜ行われるのかを理解する必要があります。あらゆる天候に備えて家を準備し、温度に関する心配から解放されます!

以下の実際のシナリオと、それを使用して最適な家庭環境を維持する方法を使用して、この現象を理解しましょう。

なぜ熱い空気は上昇し、冷たい空気は沈むのですか?

鳥には翼があり、自然からの飛行の賜物があり、飛行機は強力なエンジンと組み合わされていますが、熱気球が空に昇るのを見るのはとても素晴らしいことです!

はい、熱気は上昇しますが、上昇したいのが熱の自然な状態であると言うのは間違っています.どの方向にも移動できます。基本的に、熱は温度の高い領域から温度の低い領域に移動します。

科学用語では、これは熱力学の法則として知られています。熱力学の第 2 法則によると、熱伝達は対流、伝導、および放射によって発生します。

熱気の動きを動かすのは温度差です。これは科学の講義ではないので、単純で理解しやすいものにします。

熱が冷たくなる

通常のルーチンから例を挙げてみましょう。温度は100度で、エアコンなしでは耐えられません。エアコンをつけたら、次に窓を閉めます。

では、なぜそのようなことをするのか、少し考えてみたことはありますか?暑さは寒さに続くから!

エアコンを 78 度で運転しているのに、窓を閉め忘れていると、部屋が希望の温度に達することはありません。その理由は、外は暑く、中は冷たい空気があるため、常に窓から熱が入ってくるからです。このプロセスは、平衡状態 (つまり、内部と外部の両方で同じ温度) に達するまで停止しません。

冷気シンク

そよ風が吹く秋の日には、窓を開けて風通しを良くし、新鮮な涼しい空気を家の中に取り入れたくなるでしょう。あなたが複数階建ての家を所有している場合、上の階が階下よりもはるかに熱く感じることに気づいたに違いありません.

これは、冷たい空気が下に沈むためです。冷たい空気は密度が高く、分子結合が吸収するエネルギーが熱い空気よりも少ないため重くなります。そのため、冷たい空気は地表近くにとどまります。

これは私たちに疑問を投げかけます:冷たい空気が沈み込むとすれば、なぜ標高が高いほど寒くなるのでしょうか?すべての高度で熱が上昇するのは事実ですが、他の要因も関係しています。

たとえば、地球は熱を放射し、雲によって再放射されるため、温度が上昇します。この現象は標高が高いほど起こりにくく、気温が低くなります。詳細については、こちらをご覧ください。

上昇する熱気と下降する冷気が家の気候に与える影響

内気と外気の間の空気交換は、2 つの力によって駆動されます。煙突効果またはスタック効果として一般的に知られているものです。暖かい空気が上昇すると、家の外の上部に移動し、より冷たい外気は隙間、漏れ、窓などを通じて下部から引き込まれます。

もう 1 つの要因は、風による負圧です。風が吹くと、家の片側に反対側よりも大きな圧力がかかります。その結果、亀裂や隙間から外気が内部に押し込まれます。

これらすべてが不均一な温度につながり、理想的な家の温度を維持するのが難しくなります。しかし、HVAC の基本的な知識といくつかのヒントとコツがあれば、この問題はすぐに解決できます!

1.夏の暖かい第二話

高層住宅に住んでいる場合は、上層階と下層階の温度差に注意する必要があります.

高層階が暑い主な理由は、熱気の上昇です。たとえば、キッチンが階下または階段の近くにある場合、熱風は 1 日を通して階上に移動します。その結果、上層階は暖かく感じられますが、地下室は非常に快適で涼しい場合があります.

上層階の温度が高くなるもう 1 つの理由は、家に当たる直射日光です。熱は壁と屋根に吸収され、家全体に伝わります。

この問題は、屋根裏を適切に断熱して熱線の影響を最小限に抑えることで解決できます。さらに、2 階への気流を増やすことで、完璧な雰囲気を維持することができます。ゾーニングは、家の中を空気を循環させることにより、好みの温度に到達するための効果的な方法の 1 つです。 AC が 2 階で冷やされていない場合は、この記事を読んで潜在的な問題とその対処法を確認してください。

2.亀裂や裂け目からの空気漏れ

空気漏れは、すべての住宅所有者が直面する一般的な問題です。これらの漏れは、快適さを損なうだけでなく、空調コストを増加させます.

それらは 2 つの方法で家の気候に影響を与えます。家の中に外気が漏れると、それは浸透と呼ばれます。一方、家の中の空気が外に漏れることは、浸出と呼ばれます。

夏場はエアコンで冷たい空気を家の中に取り入れますが、外気はまだ暖かいです。エアドラフトの場合、屋外と屋内の空気の間で空気交換が行われるため、不快な雰囲気と高い光熱費が発生します。同様に、冬の間室内の暖房された空気を保持することも課題になります。これにより、必要に応じて家を冷暖房することが難しくなります。

ドアと窓は、家の空気漏れの背後にある最も明らかな原因です。ただし、ギャップ、通風、穴、耐候性シーリングの破損はあまり目立たないため、熱損失につながる理由は無視されています。

ピークシーズンが始まる前に、家に空気漏れがないか点検することが重要です。次のステップは、すべての漏れをコーキングし、窓とドアのウェザーストリップをすることです.

3.ファンが落ち着いた空気を循環

暖かい空気は上昇し、冷たい空気は沈むため、扇風機は家の中で安定した空気を移動させるのに非常に便利です.

夏には、ファンを反時計回りに回します。ファンは部屋を冷やすわけではありませんが、エアコンと組み合わせると、気流を増やすのにより効果的です。冷やされた空気は床の近くに溜まるため、扇風機を回すと部屋全体に涼しさをもたらします。これにより、サーモスタットを数度高く設定することもできるため、エネルギーを節約できます。

夏に人気の扇風機ですが、意外と冬にも活躍します。寒い季節には、方向を時計回りに変更するだけです。ご存じのように、暖房システムによって導入された熱気は上昇し、天井近くにとどまります。扇風機を回すと、部屋全体に扇風機が行き渡ります。

4.暖炉は熱損失を引き起こす

屋内の暖炉は、インテリアに暖かさを加えながらヴィンテージ感を演出します。薪の燃える香りと薪のパチパチという音は何とも言えない心地よさです。しかし、これには代償が伴います。

使用していないときでも、暖炉は伝導と浸透による熱損失の約 90 ～ 95% を占めています。熱気は上昇するので、煙突から逃げます。暖炉の煙道 (煙突内の通路) は、空気漏れの主な原因です。煙道は通常金属でできており、極端な温度変化により亀裂が生じ、熱損失につながる可能性があります。

膨脹可能な煙突風船は、煙道からの熱損失を防ぐ効果的な方法です。それらは煙突の穴の下に収まり、家の中の空気が外に逃げるのを防ぎます。

5.単一ホースのポータブル AC は負圧を発生させます

シングル ホースのポータブル エアコンは、コンパクトなデザインと低価格のため、住宅所有者の間で人気があります。

多くの人が気づいていないかもしれないことの 1 つは、それらがはるかに効率が悪いということです。シングル ホースのポータブル AC は、部屋から高温多湿の空気を取り込み、外に排出します。空気は常に押し出されているため、負圧が発生します。その効果として、隙間、ひび割れ、戸口、窓からの暖かい空気が内部に入り込み、失われた空気の代わりになります.

これにより、ユニットの動作が難しくなるだけでなく、目的の冷却効果を達成するのが難しくなります.

したがって、ポータブルエアコンの購入を検討している場合は、デュアルホースの方が適している可能性があります.ホースの 1 つは排気として機能し、もう 1 つは冷却された空気を導入するため、より効率的です。

これで、熱い空気が上昇し、冷たい空気が沈む理由について、知っておくべきことがすべてわかりました。この知識を使って家を少し変えるだけで、家の温度をコントロールできるようになります!

ボーナス ヒント :スマート サーモスタットまたはスマート AC コントローラーを使用して、空調のニーズを自動化します。これらのデバイスは、快適モード、スケジューリング、ゾーニングなどの高度な機能を提供し、あなたの生活を便利なものにします.

スマートに生きる時が来ました!