伝熱問題について
伝熱の計算問題は2、3年に１回出題されており、45-50問目の間に出題されることが多いです。
公式と2つのポイントがわかれば易しい問題となります。
- 公式：熱貫流量[Ｗ]＝熱貫流率[Ｗ/(㎡･Ｋ)]×温度差[℃]×壁面積[㎡]
- 熱貫流率について：熱貫流率か熱貫流抵抗のどちらなのか。
- 熱貫流はそのまま、熱貫流抵抗の場合逆数にします。
- 温度差について：室温と外気温の差
- 壁面積について：正方形の床材量が地表面に固定(断熱)されているか。
- 断熱されている面は壁面積に含めません。一辺4ｍの立方体で、日射が当たらない条件で床面に固定とあれば、壁面積は4ｍ×4ｍ×5面＝80㎡となります。
- 立方体でも宙に浮いていれば（断熱されていなければ）、壁面積は4ｍ×4ｍ×6面＝96㎡となります。
2018年問題
一辺が4ｍの正方形の壁材料を組み合わせて立方体の室を作り、日射が当たらない条件で床面に固定した。壁材料の熱貫流率を1.25Ｗ/（㎡・Ｋ）、隙間換気は無視できるとし、外気温度が0℃の条件下で内部を加熱したところ、十分に時間が経過した後の室温が25℃になった。なお、床面は完全に断熱されており、床を通しての熱移動はない。このとき、室内での発熱量として適当なものはどれか。
(1)1300Ｗ、(2)1600Ｗ、(3)2000Ｗ、(4)2500Ｗ、(5)3000Ｗ
- ポイント1：熱貫流→そのまま
- ポイント2：日射が当たらない条件で床面に固定→立方体の壁面積は5面
解答方法
- 公式：熱貫流量[Ｗ]＝熱貫流率×温度差×壁面積
- 熱貫流量＝1.25×（25℃-0℃）×（4ｍ×4ｍ×5面）＝1.25×25×80＝2500Ｗ
正解は選択肢（4）2500Ｗ
2014年問題
1辺が3ｍの正方形の壁材料を組み合わせて立方体の室を作り、日射が当たらない条件で床面を地表面に固定した。壁材料の熱貫流抵抗を0.5(㎡･Ｋ)Ｗ、隙間換気は無視できるとし、外気温度が10℃以下の条件下で内部を加熱したところ、十分に時間が経過した後の室温度が30℃になった。なお、床面は完全に断熱されており、床を通しての貫流熱量はない。このときの室内での発熱量として適当なものはどれか。
(1)90Ｗ、(2)360Ｗ、(3)450Ｗ、(4)900Ｗ、(5)1800Ｗ
- ポイント1：熱貫流抵抗→逆数
- ポイント2：日射が当たらない条件で床面に固定→立方体の壁面積は５面
解答方法
- 公式：熱貫流量[Ｗ]＝熱貫流率×温度差×壁面積
- 熱貫流量＝（1/0.5）×（30℃-10℃）×（3ｍ×3ｍ×5面）＝2×20×45＝1800Ｗ
正解は選択肢（5）1800Ｗ
2019年問題
面積8㎡の外壁の熱貫流(熱通過)抵抗が2.0(㎡･Ｋ)/Ｗであったとする。外気温度が-5℃の時に室温20℃とすると、外壁を通過する熱量として適当なものはどれか。
(1)60Ｗ、(2)80Ｗ、(3)100Ｗ、(4)400Ｗ、(5)800Ｗ
- ポイント1：熱貫流抵抗→逆数
- ポイント2：なし→そのままの壁面積（今回は立方体ではありません。）
解答方法
- 公式：熱貫流量[Ｗ]＝熱貫流率×温度差×壁面積
- 熱貫流量＝（1/2.0）×{20℃-（-5℃）}×8㎡＝0.5×25×8＝100Ｗ
正解は選択肢（3）100Ｗ
「伝熱の計算問題」は以上となります。
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