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有限会社 結の杜
◆ 各製品の遮熱効果に関する報告書 ◆
静岡大学名誉教授 中山 顕
2021 年 1 月 28 日
1．各製品の遮熱効果に関する温度測定
測定はすべて恒温室(室温 16 度)で行った。まず、パラボラヒーターを 800W に設定し 3時間ほど発熱させ熱的に安定な状態にした。次に、ヒーターから 2 2 c m 離して、各製品で表面を処理したプレートを垂直に設置した。設置直後からの熱電対を貼り付けた裏面の温度の時間履歴を、デジタルサーモメターを介しデータロガーに取り込んだ。プレート設置後、約 15 分程度で熱平衡状態に達し、裏面の温度が一定となることを確認した。
ヒーターの商品仕様
消費電力 400/800w
電気代 約 21.6 円/時(800w 時)
サイズ 約幅 42.2×奥行 32.8×高さ 46.4cm
図 1 加熱ヒーター
(a) 各プレートの裏面
(b) 各プレートのおもて面（ヒーターに対面する面）
図 2 各製品でおもて面を処理したプレート
図 2 各製品でおもて面を処理したプレート
図 3 温度測定
各製品における設置後の温度履歴
遮熱塗料の 2 製品に比べ、遮熱シートのサーモバリアの温度が低く抑えられていることから、その遮熱効果が際立っていることが分かる。ヒーターからプレートに流入する熱は、熱平衡状態において、プレートと周囲の温度差および熱伝達率との積に比例する。熱伝達率は 3 製品においてほぼ同じ と考えられるから、ヒーターから流入する熱は、プレートと周囲の温度差に比例すると考えることができる。従って、以下に示すように、サーモバリアを表面に張ることで（約 2 4℃）、遮熱塗料を塗布した場合（約 6 7℃）に比べ、流入熱量を約16％に抑えることが可能であることが分かる。
Q サーモバリア
Q 遮熱塗料
＝
24-16
67-16
＝
0.16
3．サーモグラフィによる各製品の温度の可視化
以下のように、サーモグラフィを設置し、各プレートの裏面温度の可視化を行った。なお、裏面を黒く塗ることで、同じ条件で温度が可視化できるよう配慮した。
(a) サーモグラフィの設置
(b) 裏面温度の可視化
図 4 サーモグラフィによる温度の可視化
4．結論
サーモバリアを放射熱源に対面するプレートのおもて面に張ることで、放射熱を大幅に遮断することができる。遮熱塗料に比べても、サーモバリアの遮熱効果は極めて優位である。
今回実施したヒーター加熱による温度測定による概算の結果、サーモバリアは遮熱塗料に比べ、流入熱量を約 16％に抑えることが可能であることが判明した。
◆ 屋根面積と壁面積の比率による電力削減率について ◆
計測実験データによれば、サーモバリア処理を施し天井雰囲気温度を5℃低下させることが期待できる。今、大雑把に、熱負荷がほぼ面積に比例するとすれば
屋根からの流入熱：Q
壁の流入熱：(4*100*A/(100*100))Q=0.04A(m)*Q
また，輻射伝熱が支配的であるとし、室温28度の部屋への輻射熱流束は、絶対温度(絶対温度T=摂氏温度+273)の4乗に比例することに留意すると
熱負荷低減率=（Q(40度)-Q(35度)）/(1+0.04*A(m))*Q(40度)
=((273+40)**4-(273+35)**4)/((1+0.04*A)*((273+40)**4-(273+28)**4))=0.431/(1+0.04A)
消費電力と熱負荷が比例関係にあるとすれば，以下の図の屋根と壁の比率から下記の電力削減が期待できる。
注：あくまでも熱負荷が面積に比例するとした際の例で，実際は室内および周囲の熱環境に左右されることに留意されたし。