太陽熱利用で地球温暖化阻止!

【太陽光とは】放射線・紫外線・可視光線・赤外線・電波に区分される

2019/04/14
 
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nonofho
元農業土木技術者。農地、水路、道路などの測量設計から現場監督まで42年間携わりました。自然環境に興味があり、長年那須連山を写真撮影していました。その中で地球は確実に温暖化へ向かっていることを実感し定年後は、環境製品の販売を第二の職業にしています。1952年生まれ、栃木県大田原市在住。趣味は写真、音楽、読書、DIY。

 

とちぎエネットです。

 

寒い冬も終わり、ようやく我家のソルダムの白い花が咲きました。

ソルダムといえば、かじると赤い果肉が特徴で、甘酸っぱいかなり高級な果物です。

 

食べ方は、生でもジャムでもいいですが、特にジャムにすると格別に美味しいです。

【ソルダムは生よりジャムが美味しい】 選び方は完熟前の果実がベスト

 

そんなわけで、35年前家を建てたときに真っ先に植えました。

しかし、木が古くなったのか近年は花が咲けども実をつけないので、一昨年1本を購入し植えたものです。

 

ソルダムは1本では実をつけないといわれていますが、それでも始めのころは結構なってました。

たぶん近所に同種類のものがあり受粉できたのでしょうが、伐採されたか開発などで無くなった結果、花が咲いても実をつけなくなったのだと思われます。

今年は果たして実がなるのか。

 

さて、こう陽射しが強くなってくると真空管でのお湯沸かしも楽しくなります。

なんと言っても、置いておくだけでお湯が沸くのですからこれほどエコなことはありません。

 

しかし、その理屈はどうなっているのか。

太陽はあって当たり前の存在ですが、なぜ太陽光を浴びると熱くなるのか明確に答えられる人は少ないです。

つまり、「ボ~と生きている」人が大半なわけです。

 

当然ですが、○コちゃんに叱られます。(笑い)

そんなことのないように、今回も小さな真空管採熱器を使って太陽光(太陽熱)の作用を勉強したいと思います。

 

天気が良いので太陽でお湯を沸かす

 

さて、本日は風は強いものの陽射しはたっぷり、お湯を沸かすのには最適の状況です。

普段のお湯沸かしは、面倒なのでサンルームに置きっぱなしで方向を変えませんが、今日は外に置いているのでできるだけ早く沸かすために太陽を追いかけました。

もちろん、反射板が付いているのでそれほど頻繁に向きを変える必要はありませんが、1時間に1回程度動かします。

 

 

この真空管はΦ58mm×60cmで、0.9リットルの水が入ります。

結果は、朝の8時10分ごろに開始して約3時間で沸騰しました。

 

下の写真は開始の温度で26.1℃とずいぶん高いですが、水道水の温度はまだ15℃くらいです。

これは真空管の内部が太陽光が入り温まっているために、水道水を入れたとたんこのような温度になります。

 

開始温度

 

特筆すべきは、今回は沸騰するまで3時間しかかかっておらず最短記録を更新しました。

これまでは晴天でかなり条件が良くても4時間はかかっていましたので驚異的な記録です。

 

早くなった理由は、間違いなくサーモプロテクトのキャップであろうと思います。

お湯から発生する輻射熱が反射されて、熱が外に逃げず温度上昇が早くなったと考えられます。

 

蓋の内側にサーモプロテクトを貼り付けた

 

それまではシリコンキャップの蓋でしたから、そこからどんどん熱が逃げていたのは知っていました。

しかし、1時間も早くなるとは驚きです。

 

確かにお湯の沸き方が早くなっていたのは感じていたのですが、太陽に正対するとここまで早くなるとは思っておらず、真空管の集熱能力の高さを再認識しました。

 

でも、なぜ太陽の光だけでお湯が沸くのか?

それは赤外線にありました。

 

太陽熱とはなんだろう

 

ここで、改めて太陽光について考えてみたいと思います。

とても分りやすい記事がありましたので、以下に引用させて頂きました。

 

熱あるところに赤外線あり

 

赤外線は、700 nm 〜 1 mmにおよぶ広い波長範囲の光(電磁波)であり、おおよそ次のように区分されます。

  • 近赤外線:700 nm 〜 2.5 μm
  • 中赤外線:2.5 μm 〜 4 μm
  • 遠赤外線:4 μm 〜 1000 μm (1 mm)

可視光に近い近赤外線は、身近なところでは、AV機器や家電品のリモコン、携帯端末間の通信等に使用されています。

また、赤外線は熱源(熱を持ったもの)なら、どんなものからも放出されます。たとえば体温が37℃程度である人間の体なら、波長10 μm近辺の遠赤外線が常に放出されています。耳式体温計やサーモグラフィは、この赤外線放射を測ることで、体温を測定することができるのです。

※赤字は筆者

 

こうして眺めると、太陽光とは可視光線だけでなく、ガンマ線やエックス線の放射線、紫外線・赤外線、そして電波を含む電磁波だということが分ります。

太陽の光を浴びると熱を感じますが、これはは赤外線によるもので、一般的に思われているような太陽から熱が届いているわけではありません。

 

そして、真空管でお湯が沸くのは、太陽光のうち赤外線だけを通過させて内部の水の分子に衝突させて熱を発生させる仕組みだからです。

真空管採熱器

 

でもそれだけでは熱が出て行ってしまいますから、2重ガラス管の内部を真空にして、その内側に赤外線だけ通過するコーティングをして放熱を防いでいます。

これにより効率よく赤外線を取りこみ水温が上がるのです。

 

こんな簡単な仕組みでお湯が沸いたら、ガスや石油、ましてや電気で沸かさなくてもいいのじゃないか。

当然です。

 

太陽熱を生活に利用する

 

では、赤外線を効率よく生活に利用するにはどうしたらいいのでしょうか。

お湯が簡単に沸かせることは分りましたので、真空管式の太陽熱温水器を使ってお風呂や台所などの給湯に使うことをお薦めしています。

これを上手に使えば、これまでの70%くらいは普通に燃料費を削減できます。

 

真空管式太陽熱温水器(圧力型) 200L 297,000円(送料・税込み)

 

設置するスペースは200L用でたったの4㎡しか必要としませんし、一般的な家庭用ならこれで十分で、太陽光発電のように屋根にべったりと並べる必要がありません。

 

また、暖房に使う場合には熱量を多く必要なため採熱器がたくさん必要なのですが、快適で非常に優れた方式ですからぜひ挑戦して頂きたいものです。

参考:太陽熱暖房の実施例

【太陽熱温水暖房とは】温水タンクからの輻射熱で家全体を温める究極の方式

 

ここまで良いことばかり書いてきましたが、もちろん太陽熱を取り入れるだけが良いのではありません。

適度にブロックしないと、強い日射は熱中症などの原因にもなりますし、エアコンの効きも悪くなります。

 

そのため、いかに太陽光をコントロールするかが快適な暮らしのカギとなります。

 

太陽光を反射させることの意味

 

さて、エアコンで冷暖房している家庭も多いと思います。

しかし、昨今のように40℃を超えるような異常な温度になると、単に温度調節しているだけではダメなわけです。

 

このような状態では、強い陽射し(赤外線)が当たって自然界に大量に発生した輻射熱を遮ることが重要になります。

輻射熱は見えませんので、太陽光の直射だけでなくコンクリートや壁などに反射している状況を想像してください。

 

そうすることで対処の仕方が見えてくるはずです。

私は放射温度計を使って気になるところを測り、輻射熱で温度の高くなっている場所を特定しています。

 

放射温度計

 

対処の仕方は、赤外線が物体に衝突して熱を帯びることが分っているのですから、これを反射させてしまえば熱が発生しません。

反射率の高いものは、金や銀、アルミなどです。

金や銀が反射率が高くても高価で使えませんから、サーモプロテクトなどの高反射率のアルミ素材が非常に有効です。

 

分りやすい例で言えば、車の中を熱くさせないよう銀色の反射シートは売られていますが、使う使わないでは雲泥の差が確認されるはずです。

ぜひお試しください。

 

それから、大きな窓からは赤外線が盛大に入ってきます。

遮光カーテンなども有効ですが、反射はしていませんので自ずと限界があります。

 

太陽光(輻射熱)をブロック

 

熱中症はなぜ起きるのかと考えた時に、グリルなどで肉や魚を焼く時のことを考えれば容易に理解できると思います。

これは遠赤外線で焼いているから芯まで熱が通って美味しくなるのですが、これと同じで太陽光(遠赤外線を含む)で体の芯まで熱くなってしまうから気分が悪くなるのです。

 

ちょっと難しいですが、遠赤外線を受けるとなぜ熱くなるのか、その理屈を知っておきましょう。

これもネットからお借りした記事ですが、反射・吸収・通過のうち吸収されたエネルギーが分子の振動を誘発して熱を発生させるとあります。

赤外線加熱

 

つまり、熱中症にならないためにはこの赤外線を反射させればいいわけです。

気分が悪くなったら水分の補給とか涼しいところで休めというのは、あくまで対処でしかありませんから、最初から赤外線が侵入しない対策をとっておくことが理想なはずです。

 

でも、本当に反射させてしまえば熱くないのか試してみました。

この写真は、サーモプロテクトで西日の熱線を反射させるために吹き抜けの窓に設置したものです。

枠は竹で作ってあり、窓に接触しないよう紐でぶら下げてあります。(接触すると熱伝導が起こり遮熱効果がなくなります)

 

西日をブロック

 

結果、かなり温度の上昇が抑制されましたと言うより全く熱線を感じません。

ピカピカしてあまり見映えは良くありませんが、曇りガラスなので外からの違和感もなく、けっこう気に入っています。

 

こちらは寝室にある東側の窓です。

 

朝日をブロック

 

冬の結露対策のため雨戸にサーモプロテクトを貼りましたが、陽射しの強い夏の朝日をブロックするのにも非常に有効です。

注意点としては、寒い日には必ず開けておくこと。

そうしないと太陽光が全く入らず、底冷えのするような部屋になってしまいます。

 

まとめ

 

今回も太陽光でお湯を沸かしましたが、そのエネルギーの凄さと熱の発生する仕組みに驚いていただけたと思います。

一方で、過剰な熱をコントロールするには赤外線を反射させれば良いこともお分かりいただけたと思います。

 

私たちにとって太陽光は無くてはならない存在でありますが、そのエネルギーをどう使うのか。

漫然と生きていたのでは快適な生活は送れません。

 

太陽光と言うと、世間の関心は発電ばかり。

でも、熱をコントロールすることにももっと大きな関心を払えば私たちの暮らしはもっと良くなります。

 

エアコンで冷暖房することばかりではうまくいかないどころか、経済的にも大きな負担となります。

太陽光は自然にあるものでお金を払う必要はありませんが、それを使うにはそれなりの知識と知恵が必要です。

 

お金に余裕ができたら、まず太陽熱を利用することことから考えましょう。

長い目で見たら大きな違いになりますからね。

 

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