出典：建築物衛生管理技術者試験令和7年度(2025年)｜空気環境の調整第50問
問題
熱放射に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
(1) 常温物体から射出される電磁波は、波長が10μm付近の赤外線が主体である。
(2) 黒色ペイントは、光ったアルミ箔より長波長放射率が大きい。
(3) 熱放射の近似的な取扱いでは、室内壁面温度の代わりに室内の空気温度が用いられる。
(4) 光ったアルミ箔は、酸化した亜鉛鉄板より日射吸収率が大きい。
(5) 放射熱伝達率は、放射のやりとりをする各面の長波長放射率の積に比例する。
ビル管過去問｜熱放射を解説
熱放射は、物体表面から電磁波として熱が移動する現象です。この問題では、常温物体から出る赤外線、材料表面の放射率や日射吸収率、放射熱伝達率の考え方が問われています。正しい選択肢は(4)です。光ったアルミ箔は反射率が高く、日射を吸収しにくいため、酸化した亜鉛鉄板より日射吸収率が大きいとはいえません。
(1) 常温物体から射出される電磁波は、波長が10μm付近の赤外線が主体である。
適切です。常温付近の物体は、主に赤外線として熱を放射します。特に室内環境で扱うような温度の物体では、放射される電磁波の中心は波長10μm前後の長波長赤外線になります。日射のような短波長放射とは区別して覚えることが大切です。
(2) 黒色ペイントは、光ったアルミ箔より長波長放射率が大きい。
適切です。黒色ペイントは赤外線をよく放射し、長波長放射率が大きい材料です。一方、光ったアルミ箔のような金属光沢面は赤外線を反射しやすく、長波長放射率は小さくなります。黒い表面は熱を吸収しやすいだけでなく、熱を放射しやすい性質もあると理解しておくと判断しやすくなります。
(3) 熱放射の近似的な取扱いでは、室内壁面温度の代わりに室内の空気温度が用いられる。
適切です。放射熱のやりとりは本来、人体や物体と周囲の壁面温度との関係で考えます。しかし、実務上や近似計算では、室内壁面温度を直接扱う代わりに室内空気温度を用いることがあります。厳密には壁面温度と空気温度は異なりますが、近似的な取扱いとしては認められる考え方です。
(4) 光ったアルミ箔は、酸化した亜鉛鉄板より日射吸収率が大きい。
不適切です。光ったアルミ箔は表面の反射率が高く、日射をよく反射するため、日射吸収率は小さくなります。一方、酸化した亜鉛鉄板は表面が光沢を失い、日射を吸収しやすくなります。そのため、光ったアルミ箔のほうが日射吸収率が大きいという記述は誤りです。金属光沢がある表面は、一般に日射を反射しやすいと覚えておくとよいです。
(5) 放射熱伝達率は、放射のやりとりをする各面の長波長放射率の積に比例する。
適切です。放射熱伝達率は、向かい合う面どうしがどれだけ赤外線を放射し合うかに関係します。そのため、それぞれの面の長波長放射率が大きいほど、放射による熱のやりとりは大きくなります。厳密な計算では形態係数や温度条件も関係しますが、近似的には各面の長波長放射率の積に比例すると考えます。
この問題で覚えるポイント
熱放射とは、物体が電磁波として熱を放出し、空間を通じて熱が移動する現象です。常温の物体から出る放射は、主に波長10μm付近の長波長赤外線です。これに対して、太陽から届く日射は可視光線や近赤外線を多く含む短波長放射です。試験では、長波長放射率と日射吸収率を混同しないことが重要です。黒色ペイントのような表面は、一般に赤外線をよく放射し、長波長放射率が大きくなります。光ったアルミ箔のような金属光沢面は、赤外線も日射も反射しやすく、放射率や吸収率が小さくなります。酸化した金属面は、光沢面よりも反射しにくくなり、吸収率や放射率が大きくなる傾向があります。放射熱伝達率は、表面の放射率、温度、形態係数などに影響されますが、試験では長波長放射率が大きい表面ほど放射による熱交換が大きいと押さえると判断しやすくなります。
ひっかけポイント
この問題のひっかけは、金属だから熱を吸収しやすい、黒いものだけが日射に関係する、という日常感覚にあります。光ったアルミ箔は見た目には金属で熱を持ちやすそうに感じますが、実際には反射率が高く、日射吸収率は小さい材料です。また、長波長放射率と日射吸収率は似たような性質に見えますが、対象としている波長が異なります。室内の熱放射では常温物体から出る長波長赤外線を考え、日射では太陽から届く短波長放射を考えます。この区別があいまいなままだと、黒色ペイント、光ったアルミ箔、酸化金属面の大小関係で迷いやすくなります。試験では、光沢のある金属面は反射が大きく、吸収や放射は小さいという原則を軸に判断すると、同じテーマの問題にも対応しやすくなります。