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49問
問題
熱移動に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
(1) 一般に、同一材料でも内部に水分を多く含むほど、熱伝導抵抗は小さくなる。
(2) 一般に、密度が大きい材料ほど、熱伝導抵抗は小さくなる。
(3) 均質な壁体内を流れる熱流は、壁の両面の温度差に熱伝導抵抗の逆数を乗じて求められる。
(4) 中空層の熱抵抗は、中空層内面にアルミ箔を用いると小さくなる。
(5) 硬質ウレタンフォームなどの断熱材の熱伝導率が小さいのは、材料を気泡状に加工することによって内部の気体の流動が阻止されることによる。
ビル管過去問｜熱移動の基本を解説
熱移動では、熱伝導率、熱伝導抵抗、熱抵抗、中空層、断熱材の性質を正しく区別することが重要です。正しい選択肢は(4)です。中空層内面にアルミ箔を用いると、放射による熱移動が抑えられるため、中空層の熱抵抗は大きくなります。そのため、「小さくなる」とする記述は不適切です。
(1) 一般に、同一材料でも内部に水分を多く含むほど、熱伝導抵抗は小さくなる。
適切です。水は空気よりも熱を伝えやすいため、材料の内部に水分が多く含まれると、熱が通りやすくなります。熱が通りやすくなるということは、熱伝導率が大きくなり、熱の通りにくさを表す熱伝導抵抗は小さくなるということです。断熱材や建材が湿ると断熱性能が低下する、というイメージで理解すると覚えやすいです。
(2) 一般に、密度が大きい材料ほど、熱伝導抵抗は小さくなる。
適切です。一般に、密度が大きい材料は内部に空気層が少なく、固体部分が多いため、熱が伝わりやすくなります。熱が伝わりやすい材料では熱伝導率が大きくなり、熱伝導抵抗は小さくなります。反対に、断熱材のように軽くて空気を多く含む材料は、熱を伝えにくいため熱伝導抵抗が大きくなります。
(3) 均質な壁体内を流れる熱流は、壁の両面の温度差に熱伝導抵抗の逆数を乗じて求められる。
適切です。熱流は、温度差が大きいほど大きくなり、熱伝導抵抗が大きいほど小さくなります。つまり、熱流は「温度差 ÷ 熱伝導抵抗」で求められます。これは「温度差に熱伝導抵抗の逆数を乗じる」と同じ意味です。電気でいうと、電流が電圧差を抵抗で割って求められる関係に似ています。
(4) 中空層の熱抵抗は、中空層内面にアルミ箔を用いると小さくなる。
不適切です。中空層では、空気による熱伝導や対流だけでなく、表面同士の放射による熱移動も関係します。アルミ箔のような低放射率の材料を内面に用いると、放射による熱移動が抑えられます。その結果、中空層全体として熱が伝わりにくくなり、熱抵抗は小さくなるのではなく大きくなります。この問題ではここが誤りです。
(5) 硬質ウレタンフォームなどの断熱材の熱伝導率が小さいのは、材料を気泡状に加工することによって内部の気体の流動が阻止されることによる。
適切です。硬質ウレタンフォームなどの断熱材は、内部に細かい気泡を多く含んでいます。空気や気体はもともと熱を伝えにくいうえ、細かい気泡状に閉じ込められることで対流も起こりにくくなります。そのため、熱の移動が抑えられ、熱伝導率が小さくなります。断熱材は「空気を動かない状態で閉じ込める材料」と考えると理解しやすいです。
この問題で覚えるポイント
熱伝導率は、材料がどれだけ熱を伝えやすいかを表す値です。熱伝導率が大きいほど熱は伝わりやすく、断熱性能は低くなります。一方、熱伝導抵抗や熱抵抗は、熱の伝わりにくさを表す値です。熱伝導抵抗が大きいほど熱は通りにくく、断熱性能は高くなります。
同じ材料でも、水分を多く含むと熱が伝わりやすくなります。これは、水が空気よりも熱を伝えやすいためです。したがって、湿った材料は乾いた材料よりも断熱性能が低下します。
一般に、密度が大きい材料は熱を伝えやすく、密度が小さく空気を多く含む材料は熱を伝えにくくなります。コンクリートや金属のような密実な材料は熱を伝えやすく、グラスウールや硬質ウレタンフォームのような多孔質の材料は熱を伝えにくいと整理しておくとよいです。
熱流は、温度差が大きいほど大きくなり、熱抵抗が大きいほど小さくなります。つまり、熱流は温度差を熱抵抗で割って求める関係です。熱抵抗の逆数を用いる表現も出題されるため、「温度差 ÷ 熱抵抗」と「温度差 × 熱抵抗の逆数」は同じ意味だと理解しておくことが大切です。
中空層では、熱伝導、対流、放射が関係します。中空層の内面にアルミ箔などの低放射率材料を用いると、放射による熱移動が抑えられ、熱抵抗は大きくなります。アルミ箔は熱を反射しやすく、放射熱を抑える材料として理解すると正誤判断につながります。
断熱材の性能は、内部に空気や気体を細かく閉じ込めることで高まります。重要なのは、単に空気を含むだけでなく、気体の流動を抑えて対流を起こしにくくする点です。硬質ウレタンフォームのような発泡系断熱材は、この仕組みによって熱伝導率を小さくしています。
ひっかけポイント
この問題の大きなひっかけは、「アルミ箔は金属だから熱を伝えやすい」と日常感覚で判断してしまう点です。確かに金属そのものは熱を伝えやすい材料ですが、中空層の内面に用いるアルミ箔では、主に放射熱を反射して熱移動を抑える働きが問われています。材料単体の熱伝導性ではなく、中空層内での放射抑制効果を見る必要があります。
また、「熱伝導率」と「熱伝導抵抗」は反対の意味を持つため混同しやすいです。熱伝導率が大きいほど熱は通りやすく、熱伝導抵抗は小さくなります。問題文では「大きくなる」「小さくなる」の方向が入れ替えられて出題されやすいため、必ず何が大きくなるのかを確認することが大切です。
湿った材料は断熱性が上がるように感じることがありますが、実際には逆です。水分は空気より熱を伝えやすいため、材料が湿ると熱が逃げやすくなります。断熱材が濡れると性能が落ちる、という実務的な感覚と結びつけると間違えにくくなります。
中空層や断熱材では、熱伝導だけでなく、対流や放射も関係します。問題文に「中空層」「アルミ箔」「気体の流動」などの語が出てきた場合は、熱伝導だけで判断せず、放射や対流の抑制まで含めて考えることが正答につながります。
