建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士) 過去問
第55回(令和7年度(2025年))
問50 (空気環境の調整 問5)

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問題

建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士)試験 第55回(令和7年度(2025年)) 問50(空気環境の調整 問5) (訂正依頼・報告はこちら)

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。
  • 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。
  • 黒色ペイントは、光ったアルミ箔(はく)より長波長放射率が大きい。
  • 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。
  • 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。
  • 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。

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この過去問の解説 (2件)

01

熱放射に関する基本事項を問う問題です。熱の移動には伝導、対流、放射がありますが、この設問では特に放射に関する性質、つまり物体がどのような電磁波を出し、どのように吸収・放射するかが理解できているかが問われています。波長、放射率、吸収率、室内環境設計での近似的な扱いなど、建築環境分野の基礎知識を整理して判断することが大切です。

選択肢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。常温程度の物体が放射する熱放射は、主として赤外線の領域に分布します。とくに人や壁、床、天井など日常環境にある物体は、可視光ではなく長波長側の赤外線を多く放射しています。常温の物体ではおおむね10μm前後に強い放射が現れるため、この記述は熱放射の基本的な性質を正しく表しています。建築物の温熱環境を考えるうえでも重要な基礎知識です。

選択肢2. 黒色ペイントは、光ったアルミ箔(はく)より長波長放射率が大きい。

適切です。一般に黒色でつやの少ない表面は、熱放射をよく出し、またよく吸収する性質があります。これに対して、光沢のあるアルミ箔のような金属表面は長波長放射率が小さく、熱を放射しにくい材料です。そのため、黒色ペイントの方が光ったアルミ箔より長波長放射率が大きいという説明は正しいです。断熱や遮熱を考える際にも、この表面性状の違いは重要になります。

選択肢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。厳密には放射熱は壁、床、天井など各表面の温度との間でやり取りされるため、本来は壁面温度を用いて評価するのが正確です。ただし実務や簡易計算では、室内空気温度と壁面温度が大きく異ならないとみなして、壁面温度の代わりに空気温度を使う近似を行うことがあります。これはあくまで簡略化のための扱いですが、近似的な取扱いとしては妥当です。

選択肢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。光ったアルミ箔のような表面は、日射を強く反射しやすく、一般に日射吸収率は小さくなります。これに対し、酸化した金属板のように表面がくもっていたり粗くなっていたりする材料は、反射が弱まり、日射をより吸収しやすくなります。したがって、光ったアルミ箔の方が酸化した亜鉛鉄板より日射吸収率が大きいという記述は逆であり、最も不適当です。

選択肢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、向かい合う面の温度差だけでなく、それぞれの表面がどれだけ放射しやすいかという長波長放射率の影響を受けます。実際には形態係数や絶対温度なども関係するため単純に積だけで決まるわけではありませんが、各面の放射率が大きいほど放射による熱のやり取りが大きくなるという理解は正しいです。そのため、この記述は基礎的な説明として適切です。

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02

正解は、「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。」です。
この問題は、熱放射の特徴に関するものです。
常温付近(20〜30℃)の物体は、主に波長10μm前後の赤外線を放射していますので、長波長放射です。一方、太陽からの放射は、主に可視光〜近赤外域(0.3〜3μm)であり、日射です。
放射のやりとりには、放射率、吸収率、反射率が関わり、黒色ペイントのような暗色・つや消し面は放射率・吸収率が大きいです。
室内の熱放射の近似計算では、壁面温度の代わりに室温(空気温度)が用いられます。
放射熱伝達率は、関与する面の長波長放射率に依存し、近似的にはその積に比例します。
一方、光ったアルミ箔のような金属光沢面は放射率・吸収率が小さく、反射率が大きいのが特徴です。

選択肢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。

正しいです。
物体が放射する電磁波の波長分布は、温度によって決まります。これはプランクの法則やウィーンの変位則で表され、𝜆max≈2900𝑇 (𝜇m)と近似されます。
例えば、室温付近の物体(T ≒ 290K ≒ 22℃)では、
𝜆max≈2900÷290≈10𝜇m
となり、波長10μm前後の赤外線が主体です。
この領域は、長波長赤外線と呼ばれ、人体や建築物の表面からの放射もこの帯域が中心です。

選択肢2. 黒色ペイントは、光ったアルミ箔(はく)より長波長放射率が大きい。

正しいです。
黒色ペイントのような黒くてつや消しの表面は、長波長放射率(=赤外放射率)が高いのが特徴です。放射率が高いということは、同じ温度でも多くの放射エネルギーを放出・吸収するということです。
一方、光ったアルミ箔のような金属光沢面は、長波長放射率が非常に低く、放射エネルギーをほとんど出さず、逆に反射してしまいます。
そのため、放射冷却を抑えたい場合にはアルミ箔が使われ、放射をよく行わせたい場合には黒色塗装が用いられます。

選択肢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。

正しいです。
厳密には、熱放射は「表面温度」に依存しますが、
実務や簡易計算では、室内の空気温度≒壁面温度とみなして近似します。
特に、室内の温度分布が比較的一様で、壁面温度と空気温度の差が小さい場合には、
放射と対流をまとめて総合熱伝達率として扱い、
空気温度を代表温度として用います。

選択肢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。

不適当です。
光ったアルミ箔 は、可視光〜近赤外域(=日射)の反射率が非常に高く、
日射吸収率は小さい材料です。
太陽光をよく反射し、ほとんど熱を吸収しないため、遮熱用途に使われます。
一方、酸化した亜鉛鉄板は、表面がくすんでおり、反射率が低下し、
日射吸収率はアルミ箔より大きくなります。

選択肢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。

正しいです。
放射熱伝達率は、向かい合う2つの面が互いに放射エネルギーを交換する能力を表す指標であり、
その大きさは各面の長波長放射率に強く依存します。
放射率が高い面ほど赤外線を吸収・放射しやすく、
逆に金属光沢面のように放射率が低い面は放射のやりとりが小さくなります。
放射による熱交換は、両面が放射を出し・受け取る能力を同時に持っている必要があるため、
放射率の積に比例します。
どちらか一方でも放射率が低いと、全体の放射熱伝達率は大きく低下します。

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