太陽エネルギーの計算

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《《《2023年8月5日　エコ住宅をつくる中小工務店のためのブログ第279号》》

さて、今日はプールなんぞに行ってきました。

場所は､東京のサマーランドというところで、真冬でも営業しているので、1/3ぐらいの面積は温水プールでした。

温水プールということは、暖房器具もとても大きいのですが、温室になっていてとても暑かったです。

今日は先日の例を使って、太陽光のエネルギーを計算してみます。

エネルギーの関係

先日も測定しましたが日陰と日向の温度差は、36.5℃と56.4℃ですから、おおよそ20℃の差があります。

この事実だけを元に、高校物理の知識を使って簡単な計算をしてみました。あまり上手な結果にならなったのですが、まあ見てください。

J（ジュール）とは、物体に力を加え移動させる仕事に必要なエネルギーの量を表す単位です。

1Jは、物体を1Nの力で1m移動させる仕事に必要なエネルギーの量と定義されています。よって、1J = 1N·m（ニュートンメートル）となります。

水1gを1℃上昇させるのに必要な熱量として1cal（カロリー）が使用されていました。1calは、4.186Jです。

つまり、水が1℃温度が上がるのに1cal必要ですから、ここではアスファルト類が比熱が0.92j/(gK)です。水は、4.2J/gK前後ですから4.5倍程度です。

その表面温度が20度上がると言うことは、平米あたりだとこれぐらいのエネルギーが加わっていることになります。

比熱　0．92／4．2＝0.22

20℃上がっているので、20ｘ0.22＝4.4calが平米あたり加わっています。

4.4calｘ4．186J／cal＝18.4J

つまりは、平米あたり18.4Jのエネルギーが降り注ぎます。

このときの太陽角度はおおよそ60 度ですから、９０度に比べると１／√３のエネルギーになります。

つまり、90度の時は、31.9Jのエネルギーが与えられることになります。

この31.9Jを我々が解りやすいｗ(ワット)に直すと、1秒あたり31.9wsの仕事率になります。

31.9wsｘ3600時/秒＝11.5kwh

1時間あたりの数値に直すと、平米11.5kwというエネルギーが降り注いでいることになります。

これが1時間だけ地面を暖めていたと仮定しての計算ですが、この地面は、朝の9時ぐらいから、7時間程度暖められていたとすると、これを7で割る必要があります。

11.5kwh÷7＝1.64kwh

太陽から地表に届くエネルギーは、1時間あたり1kwh程度といわれているので、この地面の温度上昇は、その他にも要因がありそうです。

キレイな計算にならずに申し訳ありません。

いずれにしても。太陽からは莫大なエネルギーが降り注ぎます。それを使って植物は光合成をして酸素を作ってくれて、我々の生活は成り立っています。

夏はこのエネルギーをできるだけカットして涼しく過ごしましょう。

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