結露しやすいかを判定する計算ツールを用意しています。結露が起こる原因について、わかりやすく解説しているので、ツールと知識で結露の対策をすることができます。
- 結露がなぜ起こるのか知りたい
- 結露対策に困っている
- 結露が起きやすいかをシミュレーションしたい
冬の寒い日の朝など、窓に水滴がついていたり、窓の下が濡れていることがあります。これは結露といい、健康や家の耐久性にとって悪影響があります。
水をかけたわけでもないのに、窓が濡れるのって不思議ですよね。
この記事では、結露が起こる原理について解説しています。理科が苦手な人でもわかるように、なるべく簡単な言葉で丁寧に説明をしています。
室温と湿度、窓の構造などから結露ができやすいかを判定する計算ツールを用意しました。まずは、気になる部屋の環境が結露が起こりやすいのかを確認してみましょう。
結露が起こることによって健康や部屋の耐久性に悪影響があります。結露の原理を知ったうえで、計算ツールを活用しながら結露対策をしていきましょう。
あなたの家で結露は起こる？模擬計算で確認
まずは、みなさんの部屋でどのようなときに結露が起こるのかをシミュレーションしてみましょう。
計算フォームを用意したので、条件を入れてみてください。
- 空調などで設定している室温や、温度計で計測した室温を「室温」欄に記入してください。
- 加湿器で設定している湿度や、湿度計で計測した湿度を「相対湿度」欄に記入してください。
- 外気温を「外気温」欄に記入してください。明日の最低気温や昨年の最低気温を入れてみてください。
- 窓のタイプによって計算結果が変わります。参考値を記載しているので、記入してください。
- 「露点温度を計算する」ボタンを押してください。
- 結露が起こる「露点温度」、部屋側の「窓の温度」が計算され、この2つの結果から、結露が起こりやすいか、起こりにくいかを判定します。
結露温度計算フォーム
※計算結果は結露が起きることや、起きないことを保証するものではありません。
※室内表面熱伝達抵抗は0.125を使用。
結露が発生する理由をわかりやすく解説
部屋の中の暖かい空気が、窓から伝わってくる外気によって冷やされることにより、空気中の水蒸気が液体の水になることによって結露が発生します。
端的に説明するとこうなのですが、科学の知識が十分でないと理解することは難しいです。ひとつずつ確認していきましょう。
空気には水の気体である水蒸気が含まれています。空気が乾燥していたり、じめじめを感じたりするのはこの水蒸気量が違うためです。
空気が含むことができる水蒸気の量は決まっており、飽和水蒸気量といいます。この空気が含むことができる水蒸気の量は温度によって変わり、温度が高いほど多くの水蒸気を含むことができます。
この「空気が含むことのできる水蒸気量」に対して、「空気が含んでいる水蒸気量」がどのくらいを占めているのかを表しているのが湿度です。厳密には相対湿度と呼ばれます。
例を考えてみましょう。
例えば、空気の温度が26度のときは、１辺が1mである1m3の体積を持つ空気には、19.9 gまでの水蒸気しか含むことができません。
空気の温度が10度のときは、1m3の体積を持つ空気には8.6 gまでしか水蒸気を含むことができません。
温度が低くなると、空気が含むことのできる水蒸気量が減ることがわかりました。
では、空気の温度が下がっていって、「空気が含んでいる水蒸気量」を「空気が含むことのできる水蒸気量」が下回ったらどうなるのでしょうか。
空気はすべての水蒸気を含むことができなくなるので、余分な水蒸気は液体の水となります。
例えば、1m3の空気に10 gの水蒸気が含まれていた時のことを考えてみましょう。
空気の温度が26度のときは、19.9 g程度までの水蒸気を含むことができるので、10 gの水蒸気をすべて空気に含んでいられます。
ところが、空気の温度が10度までさがると、1m3の体積を持つ空気には8.6 gまでの水蒸気を含むことしかできないので、10 gの水蒸気すべてを含むことができません。
結果として、1m3の空気で1.4 gの水が発生します。
この「空気が水蒸気を含み切れなくなる温度」を露点温度といいます。先ほどのシミュレーションでも出てきましたね。
これが、空気から水が発生する原理です。
それでは、実際に結露が発生しやすい冬の部屋を考えてみましょう。
冬は生活しやすい室温にしていることが多いので、室温は外の気温よりも高いことが一般的です。
さらに、インフルエンザ対策や肌の乾燥の対策で、加湿器を使用して湿度を上げることも多いでしょう。
窓は外の気温が伝わりやすく、窓の温度は室温よりも低くなります。窓の温度の下がり方は、窓の種類によって異なります。そのため、前の章のシミュレーションでは窓の種類（U値）の項目が必要なのです。
空気は冷えると重くなり、部屋の下側に流れ込むという動きをします。窓に触れている空気は冷やされるので、下方向に流れていき、部屋の上の方から新しい空気が窓に流れ込んできます。
そのため、サーキュレーターなどを使用していなくても、部屋の中の空気は流れています。
暖かい空気は含むことのできる水蒸気の量は比較的多いのですが、窓の近くに流れて空気の温度が下がると、含むことのできる水蒸気の量は少なくなります。
空気が冷えることによって、「空気が含んでいる水蒸気量」を「空気が含むことのできる水蒸気量」が下回ると、空気中の水蒸気は水として窓に現れます。
さらに、部屋の空気は流れているので、暖かい空気が次々と窓に流れ込み、次々と窓に水がついていきます。
これが結露の正体です。
結露によるデメリット
結露が発生する原理について説明しました。では、結露が起こることによってどのような悪影響があるのでしょうか。
健康に悪い（アレルギーや肺炎など）
結露が発生すると、窓の周囲は湿度が高くなります。また、部屋の中が暖かいと高温多湿になります。
カビやダニは湿度60%以上で室温が20～25℃の環境を好むので、高温多湿になるとカビやダニが繁殖しやすくなります※。
カビ、ダニの糞や死骸を吸い込むことは、アレルギー症状を引き起こすことや、肺炎などのリスクがあります。
※ ダイキン https://www.daikin-streamer.com/article/003.html
建材の腐食
湿度が高いことにより、カビの発生や、建材の腐食が進む可能性があります。
シロアリが繁殖し木材を劣化させる可能性もあります。
また、カビは壁紙や家具に発生すると見栄えも悪くなります。
※日本ハウスHD参照 https://www.nihonhouse-hd.co.jp/column/dew-condensation/
火災のリスク
長らく放置しているコンセントにはホコリがたまっている場合があります。みなさんのお部屋にもそのような場所はないでしょうか。
ホコリが吸湿すると電流が流れ、「トラッキング現象」による火災のリスクがあります。
結露の対策
部屋の室温と湿度を管理する
結露は水蒸気を含んだ暖かい空気が、窓で冷えるために起こります。
そのため、「空気が含んでいる水蒸気」が冷えても水にならないように、室温と湿度を調整することで結露ができにくくすることができます。
加湿器を使用する場合は、湿度設定ができるものがおすすめです。
日本海側など、冬でも湿度が高い地域のひとは除湿器を使用するのも方法の一つです。
この記事の結露のシミュレーションフォームを利用して、室温と湿度を変えながら、結露が起こりにくい設定を探してみてください。
窓の断熱性能を上げる
空気が窓に触れたときに冷えにくいように、窓の断熱性能を上げることも有効です。部屋の暖かい空気が窓に触れたときに温度が下がりにくくなります。
この記事の結露のシミュレーションフォームでは窓のU値を下げることになります。
ひとつの方法として、窓を変えることが考えられます。
アルミのフレームよりも樹脂フレーム、1重窓より2重窓のほうが一般的には断熱性能が上がるとされています。
手軽な方法としては、断熱フィルムを窓に貼ることが考えられます。
こちらは比較的手軽に対策をすることができます。
まとめ
最後までお読みいただきありがとうございます。
結露が起きる原理について解説し、結露によるリスクを確認し、対策をまとめました。
この記事の計算フォームも活用しながら対策をしてください。
みなさんの結露の悩みが解決すると嬉しいです。
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