更新日:2022.09.05 公開日:2022.08.31 空気調和・湿度

空気調和と湿度について

目次

空気調和とは

空気調和とは、「温度」「湿度」「清浄度」「気流分布」これらの4つを室内の用途・目的に応じて調整すること。簡単に言えば「室内の人や物にとって良好な空気環境をつくる」ということです。「空調」や「エアコンディショニング」という言葉を聞いたことがあると思いますが、これらも「空気調和」と同じ意味をもつ言葉です。

空気調和の4要素

湿度とは

湿度とは、空気中の水蒸気の量や、空気の湿り具合の程度などを表す量のことを言います。
空気中の水分量の比率を表すのに、空気を下記のように分類します。

乾き空気

乾き空気

水分が全くない状態の空気

湿り空気

湿り空気

ほんの少しの水分が混じっている状態の空気(一般に存在する空気)

飽和空気

飽和空気

これ以上水分を含むことができない空気

私たちの周りにある空気は「湿り空気」で、水分だけでなく酸素、窒素、炭酸ガスなどと混合しています。
空気中の「水分」は水滴(液体)として存在しているのではなく、水蒸気(水が蒸発して気体になったもの)として存在していますので、目には見えません。
湿度100%となると、「もうこれ以上空気中に水蒸気は含めません」(飽和空気)という状態で、この状態で空気よりも冷たいもの(例えば、冬場の室内空気と窓ガラスの関係)に接触する部分の空気が冷やされることにより、空気中に含むことが出来る水蒸気は少なくなります。その結果、水が水蒸気のままではいられずに、接触面で水滴となります。これが「結露」のしくみです。

相対湿度と絶対湿度

相対湿度

ある温度の空気中に含みうる最大限の水分量(飽和水蒸気量)に比べて、どの程度の水分を含んでいるかを示す値で<%RH>で表します。一般的に湿度を表す時に使用します。

相対湿度

絶対湿度

湿り空気(一般に存在する空気)中の乾き空気(全く水分を含まない空気)1kgに対する水蒸気の重量割合を示し、で表します。

絶対湿度

たとえば…

空気を座席数が決まっている部屋と考えます。
この例では、最大で16人座ることが出来ますが、8席だけが埋まっています。
相対湿度は、座席数に対してどれだけの席が埋まっているかという「割合」になりますので、この場合、相対湿度は50%ということになります。
対して、絶対湿度は、実際に座っている人の数になりますので、1人を0.001kgとした場合、絶対湿度は0.008kg/kg'(=座っている人が8人)ということになります。
この図の場合、座席は16席ですが、この座席数は温度によって変わります。湿度と温度の関係については下記項目を参照ください。

湿度と温度の関係

空気中の水蒸気量が一定の条件(絶対湿度一定)では、空気温度を上げると相対湿度は低下し、逆に空気温度を下げると相対湿度は上昇する反比例の関係にあります。たとえば、温度5℃・湿度50%の空気を、加湿なしで温度を20℃まで上げると、湿度は20%程度にまで低下するということです。

人が快適に感じる環境は、温度だけでは決まりませんが、温度と湿度のバランスで、人は快適か不快かを感じます。
心地良い組み合わせは夏の場合「高温・低湿」で、冬の場合「低温・高湿」とされています。
詳しくは「人のための空気調和」でも紹介していますのでご覧ください。

湿度の違いによる体感温度比較(冬の場合)

湿度の違いによる体感温度比較(冬の場合)

「温度25℃湿度20%」より「温度20℃湿度45%」のほうがダンゼン快適

「温度25℃湿度20%」より「温度20℃湿度45%」のほうが快適であることを示すグラフ

のワンポイント解説!

暖房で室温だけを上げると、部屋の水分量は同じでも相対湿度は下がり、空気は乾燥します。湿度が低いと体感温度も低くなります。
暖房時は室温20℃前後、湿度45%にすると体感温度も高まり、省エネ効果もあります。また、湿度が上がるとウイルスの活動は弱まり、インフルエンザ対策にも湿度管理は効果的です。
「湿度」と「温度」を上手くコントロールして快適な空気環境をつくりましょう。

湿度に影響するもの

湿度が高くなったり低くなったりするのは、温度だけでなく、私たちのまわりにあるものや、私たちが普段行っていることなど、様々なものに影響を受けるからです。温度については上記でも紹介しましたが、湿度や湿度管理に影響を与える「温度」「換気」「建物」について、詳しく見ていきます。

湿度に影響するものの図

▼温度

熱さ冷たさ、寒暖の度合いを数値で表したものを温度といいます。 日本では、摂氏(セルシウス度、℃)が温度の単位として使われています。 標準大気圧のもとで水が凍る温度0℃、水が沸騰する温度100℃との間を100等分したものを摂氏1℃といいます。

私たちの周囲に存在する空気は水分を含んだ湿り空気で、空気の温度には一般的に次の3種類が使われます。

【乾球温度】
水銀やアルコールを封入した乾球温度計で測った湿り空気の温度が乾球温度。一般的に温度と呼ばれているものは、この温度になります。

【湿球温度】
湿球温度計(球部分を濡れた布で包んだ温度計)が占める温度で、空気中の水分量(湿度)に影響されます。

【露点温度】
空気を冷却することにより、空気中の水分が結露し始める時の温度のことをいいます。相対湿度が100%になった状態です。
「相対湿度と絶対湿度」でも触れましたが、温度によって含むことの出来る水分量が変わるため、湿度にも大きく関係します。 温度が上がれば空気中に含むことの出来る水蒸気量も多くなりますので、絶対湿度が同じでも、相対湿度は変わってきます。

たとえば…

温度16.5℃の時には、座席数が12席あり6人が座っています。1人を0.001kgとした場合、絶対湿度は0.006kg/kg'で、相対湿度は 50%ですね。温度25℃になると座席数が18席に増えます。座席数が18席あり6人が座っています。座っている人は6人ですので、絶対湿度は先程と変わらず、 0.006kg/kg'です。
しかし、全体の座席数が増え、込み具合は変化していますので、相対湿度は約30%となります。冬季に外気の湿度が50%あっても乾燥していると感じるのは、空気中に存在する水分量が少ないためです。

▼換気

換気とは、室内の汚れた空気を新鮮な外気と入れ替えることで、室内の有害な物質や、高温・多湿の空気を排除し、快適性を維持することを目的としています。 皆さんは、1日の生活の中でどれくらいの水蒸気が発生するか知っていますか?
冬に40坪程の家の中で4人家族が生活すると1日に6.7kgの水が発生するという試算があります。
換気不足が発生し湿度が上がりすぎると、カビや結露の元となりますので、換気は必ず行い、空気の流れを作るようにしましょう。一般的に生活上の空気汚染を防ぐために必要な換気量は0.5回/時とされています。この回数は、室内の空気が単位時間に入れ替わる回数を示していて、必要換気回数と言います。
また、室内の二酸化炭素や化学物質を排出し、室内の空気を清潔に保つために必要な換気量を必要換気量と言い、一般的に各種の部屋に必要換気量は、下記のような値が用いられています。

参考文献:ビル管理者のための空調・給排水の基礎知識(発行者:佐藤政次 平成17年5月25日)

換気の方法には、自然換気と機械換気があります。
自然換気とは、建物内外の温度差、または、外部の風圧力などによって行われるもので、窓の開閉や出入り口に設けたすきまから空気が出入りして換気を行います。そのため気温や風などによって換気量は大きく変わり、部屋の湿度も外から入ってくる空気によって変化します。
機械換気は、給気口と排気口を設置しファンを用いて外気を強制的に取り入れ、同時に排出するシステムで、原則として常に一定の換気量を維持できると言われています。

▼建物

建物の気密や建材も湿度に大きく影響します。

【気密性】
気密性を高めることによって、外気の影響を最小限に抑えることが出来ますので、空調設備や換気システムを使って、温度と湿度の管理が可能になります。冷暖房においても、省エネルギーで快適な空調が行えますので、光熱費の節約にも繋がります。

【建材】
気家等を建てる上で、木材や断熱材を使用しますが、この建材や内装材も湿度に関係します。
昔の家は土壁を持った木造で、畳やふすま、障子を使用し建てられていましたが、これらの素材は全て吸湿性を持っており、家の中で発生した水蒸気を吸収する役割がありました。吸湿した水分は、室内が乾燥すれば放湿し、湿度を調整してくれていました。吸湿して放湿することを調湿といいます。
近年は鉄筋コンクリートや新建材が使われることが多くなり調湿性で結露を防ぐことが難しくなってきました。その為、最近では珪藻土や木質系のセルローズ ファイバー等、調湿機能を持った新しい建材の開発が増えてきました。

【ビル管法】建築物における衛生的環境の確保に関する法律(昭和45年制定、最終改正平成16年)
多くの人が使用または利用する建築物の維持管理に関して定められた法律「建築物における衛生的環境の確保に関する法律(ビル管法)」というものがあります。この法律内で、空気環境に関する項目もあり、空調設備の点検や湿度管理についての基準も設けられています。

対象:述べ床面積が3000m²以上の建築、述べ床面積が8000m²以上の学校

快適な湿度を保つための、業務用加湿器「うるおリッチ」

うるおリッチは、工事不要ですぐに導入できる、業務用の殺菌機能付き空気清浄加湿器です。
1台で150平米の広範囲をカバーする加湿・空気清浄能力をもち、人や物にとっての空気調和を行うために、医療施設や福祉施設の共用スペース、オフィス、工場内など、さまざまな環境でご利用いただいております。

▼自動で湿度コントロール

湿度コントロールを自動で行う「おまかせ加湿モード」搭載なので、湿度が上がりすぎると自動で運転停止、再び湿度が下がると加湿運転を開始し、室内の湿度を自動でコントロールします。

▼自動クリーニング機能搭載

24時間運転毎に加湿フィルタのクリーニングを自動で行い、清潔な状態を保てるため、少ないお手入れでも、加湿・空気清浄能力は落とすことなくお使いいただけます。

▼殺菌効果99%以上

「プロテイド殺菌フィルタ」で、捕集した細菌やウイルスを99%以上殺菌・不活化するため、高い殺菌効果を実現しました。新型コロナウイルス・インフルエンザウイルスもウイルス不活化します。
加湿だけでなく空気清浄機としても利用できるので、オールシーズン空気調和のアイテムとしてご使用いただけます。

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