温度と湿度の関係性！加湿器使用時の結露を防ぐ対策方法
冬の乾燥した部屋では加湿器などを使って加湿すると思いますが、そんな時に気になるのが窓や壁に出来る結露です。この結露、放置しておくと家屋が傷むことや、カビなどの温床になることがあります。
結露を生んでしまうのは実は温度や湿度の関係性からなのですが、なんとなくだけで実際にはよく知らない方が多いと思います。そこでこちらでは温度と湿度の関係性と、そこから見出せる結露を防ぐ対策をご紹介していきます。
スポンサーリンク
加湿器使用時の結露を防ぐには？
加湿する上でよく言われるのは、「最大でも湿度は60%までにとどめるように」ということです。これには様々な意味が含まれています。
まず加湿の大前提であるウイルスの活動抑制です。特に冬場活発に活動するインフルエンザウイルスは50%以下の湿度では感染率が高くなります。つまり湿度は50%以上に保つ必要が出てくるわけです。
しかしむやみやたらと加湿をしてしまうと、室内全体がじめっとしてしまいます。この空間はかえって雑菌やカビが好む空間になってしまいます。特にカビは危険です。カビは繁殖の為に胞子を放出します。この胞子が体内、ひいては気管や肺に入ると以下のような病気になることがあります。
- 肺アスペルギルス症
- クリプトコッカス症
- 気管支喘息
またそれ以外にも以下のような病気を発症することもあります。
- アレルギー性鼻炎
- 癌
- 食中毒
- 水虫
もちろんこれは症例の一部でしかありません。いずれにしてもカビが発生してし、繁殖しやすい空間を作り続けると非常に危険だということが分かります。カビだけでなく、ダニなども繁殖しやすくなるので、60%以上の湿度はむしろ良くないということが分かります。
湿度だけでなく結露もカビの温床
湿度が高すぎると結露が発生しやすいことも経験上ご存知の方は多いと思います。しかし、この結露の発生する理由を理解していない方は少なくないことでしょう。こちらは中学時代に理科で習うことですが、もう忘れてしまっている方がほとんどだと思います。
今更そんな結露が出来る理由など知りたくない、勉強は嫌だと思われる方もみえるかもしれないので、興味がある方だけ、このページの最後に説明を掲載しますので、読んでいただければ幸いです。
さて、この結露は水が壁や窓の淵などに溜まることになり、カビが育つにはこれほど恵まれた環境はないと言えるほどの繁殖場所が出来てしまいます。一度そこに胞子がつきカビが定着してしまえば全てを除去するには手間となります。
さらに放置してしまえばより多くの胞子を飛ばすようになるので、人間にとっては非常に危険な空間となってしまうのです。この結露をなるべく出さない方法を考えていくことが必要となっていきます。
結露によって加湿効果は半減する？
結露が出来ることによるデメリットは何もカビや雑菌の温床になるというだけではありません。加湿効果の半減にも繋がっていきます。
結露が出来る理由は後述するとは言ったものの、窓ガラスや壁など「冷たい場所」で起こることは経験上理解されていると思います。
結露はいわば水滴です。水はその性質上、周囲の水分子を集め水滴を大きくしていきます。目に見えないほどの微細な粒である水蒸気が水滴程の大きさになるほどの量を結露に奪われるとなると、加湿してもその水蒸気を結露に奪われていることになります。
それにより、部屋の空気は乾燥してしまいます。機械式の加湿器、特に湿度計を内蔵しているものであれば特に湿度を上げようとしてより多くの水蒸気を噴出することになります。しかしそれにより結露はより大きくなり、そのために水蒸気を吸収してしまい、部屋は乾燥するという悪循環に見舞われます。
このことから結露の発生は、加湿効果の半減へと繋がってしまうのです。せっかく良い加湿器を使用しても何の意味もなくなってしまいます。そうであるならば、結露を防ぐ方法を考える必要が出てきます。
加湿器による結露を防ぐ方法
加湿器を使わなければもちろん結露が出来ることはあまりありません。しかしそうなると体は乾燥に晒されることになるので、肌荒れや体調不良に見舞われる可能性もあり、良い状態ではありません。
そうなると加湿器による結露を防ぐ方法を考える方がはるかに建設的と言えます。そこでここからはその方法をいくつかご紹介していきます。
加湿器を置く場所
まず加湿器を置く場所には注意しましょう。先述通り結露は冷やされた場所である窓ガラスや壁にできやすくなっています。そのため、その近くには置かないことが真っ先に出来る対策になります。
また家具などにも結露はできるので家具などから10cm程度離しておくことも大切です。最も良いのは部屋の真ん中に置くことで満遍なく空気を加湿できる場所が望ましいです。加湿器の置き場所にや効果的な使い方は関連ページでも紹介していますので、そちらも参考にしてください。
温度が低い場所に置く
先述通り、温度と湿度の関係は後述しますが、実は温度が高すぎると結露はできやすくなっています。そうなると部屋の温度はある程度低い方がいいということになります。ただ低すぎても生活していく上では辛いので、快適に過ごせる程度の温度は欲しいところです。
ここで考えるといいのは温度と湿度による不快指数です。この計算方法は関連ページでご紹介しているので、そちらをご覧いただくとして、この不快指数の快適範囲にするのが過ごしやすい温度と湿度になります。
そこから導き出されるのは温度としては18~22℃で湿度は45~60%がいいとされています。そこからインフルエンザウイルスの活動を抑制し、結露を出さないとなると50%程度になるように調整すると結露は出来にくくなります。
湿度調整機能を持った加湿器
価格が安いものにはあまりついていないですが、ある程度の価格のものとなると湿度の計測およびそこから加湿機能の調整をしてくれる機能がついています。これによって先述の50%程度の湿度を自動で保つことも可能となってきます。
加湿器購入の際には単に安いというだけでなく、機能的な面でも気をつけながら購入することが結露防止に繋がってきます。
結露対策のグッズを利用する
結露対策用のグッズも販売されています。シートやスプレーといった手軽な物ばかりなのでこちらを利用するという手もあります。単純に結露が出来たら拭くという方法も有効ですが、木材に染みた場合、痛む原因ともなるので出来る事ならこのようなグッズで予め結露を減らす対策もしておきましょう。
このようなグッズが高いと思われる方は、100均で販売している緩衝材のプチプチを窓などに張っても効果的です。これにより断熱効果を得られるので、温度差が少なくなります。ただ見た目的にはあまり良くないので、おすすめが出来るほどではありませんが、どうしてもという方はこちらもお試しください。
温度と湿度の関係について
さてここからは、少し踏み込んで温度と湿度の関係についてご紹介させていただきます。誰もが中学時代に学習したであろう湿度の問題です。
これが苦手だった方も多いのではないでしょうか。出来るだけ分かりやすく説明していきますが、テストを受けるわけではないので、なんとなく理解していただければ十分です。
温度と飽和水蒸気量
まずはおさらいとして「飽和水蒸気量」という言葉から思い出していただく必要があります。この言葉、難しく感じるかもしれませんが、分解していけばそれほど難しくはありません。
まず「飽和」ですが、これは簡単に説明すると「これ以上溶けることができない」と理解していただくといいです。この言葉を使ったもので飽和水溶液というものもあります。
「水蒸気量」は言葉の通り、水蒸気の量となるため、要約すると「これ以上溶けることができない水蒸気の量」ということを表しています。では、何に溶けることができないのでしょうか。
水蒸気の受け皿は空気になります。しかし空気も無限に水蒸気を受け入れることはできません。実は空気に溶けることができる水蒸気の量はしっかり決まっているのです。しかも温度によってその量は変わってきます。
これは紅茶における砂糖と同じ関係です。熱い紅茶の中にある程度の砂糖は溶けますが、無限に溶けるわけではありません。一定量の砂糖を超えて入れ続けると、それは溶けずに残ってしまいます。
仮に紅茶の中にギリギリ溶ける砂糖を入れたとしましょう。かなり甘いと思いますが、それでも目に砂糖の粒は見えません。しかし会話が弾んでしまい、ついつい紅茶が冷めてしまった、そんな時さっきまでなかった砂糖の粒が目に見える状態で沈んでいるはずです。
これは紅茶の温度が下がったことにより、溶けていた砂糖が行き場を失い、再び砂糖の結晶として出てきてしまったためです。これを理科用語(化学用語)では再結晶と言います。
話がそれましたが、空気と水蒸気の関係もこれと同じなのです。温度が高ければある程度の水蒸気は溶けることができますが、それは無限ではなく、しかも温度が下がれば行き場を失い、溶けることが出来なくなってしまうのです。
この行き場を失った水蒸気が集まって出来るのが水滴であり「結露」なのです。加湿器によって空気に溶かされた水蒸気は、空気が窓ガラスや壁で冷やされることによって行き場を失い、水蒸気同士が集まって結露として姿を現すのです。
しかし、そうであるなら「加湿器による結露防止」の内容で、50%程度にすれば結露は出来にくいという話はどういうことなのか？と疑問に思われるかもしれません。
それは計算を用いて数値で見ると分かりやすくなります。皆様が苦手であっただろう理科の計算になるわけです。これは湿度の算出方法にも関わってくるので、詳しく説明していきます。
湿度の算出方法
さて、先ほど飽和水蒸気量については説明しましたが、これは温度によってその量が決まっていることは理解していただけたと思います。そちらを具体的に表すと次のようになります。
| 室温[℃] | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 |
| 飽和水蒸気量[g/cm³] | 4.85 | 6.79 | 9.39 | 12.8 | 17.2 | 23.0 | 30.3 | 39.6 |
g/cm³と言うのは1cm³という限定された空間に空気が敷き詰められていたとき、何gの水蒸気が溶けることができるか、ということを表しています。
例えば常温と言われる20℃では空気が1cm³あるとすると、最大17.2gの水蒸気が溶けることができるということになります。もちろん空気が1cm³しかないなんてことはありませんが、部屋によって大きさは違い、容積も変わってくるため、どのような空間でも分かるようにするために規格が定められています。
ここで先ほどの20℃のことを考えてみましょう。もし部屋の温度が20℃で17.2g/cm³の水蒸気が溶けている、つまり限界ギリギリまで溶けていたとしたら湿度は100%とと言うことになります。
これがもし同じ温度で8.6g/cm³しか水蒸気が溶けていなかったとしたら、湿度は50%になります。簡単に計算式を見ておきましょう。
- 湿度 = (現在空気に溶けている水蒸気の量) ÷ (室温の飽和水蒸気量) ×100
という式になります。具体的な数字でいけば、20℃で17.2g/cm³溶けている場合、
- 湿度 = 17.2 ÷ 17.2 × 100 = 100
ということで100%になります。また20℃で8.6g/cm³溶けているなら
- 湿度 = 8.6 ÷ 17.2 × 100 = 50
というわけで50%になります。8.6は17.2のちょうど半分ですから当たり前と言えば当たり前ですけどね。つまり限界値である飽和水蒸気量に対して、実際現在溶けている水蒸気の量から湿度を出していることになります。
とは言っても、空気に溶けている水蒸気の量は測ることができないので、計算で湿度を求めるのは不可能というわけです。湿度計や機械に任せるしかないわけですね。
結露が出来る理由
さて、ではなぜ結露が出来てしまうのでしょうか。それもこの飽和水蒸気量の考え方で分かります。
例えば冬の寒い部屋を快適にするために暖房やヒーター、ストーブをつけることでしょう。何も考えなければ20~25℃くらいにするのではないでしょうか？
仮に25℃まで温めたとしましょう。ちょっと暑めですが、寒さは感じないと思います。温度を上げると乾燥してきます。そこで出てくるのが加湿器ですよね。加湿器によって60%の湿度にしたとします。
この時、空気中にはどれだけの水蒸気が溶けているか考えてみましょう。ただし先ほど同様、ご家庭ごとに部屋の大きさは違うので1cm³の規格の中で考えていきます。
25℃の時、飽和水蒸気量、つまり限界値は23.0g/cm³であることが分かります。同様に23.0g/cm³そのまま空気中に水蒸気が溶けていれば、先ほどと同じように湿度100%となりますが、今回は60%ということです。そうなると、
- 23.0 × 0.6 = 13.8
60%は割合を表したものなので、そのまま計算に使うことはできません。そのため60%⇒0.6に直し、それを全体の値である23.0g/cm³に掛けることで、空気に溶けている水蒸気の量を求めることができます。割合の詳しい仕組みを説明したいところですが、長くなるのでこちらでは割愛させていただきます。
さて、計算から13.8g/cm³の水蒸気が実際に存在することが分かりました。この空気はもちろんですが移動します。どんどん移動していき、窓ガラスや壁に辿り着いたとします。
外気が5℃で、窓ガラスも5℃まで冷やされていたとすると、この辿り着いた空気も同様に冷やされると考えてください。そうなると空気は一気に冷やされ、25℃から5℃になってしまいます。
空気が冷やされることによって、空気中に溶けることができる水蒸気の量も減ってしまうことになります。表を見て見れば6.79g/cm³か溶けることができないのが分かると思います。
しかし、もともと空気には13.8g/cm³の水蒸気が存在しています。このうちの6.79g/cm³は溶けたままでいられますが、残った水蒸気
- 13.8 - 6.79 = 7.01
7.01g/cm³はどうなってしまうのでしょうか。察しの良い方はお気づきでしょう。そう、空気から追い出され水蒸気同士が集まって、水滴になってしまうのです。1cm³あたりでもこれだけの水蒸気が出てくるとなると、窓ガラス全体ではさらに多くの水滴ができることになります。
これが結露が出来てしまう理由となります。実際には窓ガラス全体ではなく、下の方で結露ができやすいのですが、これは温かい空気は上に、冷たい空気は下に動きやすいので、下の方に来た空気の方が冷やされやすいためです。
温度差が小さいと結露が出来にくい理由
では、結露防止の方法として温度差を小さくするといいというのはどのような理屈なのか、そちらも見ておきましょう。
仮に室温を快適範囲である20℃としましょう。この時の飽和水蒸気量は17.2g/cm³となります。この温度で湿度を50%としたとすると、
- 17.2 × 0.5 = 8.6
8.6g/cm³になるのは、先ほど例に挙げたので分かっていただけると思います。さて現在は家屋も進化し、断熱されるようになり、外気の温度を通しにくくなりました。そうでなくても結露防止シートなどを使えば断熱効果で窓ガラスの温度は下がりにくくなります。
仮に窓ガラスの温度が10℃だとしましょう。10℃の時の飽和水蒸気量は9.39g/cm³となり、この量までは水蒸気を溶かすことができるわけです。
つまり20℃で50%の湿度の空気が10℃まで冷やされたとしても、8.6g/cm³か空気中に水蒸気が存在していないので、9.39g/cm³受け入れられる10℃の空気中に十分溶けることができる、つまり追い出される水蒸気が無いので水滴が出来ないということになります。
- 8.6 - 9.39 = -0.79
この空気にまだ0.79g/cm³は溶かすことが可能ということが分かります。室内温度と最も冷めた場所との温度差が小さければ、このように水滴を出すことがない、あるいはできる追い出される水蒸気は少ないので結露になることもほとんど無いのです。
