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結露対策〜4〜夏場の結露いろいろな事例と露点温度計算

最近は5月でも真夏日が記録されることもあり夏本番となると熱帯のような高温多湿となる日があります。

条件によっては気温35℃相対湿度80%となるようなこともありますがこのような日は当然、冷房をガンガンかけて室内を冷やします。

ところで、35℃80%の空気の露点温度は何度かわかるでしょうか。

答えは31℃です。

冷房の設定温度はクールビズとは言っても28℃程度には設定していると思いますから設定温度に達したら露点温度以下なので、そりゃどこかが結露しますよ…というのが設備屋さんの本音でしょう。

そして、室内あるいは室外の場合もありますが、いたるところで結露が発生して、設備屋さんがメンテナンスに呼ばれるわけです。

施工不良が原因の場合もあるので、その時はもう、すぐに謝って是正工事です。

謝り方も年齢を重ねるごとに上手くなっていくものです。

しかし、これはこちらの過失なのか…?と思う微妙な場面もかなりあります。

そんな時にその後の対策を考えるうえで結露に関する知識が少しでもあるのとまったく無いのとでは差が出てきます。

お客様に解決策を素早く提案して、かつ、こちらの過失は50%くらいかな?という雰囲気をただよわせながら交渉してメンテナンス対応にかかった工事費全てはいただけなかったにしても材料と人工代になるくらいは工面できそうな金額はいただけたとなれば、少しでも苦労が報われるというものです。

Michiko Design さんによるPhotoAC よりの画像

夏場の結露はいたるところに現れる

夏場の結露は条件がそろえばいつでもどこにでも現れます。

結露対応とうたわれている製品でも条件次第で結露します。

メーカーの資料を調べてみると、結露しませんとは書いてはありせん。

カタログなどにこれ以上の条件になると結露しますよ、という説明が書いてあり、やはり条件の悪い場所で使用した場合、特に夏場になると結露したという話が耳に入ってきます。

結露対応のブリーズラインも条件次第でけっこう結露します…
結露対応のパンカールーバーですがこれも条件次第で結露します
断熱材付きのパンカールーバーの方が断熱材の厚みにもよりますが、このタイプよりももう少し悪条件でも使えます

空調機のパネルの際や空調吹出し制気口の際でカビが生えたりするケースもあります。

空調吹出し口まわりの結露によるカビの様子
空調機パネルの際での結露したことによるカビの様子

冷房時にパネルや制気口自体が低温になっているため際で室内の空気や天井内の空調されていない空気のと温度差で結露していると思われます。

天井内でEAダクトが結露し水分が滴下し、その跡がカビて天井面に出てきたのが下の写真です。

天井内の空気がかなり高温多湿の状態になっていたようですが、最高気温35℃程度が何日か続き降雨もあった夏場に発生した模様。

近くに空調吹出口が設置されていて冷やされたスチールドアが結露した様子が下の写真です。

例をあげるときりがないのでこの辺にしておきます。

共通して言えることは、結露した物の表面温度がまわりの空気の露点温度以下になっていたから結露したということです。

露点温度算出す

結露している場所、あるいは結露することが予測される場所のまわりの温度と相対湿度を測定すれば露点温度を算出することが可能です。

なのですが、先に言ってしまうと計算式がとてつもなく複雑で自然対数の計算も入ってくるので手計算での算出は無理です。

なので計算式をエクセルで作成して温度と相対湿度を入力すれば自動で露点温度が出るようにしておくしかありません。


td=13.715×LN((6.11×10^(7.5t+237.3))×U/100)/611.213))

+8.462×10-1× (LN((6.11×10^(7.5t+237.3))×U/100)/611.213)))2

+1.9048×10-2× (LN((6.11×10^(7.5t+237.3))×U/100)/611.213)))3

+7.8158×10-3× (LN((6.11×10^(7.5t+237.3))×U/100)/611.213)))4

td:露点温度[℃]

t:温度[℃]

U:相対湿度[%RH]


‥‥いやこの式を解説などする気は一切ありません。

こういう式で露点温度は算出できるんです!

とりあえずエクセルに式をブチ込むしかありません。

ちなみに式の中の LNは自然対数(log e底の計算)で10^は10のべき乗をあらわします、つまり10^2は10の2乗です。

また、空気線図を使用すればおおよその露点温度はわかります。

結露が起きてしまった部分のまわりが何度で湿度が何%か温湿度計で計測して露点温度が何度か算出する。

そして冷媒管の断熱材の表面を表面温度計で計測する。

露点温度と表面温度を比較すれば、再び結露が起きそうかどうかがわかります。

数字を提示しながら対策を提案していくとお客様の信用度は上がります。

数字が示されていると、どこを目標にすればよいかがわかりやすいため安心するのかもしれません。

当然、机上の計算だけでなく現場をよく確認、観察して考えてみることは大事です。

現実を見誤っていたら、いくら計算ができても正しい対策はできないので!

結露対策〜3〜空調配管の結露

夏場の結露について、前回は天井内ダクトの結露について話しました。

今回は空調の冷媒管やドレン管の結露について、発生する原因と解決方法などについて考えていきます。

saki.zaki さんによるPhotoAC からの画像

断熱材の施工不良による結露

天井内配管の冷媒管が夏場に結露してしまいメンテナンス依頼が来ることはある程度の頻度であります。

これまで、いろいろな現場を見てきましたが原因として頻度が多いものをいくつか以下に列挙します。

冷媒管の断熱不良

冷媒管の一部分、断熱材の継ぎ目などで隙間ができてしまい銅管が露出状態になっていることがたまにあります。

冷媒管は長い距離を配管する時は当然、単管を継いでいくのですが断熱材も同様に継いでいきます。

断熱の継ぎ目を接続用テープで巻くのですが人間のやることなのでたまに巻き忘れがあって見逃したまま引き渡して隙間ができたままになっていることがあるのです。

そんなに環境が悪い物件でもないのに冷媒管の結露でメンテナンスが入ったらまず、この断熱の不良を疑ってみた方がよいです。

冷媒管の断熱が潰れている部分で結露

躯体の開口部に冷媒管をまとめて何本も通した結果、断熱材が潰れてしまい断熱材としての機能が発揮できず結露してしまうことがあります。

貫通部付近が結露水でビショビショになっている現場をこれまでにいくつか見てきました。

100φの開口部に9.5×15.9の冷媒管2系統など開口の大きさに対してある程度余裕をもって計画した方がよいです。

また、冷媒管が束で配管されている場合も吊りバンドで支持された部分で束の下の方にある配管の断熱材が重さで潰れてしまうため、結露することがあります。

その他、ダクトなどと接触して潰れるなど、とにかく断熱材が潰れた状態になっていないかの確認は大事です。

ドレン管の断熱不良

ドレン管も冷媒と同様に断熱の不良で結露します。

やはり断熱材の継ぎ目などで隙間ができてVP管が直接湿った空気に触れる状態だと結露します。

ただ、ドレン管は冷媒管ほど低い温度ではないのと冷媒管のように束にして配管することはないため問題となる頻度は比較的低いです。

温度差が大きければ断熱材の表面でも結露は発生する

断熱材の施工不良が原因の場合は、結露の発生箇所は局所的です。

結露水が配管伝いに拡がって、断熱の不具合がある部分からかなり離れたところから結露水が出ている場合もありますが。

断熱材の継ぎ目の隙間や潰れている部分を発見してそこを直せば解決することがほとんどです。

しかし、天井内が高温多湿になるような現場で冷媒管全体が結露してしまう事例もあります。

断熱材の表面温度が天井内の露点温度より低ければ結露は発生します。

天井内が高温多湿のため冷媒管全体が結露してしまった例 支持材の全ネジが断熱材と接触している部分も気になります

断熱材の表面温度がいったい何度くらいになっているのか、いまいち想像がつかないと思います。

内部の冷媒温度が何度かにもよりますが外側の温度が30℃前後の時に表面が20℃前後になっていることはあり得ます。

断熱材の表面温度は計算式からある程度予測することはできます。


熱貫流量 q=(θ0r) / (1/α+x/λ)

断熱材の表面温度 θs=q/α+θr

q:貫流熱量[w/m2]

θ0:断熱材の内側の温度[℃]

θs:断熱材外側の表面温度 [℃]

θr:断熱材外側の気温 [℃]

x:断熱材の厚さ [m]

λ:断熱材の熱伝導率 [w/m・k]

α:断熱材の熱伝達率 [w/m2・k]

保温の場合(暖房時)はα=12 保冷の場合(冷房時)はα=8 とする


断熱材の内側の温度θ0を冷媒管温度と同等として3℃、断熱材外側の気温θrを天井内の気温30℃と想定して計算してみます。

断熱材はGW24K 熱伝導率は0.038とします(空気調和設備計画設計実務の知識より)。

断熱材の厚さは20mmとします。

このとき、各数値を上記の式に代入していくと

熱貫流量 q=(3-30)/(1/8+0.02/0.038) =-41.5[w/m2] ※保冷なので値がマイナスになります。

断熱材の表面温度 θs=-41.5/8+30=24.8[℃]

このように計算である程度表面温度が予測できます。

ちなみに、上記表面温度のときに天井内気温30℃で相対湿度80%だった場合に結露するかどうかですが、露点温度は26℃程度なので断熱材表面が24.8℃だとしたら結露してしまいます。

この場合の解決策としては断熱材の厚さをもっと厚くすることや天井内の気温と湿度を下げるために天井内を空調する、あるいは室内の空調された空気を天井内に循環させるなどが考えられます。

水分が含まれた断熱材の機能は著しく低下してしまう

断熱材に水分が含まれてしまうとその断熱機能は著しく低下してしまいます。

断熱材が水浸しの状態になっているとき、仮に水と同じ熱伝導率になってしまっているとします。

条件は上記と同様、断熱材内側3℃、天井内気温30℃とします。

水の熱伝導率は0.582[w/m・k]で代入していきます。

すると熱貫流量が-169.4[w/m2]

表面温度は8.8[℃]

という計算結果になります。

この温度ではもう結露はとまりません、断熱していないも同然の状態になってしまうことがわかります。

しかも断熱材は一度水分を含んでしまうとなかなか乾かないため、条件が悪い日があるとすぐに結露が発生するようになってしまいます。

今回はこのあたりまでにして、次回は露点温度を求める計算式やその他の結露事例などについて話したいと思います、たぶん次回で結露対策最終回になる予定です!

結露対策〜2〜天井内ダクトの結露について

ここ数年間、夏になると結露のメンテナンスで声がかかることが多くなった気がします。

温暖化で日本の気候が熱帯のそれに近くなっているからかもしれません。

また、建築や設備の施工業者への要求のレベルも何年か前より上がっているのではないかとも思っていて、期待値が上がるのはよいのですが施工業者としてはなかなか全てにうまく対応できていないのが現実です。

ファサードのガラス面が結露してますと言われても、では空調機の温度設定を弱めにしてくださいとお願いしたり、解決方法というより対症療法のような提案しかできない場面もありますが、お客様の要望を聞きながらなんとか対応しています。

夏場の結露対策について考えてみます。

oldtakasu さんによるPhotoAC よりの画像

天井内でダクトが結露する

天井面のボードが湿っていてカビが発生している、というクレームや空調の吹出口周りが異常に濡れていて水がしたたってくるなどのクレームで現場に確認に行き、天井内をのぞいてみたらSAダクト(空調のダクト、冷房時は低温の空気が通る)の結露が確認されることがあります。

経験の話になりますが、原因はいくつかあります。

・断熱の施工不良

そもそもSAダクトなのに断熱が施されていないということもありますが、これはあり得ないことなので自社で施工した物件の場合はただちに是正工事&平謝り、そして始末書提出ですね‥。

そもそも断熱していないパターンはあまり見かけません(極々まれにありますが…私が過去に発見したのは他社で施工した物件でした、ここでは詳しくふれるのは避けます!)。

また、断熱してあるものの断熱材がダクトやBOX類に密着しておらず隙間があるため断熱効果がなく結露するパターンは何度か発見しています。

この場合も施工不良として速やかに是正工事を実施して断熱工事のやり直しをします。

外気が入り込むなど天井内が高温多湿の状態となっている

最近はあまり見かけなくなってきましたがコストダウンのために給気ダクトを省くため生外気を天井内に取り込んで天井に取付けた空(から)器具から店内へ給気する方法で施工している場合があります。

この施工だと、それこそ夏場に気温31℃相対湿度70%などの状態の空気を天井内へそのまま取り込むことになります。

31℃70%の状態の空気の露点温度は24.9℃です。

SAダクトを通る気体の温度は10℃台などとなるので断熱材があっても断熱材の表面で24.9℃以下となる場合があり断熱材の表面で結露が見られることがあります。

写真のように天井内の温度と湿度が高いとSAダクトに断熱材の付きのフレキシブルダクトを使用していても表面で結露してしまう場合があります

排気のEAダクトでも結露する場合がある

ここ数年で何回か確認しましたが、EAダクトが結露してその経路の下に水滴が落ちて天井面にカビが発生したなどのクレームがありました。

ただの固定観念でしかなかったのですが、EAダクトが結露することはないと思っていたので最初に確認した時は少しショックを受けました。

それだけ天井内とEAダクト内に通る空気、つまり室内の空気の温度と湿度の差があるということになります。

例えば、折板屋根の物件の場合は天井内がよく高温になって空調機本体が結露して空調機周りの天井がカビてしまうなどの話はありますがEAダクトが結露して水滴がしたたる話はここ数年で聞く回数が多くなりました。

EAダクトというのは室内の温度と同じで天井内もそこまで室内のとの環境の違いがない想定で断熱材は基本的に巻きません。

しかし現実は天井内の環境が思っているより高温多湿になる日が夏場に存在しているということです。

これを発見した現場ではEAダクトにも断熱材を巻く提案をしました。

また、天井内に西日が射しこむ現場がありましたがやはり天井内が異常に高温となってしまい天井内のダクトや冷媒配管との温度差が大きくなり過ぎて結露しまくる事例もありました。

天井内がおそらくですが40℃は超えていたと思われます。

その場合何が起こるかというと、高温になった時に店内などからの湿気を高温になった天井内の空気が蓄えてしまうということです。

店内など他の場所の湿気を天井内の空気がスポンジのように吸い取るイメージです。

このため夜になって温度が下がると天井内の湿度は異様に高くなります。

測定値で相対湿度94%が記録された日もありこの場合SAダクトの断熱材の表面やEAダクトの表面が全体的に結露するという事態になります。

天井内が高温多湿の場合EAダクトでも結露が発生してしまいます

天井内の環境を高温多湿にしないためには断熱と遮熱をしっかりする

上記の現場ではとにかく西日の射しこみを防ぐために天井内にあった西側の窓面全てにグラスウール保温板+アルミシートで断熱し、天井内ダクトの断熱の補強をした結果改善はしました。

天井内を高温多湿にしないために除湿器を設置するなどの方法も考えられますが、やはり断熱と遮熱をしっかりするのが基本です。

折板屋根の場合は屋上に遮熱塗装などで日射の影響を抑えて、室内側にはウレタン吹付けなどによる断熱をするべきです。

予算がないのか5mm程度のペフシートしか貼っていない現場をかなり見かけるのですが屋根面に遮熱塗装などなんらかの対策がない場合、それだけでは夏場の天井内が異常な高温になります。

サーモセンサー付きの天井内用の排気ファンを設置すれば緩和される可能性もありますが、結局外気を天井内に取り込むことになるのでやはり基本は建築工事でしっかり断熱と遮熱の対策をしておくことこが基本です。

冷媒管が結露するときの話も書きたかったのですが長くなったので次回にしたいと思います!

結露対策〜1〜冬型結露と夏型結露の違い

夏場に空調の吹出口やファサードのガラス面が結露したなど結露に関するクレームでのメンテナンス対応が以前よりも増えています。

近年は温暖化の影響なのか夏の気候がやや熱帯性に近くなっていることが原因かもしれません。

結露の問題にも種類があって、冬型結露と夏型結露があります。

この違いを知らないまま対策をたてようとすると方針を間違う可能性もあるので注意が必要です。

今回は冬型結露と夏型結露の違いなどについて説明していきます。

胡麻油さんによるPhotoAC からの画像

結露が起きる原因は?

夏型と冬型の結露の違いの話の前に、まず結露が起きた状況のイメージと結露が起きる原因について。

冬場に朝起きたときに外部に面したガラス窓面いっぱいに水滴がついているのを見たことがあると思います。

触ってみると、部屋内側の面に水滴がついていることがわかります。

例えば外気温度が1℃でガラス面も同様に1℃だったとします。

室内温度が16℃相対湿度45%だった場合、空気に含まれる水蒸気が液体の状態の水となる露点温度は4℃程度です。

つまり、ガラス面が1℃だった場合露点温度を3℃下回っているので、そこに16℃45%の空気が触れると結露が発生します。

ちなみにこれは表面結露といいます。

この表面結露はカーテンをしてもそれを防ぐ効果はありません。

カーテンが、湿った暖かい空気を遮断することはできないからです。

窓面とカーテン間に空気が停滞するため結露が余計にひどくなる可能性すらあります。

水蒸気を含んだ空気が露点温度以下のもの、ガラスかもしれないしコンクリートかもしれません、そういうものに触れると結露します。

上空で湿ったあたたかい空気と冷たい空気が接触しても結露は発生して、その結露水は雨となって地上に降り注ぎます。

冬型結露で大きな問題となる内部結露

冬型結露で問題となることが多いのが内部結露(壁の内部で発生する結露)です。

外壁側から見ても部屋内から見ても進行していることがわかりにくいのですが気づいたときに木造建築においては腐朽がかなり進行していた場合に、その構造自体が破壊されてしまう重大な事故となり過失責任を問われる可能性があるので注意が必要です。

内部結露は条件によっては夏にも起きる可能性はあります。

ただし冬場とは違う箇所で起きます。

図を示しながら説明します。

メーカーによって仕様の違いはありますが木造住宅などの壁はおおよそ上記のようになっています。

夏場、冬場とも屋外と屋内の温度差があり温度分布と露点温度分布を上と下に折線グラフのようなイメージで示しています。

注目するところは露点温度分布との比較において、壁内で露点温度よりも低くなる部分が存在し得ることです。

夏場は室内側の防水シート付近、冬場は室外側の透湿防水シート付近です。

夏場の内部結露は冷房を強くかけていると起きているかもしれませんが問題にあがるのは冬場の内部結露が多いです。

いやいや、防水シートがあるのだから水蒸気を含んだ空気が断熱材の内部まで入り込まないようになっているのでは?しっかり施工していれば結露しないのでは?と思った方もいるかもしれません。

するどい指摘です、理論上は水蒸気を含んだ空気が断熱材の方まで入り込まないということになっていますが現実はそんなに甘くはなく、シートを固定するために打ったビスの穴やシートの隅の隙間などから入り込んでいます。

この問題をどう解決するかは断熱材を何にするか、どのように施工するかという材料と施工法でよりよい解決にたどり着くことができるかもしれません。

ネットでいろいろ見た感じでは「FPの家」という会社の住宅用ウレタンパネルという製品と工法が理想に近い断熱工法となっています。

FPの家のHP をぜひチェックしてみてください。

FPの家のような高圧高密度で注入した硬質ウレタンを四方枠と透湿防水シートで囲ったパネル状の材料を柱間にピッタリはめ込んでいく工法であれば湿気が断熱材の内部や壁の内部にまわることはほとんどないだろうなと感じます。

私自身は内装工事がメインで外壁などには詳しくないので他にもすばらしい材料、工法をご存知の方は教えていただけるとありがたいです。

次にRC造(鉄筋コンクリート造)の場合について、下図のようなイメージとなります。

冬場にコンクリートとウレタン断熱材の接触した面で結露の可能性はありますが現場でコンクリートに直接吹付けるウレタンで、コンクリートと密着しているため水蒸気を含んだ空気が入り込む余地があまりないように見えますが北面の壁内部でカビが生えるなどの事例はあります。

夏場の温度分布の例は結露がおきない場合の例を描きましたが、西面の壁において夕方16:00頃から壁面に対して垂直に日射が射した場合に時間差はありますが壁自体が高温になります。

この場合、室内側が強く冷房されているとプラスターボードの壁内側で結露が発生してボードが水分を含んだ状態になりカビが生えたりする可能性はあります。

空気線図で見る結露のイメージ

空気線図で結露が起きる時にどのような状態をたどるか冷房時の空気の状態変化をたどりながら確認しておきます。

青い線が冷房時の空気の状態ですが、まず例えば夏場において30℃60%の状態の点をとります。

その点から左へまっすぐ線を引いていき相対湿度100%の線とぶつかります。

そのぶつかった点から真っ直ぐ下へ線を引っ張って温度の目盛りに当たります。

そこの温度を読み取れば露点温度となります、おおよそ26℃であることがわかります。

冷房の温度設定が24℃だった場合さらに空気の温度が下がっていきますが湿度は100%のまま、露点温度に達して水蒸気から水分へ変化した結露水が連続して発生します。

この結露水は空調機のドレン管から排水されます。

ついでに暖房時の状態変化もみていくと15℃50%の空気を23℃まで暖めると相対湿度は32%まで下がります。

ビル管理法でも相対湿度は40%以上とすることが記載されており32%では乾燥し過ぎていることになります。

冬の場合は温度を上げるのと同時に加湿をしなければ良い環境にならないということがわかります。

今回はここまでにして、次回以降で店舗の内装工事でよく問題が発生する夏型の結露について考察していきます!