湿度の決定要因

厳冬期、我が家の２階の外窓は結露し凍結しますが、１階の外窓は結露せず凍結しません。（内窓は１・２階ともに結露せず）結露の原因を探るため、昨年１１月、１階と２階の温度と湿度を次の３か所で調べました。（a）室内（b）外窓と内窓の間の空間（c）外気。　その結果、次のことがわかりました。（１）気温は、室内と外気は差なし、外窓と内窓の間は２階が平均１度高い（日が射すと差が広がる）。（２）湿度は、室内・外気共に２階が平均６％高く、外窓と内窓の間は２階が平均約３０％高い。そこで質問ですが、外窓と内窓の間の空間は、１階と２階で、気温はほぼ同じなのに湿度に３０％もの差が出るのはなぜでしょうか。湿度は、室内・外気共に２階のほうが６％高いので、窓間も同程度だけ高くなるのなら理解できるのですが。

質問者からの補足コメント

• 窓間の気温と湿度について、１１月２５日の計８回の具体的な測定値を補足します。使用した湿度計の示度が９０までしかないので、「湿度９０」は「湿度９０以上」とお考えください。数値は順に「１階気温、２階気温、１階湿度、２階湿度」です。この日の天候は晴れ、窓は１・２階とも西向きです。① 0.5, 2.5, 60, 90　② 3.5, 5.5, 33, 79 ③ 8, 9, 23, 72 ④ 8.5, 11, 20, 61 ⑤ 9, 24, 23, 38 ⑥ 3, 5, 38, 85 ⑦ 1.5, 3.5, 58, 90 ⑧ 1.5, 3.5, 48, 90 。 使用したのは２台の温湿度計（EMPEX社の 'SUPER EX SENSOR' という市販の日用品）ですが、同じ条件下では示度に差がほどんどないことを確認しています。

  No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/03/31 16:04

• （１）我が家は暖房用のストーブは１階に１台のみです（強制排気式のＦＥストーブ）。１階と２階は階段を通じて対流が行われますので、２階居室のドアを開放しておくことで、１階居室と２階居室はほぼ同じ気温と湿度が保たれます（湿度は２階が約６％高い）。
  （２）食事・就寝・入浴・調理・洗濯など、湿気を生じる活動の大半は１階で行われますので、対流が行われなければ１階のほうが多湿になると思われます（乾燥防止のためストーブには常時水の入ったやかんをのせています）。２階にはパソコンと音響機器しかありません。
  （３）１１月２５日の温度・湿度の測定時間は次の通りです。①8:20 ②9:50 ③11:30 ④13:15 ⑤14:20 ⑥16:30 ⑦18:00 ⑧20:00
  （４）温度・湿度の測定後、窓間の湿気を取り除くため、内窓を１０分間ほど解放しています。

  No.2の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/03/31 20:53

• （１）確かに⑤のみ絶対湿度が他よりも高くなっています。⑤の測定時刻は１４時２０分です。この日は朝から晴れていて、この時間帯は西向きの窓は温室効果で高温になったと思われます。他にも午後晴れた日がありましたので、数値を記します。①2, 2, 50, 75 ②4, 5, 39, 69 ③6, 7, 35, 65 ④7, 7, 37, 53 ⑤7, 7, 33, 40 ⑥6, 15, 28, 23 ⑦3, 4, 39, 48 ⑧2, 3, 44, 83。⑥の絶対湿度は他と比べてどうでしょうか。（２）今冬２階ホールのみ内窓を２重ガラス窓に替えましたが、外窓の結露は全く改善しませんでした。次はためしに外窓のガラスを真空ガラスにするか、それともホールの換気口に換気扇を設置するか思案中です。２階の外窓が輻射冷却の影響で１階よりも低下する傾向があるとの指摘はとても参考になりました。

  No.4の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/04/01 09:35

• （１）「気温は、室内と外気は差なし」とは「気温は、１階室内と２階室内、１階外気と２階外気とでは差がない」という意味です。（２）室内と窓間の比較データは、期間は少し異なりますが（１１月２１日まで）、平均値は次の通りです。（①～④が気温、⑤～⑧が湿度、①②⑤⑥が室内、③④⑦⑧が窓間、①③⑤⑦が１階、②④⑥⑧が２階です。）①20 ②19 ③10 ④11 ⑤44 ⑥50 ⑦54 ⑧79。測定時刻は早いもので７：３０、遅いもので２３：４５です。ついでに外気のデータも。気温（１階・２階）、湿度（１階・２階）の順です。8, 8, 58, 64。（３）最後に結露した時のデータですが、これは窓間のデータしかありません。順番は外気データと同じです。9, 9, 66, 84。結露したのは２階だけです。天候は雨または曇りです。湿度計の示度は９０までしかありませんので、結露時の湿度は実際は８４より高いと思います。

  No.6の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/04/01 13:47

• 正午の気温が同じく２０度で、湿度の異なる二つの部屋（１階４０％、２階５０％）の気温が、１７時に１０度、２１時に０度まで下がった場合、二つの部屋の湿度はそれぞれ何パーセントになるのでしょうか。

    補足日時：2015/04/03 06:26

No.5 ベストアンサー 回答者： lupan344 回答日時： 2015/04/01 10:02

補足ありがとうございます。

①１階2.0℃50％RH→絶対湿度0.0022kg/kg'、2階2.0℃75％RH→0.0033kg/kg'
②１階4.0℃39％RH→絶対湿度0.0020kg/kg'、2階5.0℃69％RH→0.0037kg/kg'
③１階6.0℃35％RH→絶対湿度0.0020kg/kg'、2階7.0℃65％RH→0.0040kg/kg'
④１階7.0℃37％RH→絶対湿度0.0023kg/kg'、2階7.0℃53％RH→0.0033kg/kg'
⑤１階7.0℃33％RH→絶対湿度0.0020kg/kg'、2階7.0℃40％RH→0.0025kg/kg'
⑥１階6.0℃28％RH→絶対湿度0.0016kg/kg'、2階15.0℃23％RH→0.0024kg/kg'
⑦１階3.0℃39％RH→絶対湿度0.0018kg/kg'、2階4.0℃48％RH→0.0024kg/kg'
⑧１階2.0℃44％RH→絶対湿度0.0019kg/kg'、2階3.0℃83％RH→0.0039kg/kg'
となります。
⑥については、④～⑥まで絶対湿度が下がっています。（空気流通などで除湿されているようです）
1階も夜に近づくにつれ除湿傾向にありますが、2階よりは安定しています。
2階は、夜になるにつれて絶対湿度が高くなり、昼間は除湿される傾向にあります。
やはり、窓間の気密性に問題があるのではないでしょうか？（日射・輻射の影響が大きく、昼間は空気が膨張して室内に放出され、夜間に近づくと、空気が縮小して、室内の空気を吸入している可能性があります）

この回答へのお礼

計算ありがとうございました。確かに、昨年リフォームした２階ホールの内窓は気密性があまり良くありません。今年３月初めに１・２階すべての居室の内窓をもう少し気密性の高いメーカーのものに替えましたが、効果はいま一つといった感じです。引き違い窓なので気密性には限界があります。２階のほうが日射・輻射の影響が大きいために結露しやすいというのは納得できます。

お礼日時：2015/04/01 10:55

No.7 回答者： lupan344 回答日時： 2015/04/04 10:47

１階　20℃、40％RH、絶対湿度0.0058kg/kg’

２階、20℃、50％RH、絶対湿度0.0073kg/kg’
それぞれ10℃になって、絶対湿度一定の場合
１階　10℃、76.2％RH、絶対湿度0.0058kg/kg’
２階、10℃、95.7％RH、絶対湿度0.0073kg/kg’
それぞれ0℃になった場合
１階　0℃、100％RH、絶対湿度0.0038kg/kg’
２階、0℃、100％RH、絶対湿度0.0038kg/kg’
0℃の場合は、露点温度以下ですから、除湿されます。

この回答へのお礼

ありがとうございました。これで２階外窓が結露するもう一つの理由が分かりました。２０℃では１０％だった湿度差が１０℃では約２倍の湿度差になるのですね。過去のデータと、ネット上で見つけた相対湿度・絶対湿度換算サイトを利用して相対湿度と絶対湿度の平均値を出したら次のようになりました。（　）内は絶対湿度です。①１階窓間：１２℃・５２％（５．６ｇ）②１階居室：２０℃・４５％（７．８ｇ）③２階居室：１９℃・５０％（８．２ｇ）④２階窓間：１３℃・７８％（８．９ｇ）。１階居室で発生した水蒸気が２階居室に上昇したあと、２階窓間に漏れ出て滞留しているようです。

お礼日時：2015/04/04 13:09

No.6 回答者： fxq11011 回答日時： 2015/04/01 12:25

＞１）気温は、室内と外気は差なし

で窓が凍結する？、ならば、その時は室内が氷点下ということになりますが？、そんなところで生活しているとは思えませんが
ふつうに考えられるのは、室内の空気が２枚のガラスの間に流入、夜間外気温低下で冷却され、相対湿度が高くなる。
室内の気温と外窓、内窓の気温の差について表記がありませんが・・？。
昼間、および夜間？凍結時、の上記データがあれば、今少し状況がつかめるかも。

No.4 回答者： lupan344 回答日時： 2015/03/31 22:45

お礼ありがとうございます。

良くデータを見てみると、⑤のデータだけおかしいような気がします。
２階の窓間の温度24℃はおかしくは無いですか？
それ以外は、絶対湿度は安定しています。
測定器が2台だとすると、器差があると思いますが、実際に結露がおきている以上、それほどデータに間違いは無さそうです。
2階の窓間の相対湿度が90％ならば、外側のガラスの表面温度は露点温度に達して、結露がはじまっていたはずです。
塀や、木などによって、輻射冷却の影響で、夜間に外側のガラス温度だけが、1階より低下する可能性はあります。
また、2重サッシの内窓の密閉性の問題で、室内湿度変動に敏感に窓間の空気が応答する可能性もあります。
内窓の密閉性を高めて、再度実験してみるのも良いでしょう。

No.3 回答者： lupan344 回答日時： 2015/03/31 18:08

補足で提示されたデータから絶対湿度を算出すると、以下のとおりです。

①１階2.5℃60％RH→絶対湿度0.0027kg/kg'、2階2.5℃90％RH→0.0041kg/kg'
②１階3.5℃33％RH→絶対湿度0.0016kg/kg'、2階5.5℃79％RH→0.0044kg/kg'
③１階8.0℃23％RH→絶対湿度0.0015kg/kg'、2階9.0℃72％RH→0.0051kg/kg'
④１階8.5℃20％RH→絶対湿度0.0014kg/kg'、2階11.0℃61％RH→0.0050kg/kg'
⑤１階9℃23％RH→絶対湿度0.0016kg/kg'、2階24.0℃38％RH→0.0070kg/kg'
⑥１階3℃38％RH→絶対湿度0.0018kg/kg'、2階5.0℃85％RH→0.0046kg/kg'
⑦１階1.5℃58％RH→絶対湿度0.0024kg/kg'、2階3.5℃90％RH→0.0044kg/kg'
⑧１階1.5℃48％RH→絶対湿度0.0020kg/kg'、2階3.5℃90％RH→0.0044kg/kg'
計算上は、2階の窓間の絶対湿度が、1階の2倍ある事になります。
たとえば、⑧のデータで１階の室温が25℃とすると、窓間の絶対湿度と室内が同じならば、1階が25℃10.2％RH、2階が26℃21.2％RHとなります。
相対湿度の差は、約11％です。
実際の相対湿度の差は６％ですから、やはり2階の窓間が室内より高湿度になっているようです。
窓間に、水の侵入等は無いでしょうか？
何か、絶対湿度が上がる原因があると思います。

この回答へのお礼

窓間の絶対湿度が１階と２階で大きく異なる（①1.52倍～⑤4.38倍）ことが分かりました。ありがとうございました。（⑧のデータをもとに、居室の相対湿度の推定値をも示していただきましたが、残念ながら、計器が二つしかなかったために実測値との比較はできません。１階居室と２階居室の相対湿度差６％というのはあくまでも平均値ですので。）２階外窓は長年にわたり結露を繰り返してきたため、外壁内部の断熱材に水分が浸透した可能性があります。ただそれでも、１階の外窓はなぜ結露しないのか疑問は残りますが。

お礼日時：2015/03/31 22:24

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2015/03/31 15:28

まず、（２）に「湿度は、室内・外気共に２階が平均６％高く」とありますが、これはあり得ません。

少なくとも、同じ条件なら「外気」は同じはずです。異なる湿度計で測っているなら湿度計間の誤差だと思いますし、同じ湿度計なら測定条件が異なっているのだと思います。まず、ここの改善が必要でしょう。

　上記を保留とした上で、結露の差は「内窓と外窓との間の空気が、どういう条件で挟み込まれたか」ということに依存していると思います。
　２階の方が、水蒸気含有量が多い状態で封じ込まれ、同じ外気条件で結露量が多くなるということだと思います。それが、（２）の「外窓と内窓の間は２階が平均約３０％高い」という結果なのだと思います。
　２階で、加湿器や石油ストーブ（石油の燃焼で水蒸気が発生する）を使っていませんか？　ストーブにやかんを載せていませんか？　寝室が２階なら、寝ている人間からかなりの水分が発生します。

　１階では、まさか床暖房ではありませんよね？　そうならかなり乾燥しているはず。冷蔵庫やテレビ、照明器具など、発熱源が多いので、相対的に２階よりもストーブの使用量が少ないのかもしれません。また、就寝中には人気がなくて人間からの水分が発生せず、かつ冷蔵庫、電話機、パソコン類、家電の待機電力などの発熱が結構あって気温もそれほど下がらないとすると、明らかに結露はしにくいでしょう。

　なお、上記の温度・湿度は昼間に測っていると思いますが、結露は夜中・明け方に発生しますので、そのときの条件を的確に把握しないと、真の原因にはたどり着けないと思います。

　上記のような、空気中の水蒸気量が異なる理由を探してみれば答が推定でき、その推定の裏付けデータを実測で確認できれば検証できると思います。

No.1 回答者： lupan344 回答日時： 2015/03/31 14:25

具体的な、温度と湿度（相対湿度）を補足された方が良いです。

一般的には、絶対湿度が同一であれば、乾球温度と相対湿度は一定の関係になります。
具体的な数値を補足されれば、絶対湿度が算出できるので、原因の特定が可能になります。