乾球・湿球から湿り空気の状態値計算

飽和水蒸気圧は温度の関数として求め、30℃では4.21kPa。相対湿度60％を掛けた水蒸気分圧は2.53kPaです。絶対湿度は0.622×水蒸気分圧÷(大気圧−水蒸気分圧)で0.622×2.53÷98.80＝0.01591kg/kg＝15.91g/kg(DA)。露点温度は水蒸気分圧から逆算して21.35℃、湿球温度は断熱飽和の関係を満たす温度として23.81℃となります。比容積は0.88m3/kg(DA)、比エンタルピは1.006×30＋0.01591×(2,501＋1.86×30)＝70.86kJ/kg(DA)、風量1,000m3/hが運ぶ水分は18.07kg/hです。

乾球30℃における相対湿度と各状態値

状態値の使いどころ

※参考計算です。材料の仕様・現場条件・適用される規準によって値は変わるため、製品資料と最新の規準で確認してください。

乾球・湿球から湿り空気の状態値計算の詳しい解説

湿り空気の状態が二つの値で決まるのは、圧力が定まれば温度と水分量の組み合わせで残りがすべて導かれるからです。実務で測るのは乾球温度と相対湿度、あるいは乾球温度と湿球温度の組で、そこから露点や比エンタルピを求めます。空気線図はこの関係を図にしたもので、計算はその図上の一点を数値で特定する作業にあたります。

判断が分かれるのは、どの状態値を制御の指標にするかです。人の快適性は乾球温度と相対湿度で語られますが、結露を避けたい場面では露点温度、冷却塔の能力を見る場面では湿球温度が効きます。冷房負荷の計算では顕熱と潜熱を分けて扱うため比エンタルピと絶対湿度が要ります。同じ空気でも、目的によって着目すべき値が変わる点を押さえておく必要があります。

見落とされやすいのは大気圧の影響です。相対湿度と乾球温度が同じでも、標高が高く気圧が低い場所では同じ相対湿度に対する絶対湿度が大きくなり、比容積も増えます。比容積が増えるということは、同じ風量でも運べる空気の質量が減るということで、送風機とコイルの能力に直接効きます。高地の施設では平地の設計値をそのまま使うと能力不足になります。

条件による違いも整理しておきます。湿球温度は蒸発冷却で到達できる下限で、乾燥した空気ほど乾球との差が大きく冷却の余地があります。逆に高湿度では差が縮まり、冷却塔や気化式加湿の効率が落ちます。露点温度を下回る表面があれば結露するため、冷水配管や外壁の内表面の温度と比較する必要があります。本計算は一般的な近似式によるもので、精密な測定や機器の性能保証には測定値と機器メーカーの計算を用いてください。

測定の方法によっても値は変わります。乾湿計で湿球温度を測る場合、球部を包むガーゼが乾いていたり、風速が不足していたりすると実際より高い値が出ます。電気式の湿度センサーは低湿度域と高湿度域で誤差が大きくなる傾向があり、定期的な校正が前提です。得られた状態値を負荷計算に使うときは、外気条件を年間のどの確率で超過する値にするかという設計用気象データの選び方も結果に効きます。過去の実測値と設計値を突き合わせて、前提が現実と離れていないか確認してください。

業界・現場での使い方

よくある間違い・注意点

• 相対湿度が同じなら水分量も同じと考える — 絶対湿度は温度で大きく変わり、30℃60％と20℃60％では水分量が倍近く違います。
• 標高を考えずに平地の値を使う — 気圧が下がると比容積が増え、同じ風量で運べる質量が減ります。
• 露点温度と湿球温度を混同する — 露点は結露の判定、湿球は蒸発冷却の限界という別の意味を持ちます。
• 顕熱だけで冷房負荷を見る — 潜熱を含めた比エンタルピの差で見ないと、除湿に必要な能力が抜けます。
• 近似式の値を保証値として扱う — 実機の性能は測定値と機器メーカーの計算で確認する必要があります。

関連する規格・公的資料

• 環境省 — フロン排出抑制法・温室効果ガス
• 経済産業省 — フロン類の管理・省エネ
• 資源エネルギー庁 — 省エネルギー政策
• 省エネルギーセンター — 省エネ診断・技術資料
• 日本冷凍空調工業会 — 冷凍空調機器
• 日本冷凍空調学会 — 冷凍空調の学術規準
• 空気調和・衛生工学会 — 空気調和設備規準
• 日本産業標準調査会 (JISC) — JIS規格
• 気象庁 — 気温・湿度の観測値
• 国土交通省 — 建築設備設計基準

※本ツールは公的基準に基づく参考計算です。医療・法務・税務の判断は最新の告示・規格および専門家の判断に従ってください。

よくある質問（FAQ）

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