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住宅の結露常識・非常識

はじめに
日本では住宅の結露でお困りの人々が多数いますが、解決する方法を紹介します。

結露のメカニズム
結露の発生原因は単純です。空気中に含まれる水蒸気が露点温度以下になると水分が凝結して水滴となります。それが結露です。温度差のある面において湿度と温度の関係にて発生します。
具体的には、ガラスの瓶の中に氷を入れ密閉して湿度が高く(50パーセント以上)、通常の室温(18℃以上)の部屋に瓶を置くとその外側に水滴がつきま す。これが結露です。水滴は必ず温度と湿度の高い面側に発生し、面材の物質内部やその反対側には発生しないのが物理学の法則です。この場合、なぜ水滴が瓶 の外側に発生するかについては、空気中に含むことが出来る水分量は温度により違いがあり、低温ほど水分を含むことができないからです。
瓶の内部ガラス面上の空気温度は、瓶内部温度より上昇するが、瓶の外部ガラス面上の空気温度は室温より低下します。通常の室温(18℃)では水分が空気に 気体として含まれていても、その瓶の外部面上で空気が冷されると、その空気に含まれる水分が飽和状態(湿度100%)になり水滴となりガラス面上に凝結す るのです。

結露防止対策
結露対策は単純です、2点しかありません。温度と湿度です。

1. 温度瓶の結露する側(ガラス外部面上)の空気温度を下がらないようにする。手法としては、ガラスをLOW-Eとする。またはガラスを温める。
2. 湿度瓶の結露する側(ガラス外部面上)の空気湿度を空気が冷されても結露しないほど下げる。(湿度25%以下)

在来工法住宅の結露
一般的な在来工法では室内で結露は起きなません。理由として気密性が悪いため自然換気しているからです。換気口を開けていても特にそこから冷風は入りませ ん。換気扇を回していてもツーバイフォーと比べて格段に冷風は入りません。気密性が劣るのは構造的な理由からです。この工法はツーバイフォー工法の様に 床・壁・天井が面でしきられ箱の組み合せになるのと違い、床・壁・天井に空気が回り易い構造となっています。
日本では気密という概念が最近まで無かったので在来工法では結露は余り気にされていませんでした。

日本の住宅業界の結露対策
日本の住宅業界では現在まで結露対策として、防湿層を設けて気密性を高め、セントラルヒーティングを装着し各室の温度差を詰め、ガラスはペアーガラス、グラスウールの密度は24キログラム以上にすれば良いとされてきました。これは結構効果を上げました。
しかしながら最近高気密にすればするほど、あらたな結露が生じました。業界もお客様もよく分からずに換気システムを装着すれば完璧だと言われています。換気システムとは何者でしょう。

なぜ換気システムなのか?
換気システムとは単なる換気扇の集合体です。換気扇の目的は室内の空気を屋外に圧送して室内の気圧を下げて外気を取り入れる機械です。バーコ等セントラル 換気システムとは単なる天井扇の集合体と変りありません。熱交換換気システムは空気を給排気する時に物理的に排気温エネルギーを吸気温エネルギーに移行す るシステムですす。しかしこのシステムは設備費が高額(一戸あたり200万円以上)の割に効果が低い為住宅業界では普及していません。結論として換気シス テムとは換気扇の集合体であって室内の空気の入替えの機械です。

高気密高断熱住宅
エネルギー問題を背景に、住宅業界の販売競争の影響を受け日本の住宅は高気密・高断熱化しました。現在の性能はすでに米国の住宅を上回りカナダの性能と肩 を並べました。しかし、高気密化にともなう処理しなければならない問題がある事に気が付いていませんでした。北米と日本では、暖房と換気システムが根本か ら違うのです。

北米では住宅室内の結露は存在しない。
北米の高気密高断熱住宅はなぜ結露を起こさないのでしょう。答えは暖房と換気にあります。北米の暖房換気システムは90パーセントが天然ガスによるフォースドエアーシステムまたはファーネスと言うセントラル暖房換気システムです。
日本では消防法の関係でこれらは使用出来ません。このシステムは室内のリターンの空気と外部からの空気を混ぜてファーネスで温めて室内に圧送するもので す。外部から新鮮な空気が温められて室内に入るシステムです。各部屋には壁に空気口(レジスターフード)はありません。冬は屋外の空気に含まれる水分の量 は少ない(外気温が低いため。;絶対湿度が低い)。
この水分の少ない空気を屋外より取り入れて、室内より水分を多量に含んだ空気をファーネスの燃焼室を経由して、排出します。従って屋内の湿度が下がりま す。またファーネスで温風を圧送するため室内が正圧(気圧が外部より高い)になるため、火を炊いていなくても空気は暖炉の煙突から外部へ出ていきます。こ のように室内の空気は外部へ、屋外の新鮮で乾燥した空気はファーネスで温められて屋内に入ります。

ベイパーバリア(防湿シート)
ツーバイフォー工法では、壁の防湿シート(ポリフィルム0.1mm)は、外壁の室内側、スタッド(柱)と石膏ボード(12.5ミリメートル)との間にテー プを用いて隙間なく密着します。防湿シートの上を石膏ボードで覆い密封します。更に石膏ボードの表面はビニールクロスで覆います。
床・天井の防湿層も同様に施工します。したがって防湿層内部である室内は気密性が高くなります。この密閉された室内で、ドアを閉めて一般的な換気扇を使用すると換気扇のモーターに負荷が大きくかかり、換気扇はブーンという異音に変化を起こしアンペアメーターが上がります。
しかし室内のドアを少し開けるとそこからは勢いよく空気が吹きこみ、換気扇の音は静かになり、アンペアメーターの針は下がります。またこの室内で薪ストー ブを使うとストーブの空気口より煙が吹き出し全く燃焼しませんが、室内ドアを少し開けると、そこから空気がやはり勢いよく入り、ストーブの空気口からは グォーンという音がして空気を吸込み激しく燃焼します。
私は今まで気密性の良い住宅を造ってきましたが、その中の1件で本物の暖炉を設置しました。室内には日本での常識で換気口を1ヵ個所ずつ付けたので、火は 大変よく燃えました。しかし暖炉はたいへん暖かいが、多量の空気を必要とし、換気口より多量の冷風が入り室温は格部位においてアンバランスとなりました。 室内換気口を閉めると火は消えます。暖炉は使用できなくなりました。またその部屋には天井扇が設置されていてそれを使用したり、隣室のキッチンのレンジ フードを使用すると、換気口と暖炉から冷風が入りました。換気口はシャッターを閉める事が出来ました。
しかし暖炉からは冷風は止まりませんでした。このように防湿層をきちっと施工し気密性を上げると空気欠乏や冷風の問題が生じます。

温室住宅
防湿シートで密閉された室内は全く温室と同じ状態になります。湿度が高くなります。防湿シートは温室の材料です。

高気密住宅の結露の実例
昭和63年までに当社の住宅ではツーバイフォー工法による高断熱・高気密化が終了しました。当時の高級住宅の暖房はナショナル社等の温水ファンヒーターに よるセントラルヒーティングが主流でしたが、徐々に北欧より紹介された温水ラジエターパネル方式(アガ社スゥーデン等)が、自然対流70%・輻射熱30% という性能を前面PRしながら急速に普及しつつありました。
それはたしかに強制温風方式のファンヒーターより居住性に優れていました。北海道でこのシステムは、輻射熱が薪ストーブを思わせ、現在では住宅暖房の主流となりました。
ところで当時これらのシステムは高価なので一般住宅では炎の見える(輻射熱のある)石油FFヒーターが採用されていました。特に高気密住宅では室内の空気 を燃焼に使わないFF方式(クリーンヒーター等)が良いと暖房メーカーでPRしていました。(結果的には室内の汚れた空気を燃焼に使い新鮮な外気を室内に 取入れたほうが正解だった。)当社の高気密高断熱住宅では当時10,000キロカロリー毎時のFFストーブ1台で24時間全室暖房していました。ドアは全 室オープンにしていました。それで暖房能力は十分でした。暖かい家だと評判でした。居間・寝室には、ロスナイ(現在の排湿用ロスナイとはちがう)を採用し ました。
ところがその年、お引渡のお客様30邸名中の7件よりその年の初冬から翌年春にかけて結露のクレームがでました。
その結露の状況は玄関ドア(当時アルミ断熱ドア)・和室・寝室・2階ホールの窓のペアーガラスに多量の水滴がつくものでした。結露している場所の温度は 18℃から20℃湿度は80%から100%でした。FFストーブのある居間は温度22℃から25℃で湿度は75%から85%でした。特に暖房を弱くし居間 の室温が下がると玄関ドアなど水が流れるように水滴がつきました。また居間の窓ガラスにも結露しだします。
7件のクレームの内、特にひどい3件の共通点は

1. FFストーブ1台で全室暖房
2. 暖房を弱くしている。(家が暖かいので石油を経済している人が多い。)
3. ストーブにやかんをかけている。(前の住まいの習慣でお湯を沸かしている。)
4. 全室ロスナイを止めている。(電気代がかかると言われる。)
5. 植木鉢が多い。
6. 寒いという理由で入浴時換気扇をつけていない。
7. 浴槽に水を溜めている。(洗濯用水のため。)
8. 家族が多い。
9. 洗濯回数が多い。室内で洗濯物を干している。
10. 調理する時レンジフードを使わない。(前の住まいの習慣)
11. 高湿度を好む。

等でした。その他4例は1から11までの要素を多数含んでいた。その中の1例では暖房がセントラルヒーティングで2から11までの要素を多数含んで いた。またそれらの要素が多数あっても暖房を大きくして換気を気にしているお客様(ヘビースモーカー等)には結露は生じませんでした。
後にこの結露の原因と解決策が分かりました。答えは、高気密状態では発生した水分は必ず100パーセント排出しなければならない。換気しなければならない。
また当然の事でしたが各室間の空気流通や全室暖房などで各部屋の温度差を小さくし、特にガラスをLOW-Eとしたり窓下を暖房してガラス面の温度低下を防 ぐ事も肝要でした。1度大変な結露が生じると室内の至る所に水分が蓄積されます。とくに衣類・寝具・家具雑誌等々に蓄積された水分を排出するには、毎日暖 房を全開にして換気扇をフル稼動させても1ヶ月かかりました。

非気密住宅で結露を生じない実例
私が18歳まで住んでいた住宅では結露はありませんでした。断熱材は少し入っていましたが、防風層・防湿層はありませんでした。非常に風通しの良い家でし た。厳冬期はいくら薪ストーブを炊いても体は、前だけ熱く背中は寒いのでした。朝、金魚鉢の水の表面が氷結して金魚が水中にじっとしていた。死んでしまっ たかと思いお湯を入れてやると金魚は動きだしました。ちなみに薪ストーブは石炭ストーブと並んで私が経験した暖房器の中で一番暖かい物だと考えています。
在来工法等で室内側に防湿層、外壁側に防風層を設置しないで施工すると気密性が特に悪くなる。断熱材を入れても風が通るので、断熱効果が落ちる。いくら厚 いセーターを重ねて着てもその上に防風コートを着なくては寒いのと同じです。風通しのよい住宅では暖房中はガラスに結露を生じることはありません。絶対湿 度の小さい外気(乾燥空気)が多量に流入します。特に薪ストーブを使うと燃焼のために多量の室内空気を使うため外気の流入があります。
部屋が乾燥しすぎるので、いくらやかんをかけ沸騰させ水蒸気を上げても焼け石に水です。部屋は乾燥(湿度20%以下)したままでした。ただし暖房を切ると ガラス面が凍結する場合もありました。なぜ結露が発生しないかと言うと、室内の湿度が20%以下に下がり、仮に室内側ガラス面が0℃であっても、その温度 が露点温度(空気中に水蒸気を含むことのできる温度)とならない為です。

不良断熱住宅の結露の実例
昭和57年私が社長に就任してまもなく函館市新川町大島邸にて結露のクレームが発生した。この住宅はその5年ほど前に在来工法で新築したものでした。現場 は近隣商業地域の住宅密集地で幅1メートルの路地を約20メートル入った約30坪の敷地に35坪総2階建でした。その建物は4方3階建等それより高い建物 に囲まれていた。屋根は勾配の小さい切妻で小屋の内部の高さは、高い所で約1.2メーターほどありました。冬期間は屋根には雪止があり周辺の事情にもより 多量の雪がありました。
小屋断熱は100ミリメートル厚のグラスウールでした。小屋換気は軒の出が隣地との関係で出せず、不十分でした。結露の状況は2階の天井全面から水がぼたぼた落ちてくるのです。私は小屋に入って異常に湿度が高いのに驚きました。
また懐中電灯で野地を照らして目を疑いました。なんと野地板の裏側すなわち小屋内側の面全体に今にも落ちそうな大粒の水滴がびっしり付いていました。信じられない見たことの情景でした。
小屋の温度は18℃湿度100パーセントでした。このクレームの原因は、小屋換気が不十分、小屋断熱不十分でした。
また高気密高断熱住宅で施工時なんらかの事由で断熱材を入れ忘れると、必ずその面にひどい結露が生じます。これについては恥ずかしながら当社でも実証経験済です。

排湿用ロスナイ
三菱電気の排湿用ロスナイの価格は約4万円とてごろです。これは熱交換換気扇です。熱交換率は65%とまあまあですが換気能力約53立方メートル毎時と少ない。当社では湿度計を確認しながら24時間運転をお客様に薦めています。

ツーバイフォー住宅は結露しやすい。
日本では、ツーバイフォー住宅は北米の気密断熱技術を研究してカナダのR2000住宅の性能まで到達しました。
R2000住宅は非常に気密性に優れています。換気回数は0.5回毎時以下です。気密性が優れていると言うことは室内の空気(湿度の高い)が外部へ出なく、室内に滞留すると言うことです。
日本では暖房は温水セントラルヒーティング、換気はバーコ(セントラル換気システム)です。バーコは換気扇です。換気扇は室内を負圧(屋外より気圧が低 い)にするため、換気口より新鮮で乾燥した空気(ただし冷たい)が入ります。換気扇により室内が冷されるのを嫌いスイッチを切るお客様が多数おりました。

高気密住宅は結露しやすい
いくら窓をハードウインドウのUVカット3層ヒートミラーとしたり、壁屋根をウレタンパネル(Rコンパネルスパーシェル)にして高断熱化しても高気密にしなければ、高断熱の性能が落ちます。従って高性能住宅は一般住宅に比べ結露しやすいのです。

外壁通気層工法の謎
多くの日本の住宅メーカーは通気層工法は結露防止に役立つとカタログに書いています。私はこの事に疑問があります。それがなぜ結露防止なのか分かりませ ん。北米の住宅には通気層はありません。結露もありません。しかし弊社では通気層工法の見た目のイメージが良いので以前より採用しております。
クボタ等数社のサイディングメーカーの研究室によるとサイディングの凍害防止の為に通気層工法がサイディングメーカサイドで開発されたとの事です。ただしデュポン社のカタログには通気層工法は結露防止する。と記載されています。

シージングボードの謎
一部の住宅メーカーでは構造用合板は透湿性が悪く結露を起こす。しかしシージングボード(12mm)は透湿性が良く室内壁体内の湿気を通気層を経由して排出するので結露は起きないとしている。
現在の住宅では壁体内に湿気が入らないように防湿層を慎重に施工して高気密にしています。米国ではシージンボードの類似品(19mm)の紙のボードが有り ます。このボードは価格は安いが強度が小さく品質が良くない為、安価な建売住宅でしか使用されません。一般的な住宅では最低でもOSBを使用し高級住宅で は必ず構造用合板を使用します。
ところでシージングボードメーカーでもこれには透湿性・通気性が優れていると説明しており結露を起こさない。しかしながらどれだけのその性能があるのか、 重要な部分を具体的に説明しません。重要なのは現実の高気密住宅で壁内シージングボード内側の水蒸気圧と通気層内の水蒸気圧の差がどのくらい有るかメー カーは説明していません。透湿抵抗のみ強調し水蒸気圧についてはふれていません。
したがって湿気がどちらからどちらへ移動するか、移動できるか分かりません。私はこれらは恣意的なメーカーのセールストークだと思います。

シージングボードメーカーの説明
別記シージングボードと内部結露の疑問に記載

タイベックの謎
タイベックはデュポン社の製品です。デュポン社のカタログによると、透湿性をそなえた素材だから結露が防止できる。透湿性はアスファルトフェルトの40倍 以上の性能があり、室内の水蒸気が壁内に流入しますが、タイベックがこの水蒸気を外部に通過させしまう。結露をシャトアウトできる、と記述されている。

超高気密住宅の結露対策
高気密住宅は当然高断熱仕様なので第一の結露原因の温度差によるものは考慮しなくて良い。では第二の原因である室内の高湿度(60%以上、室温18℃の場合)の解消です。答えは簡単です。除湿すれば良いわけです。
エアコンがすぐ思い付きますがイニシャルコスト、ランニングコストを考慮すると不採用です。熱交換換気システム(200万円以上)はエアコンよりそれぞれのコストが上回り非現実的です。
エアロバーコシステム(50万円)を含む換気システム(換気扇の集合体)もイニシャルコストは高い。では一般の換気扇(2万円)はコスト面では問題ない。 しかし1ヵ所の換気口ではそこから強烈な冷風が入る。換気口を閉めると換気扇のモーターが焼ける。では排湿用ロスナイ(4万円)はコスト面と冷風について は問題はないが排湿能力(53立方メートル毎時)が不足。ちなみに一般の25センチ換気扇は720立方メートル毎時
です。

結論
排湿用ロスナイと一般の換気扇の併用です。ただし一般の換気扇を使用するので冷風の件で換気口の改良が必要です。各室の換気口はエアロバーコ用の吸気口を使います。
外部の空気取入れ口は、サイディング面ではなく通気層からとします。通気層からの吸気ですが、冷風の状況により吸気口は閉めます。全室暖房をして、各室のドアは開けておき空気の流通を良くし、温度差を少なくします。
各室の温度と湿度(40%以下が望ましい)を考慮しながら換気扇・換気口の開閉を人間が考えます。またファンヒーターの場合は暖房の強弱も考慮します。
また湿気発生を極力押さえる努力も必要です。このように多少住まいする人の努力は必要ですが、室内快適ローコスト建物に良いわけですから、知恵を使う必要があります。高額なシステムを使うかどうか考えて下さい。
なお現在当社では小屋裏スペースより吸気するシステムを考案中です。

  • 米山吉紀さまのコメント [2019年7月29日 13:00]

    記事を読ませていただきました。さすがは北海道の業者さんなので結露対策のは詳しいですね。私も山梨で小さな工務店をしております。冬は寒くなるのですが、一般の工務店や設計事務所ですとあまり断熱対策は進んでいないようです。私のところは外張断熱か内断熱ウレタン吹きで施工しています。知識がない職人が多く最初は苦労しました。そこでウレタン吹きについて知恵を貸していただきたいのですが、一番最初に施工したウレタン吹きの住宅がひどい結露で原因不明です。色々聞いたりしたのですが通気性のないウレタンだからという業者がいて、2件目からは通気性のあるウレタンを施工しています、それからはひどい結露はありません。この判断で正しいのでしょうか?一番最初のお客さん(5年前くらいに施工)に対策したいのですがどのような方法がいいか困っています。よろしければ考えを聞かせてください。

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