除湿能力・コストの比較【エアコン、除湿器、熱交換換気、エコカラット、デシカ】

夏の除湿にはコスト(電気代)がかかるものですが、湿度を下げる方法としては、エアコン、除湿器(コンプレッサー式、ゼオライト式など)、全熱交換型第一種換気システム、エコカラットなどの調湿材、デシカなど、さまざまなタイプがあります。

ここでは、これらの除湿能力と費用対効果(初期費用を除く)について検討してみたいと思います。

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夏、換気によって侵入する水分量はどのくらいか?

コスト比較に入る前に、高温多湿な空気にどれだけ水分が含まれているのか、それを換気時に快適な空気にするためにどれだけの量を除湿する必要があるのかを確認したいと思います。

水分量は、絶対湿度(g/m3)で確認でき、絶対湿度は相対湿度と気温から算出できます(気圧は常に 1 気圧と仮定)。相対湿度は 1 日の間で大きく変動しますが、絶対湿度はそれほど変化がありません。

東京の気象データを確認すると、2018年の夏の絶対湿度はおおむね 21 g/m3 程度でした。ちなみに確認したなかでの最大値は、8 月 6 日の朝 8 時(気温 29.9 度、相対湿度 83%)で 25 g/m3 でした。

室内空気の目標を室温 27 度、相対湿度 60% とすると、その絶対湿度は約 15 g/m3 です。

つまり、この室内環境を維持するためには、換気時に空気 1 m3 あたり 6 g (最大時 10 g)の水分を除湿する必要があることになります。

仮に 24 時間換気の量を 180 m3/h とする(注)と、1 時間あたり 1,080 g(最大時 1,800 g)の水分を除湿する必要がある計算になります。1 日に換算すると、約 26 L です。

実際には炊事や入浴や人体などからも水分が発生するため、夏に快適な空気を維持するためには相当な量の水分を除湿する必要があることがわかります。ちなみにこれらの水分は 4 人家族で 1 日 9.4 L とのこと(『最高の断熱・エコ住宅をつくる方法』p.226)。

これもそのまま考慮すると、平均して 1 時間あたり 1.5 L の除湿能力が必要、となります。

なお、上記計算ではすべての換気空気が換気システムを経由することを想定していますが、計画換気外の漏気がある場合には除湿がかなり難しくなることが想像できます。湿度管理には、高気密であることは欠かせません。

この換気量は一条工務店のロスガード90の風量仕様を参考にしました。1 時間に 0.5 回の換気回数で計算すると、35 坪(116 m2)の気積は 2.4m x 116m2 = 278m3 となり、必要換気量は 278 x 0.5 = 140 m3/h となりますが、換気不足にならないよう、通常は多めに設計されているのでしょう(有効換気量率の関係?)。ちなみにわが家のレンジフードは住宅の常時換気を代替するモードを選択できるのですが、その仕様風量は 170 m3/h でした。

除湿方法ごとの性能を比較する

続いて、除湿方法ごとに、1 時間あたりの除湿量、消費電力、効率(除湿量/消費電力)について比較してみたいと思います。

電気代で比較したい場合は、消費電力(W)を 1000 で割って kW に換算し、1 kWh あたりの電気料金の単価(30 円とか)を掛け算すると 1 時間あたりの電気代が計算できます。

除湿器の除湿性能

一番売れているらしい除湿器(シャープ CV-H71)のスペックを確認すると、1 日あたりの除湿能力 6.3L、消費電力 165W とあります。

1 時間あたりのデータは以下のとおりです。

除湿量:260 g
消費電力:165 W
効率:1.6 g/W

この除湿器はコンプレッサー式なので、他のタイプ(ゼオライト式、ハイブリッド式)よりは消費電力が小さく高効率なほうです。
しかし、これだけで家中の全除湿をするとなると明らかに能力不足で何台も必要ですし、うるさいので現実的ではありません。除湿器は基本的に狭い空間用と考え、エアコンがある部屋ではエアコンを使ったほうが効率的でしょう(詳細は次節)。

エアコンの除湿性能

エアコンの除湿は補助的な機能なので、メーカーの説明書には除湿量が記載されていません。2009 年と古いデータですが、東京電力 技術開発研究所の調査(PDF)で冷房能力 2.8kW のエアコン(COP 4.95)における除湿量の実測値(除湿量、コスト)が紹介されています。

この資料から計算すると、1 時間あたりのデータは以下のようになりました。

冷房運転時
除湿量:2.3 kg
消費電力:480 W
効率:4.8 g/W

ドライ(弱冷房除湿)運転時
除湿量:1.1 kg
消費電力:180 W
効率:6.1 g/W

再熱除湿運転時
除湿量:1.5 kg
消費電力:650 W
効率:2.3 g/W

冷房は温度が同時に下がるので同一に比べることはできませんが、除湿器を圧倒的に上回る除湿能力があることがわかります(再熱除湿でも除湿器より高効率です)。

このデータのエアコンの冷房能力が 2.8kW(10 畳用)でしかないことを考えると、エアコンには家中の湿度をコントロールするのに十分なポテンシャルがありそうです。

全熱交換型換気の除湿性能

全熱交換型の換気システムでは、湿度を交換することで室内の空気の湿度を維持する効果があります。厳密には除湿しているわけではありませんが、効果としては夏は除湿されるようなものです(冬は加湿)。

どの程度の湿度を交換してくれるのかというと、一条工務店で採用しているロスガード 90 では夏に湿度を 80% 回収するそうです。わが家の全館空調より高性能ですが、これについて検討してみたいと思います。

先ほどの仮定条件で換気空気中の 80% の水分が回収されるとすると、その除湿量は約 860 g/h にもなります。消費電力は 68W なので、1 W で約 13 g の除湿も行ってもらえる計算になります。

1 時間あたりのデータは以下のとおりです。

除湿量:860 g
消費電力:68 W
効率:13 g/W

一見すると非常に効率的です。

しかし実際には、全熱交換型換気で熱交換されるのは全換気量のうちの一部だけ(詳細記事)という問題があります。その割合を仮に 50% とし、残りは外気の湿度がそのまま入ってくると考えると、1 時間に約 0.9L の水分が回収されるとしても、侵入する水分は通常の倍の約 2.2L もある計算になります。

これでは結局 1 時間に 1.3L の水分が増えることになるので、実質的な除湿効果はないどころかマイナスということになってしまいます。このことからは、実は全熱交換型のメリットは大きくない、あるいは全熱交換型換気以外の換気量を減らすことがいかに重要かということがわかります。

上記の仮定が正しければ、トイレを 1 箇所にして風呂の常時局所換気を止めるなどすれば効率的な除湿が期待できそうですが、そうでもしなければ特にメリットはないかもしれません。

デシカホームエアの除湿性能

ダイキンから全館調湿・換気ユニットとしてデシカホームエアという商品が展開されています。高額になるうえ本体とダクトにスペースを取られ、冷暖房が別途必要になるので普及はしていませんが、鵜野日出男氏のブログを読んでいた方ならご存知かもしれません(以下参考記事)。

ユウキ邸の年間空調+デシカ電気代=5万7000円(33円換算で) (上): 鵜野日出男の今週の本音2013〜2015
ユウキ邸の年間空調+デシカ電気代=5万7000円(33円換算で) (上),高気密住宅

1 時間あたりのデータは以下のとおりです。

除湿量:2.7 kg
消費電力:520 W
効率:5.2 g/W

全館空調並みに初期費用がかかりそうなのが難点ですが、エアコン並みの除湿能力、効率があるのに温度が下がらず、夏場でも相対湿度 40% 台を維持できるところが魅力的です。

エコカラットプラスの除湿性能

調湿効果のある内装材はどうでしょうか。調湿壁紙や珪藻土などもありますが、これらのうち効果が高いとされているのは、珪藻土の 5~6 倍の吸放湿量を誇るエコカラットプラスです。

実験データから計算すると、10 m2 の 1 時間あたりのデータは以下のとおりです。

除湿量:167 g
消費電力:0 W
効率:∞

電気を使わないのでランニングコストはかかりませんが、効果は面積に比例し、効果を得るにはかなりの面積が必要になります。また、調湿材は吸湿を終えたら放湿する必要があるため、一時的な高湿の緩和はできても、常時入ってくる湿度を吸収し続けることはできません。効果はあくまで補助的なものでしょう。

まとめ

以上の結果をまとめると次のようになりますが、数値の条件は同じではありません。タイプにより得意不得意な環境条件があり、それによって数値は大きく異なる可能性があります。各方式ごとの特徴を踏まえながら、参考程度にご覧ください。

除湿方法別の能力とコスト

この表だけ見ると全熱交換型第一種換気がもっとも効率的ですが、併用する局所換気の割合をいかに減らすかが課題になります。

一般的に除湿を最も効率的に行うことができるのはエアコンです。ただし、エアコン(全館空調を含む)が効果的といっても、温度を下げずに常に除湿を行うことは困難です(冷房がすぐに効いてしまう高断熱住宅では特に)。かといって再熱除湿(暖房併用)は電気代がかかるので、あえて冷房がすぐに効かないように風量を絞ったり、あえて日射熱を取り入れつつエアコンで除湿する方法もあるようですが、コントロールは難しそうです。

予算や設置スペースに問題がない場合、デシカホームエアは有力な選択肢になるかもしれません。このような設備を安価に導入できるようになればいいのですが。

参考記事:
第一種換気と第三種換気 – 特徴とコスト、デメリット
木材やエコカラットなどの調湿効果に対する疑問
気密性能はどこまで求めるべきか(C値)

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