顕熱と潜熱とは – それぞれの違いを解説 –

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こんにちは。
空調設備設計に携わっていていきなり躓く顕熱と潜熱。
主に熱を媒体として空調設備の設計を行う。
それを踏まえるとその熱の要素構成要素である顕熱と潜熱を理解することは必須だろう。

今回は顕熱と潜熱の違いおよびそれぞれの計算方法について紹介する。

顕熱とは

顕熱とは主に乾球温度の変化を示す。
例えば図示するように空気が火で暖まったり逆に冷やされたりするような空気の変化のことを言う。
他にも身近なものとしては以下のようなものだろうか。
・太陽の日射による空気の温度上昇。
・パソコンからの機器発熱による周囲の空気温度上昇。
・自動販売機などの機械からの発熱による周囲の温度の上昇。
・人の呼吸等による温度の上昇。
他にもたくさんの要因はあるがこれらが比較的イメージしやすいだろう。

潜熱とは

続いて潜熱について紹介する。
潜熱とは絶対湿度が変化するような熱のことをいう。
前項で紹介した顕熱とは異なり潜熱は若干イメージしづらいかもしれない。
これだけだとわかりづらいので先ほどと同様に一例を紹介する。
例えば夏場に室内を冷房し窓面が結露した場合だ。
この場合は結露は窓の外表面側にできるわけだが温度が低くなるほど空気が持つことができる水分量が少なくなる。

保持可能な水分量が少ない空気がさらに冷やされるともともと温かかった空気の時に持っていた水分がオーバーフローする。
オーバーフローしたということは空気の持っている水分の絶対量が減少したということだ。
この変化を潜熱という。

他にも人の呼吸にも潜熱が発生している。
手を覆いかぶせてハーッハーッと息をするとだんだんと手が湿ってくるだろう。
人の呼吸により湿度に影響が発生し結果的に潜熱が発生する。
他にも加湿器や除湿器といった機器も意図的に潜熱を発生させている。

顕熱と潜熱が同時に変化することはあるのか

顕熱と潜熱が同時に発生することは大いにあり得る。
例えば先ほど紹介した人の呼吸だが潜熱が発生すると同時に顕熱も変化している。
手を負いかぶせてハーッハーッと息をしたときに手が湿ると同時に息が温かく感じられるだろう。
潜熱だけではなく温度(顕熱)の変化も同時に発生しているためだ。

顕熱と潜熱の計算方法

風量と温度差、絶対湿度差の3つの要素がわかっている場合における顕熱と潜熱の計算方法を以下に記す。

顕熱[kJ/h] = 空気密度[kg/m3] x 風量[m3/h] x 温度差[℃]
潜熱[kJ/h] = 水蒸発潜熱[kJ/kg] x 空気密度[kg/m3] x 風量[m3/h] x 温度差[kg/kg]
但し
空気密度 = 1.2[kg/m3]
水蒸発潜熱 = 2,500[kJ/kg]

空気線図上の顕熱、潜熱の動き

空気線図上における顕熱、潜熱の動きについて紹介する。
空気線図がよくわからない方はこちらをまず確認されたい。

顕熱が変化すると乾球温度が変化するため空気線図上は水平方向へ空気が動く。
一方潜熱が変化すると絶対湿度が変化することとなるため空気線図上は垂直方向へ空気が動く。

もし顕熱と潜熱が同時に発生する場合は空気は水平垂直のみならず斜めに動くこととなる。

まとめ

今回は顕熱と潜熱の違いおよびそれぞれの計算方法について紹介した。
顕熱と潜熱の考え方は1度慣れてしまえばそんなに難しいものではない。
しかし慣れるまでに時間がかかるので繰り返し学習し定着いただければと思う。

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