雨水利用計算機

雨水利用計算機とは？

雨水利用計算機は、屋根（または任意の集水面）が一定量の雨からどれだけの水を集められるかを見積もります。屋根に降った雨は地面に染み込まず、勾配に沿って流れ、雨どいへ、縦樋を下り、計画すれば雨水管ではなくタンクや樽へと入ります。この計算機は、測ったり調べたりできる3つの数値——集水面積、降雨量、そして流出効率——を、現実的に貯められる水量に変換します。

これは、雨水タンク、庭の灌漑用貯水、または住宅一棟分のシステムを選定する最初のステップです。標準的な屋根が1インチの雨から数百ガロンを生み出すと知ることが、55ガロンの樽か2,500ガロンの貯水槽かのどちらが適切な規模かを教えてくれます。

計算機の仕組みは？

3つの入力を入れると、計算機は収集水量を返します。

• 屋根の集水面積——雨が降りかかる水平（平面）の投影面積で、ft²、m²、yd² を切り替えられます。屋根の傾いた面ではなく、屋根が覆う建物の面積を使ってください。雨は垂直に落ちるため、勾配のある屋根はその平面投影と同じだけの雨を集めます。
• 降雨量——どれだけ雨が降ったか、in、mm、cm で入力します。選定したい対象に応じて、1回の嵐、月合計、または年平均を使ってください。
• 流出効率——その雨のうち、はね、蒸発、屋根の濡れ、初期雨水の分流、あふれを経て実際に貯留に届く割合で、パーセントで入力します。雨どいの整った金属屋根や瓦屋根は約80–95 %、粗い面や吸水性の面はより多く失います。既定値は90 %です。

結果の回収された水は米ガロンで表示され、リットルや立方メートルに切り替えられます。

式

収集水量は、標準的な収集係数 雨1インチあたり1平方フィートあたり0.623米ガロン を使います。この係数は単なる単位換算です。水1立方フィートは7.48米ガロンで、12インチの深さに広がるため、1インチの雨が覆う1平方フィートごとに $7.48 \div 12 = 0.623$ ガロンになります。集水面積 $A$（ft²）、降雨量 $D$（in）、流出効率 $E$（%）とすると、米ガロンでの収集水量 $V$ は次のとおりです。

$$V = A \times D \times 0.623 \times \frac{E}{100}$$

メートル法では、1平方メートルに降る1ミリメートルの雨がちょうど1リットルなので、同じ考え方がさらに単純になります。

$$V_{\text{L}} = A_{\text{m}^2} \times D_{\text{mm}} \times \frac{E}{100}$$

計算機は内部で面積を ft²、降雨を in で計算するので、どの単位を入力しても同じ結果になります。

計算例

例1：1,000 ft² の屋根に1インチの雨

投影1,000 ft² の屋根が1インチの雨を受け、雨どいとタンクがそのほぼ全量を捕捉します（効率100 %）。

$$V = 1000 \times 1 \times 0.623 \times \frac{100}{100} = 623 \, \text{gal}$$

この1インチの雨は 623ガロン——約2,358リットルを生みます。これは便利な目安です。効率100 %では、1,000 ft² の屋根ごとに雨1インチあたり約623ガロンを集めます。

例2：現実的な効率でのより強い雨

同じ1,000 ft² の屋根で、雨は2インチ、より現実的な流出効率90 %とします。

$$V = 1000 \times 2 \times 0.623 \times \frac{90}{100} = 1121.4 \, \text{gal}$$

したがって、この雨は貯留へ 1,121.4ガロン を届けます——雨水タンクをいくつも溢れさせるのに十分で、だからこそ縦樋の分流器とあふれの経路が重要になります。

例3：同じ計算をメートル法で

92.903 m² の屋根（1,000 ft² のメートル法での等価）が効率100 %で25.4 mm の雨（1インチ）を受けます。1 m² に1 mm は1リットルなので、

$$V_{\text{L}} = 92.903 \times 25.4 \times \frac{100}{100} \approx 2360 \, \text{L}$$

これは約 2,358リットル、すなわち 623ガロン で——例1と同じ結果であり、そうあるべきです。

実用上の注意

• 勾配ではなく投影を測る。 勾配のある屋根は平面面積に降る雨を集めるので、建物の外形を使ってください。屋根勾配が分かれば傾いた面積を屋根勾配計算機で確認できますが、収集のための集水域は依然として水平投影です。
• 問いに合った降雨期間を選ぶ。 雨どいとあふれの選定には1回の設計降雨、タンクがどれだけ持つかの確認には乾季の月合計、1シーズンの供給の見積もりには年平均を使ってください。
• 見積もりが外れるのは流出効率。 金属屋根と釉薬瓦の屋根が最も効率的で、アスファルトシングル、コンクリート瓦、緑化屋根は吸収と蒸発でより多く失います。効率を100 %未満に下げることが、理論上の最大値を使える数値に変えます。
• タンクは集水量に合わせて選ぶ、逆ではない。 収集水量が分かれば、タンク容量計算機がその相当分を保持できる貯水槽を選ぶのに役立ちます。タンク容量を超える分は単にあふれます。
• 雨、雪、混合降水は異なる。 融ける雪も屋根から流れ落ちます——合計が降雪で与えられている場合は、まず雨雪換算計算機で換算し、ここで入力する深さを液体換算の降雨にしてください。
• 地域の規則を確認する。 雨水利用は多くの地域で奨励され、一部で制限されています。何が許されているかを確認し、屋根から集めた水は適切な処理なしに飲用水として決して使わないでください。