換気
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この項目では、建築や工学における換気について説明しています。

医学や生理学における換気については「換気 (医学)」をご覧ください。

機械による換気については「機械換気」をご覧ください。

室内用換気扇取り付けたもの換気ファンのフィルタ室内に充満するたばこの副流煙クリーンルーム

換気(かんき)は、特定の空間の空気環境を維持、または改善するために外気を取り入れて内部の空気を排出する(入れ換える)こと。
換気の方式
自然喚起と機械換気

換気の方式は自然換気と機械換気に大別される[1][2]

自然換気

自然の風による圧力差または建物の内外の温度差による空気密度の差を利用した換気方法を自然換気という[1]。温度差換気と風力換気がある。

温度差換気[3] - 空気は暖められると軽くなって上昇する煙突効果を利用するもの[3]。温度差による換気力を利用する場合、単なる開口部の組み合わせだけでは換気力は小さく、外部の風の影響を大きく受ける[1]。そのため排気筒を設けることもあるが、その場合には給気口を低く、排気口を高くすることで温度差を生じやすくする[1]

風力換気[3] - 建物(窓)に生じる風圧を通風の起動力とするもの[3]。建築物の中には風が越屋根や風見塔を通り抜ける際に生ずる圧力差(ベンチュリー効果)によって、室内の空気の排出と外気の取り込みを行っているものもある[3]。風圧は建物の外表面だけでなく、建物の近傍の空間にも圧力分布を生じるため、排気筒の高さが不十分な場合には向流を起こすことがある[1]


建築物に風道を作り屋外からの風の取り込みや屋外と屋内の温度差など、自然エネルギーを利用して計画的に換気を行うことを計画自然換気(パッシブ換気)という[4]

自然換気は季節や気候による変動、設計条件等の影響を受けやすい[1]


機械換気

機械の力(空調換気設備)による強制的な換気方法を機械換気という[2][5]。強制換気や動力換気とも呼ばれる[6]

機械換気を補助するために、窓や扉を約15p程度開けて自然換気を行うことも換気には有効とされている[5]

機械換気と自然換気を併用するハイブリッド換気システムもあり、建築物によっては季節や時間帯などにより機械換気と自然換気を切り替えたり組み合わせたりすることでエネルギー消費を抑えるシステムが導入されている[3]
全般換気と局所換気
全般換気(希釈換気)
室内全体の空気を入れ替えるもの
[7]
局所換気
排出源の近傍にフードやシュラウドなどを設け、汚染された空気を拡散する前に排出するもの[7]
機械換気サーキュレータ。送風機の一種
機械換気の種類

機械換気はその方式によって第一種から第三種に分けられ[2]、さらに第三種は甲種と乙種に分けられる[8]

第一種換気方法 - 給気と排気の双方を機械装置で行う方法[4][8]。給気には有圧換気扇等、排気には屋上換気扇等を用いる[8]。常に一定量の換気を行うことができるが、高コストである[4]

第二種換気方法 - 給気を屋上換気扇等の機械装置、排気を窓ガラリ等の自然換気装置で行う方法[4][8]。室内が正圧となり他室からの汚染空気の流入を防ぐことができるため、クリーンルーム、手術室、無菌室などで用いられる[4]

第三種換気方法 - 給気を自然給気口、排気を屋上換気扇等の機械装置で行う方法[4][8]。これを甲種とし、給気を自然給気口から直接に取らずに廊下等を通して間接的に導入する場合を乙種として分けることもある[8]。室内の臭気や水蒸気を強制的に排出できるため、トイレや浴室等で用いられる[4]。ただし外気温の影響を受ける[4]

機械換気装置の制御

換気扇の人感センサー制御 - 換気扇を人感センサーで自動的に運転・停止するシステム
[4]

熱源機器との連動制御 - ボイラーなどの熱源機器と換気設備の運転・停止を連動して制御するシステム[4]

置換換気(空調)システム - 室内温度より低い温度の空気を居住域の低い位置から低風速で供給し、人やOA機器等からの発熱で汚れた空気を上昇させて排出するシステム[4]

機械換気装置のメンテナンス

換気ファンのメンテナンス等が必要となる。フィルタにホコリなどが溜まると給排気の抵抗となり効率が低下するため、定期的に外して清掃しなければならない。同様の汚れは羽にも付着、堆積する。こちらも抵抗が増していき、送風量の低下や異音の元となるため、定期的な清掃が求められる[9]
換気量

人間の活動に伴う呼気や臭気・粉じん等の種々の汚染質発生に対する基本必要換気量は、総合的指標である二酸化炭素の設計基準濃度(1000ppm)と人間の呼吸に伴う二酸化炭素の発生量から算出される[10]

CO2は、ヒトの呼気中に4%(40,000ppm)含まれており、ヒトが吐き出す汚染物質の中で最も多い[11]

CO2濃度は極わずかな濃度でも人体に影響を与えるとわかってきている[12]

CO2以外のbioeffluents(いわゆる口臭などの原因物質)、シックハウス原因物質の影響も指摘されるが、これらを除去してCO2のみを加えた実験でも1000ppmの低濃度で認知機能への影響が見られるとする研究もある[13]

CO2濃度人体への影響
350ppm1980年代の大気濃度
400ppm2020年代の大気濃度[14]
700ppm
800ppm空気の淀みを感じる[15]
850ppmシックビルディング症状(SBS)の増加
1000ppm軽い眠気を感じる[15]認知能力低下、喘息の憎悪建築物衛生法の定める換気濃度[16]
室内外濃度差700ppm2016年に空気調和・衛生工学会が提唱した換気濃度[12]
1500ppm眠気や倦怠感を感じる[17]
2500ppm健康に悪影響が生じる[15]
5000ppm滞在8時間が許容限度[15]

一人あたりの必要換気量の参考値は、30 m3/(h・人)とされているが、これは建築物衛生法の衛生管理基準値(CO2濃度:1000ppm以下)を満たすため、呼気のCO2濃度(0.02[m3/(h・人)])から算出した値であり、以下の式で計算できる。Q=M/(Ci-Co)=呼気のCO2濃度/((室内濃度?外気濃度)×10^-6[m3/ m3])=0.02[m3/(h・人)]/((1000-350)×10^-6[m3/ m3])≒30 m3/(h・人)[10]※外気のCO2濃度は350ppmと仮定して計算しているため、大気中のCO2濃度の値が400ppmを超えている現状では、必要換気量が異なる。

なお感染症対策において、リスク要因の一つである「換気の悪い密閉空間」とは、一般的な建築物の空気環境の基準を満たしていないことを指すものと考えられる。その意味では、ビル管理法の基準に適合させるために必要とされる換気量(30 m3/(h・人)=CO2濃度:1000ppm以下)を満たせば、「換気の悪い密閉空間」には当てはまらないと考えられる[18]
推奨量

アメリカ暖房冷凍空調学会(ASHRAE)による推奨規格は以下の通り[19]


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出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)
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