建築環境工学・建築設備工学入門 ＜空気調和設備編＞ 建築環境工学・建築設備工学入門 換気設備の基礎 換気設備の基礎 ［ Last Update 2015/04/30 ］

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1 建築環境工学・建築設備工学入門 ＜空気調和設備編＞ 建築環境工学・建築設備工学入門 換気設備の基礎 換気設備の基礎 ［ Last Update 2015/04/30 ］

2 換気の目的 2 ・ 室内の汚染物質を排出（空気質の改善） ・ 酸素の供給（呼吸・燃焼器などで消費） ・ 室内の水蒸気を排出（湿度の調整） など 室内の空気と外気を入れ替えること または 入れ換わること ・ 空気質の改善, 酸素の供給, 湿度の調整 ・ 室内の温熱環境改善 ・ 冷房負荷の削減 ・ 建物の冷却（ナイトパージ） など 新鮮空気 （外気） 汚染空気 排気 外気 室内空気 排熱 計画的に室内空気を入れ換える 室内に風を通して外気を入れる 換 気 通 風

3 換 気 通 風 換気の方法 3 機械換気 と 自然換気 新鮮空気 （外気） 汚染空気 排気 外気 室内空気 排熱 機械換気 自然換気 ・ 送風機や排風機による強制換気 ・ 一定の換気量が確保されるが動力必要 ・ 一般に換気量は20～ 30 ｍ ３ /(h・人)程度 ・ 温度差換気と風力換気がある ・ 動力は不要であるが換気量が小さく不安定

4 室内の汚染物質 4 室内発生ガス（一酸化炭素, 二酸化炭素, 窒素酸化物、オゾン など） ちり・埃、カビなどの環境微生物、放射性物質（ラドン など）、アスベスト 揮発性有機化合物（VOC） 水蒸気、熱、臭気 など ホルムアルデヒドなどの 揮発性有機化合物などは、 シックハウス症候群 ・ シックビル症候群 を発症する原因の一つとされる ※症状例 皮膚・目・鼻・喉への刺激、めまい・吐気・頭痛、集中力低下 など 主な汚染物質 等 （浮遊粉じん・ 一酸化炭素など） 喫煙 家具・建材 （ホルムアルデヒド・ 接着剤など） カビ （微生物など） （二酸化炭素など） 燃焼器具 （二酸化炭素・ 水蒸気・体臭など） 人

5 濃度ｐｐｍ人体影響 2002～3時間以内に前頭に軽度の頭痛 4001～2時間で前頭痛や吐き気、2.5～3.5時間で後頭痛 80045分間で頭痛・めまい・吐き気がして、2時間で失神 1,60020分間で頭痛・めまい・吐き気がして、2時間で死亡 3,2005～10分間で頭痛・めまい、30分間で死亡 6,4001～2分間で頭痛・めまい、死亡10～15分で致死の危険 12,8001～3分間で死亡 一酸化炭素の人体影響 5

6 濃度人体影響 0.1% 1,000ppm 呼吸器・循環器・大脳などの機能に影響 4% 40,000ppm 耳鳴り・頭痛・血圧上昇などの兆候 8～10%意識混濁、けいれんなどを起こし呼吸停止 20%中枢障害を起こし、生命が危険 ●外気のCO 2 濃度は350ppm程度 ●都市部では高濃度化する（400～450ppm程度） ●地球規模で、 CO 2 濃度は年々上昇している 二酸化炭素の人体影響 6

7 7 建築物環境衛生管理基準 平成14年10月11日政令第309号 浮遊粉じんの量空気 1ｍ 3 につき0.15mg以下 一酸化炭素の含有率 10ppm以下（厚生労働省令で定める特別の事情がある 建築物にあっては、厚生労働省令で定める数値） 二酸化炭素の含有率1,000ppm以下 温度 17～28℃ 居室における温度を外気の温度より低くする場合は、 その差を著しくしないこと。 相対湿度40～70％ 気流0.5m/s以下 ホルムアルデヒドの量空気 1m 3 につき0.1mg以下

8 換気回数 8 換 気 量 [ ｍ ３ /h ]＝ 換気回数× 室容積[ ｍ ３ ] 換気量[ ｍ ３ /h ] 換気回数 [ 回/h ]＝ 室容積 [ ｍ ３ ] 建築基準法では、換気回数を 住宅居室 0.5回/h 以上、その他居室 0.3回/h 以上 と定めている 全ての建築物で24時間換気可能な機械換気設備の設置が義務付 換気回数 2時間で 室と同体積の 新鮮空気 流入 2時間で 室と同体積の 室内空気 流出 換気回数 0.5回/h

9 発生した汚染物質は、瞬時に室内で 均等に拡散すると仮定する。 室内空気の汚染と換気 9 換気回数 換気がない場合、室内の汚染質濃度 は時間経過とともに高くなる。 室内 汚染質濃度 [個] 経過時間 [秒] 汚染質の発生量：１２個／秒の場合

10 換気と室内汚染濃度 10 換気回数 汚染物質の発生条件（５個／ｈ） に換気回数2.5回/hの換気をする。 室内 汚染質濃度 [個] 経過時間 [時間] 時間経過 外気流入 （新鮮空気） 排気 （室内空気）

11 換気と室内汚染濃度 11 換気回数 汚染物質の発生条件（５個／ｈ） に換気回数2.5回/hの換気をする。 室内 汚染質濃度 [個] 経過時間 [時間] 時間経過 外気流入 （新鮮空気） 排気 （室内空気）

12 12 換気回数 汚染物質の発生条件（５個／ｈ） に換気回数2.5回/hの換気をする。 室内 汚染質濃度 [個] 経過時間 [時間] 時間経過 外気流入 （新鮮空気） 排気 （室内空気） 換気と室内汚染濃度

13 13 換気回数 汚染物質の発生条件（５個／ｈ） に換気回数2.5回/hの換気をする。 室内 汚染質濃度 [個] 経過時間 [時間] 時間経過 外気流入 （新鮮空気） 排気 （室内空気） 20 換気と室内汚染濃度

14 14 換気回数 汚染物質の発生条件（５個／ｈ） に換気回数2.5回/hの換気をする。 室内 汚染質濃度 [個] 経過時間 [時間] 時間以降 外気流入 （新鮮空気） 排気 （室内空気） 定常状態 20 換気と室内汚染濃度

15 室内濃度を C p 基準値としたい場合 汚染物質発生：M，換気量：Qが 維持されているとき 室内汚染濃度と必要換気量 15 ザイデルの式 C： 室内の汚染質濃度 [m 3 /m 3 ］ Co： 外気の汚染質濃度 [m 3 /m 3 ］ Ｍ： 汚染質発生量 [m 3 /h］ Ｑ： 換気量 [m 3 /h］ 経過時間 [時間] 定常状態 室内の汚染質濃度 初期値 室内の汚染質発生なしで、 換気量：Qが維持されているとき 必要換気量は

16 16 機械換気の方式 安定した換気量が確保できる 給排気量バランス調整により、 室内を「陽圧」,「陰圧」のどちら にも設定可能 適用用途や形態が広範である 室内は、「陽圧」となる 他室などから汚染空気が流 入しない 確実な給気量が供給できる 給気ファン＋排気ファン 給気ファンのみ 排気ファンのみ 室内は、「陰圧」となる 室内の汚染空気が他空間 に漏れない 確実な排気量が確保できる 第１種換気第２種換気第３種換気

17 全般換気・局所換気 17 室全体を換気し、室内の汚染物質 を低く保つ 汚染物質が室内に一様に分布する場合 居室の一般的な換気に用いられる 全般換気 局所的に発生する、室内の汚染物質、 臭気・水蒸気・熱などを排出する 工場 厨房、トイレ、浴室 など 局所換気

18 局所換気(住宅) 18 局所換気の目安 室 名目安となる換気量 台所ガス熱源（フード付き）30KQまたは300m 3 /hの大なる方（Ｋ：理論排ガス量、Ｑ：燃料消費量） 台所電気300m 3 /h 浴室100m 3 /h 洗面所 60m 3 /h 便所400m 3 /h 洗濯所 60m 3 /h (a)排気フードなし (ｂ)排気フードⅠ型 (ｃ)排気フードⅡ型 Ｖ＝ 20 ＫＱ Ｈ ： 1 ｍ以下 ｈ ： 5cm 以上 Ｓ ：Ｈ / ２以下 ｄ ： 10° 以上 フード形状の有効換気量 Ｖ＝ 30 ＫＱ Ｈ ： 1 ｍ以下 Ｌ ：Ｈ /10 以上 Ｖ＝ 40 ＫＱ Ｖ：換気扇等の有効換気量 [ ㎥ / ｈ ] Ｋ：燃料の単位燃焼量当たりの理論廃ガス量 [ ㎥ /kWh] Ｑ：火を使用する設備または器具の実況に応じた燃料消費量 [kW または kg/h] Ｈ Ｈ Ｌ ｈ Ｓ ｄ

19 取り入れ空気の鮮度 19 新鮮な空気が汚染物質発生点に到達するまでの時間 汚染物質の室内分布は一様でない 余命時間が短ければ、汚染物質をより迅速に排出できる 空気齢 汚染質発生点 新鮮空気 室内 点P点P 空気齢余命 空気の寿命 室内で 汚染された 空気

20 発 行 公益社団法人 空気調和・衛生工学会 （ SHASE: The Society of Heating, Air Conditioning and Sanitary Engineers of Japan ） 田中 英紀