押さえておきたい換気の基礎...

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押さえておきたい換気の基礎〈初級編②〉

三菱電機株式会社中津川製作所

2020年5月作成

2© Mitsubishi Electric Corporation

■目次

Ⅰ．換気送風機の基礎知識（換気の性能、送風機の種類、電動機の基礎）

Ⅱ．換気扇の機種選定方法（機種選定の仕方、カタログの見方）


Ⅰ．換気送風機の基礎知識


①風量（㎥／h）

②静圧（Pa）

③騒音（dB）

総合カタログ等に「基本特性」として記載されています。

１．送風機の性能

一般に換気性能を測る尺度は以下の３つがあります。換気を考える際には必ず必要となります。


風量Ｑ（㎥／h）：ファンが単位時間あたりに移動させる空気量。

全圧Ｐｔ（Ｐａ）：静圧と動圧を足したもの

圧力Ｐ（Pa）：一般的に大気圧を「0」として、大気圧より高い場合を「正圧」、低い場合を「負圧」と呼ぶ。

静圧Ｐｓ（Ｐａ）：流れに垂直な面に空気が及ぼす圧力。風路抵抗（圧力損失）に対抗して空気を動かすエネルギー。

動圧Ｐｖ（Ｐａ）：流れが持つ運動エネルギーを圧力に換算したもの。空気密度ρ（≒ 1.2ｋｇ/ｍ３）と流速v（ｍ/ｓ）で表す。

Pv= ρｖ２１２

静圧

動圧風船の圧力

《静圧と動圧のイメージ図》

（１）風量と静圧について



静圧＝空気を押すのに必要な力＝ダクト(配管)にかかる力

（２）静圧とは



風量と静圧は密接な関係があります。扉を閉じていくと抵抗が大きく（＝静圧が高く）なり、換気風量は少なくなっていきます。

風量(m3/h)10 60 100

静圧(Pa)

C

B

A5

50

90

全開

半開

静圧を縦軸に、風量を横軸にとってグラフ化したものを｢静圧・風量特性曲線図｣と言い、Ｐ-Ｑ曲線又は、Ｑ-Ｈ曲線とも言う。

風量

静圧

１００ｍ /ｈ

５Ｐａ

３

風量

静圧

６０ｍ /ｈ

５０Ｐａ

３

風量

静圧

１０ｍ /ｈ

９０Ｐａ

３全閉

0

（３）風量と静圧の関係性



======ダクト用換気扇の場合====== ===パイプ用ファンの場合===

ﾌｰﾄﾞの圧力損失

ﾀﾞｸﾄの圧力損失（ﾀﾞｸﾄ表面の摩擦や曲り）


開放風量（ｶﾀﾛｸﾞ値）

有効換気量(実際の風量)

ﾊﾟｲﾌﾟの圧力損失

ﾀﾞｸﾄ扇

ﾊﾟｲﾌﾟ用ﾌｧﾝ

建築基準法等では「有効換気量」が計算のベースとなります

（４）有効換気量について

開放風量：製品単体での能力(カタログ記載風量)有効換気量：実際に施工された状態で配管（ダクト、パイプ）、屋外フード等

の抵抗（圧力損失）を加味した実際の風量





（5）騒音について

・音の大きさはdB（デシベル）で表します。・カタログ記載値より、実際に取付けた状態での音の方が大きくなります。

■音圧レベルdBの目安

カタログ値は無響室にて測定。実際の運転音は周囲の闇騒音、反響音、運転状態等の違いによりカタログ値より大きくなります。

■音が大きくなる理由

※闇騒音：back ground noiseともいわれ、周囲の環境において一般的に発生している騒音を指します。闇騒音が小さいとき、送風機の運転音は大きく感じますが、闇騒音が大きいときは、同じ送風機でもあまり気になりません。



2．送風機の種類

遠心送風機

多翼送風機

後向き羽根送風機

ラジアル送風機

その他

送風機

チューブラ軸流送風機

ベーン軸流送風機

プロペラ送風機

その他

軸流送風機

特殊送風機

斜流送風機

横流送風機

その他

（1）換気送風機の種類

・大別すると、次のように分類されています。



（2）送風機の特徴



０

風量（㎥/ｈ）

静圧（Ｐａ）

１０００２０００３０００

１００

２００

３００

０

【斜流ファン】風量・風圧もある程度必要とする場合に最適な送風機■代表機種・斜流ダクトファン

【プロペラファン】静圧をあまり必要としない場合に最適な送風機■代表機種・標準換気扇・パイプ用ファン

【シロッコファン】ダクト配管等圧力損失を必要とする場合に最適な送風機■代表機種・ダクト用換気扇・ストレートシロッコファン

（3）送風機の特性


3．電動機（モーター）の基礎

無整流子電動機：DCﾌﾞﾗｼﾚｽﾓｰﾀｰ

電動機（モーター）

直流電動機（DCモーター）

※一般的な送風機は三相誘導電動機、単相誘導電動機を使用しています。

誘導電動機

同期電動機交流整流子電動機

三相誘導電動機単相誘導電動機

交流電動機（ACモーター）

直流整流子電動機

（１）電動機の種類



コード軸受（ベアリング）

シャフト

ブラケット

プレロードスプリングローター

（回転子）

温度ヒューズオートカットコイル

フレーム

ステーター（固定子）

三菱換気送風機で使用しているACモーターは次の２つです。①単相誘導電動機・・・電源：単相100/200V 50Hz，60Hz②三相誘導電動機・・・電源：3相200V 50Hz，60Hz

（２）ACモーター

==================内部構造と各部の名称==================

羽根側についている軸受を

「負荷側ベアリング」、

羽根とは反対側についている

軸受を

「反負荷側ベアリング」と

言います。



＜ACタイプ＞＜DCタイプ＞

ﾓｰﾀｰを回転させるため、ﾛｰﾀｰとｺｲﾙの両方に電気ｴﾈﾙｷﾞｰが必要。

ｺｲﾙのみに電気ｴﾈﾙｷﾞｰが必要。

モーターの回転を制御する電子回路はモーターに内蔵。電流値とモータ回転数を記憶し定風量制御。

コイル

コイル

（３）DC（直流）ブラシレスモーター

DCモーターは省エネ性と利便性に優れています。

■ACモーターとDCブラシレスモーターの構造比較

ACモーター DCブラシレスモーター

消費電力 △ ◎

耐久性〇〇

風量制御 × ◎

■ACモーターとDCブラシレスモーターの特性比較

省エネ性

利便性


Ⅱ．換気扇の機種選定方法


空気のよどみ

1.換気設計の原則

換気の３原則

（１）入り口無くして出口なし

（2）まっすぐがよい換気の道

（3）下手な換気は汚染を増す

排気するためには給気が不可欠

直線のダクト・曲がり少・短い距離

よどみの出来ない換気分散換気・強制給気

【換気設計のキーワード】計画換気・換気経路の明確化


換気の種類特長

第一種換気・給気と排気ともに機械で強制的に換気を行う方法で、確実な給気と排気が可能。

・室内圧力を任意に設定でき、空気の流れも制御しやすく戸建、集合住宅ともに適します。

第二種換気・給気は機械、排気は排気口やすき間から自然に行う方法で、室内を正圧に保ち、他の部屋等からの空気侵入を防止する

・手術室、食品を扱う工場など、外部からの雑菌、ホコリの侵入を嫌う場所などに有効です。

第三種換気・排気は機械で強制的に行い、給気は給気口やすき間などから自然に行う換気方法で、室内を負圧に保ち、他の部屋等への汚染空気の漏れを防止する。

・トイレや浴室など、臭気や湿気を含む空気が他の部屋に溢れては困る部屋の換気に有効です

正圧

負圧

＝

負圧

＞

正圧

正圧

＜

負圧

イニシャルコスト高も、確実な給排気、換気経路の明確化ができ、おすすめの換気方式です

（１）どのように換気しますか？



①全般換気方式建物全体の空気を入れ替えます。

（2）どこを換気しますか？

②局所換気方式部屋の空気を全部入替えるのは避ける場合に適します。

③全般・局所併用換気方式局所換気では汚染空気が若干室内全体に広がってしまいます。

（3）いつ換気しますか？

①随時換気：厨房でガス器具を使用する場合、浴室を入浴後に乾燥する場合など、必要な時に必要な量を換気する方式

②常時換気：１日２４時間、年中連続して換気を行う方法。建物全体を換気する場合に適用。小風量で換気します。

前回のおさらい

2003年の改正建築基準法により、新築住宅やマンションなどは24時間（常時）換気設備の設置が義務化されています。



2.機種選定手順

手順① 『必要換気量』を考えます用途や設置場所、空間の大きさなどに応じて、必要な換気量、いわゆる『必要換気量』を求めます。

手順② 換気扇の『有効換気量』を考えます

上記で求めた「必要換気量」を満足する換気扇を選びます。この際、実際に取付けた状態で出る風量、「有効換気量」を求めます。（前述解説内容）

必要換気量以上に有効換気量（風量）を出す換気扇を選定しなければなりません。


〈例〉床面積80㎡、天井高さ2.5mの住宅の場合必要換気量（㎥/h）＝（80×2.5）×0.5＝100（㎥/h）

3.24時間（常時）換気の考え方・機種選定方法

（1）必要換気量を考える

必要換気量（㎥/h）＝対象となる居室の容積（床面積×天井高さ）×0.5

この場合、｢有効換気量｣が合計で100㎥/h以上となるよう機種を選定します


排気ｻﾆﾀﾘｰ（ﾀﾞｰﾃｨｿﾞｰﾝ）

給気居室（ｸﾘｰﾝｿﾞｰﾝ）

（２）「空気の流れ」を考える

戸建住宅集合住宅（アパートやマンション）

各部屋から｢給気｣し、トイレや浴室から｢排気｣する｢空気の流れ｣を作ります。



①住宅全体を通じて換気する場合の空気の流れ

廊下を通って、浴室・トイレ・洗面所から排気

各居室から給気

＜条件＞通気のあるドア、アンダーカットが必要




浴室・トイレ・洗面・廊下は24時間換気の対象外

＜条件＞通気のあるドアは不可

②部屋別個別に換気する場合の空気の流れ



浴室・トイレ・洗面所は局所換気

各居室から給気


住宅内に“緩やかな”空気の流れを作る

①給排気口の位置⇒給気と排気は対角に！

②居室の換気⇒居住空間には新鮮空気を給気

③浴室・トイレなどの換気⇒サニタリーで24時間排気運転

④ダクト経路の計画⇒最短経路、ダクト総延長を短く

⑤給気口・排気口の計画⇒ショートサイクルの配慮

（３）換気設計留意点



ドアの通気は？ロスナイセントラル換気システム

ダクトファンシステム

エアフロー環気システム

パイプ用ファンシステム

個別換気システム

＜換気システムの一例＞

あるない

する

しない

第１種

第１種第３種

第１種第３種

第１種第３種

第１種第３種

ダクトを使用しますか？

非熱交

熱交

非熱交

非熱交

熱交/非熱交

（４）機種を選定



①係数「30」：排気フードⅠ型使用の場合（レンジフード・キッチンフードファン）

②Ｋ：理論排ガス量（ｍ３／ｋＷｈ）③Ｑ：発熱量（ｋＷ）

※詳細は20年度三菱換気送風機総合カタログP.729・739をご覧ください。

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４.局所換気の考え方・機種選定方法


①火気を使用する場合

必要換気量（㎥/h）＝３０Ｋ・Ｑ

【補足】レンジフードファンのグリスフィルターとレンジ（ガスコンロ）との距離は80cmになるようにしてください。




②１人当たりの占有面積から求める方法

※「20」は係数。

必要換気量（㎥/h）＝２０×居室の床面積（㎡）

1人当たりの占有面積（㎡）

【表】業務用施設での換気設備の基準となる1人当り占有面積例

〈例〉部屋の広さ60㎡、人員12名の事務所における必要換気量

２０×60

60÷12必要換気量＝＝ 240（㎥/h）

※詳細は20年度三菱換気送風機総合カタログP.730をご覧ください。




③換気回数から求める方法





望まない受動喫煙の防止を図るため、多数の者が利用する施設等の区分に応じ、当該施設の一定の場所を除き喫煙を禁止するとともに、当該施設等の管理について権限を有する者が講ずべき措置等について定められいます。

④喫煙室の換気風量について【受動喫煙対策】

20cm

〈例〉喫煙室の出入口のドア開口部面積が0.85m×2.0mの場合2m

85cm 1秒間に動かす空気の量


排気風量（㎥/h）=出入口面積（㎡）×空気の気流（m/s）×3600（s/h）

（0.85×2）×0.2×3,600 = 1,224㎥/h

■喫煙専用室におけるたばこの煙の流出を防止するための技術的要素・出入口において、室外から室内に流入する空気の気流が0.2m/s以上であること・たばこの煙が室内から室外に流出しないよう、壁、天井等によって区画されていること。・たばこの煙が屋外又は外部の場所に排気されていること。


【おさらい】機種選定手順

手順① 『必要換気量』を考えます用途や設置場所、空間の大きさなどに応じて、必要な換気量、いわゆる『必要換気量』を求めます。

手順② 換気扇の『有効換気量』を考えます

上記で求めた「必要換気量」を満足する換気扇を選びます。この際、実際に取付けた状態で出る風量、「有効換気量」を求めます。（前述解説内容）

必要換気量以上に有効換気量（風量）を出す換気扇を選定しなければなりません。


======ダクト用換気扇の場合====== ===パイプ用ファンの場合===


ﾀﾞｸﾄの圧力損失（ﾀﾞｸﾄ表面の摩擦や曲り）




ﾊﾟｲﾌﾟの圧力損失

ﾀﾞｸﾄ扇

ﾊﾟｲﾌﾟ用ﾌｧﾝ

建築基準法等では「有効換気量」が計算のベースとなります

【おさらい】有効換気量について

開放風量：製品単体での能力(カタログ記載風量)有効換気量：実際に施工された状態で配管（ダクト、パイプ）、屋外フード等

の抵抗（圧力損失）を加味した実際の風量




上記配管時、ダクト抵抗値は直管相当で

直管部（３＋２＋６）＋曲がり２箇所（２）＋フード（６．５） ≒ ２０（ｍ）

５.有効換気量の求め方〈ダクト抵抗計算〉

（1）〈簡易〉ダクト抵抗を直管相当長さに換算

曲がりや屋外フードを直管ダクトに置き換えると、何ｍ相当になるか？

例：ダクト径100φの場合 ■曲がり部R/D（曲がりのきつさ）＝1.5の場合、曲がり1箇所あたりの直管相当長さは約1m相当

■外部フードP-13FAQ5の場合、直管相当長さは約6.5m相当


【ご参考】

※20年度三菱換気送風機総合カタログP.731にも掲載しています。

【参考①】丸ダクト曲管（直角）の圧力損失一覧

【参考②】ダクト用システム部材直管相当長さ※20年度三菱換気送風機総合カタログP.402-403に掲載しています。



上記配管時のダクト抵抗は直管相当長さ約２０ｍ（スライド33参照）

VD-15ZLC12-S P-Q特性図

（２）ダクト抵抗の直管相当長さからP-Q特性図で判断


パイプ抵抗曲線「２０ｍ」と風量線図の交点が有効換気量となります

VD-15ZLC12-S選定の場合（強）120㎥/h、（弱）60㎥/h


パイプ抵抗曲線が５～３０ｍのどのポイントにおいても、同じ有効換気量（160㎥/ｈ）を示します

VD-15ZVC5 P-Q特性図ＤＣブラシレスモーター搭載タイプ

（3）「定風量制御」機能搭載機種のP-Q特性図

スライド15のとおり、換気計算の手間軽減が可能で

オススメ



（１）製品情報の見方

６.カタログの見方

①特性表の見方（特性は静圧「0」（開放）の時の値）

■消費電力：スイッチの選定、ランニングコスト算出に必要■風量：換気（排気・給気）能力■騒音：無響室での測定値

②特性図の見方

直管相当パイプ長さ15m時の静圧■風量：132㎥/ｈ■静圧：46Pa■騒音：35dB

35dB

46Pa

132㎥/h


【参考】ランニングコストの算出方法（簡易計算）


※27円/kWh：電気料金目安単価

〈例〉VD-10ZLC12を浴室設置、24時間換気設備として使用する場合

ランニングコスト（円/h）＝消費電力量（kWh）×27円/kWh

消費電力量（kW）

＝（強）0.0072（kW）×4（時間）＋（弱）0.0035（kW）×20（時間）

＝ 0.0988（kW/日）

0.0988（kW/日） × 27円（kWh）＝約2.7円/日（約81円/月）


（２）外形図の見方


埋込本体寸法

グリル寸法

ダクト径

本体高さ

取付位置

電源コード穴位置

グリル色調

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