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空調換気設備

(1)空調・換気設備

1)空調・換気設備の計画

良好な室内環境を確保するためには、地域の環境条件、経済条件等を考慮し、換気設備と空調設備(冷暖房設備)を総合的に計画することが必要です。

2)空調・換気設備の方式

a)暖房設備

主な暖房設備は、対流式と輻射式に分けられます。
一般的な暖房設備機器は、対流式と輻射式に分類することができます。対流式は、空気を直接暖めるもので、エアコンやストーブなどが挙げられます。輻射式は、人体にあたっても暖かく感じますが、同時に部屋の中の壁や天井、家具などにも吸収され、それらが再び放射されることで、室内の空気を暖めるもの。商品的には、床暖房やパネルヒーター、蓄熱式暖房機などになります。

image001 新築やリフォームで人気の高い床暖房。均一な暖かさを実現できるのが特徴です。

対流式は、すぐに温度が上がり、各部屋に設置できるのがメリット。輻射式は、室内での温度差が少なく、埃が舞いにくいのが特徴でしょう。それぞれ個別の商品の機能にもよりますが、対流式はすぐに暖めたい場合、人がいるときだけ暖かくしたい、という場合に向いており、輻射式は、家に居ることが多く、長時間暖房を使用するライフスタイルに向いているといえるでしょう。

種類と特徴
セントラルヒーティング

セントラルヒーティングとは、一箇所の給湯器熱源装置(ボイラーなど)を設置して、熱を暖房が必要な各部(放熱器)
へ送り届ける暖房方式の総称です。全館集中、中央暖房とも言います。

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エアコン暖房 対流式(強制)暖房
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暖房方法・特徴・暖房効果

●温風による暖房は室内上下で10℃前後の温度差ができ、乾燥感が強いため不快感が強いでう。
●ふく射熱がほとんどなく、気流を感じるため、設定温度に対し、体温温度が上がらず過剰な運転が目立ちます。
●温暖な地域の、間欠運転に適しています。

室内環境(衛生面) ●室内循環のため空気が汚れやすい
●ほこりが室内に漂いやすく、乾燥感が強い
熱源 ●電気・ガスがあるが現状住宅では電気が主流となっている。
室内調整 ●各部屋毎に設置可能
設置スペース ●タイプによってことなるが、室内機1台に対し室外機が1台必要。
●1年を通じて使用するため出し入れの必要がない。
耐久性 約10年~15年前後
イニシャルコスト
経済性 電気:△ ガス:△ 灯油:データ無し
総評 冷暖房を1つの機種で対応。
実際、暖房運転の温風・乾燥感から暖房利用している家庭は少ない。
外気温が下がると効率が下がる。
温水ルームヒーター 対流式(強制)暖房

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暖房方法・特徴・暖房効果

●暖房効果はエアコンとほぼ同じです。
●床面に沿って送風するため、ほこりなどを巻き上げてしまう恐れがあります。
●間欠運転に適しています。

室内環境(衛生面) ●吹き出しが低い位置にあるため直接温風を受け乾燥感が強い。
熱源 ●灯油を使用。
室内調整 ●各部屋毎に設置可能
設置スペース ●本体+温水コンセント。
●室内機は取り外し収納可能。
●熱源機としてボイラー+オイルタンクが必要
耐久性 約10年~15年前後
イニシャルコスト
経済性 電気:データ無し ガス:○ 灯油:◎
総評 温水のボイラーを使用した安価な暖房。
エアコンと違い足元に吹き出しがあるぶん暖かさを感じられる。
FFストーブ 対流式(強制)暖房・ふく射式暖房
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暖房方法・特徴・暖房効果

●暖房効果は温水ルームヒーターとほぼ同じです。
●床面に沿って送風するが、微風なのでほこりなどはあまり巻き上げません。
●間欠運転に適しています。

室内環境(衛生面) ●広い空間のみ設置可能となるので小さい部屋(トイレ等)との温度差ができる。
熱源 ●灯油を使用。
室内調整 ●各部屋毎に設置可能
設置スペース ●本体のみだが排気の穴を開ける必要があります。
●取り外しができない
●大きな設置スペースが必要
●灯油タンク、灯油配管が必要
耐久性 約10年~15年前後
イニシャルコスト
経済性 灯油:◎
総評 FFストーブを使用した安価な暖房。
ストーブの炎、微温風で暖かさを感じられる。
建物内の温度差はできてしまいます。
蓄熱式暖房 対流式(強制)暖房・ふく射式暖房
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暖房方法・特徴・暖房効果

●深夜電力により蓄熱を行い、その熱を1日かけて放熱し、室内を暖めます。
●重量が非常に重く(約1t/m)設置場所に補強が必要です。
●通常ふく射暖房であるが、ファンによる強制暖房も可能です。
●局所暖房には適しません。

室内環境(衛生面) ●広い空間のみ設置可能となるので小さい部屋(トイレ等)との温度差ができる。
熱源 ●電気(深夜電力)を使用。
室内調整 ●自然放熱のため温度制御が難しい。
●室温をあげることは容易だが低負荷時の制御が困難。
設置スペース ●本体のみだが重量が重いため、事前に設置場所を決め補強が必要。
●取り外しができない
●大きな設置スペースが必要。
耐久性 データ無し
イニシャルコスト
経済性 電気:○ ガス:- 灯油:-
総評 オール電化で採用されている暖房形式。
深夜電力利用で24時間暖房が可能。
低負荷時の制御が難しく、春先など暖まりすぎる場合がある。
床暖房 自然対流・ふく射式暖房
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暖房方法・特徴・暖房効果

●床表面温度の立ち上がりは比較的早いが、常に身体と接する暖房であるため、床表面温度は30℃前後となります。
●窓面からの冷気に対し、対処が難しく影響が大きく、台所等足下のみの暖房では効果が大きいです。

室内環境(衛生面) ●室内環境としては浮遊粉塵量も比較的少なく衛生的だが、暖かい床面はダニ等の温床となる危険があり衛生面での注意が必要。
熱源 ●温水式・電気パネル式があり。温水式の場合、電気・ガス・灯油が使用可能。
室内調整 ●床表面温度を制御するため、室温の制御が困難である。
●系統ごとに個別の設定は可能。
設置スペース ●床面に対し敷設面積が約80%必要。
●温水式の場合、熱源機をしてボイラー(灯油使用の場合タンク)が必要。
●電気パネルの場合、重量物の配置計画が必要。
●床材に制約が出てくる。
耐久性 本体30年以上
ボイラー10~15年前後
イニシャルコスト
経済性 電気:△ ガス:△ 灯油:△
総評 足元暖房・室内を汚さない等の利点から人気がある。
室内温度を上げるのに時間を要する。
LDKを中心に設置する場合が多く、他設備併用により効果が上がる。
パネルヒーター 自然対流・ふく射式暖房
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暖房方法・特徴・暖房効果

●壁面(窓下)に設置でき、温水温度を変えることで、パネル表面温度を40℃~80℃に設定できます。
●窓面からの冷気も阻止でき、室温が多少低めでも暖かく感じます。
●建物全体をクリーンかつ効率よく暖める暖房に適しています。

室内環境(衛生面) ●各部屋に設置することにより、どこでも2~3℃差の中で均一に暖めることができる。
●浮遊粉塵量も比較的少ない。
熱源 ●電気・ガス・灯油が使用可能。
室内調整 ●ボイラーの送水温度設定と各部屋に設置された機器についたサーモにより、各部屋ごとに設定可能。
設置スペース ●壁面設置となるので家具等の配置計画が必要。
●熱源機としてボイラーが必要。(灯油使用の場合タンク)
●基本的に取り外しができないが、タイプによって対応可能。
耐久性 本体30年以上
ボイラー10~15年前後
イニシャルコスト
経済性 電気:○ ガス:○ 灯油:○ ※システムによって変わります
総評 北欧で主流の暖房システム。
建物全体を均一に暖め、静かで室内を汚さない等の利点から北日本地域での実績を持つ。
建物性能が上がり今後注目されるシステム。

種類と特徴については以上です。

ここからは、学校設備を例に挙げてみます。

学校等で使用される暖房設備としては、高温輻射暖房(開放型・半密閉型ストーブ、蒸気式放熱器等)、温風暖房(FF式温風暖房機、ファンコイル、エアコン等)、低温輻射型暖房(床暖房、温水パネル等)、校舎全体を輻射または温風で暖房する方式等があります。
現在、多くの学校では、F式温風暖房機が使用されていますが、この方式は、温風が吹き出される付近が高温になるとともに、室内の垂直方向の温度分布が大きくなりやすいことに留意する必要があります。
また、開放型や半密閉型の燃焼方式の暖房器具については、室内空気が汚染され易く、換気設備を計画する際に必要換気量を大きくとる必要があります。
一方、温水パネルを窓下に設置する等の低温輻射型暖房は、教室の水平方向や垂直方向の温度分布を少なくし、衛生的で快適な室内の温熱環境を確保するために有効な方式です。また、将来的には、廊下も含めた校舎全体の暖房についても検討することが必要になると思われます。 ”

FF式温風暖房機  image008

b)冷房設備

「空調の種類」・・・まず、大きく分けて、「セントラル空調」と「個別空調」に分けられます。

○ セントラル空調

(1)概要 : 中央の機械室に大型の熱源機を据えて、そこから、冷温水や蒸気などを
建物各所に空調配管で供給し、2次側設備(エアハンドリングユニットやファンコイル
ユニットなど)で、空気と熱交換します。

(2)熱源機器の種類 :
1.吸収冷凍機(冷温水機) 駆動熱源は、ガス・油・蒸気・排温水などあります。
電気容量が小さいので、電気デマンドを抑えたい場合など、有効です。
また、圧力が低い(真空)なので、法的規制が緩和されています。
冷温水切り替えの冷温水機もあります。
2.電動冷凍機 冷媒の圧縮方法により、ターボ冷凍機・スクリューチラーなどの種類があります。
近年、効率(COP)の向上が進み、省エネに寄与しています。
大型のものは法的資格者が必要だったり法定検査が必要です。
冷水専用なので、温水用には別熱源が必要です。
電動チラーは電気容量が大きいですが、蓄熱システムを利用することができます。
この場合、割安な電気料金が適用されます。
3.ヒートポンプチラー
原理的には、電動冷凍機の1種ですが、逆サイクル運転を可能にし、冷温水の取り出しを
可能にしたものです。EHPのチラー版といった感じです。

○ 個別空調

(1)概要 : いわゆる「ビルマルチ」型が代表例で、室外機と室外機から構成され、
その間は冷媒配管で結ばれています。

(2)個別空調の種類 :
ご質問者様の書かれた通り、GHPとEHPが代表例です。GHPとEHPから派生した、
方式もあります。たとえば、
発電機付きGHP : 本来、ガス熱源のGHPですが、稼働には小容量の電気が必要です。
このため、自分が消費する電力は、付帯しているガス熱源の発電機により賄います。
電気工事が不要になります。
蓄熱付きEHP : EHPですが、蓄熱ユニットを一体化したもので、割安な蓄熱電力を
使用できます。

冷房設備の種類と特徴については以上です。

ここからは、学校設備を例に挙げてみます。

学校等で使用される冷房設備としては、天吊りエアコン(個別方式)、中央式ファンコイル方式(冷水循環方式)等があります。
今のところ冷房設備が設けられている学校は少ない状況にありますが、騒音や大気汚染が問題となる地区では、窓を開放して通風を確保することが困難であることから冷房設備を設けている場合があります。

小学校・中学校空調設備

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c)換気設備

建築基準法では、「シックハウス症候群」対策のため、化学物質の発散量の少ない建材を使用することに加え、原則としてすべての建築物に「換気設備」を設置し、室内の化学物質の濃度を低減させることを義務付けています。
ここでは、一般的な住宅に用いられる、機械換気設備のうち「第1種換気」と「第3種換気」についてまとめました。

「第1種換気」の特徴

第1種換気のイメージ

第1種換気のイメージ
「第1種換気」は、給排気ともに換気ファン(・機械)を用いて、強制的に行う換気方法。給排気量を確実に確保することが可能です。

空気の流れを制御しやすいので、気密性の高い建物に適しており、戸建て住宅・集合住宅ともに用いることも。風通しの悪い環境などでも、確実に換気をすることができるでしょう。しかし、すべてを機械によって行うため、イニシャルコストやランニングコストは、他の換気方法に比べるとかかることになります。

また、「第1種換気」には、熱交換型もみられます。熱交換とは、室内の汚れた空気を排出する時に、熱の一部を回収して室内に入る外気に移すこと。そのため室温がほとんど変わらず、熱ロスが少ないというメリットがあります。熱交換には「全熱交換型」と「顕熱交換型」の2つがあり、「全熱交換型」は、熱交換の際に、熱だけでなく湿気も交換するのが特徴で、室内の湿度を一定に保ちやすいタイプ。「顕熱交換型」は、熱のみを交換するので、調湿対策が必要になります。

「第3種換気」の特徴

第3種換気のイメージ
第3種換気のイメージ
第3種換気は、排気は換気ファンで強制的に、給気に換気口(自然給気)を用いるもの。排気が機械換気なので、湿気が壁内へ侵入しにくいのも特徴でしょう。「排気型換気システム」「自然給気機械排気システム」とも呼ばれることも。比較的安価で、一般的な方法ですが、住宅の気密性能によっては、給気量が変化することもあります。

換気プランとしては、トイレやキッチンなど、臭気や熱気、汚れた空気が発生する場所に排気ファンを設置、給気口はリビングや寝室など、新鮮な空気を必要とする場所に設けるのが基本。給気口から取り込んだ外気を、アンダーカットやルーバー(ガラリ)など通気口を設けたドア、引戸や折戸などを介して家全体に流通させ、サニタリーなどの換気ファンから排出するというものです。ダクトを用いないタイプが一般的ですが、プランによってはダクトで外部に排気する方法を用いる場合もあります。

換気と冷暖房が一体のタイプも

空調機器商品としては、換気システムと冷暖房を一体化した全館空調システムの提案もみられます。換気に加え室内の温度制御もできるセントラル式のシステムで、24時間換気空調システムとも呼ばれます。換気と冷暖房のユニットがダクトで結ばれ、吹き出し口から一定温度に保たれた新鮮な空気が全館に送りだされるため、部屋ごとにエアコンなどの設置が不要で省スペースにも。

年間を通じて、部屋、廊下と家中の温度を均一に保てるため、夏の熱帯夜、冬場のトイレや早朝の寒さなどを感じることが少ないのがメリット。もちろん、冷暖房をとめて、換気だけの操作も可能。空気清浄機能や除湿機能なども付加されている商品もみられます。

計画プランや導入理由の確認を

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第3種換気の場合、アンダーカットやルーバーなどを設けたドアなどを介して家全体に流通させるような計画を
換気計画は、家の設計と同時に計画することが原則です。どのようなプランにするかは、地域や気候などの条件、建物の断熱性や気密性、広さや間取り、窓の大きさなどを考慮することが重要。細かな条件によって、機器の配置や配管、パワーなどが決まるので、プランニングには専門的な知識が必要です。

家づくりを進める中では、設計担当者の計画に沿って、プランニングや費用などを確認することに。わが家にとって、どの換気方法が適しているのか、そのプランを導入する理由など、きちんと説明を受けることが大切でしょう。また、掃除ができるような位置に機器が設置されているか、室内建具のアンダーカット部分から光や音がもれてしまわないか、などもチェックポイントのひとつです。

日々の暮らしの中での注意点

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給気口の前には家具などを置かないこと
シックハウス対策としての換気を考えると、建築基準法どおりに換気設備を設置すれば大丈夫、というわけにはいきません。毎日の暮らしの中でも注意が必要です。

機械換気設備(24時間換気システムなど)は常時運転が原則。室内の空気の流れを妨げる場所に家具等を設置しないように注意を。気候の良い時は窓を開けて空気を入れ替えることも必要です。

また、換気設備は定期的な掃除も大切ですので、引渡し時に維持管理、メンテナンスについての説明は必ず確認をすること。機器の取り扱い説明書に沿って、排気口や給気口、フィルターや屋外フードなどの清掃は定期的に行うようにしましょう。

機械換気設備を計画する際には、建物全体の換気計画を立案することが重要です。室内に廃気が排出される暖房設備の場合は、人体から放出されるシー オー ツーの他に、それらの汚染物質の排気についても考慮する必要があります。また、冷暖房設備を設置する場合の機械換気設備は、外気の予熱や熱回収についても考慮する必要があります。

ここからは、学校換気システムについて説明します。換気設備の設置方式としては、個別に換気扇(給気型、排気型、同時給排気型)を設置する方式と中央管理方式の換気設備等があります。
また、外気を取り入れる方式として、省エネルギー対策としては、自然換気と機械換気の両方を組み合せたハイブリッドシステム等が考えられます。ただし、この方式の場合は、安定した換気量を確保するための配慮が必要になります。
建築基準法の改正において規制対象となったホルムアルデヒドについては、許容濃度を100マイクログラム毎立方メートルとし、これを達成するための換気回数は教室の場合には0.3回毎時以上と規定されています。一方、学校環境衛生の基準では、二酸化炭素(シー オー ツー)の許容濃度は1,500ppm以下、一酸化炭素濃度は10ppm以下、浮遊粉塵は0.1ミリグラム/毎立方メートル以下と規定されており、例えば40人が在室している180立方メートルの教室における換気回数は、幼稚園・小学校では2.2回毎時以上、中学校では3.2回毎時以上、高等学校等では4.4回毎時以上となります。 ”
計画する機械換気設備の換気回数としては以下の方法が想定されます。
“?建築基準法の規定による必要換気回数(0.3回毎時)を前提とした換気設備を計画する場合
機械換気設備による換気の他に、学校環境衛生の基準(第1章(4)2)学校環境衛生の基準への対応参照)に基づくシー オー ツー(二酸化炭素)の判定基準(1500ppm以下)を守るために定時間毎の窓開けによる換気が必要となります。 ”
“?学校環境衛生の基準に基づく換気回数(幼稚園・小学校:2.2回毎時以上、中学校3.2回毎時以上、高校等:4.6回毎時以上)を前提とした換気設備を計画する場合
学校環境衛生の基準で必要な換気量を1台の換気設備で確保する場合の他、基準法上必要な換気回数(0.3回毎時)の換気設備を1台と残りの換気量を確保する複数の換気設備を組み合わせる場合、あるいは換気量の可変型の換気設備の設置を行う場合等が考えられます。”

ハイブリッド換気システムについて

ハイブリッドとは、何かを混合するという意味で、ハイブリッド換気システムは、内外の温度差を利用した換気システム(パッシブ換気システム)に排気用の補助ファンと排気量を調節するためのダンパを組み込んだシステムのことです。補助ファンとダンパを組合わせることで、パッシブ換気システムの中間期(春・夏)の温度差が小さい時期に換気量が不足することや温度差が大きい時期には必要以上の換気が行われる場合があるなどの短所を補うことが可能です。安定した換気量を確保するためには、実際の内外温度差と内外温度差による排気量をあらかじめ調べておく必要があります。

ハイブリット換気ステムの例 image015 image016

空調運転をしつつ外気を導入することで、空調負荷を削減する。

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