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）ことである。
分類
この節には(独自研究)が含まれているおそれがあります。 |
目的による分類
換気の目的には人の健康・快適を目的とした保健換気と産業プロセスのための産業プロセス換気とがある。
保健換気
換気が行われないまま人間が活動を続けると、空気質は悪化してゆく。 人体は呼吸により酸素を消費しつつ二酸化炭素を排出し、また汗・熱・体臭などをたえず発している。 建材に含まれるホルムアルデヒド・アセトアルデヒド・トルエンなどの有害物質が揮発し、シックハウス症候群を引き起こす。 新型コロナウイルスへの暴露も問題となる。 喫煙、調理などもPM2.5を始めとする有害物質を発生させる。 これらによる空気質の悪化は人間の健康を害する。そのため、人の健康状態を守るために行われるのが保健換気である。
産業プロセス換気
人の健康維持を目的に行われる保健換気に対し、生産・保管に際して物品の品質管理のために行われるのが産業プロセス換気である。
精密機器などの工場では、わずかな粉塵が製品の品質を下げることになり、高温・多湿状態は食品の腐敗・紙やプラスチックの変形、変色などにつながる。燃焼をともなう工程では、消費される酸素をたえず補給しつづける必要があり、換気は欠かせない。また、製造工程で特に有毒ガスや粉塵が大量に発生するような場合は、単純に室外の空気を入れ替えるだけでは周辺環境を汚染するため、特殊な浄化措置を行う。
動力による分類
設備に機械を利用するか否かによって自然換気と機械換気に分けられる。両者を併用する場合は、ハイブリッド換気と呼ばれる。
自然換気
自然換気は、自然通風や空気の温度差による煙突効果を利用するもので、パッシブ換気とも呼ばれる。第四種換気と書かれることもあるが、完全な誤用である。機械換気と比較して、省エネルギーであるが、常に一定流量を確保することができない。
機械換気
換気手法
換気量
保健換気において、必要換気量は室内CO2濃度1000ppm以下を満たす量とされている。[3]
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。[4]
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。[5]
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。[6]
| CO2濃度 | 人体への影響 | |
|---|---|---|
| 350ppm | 1980年代の大気濃度 | |
| 400ppm | 2020年代の大気濃度[7] | |
| 700ppm | ||
| 800ppm | 空気の淀みを感じる[8] | |
| 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[8]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[9] |
| 室内外濃度差700ppm | 2016年に空気調和・衛生工学会が提唱した換気濃度[5] | |
| 1500ppm | 眠気や倦怠感を感じる[10] | |
| 2500ppm | 健康に悪影響が生じる[8] | |
| 5000ppm | 滞在8時間が許容限度[8] |
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）[3] ※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[11]。
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[12]。
| ヤード・ポンド法 | SI単位 | 分類 | 例 |
|---|---|---|---|
| 0 cfm/person | 0 L/s/person | 主に居住者ではなく建築要素に関連している空間 | 保管庫、倉庫 |
| 5 cfm/person | 2.5 L/s/person | 成人が主に低活発な活動を行う空間 | オフィスエリア |
| 7.5 cfm/person | 3.5 L/s/person | より活発な活動を行うが、激しい活動や多量の汚染物質を排出する活動ではない | 小売エリア、ロビー |
| 10 cfm/person | 5 L/s/person | より活発な活動を行うが運動はしていない、もしくはより多量の汚染物質を排出する活動に従事 | 学校、教室 |
| 20 cfm/person | 10 L/s/person | 居住者が運動している、もしくは多量の汚染物質を排出する | ダンスルーム、エクササイズルーム |
| ヤード・ポンド法 | SI単位 | 分類 | 例 |
|---|---|---|---|
| 0.06 cfm/ft2 | 0.30 L/s/m2 | 空気汚染が通常のスペース、またはオフィス環境に類似するスペース | 会議室、ロビー |
| 0.12 cfm/ft2 | 0.60 L/s/m2 | 空気汚染がオフィス環境よりも著しく高いスペース | 教室、美術館 |
| 0.18 cfm/ft2 | 0.90 L/s/m2 | 空間汚染が前のカテゴリーよりもさらに高いスペース | 実験室、美術教室 |
| 0.30 cfm/ft2 | 1.5 L/s/m2 | 汚染物質が放出される、スポーツまたは娯楽の特定のスペース | スポーツ、エンターテイメント |
| 0.48 cfm/ft2 | 2.4 L/s/m2 | 化学物質濃度が高い屋内遊泳のためのエリア | 屋内スイミングエリア |
換気のタイミング
汚染源が建物内にある場合、汚染物質の濃度は上昇することはあっても減少することはないため、状況が許すのであれば常時換気（24時間換気）が最も効果的である。[13]。 屋外の大気汚染や気温などにより常時換気が難しい場合は定期的に換気を行う形になるが、その目安としてCO2などの空気質を測定するセンサーが用いられることがある[14][15]。
市販されているCO2モニター
換気の副作用
冷暖房コストの増加
折角空調した空気を捨てて外の空気を取り入れるため、冷暖房のコストが増加する。[16]
屋外の大気汚染
換気は室内の空気を排出し、外気を取り入れる行為である。そのため、外気が汚染されている状態で換気を行うことは、その汚染された空気を室内に取り入れてしまうことを意味する。 新型コロナウイルス感染症への有効な対策として換気が挙げられるが、野焼きのために煙で外気が汚染され、換気の妨げる問題が発生している[17][18][19][20]。
対策
室内換気量を増やさない空気質改善
- CO2除去空調 換気なしでCO2を回収、除去する。既に東南アジアを中心に使用実績もある。[21]
- 空気清浄機の使用 換気を行わずに室内の空気質を改善する。屋外の汚染物質も取り除ける。
- シックハウス原因物質等汚染物質を出さない対策建材を用いる[22] 塗装で原因物質を封じ込める方法も有る。[23]
- 陽圧換気 屋根裏や床下の汚染物質が室内に入ってこないようにする[24]。屋根裏等を排気し負圧にすることでも防げる。[25]
- 床下換気 床下など見えない所にいる汚染物質を追い出し、カビの発生などを防ぐ[26]
換気量の適正化
CO2濃度を監視し、必要十分な換気量に抑える[16]
熱交換換気
換気しつつ熱の流出を最小限に抑える。熱交換器にカビや埃が溜まることがあるので注意。[27]
換気の実際
換気ファンのメンテナンス
- フィルタ
- 回転するファンによる怪我を予防する、また屋外からの吸気によるホコリなどの侵入を防ぐために、フィルタが備え付けられている。
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。
- 羽
- 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[28]
法的規制
- 建築基準法 :
- 建築物における衛生的環境の確保に関する法律 : 室内環境の基準が定められている。
- 消防法 : 排煙設備・危険物取り扱い場所などの換気について定められている。
ギャラリー
車内換気
室内換気のコントロールパネル
地下鉄の換気（モスクワ）
脚注
- ^ “7-4 機機械換気”. モノタロウ. 2022年8月15日閲覧。
- ^ a b “7-6 局所換気と全般換気”. モノタロウ. 2022年8月16日閲覧。
- ^ a b “5.1 完全混合濃度に基づく基本必要換気量”. tkkankyo.eng.niigata-u.ac.jp. 2022年8月16日閲覧。
- ^ “吐く息で健康をチェックする（仮訳） | August 2014 | Highlighting Japan”. www.gov-online.go.jp. 2022年8月17日閲覧。
- ^ a b “室内空気質のための必要換気量 公益社団法人 空気調和・衛生工学会 換気設備委員会・室内空気質小委員会”. 厚生労働省. 2016年10月31日閲覧。
- ^ 賢一, 東 (2018). “室内環境中における二酸化炭素の吸入曝露によるヒトへの影響”. 室内環境 21 (2): 113–120. doi:10.7879/siej.21.113.
- ^ “世界のCO2濃度危険水準の400ppmにWMOが2015年に過去最高と発表”. Science Portal - 科学技術の最新情報サイト「サイエンスポータル」. 2022年8月17日閲覧。
- ^ a b c d “室内CO2 濃度を換気の指標として利用する研究 | COVID-19 AI・シミュレーションプロジェクト” (2020年12月22日). 2022年8月17日閲覧。
- ^ “建築物環境衛生管理基準について｜厚生労働省”. www.mhlw.go.jp. 2022年8月17日閲覧。
- ^ “必要換気量とは？二酸化炭素濃度を指標としたコロナ対策 | 株式会社テラモト”. 2022年8月17日閲覧。
- ^ 「商業施設等における「換気の悪い密閉空間」を改善するための換気について」 (PDF) の「P.4」（厚生労働省2020年3月30日）、および「「換気の悪い密閉空間」を改善するための換気の方法」（厚生労働省2020年4月3日） (PDF) を参照
- ^ a b c Stanke D. 2006. "Explaining Science Behind Standard 62.1-2004". ASHRAE IAQ Applications, V7, Summer 2006. “”. 2014年7月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年6月12日閲覧。 accessed 11 June 2014
- ^ 常時換気で空気感染防げ コロナ対策 煙で実験 室内ＣＯ２濃度も目安 | 山陰中央新報デジタル
- ^ 横浜の市立学校 感染症対策として「空気の見える化」 換気へCO2測定モニターを設置：東京新聞 TOKYO Web
- ^ 教室内のＣＯ２、センサーで「見える化」…目安超えれば換気促す音 : 読売新聞
- ^ a b “換気量を削減して空調負荷を大幅低減！”. 大阪府立環境農林水産総合研究所. 2022年8月15日閲覧。
- ^ 野焼きは法律で禁止されています | 那珂市公式ホームページ
- ^ つくば市
- ^ 世界最悪、インドの大気汚染 秋・冬に悪化 コロナ感染加速や重症化の恐れ | 毎日新聞
- ^ 新型コロナ禍で「野焼き」やめて 換気必要なのに「煙が家に入ってくる」
- ^ “CO2除去空調システム | チャレンジ・ゼロ” (英語). www.challenge-zero.jp. 2022年8月15日閲覧。
- ^ “床暖房のシックハウス症候群対策に有効な接着剤「オートンアドハー8500」”. ベストなパーツ｜部材の選び方が分かるベストパーツ公式ブログ. 2022年8月15日閲覧。
- ^ 靖志, 永崎 (1996). “ラドンガス湧出抑制方法について”. 資源と素材 112 (6): 360–364. doi:10.2473/shigentosozai.112.360.
- ^ “４．屋内ラドンの低減化対策”. www.niph.go.jp. 国立保健医療科学院. 2022年8月15日閲覧。
- ^ “法改正によるシックハウス関係実務におけるＱ＆Ａ”. 2022年8月15日閲覧。
- ^ 日経クロステック（xTECH）. “住宅のカビが原因のシックハウス症候群が増加”. 日経クロステック（xTECH）. 2022年8月15日閲覧。
- ^ “全熱交換型換気システムの分解清掃とダクト清掃(ミサワホーム ロスナイ) | グリーンサービス”. 神奈川〜東京のハウスクリーニング専門店グリーンサービス (2016年1月24日). 2022年8月15日閲覧。
- ^ 換気扇のお手入れ｜三菱電機 空調・換気・衛生