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髙橋建築

換気・空気

建築環境・省エネルギー機構(IBEC)の
自立循環プロジェクトシンポジウム2021 がありました。

かなり内容の濃い良いシンポジウムでした。
内容については後ほどご紹介していきます。

その後の懇親会での議論がさらに濃い内容。

前先生に「髙橋さん。恐い やり過ぎで 極左。」と言われてしまいました。
「あの団体は、掘り下げすぎ。そこまで細かくなくても。」三浦さんからは、「湿度のことで 前先生にかみついてた団体ですね。」みたいな。
えっつ?そう思われていたとは。
よりよい家をつくる為に先生方に質問しながら勉強していただけなのに。(笑)

最後の方で話題になったのは 浴室の乾燥。

暖かい家になると換気扇を回さなくてもお風呂が乾いてしまう。
窓は閉めたまま。
冬場には、お部屋の湿度も上がるし。
そんな話でも盛り上がりました。
お風呂の換気扇は全く必要ないという先生もいました。

私は勇気が無いので、とりあえず付けていますが、高断熱住宅で浴室換気扇無しも良い方法かもしれません。
お風呂の換気は浴室を乾かすことにあります。
乾けば良いのなら、高性能住宅ではいらなそうです。
換気扇が設置されていると言うことは、ダクトを介して外とつながってしまっていると言うことですから。冬には冷たい外の空気が夏には外の熱い空気が逆流します。その熱損失も大きいですね。
夏場でもお風呂の換気扇で出した空気の分だけは外から空気が入ってきてしまいます。わざわざ外の暑い湿度の高い空気を入れなくても良いかもしれませんね。

お風呂が良く乾くというのは、温度の分散より湿度の分散の方が早いので、温度が高いし、室内を開けっぱなしにできる高断熱住宅なら当たり前なのでしょうね。

換気・空気

第三種換気とは?

ひとが住んでいると室内の空気は汚れますね。
そこで現代の住宅では換気は必ず必要です。
スカスカのおうちなら必要ないかもしれませんが、普通の作り方をすると空気の汚れは出し切れません。
そのため、現在の建築基準法では室内の空気を2時間に1回入れ替えることが義務づけられています。

換気の種類は換気扇の使い方で第1種、第2種、第3種と分けられます。

第1種は外の空気を取り入れるのも家の中の空気を出すのも換気扇を使う方法。
第2種は外の空気を換気扇で取り入れ、室内の空気は自然に出す方法。
そして今回取り上げる第3種換気は、外の空気を自然に取り入れ 室内の空気を換気扇の力で出す方法です。

ポイントは 換気扇の力で室内の空気を出すので、室内が負圧になり 結果的に穴が空いているだけの自然給気口から外の空気が引っ張り込まれると言うことです。

換気扇の外に出す力が強ければ強いほど、給気口や隙間から空気が自然に引っ張り込まれるわけです。

給気口と排気の換気扇はバランス良くつけましょう。

バランスが崩れると換気扇が空回りしたり、換気ムラが発生します。

最後はダーテイーゾーンから

常時人のいる場所にはきれいな空気が必要です。ですからリビングや,寝室子供室などの居室に外からの新鮮な空気を取り入れます。

そしてその空気をトイレや洗面脱衣室や浴室などの匂いの発生する場所や湿気の発生する場所から排気するように計画します。

上手に空気の流れを計画することが大切です。

空気の汚れと流れをイメージしましょう。

気密がとれていないと全くダメ。

気密性能があればきちんと空気が流れます。

気密性能が無いと!

いろいろな隙間から空気が出たり入ったりしてしまいます。
きちんと換気が制御できませんね。
空気が汚いところができてしまいますね。
寒い空気が出たり入ったり。とても寒いです。

冷たい空気が直接入ってくる

気密がとれているとしても、給気口から入る空気は、外の空気そのままです。

寒い冬に外が氷点下なら、なんとマイナス温度の空気が入ってきてしまうのです。

この問題点は、高断熱に熟練した設計者なら上手に解決することもできるかもしれませんが、かなり難易度が高いです。

残念ながら大手ハウスメーカーの設計でも全くできていない場合が多く残念なことです。

窓開けすると!

トイレの窓、脱衣所の窓を開けるとどうなるでしょう。

トイレの窓から空気が入り、直接トイレの換気扇からすぐに空気が出て行きます。トイレのところだけ循環してしまうわけですね。
そこだけで、「吸って吐いて」をしてしまいます。
脱衣所の窓から空気が入り、脱衣室の換気扇から空気が出て行きます。
これではリビングの自然給気口から空気を引っ張れないですね。
窓開けすると 計画通りに空気が流れません。

2階建てでは?さらに難しい。

2階建ての場合を考えてみましょう。

最近の住宅では1階にも2階にもトイレがありますね。 そのため1階に給気口と排気口 2階にも給気口と排気口と計画される場合が多いです。

上下の圧力差の発生

暖かい空気は上に向かって行きます。

そのため室内では下から上に向かって空気の流れが出てしまいます。

この空気の流れによって1階は負圧になり外から空気が入って来やすくなり、2階は外に向かって空気が出て行きやすくなります。

そうするとどうなるでしょう。

本来空気を出すための1階のトイレの換気扇からは空気が出にくくなり、1階のリビングには外の空気がたくさん入ってきます。

2階の寝室や子供室には外から空気を取り入れる給気口があるのですが、内外の圧力差のために空気が入りにくくなったり時には空気が出て行く口になってしまうこともあります。

きちんと換気が行われない可能性が高いですね。

本来の空気の出入りが制御できないこの現象は、温度差だけで無く、屋外で吹く風などでも起こります。
空気が出るための面に風が当たれば出にくくなったり、空気が入る面が風下になれば、家の中に入らず引っ張り出す口になってしまうのは,容易に想像できますね。

上下に空気の流れができてしまうと

暖かい空気が上に行き隙間から冷たい空気が入ってくるとどうなるでしょう。

上下の温度差が大きくなりとても寒くなります。

暖房しても頭が熱くなり、足下が寒いという 不快な状態になりやすいです。

第三種換気はとても難しいですね。

それでも第三種が多い理由

これほど問題の多い換気方法にもかかわらず、ほとんどの住宅会社が第三種換気を採用するのはなぜでしょうか?

それは 圧倒的なコストの安さです。

第一種換気では数十万円かかりますが、第三種換気は数万円ですみます。
全く違いますね。

多くの住宅会社が 実際に換気が機能しているか?快適性が確保できるかはほとんど興味が無いのかもしれません。

ひどい話ですね。 私もそのような家に出くわすことが度々あります。
とても残念です。

もう一つの理由に、施工性があります。

第一種換気は 複雑なダクトの設置が必要です。

しかし第三種換気では、ほとんどの場合はダクトの必要は無く、もしダクトを使うにしてもダーティーゾーンのみですからとても単純です。

設計も楽

入り口と出口をつけるだけ。ダクトが無ければ、計算もほとんどいりません。
ダクトがあるとパイプの圧力損失などの計算が必要です。

メリットは無いのか?

第三種換気の良いところはないのでしょうか?

それでも、高断熱のスペシャリストが第3種換気を選ぶこともあります。

それは消費電力の少なさです。ダクトを使わないシステムの場合わずか 数Wですみます。

第一種換気は給気も排気も換気扇を使います。消費電力は単純に倍になりますね。

さらに第一種換気の場合は、熱交換換気とすることが多いですから,より圧力損失があり、モーターのパワーが必要です。50W位必要です。

単純な第三種換気の場合、とても省エネですね。

しかし冷たい空気を暖めなくてはなりませんので冷暖房エネルギーはたくさんかかりますので一般的にはエネルギーはとても増えてしまいます。

換気での熱損失があっても、室温が下がらない、温度ムラのできない、すごい設計と、ミスの無い施工。それができれば考えても良いでしょう。

かなり難易度が高いですね。私も場合によっては第三種換気を否定しませんが、高度な設計、高度な施工、きちんとした使い方。
長年の経年変化による気密の維持などたくさんのハードルがあります。
それならば、確実な計画、施工ができる第一種熱交換換気を選ぶのが無難だと思います。

結論

第三種換気は、難しい。大きなリスクがある。

それでも値段優先ならば、覚悟して採用。

私は確実な性能住み心地を重視するため使わない。

換気・空気

第3種換気は室内の空気をファンの力で外に出し、その分の空気を給気口から自然に取り入れる方法です。

第一種換気は 給気と排気の両方をファンの力で行います。
その際に入ってくる空気と出て行く空気を交差させ熱を入れ替えます。
排気とともに捨てられてしまう熱を回収するのです。

ローヤル電機さんのホームページから引用 令和元年5月14日
http://www.royal-elec.co.jp/shop/info/ventilationdetail.php?shopflg=0&rootid=4&category_id=34&product_id=286&quantity=1

このように熱を回収できる換気システムを熱交換換気システムと言います。熱と一緒に湿気も入れ替えられるものを 全熱交換換気 と言い 熱だけ入れ替え湿気は入れ替えないものを 顕熱交換換気 と言います。

とてもすごい換気システムと言うことになりますが弱点もあります。

まずは給気と排気の両方をダクトを使うので工事が大変です。
さらに機械が少し高いです。
そしてモーターが給気用と排気用と2台になってしまいます。

せっかく熱を回収して省エネなのですが、電気代は倍になってしまいます。冬は暖房費が減りますのでとてもお得なのですが 春や秋、夏の夜などは室内と外の温度差は少ないですから 熱交換はあまり必要ありません。それなのにモーターは電気を食ってしまいます。

北海道のように寒い日が多い場所の場合は明らかに得でしょう。でも関東の平野部のようなところはそれ程でもありません。温暖地の場合、省エネ性能では第3種で十分ということになります。

しかし、電気代で比べるとそれほど得ではないと言うことになりますが、住み心地はとても違います。第三種換気の場合、外の空気がそのまま入ってきてしまい給気口の近くではとても寒く感じます。ですが、熱交換換気扇の場合、外の温度がとても寒くても熱交換してある程度暖まって入ってきますから寒さを感じにくくなります。
エネルギーだけの話ではないのです。

さらに当社の作っているような高性能住宅の場合は第一種熱交換換気扇しか選択筋は無いと思います。

熱が逃げないように断熱性能を高めてありますので、壁や屋根や窓などからにげる熱は本当に少なくなります。それに比べて換気による熱の損失がとても大きくなるのです。

計算をすると、第三種を使ってしまうと半分近い熱が換気で逃げてしまうことになります。どんなに断熱しても換気の影響の方が大きくて意味が無くなってしまうのです。
ですから高断熱の住宅と熱交換換気扇はセットなのです。
換気の電気代は少し増えますが、冷暖房エネルギーはとても減りますし、快適性はとても高くなります。

断熱がほどほどレベルの高断熱の住宅ならば、換気の熱損失以上の熱が壁や窓、屋根などの外皮から逃げていますからそれほど気にならないでしょう。その分たくさん暖房すれば良いというレベルになります。

第三種か第一種どちらが良いかと言うことは、地域によっても違いますし、断熱レベルによっても違うと言うことになります。

結論としては秩父地域の場合は朝の冷え込みがとてもすごいですから、きちんと断熱して第一種熱交換換気扇と言うことになると思います。

換気・空気

住宅の換気の設計はとても難しいです。
きちんとした計画をしなくては、健康快適な空気環境にはできません。

換気の仕組みもたくさんあります。

外からの空気を入れるのを 「給気」
家の中の空気を外に出すのを 「排気」
といいます。

給気と 排気とも 換気扇を使うのを 第1種換気
給気を換気扇を使って 排気を自然の穴から行うのを 第2種換気
給気を自然の穴から行って 排気を換気扇で行うのを 第3種換気と言います。

この換気扇は 壁に付いていて直接外と出し入れする「壁付けの換気扇」と
天井などからパイプを通って空気を各部屋から集めて一つの機械で出し入れするタイプの 「ダクト式」
があります。

多くの場合は 壁に空気の取り入れ口が付いていて トイレや浴室の換気扇から排気をするタイプでしょう。
壁付けの第3種換気というタイプに当たります。
このタイプは 設備費がとても安くすみます。ローコストビルダーはこの方法が多いですね。
メンテナンスも用意ですし 消費電力も少ないというメリットもあります。
しかし、安定した風量が確保しにくかったり目的のところがきちんと換気できないなどの問題もあります。 空気環境を良くするという 換気の本来の目的を果たすのが難しくなります。
ですので 高性能な家を目指す工務店は使わないところが多いですね。

次に多いのが 自然の給気口は使うが 排気はダクト式でいろいろな場所から引っ張る方法の第三種換気
これは目的の場所からきちんとダクトで空気を引っ張れるため 前の方法より安定した性能が出せます。
しかし,給気口が自然給気口のため外の風などの影響や温度差の影響で給気口それぞれから入る空気の量のコントロールが確実ではありません。
寒い空気も直接外から入ってきてしまいます。

それを克服するのが第一種換気
空気の取り入れ口(給気) 空気を出す口(排気)を両方ダクトを使い 機械で出し入れします。
そのため 風量がとても安定して計画どうリムらなく空気環境が整えられます。

さらに第一種換気を使うと給気と排気の熱を入れ替えることができます。
暖房した家の中の空気をそのまま外に捨ててしまうのはもったいないので 外から入ってくる空気に熱を渡して 外の冷たい空気が暖まり各場所に配られるのです。
これを熱交換換気扇と言います。外から入ってくる空気も冷たくないので不快ではありません。

第一種の熱交換換気扇を使えば 冷暖房のエネルギーは少なくすむわけです。
そして計画通りの換気が行える。
とても良い方法ですね。

ですがその第一種熱交換換気扇も良いことばかりでは無いのです。
まずは機械本体の値段とダクトを設置する工事費がかかります。
給気と排気を機械で行うわけですからモーターが2つ付いています。電気代がかかります。
熱交換をさせる素子に空気を通すときに圧力がかかるためモーターの負荷がかかりここでも電気が増えてしまいます。

それではどちらが特なのだという話ですが秩父の標準的な住宅で計算してみます。 最初にかかる設備代だけ言うと圧倒的にローコストビルダーがやっているトイレなどの壁から抜く第3種換気が安くすみます。
次にはダクト式の第三種
冷房代暖房代まで考えると10年から20年くらいで逆転し第1種熱交換換気が良くなると言われています。
これは後で表にして見ますね。

しかし 第一種熱交換換気は 綺麗な空気が安定して入れ換えられるので空気環境はいいですし
真冬でも冷たい空気が直接は行ってこないので住み心地は抜群です。
ですので当社では第一種熱交換換気扇を使用しています。

換気の種類に関するお話はここまでです。

換気には重要な点が3つあります。
「設計」[施工][メンテナンス]です。

設計の重要さはおわかりになると思います。
設計の違いによって全く性能が変わってしまいます。かなり特別な勉強と知識が必要です。細かいところは省略します。設計士さんでもほとんどの方が理解していないように感じます。只の営業さんレベルではほぼ理解できていないのでは無いでしょうか?

次に施工
施工の仕方でも性能に差が出ます。ダクトの配管の仕方で圧力損失は変わりますし 長持ちするかも変わります。

最後にメンテナンス。
換気にはこれがとても重要です。
フィルターに汚れがたまるときちんと空気が入れ換えられませんし 圧力がかかり電気代が増えたりすることもあります。
まめにお手入れできるよう 掃除しやすい場所に設置したり掃除しやすい機種を選ぶことも重要です。
機械なので壊れることもありますので取り替えやすく作ることも重要ですし、壊れたときのメンテナンス体制などがしっかり維持できそうなメーカーを選ぶことも重要です。

おまけにダクト径の違いによる圧力損失について。
50mmのダクトを100とすると75mmのダクトは13.2 100mmのダクトは3.1
住宅の大きさなど考えると50mmのダクトではかなりの圧力損失があるので75mm以上のダクトを使うことが重要そうですね。
狭いとこに配管しますから50mmの細いパイプを使いたくなるところですが しっかり75mmの太めのパイプを使う様にしましょう。