間違いだらけの24時間換気システム設計~個室が寒い 窓を開けると2Fが換気されない・・

 「換気口の風が寒い」「寝るとき寝室が冷え切っている」「換気口を閉じたら結露でビシャビシャ」

3種換気は単純でコストが安くできることから広く施工されている。しかし設計難易度は一番高い。施工後の調整が不可欠だが、大抵の建築業者は風量測定もせず「完成しました」といって引き渡してしまう。

 

設計のポイント

 新築の換気設計はファンを作るメーカーに丸投げすることが多い。我が家の場合MAXが担当したが、出てきた計画がダメだったので自分でやることにした。自分で設計してみて気づいた24時間換気システムの設計のポイントと注意点をまとめてみた。

 

1種と3種のメリット・デメリット

 住宅では1種(強制吸気+強制排気)または3種(自然吸気+強制排気)で計画される。それぞれのメリット・デメリットは次ようになる。

1種のメリット

・設計通りの換気が実現できる。
・建物の気密が怪しくても問題なく機能する(屋外と室内に気圧差を生じないため)。

1種のデメリット

・排気共に電動ファンを設ける必要があり、設備費がかかる。
・ランニングコスト(電気代)がかかる(3種の約2倍)。

3種のメリット

・設備費が安い。
・躯体内結露に強い(室内が負圧になるため、暖かいしめった空気が躯体内に入っていかない)。

3種のデメリット

・建物側に欠陥のない気密性能を要求する。
・設計通りに換気しない場合がほとんど。施工後の調整と手直しが不可欠。

 

 3種ではサッシや窓に高気密のものが必要となり、ダクト、電気配線、コンセント、スイッチ、水道配管、エアコン配管などあらゆる貫通部に丁寧な気密処理が求められる。これらが不十分だと、吸気口以外のところから意図しない換気が発生して設計通りに機能しない。

 設備機器のコストは3種が安いが、建物側の機密処理にコストがかかることを考えると、決して安いとはいえない。

 1種と3種、どちらがいいかは微妙なところ。我が家ではランニングコストを重視して3種を採用した。

 

ユニットバス設置場所を取り巻く基礎パッキンの様子

 良く見落とされるユニットバスの基礎パッキン。ここを塞がないとユニットバスが外にあるのと同じになる。

 3種と組み合わせは最悪。基礎パッキンからどんどん外気が入り込み、天井裏を通って室内へ。冬は断熱したはずのバスルームが寒く、冷たい外気が天井裏に入って建物の断熱が無意味になる[2]

 

 
 

適切な貫通部の施工断面図(2019/1/20追記) エアコン配管の貫通部処理の例。重要なのが赤い部分。大抵はここを省略して外気が室内へスースー。酷い場合はスリーブも付けない。

 「エアコンを外してみたら裏側がカビだらけだった」となるのは、この赤い部分を省略した結果。

 この施工図はエアコンに限らず屋外コンセントやアンテナ、光ケーブル、電話線の引き込みすべてに共通する。この図を見せてめんどくさそうな顔をする業者には、満足いく結果が望めない。

 

 エアコン配管の貫通部とコンセントは、新築の時は必ず先行設置する。後から穴を開けると断熱材の傷つきが避けられない。先行設置では防水貫通スリーブが便利。これで外壁内側のコーキングを省略できる。

先行設置したエアコン貫通部とコンセント

 先行設置したエアコン貫通部とコンセント。キャップはナスタ製。屋外側のキャップは耐久性を考慮してアルミ製になっている。

 

 

1F(リビング)を吸気にして個室を排気にする

 自然吸気レジスタを1Fのリビング、玄関、通路に設置し、他の部屋(個室、寝室、トイレ、洗面、浴室)に排気ファンを設置する。寝室や洗面脱衣場には、湿度感応式、トイレは人感式の排気ファンが適している。

 大きな換気の流れを、1Fで吸気して2Fで排気する形にする。つまり、

 外気→1Fリビング→階段または吹抜け→2F個室→外へ排気

という経路とする。

 こうすると、2Fの個室には室内で温められた空気が入るため寒さが和らぎ、個室で発生するホコリや汚れた空気を排出できる。

 外気がリビングから個室へ通ることになるが、人はどちから一方にしかいない時間帯が多いため、空気の汚れは問題にならない。

 冬は1Fのリビングだけ暖房することで、トイレを含めどの部屋も極端な温度差が無い形にできる。

 

寝室に設置された湿度センサー付きパイプファン 埃が溜まりやすい寝室を吸気にするのは間違った換気設計の代表。

 写真は我が家の寝室。湿度センサー付きの排気ファンを2か所設置してある。写真はパナソニックのFY-08PFH8VD。普段は弱運転で常時換気を行い、湿度が設定値を超えると強運転する仕組み。

 室温に温められた空気が入るので、真冬でも部屋が冷え切った状態にならない。湿度設定を40~45%とすることで冬場も窓は結露しない。布団から出た埃も排出される。

 

 

ドアのアンダーカットは必ずしも必要ない

 ドアを付けると、換気抵抗を減らすためアンダーカットが必要といわれるが、それは気密の高い部屋の話。実際はドア外周の隙間だけで十分な場合が多いようだ。アンダーカットを設けると少し費用がかかるうえ、音漏れしやすくなる。

 ドアの圧損はパイプファンの運転音で確認できる。ドアの開閉状態によって圧損が増えなければ、ファンの運転音が変わらない。我が家の寝室はこの方法でアンダーカットが要らないことを確認した。

 

 

キッチンのレンジフードの排気量に注意

 レンジフードは「強」運転のとき 400m3/hを超える換気量を要求する。これを24時間換気システムの吸気だけでまかなうのは無理。

 窓を開ければ済む話だが、それをやってくれるとは限らない。フード連動ダンパか、差圧感応式の吸気レジスタ、同時給排装置を別途設けて欲しい。

 

同時給排付きのヤマハサイクロンフード

 写真はヤマハのサイクロンフード。上の穴がが同時給排の吸気穴。計算上必要風量の6割しか吸気しないが、吸排気のダクト穴が同じ径なので、これで十分だった。

 

 

施工結果をチェックする方法

 3種の計画システムが設計通り機能しているか、確認をお勧めする。方法は、風速計を使って自然吸気口の風速を計るだけでよい。φ100で1m/s 前後(手をかざすと風が吹き出している)の風速がないといけない。

 おそらく大半はNGだろう。ほとんどの施工業者は作りっぱなしで風量の測定などしない。まともに3種が機能するのは、F&Pの家くらいかもしれない。

※:1m/sの微風を精度よく図るのは難しい。実際は広口じょうごを利用するか、事業者はカスタムWS-05がお勧め。

 

自然吸気口の風速を実測した結果の一覧表

 表は我が家の風量を自分で測った結果。設計通りになることはまずないので、施工後に換気部材の見直しが必要になるのが普通。

 

すべての換気口に電源を先行配線しておく

 綿密に設計しても、設計通りにならないことが多い。夏冬過ごしてみないと分からないことも多い。

 実際の空気の流れは建物の完成後でないと検証できないので、後から自然吸気レジスタを強制吸気や排気に変更できるよう、全てのパイプダクトに100Vの電線を先行配線しておくと良い。我が家の場合はこれをやって正解だった。

 

設計支援ソフトは使えるのか

 換気システムの設計は設計支援ソフトを使うのが簡単だ。しかし中身がブラックボックスで、間取りに十分対応したものか疑問だ。

 換気システムの設計は、抵抗回路網と同じ。PQ線図とレジスタの抵抗曲線があればエクセルで計算できる。私は中身を全部把握して自分で設計したかったのでエクセルを利用した。

 

設計の注意点(自分でやる場合)

 直列回路、並列回路については次のように考える。

3種換気設計のポイントをまとめた資料

ファンのPQ線図に吸気レジスタの抵抗曲線を重ねたグラフ

 PQ線図と抵抗曲線の交点が動作点になるが、ここがPQ線図の横軸(最大風量)の半分より右側になるよう設計する。

 最大風量より左側の領域は軸流ファンとして機能しない領域になる。

 

 

必要換気量の考え方

 換気ファンはずっと動かして使うのが原則。必要換気量は夏と冬で違うのが現実。換気回数0.5(回/h)に合わせて常時換気すると冬に寒く、電気代もかかる。普段いない部屋まで0.5(回/h)で換気するのは無駄なこと。

 上述したように、寝室やトイレ、洗面脱衣場については普段「弱」運転していて、センサーの反応で「強」運転に切り替える形のファンがよい。0.5(回/h)は全てのファンが「強」運転の時、達成できれば良い。

 

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してはならない設計

 

3種で個室を自然吸気にする⇒NG! 

 換気設計を業者に投げると、トイレや浴室を排気にして、個室を吸気にしたシステムになることが多い。「人のいる個室は、新鮮な空気を導入するのが望ましい」というのがその理由だが、いろいろ問題がある。

 このシステムは、全ての部屋の窓を締め切った場合でしか成立しない。例えば、どこかの部屋(リビングなど)で窓を開けられると換気経路にショートカットが出来てしまい、他の個室の換気量がゼロになってしまう。

 個室に外気が直接入るため冬季は部屋が冷え切り、暖房を入れても換気口から冷気が入って寒いことになる。寝室ではフトンから出たホコリが排出されず、部屋に溜まってしまう。

 

屋根裏で集中換気する⇒NG!

 屋根裏などに大型の排気ファンを設置して集中換気するシステムがある。これも窓やドアがすべて締め切られた状態でしか成り立たない。

 このシステムは屋根裏換気装置のイニシャルコストが高く、音が問題になることがある。天井裏を走るパイプダクトには埃が溜まる一方であり、清掃手段がない。

 これも個室に直接外気が入るから、部屋が冷え切るなど上記と同じ問題が生じる。

 

熱交換式(ロスナイなど)にする⇒やめた方が良い

 3種で個室が寒くなる課題について、ロスナイなどの熱交換式の給排気装置を導入して改善しようとする施工業者もある。この設備の欠点は、

 設備が大型のため目立つ、設備費用がかかる、フィルターやエレメントなどをこまめに清掃・交換しないと性能が維持できない、ランニングコストが高い(消費電力が一般的なパイプファンの6倍以上)

 などがある。1種よりはるかに高コストでデメリットが多い。

 


 

施工後の運用とメンテナンス

 

吸気フィルターの清掃

 自然吸気レジスタに付属してくるフィルターは薄くて目が細かいためすぐに目詰まりしてしまう。そこで、台所用の金属たわし(ステンレスのリボンをカールさせたもの)をフィルターの代わりにパイプダクトの中に詰める形にする。これで少なくとも9年は何もしなくてよくなる[1]

 

長時間運転停止すると壊れやすい

 冬場の換気量を抑えようと、一部を止めてしまう人がいる。寒いからと言って止めてしまうと、換気扇のモーターが外気や湿気にさらされてすぐに傷んでしまう。シャッターを駆動するためのソレノイド(プランジャー)が錆びついて動かなくなってしまう場合もある。

 冬場寒くなるのは、換気設計が失敗している証拠。そこでファンを止めるのではなく、センサーに反応して強弱が切り替わるタイプに交換するか、吸気になっている場所を排気に変更することを検討してほしい。

 

<参考購入先>
パイプファン/自動運転(湿度)常時換気付 【FY-08PFH8VD】
寝室や個室にお勧めのパイプファン。運転音が非常に静かで気にならない。我が家では個室を全部これに変えました
パイプファン一覧 いろいろ買ってみましたが故障しにくさ、音の静かさでパナソニック製が一番のお勧めです
防水貫通スリーブ エンビパイプを突き出して防水テープベタベタ、ではなく専用部材を使うのがベターです

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