設計のための換気ガイドライン

ガイドライン (Blomsterberg, 2000) [参照 6] の目的は、実務者 (主に HVAC 設計者と建物の管理者だけでなく、クライアントと建物のユーザーも含む) に、従来型と革新型を適用して優れた性能を備えた換気システムを実現する方法についてガイダンスを提供することです。技術。このガイドラインは、住宅および商業ビルの換気システムに適用され、建物のライフサイクル全体、つまり設計、建設、試運転、運用、保守、および解体に適用されます。

換気システムの性能ベースの設計には、次の前提条件が必要です。

• 設計するシステムの性能仕様 (室内の空気の質、熱的快適性、エネルギー効率など) が指定されています。
• ライフサイクルの視点が適用されます。
• 換気システムは、建物の不可欠な部分と見なされます。

その目的は、従来の技術と革新的な技術を適用して、プロジェクト固有の性能仕様 (7.1 章を参照) を満たす換気システムを設計することです。換気システムの設計は、建築家、構造技術者、電気技術者、暖房/冷房システムの設計者の設計作業と調整する必要があります。これにより、暖房、冷房、換気システムを備えた完成した建物が確実にうまく機能します。最後に重要なこととして、建物の管理者は、彼の特別な希望について相談する必要があります。彼は、今後何年にもわたって換気システムの運用を担当することになります。したがって、設計者は、性能仕様に従って、換気システムの特定の要因 (特性) を決定する必要があります。これらの要因 (特性) は、システム全体のライフ サイクル コストが指定された品質レベルで最小になるように選択する必要があります。経済的な最適化は、次の点を考慮して実行する必要があります。

• 投資費用
• 運用コスト（エネルギー）
• 維持費（フィルター交換、ダクト清掃、エアターミナル機器清掃等）

いくつかの要素 (プロパティ) は、近い将来にパフォーマンス要件を導入するか、より厳しくする必要がある領域をカバーしています。これらの要因は次のとおりです。

• ライフサイクルの視点で設計する
• 電気を効率的に使うための設計
• 低騒音設計
• ビルエネルギーマネジメントシステムの利用設計
• 運用・保守設計

ライフサイクルを考慮した設計 視点 

建物は持続可能でなければなりません。つまり、建物は耐用期間中、環境への影響をできるだけ小さくする必要があります。これに責任を負うのは、設計者や建物の管理者など、さまざまなカテゴリの人物です。製品は、ライフサイクル全体で環境に与えるすべての影響に注意を払う必要があるライフサイクルの観点から判断されます。初期の段階で、設計者、購入者、および請負業者は、環境に優しい選択を行うことができます。建物は、寿命の異なるいくつかの異なるコンポーネントで構成されています。この文脈では、保守性と柔軟性を考慮に入れる必要があります。つまり、たとえばオフィス ビルの用途は、建物の寿命の間に何度も変わる可能性があります。換気システムの選択は、通常、ライフ サイクル コストではなく、投資コストに大きく影響されます。これは多くの場合、最小限の投資コストで建築基準法の要件を満たす換気システムを意味します。ファンなどの運用コストは、ライフ サイクル コストの 90 % になる場合があります。ライフサイクルの観点に関連する重要な要因は次のとおりです。
寿命。

• 環境への影響。
• 換気システムの変更。
• コスト分析。

ライフ サイクル コスト分析に使用される簡単な方法は、正味現在価値を計算することです。この方法は、建物の運用段階の一部または全体における投資、エネルギー、メンテナンス、および環境コストを組み合わせたものです。エネルギー、メンテナンス、および環境の年間コストは、現在のコストで再計算されます (Nilson 2000) [Ref 36]。この手順により、異なるシステムを比較できます。コストにおける環境への影響は、通常、決定するのが非常に難しく、そのため省略されることがよくあります。エネルギーを含めることで、環境への影響がある程度考慮されます。多くの場合、LCC 計算は、運用期間中のエネルギー使用を最適化するために行われます。建物のライフ サイクル エネルギー使用の主要な部分は、この期間中です。つまり、暖房/冷房、換気、給湯、電気、および照明です (Adalberth 1999) [参照 25]。建物の耐用年数を50年とすると、稼働期間は全エネルギー使用量の80～85%を占めることになります。残りの 15 ～ 20% は、建築資材の製造と輸送、建設に使用されます。

を有効活用するための設計 換気用電気 

換気システムの電力使用量は、主に次の要因によって決まります。 • ダクト システム内の圧力降下と空気の流れの状態
• ファン効率
• 気流の制御技術
• 調整
電気の使用効率を高めるために、次の対策が重要です。

• 換気システムの全体的なレイアウトを最適化します。たとえば、ベンド、ディフューザー、断面の変化、T ピースの数を最小限に抑えます。
• より効率の高いファンに変更します (例: ベルト駆動の代わりに直接駆動、より効率的なモーター、前方湾曲の代わりに後方湾曲ブレード)。
• 接続ファン - ダクト (ファンの入口と出口) での圧力損失を下げます。
• ベンド、ディフューザー、断面変化、T ピースなど、ダクト システムの圧力損失を下げます。
• 気流を制御するより効率的な手法を導入します (電圧、ダンパー、またはガイド ベーン制御の代わりに、周波数またはファン ブレード角度制御)。

換気のための電気の全体的な使用にとって重要なのは、もちろん、ダクトの気密性、空気流量、および稼働時間です。

圧力損失が非常に低いシステムと、現在の「効率的なシステム」であるシステムとの違いを示すために、SFP (特定のファン出力) = 1 kW/m³/s を「通常のシステム」と比較しました。 」、SFP = 5.5 ～ 13 kW/m³/s の間 (参照表 9）。非常に効率的なシステムの値は 0.5 です (6.3.5 章を参照)。

表 9 : 計算された圧力損失と SFP 「効率的なシステム」と「現在のシステム」の価値 システム"。 

低騒音設計 

低騒音レベル向けに設計する際の出発点は、低圧力レベル向けに設計することです。このようにして、低い回転数で動作するファンを選択できます。低い圧力損失は、次の手段で達成できます。

• 低風速、つまりダクト寸法が大きい
• ダクトの向きやサイズ、ダンパーの変更など、圧力降下のあるコンポーネントの数を最小限に抑えます。
• 必要なコンポーネント全体の圧力損失を最小限に抑える
• 空気入口と出口での良好な流れ条件

音を考慮して、空気の流れを制御するための次の手法が適しています。

• モーターの回転数の制御
• 軸流ファンのファンブレードの角度を変更する
• ファンの種類と取り付けも騒音レベルにとって重要です。

このように設計された換気システムが音響要件を満たさない場合、ほとんどの場合、音響減衰器を設計に含める必要があります。換気システムから騒音が入る可能性があることを忘れないでください。
7.3.4 BMS を使用するための設計
建物の建物管理システム (BMS) と、測定値とアラームを追跡するためのルーチンによって、暖房/冷房および換気システムを適切に操作できるかどうかが決まります。HVAC システムの最適な運用には、サブプロセスを個別に監視できることが必要です。多くの場合、これはシステム内の小さな不一致を発見するための唯一のアプローチでもあります。それ自体では、エネルギー使用アラームを起動するのに十分なほどエネルギー使用を増加させることはありません (最大レベルまたはフォローアップ手順によって)。一例として、ファン モーターの問題がありますが、これは建物の運用に使用される総電力量には表れません。

これは、すべての換気システムを BMS で監視する必要があるという意味ではありません。最小で最も単純なシステムを除くすべてのシステムで、BMS を検討する必要があります。非常に複雑で大規模な換気システムの場合、おそらく BMS が必要です。

BMS の高度なレベルは、運用スタッフの知識レベルと一致する必要があります。最良のアプローチは、BMS の詳細なパフォーマンス仕様をコンパイルすることです。

7.3.5 運用設計と メンテナンス
適切な操作とメンテナンスを可能にするために、適切な操作とメンテナンスの指示が書かれている必要があります。これらの指示が有用であるためには、換気システムの設計中に特定の基準を満たす必要があります。

• 技術システムとそのコンポーネントは、メンテナンス、交換などのためにアクセスできる必要があります。ファンルームは十分に大きく、適切な照明を備えている必要があります。換気システムの個々のコンポーネント (ファン、ダンパーなど) には、簡単にアクセスできる必要があります。
• システムには、パイプやダクト内の媒体、流れの方向などに関する情報が記載されている必要があります。 • 重要なパラメータのテスト ポイントが含まれている必要があります。

操作とメンテナンスの指示は、設計段階で作成し、建設段階で最終化する必要があります。

https://www.researchgate.net/publication/313573886 で、この出版物の議論、統計、および著者のプロフィールを参照してください。
機械換気システムの性能向上に向けて
著者: Peter Wouters、Pierre Barles、Christophe Delmotte、Åke Blomsterberg
この出版物の著者の一部は、次の関連プロジェクトにも取り組んでいます。
建物の気密性
パッシブクライマタイゼーション: FCT PTDC/ENR/73657/2006