給気レート計算機 — 毎時間の空気交換数（ACH）と CFM

気流量計算機

気流量計算機は、1時間当たりの換気回数（ACH）、つまり1時間に室内の空気が完全に入れ替わる回数を求めます。目標ACHを達成するために、ファンや換気口が供給すべき気流量を逆算することもできます。

1時間あたりの換気回数とは？

ファンや換気口は室内に空気を送り込み、よどんだ空気を押し出します。その気流量が1時間に室内1室分の空気に相当する場合、室内の換気回数は1回/時です。1時間に室内2室分の空気を動かす場合は、2 ACHです。ACHが高いと、通常は空気がより新鮮になり、湿気がこもりにくく、空気中の粒子も少なくなります。ただし、ACHが非常に高いと、ファンを強く稼働させるためエネルギー消費が増え、暖房または冷房が必要な外気をより多く取り込むため、コストも高くなります。

気流量の計算式

ACHは、気流量を室内容積で割った値です。容積は、長さ×幅×高さで求め、すべて同じ単位を使います。

$\text{容積} = L \times W \times H$

メートル法では、気流量を立方メートル毎時（m³/h）で表します。これはACHの「毎時」とすでに一致しています。

$\text{ACH} = \frac{\text{気流量（m³/h）}}{\text{容積（m³）}}$

インペリアル単位系では、空気流量は通常、CFM（立方フィート毎分）で表します。室内容積で割る前に、60を掛けて立方フィート毎時に換算します。

$\text{ACH} = \frac{60 \times \text{気流量（CFM）}}{\text{容積（ft}^3\text{)}}$

目標ACHに必要な気流量

ファンや空気清浄機のサイズを決めるには、ACHではなく気流量を求める形に計算式を変形します。

$\text{必要気流量（m}^3\text{/h)} = \text{ACH} \times \text{容積（m}^3\text{)}$

$\text{必要気流量（CFM）} = \frac{\text{ACH} \times \text{容積（ft}^3\text{)}}{60}$

計算例

会議室の寸法は、5 m×4 m×3 mです。容積は次のようになります。

$5 \times 4 \times 3 = 60 \text{ m}^3$

換気口は360 m³/hの空気を供給します。この部屋のACHは次のようになります。

$\text{ACH} = \frac{360}{60} = 6$

この部屋の換気回数は6回/時です。

同じ数値を逆向きに使うこともできます。6,000 ft³ (170 m³)の部屋で必要なACHが6の場合、必要な気流量は次のようになります。

$\frac{6 \times 6{,}000}{60} = 600 \text{ CFM}$

部屋の種類別の推奨換気回数

適切なACHは、空間の用途によって異なります。調理や入浴によって水分や臭いが発生するため、キッチンや浴室では寝室より多くの換気が必要です。以下は、一般的な工学上の指針に基づく範囲です。規制対象のプロジェクトでは、地域の建築基準やASHRAE 62.1などの規格が優先されます。

空気感染症のリスクを低減するため、米国疾病予防管理センター（CDC）は、人がいる屋内空間で、清浄空気について5回/時以上を目標にすることを推奨しています。

よくある質問

気流量とACHの違いは何ですか？ 気流量は、単位時間当たりの空気の容積で、m³/hやCFMで表します。ACHは、その気流量を特定の部屋の大きさと比較した値です。同じファンでも、小さな物置ではACHが高く、大きなホールでは低くなります。

CFMとは何ですか？ CFMはcubic feet per minute（立方フィート毎分）の略で、ファン、空気清浄機、HVAC機器に用いられる標準的な気流量の単位です。CFMに60を掛けると立方フィート毎時に換算でき、ACHの計算式で必要になります。

ACHは高いほど常によいのですか？ 常にそうとは限りません。部屋に必要な範囲を超える換気は、ファンのエネルギーや、流入する空気を加熱・冷却するためのエネルギーを無駄にします。通常は、部屋の種類に応じた推奨範囲に合わせることが目標です。

この計算機でHVACシステム全体の容量を決められますか？ いいえ。1室の換気量を算定するものです。HVAC全体の設計では、在室者数に基づく暖房・冷房負荷、ダクト損失、外気導入量の最低要件も考慮します。

ヤード・ポンド法の計算式で60を掛けるのはなぜですか？ CFMは毎分の気流量を表しますが、ACHは毎時の換気回数を表します。室内容積で割る前に、CFMに60を掛けて分単位を時単位に換算します。

出典

• CDC — 建物内の換気：毎時5回の換気を目標にする
• 毎時の換気回数 — Wikipedia
• EngineeringToolBox — 部屋の換気回数
• ASHRAE規格62.1 — 許容可能な室内空気質のための換気