タグ別アーカイブ: 設備設計

排水負荷計算について

店舗工事においては店内の排水管を新規で配管して既存排水管の立ち上がりなどへ接続することがよくあります。

新築工事の場合はそれなりに排水管サイズも考慮された計画がされているのですが、築何十年かの物件で立ち上がっている既存排水管を利用しようとする場合、そのサイズが細い場合がかなりあります。

この排水管使えますか、と現場調査依頼いただいたお客様から聞かれたりするのですがサイズによっては即答で「使えません」と答えざるを得ません。

今回のテーマは排水管サイズの判断基準としての排水負荷計算についてです。

ラッキーエースさんによるphotoAC よりの画像

簡単なモデルで計算してみる

まずは教科書にならって排水負荷単位数から排水管サイズを選定していく方法を以下に示します。

ここでは、図のような衛生器具が配置されたフロアが10フロアの10階建てと仮定して計算していきます。

表1:器具排水負荷単位数

給排水衛生設備計画設計の実務の知識より

表2:排水枝管および排水立管の許容最大器具排水負荷単位数

給排水衛生設備計画設計の実務の知識より

①の枝管について、表1より小便器の負荷単位数は4で2台設置されているので 4×2=8

表2より50Aだと負荷単位数6まで、65Aで12まで許容できるので65Aを選定します。

②の枝管については同様に大便器(公衆用)で6、2台なので12ですが大便器の接続が75Aなのでそれより細い管は使用しないので75Aで選定することになります。

③については洗面器の負荷単位数1より2台で2なので40Aとなります。

④について負荷単位数合計22になるので100Aとなります。

⑤について負荷単位数合計23.5になるので100Aとなります。

⑥について負荷単位数合計22+23.5=45.5なので100Aとなります。

⑦立管について45.5の排水負荷単位数のフロアが10フロアあるので合計で455となります。

表2の右側の3階を超える欄を確認すると立管100Aで500まで許容できるので立管は100Aを選定します。

また1フロアあたり45.5で1階分の負荷単位数合計が90を超えていないことも確認しておく必要があります(表2の一番右の欄を確認)。

最後に表3で排水横主管、敷地内への引き込み管口径について確認しておきます。

表3 排水横主管および敷地排水管に接続可能な許容最大器具排水負荷単位数

給排水衛生設備計画設計の実務の知識より

排水負荷単位数合計455より勾配1/100とるものとして150Aで700まで許容可能なので引き込み口径は150Aとします。

実際の設計をする場合は負荷単位数による計算よりも少し安全をみている部分があります

排水モデル図の②の枝管については排水負荷単位数をもとにした考え方では75Aにしました。

しかし、実際に設計する場合は大便器を2台以上受け持つ排水枝管については100Aで描いてしまいます。

とくに店舗の設備設計においては大便器2台が合流するのであれば、その枝管は100Aにしておいた方がよいです。

飲食店においてですが、事務所に比較して使用頻度が高くなり詰まりなどのトラブルの頻度も多いので。

店舗のトイレ詰まりメンテナンスで呼ばれて対応したことも何度かありますが、携帯電話はよく詰まっていることありますね‥ガラケーが多いイメージです。

あとはメガネもありました、まあこれらは配管径がどうこうの話ではなく大便器のトラップに引っかかっているのですが。

また、ここ最近は節水型の便器が主流ですがこれも排水の詰まりの一つの原因になっていますね、メーカーに言っても認めてはくれませんが確実にこのトラブルは増えています。

使用したティッシュなどの固形物の量に対して節水型の4Lや5Lという水量が少ないため固形物が搬送されずに配管の途中で留まってしまうという現象が起きています。

配管の横引き長さが長いとこのトラブルが起きる可能性は上がるのでなるべく横引きを短くできればよいですが、なかなかそうもいかない現場も多いです。

お客様の使用の仕方として、何回か流すようにしていただくという場合もあります、これはもう頭を下げてお願いをしている感じの最後の手段的な話になります。

あとは、節水型便器とは言ってもほとんどの機種で流量調整はある程度できるので7Lや8Lまで設定を変えて流量を増やすことも可能です。

これで解決してクレームが止んだ現場もあるので試してみていただければと思います!

排煙設備について〜2~排煙口サイズやダクトサイズの選定

前回に引き続いて排煙設備の話をしていきます。

今回は機械排煙の風量設定、排煙口のサイズ選定、ダクトサイズ選定など。

排煙ダクト内の風速の考え方について過去の失敗から学んだことも紹介しておきます。

筆者撮影

排煙風量は1m2あたり60m3/h

排煙風量についてどのように決定するかですが簡単な計算で決めています。

排煙したい居室などの面積1m2あたり60m3/h(1m3/min)で計算して決めます。

100m2の居室に対して必要な排煙風量の計算については

60[m3/h ]× 100[m2] =6000[m3/h]

となります。

100m2に対して6000m3/hですから、かなり大きい風量です。

100m2つまり30坪程度の店舗などざらにあります、さらに60坪となると約12000m3hの排煙風量が必要ということになります。

ダクトサイズについてはダクト内風速を15m/sで考えた場合

ダクト断面積は 12000m3/h÷3600s/h÷15m/s=0.22m2

正方形の場合の一辺は √0.22=0.47m

よって470mm×470mm、切りよく現場では500×500のダクトサイズでしょうか。

10m/sで考えると同様の計算で580mm×580mm、現場では600×600など切りよい数字で図面に書き込む感じです。

納まりがきつければ逆に550×550にするかもしれません、むしろ実際の施工の際は納まりに加えて予算などの都合も絡んでサイズをギリギリまで落とそうとする傾向の方が大きいですから余裕をみることはなかなかできないかもしれません。

排煙口のサイズについては排煙口が解放した時の面風速8m/s程度で考えて選定します。

例えば6000m3/hの排煙口のサイズを検討する場合

排煙口面積は 6000÷3600÷8=0.21m2

排煙口が正方形の場合の一辺は √0.21=0.46m

切りよく450mm × 450mm を選定などします。

排煙ダクトのダクト内風速は8〜10m/sで抑えて計画した方がよい、最悪でも12m/sまで

排煙風量は計算するとかなり大きな風量になることはわかりました。

それに伴ってダクトサイズも大きくしなければならないのですが、現場での制約があり、大きなダクトサイズでの計画ができないことがかなりあります。

天井ふところに納まらない、外部を立ち上げたいが隣地境界が近すぎて大きなサイズを立ち上げるだけの余裕がないなど、このような問題がほとんどの現場で出てきます。

このような事情を知ってか知らずか、排煙ダクト内の風速は換気ダクトよりも速い風速で考えてよいことになっています。

風速が早ければダクトサイズは小さくなります。

ダクト内風速の許容値(低圧ダクト)空気調和設備計画設計の実務の知識より

上の資料はダクト内風速と静圧について でも紹介していますが表の下の方に排煙ダクトはダクト内風速20〜15m/sと記載があります。

私自身は換気ダクトについては6〜8m/s程度で考えて計画できればよいと思っています。

風速20m/sまで許容されればダクトサイズはかなりコンパクトにできます。

しかし、現実20m/sでの計画は避けた方がよいです。

若かりし頃、設計施工の改修工事で10F建の8F部分の排煙ダクトの改修工事を教科書に書いてある通りに20m/sで計画して工事したところ、試運転時に風量が予定の半分くらいしか出ていないということがありました。

冷や汗が止まらなかったですが。

この是正工事は困難でした。

天井に何回もぐったかわかりません。

バイパスでなんとかダクティングして、関係者のみなさんの協力を得ながらなんとかギリギリ風量確保することができました。

思い出したくもないですね、解決まで1年くらい引っ張ってしまった案件でかなり精神的にもやられましたからね…。

竹中工務店の設備担当の方と打合せをして、この建物の排煙ダクトの風速はどれくらいで考えて設計しているのか問い合わせたところ、あっさり「10m/s程度ですよ」と答えが返ってきたことはいまも覚えています。

ちなみに、この改修工事を進めるときに既存の排煙設備図面がないため全体が把握できずにかなり困っていて、仕方なく建築した会社に問い合わせた、という経緯になります。

この建物の4Fでも改修工事が少しずれた時期にあって排煙ダクト内風速を8〜10m/sで設計したところ、この階は問題なく風量確保できました。

要するに、言いたいことは排煙ダクトの風速は通常の換気ダクトと同程度かやや速いくらいの風速で計画するのが無難です。

そして、20m/sという風速を出そうとするのはシロッコファンの能力をあげても無理がある、というのが実感です。

いけて15m/sではないでしょうか。

設計するときは基本は8〜10m/sで考える。

最高でも12m/sで計算するというのが現実的なライン、というのが経験から得た感覚です。

排煙風量計算の例

話を風量計算に戻します。

排煙ファンの風量は以下の条件を満たすものとします。

1.1防煙区画のみを対象とする場合は7200m3/h以上でかつ防煙区画の床面積×60m3/h以上

2.2以上の防煙区画を対象とする場合7200m3/h以上でかつ最大防煙区画の床面積×2倍×60m3/h以上

計算例の図を以下に示します。

カラオケ屋さんなど小部屋がたくさんあるような業態で100m2以下不燃仕上げで逃げられない地下階で各カラオケルームに排煙口を設けることがあります。

この場合は10ルームまとめて同時開放で計画されたりします。

現場の状況によって排煙の計画もまったく違うので臨機応変に対応しましょう!

排煙設備について~1~排煙設備の設置基準と構造概要

火災が起きた時に火傷によって死亡するイメージがありますが、実は煙を吸い込むことによる呼吸困難からの窒息が原因で亡くなる方が多く存在することはよく知られています。

防災設備のひとつとしてその建築物の用途や規模によっては排煙設備を設置しなければなりません。

排煙設備の設置基準は建築基準法と消防法に定められています。

排煙窓を開けて煙を排出する自然排煙と排煙ファンで強制的に排出する機械排煙がありますが、今回は主に機械排煙についてその概要を説明していきます。

天井に設置された排煙口 筆者撮影

建築基準法における排煙設備の設置基準

建築基準法における排煙設備の設置対象については以下の表になります。

特定の人が使用する建築物や天井が高く広々としている建築物については設置が免除されています。

不特定多数の人の使用が見込まれる、ある程度の規模の建築物には基本的に排煙設備が必要だと考えたほうがよいです。

設置義務免除部分の要件①~⑩が下記の表になります。

建築基準法施行令126条の2、平成12年建設省告示第1436号より

消防法における排煙設備の設置基準

消防法においては用途と面積で設置するかどうか決められています。

劇場、集会場等は舞台部床面積≧500m2

キャバレー、遊技場、性風俗関連特殊営業店舗、カラオケボックス、百貨店、車庫、これらを含む複合用途施設、などは地階または無窓階床面積≧1000m2

この条件で排煙設備を設置しなければいけません。

消防法施行令より

不特定多数の利用が見込まれる建築物には設置が必要になると考えたほうがよいです。

排煙設備の設置については建築基準法と消防法の両方の条件を満たすようにしなければなりません。

地階(地下の階のこと)には用途によって排煙設備(地下なので機械排煙になる)が必要になるので気をつけたほうがよいです。

また、31mを超える室において準耐火構造の壁で100m2以内に仕切れない場合、経験上だいたいそれは設計計画上やらないか予算上やらないので31mを超える位置にある室については排煙設備の緩和が適用されず、何らかの排煙設備が必ず必要になると思っていたほうがよいです。

排煙設備の構造概要

排煙の区画は最大500m2で排煙垂壁などで区画します。

排煙垂壁は50cm以上(地下街の場合80cm以上)とします。

TEIJINのwebサイトより 不燃シート防煙垂壁

排煙口は歩行距離で30m以内をカバーするように設置します、30mを超える部分があれば排煙口をプラスしていきます。

排煙口は排煙ダクトに直結します、排煙ダクトは不燃材で作製し防煙壁を貫通する場合は隙間をモルタル等不燃材で隙間なく埋めます。

排煙口は通常閉鎖されていて開放装置により開放します。

開放装置は床から0.8~1.5mの位置に設置します。

排煙風量は1m2あたり60m3/hで計算しますが風量やダクトサイズの選定などについては次回説明していくことにします!

結露対策〜4〜夏場の結露いろいろな事例と露点温度計算

最近は5月でも真夏日が記録されることもあり夏本番となると熱帯のような高温多湿となる日があります。

条件によっては気温35℃相対湿度80%となるようなこともありますがこのような日は当然、冷房をガンガンかけて室内を冷やします。

ところで、35℃80%の空気の露点温度は何度かわかるでしょうか。

答えは31℃です。

冷房の設定温度はクールビズとは言っても28℃程度には設定していると思いますから設定温度に達したら露点温度以下なので、そりゃどこかが結露しますよ…というのが設備屋さんの本音でしょう。

そして、室内あるいは室外の場合もありますが、いたるところで結露が発生して、設備屋さんがメンテナンスに呼ばれるわけです。

施工不良が原因の場合もあるので、その時はもう、すぐに謝って是正工事です。

謝り方も年齢を重ねるごとに上手くなっていくものです。

しかし、これはこちらの過失なのか…?と思う微妙な場面もかなりあります。

そんな時にその後の対策を考えるうえで結露に関する知識が少しでもあるのとまったく無いのとでは差が出てきます。

お客様に解決策を素早く提案して、かつ、こちらの過失は50%くらいかな?という雰囲気をただよわせながら交渉してメンテナンス対応にかかった工事費全てはいただけなかったにしても材料と人工代になるくらいは工面できそうな金額はいただけたとなれば、少しでも苦労が報われるというものです。

Michiko Design さんによるPhotoAC よりの画像

夏場の結露はいたるところに現れる

夏場の結露は条件がそろえばいつでもどこにでも現れます。

結露対応とうたわれている製品でも条件次第で結露します。

メーカーの資料を調べてみると、結露しませんとは書いてはありせん。

カタログなどにこれ以上の条件になると結露しますよ、という説明が書いてあり、やはり条件の悪い場所で使用した場合、特に夏場になると結露したという話が耳に入ってきます。

結露対応のブリーズラインも条件次第でけっこう結露します…
結露対応のパンカールーバーですがこれも条件次第で結露します
断熱材付きのパンカールーバーの方が断熱材の厚みにもよりますが、このタイプよりももう少し悪条件でも使えます

空調機のパネルの際や空調吹出し制気口の際でカビが生えたりするケースもあります。

空調吹出し口まわりの結露によるカビの様子
空調機パネルの際での結露したことによるカビの様子

冷房時にパネルや制気口自体が低温になっているため際で室内の空気や天井内の空調されていない空気のと温度差で結露していると思われます。

天井内でEAダクトが結露し水分が滴下し、その跡がカビて天井面に出てきたのが下の写真です。

天井内の空気がかなり高温多湿の状態になっていたようですが、最高気温35℃程度が何日か続き降雨もあった夏場に発生した模様。

近くに空調吹出口が設置されていて冷やされたスチールドアが結露した様子が下の写真です。

例をあげるときりがないのでこの辺にしておきます。

共通して言えることは、結露した物の表面温度がまわりの空気の露点温度以下になっていたから結露したということです。

露点温度算出す

結露している場所、あるいは結露することが予測される場所のまわりの温度と相対湿度を測定すれば露点温度を算出することが可能です。

なのですが、先に言ってしまうと計算式がとてつもなく複雑で自然対数の計算も入ってくるので手計算での算出は無理です。

なので計算式をエクセルで作成して温度と相対湿度を入力すれば自動で露点温度が出るようにしておくしかありません。


td=13.715×LN((6.11×10^(7.5t+237.3))×U/100)/611.213))

+8.462×10-1× (LN((6.11×10^(7.5t+237.3))×U/100)/611.213)))2

+1.9048×10-2× (LN((6.11×10^(7.5t+237.3))×U/100)/611.213)))3

+7.8158×10-3× (LN((6.11×10^(7.5t+237.3))×U/100)/611.213)))4

td:露点温度[℃]

t:温度[℃]

U:相対湿度[%RH]


‥‥いやこの式を解説などする気は一切ありません。

こういう式で露点温度は算出できるんです!

とりあえずエクセルに式をブチ込むしかありません。

ちなみに式の中の LNは自然対数(log e底の計算)で10^は10のべき乗をあらわします、つまり10^2は10の2乗です。

また、空気線図を使用すればおおよその露点温度はわかります。

結露が起きてしまった部分のまわりが何度で湿度が何%か温湿度計で計測して露点温度が何度か算出する。

そして冷媒管の断熱材の表面を表面温度計で計測する。

露点温度と表面温度を比較すれば、再び結露が起きそうかどうかがわかります。

数字を提示しながら対策を提案していくとお客様の信用度は上がります。

数字が示されていると、どこを目標にすればよいかがわかりやすいため安心するのかもしれません。

当然、机上の計算だけでなく現場をよく確認、観察して考えてみることは大事です。

現実を見誤っていたら、いくら計算ができても正しい対策はできないので!

結露対策〜3〜空調配管の結露

夏場の結露について、前回は天井内ダクトの結露について話しました。

今回は空調の冷媒管やドレン管の結露について、発生する原因と解決方法などについて考えていきます。

saki.zaki さんによるPhotoAC からの画像

断熱材の施工不良による結露

天井内配管の冷媒管が夏場に結露してしまいメンテナンス依頼が来ることはある程度の頻度であります。

これまで、いろいろな現場を見てきましたが原因として頻度が多いものをいくつか以下に列挙します。

冷媒管の断熱不良

冷媒管の一部分、断熱材の継ぎ目などで隙間ができてしまい銅管が露出状態になっていることがたまにあります。

冷媒管は長い距離を配管する時は当然、単管を継いでいくのですが断熱材も同様に継いでいきます。

断熱の継ぎ目を接続用テープで巻くのですが人間のやることなのでたまに巻き忘れがあって見逃したまま引き渡して隙間ができたままになっていることがあるのです。

そんなに環境が悪い物件でもないのに冷媒管の結露でメンテナンスが入ったらまず、この断熱の不良を疑ってみた方がよいです。

冷媒管の断熱が潰れている部分で結露

躯体の開口部に冷媒管をまとめて何本も通した結果、断熱材が潰れてしまい断熱材としての機能が発揮できず結露してしまうことがあります。

貫通部付近が結露水でビショビショになっている現場をこれまでにいくつか見てきました。

100φの開口部に9.5×15.9の冷媒管2系統など開口の大きさに対してある程度余裕をもって計画した方がよいです。

また、冷媒管が束で配管されている場合も吊りバンドで支持された部分で束の下の方にある配管の断熱材が重さで潰れてしまうため、結露することがあります。

その他、ダクトなどと接触して潰れるなど、とにかく断熱材が潰れた状態になっていないかの確認は大事です。

ドレン管の断熱不良

ドレン管も冷媒と同様に断熱の不良で結露します。

やはり断熱材の継ぎ目などで隙間ができてVP管が直接湿った空気に触れる状態だと結露します。

ただ、ドレン管は冷媒管ほど低い温度ではないのと冷媒管のように束にして配管することはないため問題となる頻度は比較的低いです。

温度差が大きければ断熱材の表面でも結露は発生する

断熱材の施工不良が原因の場合は、結露の発生箇所は局所的です。

結露水が配管伝いに拡がって、断熱の不具合がある部分からかなり離れたところから結露水が出ている場合もありますが。

断熱材の継ぎ目の隙間や潰れている部分を発見してそこを直せば解決することがほとんどです。

しかし、天井内が高温多湿になるような現場で冷媒管全体が結露してしまう事例もあります。

断熱材の表面温度が天井内の露点温度より低ければ結露は発生します。

天井内が高温多湿のため冷媒管全体が結露してしまった例 支持材の全ネジが断熱材と接触している部分も気になります

断熱材の表面温度がいったい何度くらいになっているのか、いまいち想像がつかないと思います。

内部の冷媒温度が何度かにもよりますが外側の温度が30℃前後の時に表面が20℃前後になっていることはあり得ます。

断熱材の表面温度は計算式からある程度予測することはできます。


熱貫流量 q=(θ0r) / (1/α+x/λ)

断熱材の表面温度 θs=q/α+θr

q:貫流熱量[w/m2]

θ0:断熱材の内側の温度[℃]

θs:断熱材外側の表面温度 [℃]

θr:断熱材外側の気温 [℃]

x:断熱材の厚さ [m]

λ:断熱材の熱伝導率 [w/m・k]

α:断熱材の熱伝達率 [w/m2・k]

保温の場合(暖房時)はα=12 保冷の場合(冷房時)はα=8 とする


断熱材の内側の温度θ0を冷媒管温度と同等として3℃、断熱材外側の気温θrを天井内の気温30℃と想定して計算してみます。

断熱材はGW24K 熱伝導率は0.038とします(空気調和設備計画設計実務の知識より)。

断熱材の厚さは20mmとします。

このとき、各数値を上記の式に代入していくと

熱貫流量 q=(3-30)/(1/8+0.02/0.038) =-41.5[w/m2] ※保冷なので値がマイナスになります。

断熱材の表面温度 θs=-41.5/8+30=24.8[℃]

このように計算である程度表面温度が予測できます。

ちなみに、上記表面温度のときに天井内気温30℃で相対湿度80%だった場合に結露するかどうかですが、露点温度は26℃程度なので断熱材表面が24.8℃だとしたら結露してしまいます。

この場合の解決策としては断熱材の厚さをもっと厚くすることや天井内の気温と湿度を下げるために天井内を空調する、あるいは室内の空調された空気を天井内に循環させるなどが考えられます。

水分が含まれた断熱材の機能は著しく低下してしまう

断熱材に水分が含まれてしまうとその断熱機能は著しく低下してしまいます。

断熱材が水浸しの状態になっているとき、仮に水と同じ熱伝導率になってしまっているとします。

条件は上記と同様、断熱材内側3℃、天井内気温30℃とします。

水の熱伝導率は0.582[w/m・k]で代入していきます。

すると熱貫流量が-169.4[w/m2]

表面温度は8.8[℃]

という計算結果になります。

この温度ではもう結露はとまりません、断熱していないも同然の状態になってしまうことがわかります。

しかも断熱材は一度水分を含んでしまうとなかなか乾かないため、条件が悪い日があるとすぐに結露が発生するようになってしまいます。

今回はこのあたりまでにして、次回は露点温度を求める計算式やその他の結露事例などについて話したいと思います、たぶん次回で結露対策最終回になる予定です!

結露対策〜2〜天井内ダクトの結露について

ここ数年間、夏になると結露のメンテナンスで声がかかることが多くなった気がします。

温暖化で日本の気候が熱帯のそれに近くなっているからかもしれません。

また、建築や設備の施工業者への要求のレベルも何年か前より上がっているのではないかとも思っていて、期待値が上がるのはよいのですが施工業者としてはなかなか全てにうまく対応できていないのが現実です。

ファサードのガラス面が結露してますと言われても、では空調機の温度設定を弱めにしてくださいとお願いしたり、解決方法というより対症療法のような提案しかできない場面もありますが、お客様の要望を聞きながらなんとか対応しています。

夏場の結露対策について考えてみます。

oldtakasu さんによるPhotoAC よりの画像

天井内でダクトが結露する

天井面のボードが湿っていてカビが発生している、というクレームや空調の吹出口周りが異常に濡れていて水がしたたってくるなどのクレームで現場に確認に行き、天井内をのぞいてみたらSAダクト(空調のダクト、冷房時は低温の空気が通る)の結露が確認されることがあります。

経験の話になりますが、原因はいくつかあります。

・断熱の施工不良

そもそもSAダクトなのに断熱が施されていないということもありますが、これはあり得ないことなので自社で施工した物件の場合はただちに是正工事&平謝り、そして始末書提出ですね‥。

そもそも断熱していないパターンはあまり見かけません(極々まれにありますが…私が過去に発見したのは他社で施工した物件でした、ここでは詳しくふれるのは避けます!)。

また、断熱してあるものの断熱材がダクトやBOX類に密着しておらず隙間があるため断熱効果がなく結露するパターンは何度か発見しています。

この場合も施工不良として速やかに是正工事を実施して断熱工事のやり直しをします。

外気が入り込むなど天井内が高温多湿の状態となっている

最近はあまり見かけなくなってきましたがコストダウンのために給気ダクトを省くため生外気を天井内に取り込んで天井に取付けた空(から)器具から店内へ給気する方法で施工している場合があります。

この施工だと、それこそ夏場に気温31℃相対湿度70%などの状態の空気を天井内へそのまま取り込むことになります。

31℃70%の状態の空気の露点温度は24.9℃です。

SAダクトを通る気体の温度は10℃台などとなるので断熱材があっても断熱材の表面で24.9℃以下となる場合があり断熱材の表面で結露が見られることがあります。

写真のように天井内の温度と湿度が高いとSAダクトに断熱材の付きのフレキシブルダクトを使用していても表面で結露してしまう場合があります

排気のEAダクトでも結露する場合がある

ここ数年で何回か確認しましたが、EAダクトが結露してその経路の下に水滴が落ちて天井面にカビが発生したなどのクレームがありました。

ただの固定観念でしかなかったのですが、EAダクトが結露することはないと思っていたので最初に確認した時は少しショックを受けました。

それだけ天井内とEAダクト内に通る空気、つまり室内の空気の温度と湿度の差があるということになります。

例えば、折板屋根の物件の場合は天井内がよく高温になって空調機本体が結露して空調機周りの天井がカビてしまうなどの話はありますがEAダクトが結露して水滴がしたたる話はここ数年で聞く回数が多くなりました。

EAダクトというのは室内の温度と同じで天井内もそこまで室内のとの環境の違いがない想定で断熱材は基本的に巻きません。

しかし現実は天井内の環境が思っているより高温多湿になる日が夏場に存在しているということです。

これを発見した現場ではEAダクトにも断熱材を巻く提案をしました。

また、天井内に西日が射しこむ現場がありましたがやはり天井内が異常に高温となってしまい天井内のダクトや冷媒配管との温度差が大きくなり過ぎて結露しまくる事例もありました。

天井内がおそらくですが40℃は超えていたと思われます。

その場合何が起こるかというと、高温になった時に店内などからの湿気を高温になった天井内の空気が蓄えてしまうということです。

店内など他の場所の湿気を天井内の空気がスポンジのように吸い取るイメージです。

このため夜になって温度が下がると天井内の湿度は異様に高くなります。

測定値で相対湿度94%が記録された日もありこの場合SAダクトの断熱材の表面やEAダクトの表面が全体的に結露するという事態になります。

天井内が高温多湿の場合EAダクトでも結露が発生してしまいます

天井内の環境を高温多湿にしないためには断熱と遮熱をしっかりする

上記の現場ではとにかく西日の射しこみを防ぐために天井内にあった西側の窓面全てにグラスウール保温板+アルミシートで断熱し、天井内ダクトの断熱の補強をした結果改善はしました。

天井内を高温多湿にしないために除湿器を設置するなどの方法も考えられますが、やはり断熱と遮熱をしっかりするのが基本です。

折板屋根の場合は屋上に遮熱塗装などで日射の影響を抑えて、室内側にはウレタン吹付けなどによる断熱をするべきです。

予算がないのか5mm程度のペフシートしか貼っていない現場をかなり見かけるのですが屋根面に遮熱塗装などなんらかの対策がない場合、それだけでは夏場の天井内が異常な高温になります。

サーモセンサー付きの天井内用の排気ファンを設置すれば緩和される可能性もありますが、結局外気を天井内に取り込むことになるのでやはり基本は建築工事でしっかり断熱と遮熱の対策をしておくことこが基本です。

冷媒管が結露するときの話も書きたかったのですが長くなったので次回にしたいと思います!

結露対策〜1〜冬型結露と夏型結露の違い

夏場に空調の吹出口やファサードのガラス面が結露したなど結露に関するクレームでのメンテナンス対応が以前よりも増えています。

近年は温暖化の影響なのか夏の気候がやや熱帯性に近くなっていることが原因かもしれません。

結露の問題にも種類があって、冬型結露と夏型結露があります。

この違いを知らないまま対策をたてようとすると方針を間違う可能性もあるので注意が必要です。

今回は冬型結露と夏型結露の違いなどについて説明していきます。

胡麻油さんによるPhotoAC からの画像

結露が起きる原因は?

夏型と冬型の結露の違いの話の前に、まず結露が起きた状況のイメージと結露が起きる原因について。

冬場に朝起きたときに外部に面したガラス窓面いっぱいに水滴がついているのを見たことがあると思います。

触ってみると、部屋内側の面に水滴がついていることがわかります。

例えば外気温度が1℃でガラス面も同様に1℃だったとします。

室内温度が16℃相対湿度45%だった場合、空気に含まれる水蒸気が液体の状態の水となる露点温度は4℃程度です。

つまり、ガラス面が1℃だった場合露点温度を3℃下回っているので、そこに16℃45%の空気が触れると結露が発生します。

ちなみにこれは表面結露といいます。

この表面結露はカーテンをしてもそれを防ぐ効果はありません。

カーテンが、湿った暖かい空気を遮断することはできないからです。

窓面とカーテン間に空気が停滞するため結露が余計にひどくなる可能性すらあります。

水蒸気を含んだ空気が露点温度以下のもの、ガラスかもしれないしコンクリートかもしれません、そういうものに触れると結露します。

上空で湿ったあたたかい空気と冷たい空気が接触しても結露は発生して、その結露水は雨となって地上に降り注ぎます。

冬型結露で大きな問題となる内部結露

冬型結露で問題となることが多いのが内部結露(壁の内部で発生する結露)です。

外壁側から見ても部屋内から見ても進行していることがわかりにくいのですが気づいたときに木造建築においては腐朽がかなり進行していた場合に、その構造自体が破壊されてしまう重大な事故となり過失責任を問われる可能性があるので注意が必要です。

内部結露は条件によっては夏にも起きる可能性はあります。

ただし冬場とは違う箇所で起きます。

図を示しながら説明します。

メーカーによって仕様の違いはありますが木造住宅などの壁はおおよそ上記のようになっています。

夏場、冬場とも屋外と屋内の温度差があり温度分布と露点温度分布を上と下に折線グラフのようなイメージで示しています。

注目するところは露点温度分布との比較において、壁内で露点温度よりも低くなる部分が存在し得ることです。

夏場は室内側の防水シート付近、冬場は室外側の透湿防水シート付近です。

夏場の内部結露は冷房を強くかけていると起きているかもしれませんが問題にあがるのは冬場の内部結露が多いです。

いやいや、防水シートがあるのだから水蒸気を含んだ空気が断熱材の内部まで入り込まないようになっているのでは?しっかり施工していれば結露しないのでは?と思った方もいるかもしれません。

するどい指摘です、理論上は水蒸気を含んだ空気が断熱材の方まで入り込まないということになっていますが現実はそんなに甘くはなく、シートを固定するために打ったビスの穴やシートの隅の隙間などから入り込んでいます。

この問題をどう解決するかは断熱材を何にするか、どのように施工するかという材料と施工法でよりよい解決にたどり着くことができるかもしれません。

ネットでいろいろ見た感じでは「FPの家」という会社の住宅用ウレタンパネルという製品と工法が理想に近い断熱工法となっています。

FPの家のHP をぜひチェックしてみてください。

FPの家のような高圧高密度で注入した硬質ウレタンを四方枠と透湿防水シートで囲ったパネル状の材料を柱間にピッタリはめ込んでいく工法であれば湿気が断熱材の内部や壁の内部にまわることはほとんどないだろうなと感じます。

私自身は内装工事がメインで外壁などには詳しくないので他にもすばらしい材料、工法をご存知の方は教えていただけるとありがたいです。

次にRC造(鉄筋コンクリート造)の場合について、下図のようなイメージとなります。

冬場にコンクリートとウレタン断熱材の接触した面で結露の可能性はありますが現場でコンクリートに直接吹付けるウレタンで、コンクリートと密着しているため水蒸気を含んだ空気が入り込む余地があまりないように見えますが北面の壁内部でカビが生えるなどの事例はあります。

夏場の温度分布の例は結露がおきない場合の例を描きましたが、西面の壁において夕方16:00頃から壁面に対して垂直に日射が射した場合に時間差はありますが壁自体が高温になります。

この場合、室内側が強く冷房されているとプラスターボードの壁内側で結露が発生してボードが水分を含んだ状態になりカビが生えたりする可能性はあります。

空気線図で見る結露のイメージ

空気線図で結露が起きる時にどのような状態をたどるか冷房時の空気の状態変化をたどりながら確認しておきます。

青い線が冷房時の空気の状態ですが、まず例えば夏場において30℃60%の状態の点をとります。

その点から左へまっすぐ線を引いていき相対湿度100%の線とぶつかります。

そのぶつかった点から真っ直ぐ下へ線を引っ張って温度の目盛りに当たります。

そこの温度を読み取れば露点温度となります、おおよそ26℃であることがわかります。

冷房の温度設定が24℃だった場合さらに空気の温度が下がっていきますが湿度は100%のまま、露点温度に達して水蒸気から水分へ変化した結露水が連続して発生します。

この結露水は空調機のドレン管から排水されます。

ついでに暖房時の状態変化もみていくと15℃50%の空気を23℃まで暖めると相対湿度は32%まで下がります。

ビル管理法でも相対湿度は40%以上とすることが記載されており32%では乾燥し過ぎていることになります。

冬の場合は温度を上げるのと同時に加湿をしなければ良い環境にならないということがわかります。

今回はここまでにして、次回以降で店舗の内装工事でよく問題が発生する夏型の結露について考察していきます!

受水槽のサイズ選定

受水槽方式の場合に受水槽のサイズをどのように考えて選定すればよいのか。

建築物の規模が大きくなれば受水槽も大きくなるであろうことはわかりますが何を基準に選定すればよかいのか、どのような計算に基づき選定するのか説明します。

筆者撮影

受水槽の容量を計算

受水槽の容量Vsは使用時間から考えたときに以下の計算式により考えます。


Vs ≧ Vd – Qs・T ‥①

Vs :受水槽の有効容量[m3]

Vd:一日の使用水量[m3/日]

Qs:水源からの給水能力[m3/h]

T:1日の平均水使用時間[h]


また、水の使用時間帯意外の時間帯に受水槽を満水にする必要があるため次式も満たすようにします。


Qs ・(24-T) Vs ‥②


実際に数値を代入しての計算例を示します。

事務所で Vd:一日の使用水量120[m3/日]

Qs:水源からの給水能力127[L/min]

T:1日の平均水使用時間9[h]

の場合を計算します。

まず給水能力Qsの単位を直しておきます。

Qs=127[L/min]=0.127×60 [m3/h] =7.62 [m3/h]

以上の数値を①の式に代入していきます。

Vs ≧ Vd – Qs・T= 120-7.62×9=51.4 [m3]

次に②の式も確認しておきます。

Qs ・(24-T) Vs ‥②

7.62×(24-9)=114.3 [m3]

よって受水槽容量は51.4[m3]以上 114.3[m3]以下 で選定します。

受水槽の容量の目安は一日使用水量の半分程度となるので

60[m3] で決定します。

半分程度なので70[m3]などでもよいですが、とりあえずジャスト半分ということで。

1日の使用水量について

受水槽の容量については各自治体や水道事業所によって規定があるので必ず各地域の水道局などへ確認する必要があります。

各自治体で規定はそれぞれですが、よく見かけるのは1日の使用水量の4/10~6/10の範囲で計算する規定です。

1日の使用水量については下記の資料などを参考に求めてください。

給排水衛生設備計画設計の実務の知識の資料を参考に筆者作成

水同局の担当者とはよく打合せをする必要があります

類似の既存施設や既存店舗の過去の給水使用量のデータを参考にすれば、もっともその現場に合致した選定ができるはずであるし受水槽サイズを小さくしたいときなど、水道局との交渉にそのような資料を持っていくと話がまとまりやすいです。

ただし、水道局によって考え方がだいぶ異なるためその水道局独自の規定に従ってくださいの一点張りの場合もありますので気をつけてください。

既存店舗の使用量の資料を持って、受水槽の容量を抑えたい要望を水道局に相談した場合に8割〜9割は柔軟な対応をしてくれます。

受水槽のサイズダウンが可能な場合もありますが、やはりその水道局の規定にどうしても従ってほしい、ということも当然あります。

その場合は、交渉を長引かせても意味がないので妥協できるところで妥協するしかありません。

そんなに水の量は使わないのにな、と思いつつかなり大きい受水槽を設置した例は過去にも何回かありました。

本来、受水槽の容量が大きすぎると水槽内の残留塩素濃度が減少し雑菌繁殖の原因となるため好ましくはありません。

類似既存店の過去データという、もっとも信頼に値するデータを無視して規定に従わせる水道局の判断が正しいのか疑問は残ります。

ただ、「この地域の他の店舗もこの規定に従っていますので平等性を考慮すると特例を認めるわけにはいきません」という話にも一理あるため、なかなかゴリ押しはできません。

まあ、仕事が滞ることは問題なのでそのときの状況を見ながらうまくやるしかないです!

一酸化炭素中毒は死に直結する〜給湯器の設置について〜

室内に給湯器を設置して排気筒により排気する場合やダクト対応型の排気ダクト内に燃焼後の汚染された空気を排気する方法の給湯器を設置する場合は特定ガス工事監督者の資格を持つ者が施工を指導しなければいけない決まりになっています。

給湯器の設置工事は取り扱いを間違えると一酸化炭素中毒により最悪は死亡事故につながる可能性もあるほどのリスクを伴うものです。

fotoblend さんによるpixabay よりの画像

過去におきた重大事故例

平成5年5月、山梨のリゾートマンションで密閉式の暖房機能付瞬間湯沸器の機器のみを交換して排気筒の健全性を確認せずに再利用したことが原因で7名の死亡と中毒者2名となる事故が発生しています。

ガス消費機器設置工事監督者 再講習テキスト より

既存の排気管は20年以上使用されていたもので腐食によって穴が空いていたことに加えて給排気トップの金網が破れて、そこから鳥が入り込み排気管内部に巣が作らてれている状態でした。

また、機器交換時に排気管と機器接続部のサイズが合わずガムテープで隙間を塞ぐという杜撰な施工がなされていました。

鳥の巣が障害になり排気が正常に排出されない状態のまま運転し続けたことにより一酸化炭素が発生し、排気管の穴などの隙間から天井内を経由して居室へ流れ出ました。

一酸化炭素を吸い込んだ結果、居室にいた7名が死亡、2名が中毒となる重大な事故に至っています。

事故から考えられる対策としては

・機器交換時に排気管の確認を行い、新設する機器と合うものか確認する。

・天井裏の排気管に異常がないか確認する、目視できない場合は内視鏡などで確認する。

・排気管については容易に外れないよう抜け防止の処置が講じられていること、気密保持の処置が講じられていることを確認する。

以上になります。

正直、この事例を見た時に私が思ったのは20年以上使用された排気管の再利用を安易にしてはいけないということです。

現場確認をよくした上で排気管の再利用でなく新規に交換する機器に合わせて排気管も更新する判断をすべきでした。

気を抜くとこのような判断をしてしまう可能性はゼロではないので、自分自身も現場調査は丹念に行い安易な判断に繋がらないように心がけたいです。

CO濃度と吸入時間および体に現れる症状について

一酸化炭素、COの比重は0.967で無色無臭なので空気中に拡散しても気づきにくいですが、発生時にアルデヒド等の刺激物も発生するのでその異臭はします。

COは血中の酸素を運搬するヘモグロビンと結びつきやすい性質がありますが、酸素よりも200から300倍も結合力が強いため微量でもCOを吸込むと酸素の運搬能力は著しく低下します。

ガス機器の使用中に頭痛や脱力感、または目が痛くなったり異臭を感じた場合はすぐにそのガス器具の使用を中止して窓を開けるなどして換気をしてください。

CO濃度によって中毒症状は大きく違います。

以下にCO濃度と中毒症例についてに資料を添付します。

CO濃度と吸入時間による一酸化炭素中毒症例  ガス消費機器設置工事監督者 再講習テキスト より

ガス消費機器設置工事監督者は排気筒の確実な施工を実施することが重要

特定ガス消費機器工事の監督に関する法律は、特定ガス消費機器の設置工事の欠陥に関わる災害を防止するために工事事業者の工事の監督に関する義務等を定めたものです。

特に排気筒の確実な施工は重要なものなので強制給排気型や強制排気型、フード対応型の給湯器を設置するなどの特定工事を特定工事業者が施工した場合には表示を付すことが第6条に規定されています。

いわゆる特監シール これを給湯器などに添付します

FF(強制給排気型) および FE(強制排気型)の場合の表示ラベル貼付位置の例を下に示します。

フード対応型の場合の表示ラベル貼付位置の例を下に示します。

最近の給湯器はセンサーで汚染物質を感知して自動で運転停止するなど性能が向上してることもあり事故は減少傾向です。

しかし過去の事故事例から死亡者が発生している事例もあり、このような痛ましい事故を起こさないために排気筒などが確実に施工されているか確認することは大事なことです。

ちなみにこのシールを貼ることができるのはガス消費機器設置工事監督者の資格者となります。

講習のみで資格はもらえるので必要があればお金はかかりますが講習を受けて資格をとりましょう!

給水方式について

建築物への給水の仕方について、その建築物の規模や用途などで違った方式が採用されます。

今回は、給水方式にはどのような方式があって、どのような特徴があるのか説明していきます。

kscz58ynk さんによるphotoAC よりの画像

給水方式の分類

給水本管から配管を分岐して受水槽を経由しないで直接的に給水する方式を水道直結方式といいます。

水道直結直圧方式 と 水道直結増圧方式があります。

建築物内に受水槽を設けて給水する方式を受水槽方式といいます。

高置水槽方式 ポンプ直送方式 圧力水槽方式

がありますが、圧力水槽方式については新規の採用がないため説明を省きます。

水道直結方式は衛生的

・水道直結直圧方式

水道本管から直接、建築物内へ給水を引き込む方式で2F建てまでの建築物に限定されていましたが、最近は高圧配水システムを採用してる水道事業所において4~5Fまで供給できるようになっています。

受水槽を設けないので水が滞留する時間がなく衛生的であることがメリットですが、水道本管が断水した場合は直ちに断水することがデメリットとなります。

・水道直結増圧方式

給水本管から直結の形ですが10F程度までの中規模建築物についても対応できるように増圧ポンプを設置して水圧を制御する方式です。

増圧ポンプのイメージ テラル㈱のHPより

インバーターによる変速制御と台数制御によって流量をコントロールしています。

また、ポンプユニットから本管側へ逆流しないように逆流防止装置が設けられています。

水道本管の圧力を利用できるため省エネルギーになるのと、1年毎の清掃が義務付けられていない10m以下の受水槽の建築物を水道直結増圧方式にすることによる衛生面の向上がメリットとしてあげられます。

この方式も水道本管が断水すると断水します。

増圧ポンプを設置する場合に水道局メーターはバイパスユニットとしなければなりません。

メーターバイパスユニット ㈱日邦バルブのHPより

受水槽が無いためメーター交換時でも給水可能とするためにこのような処置がとられています。

受水槽方式は給水本管が断水してもすぐに断水しない

・高置水槽方式

高置水槽方式は1FあるいはB1Fなどのレベルで受水槽を設け揚水ポンプで屋上の高置水槽まで水を持ち上げます。

高置水槽からは自然の重力によって給水する方式です。

最上階での水圧確保ができるように高置水槽の高さを設定しなければならないので、ペントハウスの上にさらに架台を組んで屋上のスラブから7~10m上になるように設置されている水槽を見かけたことがあるのではないでしょうか。

ちなみに10m上に持ち上げれば約0.1Mpa(1.0kgf/cm2)の水圧を確保できます。

しかし最近はこの高置水槽の採用はかなり減っています。

水槽は2つ必要なのでその設置場所および維持管理に労力や経費がかかることが避けられる理由だと考えられます。

改修工事の際に高置水槽をやめて水道直結増圧方式かポンプ直送方式かいずれかに変更している事例が多いです。

新築工事にいたっては、現在ほとんどこの高置水槽方式は採用されていないというのが実感です。

・ポンプ直送方式

受水槽でいったん水を貯めて、そこから直送ポンプ(加圧ポンプとも言う)で建築物内の各所へ水を送る方式です。

受水槽方式のメリットとしては給水本管が断水しても受水槽内に貯められた水は電源喪失さえしてなければ使用できることです。

受水槽への給水には定水位弁(通称FMバルブ)を使用します。

定水位弁は副弁(ボールタップから電磁弁に至る部分)と主弁がセットになっていて水位が下がってボールタップが下がると副弁が開きそれに連動して主弁が開きます。

主弁はマンションなど流量が多い場合は50Aなどのサイズとなるため、この配管径のバルブの開閉はウォーターハンマーを起こす可能性が高く、その衝撃音が問題となることや配管継手部や機器類の損傷につながる可能性があるためそれらを防止する目的で定水位弁を用いています。

20Aまでの細い配管であればボールタップそのままで給水していますが25A以上では副弁を用いた定水位弁での供給をしています。

定水位弁の配管例 ㈱ベンのHPより

今回のテーマである給水方式の説明はここまでになります。

参考にしていただければと思います!