開口面積と換気量の関係は公式だけで見ると片方を２倍にした時、もう片方も

２倍になるように思ってしまいますよね。結論から言うと傾向は正しいですが、２倍すれば、２倍になると言う単純な関係にはありません。この曖昧な部分を解説していきます。

それでは解説を始めます。

感覚的に窓を大きくひらけば、より空気が入ってくるのがわかりますよね。

この問題を解いて、数値で理解して実践してみましょう。

上図に示されている部屋の換気回数を求めよ。また、窓Bの開口面積を倍にすると換気量はどのように変化するか調べよ。ただし、室容積を50㎥、外部風速Vを5m/s、窓Aの開口面積S_A=0.01m²、流量係数α_A= 0.6、風力係数C₁= 0.4とし、窓Bの開口面積S_B= 0.01m²、流量係数α_B= 0.6、風力係数C₂= -0.2とする。

換気量の公式とは？

換気量Qの公式は

と表せます。

これに風圧差Δp = ρ_o/2　×（C₁-C₂）Vo²
（Vo：外部風速、Cx：風力係数）

を代入すると風力換気の公式になります。

風力換気の公式とは？

となります。

実際に風力換気の換気量を解く!

問題の条件から、総合実行面積αAは

αA= 1/{（　√（1/α_AS_A）²＋（1/α_BS_B)²}
=0.01643…

これで、風力換気の公式で未知数はなくなったので代入をしてみましょう。

Q=αA・V√（C1-C2）×3600
=0.01643×5√（0.4-（-0.2））×3600
= 229.1025 …. (㎥/s)

ここで室容積が50㎥なので、換気回数nは

n = 381.837/50
= 7.63…　　（回/h）　//

また、窓Bの開口面積が倍の時は
S_B→２S_Bと変換すれば大丈夫です。

換気量Q’は

Q’ = 289.794…..
となります。

Q’とQを比較してみましょう。

実際に開口面積を倍にすると換気量はどのように変化するのかを確かめる！

Q’/Q =289.794…../229.1025 ….
= 1.264….　(㎥/s)

つまり窓Bの開口面積を倍にすると、換気量が約1.2倍となりました。

結果から換気量を上げたい時は片方の窓を倍開けば、1.2倍になることがわかります。

また、この条件で換気回数が約8回/hであること、換気回数の推奨が 0.5回/h であるので

約4分間だけこの条件で行えば推奨換気回数を満たすと言えます。

まとめ

今回は風力換気をとりあげましたが、換気には温度差換気や他の要素も重なりますので実際の現象とは異なる部分があります。

一度、感覚的なこと（窓を広くすれば換気量が増える）が正しいという証明はやっておくと今後役立つことがあるかもしれません。

以上です。