ダクトの気密性

ダクトの気密性は、ダクトエンベロープ（またはダクトシェル）を介した内外への空気の漏れに対する抵抗力として定義できます。この空気漏れは、排気筒とファン（機械換気システムの場合）の作動によるダクトエンベロープ内の圧力差によって引き起こされます。

HVACシステムにおいて、「ダクト」という用語は、空調対象空間への空気の供給または排気に使用されるダクトと継手（T字管、レデューサー、ベンドなど）のセットを指します。空調機、熱回収装置、エアターミナル装置、コイルなどのコンポーネントはダクトに含まれません。ただし、アッテネーター、ダンパー、アクセスパネルなどは、空気を搬送する以上の機能を持つ場合でもダクトの一部であり、テクニカルダクト製品とも呼ばれます。

ダクトの気密性は、ダクトの漏れによる制御不能な空気の漏れに影響を与える、ダクトの基本的な特性です。

メトリクス

ダクトの気密性を分類する主要なシステムは2つあります。1つは欧州規格に基づき、もう1つはASHRAE規格90.1-2010に基づいています。どちらも、所定のダクト圧力における漏洩風量を、ダクトの表面積と同じダクト圧力の0.65乗で割った値に基づいています。

  • ヨーロッパでは、
    • ダクト部品／継手の気密性クラスは、円形ダクトについては欧州規格EN 12237 [1] 、長方形ダクトについてはEN 1507 [2] 、 非金属ダクトについてはEN 17192 [3]で定義されています。部品の気密性はクラスAからDまでで、クラスAが最も漏れやすいクラスです。EN 1751 [4] とEN 15727 [5]は、技術的なダクト部品の漏れ要件を規定しており、同じ漏れ分類に基づいています。空調ユニット（L1からL3）の気密性クラスは、EN 1886 [6]で定義されています。
    • ダクトシステムの気密性クラスは、EN 16798-3:2017で定義されています。[7] 2017年にEN 16798-3でダクト気密性クラスの新しい名称が導入され、ダクトシステムは現在、クラスATC 7からATC 1までの範囲にあります。次の表は、気密性クラスAからDと新しい名称ATC 7からATC 1との対応（同等性）を示しています。システムコミッショニングのためのリークテスト方法は、EN 12599に記載されています。[8]
  • 米国では、ASHRAEが定義する漏れクラス48、24、12、6、3が一般的に使用されています。ASHRAEはまた、最大動作条件におけるファンの設計風量に対する空気漏れの割合に基づいて推奨される許容基準を示しています。[9]
空気分配気密性の分類[7]
気密性クラス 気密性クラス 試験圧力（p t）に応じた空気漏れ限界（fmax）[m 3 .s −1 .m −2 ]
以前の名前 新しい名前
ATC 7 分類されていない
ATC 6 0.0675 xp t 0.65 x 10 −3
あ ATC 5 0.027 xp t 0.65 x 10 −3
B ATC 4 0.009 xp t 0.65 x 10 −3
C ATC 3 0.003 xp t 0.65 x 10 −3
D ATC 2 0.001 xp t 0.65 x 10 −3
ATC 1 0,00033 xp t 0,65 x 10 −3

EN 12237、EN 1507、EN 1751、EN 15727の将来の改訂ではこれらの新しい名称が使用される予定である。これらの名称はEN 17192ですでに導入されている。[10]

ダクト気密等級の分布。測定数：ベルギー21、フランス21、スウェーデン69
欧州 (Eurovent および AMA) TightVent クラス AD と米国 (ASHRAE) TightVent クラス CL3、CL6 などの比較。

漏れを通る空気の流れのべき乗法則モデル

圧力と漏れ空気流量の関係は、次のように、空気流量とダクトエンベロープ全体の圧力差との間の べき乗法則モデルによって定義されます。

q L =C L ∆p n

どこ：

  • q LはLs −1で表される体積漏れ流量である。
  • C Lは Ls −1 .Pa −nで表される空気漏れ係数である。
  • ∆pはダクトワークエンベロープの圧力差（Pa）である。
  • nは気流指数（0.5 ≤ n ≤ 1）

この法則により、初期測定値に関わらず、あらゆる圧力差における気流速度を評価することができます。ダクトの気密性等級における閾値は、通常、気流指数0.65を前提としています。

加圧テスト

ダクトの気密性レベルは、ダクトの漏れによる風量をダクト面積で割った値です。ダクトの種類、サイズ、部品の種類を問わず、少なくともダクト面積の10%、面積10m²以上を試験することが推奨されます。ダクト面積はEN 14239に基づいて推定されます。[11]

漏れによる空気流量は、ダクトに取り付けられたコンポーネントを含むダクトを加圧する装置 (ダクト漏れ試験装置と呼ばれることもあります) を一時的に接続することによって測定できます。加圧装置を通る空気の流れにより、ダクト内に均一な内部静圧が生成されます。このタイプの測定の目的は、ダクト全体の圧力差と、それを生成するのに必要な空気流量を関連付けることです。一般に、特定の圧力差を生成するのに必要な空気流量が高いほど、ダクトの気密性は低くなります。この加圧技術は、EN 12599 や ASHRAE 標準 90.1-2010 などの標準的な試験方法で説明されています。原理的には、建物の気密性の特性評価に使用されるものと同様です。

ダクトの気密性の影響

気密性の高いダクトにはいくつかのプラスの効果があります: [12] [13] [14] [15] [16]

  • ダクトシステムを通じた安全な航空輸送。
  • 漏れの影響を補うための熱損失とファンのエネルギー浪費が減るため、エネルギー料金が削減されます。
  • 空調されていない空間への、または空調されていない空間からの空気の漏れ率が低い（エネルギー使用量、電力需要、室内空気の質と快適性に影響を与える可能性がある）。
  • 空気の流れのバランス調整が容易になります。
  • ダクト漏れ騒音を低減します。

ダクトの漏れは、空気の加熱や冷却を含むシステムのエネルギー効率にさらに深刻な影響を及ぼします。

ダクトの密閉または締め付け

施工段階における個々の部品の気密性は、設計（長方形または円形ダクト、プレス曲げまたはセグメント曲げなど）と組み立て（シームの種類と溶接品質）に依存します。設置プロセスを簡素化および迅速化するために、工場で取り付けられたシーリングデバイス（ガスケット、クリップなど）を備えた部品が、スカンジナビア諸国で広く使用されています。[15] 現場でダクトシステムを締め付けるために、ガスケット、テープ、シーリングコンパウンド（マスチック）、ダクト内張り、エアゾールダクトシーリングなど、さまざまな技術が広く使用されています。いわゆる「ダクトテープ」はダクトのシーリングに適さないことが多く、[17] [18]そのため、米国では国際エネルギー保存規格（IECC）により、ダクトボードまたはフレキシブルダクトに使用するすべてのテープにUL 181Aまたは181Bに準拠したラベルを貼ることが義務付けられています。

ダクトの気密性が低い主な理由は次のとおりです。[19] [20] [12]

  • シーリング媒体が不十分または欠落している。
  • 摩耗したテープ;
  • ダクトのテイクオフ部および継手周辺の施工不良。
  • 不適合なコンポーネント。
  • 物理的なダメージ。

ダクトの気密要件

スウェーデンは気密ダクトの基準としてよく考えられています。1950年からAMA（一般材料および施工仕様） [21]に導入された要件により、スウェーデンでは優れたダクト気密性が常に保たれています。[13] [22]

米国では、住宅では20～30％程度の省エネが見込めるという研究結果が多数発表されている[23 ]。また、気密ダクトを備えた商業ビルでは10～40％の省エネが見込めるという研究結果も発表されている[24]。

建物とダクトの気密性に関するASIEPIプロジェクトの技術報告書[25]では、換気システムにおけるダクトの漏れによる暖房エネルギーへの影響を、年間床面積1平方メートルあたり0～5kWh程度と推定し、さらに寒冷なヨーロッパ地域（2500度日）ではファンのエネルギー使用量も考慮しています。

参考文献

  1. ^ EN 12237:2003：「建物の換気 - ダクト工事 - 円形板金ダクトの強度と漏れ」、2003年。
  2. ^ EN 1507:2006：「建物の換気 - 長方形断面の板金製空気ダクト - 強度および漏れに関する要件」、2006年
  3. ^ EN 17192:2018：「建物の換気 - ダクト - 非金属ダクト - 要件および試験方法」、2018年
  4. ^ EN 1751:2014：「建物の換気 - 空気末端装置 - ダンパーおよびバルブの空力試験」、2014年
  5. ^ EN 15727:2010：「建物の換気 - ダクトおよびダクト部品、漏れの分類および試験」、2010年
  6. ^ EN 1886:2007：「建物の換気 - 空調ユニット - 機械的性能」、2007年
  7. ^ ab EN 16798-3:2017：「建物のエネルギー性能 - 建物の換気 - パート3：非住宅用建物 - 換気および室内空調システムの性能要件（モジュールM5-1、M5-4）」、2017年
  8. ^ EN 12599:2012：「建物の換気 - 空調および換気システムの引渡しのための試験手順および測定方法」、2012年
  9. ^ ASHRAE、「ASHRAEハンドブック-基礎-第21章：ダクト設計」アトランタ、アメリカ暖房冷凍空調学会、2009年。
  10. ^ EN 17192:2018：「建物の換気 - ダクト - 非金属ダクト - 要件および試験方法」、2018年
  11. ^ EN 14239:2004：「建物の換気 - ダクト工事 - ダクト工事表面積の測定」、2004年
  12. ^ ab FR CarriéとP. Pasanen. 「第3章 ダクト、衛生、エネルギー。M. SantamourisとP. Wouters編『建物の換気 — 最先端技術』」pp. 107-136. Earthscan、英国、2006年。
  13. ^ J. Andersson著「スウェーデンにおける気密ダクト工事の経験」REHVAヨーロッパHVACジャーナル：気密性特集号、2013年1月
  14. ^ TightVent Europe .「建物とダクトの気密性：REHVA気密性に関する特別号からの抜粋論文」2013
  15. ^ ab C. Delmotte. 「換気ダクトの気密性」。空気侵入・換気センター（AIVC）換気情報ペーパー01、2003年。
  16. ^ V. Leprince、N. Hurel、M. Kapsalaki「AIVC 換気情報論文 no40: ダクトの気密性 - レビュー」、2020
  17. ^ M. Holladay. 「ダクトのシーリング：テープとマスチック、どちらが良いのか？」Green Building Advisor、2010年
  18. ^ M. Sherman、I. Walker「ダクトテープは熱に耐えられるか？」Home Energy Magazine Online、1998年
  19. ^ ローレンス・バークレー国立研究所 (LBNL). 「住宅用ダクトシステム入門」 LBNL, 2003
  20. ^ FR Carrié、J. Anderson、P. Wouters. 「ダクトの改善：よりタイトな空気分配システムの時代」. Air Infiltration and Ventilation Centre . コベントリー、英国. 1999年.
  21. ^ AMA VVS & Kyl 12. Allmänmaterial-och arbetsbeskrivning for VVS-och Kyltekniska arbeten (HVAC 設置の一般材料および製造仕様)。 AB Svensk Byggtjänst、ストックホルム、2012 (スウェーデン語)。
  22. ^ Peter G. Schild、Jorma Ralio、「ダクトシステムの空気漏れ - スカンジナビア諸国の取り組み」、欧州プロジェクトASIEPI論文187、2009年、URL: http://www.buildup.eu/sites/default/files/content/P187_Duct_System_Air_Leakage_ASIEPI_WP5.pdf
  23. ^ Energy Star. 「ダクトシーリング」. 2015年5月5日閲覧。
  24. ^ ローレンス・バークレー国立研究所 - 建築技術・都市システム部門 (BTUS). 「HVACシステム技術」Wayback Machineで2015年5月18日にアーカイブ。2015年5月5日閲覧。
  25. ^ G. Guyot、FR Carrié、P. Schild、「プロジェクトASIEPI – EPBDによる良好な建物とダクトの気密性の促進」、2010年
  • AIVCウェブサイト
  • TightVentのウェブサイト
  • REHVAウェブサイト
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