配管システムの性能を決定する10の要素

     エアヘッド: 測定された空気流量が計算された空気流量の ±10% 以内であれば、ダクト設計方法が有効であると自信を持って言えます。
エアダクトは、換気・空調システムにおいて最も重要なコンポーネントの一つです。高性能HVACシステムでは、ダクトの性能を左右する10の要素が相互に作用していることが示されています。これらの要素の1つでも欠けると、HVACシステム全体がお客様に期待される快適性と効率性を提供できなくなる可能性があります。これらの要素がダクトシステムの性能をどのように左右するのか、そしてそれらの要素が適切であることを確認する方法について見ていきましょう。
内部ファン（ブロワー）は、エアダクトの特性を決定づける重要な要素です。ダクトを循環する空気の量は、ファンによって決定されます。ダクトのサイズが小さすぎたり、正しく設置されていない場合、ファンはシステムに必要な空気の流れを提供できません。
ファンが必要なシステムエアフローを送風できるほど強力かどうかを確認するには、機器のファンチャートを参照する必要があります。この情報は通常、メーカーの設置説明書や技術データに記載されています。ファンチャートを参照し、コイル、フィルター、ダクトを介したエアフロー抵抗や圧力降下をファンが克服できるかどうかを確認してください。機器情報から得られる情報には、きっと驚くことでしょう。
内部コイルとエアフィルターは、ファンが空気を通過させるシステムの主要部品です。これらの部品の空気抵抗はダクトの性能に直接影響します。これらの部品が過大な場合は、換気ユニットから排出される空気の流れが大幅に減少する可能性があります。
事前に少し作業を行うことで、コイルやフィルターの破損リスクを軽減できます。コイルメーカーの情報を参考に、湿潤時の圧力損失を最小限に抑えながら必要な風量を確保できる室内用コイルをお選びください。お客様の健康と清潔さのニーズを満たし、圧力損失と風量を最小限に抑えるエアフィルターをお選びください。
フィルターのサイズを正しく決めるために、国立快適性研究所（NCI）の「フィルターサイジングプログラム」をお勧めします。PDF版をご希望の場合は、メールでリクエストをお送りください。
適切な配管設計は、配管工事の基本です。すべての部品が想定通りに組み合わさった場合、設置されたダクトはこのようになります。設計が最初から間違っていると、空気の流れが適切に行われず、ダクト（およびHVACシステム全体）の性能が低下する可能性があります。
業界の専門家の多くは、適切なダクト設計がダクトシステムの性能に直結すると考えていますが、これは間違いです。ダクト設計のアプローチがどのようなものであれ、その有効性を確認するには、構築システムの実際の風量を測定する必要があります。測定された風量が計算された風量の±10%であれば、ダクト計算方法が適切であると自信を持って判断できます。
もう一つの考慮事項は、配管継手の設計です。ダクト継手の設計が不十分だと、過度の乱流が発生し、有効な空気の流れが低下し、ファンが克服しなければならない抵抗が増加します。
エアダクト継手は、空気の流れを緩やかかつスムーズに排出する必要があります。配管の性能を向上させるには、急激な曲がりや配管の制限となる曲がりを避けてください。ACCAハンドブックDの概要は、最適な継手構成を決定するのに役立ちます。等価長さが最も短い継手は、最も効率的な空気供給を提供します。
高密度ダクトシステムは、ダクト内のファンによって空気を循環させます。配管の漏れはシステム性能を低下させ、IAQ（室内空気質）やCO2の安全性の問題、システム性能の低下など、さまざまな問題を引き起こす可能性があります。
簡素化のため、配管システム内の機械的接続部はすべてシールする必要があります。パイプや配管接続部など、接続部に手を加える必要がない場合は、パテが効果的です。機械的接続部の背後に、内部コイルなど、将来的に修理が必要になる可能性のある部品がある場合は、簡単に剥がせるシーラントを使用してください。換気装置のパネルには接着剤を使用しないでください。
ダクト内に空気が入ったら、それを制御する手段が必要です。容積式ダンパーは空気の流れを制御することができ、システムの良好な性能に不可欠です。容積式ダンパーのないシステムでは、空気は抵抗が最も少ない経路をたどります。
残念ながら、多くの設計者はこれらのアクセサリを不要と見なし、多くの配管設備から除外しています。正しい設置方法は、給気ダクトと還気ダクトの分岐にこれらのアクセサリを挿入し、部屋やエリアへの空気の流れと排気の流れをバランスさせることです。
これまでは空気の側面についてのみ焦点を当ててきました。温度も配管システムの性能において無視できないもう一つの要素です。断熱材のないエアダクトでは、空調された部屋に必要な量の暖房や冷房を提供できません。
ダクト断熱材は、ダクト内の空気の温度を、ユニットの出口の温度が消費者がレジで感じる温度に近くなるように維持します。
断熱材の設置が不適切であったり、R値が低い場合、配管からの熱損失を防ぐことはできません。ユニット出口温度と最も遠い給気温度との温度差が3°Fを超える場合は、配管断熱材の追加が必要になる場合があります。
給水レジスターと戻りグリルは、配管システムの運用において見落とされがちな部品です。設計者は通常、最も安価なレジスターとグリルを使用します。多くの人は、これらのレジスターとグリルの目的は給水管と戻り管の粗開口部を塞ぐことだけだと考えていますが、実際にはそれ以上の役割を果たします。
給気口レジスターは、室内への空調空気の供給と混合を制御します。還気口レジスターは空気の流れには影響を与えませんが、騒音の面で重要です。ファンが作動しているときに、還気口レジスターからハム音や異音がしないことを確認してください。格子メーカーの情報を参照し、調節したい空気の流れと部屋に最適なレジスターを選択してください。
配管システムの性能を決定づける最大の要因は、配管の設置方法です。理想的なシステムであっても、設置が不適切であれば故障する可能性があります。
細部への配慮と少しの計画は、適切な設置技術を得る上で大きな役割を果たします。フレキシブルダクトの余分なコアとねじれを取り除き、ハンガーを追加するだけで、どれほどの風量が得られるかを見れば、きっと驚かれることでしょう。反射的に、設置業者ではなく製品に問題があると考えてしまうでしょう。これが10番目の要因です。
配管システムの設計と設置を成功させるには、検証が不可欠です。これは、設計データとシステム設置後の測定データを比較することで行われます。空調された室内における各部屋の気流測定とダクト内の温度変化は、収集する必要がある2つの主要な測定値です。これらの測定値を用いて、建物に供給されるBTU量を特定し、設計条件が満たされていることを確認します。
システムが期待通りに動作すると仮定し、設計アプローチに頼ると、この状況が再び問題になる可能性があります。熱損失／熱利得、機器選定、配管設計計算は、決して性能を保証するものではありません。文脈を無視して計算するべきではありません。むしろ、設置済みのシステムの現場測定の目標値として利用してください。
メンテナンスを怠ると、配管システムの性能は時間とともに低下します。ソファや壁際に設置された支線ワイヤーによるエアダクトの損傷が空気の流れを阻害していることを想像してみてください。どのように気づくでしょうか？
毎回の訪問時に静圧を測定し、記録してください。配管システムが正常に機能していることを確認した後、この反復的なステップにより、あらゆる変化を監視できます。これにより、ダクトとの接続を維持し、ダクトシステムの性能を低下させている問題をより深く理解することができます。
これら 10 の要素がどのように連携してダクト システムのパフォーマンスを決定するかを高レベルで示すことで、考えさせることを目的としています。
正直に自分自身に問いかけてください。これらの要素のどれに注意を払っていますか、そしてどれに注意を払う必要がありますか?
これらの要素を一つずつ改善していくことで、徐々に空売りの達人になれるでしょう。これらを自分の戦略に取り入れることで、誰にも真似できない成果が得られるでしょう。
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デビッド・リチャードソンは、National Comfort Institute, Inc.（NCI）のカリキュラム開発者兼HVAC業界インストラクターです。NCIは、HVACと建物の性能向上、測定、検証のためのトレーニングを専門としています。
        If you are an HVAC contractor or technician and would like to learn more about high precision pressure measurement, please contact Richardson at davidr@ncihvac.com. The NCI website, www.nationalcomfortinstitute.com, offers many free technical articles and downloads to help you grow professionally and strengthen your company.
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