環境工学：室内環境と換気の一問一答

解説
一酸化炭素の含有率の基準は、令和4年4月の政令改正で「10ppm以下」から「6ppm以下」に強化されました。現在の基準は6ppm以下です。
同じ改正で、温度の基準も「17℃以上28℃以下」から「18℃以上28℃以下」に改められています。古い数字のまま覚えていると誤るので注意が必要です。

他の選択肢が正しい理由
・二酸化炭素の含有率は1,000ppm（100万分の1,000）以下です。在室者の呼吸による汚れの目安として使われます。
・浮遊粉じんの量は、空気1m³あたり0.15mg以下です。
・相対湿度は40％以上70％以下です。

覚え方のポイント
現在の基準は「CO₂ 1,000ppm・CO 6ppm・粉じん0.15mg/m³・温度18〜28℃・湿度40〜70％・気流0.5m/s以下・ホルムアルデヒド0.1mg/m³」。改正された CO と温度の数字は特によく狙われます。

解説
汚染物質の発生量から必要換気量を求める式は、Q＝M÷（Ci−Co）です。M は発生量、Ci は室内の許容濃度、Co は外気の濃度です。
濃度の差は 1,000ppm−400ppm＝600ppm＝0.0006 なので、Q＝0.02÷0.0006≒33.3m³/h となります。
外気の二酸化炭素濃度が高くなるほど、薄める力が弱くなり、必要な換気量は増えます。

他の選択肢が誤りである理由
・20m³/h は、発生量0.02を許容濃度0.001だけで割った値で、外気の濃度を差し引いていません。
・50m³/h は、濃度差を400ppmとして計算した場合の値で、差の取り方を誤っています。
・67m³/h は、正しい値の約2倍で、濃度差を300ppmとした場合などに出る値です。

覚え方のポイント
必要換気量＝発生量÷（室内の許容濃度−外気の濃度）。ppm は「100万分の1」なので、600ppm＝0.0006 と小数に直してから割ります。

解説
第3種機械換気は、給気を自然給気口から取り入れ、排気を送風機で行う方式です。室内の空気を機械で引き出すため、室内は周囲より圧力が低い負圧になります。
負圧の部屋からは空気が外へ漏れ出しにくいので、臭気や湿気を他の部屋へ広げたくない便所・浴室・厨房などに適しています。

他の選択肢が誤りである理由
・第1種機械換気は、給気と排気の両方を送風機で行う方式です。給気を自然に行うのは第3種です。
・第2種機械換気は、給気を送風機で押し込むため室内が正圧になります。汚れた空気を入れたくないクリーンルームや、燃焼用の空気が必要なボイラ室などに適します。
・給気と排気の両方を送風機で行うのは第1種機械換気です。

覚え方のポイント
「1種＝両方機械」「2種＝給気だけ機械（正圧）」「3種＝排気だけ機械（負圧）」。正圧・負圧と、適した部屋をセットで覚えます。

解説
PPD（予測不満足者率）は、PMVの値から「暑い」または「寒い」と不満を感じる人の割合を予測したものです。人の感じ方には個人差があるため、PMVが0（多くの人が暑くも寒くもない状態）のときでも、PPDは最小で約5％となり、0％にはなりません。
ISOでは、PMVが−0.5から+0.5の範囲（PPDでおおむね10％以下）を快適域として推奨しています。

他の選択肢が正しい理由
・PMVは、空気温度、湿度、気流、放射という環境側の4要素に、着衣量と代謝量という人間側の2要素を加えた6要素から求めます。
・PMVは−3（寒い）から+3（暑い）までの尺度で、0付近が「暑くも寒くもない」状態を表します。
・作用温度は、空気温度と周囲の壁などからの放射（平均放射温度）を、気流の影響も考えて合成した温度で、湿度は含みません。

覚え方のポイント
PMV＝「環境4要素＋人間2要素」の6要素、快適域は「−0.5〜+0.5」。PPDは「PMVが0でも最小5％」。

解説
met（メット）は代謝量の単位で、1metは椅子に座って安静にしている成人の代謝量を基準とし、体表面積1m²あたり約58.2Wに相当します。睡眠中の代謝量は、これより小さい値（1met未満）になります。
立って軽い作業をすると約1.6〜2met、歩行ではさらに大きくなり、代謝量が大きいほど人体から出る熱も多くなります。

試験の罠
「1met＝椅座安静」を「睡眠」や「立位」に入れ替えたひっかけに注意します。

他の選択肢が正しい理由
・1metの基準は、椅子に座って安静にしている状態の代謝量です。
・代謝量が大きいほど体内でつくられる熱が増え、人体から周囲へ出る熱（顕熱と潜熱）も大きくなります。
・作業が強いほど代謝量が大きくなって体から出る熱が増えるため、快適と感じる室温は低めになります。

覚え方のポイント
「1met＝椅座安静＝約58W/m²」。代謝量が上がると人体の発熱が増え、冷房負荷も大きくなることにつなげて覚えます。

解説
建築基準法では、ホルムアルデヒドなどによるシックハウス症候群を防ぐため、居室に換気設備を設けることを原則として義務づけています。
住宅等の居室では換気回数0.5回/h以上、それ以外の居室では0.3回/h以上を確保できる機械換気設備（いわゆる24時間換気）が求められます。
あわせて、ホルムアルデヒドを発散する建材の使用面積の制限や、クロルピリホスを添加した建材の使用禁止も定められています。

他の選択肢が誤りである理由
・住宅等の居室で求められる換気回数は0.5回/h以上で、5回/hではありません。
・規制の対象はクロルピリホスとホルムアルデヒドです。トルエンは規制の対象になっていません。
・ホルムアルデヒドを発散しない建材だけを使っても、家具などからの発散に備えて、原則として機械換気設備の設置が必要です。

覚え方のポイント
「対象物質はクロルピリホス（使用禁止）とホルムアルデヒド（使用制限）」「住宅の居室は0.5回/h以上の24時間換気」の2点を押さえます。

解説
空気齢は、給気口から室内に入った空気が、室内のある点に到達するまでにかかった平均的な時間です。
空気齢が小さい場所ほど、給気された新鮮な空気が早く届いていることを示し、換気がよく効いている場所といえます。
反対に、空気齢が大きい場所は空気がよどんでいる可能性があり、吹出口や吸込口の配置を見直す手がかりになります。

他の選択肢が誤りである理由
・ある点の空気が排気口に達するまでの時間は「空気余命」と呼ばれる別の指標です。
・空気齢が大きいほど、新鮮な空気が届くのに時間がかかる、つまり換気が不十分な場所であることを示します。
・空気齢は時間を表す指標で、温度や湿度から計算するものではありません。

覚え方のポイント
「空気齢＝入ってからの年齢（給気口から）」「空気余命＝出ていくまでの残り時間（排気口まで）」。両方を足したものが、その空気が室内にいる時間（空気寿命）です。

解説
自然換気には、室内外の温度差による浮力を利用するもの（温度差換気・重力換気）と、屋外の風の圧力を利用するもの（風力換気）があります。
温度差換気の換気量は、上下の開口部の高さの差の平方根と、室内外の温度差の平方根に比例します。つまり温度差が大きいほど、開口部の高さの差が大きいほど換気量は大きくなります。
風力換気の換気量は、外部の風速に比例します。

他の選択肢が誤りである理由
・温度差換気の換気量は、上下の開口部の高さの差が大きいほど大きくなります。
・風力換気の換気量は、風速が大きいほど大きくなります。
・温度差換気は浮力を原動力とするので、室内外に温度差がなければ起こりません。

覚え方のポイント
「温度差換気∝√（高さの差）×√（温度差）」「風力換気∝風速」。中性帯（室内外の圧力差が0になる高さ）より下の開口から外気が入り、上の開口から出ていく流れも押さえておきます。

解説
一酸化炭素の重さは空気とほぼ同じ（わずかに軽い）で、床付近にだけたまるのではなく、室内に広がります。どこにいても吸い込むおそれがあるため、燃焼器具を使う部屋では給排気を確実に行うことが重要です。
一酸化炭素は、燃料が不完全燃焼したときに発生する無色で無臭の気体で、気付かないうちに危険な濃度に達しやすいのが特徴です。

他の選択肢が正しい理由
・一酸化炭素は無色で無臭の気体で、血液中のヘモグロビンと酸素よりはるかに強く結合し、体内に酸素が運ばれなくなって中毒を起こします。
・ホルムアルデヒドは刺激臭のある気体で、目や鼻、のどを刺激し、シックハウス症候群の原因物質の1つです。
・二酸化炭素は、通常の室内の濃度では強い毒性はありませんが、在室者の呼吸で増えるため、空気の汚れの程度を示す指標として使われます（建築物環境衛生管理基準では1,000ppm以下）。

覚え方のポイント
「CO＝無色無臭で猛毒、空気とほぼ同じ重さ」「CO₂＝汚れの指標（1,000ppm）」「ホルムアルデヒド＝刺激臭（0.1mg/m³）」。

解説
コールドドラフトは、冬季に外気で冷やされた窓ガラスや外壁の室内側の表面で空気が冷やされて重くなり、下降気流となって床付近に流れ込む現象です。
足元が冷えて不快感の原因になるため、窓の下に放熱器（ペリメータのファンコイルユニットなど）を置いて上昇気流で打ち消したり、窓の断熱性能を高めたりして対策します。

他の選択肢が誤りである理由
・冷房の冷風が直接当たって寒く感じるのは、吹出口の配置や気流の問題で、コールドドラフトとは呼びません。
・床の断熱が不十分で冷えが伝わるのは熱伝導によるもので、下降気流の現象ではありません。
・天井付近に暖気がたまり上下に温度差が生じるのは、温度成層（上下温度分布）の問題です。

覚え方のポイント
「コールドドラフト＝窓で冷えた空気の下降流」「対策＝窓下に放熱器・窓の断熱強化」。ペリメータ（外周部）ゾーンの空調の考え方につながります。