非産業活動が行われる建物 (オフィス、学校、住居など) の主な機能の XNUMX つは、居住者に健康で快適な作業環境を提供することです。 この環境の質は、建物の換気および空調システムが適切に設計および維持され、適切に機能しているかどうかに大きく依存します。

したがって、これらのシステムは、許容できる温度条件 (温度と湿度) と許容できる品質の室内空気を提供する必要があります。 言い換えれば、外気と室内空気の適切な混合を目指し、室内環境にある汚染物質を除去できるろ過および洗浄システムを採用する必要があります。

屋内空間での幸福には、きれいな屋外の空気が必要であるという考えは、XNUMX 世紀から表現されてきました。 ベンジャミン・フランクリンは、窓を開けて自然換気を行うと、部屋の空気がより健康的であることを認識しました。 大量の外気を提供することで、結核などの病気の伝染のリスクを減らすことができるという考えは、XNUMX 世紀に流行しました。

1930 年代に実施された研究では、臭気による不快感を引き起こさない濃度に人間の生物学的排液を希釈するために、部屋に必要な新しい外気の量は、居住者 17 人あたり 30 時間あたり XNUMX ～ XNUMX 立方メートルであることが示されました。

62 年に設定された標準 No. 1973 では、米国暖房冷凍空調技術者協会 (ASHRAE) は、臭気を制御するために、居住者 34 人あたり 8.5 時間あたり XNUMX 立方メートルの外気の最小流量を推奨しています。 絶対最小XNUMXm³/hr/ocupant は、二酸化炭素が 2,500 ppm を超えるのを防ぐために推奨されます。これは、工業環境で設定された暴露限界の半分です。

この同じ組織は、エネルギー危機のさなかの 90 年に設定された標準第 1975 号で、タバコの煙や生物排泄物などの汚染物質を希釈するためのより大きな換気の流れの必要性を一時的に脇に置き、前述の絶対最小値を採用しました。前方へ。

その規格 No. 62 (1981) で、ASHRAE はこの省略を修正し、その推奨を 34 m として確立しました。³喫煙が許可されているエリアでは 8.5 時間あたり XNUMX 人あたり XNUMX m³喫煙が禁止されているエリアの /hr/occupant。

ASHRAE によって発行された最後の規格である No. 62 (1989 年) では、最低 25.5 m が確立されました。³喫煙が許可されているかどうかに関係なく、使用されている屋内スペースの/時間/占有者。 また、建物に取り込まれる空気が呼吸ゾーンで十分に混合されていない場合、または建物に異常な汚染源が存在する場合は、この値を増やすことをお勧めします。

1992 年、欧州共同体委員会は、 建物の換気要件に関するガイドライン. 換気基準に関する既存の推奨事項とは対照的に、このガイドでは、特定のスペースに提供する必要がある換気流量を指定していません。 代わりに、室内空気の望ましい品質の関数として計算された推奨事項を提供します。

既存の換気基準は、居住者ごとに供給されるべき換気流量の設定量を規定しています。 新しいガイドラインで明らかになった傾向は、容積の計算だけでは、すべての設定で室内の空気の質が良好であることを保証するものではないことを示しています。 これには XNUMX つの基本的な理由があります。

まず、彼らは居住者が唯一の汚染源であると想定しています。 最近の調査では、居住者に加えて、他の汚染源も汚染源の可能性として考慮されるべきであることが示されています。 例には、家具、室内装飾品、換気システム自体が含まれます。 XNUMX つ目の理由は、これらの基準では、建物に送り込まれる空気の質に関係なく、同じ量の外気を推奨しているためです。 そして XNUMX つ目の理由は、特定の空間に必要な室内空気の質を明確に定義していないことです。 したがって、将来の換気基準は次の XNUMX つの前提に基づくべきであることが提案されています: 換気される空間の定義されたカテゴリーの空気質の選択、占有空間内の汚染物質の総負荷、および利用可能な外気の質。 .

知覚される空気の質

室内空気の質は、人間の要求と要件が満たされている程度として定義できます。 基本的に、スペースの居住者は呼吸する空気に XNUMX つのことを要求します。 そして、その空気を吸い込むことによる健康への悪影響が無視できることを知ること。

空間内の空気の質の程度は、その空気が居住者に与える影響よりも、その空気の成分に大きく依存すると考えるのが一般的です。 したがって、空気の質を評価することは、その組成を知ることによってその質を確認できると仮定すると、簡単に思えるかもしれません。 空気の質を評価するこの方法は、製造プロセスに関与または由来する化合物を見つけ、濃度を評価するための測定装置と参照基準が存在する産業環境でうまく機能します。 ただし、この方法は非産業環境では機能しません。 非工業環境は、何千もの化学物質が見つかる場所ですが、濃度は非常に低く、推奨される暴露限界の XNUMX 分の XNUMX になることもあります。 これらの物質を XNUMX つずつ評価すると、その空気の品質を誤って評価することになり、その空気は高品質であると判断される可能性があります。 しかし、まだ考慮されていない側面があります。それは、何千もの物質が人間に及ぼす複合的な影響についての知識が不足していることです。それが、空気が汚れて古くなったと認識される理由である可能性があります。または刺激します。

産業衛生に使用される従来の方法は、評価対象の空気を呼吸する人間が知覚する品質の程度を定義するのに十分に適合していないという結論に達しました。 化学分析に代わる方法は、大気汚染を定量化するための測定装置として人を使用し、評価を行うために審査員団を採用することです。

人間は、鼻腔に位置し数十万の匂い物質を感知する嗅覚と、鼻や目の粘膜に位置し、匂いに敏感な化学感覚の XNUMX つの感覚で空気の質を認識しています。空気中に存在する同数の刺激性物質。 空気がどのように知覚されるかを決定し、被験者がその品質が許容できるかどうかを判断できるようにするのは、これら XNUMX つの感覚の複合反応です。

オルフユニット

1 OLF (ラテン語から = 嗅覚) は、標準的な人からの大気汚染物質 (生物排出物) の排出率です。 0.7 人の標準的な人は、オフィスまたは同様の非工業的な職場で座りがちで、XNUMX 日 XNUMX バスまでの衛生的な標準設備を備えた快適な温度で働く平均的な成人です。 人間からの汚染は、用語を定義するために選ばれました OLF 理由はXNUMXつあります。XNUMXつ目は、人が排出する生物排泄物がよく知られていることと、XNUMXつ目は、そのような生物性排泄物によって引き起こされる不満に関するデータが多かったことです。

他の汚染源は、評価されている汚染源と同じ量の不満を引き起こすのに必要な標準的な人 (olfs) の数として表すことができます。

図 1 は、olf を定義する曲線を示しています。 この曲線は、標準的な人 (1 olf) によって生成された汚染がさまざまな換気速度でどのように認識されるかを示しており、不満を持っている個人の割合を計算できます。彼らは部屋に入った。 この曲線は、ヨーロッパのさまざまな研究に基づいており、168 人が、XNUMX 人を超える男性と女性の汚染された空気の質を標準と見なしたと判断しました。 北米と日本で実施された同様の研究は、ヨーロッパのデータとの高度な相関関係を示しています。

図 1. Olf 定義曲線

デシポール単位

空気中の汚染濃度は、汚染源と換気による希釈によって異なります。 認識された大気汚染は、評価されている汚染された空気の濃度と同じ不快感または不満を引き起こす人間の生物学的悪臭の濃度として定義されます。 一 デシポール （ラテン語から 汚染) は、汚染されていない空気の換気速度が毎秒 1 リットルの場合に、標準的な人 (10 olf) によって引き起こされる汚染です。

1 デシポール = 0.1 olf/(リットル/秒)

前の図と同じデータから得られた図 2 は、不満を持っている個人のパーセンテージとデシポールで表された、知覚される空気の質の間の関係を示しています。

図 2. 不満を持っている人のパーセンテージとデシポールで表した空気の質の知覚の関係

快適性の観点から必要な換気量を決定するには、所定の空間で必要な空気の質の程度を選択することが不可欠です。 表 1 では、品質の 1 つのカテゴリまたはレベルが提案されており、それらは図 2 と XNUMX から導き出されています。各レベルは、不満を持っている人の特定の割合に対応しています。 どちらのレベルを選択するかは、何よりも、そのスペースが何に使用されるか、および経済的な考慮事項に依存します。

表 1. 室内空気の質のレベル

¹ 外気がきれいで、換気システムの効率が XNUMX であると仮定します。

出典: CEC 1992。

前述のとおり、データは審査員団による実験結果ですが、空気中に含まれる危険な物質 (発がん性化合物、微生物、放射性物質など) には注意が必要です。例）は感覚によって認識されず、他の汚染物質の感覚への影響はそれらの毒性と量的な関係を持たない.

汚染源

先に指摘したように、今日の換気基準の欠点の XNUMX つは、汚染源として居住者のみを考慮に入れていることですが、将来の基準では考えられるすべての汚染源を考慮に入れる必要があることが認識されています。 居住者とその活動 (喫煙の可能性を含む) 以外にも、大気汚染に大きく寄与する他の汚染源があります。 例としては、家具、家具製造販売業およびカーペット、建設資材、装飾に使用される製品、クリーニング製品、および換気システム自体が含まれます。

特定の空間における空気汚染の負荷を決定するのは、これらすべての汚染源の組み合わせです。 この負荷は、化学的汚染として、または olfs で表される感覚的汚染として表すことができます。 後者は、人間が知覚するいくつかの化学物質の影響を統合します。

化学負荷

ある物質から発生する汚染は、各化学物質の放出速度として表すことができます。 化学汚染の総負荷は、すべての発生源を加算して計算され、XNUMX 秒あたりのマイクログラム (μg/s) で表されます。

実際には、一般的に使用されている多くの物質の排出率に関するデータがほとんどないことが多いため、汚染負荷を計算するのは難しい場合があります。

感覚負荷

感覚によって知覚される汚染の負荷は、知覚される空気の質に影響を与える汚染源によって引き起こされます。 この感覚負荷の特定の値は、特定の空間に存在するさまざまな汚染源のすべてのオフを追加することによって計算できます。 前のケースと同様に、XNUMX 平方メートルあたりの olfs (olfs/m²）多くの材料の。 そのため、居住者、家具、換気システムを含む建物全体の感覚負荷を推定する方がより実用的であることが判明しました。

表 2 は、建物の居住者がさまざまな種類の活動を行っているときの汚染負荷を、喫煙者と非喫煙者の割合、および二酸化炭素 (CO₂）、一酸化炭素（CO）、水蒸気。 表 3 は、さまざまな種類のスペースの典型的な占有率の例を示しています。 そして最後に、tできる4 は、さまざまな建物で見られる感覚負荷の結果 (XNUMX 平方メートルあたりのオルフスで測定) を反映しています。

表 2. 建物の居住者による汚染

¹ 1 met は、安静時の座りがちな人の代謝率です (1 met = 58 W/m² 皮膚表面の）。
² 喫煙者 1.2 人あたり 44 時間あたり XNUMX 本のタバコの平均消費量。 平均排出量、たばこXNUMX本あたりXNUMXmlのCO。
³ たばこの煙から。
⁴ 熱的中性に近い人に適用されます。

出典: CEC 1992。

表 3. 建物別の稼働率の例

出典: CEC 1992。

表 4. 建物による汚染

¹ 機械的に換気された 24 のオフィスで得られたデータ。
² 人工呼吸器を備えた 6 校で得られたデータ。
³ 人工呼吸器を備えた 9 つの託児所で得られたデータ。
⁴ 人工呼吸器を備えた 5 つの劇場で得られたデータ。
⁵ 新しい建物が到達すべき目標。

出典: CEC 1992。

外気の質

将来の換気基準の作成に必要なインプットを締めくくるもう XNUMX つの前提は、利用可能な外気の質です。 出版物には、特定の物質の屋内外両方からの推奨暴露値が記載されています。 ヨーロッパの大気質ガイドライン WHO による (1987)。

表 5 は、知覚される外気の質のレベルと、戸外で検出されたいくつかの典型的な化学汚染物質の濃度を示しています。

表 5. 外気の質レベル

¹ 体感空気質の値は XNUMX 日の平均値です。
² 汚染物質の値は、年間平均濃度に対応しています。

出典: CEC 1992。

多くの場合、外気の質は、表または WHO のガイドラインに示されているレベルよりも悪い可能性があることに注意してください。 このような場合、空気は占有空間に運ばれる前に清浄化する必要があります。

換気システムの効率

特定のスペースの換気要件の計算に影響を与えるもう XNUMX つの重要な要素は、換気の効率です (E_v)、抽出された空気中の汚染物質の濃度間の関係として定義されます (C_e) と呼吸ゾーンの濃度 (C_b).

E_v = C_e/C_b

換気の効率は、空気の分布と、特定の空間内の汚染源の位置によって異なります。 空気と汚染物質が完全に混ざると、換気効率は XNUMX になります。 呼吸ゾーンの空気の質が抽出された空気の質よりも優れている場合、効率は XNUMX より大きくなり、より低い換気率で望ましい空気の質を達成できます。 一方、換気効率が XNUMX 未満の場合、または別の言い方をすれば、呼吸ゾーンの空気の質が抽出された空気の質よりも劣っている場合は、より高い換気率が必要になります。

換気効率を計算するには、スペースを XNUMX つのゾーンに分割すると便利です。 混合原理で機能する換気システムの場合、通常、空気が送られるゾーンは呼吸ゾーンの上にあり、両方のゾーンが XNUMX つになるほど完全に混合されたときに最適な状態になります。 置換原理によって機能する換気システムの場合、空気は人が占めるゾーンに供給され、通常、換気ゾーンは頭上にあります。 ここでは、両方のゾーン間の混合が最小限に抑えられているときに、最良の条件が達成されます。

したがって、換気の効率は、空気を供給および排出する要素の位置と特性、および汚染源の位置と特性の関数です。 さらに、温度と供給される空気量の関数でもあります。 換気システムの効率は、数値シミュレーションまたは測定によって計算できます。 データが入手できない場合は、図 3 の値をさまざまな換気システムに使用できます。 これらの基準値は、空気分布の影響を考慮に入れていますが、汚染源の場所は考慮していません。代わりに、空気が換気された空間全体に均一に分布していると仮定しています。

図 3. さまざまな換気原理による呼吸ゾーンでの換気の有効性

換気要件の計算

図 4 は、快適性と健康保護の観点から換気要件を計算するために使用される式を示しています。

図 4. 換気要件を計算する式

快適さのための換気要件

快適性要件の計算の最初のステップは、換気されたスペースで取得したい室内空気の質のレベルを決定し (表 1 を参照)、利用可能な外気の質を推定することです (表 5 を参照)。

次のステップは、表 8、9、および 10 を使用して、占有者とその活動、建物の種類、および表面積の平方メートルごとの占有レベルに応じて負荷を選択して、感覚負荷を推定することです。 合計値は、すべてのデータを加算することによって得られます。

換気システムの動作原理に応じて、図 9 を使用して、換気の効率を見積もることができます。 図 1 の式 (9) を適用すると、必要な換気量の値が得られます。

健康保護のための換気要件

上記と同様の手順ですが、図 2 の式 (3) を使用すると、健康上の問題を防ぐために必要な換気の流れの値が得られます。 この値を計算するには、管理を提案する物質または重要な化学物質のグループを特定し、空気中の濃度を推定する必要があります。 また、汚染物質の影響や保護したい居住者 (子供や高齢者など) の感受性を考慮して、さまざまな評価基準を考慮する必要があります。

残念ながら、汚染物質の排出率など、計算に使用されるいくつかの変数に関する情報が不足しているため、健康保護のための換気要件を推定することは依然として困難です (G)、室内空間の評価基準(C_v） その他。

現場で実施された調査によると、快適な状態を実現するために換気が必要な空間では、化学物質の濃度が低いことが示されています。 それにもかかわらず、それらのスペースには危険な汚染源が含まれている可能性があります。 このような場合の最善の策は、全体的な換気によって汚染物質を希釈するのではなく、汚染源を排除、代替、または管理することです。

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