工場経営者の中には、暑さ対策や新型コロナウイルスの感染防止のために、新たな大型換気扇の設置を検討している人もいるでしょう。広い空間のある工場内は、自然換気だけでは十分な空気の入れ替えができず、工場の大きさや建物の形状、工場内での作業内容などを踏まえた換気システムの整備が必要です。そこでこの記事では、業務用の大型換気扇を工場に設置する際に必要となる基礎知識をまとめて解説していきます。

1.工場における換気の重要性

建物内の換気については、建築基準法で1時間の必要換気量が20立方メートルと定められています。しかし、新型コロナウイルスの感染拡大を防止するため、2020年4月、厚生労働省によって1時間の必要換気量が30立方メートルであることが推奨されました。広い空間を要する工場内は、適切な換気システムの整備をしないと、中央部分に空気のよどみができてしまい、十分な換気が行えません。しばしば見られるのは、ショートサーキットと呼ばれる現象です。これは窓や換気扇の近くの空気だけ換気が行われる現象で、給気口から遠い部分の空気はよどんだままになってしまいます。工場内の作業内容によっては、有毒なガスが発生することもあり、空気の換気が十分に行われないと作業員の健康に悪い影響が出る可能性もあります。

工場内の暑さ対策を考えるうえでも換気は重要です。作業員の健康管理はもちろんですが、作業能率を考慮に入れても、空気を入れ替える換気が必要になってくるでしょう。工場によって必要換気量は異なりますが、10～30回の換気回数が必要といわれています。しかし、工場のような大空間において、窓や出入り口を開けるなどの一般的な換気方法では十分に空気の入れ替えが行えません。そのため、業務用の大型換気扇を活用した大規模な機械換気が必要になってくるのです。

2.換気の種類：機械換気とは

家で部屋の空気を入れ替えるときには、窓や出入り口を開けるのが一般的です。これを自然換気といいます。工場などでも、室内外の空気の温度差や外からの自然風を利用した自然換気を行うこともありますが、それだけでは窓から離れた場所に空気のよどみができてしまうことが多く、十分な換気を行うことができません。そのため、業務用の大型換気扇などの機械を使って、強制的に空気を入れ替える方法が採用されるのです。これを機械換気といいます。これから機械換気を行ううえで必要になる換気設備の種類を解説していきます。

2-1.第1種換気

3種類ある機械換気の方法の中で、工場内に空気を取り込む給気と、外へ排出する排気の両方を換気扇で行うことを第1種換気といいます。給気と排気を機械で制御できることから、もっとも計画的に換気を行うことができる設備です。第1種換気を採用すると、熱交換型換気扇が使用できることも大きなメリットといえるでしょう。熱交換型換気扇は、室内と外気の温度差を緩和し、給気をするときに外気が室外の温度のまま中に入ってくることがありません。室内の温度が一定となって快適性が保たれるとともに、空調設備の省エネ効果も図ることができるでしょう。さらに、外気の取り入れ場所に高性能のフィルターを設置することで、花粉などのアレルギー物質が室内に侵入することを防げます。

多くのメリットがある一方で、第1種換気のデメリットに挙げられるのは、他の換気方法よりも設置やランニングコストが高額なことです。大型換気扇やダクトが高性能なことに加えて、定期的な清掃を専門業者に依頼しなければなりません。それだけのコストをかけても、配置位置を間違えてしまうと十分な換気ができない場合があります。コスト面を確認しながら実績のある専門業者に設置を相談してみましょう。

2-2.第2種換気

機械換気において、給気のみ換気扇で行うのが第2種換気です。換気扇によって室内に取り入れられた空気は、排気口から外へ出ていきます。そのとき、空気の圧力がかかることで、室内は正圧状態と呼ばれる圧力が高まった状態になります。その結果として、天井や壁などの隙間から外気が中に入ってくることができなくなり、室内は換気扇によって送り出される清潔な空気に満たされるのです。第2種換気は、手術室や無菌室、クリーンルームなどで採用されています。建物内の気密性が問題となるため、一般住宅での利用はほぼありませんが、清潔な環境が求められる食品工場などに設置されているケースが多いです。

第2種換気のデメリットとしては、屋外から直接給気をする場合、外気の温度や湿気などの影響を受けやすいことが挙げられます。気密性が低い建物では、外部から入ってきた湿度が結露を発生させることもあるので注意しなければなりません。

2-3.第3種換気

室内の空気を外へ出す排気のみ換気扇で行うのが、第3種換気です。第2種換気の反対に、機械によって空気を強制排出するため、室内は気圧が低くなった負圧状態となります。負圧状態は、一般住宅などで偶然起きてしまうこともあります。家の玄関ドアや部屋の窓が開かなくなるのは、室内が負圧状態になっている可能性が高いです。この場合、室内の空気は出入り口などから外へもれにくくなり、湿気や臭気が他の部屋に流れ込むのを防ぐことができます。また、他の機械換気と比べると第3種換気は仕組みがシンプルなため、設置費用やランニングコストが安いというのも大きなメリットでしょう。その一方で、デメリットとしては、第2種換気より程度は小さいですが、屋外から直接給気する場合には外気の影響を受けやすいという点です。

3.換気計画を立てよう

工場用の換気システムを構築する際には、あらかじめ換気計画を立てておくことが重要です。具体的には、建物の大きさや形状、工場の作業内容などに応じて、換気扇の種類や設置場所、台数を決めていきます。それぞれの工場によって最適な換気システムは異なるため、換気計画の立てる方法を確認していきましょう。

3-1.工場内の総容積を求める

換気計画を立てる際には、まず工場の総容積を求める必要があります。工場の間口×奥行×平均高さで総容積を出しましょう。平均高さというのは、工場の建物には箱型のような直方体に近いものもあれば、屋根がついて上部が三角になっているものもあります。その場合には、高さの最大値と最小値を足して2で割り算し、平均高さを出しましょう。工場内の空気を入れ替えることが目的であるため、できるだけ正確な総容積の数値が必要です。

例えば、直方体部分は間口5m、奥行10m、高さ5mと同じ大きさの工場が2棟建っていると仮定します。片方の工場は切妻屋根の形状をしており、高さの最大値が7mあります。そうなると、切妻屋根の工場は、（7＋5）÷2=6で平均高さが6mです。その結果、5（間口）×10（奥行）×6（平均高さ）=300となり、総容積は300立方メートルとなります。その一方、切妻屋根ではない立方体の工場は、5（間口）×10（奥行）×5（平均高さ）=250となり、総容積は250立方メートルです。屋根の形状によって50立方メートルの差ができることが分かります。

3-2.工場内の換気時間を計算する

工場内の総容積を求めた後は、空気をすべて入れ替えるのにかける換気時間を決めます。入れ替えにどのくらいの時間をかけるのかを表したものが換気係数です。換気係数が4～6であれば、工場内の空気を4～6分で総入れ替えできるという基準をクリアしたことになります。その工場は4～6分で空気の入れ替えが済むため、1時間あたりの換気回数は10～15回です。換気回数については、業種ごとに目安となっている回数があり、工場内の暑さや臭気、有害物質の有無などで決められているため、換気設備を導入する際には参考にできます。換気回数は必要換気量を工場の容積で割り算した数値です。

新型コロナウイルスの影響で、換気回数を上げたいと考えている工場経営者もいるかもしれません。そういった場合には、幅を持たせて取られている換気係数の小さい数字を基準にします。ちなみに、一般的な工場の換気係数は5～10、機械工場は4～8、化学工場は2～5が目安です。

3-3.工場の高さから設置する換気扇を選ぶ

工場に設置する業務用換気扇の種類を決める際には、設置する高さが基準になります。工場が大きい場合、換気扇を壁に設置してもその周囲の空気が換気されるだけで、中央部分に空気のよどみが出てしまうことがあります。それを避けるためには、換気扇から離れている空気まで吸引できるハネ径が大きい大型換気扇を選びましょう。ただし、大型の換気扇ほど騒音が大きく出るため、作業場所とは距離を離さなければなりません。工場の屋根が高い場合には、天井付近に大型換気扇を設置すれば作業員への騒音被害は最小限に抑えられ、効率的な換気が可能になります。天井が低い場合には、大型の換気扇を設置する場所を見つけるのが困難になるため、小さめのものを選ぶのが一般的です。建物が大きい工場ならば、屋根に設置する屋上換気扇を採用すると作業場所からの距離を確保できます。

3-4.換気扇の風量から必要台数を求める

設置する換気扇の種類を決めた後は、風量から必要な台数を求めましょう。換気扇の風量は、カタログなどに記載された仕様で確認することが可能です。気密性の高い工場や、吸気用開口部の面積が小さい工場の場合は、静圧時の風量を基準にします。換気扇の必要台数を求めるための計算式は、室内総容積÷換気係数÷換気扇の風量です。あるいは、換気回数×室内総容積÷換気扇の風量でも求めることができます。実際に数値をあてはめる際には、室内総容積は立方メートル、換気係数は分、換気扇の風量は立方メートル毎分でそろえましょう。換気回数で計算する際には、換気扇の風量は毎時の数値に変更します。このような流れで工場に必要な換気扇の設置台数をおおよそ把握することができ、具体的な換気計画を立てることにつながります。

3-5.屋上換気扇を設置するときの計算例

屋上換気扇を設置する際に、設置台数をどのように求めるのかを実際に計算してみましょう。間口40m、奥行90m、軒高さ5m、棟高さ7m、平均高さ6mの一般工場への設置を想定します。軒高さというのは、地面から建物の小屋組までの高さ、つまり屋根部分を除いた立方体部分の高さです。棟高さというのは、屋根も含めた建物の高さになります。その平均値が6mなので、工場の総容積は40×90×6を計算して2万1600立方メートルです。

一般工場の換気係数は5～10ですが、ここでは換気効果を上げるために数字を小さく取って5としましょう。設置する高さは7m以下、ハネ径25cm、風量は毎分157立方メートルの屋上換気扇を採用します。そうすると、21600（総容積）÷5（換気係数）÷157（換気扇の風量）=27.51……となり、小数点以下を切り上げて28台の屋上換気扇を設置すれば十分と分かりました。次に、換気回数の数値を使って必要な換気扇の台数を調べてみましょう。換気係数が5のときの換気回数は12回です。換気扇の風量を毎時に直すと9420立方メートルなので、12（換気回数）×21600（総容積）÷9420（換気扇の風量）=27.51……と同様の結果が得られます。

4.サイシュウテクノの屋上換気扇の種類

工場に設置する屋上換気扇は、高性能で騒音の影響も少ないというメリットがあります。その種類はさまざまであり、外見や機能性などを考慮に入れて自社の工場に合ったものを選びましょう。ここではサイシュウテクノの屋上換気扇ラインアップを紹介していきます。

4-1.強制換気用

屋上換気扇の強制換気用は、機械換気における給気または排気に使用されます。サイシュウテクノでは、SVOタイプ、SVPタイプ、SVKおよびSVFタイプを用意しています。SVOタイプは袴仕様となっており、ちょうど笠をかぶせたようなコンパクトな形状です。軽量な特殊耐蝕アルミ製で、風量が豊かなため、窓やガラリなどから外気が取り入れられる工場や倉庫の全体換気に適しています。ガラス繊維強化プラスチック製のSVPタイプは、耐蝕性に優れ、腐食性ガスなどが発生する化学薬品工場やメッキ工場、冶金工場に最適でしょう。SVKならびにSVFタイプは架台仕様となっており、工場や倉庫、畜舎などあらゆる建物で利用できます。

4-2.耐圧防爆型強制換気用

次に紹介する屋上換気扇は、耐圧防爆型の強制換気用です。爆発性ガスの発生する工場や爆発物を保管する倉庫などの強制換気用の機械換気に用いられます。安全性が求められる場所への設置ということで、防爆器具の安全基準であるd2G4に適合しています。本体はガルバリウム鋼板製となっており、耐候性が高く、太陽光や雨に加えて、温度や湿度などの自然環境による劣化が起こりにくいです。サイシュウテクノのラインアップには、先端型のSタイプと中間型のMSタイプがあります。

4-3.自然換気用

屋上換気扇には、ファンがない自然換気用のものもあります。騒音や電力の心配がいらないのは大きなメリットです。強制換気を必要としない場所や外気の流入が少ない場所に設置するのに適しています。工場によっては強制給気を併用するような使い方もできるでしょう。大量の水蒸気が発生するなどの、ファンを回転させるモーターが使用できないような場所でこそ力を発揮します。耐候性においてもガルバリウム鋼板製で長期間の使用に耐えることが可能です。サイシュウテクノでは、固定式のD型、SD型、HD型、SHD型と、回転式のB型、SB型を用意しています。

4-4.自然換気用連続型

屋上換気扇の自然換気用には連続型のシリーズがあり、温度差と風力で室内の空気を循環させる方式を採用しています。設備コストやメンテナンスコストを抑制できることがメリットです。サイシュウテクノでは、標準タイプのSVMを筆頭にして、排煙タイプのSVM-Hや効率タイプのSVM-W、高効率タイプのSVM-MOを用意しています。SVMとSVM-Hは、換気量の調節が自由にできるのがメリットとなっており、高温多湿の高所における大規模な換気や、外気が多く入ってくる工場・製鉄所などの全体換気に最適です。また、SVM-WはSVM-Hよりも抵抗を小さくした構造で、より大きな風量を確保できます。SVM-MOはさらに換気効率を高めており、ごみ処理施設といった高温にさらされる建物の換気に適しています。

工場用大型換気扇はサイシュウテクノにおまかせ！

自社工場に大型換気扇の設置を検討している場合には、基礎知識を踏まえて、しっかりとした換気計画を立てることが重要です。きちんとした換気システムを構築し、工場内の空気を入れ替えることによって、新型コロナウイルスや暑さの対策になりますし、有害なガスなどが工場内にたまるのも防いでくれます。工場用の大型換気扇や屋上換気扇は、豊富なラインアップを誇るサイシュウテクノに相談してみましょう。