問題
自然換気の換気力に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
| 1. | 温度差による換気力は、開口部の高さの差に比例して増加する。 |
| 2. | 温度差による換気力は、室内外空気の密度差に比例して増加する。 |
| 3. | 風力による換気力は、外部風速の2乗に比例して増加する。 |
| 4. | 風力による換気力は、開口部での風圧係数の2乗に比例して増加する。 |
| 5. | 風力による換気力は、風向きが変わると変化する。 |
回答と解説動画
正解は（4）
１．温度差による換気力は、開口部の高さの差に比例して増加する。
→ 正しい
温度差換気（煙突効果）は、暖かい空気が上昇し、冷たい空気が下降することで生じます。
このとき、上下の開口部の高さの差が大きいほど、建物内外の圧力差が増し、換気力が強くなります。
例えば、階段室や吹き抜け空間で上下に大きく開口部を設けると、自然換気が非常に効率的になります。
\( \Delta p = g\, h\, (\rho_o – \rho_i) \)
- ΔP：温度差による換気力[Pa]
- g：重力加速度（9.8 m/s²）
- h：上下開口部の高さ差 [m]
- ρo：外気の密度 [kg/m³]
- ρi：室内空気の密度 [kg/m³]
２．温度差による換気力は、室内外空気の密度差に比例して増加する。
→ 正しい
空気の密度は温度によって変化します。
室内外の温度差が大きいほど密度差も大きくなり、その分だけ圧力差（換気力）が増します。
冬に暖房した室内と寒い外気では密度差が大きくなり、自然換気が強まります。（選択肢1の公式を参照）
３．風力による換気力は、外部風速の2乗に比例して増加する。
→ 正しい
風が建物の外壁や開口部に当たると、風速が2乗で圧力（風圧）に変換されます。
換気力（圧力差）は風速の2乗に比例するため、例えば風速が2倍になると換気力は4倍になります。
\(ΔP = \frac{1}{2} \rho v^2 (C_1 – C_2) \)
- ΔP：外部風による換気力 [Pa]
- ρ：空気密度 [kg/m^3]
- v：外部風速 [m/s]
- C1, C2：風上・風下側の風圧係数
４．風力による換気力は、開口部での風圧係数の2乗に比例して増加する。
→ 不適当（これが正解）
風圧係数は建物の形状や風向きによって決まる値で、換気力（圧力差）は風圧係数に比例します。
「2乗に比例する」という記述は誤りです。（選択肢3の公式を参照）
ヘタ・レイ風速の2乗に比例だったら正しいですね。
５．風力による換気力は、風向きが変わると変化する。
→ 正しい
風向きが変わると、建物の各面にかかる風圧や風圧係数が変化し、換気力も変わります。
例えば、風上側の窓と風下側の窓を開けることで、効率的な自然換気が可能になります。
自然換気まとめ
自然換気については以下の表を丸暗記すれば得点できるはずです！公式は覚えにくいと思うので、要点だけでも頑張って覚えましょう。
| 項目 | 風力換気 | 温度差換気 |
|---|---|---|
| 原動力 | 外部の自然風 | 室内外の空気の密度差 |
| 換気力 | 風速の2乗に比例 風圧係数の差に比例 開口部前後の圧力差に比例 | 開口部の高さ差に比例 空気の密度差に比例 温度差に比例 |
| 換気量 | 風速に比例 風圧係数の差の平方根に比例 開口部前後の圧力差の平方根に比例 | 高さ差の平方根に比例 密度差の平方根に比例 温度差の平方根に比例 |
| 開口部の配置 | 風上・風下に開口部 | 上下に開口部 |
| その他 | 開口部の風圧係数は、正負の値をとる。 開口部の風圧係数は、外部風の風向によって変化する。 |
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