熱量から求める必要排気量とフード断面積から求める必要排気量

熱量から求める必要排気量とフード断面積から求める必要排気量

厨房の換気計算では、熱量とフード断面積という2つの方法で理論排気量を求めることができます。本記事では、この2つの計算方法がどの程度の差異を生じるのか検証しました。

注:本記事内の図は三菱電機 換気送風機総合カタログ2021年度 技術編P751より抜粋させて頂いております

熱量から求める必要排気量

熱量から求める排気量として「理論廃ガス量により求める方法」が建築基準法によって定められています。厨房の火源から発生する熱を数値化し、その熱量に基づいて必要な換気量を計算します。この方法は、火源の種類やフードの形状に応じた係数を用いることで、より正確な排気量を算出することができます。

理論廃ガス量から求める方法

理論廃ガス量による計算式は、以下の公式を用います。

V=NKQ

このV=NKQの各要素は以下の通りです。

• V： 必要排気量（m3/h）
• N： 定数(レンジフードの形状により定められた数値）
• K： 理論廃ガス量（m3/kg）　定数で0.93
• Q： 発熱量（kW）

定数Nは　20　30　40　とフードの形状・断面形状と開口部寸法等によって決まります

定数Nの決定条件

定数Nの値は、フードの形状や火源との距離によって3段階に分類されます。それぞれの条件に応じて適切な係数を選択することが、正確な換気量計算の基本となります。

N=20

N=20となる条件は、最も効率的な排気を実現する場合です。

三菱電機 換気送風機総合カタログ2021年度 技術編P751

• 火源からフードの離隔距離が1000mm以下
• 火源からフードの端が離隔距離の1/2以上
• フードの立ち上がり部分が50mm以上
• フードの傾斜角度が10度以上
• フードの材質が不燃材料

上記の条件を満たした場合に定数Nが20となります。ただし、フード天板の傾斜角度は普通は0(四角で作る)なので係数が20になることはないと考えるのが妥当だと思います。

N=30

N=30となる条件は、一般的な厨房フードで最も頻繁に適用される係数です。

三菱電機 換気送風機総合カタログ2021年度 技術編P751

• 火源等を覆うことができ、廃ガスを一様に補修できる形状
• 火源からフードの離隔距離が1000mm以下

上記の条件を満たした場合に定数Nが30となります。実務上、極論N=30と覚えるといいと思います。

N=40

N=40となる条件は、排気設備が最小限の場合です。

三菱電機 換気送風機総合カタログ2021年度 技術編P751

• 排気フードがない場合

フード断面積から求める必要排気量

フード開口部の断面積から必要排気量を求める方法は、フードの面風速に基づいた実用的な計算方法です。この方法では、フード開口面の広さと風速の関係から、必要な排気量を直接計算することができます。

計算式と理論排気量の求め方

フード断面積から理論排気量を求める計算式は以下の通りです。

V=AS×3600(秒)

• V：必要排気量（m³/h）
• A：フード開口面積（m²）= フード開口幅×フード開口奥行
• S：開口部の風速 0.3～0.5 m/s

1時間当たりの必要排気量を計算するため、秒単位で求めた値に3600秒（1時間）を掛けて、m³/hの値に変換します。

風速の設定基準

炭の排熱量と必要排気量 面風速の大切さで記載しているように、実務では0.4～0.5 m/sの風速を基準として換気計算を行うことが一般的です。風速が高いほど捕集性能が向上しますが、エネルギー消費や騒音も増加するため、バランスの取れた設定が重要です。

検証

実際の厨房設備を用いた検証により、2つの計算方法の差異を明確にします。

マルゼン製　RGT-0963D

上記のガスレンジを設置し、N=30となるフードを設置した場合について検証してみます。ガスレンジのサイズから、フードの最小サイズはW1100×D700と考えていいと思います。

理論排気量の計算：876m³/h

理論廃ガス量の計算式を用いて、熱量ベースの排気量を算出します。

理論排気量計算の公式は以下のとおりです。

V=NKQ

計算例：

V = 30 × 0.93 × 31.4kw = 876m³/h

フード断面積から求める必要排気量：1108.8m³/h

フード開口面積と面風速から、実際の排気能力に基づいた必要排気量を計算します。

フード断面積に基づく排気量計算の公式は以下のとおりです。

V=AS×3600

計算例：

V = 1.1 × 0.7 × 0.4 × 3600 = 1108.8m³/h

2つの計算方法による排気量の差

上記の2つの計算式から得られた結果を比較すると、フード断面積から求めた必要排気量は約1.3倍となります。場合によっては、この差が2倍以上になることもあります。この差は、フード開口部の面積が大きい場合に特に顕著に現れます。

面風速の低下による実務的な問題

理論排気量で計算した排気量でも、フード断面積が大きい場合は面風速が低下します。

• 面風速が0.3m/s付近まで低下した場合、人が少し動いただけでも煙などが捕集できなくなる
• 建築基準法上の必要排気量を満たしていても、フードで煙などを捕集できる適切な風速を確保できない可能性がある
• 実際の換気計算では、建築基準法で定める必要排気量を上回る設備導入が必要になる場合がある

対策

実務における換気計算の課題を解決するため、フード設計の工夫が必要です。火源を覆い、排ガスを一様に捕集できる形状でありながらフード開口部の面積を減らすことが、換気計算で求める理論排気量を効率的に達成するポイントです。

開口面積を減らす方法

フードの中に板を取り付けることで、開口面積を減らしながら排ガス捕集性能を維持できます。この方法により、必要な風速を確保しつつ、エネルギー効率も向上させることが可能です。

実装予定

厨房工事の機会にこの対策の実装と検証を予定しており、その結果は本記事に追記いたします。