新型コロナウイルス感染症予防を目的とした換気と空調の効率を両立させる方法を探る～博物館展示室における温湿度・CO2 濃度モニタリングの実施事例～
兵庫県立人と自然の博物館

主任研究員

橋 本 佳 延１．はじめに新型コロナウイルス感染症（以下、コロナと略す）の感染様式は接触感染、飛沫感染である。
大きな飛沫による感染は排出距離も長くなく、排出後に速やかに地面へと落下するため、フィいてはそれとは異なり、排出後も比較的長時間にわたり空気中を漂うため、浮遊するマイクロ飛沫を吸い込むことによって空気感染のようなメカニズムで感染する可能性が高いことが指摘されている。マイクロ飛沫による感染を回避するためには、密閉環境とならないよう適正な換気を行うことが有効であるが、夏季の猛暑時や冬季の厳寒時においては換気の励行により空調効率の悪化し、適正な室温の維持が難しくなることや、館の経営資源の損失につながることなどが懸念されている。
このような懸念事項を解消しつつ効果的な感染防止効果が得られるような換気を行うには、換気効率を数値化してリアルタイムに把握し、合理的な方法を試行錯誤して見つける必要がある。換気効率の数値化に有効な指標は二酸化炭素（以下、CO2 と略す）濃度であり、近年では比較的安価に CO2 センサーを入手できるようになってきている。そこで、本館では展示室やセミナー室などの複数箇所に温湿度 CO2 センサーを設置し、室温、湿度、CO2 濃度をリアルタイムに把握して、合理的な換気方法を探る取組を行っているので報告する。

２．換気とＣＯ２ 濃度の関係
CO2 は炭素を含む物質の燃焼や生物の呼吸によって発生する、人の呼気にも含まれる気体である。近年の日本において、大気中の平均的な CO2 濃度は約 410ppm であり、物を燃やしたり生物を飼育したりしていない室内の CO2 濃度は外気と同程度となる。そのため、人が活動する室内において CO2 濃度がこの値よりも高い場合、それは呼気に由来するものと判断できる。
呼気には CO2 の他にマイクロ飛沫なども含んでいることから、CO2 濃度が上昇すれば室内の空気質に含まれる人の呼気量が増え、結果としてマイクロ飛沫の量も増えるため、感染リスクが－ 33 －研究発表⑤ジカルディスタンスを確保することで回避できる。しかし、微少な飛沫（マイクロ飛沫）につ高まることとなる。室内の空気に含まれる他人の呼気の割合は、800ppm 程度になると 1％、4400ppm となると 10％に相当するとされている １。ただし、CO2 濃度とマイクロ飛沫・ウイルスの濃度との間の相関関係については環境条件やシチュエーションにより異なるため、数理的なモデルが成立するかどうかは明らかとなっていない。
換気は人の呼気を含んだ室内の空気を排出し外気を取り入れる行為であり、有効な換気が行われれば室内の CO2 濃度は外気と同程度の数値まで低下する。そのため、CO2 濃度の値は効果的な換気が行われているかを図る指標となる。
室内における CO2 濃度の維持管理基準値として、わが国法令では建築物衛生法および労働安全衛生法が 1000ppm 以下に保つことを定めており、学校保健安全法では 1500ppm 以下に保つことを推奨している。厚生労働省もコロナ対策として換気の悪い密閉空間を改善するための換気の方法として、CO2 濃度を建築物衛生法の定めに従うことを推奨している２。

３．方法１）CO2 センサーの設置
CO2 濃 度 の 測 定 に は、 壁 面 設 置 型 の セ ン サ ー（ ミ オ コ ー ポ レ ー シ ョ ン 社 製

SC-302、NDIR 式、測定範囲 400 ～ 10000ppm、精度：±（30ppm ＋ 3％））を用いた。なお、CO2
濃度の他に温度、湿度についても本センサーで測定した。測定頻度は 1 分ごととし、測定値の記録と即時的な館内での共有にはクラウドサービス（Cynapus 社製
ム

換気アラートシステhazaview）を用いた。
センサーの設置場所は、休憩コーナーを含む 4F 展示空間（1 か所）、各階展示室（計 3 か所）、各種セミナー室（計 5 か所）、ホール（1 か所）、屋外（1 か所）の計 11 か所 に設置した（図 1）。

図1

CO2 センサー設置箇所（4F）

センサーの設置は、2020 年 10 月 30 日から 11 月 10 日にかけて来館者が最も滞留しやすい休憩コーナーを含む展示空間に試行的に 1 台設置し、本格的な設置・計測は同年 12 月20 日に行った。

－ 34 －

新型コロナウイルス感染症予防を目的とした換気と空調の効率を両立させる方法を探る〜博物館展示室における温湿度・CO2 濃度モニタリングの実施事例〜

２）セミナー室の換気能力の推定
セミナー室は、展示室よりも密閉状態が生じやすいことや、一部のセミナー室では空調とは別系統で換気扇が設置されていることから、展示室の換気能力とは異なる。そこで、日本
産業衛生学会産業衛生技術部会が公開する「換気シミュレーター」3 を用いて、部屋の大きさ（体積）、室内での活動状況、換気装置の条件を元に、適正な CO2 濃度を保つための滞在人数と換気頻度を推定した。なお、本シミュレーターでは、隙間のほとんどない気密性の高
本シミュレーターでは、隙間のほとんどない気密性の高い空間として推計値を算い空間として推計値を算出する。しかし、実際の部屋では扉の通風口や壁面の展示室との通出する。しかし、実際の部屋では扉の通風口や壁面の展示室との通気口が存在し、気口が存在し、CO2 濃度の実測値は推測値より低くなる傾向が予想されるため、滞在可能なCO2 濃度の実測値は推測値より低くなる傾向が予想され、滞在可能な人数も多人数も多くなる可能性がある。
くなる可能性がある。

３）換気方法３） 換気方法

濃度測定期間における換気方法
表表
1 1 COCO2
2 濃度測定期間における換気方法
期間

換気方法

2020/10/30-11/9

常時開口（2 方向換気）
定時・適宜開口（2 方向換気）

2020/11/10

2020/12/20-

定時・適宜開口換気時間帯

開口幅

空調の稼働

8：00-17：00

10～20cmなし

13：00-13：15
17：00-17：30
および混雑時に適宜
13：00-13：15
17：00-17：30
および混雑時に適宜

10～20cmなし

10～20cm

暖房運転
2F,3F については状
況に応じて外気導入運転の実施

４） 換気効果の分析計測した CO2 濃度、室温の経時的変化を示した折れ線グラフ上に、来館団体

４）換気効果の分析の滞在時間帯、換気実施時間帯を重ねるとともに、来館者数や来館団体数、館内計測した CO2 濃度、室温の経時的変化を示した折れ線グラフ上に、来館団体の滞在時間帯、行事へののべ参加者数を比較し、CO2 濃度の上昇・降下の原因や換気の効果を換気実施時間帯を重ねるとともに、来館者数や来館団体数、館内行事へののべ参加者数を比分析した。また、換気の実施による室温の低下の程度についても分析した。
較し、CO2 濃度の上昇・降下の原因や換気の効果を分析した。また、換気の実施による室温４. 結果および考察の低下の程度についても分析した。
本要旨では 10 月 30 日から 11 月 10日の測定結果を紹介し、12 月 20 日以降の結果については大会発表時に補足することとした。
１） 4F における CO2 濃度の変化と換気実施との関係
図 2 に休館日における 4F のCO2 濃度と室温の変化を示した。
休館日であるため、人の活動はほ－図35
2 －休館日における 4F 展示室の CO2 濃度ととんどなく CO2 濃度は 410ppm

室温の時間変化(8:00-20:00)

前後で安定し、換気も行われてい研究発表⑤

CO2 濃度測定期間における展示室での換気方法については表 1 に示すとおりである。セミ
CO2 濃度測定期間における展示室での換気方法については表 1 に示すとおり
ナー室や会議室の換気については、使用状況と使用人数に応じて、窓の開口（外気の直接取である。セミナー室や会議室の換気については、使用状況と使用人数に応じて、り込み）、展示室に面した扉の開口（外気の間接的取り込み）、換気扇の稼働を使い分けて実窓の開口（外気の直接取り込み）、展示室に面した扉の開口（外気の間接的取り施した。
込み）、換気扇の稼働を使い分けて実施した。

４．結果および考察
本要旨では 10 月 30 日から 11 月 10 日の測定結果を紹介し、12 月 20 日以降の結果については大会発表時に補足することとした。

１）4F における CO2 濃度の変化と換気実施との関係
図 2 に休館日における 4F の CO2 濃度と室温の変化を示した。休館日であるため、人の活動はほとんどなく CO2濃度は 410ppm 前後で安定し、換気も行われていないため、室温も 20℃前後で安定していた。
図 2 休館日における 4F 展示室のCO2 濃度と室温の時間変化 (8:00-20:00)

窓の常時開口による換気実施期間中
で、 入 館 者 数 が 最 多（850 人 ） だ った 11 月 3 日（祝）における CO2 濃度と 室 温 の 変 化 を 図 3 に 示 し た。 イ ベントが実施された時間帯には来館者が密 集 し た た め、CO2 濃 度 は 30 分 間 で300ppm 超の幅で急上昇し、イベント終了後に来館者が散開すると 45 分間
で 250ppm の 幅 で CO2 濃 度 が 低 下 した。このことから、来館者が多数参集することが予想されるするイベントでは、窓開口による常時換気の実施は必

図3

計測期間中で入館者数が最多日における4F 展示室の CO2 濃度と室温の時間変化 (8:00-20:00)。常時換気を実施。

須であるといえ、換気を実施していても参集する人数が増えれば、その能力が不足する恐れがあることが考えられた。
窓の常時開口による換気実施期間中
で、イベント参加者の延べ人数が最多(1293 人 ) だ っ た 11 月 1 日（ 日 ） における CO2 濃度と室温の変化を図 4 に示 し た。 こ の 日 は 11 時 台 と 15 時 台にデジタル紙芝居を、13 時台から 14時台にかけてはクラフトづくりが実施された。クラフトづくりにより 4F で

図 4 計測期間中でイベント参加者の延べ人数が最多だった日における 4F 展示室の CO2 濃度と室温の時間変化 (8:00-20:00)。常時換気を実施。

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新型コロナウイルス感染症予防を目的とした換気と空調の効率を両立させる方法を探る〜博物館展示室における温湿度・CO2 濃度モニタリングの実施事例〜の滞留人数・時間が長くなることで、CO2 濃度は 600ppm 前後の値に高止まりし、さらに 15 時台のデジタル紙芝居の開催で来館者が集まり 700ppm まで上昇していた。15 時台のイベント終了後は来館者が散開したことで換気が進 み、40 分 程 度 で 約 200ppm の 幅 でCO2 濃度が低下、閉館・終業により来館者や職員が退館したことで外気に近い濃度にまで下降した。

図5

定時換気・適宜換気の実施日における 4F 展示室のCO2 濃度と室温の時間変化 (8:00-20:00)。

このことから、入館者数だけでなく、同一フロアでのイベントの参加者人数や滞留時間も考慮して換気を行う必要があると考えられた。
図内の矢印番号の動向に影響を与えた事象を順に説明する。①職員出勤で濃度が上昇しはじめ、②午前団体来館で 500ppm 超まで上昇したため、③適宜換気（窓の開口）を実施したことにより濃度上昇が抑制され、④午前団体の移動と換気の継続により濃度が降下した。定時換気後に閉窓したのちに、⑤複数団体の来館で濃度が 800ppm まで急上昇、⑥ 4F の混雑状
況から判断し臨時の開口換気を実施したことと団体来館者が移動したことで濃度が 500ppmまで減少した。十分に換気ができたと判断し閉窓したのち、⑦来館者の滞在により再度濃度が微増したが、⑧閉館による来館者の退館、⑨職員の退勤により濃度が外気のレベルにまで降下した。この日の来館者数は 334 人で、来館者数最多日（常時換気実施）の 850 人の半分以下と少なかったが CO2 濃度は来館者数最多日（常時換気実施）における最高値よりも高かった。このことから、換気の強度を下げると、来館者総数が少なくても団体の来館で CO2濃度は急上昇する恐れがあり、適宜換気を実施しなければ基準値である 1000ppm も越える可能性があることが明らかとなった。
このほか、団体来館のない週末で、かつ、来館者が少ない日では、窓の常時開口による換気を行っていれば CO2 濃度の上昇幅が 100ppm 程度に抑えられることなども確認された。

２）セミナー室の換気能力の推定結果とその実際
表 2 に、各セミナー室の換気能力から推定される滞在可能人数を示した。シミュレーショ
ンの推定値はセミナー室に隙間がなく空調も使用していないと想定した上で算出されるた
め、実際よりも厳しい値で推定されている。常に窓全開の換気を行ってもコロナ禍以前の定員数を満たせないとされたのは会議室、大セミナー室、中セミナー室、実習室で、定員に対する割合はそれぞれ 36.4％、31.5％、38.9％、31.0％であった。実験セミナー室については、換気扇を稼働した場合は定員数の滞在でも十分換気能力があると推定され、実習室では換気扇のみの換気では定員の 23.8％の滞在までが限界と推定された。

－ 37 －

研究発表⑤

図 5 に定時換気・適宜換気を実施した 11 月 10 日における CO2 濃度と室温の変化を示した。

1時間あたりに必要な 換気なしで良好 1時間に数分のな状態が保てる
換気
換気の頻度・方法（～1000ppm）（1000～1500ppm）（）内は1時間あたり30分に数分の窓全開の換気（1500～2500ppm）

常時全開の窓開放（2500～3500ppm）

これ以上の人数での使用は控える（3500ppm超）

部屋の大きさ
面積 体積 コロナ禍（㎡） （㎥） 以前の 換気装置の能力
定員数のCO 2濃度上昇量
会議室2481213人以上

54.9 146.7

33

大セミナー室6122334

35人以上

137.4 403.1

108

中セミナー室5101928

29人以上

102.6 326.3

72

実験セミナー室

371320

21人以上

77.8 235.730実験セミナー室(換気扇稼働時）

2 各セミナー室の換気能力のシミュレーション結果
45 表
77.8 235.7
表2
各セミナー室の換気能力のシミュレーション結果

30

換気扇2台
（強：670㎥/h
弱：520㎥/h）

換気なしで良好 1時間に数分の 30分に数分の常時全開の
これ以上の人数 部屋の大きさ
1時間あたりに必要な実習室
518
27人以上
103.7 310.3
84な状態が保てる
換気 9
窓全開の換気窓開放26
での使用は控え
面積 体積 コロナ禍
換気の頻度・方法（～1000ppm）（1000～（1500～（2500～る
換気扇1台（㎡） （㎥） 以前の 換気装置の実習室
1500ppm）
2500ppm）
3500ppm）（3500ppm超）20103.7 310.3
84 能力（600㎥（）内は1時間あたり定員数(換気扇稼働時）/h）のCO 2濃度上昇量
シミュレーション条件（1：実験セミナー室・実習室以外は換気施設がないと見なした。 2：活動状態は一般的な事務作業レベルとした。 3：
建物の条件はコンクリート建築とし、扉の通風口や壁の通気口がないものと見なした。）
会議室
2481213人以上
54.9 146.7
33
大セミナー室612233435人以上

137.4 403.1

108101928
29人以上
102.6 326.3
72
表 2 に、5各セミナー室の換気能力から推定される滞在可能人数を示した。
シミ中セミナー室実験セミナー室

37132021人以上

77.8 235.7

30

換気扇2台
ュレーションの推定値はセミナー室に隙間がなく空調も使用していないと想定（強：670

実験セミナー室(換気扇稼働時）

45
77.8 235.730 ㎥/h
した上で算出されるため、実際よりも厳しい値で推定されている。常に窓全開の
弱：520㎥/h）

59182627人以上
103.7 310.384
換気を行ってもコロナ禍以前の定員数を満たせないとされたのは会議室、大セミ実習室

換気扇1台

実習室(換気扇稼働時）

20
103.7 310.3
84 （600㎥
ナー室、中セミナー室、実習室で、定員に対する割合はそれぞれ36.4％、31.5％、/h）

シミュレーション条件（1：実験セミナー室・実習室以外は換気施設がないと見なした。 2：活動状態は一般的な事務作業レベルとした。
建物の条件はコンクリート建築とし、扉の通風口や壁の通気口がないものと見なした。）

3：

38.9％、31.0％であった。実験セミナー室については、換気扇を稼働した場合は定員数の滞在でも十分換気能力があると推定され、実習室では換気扇のみの換
表 2 に、各セミナー室の換気能力から推定される滞在可能人数を示した。
シミ
気では定員の 23.8％の滞在までが限界と推定された。
ュレーションの推定値はセミナー室に隙間がなく空調も使用していないと想定
表 3 に会議室、大セミナー室、中セミナー室における利用状況と実際のCO2 濃度（利用時
表 3 に会議室、大セミナー室、中セミナー室における利用状況と実際の CO2した上で算出されるため、実際よりも厳しい値で推定されている。常に窓全開のの最大値）を示した。会議室では廊下側のドアを開放して空調を稼働させることで、大セミ濃度（利用時の最大値）を示した。会議室では廊下側のドアを開放して空調を稼換気を行ってもコロナ禍以前の定員数を満たせないとされたのは会議室、大セミナー室では廊下側ドアと窓開け換気を行うことで、中セミナー室では空調稼働しながら廊下働させることで、大セミナー室では廊下側ドアと窓開け換気を行うことで、中セナー室、中セミナー室、実習室で、定員に対する割合はそれぞれ 36.4％、31.5％、側ドアを開放することでCO2 濃度の上昇幅を小さく抑えることができ、シミュレーション結
ミナー室では空調稼働しながら廊下側ドアを開放することで CO2 濃度の上昇幅38.9％、31.0％であった。実験セミナー室については、換気扇を稼働した場合果よりも多い人数が滞在できる可能性があることが分かった。今後はモニタリングを継続しを小さく抑えることができ、シミュレーション結果よりも多い人数が滞在できるは定員数の滞在でも十分換気能力があると推定され、実習室では換気扇のみの換てデータを蓄積し、適正な換気を実施した場合の各部屋の利用可能人数を明らかにする予定可能性があることが分かった。今後はモニタリングを継続してデータを蓄積し、気では定員の23.8％の滞在までが限界と推定された。
である。
適正な換気を実施した場合の各部屋の利用可能人数を明らかにする予定である。
表 3 に会議室、大セミナー室、中セミナー室における利用状況と実際の CO2
表 3 会議室、大セミナー室、中セミナー室の利用状況と CO2 濃度（滞在時の最大値）濃度（利用時の最大値）を示した。会議室では廊下側のドアを開放して空調を稼
表 3 会議室、大セミナー室、中セミナー室の利用状況と CO
2 濃度（滞在時の最大値）働させることで、大セミナー室では廊下側ドアと窓開け換気を行うことで、中セ使用
利用時の CO2 濃

場所
計測日時間 人数
換気状況
濃度の上昇幅ミナー室では空調稼働しながら廊下側ドアを開放することでCO2度最大値（ppm）(h)

会議室
12 月 22 日
26 空調稼働し、廊下側ドア開放
618を小さく抑えることができ、シミュレーション結果よりも多い人数が滞在できる
12 月 25 日
1.55 空調稼働し、無開放562可能性があることが分かった。今後はモニタリングを継続してデータを蓄積し、大セミナー室12 月 20 日
217 空調稼働し、廊下側ドア開放。窓開け換気545
12 月 25 日
1.515 空調稼働し、廊下側ドア１箇所開放717
適正な換気を実施した場合の各部屋の利用可能人数を明らかにする予定である。
中セミナー室12 月 22 日
224 空調稼働し、廊下側ドア開放556
12 月 25 日
1.510 空調稼働し、廊下側ドア開放495

表3

会議室、大セミナー室、中セミナー室の利用状況と CO2 濃度（滞在時の最大値）

使用
利用時の CO2 濃
時間 人数
換気状況
度最大値（ppm）
FAQs on Protecting Yourself from COVID-19 Aerosol Transmission.
(h)

1 場所

計測日

1

https://tinyurl.com/FAQ-aerosols
会議室
12 月 22 日
26 空調稼働し、廊下側ドア開放
12 月 25 日
1.55 空調稼働し、無開放大セミナー室12 月 20 日
217 空調稼働し、廊下側ドア開放。窓開け換気
6FAQs on Protecting
COVID-19Aerosol Transmission.
12 月 25Yourself
日
1.5from 15
空調稼働し、廊下側ドア１箇所開放
中セミナー室12 月 22 日
224 空調稼働し、廊下側ドア開放
https://tinyurl.com/FAQ-aerosols
12 月 25 日
1.510 空調稼働し、廊下側ドア開放

2

厚生労働省（2020）「換気の悪い密閉空間」を改善するための換気の方法 .

3

日本産業衛生学会産業衛生技術部会「換気シミュレーター」．
FAQs on Protecting Yourself from COVID-19 Aerosol Transmission.
http://jsoh-ohe.umin.jp/covid_simulator/covid_simulator.html
https://tinyurl.com/FAQ-aerosols
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