換気・通風による感染対策 WG 報告書

2022 年 3 月
日本建築学会 環境工学委員会 空気環境運営委員会
換気・通風による感染対策 WG

換気・通風による感染対策 WG 報告書
目次

1. はじめに1

2. 換気と通風の原理

2

3. 感染と換気

10

4. 換気を促進する方法の提案
4.1 住宅における換気によるウイルス感染対策について

15

4.2 学校における「換気の悪い密閉空間」を改善するための換気について

28

4.3 －密閉を避ける－避難所での換気の 5 つのポイント

36

4.4 パーティションによるエアロゾル遮蔽効果について45

4.5 陽性者搬送車内のパーティションの遮蔽効果について49

4.6 大学講義室における換気促進とその効果

52

4.7 学校教室における暖房時の窓開け換気方法について

58

5. 関連する課題
5.1 単一開口における自然換気量

62

5.2 マスク着用有無が呼気・吸気特性に及ぼす影響

66

5.3 単純な室及び教室における飛沫の拡散性状に関する数値シミュレーション

71＜参考資料＞
A. 空気環境運営委員会 主催行事資料
B. 国内各省庁発表資料
C. 学術団体等発表資料（主なもののみ）
D. 論文タイトル一覧
E. WG 議事録

日本建築学会 環境工学委員会 空気環境運営員会 委員（2022 年 3 月現在）－（五十音順・敬称略）－
主査

長谷川 麻子

幹事

小林 知広

樋山 恭助

委員

赤林 伸一

飯塚 悟

伊藤 一秀

岩下 剛

遠藤 智行

大岡 龍三

大風 翼

鍵 直樹

清田 誠良

金 勲

倉渕 隆

菊本 英紀

後藤 伴延

小林 光

近藤 靖史

坂口 淳

白澤 多一

田島 昌樹

富永 禎秀

鳥海 吉弘

長澤 康弘

野﨑 淳夫

光田 恵

持田 灯

桃井 良尚

柳 宇

山中 俊夫

山本 佳嗣

義江 龍一郎

吉野 一

日本建築学会 環境工学委員会 空気環境運営員会
換気・通風による感染対策 WG 委員（2022 年 3 月現在）－（五十音順・敬称略）－
主査

長谷川 麻子

幹事

鳥海 吉弘

委員

有波 裕貴

飯野 由香利

大岡 龍三

倉渕 隆

小林 知広

小林 光

福田 純

村田 さやか

桃井 良尚

山本 佳嗣

李 時恒

吉野 博

執筆担当
有波 裕貴

5.3

飯野 由香利

4.2、4.3

大岡 龍三

2

倉渕 隆

3、4.1、4.2

小林 知広

4.6

小林 光

4.3、4.5

鳥海 吉弘

4.1

長谷川 麻子

1

福田 純

4.3

村田 さやか

4.2

桃井 良尚

4.7

山本 佳嗣

4.1、4.3、4.4

李 時恒

5.1、5.2

1. はじめに2020 年 3 月初旬、日本では「3 密を避けましょう」というキャッチフレーズをもって COVID-19の感染対策が広く周知され、3 密の 1 つが「換気の悪い密閉空間を避ける」という内容であった。
空気環境に関わる研究者であればたいていは、いつでもどこでも「換気」について指南できるわ
けだが、一般市民のみなさんは仕方ないとしても、ふだんから身近にいる学生・院生、同僚ですら正しい「換気」を理解し実践できていない現実を目の当たりにし、嘆くよりも感染拡大よりもできるだけ早く、分かりやすく「換気」に関する正しい知識と方法を伝える必要があった。
そこで、2020～2021 年度の時限付きで、空気環境運営委員会の直下に「感染伝播と空気質 WG（主査：金勲、幹事：森本正一）」と「換気・通風による感染対策 WG」を組織することとし、学術的に分かっている範囲内ではあるが感染対策、特に当 WG では換気や通風による室内空気環境の改善方
法について追究し、その活動成果は日本建築学会 HP トップにある「COVID-19 に関連した日本建築学会の活動情報（リンク集）」(https://www.aij.or.jp/covid19_info.html)から発信してきた。本報告書
は、リンク集で公開してきた内容も含め、2 年間の WG 活動実績をまとめたものである。
本 WG を構成するメンバーは、これからも各小委員会や WG 活動を通じて、換気・通風による室
内空気環境の改善方法について探求していく所存であり、また、2021～2022 年度は計画系の先生方と手を携え、建築学会直下で「ウイズ／アフターコロナに適応する建築・都市に関する特別調査委員会」として分野横断的な検討・考察を加えているところである。変異株の拡大も懸念される中、空気環境分野の研究者として、また、建築分野の研究者として、感染症に対してできることは何か、
引き続き追究し、社会に対して発信し、広くみなさまのお役に立てれば本望である。
換気・通風による感染対策 WG 主査
長谷川麻子（熊本大学）

1

2. 換気と通風の原理
本章では換気と通風について Q&A 形式で解説を行う（参考文献 1)、2)）。
問１

換気とは何ですか？

問２

室内汚染物質にはどんなものがあるのですか？

問３

空気中の汚染物濃度はいくらまでなら大丈夫ですか？

問４換気の方式にはどのようなものがあるのですか？

問５

換気の性能はどのように評価するのですか？

問６

必要換気量とは何ですか？

問７

住宅やオフィスなどの普通の部屋はどの程度換気されているのですか？

問８

換気効率とは何ですか？

問９

換気経路とは何ですか？

問１０

計画換気とは何ですか？

問１１

換気の悪い空間とはどんなところですか？

問１２

住宅の換気システムはどのようになっているのですか？

問１３

換気の性能を上げるためにはどのようにしたらよいのですか？

問１４もし新型コロナウイルスへの感染の疑いのある人が出た場合はどうしたらよいですか？

問１

換気とは何ですか？

室内の空気と外気を交換することを換気といいます。換気の目的は 1) 外の空気を室内に取り入れ、2) 室内の空気を外に追い出すことで、3) 室内の空気中の汚染物質を排出・希釈することです。
特に大量の換気を行うことによって夏場に建物を冷却したり、直接居住者が風を浴びて冷涼感を得る場合があり、これらを目的とした空気の入れ換えは、特に通風と呼ばれます。換気には自然換気とファンを用いた機械換気に分けられますが、通風は自然換気による場合が一般的です。ただし、両者は現象としては同じであり、目的が違っていると言えます。
問２

室内汚染物質にはどんなものがあるのですか？

室内汚染物質には大きく、ガス状汚染物質（気体）と粒子状汚染物質（固体や液体）に分けられます。ガス状汚染物質には、二酸化炭素（CO2）、一酸化炭素（CO）、揮発性有機化合物（VOCs）、
窒素酸化物（NOX）、硫黄酸化物（SOX）、ホルムアルデヒド（HCHO）、様々な臭気などがあり、粒子状汚染物質には、浮遊粉塵、アスベスト、アレルゲン（ダニ、花粉、真菌（カビ））等に加え細菌やウイルスも含まれます。ただし、細菌やウイルスの多くは粉塵やミストと共に浮遊します。いくら透明で綺麗に見える空気でも、多くの粉塵を含んでいます。10µm 以下の粉塵は目には見えませんが、それらの大きさの粒子が人の健康に悪影響を与えることがあるのです。

2

図1
問３

建築における空気汚染物質（文献 2 に筆者が加筆）

空気中の汚染物濃度はいくらまでなら大丈夫ですか？

上に挙げた様々な室内空気中の汚染物質が人体に影響を及ぼさない濃度については、その環境によって異なります。工場などの労働環境では許容濃度と呼ばれ、様々な汚染物に関して、一般の室内環境よりも高い濃度が法律で決められています。住宅や事務室などの空間では、対象とされる物
質は少ないですが、老人や子供も含めて 24 時間生活をする場所なので、労働環境よりもかなり低い濃度となっています。表 1 に建築基準法や建築物衛生法で定められている代表的な一般環境の室内
環境基準を示します。ここで 1ppm とは 0.0001%を示します。すなわち体積比で１の空気の中に 100
万分の 1 の汚染物質が含まれていることになります。
表1

室内環境の基準濃度（国土交通省，厚生労働省）（文献 1）
物質名

問４

基準濃度

二酸化炭素

1000ppm

一酸化炭素

10ppm

浮遊粉塵（10μm 以下のもの）

0.15 mg/m3

ホルムアルデヒド

0.1 mg/m3

換気の方式にはどのようなものがあるのですか？

換気の方式は、窓などの開口部から外気を取り入れる自然換気とファン（送風機）などの機械を利用した機械換気に分類されます。ここでは機械換気を中心に説明します。機械換気はさらに第一種換気方式、第二種換気方式、第三種換気方式に分類されます（図 2）。第一種換気は、給気側にも排気側にも送風機を用いる方式です。第二種換気は給気口のみに送風機を用いる方式であり、第三種換気は排気口のみに送風機を用いる方式です。第一種換気は換気量の確保が確実にでき、給気量、排気量を調整すれば室内の圧力を自由に設定できるので、様々な換気の目的に適合させることがで3

きますが、送風機が二つ必要となるため設備費・運転費は割高となります。第二種換気を用いると室内が正圧（外や周りの部屋より圧力が高い状態）になるので、汚染空気やすき間からの外気の流入を防止でき、手術室などの高い空気清浄度が要求される部屋に適しています。第二種換気は住宅に使われることはほとんどありません。一方、第三種換気は、室内が負圧（外や周りの部屋より圧力が低い状態）になるので、隙間から外気、隣室空気が流入しますが、室内の空気が他に流出することを防ぐことができます。そのため、有害ガスや粉じん、病原菌などが室内で発生する室の換気に適しています。住宅では、臭気の発生するトイレ、蒸気の発生する浴室、燃焼廃ガスや臭気が発生する台所などの換気に採用されています。また結核などの感染症患者のための病室（感染症室）なども、廊下や隣室に病原菌を拡散させないよう陰圧に保つ必要があり、感染症の種類によって第一種換気と第三種換気が使い分けられます。

図2

機械換気の分類（文献 2）

また換気の方式には、室内全体の空気を換気する全般換気と汚染物の発生近くで、その汚染物質が拡散しないうちに効果的に捕集して換気する局所換気という分類もあります（図 3）。台所のレンジの上にある換気扇や、工場等で排熱や汚染物を発生する機器の周辺のみの換気等が、局所換気の代表例です。

図3
問５

全般換気と局所換気（文献 2 に著者が加筆）

換気の性能はどのように評価するのですか？

一般的には、換気の性能は換気量あるいは換気回数によって表現します。換気量とは 1 時間に何立方メートルの空気を取り入れるかという数値で、[m3/h]という単位で表します（ここで h は１時間（1hour）当たりという意味です）。換気回数は 1 時間にその部屋の容積の何倍の空気を取り入れ
4るかという指標で、換気量を室容積で除した値となります。例えば、換気回数 0.5[回/h]というのは、
1 時間でその部屋の体積の半分の空気を取り入れることであり、2 回/h というのはその部屋の体積の 2 倍の空気量を取り入れることです。同じ換気量でも、室容積によって換気回数は異なります。
換気量は室内の汚染物濃度の指標ですが、換気回数は室内の汚染物質の濃度を低減させるスピードに対応した指標と言うことができます。それ以外の指標として室内の気流の状態と汚染物の発生位置によって決まる換気効率がありますが、これは問８で説明します。
問６

必要換気量とは何ですか？

空気中の汚染物質の濃度を基準濃度以下に保つために必要な換気量のことです。通常の居室では、在室人から発生する二酸化炭素の濃度 1000ppm で決まることが多いです。
問７

住宅やオフィスなどの普通の部屋はどの程度換気されているのですか？

一般的な居室の換気量は建築基準法で定められています。人から発生する汚染物を対象として機械換気設備を設置する場合は、基本的に在室者 1 人あたり 20[m3/h]以上の換気量が必要とされていますが、実際には室内の汚染物質の基準濃度に基づいて必要換気量が決まる場合が多くあります。
またそれ以外にも、ホルムアルデヒドの除去のため基本的な換気回数が決められており、例えば
2003 年 7 月以降に建てられた住宅では通常 0.5[回/h]以上となる機械換気設備の設置（いわゆる 24
時間換気設備）が義務づけられています。いずれにしても、室内で発生する空気汚染物質の濃度を十分に低減させるためのもので、きちんと機械換気設備が動いていれば窓を閉めていてもオフィスやレストラン等の商業空間においては最低在室者一人あたり 20 [m3/h]以上の換気量があり、2003 年
7 月以降に建てられた住宅においては最低でも 0.5[回/h]以上の換気回数があることになります。
一方、病室の場合はさらに厳しく外気による換気量が 2[回/h]以上となる機械換気設備の設置が推奨されており（文献 3）、実質上の設計基準となっています。
以上は機械換気の場合の例ですが、窓を開けて自然換気を行う場合は、窓の大きさや外部風の強さにもよりますが、一般に換気量はさらに大きくなり、換気回数 10[回/h]以上になることもめずら
しくありません。小中学校の教室の換気については日本建築学会から指針が（文献 4）出ていますので下記を参照ください。
http://news-sv.aij.or.jp/kankyo/s7/school_air_guide.pdf
問８換気効率とは何ですか？

換気の性能を表す指標に換気量や換気回数だけではなく換気効率という概念があります。換気量
や換気回数は量の概念ですが、換気効率は換気の効率を表すものです。同じ換気量であっても隅々まで新鮮空気が行きわたらなければ換気効率が悪いことになります。たとえば給気口と排気口が近接している場合、せっかく入ってきた新鮮空気がすぐに排出されてしまいますので換気効率が悪くなります。これを専門用語でショートサーキットと呼んでいます。一般に給気口と排気口が離れているほうが換気効率はよくなります（図 4）。換気効率は室内の気流の状態や給気口と排気口の位置
関係、室内での汚染物質の発生位置などによって決まりますが、換気効率が悪い場合、いくら換気をしても換気の効果が出ないことになりますので、注意が必要です。ただ一般的には、室内が十分に混合して一様な汚染物質濃度の分布になるように換気設備は設計されています。

5

図4
問９

換気効率（文献 2）換気経路とは何ですか？

換気を行う際に、空気の通る道筋のことです。人間が普段生活する居室にはできるだけ新鮮な空気を供給し、汚染物質の発生しやすい場所（トイレや浴室、台所等）はできるだけ風下に設置することが望ましいと言えます。図 5 に住宅において換気空気が各室を通る経路のよい例と悪い例を示
します。

図5
問１０

換気経路の良い例、悪い例（文献２）

計画換気とは何ですか？

必要換気量（問６）の確保だけではなく、高い換気効率（問８）と適切な換気経路（問９）を実現し、安定して必要な場所に必要な新鮮空気を供給するとともに、効率的に汚染物質を排出することを計画換気とよびます。機械換気については、計画換気はしやすいわけですが、建物の気密性の向上を背景に、自然換気についても、計画換気を行うことが推奨されています。
問１１

換気の悪い空間とはどんなところですか？

問７で説明したように、オフィスや商業空間でも住宅（2003 年 7 月以降建設）でも通常の建物で6

は機械換気設備が設置されており、最低限の換気量は確保されています。ただそのような建物でも設計時の想定以上の人が在室すると換気の悪い空間となります。例えばもともと 50 人を収容するとして換気設計された部屋に 100 人集まった場合などです。また機械換気システムがきちんと働いていなかったり、給気口や排気口が閉じていたり、家具や障害物等でふさがれていれば、換気の悪い空間となります。換気の悪い空間を避けるためには、必要以上に密集しないこと、機械換気シス
テムがきちんと動いているか、換気経路が確保されているかどうかを確認することが重要です。また建築物とみなされない小型の倉庫（奥行き 1m 以内、天井高 1.4ｍ以内）等は換気設備の設置義務はありませんが、これは本来人間が中に入ることを想定していないことによります。
問１２

住宅の換気システムはどのようになっているのですか？

ここでは、代表的な事例として 24 時間機械換気設備が設置された戸建て住宅と集合住宅（マンション）について説明します。住宅の換気システムの方式は、上で述べた換気方式の分類とは別に、大きく個別換気システムとセントラル換気システムに分類できます（図 6）。個別換気システムは各部屋につけた換気装置で効率的に常時換気を行うシステムです（図 6 (1)）。セントラル換気システ
ムは天井裏等に換気ユニットを設置し、ダクトで家全体の換気を行うシステムです。図 6 (3)の集合住宅の事例は、給気側は個別換気システムで、排気側をダクトでまとめるハイブリッド型となっています。もちろん集合住宅でもセントラル換気システムを導入している例はあります。いずれにせよ通常は、必要な部屋に新鮮空気を給気し、トイレや浴室、台所など臭気や汚染物質が発生しやすい場所から排気するという換気経路（問９）を考慮するという計画換気がなされています。個別換気システムには問４で述べた第一種換気方式あるいは第三種換気方式を採用することが多く、第二種換気を採用することはほとんどありません。セントラル換気システムでは、省エネルギー効果のために換気ユニットに全熱交換ユニットを用いることが一般的です。この場合には給気側・排気側双方にファンを設置するので、第一種換気方式となります。
また、先にも述べた通り、台所、浴室、便所などについては、別途排気のための第三種機械換気設備が設けられています。これらの換気設備の換気量は 24 時間換気とは異なる基準で決められています。

7

（１）戸建て住宅（個別換気システム）（２）戸建て住宅（セントラル換気システム）（３）集合住宅
図6
問１３

住宅における換気システム

換気の性能を上げるためにはどのようにしたらよいのですか？

問７で説明したように、オフィスやレストランなどの商業空間でも住宅（2003 年 7 月以降建設）でも最低限の換気性能は確保されています。まずは機械換気設備がきちんと機能しているかを確認
8

してください。それでも心配な方には、適宜窓開けによる自然換気が有効です。自然換気は一般に
機械換気よりも大きな換気量が期待できます。窓開けによる自然換気の場合、一面の窓開けよりは、
二方向の窓開けのほうが、換気量も換気効率も向上します。集合住宅などは窓が一方向にしかない場合も多いと思いますが、そのような場合でもバルコニー側の窓を開き、廊下の扉を開いて、玄関の扉を開けば（防犯上問題ない程度に）、大きな換気性能が期待できます。一方、窓の開かない高層オフィス等では、機械換気装置の風量を増加することにより換気量を増やすことができます。換気に外調機（外気を加熱・冷却して室温で給気する装置）を用いている場合などでは、省エネルギーのために室内空気を再利用して、還気（リターンエア）させている場合もあるのですが、室内汚染
物質を循環させず外気をより多く取り入れるためには、還気を利用しない全量外気制御の方が望ましいと言えます。これらについて在室者は制御できないので、それぞれのビル管理者にお問い合わせ頂く必要があります。また最近では窓開けのできない建物でも、特別な外気取り入れ口を設置して自然換気ができる建物も増えてきています。うまく自然換気を使いこなすことで、換気量を増やし、きれいな空気を維持することができます。

図7

集合住宅における窓開け

参考文献
1) 倉渕隆：初学者の建築講座、建築環境工学（第三版）、2016 年、市谷出版社
2) 加藤信介他：図説テキスト、建築環境工学（第二版）、2008 年、彰国社
3) 日本医療福祉設備協会：病院設備設計ガイドライン（空調設備編）HEAS-02-20134) 日本建築学会 環境工学委員会 空気環境運営委員会 換気・通風小委員会：学校における温熱・空気環境に関する現状の問題点と対策－子供たちが健康で快適に学習できる環境づくりのために－、2015 年

93. 感染と換気
3.1 厚生労働省の換気量推奨値とその根拠
新型コロナウイルス感染症におけるクラスター発生リスクとして、専門家会議は「3 つの密」の条件 1)を提示し、空気感染リスクの可能性を指摘した。その後、厚生労働省は具体的な対策として建築物衛生法の二酸化炭素濃度基準である 1000ppm を満たすために機械換気による場合は一人当た
り 30 m3/h、窓の開放による場合は 2 回/h 以上の換気の確保を推奨している 2)。その一方で、これは「換気の悪い空間」を回避することが目的であって、感染を確実に予防できることまで明らかとなってはいないとしている。
厚生労働省の推奨する換気量の根拠は、Menzies らによるカナダの救急医療施設に勤務する医療従事者に関する結核の院内感染リスクに関する疫学調査結果に基づくものである 3)。一般病棟勤務者について院内感染確率は換気回数が 2 回/h 未満である場合、それ以上の場合に比べて 3.4 倍高く、一般病棟の一人当たりの気積が 24 m3 であることから一人当たりの換気量に換算した 48 m3/h・人が30 m3/h・人と概ね同等であることに基づくものである。
3.2 Wells-Riely 感染確率モデル
呼吸器疾病の空気感染リスクを定量評価する目的で提案されたアプローチに Wells-Riley モデルがある 4)。このモデルは、「感染の quanta」の概念に基づいており、感染性粒子である quanta の生成率を使用して、定常状態の十分に混合された室内にいる個人が感染者の発する飛沫核に曝露されて感染する確率をモデル化する。
（1）
ここに
Pinf

：感染確率（-）

I：室内にいる一次感染者数p：人の呼吸率（m3 /h）q：quanta 生成率（1/h）

t：曝露時間（h）

QOA：外気による換気量（m3 /h）「感染の quanta」には物理的な単位はなく感染者から放出されるウイルス量と感染力の両方を含む概念である。Wells-Riley モデルは、UV 殺菌、重力沈降、空調エアフィルタ、不活化など、外気による換気以外の追加の除去効果を表す項を組み込む拡張が試みられている 5)。
3.3 新型コロナウイルスの quanta 生成率の推定
新型コロナウイルスの quanta 生成率に関する研究報告は限られているが、Miller ら 6）は声楽隊練習で起こった米国のクラスター事例 7）に対して quanta 生成率の推定値として 970 1/h を得た。Dai
ら 8）は quanta 生成率と感染症の基本再生産数との相関関係から 14～48 1/h と推定した。一方、感染事例と結びつけることなく、要素を積み上げることによって推定する方法を Buonanno ら 9）が提案し、その計算には式（2）が用いられた。
10

（2）

ここに
cv

：感染者の唾液中のウイルス濃度（RNA 量/mL）

ci：ウイルス量と quanta の換算係数（1/RNA 量）IR：呼吸率（m3/h）

Vd：感染者が吐き出す飛沫濃度（mL/m3）

各パラメータについて平均値と標準偏差を想定し、モンテカルロ法を用いて四段階の活動状態に対応する quanta 生成率の分布を求めた結果のうち 90 パーセンタイル値を表 1 に示す。REHVA では
この値に対して作業時間の重みづけ平均を行い quanta 想定値 10）を示している。

表1

Buonanno と REHVA の想定する quanta 生成率

3.4 感染率、感染者数と一人当たり換気量の関係
以下では REHVA による quanta 生成率を式（1）に示す Wells-Riley モデルに当てはめて、感染症対策として一人当たり換気量を設定することの意義について検討する。表 1 に示す標準的な事務作業を事務 1 とし、会話の比率を 10%とした事務 2 を検討に加え、カラオケとして③を quanta 生成率とした。また、在室者として 10、20、50 名、呼吸率として会議とレストランの場合を 1.1 m3/h、それ以外の場合を 0.54 m3/h と置き、イベントの継続時間を想定した。換気量としては、一人当たり換気量として 30 m3/h が確保されていること、在室者の一人が感染しているとして quanta の生成を想定した。計算結果を図 1 に示す。
図によれば、感染確率は概ね在室者数に反比例して減少している。これは換気量が在室者数に比例して増加し、式（1）が小さくなるためである。また、感染確率に在室者数を乗じて求めた感染者数の期待値が、在室者数にほとんど関係なく一定となっている。これは、感染確率が概ね在室者数に反比例し、これに在室者数を乗じると、両者が相殺して一定となるためである。この原因は次のように説明される。x=0 付近ではテーラー展開により式（3）が近似的に成立する。
（3）11

式（3）は、感染確率が 10%程度まではよい近似となっているため式（1）は近似的に式（4）で表される。
（4）
一方、イベント終了後の二次感染者数を n[人]、在室者数を N[人]とおけば、感染確率：Pinf=n/N となるので、二次感染者数をこの人数以下に抑えるためには、式（5）が満たされる必要がある。
（5）式（5）の右辺は在室者一人当たりの換気量となっており、必要換気量は左辺によって与えられることになる。一般に室内で想定される感染者数はたかだか 1 人であることから I=1、二次感染者数
n=1 人とおけば、必要換気量の計算式として式（6）を得る。
（6）

図1

各種イベントに対する感染確率と予測感染者数

quanta 生成率として図 1 より事務作業：q=7.0 1/h、呼吸率：0.54 m3/h、継続時間：t＝8h を代入す
ると、30.2 m3/h となり、厚生労働省推奨値の 30 m3/h に近い値が得られる。これより、一人当たり換気量の趣旨は、室内に在室する人数によらず、イベント終了後に複数の感染者を出さないために必要となる換気量と解釈することができる。
そこで表 1 に示した建物用途ごとの quanta 生成率に対して、呼吸量、滞在時間を想定して、二次感染者数 n=1 人とする必要換気量を試算した結果を表 2 に示す。必要換気量はカラオケの 300 m3/hを除いて極端に大きな値とはなっていない。歌唱の quanta 生成率が極端に大きいことを反映した結12

果となっているが、大声を出すことのリスクの高さが基本換気量の大きさに反映されている。カラオケほどでないものの、会話のウェイトが高い会議とレストランでは相対的に大きな換気量が必要となっている。
必要換気量を外気量で充足する方針とすれば、その状況は室内 CO2 濃度で確認することができる。
在室者の CO2 呼出量を学校は中学生を想定した 0.016 m3/h、それ以外を 0.02 m3/h とし、外気濃度を410ppm として基本換気量が充足している場合の室内 CO2 濃度の算出結果も表には併せて示している。カラオケではほとんど外気濃度であることが必要であることのほか、会議、レストランでは CO2
濃度は 1000ppm では十分ではないことが示されている。一方、これ以外の用途の室では空気質の評
価に 1000ppm を用いることが適切であることが示されている。

表2

建物用途別の必要換気量と CO2 濃度試算結果

q[1/h]
quanta生成率p[m3/h]
呼吸量
t[h]
滞在
時間
qpt[m3/h]
必要換気量
M[m3/h]CO2
呼出量C[ppm]
室 CO2
濃度

学校

事務所

会議

ﾚｽﾄﾗﾝ

ｼｮｯﾋﾟﾝｸﾞ

ｶﾗｵｹ

5.0

5.0

18.7

14.8

10.9

270

0.54

0.54

1.1

1.1

1.1

1.1

6

8

2

2

2

1

16.2

21.6

41.1

32.6

24.0

297

0.016

0.02

0.02

0.02

0.02

0.02

1398

1151

799

901

1077

464

参考文献
1) 新型コロナウイルス感染症対策専門家会議：新型コロナウイルス感染症対策の見解、2020 年 3
月 9 日、https://www.mhlw.go.jp/content/10900000/000606000.pdf
2) 厚生労働省：商業施設等における「換気の悪い密閉空間」を改善するための換気について、2020 年 3 月 30 日、https://www.mhlw.go.jp/content/10900000/000616069.pdf
3) Dick Menzies, Anne Fanning, Lilian Yuan, J. Mark FitzGerald, and the Canadian Collaborative Group in
Nosocomial Transmission of TB: Hospital Ventilation and Risk for Tuberculous Infection in Canadian
Health Care Workers, Annals of Internal Medicine, Vol.133, No.10, 21 November 2000
4) Riley, E.C., Murphy, G., Riley, R.L., 1978. Airborne spread of measles in a suburban elementary school.
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5) Brent Stephens: HVAC filtration and the Wells-Riley approach to assessing risks of infectious airborne
diseases, NAFA Foundation Report, 1 March 2012.
http://www.nafahq.org/wp-content/uploads/WellsRileyReport.pdf6) Miller, S.L. et al.: Transmission of SARS-CoV-2 by inhalation of respiratory aerosol in the Skagit Valley
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7) Hamner, L. et al.: High SARS-CoV-2 Attack Rate Following Exposure at a Choir Practice — Skagit County,
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spaces. Building Simulation, 13, 1321-1327, 4 August 2020
https://link.springer.com/article/10.1007/s12273-020-0703-5
9) Buonanno et al.: Quantitative assessment of the risk of airborne transmission of SARS-CoV-2 infection:
Prospective and retrospective applications, Environmental International, 145, 6 September 2020
https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.06.01.20118984v1
10) REHVA: REHVA calculator to estimate the effect of ventilation on COVID-19 airborne transmission
https://www.rehva.eu/covid19-ventilation-calculator

144. 換気を促進する方法の提案
2020 年度に開設された日本建築学会「COVID-19 に関連した日本建築学会の活動情報（リンク集）」(https://www.aij.or.jp/covid19_info.html)に掲載した資料に加えて、本 WG 委員が関与した成果について以下にまとめる。
4.1 住宅における換気によるウイルス感染対策について
4.1.1 はじめにクラスター（集団）発生のリスクが高い条件の 1 つに「換気の悪い密閉空間」が挙げられています 1), 2)。また、空気調和・衛生工学会と日本建築学会の会長が共同で、「新型コロナウイルス感染症
制御における「換気」に関して」と題する緊急会長談話を公表し、『「換気」に関する正しい知識や運用方法を提供して行くことを表明』しています 3)。一方、新型コロナウイルス感染症厚生労働省対策本部では、『「換気の悪い密閉空間」を改善するための換気の手法（リーフレット）』（2020 年 4
月 3 日改定）4)を商業施設等の管理権限者へ発信しています。住宅は商業施設や不特定多数の人が使用する施設に該当しませんが、滞在時間が最も長い空間と考えられることから、家庭内に感染者がいる場合には感染リスクが高いといえます。厚生労働省では、一般社団法人日本環境感染学会とりまとめを一部改変し、「ご家族に新型コロナウイルス感染が疑われる場合家庭内でご注意いただ
きたいこと～8 つのポイント～」（2020 年 3 月 1 日）5)を公表しており、家族に新型コロナウイルス
感染が疑われる場合の留意点を挙げています。
ウイルスの感染経路として、飛沫感染・接触感染・空気感染がありますが、新型コロナウイルスの場合には、飛沫感染と接触感染が主要な感染経路といわれています。しかし、屋内の換気が不十分で混雑した空間では、呼気由来のエアロゾルが発生し、飛沫感染とあいまって一定量のエアロゾ
ルを吸引すると感染する可能性は否定できないとして、空気感染の可能性が指摘されています 3), 6)。
このように、空気感染に近いふるまいを行う可能性が否定できないことから、換気による感染対策
を予防策として解説します。
換気の必要性については多くの議論が行われており、換気の知識と運用法についての解説 7)もありますが、具体的な換気の仕方についての記述はありません。住宅では、感染対策のための換気による空気の入れ替えの仕方が、機械換気設備の有無や換気方式、階数やトイレの数、間取りなどによって、異なってくることも考えられます。
そこで、本説明書では住宅における換気の方法、換気による感染対策及び隔離室形成の方法について述べます。なお、本資料で示す見解は発表時点のものであり、今後変更される可能性もあります。
4.1.2 住宅における換気の方法
1) 機械換気による方法（シックハウス防止対策としての機械換気）
2003 年 7 月に建築基準法が改正され、シックハウス防止対策として、住宅の居室には換気回数 0.5
回/h 以上（解説 1 を参照）の設備容量を持つ機械換気設備（いわゆる 24 時間換気システムなど）の設置が原則的に義務付けられています。換気回数とは、換気量[m3/h]を住宅の室容積[m3]で除して、換気量を室容積基準で表したものです。換気回数 0.5 回/h の換気とは、1 時間に室容積の半分に相当する室内空気と外気が入れ替わることを意味します。このように、室内全体の空気が入れ替わる
ような換気を全般換気といいます。一方、トイレの臭気、浴室の水蒸気やレンジフードの排気など、15

対象とする汚染空気の排除を目的とした換気を局所換気といいます。
24 時間換気システムが設置されている場合は 0.5 回/h の換気量が確保されていますので、システ
ムのスイッチ（図 1）を入れて常時運転し、第 3 種換気方式（解説 2 を参照）の場合は給気口（図2）を開けましょう。給気口は汚れていると換気量が減少しますので、フィルター（図 3）を清掃す
るよう日頃から心掛けましょう。また、給気口は外気に対して吸込み側となるため、外部に防虫用の網（図 4、端部形状は様々）が設置されている場合もあります。フィルター同様に防虫網を清掃しましょう。第 1 種換気方式（セントラル、解説 2 を参照）の場合は、壁内、天井裏や床下などに設置された全熱交換器本体（図 5）や周辺のダクト経路に設置されるフィルターボックス内（図 6）など、フィルターが複数設置されています。ダクトの屋外フードに防虫網（図 7、高い位置に配置）が設置されている場合もあります。同様に、第 1 種換気方式（換気扇）にもフィルターがあります。
清掃しにくい箇所にフィルターや防虫網がありますが、しっかり清掃しましょう。

図 1 24 時間換気システムのスイッチの例（左：戸建住宅の浴室、中：戸建住宅の 2 階のトイレ、右：集合住宅）

図2

室内側からみた給気口の例 図 3

図5全熱交換器本体とフィルター

図6

給気口のフィルター

図4

給気側フィルターボックス 図 7とフィルター

給気口の防虫網ダクトフードの防虫網

2) 自然換気による方法(1) 居室に機械換気設備が設けられていない場合の方法
トイレ、浴室に換気扇などの換気設備がある場合は、常時運転するようにしましょう。換気設備がない場合は、窓を開放して換気を行うようにしましょう。
16

(2) 自然換気時の窓の開け方について
窓開け等により換気を行うことを自然換気といいますが、特に大量の換気を行うことによって直接居住者が風を受けて冷涼感を得る場合があり通風と呼ばれます 7)。自然換気の場合は、窓は常時開放することが重要です。窓を開放する目安としては、解説 3 にあるように、5cm から 15cm を目安に調整して、各室のドアを開放してください。中間期や比較的外気温の低い夏期において通風を得る場合には、窓は大きく開けましょう。
窓を 30 分に一回以上、数分間程度、窓を全開にする間欠開放とした場合でも、窓を閉じている間に室内のウイルス濃度は上昇します（解説 4 参照）。中国広州市内のレストランにおける集団感染事
例では、換気不足により感染性の飛沫や飛沫核に対する希釈は十分に行われず、インデックス感染者（疫学調査上で集団内最初の感染者）と異なるテーブルにいた二次感染者との同時滞在時間は、最小で 46 分と短時間の間に感染しました 8)。
以上のことから、窓の間欠開放は室内濃度が一時的に上昇し、換気していない時間が長いほど感染リスクが高まることから、窓は常時開放が望ましいと考えられます。ただし、夜間は防犯に配慮
して窓を開けましょう。また、居室に窓が複数ある場合は、複数の窓を開放する方が換気量は増加します。居室に窓が複数ない場合は、換気経路が確保できるように各部屋のドアや欄間を開放すると換気量が増加します（図 8）。

図8集合住宅における自然換気の方法 7)

3) 熱中症対策、過乾燥も考慮した換気の方法
熱中症予防のためには、室内では扇風機やエアコンを使って室温を適切に調節することや、室温をこまめに確認することが重要となります。しかしながら、ルームエアコンは一部の機種を除いて換気の機能は付いていません。空気を外気と混合せずに室内空気をフィルター経由で熱交換して再循環させます。従って、新型コロナウイルス感染症の予防のため、機械換気設備が設置されていな
い場合には、窓を開けて自然換気を連続的に行う必要があります。ただし、窓を大きく開けて自然換気を行うと、室内での冷房効率が低下して室温が上昇する危険性があります 7)。熱中症予防のための判断は、室内の暑さ指数（WBGT：Wet-bulb Globe Temperature：湿球黒球温度）により行うことが好ましいですが、目安として、室温 28℃・相対湿度 75％、室温 30℃・相対湿度 65%が厳重警戒域の境界に相当します。具体的には室温が 28℃以下を確保できる範囲で、居室の窓を 5cm から 15cm程度を目安に 2 箇所（居室に窓が複数ない場合は居室のドアを開放）、防犯に配慮して常時開放することが望ましいといえます。蒸暑期は冷房を効果的に利用しましょう。
17

冬期の暖房時についても換気設備が無い場合は、室温が 18℃以上 10), 11)を確保できる範囲で窓を開けて換気をすることが必要です。また、冬期は室内が乾燥し過ぎることがないよう、相対湿度 40%を下回らないように加湿器などを利用して調節しましょう。
エアコンについては、フィルターではコロナウイルスは除去できないため、エアコンの直接気流が人に当たらないよう調整しましょう 12)。
4.1.3 換気による感染対策
新型コロナウイルスの場合には、飛沫感染と接触感染が主要な感染経路といわれています。しかし、空気感染に近いふるまいを行う可能性が否定できないことから、換気による感染対策を予防策として解説します。
1) 家族に感染者がいないと思われる場合
4.1.2 の「住宅における換気の方法」を実行しましょう。詳細は 4.1.2 を参照してください。
(1) 機械換気による方法（シックハウス防止対策としての 24 時間換気システム）
適切な機械換気の運転、維持管理が重要になります。以下を厳守しましょう。
① 換気システムのスイッチを入れて常時運転しましょう。冷暖房時も換気システムは運転しましょう。
② フィルターや防虫網を清掃しましょう。
(2) 自然換気による方法① トイレ、浴室に換気扇などの換気設備がある場合は、常時運転しましょう。換気設備がない場
合は、窓を開放して換気を行いましょう。
② 窓を開ける場合は 5cm から 15cm を目安に、各室のドアも併せて常時開放しましょう。適度な外気温の場合は、可能であれば窓を大きく開けましょう。
③ 熱中症予防としてルームエアコンを利用する場合は、室温が 28℃以下を確保できる範囲で、5cm から 15cm を目安に居室の窓を 2 箇所常時開放しましょう。居室に窓が複数ない場合は居室のドアを開放しましょう。
④ 冬期の暖房時についても換気設備が無い場合は、室温が 18℃以上を確保できる範囲で窓を開けて換気をしましょう。また、冬期は室内が乾燥し過ぎることがないよう、相対湿度 40%を下回らないように加湿器などを利用して調節しましょう。
2) 家族に感染の疑いがある方がいると思われる場合
家族に感染の疑いがある方がいる場合、住宅では感染リスクが高いため、感染防止対策の一つとしての換気の仕方について説明します。なお、窓を開放する場合は防犯に配慮するようお願いします。
(1) 24 時間換気システムが設置されている場合（換気方式については解説 2 を参照）
① 第 1 種換気方式（セントラル）の場合は、居室で汚染された空気が廊下や水まわりなどの共用スペースに流入する可能性があります。24 時間換気システムを運転しつつも洗面脱衣室、浴室、トイレなどの水まわりの換気設備（局所換気設備）を運転して共用スペースを換気しましょう。
② 第 1 種換気方式（換気扇）の場合は、部屋の間で生じる圧力差の関係により居室から共用スペースへ汚染された空気が移動することは少ないと思われますが、第 1 種換気方式（セントラル）と同様に水まわりの換気設備も運転して共用スペースを換気しましょう。
③ 第 3 種換気方式では、換気経路の上流側に居室が配置されているため、居室で汚染された空気18

が共用スペースに流入する可能性もあります。24 時間換気システムを運転して、共用スペースの窓を常時開放しましょう。その時、居室の換気量が減少する可能性もあるため、窓を 5cm から 15cm
開放することが望ましいといえます。また、共用スペースからの汚染された空気が居室に逆流しな
いよう 13)、居室のドアは閉めましょう。なお、2 階建戸建住宅などでトイレが複数あって第 3 種換気方式を採用している場合や、居室に給気口が設置されている場合は、感染者が使用する自宅療養室を設置することも可能です。PCR 検査等により、家族に感染者がいる場合には自宅療養という選択もあります。自宅療養を薦めるわけではありませんが、自宅療養室の形成については 4.1.4 にて解説します。
(2) 24 時間換気システムが設置されていない場合① トイレや浴室に換気扇などがある場合は常時運転しましょう。水まわりなどに換気設備がない場合は、洗面脱衣室、浴室、トイレなどの水まわりを含む共用スペースの窓は常時開放し、居室のドアは閉めましょう。また、共用スペースに窓もない場合は、共用スペースのドアとほかの部屋の窓も開けて建物全体に空気が流れるようにしてください。
② 感染の疑いのある家族の使用する室は、外気の流出入を居室で完結するよう、ドアを閉めて、可能であれば窓を常時開放するようにしましょう。その他の居室も窓を常時開放しましょう。
③ このとき、冷房時は 28℃以下、暖房時は 18℃以上を確保できる範囲で居室の窓を 2 箇所常時開放しましょう。窓を開ける幅は 5cm から 15cm を目安に調整してください。居室に窓が複数ない
場合は、居室のドアを開放してください。
④ 2 階建て住宅の場合は室内空気の密度による浮力の関係から、1 階の空気が 2 階へ流入する可能性があります。そのため、感染の疑いのある家族はなるべく 2 階の居室を利用するようにしましょう。
4.1.4 住宅療養室としての簡易陰圧室形成について
住宅内で陽性患者とその家族が一緒に生活をせざるを得ない場合には、接触感染・飛沫感染のリスクを低減するために、感染者が自宅療養するゾーン（自宅療養室）と家族のいる清浄ゾーンを空
間的・動線的に分離することが重要となる。更に微小なエアロゾルによる感染リスクを低減するためには、十分な換気の確保と自宅療養室を簡易的に陰圧化（周囲の部屋よりも圧力を低くする）す
ることが考えられる。病院では図 9 に示すような気流制御により、室間の圧力差を確保し、上流の清浄区画から下流の汚染区画への一方向の風の流れを確保するように計画されている。このような風の流れを住宅内でも再現することにより、感染リスクを低減する。
具体的には、最初に自宅療養室とそれ以外のゾーンを明確化し、間仕切りを設置する。間仕切りは図 10 のようなビニールシートをカーテン状に設置する方法などが考えられる。ビニールの間仕切りは物の受け渡しや出入りによって陰圧が解消されることを防ぐために、空間を開けて 2 重に設置することが推奨される。
病院の隔離病棟では部屋の出入口前後で－2.5Pa の陰圧を保つことが基準となっているが、実際の住宅を使用した実験ではトイレの排気ファンであっても平均的に－1.5Pa 程度の陰圧を確保することができた 15)。実験によって、陰圧を保つためにはビニールカーテンの隙間を養生テープ等で塞ぐ必要があることが分かっている。実験では差圧計による計測を行ったが、一般家庭ではビニール
カーテンの膨らむ方向によって間仕切り間の圧力が判断でき、圧力の低い空間に間仕切りが膨らんでいくため、自宅療養室に向かって膨らんでいけば陰圧が確保できていると判断できる。
19

図9

気流制御による室間圧力差の確保

図 10

ビニールの間仕切り

療養室の近くにトイレがあり軽症者専用とできる場合は、トイレの排気ファンを用いて陰圧室を形成することが考えられる（図 11）。トイレを軽症者専用とすることにより、家族との動線を明確に分離することができ、トイレや共用部での接触感染や飛沫感染のリスクを低減することにも繋がる。この方法は住宅内に 2 か所のトイレが必要になるため平面プランによっては形成が難しい場合があり、その場合は後述の方法を参照のこと。
運用上の注意点としては、自宅療養室を窓開けにより積極的に換気する際には外気風の吹込みによって部屋の空気が清浄ゾーンに逆流することを防ぐために、自然換気時は部屋の扉は閉めておく。
更に扉下部の隙間（アンダーカット）をテープ等でふさいでおくことや、なるべく 2 方向の窓を開けて部屋の中で風が通り抜けるようにすることが重要となる（図 12）。
物の受け渡しゾーン

間仕切り

清浄ゾーン

図 11

排気ファン
（陰圧）

自宅療養室
（簡易陰圧室）

トイレの排気ファンを利用する方法

図 12

自宅療養室の窓開け換気時

2003 年以降に竣工した住宅には、シックハウス対策として 24 時間換気システムが義務付けられており換気設備のない居室には給気口が設置されている。この給気口を利用して図 13、14 のようなパイプ用排気ファンを設置し、間仕切りと組み合わせて陰圧室を形成する方法も考えられる（図 15）。
平面プランの制約が少ないのが利点だが、トイレは家族と共用となるため接触感染・飛沫感染のリスクが想定される。トイレの排気ファンを利用する方法に加え、より確実な陰圧を確保するために更に自宅療養室にも排気ファンを設置することも考えられる（図 16）。

20

給気口

パイプ用ファン
図 13

図 15

給気口とパイプ用ファン

図 14

図 16

給気口を利用して排気ファンを追加する方法

設置後カバーを外したファン

トイレと療養室の両方に排気ファンを設置する方法■解説 1 住宅の換気量について
解説図 1 に示すように、床面積 A[m2]、天井高さ h=2.3mの室で、内装用の建材として床面積 A の 2 倍の面積だけ
F☆☆☆（JIS・JAS 表示記号）建材が用いられ、また家具として床面積の 3 倍の面積だけ F☆☆☆建材が用いられているとします。この室のホルムアルデヒド濃度を 0.1
mg/m3（厚生労働省の濃度指針値）に維持するための必要換気量を考えます。
この室で用いられているホルムアルデヒド発散建材

解説図 1

天井高・建材の設定 17)の合計は、2A（建材）＋3A（家具）＝5A の F☆☆☆建材が用いられています。F☆☆☆建材のホルムアルデヒド発散速度は、0.005～0.02 mg/(m2 h)ですが、安全のために上限の 0.02 mg/(m2 h)を用いるとすれば、この室のホルムアルデヒド発散量の合計 M[mg/(m2 h)]は次式となります。
𝑀𝑀 = 0.02 × 5𝐴𝐴(解 1)

室容積を V [m ]、換気回数を N [回/h]、天井高さを h[m]とすると、換気量 Q [m /h]とは次の関係が
3

3

成り立ちます。
𝑄𝑄 = 𝑁𝑁 ∙ 𝑉𝑉 = 𝑁𝑁 ∙ 𝐴𝐴ℎ(解 2)

一方、外気ホルムアルデヒド濃度を C0 [mg/m ]、室内濃度を C [mg/m ]とすると、与えられた条件
33と式(解 1)により、C =0.1 mg/m3（ガイドライン値）、C0=0 mg/m3 とすると、換気量 Q は以下となり
ます。
𝑄𝑄 =

𝑀𝑀
0.02 × 5𝐴𝐴== 𝐴𝐴
𝐶𝐶 − 𝐶𝐶0
0.1 − 021

(解 3)

式(解 2)と式(解 3)より、次のようになります。
𝑁𝑁 =

𝑄𝑄
𝐴𝐴
1
=
=
= 0.43 回/h
𝑉𝑉 𝐴𝐴ℎ 2.3(解 4)

シックハウス対策としての建築基準法では、安全を見て、換気回数を 0.5 回/h としています。延
床面積 75m2、平均天井高が 2.2m の住宅を考えると、気積は 165m3 となり、換気量は 165m3×0.5 回/h＝82.5 m3/h となります。4 人家族を想定すると一人あたりの換気量は 20 m3/h 程度となります。

一方、厚生労働省では「建築物における衛生的環境の確保に関する法律」（略称：建築物衛生法）
における空気環境の調整に関する基準に適合していれば、必要換気量（一人あたり 30 m3/h）を満たすことになり、「換気が悪い空間」には当てはまらないと考えています 4)。これは、在室人員密度を
p［人/m2］、一人あたりの必要換気量を q［m3/(h 人)］とすると、換気回数 N［回/h］は、N =q×p×A／(A×h )＝qp/h となるので、事務所を p = 0.2 人/m2、h = 2.7～3.0m と考えると、q = 30 m3/h の場合、
N = 2.0～2.2 回/h となり、換気回数が 2 回/h を超えることに基づいています。換気回数に関して、
シックハウス対策としての建築基準法では 0.5 回/h、ビル管理法では 2 回/h となり、数値が大きく違うように見えますが、実際の換気量の違いは一人あたり 10 m3/h 程度です。室の換気量や換気回数の差は、用途や人の密度の違いに起因する場合もあり、住宅は商業施設と比べて人の密度も低い
ため、換気回数の大小のみで換気の良し悪しを判断することは困難です。
換気は感染予防対策の一つであり、一人あたりの換気量 20 m3/h や 30 m3/h を満たせば感染を防げるというエビデンスは今のところありません。新型コロナウイルスは感染者の有無がわからないケースが多いと思われます。住宅のような滞在人数が少ない建物に感染者がいる場合、建物全体の換気量が小さく、かつ滞在時間も長いため、感染リスクは高くなりますので注意しましょう。
■解説 2 機械換気方式の種類と特徴
解説図 2 に示すように、機械換気設備は三つに分類されます。一般に、住宅では第 1 種換気方式
または第 3 種換気方式が用いられます。第 3 種換気方式では、室内の圧力は外部よりも低く、負圧（陰圧）になります。
戸建住宅に 24 時間換気システムを設置した例を解説表 1 に示します。第 1 種換気方式（セントラル）では全熱交換器（全熱交換換気ユニット）が併用されることが多く、排気は居室ドアのアン
ダーカットなどを経由して廊下などから集中して行われます。第 1 種換気方式（換気扇）は、各居室に給排気換気扇を設置する方式で、廊下などは全般換気の対象空間から除かれます。一方、第 3種換気方式は、給気口から外気を自然給気し、各室のドアのアンダーカットやガラリを経由して、トイレや浴室などの水まわりの局所換気設備を利用して排気します。

解説図 2

給排気による換気方式の分類

22

16)

解説表 1No.

0

機械換気設備 なし

戸建住宅における 24 時間換気システムの換気方式と設置例
1-1

1-2
第１種換気方式
本体（セントラル）給排気
居室（換気扇）給排気2
第２種換気方式
居室(ダクト)給気

3
第３種換気方式
水まわり排気

F

１階

―

２階

―

換
気
設
備
設
置
例
F

：局所換気設備
F ：送風機：換気口（自然給気口または自然排気口として利用）：全熱交換換気ユニット：同時給排気形換気扇
：吹出口
:吸込口
注） 図中の網掛け部分は全般換気における換気対象外空間を示す。また、数字は換気量[m3/h]の目安を示す。

凡例：排気形換気扇

次に集合住宅に第 3 種換気方式の 24 時間換気システムを設置した例を解説図 3 に示します。解説図 3 の住戸では換気設備に中間ダクトファンを採用しており、洗面脱衣室（脱衣室）20 m3/h、浴室 35 m3/h、トイレ 20 m3/h の計 75 m3/h の設計換気風量となっています。このように、第 3 種換気方式における水まわりの換気風量の目安は、脱衣室・浴室：60～80 m3/h、トイレ：20～30 m3/h となっています。ただし、これらの水まわり空間は、各所のスイッチの操作により換気風量が増加するものもあります。
バルコニー

外部（共用）廊下

K
LD

20
35

洋室

解説図 3

20

集合住宅における第 3 種換気設備の設置例（数値は換気風量[m3/h]）■解説 3 窓の開放寸法について
窓開放（対面にあるドアや窓を開放した場合の二口開口）による自然換気の換気回数については、
以下の式が提案されています 17)。
ACH =0.65 × 𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 [𝑚𝑚⁄𝑠𝑠] × 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 [𝑚𝑚2 ] × 3600 𝑠𝑠⁄ℎ𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣 [𝑚𝑚3 ](解 5)

ここに、ACH：換気回数[回/h]、0.65：開口部（窓）の流量係数、wind speed：外部風速、smallest
opening area：最小開口面積、3600：m3/s から m3/h への換算係数、room volume：室容積、となっています。
23

居室の窓を開放し、対面にある居室のドアを開放した場合を考えます。このとき、他室の異なる
方位に面した窓も開いているものとします。居室の最小の開口部は、幅 1.6m×高さ 1.1m の引違いの腰窓の片側開放を想定しています。住宅の床面積を 100m2、平均天井高さを 2.2m とし、式(解 5)により算出した結果を解説表 2 に示します。
解説表 2

延床面積 100m2×天井高さ 2.3m の住宅における窓開放時の換気回数と換気量

開口部

窓の幅[m]×高さ[m]

外部風速[m/s]

換気回数[回/h]

換気量[m3/h]

腰窓開放 5cm＋ドア開放

1.6×1.1

1.0

0.6

129

腰窓開放 5cm＋ドア開放

1.6×1.1

3.0

1.7

386

比較的大きな住宅でも、室のドアを開放して通気抵抗を減らせば、窓を 5cm 程度の開放で、外部
風速 1 m/s の条件でも 0.5 回/h の換気量が確保できています。なお、外部風速 0.3～1.5 m/s は「風向きは煙でなびくのはわかるが、風見には感じない程度の風」で、外部風速 1.6～3.3 m/s は「顔に風を感じる、木の葉が動く、風見も動き出す風」18)です。
一方、冷暖房を行っている場合は、居室単位での窓開放になるかと思います。換気量は、開口面積、風向・風速、風圧係数、室内外温度差などによって変化しますが、ここでは温度差（重力）換
気を考慮せず、風によって生じる換気を次式により考えます。
𝑄𝑄 = 3600 ∙ (𝛼𝛼𝛼𝛼)12 ∙ 𝑣𝑣0 ∙ √∆𝐶𝐶

(解 6)

ここに、Q：換気量[m3/h]、α：流量係数、A：開口面積[m2]、(αA)12：αA を直列合成したもの（直列合成した相当開口面積）[m2]、v0：外部風速[m/s]、ΔC：2 開口の風圧係数の差とします。
居室に幅 1.6m×高さ 1.1m の引違いの腰窓が 2 箇所あり、それぞれ 5cm 開けている状況を考えます。α = 0.65、v0 =1.0 m/s、ΔC =0.1 とし、式(解 6)により算出すると、Q =29 m3/h となり、在室人員
一人あたり 30 m3/h 程度を確保できることになります。
このように、比較的厳しく、温度差による換気を考慮しない条件においても、異なる方位に面した窓 2 箇所を 5cm 程度開放すれば概ね換気回数 0.5 回/h を確保できると言えます。引違い以外の窓についても窓開放の目安は幅 5cm 程度としましょう。また、居室に異なる方位に面した窓がない場

合は、居室のドアを開放（全開）するようにしましょう。在室人数が 2 人のときは窓開放の幅を 10cm、3 人のときは 15cm を目安にしましょう。なお、猛暑日でルームエアコンの能力が不足する場足、高さのある掃き出し窓（テラス窓）の場合は、半分程度の寸法となる 3cm から 9cm を窓開放幅の目安としましょう。
一方、別の方法としては、CO2 濃度計を居室に設置して濃度が 1000ppm を超えない範囲で窓を開ける方法があります。このとき、室の空気がよく混合するように扇風機などで空気をかくはんすると正確に計測できます。CO2 濃度計は研究用ですと安価でも 6 万円程度します。近年は 1～2 万円程
度のものや、スマートフォン用のモジュールもありますが、性能に関しては現在検証中です。
■解説 4 窓の常時開放と間欠開放について
通常、窓開けによる換気量は窓の開放中一定ではありませんが、換気量の変動がないとすると、室内濃度は、換気していないときは式(解 7)、換気をしているときは式(解 8)となります。
𝐶𝐶 = 𝐶𝐶𝑠𝑠0 +
24

𝑀𝑀
𝑡𝑡
𝑉𝑉

(解 7)

𝐶𝐶 =

𝑀𝑀
(1 − 𝑒𝑒 −𝑁𝑁𝑁𝑁 ) + (𝐶𝐶𝑠𝑠 − 𝐶𝐶𝑜𝑜 )𝑒𝑒 −𝑁𝑁𝑁𝑁 + 𝐶𝐶𝑜𝑜
𝑄𝑄

(解 8)

ここに、C：時刻 t[h]における室内濃度[－]、CS 0 ：t =0 の濃度[－]、CS ：換気開始時の濃度[－]、Co：給気中の濃度[－]、M：汚染質発生量[m3/h]、V：室容積[m3]、t：時間[h]、Q：換気量[m3/h]、N：換気回数（=Q/V）[回/h]となっています。
間欠窓開けにより換気を行った場合の窓開け時間を T [h]、窓開けにより換気した気積を Va [m3]、とすると式(解 9)となり、変形すると式(解 10)なります。
𝑉𝑉𝑎𝑎 = 𝑄𝑄𝑄𝑄

(解 9)

𝑉𝑉𝑎𝑎
𝑇𝑇

(解 10)

𝐶𝐶 =

𝑄𝑄
𝑄𝑄
𝑀𝑀
�1 − 𝑒𝑒 −𝑉𝑉 𝑇𝑇 � + (𝐶𝐶𝑠𝑠 − 𝐶𝐶𝑜𝑜 )𝑒𝑒 −𝑉𝑉 𝑇𝑇 + 𝐶𝐶𝑜𝑜
𝑄𝑄

(解 11)

𝐶𝐶 =

𝑉𝑉𝑎𝑎
𝑉𝑉𝑎𝑎
𝑀𝑀𝑀𝑀
�1 − 𝑒𝑒 − 𝑉𝑉 � + (𝐶𝐶𝑠𝑠 − 𝐶𝐶𝑜𝑜 )𝑒𝑒 − 𝑉𝑉 + 𝐶𝐶𝑜𝑜
𝑉𝑉𝑎𝑎

(解 12)∴ 𝑄𝑄 =

また、式(解 8)から、N を Q/V に置き換えると式(解 11)となります。

式(解 10)を式(解 11)に代入して、30 分に 1 回窓を開けたときの総換気量が、換気回数 N [回/h]の常時開放と等価だとすると式(解13)となり、これを式(解 12)に代入すると式(解 14)となります。

𝐶𝐶 =𝑉𝑉𝑎𝑎 =

𝑁𝑁𝑁𝑁
2

𝑁𝑁
𝑁𝑁
𝑀𝑀𝑀𝑀
�1 − 𝑒𝑒 − 2 � + (𝐶𝐶𝑠𝑠 − 𝐶𝐶𝑜𝑜 )𝑒𝑒 − 2 + 𝐶𝐶𝑜𝑜𝑉𝑉𝑎𝑎

(解 13)(解 14)

窓の常時開放と、30 分間に 1 回（1 時間に 2 回）、T 時間、窓を開ける間欠開放の室内濃度を比較します。常時開放と間欠開放は 30 分間の総換気量は同一とします。

測定開始時の CO2 濃度が 1000ppm で、常時開放、N = 2 回/h で C = 1000ppm を維持するように C0,
M, V, Q を設定した場合の室内濃度変化を解説図 4 に、最高濃度と最低濃度を解説表 3 に示します。
間欠開放の窓開け時間は T = 5min = 5/60 h としています。常時開放の濃度変化は式(解 8)となります。一方、間欠開放では、窓を閉めている( 0.5-T )[h]は式(解 7)により濃度上昇し、窓開け時の T [h]は式(解 14)により濃度減衰します。30 分間の総換気量が同じでもほとんどの時間帯で間欠開放は常時開放に対して総じて濃度が高いことがわかります。なお、この例では CO2 濃度 1000ppm を初期（t=0）濃度にしていますが、1000ppm は単なる目安であり、この値を超過することが問題なのではな
く、室内濃度が評価の対象となります。また、窓開放についても測定開始（t =0）から同じ動作の繰
り返しになるよう、窓閉鎖 25 分経過後に 5 分間窓開放する設定としています。（測定開始 30 分内の早いタイミングで窓開放を行えば室内はより低濃度の時間帯が多くなります）
この例では、同じ量を換気する場合、間欠開放に行うよりも常時開放の方が、平均濃度、最高濃
度ともに有利であると考えられます。以上は、CO2 濃度に関しての検討ですが、ウイルス濃度に関しても同様のことが言えます。また、間欠換気は窓開放のタイミングや開放時間がランダムにならないよう、タイマーを設置するなどの工夫が必要です。なお、実際の住宅では隙間が存在するため、窓を閉め切った状態でも住宅の気密性に応じて、多少の換気は行われています。

25

1200

常時 0.5 回/h

CO2濃度 [ppm]1000

間欠 0.5 回/h
間欠 2.0 回/h

800
600

解説表 3

常時 2.0 回/h

常時開放

400

間欠開放

200
0

0

解説図 4

0.1

0.2

0.3

時間 [h]

0.4

窓の常時開放と間欠開放
最高濃度[ppm]

最低濃度[ppm]

0.5 回/h

1,000(=Cs0)

1,000

2.0 回/h

1,000(=Cs0)692

0.5 回/h

1,135

986

2.0 回/h

1,135

655

0.5

窓の常時開放と間欠開放の濃度変化

参考文献
1) 新型コロナウイルス感染症対策専門家会議、「新型コロナウイルス感染症対策の見解」
2020 年 3 月 9 日公表、https://www.mhlw.go.jp/content/10900000/000606000.pdf
2) 首相官邸、「密をさけて外出しよう！」チラシ、https://www.kantei.go.jp/jp/content/000061234.pdf
3) 空気調和・衛生工学会、日本建築学会、新型コロナウイルス感染症制御における「換気」に関して（会長緊急談話）、2020 年 3 月 23 日、https://www.aij.or.jp/jpn/databox/2020/200323.pdf
4) 厚生労働省、政府の対策について、クラスター対策、「換気の悪い密閉空間」を改善するための換気の手法（リーフレット）、2020 年 4 月 3 日改定
https://www.mhlw.go.jp/content/10900000/000618969.pdf
5) 厚生労働省、新型コロナウイルス感染症について、「ご家族に新型コロナウイルス感染が疑われる場合 家庭内でご注意いただきたいこと ～８つのポイント～」、2020 年 3 月 1 日公表、https://www.mhlw.go.jp/content/10900000/000601721.pdf6) WHO，Transmission of SARS-CoV-2: implications for infection prevention precautions, Scientific Brief,
9 July 2020,
https://www.who.int/publications/i/item/modes-of-transmission-of-virus-causing-covid-19-implicationsfor-ipc-precaution-recommendations7) 日本建築学会、新型コロナウイルス感染症制御における「換気」に関して／「換気」に関する
Q＆A、2020 年 3 月 30 日、https://www.aij.or.jp/jpn/databox/2020/200330.pdf
8) ASHRAE.CanHVAC Systems Spread COVID-19?. May 31, 2020,
https://www.achrnews.com/articles/143255-can-hvac-systems-spread-the-covid-19-virus
9) 「新型コロナウイルス感染症予防のための夏期における室内環境対策」、建築衛生分野の研究者からの報告、2020 年 5 月 20 日、https://www.niph.go.jp/soshiki/09seikatsu/arch/COVID19_summer.pdf
10) WHO Housing and health guidelines, World Health Organization 201811) Public Health England, Protecting and improving the nation’s health, Minimum home temperaturethresholds for health for winter – A systematic literature review, Oct.20142612) ECDC, Heating, ventilation and air-conditioning systems in the context of COVID-19, 22 June 2020
13) REHVA COVID-19 guidance document, August 3, 202014) NHK おうちで学ぼう！ for school 特設サイト 新型コロナウイルス、家庭内での感染対策 有効な「換気」と「エリア分け」は？、2020 年 6 月 9 日、https://www3.nhk.or.jp/news/special/coronavirus/heat-illness/#mokuji615) 山本佳嗣・倉渕隆、住宅内にビニールカーテンによる仮設の陰圧室を作り出す方法、2020 年 5
月 27 日、
http://www.arch.t-kougei.ac.jp/yoyamamoto/wp/wp-content/uploads/2020/05/nr0529.pdf
16) 倉渕隆、初学者の建築講座

建築環境工学（第三版）、市ヶ谷出版社、2016 年

17) WHO Publication/Guidelines, Natural Ventilation for Infection Control in Health-Care Settings, 200918) 気象庁、気象観測ガイドブック、2020 年 7 月現在
https://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/kansoku_guide/guidebook.pdf

27

4.2 学校における「換気の悪い密閉空間」を改善するための換気について
4.2.1 はじめに
厚生労働省の新型コロナウイルス感染症対策専門家会議が公表した「新型コロナウイルス感染症
対策の見解」（2020 年 3 月 9 日）1)、及び首相官邸、厚生労働省が公表した「密をさけて外出しましょう！」（2020 年 3 月 18 日）2)というチラシにおいて、クラスター（集団）発生のリスクが高い条
件の 1 つに「換気の悪い密閉空間」が挙げられた。
学校の教室の場合、多数の児童生徒が居ることから、「換気の悪い密閉空間」を回避する必要がある。また、文部科学省から提示された“学校における新型コロナウイルス感染症に関する衛生管理マ
ニュアル～「学校の新しい生活様式」～（2020 年 5 月 22 日）3)”の第 3 章に示された集団感染リスクへの対応によると、(1) 密閉の回避（換気の徹底）において、換気は、気候上可能な限り常時、困難な場合はこまめに（30 分に 1 回以上、数分間程度、窓を全開する）、2 方向の窓を同時に開けて行うようにする。また、「授業中は必ずしも窓を広く開ける必要はありませんが、気候、天候や教室の配置などにより異なることから、必要に応じて換気方法について学校薬剤師と相談します。」としている。
感染予防対策として、ウイルスが発出している状況では速やかに教室外に排出することが重要であることから、窓を閉じたままにして一定の頻度で全開にして排出するより、窓を少し開けて常時排出し続ける方が感染予防に繋がることが期待される。
4.2.2 学校の教室における換気について
学校の教室の場合、在室する児童生徒や教師の呼吸等により教室内の CO2 量が増加するとともに、他の汚染物質の濃度も外気に比べて増加することが考えられる。必ずしも CO2 が人体の健康において直接的な影響があるとは言い難いが、人体に由来する室内空気質を CO2 濃度等により評価することが広く行われている。新型コロナウイルスが空気中に存在する場合、CO2 などの汚染物質と共に速やかに外部に排出されることが感染予防に繋がると考えられる。ウイルスは咳やくしゃみ及び会話などにより体内から排出されるため呼出量と関連し、年齢により異なることが考えられる。文部科学省が示している一人当たりの CO2 の呼出量は、幼稚園児と小学生（低学年）0.011 m3/h、小学生（高学年）と中学生 0.016 m3/h、高校生と成人 0.022 m3/h である。従って、教室に在室する児童生徒や教師数により教室内の汚染物質量が異なることから、必要な換気量（必要換気量）は在室人数により変わる。
教室における主な換気は、窓を開ける自然換気と換気設備を活用する機械換気がある。窓を開けて室内の空気と外気を交換する自然換気において、教室の外部に面する窓と廊下側の窓や扉、及び廊下または階段室の窓を常時開けることが「換気の悪い密閉空間」の回避に繋がる。しかし、気候
上などの理由により全開することができない場合があるので、以下の 3 種類の基準や規格に基づいて示される自然換気時の必要換気量を参照して窓や扉を開ける必要がある。空気中の CO2 濃度を基
準濃度以下に保つための基準として、学校環境衛生基準（1,500ppm）や建築物における衛生的環境の確保に関する法律（建築物環境衛生管理基準）（1,000ppm）がある。また、建築物環境衛生管理基
準に適合させるために、空気調和・衛生工学規格 SHASE-S102-2011 換気規準・同解説 4)では一人当たりの必要換気量を 30m3 毎時（30m3/h）としている。
一方、2003 年以降に建設された教室の換気設備については、建築基準法の改正によって規制対象となるホルムアルデヒドの濃度基準値 0.1 mg/m3 を達成するために、換気回数が 0.3 回/h 以上の設備
28

容量を満たす換気扇が設置されている。これ以外の多くの学校においても、排気型の軸流式換気扇（プロペラファン）が設置されおり、省エネ性能を備えた全熱交換型の換気設備が設置されている学校もある。ウイルスの集団感染対策として機械換気設備を常時作動させることは有効であると言える。特に悪天候等により自然換気ができない時には積極的に機械換気を行う必要がある。また、換気設備のフィルターの目詰まりが起きていることが多いために十分な換気性能が発揮されない可能性があるので、こまめに掃除をする必要がある。
4.2.3 自然換気時の必要換気量と開放面積
表 1 に、下述する 3 つの基準や規格(1)～(3)を満たす必要換気量と窓扉の開放面積を、教室に児童生徒が 20 人または 40 人と教師 1 人が居る場合と廊下タイプ（片廊下型と中廊下型）に分けて示す。
教室の場合、カーテンや掲示物などで窓を覆うと通気抵抗が生じて速やかに換気（ウイルス等の排出）ができないことがある。また、廊下に対して両側に教室や部屋がある中廊下型教室での通気抵抗は片側のみに教室がある片廊下型教室と比べて小さくなる傾向がある。従って、中廊下型教室の場合、教室の多くの窓や階段室の窓を開ける必要がある。なお、校舎の築年数にもよるが、建物や建具（窓や扉など）に隙間があることから漏気があるために、開放しなくても済む（表中の 0m2）場合もあるが、今回算出に用いた式は築 20 年以上経つ学校で行った調査から導いた式であることから、比較的最近の気密性の高い学校においては、漏気はないとするか、表中の開放面積よりやや大きめに開放する必要がある。算出式は自然換気において常時開け続けるという前提条件の元に既往研究 5)から得た式を採用しており、廊下の外気側窓開放条件は成り行きであるが、換気の効果を高めるため廊下の外気窓はできるだけ開放することを勧める。なお、これらの必要換気量を満たせ
ば、感染を完全に予防できるという研究成果は未だ示されていない。気候上の問題（例えば、外気温が低い時や外部風速が強いなど）のために快適性を損なう場合には、現場の判断で開放面積を小さくする選択肢もあるが、感染防止の観点から閉め切ってしまうことは避け、なるべく常時換気を確保することを勧める。
下記に示す(1)～(3)の基準や規格に基づいて算出した必要換気量において、(1)で求めた該当学校
における換気量は通常の状態での最低限必要な換気量に相当することから、ウイルスの感染予防対策としての換気量は(2)または(3)が望ましい。
(1) 1 棟当たりの延べ面積が 8,000m2 を超えない校舎等の学校※1 と幼保連携型認定こども園における教室等※2 の換気の基準は、学校環境衛生基準により二酸化炭素濃度は 1,500ppm 以下である
ことが望ましい※1 学校環境衛生基準は、学校教育法第 1 条に規定する「学校」（幼稚園（幼稚園型認定こども園を含む）、小学校、中学校、義務教育学校、高等学校、中等教育学校、特別支援学校、大学 及び高等専門学校）のうち 1 棟当たりの延べ面積が 8,000m2 以下の校舎等を有する学校に適用され、また、専修学校及び幼保連携型認定こども園には準用される。
※2 教室等とは、普通教室、音楽室、図工室、コンピュータ室、体育館、職員室等の児童生徒等及び職員が通常使用する部屋を指すものである。

(2) 1 棟当たりの延べ面積が 8,000m2 以上の校舎等の特定建築物に相当する学校や幼保連携型認定こども園、及び 1 棟当たりの延べ面積が 3,000m2 以上の専修学校は、建築物衛生法に基づく「建築物環境衛生管理基準」での二酸化炭素濃度は 1,000ppm 以下が適用される※3 専修学校とは、学校教育法の中で「職業もしくは実際生活に必要な能力を育成し、又は教養の向上を図る」こ
とを目的とする学校である。

29

(3) 空気調和・衛生工学規格に基づいて一人当たり 30 m3/h の換気量を確保する
一人当たり 30 m3/h の換気量は、人からの CO2 発生量、取り入れ外気（350ppm）の CO2 濃度、及び CO2 の設計基準濃度（1,000ppm）に基づいて算出した換気量である。
表1

在室人数と児童生徒の学年等別にみた教室での必要換気量と開放面積(1) 学校環境衛生基準1,500ppm以下 (2) 建築物環境衛生管理基準
1,000ppm以下（1棟当たりの延べ（1棟当たりの延べ面積が8,000m2
2
面積が8,000m 以上の校舎）
未満の校舎）

在室者数
（人）

廊下タイプ

(3) 空気調
和・衛生
工学規格
1人当たり
幼稚園児と小 小学生（高学
幼稚園児と小 小学生（高学3
高校生と成人高校生と成人学生（低学年） 年）と中学生
学生（低学年） 年）と中学生
30m /h

必要換気量（m3/h）

220

311

420

403

570

770

630

児童生徒 片廊下型教室
20人
必要開放面積(m2)
教師1人 中廊下型教室

0

0

0.7

0.6

1.5

2.7

1.9

0

0

0.7

0.4

3.1

6.3

4

必要換気量（m3/h）

420

602

820

770

1103

1503

1230

児童生徒 片廊下型教室
40人
必要開放面積(m2)
教師1人 中廊下型教室

0.7

1.7

3.0

2.7

4.6

6.9

5.4

0.7

3.6

7.1

6.3

11.7

18.1

13.7

必要開放面積(m2)

必要開放面積(m2)※児童生徒一人当たりから出る二酸化炭素呼出量は、幼稚園児と小学生（低学年）0.011m3/h、
小学生（高学年）と中学生0.016m3/h、高校生と成人0.022m3/hと想定※1時間後に教室で二酸化炭素が増加する量 (1) 1,100（基準値1,500-外部400）ppm、(2) 600（基準値1,000-外部400）ppm※必要換気量x(m3/h)から必要開放面積ｙ(m2)を求める式：片廊下型教室 ｙ=（x-303）÷173、中廊下型教室 y=（x-379）÷62＜参考＞窓や扉を開ける幅の算出方法
表１から窓や扉の開け幅を求める方法を例 1 と例 2 に示す。
例1 1 棟当たりの延べ面積が 8,000m2 を超えない学校における小学生（高学年）20 人と教師 1 人が在室する片廊下型教室の場合⇒ウイルスの感染防止対策として、必要開放面積を(2)建築物環
境衛生管理基準の 1.5m2、または(3)空気調和・衛生工学規格の 1.9m2 として考える。
① 表 1 の(2)の場合には、必要開放面積は 1.5m2 である。
② 1.5m2 の面積を開けるために、扉と窓の開け幅を考える。例えば、開ける必要のある面積
1.5m2 を扉で 1m2 を開け、外気側窓で 0.5m2 開けることにする。
③ 扉の高さが 2m の場合には 0.5m（50cm）を開ければよく、窓の高さが 1.2m の場合には 0.42m（42cm）を開ければよいことになる。
例2 1 棟当たりの延べ面積が 8,000m2 以上の学校における中学生 38 人と教師 1 人が在室する中廊
下型教室の場合① 表 1 から在室人数 39 人に近似する 40 人の必要開放面積は 11.7m2 である。
② 11.7m2 の面積を開けるために、扉と窓の開け幅を考える。例えば、開ける必要のある面積を扉で 3.2m2 分を開け、外気側上窓 4 つと外気側下窓 4 つ、及び廊下側窓 2 つで 8.5m2 分を開けることにする。
③ 扉の高さが 2m の場合には、約 1.6m 開けることになるために 2 つの扉を 0.8m ずつ開ける。
④ 高さ 1.2m の外気側上窓 4 つを 0.8m 開けると 3.84m2、高さ 0.4m 外気側下窓 4 つを 0.8m 開
けると 1.28m2 が開放され、高さ 1.2m の廊下側窓 2 つを 0.8m 開けると 1.92m2 になり、窓開放の合計面積が約 7m2 になり必要開放面積の 8.5m2 に届かないことがわかる。
⑤ 機械換気を作動したり、階段室の窓を開ける必要がある。
4.2.4 換気設備が設置されている場合の窓の開放面積
学校の教室に換気設備が設置されている場合でも、換気量が十分でない場合もあるので、以下に示す手順に基づいて確認でき、十分でない場合には窓扉を開放する必要がある。使用している換気設備に表示されている、またはマニュアルに表示されている定格換気量（指定された条件における仕様や性能を満たした換気量）を確認する必要がある。次に、定格換気量が表１に示されている必要換気量以上になっていることを確認する。
30

排気用の軸流式換気扇の能力が必要換気量を満たしている場合でも、窓の開放は外気を取り入れるために必要であるが、開放面積の細かい調整は不要である。満たしていない場合の換気量は、窓から給気される外気量と換気扇を通して排出される室内空気の量の合計量と考えられないので、換気扇の換気量はないと仮定して、窓と扉を開けて必要換気量を確保するように計画する必要がある。
また、全熱交換型による換気設備の換気量と窓開けによる換気量は加算することができる。従って（必要換気量－定格換気量）から不足換気量を求め、表 2 より必要開放面積を求める。
表2

必要換気量に対して換気設備の定格換気量との不足換気量を補うための必要開放面積

不足換気量（m3/h）
廊下タイプ

300

400

500

600

700

800

900 1000 1100 1200 1300 1400

片廊下型教室

0

0.6

1.1

1.7

2.3

2.9

3.5

4.0

中廊下型教室

0

0.3

2.0

3.6

5.2

6.8

8.4

10.0 11.6 13.2 14.9 16.5

4.6

5.2

5.8

6.3

※必要換気量x(m3/h)から必要開放面積ｙ(m2)を求める式：片廊下型教室 ｙ=（x-303）÷173、
中廊下型教室 y=（x-379）÷62

参考文献
1) 新型コロナウイルス感染症対策専門家会議：「新型コロナウイルス感染症対策の見解」、2020 年 3
月 9 日公表、https://www.mhlw.go.jp/content/10900000/000606000.pdf
2) 首相官邸：「密をさけて外出しよう！」チラシ、https://www.kantei.go.jp/jp/content/000061234.pdf
3) 文部科学省：学校における新型コロナウイルス感染症に関する衛生管理マニュアル～「学校の新しい生活様式」～、https://www.mext.go.jp/a_menu/coronavirus/mext_00029.html
4) 公益社団法人 空気調和・衛生工学会：空気調和・衛生工学会規格 SHASE-S102-2011 換気規準・
同解説
5) 飯野由香利、倉渕隆、川瀬智文：ヒートポンプ冷暖房設備が設置された小学校教室における温熱・空気環境、日本建築学会北陸支部研究報告集、52 巻、pp.323～326、2009 年 7 月

参考図

片廊下型教室と中廊下型教室の開口部開放面積と換気量との関係

31

4.2.5 北海道の冬季の寒さに配慮した学校の換気方法
北海道においては、冬に教室内外の温度差が大きい（温度差換気が生じる）、窓が二重でさらに内窓改修している学校もあり本州よりも窓の気密性が高い、といった特徴がある。そのような学校において、寒さを抑えて、学校環境衛生基準相当の換気をするための方法を計算と実測により検討し、「北海道の冬季の寒さに配慮した学校の換気方法」としてまとめた。教室に排気型の換気装置がある場合とない場合（窓開けにより換気をする場合）に分けて示す。
A. 換気装置（排気型）がある場合・使用する教室は、換気扇を常時運転し、排気する。
・必要な給気は、空き教室または授業を行っていない特別教室等（以下、空き教室等）から取る。
使用する教室の廊下側のらん間と、空き教室等の窓と廊下側のらん間を開ける（下表参照）。
・給気を暖めるために、空き教室等を暖房する。
・給気のための空き教室等の窓開けは、寒くならないように、複数の空き教室等で行うことが望ましい。
・寒さを感じる場合には、空き教室等の暖房を強める。使用する教室等も寒い場合は暖房を強める。
教室の換気装置を運転する場合の窓・らん間を開ける目安
使用する教室

空き教室等

らん間

窓

らん間

学校全体の合計で使用する教室数×幅 10cm

全開

[引違い]
[上開き]

1 か所全開 または 2 か所各半開
2 枚全開

・換気設備に防虫網やフィルターがついている場合、清掃を行わないと、十分な換気がされなくなるので、清掃をすることが重要である。

32

B. 換気装置がない場合（窓を開けて換気する場合）

・必要換気量を確保するためには、２方向の窓を開けることが有効である。
・使用する教室と方向が異なる教室等（特別教室等）の窓と廊下側の戸・らん間を常時開ける（開け幅は下表を参照）。
・教室が寒い場合は暖房を強める。
・外部風が 2 m/s 以下を想定している。強風のときには換気量が増えるので、開け幅を小さくできる。ただし、完全に閉じると換気不足になるので、最低でも下表の目安の 1/4 は開ける。
各教室等の窓と戸・らん間の開け幅の目安 [内外温度差 20℃（教室 20℃、外気 0℃）]
窓（網戸付）
戸
必要換気量
3[m /h]
3 階建て以上の 1 階 左以外の階 3 階建ての以上 1 階 左以外の階

らん間

200

8 cm

15 cm

閉

閉

全開

300

10 cm

20 cm

閉

閉

全開

400

15 cm

30 cm

閉

20 cm

全開

600

20 cm

40 cm

閉

35 cm

全開

800

30 cm

55 cm

20 cm

65 cm

全開

1,200

40 cm

80 cm

35 cm

100 cm

全開内外温度差が 35℃（外気−15℃）では、内外温度差 20℃のときの 3/4 程度の幅を目安とする。

33

各教室等の窓と戸・らん間の開け幅の目安 [内外温度差 10℃（教室 20℃、外気 10℃）]
窓（網戸付）
戸
必要換気量
3[m /h]
3 階建て以上の 1 階 左以外の階 3 階建ての以上 1 階 左以外の階

らん間

200

15 cm

20 cm

閉

閉

全開

300

20 cm

25 cm

閉

10 cm

全開

400

30 cm

40 cm

20 cm

35 cm

全開

600

40 cm

50 cm

35 cm

55 cm

全開

800

55 cm

70 cm

65 cm

90 cm

全開

1,200

75 cm

100 cm95 cm

140 cm

全開

・外からの気流が直接人に当たらないように、また、流入する外気を暖房機で暖められるように、衝立などすると良い。

＜参考 1＞常時換気と間欠換気の比較
換気装置を常時運転、または、2 方向の窓を 40cm 常時開では、濃度が安定して一定以上にならないが、間欠換気（1 時間に 1 回 10 分窓開け）をすると濃度が高くなる。

1 時間のうち 10 分間窓開換気扇を常時運転
窓の幅 40cm を常時開外気34

＜参考 2＞内外温度差の換気量への影響
建物内で暖められた空気が上階に昇り、下階には外気がより多く入ってくる。このため、3 階建て以上の 1 階は、他の階より窓の開け幅を小さくしても換気量を確保できる。内外の温度差が大きいほど、下階への外気流入は多くなる。

参考文献
1) 村田さやか、廣田誠一、下ノ薗慧：北海道の学校における冬季の寒さに配慮した換気の運用方法、
日本建築学会大会学術講演梗概集、pp.1381-1384、2021 年 9 月
2) 北 海 道 立 総 合 研 究 機 構 建 築 研 究 本 部 ： 北 海 道 の 冬 季 の 寒 さ に 配 慮 し た 学 校 の 換 気 方 法 、
http://www.hro.or.jp/list/building/koho/develop/gakko_kannki.html、2020.11

35

4.3 －密閉を避ける－避難所での換気の 5 つのポイント
昨今の自然災害の激甚化などを背景に、コロナ感染をはじめとする、パンデミック状況下でも避難所を開設せねばならない場合がある。避難所の運営については既に様々な資料が公開されている
ものの、空気感染が疑われるケースでは換気が重要となることから、自治体や避難所を運営する方々の参考となることを意図して、体育館などの避難所における換気の要点「避難所での換気の 5 つのポイント」を分かり易く資料化して学会ホームページで公開した。
また、換気の 5 つのポイントをより具体的に、かつ簡単に検討できることを意図して「シミュレーションによる避難所の換気検討ツール」の開発を行い、これを公開した。3D モデリングソフトである Rhinoceros と Grasshopper を用いて、簡単なパラメータ入力で即時に避難所となる体育館のモデルを生成し、CFD ソフトである Flow Designer と連携して短時間で空間内の換気を検討可能にすることを意図した。
1) 避難所での換気の 5 つのポイントの公開
資料化に当たっては、担当委員間で体育館等を対象とした換気の要点の整理を行い、これを極力分かり易く、かつ親しみやすい資料で公開することを意図した。本公開は夏期バージョンであるが、換気の基本的なことを網羅している。冬期の換気時には、体育館等に冷気を直接入れずに暖気と混合して入れることや、暖房時の上昇気流を上部で効率よく排出することが必要である。

36

37

38

39

40

41

2) シミュレーションによる避難所の換気検討ツール開発
この取り組みでは避難所となる体育館を対象として、極めて簡単、迅速に建物をモデル化し、CFD ソフトによる流れ場、換気評価及び結果表示までをワンストップで実現するツールの開発を目指した。体育館はその用途から建物形状や空間構成が似通っており、比較的少数のパラメータで個別の体育館の特徴を記述できる（図 1）。体育館を特徴づけるパラメータを抽出し、3D モデラー
上で建物モデルをパラメトリックに再現することで建物モデルの生成を可能な限り簡単化した。これを CFD ソフトと連結して通風による屋内気流と換気、換気効率の評価迄を短時間で実現可能とした。
本取り組みの成果は、プラットホームとなる 3D モデラー上のプログラムとして開発されている。同プログラムを WEB 上で無償公開している。

図1

図2

解析対象建物のモデル化

モデル作成から CFD 解析及び結果表示までのフロー42

換気検討に用いる 3D モデラー及び CFD ソフトに不慣れなユーザにも使えることを意図して専門的知識をほぼ必要としないフローを構築した（図 2）。CFD ソフトはエンジンとして解析・評価システムに組み入れるため、ユーザは CFD ソフトには直接触れずとも結果が得られる。一方、モデラーや CFD ソフトのハンドリングに慣れたユーザは解析途中の建物モデルやデータを直接利用することも可能となる。
研究開発協力者と避難所対応チームにて建物パラメータの整理から解析、結果表示に至る一連のプロセスを整理した結果、表 1 に示す 5 ステップで換気検討が可能となった。対象建物条件（空間の大きさ、開口位置、避難時のパーティション等）と解析条件（風向、窓の開け方等）さえ決まっていれば、ゼロスタートで一つ目の結果を得るまでの所要時間は 30 分以内である。
表1

換気検討の 5 つのステップ[step1]

体育館設定（簡易なパラメータ入力のみ）[step2]

窓開閉設定（ユーザーが希望する検討条件の入力）[step3]

パーティション設定（簡易なパラメータ入力のみ）[step4]

CFD 解析設定（画面上の実行ボタンのクリック程度で可能）[step5]

データビジュアライズ設定

体育モデル館設定 (step1)

データビジュアライズ設定 (step5)

図3

パラメータ設定画面例

43

図4

簡易モデルによる解析例

図 4 に典型的な体育館を対象にして窓の開閉条件を変えた解析を実施した例を示す。このモデ
ルでも一つ目の結果は 30 分程度で得られた。条件を変えた CFD 解析には 5～10 分程度の時間を要した。一度モデルを作れば、窓や風向の設定を変更して手早く複数条件の検討が可能になる。
解析結果は換気量、屋内風速分布、換気効率(空気齢)で評価する仕様とした。換気効率以外の指標についても取り入れが可能であり、今後継続検討する。
以下のサイトにてプログラムを無償公開している。ぜひご意見を頂ければ幸いである。

44

4.4 パーティションによるエアロゾル遮蔽効果について
新型コロナウイルスの感染防止手段として、マスクの着用やパーティションの設置が強く推奨されている。これらは飛沫及び比較的粒径の大きな飛沫核による感染（飛沫感染）を防止するために有効な手段であると考えられるが、マイクロ飛沫と呼ばれるようなエアロゾル粒子による感染経路（エアロゾル感染）に関してパーティションがどのような効果を果たすのかについては知見が不足しているのが現状である。そこで、粒径 0.3～3μm までのエアロゾル粒子を対象に、オフィスにおけるパーティションの形状とエアロゾル暴露量の関係について明らかにするために、東京工芸大学風
工学研究センター人工気候室にて実験を行った。ここでは、実験の速報値について報告する。なお、
本実験はある特定の条件において実施された実験について紹介するものであり、エアロゾルに対するパーティションの有効性について結論付けるものではない。また、SARS-CoV-2 についてエアロ
ゾル粒子の粒径ごとのウイルス濃度や最小感染量は明らかとなっておらず、詳細な感染リスク評価に基づく対策効果の定量的な評価のためには今後の研究が待たれる。
本実験では、人工気候室内に最大 4 名が着席できる島型オフィスデスクを設置し、模擬咳発生装置（咳マシン）にて 5 回咳を発生させた後の 10 分間のエアロゾル吸引量にて評価した。
パーティション無しに加え、図 1 に示す 3 種類のパーティションを設置した条件にて呼吸域（No.2～5）と天井付近（No.6）でのエアロゾル濃度を測定した。

パーティション
No.４
No.
3

ボックスパーティション

2人ボックスパーティション
微気流
0.13m/s

咳マシン

微気流
0.13m/s

微気流
0.13m/s

No.４

咳マシン

No.3

No.3

No.４

No.５

No.５

図1

咳マシン

No.５

実験で用いたパーティション条件

咳マシンからのエアロゾルの飛散状況について、パーティションを設置しないケースの結果を図2 に、高さ 60cm のパーティションを設置したケースを図 3 に示す。パーティションを設置した場
合においても、粒径 1μm を下回るような微小なエアロゾルに関しては、パーティションに吸着せず、気流の流れに追随してパーティションを乗り越えていくケースも見られた。

パーティション
咳マシン※卓上空気清浄機は停止状態

図2

パーティションなしの可視化

図3

45

パーティション設置時の可視化

模擬咳発生装置 1)（咳マシン）に不織布マスクを設置した場合についても実験を行った。図 4 に各ケースにおける 10 分間のエアロゾル吸引割合の比較結果を示す。また、図 5～11 に平面濃度分
布の結果を示す。基準となるエアロゾル発生量は、体積が分かっているビニルチャンバー内でマスクをしない咳マシンにて咳を 5 回発生させた場合のエアロゾル発生量（粒径 0.3～3.0μm）を測定し、本実験におけるエアロゾル発生量を 3.0×109［個］と予想した。更に発生量に対する No.2～6の各測定点での 10 分間のエアロゾル吸引量の割合［%］を求めた。吸引量は人間の呼吸量を0.5L×15 回/min と想定して計算している。
図 4 より、マスクありの場合、なしと比較して各測定点で吸引量は 1/5 以下となった。また、マスクありでは、咳マシン隣の No.5 の吸引量が大きくなる傾向が見られ、マスクの隙間から漏れ出した濃度の高いエアロゾルが咳マシン周辺に滞留し、隣接する No.5 に影響を与えたものと思われる。
ボックスパーティション設置時も咳マシン付近 No.2、No.5 の濃度が高い傾向が見られ、これはパーティション自体が気流を阻害し、ボックスパーティション内のエアロゾルが希釈しにくいためと考えられる。また、マスクありの場合、パーティションなしのエアロゾル濃度分布が低い傾向が見られた。これについてもパーティションがないことにより、マスクから漏れ出る微小なエアロゾルに①マスクなし0.40
0.30②マスクありパーティションなし＋マスクなし
0.30

パーティションなし＋マスク

ボックス＋マスクなし

2人ボックス＋マスク

パーティション＋マスク［%］

パーティション＋マスクなし

0.20

No.3

No2

No5

0.00
No6

No.4

No.6
高さ2.2mボックス＋マスク

0.20
0.10

0.10
0.00

発生量に対する吸込み割合_0.3μm

発生量に対する吸込み割合
粒径0.3～3.0μm［%］

ついて室内気流による拡散が進み、早く希釈されたことによる効果と考えられる。

No.5 No.2

風速
0.13
m/s

咳マシン

パーティクルカウンター設置位置（平面図）

No3

No4

図4

ケース別のエアロゾル吸引割合の比較（10 分間評価）

No2

No3

No4

No5

No6

以上の実験結果より得られた知見を以下に纏める。
まず、マスク着用により、マスクをしない場合と比較して室内へのエアロゾル発生量が大幅に低減した。しかし、微小なエアロゾル粒子の一部はマスクの隙間より漏れ、発生源周囲に漂う様子が確認された。微小なエアロゾル粒子に関しては、室内の気流性状によってはパーティションを乗り越える様子も確認された。ボックスパーティションではパーティション自体が室内気流を遮るために発生源周囲に濃度の高いエアロゾルが停滞し、拡散に時間を要する傾向が見られた。エアロゾル
暴露による感染リスクには、①咳や会話等による濃度の高いエアロゾルに瞬間的に暴露されるリスクに加え、②換気の不十分な室内において平均エアロゾル粒子濃度が時間経過により上昇し、そこに長時間滞在することで暴露量が多くなるリスクが考えられる。①については、マスクやパーティ
ションが有効と考えられ、②については、マスクによるエアロゾル発生量の低減に加えて室全体の換気効率の向上などが有効と考えられる。また、エアロゾルは室内空気とともに流動するため、パーティション設置のみでエアロゾル粒子の吸引による感染経路を完全に遮断することはできないた
め、エアロゾルによる感染リスク低減には換気の併用が必要である。オフィス等の用途において、46

全員の適切なマスク着用を前提とすると、パーティション設置時には室全体の換気効率を考慮することも重要であり、室内気流の阻害や停滞は避けるようにパーティションを設置すべきである。

①パーティションなし
No4

No3

0.190

咳マシン

No5

気流による空間全体への拡散が見られる②パーティション

No3
0.065

No4
0.064

No5
0.074

No2
0.097

咳マシン

図5

0.190

［%］

0.019

0.120

気流
0.13
［m/s］

パーティションと気流によりNo3,4,5へのエア
ロゾル到達量が減る

0.019 ［%］

0.120

No3
0.027

No4
0.027

No5
0.028

No2
0.074

咳マシン

図6

エアロゾル平均吸引割合分布（パーティションなし＋マスクなし）

気流
0.13
［m/s］

エアロゾル平均吸引割合分布（パーティション＋マスクなし）③ボックスパーティション
0.190

No3
0.048

No4
0.083

No5
0.095

No2
0.314

ボックスパーティションによりNo2付近の濃度が高い

図7

0.019 ［%］

0.120

咳マシン

気流
0.13
［m/s］

エアロゾル平均吸引割合分布（パーティションなし＋マスクなし）①パーティションなし+マスク
No3

No4

咳マシン

No5

気流による空間全体への拡散が見られる

0.053②パーティション＋マスク
0.008 ［%］

0.034

No3
0.009

No4
0.009

No5
0.025

No2
0.010

咳マシン

図8

※各写真内の空気清浄機は停止状態

0.053

気流
0.13
［m/s］

エアロゾル平均吸引割合分布（パーティションなし＋マスクあり）

咳マシン付近に留まり
No5に影響を与える

0.034

No4
0.009

No5
0.025

No2
0.032

咳マシン

No3
0.018

No4
0.017

No5
0.054

No2
0.016

気流
0.13
［m/s］

エアロゾル平均吸引割合分布（パーティション＋マスクあり）④ボックスパーティション＋マスク
0.053

0.008［%］

No3
0.011

0.008 ［%］

咳マシン

図9

③2人ボックスパーティション＋マスク
0.053

パーティションを経由して
No5に到達している

0.034

気流
0.13
［m/s］

図 10 エアロゾル平均吸引割合分布（2 人ボックスパーティション＋マスクあり）

47

ボックスパーティション
によりNo2付近の濃度が
高い

0.034

0.008［%］

No3
0.018

No4
0.017

No5
0.030

No2
0.050

咳マシン

気流
0.13
［m/s］

図 11 エアロゾル平均吸引割合分布（ボックスパーティション＋マスクあり）

参考文献
1) 尾方壮行、市川真帆、堤仁美、有賀隆男、堀賢、田辺新一: 模擬咳発生装置による飛沫沈着量分布の測定、日本建築学会環境系論文集、 Vol.83、No.743、pp.57-64、2018、doi.org/10.3130/aije.83.57

48

4.5 陽性者搬送車内のパーティションの遮蔽効果について
1) 概要
仙台市保健所の依頼により、COVID-19 陽性者搬送用車両内の気流を可視化した。本取り組みは、陽性者の搬送に従事するドライバーを感染から守り、また、安心を確保するための運用条件を示したものである。東北大学 小林光 委員が、東北大学 流体科学研究所

太田信教授・高奈秀匡准教授・安西眸助教らと共に令和 4 年 1 月に実施した。
仙台市で運用中の COVID-19 陽性者搬送用車両には、前後座席の間に簡易な間仕切りが設置してある。カーエアコンの外気導入によって運転席側を与圧しており、感染リスクは低いと考えられた。
しかし、実際に車内の気流を可視化等で確認したことがなく、どのような気流になるのかが不明であった。そこで、気流を可視化することにより、車内の気流状態を把握し、自治体が運用するドラ
イバー向けの移送運行業務のマニュアル／動画コンテンツ作成に反映した。
図 1 に運用の要点を示す。可視化は下記リンクより動画を参照されたい。

https://www.eng.tohoku.ac.jp/news/news1/detail-,-id,2099.html
https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2022/02/press20220203-01-airflow.html
図1

間仕切付きの COVID-19 陽性者搬送用車両運用の要点

49

2) COVID-19 陽性者搬送用車両の概要と可視化方法
写真 1 に簡易間仕切付きの COVID-19 陽性者搬送用車両を示す。同車両は仙台市保健所にて仮設
間仕切を設置した実際に運用中の車両である。また、自動車メーカーで間仕切を設置した車両も併用されている。エアコンを外気導入モードで稼働させた状況で、後部座席にスモークジェネレータ
（写真 2、Rosco 1200）にてスモークを充満させて気流を確認した。記録はダッシュボードと後部にビデオカメラを設置して撮影した。

写真 1

間仕切付きの COVID-19 陽性者搬送用車両内観

写真 2

スモークジェネレータ

3) 可視化による結果と考察
以下の条件で間仕切前後に圧力差を確保できることを確認した。写真 3 に可視化結果を示す。なお、間仕切りはある程度隙間があっても良く、仮設でも十分に機能する。
①エアコンを外気導入モードにする。後部座席の空調吹出口がある場合は閉じる。
②エアコンの風量は前座席側の加圧が確認できる風量とする（間仕切の膨れ具合で確認可能）。
心配な場合は最大に近い風量で運用する。
③加圧を維持するため運転席・助手席の窓は開けない。後部座席窓を閉めていても空気は排出される。窓開けは必要条件ではない（開けても良い。10 ㎝程度開けることが良いと考えられた）。
④間仕切りは完全に隙間なく施工する必要は無い。足元を含めある程度隙間があっても問題ない。
エアコン風量が大きければ足元を 3 割程度巻き上げても問題ないことを確認している。
車内の圧力の大小を、運転席(高圧)＞後部座席(低圧)＞車外(大気圧)とするため、運転席、助手席の窓を閉じ、高圧を維持する必要がある。運転席の窓を開けると車内に供給された空気が運転席側で車外に排出され、圧力は大気圧同等となることで後部座席の空気が運転席側に逆流する状況が確認された。また、前の座席で窓開けすることで、後部座席の換気が行われなくなる。運転席、助手50

席の窓を閉めて運用することが適切である。但し、中間季などでエアコンを必要としない時期には
前後座席共に窓を開けることで十分な換気を行う事が望まれる。

(a) スモーク供給前 (自動車メーカーによる施工)(b) 運転席窓閉：逆流なし(c) 運転席窓開：逆流あり
写真 3

可視化実験状況

4) 仮設間仕切りの施工方法（参考）
仮設間仕切りはホームセンタ等で購入できるビニルシート、突っ張り棒、養生テープで簡易に施工できる。施工後は加圧時に剥がれないことを確認する。以下を参考にされたい。

図2

仮設間仕切りの施工方法参考図51

4.6 大学講義室における換気促進とその効果
4.6.1 検討内容と目的
感染防止の観点からは、比較的気象条件が穏やかな季節では換気量を増加させるための対応を取ることは好ましく、その換気促進効果を定量的に評価することは重要と言える。ここでは、特に以下の 2 点に焦点を絞って行った検討を紹介する。
1) 第 1 種機械換気装置の運転と自然換気の併用
2) 換気促進を目的とした扇風機の利用
上記は両者とも定性的に換気促進効果があると推察されるが、前者は機械換気量と自然換気量が加算し得るかどうか十分なエビデンスがあるとは言い難い。後者はどのような利用方法でどの程度効果があるか知見が十分でない。そこで、上記 2 点について知見を提供するため、大学の講義室を対象に種々の条件でトレーサガスを用いて換気量の実測を行った結果を紹介する。
4.6.2 換気量測定手法
ここではトレーサガス法のうち濃度減衰法を用いて換気量測定を行う。室内で汚染物の瞬時一様拡散を仮定した場合の室内非定常汚染質濃度は以下の式で表される。
𝐶𝐶𝑟𝑟 = 𝐶𝐶𝑂𝑂 +𝑀𝑀
𝑄𝑄(1 − 𝑒𝑒 −𝑛𝑛𝑛𝑛 ) + (𝐶𝐶𝑟𝑟0 − 𝐶𝐶𝑂𝑂 )𝑒𝑒 −𝑛𝑛𝑛𝑛(1)

ここで、Cr, Co, Cr0 はそれぞれ室内濃度、外気濃度、室内初期濃度、M は発生量、Q は換気量、n は換気回数、t は時間である。濃度減衰法は室内を高濃度で密閉した状態から汚染質の発生なしに換気を開始して室内の濃度低下から換気回数を得る手法であり、上式で発生量 M を 0 とすると𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝐶𝐶𝑟𝑟 −𝐶𝐶𝑂𝑂

𝐶𝐶𝑟𝑟0 −𝐶𝐶𝑂𝑂= −𝑛𝑛𝑛𝑛(2)となり、内外濃度差と初期内外濃度差の比率の対数を取った傾きが換気回数を表す。ただし、これは換気量が時間変化しない場合適用可能な手法である。本節では濃度を連続計測することで換気回数を推定する濃度減衰多時点法を用いて換気量を評価する。
4.6.3 測定対象室と測定の概要
測定は大阪府吹田市の大学構内に立地する 7 階建の研究・講義棟の 7F にある講義室で行った。
講義室寸法は幅 14.0m、奥行き 7.0m、天井高さ 2.65m である（図 1）。出入口の扉は 2 箇所、廊下には屋外階段への扉（以下、廊下扉）がある。講義室には引き違い窓が 4 箇所設置されている。また、
天井隠蔽型の全熱交換器が 2 台設置されており、換気量の設計値は計 1,000 m3/h である。
室内にポータブル温湿度・CO2 計（T&D 社、RTR-576）を床上 1,100mm の高さに計 9 台設置し（測定点 A〜I）、外気と廊下の濃度測定用にも各 1 台設置した。実験前には窓・扉を閉鎖して機械換気を停止した状態で室内空気を十分に攪拌しながらガスボンベで室内濃度を 3,500ppm 程度まで上昇させた。ここでは室全体の換気量を測定するため、完全混合状態を維持するために室内空気の攪拌を継続しながら濃度を減衰させた。測定は 2020 年 6 月 22 日から同年 7 月 9 日までの期間で実施した。測定時の外気温は概ね 26〜28℃程度であったが、各条件で室温を揃えるために当該講義室に設置されているパッケージエアコン 26℃設定で運転し、室内の熱負荷としてブラックランプ（50W）
を 40 台設置した状態で行った。

52

図1

測定対象とした大学講義室

4.6.4 検討ケース
前述の通り、「第 1 種換気と自然換気の併用時の換気量評価」と「扇風機利用による換気促進効果の検証」を目的として以下の 6 条件で測定した。この際気象条件の影響を排除して検討対象パラ
メータの影響を検証するため、全条件において測定中に換気状態を一度変更して 2 段階の濃度減衰を実施した。なお、室の換気状態の変更前と変更後をそれぞれ Phase 1, Phase 2 と表す。
1) Case 1 – 全熱交換器の機械換気量の把握：
窓と扉を全て閉鎖して機械換気装置を停止して漏気のみで減衰（Phase 1）。その後機械換気を運転し、漏気を含めた機械換気量を測定（Phase 2）。この差を機械換気装置の換気量とする。
2) Case 2 – 自然換気と 1 種換気の併用（窓全開）：
機械換気装置は停止して窓と扉を全開にして最大限の自然換気条件で減衰させる（Phase 1）。
その後機械換気を運転し、自然換気と機械換気を併用して濃度を減衰させる（Phase 2）。
3) Case 3 – 自然換気と 1 種換気の併用（窓・扉 1 箇所開）：
Case 2 と同様ながら、開放する窓と出入口を 1 箇所ずつとして自然換気量を抑える。条件設
定としては、騒音防止等の観点から窓と扉の開放面積を絞った状況を想定した。
4) Case 4 – 扇風機での換気促進（扉 2 箇所で排気）：窓を全て閉鎖し、機械換気は常時停止して出入口扉 2 箇所を開放（Phase 1）、その後それぞれの出入口に 1 台ずつ設置した扇風機で室内空気を廊下に排出（Phase 2）。条件設定としては、窓が無いまたは窓面積が小さな部屋での扇風機による換気促進効果の検証を意図した。
5) Case 5 – 扇風機での換気促進（窓 2 箇所で排気）：出入口扉を閉鎖して機械換気は常時停止、窓は 2 箇所開放して片側 2 開口の自然換気（Phase1）。その後、それぞれの窓に 1 台ずつ設置した扇風機で室内空気を排出（Phase 2）。講義中に扇風機を利用して窓からの換気を促進する際の効果検証を意図した。
6) Case 6 – 扇風機での換気促進（窓 1 箇所で排気）：Case 5 と同様ではあるが、Phase 2 の扇風機 2 台の設置位置を窓 1 箇所とした。開放した窓 2箇所の役割を自然給気用と扇風機による排気用に明確に分けることを意図した。

53

上記 6 ケースの測定の概要を、表 1 と図 2 にまとめる。
表1

図2

測定ケース

測定条件（Phase 2 の状況：測定中の外部風向風速データも併記）

4.6.5 測定結果と考察
i) CO2 濃度の応答と濃度減衰の傾向
各測定での室内 9 点及び外気 1 点の CO2 の濃度減衰の測定結果を図 3 に示す。Phase 1 からPhase 2 に変更した際の測定条件の違いにより測定中に減衰の勾配が急に変化する箇所が見られる
が、詳細は換気回数の算出結果とともに後述する。外気の CO2 濃度は概して安定しており、 (1)式の仮定の通り一定値と取り扱って差し支えがないと思われる。また、測定点 A において若干濃度が特に Case 1 で測定点 A の結果が他の測定点より高く評価されてしまっているが、その他の測定点については概ね同様の濃度応答を示している。

54

図3

各条件での CO2 濃度応答ii) 内外濃度差比と換気回数
初期内外濃度差に対する各時刻の内外濃度差の比率を縦軸に取り、横軸に経過時間を取った結果を図 4 に示す。傾きが明確に変化する時点が各 Case において Phase 1 から Phase 2 への切り替えを表す。Phase 1 と Phase 2 それぞれの近似直線も示しており、（2）式の通りこの傾きが換気回数 [h1]を表す。なお、Case 4 については Phase 2 で傾きが一定でなく濃度減衰多時点法の使用が適切でないため、簡易的に二時点法を用いて算出した。

図4

経過時間と無次元内外濃度差の対数の関係

iii) 機械換気装置の換気量
Case 1 では漏気のみの 0.15 回/h を Phase 2 の換気回数 2.84 回/h から差し引いた約 2.7 回/h が機械換気による正味の換気量として得られた。天井裏を気積から除外して計算すると、これは概ね 700
m3/h の換気量に相当する。

55iv) 第 1 種機械換気と自然換気の併用
Case 2 では自然換気のみの Phase 1 で 11 回/h の換気回数となっており、内外温度差と外部風速が大きくなくても窓と扉を全て開放したことで自然換気量が大きくなった。しかし、Phase 2 で機械換気の運転を開始した後の勾配が変わっていない。これは減衰の早さに機器の応答性が追いついておらず、Phase 1 の時点でも換気回数を過小評価している可能性がある。
Case 3 では Case 2 から自然換気量を抑えることを意図したが、自然換気のみの Phase 1 で 2.5 回/h、その後機械換気の併用をすると 4.7 回/h となり、約 2.2 回/h の増加が見られた。この増加分はCase 1 で得られた 2.7 回/h の換気回数と完全には一致しなかったが、機械のみでエアバランスが取られる第 1 種換気では機械換気量は自然換気量に概ね加算可能と考えて差し支えがない結果が示されたと考える。
v) 扇風機を利用した換気促進の効果
Case 4 では、Phase 2 で扇風機による排気を開始した直後は濃度減衰の傾きが大きくなるが、その後の傾きが一定ではない。二時点法を用いて簡易的に Phase 2 の換気回数を算出すると 1.9 回/h程度となり、Phase 1 より換気回数が低下したようにも見える。扇風機で排気を促進したにも関わらず効果が見られなかったことになるが、当該条件では外気と通じている開口は廊下から屋外階段に通じる外部扉一箇所なため、扇風機による排気がこの単一開口による自然換気量自体を増加させる要因にはなるとは考え難い。そのため、扇風機による廊下への排気は廊下と室内の空気の混合を促進させ、混合容積が増加したことと同等に働き、換気回数が見かけ上低下した可能性もある。この結果は、扇風機による廊下への排出の効果そのものを否定するものではなく、廊下空間の換気に十分留意すれば有効に働くと考えられる。ただし、これが不十分であれば廊下の汚染物濃度を上昇させ、他室へ輸送されることになる点に注意が必要である。
Case 5 では Phase 1 の自然換気のみで 2.8 回/h であったが、扇風機で排気を開始した後も換気回数の増加は全く見られなかった。当該条件では開放している 2 箇所の窓の両方において扇風機 1 台
で排気を行ったが、各窓について排気と同程度の風量の新鮮外気が流入して 1 つの窓で流量バラン
スが取れることを想定したが、流出直後にショートサーキットして室内に戻ってきたことや、2 台
とも室外に向けることで室内気流が流出し難くなった可能性もある。
Case 6 では自然換気のみで約 2.1 回/h の換気回数であったが、1 つの窓面からの扇風機 2 台で排気を開始した Phase 2 では 5.6 回/h となり、3.5 回/h 程度の明らかな換気量の増加が見られた。この条件では Case 5 と同様に窓は片側開口で 2 箇所しか開放していないが、扇風機を一箇所にまとめたことで他方の窓からは継続して空気が流入し、安定的な通気経路が形成されたと思われる。また、扇風機の効果は Case 1 の機械換気運転時以上の換気回数となった。この Case 5 と Case 6 のよ
うに、単に扇風機を排気促進に用いることだけなく、流入経路についても確保することが扇風機を用いてより有効的に換気量を増加させることにつながる結果となった。
4.6.6 本節のまとめ
本節では大学講義室を対象に 6 条件でトレーサガス法による換気量測定を行うことで、1) 第 1
種機械換気と自然換気の併用時の効果、2) 扇風機利用の換気促進効果の検証を行った。その結果、第 1 機械換気と自然換気との併用に関する検証では、自然換気のみの状態と比較して併用時には機械換気装置単体の換気量と同程度の増加が見られ、加算しても大きな支障はないという検証を56

行うことができたと考える。扇風機による換気促進効果の検証では、窓面積の十分な確保が難しく
扉から廊下に排出する場合には廊下そのものの換気に留意することの重要性が示唆された。また、
窓から扇風機により室空気を排気する場合には、単一の窓のみで換気を行うのではなく新鮮空気の流入経路を別途確保することで換気量が明らかに増加することが示された。

57

4.7 学校教室における暖房時の窓開け換気方法について
学校教室においては、いまだ機械換気設備が設置されておらず、換気を窓開けに頼らざるを得ない建物も少なくない。しかし、空調を稼働させた状況での学校での窓開け換気方法については、文部科学省が 2020 年 12 月 3 日に発表した「気候上可能な限り常時、困難な場合はこまめに（30 分に 1 回以上、数分間程度、窓を全開する）2 方向の窓を同時に開けて行うようにする。」1)といった指針のみであり、具体的な窓開け幅について明確な根拠に基づく値は示されていない。そこで、暖房時に教室内の温熱環境を快適に維持しながら自然換気量を確保するための窓開け位置や窓開け幅の目安について、定量的な検討を行った結果を示す。
（１）冬期室内環境実測
測定は、2020 年 12 月 14 日（月）～12 月 18 日（金）に、福井市内の中学校 1 階の普通教室を対象として行った。た。図 1 に対象教室のレイアウト及び測定点を示す。教室には、通常 36 名の生徒と 1 名の教師が在室していた。教室内に小型 CO2 濃度計（T＆D 製、RTR-576）を設置し、1 分間隔で CO2 濃度を測定した。また、エアコン吹出口・吸込口 2 点に小型温湿度計（T&D 製、RTR503）を設置し、1 分間隔で温湿度の測定を行った。
図 2 に代表日である 12 月 15 日の CO2 濃度、室温及びアメダス気象データ（福井）の外部風速を示す。CO2 濃度は、学校環境衛生基準である 1500ppm を上回ることはなかった。測定期間の平日 5 日間において、授業時間中の平均 CO2 濃度は 1221ppm であったのに対して、休み時間中の平均 CO2 濃度は 871ppm と低かった。また、室温については、休み時間中に温度低下が見られるものの、最大でも 2℃程度であり、授業時間中は室温が回復し学校環境衛生基準の 17℃を下回ることはほとんどなかった。このことより、授業時間中は小さく窓を開放して温熱環境を保ちつつ CO2 濃度が上昇しすぎないように換気を行い、休み時間中は大きく窓を短時間開放することで CO2 濃度

7

24

6

20

5

1200

16

4

1000

12

3

800

8

2

600

4

1600

S2

CO₂濃度[ppm]1400
S2
FL+700

FL+1200
FL+2300,2600

FL+700FL+700

図1

FL+100,1100,1700

対象教室図面及び測定点

授業時間
室温

400
7:00

図2

外部風速

CO2濃度
9:00

11:00

13:00

15:00

0
17:00

室温[℃]

28

1800
FL+100,700,1100,1500,1700,2500

10

外部風速[m/s]

を外気近くまで低下させていたと考えられる。

教室内環境測定結果（12 月 15 日）（２）換気量推定及び実測
長期測定で得られた室内 CO2 濃度から換気量の推定を行なった。学校保健統計調査 2)を参考に、
中学 1 年生の平均身長及び平均体重をそれぞれ男子 152.8cm 及び 44.2kg、女子 151.9cm 及び43.8.kg に設定し、田島らの研究 3)から在室者による CO2 呼出量を 0.48m3/h と算出した。求めた
CO2 呼出量を用いて、逆数濃度平均法から時間平均換気量 Q[m3/h]を推定した。表 1 に各授業時
間、休み時間の平均換気回数と測定期間 5 日間を通した授業時間、休み時間の平均換気回数及び標準偏差を示す。尚、移動教室などで在室者がいないため換気回数が計算できなかった時間を斜線で58

表している。授業時間において、平均値としては 2h-1 程度の換気回数が得られていたが、16 日の 2
時間目のように 1.00h-1 しか平均換気回数が得られていない時間もあり、外部風速に応じて窓開け
幅を変化させ、換気回数を確保する必要があると考える。
また、短期測定として、2021 年 1 月 5 日（水）に窓開け位置、窓開け幅をパラメータとしたトレーサガス濃度減衰法による換気量測定及び温熱環境の測定を行った。教室内の 9 点及び外部の 1
点に小型 CO2 濃度計（T&D 製、RTR-576）を設置し、5 秒間隔で CO2 濃度を測定した（図 1）。また、教室内の中央及び窓際に、それぞれ上下方向に 3 点ずつ小型温湿度計（T&D 製、RTR-503）を設置し、温湿度の測定を行った。室内 4 箇所で CO2 を発生させ、サーキュレーションファンで撹拌した。測定条件は、外側開放窓を欄間窓 5cm×4 箇所（0.15m2）とした条件１、欄間窓 10cm
×4 箇所（0.30m2）とした条件 2、腰窓 12.5cm×2 箇所（0.30m2）とした条件 3 の３条件を設定した。いずれの条件でも、廊下側窓は 90cm×4 箇所（1.8m2）、外側廊下窓は 10cm×4 箇所（0.6m2）の窓開放で固定した。図 3 に算出した局所平均空気齢分布及び鉛直温度分布を示す。いずれの条件においても温度成層やエアコン気流の影響等による局所平均空気齢の大きな分布は見られなかった。腰窓を開放した条件（条件 3）では居住域の換気回数が大きくなり、それに伴い温度も大きく低下する傾向が見られた。特に窓際での床面付近の温度の低下が著しく、欄間窓開放時と比べて温熱環境が悪化しやすいと考えられる。欄間窓を開放した場合には、冷たい外気が室上部の暖気と混ざり合いながら徐々に床面付近まで下降するため、床面付近の温度が低下しにくいと考えられる。
FL+70cm における局所平均空気齢の逆数を平均して、居住域平均換気回数を算出した 4)。条件 1と条件 2 で換気回数は約 5 回/h、条件 3 で約 10 回/h の換気回数が得られた。これらは外部風速の影響や腰窓が欄間窓に比べて縦長開口であることなどが影響していると考えられる。
廊下

平均換気回数[1/h]の推定値
14日
1.99
1.91
2.26
1.95
2.45
14日
2.52
2.06
2.31
2.00

授業中(教室内)
休み時間

15日
16日
17日
1.74
1.82
1.00
1.76
2.50
1.26
1.84
2.75
2.91
15日
16日
17日
4.97
2.76
5.57
4.46
2.61
3.59
4.74
平均換気回数[h-1]
1.96
3.58

18日
1.78
1.52
1.96

0.23

0.21

0.22
0.21 FL+150cm

0.20

0.20 FL+70cm
0.22

0.20

0.20
中央上下分布

外部

床面高さ[㎝]

授業
➀1時間目
➁2時間目
③3時間目
④4時間目
⑤5時間目
⑥6時間目
休み時間
➀と➁の間
➁と③の間
③と④の間
⑤と⑥の間

0.20 FL+250cm

300
250
200
150
100
50
0

廊下

18日
1.49
4.05
5.48

0.10

0.09

0.10

0.10

0.09

0.11 FL+250cm
0.12 FL+150cm

0.11

0.10 FL+70cm
中央上下分布

外部

条件1

300

0.10

標準偏差
1.05
1.39

条件2
条件3

14 18 22 26 30
室中央温度[℃]

条件2

条件3

図3

床面高さ[㎝]

表1

250
200

条件3
条件1
条件2

150
100
50
0

14 18 22 26 30
窓際温度[℃]

局所平均空気齢分布[h]及び温度鉛直分布（３）CFD 解析による換気回数及び室温予測
Flow Designer 2020（アドバンスドナレッジ研究所）を用いて、CFD 解析を行った。表 2 に解析条件を示す。図 4 に解析空間を示し、表 3 に解析ケースを示す。全ケースにおいて、教室と廊下の間は欄間窓（開口位置②）を 4 箇所それぞれ 20 ㎝開放し、廊下と外部の間の腰窓（開口位置③）を
4 箇所それぞれ 15 ㎝開放した。開口位置①の窓の位置と開放幅をパラメータとし 8 条件を設定し59た。境界面に外部風の吹出及び吸込風速を一様に与えた。外部風速は 0，1，2，4m/s で計算を行った。

表3

Flow Designer2020
W:48m,H:30m,D:28.8m
W:7m*H:3m*D:9m=189m3
5℃
南
5m/s
1800m3/h
35℃
壁関数
1.2W/m･K
1.0W/m･K
Hybrid10-4
約2,000,000

AC

30m

解析ソフト
解析領域
教室容積
外気温度
風向
AC吹出流速AC吹出流量AC吹出温度
壁境界条件
外壁熱伝導率窓の熱伝導率
移流項差分
定常判定
メッシュ数

28,8m

解析条件

11.1m

表2

48m

48m

（1）立面図
図4（2）平面図
解析対象空間

解析ケース

ケース名
➀ーT
➀ーB
➁ーT
➁ーB
③ーT
③ーB
④ーT
④ーB

開口位置➀
欄間窓T
腰窓B
0.60(20*4)ｰｰ
0.60(12.5*4)
0.30(10*4)ｰｰ
0.30(6.25*4)
0.15(5*4)ｰｰ
0.15(6.25*2)
0.08(2.5*4)ｰｰ
0.08(3.13*2)

開口位置➁
欄間窓

開口位置③
腰窓

開口位置②
開口位置①

開口位置③

外部風

0.4(20*4)

0.6(15*4)
AC
教室*カッコ内は窓開け幅cm*窓数を表す。

解析対象教室のパース

図 5 に室換気回数の解析結果を示す。外部風速が比較的小さい条件においては腰窓を開放した方が大きな換気回数が得られるが、外部風速が大きくなるに従い欄間窓を開放したケースの換気回数の方が腰窓を開放したケースよりも大きくなる傾向が見られた。
図 6 に、FL+70cm,150cm 及び 250cm における 27 点の温度を平均した平均室温と FL+70cm における平面的に均等な 9 点の温度を平均した居住域平均温度の差を示す。同面積の条件では欄間窓を開放した方が腰窓を開放した条件よりも平均室温と居住域平均温度の差が大きく、上下温度分布が大きい結果となった。
図 7 に、欄間窓及び腰窓を開放した場合の換気回数及び内外温度差について、横軸に開口面積（開口幅）、縦軸に外部風速としたコンター図で示す。欄間窓では、外部風速が低い条件で、室内空気の流れ方向の逆転が起こると考えられ、換気回数、室内外温度差ともに若干不安定になるものの、外部風速と開口面積が大きくなるにつれて、得られる室の換気回数が大きくなる一方で、室内外温度差は小さくなる（室内温度が低下する）。そのため、これらの図を用いて、外部風速に応じて適切な窓開放幅を調整することで、温熱環境を快適に維持しながら換気量を確保することができると考えられる。
今回示した結果は、一例であり、建物内での教室の位置や開口部の形状・面積、冷暖房機器の位置や能力等が異なるため、建物によって換気回数、室内外温度差は異なると考えられる。今後は、これらをある程度一般化して簡易に予測できる資料の整備は必要であると考えられる。
60

➀ｰT

➀ｰB

➁ｰT

➁ｰB

9.00

③ｰT

③ｰB

6.00

④ｰT

12.00

0

④ｰB

3.00
0.00

0

1
2
3
4
外部風速[m/s]

0

2

4

1
2
3
4
外部風速[m/s]

8 10 12 14[h-1]6

4 (10)(20)

外部風速[m/s]

室換気回数[1/h]

15.00

(40)
8

3

10

2

1.5
1.0

16

0

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6室換気回数

室の換気回数

室内外温度差(1)欄間窓開放時

➀ｰT

➀ｰB

➁ｰT

➁ｰB

③ｰT

③ｰB

(50)

4(6.25)(12.5) (25)

④ｰB

(50)

(6.25)(12.5) (25)
8

10

④ｰT

0.5

8

3

6

14

12

10

4
2

2

20
1

18

16

22
0

24

0

0.0

0

0

1
2
3
4
外部風速[m/s](1)欄間窓開放時
図6

18

20
22
24

0

1

(2)腰窓開放時

外部風速[m/s]

平均室温‐居住域平均温度[℃]

2.0

10
12

3

2

0

図5

8

14

4
2

(80)

(40)

6

0

(1)欄間窓開放時

6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26[℃](10)(20)(80) 4012
3
外部風速[m/s]

4

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
開口面積[㎡]

室換気回数(2)腰窓開放時

室平均温度と居住域平均温度の差

00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
開口面積[㎡]

室内外温度差(2)腰窓開放時*カッコ内は開放窓の合計開口幅[㎝]を示す。

図7

外部風速及び開口面積から予測される室換気回数と内外温度差

参考文献
1) 文部科学省「学校の新しい生活様式」、2020.12
2) 学校保健統計調査、2020.3
3) 田島昌樹、井上貴之、大西裕治：換気測定のための在室者の二酸化炭素呼出量の推定、日本建築学会環境系論文集 第 81 巻 第 728 号、pp.885-892、2016.10
4) 田中俊祐、山中俊夫、甲谷寿史、桃井良尚、相良和伸、大森啓充、高山眞、田辺慎吾、田中規
敏、和田一樹、岡本尚：コーナーボイドを有する高層オフィスビルの自然換気性能に関する研究（その 5）新鮮外気の分配性状及び水平風力換気時と重力換気時の換気量比較、空気調和・
衛生工学大会学術講演会講演論文集、pp.137-140、2013.4

61

5. 関連する課題「感染対策としての換気」に関連する課題として、今後の展開が期待される本 WG 委員の研究成果を紹介する。
5.1 単一開口における自然換気量
5.1.1 背景
COVID-19 の世界的な感染拡大によって換気の重要性が高まっているが、単一開口における自然換気量に対する知見が足りなく、その計算法について整理しておく必要がある。
5.1.2 検討目的
本検討ではドア・窓などの単一開口から流出・流入される自然換気量の計算法について検討する。
特に、定常状態での計算法を纏めた上、非定常数値解析を用いて時々刻々変化する換気量の経時的変化を評価する。
5.1.3 単一開口における自然対流と定常状態での換気量計算法
単一開口における自然対流は図 1 に示すように冬期の場合、下部から冷たい外気が室内に流入し、上部から暖かい室内空気が外部へ流出され、熱損失を発生させる。単一開口における自然対流はEmswiler1)により異なる密度を持つ流体からの自然対流の基本原理と中性帯の原理が提案された以来、様々な研究が行っている。1962 年、Brown2)は単一開口における自然対流による換気量の計算に理想気体を基とし、下記の式(1)を提案した。

Q=

Cd
gH∆T
A�
�
3
T

(1)

ここに、Q [m3/s]は換気量、Cd [-]は流量係数、A [m2]は開口部面積、g [m/s2]は重力加速度、H [m]は開口部の高さ、T [ºC]は流体温度である。
その後、流体の粘性と熱の効果を考慮した数多くの実験、数値的研究が行われ、定常状態での換
気量計算法が改善されている。Brown3)は室内外圧力が同一で、中性帯が開口部の中央に位置すると仮定した下記の式(2)の数学モデルを提案した。
Q = 0.343A(gH)

0.5

ここに、b [m]は開口部の幅である。

ρ -ρ
� i o�
ρavg

0.5

b�1-0.498 � ��
H

(2)

Tamm4)は中性帯の高さを再計算し、式(2)のを改善した下記の式(3)の数学モデルを提案した。
ρ -ρ
� i o�
ρi

0.5

Q = 0.333A(gH)

0.5

�

2

1.5
0.333 �(3)

1+�ρo /ρi �

Fritzsche と Lilienblum5)はベイン風速計（vane anemometer）を用いた実測により、式(4)に示す補正
係数 Kf, L を追加し、Tamm が提案したモデルを改善した。
ρ -ρ
� i o�
ρi

0.5

Q = 0.333Kf, L A(gH)

0.5

62

�

2
1+�ρo /ρi �

1.5
0.333 �(4)

Kf, L =0.48+0.004(To -Ti )(5)Gosney と Olama は質量流量に関する係数を使ってモデルの係数を改良した。
6)ρ -ρ� i o�
ρi

0.5

Q = 0.221Kf, L A(gH)

0.5

�

2
1+�ρi /ρo �

1.5
0.333 �(6)

Pham と Oliver7)は換気量に修正係数を考慮することで式（7）に示すモデルを提案した。
ρ -ρ
� i o�
ρi

0.5

Q =0.226 A(gH)

0.5

�

0.5

2
1+�ρo /ρi �

0.333 �(7)

以上のことより、自然対流により発生する換気量は室内外温度差、開口部の高さと幅により変化
し、Pham と Oliver が提案した式(7)のモデルで単一開口の換気量を計算すると、開口からの熱損失は図 2 となる。これは室内外温度差が 10ºC の場合、高さ 3.0m、幅 1.2m の開口における損失熱量は

室外
(低温)
室内
(高温)
暖房
機器

図1

流入又は流出熱量 [kW]約 10kW となることを意味する。

35
30
25
20
15
10
5
0

H=3.0m, W=1.2m

H=2.0m, W=1.2m
0

開口における自然対流

図2

5
10
15
室内外温度差 [˚C]

20式（2）による損失熱量

5.1.4 非定常解析による単一開口からの換気量変化
室内の流体挙動は時々刻々変化するため、5.1.3 の定常状態で換気量計算法は計算誤差が発生する恐れがある。本項では非定常数値解析により、室内外温度差によって発生する熱損失がどのように変化するのか、定常状態換気量計算法とどの程度誤差があるのか定量的に検討する。
(1) 検討概要
図 3 に検討対象の数値解析モデル、表 1 に数値境界条件と検討ケースを示す。数値解析モデルは2.5(x) × 2.5(y) × 2.5(z) m の室内空間と 10.0(x) × 10.0(y) × 10.0 (z) m の室外空間で構成され、2.1(y) ×
0.8(z) m の開口部から流出される流出流量を計算する。乱流モデルは高レイノルズ数形 k-ε モデル、浮力はブシネスク近似を適用する。解析時間については非定常数値解析を基に、開口部が開いた状
態で 100 秒間の換気量変化を計算する。換気量の計算には室内初期濃度を 1 とし、濃度減衰法（式(8)、図 4 参照）で計算し、その結果を Pham と Oliver が提案した定常状態計算法と比較する。検討
ケースとしては室内温度を 20ºC に固定した上、室内温度差が 5, 10, 15, 20ºC となる計 4 ケースの検
討を行う。
Q=

V
C0
ln � �
Ct
t

(8)

63

ここに、t [s]は経過時間、V [m3]は室内体積、C0 [m3/m3]は初期室内濃度、Ct [m3/m3]は t 秒後の室内濃度である。

y10.0 m

x

C(t)
初期条件

z

Q
t秒経過

Door (H=2.1 m, W=0.8 m)
10.0 mIndoor(heating)
2.5 m
2.5 m

図3

Outdoor(cooling)
2.5 m

10.0 m

検討対象モデル
表 5.1.1

項

Cin 0 =1 Cout 0 =0

目

解析モデル

解析格子

条

図4

濃度減衰法による換気量

数値境界条件件

室内：2.5(x) × 2.5(y) × 2.5(z) m
室外：10.0(x) × 10.0(y) × 10.0(z) m
室内：50(x) × 50(y) × 50(z) ea
室外：80(x) × 75(y) × 80(z) ea

乱流モデル

Standard k-ε turbulence model

時間

Transient calculation (Courant number<1)

浮力Boussinesq approximation

分子拡散

1.6× 10-5 m2/s

濃度条件

室内：1，室外：0 (Passive scalar)

温度条件

室内：20 °C（固定）, 室外：0, 5, 10, 15 °C）

乱流強度

Turbulent intensity: 2%，Length scale: 0.07·b m(2) 検討結果
図 5 に室内外温度差による検討結果を示す。室内外温度差が 20ºC の場合（図 5(a)）に注目して見ると、換気量は初期状態から約 2~3 秒間急激に増加し、約 16~17 秒まで上昇する。その後、急激に減衰された上、約 20 秒から定常状態換気量計算法の結果に従う。これは外部から流入された気流により室内流動が定常状態になるまで急激な熱損失を起こることを意味する。室内外の温度差が小さくなるとその傾向は弱くなるが、単一開口からの熱損失は初期状態に大きく増加し、その後一定に維持されることが分かる。また、非定常数値解析で計算された換気量は定常状態での換気量計算との誤差が 10%以内であった。

64

1.0

0.8

CFD results

換気量 [m3 /s]

換気量 [m3 /s]

1.0

0.6
0.4
0.2

Theoretical value

0.0
0

20

40
60
Time [s]

0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0

80

40
60
Time [s]80(b) ΔT=15 ºC

1.0

1.0

0.8

0.8

換気量 [m3 /s]

換気量 [m3 /s](a) ΔT=20 ºC

20

0.6
0.4
0.2
0.0

0.6
0.4
0.2
0.0

0

20

40
60
Time [s]800(c) ΔT=10 ºC
図5

20

40
60
Time [s]80(d) ΔT=5 ºC

非定常解析による単一開口からの換気量の検討結果

参考文献
1) Emswiler J. E.: The Neutral Zone in Ventilation, ASHRAE Transactions 32, p.1-16, 1926.
2) Brown, W. G., Solvason, K. R.: Natural convection through rectangular opening in partitions - 1 Verticalpartitions, International Journal of Heat Mass Transfer, Vol. 5, p.859-868, 1962.
3) W. G. Brown, A. G. Wilson, and K. R. Solvason: Heat and moisture flow through openings by convection,
Journal of the American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers 5, p.49-54, 1963.
4) Tamm W.: Kalterveluste durch kuhlraumoffnungen, Kaltetechnik-Klimatisierung 18, p.142-144, 1996.
5) Fritzsche C., Lilienblum W.: Neue messengun zur bestimmung der kalterluste an kuhlraumturen,
Kaltetechnik-Klimatiserung 20, p.279-286, 1968.
6) Gosney W.B., Olama H.A.L.: Heat and enthalpy gains through cold room doorways, Proceedings of theInstitute of Refrigeration 72, p.31-41, 1975.
7) Pham Q.T., Oliver D.W.: Infiltration of air into cold stores, Proceedings of the 16th international Congressof Refrigeration 4, p.67-72, 1983.

65

5.2 マスク着用有無が呼気・吸気特性に及ぼす影響
5.2.1 背景
COVID-19 の世界的な感染拡大によって公共の場におけるマスクの着用が一般的となり、それに伴い長時間のマスク着用による息苦しさ（疲労感）や夏場のヒートストローク（熱中症）などの健康被害が問題化しつつある。これまでにもマスク着用が人体に及ぼす影響に関しては様々な研究がなされており、呼吸時の肺負荷増大や呼気の気流拡散の抑制 1)、CO2 摂取量の増加が引き起こす作
業性の低下 2)などが述べられている。
5.2.2 検討目的
図 1 にマスク着用有無による皮膚表面温度を示す。約 15 分間のマスク着用により、口元から首にかけて皮膚表面温度が 1ºC 程上昇した。このことから、マスク着用時に一部呼気が滞留してしまっていることが考えられ、同時に CO2 摂取量の増大や熱損失の減少などの問題が危惧される。そこで、このような問題に対する新たな室内環境制御法の確立を見据え、本検討ではマスク着用時の呼気・吸気特性の解明を目的とする。

2527(a) 非着用時
図1

29

31

(b) 着用時

33

35
[˚C ]

(c) 脱着直後マスク着用有無による皮膚表面温度

5.2.3 検討概要
マスク着用による在室者の呼気・吸気特性（流量、温度、CO2 濃度）への影響を把握するための被験者実験を行った。図 2 に実験概要、表 1 に実験条件、表 2 に実験ケース、図 3 に実験フローを示す。室内条件を一定に保った上で、安静時・運用時におけるマスク着用有無の計 4 ケースで実験を行った。各ケースで 1 段階目に呼吸流量、2 段階目に CO2 濃度・温度の計 2 段階の測定を行い、値が安定的に推移した 10 秒間について分析を行った。

66

(a) 実験風景
レギュレータ用
マウスピース

トラスデューサー

サンプリングチューブ
熱電対(b) 呼吸量測定(c) CO2 濃度・温度測定
図2

実験概要

表1

実験条件

室内条件

温湿度：23 ºC，55 %RH，CO2 濃度：600 ppm

走行速度

8 km/h服装

半袖 T シャツ，長ズボン
表2

実験ケース

Case 1

未着用 [安静時]

Case 2

未着用 [走行時]

Case 3

サージカルマスク着用 [安静時]Case 4

サージカルマスク着用 [走行時]

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

5 min

5 min

5 min

5 min 3 min

(6)

(7)

(8)

40 min

5 min 3 min( 1 ) 順応 ( 2 ) 呼吸量測定 [ 安静 ] ( 3 ) CO2濃度，温度測定[ 安静 ]( 4 ) 走行( 5 )呼吸量測定 [ 運動時 ] ( 6 ) 休息 ( 7 ) 走行 ( 8 ) CO2濃度，温度測定[ 運動時 ]

図3

実験フロー

5.2.4. 検討結果
(1) 呼吸量に関する検討
図 4 に呼吸流量の結果を示す。マスク着用時、通気抵抗の影響による微少時間での数値の変動が確認された。また、マスクの着用は呼吸量について大きな影響を及ぼさないことが確認された。こ67

れは、マスクによる通気抵抗を肺の負荷によって補うためだと考えられる。加えて、運動によって呼吸量は約 6 倍増加することも確認された。
(2) CO2 摂取量に関する検討
図 5 に呼気・吸気中の CO2 濃度の結果を示す。マスク着用時、マスク内の呼気滞留の影響により、呼気・吸気中の CO2 濃度は最大値、最小値ともに上昇することが確認された。続いて、呼吸流量と CO2 濃度の積算値から、一呼吸当たりの CO2 摂取量を算出した（図 6 に示す）。マスク着用有無による違いが顕著に見られ、分時 CO2 摂取量は Case 1 が 32.6 l/min、Case 3 が 112.1 l/min とな
り、Case 2 が 434.7 l/min、Case 4 が 947.3 l/min となり、マスク着用により安静時で 3.4 倍、運動時
で 2.2 倍増加することが確認された。マスク着用の有無に関わらず呼吸量が同等であることから、
この結果には CO2 濃度上昇が大きく寄与していると考えられる。
マスク着用

4,000

4,000

3,000

3,000

2,000

2,000

呼吸流量 [mL/s]

呼吸流量 [mL/s]

非着用

1,000
0
1,000

1,000
0
1,000

2,000

2,000

3,000

3,000

4,000
0

2.5

5

7.5

10

4,000

2.5

0

5
時間 [s]

時間 [s](a) 安静時(b) 運動時
図4

呼吸流量

非着用

マスク着用

CO2濃度 [ppm]80,00060,00040,00020,0000
0

2.5

5
時間 [s]

7.5

10(a) 安静時
図5(b) 運動時
呼気・吸気中の CO2 濃度

68

7.5

10

着用時［アンサンブル平均］
未着用時［アンサンブル平均］
着用時 [実測値]
未着用時 [実測値]

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

2.6

15
10
5

160
140
120
100
80
60
40
20

CO2摂取量 [mL/s]

CO2摂取量 [mL/s]

160
140
120
100
80
60
40
20

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

10
5
0

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

2.6

時間 [s]

時間 [s](a) 安静時(b) 運動時

図6

(3)

0.0
15

一呼吸当たりの CO2 摂取量

呼吸の熱損失に関する検討

図 7 に呼気・吸気温度の結果を示す。マスク着用時、マスク内で呼気が滞留し、吸気の際にその空気を一部吸い込むことで、呼気温度が上昇することが確認された。呼気・吸気相対湿度を温度との相似則によって求めることで、呼吸による熱損失を算出（表 3 参照）した。計算式 3)は以下の通りである。
Q̇ convection,lungs = ṁ air,lungs ∙Cp,air ∙(Texhale -Tambient )Q̇ latent,lungs = ṁ air,lungs ∙hfg ∙(Xexhale -Xambient )

(1)
(2)

ここで、Q̇ convection,lungs は顕熱損失 [W]、Q̇ latent,lungs は潜熱損失 [W]、ṁ air,lungs は吸気からの空気量 [kg/s]、Ċ p,air

は空気比熱 (1.005 [kJ/(kg·K)])、hfg は蒸発潜熱 [kJ/kg]、Texhale は呼気温度 [K]、Tambient は周囲の空気温度 [K]、Xexhale 呼気の絶対湿度 [kg/kg(DA)]、Xambient は周囲の絶対湿度 [kg/kg(DA)]である。
マスク着用

34
32
30
28
26
24
22

100
90
80
70
60
50
0

2.5

5
7.5
時間 [s]

室温

相対湿度 [%RH]

温度 [℃]℃非着用

10(a) 安静時(b) 運動時
図7

呼気・吸気温度表3

呼吸の熱損失ケース

呼吸の熱損失 [W]Case 1：未着用 [安静時]9.7

Case 2：未着用 [走行時]61.9Case 3：マスク着用 [安静時]5.7

Case 4：マスク着用 [走行時]

34.1

69

マスク着用によって呼吸の熱損失が安静時で 4.0W，運動時で 9.3W 減少した。人体の対流熱伝
達率 4)を考慮し，マスク着用でも快適性を維持するためには，在室者の代謝量に応じて室温を
1~2ºC 下げる必要がある。
参考文献
1) 笠原啓史，村上周三，加藤信介：マスク着用時の人体呼吸性状の CFD 解析（その 1）マスク内
外の流れ性状と肺への負荷の検討，日本建築学会学術講演梗概集，p.703-704，2004.
2) 三村凌央，近本智行：教室の学習環境と学習効果に関する研究（第 9 報）CO2 濃度変化及び温熱環境が作業性と生理心理量に及ぼす影響，空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集，p.169172，2018.
3) J.B. Cain, S.D. Livingstone, R.W. Nolan, and A.A. Keefe：Respiratory heat loss during work at various
ambient temperatures, Respiration Physiology, p.145-150, 1990.
4) 田辺新一：サーマルマネキンによる着衣・温熱環境分布の快適性評価に関する研究，デサント
スポーツ科学，Vol.16，p.199-208，1995.6.

70

5.3 単純な室及び教室における飛沫の拡散性状に関する数値シミュレーション
細菌やウイルスなどによる感染症は、飛沫・空気・接触感染が主な感染経路とされる。厚生労働省は、感染予防のためには換気によるウイルス等の濃度低減が重要であるとしている。「換気の悪い密閉空間」を改善するための換気量30[ｍ3/h・人]を満足すれば、ビル管理法における空気環境の基準に適合し、「換気の悪くない空間」と定義している1)。しかし、この換気量はCO2濃度1,000[ppm]を元に算出されており、室内の飛沫・空気感染防止に対する有効性は不明である。
本研究では、CFD解析(RANS※1) により、一辺が3.0[m]の単純な室及び小学校の教室を対象に、換気、空調、空気清浄機による飛沫(ウイルス粒子) の拡散性状の解析を行う。粒子が換気等で室内から排出・除去される割合を算出し、飛沫の排出・除去効果を定量的に評価することを目的とする。

5.3.1

単純な室における飛沫の拡散性状

図1に解析対象モデル、
表1に解析条件、図2に床置型空気清浄機 ※ ２ を示す。
滞在人員は2名とし、人体モデルAを感染者とする。
case1 は 天 井 の 換 気 口(100[mm]×500[mm]) か ら
鉛直方向に換気量60[m3/h]
で給排気を行う。case2 は
case1と同じ換気量で、床全面で給気、天井全面で排気を行う。case3、case4はcase1に空気清浄機を追加し、空気清浄機の風量は300[m/h]とする。case3は床置型、case4は天井カセッ
ト型(中央吸込、４方向吹出)の空気清浄機とし、吹出風向は、case3が上向きに75[°]、case4が下向きに45[°]とする。
表2に解析方法、図3に人体モデルを示す。RANS解
析には汎用数値流体解析
ソ フ ト STREAM ver.2020
を使用する。感染者は呼吸(呼出風速1.0[m/s]2))状態と
し 、 10[s] 毎 に 粒 径 が100[μm]と、10[μm]の飛沫
71

を口から空気中に発生させる。粒径が100[μm]の飛沫はすぐに沈降する為無視し、粒径10[μm](沈降速度0.003[m/s])の飛沫のみを対象とし濃度を算出する。飛沫の物性は水とし、壁表面における反発係数は1.0※３とする。飛沫発生からの時刻をtとし最初のt=0～600[s]の間は飛沫を10[s]毎に100個発
生させ、t=600～1,200[s]の間は発生を停止し、飛沫個数の減衰を解析する。
図4にcase1におけるt=590[s]※５の基準化濃度分
布※６(鉛直断面・室中央)を示す。case1では粒径が10[μm]の飛沫は、呼出された後、人体周辺の上昇気流により天井付近へ移動し、室全体に拡散する。590[s]での基準化濃度は、人体Aの呼気上部で1.0 以上と高く、人体B周辺では0.3程度である。
図5に各caseにおけるt=600[s]、1,200[s]の排出・除去率を示す。t=600[s]での排出・除去率は、case1、
case2で1.0[%]以下、t=1,200[s]での排出・除去率は、case1 で7.2[%]、case2で20.5[%]と極めて低い。換
気量が60[m3/h](30[m3/h・人])での飛沫の排出・除去率は極めて低く、換気方式による差は殆ど見られない。床置型の空気清浄機を設置したcase3の排出・除去率は、
t=600[s] で 58.9[%] 、 1,200[s] で86.3[%]、天井カセット型を設置したcase4の排出・除去率は、t=600[s]で 100[%]と極 め て良 好な 値 となる。
単純な室を対象とした今回の解析条件では、飛沫は人体の上昇気流によって室の上部へ移動するため空気清浄機の吸込口を天井に設けた方が排出・除去率が向上すると考えられる。特に冬季は換気による室温低下を防止する
為、空気清浄機の使用が有効であると考えられる。

5.3.2

教室における飛沫の拡散性状72

図6に解析対象モデル、表3に解析方法を示す。解析対象は小学校の一般的な教室とし、解析領域
は教室に廊下を含めた9.0[m](x)×9.6[m](y)×3.0[m](z)とする。滞在人員は生徒35名、教員1名の計36名とし、室中央の1名を感染者とする。人体及び飛沫の解析条件は図7に示す通りである。RANS解析に
は汎用数値流体解析ソフトSTREAM ver.2020を使用する。
表4に解析条件、図8に空調機※８の概要を示す。床置型空気清浄機は図2と同様とする。
caseA、caseBでは、給気は廊下側天井の給気口(500[m3/h]×2箇所)、排気は窓側天井の排気口(500[m3/h]×2箇所)から機械換気 ※ ７ で行う。caseBでは、空気清浄機を教員の隣に設置し、風量は600[m3/h]、吹出風向は上向きに生徒側へ75[°]とする。空調機は窓側に2台設置し、風量は780[m3/h]、
吹出風向は、暖房が下向きに45[°]、冷房は水平方向とする。caseA、Bでは等温(空調停止)、暖房、冷房の場合の解析を行う。
caseC、caseDでは教室の廊下側・窓側の開口部、廊下の開口部を開放し、自然換気を行った場合の解析を行う。今回の解析条件では、一般的な小学校を対象としており、外部風の鉛直プロファイ
ルは1/4乗則に従うものとし、軒高風速(z=12[m])を基準風速とする。対象教室は3階建ての2階(床面の高さ:z=4.2[m])とする。caseC、Dの解析は、等温で行う。まず建物モデル外壁面における風圧係数の算出を行う。算出した風圧係数を解析対象モデル(図5)の開口部に境界条件として与え室内の解析を行う。尚、風向は南とし、教室の外壁に垂直とする。外壁の窓・廊下の扉をcaseCでは全開、caseD
では1/4開とし、外部基準風速をそれぞれ1.0、3.0、5.0[m/s] とする。

図9に各caseにおけるt=600[s]、1,200[s]の排出・除去率を示す。
(1) 機械換気の場合:caseA-1の排出・除去率はt=600[s]で31[%]、t=1,200[s]で67[%]となる。1,200[s]での排出・除去率は空調を稼働したcaseA-2(暖房)で59[%]、caseA-3(冷房)で52[%]となり、caseA-1に比較して低い傾向がある。
(2) 機械換気+空気清浄機の場
合:caseB-1の排出・除去率は
t=600[s]で30[%]、t=1,200[s]で69[%]となり、caseA-1に比較して殆ど差はない。1,200[s]での排出・除去率はcaseB-2で73[%]、caseB-3で68[%]となり、caseA-2、caseA-3に比較
73

して若干高くなる。
(3) 自然換気の場合:caseC-1の排出・除去率はt=600[s]で73[%]、t=1,200[s]で95[%]となる。自然換気を行った場合、どのcaseでもt=1,200[s]での排出・除去率が90[%]程度となり、機械換気を行った場合に比較して排出・除去率が極めて高い。夏季は窓を開放することが飛沫の除去に極めて効果的である。
5.3.3 まとめ（１）単純な室における飛沫の拡散性状① 粒径が10[μm] の飛沫は、呼出された後、人体周辺の上昇気流により天井付近へ流れ、室全体に拡散する。
② 床置型の空気清浄機を設置したcase3の排出・除去率は、t=600[s]で58.9[%]、1,200[s]で86.3[%]、
天井カセット型を設置したcase4の排出・除去率は、t=600[s]で100[%]と極めて良好な値となる。
③ 単純な室を対象とした今回の解析条件では、飛沫は人体の上昇気流によって室の上部へ移動するため空気清浄機の吸込口を天井に設けた方が排出・除去率が向上すると考えられる。特に冬季は換気による室温低下を防止する為、空気清浄機の使用が有効であると考えられる。
（２）教室における飛沫の拡散性状① 天井の換気口により機械換気（換気量30m3/h・人）を行う場合の排出・除去率は、等温時ではt=600[s] で31[%]、t=1,200[s]で67[%]となる。
② 機械換気に加えて空気清浄機を床に設置した場合の排出・除去率は、等温時ではt=600[s]で30[%]、t=1,200[s]で69[%]となり、空気清浄機なしの場合と比較して殆ど差はない。
③ 窓を開放して自然換気を行った場合、どのcaseでも、t=1,200[s]での排出・除去率が90[%]程度となり、機械換気を行った場合に比較して排出・除去率が極めて高い。
注釈※１

レイノルズ平均モデル(Reynolds-Averaged Navier-Stokes simulations)を用いて解析する手法。

※２

今回の解析条件では、空気清浄機の飛沫除去率を100[%]とし、風量は単純な室で300[m3/h]、

教室で600[m3/h] とする。
※３

本研究では、換気による飛沫の排出率を算出するため、壁面に付着することで粒子が空気中から減少することがないように、壁面に到達した粒子は跳ね返るよう設定している。
※４

流量収支を合わせるため、単室は人体Bの口、教室は感染者の腹部に吸込部分を設けている。

※５

粒子発生の最終時刻。

※６

室内で発生するトレーサー量を換気量(単室:60[m3/h]、教室:1,000[m3/h])で除した値をどのcaseの換気量でも基準濃度とし、各点の濃度は基準濃度で除すことで基準化濃度として表す。今回の解析条件では、基準化濃度が1.0の時、飛沫の個数は単純な室で600[個/m3]、教室で36[個/m3] となる。
※７
※８

滞在人員(36 人)×30[m3/h・人]=1,080[m3/h] ≒ 1,000[m3/h] とし、換気回数は5.3[回/h]となる。

今回の解析条件では、空調機の飛沫除去率を0[%]とする。

参考文献
1) 厚生労働省「「換気の悪い密閉空間」を改善するための換気の方法」、2020年
2) 村上ら「PIV 風速計による人体呼吸域周辺の風速測定」、可視化情報学会誌、2001 年

74