全熱交換器の仕組みと選定方法｜種類・熱交換効率・省エネ効果をわかりやすく解説
全熱交換器（ぜんねつこうかんき）は、換気の際に捨てていた熱を回収して省エネにつなげる装置です。空調負荷の削減・室内環境の改善の両面で効果があり、オフィスビル・病院・ホテルなど多くの建物で採用されています。この記事では全熱交換器の仕組み・種類・選定方法をわかりやすく解説します。
全熱交換器とは
通常の換気では、室内の空調済み空気（暖房・冷房した空気）をそのまま屋外へ排出し、外気をそのまま取り入れます。これにより空調エネルギーが無駄になります。
全熱交換器は、排気と給気の間で「温度（顕熱）」と「湿度（潜熱）」の両方を同時に交換する装置です。これにより外気を室内温度・湿度に近い状態に調整してから取り入れるため、空調負荷を大幅に削減できます。
顕熱交換器：温度のみ回収
全熱交換器：温度＋湿度を同時回収 → より高い省エネ効果
全熱交換器の仕組み
全熱交換器の中心部には全熱交換素子（エレメント）があります。排気と給気が素子を通過する際に、熱と水分（湿気）が移動することで熱回収が行われます。
- 冬季：暖かい排気から冷たい外気へ熱・湿気を移動 → 室内への冷たい外気侵入を抑制
- 夏季：冷えた排気から暑い外気へ熱を移動（外気の熱を排気側へ逃がす） → 室内への熱・湿気侵入を抑制
全熱交換器の種類
| 種類 | 特徴 | 主な用途 |
|---|---|---|
| ロータリー式（回転型） | 回転するハニカム状素子で熱交換。熱交換効率が高い（70〜85%） | 大型空調機組込み・工場・大規模施設 |
| 静止型（固定板式） | 固定した素子で熱交換。構造がシンプルで保守しやすい | 住宅・小〜中規模ビル・天井カセット型 |
住宅・小規模ビルでは天井埋込型の静止型が主流で、ダイキン・三菱電機・パナソニックなど各社から製品がラインナップされています。
全熱交換器の選定方法
① 必要換気量の算出
まず対象室の必要換気量（m³/h）を算出します。建築基準法のシックハウス対策（0.5回/h）や用途別換気回数基準に基づいて計算します。
② 熱交換効率の確認
全熱交換器の性能を表す指標が全熱交換効率（η）です。一般的な製品で60〜75%、高性能品で80%以上のものがあります。
Q：風量（m³/h）、ρ：空気密度（1.2 kg/m³）、Cp：比熱（1.006 kJ/kg・K）
ΔT：内外温度差（K）、η：全熱交換効率
③ 機種選定のポイント
| 確認項目 | 内容 |
|---|---|
| 風量（m³/h） | 必要換気量以上の機種を選ぶ |
| 全熱交換効率 | 高いほど省エネ（60%以上が目安） |
| 静圧（Pa） | ダクト抵抗に見合った静圧性能 |
| 外形寸法・天井高 | 設置スペースとの整合確認 |
| バイパス機能 | 中間期（春・秋）に熱交換をバイパスできるか |
全熱交換器の省エネ効果
換気による空調負荷は建物全体の10〜30%を占めることがあります。全熱交換器を設置することで、この換気負荷を効率60〜75%分削減できます。PAL*（外皮平均日射熱取得率）やBEI（建築物エネルギー消費量比）の改善にも貢献するため、省エネ基準への適合を求められる建物では採用が推奨されます。
まとめ
- 全熱交換器は換気の排気から温度と湿度の両方を回収する装置
- 種類はロータリー式（大型向け）と静止型（小〜中規模向け）の2種類が主流
- 選定では必要換気量・熱交換効率・静圧・バイパス機能を確認する
- 換気による空調負荷を60〜75%削減でき、省エネ基準対応にも有効
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