ダクト静圧損失 計算ツール｜送風機選定と省エネ低圧損失設計

計算式と圧力の分類

基本式(ダルシー・ワイスバッハ)

直管損失 ΔPf = λ × (L/D) × (ρv²/2) [Pa]

局部損失 ΔPl = Σ(ζi) × (ρv²/2) [Pa]

合計静圧損失 ΔP = ΔPf + ΔPl

λ=摩擦係数(亜鉛鉄板0.02程度)、L=ダクト長さ(m)、D=水力等価直径(m)、ρ=空気密度(1.2 kg/m³ @20℃)、v=風速(m/s)、ζ=局部損失係数(エルボ0.3-0.5、分岐0.4-0.6、ダンパ0.2-1.5)。

簡易実務式

ΔP(実務) ≒ 単位長さ損失(Pa/m) × 相当長 L' + 局部損失

実務では亜鉛鉄板ダクト・標準風速時に「単位長さ損失1.0-1.5 Pa/m」を用い、直管相当長で計算する簡易式が SHASE-S 010・ダクト設計マニュアルで推奨されています。本ツールは詳細計算モードで、より正確な結果を返します。

送風機動力の推定

送風機軸動力 P [kW] = Q × ΔP / (60 × 1000 × η)

Q=風量(m³/min)、ΔP=全圧損失(Pa)、η=送風機効率(0.5-0.7)。送風機選定時は電動機出力に1.1-1.3の安全率を掛けます。

静圧・動圧・全圧の違い

送風機カタログや設計書に頻出する3つの圧力概念を整理します。

送風機性能表の「静圧」は吐出口の静圧値を意味し、ダクト系統の全損失に合致するよう選定します。動圧は吐出口で再獲得できるため、送風機選定時は静圧損失分のみで足ります。ただし高風速系統(15m/s以上)では動圧割合が無視できず、全圧ベースで選定するケースもあります。

用途別 推奨風速早見表

SHASE-S 010、ASHRAE Handbook、建築設備設計基準に基づく推奨風速です。過大風速は騒音・圧損増、過小風速はダクトサイズ過大・設置コスト増になるため、用途に応じた選定が重要です。

吹出口の直下風速(コアンダ効果考慮)は居住域(床上1.5m以下)で0.25 m/s以下が推奨されます(ISO 7730準拠)。

単位長さ摩擦損失早見表(亜鉛鉄板・空気20℃)

実務でよく使う「単位長さ損失(Pa/m)」の目安値。ダクト設計マニュアル(空気調和・衛生工学会)ムーディー線図ベース。

矩形ダクトの場合は「水力等価直径 De = 1.3×(a×b)^0.625 / (a+b)^0.25」で円形換算後に上記表を参照します。

局部損失係数(ζ)一覧

ダクト構成要素ごとの局部損失係数。ΔP = ζ × (ρv²/2) で計算します。値はSHASE-S 010・ASHRAE Handbookの標準値です。

ダクト材質と粗度

省エネ低圧損失設計

送風機動力は流量×圧力に比例するため、圧損10%削減で動力10%(=年間電気代10%)削減。以下の設計手法で低圧損設計を実現します。

低圧損設計の5原則

• 低風速化 — 主ダクトを8→6m/sに下げると圧損約40%減。ダクトサイズ増(20%)のコスト増を年間電気代削減で回収
• ミーターエルボの内案内羽根 — ζ 1.1→0.2で圧損80%減、単位10-20万円/箇所の投資で数年回収
• R/D=1.5以上のゆるやかエルボ — ζ 0.7→0.3で圧損57%減、寸法制約なければ最優先
• フレキシブルダクトの短距離化 — 末端2m以内に限定、それ以上はスパイラル化
• フィルタ差圧管理 — 定期清掃・交換で目詰まり圧損を初期値×1.5以内に維持

投資回収の例

10,000m³/h・年8,000時間運転の空調系統で、圧損を600Pa→400Paに削減した場合。動力削減=1.6kW、年間削減電力=12,800kWh、電気代削減=約38.4万円/年(30円/kWh)。追加投資300万円でも約8年で回収、機器寿命15-20年で十分ペイします。

業界での応用

よくある間違い・注意点

• 局部損失を無視・過小評価 — エルボ・分岐・ダンパ・フィルタで直管損失の何倍にもなります。「短い直管+多数の局部要素」の設計では局部が主要成分。曲がりの多い天井内ダクトは特に注意が必要です。
• 風速過大で騒音発生 — 15m/s超で明らかな気流音、20m/s以上で笛鳴り音発生の場合あり。オフィスNC-40以下、居室NC-35以下を騒音基準として設計してください。ISO 7730・SHASE基準を参照。
• フレキシブルダクトの長距離使用 — アルミ蛇腹の粗度が大きく、亜鉛鉄板の2-3倍の圧損。「末端2m以内」を守らないと予想外の風量不足になります。長距離はスパイラルダクトに置換必須。
• ダンパ調整不備で系統バランス崩壊 — 各枝ダクトのVAVダンパ・VDダンパ調整未実施で、風量分配が偏り、一部の吹出口から風が出ない・過剰の症状。試運転時の風量測定・調整(TAB作業)は必須。
• フィルタ差圧の経年増加を見込まない設計 — 初期圧損 250Pa のHEPAフィルタは目詰まりで倍増(500Pa)します。送風機静圧選定時に「初期+末期(2倍)」の中間値を採用するのが実務標準です。
• 矩形ダクトのアスペクト比 過大 — 縦横比1:1が理想、1:4を超えると局部乱流損失増。設置スペース都合でも1:3以内に抑えることが省エネ設計の原則です。
• 断熱不足で結露 — 冷房ダクト・厨房排気ダクトは結露で腐食・落下事故のリスク。グラスウール25-50mmの外装断熱、または内張ダクト採用で結露対策必須。JIS A 6301準拠。

関連する規格・法令

• SHASE-S 010(空気調和・衛生工学会規格) ― ダクト設計マニュアル。静圧計算・材料規定・施工基準の中核。空調設計者必携。
• 建築設備設計基準・同解説(国土交通省官庁営繕部) ― 公共建築のダクト設計基準。設計標準として広く民間でも参照。
• 建築基準法(換気設備・防火ダンパ) ― 居室換気必要風量、防火区画貫通部の防火ダンパ設置義務。
• 労働安全衛生法・関連規則 ― 有機溶剤中毒予防規則、粉じん障害防止規則、特化物障害予防規則。局所排気装置の設計・性能規定。
• JIS A 4009(空気調和及び換気設備用ダクトの構造) ― 亜鉛鉄板ダクトの板厚・接合方法・補強規定。
• JIS A 6301(吸音材料) ― グラスウール吸音率、内張ダクト材料の性能規定。
• ASHRAE Handbook HVAC Systems and Equipment ― 米国空調学会。世界標準的な設計マニュアル、局部損失係数の詳細一覧。
• SMACNA(米国板金・空調工事協会) HVAC Duct Construction Standards ― 板金ダクトの製作・施工の国際標準。
• 消防法(排煙設備・厨房排気) ― 排煙ダクト設計、厨房排気の防火ダンパ・グリスフィルタ規定。
• 省エネ法(建築物省エネ法) ― 一次エネルギー消費量算定、空調エネルギー削減の設計基準。

参考文献・公的資料

ダクト設計・送風機選定の詳細情報は、以下の公的機関・業界団体の資料を参照してください。

• 空気調和・衛生工学会(SHASE) ― SHASE-S 010・ダクト設計マニュアルの発行元。建築設備の学術団体。
• 国土交通省 官庁営繕 建築設備設計基準 ― 公共建築のダクト設計基準、標準仕様書。全国自治体・民間で広く採用。
• 厚生労働省 労働安全衛生法 ― 有機則・粉じん則・特化則、局所排気装置設計基準の一次情報。
• 中央労働災害防止協会 ― 局所排気装置設計計算例、労働衛生工学の実務資料。
• 日本産業機械工業会(JSIM) ― 送風機・圧縮機の技術規格、性能試験方法。
• ASHRAE(米国暖房・冷凍・空調学会) ― Handbook Series、世界標準的HVAC設計資料。
• SMACNA(米国板金・空調工事協会) ― HVAC Duct Construction Standards、板金ダクト製作の国際標準。
• 日本産業標準調査会(JISC) ― JIS A 4009・JIS B 8330等の公式検索。
• 資源エネルギー庁 省エネ法(建築物省エネ) ― 建築物のエネルギー消費性能基準、空調設備の省エネ計算。
• 日本冷凍空調工業会(JRAIA) ― 業務用エアコン・空調機器の業界統計、性能基準。

よくある質問（FAQ）

関連計算ツール