空調・換気による感染防止

　従来の気流のシミュレーション方法には、一般に、風洞実験と、気流解析（CFD：Computational Fluid Dynamics / 数値流体力学）によるものがあります。

• 風洞実験

　縮小した模型を作成し、実験室内で実際に風を起こし、風の影響を検証します。
大掛かりとなりますが、得られるデータに信頼性が高く、条件を変更しながらの多角的な検証が可能となります。

• 気流解析

　コンピューターを用いて解析を行うものですが、計算方法自体が完全に確立されておらず、近似的なシミュレーションとなります。
風洞実験ほど正確ではありませんが、コンピューター上の計算で完結できるため、より低コストで簡易にシミュレーションを行うことができます。
とはいえ、建築分野では超高層ビルの気流解析等に用いられるものであり、特殊なケースを除き、小規模な建築物や内装工事に用いられることはほとんどありません。

　風洞実験と気流解析は、それぞれ一長一短のため、多くの場合、組み合わせて行われます。
　しかしながら、気流解析の建築分野での利用は、主に強風による構造や周囲への影響等を評価するものであり、人体の発熱や自然対流等、変動する多くの要因が重要となる室内の繊細な気流解析は、そもそも条件の仮定自体が困難で信頼性が低くなるものと考えられます。
　さらに、ほとんどの場合において、室内空間におけるコロナウィルスの空気感染防止の為の検証には、いずれの方法も高コストとなり過ぎるかと思います。（中国の建築設計事務所がCFDによる気流感染シミュレーションを行っているそうですが）
　また、最初から実験・検証しながら計画・設計を進めていくのは合理的ではないため、次項に示すような手法により、設計や検証・検査を行うことを薦めます。

　決まった方法があるわけではありませんが、具体的に設計・計画や検証・検査を行う方法について紹介します。

現在の技術やリソースで実施可能な方法

1. 設計・計画段階

　既設の条件を調査・整理し（改修の場合）、気流アレンジメント等の視点を活用し、適切な構成を採用または構築することにより、効果的かつ合理的に感染防止が可能となる設計を行います。

　気流は、後述する方法により可視化することで、振る舞いを検証することができます。
しかしながら、設計段階においては、室内の構成や設備等の条件による気流の振る舞いを予測する、設計者の能力やセンスが重要となります。
　空調換気設備や気流に関して勉強・研究することにより、必要な見識を習得し、しょくにん的なカンを手に入れることで、手戻りのない、効果的な設計が可能となります。このため、設備や気流についての勉強会や研修の開催も有効かと考えております。

　さらに、計算や数値基準等を示すことにより、一定程度の有効性を担保する方法も考えられます。

　このように、設計者の技量により設計し、そのまま施工することもできますが、大規模な空間などの場合は、CFDによる検証を併用することで、リスクを抑えて合理的に設計することができるかも知れません。

　いずれの場合も、設計段階では、正確に気流を予測できないため、また、使用時の条件は変化するため、余裕を見込んだり安全側に考えることが必要と考えます。

　尚、感染防止対策は当然重要ですが、冷暖房効果等を発揮できないと、空調自体が意味を成しませんので、これらを両立させる効果的な設計を心掛けることが大切です。
また、省エネ上、多くの場合で従来より条件が厳しくなるため、熱交換器を導入する等の配慮をすることが重要です。

　その他、建築基準法による内装制限・消防法・条例等、法令への適合が必要となります。行政機関への届出や立会検査等が必要となる場合もありますので、ご注意下さい。

2. 検査・確認段階

　気流アレンジメントや置換空調とした場合、水蒸気発生装置や線香等を用いて気流をトレースすることができます。
これらにより水蒸気や煙を発生させ、気流を可視化し、逆流したり拡散して空気感染を起こさないことを確認します。

　計画通りの必要な気流を得られない場合、パーティション等の調整や風量の調整等、条件を修正し、フィードバックを繰り返します。



巻き返した気流により空気感染を引き起こす可能性がある場合

　さらに、当該施設の運用時には、物品、使用人員、室内のPC等による発熱、窓際ペリメーターゾーンの外皮負荷等、検査・確認時とは条件が変化します。このため、一定程度の条件の変化を吸収可能な余裕を見込むことが肝要となります。
気流の検査・確認時は、人の位置や動作等、複合的に条件を変化させながら気流を確認することも大切です。

　尚、煙感知器が設置された室での検査・確認の際は、いずれを用いた場合も、あらかじめ養生しておくなど、発報しないように対策をしておく必要があります。また、煙を用いる場合、火気に注意しましょう。

※現在、CO2センサーを用いて炭酸ガスの濃度を測定することにより、呼気の濃度を予測する方法が提示されています。
呼気の濃度は、換気量の不足のバロメーターとなりますが、気流アレンジメントにおいても、気流による汚染空気の排出状況の確認に用いることができます。

IoT技術の一般化により可能となる方法

　CFD（コンピュータによる気流解析）の導入が容易になった場合、計画対象となる屋内空間の家具や什器等の配置を含めた3Dデータ化と併せることにより、容易に気流のシミュレーションや設計・計画の検討ができるようになるものと考えられます。

　上述のように、現在のところ、CFDは気楽に利用できるほど一般化しておりませんが、コロナウィルス感染防止という非常に強い社会的ニーズを背景に開発が促進されると、個人レベルであっても容易に導入可能となるかも知れません。

　既存の室内空間を3Dデータ化する方法については、現在、既にiPad等を用いて室内空間の形状をスキャンするアプリや技術が存在しています。

　これらにより、室内空間の形状をスキャンし得られた3Dデータに新たにパーティション等を追加するなど加工し、さらに人や熱の発生源を配置し、シミュレーションする対象の条件を設定します。
　個人レベルでこれらのシステムが導入可能となることにより、複合的に条件を変更しながら検証し、シミュレーション結果のフィードバックを繰り返すことができるようになり、一定程度の信頼性の高いシミュレーションが可能となるものと思われます。
　しかしながら、それでもやはり室内環境においては、対流等の多数の要因が相対的に大きな影響を及ぼすため、適用は、空調換気により大きな風量や風速を作り出す場合などに限られるのではないかと想像します。

↑ PAGE TOP