ダクト（流れ）

ダクトは、暖房、換気、空調（HVAC）で空気を送り、排出するために使用される導管または通路です。必要な空気の流れには、たとえば、給気、還気、排気が含まれます。^[1]ダクトは通常、給気の一部として換気空気も送ります。そのため、空気ダクトは、許容できる室内空気質と温度的快適性を確保する1つの方法です。

ダクトシステムはダクトワークとも呼ばれます。ダクトシステムの計画（レイアウト）、サイズ設定、最適化、詳細化、および圧力損失の検出はダクト設計と呼ばれます。^[2]

ダクトは以下の材料から作ることができます。

亜鉛 メッキ軟鋼は、ダクトの製造に使用される標準的かつ最も一般的な材料です。この金属の亜鉛コーティングは錆を防ぎ、塗装コストを回避できるためです。断熱のため、金属ダクトは通常、表面加工されたグラスファイバーブランケット (ダクト ライナー) で裏打ちされるか、グラスファイバー ブランケット (ダクト ラップ) で外側を包まれます。必要な場合は、二重壁ダクトが使用されます。これは通常、内側に穴あきライナーがあり、外側の固体パイプの内側に 1 ～ 2 インチ (2.5 ～ 5 cm) のグラスファイバー断熱層が入っています。

長方形のダクトは、一般的に専門の金属工場で適したものに製造されます。取り扱いを容易にするため、ほとんどの場合、4 フィート (120 cm) のセクション (またはジョイント) で提供されます。円形ダクトは、連続スパイラル成形機を使用して製造されます。この機械では、適切な成形ダイを使用すれば、ほぼあらゆる直径の円形ダクトを、適切な長さで製造できますが、最も一般的な在庫サイズは 4 インチから 24 インチ (10 ～ 60 cm) の範囲で均一で、6 インチから 12 インチ (15 ～ 30 cm) が最も一般的に使用されています。在庫パイプは通常、10 フィート (300 cm) のジョイントで販売されています。また、住宅用途でよく使用される非スパイラル タイプのパイプの 5 フィート (150 cm) のジョイントも利用できます。

アルミ製ダクトは軽量で、設置も簡単です。また、カスタム形状や特殊形状のダクトも工場や現場で簡単に製作できます。

ダクト工事は、アルミ製プレ断熱パネルにダクトの輪郭を描くことから始まります。次に、部品は通常 45° に切断され、必要に応じて曲げてさまざまな継手 (エルボ、テーパーなど) を作成し、最後に接着剤で組み立てます。アルミ箔の外側の表面が切断されたすべての継ぎ目には、アルミテープが貼られます。さまざまな設置要件に合わせて、さまざまなフランジが用意されています。すべての内部ジョイントは、シーラントで密閉されます。

円形スパイラルダクトの製造にはアルミニウムも使用されますが、亜鉛メッキ鋼ほど一般的ではありません。

伝統的に、空気ダクトは金属板で作られ、最初に設置され、次に断熱材で覆われていました。今日では、金属板製造工場では、亜鉛メッキ鋼ダクトを製造し、設置前にダクト ラップで断熱するのが一般的です。ただし、硬質断熱パネルで製造されたダクトには、それ以上の断熱材は必要なく、1 つの手順で設置できます。ポリウレタン パネルとフェノール フォームパネルは両方とも、工場で両面にアルミニウム表面処理を施して製造されます。アルミ箔の厚さは、屋内使用の場合は 25 マイクロメートル、屋外使用またはより高い機械的特性が必要な場合は 200 マイクロメートルまでさまざまです。硬質ポリウレタン フォーム パネルにはさまざまなタイプがあり、その中には水と CO _{2 を使用して発泡プロセスを実現する水性パネルがあり、} CFC、HCFC、HFC、HCガスは使用しません。硬質ポリウレタン パネルまたはフェノール フォーム パネルのほとんどの製造業者は、前述のガスの代わりにペンタンを発泡剤として使用します。

硬質フェノール断熱ダクトシステムは、UL 181 安全規格のクラス 1 ^{[説明が必要]}エアダクトとして記載されています。

グラスファイバーダクトボードパネルは断熱材を内蔵し、内部表面が音を吸収するため、HVAC システムの静かな動作に役立ちます。

ダクトボードは、定規をガイドとして、特別に設計されたナイフをボードに沿ってスライドさせることで形成されます。ナイフは、ダクトボードの深さ全体を貫通しない 45 度の溝を自動的に切り取り、ヒンジとして機能する薄い部分を提供します。次に、ダクトボードを溝に沿って折り曲げて 90 度の折り目を作成し、製造業者が希望するサイズの長方形のダクトを作成します。次に、ダクトを外側に留めるステープルと、特殊なアルミニウムまたは同様の金属裏打ちテープで閉じます。

フレキシブルダクト（フレックスとも呼ばれる）は、通常、金属ワイヤコイルの上に柔軟なプラスチックを巻いてチューブ状に作られています。さまざまな構成があります。米国では、断熱材としては通常グラスウールが使用されていますが、オーストラリアなどの他の市場では、断熱材としてポリエステル繊維とグラスウールの両方が使用されています。断熱材の周囲には保護層があり、通常はポリエチレンまたは金属化PETで構成されています。通常、25 フィート（7.5 m）のダクトが 5 フィート（1.5 m）の長さに圧縮された箱の形で販売されています。直径は 4 インチ（10 cm）から 18 インチ（45 cm）までありますが、最もよく使用されるのは 6 インチから 12 インチ（15 cm から 30 cm）の均一サイズです。

フレキシブル ダクトは、給気口を固定ダクトに取り付けるのに非常に便利です。通常は長い結束バンドまたは金属バンド クラップで取り付けます。ただし、圧力損失は他のほとんどのタイプのダクトよりも高くなります。そのため、設計者と設置者は、設置長さ (配管) を短く (たとえば 15 フィート (5 m) 未満) に抑え、曲がりを最小限に抑えるようにします。フレキシブル ダクトのねじれは避ける必要があります。フレキシブル ダクト市場の中には、HVAC システムの戻り空気部分にフレキシブル ダクトを使用しないようにするところもありますが、フレキシブル ダクトは中程度の負圧に耐えることができます。UL181 テストでは、200 Pa の負圧が必要です。

システムでフレキシブルダクトを使用する場合は、ダクトをしっかりと引っ張って内径を完全に確保してください。これにより抵抗が減り、空気の流れと換気効率が向上します。曲がりやねじれはダクトを通る空気の流れに影響を与える可能性があるため、できる限り最小限に抑えてください。

フレキシブルダクトには、ポリウレタン (PU)、アルミニウムおよびアルミニウム絶縁、音響および長方形フレキシブルダクト、セミフレックスおよびコンビフレックスなど、いくつかの種類があります。

これは実際には空気分配装置であり、調整された空気の導管として意図されたものではありません。したがって、ファブリックダクトという用語はやや誤解を招きやすく、ファブリック空気分散システムの方がより明確な名前です。ただし、多くの場合、ハード ダクトの代わりに使用されるため、単にダクトとして認識されがちです。通常、ポリエステル素材で作られたファブリック ダクトは、従来のダクト システムよりも、特定のスペースで調整された空気をより均等に分配および混合できます。また、通気口やオリフィスを備えた製造も可能です。

布製ダクトは、シルクスクリーン印刷やその他の装飾のオプション付きで、さまざまな色、または多孔質（通気性）および非多孔質の布地で利用できます。どの布地が適切か（通気性があるかどうか）は、用途に断熱金属ダクトが必要かどうかを考慮して決定できます。必要な場合は、表面に結露が発生しにくい通気性のある布地が推奨されます。そのため、露点以下の空気が供給される場所に使用できます。湿気を除去する素材は、居住者にとってより健康的である可能性があります。また、抗菌剤で処理して細菌の増殖を抑制することもできます。多孔質素材は、ほこりやその他の空気中の汚染物質をはじくため、メンテナンスの必要性が少なくなる傾向があります。

50%以上のリサイクル素材で作られた生地も用意されており、グリーン製品として認定されています。この素材は難燃性でもあり、つまり生地は燃えますが、熱源が取り除かれると消えます。

布製ダクトは、天井や隠れた屋根裏スペースでの使用には適していません。ただし、上げ床用途向けの製品は入手可能です。布製ダクトは通常、他の従来のダクトよりも軽量であるため、建物の構造にかかる負担が少なくなります。重量が軽いため、設置も簡単です。

布製ダクトが機能するには、一定範囲以上の空気の流れと静圧が必要です。

PVCロープロファイルダクトは、スチール製ロープロファイルダクトのコスト効率に優れた代替品として開発されました。ロープロファイルダクトは、2005 年以来、アパートやホテルの換気に広く使用されています。ロープロファイルダクトの普及は、コスト削減のために天井空洞の空きスペースが減ったことにより、大幅に増加しました。2017年のグレンフェル タワー火災以来、非準拠の建築材料の発見が増加しており、多くの PVC ロープロファイルダクト製造業者は準拠の取得または維持に苦労しており、一部の建築プロジェクトでは、より高価なスチール製オプションの使用に頼らざるを得ませんでした。

天候にさらされる外部ダクトの仕上げには、アルミニウムまたはアルミニウム/亜鉛合金でコーティングされた鋼板、多層ラミネート、繊維強化ポリマー、またはその他の防水コーティングを使用できます。

ダクト自体の他に、完全なダクト システムには他の多くのコンポーネントが含まれています。

ダクト システムは、多くの場合、エア ハンドラーから始まります。エア ハンドラーのブロワーは大きな振動を発生することがあり、ダクト システムの広い領域がこの騒音と振動を建物の居住者に伝えます。これを回避するには、通常、エア ハンドラーの直前と直後のダクトに振動アイソレーター (フレキシブル セクション) を挿入します。これらのセクションのゴム引きキャンバスのような素材により、エア ハンドラーは振動しても、取り付けられたダクトに振動をあまり伝えません。同じフレキシブル セクションにより、ブロワーが作動してダクトに正圧が導入されたときに発生する騒音を軽減できます。

エアハンドラーの下流では、給気トランクダクトが分岐するのが一般的で、ディフューザー、グリル、レジスターなどの多数の個別の空気出口に空気を供給します。メインダクトが多数の補助分岐ダクトに分岐する設計になっている場合、テイクオフと呼ばれる継手によって、メインダクト内の流れの一部を各分岐ダクトに流すことができます。テイクオフは、メインダクトの壁に切り込まれた円形または長方形の開口部に取り付けることができます。テイクオフには通常、多数の小さな金属タブがあり、これを曲げてテイクオフをメインダクトに取り付けます。円形のバージョンは、スピンイン継手と呼ばれます。その他のテイクオフ設計では、スナップイン取り付け方法が使用され、密閉性を高めるために粘着性フォームガスケットが併用されることもあります。テイクオフの出口は、長方形、楕円形、または円形の分岐ダクトに接続されます。

ダクト、特に住宅のダクトでは、比較的薄い壁内で空気が垂直に流れるようにする必要があります。これらの垂直ダクトはスタックと呼ばれ、非常に幅広で比較的薄い長方形または楕円形のセクションで形成されます。スタックの下部では、スタック ブーツによって通常の大きな円形または長方形のダクトから薄い壁取り付けダクトへの移行が行われます。上部では、スタック ヘッドによって通常のダクトに戻る移行が行われ、レジスター ヘッドによって壁取り付けエア レジスターへの移行が行われます。

ダクト システムでは、システムのさまざまな部分への空気流量を調整する手段がしばしば必要になります。この機能は、ボリューム コントロール ダンパー (VCD。煙/防火ダンパーと混同しないでください) によって提供されます。各部屋に空気を拡散するレジスターまたはディフューザーで提供される調整に加えて、ダンパーはダクト自体に取り付けることができます。これらのダンパーは手動または自動です。ゾーン ダンパーは単純なシステムで自動制御を提供し、可変空気量(VAV) は高度なシステムで制御を可能にします。

煙ダンパーと防火ダンパーは、ダクトがファイアウォールまたは防火カーテンを通過するダクト内に設置されます。

煙ダンパーは、アクチュエータと呼ばれるモーターによって駆動されます。モーターに接続されたプローブがダクト内に設置され、部屋から排出された空気または部屋に供給されている空気、またはダクト内の他の場所にある煙を検出します。煙が検出されると、アクチュエータは手動で再度開くまで煙ダンパーを自動的に閉じます。

防火ダンパーは、防火壁の後のエリアの用途に応じて、防煙ダンパーと同じ場所に設置されます。防煙ダンパーとは異なり、防火ダンパーは電気系統によって作動しません (電気系統の故障で防煙ダンパーが閉まらなくなる場合に有利です)。垂直に取り付けられた防火ダンパーは重力で作動し、水平に取り付けられた防火ダンパーはバネで作動します。防火ダンパーの最も重要な機能は、機械的な可溶性リンクです。これは、指定された温度で溶けたり壊れたりする金属片です。これにより、ダンパーは (重力またはバネの力で) 閉じ、ダクトを効果的に密閉し、火を封じ込めて、燃焼に必要な空気を遮断します。

方向転換ベーンは、ダクト内の方向転換部（90° の方向転換など）に設置され、乱流や空気の流れの抵抗を最小限に抑えます。ベーンは空気を誘導し、方向転換に容易に追従できるようにします。

プレナムはHVAC システムの中央分配および収集ユニットです。戻りプレナムは、複数の大きな戻りグリル(通気口) またはベルマウスからの空気を中央エア ハンドラーに運びます。供給プレナムは、中央ユニットからの空気を、システムが暖房または冷房するように設計されている部屋に導きます。換気設計では、これらを慎重に計画する必要があります。^{[なぜ? ]}

シングルゾーン定風量システムでは通常、ターミナルユニットはありませんが、マルチゾーンシステムでは分岐ダクトにターミナルユニットが設置されていることがよくあります。通常、サーマルゾーンごとにターミナルユニットが 1 つあります。ターミナルユニットの種類には、VAVボックス (シングルまたはデュアルダクト)、ファン駆動のミキシングボックス (並列または直列配置)、および誘導ターミナルユニットがあります。ターミナルユニットには、加熱コイルまたは冷却コイルが含まれる場合もあります。

エアターミナルとは、給気口と戻り口または排気口のことです。給気口としてはディフューザーが最も一般的ですが、グリルや、住宅などの非常に小さな HVAC システムではレジスターも広く使用されています。戻り口または排気口のグリルは主に外観上の理由で使用されますが、空気フィルターが組み込まれているものもあり、フィルター戻り口として知られています。^[3]

米国環境保護庁（EPA）の見解は、「家庭内にアレルギーや原因不明の症状や病気にかかっている人がおらず、ダクト内部を目視検査してもダクトが大量の埃やカビで汚染されている兆候が見られない場合（カビ臭や目に見えるカビの繁殖がない）、ダクトの清掃はおそらく不要である」というものです。^{[4] [更新が必要] [疑わしい–議論]}

プロのダクト クリーナーによる徹底的なダクト クリーニングにより、ほこり、クモの巣、ゴミ、ペットの毛、ネズミの毛や糞、ペーパー クリップ、カルシウムの沈着物、子供のおもちゃなど、内部にたまったあらゆるものが除去されます。理想的には、クリーニング後に内部表面がピカピカに輝きます。断熱ファイバー グラス ダクト ライナーとダクト ボードは、特殊な非金属ブラシでクリーニングできます。布製ダクトは、一般的な家庭用電化製品を使用して洗浄または掃除機で掃除できます。

次の場合にはダクト システムの清掃が必要になることがあります。

• いつも以上に家具の掃き掃除やほこり取りをする必要があります。
• 掃除をした後でも、家中に目に見えるほこりが残っています。
• 睡眠後または睡眠中に、乗客は頭痛、鼻づまり、またはその他の副鼻腔の問題を経験します。
• 家の中の部屋には、通気口からの空気の流れがほとんどないか、まったくありません。
• 居住者は頻繁に病気になったり、通常よりもアレルギー症状が出たりします。
• 暖房やエアコンをオンにすると、カビ臭や古臭い臭いがします。
• 乗客は、疲労、頭痛、くしゃみ、鼻づまりまたは鼻水、イライラ、吐き気、目、鼻、喉の乾燥または灼熱感などの病気の兆候を経験しています。

商業施設では、ダクトの定期的な検査がいくつかの規格で推奨されています。ある規格では、供給ダクトを1～2年ごと、戻りダクトを1～2年ごと、空調ユニットを毎年検査することを推奨しています。^[5]別の規格では、内部ライニングされたダクトを毎年目視検査することを推奨しています。 ^[6]ダクトの清掃は、これらの検査結果に基づいて行う必要があります。

検査は通常、目視で行われ、水による損傷や生物の増殖がないか調べます。^{[5] [6] [7]}目視検査を数値的に検証する必要がある場合は、真空テスト(VT) または堆積物厚さテスト(DTT) を実行できます。NADCA 規格では、0.75 mg/100 m ²未満のダクトは清潔であるとみなされます。^[7]香港の規格では、供給ダクトと戻りダクトの表面堆積物制限が 1 g/m ^{2 、排気ダクトが 6 g/m 2}とされており、供給ダクトと戻りダクトの最大堆積物厚さは 60 μm、排気ダクトは 180 μm とされています。^[8]英国では、CIBSE規格 TM26 で、測定された細菌含有量が 10 cm ²あたり 29 コロニー形成単位 (CFU) を超える場合はダクトの清掃を推奨しています。汚染は10 CFU/cm ^{2未満では「低」、20 CFU/cm 2}までは「中」 、20 CFU/cm ²を超えると「高」に分類される。^[9]

空気圧とエアダクトの漏れが組み合わさると、HVACシステムのエネルギー損失につながる可能性があります。エアダクトの漏れを密閉すると、空気の漏れが減り、エネルギー効率が最適化され、建物への汚染物質の侵入が抑制されます。ダクトを密閉する前に、ダクト作業の外部静圧の合計と、機器が機器メーカーの仕様範囲内であるかどうかを確認することが不可欠です。そうでない場合、エネルギー使用量が増加し、機器のパフォーマンスが低下する可能性があります。

一般的に入手可能なダクト テープは、長期使用を意図したエア ダクト (金属、グラスファイバー、その他) には使用しないでください。ダクト テープと呼ばれる接着剤は、時間が経つと乾燥して剥がれます。より一般的なタイプのダクト シーラントは、ダクトを組み立てるときに継ぎ目にブラシで塗ったり、スプレーしたりする水性ペーストです。建築基準法と UL 規格では、特殊な耐火テープが求められており、多くの場合、ホイルの裏地と長持ちする接着剤が付いています。

特許取得済みのプロセスと特殊なシーラントを使用して、ダクト システム全体を内側から外側まで完全に密閉できる自動化技術が存在します。このダクト密閉方法は、商業建築や集合住宅の建設でよく使用されます。自動化ダクト密閉にはコストがかかるため、一般の住宅所有者が自宅で実施するのは現実的ではありません。

空気ダクトの漏れや性能低下の兆候には次のものがあります。

• 料金変動に比べて冬季と夏季の公共料金は平均を上回る
• 暖房や冷房が困難な空間や部屋
• 屋根裏、ガレージ、水漏れする床下、床下空間、暖房のない地下室などのダクトの位置。^[10]

ウィキメディア・コモンズには、ダクトワークに関連するメディアがあります。

• セントラル掃除機
• ダクト（産業排気）
• ダルシー摩擦係数
• 防火ダンパー
• 空調設備
• バスダクト
• 加圧ダクト
• レジスター（空調・暖房）
• 煙排出ダクト
• 全米板金・空調設備業者協会
• 統一機械コード

^[11]

• 空気拡散協議会フレキシブルダクト性能および設置基準、第 4 版、2003 年