暖房、換気、空調

暖房、換気、空調( HVAC ) は、さまざまな技術を使用して密閉空間の温度、湿度、空気の純度を制御します。その目的は、温熱的快適性と許容できる室内空気質を提供することです。 HVAC システム設計は、熱力学、流体力学、熱伝達の原理に基づく機械工学のサブ分野です。この分野の略語には、HVAC&RやHVACRのように「冷凍」が追加されることもありますが、 HACRのように「換気」が省略されることもあります(HACR 定格の回路ブレーカーの指定など)。

HVAC は、戸建て住宅、アパート、ホテル、高齢者施設などの住宅構造、高層ビルや病院などの中規模から大規模の工業ビルやオフィスビル、自動車、電車、飛行機、船、潜水艦などの乗り物、そして屋外からの新鮮な空気を利用して温度と湿度に関して 安全で健康的な建物の状態が調整される海洋環境において重要な役割を果たします。

換気（HVAC の「V」）は、あらゆる空間の空気を交換または入れ替えて、室内の空気の質を高めるプロセスであり、温度調節、酸素補給、湿気、臭気、煙、熱、ほこり、空中細菌、二酸化炭素、その他のガスの除去が含まれます。換気は、不快な臭いや過剰な湿気を除去し、外気を導入し、建物の内部の空気を循環させ、内部の空気の停滞を防ぎます。建物の換気方法は、機械的/強制的タイプと自然タイプに分けられます。^[1]

暖房、換気、空調の3つの主要機能は相互に関連しており、特に、合理的な設置、運用、保守コスト内で快適な温熱環境と許容できる室内空気質を提供する必要があります。 HVACシステムは、家庭用と商業用の両方の環境で使用できます。 HVACシステムは換気を提供し、空間間の圧力関係を維持します。 空間から空気を送り出す手段と空間から空気を除去する手段は、室内空気分配と呼ばれます。^[2]

現代の建物では、これらの機能の設計、設置、制御システムは、1 つ以上の HVAC システムに統合されています。非常に小さな建物の場合、請負業者は通常、必要なシステムの容量とタイプを見積もり、適切な冷媒とさまざまな必要なコンポーネントを選択してシステムを設計します。より大きな建物の場合、建物サービス デザイナー、機械エンジニア、または建物サービスエンジニアが HVAC システムを分析、設計、指定します。専門の機械請負業者とサプライヤーが、システムを製造、設置、試運転します。通常、建物の規模に関係なく、建築許可と設備のコード準拠検査が必要です。

HVAC は個々の建物または他の密閉空間 ( NORAD の地下本部など) で実行されますが、関係する機器は、大規模な地域暖房(DH) または地域冷房(DC) ネットワーク、または複合 DHC ネットワークの延長である場合もあります。このような場合、運用と保守の側面は簡素化され、消費されたエネルギー、および場合によっては大規模なシステムに戻されるエネルギーに対して課金するために計測が必要になります。たとえば、ある時点で 1 つの建物が冷水を空調に使用し、戻ってきた温水が別の建物の暖房、または DHC ネットワークの暖房部分全体に使用されている場合があります (温度を上げるためにエネルギーが追加される可能性が高い)。^{[3] [4] [5]}

HVACを大規模なネットワーク上に構築すると、太陽熱、^{[6] [7] [8]}冬の寒さ、^{[9] [10]一部の地域での}湖や海水によるフリークーリングの冷却能力、季節的な熱エネルギー貯蔵の有効化機能など、再生可能エネルギー源を利用することで、個々の建物では実現できないことが多い規模の経済を実現できます。 HVACシステムに使用できる自然の資源を利用することで、環境に大きな違いをもたらし、さまざまな方法を使用する知識を広げるのに役立ちます。

HVACは、ニコライ・リボフ、マイケル・ファラデー、ローラ・C・カーペンター、ウィリス・キャリアー、エドウィン・ルード、ルーベン・トレイン、ジェームズ・ジュール、ウィリアム・ランキン、サディ・カルノー、アリス・パーカーなど多くの人々による発明と発見に基づいています。^[11]

この期間に複数の発明が行われ、1902年にアルフレッド・ウルフ（Cooper、2003）がニューヨーク証券取引所向けに設計した最初の快適な空調システムが登場した。また、同年、ウィリス・キャリア社がサケッツ・ウィルヘムズ印刷会社にプロセス空調ユニットを装備した。コイン・カレッジは1899年にHVACのトレーニングを提供する最初の学校となった。^[12]最初の住宅用空調は1914年までに設置され、1950年代までには「住宅用空調の普及」が進んだ。^[13]

HVAC システムのコンポーネントの発明は産業革命と並行して行われ、近代化、効率性の向上、システム制御の新しい方法が世界中の企業や発明家によって絶えず導入されています。

ヒーターは、建物に熱（暖かさ）を発生させることを目的とした機器です。これは、セントラル ヒーティングによって行うことができます。このようなシステムには、ボイラー、炉、またはヒート ポンプが含まれており、家庭の炉室や大きな建物の機械室など、中央の場所にある水、蒸気、または空気を加熱します。熱は、対流、伝導、または放射によって伝達されます。スペース ヒーターは、単一の部屋を暖めるために使用され、単一のユニットのみで構成されています。

ヒーターは、固体燃料、液体、ガスなど、さまざまな種類の燃料に使用できます。別の種類の熱源は電気で、通常は高抵抗線で構成されたリボンを加熱します (ニクロムを参照)。この原理は、ベースボード ヒーターやポータブル ヒーターにも使用されます。電気ヒーターは、ヒート ポンプ システムのバックアップまたは補助熱としてよく使用されます。

ヒートポンプは1950年代に日本と米国で人気を博しました。^{[14]ヒートポンプは、環境空気、建物からの排気、地面など、}さまざまな熱源から熱を取り出すことができます。ヒートポンプは、建物の外部の熱を内部の空気に移動させます。当初、ヒートポンプHVACシステムは温暖な気候でのみ使用されていましたが、低温での動作の改善と住宅の効率化による負荷の軽減により、寒冷な気候でも人気が高まっています。また、逆方向に動作して室内を冷やすこともできます。

加熱された水または蒸気の場合、熱を部屋に運ぶために配管が使用されます。ほとんどの最新の温水ボイラー暖房システムには、循環ポンプがあり、温水を配管システムを通じて移動させます (古い重力給水システムとは対照的です)。熱は、ラジエーター、温水コイル (ハイドロエア)、またはその他の熱交換器を使用して周囲の空気に伝達されます。ラジエーターは壁に取り付けることも、床内に設置して床暖房を生成することもできます。

水を熱伝達媒体として使用する方法はハイドロニックと呼ばれます。加熱された水は補助熱交換器に供給され、入浴や洗濯用の温水を供給することもできます。

温風システムは、給気ダクトシステムを通じて加熱された空気を分配し、金属またはグラスファイバーダクトを通じて空気を戻します。多くのシステムでは、同じダクトを使用して、空調用の蒸発器コイルで冷却された空気を分配します。通常、空気供給は、ほこりや花粉粒子を除去するためにエアフィルター^{[疑わしい–議論]}でろ過されます。^[15]

室内暖房として炉、スペースヒーター、ボイラーを使用すると、不完全燃焼が起こり、一酸化炭素、窒素酸化物、ホルムアルデヒド、揮発性有機化合物、その他の燃焼副産物が排出される可能性があります。不完全燃焼は酸素が不足しているときに起こります。入力はさまざまな汚染物質を含む燃料であり、出力は有害な副産物であり、最も危険なのは一酸化炭素です。一酸化炭素は無味無臭のガスで、深刻な健康被害をもたらします。^[16]

適切な換気がなければ、一酸化炭素は 1000 ppm (0.1%) の濃度で致死的となる可能性がある。しかし、数百 ppm では、一酸化炭素にさらされると頭痛、疲労、吐き気、嘔吐を引き起こす。一酸化炭素は血液中のヘモグロビンと結合してカルボキシヘモグロビンを形成し、血液の酸素運搬能力を低下させる。一酸化炭素への曝露に関連する主な健康上の懸念は、心血管系および神経行動への影響である。一酸化炭素は動脈硬化 (動脈硬化) を引き起こす可能性があり、心臓発作を引き起こす可能性もある。神経学的には、一酸化炭素への曝露により、手と目の協調、警戒、継続的なパフォーマンスが低下します。また、時間の識別にも影響する可能性がある。^[17]

換気とは、温度を制御したり、湿気、臭気、煙、熱、ほこり、空中浮遊細菌、二酸化炭素などを除去したり、酸素を補充したりするために、あらゆる空間の空気を入れ替えるプロセスです。換気は、有害な汚染物質の蓄積を防ぎ、新鮮な空気の循環を確保することで、健康的な室内環境を維持する上で重要な役割を果たします。建物の設計や空気の質のニーズに応じて、窓からの自然換気や機械換気システムなど、さまざまな方法を使用できます。換気は、多くの場合、建物の屋内空間に外気を意図的に送り込むことを指します。これは、建物内で許容できる室内空気の質を維持するための最も重要な要素の 1 つです。

換気は良好な室内空気質を維持するために不可欠な要素ですが、それだけでは十分ではありません。^[18]換気の性能を向上させるには、屋内と屋外の両方の空気質パラメータを明確に理解する必要があります... ^{[19]屋外の}汚染により室内の空気質が悪化するシナリオでは、ろ過などの他の処理装置も必要になる場合があります。^[20]

建物の換気方法は、機械的/強制換気と自然換気に分けられます。^[21]

機械的または強制的な換気は、エアハンドラー(AHU) によって提供され、室内の空気の質を制御するために使用されます。過剰な湿気、臭気、汚染物質は、多くの場合、希釈または外気との置換によって制御できます。ただし、湿度の高い気候では、換気空気から過剰な水分を除去するために、より多くのエネルギーが必要になります。

キッチンやバスルームには通常、臭気や湿度を制御するための機械式排気装置があります。このようなシステムの設計要素には、流量 (ファンの速度と排気口のサイズの関数) と騒音レベルが含まれます。ダイレクト ドライブファンは多くの用途に使用でき、メンテナンスの必要性を軽減できます。

夏には、天井ファンや卓上/床置きファンが室内の空気を循環させ、居住者の皮膚の汗の蒸発を促進して体感温度を下げます。熱い空気は上昇するため、冬には天井ファンを使用して暖かい成層空気を天井から床に循環させ、部屋を暖かく保つことができます。

自然換気とは、ファンやその他の機械システムを使わずに、建物を外気で換気することです。スペースが狭く、建築上許される場合には、開閉可能な窓、ルーバー、トリクルベントなどを介して行うことができます。ASHRAEは、自然換気を、開いた窓、ドア、グリル、その他の計画された建物外壁の 貫通部を通る空気の流れ、および自然または人工的に生成された圧力差によって駆動されるものと定義しています。^[1]

自然換気戦略には、建物の反対側の風圧差を利用する交差換気も含まれます。窓や通気口などの開口部を反対側の壁に戦略的に配置することで、空気が空間を通り抜け、冷却と換気が向上します。交差換気は、建物内に空気の流れが妨げられることなく明瞭である場合に最も効果的です。

より複雑な方式では、暖かい空気が上昇して高い建物の開口部から外に流れ出るため (煙突効果)、低い建物の開口部に冷たい外気が引き込まれます。自然換気方式ではエネルギーをほとんど使用しませんが、快適さを確保するために注意が必要です。温暖または湿度の高い気候では、自然換気のみで温度的快適さを維持することは不可能な場合があります。バックアップまたは補助として、空調システムが使用されます。エアサイドエコノマイザーも外気を使用して空間を調整しますが、ファン、ダクト、ダンパー、および制御システムを使用して、適切な場合に冷たい外気を導入および分配します。

自然換気の重要な要素は、換気率または1時間あたりの換気回数です。これは、1時間あたりの換気回数を空間の容積で割ったものです。たとえば、1時間あたり6回の換気回数は、空間の容積に等しい量の新しい空気が10分ごとに追加されることを意味します。人間の快適さのためには、1時間あたり最低4回の換気が一般的ですが、倉庫では2回だけの場合もあります。換気率が高すぎると、 1時間あたり数千回の換気がある風洞のように、不快になる可能性があります。最も高い換気率は、混雑したスペース、バー、ナイトクラブ、業務用厨房で、1時間あたり約30～50回の換気です。^[22]

室内の圧力は、室外に対して正圧または負圧になることがあります。正圧は、排気される空気よりも供給される空気が多い場合に発生し、外部の汚染物質の浸入を減らすためによく使用されます。^[23]

自然換気^[24]は、結核、風邪、インフルエンザ、髄膜炎、COVID-19 などの空気感染性疾患の拡散を抑える重要な要素です。ドアや窓を開けることは、自然換気を最大限に高める良い方法であり、費用がかかりメンテナンスが必要な機械システムよりも空気感染のリスクを大幅に低減します。天井が高く大きな窓がある昔ながらの臨床エリアは、最大の保護を提供します。自然換気は費用がかからずメンテナンスも不要で、特に結核や施設内結核感染の負担が最も大きい、資源が限られた環境や熱帯気候に適しています。呼吸器の隔離が困難で気候が許す環境では、空気感染のリスクを減らすために窓やドアを開ける必要があります。自然換気はメンテナンスがほとんど必要なく、安価です。^[25]

気候のせいで、自然換気は多くのインフラでは実用的ではありません。つまり、施設には効果的な機械換気システムや、天井レベル UV または FAR UV 換気システムを設置する必要があります。

換気は、1時間あたりの換気回数（ACH）で測定されます。2023年現在、CDCはすべてのスペースで最低5 ACHを確保することを推奨しています。^[26]空気感染が発生する病室の場合、CDCは最低12 ACHを推奨しています。^[27]施設の換気における課題は、一般の人々の認識不足、^{[28] [29]}政府の監督の不十分さ、快適レベルに基づいた建築基準の不備、システムの運用の不備、メンテナンスの不備、透明性の欠如です。^[30]

UVC（紫外線殺菌照射）は、現代のエアコンに使用されている機能で、内蔵のLED紫外線ライトを使用して蒸発器全体に穏やかな光を照射し、空気中のウイルス、細菌、真菌を減らします。クロスフローファンが室内の空気を循環させると、ウイルスは殺菌モジュールの照射範囲に誘導され、即座に不活性化されます。^[31]

空調システム、または独立型エアコンは、建物全体または一部の冷却や湿度制御を行います。空調設備のある建物では、窓が密閉されていることがよくあります。これは、開いている窓は、一定の室内空気状態を維持することを目的としたシステムに逆らうためです。屋外では、新鮮な空気が通常、通気口から混合空気室に吸い込まれ、空間の戻り空気と混合されます。次に、混合空気は、空気が冷却される屋内または屋外の熱交換器セクションに入り、その後、正圧を作り出す空間に導かれます。戻り空気のうち新鮮な空気の割合は、通常、この通気口の開度を調整することで操作できます。一般的な新鮮な空気の取り込みは、供給空気全体の約 10% です。^{[引用が必要]}

空調と冷蔵は、熱を除去することによって行われます。熱は、放射、対流、伝導によって除去できます。熱伝達媒体は、水、空気、氷、化学物質などの冷凍システムであり、冷媒と呼ばれます。冷媒は、コンプレッサーを使用して熱力学的冷凍サイクルを駆動するヒートポンプシステム、またはポンプを使用して冷たい冷媒（通常は水またはグリコール混合物）を循環させるフリークーリングシステムで使用されます。

空調の馬力が冷却するエリアに十分であることは不可欠です。空調システムの馬力が不足すると、電力の浪費や非効率的な使用につながります。設置するエアコンには適切な馬力が必要です。

冷凍サイクルでは、コンプレッサー、コンデンサー、計量装置、蒸発器という 4 つの重要な要素を使用して冷却します。

• コンプレッサーの入口では、システム内の冷媒は低圧、低温、気体状態にあります。コンプレッサーは冷媒ガスを高圧、高温までポンプで送ります。
• そこから熱交換器（凝縮コイルまたはコンデンサーと呼ばれることもあります）に入り、そこで外部に熱が奪われ、冷却されて液相に凝縮されます。
• 膨張弁（計量装置とも呼ばれる）は冷媒液が適切な速度で流れるように調節します。
• 液体冷媒は別の熱交換器に戻され、そこで蒸発します。そのため、この熱交換器は蒸発コイルまたは蒸発器と呼ばれることもあります。液体冷媒が蒸発すると、室内の空気から熱を吸収し、コンプレッサーに戻り、サイクルを繰り返します。このプロセスで、屋内から熱が吸収され、屋外に伝達され、建物が冷却されます。

気候が変わりやすい場合、システムには、冬季の暖房から夏季の冷房に切り替える逆転バルブが含まれることがあります。冷媒の流れを逆転させることで、ヒートポンプの冷凍サイクルが冷房から暖房に、またはその逆に変わります。これにより、同じ手段、同じハードウェアを使用して、単一の機器で施設の暖房と冷房を行うことができます。

フリークーリングシステムは非常に効率が高く、冬の冷気を夏のエアコンに利用できるように季節的な熱エネルギー貯蔵と組み合わせられることもあります。一般的な貯蔵媒体は、小径の熱交換器を備えたボーリング孔のクラスターを介してアクセスされる深層帯水層または天然の地下岩盤です。小規模な貯蔵システムの中にはハイブリッドのものもあります。冷房シーズンの初めにはフリークーリングを使用し、その後はヒートポンプを使用して貯蔵からの循環を冷却します。ヒートポンプが追加されるのは、システムが冷却モード（充電モードではない）のときに貯蔵がヒートシンクとして機能し、冷房シーズン中に温度が徐々に上昇するためです。

一部のシステムには「エコノマイザ モード」があり、これは「フリー クーリング モード」と呼ばれることもあります。エコノマイザ モードでは、制御システムは外気ダンパーを (完全にまたは部分的に) 開き、還気ダンパーを (完全にまたは部分的に) 閉じます。これにより、新鮮な外気がシステムに供給されます。外気が要求される冷気よりも冷たい場合、機械的な冷却供給 (通常は冷水または直接膨張「DX」ユニット) を使用せずに要求を満たすことができるため、エネルギーを節約できます。制御システムは、外気と還気の温度を比較したり、湿度が問題となる気候でよく行われるように、空気のエンタルピーを比較したりできます。どちらの場合も、システムがエコノマイザ モードに入るには、外気のエネルギーが還気よりも低くなければなりません。

北米の住宅、オフィス、公共施設には、室外の凝縮器/蒸発器ユニットを組み合わせた中央の「全空気」空調システム（またはパッケージシステム）がよく設置されていますが、かさばる空気ダクトが必要なため、後付け（設置を想定していない建物への設置）が困難です。^[32]（このような状況では、ミニスプリットダクトレスシステムが使用されます）。北米以外では、パッケージシステムは、スタジアム、劇場、展示ホールなど、屋内の広いスペースを必要とする限られた用途でのみ使用されています。

パッケージシステムの代替として、スプリットシステムで屋内と屋外のコイルを別々に使用する方法があります。スプリットシステムは北米を除く世界中で好まれ、広く使用されています。北米では、スプリットシステムは住宅用途で最もよく見られますが、小規模の商業ビルでも人気が高まっています。スプリットシステムは、ダクト工事が不可能な場合や、空間調節の効率が最優先事項である場合に使用されます。^[33]ダクトレス空調システムの利点には、設置が簡単、ダクト工事が不要、ゾーン制御の向上、制御の柔軟性、静かな動作などがあります。^[34]空間調節では、ダクト損失がエネルギー消費の30%を占めることがあります。^[35]ミニスプリットを使用すると、ダクトに関連する損失がないため、空間調節のエネルギーを節約できます。

スプリット システムでは、室外機から直接空気を送るのではなく、室内機と室外機の間の冷媒配管を使用して、蒸発器コイルをリモート コンデンサー ユニットに接続します。指向性通気口を備えた室内機は、壁に取り付けたり、天井から吊り下げたり、天井に取り付けたりします。その他の室内機は天井の空洞内に取り付けられ、短いダクトで室内機から部屋の周りの通気口またはディフューザーに空気を送ります。

スプリット システムはパッケージ システムよりも効率が高く、設置面積も通常は小さくなります。一方、パッケージ システムはファン モーターが屋外にあるため、スプリット システムに比べて室内の騒音レベルがわずかに低くなる傾向があります。

空調システムにおける除湿（空気乾燥）は、蒸発器によって行われます。蒸発器は露点以下の温度で作動するため、空気中の水分は蒸発器のコイルチューブに凝縮します。この水分は蒸発器の底部の受け皿に集められ、中央排水管または屋外の地面に配管されて除去されます。

除湿器は、部屋や建物の湿度を制御するエアコンのような装置です。温度が低いため相対湿度が高く、床や壁が湿りやすい地下室でよく使用されます。食品小売店では、大型のオープンチラーキャビネットが内部の空気の除湿に非常に効果的です。逆に、加湿器は建物の湿度を高めます。

ほぼすべての建物において、年間の湿度負荷の大部分は屋外空気によって占められているため、換気空気を除湿するHVACコンポーネントには細心の注意を払う必要がある。^[36]

現代のエアコンシステムはすべて、たとえ小型の窓用パッケージユニットであっても、内部エアフィルターが装備されています。^[要出典]これらは通常、軽量のガーゼのような素材でできており、状況に応じて交換または洗浄する必要があります。たとえば、ほこりの多い環境にある建物や毛むくじゃらのペットを飼っている家では、ほこりの負荷がない建物よりも頻繁にフィルターを交換する必要があります。これらのフィルターを必要に応じて交換しないと、熱交換率が低下し、エネルギーの無駄、機器の寿命の短縮、光熱費の増加につながります。空気の流れが悪いと、蒸発器コイルが凍結し、空気の流れが完全に止まる可能性があります。さらに、フィルターが非常に汚れていたり詰まっていると、加熱サイクル中に過熱し、システムが損傷したり、火災が発生したりする可能性があります。

エアコンは室内コイルと室外コイルの間で熱を移動させるため、両方を清潔に保つ必要があります。つまり、蒸発器コイルのエアフィルターを交換するだけでなく、コンデンサーコイルも定期的に清掃する必要があります。コンデンサーを清潔に保たないと、最終的にはコンプレッサーに損傷を与えることになります。コンデンサーコイルは、室内の熱 (蒸発器が吸収したもの) とコンプレッサーを駆動する電動モーターによって発生した熱の両方を放出する役割を担っているからです。

HVACは、建物部門が世界のエネルギーの最大の割合を消費しているため、建物のエネルギー効率を促進する上で重要な役割を果たしています。 ^[37] 1980年代以降、HVAC機器の製造業者は、製造するシステムをより効率的にするための努力を続けてきました。これはもともとエネルギーコストの上昇によるものでしたが、最近では環境問題への意識の高まりによって推進されています。さらに、HVACシステムの効率性の向上は、居​​住者の健康と生産性の向上にも役立ちます。^[38]米国では、EPAが長年にわたってより厳しい規制を課してきました。 HVACシステムをより効率的にする方法はいくつかあります。

かつては、建物の暖房には水加熱の方が効率的で、米国では標準でした。今日では、強制空気システムはエアコンとしても機能し、より人気があります。

現在、教会、学校、高級住宅などで広く使用されている強制空気システムの利点は、

• 空調効果の向上
• 最大15～20%のエネルギー節約
• 均等な条件付け^[要出典]

欠点は設置コストで、従来の HVAC システムよりも若干高くなる可能性があります。

ゾーン暖房を導入することで、セントラル暖房システムのエネルギー効率をさらに向上できます。これにより、非セントラル暖房システムと同様に、よりきめ細かな熱の適用が可能になります。ゾーンは複数のサーモスタットによって制御されます。温水システムでは、サーモスタットがゾーンバルブを制御し、強制空気システムでは、サーモスタットが通気口内のゾーンダンパーを制御して、空気の流れを選択的にブロックします。この場合、制御システムは適切な温度を維持するために非常に重要です。

予測は、各時間単位で建物に供給する必要がある暖房エネルギーの需要を計算することによって、建物の暖房を制御するもう 1 つの方法です。

地中熱ヒートポンプは、通常のヒートポンプと似ていますが、外気との間で熱を移動させるのではなく、安定した均一な地中温度を利用して暖房や冷房を行います。多くの地域では季節による気温の極端な変化があり、建物の冷暖房には大容量の冷暖房設備が必要になります。たとえば、モンタナ州の -57  °C (-70  °F ) の低温で建物を暖房したり、1913 年にカリフォルニア州デスバレーで記録された米国史上最高気温 57 °C (134 °F) の建物を冷やしたりするために使用される従来のヒートポンプ システムでは、屋内と屋外の気温の差が激しいため、大量のエネルギーが必要になります。しかし、地表から 1 メートル下では、地面の温度は比較的一定です。比較的温度が穏やかな地中のこの大きな熱源を利用すると、暖房または冷房システムの容量を大幅に削減できる場合がよくあります。地表温度は緯度によって異なりますが、地下 1.8 メートル (6 フィート) では、一般的に 7 ～ 24 °C (45 ～ 75 °F) の範囲になります。

太陽光発電パネルは、エアコンの運転コストを削減する新しい方法を提供します。従来のエアコンは交流を使用して動作するため、直流の太陽光発電をこれらのユニットと互換性を持たせるには、直流の太陽光発電を反転する必要があります。新しい可変速 DC モーター ユニットでは、この変換が不要であり、モーターが供給される太陽光発電の変動 (雲量などによる) に関連する電圧変動に耐えられるため、太陽光発電でより簡単に動作させることができます。

エネルギー回収システムでは、排気から顕熱または潜熱を回収するために熱交換器またはエンタルピーホイールを使用する熱回収換気システムまたはエネルギー回収換気システムを利用することがあります。これは、家の中の古い空気から外から入ってくる新鮮な空気にエネルギーを移動させることによって行われます。

蒸気圧縮冷凍サイクルの性能は、熱力学によって制限されます。^[39]これらの空調機器やヒートポンプ機器は、熱をある形から別の形に変換するのではなく移動させるため、熱効率ではこれらの機器の性能を適切に表すことはできません。性能は性能係数(COP) で測定されますが、この無次元の測定方法は採用されていません。代わりに、多くの HVAC システムの性能を表す指標として、従来はエネルギー効率比 ( EER ) が使用されてきました。EER は、屋外温度 35 °C (95 °F) に基づくエネルギー効率比です。一般的な冷房シーズン中の空調機器の性能をより正確に表すために、EER の修正版である季節エネルギー効率比 ( SEER )、またはヨーロッパではESEERが使用されます。SEER 評価は、一定の 35 °C (95 °F) の屋外温度ではなく、季節ごとの平均気温に基づいています。現在の業界最小 SEER 評価は 14 SEER です。エンジニアたちは、既存のハードウェアの効率を改善できるいくつかの領域を指摘している。例えば、空気を動かすために使用されるファンブレードは、通常、金属板から打ち抜かれており、これは経済的な製造方法であるが、結果として空気力学的に効率的ではない。適切に設計されたブレードは、空気を動かすために必要な電力を3分の1に削減できる可能性がある。^[40]

需要制御厨房換気（DCKV）は、業務用厨房の実際の調理負荷に応じて厨房の排気量と給気量を制御する建物制御アプローチです。従来の業務用厨房換気システムは、調理量に関係なくファン速度100%で稼働していましたが、DCKV技術はこれを変更し、ファンのエネルギーと空調空気を大幅に節約します。スマートセンシング技術を導入することで、排気ファンと給気ファンの両方を制御して、モーターエネルギー節約の親和性法則を活用し、補給空気の加熱と冷却エネルギーを削減し、安全性を高め、厨房の周囲の騒音レベルを下げることができます。^[41]

空気清浄と濾過は、空気中の粒子、汚染物質、蒸気、ガスを除去します。濾過さ​​れ清浄された空気は、暖房、換気、空調に使用されます。建物の環境を保護するには、空気清浄と濾過を考慮する必要があります。^[42]汚染物質が存在する場合、適切に除去または濾過しないと、HVACシステムから汚染物質が出てくる可能性があります。

清浄空気供給率（CADR）は、空気清浄機が部屋や空間に供給する清浄空気の量です。CADRを決定する際には、空間内の空気流量が考慮されます。たとえば、流量が毎分30立方メートル（1,000立方フィート）で効率が50％の空気清浄機の場合、CADRは毎分15立方メートル（500立方フィート）です。CADRとともに、室内環境の空気に関しては濾過性能が非常に重要です。これは、粒子または繊維のサイズ、フィルターの充填密度と深さ、および空気流量によって異なります。^[42]

メンテナンスが不十分なエアコンや換気システムでは、カビや細菌、その他の汚染物質が室内空間全体に循環し、…につながる可能性があります。^[43]

HVAC 業界は世界規模の企業であり、運用と保守、システムの設計と構築、機器の製造と販売、教育と研究などの役割を担っています。 HVAC 業界は歴史的に HVAC 機器の製造業者によって規制されてきましたが、HARDI (Heating, Air-conditioning and Refrigeration Distributors International)、ASHRAE、SMACNA、ACCA (Air Conditioning Contractors of America)、Uniform Mechanical Code、International Mechanical Code、AMCAなどの規制および標準化団体が設立され、業界を支援し、高い基準と達成を奨励しています。 (総合機関としてのUL はHVAC 業界に固有のものではありません。)

冷房と暖房の両方の見積もりを実行する際の出発点は、外部の気候と内部の指定された条件によって異なります。ただし、加圧は重要な考慮事項であるため、熱負荷計算を開始する前に、各エリアの新鮮な空気の要件を詳細に調べる必要があります。

ISO 16813:2006は、 ISO建築環境規格の1つです。^[44]この規格は、建築環境設計の一般原則を定めています。居住者に健康的な室内環境を提供する必要性と、将来の世代のために環境を保護する必要性、そして持続可能性のための建築環境設計に携わるさまざまな関係者間の協力を促進する必要性を考慮しています。ISO16813は、新築および既存建物の改修に適用されます。^[45]

建築環境設計基準の目的は以下の通りである。^[45]

• 設計プロセスの初期段階から持続可能性の問題に関する制約を提供し、設計プロセスの開始時から所有コストと運用コストとともに建物とプラントのライフサイクルを考慮する。
• 設計プロセスのすべての段階で、室内の空気質、温熱的快適性、音響的快適性、視覚的快適性、エネルギー効率、HVAC システム制御に関する合理的な基準を使用して提案された設計を評価します。
• 設計プロセス全体を通じて設計の決定と評価を繰り返します。

米国では、連邦政府のライセンスは、通常、EPA 認定(HVAC デバイスの設置およびサービス) によって処理されます。

米国の多くの州ではボイラー運転の免許を取得しています。その一部を以下に示します。

• アーカンソー州^[46]
• ジョージア^[47]
• ミシガン州^[48]
• ミネソタ州^[49]
• モンタナ州^[50]
• ニュージャージー州^[51]
• ノースダコタ州^[52]
• オハイオ州^[53]
• オクラホマ州^[54]
• オレゴン州^[55]

最後に、米国の一部の都市では、HVAC 専門家に適用される追加の労働法がある場合があります。

多くのHVACエンジニアは、アメリカ暖房冷凍空調学会（ASHRAE）の会員です。ASHRAEは定期的に2つの年次技術委員会を組織し、HVAC設計の公認規格を発行しており、4年ごとに更新されています。^[56]

もう一つの人気のある学会はAHRIで、新しい冷凍技術に関する情報を定期的に提供し、関連する規格やコードを発行しています。

ただし、UMC や IMC などの規格には、設置要件に関する詳細な内容が含まれています。その他の有用な参考資料としては、SMACNA、ACGIH、技術業界誌の項目などがあります。

アメリカの設計基準は、統一機械規格または国際機械規格として制定されています。一部の州、郡、市では、これらの規格のいずれかがさまざまな立法プロセスを通じて採用および修正される場合があります。これらの規格は、それぞれ国際配管・機械協会 ( IAPMO ) または国際規格協議会 ( ICC ) によって 3 年周期で更新および発行されます。通常、地方の建築許可部門が、私有地および特定の公共施設でこれらの規格を施行する責任を負っています。

HVAC技術者

職業
職業の種類	職業
活動分野	工事
説明
必要な教育	見習い
関連の仕事	大工、電気技師、配管工、溶接工

HVAC技術者は、暖房、換気、空調、冷蔵を専門とする職人です。米国のHVAC技術者は正式な訓練機関で訓練を受けることができ、そのほとんどは準学士号を取得しています。HVAC技術者の訓練には、座学と実地作業が含まれ、その後、卒業生が一定期間プロのHVAC技術者と一緒に働く見習い期間が続く場合があります。^[57]訓練を受けたHVAC技術者は、空調、ヒートポンプ、ガス暖房、業務用冷蔵などの分野でも認定を受けることができます。

英国建築設備技術者協会は、建物の運営に不可欠なサービス（システムアーキテクチャ）を扱う団体です。電気技術、暖房、換気、空調、冷蔵、配管業界が含まれます。建築設備技術者として訓練を受けるには、測定、計画、理論で重要な数学と理科のGCSE（AC）/標準グレード（1-3）が必要です。雇用主は、建築環境工学、電気工学、機械工学などの工学分野の学位を求めることが多いでしょう。CIBSEの正式会員になり、英国工学評議会に公認技術者として登録されるためには、エンジニアは関連する工学分野で優等学位と修士号も取得する必要があります。^[要出典] CIBSEは、英国市場、アイルランド共和国、オーストラリア、ニュージーランド、香港に関連するHVAC設計ガイドをいくつか発行しています。これらのガイドには、推奨されるさまざまな設計基準と標準が含まれており、その一部は英国の建築規制で引用されているため、主要な建築サービス作業に対する法的要件となっています。主なガイドは次のとおりです。

• ガイドA: 環境デザイン
• ガイド B: 暖房、換気、空調、冷蔵
• ガイド C: 参照データ
• ガイド D: 建物内の輸送システム
• ガイド E: 火災安全工学
• ガイド F: 建物のエネルギー効率
• ガイド G: 公衆衛生工学
• ガイド H: ビル制御システム
• ガイド J: 天気、太陽光、照度データ
• ガイドK: 建物内の電気
• ガイドL: 持続可能性
• ガイドM: 保守エンジニアリングと管理

建設部門では、ガス、電気、水道、暖房、照明など、その他多くの必須サービスの設計と設置および保守を監督するのがビルサービスエンジニアの仕事です。これらはすべて、建物を快適で健康的な居住および職場の場にするのに役立ちます。ビルサービスは、51,000を超える企業を抱え、雇用者がGDPの2～3％を占める部門の一部です。

オーストラリア空調機械工事業者協会 (AMCA)、オーストラリア冷凍空調暖房協会 (AIRAH)、オーストラリア冷凍機械協会、および CIBSE が責任を負います。

アジアの建築における温度制御は、ヨーロッパの方法とは優先順位が異なります。たとえば、アジアの暖房は伝統的に、床やこたつなどの家具の温度を維持し、人を直接暖めることに重点が置かれていますが、これは近代の西洋が空気システムの設計に重点を置くのとは対照的です。

フィリピン換気・空調・冷凍技術者協会 (PSVARE) は、フィリピン機械技術者協会 (PSME) とともに、フィリピンにおける HVAC / MVAC (MVAC は「機械換気と空調」の略) のコードと基準を管理しています。

インド暖房冷凍空調技術者協会（ISHRAE）は、インドの HVAC 産業を促進するために設立されました。ISHRAE は ASHRAE の関連団体です。ISHRAE は1981 年にニューデリー^[58]で設立され、1989 年にバンガロールに支部が設立されました。1989 年から 1993 年にかけて、ISHRAE 支部はインドのすべての主要都市に設立されました。^[要出典]

• 国際機械規格(2012 (第 2 刷))、国際規格協議会、Thomson Delmar Learning 著。
• 「Modern Refrigeration and Air Conditioning」（2003 年 8 月）、Althouse、Turnquist、Bracciano 著、Goodheart-Wilcox 出版社、第 18 版。
• クールのコスト。
• LEVとは何ですか?

• ウィキメディア・コモンズの気候制御に関連するメディア