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動圧と静圧とは？全圧や風量と換気システムの関係について解説
ふとした瞬間に室内の換気が悪くなったと感じたことはありませんか？換気設備は稼働しているのに空気が淀んでいる。その原因は目に見えない「圧力」のバランス、すなわち「静圧」の設定ミスや異常にあるかもしれません。
特に空調や換気システムの実務で避けて通れないのが、「動圧」「静圧」「全圧」という3つの圧力の概念です。これらは空気を送るファンの能力やダクトの設計、ひいてはシステムの電気代や騒音レベルにまで深く関わっており、この3つの圧力が設計通りの快適な空気環境を実現できるかどうかの鍵を握っているのです。
この記事では建設総合事業者の視点から、静圧の基本から実務的なトラブル対応までを徹底解説します。
目次
静圧・動圧・全圧を構成する3要素と仕組み
空気の流れに伴う圧力は静圧・動圧・全圧の3種類で構成されており、それぞれが空気の異なるエネルギーの側面を表しています。設計段階でこれらを読み間違えると、「ファンは回っているのに吸い込まない」といった致命的な設計ミスに繋がります。
静圧（Static Pressure）とは
静圧とはダクトや配管の壁面に対して垂直に押しつけるように働く圧力であり、空気の密度に由来する位置エネルギーを意味しています。読み方は「せいあつ」です。
たとえて言えば、水道のホースに水が満たされた状態で水が止まっていてもホースの壁を押し広げようとする「水圧」に近いものだと考えるとわかりやすいでしょう。換気システムにおいて静圧は、「空気の通り道にある抵抗（摩擦や曲がり）を押し退けて進むための力」と言い換えられます。
ダクトの摩擦、曲がり、フィルターを通る際の抵抗によって、この静圧は失われていきます。
動圧（Dynamic Pressure）とは
動圧は空気が流れる速さ（流速）そのものが持つ運動エネルギーを表す圧力です。流速の2乗に比例して大きくなる性質があり、空気の流れが速ければ速いほど動圧は急激に増大します。
たとえば、ダクトの吹出口から勢いよく空気が噴き出すとき、その勢いこそが動圧です。静圧がダクト内で失われる抵抗に打ち勝つ力であるのに対し、動圧は空気の移動そのもの。実務では、この動圧を利用して空気の流速を測り、最終的な風量を算出します。
全圧（Total Pressure）とは
全圧は、静圧と動圧を単純に足し合わせたものであり、ファンが空気に与えることができる圧力エネルギーの総和を意味しています。
全圧 (Pt) = 静圧 (Ps) + 動圧(Pv)
ファンはダクト内で失われるすべての静圧（抵抗）を克服し、かつ吹出口で必要な動圧（勢い）を生み出すだけのパワーを持っていなければなりません。設計時に「静圧損失（抵抗）」を計算し、それを上回る「全圧能力」を持つファンを選定することが、プロの設計における最低条件です。
静圧と風量を考慮した失敗しないファン選定
換気システムの実務で最も多いトラブルは「ファンは回っているのに風が弱い」という現象です。これは、静圧（抵抗）と風量がトレードオフの関係にあることを無視してファンを選定した際に起こります。
静圧が高い・低いとどうなるか
静圧が高い状態とは、ダクトシステムがファンに対して大きな抵抗をかけている状態です。
| 状態 | 具体的な影響 | 主な原因 |
|---|---|---|
| 静圧が高すぎる | 風量の著しい低下、吸込口からのヒューヒューという騒音、ファンの過負荷による故障。 | ダクトが細すぎる、曲がりが多い、高性能フィルターの目詰まり。 |
| 静圧が低すぎる | 風量が過剰になり、空調効率が低下。吹き出し音がうるさくなる。 | ダクト接続部の外れ（リーク）、ダンパーの全開。 |
静圧と風量の関係を示すP-Q曲線
ファンメーカーが提供する「ファン特性曲線（P-Q曲線）」は、そのファンが出せる能力の限界を示しています。静圧（P）が上がると風量（Q）は下がるという曲線に対し、ダクト側の「システム抵抗曲線」が交わる点が実際の運転点となります。
現場では「将来のフィルター汚れ」を見越して、余裕を持った静圧設定を行うのがセオリーです。
換気システム設計における静圧の評価方法
適切なファンを選定するためには、JIS規格に基づいた静圧損失の積算が必要です。ダクトの直管部分だけでなく、エルボ（曲がり）、分岐、ダンパー、フードそれぞれの抵抗値を合計します。
建築基準法では、居室の種類に応じた「有効換気量」の確保が義務付けられており、静圧計算のミスはそのまま法令違反に繋がるリスクがあります。
参照サイト：建築：住宅等における換気等に関する情報提供について – 国土交通省
性能維持とトラブル対応：静圧から原因を探る
「昨日まで問題なかったのに換気が弱い」というトラブル。その多くは、ファンの故障ではなく静圧バランスの崩壊にあります。
風量が不足する主な原因は「フィルター」
風量不足のトラブルの8割以上は、フィルターの目詰まりによる静圧損失の増大です。
フィルターが塵で埋まると、空気が通り抜けるための抵抗が設計値を大幅に超え、ファンが押し出す力を使い果たしてしまいます。
また、意外と見落としがちなのが「外気取入口（ガラリ）」の詰まりや、防火ダンパーの誤作動による閉鎖です。これらは「静圧計」で各ポイントの数値を測れば、どこで詰まっているか即座に特定できます。
現場での圧力・風量の計測：ピトー管の活用
実運転時の性能を確認するには、ピトー管とマノメーター（差圧計）を使用します。ダクトに穴を開け、全圧と静圧の差（＝動圧）を計測することで、現在の正確な流速と風量を算出します。
これにはベルヌーイの定理が用いられ、設計値との乖離をデータとして証明できます。
ベルヌーイの定理と式
ベルヌーイの定理とはスイスの物理学者であるダニエル・ベルヌーイ氏が1738年にベルヌーイの法則を発見し、その定理は以下の式で求められます。
VAVシステムにおける静圧制御
大規模ビルなどで採用されるVAV（可変風量）システムでは、部屋ごとの空調負荷に応じて風量を変えるため、ダクト内の静圧が常に変動します。この際、「静圧センサー」を用いてインバーターでファンの回転数を制御し、ダクト内静圧を一定に保つ仕組みが重要です。この制御が故障すると、一部の部屋だけ風が吹かない、あるいは特定の吹き出し口から猛烈な風が出る等の不具合が生じます。
建築物環境衛生管理基準（ビル管法）に適合した環境を維持するためには、これらの精密な制御が不可欠です。
参照サイト：建築物環境衛生管理基準について｜厚生労働省
静圧・動圧に関するよくある質問
静圧と風圧の違いは何ですか？
厳密には「風圧」という用語は設計実務ではあまり使いませんが、一般的には風の流れが物体に与える力を指す「動圧」の意味で使われることが多いです。対して静圧は、空気が周囲を押し広げようとする「膨らむ力」を指します。
静圧と「負圧」の関係は？
静圧が周囲の大気圧よりも低い状態を「負圧」と呼びます。厨房やトイレなどで臭いを漏らさないために、室内を負圧に保つ設計がなされますが、これも給排気の静圧バランスのコントロールによって実現されます。
「静圧が高いファン」はどんな場所に必要？
ダクトが非常に長い、または高性能フィルター（HEPAフィルターなど）を設置し、空気の通り道に強い抵抗がある場所に必須です。普通の換気扇ではこの抵抗に打ち勝てず、風が全く流れません。
静圧の単位「Pa」と「mmH2O」はどう違う？
Pa（パスカル）は現在の国際標準（SI単位）です。mmH2Oは昔の単位で、1mmH2O＝約9.8Paです。古い建物の設計図にはmmH2Oで書かれていることが多いため、読み替えには注意が必要です。
まとめ：静圧を制する者が空気環境を制する
この記事では、静圧の基本概念から設計・トラブル対応までを解説しました。
- 静圧は「空気の抵抗を押し退ける力」であり、不足すると換気不良を招く。
- 動圧は「風の勢い」、全圧は「ファンの総パワー」であり、これらを合致させるのが設計の基本。
- 風量不足を感じたら、フィルターの目詰まりによる静圧上昇を疑う。
室内で感じる「淀み」や「騒音」は、静圧バランスが崩れているサインです。ReAirでは、目に見えない空気の流れを数値化し、最適な空調・換気環境を再構築いたします。少しでも不安を感じたら、空調のプロである当社へお気軽にご相談ください。