送風機静圧 計算ツール(ダクト静圧・送風機動力)
ダクト寸法を決めた次の段階です。送風機から最も遠い吹出口まで区間ごとに風量・寸法・長さ・ΣK を入れ、フィルタ・コイルなどの機器損失と余裕を加えて送風機静圧・全圧、軸動力、電動機の目安を求めます。
計算の根拠
区間ごとに摩擦損失と局部損失を足し、機器損失を加えて余裕を掛け、送風機全圧を求めます。静圧は全圧から吐出動圧を引いた値です。
| 項目 | 式 | 説明・根拠 |
|---|---|---|
| 空気密度 | ρ = p / (R_da · T) | 乾き空気・理想気体、R_da = 287.042 J/(kg·K)。湿分は無視(約 1 %) |
| 摩擦損失 | Δp_f = R · L, R = (f / D) · ρV²/2 | f は Colebrook 式(層流 64/Re)。ダクトサイズ計算と同じ関数 |
| 角ダクト相当直径 | D_e = 1.30 (a·b)^0.625 / (a + b)^0.25 | Huebscher 式。摩擦のみに使い、動圧は実断面の風速 Q/(ab) |
| 局部損失 | Δp_K = ΣK · ρV²/2 | ΣK は動圧の倍数。下の参考表か ASHRAE Duct Fitting Database |
| 送風機全圧・静圧 | P_t = (Σ Δp + Σ Δp_e) × (1 + m), P_s = P_t − Pv₁ | m 余裕率、Pv₁ 区間 1(送風機吐出ダクト)の動圧 |
| 動力 | P_a = Q · P, P_shaft = P_a / η, P_motor ≥ P_shaft × (1 + α) | Q m³/s、P は効率の基準に合わせ P_t か P_s。電動機は標準規格へ切り上げ |
局部損失係数の参考値
典型的な参考値です。実際の K は形状・寸法比・風量比で大きく変わるため、設計では ASHRAE Duct Fitting Database・SMACNA 資料やメーカー値を使ってください。分岐ティーは風量比で 0 付近から 1 以上まで変わるため表から外しました。
| 継手 | K(参考値) | 根拠・注意 |
|---|---|---|
| ダクト端の出口(広い空間へ) | 1.0 | 運動量式: 出口動圧がすべて損失。確度高い |
| 鋭い入口(壁と同一面) | 0.5 | Idelchik・ASHRAE の入口継手の典型値。確度高い |
| 急拡大(A₁ → A₂) | (1 − A₁/A₂)² | Borda-Carnot 式、上流(A₁)動圧基準。確度高い |
| 円形なめらか 90° エルボ、r/D 1.5 | 0.15 | ASHRAE 円形エルボの典型値(r/D 1.0 なら約 0.2)。確度中 |
| 角形直角エルボ、ガイドベーンなし、H/W 1 | 1.2 | ASHRAE 角形エルボの典型値。ベーンで大きく下がる。確度中 |
| バタフライダンパ全開 | 0.2 | ASHRAE ダンパの典型値。羽根の厚さ・構造で変わる。確度中 |
例題
空気 20 °C・101.325 kPa、亜鉛鉄板(ε 0.09 mm)。下の 3 区間(計算機の既定値)に中性能フィルタ 150 Pa、冷水コイル 200 Pa、吹出口 30 Pa(「例題の値を入れる」)、余裕 10 %、全圧効率 60 %、電動機効率 90 %・余裕 15 %。
| 区間 | 寸法 mm | 流量 CMH | 風速 m/s | 動圧 Pv Pa | 摩擦 R Pa/m | 局部損失係数の合計 ΣK | 区間損失 Pa |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 800 × 400 | 12,000 · L 20 m | 10.42 | 65.3 | 1.94 | 0.5 | 71.5 |
| 2 | 600 × 400 | 8,000 · L 15 m | 9.26 | 51.6 | 1.76 | 1.2 | 88.4 |
| 3 | Ø400 | 3,000 · L 10 m | 6.63 | 26.5 | 1.16 | 1.5 | 51.3 |
| 項目 | Pa | mmAq |
|---|---|---|
| ダクト損失(摩擦 + 局部) | 211.3 | 21.5 |
| 中性能フィルタ | 150.0 | 15.3 |
| 冷水コイル | 200.0 | 20.4 |
| 吹出口 | 30.0 | 3.1 |
| 小計 | 591.3 | 60.3 |
| 余裕 10 % | 59.1 | 6.0 |
| 送風機全圧 P_t | 650.4 | 66.3 |
| 吐出動圧 Pv₁(差し引く) | −65.3 | −6.7 |
| 送風機静圧 P_s | 585.1 | 59.7 |
送風機全圧 650.4 Pa、静圧 585.1 Pa、軸動力 3.61 kW、電動機の目安 5.5 kW です。
限界
この計算機は入れた区間を 1 経路の直列合計としてだけ扱います。分岐系統の最大抵抗経路の自動探索、送風機の機種選定・性能曲線(運転点)、騒音計算は行いません。システム効果(送風機の入口・出口接続損失)は ΣK か機器損失で入れてください。
出典
- ASHRAE Handbook Fundamentals (SI), Duct Design: Darcy-Weisbach, Colebrook, Huebscher, duct material roughness, fitting loss coefficients
- ASHRAE Duct Fitting Database; SMACNA HVAC Systems Duct Design
- I. E. Idelchik, Handbook of Hydraulic Resistance: entry and sudden expansion (Borda-Carnot)
- IEC 60072-1: rated output series of rotating electrical machines
よくある質問
送風機の静圧と全圧は何が違いますか?
全圧 = 静圧 + 動圧です。ダクト損失の合計が送風機全圧、そこから吐出動圧(ρV²/2)を引いたものが送風機静圧です。効率にも全圧効率・静圧効率があるので、メーカー資料と同じ基準で動力を求めてください。
ダクトの静圧(損失)はどう計算しますか?
区間ごとに摩擦損失 R·L と局部損失 ΣK·ρV²/2 を足します。R は Darcy-Weisbach 式と Colebrook 摩擦係数で求め、角ダクトは Huebscher 相当直径を使います。最も遠い吹出口までの経路の区間損失とフィルタ・コイルなどの機器損失を合計すると、送風機が打ち勝つべき圧力になります。
送風機の動力はどう求めますか?
空気動力 P_a = Q × P(Q m³/s、P Pa、結果 W)、軸動力は P_a ÷ 送風機効率です。例: 3.33 m³/s × 650 Pa = 2.17 kW、効率 60 % なら軸動力 3.61 kW。電動機は軸動力に余裕(例 15 %)を加えて標準規格へ切り上げます(この例は 5.5 kW)。
最終更新 2026-10-19。