窓の結露やその他の水分の問題は、空気交換器のない これは人々と家の構造の両方にとって問題です。 外の空気を持って来、屋内空気（換気）を排出することは屋内汚染物質および湿気を薄くするか、または取除きます。 質問は次のとおりである:熱くするか、または冷却された空気を保っている間いかに湿気および汚染物質を取除, 空対空熱交換器はその問題を解決します。 空気交換器は入って来る新鮮な空気に屋内空気の熱エネルギーを移し、出られるように湿気および汚染物質が熱を保つようにします。 この出版物は、空対空熱交換器を使用する理由、交換機の技術、それらを設置するコストの利点、およびあなたの家に適した熱交換器を選択する上での

換気が懸念されるのはなぜですか？

過去の日では、エネルギーは絶縁材より安く、建築者は家を絶縁することでより少ない心配を使用した。, 時間が進み、エネルギー価格が上昇するにつれて、住宅所有者は屋根裏、壁、地下室を断熱することによってコストを削減し始め、大規模な熱伝達を止め

最近、高いエネルギーコストとより良い材料のために、住宅所有者や建築業者は、ドア、窓、配管、さらにはライトスイッチプレートの周りの小さな空気漏 いくつかの家庭では、この自然な空気の浸透は今、10時間ごとに30分ごとに40年前と比較して、内部の空気を置き換えます。 残念なことに、構造に入る外気のこの減少は、室内空気質に問題を引き起こす可能性がある。, 最も一般的な品質の問題の二つは、過剰な湿度と汚染物質です。

相対湿度は、空気が特定の温度で保持することができる水蒸気の最大量と比較した空気中の水蒸気の量の比である。 露点は相対湿度が100パーセントおよび凝縮の形態である温度です。

暖かい空気は冷たい空気よりも多くの水蒸気を保持する能力を持っています。 暖かい夏の日には、温度は華氏85度（°F）であり、相対湿度は50％であり、露点は71°Fになります。,

空気が冷えるにつれて、温度は露点、または水蒸気が空気から沈降し始める点に近づきます。 たとえば、85°Fの空気が冷却されると、相対湿度が増加し、70°Fでは、冷たい表面に結露が形成されます。 70°Fおよび40パーセントの相対湿度の空気に約80パーセントの相対湿度があります50°Fに冷却されたとき20°Fおよび90パーセントの相対湿度があります23パーセントの相対湿度があります60°Fに熱されたときおおよそ、温度の20°F低下は水保持容量を半分に切り、相対湿度を倍増します。,

狭い家では、シャワー、衣服の乾燥、調理などの人間の活動は相対湿度を問題のあるレベルまで上昇させ、窓の結露や高湿度につながり、カビの生 人々のための推薦された相対湿度は鼻血、乾燥肌および他の物理的な病気を最小にするおよそ50パーセントである。 北部の気候は冬の間に湿気のこのレベルを支えることができません。 暖かい、湿った空気が涼しい表面と接触するとき、湿気は露点の下にあれば表面で凝縮します。,

ちょうど水が氷水のガラスで凝縮するのと同じように、凝縮は家の冷たい表面で形作ります。 これは、窓、ドア、床、さらには壁の内側でも発生する可能性があります。 持続的な降雨の原因となり構造的損傷および関連する問題は腐成形したものです。 冬の北部平野の理想的な湿度は30パーセントから40パーセントであり、人間にとって理想的な条件と彼らが生息する構造との間の妥協である。

家庭の湿度を測定する

湿度計（図1）または相対湿度計を使用して、構造に相対湿度がないかどうかをチェックします。, 湿度計は、ダイヤルまたはデジタル読み出しを有することができる。 デジタル湿度計は、常により正確ではありません。 モデルは市販されており、より高価であり、一般により高い精度を有するべきである。 より高価な湿度計は、一般的に実際の相対湿度の5％以内で正確です。 すべての湿度計は、精度のレベルを上げるために校正を必要とします。 湿度計を購入するときは、電子湿度計が読み取ることができる最低相対湿度レベル、例えば20％を有する可能性があるため、動作範囲を確認してくださ,

図1. また、湿度計として知られている相対湿度メーターの例。
（写真：Carl Pedersen）

湿度計を校正するには、湿度計の少なくとも三倍の大きさの気密容器を得る。 例としては、ジッパータイプのシール付きのビニール袋、タイトフィット蓋付きの食品貯蔵容器、または元の蓋付きのコーヒー缶などがあります。 密閉容器に水を入れたカップをメーターと一緒に四から六時間、または水滴が容器の内面に見えるようになるまで置きます。, 液滴が密封された容器の端に蓄積し始めると、これは100％の相対湿度レベルを示す。 湿度計の読み取り値は、少なくとも95％、好ましくは100％でなければならない、図2。 読書のノートを取りなさい。

図2. 口径測定テスト、100%の湿気。
（写真：Carl Pedersen）

水がこれ以上塩を溶かすことができなくなるまで攪拌しながら、水のカップに食塩を加えます。 塩はカップの底に座っているはずです。, その後、メーターで密封された容器に戻ってカップを置き、それらが二から三時間のために再び座ってみましょう。 塩は、水が蒸発する能力を低下させ、したがって湿度レベルを低下させる。 塩溶液は75%の湿度測定値を生成する必要がありますが、70%から80%の測定値は許容されます図3。

図3. 塩溶液の口径測定テスト、75%の湿気。
（カール*ペダーセンによる写真）

二つの測定値を比較します。 それらが両方とも同じ量で異なる場合は、その量で湿度計を再調整することができます。, チェックのオーナーズマニュアルのための具体的な指示のための校正おユニットです。 あなたのユニットが校正する能力を持っていない場合は、精神的に測定値を調整することができます。

家庭の汚染物質

異なる汚染物質は、異なる家庭の異なるレベルに存在します。 例としては、ガス燃料器具からの二酸化炭素および一酸化炭素、基礎を囲む土壌からのラドンガス、建築材料からのホルムアルデヒドおよびカビおよびタバコの煙などの微粒子が挙げられる。 表1は、屋内および屋外の汚染物質の主要な発生源を示しています。, より一般的な汚染物質のいくつかは、その創造と人間の健康への懸念について議論する必要があります。

燃料の燃焼に起因する二酸化炭素と一酸化炭素は、深刻な健康上の問題を引き起こす可能性があります。 より古い電気器具は通常不適切な燃焼、漏出および完全燃焼のための十分な新鮮な空気の欠乏による一酸化炭素のハイレベルを発生させます。 二酸化炭素は高レベルでのみ問題を引き起こしますが、その存在は通常、一酸化炭素も存在することを示します。, 高い二酸化炭素のレベルにより眠気を引き起こし、悪い換気を示す。 一酸化炭素は、低レベルで頭痛や疲労を引き起こし、高レベルで無意識や死を引き起こす可能性があります。 あらゆる燃焼の電気器具および規則的な空気交換のための外の空輸補給を保障することは問題を軽減する。

ラドンは、配管のためのアクセス穴、床の亀裂およびその他の開口部を通って土壌に入り、土壌中に天然に存在する放射性物質の崩壊に起因する。 ラドンにハイレベルで肺癌を引き起こす潜在性があります。, 新鮮な空気でクロールスペースや地下室を換気すると問題が軽減されるかもしれませんが、好ましい方法は地下の床の下に砂利の層を通気することです（図4）。 ラドンのレベルを定めるためにラドンテストは行なわれるべきです。

図4. ラドンガス抜き

その他の家庭用空中の危険は、建設資材および洗剤の結果である。 一般的な工業用化学物質であるホルムアルデヒドは、多くの建築材料および家庭用家具に存在する。, ホルムアルデヒドのガスは材料を去り、材料の寿命中の環境を書き入れることができますがガスのほとんどは最初の年以内に去ります。 ホルムアルデヒドは、鼻、喉および目の粘膜に刺激を引き起こす。 それは外側に通気する必要があります。 ホルムアルデヒドの使用は建築材で今日制限されます。

微粒子には、先に述べたカビ胞子やタバコの煙などのより大きな空中アイテムが含まれます。 また、ウイルスや細菌の生物、ペットのふけ、ほこりや他の多くのものが含まれています。, 多種多様なアイテムのために、物理的な病気は風邪からアレルギー、肺疾患までさまざまです。 ある微粒子はろ過されるかもしれませんが他は外側にだけ出ることができます。

空対空交換器の操作と建設

窓を開けることなく、家庭の空気の質と水分の問題を最小限に抑えるための一つの方法は、空対空熱交換器を用いた機械換気システムの設置によるものである。, 空対空熱交換器は、異なる温度の二つの空気流を熱contactにもたらし、暖房シーズン中に排気中の空気から入ってくる外気に熱を伝達する。 代表的な熱交換器を図5に示します。

図5. 空対空熱交換器の典型的な特徴。夏には、熱交換器は冷却され、場合によっては換気のために家を通過する熱い外気を除湿することができます。, 空対空熱交換器は余分な湿気を取除き、屋内で発生する臭気および汚染物質を洗い流す。

熱交換器は、一般に、空気がユニットを通って移動する方法によって分類される。 向流交換体では、熱いおよび冷気の流れは反対の方向で平行に流れます。 直交流ユニットでは、気流は互いに垂直に流れる。 軸流れの単位は大きい車輪を使用する。 空気は車輪の片側を暖め、冷たい空気の流れに熱を伝達します。 ヒートパイプの単位は熱を移すのに冷却剤を使用します。, 他の単位は専門にされた適用のために利用できる。 家のような小さい構造は、一般に向流または直交流の交換体を使用します。

北部気候に設置されている空対空交換器の大部分は、熱回収換気装置（HRVs）である。 これらのユニットは、排気から熱を回収し、建物に戻します。 技術の最近の進歩はエネルギー回復換気装置(ERVs)の使用をまた高めた。 過去には、Ervは主に、加熱負荷よりも冷却が重い湿度の高い気候で使用されていました。,

両者の主な違いは、Hrvは熱のみを回復するのに対し、ERVは熱と湿度を回復するということです。 Ervに高湿度の長期の間に内部乾燥性がある車輪の過飽和による低い効率の問題があったが、適切な取付けおよび維持と、より健康な生活空間およびより大きい省エネを作成してもいい。 さらに、今日販売されているErvの大半は乾燥性がある車輪を含んでいない版タイプErvである。, HRVかERVがあなたの状況で最も有利であるかどうか定めるために暖房/冷却の建築業者と相談しなさい。

空対空熱交換器の一般的な設計は、垂直または水平に積層されたコアと呼ばれる一連のプレートを使用する。 理想的な版に腐食、騒音を吸収する機能に抗力が高い高い熱伝導性が安価および低い重量あります。 共通プレート材質アルミニウム、各種プラスチックシートおよび先端複合材

もともと、熱交換器はアルミニウム板を使用していました。, 結露によって生じる湿った環境での腐食、および音特性の悪さに問題が生じた。 プラスチックは腐食といくつかの音の問題を解決したが，導電率はアルミニウムのそれと等しくなく，コストは高かった。 現在のハイテク熱交換器は、すべての基準を満たす複合材料を使用しています。

中心に加えて、単位は絶縁された容器から成っていましたり、空気を動かすために中心およびファンで凍っている湿気を防ぐために制御を霜を取り, すべての熱交換器は絶縁材が効率を高め、単位の外側の凝縮の形成を減らすことを必要とする。 異なったタイプの単位内のセンサーが付いているメカニズムの霜を取り除くプロセス ファンは必要な気流および換気率を提供するために空気を動かします。

向流熱交換器は、平板のコアで構成されています。 図6に示すように、空気は交換体のいずれかの端に入ります。 より涼しい空気への版を通した熱伝達。 空気が単位でより長く動けば、より大きいexchange換。, 熱回収率はユニットの効率です。 効率は通常約80パーセントの範囲です。 一般に、これらのユニットは長く、浅く、長方形であり、長い端のいずれかにダクトがあります。

図6. 逆熱交換器:気流は反対の方向で流れます。

クロスフロー熱交換器も平板を使用しますが、空気は直角に流れます（図7）。 単位により小さい足跡があり、窓で合うかもしれないが向流の効率のいくつかを失う。 効率は通常75パーセントを超えません。, これらのユニットは、多くの場合、立方体の片面にすべての接続がある立方体の形をしています。 住宅の適用で使用される熱交換器の大半は直交流の設計を使用する。

図7. 直交流の熱交換器:気流は互いに直角に流れます。
（RenewAireの換気）

あなたの特定の必要性に最もよく合うモデルを選びなさい。 特性などのスペース設置、為替レートが必要望の効率化を考慮する必要があります。, 残念なが 例えば、換気率は、気流に対する抵抗に依存する。 毎分150立方フィート（cfm）の気流速度を持つファンは、実際には非常に低い圧力でのみこの流れを生成する可能性があります。 同様に、単位に85%の示された効率があるかもしれませんが、テスト温度によっては80%の効率の単位よりよくないかもしれません。

製造業者の効率の要求を標準化するためには、家の換気の協会(HVI)は空対空熱交換器および他の換気装置をテストします。, テストが空対空熱交換器の仕様書を発生させるのに使用されている。 図8に示すこのシートは、交換器を所定の圧力と温度のセットに正規化し、モデル間で効率と気流速度を比較できるようにします。 換気の性能数はある特定の圧力にエネルギー性能は異なったタイプの効率に一組のある特定の屋外の温度を関連付けるが、気流率を関連付ける。

図8. 熱回収設計仕様シート。,
（ホーム換気研究所）

最も重要な効率は、ほとんどのheat換がこのタイプのプロセス中に発生するため、賢明な回収効率です。 良識がある回復効率は特定の気流率(cfm)および温度で単位の効率を提供する。 これらの数字を比較できますからユニットの他に関するリスク量が適切に管理さの比較でも同様の気流ます。

コスト

安価な熱交換器は、購入するために500ドルほどの費用がかかることがあります。 最高級のモデルは$2,000以上の費用がかかる場合があります。, より高価な熱交換器の中には効率が良いものもありますが、これは必ずしもそうではありません。 高められた費用の多くは容易にきれいにされた中心のような消費者特徴から起こり、高度は単位を断続的に回すために制御およびセンサーの霜を取 これらの機能は一般に、全体的な効率には影響しませんが、操作を容易にするために有益である可能性があります。

インストールコストは、ホームサイズとシステムの要件に応じて、$500とアップすることができます。 取付けはオリジナルシステムに接続から十分に構造を導管で送ることまで及ぶことができる。, 既に熱することおよび/または冷却のために管を使用して構造に多分既にすべての空気が交換体を通って動くことを保障するダクティングがあ 供給端にシステムを単に付けることは要求されるすべてであるかもしれない。

多くの家庭には電気ベースボードまたは温水の暖房があります。 これらのタイプの暖房装置が付いている空気に空気熱交換器を加えることは思考を要求する。 ドゥーイットユアセルフの取付けとのよくある間違いは全体の家をきちんと出さないことである(図9)。 この問題は、図9の左上に示されています。, 供給から戻りダクトへの気流は、三つの部屋の大部分に入ることはありません。 新鮮な空気は家の別の部分の空気を交換しないで家のその部分をリサイクルする家の部分を通って絶えず循環する。 図10は、居住空間全体に役立つより完全な換気システムを示しています。

図9. 簡単な空対空熱交換の管システムは全体の構造をきちんと出さない。

図10., 多数の供給および排気の出口は全体の構造に完全な換気を提供する。

空対空熱交換器はまた、多くの異なる場所に設置することができる。 図11は、キッチン、バスルーム、ユーティリティルームから古い空気を引き出し、暖かい外気を寝室やリビングルームに分配する広範なダクトシステムに接続 図12は、再びダクトシステムに接続された地下に設置されたユニットを示しています。

図11. 空気交換体の屋根裏部屋のインストール。,
(NDSU拡張)

図12. 空気交換体の地階の取付け。
（NDSU Extension）

熱交換器のメンテナンス

HRVが正常に動作していることを確認するには、定期的なメンテナンスを行う必要があります。 メンテナンス-スケジュールは、によって特定の単位を設置してください。オーナーズマニュアル特定ください。

メンテナンスを行う前に、ユニットの電源がオフになっていることを確認してください。 フィルターから始めます。 メーカーの推奨事項に応じて、フィルターを一つ一つを三ヶ月に清掃または変更します。, 洗ィは洗浄後、メーカー推奨します。

フィルターを変更するときは、フィルターの周囲の領域を真空にします。 フィルターをきれいにした後、何もスクリーンおよびフードを妨げていないことを保障するために外の空気取 凝縮鍋および下水管の管を点検して下さい。 何も管を妨げていないことを確かめるためには、下水管の近くで鍋に水を注いで下さい。 水が流出しなければ、管はきれいになる必要があります。

少なくとも年に一度は熱交換器のコアをきれいにしてください。, コアの適切な清掃とメンテナンスについては、オーナーマニュアルの指示に従ってください。 再度、維持を行う前に力が消えていることを保障して下さい。 コアに加えて、ファンは少なくとも年に一度は清掃する必要があります。 拭き取り、刃物クリーンや石油、モーターのみを勧められた場合は、メーカーです。

空対空熱交換器は、換気された室内空気からの熱をリサイクルして、建物の居住者を健康に保つために必要な入ってくる新鮮な外気を加熱する。, 化学物質、微粒子、ラドン、さらには構造的損傷や健康問題を引き起こす可能性のある過剰な水蒸気などの危険なレベルの汚染物質が除去されます。 異なったタイプの熱交換器は取付け、環境またはエネルギー考察によって課されるかどうか自家所有者によって必要とされる多くの条件を満たす

今日造られるより堅い家と窓の凝縮および他の湿気の問題をもたらす余分な湿気は熱交換器なしで本当らしい。, 熱交換器は新鮮な空気がいつも呼吸して利用できること投資および心の安らぎで直接、速いリターンを提供する。

図13-a.熱交換器の典型的なインストール。
（写真提供：シャーリー-ナイマイヤー、ネブラスカ大学-リンカーン）。

図13-B.熱交換器のフィルタ。
（写真提供：シャーリー-ナイマイヤー、ネブラスカ大学-リンカーン）。,

熱交換器の費用対効果

計算された時間枠での購入および設置のためのエネルギー節約が支払う簡単な回収方法は、システムを追加する

ガイドとして、以下の式は、ファーゴ、N.D.の浸透レベルの低い家庭に設置された空対空熱交換器の費用対効果を示しています。

•床面積：1,500平方フィート（ft2）
•寝室の数：3
•浸透率：0。,1時間あたりの空気交換(ACH)または完全な空気交換のための10時間
•ガロンあたりの燃料油コスト$3.80
•キロワット時あたりの電気コスト(kwh):$0.10

標準推奨換気率は、アメリカ暖房-冷凍-空調エンジニア協会によって設定されている(ASHRAE標準62.2-2007)。 これらの基準は、空気の質の問題を引き起こす特定の感度や趣味などの特別な状況を考慮していません。 基準は、建物、その使用、および居住者の数によって異なります（ASHRAE Standard62.2-2007）。,

この利点には、水分除去、構造的損傷の可能性の減少、有害な汚染物質の排除、およびエネルギーコストの削減が含まれる。 また取付けられているどのシステムでも建物の再販価値を高める。

個人の家の場合、ベッドルームの数は、居住者の典型的な数を決定します。

この例では、三ベッドルームの家は四つの乗員レベル、または寝室の数プラス一つを持っています。 換気気流率を決定するには、次の式が使用されます。

推奨換気率=（0.01x床面積、平方フィート）+7。,5（ベッドルーム数+1）

例の換気率=（0.01×1,500平方メートル。 フィート)+7.5(3寝室+1)=45立方フィート/分

換気気流率は、多くの場合、毎分立方フィートまたはcfmとして表されます。

この例の家のための推薦された換気率は45cfmです。

この空気を室内温度まで温めるために熱交換器を使用すると、冷たい空気を室温まで温めることに伴う暖房コストが回復する。 エネルギーの正確な量は、もちろん、外部と内部の空気の間の温度差に依存します。,これの尺度は加熱度の日（HDD）です。

一般的に、HDDは65°Fと一日の平均気温との間の平均差を取ることによって計算されます。 州の周りの様々な気象機関は、特定の領域の通常のHddのテーブルを持っています。 この例では、Hddが9,000のFargo,N.D.が使用されます。

年間のエネルギー節約（Btu）の量を決定するための式は、cfm、HDD、熱交換器（EF）の効率定格と比熱と空気の比重（25.92）の定数を使用しています。, 式は次のとおりです。

毎年保存された熱（Btu）=cfm x HDD x EF x25.92

Btu–英国の熱単位

Cfm–分あたり立方フィートの換気気流率

HDD–加熱度日

EF–熱交換器の効率

25.92–空気の比熱と重量に対する定数

45cfmと9,000HDDを使用して、熱エネルギーを節約しました。70パーセントの効率的な熱交換器は次のようになります：

熱エネルギー節約=45×9,000×0.70×25。,92

熱エネルギー節約=年間7,348,320Btu

前述したように、交換機は氷が形成されないように除霜制御を必要とします。 除霜は一般に電気抵抗力があるヒーターを使用して行われます。 この電気コストは、省エネルギーコストから差し引く必要があります。 除霜のコスト=除霜装置によって消費される電力x運転時間x電気のコスト

70ワット（W）ヒーター、氷点下の温度で年間500時間の運転を想定し、$。,10kwhあたり、ワットをキロワット（kW）に変換した後、デフロスタを操作するための電気コストは、次のとおりです。

コスト=70W x500時間/年x1kW/1,000W x$0.10/kwh=3.50/年

燃料節約を分析するには、燃料のエネルギー含有量と燃料を使用する機器の効率を知る必要があります。

NDSU拡張サービスからのエネルギーの詳細については

レビュアー

Laney’S Inc.,ファーゴ,N.D.
ホーム暖房,ファーゴ,N.D.
RenewAire LLC,マディソン,ウィスコンシン州.,
一時間の暖房&エアコン、ファーゴ、N.D.

カバー写真米国環境保護庁エネルギースタープログラムの礼儀とマディソン、ウィスコンシン州のRenewAire換気。

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この出版物は、ケネスHellevang、拡張エンジニアとカールPedersen、元エネルギー教育者によって作成されました