こんばんは。さすけです。
一条工務店で家を建てる方の家には夢の家仕様にしなかった方を除いて必ず設置されているのが「ロスガード」です。
ロスガードというのは、いわゆる室内に室外の空気を取り入れてくれる換気装置なのですが、一条工務店で家を建てる際には、熱交換効率がうんたらかんたら、花粉症にも効果があるかも知れなくて～なんて、説明を受けますが、そもそも、ロスガードってきちんと換気してくれているのだろうか？という疑問がわいてくるわけです。
そして、そもそも、ロスガードなんてなくたって家の空気は換気されていて、あんな邪魔くさい？装置は不要じゃないか？なんて疑問がわいてきます。
本日は、ロスガードが室内の空気の質にどのような影響を与えるのか、さらにはそれが子どもの学習能力に与える影響の可能性も踏まえて検証してみることにしました＼(^o^)／
長いですがお付き合いいただければと思います！我ながら面白い結果です！
住宅の換気について
ロスガードの性能の話に入る前に、「住宅の換気」について再確認をしておきたいと思います。
建築基準法で定められている換気性能
「換気」というのは、それこそ窓を開けて室内の空気と室外の空気を入れ換えることのように、室内外の空気を入れ換えることです。しかし、窓を開けて換気をしたのでは防犯上よくないので、換気扇などをつけて室内外の空気を入れ替えることになります。
そして、2003年の建築基準法改正に伴いシックハウス対策として24時間換気システムの設置が義務づけられました。さらに、建築基準法では居室における換気能力として0.5回/時間の換気能力を満たすことが義務づけました。すなわち、2時間に1回室内の空気が全て入れ替わることが義務づけられたのです。
ここで、忘れないでいただきたいのは「換気の義務づけはシックハウス対策の一環としてなされた」ということです。
換気の方式は大きく3種類
換気方式は大きく第1種換気、第2種換気、第3種換気の3種類があります。
- 第1種換気は吸気と排気の両方をファンで行うものです。換気扇（排気ファン）＋吸気ファンの組み合わせをイメージするとわかりやすいかと思います。ロスガードを始めとした機械式換気は第1種換気となります。
- 第2種換気は吸気ファン＋排気口によって、換気を行うものです。第1種換気が吸気もファンによって行いますが、第2種換気は吸気のみをファンによって行い、排気は排気ダクトから空気が自然に押し出される仕組みになっています。排気ファンを回すのに必要となる電気代が節約できる一方で、気密の低い家では生活で生じた湿度を壁内においやり壁内結露のリスクが高いとされています。第2種換気はパナホームで採用されている程度で、あまり一般的ではないかも知れません。
- 第3種換気は、第2種換気と逆で吸気口＋排気ファンによって換気が行われます。排気を強制的に行う事で室内を負圧にし、吸気口から外気が自然に入ってくる方式です。ローコストハウスメーカーなどで家を建てると、第3種換気になることが多くなっています。というのは、計算で台所の換気扇を排気ファンと見なすことで各居室に吸気口（多くの場合開け閉めできる穴）を開けるだけ建築基準法で定める換気能力を満たすことができるためです。新たなファンの設置が必要にならないため低コストで換気が可能になります。
それぞれ一長一短ありますが、第2種、第3種換気は吸気または排気を自然換気に依存してしまうため熱交換が難しく、冬場の外気を室内に取り込むことで部屋が寒くなってしまうという欠点があります。その点第1種換気は構造上熱交換を行いやすく室内の温かい空気で室外の冷たい空気を温めて、これを熱交換と言います、室内に取り込むことができるため換気をしても室内の温度を下げづらくすることができるます。ただし、給排気の両方にファンを用いるためコスト高になることがあります。
室内の吸気ファン、排気ファンのそれぞれにファンをつけてしまうとコスト高になること、また、ファンの個数が多くなると故障の確率も上昇してしまうこと、さらに小型のファンは騒音が大きいため居室にあるとファンの回転音が気になってしまうことがあること、大手のハウスメーカーでは第1種換気の方式はセントラル換気方式が採用されることが多くなっています。
セントラル換気方式では、冷蔵庫のような大きさの換気装置を取り付ける必要があるため一条工務店のロスガードの場合で90cm×90cmの空間を換気装置に則られてしまうと言う欠点がありますが、熱交換効率を向上させることができるなどのメリットも多くあります。欠点としては高いというのが大きな欠点です。。。
ロスガードの換気性能
ロスガードというと、「全熱交換」に代表されるその熱交換性能に注目が集まります。
しかし、今回はこの熱交換ではなく、ロスガード本来の「換気性能」に着目してその能力を見ていきたいと思います！
ロスガードと室内空気質
ここでは一つの仮説を設けます。ロスガードがきちんと機能していれば室内の「空気の質」は人が住む上で清浄な状態に維持され、ロスガードが止まってしまうと室内の「空気の質」は清浄ではない状態になってしまう、という仮説です。
ロスガードは換気装置ですから、室内の「汚れた空気」を排気して、外の「清浄な空気」を取り込んでくれるはずだということです。仮に、ロスガードが汚れた空気ときれいな空気の入れ換えができていなかったとするならば、ロスガードは換気扇としての機能を有してない、ということになりますし、逆にロスガードが止まっていても室内の空気は綺麗な状態であるならば、ロスガードなどお金がかかるだけで無駄な装置ということになります。
24時間換気が法律で義務づけられた背景はホルムアルデヒドに代表されるシックハウス症候群誘発化学物質の除去が目的です。しかし、私が個人で室内のホルムアルデヒドの濃度を長期間にわたって測定する事は現実的ではありません。測定装置が何十万円もしてしまうのです(; _ 😉
そこで、もう少し簡易に測定可能な化学物質で室内の清浄度を示す物質がないかと考えました。その結果、今回は室内の二酸化炭素濃度を室内空気の清浄度を示す指標とすることにしました！
室内の二酸化炭素濃度
二酸化炭素は空気中に一定量存在する物質です。そして、人の呼吸によって空気中に出て行きます。また、火が燃えると二酸化炭素が発生します。
室内の二酸化炭素濃度が高くなると、集中力が散漫になり、頭痛やめまいが発生するなどの影響が出てきて、最終的には失神、窒息して死に至ることがあります。
しかし、二酸化炭素はその濃度が低ければ健康には全く影響がありません。というか、地球上の空気にまんべんなく含まれています。
二酸化炭素の濃度はppmという単位で示されており、通常の％表記にすると、1ppm＝0.0001%となります。大気に含まれる二酸化炭素は約400ppmですから、外気の空気には0.4％の二酸化炭素が含まれていると理解すれば良いかと思います。
室内の二酸化炭素濃度は、建築物環境衛生管理基準という基準によって定めがあり、室内の二酸化炭素濃度は1000ppm以下であることが求められています（これは目標値であって、義務基準ではありません）。さらに、この値を超えると良くないという基準値としては労働安全衛生法事務所衛生基準規則という法律によって、1日8時間労働を行う場所としては5000ppm以下の二酸化炭素濃度にすることが求められています。こちらは目標値と言うよりも許容限界と理解して良い基準値になります。
健康に影響が出てくる濃度としては3万ppmで頭痛や吐き気の症状が出てきます。さらに、5万ppmの環境だと30分程度滞在すると頭痛、めまいの症状が現れ、8万ppmを超えると失神のリスクが、さらに9万ppmになるとその場所に4時間滞在すると死亡する可能性が出てきます。10万ppmを超えるとただちに影響が現れるとされています。
通常大気中の二酸化炭素濃度が400ppm程度であることを考えると、健康に影響が現れる3万ppmは大気中の75倍の濃度ですから、かなり高濃度である事が分かります。それに対して建築物衛生管理基準で定められた1000ppmというのは通常大気の2.5倍程度の濃度であるため、かなり厳しい目標値である事が分かります。
実際にこちらにあった資料を参考にすると、自動車の中で窓を閉め切った状態で5000ppm、比較的すいた電車でも1500ppmという値になっているとされています。
高気密住宅で火気を使ってはいけない本当の理由
一条工務店の家では火気は使用してはいけない、とされています。その理由として、人が呼吸する二酸化炭素で窒息してしまうから、という誤解をしてしまっていることがあります。
これはしばしば勘違いされることですが、一条工務店の家がいくら高気密だからと言って、普通の生活をしている中で人が呼吸で排出する二酸化炭素によって窒息するようなことはありません^^;
一条工務店の家の中で火気を使ってはいけない本当の理由は、一酸化炭素中毒のリスクが高くなるからです。
一条工務店の家は高気密住宅であるが故に、火気の燃焼によって室内の二酸化炭素を排気できず二酸化炭素濃度が高まった結果、火気の燃焼が不完全燃焼となり一酸化炭素が発生する可能性があるからだ、と理解しています。ご存じの通り、一酸化炭素は僅かな量でも人を死に至らしめる危険な化学物質です。
ですから、万が一真冬に停電などでロスガードが停止してしまっても、二酸化炭素濃度が高くなりすぎて、朝気が付いたら（気がつかずに？）窒息してしまうなどと言うことはありませんので安心して窓を閉め切って寝て良いかと思います。ただし、後ほど示すとおり空気の質は悪くなりますので、日中軽く窓を開けて換気などはした方が良いかも知れません。
ロスガード運転中と停止中の室内二酸化炭素濃度＼(^o^)／
ということで、我が家の室内外の二酸化炭素濃度を測定しまいた。
測定は、T&D社のTR-76Uiという二酸化炭素濃度を測定可能なおんどとりを使用しました。
まずはロスガードが動いているときの室内二酸化炭素濃度です。二酸化炭素濃度はリビング、居室、室外の3カ所を測定しています。測定は2015年と2014年の1月です。測定はいずれも10日間の測定結果になっています。
ロスガード運転中のリビングの二酸化炭素濃度は1000ppm以下
ロスガードを運転している時の室内二酸化炭素濃度は下記の通りです。
オレンジ色が外気の二酸化炭素濃度で、概ね400ppm程度、自動車の通りなどが多くなると500ppmを超えるといった感じです。
一方で、リビングの二酸化炭素濃度は500ppm～700ppmで安定していることがわかります。
1月8日は家を不在にしていたため二酸化炭素濃度が低くなっています。
この結果から、ロスガードを運転した状態でのリビングの二酸化炭素濃度は1000ppmを超えること無く清浄な空気室を保てている、と結論できます。
居室の二酸化炭素濃度は1000ppmを超えてしまうことも。。。
続いて、ロスガードを運転中に２F居室部分での二酸化炭素濃度を測定した結果は下記のとおりとなりました。居室の二酸化炭素濃度は緑で示された線になります。
居室に人がいるかいないかで二酸化炭素濃度が大きく上下していることがわかります。
居室に人がいる場合は、1000ppmを超えて1200ppm程度に達してしまうことがあることがわかりました。1200ppmという二酸化炭素濃度は健康に影響がでることはありませんが、少し気になる濃度とも言えます。この点については後ほど検討します。
なぜリビングの二酸化炭素濃度は低かったのに、居室は高くなったのかというと、これは我が家のリビングの構造が吹抜かつ２Fの廊下とも繋がった広い空間であるのに対して、居室は10畳ほどの閉じた空間になっているため、同じ人数の人間が生活していても濃度としては空気量の少ない居室の方が高く出てしまうと言うことだと思われます。
ロスガードを停止した場合のリビング二酸化炭素濃度
それではいよいよ、ロスガードを停止した場合の二酸化炭素濃度の測定結果です。
2014年の1月に10日間ほどロスガードの電源を切って生活をしてみました！
ロスガードを停止した際のリビングの二酸化炭素濃度を黄色で、先ほどのロスガード運転中のリビングの二酸化炭素濃度を青で示しています。
ロスガードを運転中のリビング二酸化炭素濃度は1200ppmを超えて1400ppmに達していることが分かります！
また、1月1日～3日まではロスガードを停止した状態で、帰省していたため黄色で示した線が外気の二酸化炭素濃度とぴったり一致していることがわかります。すなわち、人がいなければ室内の二酸化炭素濃度は上がっておらず、室内の二酸化炭素が人の呼吸から発生したもののみであることが確認できます！
この結果から、ロスガードはリビングの空気をしっかりと入れ換えており、ロスガードを運転することで二酸化炭素濃度を約600ppm下げることができている、ということがわかります。
1000ppmというのを一つの目標を達成するためにはロスガードの存在は不可欠であると言うことがわかりました＼(^o^)／
ロスガードを停止した状態での居室の二酸化炭素濃度は2000ppmオーバー(´Д｀)
続いて、ロスガードを運転していても二酸化炭素濃度が1000ppmを超えてしまった居室部分ですが、ロスガードを停止するとどのようなことになるのでしょうか？その結果が下記です。
青で示したのがロスガードを停止した場合の居室の二酸化炭素濃度、緑色はロスガードを運転した場合の居室の二酸化炭素濃度です。
リビングの場合と同様、不在にしていた1月3日までは居室の二酸化炭素濃度は外気の二酸化炭素濃度とほぼ一致していることがわかります。
しかし、人が生活するようになるとロスガードを停止した状態電居室の二酸化炭素濃度は急上昇し、時間帯によっては2000ppmを超えてしまうことが多く発生します。また、場合によっては2500ppmも超えてしまうことがわかりました。
このことから、ロスガードを運転した場合と運転しなかった場合では室内の二酸化炭素濃度、すなわち空気の清浄度には大きな違いが表れることが確認できました。よって、ロスガードは室内外の空気をしっかりと入れ換えてくれていることが分かりました＼(^o^)／
ただ、少し気になる事があります。まずはロスガードを運転した状態でも居室の二酸化炭素濃度は国が定めた目標値である1000ppmを僅かに超えてしまっている点です。
一方で、二酸化炭素濃度は1000ppmを超えて4000ppm程度までであれば、そこに長時間いたとしても気分を悪くしたりと言った健康症状があらわれることはまずありません。いくらロスガードの熱交換効率が高いとは言え、換気をすればそれだけエネルギーのロスが発生して電気代を上昇させることになってしまいます。
そもそも、24時間換気の基準が定められた背景はホルムアルデヒド等のシックハウス症候群誘発化学物質の除去が目的です。しかし、現在、一条工務店をはじめ多くのハウスメーカーではシックハウス症候群対象化学物質を室内では使用しなくなっており、仮に換気を行わなくてもシックハウス症候群対象物質の濃度が高くなることは考えにくい状態にあります。
そのため、健康に影響がないならロスガードを止めて生活しても2500ppmから高くても3000ppm程度の二酸化炭素濃度にしかならないならず、シックハウスの問題もないのならば、ロスガードなんて止めてしまったも良いのでは？と思えて来ます＼(^o^)／
子どものために必要な室内空気室をロスガードは維持できるか？
本当にロスガードを止めても良いかを検討するにあたってはもう少し検討することがあります。
二酸化炭素濃度が人の思考能力に与える影響について検討しておく必要があります。
先ほどまでの議論では二酸化炭素が「健康」に与える影響を議論してきました。停電などの極端な状況下では健康に影響が出なければ十分ですからロスガードを停止して生活しても健康に影響が現れないと言うことが確かめられただけで満足な結果と言えます。
しかし、日常ロスガードを停止して生活するとなると、「頭痛が起こらない家」というのでは不十分です^^;というか、頭痛がする家では論外です^^
しばしば言われることとして、室内の空気質、すなわち二酸化炭素濃度が人間の思考力に影響を与えると言うことが指摘されています。
子どもがいる家庭であれば、子どもの集中力や思考能力が室内の二酸化炭素濃度によって阻害されてしまったのではかなり困ります！！
ということで、人間の思考活動を阻害しない二酸化炭素濃度以下で生活したいと望むのは当然と思います。
2500ppmの環境では仕事のパフォーマンスが大きく下落！
人の思考能力と二酸化炭素濃度に関する研究を探していたらぴったりな研究結果がありました＼(^o^)／
Elevated Indoor Carbon Dioxide Impairs Decision-Making Performance（仮訳：室内の高二酸化炭素濃度は意思決定能力を損なう）論文原文はこちら 日本語の解説はこちらにあります。
ローレンス・バークレー国立研究所のMark Mendellさんニューヨーク州立大学のWilliam Fiskさんによる論文です。
この論文では、24人ずつの被験者に二酸化炭素濃度600ppm, 1000ppm, 2500ppmの居室で2.5時間過ごしてもらい、その後、意思決定能力を測定するテストを受けてもらった結果、600ppm、1000ppmの環境で過ごした人にテストの点数の差異は見られなかったのに対して、2500ppmの環境下で過ごした人たちの意思決定能力は大きく落ちていたという結果です。
上記がその結果ですが、Initiative(独創力？)とStrategy（戦略性）の2つのテストの結果が、オレンジの三角で示された2500ppmの環境下で過ごした人々だけ著しく低い点数になっていることがわかります。
その他様々なテストの結果、2500ppmの環境で過ごした被験者は大半のテスト結果で、600ppm,1000ppmの環境下で過ごした被験者よりもパフォーマンスが悪化したという結果にな立っています。
上記は横軸にテストの種類、縦軸が各テストの点数になっていて、黒い●が2500ppmの被験者のテスト結果になっています。一部のテストを除いて大半のテストで600ppm, 1000ppmの被験者よりも２５００ppmの環境にいた被験者の点数が著しく劣っていることがわかります。
この結果から、少なくとも2500ppmを超えるような室内環境は人が思考する環境としては非常に良くない環境である事がわかります。これは家を建てる上で重要な示唆を与えます。
結論！ロスガードは止めちゃダメ！！！ゼッタイ！
先の論文の結果から、室内の二酸化炭素濃度が2500ppmを超えると思考力や意思決定にかかる能力が著しく落ちてしまうことがわかりました。
ただし、1000ppmと2500ppmの間の被験者はいないため、1000ppmから2500ppmの間にパフォーマンスを落とす境界があると考えられますが、少なくとも子どものいる家庭であれば子どもの勉強に対する集中力やパフォーマンスを大きく損なうため、2500ppmを超える環境はまず避けるべきと思われます。
また、今回は測定条件が少し違っているため示していませんが、子ども部屋を想定して7.5畳の居室で実験的に人が一人で生活した場合の二酸化炭素濃度を測定してみました！子ども部屋の二酸化炭素濃度と考えてもらえればと思います。
青がロスガード運転時の二酸化炭素濃度、オレンジ色がロスガード停止時の二酸化炭素濃度です。
居室の広さが7畳程度の場合、ロスガードを停止させることで生活者が1人であっても二酸化炭素濃度が3000ppmをオーバーすることを確認しました。
さらに、居室に入って2時間程度で室内の二酸化炭素濃度が2500ppmを 突破してしまうことも分かりました！！
一方で、ロスガードを運転している場合は吸気量は部屋の広さに大きく依存しないため、室内の二酸化炭素濃度が1000ppmを超えることはありませんでした。
この結果から、ロスガードを止めた環境下で子どもが自室で勉強しようとした場合、二酸化炭素の影響によりそのパフォーマンスが著しく低下してしまう可能性が示唆されます。
よって、子ども部屋で子どもが宿題や受験勉強に対して集中してかつ高パフォーマンスで向き合うための環境として、ロスガードを止めることは決してやってはいけないことであることがわかります。
一方で、1人部屋の個室であればロスガードを運転することで室内の空気室としては論文の結果から人の思考に影響を与えないとされる1000ppmを常時下回らせることができるということも確認しました！！
ということで、子どもに勉強をしやすい環境を与えるという意味ではロスガードの運転は欠かせないということが結論できます。
最後に、ロスガードが過換気の可能性はまだ否定はできていません。ただ、集中力を損なわない室内空気質を確保するという観点からは、ロスガードは必要十分な能力を発揮していると言うことが言えそうです＼(^o^)／
ということで、娘よ。。。パパは環境は準備した、、、お願いだからその集中力をゲームに使わずに勉強してくれ(T-T)
