ファン選定で「静圧が足りない」と気付くのは、たいてい試運転の日だ
図面を引き終わり、機器が搬入され、いざ試運転。風量計を吹出口に当てると設計値の7割しか出ていない。ダクトを叩いても、ダンパを全開にしても、数字は戻らない。原因はたいていひとつ、ファンの必要静圧を少なめに見積もっていたことだ。
空調設備の設計で、風量の計算は誰もが丁寧にやる。でも、そのあとに続く「その風量を送り出すのにファンは何Pa必要か」という積み上げは、ベテランが経験則で埋めてしまいがちなブラックボックスになっている。ダクト摩擦、継手、フィルタ、コイル、サイレンサ、ダンパ。項目は多いのに、手計算だと足し忘れと転記ミスがつきまとう。
このツールは、ファンの必要全静圧を3区分（直管・継手・機器）に分けて積み上げ、安全率まで一括で乗せるためのシミュレーターだ。1分で概算が出るから、設計初期の機種選定でも、リプレース案件の現調直後でも、その場で判断できる。
なぜ作ったのか
ダクト径を決めるツールは /duct-sizing として既に公開していて、風量から適正径と単位長さ当り圧損（Pa/m）までは出せるようになっていた。ところが、そこから先の「ではファン必要静圧はいくつか」が、毎回Excelの自作シートか設備ハンドブックの手計算に戻ってしまう。自分でも不便だったし、若手からも「コイル損失とフィルタ損失を足して、継手の割増を掛けて、最後に安全率…の順序を毎回忘れる」と声が上がっていた。
世の中に出回っている類似ツールを探してみると、ファンメーカーの選定支援ソフトはあるのだが、会員登録が要ったり、特定機種向けだったり、PC専用だったりと気軽さに欠ける。現場でスマホを片手に「あの系統、AHU余裕ある？」と聞かれた瞬間に答えが返せるものが欲しかった。
もうひとつ、積み上げの「見える化」にこだわった理由がある。総静圧だけが出ても、次の設計判断には進めないからだ。直管が効いているのか、機器損失が支配的なのか、継手割増が重いのか。それぞれの寄与率が見えれば、「コイル列数を4列から3列に落としたらファンは1サイズ小さくできる」といった代替案の検討が一気に早くなる。ブレークダウン表示は、そのために欠かせない機能だった。
全静圧とは何か ― ファン選定の第一原理
静圧・動圧・全圧の違い
ダクト内を流れる空気は、2種類の圧力を同時に持っている。壁面を押し広げようとする圧力が静圧、流れる勢いそのものが持つ圧力が動圧、そしてこの2つの和が全圧だ。数式で書くとこうなる。
全圧 P_total = 静圧 P_static + 動圧 P_dynamic
動圧 P_dynamic = 0.5 × ρ × v^2 // ρ=1.2 kg/m³, v=風速 m/s
たとえば風速5m/sのとき動圧は 0.5×1.2×25 = 15 Pa、10m/sなら60 Paになる。ダクト内で空気が曲がったり広がったりすると、この動圧の一部が失われる。これを圧力損失と呼び、ファンはこの損失ぶんを補って空気を押し続けなければならない。
機外静圧と機内静圧
AHU（エアハンドリングユニット）のカタログを見ると「機外静圧 250Pa」のように書かれている。これは、ユニット内部のフィルタ・コイル・ブロワ損失はメーカー側で既に織り込み済みで、ユニットの外側のダクト系統が使える静圧がどれだけ残るか、という意味だ。一方で、単体のファンや送風機を自分でハコに組み込む場合は、フィルタやコイルの圧損も自前で積み上げる必要がある。これが「全静圧（Fan Total Pressure）」の考え方だ。
このツールは後者の単体積み上げ方式で計算する。AHU系統でも、機器を個別に入力すれば同じ結果になる。
ファン特性曲線との交点
ファンは「静圧と風量の関係」をグラフで表した特性曲線を持っている。同じファンでも、要求静圧が高くなると風量は落ちる右下がりの曲線だ。一方、ダクト系統側は風量の二乗に比例して圧損が増えるシステム抵抗曲線を描く。この2つの交点が、実際の運転点になる。
必要静圧を低く見積もると、交点は設計値より右（高風量側）にズレるはず…と思いがちだが、現実は逆だ。システム側の抵抗を過小評価していたのだから、実際はもっと上に抵抗線がシフトし、交点は左（低風量側）に動く。結果として風量不足に陥る。詳しくはWikipedia「遠心送風機」の特性曲線の項も参考になる。
実務で静圧算定を怠るとどうなるか
必要静圧を見誤ったときの実害は、3段階で大きくなる。
第1段階: 風量不足によるコイル能力低下。 冷却コイルは設計風量を前提に能力表が作られている。風量が80%に落ちると、顕熱能力は比例して下がり、潜熱能力はさらに悪化する。真夏のピーク時に室温が下がりきらない、湿度が抜けない、という典型的クレームの原因はたいていここだ。
第2段階: 再平衡（リバランス）工事の手戻り。 ダンパを絞れば足りない系統に回せると思っていても、元々の余裕がなければ総風量を確保できない。最悪の場合はファン交換、またはモーター・プーリー換装になる。1系統の手戻りで数十万〜数百万円、工期は2週間単位で延びる。
第3段階: 省エネ法・ZEB基準との齟齬。 建築物省エネ法では、空調搬送動力（kWh/年）が評価対象になる。過大なファンを付け直した結果、年間消費電力量が届出値を超えると、再計算と行政対応が必要になる。建築物省エネ法の届出制度は軽視できない。
空気調和・衛生工学会便覧では、一般空調ダクトの摩擦損失は 0.8〜1.2 Pa/m を推奨範囲としている。このレンジを外すと、騒音・電力・ダクトスペースのどれかが破綻する。単位長さ当り圧損の設定は、全体の妥当性を左右する最重要パラメータだ。
活躍する場面
設計初期の機種選定。 平面図にダクトルートを引いた段階で、仮径・仮距離・仮機器を入れて概算静圧を出す。ここでファンクラスの当たりがつけば、電源容量・機械室スペース・騒音対策の初期検討に進める。
リプレース案件の現調直後。 既設AHUを更新する場合、現地でダクト長さとフィルタ・コイル型番を控え、喫茶店でスマホ入力すれば3分で必要静圧が出る。メーカーに機種提案を依頼する前の裏取りに使える。
設計変更インパクトの即答。 施主から「コイル列数を減らせるか？」「サイレンサを追加したい」と言われたとき、その場で数字の増減を返せる。
若手の教育ツール。 「なぜフィルタよりダクトの方が効いている系統があるのか」を寄与率のブレークダウンで見せると、設計感覚が一気に身につく。
基本の使い方
- ダクト条件を入力。直管の合計長さ（m）と単位長さ当り摩擦損失（Pa/m、標準0.8〜1.2）、継手・曲がりの割増率（20〜40%目安）を入れる。
- 機器損失を入力。カタログ値または代表値から、フィルタ・コイル・サイレンサ・ダンパ・その他を埋める。不要な項目は0でよい。
- 安全率を設定。経験則的に10〜20%。古いダクトや埃の多い現場は高めに。結果の全静圧とブレークダウンを確認したら、ファン選定に進む。
具体的な使用例
実務で出てくる代表的な系統を6ケース並べた。いずれも本ツールに同じ値を入れれば再現できる。
ケース1: 一般オフィスAHU系統（中規模）
- 入力: 直管30m × 1.0 Pa/m、継手30%、フィルタ150+コイル200+サイレンサ80+ダンパ50=480 Pa、安全率10%
- 結果: 直管30.0 / 継手9.0 / 機器480.0 / 小計519.0 / 全静圧570.9 Pa
- 解釈: 機器損失が92%を占める典型例。ファンは中静圧クラス（600Pa級）で足りる。ダクトを多少延ばしても影響は小さいので、経路自由度は高い。
ケース2: 小規模系統（個室エアコン＋簡易ダクト）
- 入力: 直管20m × 0.8 Pa/m、継手25%、フィルタ100+コイル150+ダンパ30=280 Pa、安全率10%
- 結果: 直管16.0 / 継手4.0 / 機器280.0 / 小計300.0 / 全静圧330.0 Pa
- 解釈: 低静圧域。小型送風機または家庭用スプリットエアコンのファンで対応可能。サイレンサを入れる余地もある。
ケース3: 住宅用全熱交換器系統
- 入力: 直管15m × 0.6 Pa/m、継手20%、フィルタ50+熱交換80+ダンパ20=150 Pa、安全率15%
- 結果: 直管9.0 / 継手1.8 / 機器150.0 / 小計160.8 / 全静圧184.9 Pa
- 解釈: 住宅HRVは機外静圧100〜150Paの機種が多い。この例は200Paギリギリで、経路見直しなしだと厳しい。フレキダクトを減らして直管化すると30Pa程度は下げられる。
ケース4: 無塵室ファンフィルタユニット（FFU）
- 入力: 直管10m × 0.8 Pa/m、継手25%、HEPA 250+中性能150+ダンパ30=430 Pa、安全率15%
- 結果: 直管8.0 / 継手2.0 / 機器430.0 / 小計440.0 / 全静圧506.0 Pa
- 解釈: HEPAが支配的で全体の半分弱。HEPAは目詰まりで圧損が2倍近くまで上がるので、安全率15%でも実運用では交換時期を見誤ると風量低下に直結する。
ケース5: 大型商業施設AHU（高静圧系統）
- 入力: 直管80m × 1.2 Pa/m、継手35%、フィルタ200+コイル350+サイレンサ120+ダンパ60=730 Pa、安全率15%
- 結果: 直管96.0 / 継手33.6 / 機器730.0 / 小計859.6 / 全静圧988.5 Pa
- 解釈: 1000Pa近い高静圧域。シロッコ（多翼）では苦しく、ターボ型ファンが現実的。ダクトルートを短縮できれば100Pa前後は削れる。
ケース6: リプレース再検討（既設劣化系統）
- 入力: 直管50m × 1.5 Pa/m、継手40%、フィルタ180+コイル250+ダンパ50=480 Pa、安全率20%
- 結果: 直管75.0 / 継手30.0 / 機器480.0 / 小計585.0 / 全静圧702.0 Pa
- 解釈: Pa/mが1.5と高め、継手割増も40%。既設ダクトの汚れ・変形を織り込んだ保守的設定。既設ファンが550Paクラスだったとすれば、更新時は700〜800Pa級への格上げが妥当だとわかる。
仕組み・アルゴリズム
候補手法の比較
ダクト系統の圧損計算には、大きく3つの流派がある。
- 単位長さ圧損法（Pa/m法）。直管部の損失を「長さ×Pa/m」で出し、継手は直管損失に対する割増率で近似する。設計初期〜中期に向く。
- K係数法（動圧×K）。継手1つ1つについて、形状から決まる損失係数Kを掛けて動圧と乗じる詳細計算法。精度は高いが、風速・形状・接続角度を全て入力する必要があり、時間がかかる。
- 等価長法。継手を「同じ損失を持つ直管長さ」に換算して全長に足す古典的手法。米国ASHRAEハンドブックで今でも使われる。
このツールは1の単位長さ圧損法を採用した。理由は3つある。概算段階では0.8〜1.2 Pa/mという業界標準レンジがあり個別K値を引かなくても十分な精度が出ること、入力が/duct-sizingの出力と直結すること、そしてスマホでの操作性を考えると入力項目は最小化すべきこと。詳細検討が必要なら後工程でK係数法に移行すればよい。
実装フロー
// 1. 直管損失
ductLoss = ductLength[m] * frictionRate[Pa/m]
// 2. 継手・曲がり損失（直管に対する割増）
fittingsLoss = ductLoss * (fittingsFactor / 100)
// 3. 機器損失合計
equipmentLoss = filterDP + coilDP + silencerDP + damperDP + otherDP
// 4. 小計（安全率前）
subtotal = ductLoss + fittingsLoss + equipmentLoss
// 5. 全静圧（安全率込み）
totalPressure = subtotal * (1 + safetyFactor / 100)
計算例（ケース1の追跡）
入力: 直管30m、摩擦1.0 Pa/m、継手30%、機器計480 Pa、安全率10%。
ductLoss = 30 * 1.0 = 30.0 Pa
fittingsLoss = 30.0 * 0.30 = 9.0 Pa
equipmentLoss = 150+200+80+50+0 = 480.0 Pa
subtotal = 30 + 9 + 480 = 519.0 Pa
totalPressure = 519 * 1.10 = 570.9 Pa
寄与率を出すと、直管5.8% / 継手1.7% / 機器92.5%。機器が支配的で、この系統ではダクト距離を多少伸縮させてもファン選定クラスは変わらないことが定量的に示せる。逆に言えば、サイズダウンしたいならまずコイル・フィルタの見直しから手を付けるべき、という判断につながる。
継手割増率の妥当性
「30%って根拠あるの？」とよく聞かれるが、これは空気調和・衛生工学便覧や各種設備設計ハンドブックで、一般空調ダクトの実測統計から20〜40%のレンジが示されている経験値だ。曲がりの多いレイアウトなら40%、ほぼ直線なら20%、標準的な事務所なら30%で置けば実測と大きくズレない。厳密を期すなら現地測定かK係数法に進むべきだが、概算段階ではこの割増で十分である。
他の静圧・ダクト系ツールとの違い
静圧まわりのWebツールは大別すると「ダクト径を決めるもの」「継手のK係数を個別に積むもの」「ファンメーカーの選定ソフト」の3種だ。本ツールはそのどれでもなく、設計初期に"積み上げ総額"をワンタップで可視化することに特化している。
既存の /duct-sizing（ダクト径算定）は、風量と推奨単位摩擦損失から管径を逆算するツールだ。出てくる値は断面寸法であり、全静圧ではない。一方メーカー選定ソフトは精度が高い反面、機種選定まで一気通貫するので初期概算には重い。本ツールはその中間レイヤーを埋める。
さらに内訳比率を棒グラフで示すので、「全静圧600Paのうち機器が8割を占めている」という構造が一目で分かる。これは紙の計算書では得にくい気づきで、ダクト径を太くすべきか機器を見直すべきかの判断材料になる。
消音ボックスの追加で静圧がどう跳ねるかを検討したいなら /duct-silencer-attenuation と併用、必要換気量から逆算したい場合は /ventilation-calc と組み合わせる運用を想定している。
豆知識・読み物
ファン相似則（Fan Affinity Laws）
ファンの世界には"三乗の法則"と呼ばれる相似則がある。回転数をN、風量をQ、静圧をP、軸動力をWとすると、同じファンの運転点に対して次の関係が成り立つ。
Q2 / Q1 = (N2 / N1)
P2 / P1 = (N2 / N1) ^ 2
W2 / W1 = (N2 / N1) ^ 3
風量を半分に絞ればインバータで回転数を半分に落とせて、消費電力は8分の1になる計算だ。VAVや可変速制御が省エネに効くのはこの三乗則のおかげで、裏を返せば「必要以上に静圧を見込んで上位機種を入れる」と、定格運転時の電力ロスが効いてくる。必要静圧を正しく積み上げる意義はここにもある。元ネタは19世紀のターボ機械理論で、ファン相似則（Wikipedia） に詳しい。
Fan Total Pressure と Fan Static Pressure
カタログを読むときに混同しやすいのが、全圧（Total Pressure, TP）と静圧（Static Pressure, SP）の区別だ。ファンが発生させる圧力はTP = SP + VP（動圧）で、動圧はファン出口の風速エネルギーに対応する。
北米系（AMCA）のカタログでは Fan Total Pressure を基準に性能曲線を描くことが多く、日本の空調ファン（JIS B 8330）では 機外静圧 を使うのが主流だ。同じファンでもどちらで表記されているかで値が100Pa前後ズレるため、輸入機を扱うときは必ず基準を確認したい。本ツールは日本の実務慣習に合わせ、ダクト側損失の合計を「必要全静圧」として出力している。動圧相当分はファン出口の運動エネルギーとして別途系統に返却されるため、抵抗計算上は静圧ベースで積むのが実用的だ。
Tips
- フィルタは終期圧力で積む: 中性能フィルタ150Paは初期値。交換直前の終期差圧（多くは初期の2倍）で見込んでおくと、使用後半に風量不足に陥らない。
- 継手率は曲がりの多さで調整: 直線的な系統は20%、曲がりの多い機械室内は40%まで引き上げる。分岐チャンバが多い系統は50%見込むこともある。
- 安全率は二重計上に注意: フィルタに終期値を入れた上で安全率20%を載せると過大評価になる。どちらかで見込む。
- 1500Paを超えたら機種を疑う: シロッコでは苦しくなりターボ型が必要。ダクト経路の見直しや機器レイアウト変更を先に検討したい。
- 結果のコピー機能を図面注記に活用: 計算根拠をそのまま設計図の摘要欄に貼れば、監理時の質疑対応が早い。
FAQ
入力した機器損失は初期値？終期値？
本ツールは入力値をそのまま合計するだけなので、実務判断に委ねている。フィルタは終期差圧（初期の2倍が目安）、コイルは設計風量時のカタログ値を入れるのが一般的だ。動圧（Velocity Pressure）は含まれていないけど大丈夫？
日本の空調ファンは機外静圧ベースで選定するのが主流で、動圧は系統末端の運動エネルギーとして扱う。北米AMCA基準の全圧ベース機を選ぶ場合のみ、動圧（約0.6×v²、vは吹出風速m/s）を別途加算してほしい。矩形ダクトと円形ダクトで単位摩擦損失は変わる？
水力直径が同じなら摩擦係数はほぼ同等だが、矩形は角部での渦損失が増え、実効的な摩擦損失は円形の1.1〜1.2倍になる。迷ったら1.1Pa/mなど少し強めに入れると安全側。全熱交換器（ロスナイ等）の圧損はどこに入れる？
「その他機器損失」に入れるか、専用機であれば「コイル損失」欄を流用する。メーカーカタログの風量-静圧曲線から設計風量に対応する値を読み取る。関連ツールの [/hrv-selector](/hrv-selector) で機種候補を絞ってから圧損値を転記すると早い。1500Paを超える警告が出た。どうすればいい？
まずダクト経路を見直して直管損失を下げる（経路短縮、継手削減、管径UP）。それでも下がらなければシロッコからターボファンへの変更を検討する。ターボは高静圧に強いが騒音が増えるので、[/duct-silencer-attenuation](/duct-silencer-attenuation) で消音計画とセットで検討するのが安全だ。まとめ
ファン選定の第一歩は、風量より先に「必要全静圧をいくらで見込むか」の腹決めだ。このツールは設計初期の概算を3分で片付け、内訳を可視化して手戻りを減らすために作った。ダクト径の見直しには /duct-sizing、消音ボックスの追加検討は /duct-silencer-attenuation、必要換気量からの逆算は /ventilation-calc、住宅の熱交換器選定は /hrv-selector と合わせて使ってほしい。気になる点があればお問い合わせから連絡を。