【北海道の企業向け】第一種・第二種・第三種換気システムの違いと選び方｜ロスナイも解説

建築基準法の改正により、現在ではすべての建築物に24時間換気システムの設置が義務付けられています。オフィスや工場、店舗などの事業用建物においても、適切な換気は従業員の健康維持や生産性向上に直結する重要な設備です。

換気システムには「第一種換気」「第二種換気」「第三種換気」の3つの方式があり、それぞれ給気と排気の仕組みが異なります。特に北海道のような寒冷地では、冬場の外気温がマイナス10℃以下になることも珍しくなく、どの換気方式を選ぶかによって暖房コストや室内の快適性に大きな差が生まれます。

本記事では、3種類の換気方式の仕組みとメリット・デメリットを比較し、北海道の企業にとって最適な換気システムの選び方を解説します。

1. 換気システムの基本 ― なぜ24時間換気が必要なのか

2003年の建築基準法改正により、シックハウス症候群の対策として、すべての建築物に機械換気設備の設置が義務化されました。これは住宅だけでなく、オフィスや店舗、工場といった事業用の建物にも適用されます。

換気の基本的な役割は、室内に溜まるCO₂やVOC（揮発性有機化合物）、湿気、臭気などを排出し、新鮮な外気を取り込むことです。換気が不足すると、結露やカビの発生、従業員の集中力低下、さらには建物自体の劣化を招く原因となります。

① 換気の3要素

効率的な換気を行うためには、「入口（給気）」「通り道（空気の流れ）」「出口（排気）」の3つを適切に計画する必要があります。どこから新鮮な空気を取り入れ、室内をどのように通過させ、どこから汚れた空気を排出するか。この計画が換気システムの性能を左右します。

換気方式は、給気と排気をそれぞれ「機械で行うか」「自然に任せるか」の組み合わせによって3種類に分類されます。

2. 第一種換気 ― 給気も排気も機械で行う方式

① 仕組み

第一種換気は、給気・排気の両方を機械（ファン）で強制的に行う方式です。機械で空気の出入りを管理するため、室内の換気量を最も安定してコントロールできます。

多くの第一種換気システムには「熱交換器」が搭載されています。熱交換器は、排気する室内の空気から熱を回収し、取り込む外気に移し替える装置です。これにより、冬場に冷たい外気をそのまま室内に入れることなく、室温に近い温度の空気を給気できます。熱回収率は製品によって異なりますが、おおむね70～90%程度の製品が一般的です。

ダクトを配管して一つの換気ユニットで集中管理する「ダクト式」と、各部屋に個別の換気ユニットを設置する「ダクトレス式」があります。

② メリット

安定した換気性能：給気も排気も機械制御のため、風向きや気圧の影響を受けにくく、計画通りの換気量を維持できます。

熱交換による省エネ効果：熱交換器により暖房（冷房）エネルギーのロスを大幅に抑えられます。住宅の換気による熱損失は全体の約30%と言われており、熱交換換気はこのロスを軽減します。

高性能フィルターの搭載：給気時にフィルターを通すため、花粉やPM2.5、黄砂などの微粒子を除去したクリーンな空気を取り込めます。

③ デメリット

導入コストが高い：給気・排気の両方に機械設備が必要なため、第三種換気と比較して初期費用が高くなります。ダクト式の場合は配管工事も必要です。

メンテナンスの負荷：フィルター清掃は2～3ヶ月に1回程度が目安とされ、ダクト内部の清掃には専門業者への依頼が必要になるケースもあります。

電気代が第三種より高い：2つのファンを常時運転させるため、ランニングコストは第三種換気の約2～3倍と言われることがあります。ただし、熱交換による暖房費の削減分を考慮すると、トータルの光熱費では逆転する場合もあります。

3. 第二種換気 ― 給気は機械、排気は自然に行う方式

① 仕組み

第二種換気は、給気を機械（ファン）で行い、排気は自然排気口から行う方式です。機械で強制的に外気を室内に押し込むため、室内の気圧が外部よりも高くなります。この状態を「正圧」と呼びます。

正圧の状態では、ドアの開閉時や建物の隙間から外部の汚れた空気が室内に侵入しにくくなるため、室内をクリーンに保つことができます。

② メリット

室内を清浄に保てる：正圧により外部からの塵やホコリ、細菌の侵入を防ぎ、室内の清潔度を高く維持できます。

クリーンな環境が求められる施設に最適：病院の無菌室、食品加工工場のクリーンルーム、精密機器の製造室など、衛生管理が極めて重要な施設で採用されています。

③ デメリット

壁内結露のリスク：正圧によって室内の湿気を含んだ空気が壁や天井の内部に押し込まれるため、冬場にその湿気が急激に冷やされて結露が発生するリスクがあります。断熱・気密性能が十分でない建物では、建物の構造材を傷める原因になります。

一般のオフィスや住宅には不向き：上記の結露リスクから、一般的な木造建築やオフィスビルで採用されるケースはほとんどありません。

4. 第三種換気 ― 排気は機械、給気は自然に行う方式

① 仕組み

第三種換気は、排気を機械（ファン）で行い、給気は壁に設けた自然給気口から行う方式です。排気ファンで室内の空気を外に排出すると、その分だけ自然給気口から外気が流入する仕組みです。

室内は外部よりも気圧が低い「負圧」の状態になります。3つの換気方式の中で最もシンプルな構造であり、最も広く普及している換気方式です。

② メリット

導入・ランニングコストが安い：排気側のみ機械設備を使うため、初期費用もランニングコストも最も抑えられます。フィルター交換やメンテナンスの頻度も低く、維持管理が容易です。

壁内結露を防ぎやすい：負圧環境では室内の湿った空気が壁内に入り込みにくいため、壁内結露のリスクが第二種換気より低くなります。

メンテナンスが簡単：構造がシンプルなため、半年に1回程度のフィルター清掃で維持でき、故障リスクも低い傾向にあります。

③ デメリット

冬場の冷気侵入：自然給気口から外気がそのまま流入するため、冬場は冷たい外気が室内に直接入り、給気口付近が寒くなります。

外気環境に左右されやすい：風の強い日には給気量が過剰になり、無風時には不足するなど、安定した換気量の維持が難しい場合があります。建物の気密性能が低いと、意図しない隙間から空気が入り込み、計画通りの換気経路が確保できないこともあります。

空気清浄機能が限定的：自然給気口のフィルターは簡易的なものが多く、花粉やPM2.5などの微粒子を十分に除去することが難しい場合があります。

5. 3つの換気方式を比較する

ここまで解説した3種類の換気方式を、主要な項目で比較します。

比較項目	第一種換気	第二種換気	第三種換気
給気方式	機械（ファン）	機械（ファン）	自然給気口
排気方式	機械（ファン）	自然排気口	機械（ファン）
室内気圧	均圧（調整可能）	正圧	負圧
換気の安定性	◎ 非常に高い	○ 高い	△ 外気環境に左右
熱交換機能	搭載可能	なし（一般的でない）	なし
空気清浄性能	◎ 高性能フィルター可	○ フィルター設置可	△ 簡易フィルター
導入コスト	高い	中程度	安い
ランニングコスト	やや高い（※）	中程度	安い
メンテナンス頻度	2～3ヶ月に1回	製品による	半年に1回程度
壁内結露リスク	低い	高い	低い
主な用途	オフィス・住宅・店舗	無菌室・クリーンルーム	住宅・小規模店舗

6. 用途別 ― 北海道の企業に適した換気方式の選び方

① オフィス・事務所

長時間の在室でCO₂濃度が上がりやすいオフィスでは、安定した換気量を確保できる第一種換気がおすすめです。熱交換機能付きであれば、冬場の暖房コスト削減と室温の安定を両立できます。従業員の集中力維持にも効果的です。

② 食品工場・クリーンルーム

食品を扱う工場や精密機器の製造室など、外部からの塵や細菌の侵入を防ぎたい施設には第二種換気が適しています。ただし、北海道では壁内結露への対策として、高い気密・断熱性能の確保と防湿設計が不可欠です。

③ 小規模店舗・倉庫

コストを抑えたい小規模な店舗や倉庫には第三種換気が適しています。構造がシンプルで維持管理がしやすいメリットがあります。ただし、接客スペースがある店舗では、冬場の冷気対策として給気口の位置やフィルターの選定に配慮が必要です。

④ 工場・作業場

溶接や塗装など有害物質が発生する作業場では、排気を確実に行う必要があるため第一種換気または第三種換気が基本です。作業内容や有害物質の種類に応じて、局所排気設備との併用も検討してください。

7. 北海道で注目される「熱交換換気」とは

第一種換気システムに搭載される熱交換器には、「全熱交換」と「顕熱交換」の2種類があります。

① 全熱交換方式

温度（顕熱）と湿度（潜熱）の両方を回収する方式です。冬場の過乾燥対策にも効果があり、加湿器なしでもある程度の湿度を維持しやすくなります。ただし、臭気も一部回収してしまうため、トイレや厨房の排気には別系統が必要です。

② 顕熱交換方式

温度のみを回収し、湿度は回収しない方式です。臭気を回収しないため、トイレや浴室を含めた一本の系統で換気できるメリットがあります。熱交換素子の水洗いが可能な製品が多く、メンテナンス性に優れています。一方、冬場の室内乾燥には別途加湿器での対応が必要になる場合があります。

8. 全熱交換換気の代表格「ロスナイ」の仕組み

全熱交換型の換気機器として、業務用・住宅用を問わず広く普及しているのが、三菱電機が開発した「ロスナイ」です。1970年に世界で初めて紙でできた静止形の全熱交換換気機器として発売され、現在ではオフィスビルや店舗、病院、住宅など幅広い施設で採用されています。なお、「ロスナイ」は三菱電機の商標名であり、同様の全熱交換器にはダイキンの「ベンティエール」などもあります。

① ロスナイの基本的な仕組み

ロスナイは第一種換気に該当し、給気用と排気用の2つのファンを搭載しています。1台で外気の取り入れと室内空気の排出を同時に行えるため、給気口と排気口を個別に設ける必要がありません。

ロスナイの心臓部は「ロスナイエレメント」と呼ばれる特殊加工紙でできた全熱交換器です。紙には「熱を伝え、湿度を通す」という性質があり、この性質を巧みに利用しています。ロスナイエレメントは特殊加工紙の仕切板と間隔板で構成されており、取り込む外気と排出する室内空気は仕切板で完全に分けられています。つまり、空気そのものが混ざり合うことなく、熱と湿度だけが交換される仕組みです。

冬であれば、排出される暖かい室内空気の熱と湿度を、取り込む冷たい外気に移し替えます。夏であれば、排出される冷えた室内空気の涼しさを外気に移します。これにより、冷暖房で調整した室内環境を大きく崩すことなく換気が行えます。

② ロスナイの特長

省エネ効果：ロスナイエレメントによる熱交換は電力や冷媒を使わず、紙の物理的性質のみで行われます（ファンの運転には電力が必要です）。約5～8割の熱エネルギーを回収でき、温度交換効率は製品によって最大85%に達します。エアコンとの併用により、一般的な換気扇と比較して空調負荷を大幅に低減できます。

空気清浄機能：給気口にフィルターが搭載されており、外気中の花粉やホコリなどの粒子を取り除きながら新鮮な空気を供給します。窓を開けずに換気できるため、幹線道路沿いなどの立地でも室内の空気品質を維持しやすくなります。

防音効果：窓を開けての換気と異なり、機械で給排気を行うため、外部の騒音が室内に侵入しにくく、遮音性能の向上にも寄与します。

豊富なラインアップ：壁掛け形、天井埋込カセット形、天井つり形、天井埋込ダクト形、床置き形など、施設の規模や設置スペースに応じて選べる多彩な製品が用意されています。後付け（リフォーム）にも対応可能な機種があります。

③ ロスナイ導入時の注意点

定期的なフィルター清掃が必要：フィルターやロスナイエレメントが汚れると、換気性能が低下し省エネ効果も落ちます。定期的な清掃・交換スケジュールを設定し、確実に実施することが重要です。

製品寿命とリニューアル：ロスナイの製品寿命は一般的に10～15年程度とされています。寿命を超えた状態で使い続けると性能が大幅に低下するため、適切なタイミングでのリニューアルが必要です。近年は主要部品のみを交換できるリニューアル工法も登場しており、大がかりな工事なしで性能を回復させることも可能になっています。

臭気の移行に注意：全熱交換方式のため、排気から給気へ湿度とともに微量の臭気が移行する場合があります。トイレや厨房など強い臭気が発生する場所の排気には、ロスナイとは別系統の排気ファンを設ける必要があります。

9. 換気システムの選定フロー

自社の施設に適した換気方式を選ぶ際の検討手順をご紹介します。

10. メンテナンスを怠るとどうなるか

どの換気方式を選んでも、定期的なメンテナンスを怠ると性能が大幅に低下します。

フィルターを2年間清掃しなかった場合、換気風量が約半分に低下し、運転騒音が約2倍に増加するという調査データもあります。換気風量が半減すれば室内の空気が十分に入れ替わらず、結露やカビ、CO₂濃度の上昇といった問題が発生します。

11. まとめ

3つの換気方式はそれぞれに特性があり、施設の用途や立地環境に応じた選定が必要です。

安定した換気と省エネを両立したい	→ 第一種換気（熱交換付き）がおすすめ
クリーンルームなど清浄度が最優先	→ 第二種換気が適している
コストを抑えてシンプルに換気したい	→ 第三種換気が適している

北海道の企業にとっては、長い暖房期間中の熱損失を抑えることが光熱費削減の鍵になります。第一種換気の熱交換システムは初期費用こそ高いものの、暖房費の削減効果を考慮すると、長期的にはコストメリットが出る可能性があります。

また、どの方式を選んでも定期的なメンテナンスは欠かせません。フィルター清掃のスケジュール管理を行い、換気性能を長期にわたって維持することが、快適な職場環境と建物の長寿命化につながります。