ダクト設計の基礎：等圧法・等速法・静圧再取得法の違いと使い分け

ダクトのサイズ決定とは、必要な風量を、許容できる風速・圧力損失・騒音の範囲で送れる断面を選ぶ作業です。決め方にはいくつかの流儀があり、それぞれ「経路の中で何を一定に保つか」が違います。代表的なのが等圧法（定圧法）・等速法・静圧再取得法の3つです。

単位長さあたりの摩擦損失（単位圧損、Pa/m）を経路全体で一定に保つようにダクト径を決める方法です。一般的な空調・換気ダクトで最も広く使われます。単位圧損はおおむね 1.0 Pa/m 前後を基準にすることが多く、静音性を優先するなら小さめ（太いダクト）、スペースが厳しいなら大きめに設定します。

本サイトのダクトサイズ計算は等圧法をベースに、指定した単位圧損以下になる最小サイズを総当たりで探索します。摩擦損失はダルシー・ワイスバッハ式で評価します。

• vダクト内風速（m/s）
• De等価直径（m）
• ρ空気密度 ≒ 1.2 kg/m³
• f摩擦係数（素材による）

経路内の風速を一定に保つようにサイズを決める方法です。風速が一定なので、ダストや油分を含む空気でも沈降・堆積しにくいのが利点。厨房排気・粉体や繊維を搬送する局所排気など、搬送速度を確保したい用途で用います。一方、分岐のたびに風速一定を保つと圧力バランスの調整が難しく、一般空調では等圧法ほど使われません。

分岐や縮小で風速が下がると、動圧の一部が静圧に変換されて回復します（ベルヌーイの関係）。この静圧の回復ぶんで次区間の摩擦損失をまかなうように径を決めるのが静圧再取得法です。各吹出口の静圧をそろえやすく、大規模・高速ダクト（中・高速ダクト方式）に適します。計算は手間がかかるため、一般には等圧法で概略を決めてから要所に適用します。

サイズは圧損だけでなく騒音・占有スペースの制約も受けます。風速が高いほどダクトは細くできますが、気流音・再生騒音が増えます。低速ダクト方式での風速の一般的な目安は次のとおりです（用途・要求騒音レベルにより調整）。

角ダクトのアスペクト比（長辺／短辺）は、扁平になるほど同じ断面積でも周長が増えて摩擦損失・板厚・製作コストが不利になります。一般に2.0 以下、できれば 1.5 程度までに抑えるのが望ましいとされます。

ここまでは直管部の摩擦損失の話です。実際のダクト系では、曲がり（エルボ）・分岐（チャンバー）・拡大縮小・ダンパ・吹出口といった局部抵抗が全圧損失の大きな割合を占めます。最終的なファン選定では、直管損失に局部抵抗と機器（コイル・フィルタ・消音器など）の損失を足し合わせた全静圧で評価します。