空気調和方式の分類の基礎｜単一ダクト・二重ダクト・ファンコイルユニット・各階ユニット方式の使い分け
空気調和方式の分類は、当サイトでもVAV・CAV、ビル用マルチ、地域冷暖房といった個別の方式をそれぞれ記事にしてきましたが、「そもそも空調方式にはどんな種類があり、何を基準に分類されているのか」という全体像を1本にまとめた記事がまだありませんでした。個別の方式を学ぶ前に、この全体地図を先に押さえておくと、それぞれの方式が持つ特徴の理由が見えやすくなります。
空気調和方式は、熱源でつくった冷熱・温熱を各室までどう運ぶかという「搬送媒体」の違いで大きく分類できます。この記事では、単一ダクト方式・二重ダクト方式・ファンコイルユニット方式・各階ユニット方式・冷媒方式という代表的な分類を整理し、それぞれの仕組みと選定の考え方をまとめます。個別の方式をより深く知りたい方は、記事内のリンクから各詳細記事へ進んでください。
図で見る（全体像）
早見まとめ
まず、代表的な空気調和方式を1つの表に整理しておきます。実際の採用判断は、建物の規模・用途・個別制御性の要求水準・イニシャル/ランニングコストのバランスで決まるため、この表はあくまで代表的な特徴の目安として捉えてください。
| 方式 | 搬送媒体 | 主な特徴 | 主な採用場面 |
|---|---|---|---|
| 単一ダクト方式（定風量CAV） | 空気のみ | 1系統のダクトで一定風量を送る。構成がシンプル | 温度条件が均一な大空間（ホール等） |
| 単一ダクト方式（変風量VAV） | 空気のみ | 室ごとの負荷変動に合わせて風量を変える | 事務所ビルの個別ゾーン制御 |
| 二重ダクト方式 | 空気のみ（冷風・温風の2系統） | 冷風・温風を混合ユニットで混ぜて吹き出す | 個別温度差が大きい特殊室。近年は新設が少ない |
| ファンコイルユニット方式（2管式・4管式） | 水＋外気（空気） | 各室のFCUに冷温水を送り、外気は別系統で処理 | ホテル客室、事務所のペリメータ等 |
| 各階ユニット方式 | 空気（階ごとに空調機を分散） | 階ごとに空調機を設置し、ダクトの立て系統を短縮 | 事務所ビルで階ごとの部分運転をしたい場合 |
| 冷媒方式（ビル用マルチ・VRF） | 冷媒 | 室外機と室内機を冷媒配管で接続する個別分散方式 | 中小規模ビル、テナントごとの個別空調 |
空気調和方式を分類する視点：熱を何で運ぶか
空気調和方式は数多くの呼び方があって混乱しやすい分野ですが、「熱源でつくった冷熱・温熱を、各室までどんな媒体で運ぶか」という視点で整理すると理解しやすくなると筆者は考えています。代表的な搬送媒体は次の3つです。
- 空気方式（全空気方式）: 熱源でつくった冷風・温風をダクトで直接各室に送る方式。単一ダクト方式・二重ダクト方式・各階ユニット方式がここに含まれます。
- 空気-水方式: 熱源でつくった冷水・温水を配管で各室のファンコイルユニット（FCU）に送り、室内側で送風する方式。外気は別系統の外気処理空調機（外調機）で導入するのが一般的です。
- 冷媒方式: 熱源機（室外機）でつくった冷媒を、配管で直接各室の室内機に送る方式。ビル用マルチ（VRF）に代表される個別分散空調がここに含まれます。
この3分類のほかに、熱源を建物全体で1か所にまとめる「中央熱源方式」か、各室・各階に熱源機を分散させる「個別分散方式」かという軸もあります。単一ダクト方式・二重ダクト方式・ファンコイルユニット方式は中央熱源方式が前提になることが多く、各階ユニット方式・冷媒方式は個別分散方式の性格が強いという関係で捉えると、熱源設備の単元とのつながりも見えてきます。熱源方式そのものの詳しい考え方は熱源設備計画の基礎で扱っていますので、あわせて確認してください。
全空気方式：単一ダクト方式（定風量・変風量）
単一ダクト方式は、熱源でつくった空気を1系統のダクトで各室に送る、もっとも基本的な空調方式です。さらに風量の制御方法によって、定風量方式（CAV）と変風量方式（VAV）に分かれます。
定風量方式（CAV）は、常に一定の風量を送り続け、室温は吹出温度の調整で対応する方式です。仕組みがシンプルで制御機器も少なく済むため、負荷変動が比較的小さいホール・工場・機械室等で使われます。一方、変風量方式（VAV）は、各室・各ゾーンの負荷変動に応じてVAVユニットが風量を絞り、室ごとに異なる温度条件へ対応できる方式です。事務所ビルのように、ペリメータ（外周部）とインテリア（内部）で負荷特性が大きく異なる建物では、VAV方式が広く採用されています。CAV・VAVそれぞれの仕組みや制御方式の詳細はVAV・CAVの基礎｜変風量方式の仕組みと計画の注意点で扱っていますので、あわせてご覧ください。
全空気方式：二重ダクト方式
二重ダクト方式は、熱源でつくった冷風と温風を、それぞれ別系統のダクトで各室・各ゾーンまで送り、室ごとに設けた混合ユニット（ミキシングボックス）で冷風と温風を混ぜて、必要な温度の空気を吹き出す方式です。単一ダクト方式に比べて、室ごとにきめ細かい温度調整ができる点が特徴です。
一方で、冷風と温風という2系統のダクトを並行して敷設する必要があるため、ダクトスペースが大きくなりやすく、冷風と温風を混合する過程でエネルギーロスが生じる（冷やした空気と温めた空気を混ぜ合わせるため、省エネ性能の面では不利になりやすい）という欠点があります。このため近年の新築計画では、二重ダクト方式が新たに採用される場面は少なくなっている傾向にあり、恒温恒湿が求められる特殊室や、既存の二重ダクト方式の建物の改修といった限られた場面で扱われることが多い方式だと筆者は捉えています。
空気-水方式：ファンコイルユニット方式（2管式・4管式）
ファンコイルユニット方式は、熱源でつくった冷水・温水を配管で各室のファンコイルユニット（FCU）まで送り、FCU内蔵のファンで室内空気を循環させながら冷却・加熱する方式です。ダクトで空気そのものを送る全空気方式に対して、熱を運ぶ媒体の主役が水になる点が最大の違いです。
FCU方式では、外気（新鮮空気）の導入を別系統の外気処理空調機（外調機）が担うのが一般的な構成です。FCUは室内の熱負荷（顕熱・潜熱の一部）を処理し、外調機は必要換気量分の外気を処理して室内に供給するという役割分担になります。配管の構成は、冷水・温水を同じ配管で季節ごとに切り替えて使う2管式と、冷水・温水それぞれに専用配管を設ける4管式に分かれます。2管式はコストを抑えやすい一方、冷房と暖房を同時に切り替えられないため、中間期に一部の部屋で冷房、一部の部屋で暖房が必要になるような建物では不便が生じやすくなります。4管式は配管・スペースのコストが増える代わりに、季節の変わり目でも各室が独立して冷房・暖房を選べる柔軟性を確保できます。
ホテルの客室や、事務所ビルのペリメータ負荷（窓際の日射・外気温の影響を受けやすい部分）への対応など、各室ごとに独立した温度調整をしたいが全空気方式ほどのダクトスペースは確保しにくいという場面で選ばれる傾向があります。
各階ユニット方式
各階ユニット方式は、中央の機械室に熱源機・空調機をまとめて設置するのではなく、各階ごとに空調機（エアハンドリングユニット）を分散配置する方式です。熱源自体は中央の熱源機から冷水・温水を各階の空調機に送る構成をとるのが一般的で、単一ダクト方式の「立て系統ダクトを各階まで伸ばす」部分を、各階ごとの空調機に置き換えたイメージに近い方式です。
この方式のメリットは、ダクトの立て系統が短くなるため搬送エネルギーを抑えやすいこと、そして階ごとに空調機の運転・停止を切り替えられるため、時間外利用の多いテナントがある階だけを部分運転するといった柔軟な運用がしやすいことです。一方で、各階に空調機を置くための機械室スペースを階ごとに確保する必要があり、貸室として使える床面積に影響する点は建築計画側との調整が必要になります。
冷媒方式：ビル用マルチ（VRF）
冷媒方式は、屋外に設置した室外機（熱源機）と各室の室内機を冷媒配管で直接接続し、冷媒そのものを熱の運搬媒体とする個別分散空調です。ビル用マルチエアコン（VRF: Variable Refrigerant Flow）が代表例で、住宅用のルームエアコンを業務用に大型化・多室対応させた方式ともいえます。
中央熱源方式に比べて機械室スペースが小さく済み、テナントごとに運転時間・設定温度を個別管理しやすいことから、中小規模のビルやテナントビルで広く採用されています。ただし冷媒配管の総延長・高低差には機器ごとの制限があり、フロン排出抑制法に基づく点検・漏えい管理の義務も発生します。ビル用マルチの詳しい仕組みや中央熱源方式との比較、冷媒配管・フロン排出抑制法の詳細はビル用マルチエアコン（VRF）の基礎｜個別分散空調と中央熱源方式の使い分けと冷媒配管とフロン排出抑制法の基礎｜漏えい点検と管理者の義務で扱っていますので、あわせてご確認ください。
実務での選定判断
どの空気調和方式を選ぶかは、単純な優劣ではなく、次のような観点のバランスで決まります。
- 負荷特性の均一性: 建物全体の負荷がほぼ均一なら単一ダクト（CAV）、ゾーンごとに負荷が大きく異なるならVAVやFCU方式が向く
- 個別制御性の要求水準: テナントごと・室ごとに個別に温度を変えたい要求が強いほど、FCU方式や冷媒方式が選ばれやすい
- 機械室・シャフトスペースの確保しやすさ: 中央熱源方式はまとまった機械室スペースが必要になる一方、冷媒方式・各階ユニット方式は各所に分散したスペースで済む
- イニシャルコストとランニングコストのバランス: 二重ダクト方式のようにエネルギーロスが生じやすい方式は、初期のきめ細かい制御性と引き換えに、ランニングコストの面で不利になりやすい
用途別の設備計画でどの方式が選ばれやすいかは建物種別によって傾向があるため、事務所ビル・ホテル・商業施設などそれぞれの計画のポイントは、当サイトの用途別記事もあわせて確認することをおすすめします。
まとめ
- 空気調和方式は「熱を何で運ぶか」という搬送媒体の視点で、空気方式・空気-水方式・冷媒方式に大きく分類できる
- 単一ダクト方式は定風量（CAV）と変風量（VAV）に分かれ、事務所ビルでは負荷変動への対応力からVAVが広く使われる
- 二重ダクト方式は室ごとのきめ細かい温度調整ができる一方、エネルギーロスが生じやすく近年の新設は少ない
- ファンコイルユニット方式は水で熱を運び、外気は別系統の外調機が処理する構成で、2管式（コスト重視）と4管式（同時冷暖房対応）に分かれる
- 各階ユニット方式は階ごとに空調機を分散させ、部分運転のしやすさとダクトスペースの縮小を両立する
- 冷媒方式（ビル用マルチ）は冷媒配管で直接熱を運ぶ個別分散空調で、テナントごとの個別管理に向く
- 方式選定は負荷特性・個別制御性・スペース・コストのバランスで決まり、単純な優劣で選ぶものではない
空気調和方式は名称だけを覚えると混乱しやすい分野ですが、「熱を何で運ぶか」という搬送媒体の視点に立ち返ると、それぞれの方式の特徴がなぜそうなるのかが見えやすくなります。本記事の内容は代表的な考え方の整理であり、実際の方式選定は建物用途・規模・予算を踏まえて設計者・設備設計担当者と個別に検討してください。
あわせて読みたい
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