基本設計管工事（空調・給排水）

全熱交換器の基礎｜換気の省エネと顕熱・全熱の考え方

公開: 2026年7月14日

全熱交換器は、換気によって室外に捨てている排気の熱と湿気を、これから取り入れる外気側に受け渡すことで、外気を処理するために必要な空調の負荷を減らす機器です。換気は室内の空気環境を保つために欠かせない一方、室温近くまで調えた空気をそのまま外に捨てる行為でもあります。全熱交換器は、この「捨てる熱」の一部を回収し、外気負荷（外から入ってくる空気を冷やす・暖める・除湿する・加湿するためにかかる熱負荷）を抑える役割を担います。

この記事では、換気で熱が失われる仕組みから、顕熱交換と全熱交換（潜熱を含む交換）の違い、熱交換効率の見方、外気負荷を削減する効果のイメージ、普通換気との使い分け、中間期のバイパス運転、そしてフィルタ・エレメントの維持管理までを、建築設備士の実務目線で整理します。換気方式そのものの基礎については換気の基礎｜第1種・第2種・第3種換気の違いと、24時間換気が義務になった理由、外気負荷が空調負荷全体の中でどう位置づけられるかについては空調負荷計算の基礎もあわせてご覧ください。

図で見る（全体像）

全熱交換器の断面のしくみ（排気と給気がエレメントを介して熱・湿気を受け渡す様子）と、普通換気・全熱交換換気の外気負荷比較およびバイパス運転の模式図

換気で失われる熱を、なぜ回収できるのか

24時間換気や事務所ビルの空調換気では、室内の空気を一定量、常に外気と入れ替え続けています。冬であれば暖房で温めた空気を排気として外に捨て、代わりに冷たい外気をそのまま室内に取り入れることになり、この外気を室温まで暖めるために追加の熱源負荷がかかります。夏はこの逆で、冷房で冷やした空気を捨て、高温多湿の外気を冷やし・除湿するための負荷がかかります。

全熱交換器は、給気（外から入ってくる空気）の通り道と排気（外に出ていく空気）の通り道を、熱を伝えやすい仕切り板やローターを介して隣り合わせに配置し、両者の間で熱・湿気をやり取りする機器です。排気と給気を直接混ぜているわけではなく、あくまで熱交換素子（エレメント）を介して熱と水蒸気だけをやり取りする点がポイントです。これにより、換気による空気の入れ替え自体は行いながら、外気負荷だけを抑えることができます。

顕熱交換と全熱交換（潜熱を含む交換）の違い

熱交換器には、温度だけをやり取りする「顕熱交換」と、温度に加えて湿度（水蒸気）もやり取りする「全熱交換」の2種類があります。

方式	やり取りする対象	主な素子構造	得意な場面
顕熱交換	温度（顕熱）のみ	金属やプラスチックなど、水蒸気を透過しない板	湿度をあまり動かしたくない室（クリーンルームなど）
全熱交換	温度（顕熱）＋湿度（潜熱）	水蒸気を透過する特殊加工紙などの吸放湿性素材	一般の事務所・住宅など、湿度も含めて負荷を減らしたい室

顕熱交換は温度のみを移動させるため仕組みがシンプルですが、湿度は排気・給気の間で移動しません。一方、全熱交換は温度に加えて水蒸気も移動させるため、夏の高湿な外気を除湿する負荷や、冬に加湿した室内の湿気を保つ効果まで含めて省エネにつなげられます。一般の事務所ビルや住宅の24時間換気で「全熱交換器」「熱交換型換気」と呼ばれているものの多くは、この全熱交換方式を指しています。湿り空気線図上でこの動きを確認したい場合は、湿り空気線図の読み方もあわせてご覧ください。

熱交換効率の見方

全熱交換器の性能は、「顕熱交換率」「潜熱交換率」「全熱交換効率」という指標で表されます。いずれも、排気と給気の間で、本来失われるはずだった熱・湿気のうち何%を回収できたかを示す割合です。

指標	意味	一般的な目安（製品・条件で変動）
顕熱交換率	温度をどれだけ回収できたか	概ね60〜90%程度。高性能品ほど高い傾向
潜熱交換率	湿度（水蒸気）をどれだけ回収できたか	顕熱交換率よりやや低くなりやすい
全熱交換効率	顕熱・潜熱を合わせた総合的な回収率	一般品で60〜75%程度、高性能品で80%前後の製品もある

数値を見るときの注意点は2つあります。1つ目は、カタログ値は定格風量・定格温湿度条件での数値であり、実際の運転条件（風量バランス、外気温湿度）によって効率が変動するという点です。2つ目は、建築物省エネ法の一次エネルギー消費量計算では、全熱交換効率を一定の条件で入力する必要があり、独自の算定マニュアルが用意されているという点です。省エネ計算に効率値を反映する際は、最新の算定マニュアル・所轄の運用に必ず沿って確認してください。効率の数値そのものよりも、「この建物のどの室に、どの程度の外気負荷削減効果を見込めるか」という導入目的から逆算して機種を選ぶことが実務上のポイントです。

外気負荷削減の効果イメージ（夏冬の考え方）

全熱交換器を導入した場合の省エネ効果は、外気と室内の温湿度差が大きい季節ほど大きくなります。冬は、氷点下に近い低温の外気をそのまま取り入れると加熱負荷が大きくなりますが、全熱交換器を通すことで排気の熱を受け取った状態で室内に入るため、追加で暖めるべき温度差が縮まります。夏は逆に、高温多湿の外気が、冷房で冷やされ除湿された排気の冷気・乾燥した空気と熱交換することで、冷房負荷・除湿負荷の両方が抑えられます。

外気負荷は、空調負荷全体（外皮負荷・日射負荷・内部発熱・外気負荷の合計）の中でも、換気量の大きい建物（人が多く出入りする事務所・店舗・学校など）ほど占める割合が大きくなりやすい項目です。そのため、換気量の大きい建物ほど全熱交換器の導入効果が出やすく、逆に換気量が少ない小規模な室では、初期費用に対して削減効果が小さくなることもあります。導入を検討する際は、対象室の換気量（必要換気回数・人員数）と、外気負荷が空調負荷全体に占める割合を確認したうえで、費用対効果を試算することが実務上の基本です。

普通換気との使い分け｜トイレ・厨房系統は全熱交換に通さない

全熱交換器は、すべての換気系統に導入すればよいというものではありません。次のような室は、全熱交換器を通さず、個別の排気ファンで直接屋外に排出する「普通換気（第3種換気に近い、直接排気の考え方）」とするのが基本です。

トイレ：臭気を含む排気を全熱交換器に通すと、素子を介してわずかに給気側へ臭気が回り込む可能性があるため
厨房・調理室：油煙・高温の排気が素子を汚損・劣化させやすく、熱交換性能の低下や火災安全上の懸念につながるため
浴室・シャワー室：高湿の排気が素子内で結露しやすく、素子の劣化やカビの発生を招きやすいため

これらの室は、居室（事務室・会議室・教室・住宅の居間など）とは別系統の排気とし、全熱交換器を経由しない直接排気とすることで、素子の汚損・臭気の回り込みを避けます。系統を分けずに一つの全熱交換器にまとめてしまうと、清浄な居室側の空気環境まで悪化させかねないため、換気系統図を作成する初期の段階から、どの室を全熱交換系統に含め、どの室を除外するかを整理しておくことが重要です。

バイパス運転（中間期の外気冷房との組み合わせ）

夏・冬は全熱交換運転によって外気負荷を抑える一方、春・秋の中間期のように外気温が室温に近い、あるいは室温より低い時期には、全熱交換器を通さずそのまま外気を取り入れたほうが有利になる場面があります。これが「外気冷房」と呼ばれる運転方法です。

このために設けられるのが、全熱交換器を迂回する経路を確保する**バイパスダンパ（バイパス運転）**です。外気温がおおむね室温より低く、かつ極端に低すぎない一定の範囲（目安として15〜20℃程度）にあるときにバイパス運転へ自動的に切り替えることで、熱交換をせずに外気の冷たさをそのまま冷房に活用できます。逆にこの温度帯を外れる厳冬期・盛夏期は、全熱交換運転に戻して外気負荷を抑えるという、季節・外気条件に応じた自動切換制御が一般的です。メーカーの資料では、この自動切換によって年間の空調負荷を数%程度削減できるという報告も見られますが、削減幅は建物用途・地域・運転時間によって変わるため、あくまで参考値として捉え、実際の効果は導入予定機種のシミュレーション・実績データで確認することをおすすめします。

熱交換方式（回転型・静止型）の違い

全熱交換器の素子構造には、大きく分けて回転型と静止型の2つの方式があります。

方式	仕組み	特徴
回転型（ローター式）	吸放湿性を持たせたローターが回転し、排気側で蓄えた熱・湿気を給気側へ運ぶ	熱交換効率を高めやすい一方、給気と排気が同じ通路を交互に通るため、ごくわずかな漏れ（クロスコンタミネーション）が生じ得る
静止型（隔壁型）	特殊加工紙などの仕切り板を積層し、給気と排気の通路を完全に分離した構造	給気・排気が物理的に混ざりにくく、清浄度を重視する室に向く。可動部が少なくメンテナンス性も比較的良い

住宅用の小型機器では静止型が広く使われる一方、大規模な事務所ビルの外気処理空調機（外調機）には、効率を重視して回転型が採用される場合もあります。清浄度が特に重要な室（手術室・クリーンルームなど）では、わずかな漏れも避けたいため静止型が選ばれやすい、という使い分けの目安を押さえておくと、機種選定の初期段階で判断しやすくなります。

フィルタ・エレメントの維持管理

全熱交換器は、給気・排気の両方の空気が素子を通過する構造上、清掃・点検を怠ると次第に性能が低下していきます。維持管理の基本は次のとおりです。

プレフィルタ（前面フィルタ）：ホコリを捕集する消耗品で、目詰まりすると熱交換効率だけでなく換気風量そのものも低下します。使用環境にもよりますが、数か月に1回程度の頻度で汚れを点検し、必要に応じて清掃・交換するのが一般的な目安です
熱交換エレメント（素子）：表面のホコリを掃除機等で除去する清掃を、半年〜1年に1回程度の頻度で行うのが目安とされています。多くのエレメントは特殊な紙・不織布素材でできており、水洗いを行うと変形・機能低下を招くため厳禁です
経年劣化への対応：長期間使用すると、フィルタの網目の広がりやエレメントの吸放湿性能の低下により、清掃だけでは初期性能に戻らなくなります。設置後の経過年数が長い機器は、清掃よりも部品交換のほうがトータルの省エネ効果・費用対効果で有利になる場合があります

清掃・交換の具体的な頻度は機種・使用環境によって幅があるため、必ずメーカーの取扱説明書に記載された推奨値に従い、点検計画に組み込んでおくことが実務上のポイントです。

実務チェックリスト

対象建物・室の換気量（必要換気回数・人員数）を踏まえ、全熱交換器の導入効果が見込める室を選定しているか
顕熱交換率・潜熱交換率（または全熱交換効率）の数値を、定格条件付きでメーカー仕様書から確認しているか
トイレ・厨房・浴室など、全熱交換系統から除外すべき室を換気系統図の段階で整理しているか
バイパス運転（外気冷房との組み合わせ）の要否と、切換条件（外気温の範囲）を空調制御計画に反映しているか
回転型・静止型の使い分けを、対象室に求められる清浄度と照らして検討しているか
建築物省エネ法の一次エネルギー消費量計算に全熱交換効率を反映する場合、最新の算定マニュアルに沿った入力条件になっているか
プレフィルタ・熱交換エレメントの清掃・交換頻度を、引き渡し時の取扱説明書とあわせて管理者に説明しているか

よくある質問

全熱交換器を導入すれば、換気による熱損失をゼロにできますか？

いいえ、ゼロにはなりません。全熱交換効率は一般的な製品で60〜75%程度が目安であり、回収できなかった残りの熱・湿気は引き続き空調の負荷になります。全熱交換器は熱損失を「大きく減らす」機器であり、「なくす」機器ではない、という理解が実務上重要です。

住宅の24時間換気でも全熱交換器は必須ですか？

必須ではありません。第3種換気（自然給気・機械排気）のような、熱交換を行わないシンプルな方式も広く使われています。全熱交換器は主に第1種換気（機械給気＋機械排気）と組み合わせて使われる設備で、初期費用やメンテナンスの手間が増える一方、高気密・高断熱住宅ほど省エネ効果を実感しやすい傾向があります。導入の要否は、建物の気密性能や地域の気候条件も含めて検討することをおすすめします。

全熱交換器を導入すると、室内の湿度は必ず快適な範囲に保たれますか？

必ずしもそうとは限りません。全熱交換器は排気側の湿気を給気側に受け渡す機器であり、室内で発生する湿気の量や、外気の絶対湿度によっては、それだけで快適な湿度範囲を維持できない場合があります。特に冬の乾燥対策には、別途加湿設備が必要になることもあります。加湿・除湿の考え方については、加湿・除湿設備の基礎で詳しく整理しています。

全熱交換器の効率は、経年でどの程度低下しますか？

低下の度合いは使用環境・清掃頻度によって大きく異なるため一概には言えませんが、清掃を怠るとフィルタの目詰まりやエレメントの汚損により、初期性能から明確に低下することが知られています。定期的な清掃・点検を行い、経過年数が長い機器では部品交換も選択肢に入れることで、性能低下を最小限に抑えられます。具体的な劣化傾向は機種によって異なるため、メーカーに確認することをおすすめします。

まとめ

全熱交換器は、換気で捨てる排気の熱・湿気を給気側に回収し、外気負荷を抑える機器
温度のみをやり取りする顕熱交換と、温度・湿度の両方をやり取りする全熱交換があり、一般の建物では全熱交換が広く使われる
熱交換効率（顕熱交換率・潜熱交換率・全熱交換効率）はカタログの定格値であり、実際の運転条件で変動する点に注意する
換気量の大きい建物ほど外気負荷削減の効果が出やすく、費用対効果の試算が導入判断の基本になる
トイレ・厨房・浴室は臭気・油煙・多湿により素子を汚損しやすいため、全熱交換系統から外し普通換気とする
中間期はバイパス運転で外気冷房を活用し、季節に応じて全熱交換運転と切り替えるのが省エネ上有利
フィルタ・エレメントの定期清掃と、経年に応じた部品交換の判断が、性能維持の実務上のポイント

全熱交換器は、導入すればそれだけで大きな省エネが自動的に実現する設備ではなく、対象室の選定、系統の切り分け、制御方式、そして引き渡し後の維持管理まで含めて計画して初めて効果を発揮する設備です。設計の初期段階から換気計画・空調計画と一体で検討し、具体的な効率値や算定条件は必ずメーカー・所轄の最新資料で確認してください。

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基本設計2026年7月14日