自然換気および SHEV システムのエンジニアリングおよび仕様ガイド
1. 要旨
自動自然換気および排煙排熱換気 (SHEV) システム用の電動チェーン ウィンドウ アクチュエータの選択と指定には、正確な機械的および運動学的計算が必要です。不適切なサイズ設定は深刻な問題を引き起こします。不十分なストロークでは空気力学的自由面積の最小要件を遵守できず、過剰なストロークや不適切な力の推定は窓枠の構造変形、チェーンの疲労故障、またはモーターの焼損を引き起こします。
この技術ガイドでは、アクチュエータのストロークと必要な押し引き力を適切に計算するために必要な幾何学的公式、構造てこの力学、力要件、および安全係数の概要を説明します。
2. 運動学の基礎: ストロークの計算
チェーン ウィンドウ アクチュエータは、リニア モーターの推力を固定ピボット (ヒンジ/摩擦ステー) の周りの角変位に変換します。三角関数的に、アクチュエータのストロークの計算は、ウィンドウの高さと開口角度が主変数として機能する三角形の辺の長さの計算です。
2.1 基本運動学モデル (上部/下部-ハング ウィンドウ)
アクチュエータの標準ブラケットが前縁（ヒンジから最も遠いフレームの端）に取り付けられている、上吊りまたは下吊りの窓の場合:{0}{1}:
式 1:S= 2 × H × sin(θ / 2)
どこ：
• S=必要なアクチュエータストローク (mm)
• H=ヒンジ軸に垂直な窓サッシの有効高さ (mm)
• θ=目標開口角度 (度)
線形近似の注:小さな偏向角 (θ 30 度以下) の場合、簡略化された式 S ≈ H × sin(θ) による誤差は 3% 未満になります。ただし、SHEV アプリケーション (θ 60 度以上) の場合は、ストローク長の過大なサイズ設定を避けるために完全な三角方程式を使用する必要があります。-
2.2 オフセット取付位置の調整
建築上の制約 (室内ブラインド、構造マリオン、または深い露出深さなど) により前縁への取り付けが妨げられる場合、アクチュエータをヒンジ ラインの近くにセットバックする必要があります。
L1 をヒンジ ピボット軸からアクチュエータ チェーン接続点までの実際の取り付け距離とします (L1 < H):
式 2:S_actual=2 × L1 × sin(θ / 2)
● エンジニアリングのトレードオフ-:アクチュエータ ブラケットをヒンジに 50% 近づけると、必要なストローク長が 50% 減少しますが、チェーンと窓枠の両方に必要な操作力は 2 倍になります。
3. 力と荷重の計算機構
アクチュエータは、サッシの重量、構造摩擦、耐候性シールの圧縮抵抗、外部の風荷重を克服する必要があります。{0}
3.1 重力荷重成分(Fg)
サッシを押したり引いたりするのに必要な重力は、窓の種類と開口角度によって異なります。
● 垂直ウィンドウ:上部-ハング / 下部-ハングウィンドウ: Fg=(W × 9.81 / 2) × (H / L1) × sin(θ)
● 傾斜窓:天窓 / 屋根通気口: Fg=(W × 9.81) × cos( ) × (H / L1)
3.2 風荷重成分（Fwind）
高層住宅や沿岸地域では、風圧が窓面に対して垂直に作用します。-
式 3:Fwind=Pwind × Asash × (H / [2 × L1])
ここで、Pwind=設計風圧 (N/m² または Pa) と Asash=窓サッシの総表面積 (m²)。
3.3 ガスケットシールの圧縮 (Fseal)
閉じたときに IP{0}} 定格の耐候性を確保するには、高密度 EPDM ガスケットには初期圧縮力が必要です。-
● 標準ウェザーストリップ:周囲の長さ 1 メートルあたり 25 ～ 40 N。
● 音響 / 耐久性の高いシール:{0}}周囲の長さ 1 メートルあたり最大 80 N。
3.4 合計最小定格アクチュエータ力 (Ftotal)
標準的なエンジニアリング安全マージン (Ks 1.30 ～ 1.50 以上) を適用すると、次のようになります。
総力の計算式:Ftotal=Ks × max(Fg + Fseal、Fwind + Fg)
4. エンジニアリングリファレンスデータマトリックス
次のマトリックスは、一般的な建築窓の高さプロファイルにわたる標準的な幾何学的ストローク要件を示しています。
|
窓の高さH (mm) |
目標角度θ |
理論ストロークS(mm) |
標準仕様 ストローク(mm) |
自由開口距離D(mm) |
|
600 |
30度 |
310.6 |
350（電子限定） |
300.0 |
|
600 |
60度 |
600.0 |
600 |
519.6 |
|
1000 |
30度 |
517.6 |
550（電子限定） |
500.0 |
|
1000 |
60度 |
1000.0 |
1000 |
866.0 |
|
1400 |
30度 |
724.7 |
750（電子限定） |
700.0 |
|
1400 |
45度 |
1071.5 |
1100 (ツイン-チェーン / タンデム) |
1071.5 |
5. 重要なインストールと仕様のガイドライン
1. 電子リミットプログラミングとハードストップの比較:窓サッシの構造フレームがフルストロークで機械的なハードストップとして機能しないようにしてください。ギアのストライピングやフレームの変形を防ぐために、内部エンコーダに基づいたリミット調整を備えたアクチュエータを常に指定するか、フレーム バインドの 10 ～ 15 mm 手前に設定されたマイクロスイッチ リミッタを備えたアクチュエータを指定してください。-
2. 座屈抵抗とチェーンのたるみ:シングルチェーン アクチュエータは、ストローク長が 500 mm を超えると、横方向のたわみやたわみが発生します。- 600 mm を超えるストロークの用途や重量のある二重ガラス ユニットの場合は、ダブル-リンク硬化ステンレス鋼チェーン、または内部マイクロプロセッサ制御ループを介して同期するタンデム/デュアル-アクチュエータ構成を指定します。
3. SHEV システムの EN 12101-2 への準拠:排煙システムには、火災にさらされた状態 (300 度で最大 30 分間動作) および電源喪失状態での保証された性能が必要です。アクチュエータの仕様に DC24V 非常用電源バッテリ バックアップの互換性とクラス B300 耐熱性認定が含まれていることを確認してください。