アマチュア無線や電子工作,バイクの話などを徒然なるままに書き散らすメモ程度のblogです.


by jq1ocr

ガスファンヒーターで窒息するか

【1/15追記】WPJさんにコメントいただいたとおり,ガス中の水素に結合する分の酸素を計算に入れていませんでした.そのためその部分について加筆を行いました.

いやぁ,このところずいぶん寒いですねぇ.うちではガスファンヒータがフル稼働です.こういう機器を使うときに忘れてはいけないのは換気.ヒータに貼られたシールを見ると,1時間に一回は換気をしましょう,と書かれています.果たして,どのくらいの酸素をヒータは使っているのでしょうか?よく分からないので計算してみることにします.

まず計算条件を決めます.使用しているガスは都市ガスの 13A.この熱量は 46.05 MJ/m3 です.そしてこのガスが燃焼により排出する二酸化炭素量は 2.195 kg CO2/m3 だそうです.またここでは部屋を6畳間,高さ2.45 mとしまして,使用するヒータは20号で,出力 2.44 kW とします.
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試算に使用したガスファンヒーターの例


さて条件が決まったところで計算しましょう.まずは都市ガス(13A)の組成は一様ではありませんが,一例として以下のような組成となっているそうです.
メタン CH4 89.62%
エタン C2H6 4.27%
プロパン C3H8 2.16%
イソブタン i-C4H10 1.37%
ノルマルブタン n-C4H10 2.42%
イソペンタン i-C5H12 0.02%
これより炭素対水素の割合は C : H = 1.199 : 4.3952 となります.完全燃焼した場合は CO2 と H2O になりますので,炭素と水素に結合する酸素の割合は 1.199 : 1.0988 です.都市ガス 1 m3あたり,燃焼にどれだけの酸素が必要かを計算しますと,CO2 2.195 kg は CO2 の分子量が44なので,49.88 mol です.酸素は同じモル数必要ですから,49.88 mol 必要と言うことになります.また同量の都市ガスに含まれる炭素と水素の割合から算出した,水になる分の酸素は 45.71 mol です.すなわち都市ガス 1 m3 の燃焼に必要な酸素は 22.4×(49.88+45.71)= 2141 L となります.要するに都市ガス1m3あたり,酸素は 2141 L 必要と言うことが分かります.

ついでヒータの単位時間あたりのガスの消費量を計算しましょう.ヒータの出力は 2.44 kW ですから,1秒あたり2.44 kJ の熱量を発生します.ガスの持つ熱量は46.05 MJ/m3でしたから,ガスが1 m3あれば,18873秒ヒータが動くことになります.逆に考えれば1秒あたり5.3×10-5 m3 のガスが消費されます.

ここで,先ほどの結果と乗ずれば,1秒あたり 113.5 mL の酸素が消費されることが分かります.

ところで部屋にある酸素はどのくらいでしょうか.6畳は 9.9 m2ですから,高さを乗ずれば部屋の体積が 24.3 m3となります.空気の内,21%が酸素ですから,5.09 m3 = 5093 L がこの部屋の酸素です.これを先ほどの単位時間あたりの酸素消費量 113.5 mL で割ると 44878 sec ≅ 12.5 h となります.

というわけで,ガスファンヒーターを6畳間でつけっぱなしにしておくと,半日でその部屋の酸素が枯渇するという計算結果になりました.

もちろん酸素がすべてなくなる前に,一酸化炭素が発生したりして燃焼が進まなくなりますし,完全密封の部屋などありませんが,1時間もつけていれば1割ほどの酸素は消費されるわけですし,いずれにしても何時間も換気しないでつけっぱなしは危ないぞってことは確かのようです.
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Commented by kuromiya at 2010-01-13 20:07 x
酸素濃度計を備え付けておけば(笑い)
酸素濃度が10数パーセントだったか忘れたけど、規定値を切れば
ブザーが鳴って警告します。Hi

空気中の約7割が窒素で酸素は約2割だったかな?
Commented by jq1ocr at 2010-01-13 20:14
買って実験しなくても計算で分かったというエントリーですね.笑
Commented by WPJ at 2010-01-15 15:05 x
都市ガスに含まれる炭素原子の燃焼で二酸化炭素ができるのと同様に、水素原子により多くの水蒸気が生じるそうです。よって、ヒートポンプの暖房よりも、空気が潤うのだとか。
すると、その水蒸気の分の酸素も必要だと考えると、もっと酸素が消費されると思うのですが、どうなんでしょうね。

我が家は、ヒートポンプの暖房がメインで、電気代がすごいことになっています。熱単価が最安の熱源は、灯油、ヒートポンプ、そしてガス、どれだろう。
Commented by jq1ocr at 2010-01-15 16:19
熱量に水の分は入っていますが,CO2の分にしか酸素を計上していないので,計算が間違ってますね.組成データを調べて計算し直さないといけません.コメントありがとうございます.
Commented by jq1ocr at 2010-01-15 16:53
というわけで,計算し直しました.今度は大丈夫かな?

熱単価はどうでしょうねぇ.灯油が一番安そうな気もするのですが.これは計算しなくてもどこかに載っていそうですね.
Commented by kuromiya at 2010-01-15 23:17 x
自分で山を持っていて木が切れれば、薪でも燃やして燃料代はタダ? (^^;)

私が子供の頃は薪割りして薪ストーブでした。学校は石炭ストーブだったけど...本当に化石燃料。(苦笑)
Commented by BWT at 2010-01-16 13:36 x
ローコストなのは、やっぱり太陽でしょう。
太陽電池? 作るのにコストがかかります。
縁側でぽかぽか、これが一番!
Commented by JE1HLQ at 2010-01-16 13:47 x
オイラ、練炭自殺の通報者になってしまいました…
酸素が少なくなって逝くってどうなんでしょ?世間一般に言われてる寝たらそれで終わりという優しいものなんでしょうか…

まず初めに110番へ通報したら、「なぜ救急車呼ばない?」と怒られてしまいました。だって、確認しているだけでもすでに6時間以上経過してるし、「何歳くらいですか?」って言うからまじまじと顔を見て…そのときの肌は土気色。もう救急車の必要無いか?なんて勝手に判断したからなのでね…隣同士の警察と消防、救急車の到着の方が数分早かった…

いろいろ社会勉強してしまいましたよ…
by jq1ocr | 2010-01-13 20:03 | 徒然話 | Comments(8)