空調機のチューニングポイント〔其の２〕

インバーター

１、　ダンパー調整

インバーターが導入されている空調機のダンパー調整も基本的には同様だ。ただ風量調整はインバーターの周波数でおこなうために、SAダンパーは全開、OA・RAダンパーは両者の混合率を考慮しながらの外気量調整用として使えばよい。中間期に外気冷房効果を高めるのならばOAダンパーは全開でRAダンパーを閉めて調整すればよく、冷暖房時ならば逆にOAダンパーを閉めてCO2濃度を考慮した開度調整をおこなえばよい。両方を閉めて調整すると変風量の空調機の場合はインバーターの周波数が上がる可能性があるので、どちらか片方のダンパーは全開としたい。

２、インバーター周波数調整

SAファンとRAファンがインバーターで回転数制御されているにもかかわらずSAダンパーが閉まっている空調機をよく見かけるが、このような場合はダンパーを全開にするだけでは室内への給気量が増え過ぎるので、冷暖房ピーク時でも室内への給気量が今までと変わらない程度にインバーター最高周波数の設定を下げればよい。

風量を変えずにインバーターの周波数を下げることができるのだから、空調的には何等問題はなく、電力の省エネ効果は非常に大きなものとなる。ダンパーを開けることで給気ファンによる圧損も減り、ファンの回転数が低いほどファンと空気間の摩擦熱も減るので、冷熱の省エネともなる。

３、RAファン

RAファンのある空調機の場合は、RAファンは還気のためだけではなく、排気のためにあると考えたい。RAファンのインバーター最高周波数をSAファンよりも低く設定すれば排気量が減り、ビル内の気圧を高めることができる。5Hz程度下げて実験してみればよい。

RAファンを完全に停止させてもよいだろう。

EAダンパーを閉じてOAとRAだけで空調をおこなうのだ。この場合、EAがなければ全熱交換機を運転する意味はないので、全熱交換機がある空調機は全熱交換機を停止させたい。

回転型の全熱交換機であればローターとRAファンのモーターを停止できるので電力の省エネとなる。負圧のビルならば全熱交換機からの排気を停止させても増エネにならないことは指南書の「全熱交換気」で説明している。

RAファンを停止させたときにEAダンパーを閉じなければ、排気ダクトから空気が逆流して空調機に入ってくる。フィルターを通らずに入ってくるので、粉塵が増えることになり、全熱交換器のある空調機ならば、ローターの汚れの原因ともなるので注意したい。

４、SAファン

下の写真は空調機制御盤である。

電流計は左がSAファン、右がRAファン。

下段にあるRA運転の表示ランプが消えて、RA停止のランプが点灯している。RAファンを停止させて、SAファンだけで空調をおこなっているのが、電流計の指針で確認できる。

今まではSAファンとRAファンの2台で還気と給気をおこなっていたのに、SAファン1台にして大丈夫だろうかと思うかもしれないが、外気冷房中はSAファン1台で屋外から吸気して室内へ給気をおこなっているのであるから問題はない。若干インバーター周波数は上がるかもしれないが、ダンパーが閉まっていたときよりも低いはずであり、RAファンが停止しているのであるから、電力の省エネ効果は大きい。 

電流計は左がSAファン、右がRAファン。

下段にあるRA運転の表示ランプが消えて、RA停止のランプが点灯している。RAファンを停止させて、SAファンだけで空調をおこなっているのが、電流計の指針で確認できる。

今まではSAファンとRAファンの2台で還気と給気をおこなっていたのに、SAファン1台にして大丈夫だろうかと思うかもしれないが、外気冷房中はSAファン1台で屋外から吸気して室内へ給気をおこなっているのであるから問題はない。若干インバーター周波数は上がるかもしれないが、ダンパーが閉まっていたときよりも低いはずであり、RAファンが停止しているのであるから、電力の省エネ効果は大きい。

空調機のチューニングポイント〔其の１〕

ダンパー

１、　空調機での気圧調整

空調機のあるビルならば、厨房等は別としてビル内への外気導入は空調機でおこなっているのが一般的であり、排気も空調機からが主である。つまり空調機で換気をおこないながらビル内の気圧バランスを調整しているのだ。

空調機本体とその周囲には外気（OA）ダンパー、給気（SA）ダンパー、還気（RA）ダンパー、排気（EA）ダンパーがあり、これらのダンパーで空調区画内の給気・排気を調整しているが、ビル全体としての気圧も積極的に調整したい。空調区画毎に気圧を調整しながら、ビル内全体の気圧バランスを最も省エネになるように調整するのだ。冷暖房時にビル内の気圧バランスがとれてこそ全熱交換機等も有効な省エネ設備となり、正圧となってこそこもった熱気を押し出すことができる。

ビル内でも気圧の変化をつければCO2濃度の低い空気を、濃度の高い空調区画へ導きながら、その区画から気圧を利用した自然排気をおこなうこともできる。冷暖房条件のよい区画の空調機からのOA量を増やすことで、そのOAを空調負荷が多い区画へ導き、外気負荷をバランスよく分散させることもできる。これら全ては空調機のチューニング次第である。

２、　総合図書館の空調機

総合図書館の主要な空調機にはインバーターが導入されておらず、小型の空調機においてはインバーターがあっても一定周波数で利用されている。主な空調機には外気冷房用のバイパスも全熱交換機もなく、SAファンが1台あるだけだ。空調機用のEAファンは余剰ファンとして空調機械室内に別途設置されているが運転していない。本来ならばこの余剰ファンで還気の一部を排出するのだが、還気は室内温度の空気であるため電力を使ってまで捨てるのは勿体ない。排気はトイレに導くか自然排気だけで十分だ。

３、　ダンパー調整

写真―１　空調機ダンパー

給気量は空調機のダンパーで調整するが、SAファンの吐出側ダンパーは全ての空調機において全開にして、給気量調整は吸込側のRAダンパーとOAダンパーで調整している。

吐出側のダンパーを閉めて給気量を調整するよりも、吸込側のダンパーを閉めて調整したほうが、同じ風量ならばSAファンモーターの電流が20％近く下がったからだ。

ダンパーを調整する前には写真―１のように現在の開度に印を付けておき、いつでも元に戻せるようにすることを忘れてはならない。

昔の話になるが外気冷房中にSAがOAよりも温度が1℃上がっていたのをみて不思議に思い原因を調べたことがある。空調機内部の温度をフイルター⇒熱コイル⇒エリミネーター⇒SAファン入口⇒SAファン出口と調べていったところ、SAファン出口で上がっていた。

吐出側のダンパーを閉めると圧損が生じ、ファンと空気の間で摩擦熱が発生しやすくなるためSA温度が上がるのだ。ファンの吐出側は塞がずに吸込側で給気量を調整したほうがSA温度も上がらず電力と熱の省エネになる。

このようにダンパー操作を行うだけで、SA温度を1℃下げることができた空調機もあったが、正確には1℃上がらなかったというべきであろう。冷房には貴重な1℃であった 

写真―１　空調機ダンパー

給気量は空調機のダンパーで調整するが、SAファンの吐出側ダンパーは全ての空調機において全開にして、給気量調整は吸込側のRAダンパーとOAダンパーで調整している。

吐出側のダンパーを閉めて給気量を調整するよりも、吸込側のダンパーを閉めて調整したほうが、同じ風量ならばSAファンモーターの電流が20％近く下がったからだ。

ダンパーを調整する前には写真―１のように現在の開度に印を付けておき、いつでも元に戻せるようにすることを忘れてはならない。

昔の話になるが外気冷房中にSAがOAよりも温度が1℃上がっていたのをみて不思議に思い原因を調べたことがある。空調機内部の温度をフイルター⇒熱コイル⇒エリミネーター⇒SAファン入口⇒SAファン出口と調べていったところ、SAファン出口で上がっていた。

吐出側のダンパーを閉めると圧損が生じ、ファンと空気の間で摩擦熱が発生しやすくなるためSA温度が上がるのだ。ファンの吐出側は塞がずに吸込側で給気量を調整したほうがSA温度も上がらず電力と熱の省エネになる。

このようにダンパー操作を行うだけで、SA温度を1℃下げることができた空調機もあったが、正確には1℃上がらなかったというべきであろう。冷房には貴重な1℃であった

ビル内気圧のチューニングポイント〔其の３〕
排気ファン（３）

東洋ビル管理株式会社
省エネルギー技術研究室
室長　中村　聡

８、　冷暖房時の排気
冷房時に熱気を排出するならば、該当場所の上部に排気口があれば少し開けておくだけでも自然排気はできる。吹き抜けや天井の高いホールや講堂などが該当するだろう。このような場所の天井付近は熱気がこもっているために、気圧と煙突効果を利用した自然排気をおこなうには最適だ。外気の導入量を増やして建物内の気圧を高めておけば、空気は開口部から自然に排出されるものであり、排気ファンを運転せずにこもった熱気を排出できるのだから電気的にも熱的にも省エネになる。しかし、建物内が負圧では逆に外気が侵入して熱気も共に下りてくる能性があるので注意が必要だ。

９、自然排気ができない映像ホール
熱気がこもっているが、自然排気ができない場所は排気ファンの運転を考えたい。
福岡市総合図書館では映像ホールを使用する日の早朝に数時間だけ映像ホール最上部にあるスポット室の排気ファンを運転して、上部にこもった熱気を排出している。
映像ホールは自然排気ができないので、排気ファンを運転するしか排気ができないからだ。

総合図書館　映像ホール

排気ファン運転中は映像ホール内が負圧となるが、正圧である映像ホール前の廊下から館内の冷房した空気が映像ホール内に流入するため、結果的に映像ホール上部の熱気を排出しながら冷房することにもなっている。館内の冷えた空気を直接排出するよりは、映像ホールの冷房に利用してから排気したほうが省エネになるという考えからである。勿論、僅かな冷房効果ではあるが、映像ホールの冷房運転開始を30分程度は遅らせることができる。
暖房時は建物内で利用できる熱ならば排出しないほうがよい。せっかく暖めた空気を排出してビル内が負圧となれば侵入外気で室内を冷やし、暖房負荷を増やしてしまうことになる。
何度も述べてきたことだが、暖房時にビル内のCO2濃度が低いにもかかわらず、電力を使ってまで排気ファンを運転して、暖房中の空気を排出する必要はない。
不必要な排気ファンの運転を停止させるだけで冷暖房の効きがよくなり、電力と熱の省エネが可能となるので、あとはCO2濃度が1000PPM弱となるように空調機で外気導入量を調整すればよいだけだ。

１０、　排気ファンの運用改善
厨房やトイレからは当然に排気しているが、その他の排気ファンも含めてCO2濃度を考えながら排気量を調整して、無駄な排気は極力減らしたい。夏の場合は早朝の排気が冷房負荷にならないならば排気ファンの運転時間を早めて外気導入量も増やせばよい。冬の場合は確実に暖房負荷になるので、運転時間を遅くするなどして外気負荷に応じた運転時間の調整をしたい。正圧のビルならば排気ファンが運転していなくても、圧力差で少しは排気できるので、トイレのような場所であってもそれほど臭気が周囲に漏れることはないものである。
排気ファンの運転時間と排気量を季節に合わせて見直し、部屋毎の給排気量バランスを考えた調整をおこないたい

ビル内気圧のチューニングポイント〔其の３〕
排気ファン（２）

東洋ビル管理株式会社
省エネルギー技術研究室
　　　　　　室長　中村　聡

４、福祉プラザの排気ファン
　福岡市社会福祉協議会の福岡市市民福祉プラザには個室等に20台以上の排気ファンが備えられており、その多くが運転状態であった。
　各階中央にあるホールの排気ファンも運転していたが、直ぐ近くにはトイレがあり、当然にトイレの排気ファンも運転している。
　このホールは多くの人が常時滞在する場所でもないのでCO2濃度が上がるとも思えない。つまりトイレからの排気だけでも十分に換気が可能なのだ。このような場所も含めてトイレ以外の排気ファンを試しに全部停止させて様子をみることにした。勿論、承諾を得たうえである。
　その後、やはり匂いがするからとか、熱気がこもるからということで数台の排気ファンを運転することになったが、殆どの排気ファンは今も停止したままである。これで外気負荷はかなり減少したはずであり、電力も削減できた。

５、地階駐車場の排気ファン
　地下の駐車場ならば必ず排気ファンがあるだろう。CO2等の自動制御をおこなっていれば不必要な排気ファンの運転はしないだろうが、ビルによっては全ての排気ファンを常時運転しているところもあるようだ。このようなファンをスケジュール運転により交互運転や間欠運転をして省エネをおこなっているビルも数多くある。
　地下駐車場への車進入路から排気口までの経路に応じた、効果的な換気経路を考えた排気が行えるようにしたい。　排気ダクトの煙突効果で自然排気ができる可能性もあるので、排気ファン停止中に吸気口の気流を確認することも忘れてはならない。排気ファンを運転しなくても排気できるならば、これほど効率的な排気はない。

６、バッテリー室の排気
　排気ファンでCO2を排出するのか、COや水素ガスなのかで排気の調整も違ってくる。
バッテリー室のように冷房と給気と排気を24時間おこなっているような部屋の排気量は給気量よりも若干多くして、僅かな負圧状態に保っておけばよい。バッテリーを冷やすための空気は排出せず、熱気と水素ガスが溜まる天井面だけで給排気をおこなう程度の排気でよい。
　必要以上の排気をおこなえばせっかく冷やした空気を無駄に捨てることになるので、排気量が多過ぎてはならないのだ。
冬季は外気冷房が可能となるが、それでも必要以上の排気は無駄である。給気量より若干多目の排気量が基本である。

７、厨房の排気
　食堂や飲食店があれば厨房があり、厨房には必ず給排気ファンがあるだろう。
厨房内は若干の負圧であればよいが、給排気ファンのバランスが悪く、排気量の方が極端に多ければどうなるだろうか。空気は気圧の高いところから低いところに流れるのだから、ビル全体の空気を引っ張ることも考えられる。
　福岡市総合図書館もレストラン厨房の排気量が多過ぎて、レストラン入口から客席を通ってかなりの量の空気が厨房へ流れ込んでいた。図書館内の空気を引っ張っているのだ。そこでレストラン入口の気流をみながら、厨房の給気ファンのダンパーを開いて給気量を増やし、入口からの流入が少なくなるように調整した。厨房自体は冷房効果が少なくなるかもしれないが、客席は逆に冷房効果が高くなり、図書館全体としても外気負荷が減るので省エネになる。
　排気ダンパーの調整はしなかったが、排気量が多過ぎると判断できれば、給気量だけではなく排気量を調整してもよいだろう。勿論、酸欠にならないように注意しての話である。
食堂のあるビルは、厨房の給排気バランスには十分に注意をしていただきたい。

ビル内気圧のチューニングポイント〔其の３〕

排気ファン（１）

東洋ビル管理株式会社　
省エネルギー技術研究室
　　　　室長　中　村　　聡

１、排気の必要性と省エネ性
　排気はビル内が負圧となり、冷暖房時ならば外気負荷が増える最大の要因だ。冷房時に温度の低い空気を排出すれば、同量の外気が侵入してくるために外気負荷となるが、冷房中であっても、こもった熱気を排出する場合ならば省エネになる。
　中間期の外気冷房中ならばビル内の空気を積極的に排出して外気導入量を増やしたほうが、外気冷房効果が高くなり省エネになる。
　排気の必要性と省エネ性を考えながら、不必要な排気ファンを運転していないか、必要な排気をおこなっているかを確認してみることがビルの省エネには大切だ。

２、必要な排気
　何故、排気が必要なのかを考えてみると。
　・臭気
　・熱気
　・CO２
　一般的なビルならばこの３つが主因である。
トイレは臭気を排出しなければならないので排気ファンは必要である。しかし、人のいない時間まで運転する必要はない、運転時間をどこまで短縮できるかを考えたい。
　食堂のあるビルならば厨房では臭気と熱気とCO２の全てを排気しなければならないが、火を使っていない時は排気する必要がないので、厨房の給排気ファンは停止させてもよい。
　ガスを使う湯沸し室ならば熱気とCO２、電気を使う湯沸し室ならば熱気だけが排気の対象となる。このような湯沸し室は湯沸し中だけ排気すればよく、湯沸し時間も朝・昼の就業時間外だけに限定することもできるだろう。電気給湯器ならば電気デマンド対策ともなる。
　在室者が多く通常の空調だけではCO２濃度が高くなる部屋ならば排気が必要となる。
　満室の会議室などが該当するだろうが、いつも満室とは限らないので排気ファンの運転は必要に応じておこなえるようにしたい。
　熱源機械室も排気は必要だが、空調区画とは完全に隔離されているので問題はないだろう。
　エレベーター機械室は空調区画と繋がっており熱気を排出しているので、７・８月号で説明したように、状況に応じた対応をすればよい。
　地下駐車場は空調区画とも繋がっているが、臭気、熱気、CO２の全てに関係しているため、排気ファンを停止させることは難しい場所だ。CO２制御があればよいが、無ければ間欠運転、複数台の排気ファンがあるのならば交互運転などをおこなって排気量を少なくし、空調区画内の空気を引っ張らないようにしたい。
　問題はこれらのどれにも当てはまらない場所の排気ファンだ。例えば臭いも熱気も無い倉庫、人のいない部屋や在室者が少なくCO2濃度が低い部屋。廊下やホール等の共用部分。
　このような、排気ファンを運転しなくても問題のない場所であるにもかかわらず、排気ファンを運転していないだろうか。外気冷房効果を高めることが目的ならばよいのだが、冷暖房中の空気を、電気を使ってまで排気する必要はない場所であり、このためにビル内が負圧となれば外気が侵入して外気負荷となる。外気負荷を減らすにはOAを少なくするのではなく、EAを少なくするということを忘れてはならない。

３、排気ファンの停止
　現在運転中の排気ファンがビル内に何台あるのかを確認して、臭気、熱気、CO２に問題がないと思われる排気ファンを一度停止させて様子を見ることを勧める。その結果、どうしても臭気や熱気がこもるという場所の排気ファンだけを運転させればよい。多分、殆どの排気ファンは停止させたままでも何ら支障はないはずだ。