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空気環境の調整8

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空気環境の調整⑧

エアハンドリングユニット(AHU)　<　ファンコイルユニット(FCU)　<　パッケ―ジ型空調機　<　全熱交換器・顕熱交換器　<　空調配管の種類と使用温度と圧力

空気調和機・ファンコイルユニット

エアハンドリングユニット(AHU)

エアハンドリングユニットの構成

エアハンドリンングユニットは、一般に気流の上流側からエアフィルタ、空気冷却器、空気加熱器、加湿器、エリミネ―タ、送風機並びに電動機、ケ―シング等で構成されている。
構成機器は使用目的により変更ができる。
壁面設置型や天井隠ぺい型で、センサ・制御盤を内蔵したコンパクト型がある。

エアハンドリングユニットの構成機器

エアフィルタ
- 主にユニット型の乾式フィルタが用いられている。
冷水コイル・温水コイル・蒸気コイル
- エアハンドリングユニットは独自の熱源装置を持たず、外部から冷温水、蒸気を取り入れて熱源とする。空気冷却器には冷水コイル、空気加熱器には温水コイルまたは、蒸気コイルが用いられる。冷水コイルと温水コイルを兼用した冷温水兼用コイルも用いられる
  通常コイルにはプレ―トフィンコイルが用いられる。
  冷水コイルには通常5℃～7℃の冷水が供給され、空気を冷却する。
  温水コイルには通常40℃～60℃ の温水が供給される。
  蒸気コイルには0.2MPa以下の低圧の蒸気が供給される。列数は1～2列が一般的である。
  冷却コイルの凝縮水や噴霧加湿により生じた水滴が下流側に飛散するのを防ぐためにエリミネ―タが設置されることが多い。
  コイルの下部には結露水等を受けるためドレンパンが設置される。冷水、温水上部にはエア抜き用のキャップが取り付けられる。
送風機
- 多翼送風機(シロッコファン)が多用される
ケ―シング
- 内外面が鋼板でその内部に断熱材として発泡フォ―ムを用いたサンドイッチ構造の外装パネルが用いられる

上記の事柄で重要で覚えなければならないことをまとめると

エアハンドリングユニット(AHU)は熱源装置をもたない。
エアフィルタには乾式フィルタ
コイルにはプレ―トフィンコイル
冷水温度5℃～7℃、温水温度40℃～60℃
コイル下部には結露対策としてドレンパン、上部にはエア抜き用キャップ
水滴が下流側に飛散するのを防ぐためにエリミネ―タの設置
ケ―シングには内外面が鋼板でその内部に断熱材として発泡フォ―ムを用いたサンドイッチ構造の外装パネルが用いられる

あたりは覚えよう。
さらに間違えやすい箇所としては、水抜きキャップとエア抜きキャップの問題です。上部に設置するのはエア抜きですよ。たまに上部に水抜きキャップを設置の問題も出ますがこれは不正解ですから気をつけましょう。

エアハンドリングユニット(AHU)

ファンコイルユニット(FCU)

ファンコイルユニットは、住宅の冷暖房用やダクト併用ファンコイルユニット方式における端末ユニットとして幅広く用いられる。
ファンコイルユニットはエアフィルタ、冷温水コイル、送風機、電動機、ケ―シング等で構成されている。
室内設置型の小型空気調和機で、一般には加湿器を持たない。
ファンコイルの種類
- 床置き型(露出型、埋め込み型)
- 天井型(吊り型(露出型)・隠ペイ型・埋め込み型)
コイルは冷温水兼用のもの、冷水、温水別々に組み込んだものがあり、配管は4管式(冷水・温水にそれぞれ往き管、還り管)、3管式(冷水・温水にそれぞれ往き管があり還り管は冷水・温水共通)、2管式(往き管、還り管が冷水温水共通)があり、4管式、3管式は各ユニットごとに冷暖房が可能である。
ファンコイルの送風機は静圧が小さいので圧力損失の大きい高性能フィルタは使用できない。フィルタは抵抗の小さい粗じん用フィルタが用いられる。
比較的室数の多い建築物に利用される。分散して多数設置されるため、保守点検が繁雑になりやすい。

パッケ―ジ型空調機

圧縮機、凝縮器、冷却器、送風機、エアフィルタなどをひとつのケ―シング内にパッケ―ジにしたものである。
空冷式と水冷式に分けられる。
空冷式では、冷媒弁の切り替えにより、冷房と暖房が出来るヒ―トポンプが家庭用を含めて多く普及が著しい。
パッケ―ジ型空気調和機マルチタイプとは、室外機1基に対し室内機が複数接続されている(小規模～中規模のビルで多用されている).
パッケ―ジ型空気調和機の能力低下の原因
- フィルタの目詰まり
- 室外機の風通しが悪い
- 室内機、室外機のフィン汚れ
- 冷媒量の不足
- 暖房時は室外機に着霜
- 冷房時は室外機に直射日光の照り返し
室外機に結露するのはほとんどの場合、フィルタの目詰まりが原因

上記にパッケ―ジ空調機の特徴を記載していますが、能力低下の原因はしっかり覚えましょう。

全熱交換器・顕熱交換器

全熱交換器

全熱交換器の全熱とは顕熱 + 潜熱を意味する←これ重要
全熱交換器は、空調の排気(熱)を利用して、外気負荷の軽減を目的として、空気中の顕熱・潜熱を同時に熱交換する装置である。
省エネルギー機器として広く利用されている。
分類としては、回転型、静止型があります。
省エネを図るため空気ー空気熱交換器です。
全熱交換器の特徴は

別に外気取入用系統が不要
結露凝縮を生じにくい

などが挙げられます。
外気系統には一般的な粗じん用フィルタを用いられている。
全熱交換器は通常は事務所などの居室に用いられ、異臭や湿気が発生する場所の換気には使用されません。

回転型

回転型全熱交換器のエレメントには、吸湿性を持たせるため、アルミニウムシートに耐食処理を施し、表面に吸着剤(シリカゲル等)を塗布したもの、吸着剤にイオン交換樹脂を塗布したもの、あるいはアルミニウムシートの表面に微細な空孔を持つ酸化アルミナ層を形成させたものがある。
エレメントは、段ボール状に巻き取られ円筒型のロータを形成する。
このロータは、ケーシングに収められ、駆動装置によって回転される。
給排気は、ロータ内を対向して流れ、低速回転するロータを介して給排気間で熱交換を行う。

回転型

静止型

静止型全熱交換器は、給排気を隔てる仕切り板の伝熱性と透湿性により給排気間の全熱交換を行う全熱交換器です。
従って、仕切り板には、伝熱性と同時に透湿性が求められる。

静止型

顕熱交換器

顕熱交換器は全熱交換器と異なり、潜熱(湿分)の移行は伴わないため、両流体の隔壁に透湿性材料、または金属エレメントへの吸湿材などコーティングは必要としない。
寒冷地方における空調用換気からの熱回収、排気中に水分やミスト、ダストを多く含む工場排気や、水分の回収を必要としない厨房や温水プ―ルにおける熱回収には顕熱交換器が使用される。

顕熱交換器では冬場に排気が、夏場に取り入れ外気が低温多湿となって結露しやすくなる(全熱交換器では湿気も移動するので、湿度が高く温度が低い空気は発生しにくい)

ヒートパイプ

内部に封入された作動媒体が、蒸発と凝縮のサイクルを形成することにより熱輸送するパイプを、ヒートパイプと呼んでいる。
ヒートパイプは空気ー空気熱交換器で構造・原理が簡単であり熱輸送能力が高く、かつ熱流が一方向で温度均一性が高いなどの特徴がある。
産業用・空調用に限らず、パソコン・家庭用品における放熱素子などの用途に広く利用されている。

空調配管の種類と使用温度と圧力

配管の種類と用途	使用温度及び圧力
冷水配管	5～10℃
冷温水配管	5～10℃、40～50℃
温水配管	100℃未満(一般に40～80℃)
高温水配管	100℃以上(一般に120～180℃)
冷却水配管	20～40℃
不凍液配管	-10～-5℃(氷蓄熱)
低圧蒸気配管	0.1Mpa未満(一般に0.01～0.05MPa)
高圧蒸気配管	0.1MPa以上(一般に0.1～1MPa)

上記配管の使用温度と圧力の問題も数年に1度程度出題されているので覚えましょう。
基本的に上記表を覚えておけばいいでしょう。
冷温水配管は5～10℃、40～50℃ですので間違えないようにしましょう。
つまりファンコイル等が冷房の時は5～10℃、暖房時は40～50℃です。
冷却水配管は冷却と言われているのでもっと低い感じですが20～40℃ですので間違えないようにしましょう。

空気調和設備及び換気設備の維持管理

空調・換気設備に関連した健康障害のほとんどは微生物(細菌・真菌)によるものでビル関連病といわれている。

空調・換気設備の空調システムに関する微生物の汚染問題は、

レジオネラ属菌が原因のレジオネラ症は、環境中の微生物粒子が空調システムを介して室内に侵入することによって引き起こす。
高温性放線菌や真菌などが原因の加湿器病(加湿器熱)と過敏性肺炎は、空調システム自体が微生物の温床となり室内の汚染源となる。

このことは重要です。
したがって空気調和設備及び換気設備の維持管理をしっかりしないといけないということになります。

空調機内の汚染状況

空調機の使用時間が長ければ長いほど、その中の粒子物質の汚染が顕著となる。
特に、空調システム内の温湿度条件は微生物の増殖にとって好環境となるため、空調機内を適切な維持管理を施さないと、微生物の汚染が顕著となる。

ダクト内の汚染状況

空調用ダクト内に付着する粒子量は年数を重ねるにしたがい多くなる。
空気調和用ダクト内の粉じん中の細菌・真菌の量は、給気ダクトよりも還気ダクトの方が多い傾向にある。
還気ダクト内粉じん中の細菌量、真菌量は、給気ダクトに比較して5～10倍高い傾向にある。

空気調和設備に関する建築物環境衛生管理基準

建築物環境衛生管理基準に基づき、各空調設備機器の清掃・点検について、定期に行うこと。

冷却塔の清掃は1年以内ごとに1回定期に行うこと。
空気調和設備内に設けられた排水受けの点検は1か月以内ごとに1回定期に行うこと。
加湿装置の点検は1か月以内ごとに1回定期に行うこと。

冷却塔の維持管理

レジオネラ属菌対策としては、冷却塔のレジオネラ属菌の増殖防止のためには、冷却水系のスライム除去が有効で、化学的洗浄と殺菌剤添加を併用するのが効果的である。
また、レジオネラ属菌検出時の対策実施後は、菌数が検出限界未満であることを確認する必要がある。
冷却塔にスケールが発生すると、冷却効率の低下を招く恐れがある。
スケール防止には、冷却塔の強制ブローにより、冷却水の濃縮を防止することが有効である。
水中に腐食性イオンが多い場合、過剰な濃縮は腐食の原因となる。一般に、濃縮の限度は塩化物イオン、もしくは電気伝導率を目安とするが、薬剤処理に際しては、処理条件にあった水質基準値(濃縮度)を採用する。
冷却塔に供給する補給水の水質は、水道法に規定する水質基準に適合していることが求められる。

冷却水の殺菌剤

冷却水の殺菌剤には、多機能型薬剤、単一機能薬剤、パック剤に大別される。

多機能型薬剤

多機能型薬剤は、総合水処理剤、あるいは複合水処理水などと呼ばれ、スケール防止剤、腐食防止剤、スライムコントロール剤とレジオネラ属菌の殺菌剤(または抑制剤)を含有するものであり、スライムコントロール剤と殺菌剤、抑制剤が同一薬剤の場合もある。
多機能型薬剤は薬注装置を使用し、連続的に注入して、その効果を発揮する。

単一機能型薬剤

単一機能型薬剤は、スライムコントロール・レジオネラ属菌の殺菌機能を有するタイプである。
この場合、腐食防止・スケール防止機能を有する薬剤を別途注入する。このため、2液型薬剤とも呼ばれる。

単一機能薬剤は、2～7日の間隔での間欠的添加、スライム防止、レジオネラ属菌対策、腐食防止効果をもつ。

パック剤

スケール防止剤、腐食防止剤、スライムコントロール剤とレジオネラ属菌の殺菌剤が含有する錠剤等の固形剤をプラスチック等の容器に入れた形態のものをいい、冷却塔の下部水槽、または散水板に固定して使用する。
冷却水中に、薬剤が除々に溶け出す加工がされていて、効果は1～3か月持続する。

保全

保全業務は、設備の耐久性を保持し、故障を防ぎ、結果的にライフサイクルコスト(LCC)が低減できることを目的としており、有効な保全方法の運用や保全計画の作成などが重要である。
保全は大きく予防保全と事後保全に分けることができる。

予防保全

予防保全は、メーカの基準や過去の経験から、故障発生時期を事前に決め、劣化部品を保全計画に組み入れて、故障発生前に計画的に修理、交換する方法である。また、日常の点検、整備および運転状態の分析により、故障の兆候が出た段階で行う予知保全といった方法もある。

事後保全

事後保全は、故障が発生した後に修復する方法であり、部品が寿命を全うするため最も経済的である。ただし、この場合は故障によって発生するリスク対策を十分に検討しておく必要がある。

平均故障間隔(MTBF)

建築設備のように修理しながら使用するシステム、機器、部品など発生する相隣る故障間の動作時間の平均値をいう。

保全方法

一般に、建築設備の保全方法は、点検・整備を伴う事前保全がほとんどであるが、対象機器を重要機器に限定したり、建築物の多様化に対応し、設定される保全レベルに応じた保全の内容、たとえば点検対象や点検回数を変えることによって幅広いニーズに対応している。

【備考】
重要機器とは、空気調和システムを安定して運用するのに要となる機器をいう。たとえば、空気調和システムの熱源設備が故障停止になると影響が建築物全体に及び、被害が大きくなるが、このように影響度の大きい機器を特に重要機器として、点検レベルを高く設定し、重点的に管理する。
保全レベルとは、建築物の用途に応じて設備に要求される信頼性が異なるが、これらに対応して保全レベル、すなわち管理の仕様を変えた維持管理が行われる。