快適と省エネを両立するオフィスビル空調

オフィスビル空調の省エネは
国を上げての取り組み

電力需要のピークを迎える夏は各家庭に節電が求められるようになって久しいが、企業に対して、国は省エネとともにCO₂削減の厳しい要請を課している。さらに毎年電気使用量を減らすための補助金を出し、省エネ政策を進めている。
企業が入居するオフィスビルの多くでは、大量のエネルギーを消費する。なかでも、消費電力の半分近くを占める空調設備の省エネ対策は喫緊の課題といえる。

オフィスビルの快適＝温度×湿度×換気

オフィスビルには、「建築物衛生法（建築物における衛生的環境の確保に関する法律）」に基づいて二酸化炭素含有率などの基準値が定められている。その基準値を満たすためには新鮮な外気を取り入れて二酸化炭素量を下げる必要がある。
また、室内の快適性を維持するには、適切な温度と湿度の管理も不可欠だ。つまりビル空調には、温度×湿度×換気のバランスをとりながら省エネと快適性を両立することが求められているのだ。

それを実現できる空調システムが「潜顕スマート除／加湿空調システム」。
これについて、HVAC&R JAPAN 2018冷凍・空調・暖房展の三菱電機ブースで冷熱システム製作所営業部　西浦友馬さんに解説してもらった。

通常のビル空調の仕組み

まず、ビル空調の基本的な仕組みを見てみよう。ビル用のエアコンは「マルチエアコン」と呼ばれ、1台の室外ユニットに複数の室内ユニットがつながって構成されている。ビルの規模によっては、複数のマルチエアコンが使われることもある。

近年のビルの多くは気密性も断熱性能も高い。そのため以前ほど電気を使わなくても、快適な環境を保ちやすくなった。しかし、ガラス窓の数や向きによって、同じオフィス内でもかなりの温度差が生じてしまうビルもある。

西浦：このようなビルでは、通常のマルチエアコンは内部を流れる冷媒の温度は一定のまま、冷媒の量を増減することで温度調整をします。そのため、ビル全体の温度をあまり下げなくてもよいとき、つまり『空調負荷が下がったとき』も冷媒の温度は一定なので、エアコンの心臓部である圧縮機（冷媒の温度の上げ下げを行なう部分）は、一定の電力を消費してしまいます。

また、湿度については、通常のマルチエアコンには湿度センサーがないため、温度情報のみをもとに空調をコントロールする。では、換気はどうなっているのか。

西浦：「外気処理ユニット」とよばれるビル用の換気扇が行なっています。一般的な外気処理ユニットは外気を室内にそのまま取り入れるため、室内で適温になった空気と適度な湿度が逃げてしまいます。つまり、換気でもエネルギーのロスが発生していたのです。

ロス（損失）が少ないロスナイ
「外気処理ユニット」が

エアコン側の負荷を抑制

三菱電機ビル用マルチエアコンに業務用ロスナイ「外気処理ユニット」を組み合わせた「潜顕スマート除／加湿空調システム」は、こうしたエネルギーのムダをさまざまな工夫で削減する。

例えば冷房の場合、エアコンは通常、「温度を下げる運転（顕熱処理）」と同時に「湿度を下げる運転（潜熱処理）」を平行して行う。この両者を合わせて“全熱処理”と言う。

西浦：業務用ロスナイ「外気処理ユニット」は、外部から取り入れた空気に室内空気の熱と湿度を伝えることで、エネルギーのロスを減らします。とくに外部と室内の温度・湿度の差が大きい冬と夏には、より大きな省エネ効果が得られます。

さらに、業務用ロスナイ「外気処理ユニット」には、湿度センサーと除湿／加湿機能がついているため、湿度もコントロールできる。そのため、エアコンが行なう「温度を下げる運転」と「湿度を下げる運転」の両方が少なくて済むという仕組みだ。

空調負荷に合わせて
自動で冷媒温度を変動させる

「三菱電機ビル用マルチエアコン」

マルチエアコン側にも省エネのための仕組みが備わっている。
その一つが、三菱電機ビル用マルチエアコンが業務用ロスナイ「外気処理ユニット」にある湿度センサーの情報を受け取れるという点だ。マルチエアコンは湿度の情報に基づいて、「湿度を下げる処理」を少なくし、「温度を下げる処理」を優先できる。その結果、エアコン全体にかかる空調負荷が下がるのだ。

三菱電機ビル用マルチエアコンには、そのほかにも優れた省エネ機能が搭載されている。西浦：通常のマルチエアコンは、空調負荷が下がっても冷媒の温度は一定のまま、冷媒が流れる量を増減することで温度調整するしかありません。しかし三菱電機ビル用マルチエアコンの場合、エアコン全体にかかる空調負荷が下がると自動的に冷媒温度を上げることができます。そのため室外ユニットの圧縮機の動きを抑えることができ、省エネにつながるのです。

西浦：三菱電機ビル用マルチエアコンと業務用ロスナイ「外気処理ユニット」の組み合わせが単なる“＋（プラス）”ではなく“シナジー「×」”なのは、二つの連携によって「快適」と「省エネ」の両方を実現できるからです。
業務用ロスナイ「外気処理ユニット」の機能だけでも、外気に対して湿度コントロールしてから給気するため、運転効率が高くなります。さらに、三菱電機ビル用マルチエアコンの湿度感知機能が加わった『潜顕スマート除／加湿空調システム』になると、通常のシステムよりも約26％の省エネとなります。

導入時には補助金の活用も

「潜顕スマート除／加湿空調システム」を導入する際、補助金が活用できればコストを大幅に抑えられる。実際、クレジット会社とエネルギーマネジメント事業者の協業により「初期投資ゼロ」といった事例もあったという。

また、三菱電機ビル用マルチエアコンはカスタマイズにも対応している。室内ユニットが外部からの信号に応じて冷媒温度を変化させることもできるので、例えばCO₂センサーなどの情報を元に、冷媒の温度を制御して省エネにつなげることもできる。

ビルの環境や利用状況に合わせたシステムに柔軟に対応できるという点は、大手ゼネコンにも好評だ。もし今のオフィスの空調があまり快適でないなら、その原因や対策を考えるうえで、この「潜顕スマート除／加湿空調システム」が参考になるかもしれない。