空調用冷水の温度調整で省エネルギーができますか。

2020年 8月 17日

1．冷水の温度設定の状況　

ビル、施設や工場の空調は、マルチパッケージ型空調システム等を使用した「個別空調」と、冷温水をつくる熱源機器と空調機から成る「セントラル空調」に分けられます。本件は「セントラル空調」の場合の冷房に関するものです。

冷房の場合、図1のように、冷凍機で冷水をつくり、空調機の冷水コイルに流します。室内から戻る空気と外気から取り入れた空気をこの冷水コイルの間を通すことにより冷やします。この冷えた空気を室内に送ります。
空調システムは、通常、冷凍機出口の水温を7℃に設定して納入されています。冷凍機が現場で運転されている際もそのまま、常時7℃としている例を多く見かけます。

2．冷水温度を上げることによる効果

ここで、冷水出口温度と冷凍機の消費電力の関係を示すものとして図2があります。冷凍機にはインバータを経由して電気を供給していますので、図2の縦軸のインバータ入力の変化は、冷凍機への入力の変化を表していると考えられます。傾向として、冷水出口温度が上がるのに伴ってインバーター入力が下がっているのがわかります。

具体的には、図2で、冷水出口温度を通常の7℃から9℃に上げると、インバータ入力が7.5％減少することを示しています。これは、冷凍機の消費電力が7.5％減少していることになります。

図2はターボ冷凍機の場合ですが、吸収冷温水機でも、冷水出口温度を7℃から9℃に上げることにより、ガス消費量が7％減少した事例もあります。1)　

このように、冷水出口温度を上げることは省エネ効果が大きいため、実施を検討したいものです。盛夏の冷房がピークになる時期を考慮して7℃に設定されていますので、夏季の盛夏時以外、および中間季であれば、水温を上げられます。

なお、水温を上げた場合、図1の空調機冷水コイルでの熱交換量が減少するのをカバーするため、制御システムが冷水ポンプの流量を増し、冷水の循環量を増やすことがあります。しかし、一般的に、冷凍機の消費電力の減少の方が冷水ポンプの消費電力の増加より大きいため、全体として省エネルギーになります。2)

3．実施上の注意点

• まずは1℃上げてみて中央監視盤で各室などの温度の状況などを確認し、問題なければさらに1℃上げる、というように行います。
• 冷凍機のメーカーや製造年により、冷水出口温度設定値の変更方法が違います。自力で行うか、メーカーに調整してもらうか、を含め事前にメーカーのサービス部門に確認しておく方がよいでしょう。
• 冷水温度を高くすると除湿能力が下がります。梅雨時や集会場など除湿を必要とする場合は、湿度を監視しながら進めることが必要です。
• 現在、冷房がよく効かない場所がないか確認する必要があります。冷房が効かない場所については、その原因（送風の温度、量など）を確認、対策してから冷水温度の設定変更の可否を決めます。

【参考資料】
1)（一財）省エネルギーセンター．2019　ビル省エネ手帳
2)（一財）省エネルギーセンター．2008　新版　省エネチューニングマニュアル

回答者

エネルギー管理士　本橋　孝久

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