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かつかげにいだ
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1 ビルおよび住宅における除湿加湿空調制御の問題点と最新の技術動向 Problems and Recent Technology Trends Regarding Dehumidification/Humidification Air-Conditioning Control in Buildings and Homes トータルシステム研究所 Total System Laboratory 北原博幸 Hiroyuki Kitahara キーワード : 除湿 (Dehumidification), 加湿 (Humidification), 再熱 (Reheat), デシカント (Desiccant), 動向 (Trend) 1. 概要エアコンの冷房運転に比較して除湿運転の電力消費量が極めて大きくなる理由を示すとともに省エネ調湿を実現する可能性のある技術として吸着剤を用いた乾式デシカント技術および吸収液を用いた湿式デシカント技術について紹介しそれらを低温の熱源で駆動する場合の問題点と今後の可能性について説明する 2. 現状 ( エアコン室内環境 ) 省エネエアコンを高気密高断熱住宅で冷房運転すると室内の湿度が高くなるまた最近のビル用マルチエアコンで冷房するとオフィスの湿度が高くなるなどの声が聞かれるようになった今まで温度を中心に温熱環境を整えてきたが最近湿度が重要視されるようになってきている冷房時の室内湿度の上昇はエアコンの効率改善の影響が大きいため 1どのように CP を向上させてきたか説明し 2 冷房時の CP 向上と除湿不足との関係について示すとともに 3エアコンによる除湿の方法や 4 除湿運転と消費電力の関係について概説する 2.1 CP 向上の取り組みエアコンの冷暖房運転時の効率改善には著しいものがあるがここではまずエアコンの仕組みについて概説した後どのように効率改善を行っているか簡単に紹介する a) エアコン冷房運転の仕組み室内機と室外機が別置きのセパレートタイプのエアコンの模式図を図 1に示すエアコンには室内機と室外機にそれぞれ熱交換器があり室外機に圧縮機と膨張弁があるそしてこれらは管でつながれその中に冷媒が封入されている圧縮機が動き出すと室内機側の熱交換器の管の中の圧室内機膨張弁熱交換器圧縮機室外機力が低くなるので冷媒の液が蒸気に変わるがその際図 1 エアコン冷房運転のしくみ周りから熱を奪う一方圧縮機に吸われた冷媒の蒸気は室外機の熱交換器の中に押し込まれるこの際蒸気が液に戻って熱が放出されるこのまま圧縮機が動くと室内機の熱交換器の中の冷媒が無くなってしまうので膨張弁を介して室外機側から室内機側に冷媒の液が送られる圧縮機が正常に動いている間室内機では周囲の空気から熱を奪い室外機では熱を放出するため冷房することができる b) エアコンの効率改善エアコンの冷暖房運転時の効率改善は著しいがどのように効率改善を行ってきたか簡単に紹介する省エネ法でトップランナ方式が採用されその中でもルームエアコンの効率が注目されるとメーカ各

2 社はエアコンの高効率化のための研究開発を加速した例えば熱交換器や圧縮機さらにモータなど部品の効率改善はもちろん吹出風量および伝熱面積の増大やインバータの搭載によるヒートポンプの温度差 ( 温度リフト : 熱落差 ) の低減による効率改善が行われたここでは温度リフトの低減について簡単に説明する最近の省エネタイプのルームエアコンでは室内機が厚くなってきている ( 一部に運転時のみ厚くなるものもある ) 実は最近の省エネエアコンは熱交換器の伝熱面積が大きくなってきており 15 年前の2 倍程度となっているまたこれに合わせて吹出風量も大きくなっている図 2に示すように伝熱量が同じ場合風量を2 倍とすると出入り口の温度差が半分で済むことになり冷房時を例に取ると室内機の熱交換器の温度を高くすることができる室外機についても同様に熱交換器の温度を低くすることができるので温度リフト ( 熱落差 ) が小さくなるまた図 3に示すようにインバータを搭載したことで圧縮機の回転数 ( 周波数 ) を任意に調整できるようになり熱負荷が小さい場合に回転数を抑え温度リフトを小さくすることもできるようになった従来は JIS 条件 ( 室内側 DB:27 WB:19 室外側 DB:35 WB:24 ) で蒸発温度 ( 室内機における冷媒の蒸発温度 ) が5 程度凝縮温度 ( 室外機における冷媒の凝縮温度 ) が 50 程度であり両者の差の温度リフト ( 熱落差 ) が 45 程度であったものが伝熱面積 ( 風量 ) の増加などにより例えば定格能力の条件で蒸発温度 13 凝縮温度 42 と温度リフトが 29 程度に減少するとともにさらにインバータの搭載により中間 1. 伝熱面積 ( 風量 ) の増加 15 年前の2 倍図 2 伝熱面積 ( 風量 ) と蒸発温度の関係 2. インバータの搭載部分負荷時の温度差縮小図 3 インバータの搭載と蒸発温度の関係蒸発温度凝縮温度現在 15 年前 5 ( 中間能力 ) (DB27 WB19 ) (DB35 WB24 ) 図 4 蒸発温度と凝縮温度の15 年前との比較能力時には例えば蒸発温度 19 凝縮温度 38 と温度リフトは 19 程度まで低減されている ( 図 4 参照 ) c) 温度リフト ( 熱落差 ) と効率ヒートポンプ ( 冷凍機 ) の熱力学的な理論効率は図 5に示す逆カルノーサイクルの効率で示される図 5 中の式は冷房運転での理論効率を示す式であり分子が蒸発温度となっているが暖房の場合は分子が凝縮温度となる従来のエアコンの蒸発温度と凝縮温度がそれ蒸発温度 ( 内機 )[K] 凝縮温度 ( 外機 )[K] - 蒸発温度 ( 内機 )[K] ぞれ5 50 の場合理論効率は 6.2 となるが温度リフトの減少とともに理論効率が高くなる / ( ) = 6.2 例えば蒸発温度と凝縮温度がそれぞれ ( 従来機 ) 実機の場合理論効率は従来の 2.5 倍の値を示すことになり室内を同じだけ冷やす場合の電気代は理論的には従来の / ( ) = 9.9 ( 省エネエアコン : 定格能力 ) % で済むことになる図 5に示した値は熱力学的な理論値であり実際には冷媒サイクルに関連した損失やインバータモータな / ( ) = ( 省エネエアコン : 中間能力 ) 図 5 逆カルノーサイクルの効率どでの損失などがあるので理論効率より低い効率になるまたエアコンの効率を表すために使われ

ているエネルギー消費効率 (CP) は冷房や暖房能力を消費電力で除した値でありその消費電力には送風ファンでの電力 ( 全消費電力の2~3 割程度 ) も含まれているため実際のCPの値は図中の理論的な効率よりさらに小さな値となるこのように熱交換器や圧縮機など個々の要素機器の効率改善と並んで伝熱面積や風量の増加やインバータの搭載などによりエアコンの冷房 CPは大幅に向上した

3 ているエネルギー消費効率 (CP) は冷房や暖房能力を消費電力で除した値でありその消費電力には送風ファンでの電力 ( 全消費電力の2~3 割程度 ) も含まれているため実際のCPの値は図中の理論的な効率よりさらに小さな値となるこのように熱交換器や圧縮機など個々の要素機器の効率改善と並んで伝熱面積や風量の増加やインバータの搭載などによりエアコンの冷房 CPは大幅に向上したしかしこれに伴って新たな問題が発生した 8.0 乾き空気 1kgあたり CP 向上と除湿不足との関係 6.0 a) 蒸発温度と除湿量 5.0 例えば 27 60% の空気を冷却した場合の除湿量は図 4.0 6に示すように 18 前後を境としてそれ以下では除湿 3.0 量が急激に増加することになる従来の5 程度の蒸発温度ではかなりの除湿量が得られていたが現在のよう 0.0 に冷房での効率化のため蒸発温度が高くなったエアコンでは冷房運転時の除湿が期待できない温度 [ ] 図 % の空気を冷却した場合の除湿量 b) 建物の断熱化と室内湿度一方近年省エネ住宅として高気密高断熱住宅が多く建設されている高断熱住宅では壁や窓などからの熱の侵入が抑えられ熱負荷の内でも顕熱負荷を大幅に抑えることができるこのような住宅では一般に室内の温度調節をエアコンが行うが顕熱負荷が小さくなるとエアコンでの消費電力を抑えることができるこのように高気密高断熱住宅はエネルギー消費の面で優れているが一方で室内の湿度が高くなりやすい問題点が指摘されている冷暖房 CPの高いエアコンで顕熱負荷の小さな高気密高断熱住宅の冷房を行う場合インバータにより圧縮機の回転数が低い値に押さえられて温度リフトが小さくなるため効率の良い運転となる一方蒸発温度が高い値となるため先に示したように除湿量が減少して室内が高湿度になる風量を絞る吹出空気温度低下熱交換器で結露潜熱 ( 除湿 ) 処理量増加このようにエアコンの高効率化と建物の高気密高断熱化に伴い冷房時の室内の相対湿度が従来よりも高くなり除湿ニーズも大きくなってきた吹出口から冷たい風足元が寒い冷える図 7 ドライ ( 弱冷房 ) 運転凝縮量 [ g ] 2.3 エアコンの除湿運転吸込空気 (RA) 10 年ほど前まではエアコンでの除湿といえば図 7に示すドライ方式 ( 弱冷房方式 ) が一般的だったこれは風量を絞った冷房運転であり風量を絞ることで室内機の熱交換器と接触した空気の温度をなるべく低くして熱処理時の顕熱比を小さくする除湿方法であるただしゆっくり吐き出された冷たい空気は床面にたまりやすく足元が冷える室温が下がるなどの問題点があったそこで最近よく用いられるようになったのが図 8に示す再熱除湿方式 ( 熱リサイクル方式 ) と呼ばれる方法であるこの方法では室内機の熱交換器に低温部分と高温部分をつくり低温部分で結露除湿した空気と暖冷 1/3~1/2 2/3~1/2 露点以下に冷やす熱交換器で結露吹出空気 (SA) 吹出空気の相対湿度低下冷えない除湿実現図 8 再熱除湿運転暖める

高温部分で温めた空気を混ぜ合わせることで吹出空気の相対湿度を低下させ冷えない除湿を実現できるこのように以前よく用いられていましたドライ方式での足元が冷える除湿量を大きくしようとすると室温が低下するなどの問題点に対して再熱方式では室温を下げずに除湿できるため快適性が向上しエアコンによる本格除湿が可能となった再熱除湿の仕組み再熱除湿のためには室内機の熱交換器の一部を低温に

4 高温部分で温めた空気を混ぜ合わせることで吹出空気の相対湿度を低下させ冷えない除湿を実現できるこのように以前よく用いられていましたドライ方式での足元が冷える除湿量を大きくしようとすると室温が低下するなどの問題点に対して再熱方式では室温を下げずに除湿できるため快適性が向上しエアコンによる本格除湿が可能となった再熱除湿の仕組み再熱除湿のためには室内機の熱交換器の一部を低温に一部を高温にする必要があるが図 9のように室内機の熱交換器での冷媒流路に膨張弁を設置し圧縮機から膨張弁までを高温に膨張弁から圧縮機までを低温にすることで実現しているなお冷房が目的の場合室内機内の熱交換器の高温部分は不要になるので室外機に取り付けてある従来からの膨張弁を作動させることで室内機の熱交換器全体を低温にする 2.4 再熱除湿運転の効率と消費電力 a) 消費電力の測定例 2000 年夏外気の温湿度がほぼ同じ条件の日に冷房運転と除湿運転を行った場合の消費電力の経時変化の一例を図 10に示す冷房運転ではお昼頃の熱負荷の増大に伴い消費電力が増加するが除湿運転では常に大きな値を示していることがわかるこのように冷房運転に比較して除湿 ( 再熱除湿 ) 運転では消費電力が大きくなる消費電力 [W] 室内機再熱交換器膨張弁圧縮機室外機図 9 エアコン再熱除湿運転のしくみ再熱除湿冷房 kW 機 :2000 年夏時刻 [ 時 ] 図 10 冷房運転と除湿運転での消費電力 b) 再熱除湿の効率ルームエアコンのカタログからも除湿運転での効率を求めることができる右図は 15 年前にエアコンの再熱除湿運転を開発した H 社の 2007 年 11 月 2 日のホームページの表示内容であるデータが示されたエアコンは 4.0kW 機であり 14 畳程度の広めの部屋に対応する除湿運転での性能評価には ( 社 ) 日本冷凍空調工業会の基準が使われ図 11に示すように外気 24 80% 室内 24 60% の条件で吹出温度 24 で除湿運転した場合の除湿量と消費電力が求められているなお室内 24 で吹出 24 なので顕熱処理を行わず潜熱処理 ( 除湿 ) のみの値となるこの機種の場合除湿量が 1,500ml/h であるので 24 での蒸発潜熱を乗じると潜熱処理量が 1,013W となりこれを消費電力 600W で除した値を除湿 CP とすればその値は 1.70 となる 2007 年 11 月 2 日条件 :( 社 ) 日本冷凍空調工業会基準 RAS-X40W2 室外温度 24 湿度 80% 室内温度 24 湿度 60% の恒温室で連続運転消費電力 600W 除湿量 1,500ml/h 吹き出し温度での蒸発潜熱 :2442J/g 除湿量 :1,500ml/h 潜熱処理量 :1,013W 顕熱処理量 : 0W 消費電力 :600W 熱処理量 :1,013W 除湿 CP:1.70 顕熱処理量 0kWのとき潜熱処理量 / 消費電力と定義した場合図 11 再熱除湿の効率 ( カタログより )

5 なおこの機種の冷房定格条件での冷房能力は 4,000W 消費電力は 785W であるので CP は冷房 CP:5.10 除湿 CP:1.70 4,000/785=5.10 となる従って図 12に示すように冷房運転に比較して除湿運転の CP は 1/3 程度であり同じ熱処理量に対する消同じ熱処理量 ( 能力 ) に対する消費電力 :3 倍図 12 除湿運転と冷房運転の効率費電力は冷房運転の3 倍程度となり極めて効率が低下することがカタログ上からもわかる快適性や健康のために冷房運転より除湿運転が好んで利用されさらに除湿運転が冷房運転より省エネと誤解されている場合も多い現状もある C2 削減の意味からも省エネ除湿技術が求められている 3. 調湿技術の動向 3.1 除湿方法の種類空調に用いられる主な除湿方法を図 13に示す最も一般的なのが空気を露点以下に冷やす冷却減湿方式でありエアコンに利用されているまた北陸地方では冬期に吸着剤ロータを搭載した除湿機が好んで使われておりこの方式を吸着減湿方式と呼ぶこのほか産業用には塩化リチウム水溶液などの吸収液を用いた吸収減湿方式がありさらに空気を直接圧縮して全圧を高めることで空気中の水蒸気圧を飽和状態とし結露除去させる圧縮減湿方式もあるなお吸着式減湿を乾式デシカント除湿吸収式減湿を湿式デシカント除湿とも呼ぶ冷却減湿方法露点以下まで冷却し水分を結露除去吸着減湿方法固体吸着剤による水蒸気の吸着吸収減湿方法 CaCl 2 LiCl 水溶液などによる水蒸気の吸収圧縮減湿方法デシカント除湿全圧を高めることで飽和湿度を減少図 13 空調に利用される除湿方法 3.2 加湿方式の分類空調に用いられる主な加湿方法を図 14に示す蒸気吹き出し方式は蒸気を被処理空気に吹き出して空気に吸収させることで加湿する方式水噴霧方式は水を霧状に吹き出して被処理空気を加湿する方式また気化方式は水と空気との接触面を多くして接触面で水を気化させて加湿する方式であるいずれの方式も水道水やイオン交換水あるいは純水など水を直接気化させる加湿方式であり従来から実績の多い加湿方式であるこれに対してデシカント加湿方式は吸放湿材に吸湿された水分を被処理空気に放湿させることで加湿する方式である蒸気吹き出し方法蒸気を被処理空気に吹き出して空気に吸収水噴霧方法水を霧状に吹き出して被処理空気を加湿気化方法水と空気との接触面を多くして接触面で水を気化デシカント加湿方法吸放湿材に吸湿された水分を被処理空気に放湿図 14 空調に利用される加湿方法 4 調湿技術の動向ここではビルや住宅で主に利用される冷却除湿技術およびデシカント除湿加湿技術について著者が把握している範囲で動向を概説する 4.1 冷却除湿技術の動向 2.3 に示した再熱除湿の場合暖めた空気が再び室内機に入ると露点以下まで冷却するのに必要な動力が増加するため冷房運転に比較して効率が低下し消費電力が大きくなる欠点があるそこで最近では図 15に示すように弱冷房方式による除湿と再熱除湿方式による除湿冷房 CP:5.10 除湿 CP:1.70 同じ熱処理量 ( 能力 ) に対する消費電力 :3 倍弱冷房方式と再熱除湿方式の組み合わせ図 15 除湿運転の省エネ化

6 とを自動的に切り替えることで冷えすぎを防止しつつ消費電力を抑える試みがなされそのソフトがエアコンに搭載されるようになった 4.2 デシカント除湿加湿技術の動向吸湿材として吸着材を用いた乾式デシカント除湿装置や加湿装置は産業用から住宅用まで幅広い分野で利用されつつある吸湿材を再生するための熱源としては電気ヒータによる発熱を用いるものコジェネレーションやガスエンジンなどの排熱を用いるものなどが実用化されさらに太陽熱のような自然エネルギーを熱源としたものの研究開発も進められている ( 図 16 参照 ) デシカント除湿加湿技術の主な動向は図 17に示すように1 再生熱源の低温化と2 電気式ヒートポンプを組み込んだハイブリット化と考えられる a) 再生熱源の低温化排熱の中でも 60 以下の低温排熱は利用価値が小さくそのまま捨てられやすいそこで低温排熱を再生用熱源とすることで省エネを図ったデシカント除湿あるいは加湿技術の開発が進められているデシカント除湿あるいは加湿では吸湿材の湿気容量を利用して高湿側で吸湿 ( 除湿に利用 ) 低湿側で放湿再生 ( 加湿に利用 ) を行うが再生温度が低いと吸湿側と放湿側の相対湿度の差が小さくなるため除湿あるいは加湿能力が低下するそこで湿気容量の大きい材料の開発が進められている例えば図 18に示す高分子吸着材は飽和時の水分容量自体が従来の吸着材に比べて大きくどの相対湿度域でも平均的に大きな湿気容量を示す材料であるまた図 19に示す材料は飽和時の水分容量はそれほど大きくないものの低温で再生する際の相対湿度の変化領域で湿気容量が大きくなるように調整したものなどが用いられているこれらは材料の湿気容量を大きくする取り組みであるが吸放湿速度を高めるために吸湿材を微細粒状化する取り組みも行われている一方再生熱源の低温化に対応するためのプロセス側のアプローチも行われており 1 段目のデシカントユニットで得られた空気を2 段目でさらに乾燥させる多段除湿型プロセスの他吸着熱を除去して吸湿側の温度上昇を抑え再生 ( 放湿 ) 側との温度差および相対湿度差の低下を防ぐ技術の開発も進められている o C 固体高分子形燃料電池ガスタービンガスエンジン太陽熱デシカント空調 ( 現状 ) 図 16 デシカント除湿作動温度域と各種熱源温度再生熱源への排熱利用マイクロガスタービンガスエンジン固体高分子燃料電池などの排熱再生熱源への自然エネルギー利用太陽熱の利用 ( 特にヨーロッパ中心 ) 低温再生化電気式ヒートポンプ(EHP) とのハイブリッド化吸着再生用にEHPの冷熱温熱出力を利用 EHPによる高効率運転図 17 吸着減湿方式の動向固体高分子材料の表面で水蒸気等の低分子蒸気が補足されさらに収着材自身が膨張を伴いながら発生した隙間に低分子物質を取り込むことで毛細管凝縮を起こす現象とされている図 18 高分子収着材図 19 空調湿度域で水分容量変化の大きな材料 b) 電気式ヒートポンプを組み込んだハイブリット化ヒートポンプの低温出力を利用して吸着側 ( 吸湿側 ) の温度を低くし再生側と吸着側の温度差およ

び相対湿度差を大きくするシステムの開発も進んでおり複数のメーカから上市されている家庭用デシカント除湿機の場合最近は図 20に示すように再生側の予熱にヒートポンプの高温側を利用して再生能力を高めるとともに吸着側でも低温側の電気ヒータ電気ヒータヒートポンプ冷熱を利用して空気を冷却し吸着剤と接触する空気の相対湿度を高めることで吸着能力を高めたハイブリットタイプが開発された一方

これにより 40 程度の再生温度でも除湿を行い冷房時の除湿の他暖房時の加湿を行うことができるこの装置は従来のデシカント装置のように吸着剤がロータ状に形成されてこれが回転することで連続的に吸着再生を行う構造では http://www.daikinaircon.com/catalog/desika/01/index.

5 70 2 いる 60 3 電気式ヒートポンプとのハイブリット化では再生用 50 5 40 7 に温熱出力をするだけではなく吸着側に冷熱出力を 30 20 15 利用している吸着剤は相対湿度が高いほど水分を吸 10 20 着し相対湿度が低くなると脱着 ( 放湿 ) する例え 0 30 0 10 20 30 40 50 60 70 80 50 温度 [ ] ば図 22に示すように 35

7 び相対湿度差を大きくするシステムの開発も進んでおり複数のメーカから上市されている家庭用デシカント除湿機の場合最近は図 20に示すように再生側の予熱にヒートポンプの高温側を利用して再生能力を高めるとともに吸着側でも低温側の電気ヒータ電気ヒータヒートポンプ冷熱を利用して空気を冷却し吸着剤と接触する空気の相対湿度を高めることで吸着能力を高めたハイブリットタイプが開発された一方オフィス用の調湿装置として図 21に示す松下電器 2007 年 / 夏除湿機除湿乾燥機総合カタログより図 20 ハイブリット方式家庭用除湿機ように電気式ヒートポンプ (EHP) の 40~60 程度の熱を利用して再生する新たな乾式デシカントシステムも開発されている先の家庭用ハイブリット除湿機と同様ヒートポンプの低温側を用いて空気を冷却して相対湿度を高めることで吸着を促進するこれにより 40 程度の再生温度でも除湿を行い冷房時の除湿の他暖房時の加湿を行うことができるこの装置は従来のデシカント装置のように吸着剤がロータ状に形成されてこれが回転することで連続的に吸着再生を行う構造ではなく 2つの熱交換器に吹き付けられた吸着剤に対して図 21 電気式ヒートポンプ駆動デシカント調湿機冷媒流路と風路をそれぞれ替えることで吸着と再生を 100 絶対湿度交互に行うバッチタイプの構造となっており通常の 90 1g/kg デシカント除湿機よりも低い温度での再生を実現している 60 3 電気式ヒートポンプとのハイブリット化では再生用に温熱出力をするだけではなく吸着側に冷熱出力を利用している吸着剤は相対湿度が高いほど水分を吸着し相対湿度が低くなると脱着 ( 放湿 ) する例え温度 [ ] ば図 22に示すように 35 30% の空気を 13 まで図 22 EHP 冷熱利用による相対湿度の変化冷却すると相対湿度は 100% となるこのように温度 10 を下げることで吸着量を増大させることができる外気処理機として用いられるデシカント除湿加湿装置はオフィスのように外気負荷が室内発湿負荷よりも極めて大きな場合に威力を発揮するこれに対して例えば住宅など室内発湿負荷が大きい場合には対応が難しくなる ( 社 ) 日本冷凍空調工業会の基準 : 外気 24 80% 室内 24 60% の条件で一般的な除湿機の除湿能力 200g/h(8 畳間に換算 ) を実現する場合を想定すると 8 畳間 ( =16m 3 ) において 0.5 回 /h の換気量の場合 1 時間あたり 16m 3 の空気が還除湿量 :200g/hの場合風量 :16m 3 /h 気として室内から排出されるがこの空気中には水分が水分 :209g/h g 含まれている一方室内には除湿負荷である 60% 200g/h の水分が発生する室内への給気により室内に入デシカントる水分量と負荷 200g/h の合計が還気による排出量 209g/h とならないと室内の湿度を一定に保つことがで発生量 :200g/h 水分 :9g/h 2.7%(24 のとき ) きない従って図 23に示すように給気により室内に図 23 外気処理で室内を24 60% に保つ場合供給する水分を 9g/h とする必要があり給気の温度を 24 とすると相対湿度 2.7% のからからの空気を室内に供給する必要がある 24 80% の外気から % の空気を得るためにはからからに乾いた吸着剤で水分を除去する必要があり 40 の再生温度では実現できない相対湿度 [%]

8 これはひとえに吸湿材と接触する風量が小さいことに起因している風量が大きくなれば必要な除湿量あるいは加湿量を得るための給気の絶対湿度をより現実的な値に緩和することができるそこで図 24に示すように 0.5 回 /h の換気量に比べて1 桁以上風量の大きなエアコンの吹出空気を利用する方法も検討されているこれはエアコンの室内機および室外機内の熱交換器の下流に設置した吸湿材により吸湿および放湿を行うものである室内機で吸湿した吸湿材ダクトセントラル( 外気処理 ) 31m 3 0.5/h =16m 3 /h ルームエアコン 10m 3 /min =600m 3 /h 風量 :30~40 倍図 24 外気処理とエアコン吹出での風量の違いを室外機で再生させるなど吸湿材を室内機 - 室外機間 24.0 LiCl 水溶液 24.0 で移動させる必要があるが液体の吸湿材を用いると容 24.0,60.0% 60.0% 80.0% 11.2g/kg 18.5%,829g/h 易に移動できる冷房定格能力 2.2kW のルームエアコン風量 14.9% に吸湿材として塩化リチウム水溶液を用いた湿式デシカ 10m /min 1029g/h ント装置を搭載してエアコンを冷房運転した場合の計算 18.3,85.2%,11.2g/kg 結果を図 25に示すここで外気は 24 80% 室内は 24 60% であり顕熱負荷 1000W 顕熱負荷 140W (200g/h) を仮定した室内機の熱交換器では結露せず 19.0,79.5%,10.9g/kg 24 の場合 58.5% に相当吸放湿材を通過する際に絶対湿度が 0.29g/kgDA と僅かであるが低下する室内機吹出風量は 10m 3 /min (700kgDA/h) と大きいので両者を乗じた除湿量は約水分発生量 200g/h 熱発生量 1000W 200g/h となるこの時の室外機熱交換器と室内機熱交換器の温度差は 10 程度と小さくルームエアコンを冷房風量 30m 3 /min 図 25 塩化リチウム水溶液を用いた場合運転するだけで要求された除湿量が表 1 ケミカル調湿材料としての反応検索結果得られることになる反応系冷却温度再生温度塩化リチウム水溶液など液体吸湿 CuS 4 3H 2 + 2H 2 CuS 4 5H 材を用いる場合キャリーオーバの CuS 4 + H 2 CuS CuS 防止など新たな技術開発が必要とな 4 + 2H 2 CuS 4 3H MgS 4 + H 2 MgS 4 7H るが冷媒の凝縮温度と蒸発温度の BaCl 2 + 2H 2 BaCl Na 差が小さいエアコンの高効率運転時 2 C 3 + 9H 2 Na 2 C 3 10H Na 2 HP 4 7H 2 + 5H 2 Na 2 HP 4 12H でも十分な除湿量および加湿量が得 Na 2 HP 4 + 5H 2 Na 2 HP 4 7H られる可能性があり今後期待され ZnS 4 + H 2 ZnS 4 7H ZnS る技術と考えられる 4 + 5H 2 ZnS SrCl 2 + 4H 2 SrCl SrCl H H 2 SrCl 2H c) 新たな系の探索 Na 2 S H 2 Na 2 S 4 10H 湿式デシカントを用いた調湿技術 Ba(H) 2 + 7H 2 Ba(H) 2 8H FeCl 2 + 2H 2 FeCl 2 4H としては更なる効率化の検討もされ FeCl 2 + H 2 FeCl CuCl CuCl ており例えば表 1は広島大学にて 2 + 2H CaS H 2 CaS 4 0.5H 検討されているケミカル調湿材の熱 (CH) 2 + 2H 2 (CH) 力学的検討結果の一例である吸着 KAl(S 4 ) 2 + 6H 2 KAl(S 4 ) 2 12H NH および吸収のみならず広く化学反応 4 Al(S 4 ) 2 + 6H 2 NH 4 Al(S 4 ) 2 12H NaCH 3 C + 3H 2 NaCH 3 C 3H を含めさらに成績係数についても LiBr CNQ + nh 2 LiBr AQ 濃度依存濃度依存理論的に求めている Ca + H 2 Ca(H) Mg + H 2 Mg(H) 参考文献三菱総合研究所 :NED エネルギー有効利用基盤技術先導研究開発における戦略技術 ( 民生部門 ) に係る調査研究 (2003) 24.0,80.0%,15.0g/kg ΔT= ,70.5%,15.0g/kg 25.9,71.9%,15.1g/kg 24 の場合 80.5% に相当

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PowerPoint プレゼンテーション T13K707D 蜂谷亮祐指導教員赤林伸一教授研究目的住宅における冷暖房のエネルギー消費量は住宅全体のエネルギー消費の約 1/ 4 を占め冷暖房機器の運転効率の向上は省エネルギーの観点から極めて重要である動力照明他 38.1% 厨房 9.1% 冷房 % 2014 年度 34,330 MJ/ 世帯暖房 22.9% 給湯 27.8% 24.9% 図世帯当たりのエネルギー消費原単位と用途別エネルギー消費の推移