世界では、温暖化ガスの削減に向け、少ないエネルギーで動く空調システムの研究開発が進んでいます。日進月歩で発展する空調システムのうち、省エネを実現するとして注目される、3つのシステムをご紹介します。
氷蓄熱式空調システム
氷蓄熱式空調システムの仕組み
氷蓄熱式空調システムは、水槽に氷を作っておき、その氷から冷水を作ったり、エアコンの冷媒を冷やしたりすることで冷房を行うシステムです。電気代の安い夜間に蓄熱槽に氷を蓄え、昼間にその冷熱を利用することで省エネを実現しています。
氷蓄熱式という名前ですが、暖房も可能です。一般の家庭用エアコンでも、室内機から冷気を出しているとき、室外機からは温風が出ています。氷蓄熱式空調で暖房をするときは、この仕組みを逆回転させることで、温熱を作ります。この方法により夜間に蓄熱槽に温水を作っておき、日中に暖房に利用する仕組みです。
氷蓄熱式空調システムのメリット・デメリット
氷蓄熱式空調は、電気代の安い夜間に蓄冷・蓄熱するため、光熱費を安く抑えることができるというメリットがあります。
また、これは電気使用量の平準化にも貢献します。夏場の日中は一斉に冷房が使用されます。このような電力使用量の大きな変化は、電力供給不足や発電計画の見直しが必要となる原因といえるでしょう。
氷蓄熱式空調の導入が進めば、一日の電力使用量の変化が少なくなることが見込まれています。
さらに氷蓄熱式空調は排熱も少ないため、ヒートアイランド現象の抑制にもつながります。国も省エネ空調として認定しており、導入に当たり補助金制度を利用することもできる点もメリットのひとつです。
一方で、デメリットもあります。 夜間に蓄熱・蓄冷することが前提の仕組みであることから、夜間も操業する工場や、夜間営業のある店舗が入っている建物には向きません。また、氷蓄熱ユニットを建物の屋上に設置するためには基礎工事が必要となり、初期費用が割高になります。ただし、氷蓄熱ユニットは建物の外に設置できるものもあります。このようなタイプを選択することで、既存の建物にも導入が可能です。
氷蓄熱式空調システムの使用例
氷蓄熱式空調は広い空間の冷暖房が可能で、ランニングコストも安いことから、大きなオフィスビル、学校や老健施設に多く使用されています。
デシカント空調システム
デシカント空調システムの仕組み
デシカント空調システムは、温度と湿度を分離して抑制するシステムです。従来の空調システムでは、空気を過冷却し結露させて湿度を下げたあと、再熱する方式をとっています。これに対し、デシカント空調システムは除湿ローターにより、空気中の水分が直接除去されることで、高い効率を実現しています。
デシカント空調システムのメリット・デメリット
デシカント空調システムのメリットとして、除湿に使うエネルギーが少ないことが第一に挙げられます。乾燥空気を送風するため、冷房設定温度が高くても快適な体感温度を保つことができ、建物内のカビ抑制にもつながります。
また、デシカント空調システムには冷媒が必要ないため、ノンフロン社会の実現に貢献します。さらに静粛性に優れ軽量というメリットもあります。
このようにメリットの多いデシカント空調システムですが、比較的大型になること、デシカント（除湿ローター）が高価であることなど、課題もあります。また、空気の入れ替えが必要なシステムであるため、室内の香りを除去します。この点が、リラクゼーション施設ではデメリットとなってしまう場合もあります。
デシカント空調システムの使用例
デシカント空調システムは屋外型もあり、設置スペースを選びません。また、持続的な空気の入れ替えや除湿管理が必要となる空間に向いています。このような特徴から、食品加工工場や精密工場、倉庫などで多く使われています。
GHP
GHPの仕組み
GHPはガスヒートポンプの略称で、ガスエンジンによりコンプレッサーを動かし、冷媒を循環させる空調システムです。電気ヒートポンプエアコンは電動機（モーター）を動力として動きますが、GHPはガスエンジンを動力としています。動力源が違うだけで、基本的な仕組みとしては同じ原理で冷暖房を行います。
GHPのメリット・デメリット
GHPにも多くのメリットがあります。
ガスによって動くため、受電設備が必要なく、設置コストと設置スペースの削減が可能です。さらにこれは、停電時にも運転可能であることを意味します。また、電気を使わないので電力デマンド抑制にもつながり、税制優遇制度もあります。
もう一点、急速暖房が可能という点もGHPのメリットです。暖房時に、通常のヒートポンプに加えガスエンジンから出る排熱も利用します。電気ヒートポンプでは運転中定期的に除霜運転という動作をしますが、GHPにはこれがないため、排熱利用と合わせて短時間での暖房が可能です。
しかしGHPは電気式より初期費用が高く、またプロパンガス使用地域の場合にはランニングコストも割高になるというデメリットがあります。都市ガス使用地域においても、ガス料金の変動によりランニングコストが左右されてしまいます。 また動力源がエンジンであるため、定期的なオイル交換・エンジンメンテナンスが必要で、エンジン振動音も発生します。近年では電気式ヒートポンプエアコンの著しい進化により、相対的なGHPの優位性が減少しつつあると言えるでしょう。
GHPの使用例
GHPは設置スペースが小さいうえに、ハイパワーです。これらのことから、都市ガスが使える寒冷地の地方都市に、また、補助金があるため中小企業のオフィスに多く使用されています。
研究開発の進む省エネ空調
省エネ空調として注目される3つのシステム、氷蓄熱式空調システム・デシカント空調システム・GHPをご紹介しました。この3つにはそれぞれメリット・デメリットがあり、向いている環境や建物、業種があります。 世界的に見ると、空調の市場規模は膨らみ続けています。また温室効果ガス削減に対する意識の高まりから、省エネタイプへの更新も増加しています。これに合わせ、省エネ空調の研究開発は続き、次々と新しいシステムが考案されていくでしょう。
今後さらに、省エネを実現する空調が登場すると予想されます。
