空調設備の設計や施工管理をするにあたって、空調配管の知識は必要不可欠です。大規模な建物や工場の空調設備には、チラーや冷凍機を用いて冷温水を作り、空調機やファンコイルで空調するシステムが多く使われるからです。この記事では、空調設備の設計や施工を行うために必要な、空調配管の基礎知識をわかりやすく解説していきますので、最後まで読んでみてください。
空調配管とは？
まず、空調配管について解説します。空調配管とは、文字通り空調するための配管で、冷水を流すための冷水管、温水を流すための温水管、季節によって冷水、温水を切り替えて流す冷温水管、その他、膨張管やドレン管など、空調設備のための配管のことです。
ここでは、まず、空調配管のシステムを説明するために、冷温水管と膨張管について解説します。
一般的に、チラーや冷凍機で、夏季であれば冷水を作り、その冷水をポンプで空調機に送り、空調機でその冷水を使って空気を冷やし、室内にその冷風を吹き出して空調します。冷水は、だいたい１２℃で還ってきて、７℃で送り出します。
いちばん簡単なモデルを図にしたものがこれです。
へたくそな絵ですいません。
R はチラー等の熱源機器、ＡＨＵは空調機、これらを繋いでいるのが冷温水配管です。また、冷温水配管と膨張タンクを繋いでいるのが膨張管です。
熱源機器で作った冷水または温水をポンプで空調機に送り、空調機で冷水・温水から冷風・温風を作るということになります。
ここで、ポンプの位置をどこにするかですが、高層の建物で熱源が下の階にある場合は、熱源機器の出口側にポンプを置いたほうがいいでしょう。熱源機器の耐圧を超える可能性が出てきますので。
冷温水配管は密閉配管なので、温度変化により膨張、収縮するので、これにより配管や機器が破損しないよう、この温度変化による膨張を吸収するのが膨張タンクです。密閉配管には必ず膨張タンクが必要になります。
膨張タンクについては、こちら。
次に、空調機に二方弁を入れてみましょう。室温が設定温度になるように空調機の吹き出し温度を制御する必要があります。そのために二方弁を入れて、冷水・温水の流量を制御します。
そうすると、今度は負荷が無くなったときに、冷水・温水の流量が極端に減ってしまいます。そのためにどうするかというと、ポンプにインバータを組み込むのと、ポンプバイパスを設置します。
往きと還りの差圧によってインバータを制御し、制御しきれないところまで流量が下がったら、ポンプバイバスの制御弁を開いてバイパスさせます。
ポンプバイパスだけでもシステムとしては成立しますが、省エネのためインバータを導入します。
ここまでは、かなりシンプルなシステムで説明していますが、実際の建物ではもう少し複雑になってきます。
熱源機器は、故障したときのために複数台設置するとか、負荷側の空調機もフロア毎やエリア毎に設置したり、外調機とファンコイルという組み合わせにしたりします。
そうなると、１次ポンプ、２次ポンプというシステムが生まれてきます。
図にするとこんな感じ。
１次ポンプは、熱源機器毎に設置され、各熱源機器の流量確保の役目を果たしています。
２次ポンプは、多くの負荷側機器に対応し、低流量から高流量までカバーするため、複数台設置し台数制御とインバータで差圧を一定に保ちます。
これ、冷水・温水４管式とかになると、さらに複雑になります。
それでは、今回はこの辺りで。
