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特定建築物における加湿について
特定建築物における加湿について 東京都特別区第４ブロック 平成19年度ビル衛生管理講習会 平成20年1月31日 本日の内容 ①加湿の必要性 ②湿度不足の原因・対応 ③加湿器の維持管理 ④加湿器リニューアル事例 空気調和と加湿器 空気調和とは 温 度 湿 度 清浄度 気 流 空気調和(空調） 保健空調 (一般空調、快適空調) ◎そこに働き、生活する人々の健康を保 護し、さらに快適な空気環境を維持する ◎事務所、商業施設、ホテル、病院、学 校、 集会所などが対象になる 産業空調 (工場空調、作業空調) ◎室内で生産または保管される物品の品 質管理や品質保持、機器類の機能維持に 適した空気環境をつくる ◎印刷、繊維、電子部品などの工場、農 園芸施設、食品貯蔵庫、美術品、博物館 収蔵庫、電算機室などが対象になる 空気線図でみる温度と湿度の関係 20.3℃34%の空気 加 湿 20℃18.6%の空気 加 送 風 熱 5℃50% 水分量 の空気 14.4℃49.4%の空気 水分量 水分量 水分量 20℃18.6% 5℃50% 14.4℃49.4% 5℃50% 5℃50% 20.3℃34.0% 20.0℃18.6% 20.0℃18.6% 0.0050 0.0027 0.0027 0.0027 加湿の必要性 湿度不足が引き起こす問題 健康と快適性を損なう 静電気発生に伴う問題 テナント様、お客様からのクレームの発生 不動産価値の低下 インフルエンザウイルスと湿度 空気の乾燥により呼吸器系の粘膜を傷め、風邪等のウイルスが体内 に入りやすくなる インフルエンザウイルスは、室内の湿度を50%以上に保つこ とで激減 温度 10℃ 22℃ 32℃ 20％ 63% 66% 17% 50% 42% 4% 1% 80% 35% 5% ≒0％ 湿度 G・J・Harperによる6時間後の生存率 高野健人氏ほか｢セミナー健康居住学」による 加湿方式と加湿器の種類 • 加湿は、空気に水蒸気を加える方法により、３種類があり、 これを加湿方式といいます。 １．気化方式 水をその温度の水蒸気に気化して加湿する方式 ２．蒸気方式 水を100℃または100℃以上の蒸気にして噴霧する方法 ３．水噴霧方式 微細な水滴を直接空気に噴霧する方法 特定建築物で使われている主な加湿方式の比較 気化式加湿器 電極式蒸気加湿器 超音波式加湿器 スプレー式加湿器 加湿性状 高湿度空気 飽和蒸気 水微粒子 水微粒子 加湿効率（%） 100 100 80～100 25～50 給水有効利用率（%） 30～70 75～90 80～100 25～50 ON-OFF制御 可 可 可 可 比例制御 不可 可 可 不可 応答性 ふつう ふつう よい よい 給水水質 水道水同等 水道水同等 水道水同等・純水 水道水同等 加湿の清浄度 よい よい 水分蒸発後の粉塵防 止には純水器が必要 よい 蒸発吸収距離 不要 使用条件による 使用条件による 必要 （エリミネータ要） 消費電力(W/kg) 加湿量１kg当たり 低消費電力 約750W 80～100 20以下 方 式 概念図 制御性 空調機組込用VHCタイプ 室内直接加湿 VCEタイプ(旧製品） 空調機・パッケージエアコン・チャンバ組込用 SEAタイプ(旧製品） 空調機・パッケージエアコン組込用 (旧製品） 室内直接噴霧型 BNBタイプ ENSタイプ 空気環境不適合率と相対湿度 浮遊粉じん 一酸化炭素 二酸化炭素 気 流 相対湿度 温度 不適件数 １ ０ ２９ １ ６７ ６ 適合件数 ７３ ７４ ４５ ７３ ７ ６８ 空気環境の測定結果（暖房期） 温度 相対湿度 気流 二酸化炭素 一酸化炭素 浮遊粉じん 0% 20% 40% 不適 60% 80% 100% 適合 ※第四ブロックの特定建築物 立ち入り検査実施数 74 件の結果です。 なぜ冬期の室内湿度不足が多いのか? ・加湿器は設置されているのに湿度不足が起きるのはなぜ? ◎主な原因 ①加湿器の稼動状態やシステムの問題 ②想定外の外乱の影響 ③室内温度が高くなっている ④設置されている加湿器の機能不良 最近のオフィス空調の傾向 ① OA機器の普及による室内発生顕熱の増大 ② 建物の高気密高断熱化 冬期の暖房シーズンにおいても、空調機は暖房運転に入 ることが少なくなり、空調機の吹き出し温度は低めに抑 えられる傾向 。 空調機の送風運転、冷房運転モードになることが湿 度不足の原因に大きく関係している。 湿度不足の原因と対応 ①加湿の稼動状態システムの問題 天井カセットエアコン、天井隠蔽ダクト接続エアコン 加湿方式 ： エアコン付属の気化式加湿器 エアコンに加湿器が組込まれているが湿度不足になる エアコンの暖房運転状態が少ない エアコン付属組込加湿器は一般的には暖房運転時にカタログ値の加湿能力を確 保するので、送風運転時に加湿能力が下がり湿度不足に繋がる 天井カセットエアコン組込加湿の例 乾球温度℃DB 相対湿度%RH 絶対湿度kg/kg ①室内空気 22.0 50.0 0.0082 ②外気空気 0 50.0 0.0019 ③混合空気 20.1 52.7 0.0077 ④加熱後空気 40.0 16.7 0.0077 ⑤加湿後空気 38.7 19.2 0.0082 乾球温度℃DB 相対湿度%RH 絶対湿度kg/kg ①室内空気 22 50.0 0.0082 ②外気空気 0 50.0 0.0019 ③混合空気 20.1 52.7 0.0077 ③加熱後空気 20.1 52.7 0.0077 ⑤加湿後空気 19.7 55.0 0.0078 外気量：160m3/h 給気量：1800 m3/h 外気量：160m3/h 加熱能力：0kw 加湿器飽和効率：7.0% 加熱能力：12.2kw 加湿量：1.2kg/h 加湿器飽和効率：7.0% 給気量：1800 m3/h 加湿量：0.4kg/h 加熱後加湿 送風加湿 ⑥ ② ① ③ ⑤ ④ 湿度不足の原因と対応 ①加湿の稼動状態システムの問題（天井カセットエアコン、天井隠蔽ダクト接続エアコン） 対 応 天井カセット単独運転加湿器 ダクト接続型加湿器（室内循環） ○新設の場合 必要加湿量に対して、組込加湿器の加湿器能力が暖房運転時の能力 で台数選定されている場合は注意が必要。 オフィス等の室内発熱が高い部屋の対応として、エアコンの送風 運転時を考慮してエアコン組込加湿器設置台数を選定する方法、 単独運転加湿器を設置する方法などが考えられる。 ○既設の場合 室内発熱が高い場合を考慮して、エアコン運転モードに左右されない 単独運転加湿器(加湿専用機）を新たに設置する方法が考えられる。 湿度不足の原因と対応 ①加湿の稼動状態システムの問題 全熱交換器 加湿方式 ： 全熱交換器付属の気化式加湿器 全熱交換器に加湿器が組み込まれているが湿度不足になる 組込加湿器の能力が加湿負荷を満足していない可能性がある メーカにもよるが、カタログ表記の標準加湿能力が室内22℃40%を 確保する能力になっている。機器の経年劣化や空気条件の変化により 全熱交換器の効率が下がり所定の能力を確保できなくなる場合がある ※外気量と排気量の風量バランスによっては加湿能力が標準加湿能力よりも下がる場合がある。 湿度不足の原因と対応 ①加湿の稼動状態システムの問題 対 応 （全熱交換器） ・新設の場合 カタログ値では室内湿度を満足する加湿能力確保が可能のはずだが、 実際は湿度不足を起こしている場合が多い。このことを配慮し、あ らかじめ安全側に必要加湿量を算出して組込加湿器の不足分を単独 加湿器を設置して補う方法が考えられる。 ・既設の場合 全熱交換器の交換効率低下を防ぐために定期的にメンテナンスを行う。 また、湿度不足の対応としては単独運転加湿器を新規に増設する方法 が考えられる。 湿度不足の原因と対応 ①加湿の稼動状態システムの問題 エアハンドリングユニット（１） 気化式加湿器 エアハンドリングユニットに加湿器が組み込まれているが湿度不足になる。 エアハンドリングユニットの暖房状態が少ない。 設置されている加湿器選定時の加湿器入口空気条件と運用時の加湿器入口空 気状態とに大きな異差がある場合、加湿器入口空気温度の低下によって加湿 能力が下がり湿度不足に繋がる。また、ファンインバータ制御を採用してい て外気取入量が一定の場合、送風量の低下によって加湿能力が下がり湿度不 足に繋がる場合がある。 気化式加湿器と飽和効率 気化式加湿器の能力は飽和効率で表します 飽和効率とは加湿による空気の状態変化の中で、飽和点 まで（どれだけ加湿できるか）を線分比で表したものです。 加湿器入口空気の変化と必要飽和効率 加湿モジュール 形式 設置方法 適用飽和効率 オープン方式 1～35% クローズ方式 36～45% VHC65 クローズ方式 46～55% VHC100 クローズ方式 56～70% VHC130 クローズ方式 71～80% VHC50 飽和効率 79.8％ 飽和効率 36.5％ 飽和効率 23.0％ 0.0082 0.0066 ファンインバータによる風量変化と必要飽和効率 加湿モジュール 形式 設置方法 適用飽和効率 オープン方式 1～35% クローズ方式 36～45% VHC65 クローズ方式 46～55% VHC100 クローズ方式 56～70% VHC130 クローズ方式 71～80% VHC50 飽和効率 79.8％ 飽和効率 41.5％ 湿度不足の原因と対応 ①加湿の稼動状態システムの問題（エアハンドリングユニット（１）気化式加湿器） 対 応 ・新設の場合 室内発熱がある場合等はそれを考慮して、空調機の暖房がフル運転を想定し て加湿器を選定するのではなく、暖房の下限状態を想定して加湿能力の高く とれるもの（飽和効率の高いもの）で選定する。 また、ファンインバータにより送風量が低下する場合は下限風量がどこまで 下がるかによって加湿器の能力を決め選定する必要がある。 ・既設の場合 加湿器入口空気が低くなっている場合、その入口空気に対応できる加湿能力 の加湿器に入れ替えることが必要。また、ファンインバータにより送風量が 低下する場合は下限風量に対応できる能力の加湿器に入れ替えることが必要。 湿度不足の原因と対応 ①加湿の稼動状態システムの問題 エアハンドリングユニット（２） スプレー式、超音波式、蒸気式加湿器 エアハンドリングユニットに加湿器が組み込まれているが湿度不足になる エアハンドリングユニット暖房状態が少ない スプレー式、超音波式は加湿器入口空気の低下によって加湿効率が低 下する。これにより加湿能力は不足になり湿度不足に繋がる。蒸気式の 場合加湿器入口空気が低温の時（冷房運転での蒸気噴霧や外気冷房での 蒸気噴霧、等）噴霧した蒸気は空気に溶け込まない状態でファンケーシ ング等にぶつかり露付を起こし水滴となる場合がある。これにより所定 の能力を確保できずに湿度不足に繋がる。 湿度不足の原因と対応 ①加湿の稼動状態システムの問題 エアハンドリングユニット（2）スプレー式、超音波式、蒸気式加湿器 対 応 ・新設の場合 水加湿を採用する場合、スプレー式や超音波式よりも高飽和効率に対応 可能な気化式加湿器を採用する。蒸気式を採用する場合、流通空気の温 度が低くなる場合の有無によって、低温加湿用蒸気噴霧装置などの採用 を検討する必要がある。 ・既設の場合 既設のスプレー式や超音波式よりも高飽和効率に対応可能な気化式加湿 器に交換設置(リニューアル）をする。 蒸気式の場合、露付などで湿度不足になっている場合は低温加湿用蒸気 噴霧装を蒸気噴霧部に採用することや、気化式に方式変更して交換設置 (リニューアル）をする。 湿度不足の原因と対応 ②想定外の外乱の影響 ドアの開閉が多く、外乱状態にある 想定外に外気進入の影響を受けてしまう 外気進入により想定以上の加湿負荷となり湿度不足になる 湿度不足の原因と対応 ②想定外の外乱の影響 対応 ・想定以上の外乱に対応するためには、外乱状態になら ないように設備などの改善を行うか、加湿器の能力を アップしたものに入れ替えや増設が必要となります。 湿度不足の原因と対応 ③室内温度が高くなっている 室内温度条件が設計条件以上になってしまう 設計条件22℃ → 実際24℃～25℃まで上がっている 22℃40% 0.0066㎏/kg → 25℃33.5% 0.0066㎏/kg 湿度不足の原因と対応 ③室内温度が高くなっている 対 応 ・テナント側で温度設定が変更できる場合に設定を高く してしまうケースがあります。この場合は事情を説明 して、設定温度を下げてもらう必要があります。 ・室内発熱が高く温度が設計条件よりも上がってしまう 場合は、温度が上がり過ぎないように設備を改善する 必要があります。 湿度不足の原因と対応 ④加湿器機能不良 加湿器不具合の発生 メンテナンス不足や故障により加湿器の動作不良が起こっ ている。そのため、加湿器の機能不良により湿度不足が起こ る場合があり、加湿器の維持管理が重要 湿度不足の原因と対応 ④加湿器機能不良 対 応 ・加湿器は水を蒸発加湿する装置なので、水の蒸発残留物の付着 やその他、必ずメンテナンスが必要となる。 メーカーの取扱説明書に従い加湿器メンテナンスを行う必要が ある。また、ビル衛生管理法・建築物衛生法の改正によって、 加湿装置については、機器等の使用開始時及び使用期間中の 1ヶ月以内ごとに1回定期点検、1年以内ごとに１回清掃するこ とが義務付けられています。 加湿器の維持管理 ・加湿器の能力、機能維持するためには定期的な保守 メンテナンス作業が必要です メンテナンス不足 加湿器機能低下により室内 湿度不足を起こす 加湿器の汚れによって二次的 トラブルを起こすことがある 加湿器の維持管理 気化式 メンテナンス不足での不具合例 ・加湿モジュールの洗浄を行わないで使 用していると素材に水の蒸発残留物が 固着してきます。これによって、加湿モ ジュールの給水性が低下して蒸発量が 徐々に減ってしまいます。これにより、加 湿能力の低下から湿度不足になる場合 がある。 表面に、ｽｹｰﾙが析出している。 ﾓｼﾞｭｰﾙは、硬くなっている ※保守作業と交換部品は添付資料参照 ・加湿モジュール表面に蒸発残留物など の汚れが付いてくる事により、素材に雑 菌が付いた場合、臭気を発生する場合 がある。 加湿器の維持管理 蒸気式 メンテナンス不足での不具合例 シリンダ ― 電熱式・パン型 ― ・供給水軟水の場合は大きな不具合は起こりにくい。 ・供給水が水道水の場合は加湿器水槽やヒータ、 加熱コイル等に水に含まれるスケール成分が固着 します。これによって蒸気発生量の低下が起こる場 合がある。また、水槽や加熱タンク内に濃縮してた まったスケール分が沈殿することで、排水系の異常 に繋がる場合がある。 ― 電極式 ― ・蒸気シリンダは消耗部品ですので、定期的な交換 が必要。 交換しないまま使用続ける事によりシリ ンダタンクの劣化などによる漏水などが起こる場合 がある。 ※保守作業と交換部品は技術資料 加湿器の維持管理 水噴霧式(超音波式） 超音波式加湿器 型番：ＷＭ－ＥＮＬ２４Ｕ 水槽内掃除前 超音波式加湿器 型番：ＷＭ－ＥＮＬ２４Ｕ 水槽内掃除後 メンテナンス不足での不具合例 ― 超音波式 ― ・水道水供給の場合、加湿器水槽内、振 動子部に蒸発残留物(スケール）が固着 する。これによって、振動子の寿命が早 まり、霧化量の低下に繋がり能力不足に なる場合がある。 ・長期運転停止する場合は、水槽内の水 を排水する必要がある。長期水槽内で停 滞した水は衛生的に問題となる場合があ り、必ず排水が必要。 ※保守作業と交換部品は技術資料 ５．加湿器リニューアル事例 エアハンドリングユニット組込加湿 具体例 (超音波式→気化式） ○システム エアハンドリングユニットに超音波式加湿器が組込まれている。 使用13年 加湿供給水は純水 ○加湿器リニューアル検討理由 室内23℃29％平均で湿度不足となっている 室内乾燥によるクレームが発生 ○現状の調査結果 加湿器は整備され良好に動作しているが湿度不足、 原因→オフィス室内は発熱が高く、エアハンドリングユニットの送 風温度が低く抑えられている。吹出温度が約20℃になっている。 空気線図シミュレーション (設計目標状態） ①室内空気 23℃ 45% ②外気空気 8℃ 21.2% 0.0014kg/kg 0.0079㎏/kg ③混合空気 18.4℃ 44.7% 0.0059kg/kg ④加熱後空気 35.0℃ 16.9% 0.0059kg/kg ⑤加湿後空気 30.2℃ 29.5% 0.0079kg/kg 空調機 エアハンドリングユニット 風 量 7200 m3/h 外気量 2200 m3/h 加湿器 超音波式 噴霧量 9.6㎏/h×2台 加湿効率 90% → 17.3㎏/h 飽和効率 28.5% ① ③ ② ⑤ ④ 空気線図シミュレーション （現場の状態） ①室内空気 ②外気空気 23.0℃ 29.3% 0.0051kg/kg 8.0℃ 21.2% 0.0014kg/kg ③混合空気 18.4℃ 30.3% 0.0040kg/kg ④加熱後空気 22.9℃ 23.0% 0.0040kg/kg ⑤加湿後空気 20.2℃ 34.7% 0.0051kg/kg 空調機 エアハンドリングユニット 風 量 7200 m3/h 外気量 2200 m3/h 加湿器 超音波式 噴霧量 9.6㎏/h×2台 加湿効率 50% → 9.6㎏/h 飽和効率 24.2 % ⑤ ③ ② ① ④ 加湿器リニューアル事例 交換後 超音波 加湿器 撤去前 気化式 加湿器 空気線図シミュレーション 気化式交換後の状態 交換後の状態 ①室内空気 23.0℃ 45% ②外気空気 8.0℃ 21.2% 0.0014kg/kg 0.0079㎏/kg ③混合空気 18.4℃ 44.7% 0.0059kg/kg ④加熱後空気 24.9℃ 30.1% 0.0059kg/kg ⑤加湿後空気 20. 0℃ 54.4% 0.0079kg/kg 空調機 エアハンドリングユニット 風 量 7200 m3/h 外気量 2200 m3/h 加湿器 気化式 飽和効率 46.9 % ⑤ ③ ② ① ④ 加湿器リニューアル事例 エアハンドリングユニット組込加湿 具体例（超音波式→気化式） 気化式加湿器へリニューアルした結果 →超音波式に比べ飽和効率が高く能力が大きいので、 湿度不足が解消 →供給水は水道水なので、純水装置が不要となり、 純水器に掛かる費用が軽減される。純水器撤去 →超音波加湿器の噴霧水が空調器を濡らし錆びの原因 などになっていたが、気化式にすることで空調器内 の水濡れがなくなった。 加湿器リニューアル事例 エアハンドリングユニット組込加湿 スプレー式 → 気化式へリニューアル リニューアルのメリット １．空調機のコイル表面の腐 食の進行を止めることで 空調器の寿命を延ばす。 ２．低飽和効率のスプレー加湿器では、室内発熱が高い場 合や、外気処理空調機での加湿の場合は加湿能力が不 足で湿度不足の傾向。 気化式へのリニューアルによ り高飽和効率の加湿器を組込むことが可能となり、湿 度不足の改善となる。 加湿器リニューアル事例 エアハンドリングユニット組込加湿 蒸気式 → 気化式へリニューアル リニューアルのメリット １．蒸気ボイラの使用を軽減、電力による蒸気発生加湿器の場 合は、電力使用量の軽減。 ２．室内発熱が高く、低温吹出しが必要な場合、蒸気加湿器は 空調器内で露つき(空調器内で水滴になる）が起こり、湿度 不足になることがある。気化式に交換することで、気化冷 却により吹出し温度を下げて加湿することが可能。 単独運転加湿器へのリニューアル改善例 現 場：港区内 ヒルクレスト３７３ビル ・リニューアル前の加湿方式 →2方向カセットエアコン組込加湿器 ・リニューアル前の室内湿度状態 →相対湿度が40%RH以下であった。 ・リニューアルを計画した動機 →保健所の立ち入り検査により指導されてい た事と、テナントから風邪にかかる人が増 え湿度を改善してほしいとの要望が上がっ た事が重なった。これを機に湿度の改善を 行い、ビルの価値を高めることを考えた。 ・単独運転加湿器の採用を決めた理由 →工事業者に相談したところ単独運転加湿 器で提案があり、他方式より確実性があ ると判断した。 1991年竣工ビル 単独運転加湿器へのリニューアル改善例 ビル現 場：港区内 ヒルクレスト３７３ビル ・リニューアル工事 → 全台数51台の新規加湿器を設置 2005年3月に18台を設置し効果ありと判断 12月に33台を追加設置 ・リニューアル後の室内湿度状態 → 相対湿度が40%RH以上に上がり、テナン トからの湿度に関するクレームがなくなった。 ・費用と効果の面での感想 → テナントからの賃料との収支バランスに より、大きな負担にはならなかった。 不動産仲介業者からも湿度改善による オフィス環境の向上を客先にアピールして もらえるので有利。 1991年竣工 本社営業本部 開発営業グループ小山良祐 TEL.03-3954-1101 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