水道設専門用語一覧

空調機
空調機は、建築物内の温度・湿度・空気の清浄度などを調整し、人が快適に過ごせる環境を作り出す装置である。水道分野では特に、水処理施設、浄水場、ポンプ場、配水場、給水センターなどの施設内環境を制御する目的で使用されており、衛生管理、設備保護、作業環境維持の観点から重要な役割を果たしている。本稿では、水道施設における空調機の役割、種類、構成、運転原理、管理手法、エネルギー効率の向上策、さらには近年の動向までを網羅的に解説する。

1. 空調機の水道施設における役割
水道施設における空調機の導入目的は主に以下の通りである。

1-1. 機器保護
浄水施設や加圧ポンプ場などでは、精密な機械設備が多数稼働している。これらの機器は高温・多湿・粉塵・塩分などに弱く、適切な空調によって温度・湿度・空気の質を制御することで、機器の劣化を防ぎ、故障率を下げることができる。
1-2. 水質保全
空調機は、施設内のカビや細菌の発生リスクを抑えることで、水質保全にも寄与する。特に薬品注入室やろ過設備室では、空気中の湿気や異物が水質に悪影響を与えないように注意を払う必要がある。
1-3. 作業環境の維持
浄水場や配水池などでは、作業員が常駐する場合も多い。快適な労働環境を維持するためには、室温や湿度の適切な管理が不可欠であり、これは空調機が果たすべき基本的機能である。
2. 空調機の構成と種類
空調機は、基本的に以下のような構成要素から成り立っている。
・送風機（ファン）: 空気を循環させるための装置。
・冷却・加熱コイル: 空気の温度を調節するための装置。冷水や温水を通して熱交換する。
・加湿器・除湿機構: 湿度を調整するためのユニット。
・フィルター: 空気中の塵埃や微粒子を除去する。
・ダンパー: 空気の流れを調整する。
・制御装置: 温度・湿度・風量などを自動制御する。
2-1. 種類別分類
水道施設で使用される空調機は、主に以下のタイプに分類される。
（1）パッケージエアコン（PAC）
小～中規模施設でよく使用される一体型の空調機。屋内機と屋外機がセットになっており、設置が簡便で、メンテナンスもしやすい。温湿度管理には限界があるが、事務所や倉庫用途には適している。
（2）空冷・水冷チラー＋エアハンドリングユニット（AHU）
大規模施設で多く採用される構成。冷媒を水に交換して循環させ、空気の冷却・加熱を行う。チラーで生成した冷水／温水をコイルに送って熱交換を行うため、高効率かつ広範囲の制御が可能。
（3）クリーンルーム用空調機
高度な水処理を行う膜処理施設や薬品室などでは、空気中の浮遊菌・粉塵の除去が重要であり、HEPAフィルターやULPAフィルターを備えた専用の空調機が用いられる。
3. 運転原理と制御
空調機の運転は、温度センサや湿度センサによって測定された室内環境データに基づき、冷暖房・加湿除湿・換気を自動で調整するよう制御されている。制御方式は以下の通りである。
3-1. センサーフィードバック制御
設定された目標値に対し、現在の室内温度や湿度を測定し、冷却・加熱・加湿・除湿などをオン／オフまたは変動出力で制御する。PID制御が一般的。
3-2. タイマー制御
施設によっては、夜間は冷却不要など、時間帯による制御が導入されており日中の使用頻度に応じた運転が行われている。
4. メンテナンスと点検
空調機は水道施設の長期稼働を支える基盤的存在であるため以下のような点検・整備が求められる。
・フィルター清掃・交換: 目詰まりは風量低下や性能低下を招く。
・ドレン配管の詰まり確認: 結露水の排出不良は漏水や腐食の原因になる。
・冷媒・冷水の点検: 冷却効率が下がっていないか、漏れがないか確認。
・ファン・モーターの異音確認: 回転部の軸ずれ・摩耗・潤滑不足をチェック。
・制御盤の設定確認: 異常設定や故障による誤動作を防ぐため定期確認が必要。
5. エネルギー効率と省エネ対策
空調は施設の電力消費の中でも大きな割合を占めるため省エネ化が重要である。
5-1. インバータ制御の導入
ファンやコンプレッサーにインバータを導入することで必要な出力だけを稼働させることが可能になり、エネルギー使用量を大幅に削減できる。
5-2. 再熱除湿から冷却除湿への切替
再熱除湿はエネルギーを多く消費するため可能な範囲で冷却除湿方式を活用する。
5-3. 外気導入の最適化
外気を取り入れる際、熱交換器を併用することでエネルギー損失を抑えながら換気が可能となる。全熱交換器の導入も効果的である。
6. 近年の動向と課題
6-1. IoTによる遠隔監視
各地の浄水場やポンプ場に設置された空調機が、クラウド経由で遠隔監視され、故障予兆や運転状況を管理者がリアルタイムで把握できるようになっている。省人化・効率化に貢献。
6-2. ZEB（Net Zero Energy Building）化対応
水道施設もZEBに対応すべく、建物全体のエネルギー消費を抑える方針が進められており空調設備の高効率化・断熱材の強化・太陽光発電との連動などの取り組みがなされている。
6-3. 地域冷暖房・自然冷媒化
冷媒やアンモニアなど自然冷媒を利用したシステムの導入や地域冷暖房によるエネルギー共有の動きも、環境配慮型設備として注目されている。
7. まとめ
水道施設における空調機は、単なる快適性を超え設備保護・衛生管理・省エネの観点から極めて重要な装置である。特に浄水処理やポンプ設備の精密性が高まるにつれ空調機の性能や制御の高度化も求められている。今後は、より高効率で環境負荷の少ない空調機の導入と、IoT・自動制御を活用した統合的管理が進むことで安全で持続可能な水道インフラの実現が期待される。