空調設備に関する基礎知識

空調設備の基礎知識①室内の空気を調整することの必要性

人間が生きていくうえで、「空気」は食べ物や水と同様に欠かすことのできないものです。

人が1日の間に体内に取り込むものを重量比で見ると、飲み物が8%、食べ物が7%であるのに対し、空気が83%と圧倒的な割合を占めています。さらに、その摂取する空気のなかでも、室内で過ごす時間に取り込む「室内空気」が全体の57％と多くを占めています。

この事実からもわかるように、空調設備を活用して室内の空気を適切に調整することは、単に快適性を高めるだけでなく、人々の体調を整え、健康を維持するうえで本質的に非常に重要な意義を持っています。

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空調設備の基礎知識②役割

空調設備とは、建物などの空間において「空気調和」を行うための設備のことです。具体的には、空間内の空気の温度、湿度、流量、清浄度等を調節して供給する役割を担っています。
建築物衛生法において、空調設備は以下の4つの機能を備えるものと定義されています。

• ●温度調整
• ●湿度調整
• ●空気の清浄化（換気）
• ●気流の調整

空調設備の目的は、これらの要素をコントロールして空気を調和させ、建物内に快適な空気環境をつくり出すことです。また、業務用の空調設備においては、これらに加えて「圧力のコントロール」も重要な役割として含まれます。
空調設備は、その目的によって大きく以下の2種類に分類されます。

空調設備の基礎知識③主な機能

空調設備には、快適な施設環境を維持するために主に以下の4つの機能が備わっています。

これらの機能を組み合わせることで、多様な環境下でも快適な空気環境を維持することが可能になります。

空調設備の基礎知識④エアコンや換気設備との違い

空調設備とよく混同されるものに「エアコン」や「換気設備」がありますが、それぞれ役割と機能が異なります。

エアコンとの違い

エアコンの正式名称は「エアーコンディショナー」といい、空気を調和するための設備を指します。エアコン単体で室内の温度調整、湿度調整、気流調整を行うことは可能ですが、一般的には換気や空気清浄の機能は含まれていません。

建築物衛生法で空調設備として定義されるには「空気の清浄化（換気）」が必須条件となるため、エアコン単体では「空調設備」には分類されません。空調設備としての条件を満たすためには、エアコンに加えて換気設備を備え、両方を併用する必要があります。

換気設備との違い

換気設備とは、菌やホコリなどの汚染物質で汚れた室内の空気を外へ排出し、室外の新鮮な空気を取り入れることで室内の空気を清浄化する設備です。
あるいは、空調設備の4つの機能のうち、換気による空気の循環のみを行う設備を指します。シックハウス症候群や一酸化炭素中毒といったリスクを防ぐために不可欠であり、多くの建物で設置が義務付けられています。

換気設備には、窓やドアを開けるなど機械的な手段を用いない「自然換気」と、換気扇などの機械的な手段を用いる「機械換気」の2種類があります。しかし、換気設備もエアコンと同様に、単体では温度や湿度の調整ができないため空調設備には該当しません。
空調設備として機能させるためには、エアコンと併用してすべての空気調和機能を補完し合う必要があります。

空調設備の基礎知識⑤装置の構成

施設に導入される空調設備のシステムは、主に以下の3つの装置が組み合わさることで構成されています。空調方式や動力源によって機器の組み合わせや循環経路は変わりますが、これらが連動することで建物内の空気調和が行われます。

1. 熱源装置（熱源機・室外機） 空気を加熱・冷却するための大元となる「熱（冷温水や、冷却・加熱された空気）」を作り出す装置です。ボイラー、ヒートポンプ、冷凍機、冷却塔、冷温水機、冷却水ポンプ、給水設備などがこれに該当します。
2. 熱搬送設備（熱搬送装置） 熱源装置で作り出した熱を空気調和設備（室内機）へと運び、循環させるための設備です。冷媒配管、冷温水管、外気や給気用のダクト、送風機、ポンプなどが該当します。
3. 空気調和設備（空調機・室内機） 空気の浄化や、温度・湿度の調整を行い、快適な状態になった空気を実際に室内へと送り出す設備です。加熱・冷却コイル、加湿器、除湿器、エアフィルター、ファンなどが該当します。

空調設備の基礎知識⑥空調方式

空調の送風方式によって、施設内の空気環境をコントロールする方法が異なります。
送風方式は大きく分けて「セントラル空調方式（中央空調方式）」と「パッケージ方式（個別空調方式）」の2種類に分類されます。それぞれの特徴を理解し、設置場所や用途に合った方式を選ぶことが大切です。

セントラル空調方式（中央空調方式）

ビルなどの建物全体を、一括して冷暖房する方式です。
冷凍機やボイラーといった熱源機を建物内の中央機械室や管理室などに集約し、作られた冷水や温水を建物内に循環させることで全体の温度調整を行います。

●メリット ： 建物内の温度を一括で管理するため冷暖房の効率が高く、全体的なエネルギーコストの削減につながります。また、建物全体で均一的な空調管理を行えるため、部屋やフロアによって温度差が生じないことも大きな魅力です。

●デメリット : 建物全体を均一に管理する特性上、フロアや部屋ごとに柔軟な温度設定を変更したり、個別に電源を切り替えたりすることができません。また、大掛かりな設備となるため導入費用が高額になりやすい点には注意が必要です。

●適した施設 : 省エネ効果が高く、建物全体で温度差が出にくいという特徴から、大規模なオフィスビルや総合病院といった施設を中心に多く導入されています。

パッケージ方式（個別空調方式）

部屋やフロアなどのエリアごとに空調設備を個別に設置する方式です。中央熱源を設けず、熱源と空調機が一体化しているか、室内機と室外機を冷媒配管で接続する形式をとります。

●メリット : 各フロアやエリアに設置されたコントロールパネルで個別に操作できるため、部屋の用途や利用者の体感温度に合わせて、温度や風量を柔軟に調整できます。また、使用状況に応じてこまめに電源のオン・オフを行うことで、環境の最適化や省電力化が見込むことができます。

●デメリット : 個別に運用されるため、利用者の消し忘れが起きるリスクがあるなど、使用状況によっては無駄にエネルギーを消費してしまう可能性があります。また、建物全体での消費電力やコストを一元管理しにくい点もデメリットとして挙げられます。

●適した施設 : 個別に細かな温度設定や電源操作ができるため、フロアや部屋ごとに営業時間や求められる温度設定が異なる、中小規模のテナントビルなどで多く導入されています。

空調設備の基礎知識⑦温度調節方法

空調設備が室内の温度を調節する仕組みは、主に「対流式」と「輻射（ふくしゃ）式」の2つに分類されます。

対流式

冷却・加熱された空気を吹出口から直接室内に送風することで室温を調節する方式です。冷風や温風を直接放出するため、立ち上がりが早く、短時間で空間の冷暖房を行うことができるという強みがあります。
一方で、暖かい空気は上方に滞留しやすい性質があるため、天井付近と床面付近で温度差が生じやすいという特徴を持っています。

輻射式

室内に設置した輻射パネルから間接的に冷熱や温熱を発生させ、室温を調節する方式です。冷暖房の風が直接人に当たらないため、室内で温度のムラが発生しにくく、自然で快適な空間を作りやすいメリットがあります。
ただし、空気を直接かき混ぜる対流式と比較すると、部屋全体を目的の温度に調整するまでに時間がかかる点には留意が必要です。

空調設備の基礎知識⑧空調負荷

空調設備を適切に選定し、長期間快適に利用するうえで非常に重要な指標となるのが「空調負荷」です。

空調負荷の必要性

空調機器を選ぶ際は、単に部屋の広さだけを見るのではなく、用途や環境に対して過不足のない「馬力（空調のパワー）」を見極める必要があります。そのために行うのが空調負荷計算（熱負荷計算） です。
空調負荷計算を行わず、空間に対して不適切なスペックの機器を選んでしまうと、以下のような問題を引き起こす可能性があります。

【冷暖房効果の過不足】
機器の能力が不足していると冷暖房の効きが悪くなり、逆に能力が大きすぎると効きすぎてしまい、どちらも利用者の不快感につながります。

【設備の早期劣化】
冷暖房の能力が空間に対して不足している場合、設定温度に到達させようと常に高出力で運転し続けることになります。これによりエアコン本体に過度な負担がかかり、結果として故障の原因や劣化を早めることにつながります。

【無駄な電力消費】
能力不足による常時高出力運転は、無駄な電力を消費することになり、余計な電気料金の発生に直結します。快適な空間を維持し、設備を長持ちさせ、省エネ・ランニングコストの最適化を実現するためにも、導入前の空調負荷の計算は不可欠です。

空調設備の計算方法

空調の熱負荷は、おおよそ以下の計算式を用いて目安を算出することができます。

熱負荷（W） = 単位熱負荷（W/m²） × 室面積（m²）

ここで用いる「単位熱負荷」は、部屋の用途や業種によって異なります。例えば、火を扱うかどうか、人の密度、熱を発する機器の有無などによって、以下のような目安が設定されています。

この計算式によって算出された熱負荷（W）をもとに、その空間の熱処理に必要な能力を備えた空調機器を選定します。

一般的に業務用エアコンでは、1馬力＝約2.8kW（冷房能力基準）として計算されます。

【計算例】 算出された熱負荷が 5,600W（5.6kW）だった場合 5.6kW ÷ 2.8kW ＝ 2馬力 相当の機器が目安となります。

ただし、実際の熱負荷は建物の構造や日当たり、照明、室内の人数などによっても細かく変化するため、この計算結果はあくまで選定の目安として活用し、正確な機種選定の際はプロに相談することが推奨されます。

空調設備の基礎知識⑨メンテナンス方法

空調設備を導入した後、長期間にわたってその性能を維持し、快適な室内空間を提供し続けるためには、定期的な点検や清掃、消耗部品の交換といったメンテナンスが欠かせません。

メンテナンスが必要な理由とは？

空調設備にメンテナンスが必要となる主な理由は、ランニングコストの低減、故障リスクの最小化、そして快適性の維持・向上の3点に集約されます。

まず、設備のフィルターや内部にホコリや汚れが蓄積すると、空気の循環効率が低下して本来の性能を発揮できなくなり、設定温度にするために余分な電力を消費してしまいます。そのため、定期的なメンテナンスによって内部をクリーンに保つことは、電気料金をはじめとするランニングコストの低減に直結します。

また、機器の異音や小さな不具合を早期に発見・対処することは、大規模な故障リスクを最小限に抑えることにつながります。メンテナンスを怠ると、想定されている耐用年数よりも短い期間で設備が使えなくなってしまう恐れがありますが、適切に管理することでこのような事態を未然に防ぐことができます。

さらに、メンテナンスが行き届いた空調設備は常に本来のパフォーマンスを発揮できるため、空間の快適性を高いレベルで維持できます。内部に汚れが溜まることで発生するカビや嫌なニオイ、それに伴う健康被害のリスクも、定期的な清掃によって予防され、常にクリーンな空気を保つことができます。

メンテナンス方法

空調設備の点検を日常的に自分で行う際は、以下の3つのポイントを目視などでチェックします。

万が一、これらの点検で異常が見つかった場合は、放置せずに早急なメンテナンスが必要です。
なお、フィルターの簡易的な掃除や日常の目視点検は自社で行うことができますが、機器内部の詳細な点検や、分解を伴う適切なメンテナンスを実施するには、専門知識を持ったプロへ依頼することが推奨されます。

空調設備の選び方

空調設備を選ぶ際は、建物の構造や設置面積といった物理的な要素だけでなく、「施設の用途」や「使用環境」にしっかりと適合した機種・システムを選ぶことが非常に重要です。

用途ごとのポイント

施設の種類によって求められる空気環境は異なります。例えば、以下のようなポイントを考慮します。

馬力の選定

空調のパワーを示す「馬力」は、単に大きければ良いというものではありません。部屋の広さに加えて、設置場所の日当たり、照明の数、室内にいる人数、さらには熱を発する機器（理美容室のドライヤーや厨房の火など）の有無といった要因によって必要な馬力は大きく変化します。
過不足のない適切な馬力の機器を選ぶことで、快適性の向上、電気料金の最適化、早期故障の防止につながります。

機能性の確認

用途や環境に応じて、必要な機能が搭載された機種を選ぶことも大切です。

これらの要素は複雑に絡み合っているため、知識がない状態で最適な機器を選定するのは難易度が高い場合があります。
自社だけで判断が難しい部分は、専門知識を持つパートナーやプロに相談しながら導入を進めることで、快適性と省エネ性を両立した確実な設備選びが可能となります。

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監修者
関西電力株式会社 法人向けソリューションサイト 編集チーム
法人向けソリューション紹介サイトの企画・編集を担当。脱炭素やエネルギー分野をはじめ、企業の課題解決に資する情報を分かりやすく発信している。