こんにちは。
建物を設計する際、空調がない施設はほとんどない。
空調を計画する際に比較的諸規模かつ、特殊な設備がない建物であれば個別空調方式が採用されることが多い。
しかし、それ以外の建物においては中央熱源方式が採用される。
中央熱源方式では空調として冷温水を扱うことがほとんどだ。
冷温水流量の計算は慣れればそれほど難しくはないが、さまざまな単位を同時に扱うこともあり、設計初心者には難解だろう。
今回は冷暖房能力から冷温水流量を計算する方法を紹介する。
中央熱源方式とは、上図に示す通り、1台の熱源機で建物全体の空調を行うことをいう。
熱源機で精製された空調用冷水、温水は空調2次ポンプを介して空調機やファンコイルユニット(FCU)へ供給される。
空調機やFCUで室内の空気と冷水、温水が熱交換されることで、室内が冷やされたり暖められたりする。
本稿で扱う冷温水流量は主に熱源機器廻りや空調2次ポンプ廻り、空調機器廻り等となる。
冷温水流量の計算式
冷温水流量は以下の式で求めることができる。
つまり、冷温水流量を求めるためには「冷暖房能力」「温度差」を事前に把握しておく必要がある。
| 冷温水流量の計算式 |
|---|
| 冷温水流量[L/min] = ( 冷暖房能力[kW] x 3,600[(kJ/h)/kW] ) ÷ (水比熱［kJ/kg・K］x 水密度[m3/m3] x 温度差[℃] x 60 [min/h] ) |
| 冷温水流量[L/min] = ( 冷暖房能力[kW] x 3,600) ÷ (4.186x 1 x 温度差[℃] x 60 ) |
冷暖房能力
冷暖房能力とは、各機器がもつ冷房・暖房能力のことだ。
空調二次側機器(空調機やFCU)であれば、機器能力を室内の熱負荷より算定することとなる。
熱源機器であれば、室内の熱負荷を集計した上で時刻別の最大熱負荷となる時の値から聞き能力を算定することになるだろう。
温度差
| 冷温水温度差 | |
|---|---|
| 通常 | Δt = 5℃ |
| 標準大温度差 | Δt = 7℃ |
冷温水温度差は左表の通りであることが多い。
但し、ボイラーなどを設置している場合は温水の温度差を10℃程度とすることもある。
計算例
計算例①
冷暖房能力が50kWで冷温水温度差が7℃の場合における冷温水流量を計算する。
冷暖房能力を熱量へ換算すると 50kW x 3,600 で180,000kJ/hとなる。
結果冷温水流量は 102.4L/minとなる。
| 冷温水流量の計算式 |
|---|
| 冷温水流量[L/min] = ( 50[kW] x 3,600) ÷ (4.186 x 1 x 7 x 60 ) |
計算例②
冷暖房能力が55kWで冷温水温度差が5℃の場合における冷温水流量を計算する。
冷暖房能力を熱量へ換算すると 55kW x 3,600 で198,000kJ/hとなる。
結果冷温水流量は 157.7L/minとなる。
| 冷温水流量の計算式 |
|---|
| 冷温水流量[L/min] = ( 55[kW] x 3,600) ÷ (4.186 x 1 x 5 x 60 ) |
まとめ
今回は冷暖房能力から冷温水流量を計算する方法を紹介した。
冷温水流量の計算は空調設備設計の基礎的な部分であるため、ぜひマスターされたい。
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