Q.どうも理解出来ていないので質問させて下さい。
室内設定温度が21℃50％の全外気式空調機があります。
コイルはプレヒーター→冷却コイル→再熱コイルという構成です。
冷凍機は10℃→5℃設定で設計しています。
建物は施主に引渡し済です。
露点温度一定制御をしているのですが、
露点が設定（10.2℃）までどうしても下がりません。
冷凍機の設定を見ると7℃設定に上がっていたのでお客に聞いてみると、
「省エネのために温度の設定を上げた」
とのことなのですが、7℃にしてしまうと10℃近い露点温度まで下がらないのです。
感覚的にはこの現象についてわかるのですが、
5℃冷水でないと露点温度が10℃まで下がらないということを
お客に上手く説明できず、設定温度を変えてもらえません。
ここの空調はクリーンルームで規定も厳しいので室内の条件は変更できません。
（冷凍機の設定を変えたお客さんはそのことを何もわかっていない模様です）
ちなみに、試運転の時は綺麗に設定範囲内に収まっていました。
感覚的に分かっているというのは、要は全然理解出来ていないのですが、
露点温度制御と冷水温度の関係について、わかり易く教えて頂けないでしょうか。
または、良い文献があれば教えて下さい。
長文になりましたが、よろしくお願い致します。
A.自分はエクセルで任意で入力できるセルを用意して方程式を満たす解を絞り込みました。
温度が異なるだけで、冷水が５℃から７℃にになると空気温度がどう変わるかを考えれば行けるのではないかと・・・式を考えると温度差がどう影響するのかなど。
・なぜ露点温度制御を採用したのか
・なぜ露点設定温度が10.2℃なのか
・なぜ冷水温度を２℃上げると空気温度が設定温度まで下がらないのか
この辺のポイントの整単純に考えれば、冷水流量を増やせば良いように思いますが、
アプローチ温度が小さくなっているので(10.2-5℃→10.2-7℃)、単純に温度変化に比例した流量では無理かもしれませんね？
空調機メーカーに相談したほうが良さそうですね。
（熱交換器（冷却コイル）の能力を調査。）理ができたらお客様にご理解いただけるのではないでしょうか。
A.冷却コイルの設計条件は、冷凍機と同じ５度差でしょうから、
コイルの冷水入口温度５℃で冷水出口１０℃、出口空気１０．２度ですよね。
これを冷水入口７℃にすれば冷水出口は１２℃、従ってコイル出口空気温度も
１２℃以上となるでしょう。
この空気を２１度まで再熱すれば、湿度は５６～５７％になりますし、
湿度５０％にするなら、約２３度まで再熱することに。
室内条件を変更できないのなら冷水５℃を守らないと。
A.丁寧な御返信ありがとうございます。
私の説明不足だったのかもしれませんが、
冷水温度は5℃の時も7℃の時も、⊿t=5℃は変わりありません。
私の言いたいことはしろべさんの仰る通りなのですが、
何故５℃という設計にしたのか、即ちぼっちさんの仰る
「なぜ冷水温度を２℃上げると空気温度が設定温度まで下がらないのか」
が上手く説明出来ないのです。
逆に設計で5℃冷水に決定した理由が理解できていないということです。
（設計者がおらず、また今更先輩にも聞けない雰囲気で…すいません）
最初に客先より21℃50％という条件を提示され、5℃冷水が必要という判断をした。
何故7℃ではいけないのか、感覚的にしか理解できないのです…。
自分が文系畑からこの世界に入って、何となくの知識で今まで乗り越えてきましたが、
そのあたりの理解まで進んでおらず壁にぶつかってしまいました。
お客様には
・現在の冷水温度設定と空調出口温度との相関関係（1分毎のデータが残っています）
・冷水7℃設定の時の露点温度では湿度が設計温度に入らないこと
・設計温度にするには露点温度の設定をいくつに下げればよいか
・「世間で言われている、エアコンの設定温度を上げると省エネ」と
「露点温度制御での省エネ手法」が異なるということ
を説明し、一応ご納得頂けたようです。
もう少し勉強が必要ですね。手元の文献を再度読み漁ってみます。
沢山の返信ありがとうございます。
引き続き、もし何か助言頂くことがありましたらよろしくお願い致します。
A.⊿tはレンジ温度です。(熱源側入口温度と出口温度の差：5℃)
交換熱量は、冷水流量(㎥/h)*⊿T(℃)=Q(Mcal)
熱交換器の伝熱面積を決定する場合は、アプローチ温度（熱源側入口温度と負荷側出口温度の差）が重要な要素になります。
交換熱量が同じならば、アプローチ温度が小さいほど、熱交換器の伝熱面積は大きくなります。
アプローチ温度が10.2-5=5.2 から 10.2-7=3.2 に変化しているわけですから
熱交換器(冷却コイル)の伝熱面積が同じならば、設定の温度に下がらないのは当然です。
A.
化学工学の入門書で『熱交換器の設計』あたりを調べてみて下さい。
おそらく
Q=A･U･Δt
という式が見つかると思います。
ここで、Qは冷却コイルでの交換熱量、Aはコイルの表面積（伝熱面積）、Uは総括伝熱係数、Δtは対数平均温度差となります。
ご質問の件では、冷水側の入出口温度が上がっているため、上式のΔtの数値が小さくなります。
しかし、同じ冷却コイルを使っているわけですから、A･Uの数値は変化しません。
となると、必然的にQは小さくなるので、露点が上がるという結果につながります。
冷水温度5℃というのは、使用するコイルと客先要求から求められた物と判断します。
A.
Palさんの回答の通りです。
基本的には△T（対数平均温度差）が小さくなったため冷えなくなった。がまさに正解です。
少し補足させて下さい。
＜＜たった２℃冷水温度を上げただけで何故冷えないか？＞＞
簡単に説明する為に対数平均温度差を算術平均温度差で示します。
冷水コイル空気入口＝25℃（勝手に決めました）
冷水コイル空気出口＝10.2℃
この時の空気側平均温度＝（25+10.2)/2＝17.6℃---①
冷水入口＝５℃
冷水出口＝10℃
冷水側平均温度＝（10+5)/2＝7.5℃----②
よって、以前の算術平均温度差＝17.6－7.5＝10.1℃でした。（冷水５℃の時）
冷水入口＝７℃に変えると
冷水出口温度＝８℃の時に
冷水側平均温度＝（7+8)/2＝7.5℃----②’
になり、算術平均温度＝①－②’＝10.1℃と先ほどと同じになります。
Ｐａｌさんのご説明の通り、
Ｑ＝ＡxＵx△ＴでＱもＡもＵも変わらないのであれば、△Ｔも同じでなければなりません。
そしてこれらの式から言いたい事は、もし算術平均温度差△Ｔを同じにするには
冷水5℃の時には、冷水側温度差＝10-5＝5℃。
冷水7℃の時には、冷水側温度差＝8-7＝1℃でなければなりません。
これは、コイルに5倍の流量の冷水を流すことになります。（実際は、流量が増えた分伝熱係数Ｕが増します。結果、５倍まで必要ないですが流量を増してもさほど伝熱係数Ｕは増えないのでそのまま同じＵ値としています。）
現状のＡＨＵは、冷水コイルの水側配管に冷水コントロール弁がついていて、コイル空気出口温度を見て冷水量をＰＩＤ制御していると想像します。
ＭＶが全開になっても、以前の５倍近く流れないのでしょう。
これが、たった２℃冷水の設定温度をあげただけでも冷えない理由なのです。
＊本来は対数平均温度差を使います。（Lnを使う物です）
計算式はネットで調べれば直ぐに見つけれますので、詳しく計算したい場合はその式でやってみて下さい。
＜＜冷水５℃で設計した理由＞＞
これも、上記と同じ様な内容です。（簡単に記載します）
空気入口/出口＝25℃/10.2℃ →平均温度＝17.6℃
冷水入口/出口＝5℃/10℃ →平均温度＝7.5℃
算術平均温度差＝10.1℃-----③
冷水７℃で設計した場合、
同じ冷水流量で設計したら冷水側温度差は同じく５℃になります。
よって
空気入口/出口＝25℃/10.2℃ →平均温度＝17.6℃
冷水入口/出口＝7℃/12℃ →平均温度＝9.5℃
算術平均温度差＝8.1℃------④
熱交換器の計算式は
Ｑ＝ＡxＵx△Ｔなので、伝熱係数Ｕは流量も同じなので変わらず。
③④より伝熱面積Ａは10.1/8.1＝1.25倍になります。
超概略ですが熱交換器の金額は、伝熱面積に比例します。
すなわち冷水側コイルの金額が1.25倍になってしまうのです。
＊この計算も詳細は対数平均温度差を利用してやってみて下さい。
A.機器を変えれば十分に対応可能なわけで、機器や配管のプランニングがきちんとできていれば、お客さんも
勝手に変えなくてよかったのではないか？ようは、設計段階で、きちんと説明していないのが、問題であって
きちんと説明していれば、今回のような問題はなかったのではないか？
A.返信遅くなりました。
皆様、わかり易い説明ありがとうございました。
全て目を通して、白歯さんの解説で理解できた気がします。
自分でも計算してみます。
ちなみに、制御方法は白歯さんの仰る通り、
二方弁がついており、空気出口温度を見ながらPID制御をしています。
相変わらず冷水は未だ下がりきっておりませんが、
これからさらに暑くなってきますので、説得頑張ります。
皆様、有難う御座いました。
Q.
室内設定温度が21℃50％の全外気式空調機があります。
コイルはプレヒーター→冷却コイル→再熱コイルという構成です。
冷凍機は10℃→5℃設定で設計しています。
建物は施主に引渡し済です。
露点温度一定制御をしているのですが、
露点が設定（10.2℃）までどうしても下がりません。
冷凍機の設定を見ると7℃設定に上がっていたのでお客に聞いてみると、
「省エネのために温度の設定を上げた」
とのことなのですが、7℃にしてしまうと10℃近い露点温度まで下がらないのです。
感覚的にはこの現象についてわかるのですが、
5℃冷水でないと露点温度が10℃まで下がらないということを
お客に上手く説明できず、設定温度を変えてもらえません。
ここの空調はクリーンルームで規定も厳しいので室内の条件は変更できません。
（冷凍機の設定を変えたお客さんはそのことを何もわかっていない模様です）
ちなみに、試運転の時は綺麗に設定範囲内に収まっていました。
感覚的に分かっているというのは、要は全然理解出来ていないのですが、
露点温度制御と冷水温度の関係について、わかり易く教えて頂けないでしょうか。
または、良い文献があれば教えて下さい。
長文になりましたが、よろしくお願い致します。
A.自分はエクセルで任意で入力できるセルを用意して方程式を満たす解を絞り込みました。
温度が異なるだけで、冷水が５℃から７℃にになると空気温度がどう変わるかを考えれば行けるのではないかと・・・式を考えると温度差がどう影響するのかなど。
・なぜ露点温度制御を採用したのか
・なぜ露点設定温度が10.2℃なのか
・なぜ冷水温度を２℃上げると空気温度が設定温度まで下がらないのか
この辺のポイントの整単純に考えれば、冷水流量を増やせば良いように思いますが、
アプローチ温度が小さくなっているので(10.2-5℃→10.2-7℃)、単純に温度変化に比例した流量では無理かもしれませんね？
空調機メーカーに相談したほうが良さそうですね。
（熱交換器（冷却コイル）の能力を調査。）理ができたらお客様にご理解いただけるのではないでしょうか。
A.冷却コイルの設計条件は、冷凍機と同じ５度差でしょうから、
コイルの冷水入口温度５℃で冷水出口１０℃、出口空気１０．２度ですよね。
これを冷水入口７℃にすれば冷水出口は１２℃、従ってコイル出口空気温度も
１２℃以上となるでしょう。
この空気を２１度まで再熱すれば、湿度は５６～５７％になりますし、
湿度５０％にするなら、約２３度まで再熱することに。
室内条件を変更できないのなら冷水５℃を守らないと。
A.丁寧な御返信ありがとうございます。
私の説明不足だったのかもしれませんが、
冷水温度は5℃の時も7℃の時も、⊿t=5℃は変わりありません。
私の言いたいことはしろべさんの仰る通りなのですが、
何故５℃という設計にしたのか、即ちぼっちさんの仰る
「なぜ冷水温度を２℃上げると空気温度が設定温度まで下がらないのか」
が上手く説明出来ないのです。
逆に設計で5℃冷水に決定した理由が理解できていないということです。
（設計者がおらず、また今更先輩にも聞けない雰囲気で…すいません）
最初に客先より21℃50％という条件を提示され、5℃冷水が必要という判断をした。
何故7℃ではいけないのか、感覚的にしか理解できないのです…。
自分が文系畑からこの世界に入って、何となくの知識で今まで乗り越えてきましたが、
そのあたりの理解まで進んでおらず壁にぶつかってしまいました。
お客様には
・現在の冷水温度設定と空調出口温度との相関関係（1分毎のデータが残っています）
・冷水7℃設定の時の露点温度では湿度が設計温度に入らないこと
・設計温度にするには露点温度の設定をいくつに下げればよいか
・「世間で言われている、エアコンの設定温度を上げると省エネ」と
「露点温度制御での省エネ手法」が異なるということ
を説明し、一応ご納得頂けたようです。
もう少し勉強が必要ですね。手元の文献を再度読み漁ってみます。
沢山の返信ありがとうございます。
引き続き、もし何か助言頂くことがありましたらよろしくお願い致します。
A.⊿tはレンジ温度です。(熱源側入口温度と出口温度の差：5℃)
交換熱量は、冷水流量(㎥/h)*⊿T(℃)=Q(Mcal)
熱交換器の伝熱面積を決定する場合は、アプローチ温度（熱源側入口温度と負荷側出口温度の差）が重要な要素になります。
交換熱量が同じならば、アプローチ温度が小さいほど、熱交換器の伝熱面積は大きくなります。
アプローチ温度が10.2-5=5.2 から 10.2-7=3.2 に変化しているわけですから
熱交換器(冷却コイル)の伝熱面積が同じならば、設定の温度に下がらないのは当然です。
A.
化学工学の入門書で『熱交換器の設計』あたりを調べてみて下さい。
おそらく
Q=A･U･Δt
という式が見つかると思います。
ここで、Qは冷却コイルでの交換熱量、Aはコイルの表面積（伝熱面積）、Uは総括伝熱係数、Δtは対数平均温度差となります。
ご質問の件では、冷水側の入出口温度が上がっているため、上式のΔtの数値が小さくなります。
しかし、同じ冷却コイルを使っているわけですから、A･Uの数値は変化しません。
となると、必然的にQは小さくなるので、露点が上がるという結果につながります。
冷水温度5℃というのは、使用するコイルと客先要求から求められた物と判断します。
A.
Palさんの回答の通りです。
基本的には△T（対数平均温度差）が小さくなったため冷えなくなった。がまさに正解です。
少し補足させて下さい。
＜＜たった２℃冷水温度を上げただけで何故冷えないか？＞＞
簡単に説明する為に対数平均温度差を算術平均温度差で示します。
冷水コイル空気入口＝25℃（勝手に決めました）
冷水コイル空気出口＝10.2℃
この時の空気側平均温度＝（25+10.2)/2＝17.6℃---①
冷水入口＝５℃
冷水出口＝10℃
冷水側平均温度＝（10+5)/2＝7.5℃----②
よって、以前の算術平均温度差＝17.6－7.5＝10.1℃でした。（冷水５℃の時）
冷水入口＝７℃に変えると
冷水出口温度＝８℃の時に
冷水側平均温度＝（7+8)/2＝7.5℃----②’
になり、算術平均温度＝①－②’＝10.1℃と先ほどと同じになります。
Ｐａｌさんのご説明の通り、
Ｑ＝ＡxＵx△ＴでＱもＡもＵも変わらないのであれば、△Ｔも同じでなければなりません。
そしてこれらの式から言いたい事は、もし算術平均温度差△Ｔを同じにするには
冷水5℃の時には、冷水側温度差＝10-5＝5℃。
冷水7℃の時には、冷水側温度差＝8-7＝1℃でなければなりません。
これは、コイルに5倍の流量の冷水を流すことになります。（実際は、流量が増えた分伝熱係数Ｕが増します。結果、５倍まで必要ないですが流量を増してもさほど伝熱係数Ｕは増えないのでそのまま同じＵ値としています。）
現状のＡＨＵは、冷水コイルの水側配管に冷水コントロール弁がついていて、コイル空気出口温度を見て冷水量をＰＩＤ制御していると想像します。
ＭＶが全開になっても、以前の５倍近く流れないのでしょう。
これが、たった２℃冷水の設定温度をあげただけでも冷えない理由なのです。
＊本来は対数平均温度差を使います。（Lnを使う物です）
計算式はネットで調べれば直ぐに見つけれますので、詳しく計算したい場合はその式でやってみて下さい。
＜＜冷水５℃で設計した理由＞＞
これも、上記と同じ様な内容です。（簡単に記載します）
空気入口/出口＝25℃/10.2℃ →平均温度＝17.6℃
冷水入口/出口＝5℃/10℃ →平均温度＝7.5℃
算術平均温度差＝10.1℃-----③
冷水７℃で設計した場合、
同じ冷水流量で設計したら冷水側温度差は同じく５℃になります。
よって
空気入口/出口＝25℃/10.2℃ →平均温度＝17.6℃
冷水入口/出口＝7℃/12℃ →平均温度＝9.5℃
算術平均温度差＝8.1℃------④
熱交換器の計算式は
Ｑ＝ＡxＵx△Ｔなので、伝熱係数Ｕは流量も同じなので変わらず。
③④より伝熱面積Ａは10.1/8.1＝1.25倍になります。
超概略ですが熱交換器の金額は、伝熱面積に比例します。
すなわち冷水側コイルの金額が1.25倍になってしまうのです。
＊この計算も詳細は対数平均温度差を利用してやってみて下さい。
A.機器を変えれば十分に対応可能なわけで、機器や配管のプランニングがきちんとできていれば、お客さんも
勝手に変えなくてよかったのではないか？ようは、設計段階で、きちんと説明していないのが、問題であって
きちんと説明していれば、今回のような問題はなかったのではないか？
A.返信遅くなりました。
皆様、わかり易い説明ありがとうございました。
全て目を通して、白歯さんの解説で理解できた気がします。
自分でも計算してみます。
ちなみに、制御方法は白歯さんの仰る通り、
二方弁がついており、空気出口温度を見ながらPID制御をしています。
相変わらず冷水は未だ下がりきっておりませんが、
これからさらに暑くなってきますので、説得頑張ります。
皆様、有難う御座いました。
Q.