全空気方式について

ユラユラさんご質問ありがとうございます。

ご質問の「全空気方式」は、置換換気方式そのものを指す言葉ではありません。

全空気方式とは、冷暖房に必要な熱を、すべて空気によって室内へ運ぶ空調方式です。

サポ塾の私の資料｢空調設備1｣をご覧ください。
全空気方式の比較対象は、｢空気・水方式｣や｢水・冷媒方式｣があります。

例えば、空調機でつくった冷風や温風をダクトで各室へ送る、
単一ダクト方式
CAV方式
VAV方式
ターミナルレヒート方式
などが全空気方式に該当します。

一方、置換換気方式は、室内への空気の吹出し方や、室内での空気の流れ方に着目した方式です。
床付近から低速で空気を吹き出し、人や照明などから発生する熱によって暖められた空気を上昇させ、天井付近から排出させる全般換気方式の一つです。
ですので、空調方式と比較するものではありません。

｢なぜ温度差を大きくすると、送風機動力を小さくできるのか｣
冷房を例に考えます。
室温が26℃で、室内の冷房負荷を処理するとします。
① 吹出し温度が18℃の場合
室温との差は、
26℃－18℃＝8℃
です。
空気1㎥当たりが運べる「冷たさ」が比較的小さいため、室内を冷やすには多くの空気を送らなければなりません。
② 吹出し温度が14℃の場合
室温との差は、
26℃－14℃＝12℃
です。
空気1㎥当たりが運べる「冷たさ」が大きくなるため、同じ冷房負荷を処理する場合でも、送る空気の量を少なくできます。
つまり、
吹出し空気と室内空気との温度差を大きくする
→ 少ない風量で同じ熱量を運べる
→ 送風機の回転数や動力を小さくできる
ということです。
概念的には、次の関係になります。
処理する熱量＝風量×室温と吹出し温度との差
したがって、処理する熱量が同じであれば、温度差を大きくするほど、必要な風量を小さくできます。
「夏の設定室温を低くする」という意味ではありません
ご質問にある、夏のとき、設定温度を低くすれば風量を減らせるという理解は、少し修正が必要です。

ここで低くするのは、原則として室内の設定温度ではなく、空調機から出る吹出し空気の温度です。
例えば、
室温26℃、吹出し温度18℃
→ 温度差8℃
室温26℃、吹出し温度14℃
→ 温度差12℃
のように、室温を26℃に保ったまま、吹出し温度を低くします。

仮に室内の設定温度を26℃から24℃に下げると、外気との温度差が大きくなり、建物に入ってくる熱も増えるため、一般には冷房負荷が増加します。
したがって、「設定室温を下げることで省エネルギーになる」という意味ではありません。

成績係数とは別に考えてよいか
試験問題では、まず別に考えて差し支えありません。
この問題が述べているのは、
吹出し温度差を大きくすると必要風量が減り、送風機の搬送動力を低減できるという「空気を運ぶためのエネルギー」の話です。
一方、成績係数COPは、冷凍機やヒートポンプが、｢消費電力｣に対してどれだけ冷熱・温熱をつくれるかを表すものです。

ただし、実際の設備では、吹出し温度を低くしすぎると、冷凍機の効率が低下する冷却コイルで多くのエネルギーが必要になる
吹出し口で結露しやすくなる
冷たい風による不快感が生じる
などの問題もあります。

そのため実際には、送風機動力だけではなく、冷凍機の消費電力や室内の快適性も含めて、適切な吹出し温度を決定します。