JP2006275487A - 炭酸ガス除去空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】 炭酸ガスを効率的に除去して室内空気質を良好に維持し得る有効適切な炭酸ガス除去空調システムを提供する。
【解決手段】 室内の有害ガスおよび有害物質の濃度を基準値以下に維持するための必要最少限の換気を行うための換気設備としての排気ファン３と、空気中の炭酸ガスを薬剤によって吸収あるいは吸着する炭酸ガス除去装置２とを備え、換気設備によって室内空気の一部を排気しつつそれに見合う外気導入を行い、かつ室内空気の一部を炭酸ガス除去装置に導いて炭酸ガスを除去しつつ循環させる。ホルムアルデヒド等の有害化学物質の室内濃度を基準値以下に維持するための必要最少限の換気を行う。炭酸ガスを除去する薬剤は液体アミン系のもの、固体アミン系のもの、活性炭等とする。室内への給気を床面全体から上向きに吹き出す。空調熱源用の冷温水発生機の廃熱を薬剤の再生に利用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、室内空気を循環させつつ炭酸ガスを除去する炭酸ガス除去空調システムに関する。

周知のように、建物内の居室空間を対象とする従来一般の空調システムにおいては空気質維持のための指標として炭酸ガス濃度を用いており、基本的には十分な換気を行うことにより、つまり十分な量の新鮮外気を室内に導入するとともにそれに見合う排気を行うことによって、室内の炭酸ガスを希釈するとともに外部に排出し、同時にその新鮮外気により室内に酸素を補給したり、シックハウスの原因物質である室内から発生するホルムアルデヒド等の有害化学物質を希釈することで空気質を維持するようにしている。

しかし、十分な量の外気を積極的に導入する従来一般の空調システムにおいては、年間の熱負荷のうち外気負荷が２０〜３５％を占めるし、夏季や冬季のピーク時においては５０％にもなる場合があり、その分、設備容量も大きな外気負荷を見込む必要があることから、ランニングコストのみならずイニシャルコストが大きな負担となり、省エネルギーの観点からも好ましいことではない。

そのため、室内で発生する炭酸ガスを換気に頼ることなく物理的あるいは化学的な手法で除去して空気質を維持することも考えられ、たとえば特許文献１には室内空気を炭酸ガス吸着フィルタに通過させながら循環させるシステムが提案され、特許文献２には室内空気中の炭酸ガスを水洗により除去するという空調設備装置が提案されている。
特開平６−３１６２９７号公報 特開平６−１２３４７２号公報

しかしながら、従来までに提案されている上記のようなシステムは、必ずしも空気中の炭酸ガスを効率的に除去できないものであったり、またシステム全体が複雑に過ぎてコスト的に非現実的なものが殆どであり、現時点では広く普及するに至っていないのが実情である。

上記事情に鑑み、本発明は炭酸ガスを効率的に除去して室内空気質を良好に維持し得る有効適切な炭酸ガス除去空調システムを提供することを目的としている。

請求項１の発明は室内空気を循環させつつ炭酸ガスを除去する炭酸ガス除去空調システムにおいて、室内の有害ガスおよび有害物質の濃度を基準値以下に維持するための必要最少限の換気を行うための換気設備と、空気中の炭酸ガスを薬剤によって吸収あるいは吸着する炭酸ガス除去装置とを備え、前記換気設備によって室内空気の一部を排気しつつ、それに見合う外気を取り入れ、かつ室内空気の一部を前記炭酸ガス除去装置により炭酸ガスを除去しつつ循環させることを特徴とする。

請求項２の発明は請求項１記載の炭酸ガス除去空調システムにおいて、換気設備による換気量を、ホルムアルデヒド等の有害化学物質の室内濃度を基準値以下に維持するための必要最少限の換気回数に設定したことを特徴とする。

請求項３の発明は請求項１または２記載の炭酸ガス除去空調システムにおいて、炭酸ガス除去装置における薬剤は液体アミン系のもの、あるいは固体アミン系のもの、もしくは活性炭等からなることを特徴とする。

請求項４の発明は請求項１，２または３記載の炭酸ガス除去空調システムにおいて、空調対象室の床面を給気チャンバを有する二重床構造とし、室内への給気を該給気チャンバを通して床面全体から上向きに吹き出すことを特徴とする。

請求項５の発明は請求項１，２，３または４記載の炭酸ガス除去空調システムにおいて、炭酸ガスの除去に用いる薬剤の再生に、空調用熱源の冷温水発生機の廃熱を利用することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、室内からの還気の一部を炭酸ガス除去装置に通しつつ循環させることで十分な換気を行わずとも室内空気中の炭酸ガス濃度を良好に維持でき、したがって有害ガスおよび有害物質を除去するための必要最少限の換気を行うことで十分であるから、従来一般の空調システムに較べて外気量を大幅に削減することができ、年間を通しての外気負荷の軽減と設備容量の軽減を図ることができ、ランニングコストおよびイニシャルコストを十分に削減することができる。

請求項２の発明によれば、換気設備による換気量を、ホルムアルデヒド等の有害化学物質の室内濃度を基準値以下に維持するための必要最少限の換気回数に設定したので、わずか０．３回／ｈ程度の換気を行うことのみで室内空気質を良好に維持することができる。

請求項３の発明によれば、炭酸ガスを吸収、吸着する薬剤として液体アミン系のもの、あるいは固体アミン系のもの、もしくは活性炭等を用いるので、炭酸ガスを効率的に除去できることはもとより、それらの薬剤に吸収ないし吸着した炭酸ガスを大気中に再放出させることなく処分することが可能であるので地球温暖化防止対策としても有効である。

請求項４の発明によれば、給気を床面全体から吹き出すことにより室内全体に良好な気流分布を確保でき、システム全体として省資源、環境負荷低減することができる。

請求項５の発明によれば、炭酸ガスの除去に用いる薬剤が室内の炭酸ガスを能力いっぱい吸収あるいは吸着した後、それを再利用する為に、再生する時に必要な熱量を建築用の空調熱源として広く用いられている冷温水発生機から捨てられていた１７０〜２３０℃の廃熱を利用することにより、本システムの運用コストを大幅に低減することができる。

図１は本発明の炭酸ガス除去空調システムの一実施形態を示す概略系統図である。これは、建物の屋上階に外気処理用の空調機である外調機１および炭酸ガス除去装置２を設置し、室内からの排気ＥＡを排気ファン３により外部に放出するとともに、還気ＲＡの一部を炭酸ガス除去装置２に導いてそこで炭酸ガス濃度を低下させた後に外調機１に送り、外調機１は排気量相当分の外気ＯＡを取り入れて処理するとともに、炭酸ガス除去装置２からの還気ＲＡとともに各階の空調機４に供給し、各階の空調機４は上記の外調機１からの空気とともに各階から直接戻ってきた大部分の還気ＲＡを取り入れ、各階の室内負荷を処理して温湿度調整を行って室内に給気ＳＡとして送風するものであり、これにより室内空気の一部を炭酸ガス除去装置２、外調機１、空調機４により循環させるように構成したものである。

炭酸ガス除去装置２は、炭酸ガスを吸収ないし吸着可能な各種の薬剤、たとえばモノエタノールアミン等の液体アミン系のもの、あるいは固体アミン系のもの、もしくは活性炭等、によって炭酸ガスを効率的に吸収あるいは吸着するものであり、それにより還気ＲＡ中の炭酸ガスを効率的に除去するものである。

また、本実施形態のシステムでは室内で発生する微量の有害ガス成分、たとえばいわゆるシックハウス症候群の原因物質とされるホルムアルデヒドや揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を除去するべく必要最少限の換気を行うようにしており、そのため上記のように室内空気の一部を排気ＥＡとして放出してそれに見合う量の外気ＯＡを取り入れるものとしている。その換気量は想定される有害ガス成分やその発生量を考慮して適宜設定すれば良いが、ＶＯＣを想定した場合の基準値として規定されている換気量である換気回数０．３回／ｈ相当分とすることで十分である。勿論、そのような必要最少限の換気を行うことにより、有害物質の除去のみならず室内への酸素補給も十分に行うことができるし、その換気に伴う炭酸ガス除去効果も当然に得られるので、炭酸ガス除去装置２と併用することで建築基準法や建築物における衛生的環境の確保に関する法律（いわゆるビル管法）に規定された空気質に関する基準を十分に満足することができる。

本実施形態のシステムによれば、室内からの還気ＲＡの一部を炭酸ガス除去装置２に通して循環させることで、従来一般の空調システムのように多量の換気を行わずとも室内空気中の炭酸ガス濃度を自ずと良好に維持でき、それ故に上記のように有害ガスおよび有害物質を除去するための必要最少限の換気を行うことで十分となる。したがって従来一般の空調システムに較べて外気量を大幅に削減することができ、それによる年間を通しての外気負荷の軽減と設備容量の軽減を図ることができ、ランニングコストおよびイニシャルコストを十分に削減することができる。

特に本実施形態のシステムでは、炭酸ガスを薬剤により吸収、吸着する構成の炭酸ガス除去装置２を採用し、その薬剤として液体アミン系のもの、あるいは固体アミン系のもの、もしくは活性炭等を用いるので、炭酸ガスを効率的に除去できることはもとより、薬剤に吸収ないし吸着した炭酸ガスを大気中に再放出させることなく処分することが可能であるので、地球温暖化防止対策としても有効である。その点で特許文献２に示されているような炭酸ガスを水洗により除去するものは、炭酸ガスがいずれは大気中に再放出されてしまうので地球温暖化防止対策としては有効ではなく、好ましくない。なお、本実施形態において液体あるいは固体アミン系の薬剤を用いた場合には、有害物質のホルムアルデヒドを除去できるので空気質をさらに良好に維持することができる。

図２は本発明の他の実施形態を示すものである。これは外調機１を省略して各階に空調機４と炭酸ガス除去装置２を並設し、かつ室内への給気ＳＡを床面全体から上向きに吹き出すように構成したものである。

すなわち、本実施形態の炭酸ガス除去空調システムは、床面を二重構造として給気チャンバ５を設けておき、空調機４からの給気ＳＡを給気チャンバ５を通して床面全体から上向きに低速度で吹き出し、室内空気の一部を還気ＲＡとして炭酸ガス除去装置２を経て空調機４に戻して循環させるとともに、室内空気の一部を排気ファン３により排気ＥＡとして直接外部に放出し、排気量に見合う外気ＯＡを空調機４に取り入れて外気処理も空調機４により行うようにしたものである。

本実施形態においても０．３回／Ｈ程度の換気を行いつつ室内空気の一部を炭酸ガス除去装置２に通しつつ循環させることで、ホルムアルデヒドやＶＯＣ等の有害物質成分の除去と酸素補給を行いつつ炭酸ガスを効率的に除去することが可能であり、室内空気質を良好に維持することができる。また、給気ＳＡを床面全体から吹き出すことにより室内全体に良好な気流分布を確保でき、システム全体として省資源、環境負荷低減することができる。

なお、本実施形態においては、図２に破線で示しているように外気ＯＡを炭酸ガス除去装置２を経て空調機３に取り入れるようにしても良い。また、図示しているように室内にＣＯ_２センサー６を取り付けておき、室内の炭酸ガス濃度を測定して炭酸ガス除去装置２や空調機４、排気ファン３を制御して最適運転を行うように構成することも考えられる。また、中間期には十分な外気を取り入れて外気冷房を行うことも可能であり、その場合は１２回／ｈ程度の換気量を確保できるように空調機４および排気ファン３の容量を設定しておくと良い。

ところで、炭酸ガスの除去に用いる薬剤の再生に必要な熱量を、各種の建築の空調用熱源として広く用いられている吸収式冷温水発生機から捨てられていた１７０〜２３０℃の廃熱を利用することが好ましく、それは以下の理由により合理的である。
（１）廃熱温度レベルが各種薬剤の再生に必要な温度レベルと一致している。
（２）本システムの運用時間帯と冷温水発生機の運用時間帯が一致している。すなわち、本システムによる外気を極限することによる省エネルギーが得られる夏季および冬季には必ず冷温水発生機が運転しており、十分な廃熱が利用できる。さらに、運用時間帯に関しても、本システムは空調運転時間に運用するので合致している。
（３）冷温水発生機は一般的に最下階または最上階に設置されるが、本システムは外調機とペアになるため最上階に設置されることが想定される。冷温水発生機がどこに設置されてもその煙突は最上階を通るので、廃熱を利用する上で問題なく熱を取り込める。勿論、平屋の建物でも問題ない。

以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、つまり必要最少限の換気を行いつつ室内空気の一部を循環させて薬剤により炭酸ガスを除去するように構成する限りにおいて、空調機や炭酸ガス除去装置、換気設備としての排気ファン、その他の具体的な構成は様々に変更可能であることは言うまでもない。

本発明の一実施形態である炭酸ガス除去空調システムの概略系統図である。 本発明の他の実施形態である炭酸ガス除去空調システムの概略系統図である。

符号の説明

１ 外調機
２ 炭酸ガス除去装置
３ 排気ファン（換気設備）
４ 空調機
５ 給気チャンバ
６ ＣＯ_２センサー
ＯＡ 外気
ＥＡ 排気
ＳＡ 給気
ＲＡ 還気

Claims (5)

1. 室内空気を循環させつつ炭酸ガスを除去する炭酸ガス除去空調システムにおいて、室内の有害ガスおよび有害物質の濃度を基準値以下に維持するための必要最少限の換気を行うための換気設備と、空気中の炭酸ガスを薬剤によって吸収あるいは吸着する炭酸ガス除去装置とを備え、前記換気設備によって室内空気の一部を排気しつつ、それに見合う外気を取り入れ、かつ室内空気の一部を前記炭酸ガス除去装置により炭酸ガスを除去しつつ循環させることを特徴とする炭酸ガス除去空調システム。
2. 請求項１記載の炭酸ガス除去空調システムにおいて、換気設備による換気量を、ホルムアルデヒド等の有害化学物質の室内濃度を基準値以下に維持するための必要最少限の換気回数に設定したことを特徴とする炭酸ガス除去空調システム。
3. 請求項１または２記載の炭酸ガス除去空調システムにおいて、炭酸ガス除去装置における薬剤は液体アミン系のもの、あるいは固体アミン系のもの、もしくは活性炭等からなることを特徴とする炭酸ガス除去空調システム。
4. 請求項１，２または３記載の炭酸ガス除去空調システムにおいて、空調対象室の床面を給気チャンバを有する二重床構造とし、室内への給気を該給気チャンバを通して床面全体から上向きに吹き出すことを特徴とする炭酸ガス除去空調システム。
5. 請求項１，２，３または４記載の炭酸ガス除去空調システムにおいて、炭酸ガスの除去に用いる薬剤の再生に、空調用熱源の冷温水発生機の廃熱を利用することを特徴とする炭酸ガス除去空調システム。

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