空調機・冷凍機の省エネ理論とその対策6選

1. 空調機（エアコン）・冷凍機の省エネをお勧めする理由

1-1. 空調機・冷凍機はコスト削減効果が大きい

　電力料金の高騰、環境保護、電力逼迫の可能性などを背景に、省エネへの関心が高まっています。
　空調機（エアコン）・冷凍機は相対的に消費電力の大きい電力機器となり、省エネの取り組み効果＝コスト削減効果も比例して大きくなります。

　本コラムでは空調機・冷凍機に対する省エネの理論（考え方）やその対策をご紹介します。
　ご紹介する対策は既存の空調機・冷凍機のまま取り組めるもののみとし、省エネと引き替えに現場の負担となるものや我慢を強いるものは含まれておりません。

　貴社のご都合に合ったものをご検討ください。

1-2. お勧めは工場・店舗・定温/低温倉庫

　空調機・冷凍機の省エネでは、いかに圧縮機の稼働率を下げるかが大切になります。

　空調機・冷凍機は通常室内機と室外機があり、それぞれに内蔵されている多数の部品の中でも、圧縮機が圧倒的に電力を消費します。
　（圧縮機については2章でお話しします）

　そのため省エネとはこの圧縮機の運転を緩やかにする活動になり、この理論や対策を本コラムではご紹介します。


　そして省エネは、稼働時間の長い現場ほど恩恵が大きくなります。
　省エネ（削減率）×消費電力×稼働時間＝削減電気料金　となるためです。

　具体的には工場・店舗・定温/低温倉庫・データセンターなどが該当しますので、それらの企業様には特にお勧めします。

1-3. 省エネエアコンへの買い換えとの比較

　本題の前に省エネエアコンへの買い換えについて少し言及します。

　前章の表現を流用すると、省エネエアコンとは圧縮機の稼働を抑えたエアコンになります。
　冷房であれば送風により体感温度を下げ、室温自体は余り下げないように工夫するイメージです。

　オフィスのように厳密な温度管理は求められず、真夏や真冬であっても強い冷暖房を設定する必要の無い場所では、省エネエアコンに切り換えるとかなり消費電力を抑えられます。
　（ただし既設機がインバーター機であれば既にある程度の省エネは行なわれています）

　逆に前述の工場・店舗・定温/低温倉庫・データセンターなどでは、温度管理が大切となり、設定も強めになるため、買い換えによる省エネの積み増しには限界があります。
　老朽化など別の要因と加味して判断されると良いかと考えます。

2. 空調機（エアコン）・冷凍機の省エネ理論

2-1. 室内機の負荷を軽減する

　1章にて圧縮機の稼働率を下げることで、消費電力が抑制され、省エネとなるとお話ししました。
　この圧縮機の役割ですが、室内機～室外機の間を循環する冷媒に圧力を掛けています。

　冷媒は熱を運搬する機能を持っており、冷房運転・冷凍冷蔵運転においては、室内機で熱を受け取り、室外機で熱を放出しています。

　この室内機での熱の受け取り、室外機での熱の放出は熱交換器（空冷式）という部品で行なわれます。
　熱交換器は折り畳まれた配管と放熱フィンで構成されており、フィン同士の間には隙間があります。

　熱交換器（空冷式）の配管内を物質が通過する際は、熱交換器周囲の空気との間で熱の移動が行なわれる（温度の高い方から低い方へと熱が移動する）性質を利用し、物質の冷却や加熱のために用いられます。
　（内部を冷却するための熱交換器を凝縮器やコンデンサー、内部を加熱するための熱交換器を蒸発器とも呼びます）

　冷房運転・冷凍冷蔵運転の場合、室内機内の熱交換器内を通過する冷媒よりも室内機内の空気の方が高温のため、室内機内の空気の熱は冷媒へと移り、室内機内のファンにより吹き出す風を冷やしています。

　室外機の熱交換器（凝縮器、コンデンサー）では室外機内に取り込まれる空気よりも熱交換器内を通過する冷媒の方が高温のため、冷媒の熱は空気へと移り、冷媒を冷やしています。
　冷媒は室外機にて冷却されることで再び室内機で熱を受け取れるようになります。

　前置きが長くなりましたが、このとき冷媒を送り出し、その熱運搬能力を調整しているのが、室外機内にある圧縮機になります。
　（冷凍機の一部には圧縮機のみ独立して屋内に存在するタイプもあります）

　圧縮機は絶えず運転しているわけではありません。
　例えばエアコンを点けた当初は大きな音を立てていたものの、次第に部屋の温度が設定温度に近づくにつれ音が静かになった、という経験は誰しもがお持ちかと思います。

　これは室内の状況に応じて室内機と圧縮機が連動し、運転をセーブしているためです。
　つまり（冷房運転・冷凍冷蔵運転の場合）温度が上がりにくい室内であれば、室内機はそれだけ圧縮機に運転を求めなくなります。

　しかし直射日光が差し込む、外気が侵入するなど、室内の温度上昇要因が多い場合、圧縮機はなかなか休めません。
　すなわち室内機の負荷を減らすことが省エネに至ります。

2-2. 室外機周辺の環境を改善する・室外機の能力を引き出す

　2-1章は室内機が舞台でしたが、本章では室外機で考えます。

　圧縮機の運転には室外機の状況も影響します。
　例えば室外機周辺が高温の場合、室外機での熱交換（冷媒の熱を室外機周囲の空気へと放出すること）は進まなくなります。これは冷媒と室外機周囲の空気との温度差が縮まるためです。

　このままでは冷媒は十分に熱を運搬してくれなくなるため、圧縮機は冷媒に対する圧力を強めます。
　冷媒はより高圧な状態ほど熱の運搬能力が高まるため、運転に支障が出ることはありませんが（上限はあります）、このとき圧縮機は余分に電力を消費します。

　つまり室外機の働きを阻害する要因があると、圧縮機はより強力に運転します。
　ですから室外機周辺の環境を改善する・室外機の能力を引き出すことが省エネに至ります。

　以上の方針に基づき、次章から６種類の対策をご紹介します。
　（割愛しますが暖房運転もほぼ同様に考えます）

3. 空調機（エアコン）・冷凍機の省エネ対策

3-1. 対策①クリーニングの外部委託　※室内機・室外機

　1つ目はクリーニングの外部委託です。ホームエアコンのフィルター掃除をイメージされるかもしれませんが、それだけではありません。
　室内機のフィルターの奥の部分（熱交換器など）や、室外機の吸込口などもクリーニングの対象となります。

　室内機のフィルターが汚れてしまうと冷風が室内へと放出されず（暖房であれば温風）、冷えるにも時間が掛かり、余計な電力も消費してしまいます。（汚れが酷い場合、運転が停止してしまいます）
　また室外機の吸込口が汚れてしまうと室外機内へと空気を十分取り込めなくなるため、冷媒の冷却が進まなくなります。

　これらは自前でクリーニングを行なうことが難しい上に、高所に設置されている室内機の清掃や、内部の清掃は危険も伴います。
　数万円の出費になりますが、無理をせず専門業者に依頼されてください。
　数ヶ月～1年に一度行なうと考えると投資額の回収は難しいですが、効きの悪さや臭いも改善します。（油を使用する環境や喫煙環境ではサイクルが短くなります）

　なおクリーニングはクリーニング専門業者ではなく、メンテナンスなど空調全般のサービスを担う業者にご依頼されてください。
　万が一トラブルを抱えていた際に、それに気付き、迅速に対応してもらえるためです。　
｛参考：『空調・換気設備｜株式会社エスディ・メンテナンス』｝

3-2. 対策②ブラインドやロールスクリーンの使用　※室内機

　主に冷房時かつ窓から直射日光が射し込む際に効果のある対策ですが、ブラインドやロールスクリーンも有効に機能します。
　たかがブラインドと考えがちですが、直射日光による室内の温度上昇をおよそ半分に抑えます。

　効果を発揮する局面は限られますが、低コストで出来る施策になります。

3-3. 対策③換気量や頻度の調整　※室内機

　換気はコロナ対策として欠かすことが出来ませんが、冷房時に外の暑い空気（暖房時に外の寒い空気）を取り入れることは室内機に大きな負荷を掛けてしまいます。
　換気は行ないつつ、稼働率の上昇はできる限り抑えることが大切となります。

　なお全熱交換器（ロスナイ）という製品であれば、冷気・暖気を逃がさずに外部の空気を取り入れることが可能です。
｛参考：『全熱交換・換気ユニット｜テラル株式会社』｝

　ただしこれはどこにも備わっている設備ではありませんし、気軽に導入出来る価格でもありません。全熱交換器（ロスナイ）を使用せず単に外気を取り入れるのであれば、効率的な換気を目指します。

　具体的には空気の入口・出口を明確にし、両者が対角線上となるよう配慮します。その上で室内に入口→出口への空気の流れを作り出すことで、少量・低頻度の換気でも効率良く空気が入れ替わります。
　
　空気の流れは空調の送風機能で務まる場合もありますが、業務用送風機は業務用機器としては比較的安価ですので、こちらの採用も検討されてください。
｛参考：『業務用送風機のおすすめ人気ランキング｜モノタロウ』｝

　送風機の電力使用量は小さいため、恐らく２年程度の使用で投資は回収できると考えます。

3-4. 対策④熱源の見直し　※室内機

　室内環境の見直しも有効です。冷房であれば、できる限り室内の温度上昇要因を減らしましょう。
　温度上昇要因などないと即断しがちですが、「消費電力の大きい機器が長時間運転している」ことは珍しくありませんし、「室内に大勢の人間が詰めている」ことも十分な熱源となります。

　可能であれば機器類を通路に移動させる、必要以上の人数を置かない、などの方法が有効となります。

　逆に冬季は積極的に陽射しを取り込む、より安価な暖房器具を併用するなどの、室内の温度を上昇させる対策が有効となります。

3-5. 対策⑤室外機周辺環境の見直し　※室外機

　室外機周辺の風通しを良くすることも有効です。（現在室外機周辺に物を置いている場合）
　室外機周辺の風通りが良いことで、室外機は効率良く熱を放出することが出来ます。

　もし室外機周辺に物を置いている場合、吸込口（黒い網のような部分）や吹出口（風の吹き出す部分）を何かで覆っている、モノを置いているような場合は、直ちに撤去されてください。

　問題は室外機設置場所自体の風通しが悪いケース、室内に室外機を設置しているケースなどは、省エネどころかショートサーキットと呼ばれる高圧カット（高圧圧力異常）を引き起こす可能性があります。
　冷えが悪いと感じている場合、その原因はこちらかもしれませんので早めの対処が必要です。
｛参考：『夏場は要注意！空調機・冷機の高圧カット対策4選 －空調機・冷機 耳より話｜株式会社SHOTEC』｝

3-6. 対策⑥設備改修（オプション機材の追加）　※室外機

　設備改修（オプション機材の追加）によって室外機の性能を引き出すことも、省エネとなります。
　既に十分省エネ性の高い機器であっても有効な上に、これまでご紹介した他の省エネ対策ともバッティングしません。

　省エネを目的とした空調機・冷機向けのオプション機材としては散水装置が最も有名です。
　室外機吸込口に散水し熱交換器（コンデンサー）を冷やすことで冷媒を冷却し、冷媒の冷却を促進します。

　およそ10%前後の消費電力削減効果が得られますが、散水装置の場合は恩恵が散水使用時のみに留まること、水道料金の発生、排水の処理、熱交換器（コンデンサー）のフィンの劣化など、複数の課題がつきまといます。


　そこで弊社がお勧めしている外付け熱交換器を取り上げます。（詳しくは下記リンク先をご覧ください）
｛参考：『空調機（エアコン）室外機への導入なら？「散水装置」VS「外付け熱交換器」－空調機・冷機 耳より話｜株式会社SHOTEC』｝

　2-1章でご紹介した熱交換器を、室外機の外に追加設置します。
　これにより夏期など内外温度差が縮まる際も、熱交換の機会（熱交換面積）を増やすことにより、冷媒の冷却を促進します。

　また中間期（春期秋季）や冬期においても冷媒の冷却は完了しないため、夏期よりは数値が落ちるものの通年の省エネ効果が得られます。

　導入コストは散水装置に分がありますが、水・電気不使用、メンテナンスやクリーニング不要、省スペース、静音などの理由から、室外機を屋内に設置している現場や、稼働時間の長い現場において選ばれています。（最短の投資回収期間は2年強）

　詳しくは下記商品ページをご覧いただくか、無料の省エネシミュレーションをお申し込みください。

｛参考：『業務用空調機・冷機向け外付け熱交換器「BigCon」｜株式会社SHOTEC』｝
｛参考：『「BigCon省エネシミュレーション」｜株式会社SHOTEC』｝

4. お勧めできない省エネ対策

4-1. 自前でのクリーニング

　逆にお勧めできないものとしては、まず自前でのクリーニングが挙げられます。
　理由は3-1章でお話しした通りであり、危険かつ不十分ですのでお止めください。（ホームエアコンであればフィルター掃除だけで寿命まで運用することも可能です）

4-2. 空調機用でない製品の使用

　通常考えにくいことですが、室外機に氷やドライアイス、冷却スプレーなどを使用することはお止めください。何が起こるか分かりません。
　「濡れた雑巾を室外機に乗せる」記事を見かけましたが全くお勧めできません。乾いた後の雑巾がどうなるか心配です。

　特に業務用空調機は家庭用よりも電圧が高くなりますので、専門家にお任せ下さい。

4-3. 現実的でない温度設定

　省エネ性を追求するあまり、現実的でない温度を設定することもお勧めできません。
　例えば冷房の設定温度は一部で28℃とされていますが、真夏にこの設定温度で効率良く仕事を行なうことは難しいです。
　店舗であればお客様に少しでも不快と感じられてしまうことは避けねばならないでしょう。

4-4. 運転機器の間引き

　工場などでは広い空間に多数の空調機を使用する場合があります。
　そのようなケースでは、例えば「運転台数５台で室内が十分冷えているのならば、１台は運転を停止し４台で動かした方が電力料金を抑えられる」と考えてしまいがちですが、必ずしもそうとは限らないことをご注意ください。

　運転中圧縮機がどれだけ稼働しているかを稼働率と呼びますが、5台運転時（全て同じ機種とします）の平均稼働率が低い～中程度であれば、恐らくそれは正しいです。
　しかし平均稼働率が中程度～高い場合、台数を減らすことで稼働率が100%に近づきます。
　稼働率が100に近づくにつれ消費電力は指数的に増加しますので、「稼働率高の4台の総消費電力」＞「稼働率中の5台の総消費電力」となることもあります。

　無駄な運転を停止させることは必要ですが、本当に無駄かどうか注意深く当たってください。

5. 空調機（エアコン）・冷機の省エネまとめ

5-1. 手近なところからスタート、省エネ効果の最大化を狙う

　まとめると、まずはクリーニングや日除けなど簡単なものから着手し、その後に設備改修（オプション機材の追加）をご検討されるとスムーズかと思います。
　お客様の状況（室内、用途、予算、現設備の使用年数など）によって変わると考えます。

5-2. さらにコスト削減を追求するなら

　なおさらにコスト削減を追求する場合、運用改善や調達改善といったアプローチがあります。（これまでご紹介してきた内容は設備改善になります）

　省エネと絡めて見直すことでエネルギーコスト削減効果をより増やす可能性がありますので、ご関心をお持ちの際は下記をご覧ください。
｛参考：『空調機･冷機によるエネルギーコスト削減(電気料金削減)のご提案』｝


　長くなりましたがご覧いただきありがとうございました。ご不明な点などございましたら、お問い合わせフォームよりご連絡をお願いいたします。