空調機・冷機 耳より話~省エネ・不具合対策~

冬の定番トラブル!エアコン(室外機)の霜取り運転を防ぐ方法6選

業務用空調機(エアコン)・冷機向け外付け熱交換器『BigCon』業務用空調機(エアコン)・冷機向け外付け熱交換器『BigCon』
本コラムは業務用空調機(ビル用マルチエアコン、パッケージエアコン、設備用エアコンなど)を対象として執筆しております。ホームエアコンや空冷式ヒートポンプについても概ね同様のことが言えますが、前提としていないため一部対策が実施できません。ご了承ください。

1. 霜取り運転の基本事項

1-1. 霜取り運転の目的

 霜取り運転(デフロスト運転)は冬場のエアコン(室外機)の定番トラブルとなります。
 霜取り運転とは室外機吸込口(灰色の網のような部分)が一定量の霜で覆われた際に、暖める対象を室内から室外機に切り換え、霜を溶かす特殊な運転になります(並行運転が可能な機種も一部存在します)

室外機の霜

 
 霜取り運転自体は正常な運転の範囲内ですが、頻繁に繰り返すようであれば不具合と判断されますし、工場などでは極力なくしたいというケースもあります。

 霜取り運転の厄介な点は頻繁に繰り返した際も故障と判断されないこと、そして対策が非常に限られる所にあります。予算を気にしないのであれば寒冷地エアコンやハイパワーエアコンへの移行が間違いありませんが、軽々には選びづらい選択肢です。

{参考:暖ガンハイパーインバーター(寒冷地向けタイプ)|三菱重工


 本コラムではそのような機器の入れ替え以外で可能な霜取り運転対策を7種類ご紹介します。
 対策の多くが条件付きとなるため、対策だけをご覧になるのではなく順番にご覧ください。
 

1-2. 霜が付着する理由

 そもそもなぜ室外機に霜が付着してしまうのか、この理由を知っておくと対策の方向性も見えてきます。(冷房運転での霜や室外機以外に付着する霜は冷媒漏れなど故障の可能性が高いため別途お調べください)

 そのためまずは前提となる暖房運転の原理からお話しします。

暖房運転のモデル

 暖房運転では室内機と室外機の間を冷媒が循環しています。
 冷媒は熱の運搬役を果たしており、まず室外機(圧縮機)で(加圧され)高温となった冷媒が室内機へと送られ室内機内で熱を放出することにより、室内機からは暖かい空気が吹き出しています。

 この室内機で熱を放出した冷媒は温度が下がっているため再び室外機(圧縮機)に戻し室内機へと送り出したいのですが、(液体に変化しているため)すぐには戻せません。まずは(減圧し低温となった)冷媒を暖め(気体に変え)ることで、ようやく室外機(圧縮機)に戻し高温にすることができます。

 なぜ冷媒が暖まるかというと、冷媒を室外機内にある熱交換器内を通過させるのとですが、このときの冷媒は寒い冬でも外気より冷たいため、その寒暖差を利用しています。

(熱交換器とはその名の通り内部と外部の間で熱を交換する、つまり温度の高い方から温度の低い方へ熱を移す機能を持った部品になり、この熱交換機内を冷媒が通過する際に外気から冷媒へと熱が移り、冷媒は暖められる仕組みです)

 このとき金属で出来ている熱交換器は冷媒により冷やされてしまいますので、一定以下の温度となると空気中の水分が霜となり熱交換器に付着します
 霜が一定量付着してしまうと熱交換器は外気を利用し冷媒を暖めるという役割を果たせなくなるため、エアコン(室外機)は自動で霜取り運転に移行します。

1-3. 最初に空調機の状況を確認

 霜取り運転が頻発する際は、以下の4つの要因について確認してください。

・室外機周辺温度
・陽当たりと風当たり
・空調機の能力
・室内環境

 1つ目は室外機周辺温度です。
 当然寒い日ほど霜は付着しやすくなるため、外気温が何度あたりから霜が付着し初め、何度当たりから霜取り運転に入るのか、把握しておくことも大切です


 2つ目は陽当たりと風当たりです。例えば日陰や寒風が当たる時間帯は、外気温が低くなくとも霜が付きやすくなります。
 この辺りは人間の体感と似ていますので、同様に注意が必要です。


 3つ目は空調機の能力です。寒冷地エアコンのように内蔵ヒーターがあるかどうかという話ではなく、室外機(圧縮機)のパワーです。

 勘違いされがちですが、運転中、室外機(圧縮機)は常に稼働しているわけではありません
 室温が設定温度まで上がってきた後は運転中であっても(圧縮機の)稼働時間が減少し、室温が下がってきた際に再び活発になります。

 この稼働に影響を与える空調機の能力が室外機(圧縮機)になります。室外機(圧縮機)の能力が高いほど一度に加熱(加圧)できる冷媒の量が多く、相対的に稼働率は抑え気味になります。
 熱交換器が冷やされる主な理由は冷えた冷媒が熱交換器の内部を通過するためですから、室外機(圧縮機)がハイパワーなほど霜は付きにくくなります

 逆に室外機(圧縮機)の能力が低ければ室外機(圧縮機)は常時稼働することとなり、熱交換器は常に冷やされ、霜は付着しやすくなります


 4つ目は室内の環境です。
 温度低下しやすい室内の場合(室内機が絶えずフル回転するような環境)、その分室外機(圧縮機)は運転を増やさなければならないので、熱交換器は冷やされやすくなります

 以上の内容をご参考に以降の対策法をご覧いただくと、その趣旨が理解いただけ、応用も利くようになると考えます。

2. 室外機の霜対策法6選

2-1. 対策の基本方針

 霜対策(霜取り運転対策)方針は以下の3通りに分かれます。

・エアコン(室外機)の負担を減らす
・本来の空調機の能力を取り戻す
・霜を溶かす

 次章からご紹介する対策の多くが「エアコン(室外機)の負担を減らす」に該当します。これは室外機(圧縮機)の稼働率を下げるためです。

 また現場や予算により採用できない対策も多く存在すると考えますので、一通りご覧になった上でご検討ください。

2-2. ①設定温度を下げる

エアコンのリモコン

 「エアコン(室外機)の負担を減らす」最も簡単な方法が、設定温度を下げることになります。

 霜取り運転により室内が冷えてしまうと「もっとしっかり運転しろ」と設定温度を高く設定してしまいがちですが、これはむしろ常に空調機を稼働させる=霜を付着させることに繋がるため控えてください。

2-3. ②室内の保温を意識する(換気のやり方を見直す)

断熱シート

 室内の暖気を逃がさない、冷気の入り込みを防ぐことも効果的です。その分暖房の稼働を押さえることに繋がるためです。

 様々な方法が考えられますが、例えば断熱シートやビニールカーテンなどが挙げられます。
 これらは見た目よりも効果があります。


 また関連する話として、昨今換気を行なう機会が非常に増えました
 全熱交換器のような暖気を逃がさない換気システムが備わっていれば問題ありませんが、そうではない場合、どうしても空気の入れ換えと保温はトレードオフの関係(どちらかを進めるとどちらかが退く)になります。

 そのため効率の良い換気が大切になります。僅かな換気量で継続的に実施するか、短時間に一気に換気を行なうか、の二択となります。

2-4. ③送風機や仕切りを設置する

 工場のように室内が広大な場合は暖気が上部に滞留してしまいますので、送風機で撹拌してやることで室内が効率的に暖まります。

 また室外機が寒風にさらされる場合は、仕切りを設置し直接当たらないように工夫することも効果的です。(室外機は簡単に移動できません)
 結果的にはその風を吸い込むでしょうが、室外機内の熱交換器が直接冷やされることがなくなるためです。

2-5. ④暖房器具を増やす

ファンヒーター

 暖房器具(エアコン)のあるところに暖房器具を追加するという一見不可思議な話ですが、追加することでエアコン(室外機)の負担をシェアすることが出来ます。

 欠点としては霜に悩む一時期にのみ使用するためやや勿体ない点と、設置できない現場も少なくない点が挙げられます

2-6. ⑤クリーニングを外部委託する

室内機のクリーニング

 しばらく室内機・室外機をクリーニングした記憶が無い、明らかに室外機吸込口(灰色の網のような部分、網が熱交換機のフィンに相当)が汚れている、などの場合はクリーニングも有効です。
 熱交換機が汚れにより目詰まりしている場合は、冷媒からの熱の授受が上手く行かなくなるため、霜は付きやすくなります。

 室外機吸込口のクリーニングはホースで水を流すだけで十分です。ただ熱交換機の奥の方は取りきれませんし、室内機は上部に設置されていることが多く作業に危険が伴いますので、専門業者に依頼されてください
 あくまで目安ですが、1年以上クリーニングを行なっていない場合、改善する可能性があります。(油を使用する環境や喫煙環境では更に短くなります

 なおクリーニングはクリーニング専門業者ではなく、空調全般のサービスを担う業者にご依頼されることをお勧めします。
 これは何かトラブルを抱えていた場合、その発見・診断も必要となるためです。
{参考:『空調・換気設備|株式会社エスディ・メンテナンス』

2-7. ⑥室外機にオプション機材を追加する

 空調機の能力は足りているが厳冬期は時折霜取り運転に悩まされる、といった軽度な霜取り運転対策をお考えであれば、室外機へのオプション機材の追加がお勧めです。

 外付け熱交換器は室外機の外面(吸込口)に設置し、自身がヒーターとなることで直接(室外機側の)熱交換器を温めます。

外付け熱交換器設置イメージ

 室外機側の熱交換器と外付け熱交換器は熱交換器という意味では同種ですが、取り付け位置が異なるため役割が異なります。

 室内機から戻った冷媒は室外機に入る前にこの外付け熱交換器内を通過します。このとき冷媒はまだ余熱を抱えているため、外付け熱交換器がヒーター代わりになるという理屈です。

 ヒーターとして室外機側の熱交換器を暖めると言うだけでなく、外付け熱交換器取り付け後は室外機が暖まった空気を内部に取り込むことになるため、室外機側の熱交換器がより効果的に働きます

『BigCon』霜防止メカニズム

 外付け熱交換器は水も電気も使用せず、導入後は一切の手間が不要です。冷房時も変わらずご使用いただけます(冷房時にスイッチをオフにする操作が必要となる場合があります)。

 ただし暖房運転開始から室内が一定温度まで上昇するための時間が、これまでよりも若干伸びることになります。これは余熱とは言え、室外機が作り出す熱の一部を外付け熱交換器が消費するためです。
{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』

3. NGな対策法

3-1. 室外機にお湯を掛ける

ヤカン

 逆に行なってはいけない対策として、室外機にお湯をかけることが挙げられます。お湯を掛けた瞬間は霜が溶けますが、その後すぐに水は冷え、場合によっては氷となります。
 室外機外に漏れてしまうと滑って危険ですし、室外機内に溜まってしまうと事故の可能性があり危険です。

 また水道水はミネラル成分が豊富に含まれるため、スケール(堆積物)となって室外機側熱交換器のフィンを痛めてしまいます。

3-2. 室外機に霜取りスプレーを吹きかける

スプレー

 ほかに霜取りスプレーなるものも市販されていますが、弊社が知る限り「室外機OK」を謳っている商品はありません。
 室外機には強力な電流が流れていますので、何が起きるか予測できません。そもそも空調機用でないものを使用されないでください。

4. 霜対策まとめ

4-1. まずは応急処置、あとはご事情に合わせて

 まずは1章よりエアコン(室外機)に問題が無いか、霜取り運転についてご確認ください。
 その後2章の対策よりすぐに着手できるものから試し、改善が見られない場合はその他のものをご検討ください。


 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

空調設備・冷凍冷蔵設備に関するお悩み、お聞かせください