クリーンルームの温度と湿度は本来別々の指標ですが、しばしば一つのものとして扱われます。温度が高ければ冷却を足し、湿度が高くても冷却を足す。冷却を増やせば確かに温度は下がり除湿もできますが、冷やしすぎた空気は再熱で戻す必要があり、エネルギー消費は何倍にもなるうえ、湿度が目標に届くとは限りません。
問題は判断基準の取り違えにあります。湿度を保てるかどうかは、給気の装置露点が室内空気の露点より低いかどうかで決まり、冷水の供給温度とは別の問題です。
1. 3つの一般的な方式の能力の範囲
| 方式 | 一般的な室内相対湿度の範囲 | 原理 | 主なコスト |
|---|---|---|---|
| 冷却コイル除湿＋再熱 | 約45%〜65% | 冷水コイルで空気を露点以下まで冷やして水分を凝縮させ、給気温度まで再加熱する | 再熱エネルギー。冷水温度は目標露点より低い必要がある |
| コイル＋デシカントローター | 約30%〜45% | コイルで予冷・予備除湿し、ローターで深く除湿する | ローター再生エネルギー。再生加熱方式が運転費を左右する |
| デシカントローター主体 | 約30%未満 | ローターが水分を吸着し、再生側で加熱して脱着する | 再生エネルギーが大きく、安定した再生熱源が必要 |
3方式は互いに置き換えるものではなく、湿度帯による役割分担です。一般的な工場は1つ目、低湿工程は2つ目、超低湿は3つ目を使います。
2. 判断基準：装置露点と室内露点
ある方式が成り立つかどうかは、一つの比較で判断できます。給気の装置露点が室内空気の露点より低いかどうかです。
給気露点が室内露点より高ければ、送り込む空気そのものが湿気の発生源となり、室内湿度は上がる一方で、冷却をいくら足しても効果はありません。この場合は冷水温度を下げるか、深い除湿ができる設備に切り替える必要があります。
冷水は一般に供給7℃・還り12℃で、コイル表面温度はこれに制約されるため、装置露点は通常12〜14℃までしか下がりません。室内22℃・45%RHが求められる場合、対応する露点は約9.5℃で、コイルで到達できる露点より低いため、1つ目の方式では足りず、デシカントローター、冷水温度の引き下げ、または他の深い除湿方法を検討する必要があります。
この確認は計画段階で済ませるべきです。試運転で湿度が下がらないと分かってから設備を追加するのでは遅すぎます。
3. 湿り負荷の4つの構成要素
湿り負荷は「外気量×係数」と簡略化されがちですが、実際には4つの要素があります。
- 人員：活動強度で変わり、軽作業なら1人1時間あたり100〜150gで見積もれます。
- 外気：屋外設計条件と外気量から計算します。
- 外皮からの浸入：差圧と外皮の気密性に左右されます。
- 工程からの発湿：開放液面、洗浄工程、蒸気使用など。
4つのうち工程からの発湿が最も見積もりにくく、稼働後に想定を超えやすい要素です。計画段階で工程側に開放液面や高温多湿の工程の有無を確認し、必要に応じて除湿能力に余裕を持たせます。
4. 再熱方式とエネルギー消費
コイル除湿後の空気は給気条件より低温のため、再熱が必要です。一般的な方法は3つあります。
- 電気ヒーター：初期費用が低く制御も簡単ですが、運転費は最も高くなります。除湿量が多いほど再熱負荷が増え、電気代の差も広がります。
- 温水・蒸気加熱：熱源に依存し、もともと温水系統がある案件では経済的です。
- 熱回収：凝縮熱や排気熱を利用し、運転費は最も低いものの、対応する熱交換機器と制御が必要で初期費用は高めです。
選定の基準は運転時間と除湿量です。通年運転で除湿量が大きい案件では、電気再熱の電気代はすぐに初期費用の差額を上回ります。
5. デシカントローターの適用と再生
ローターの除湿能力は吸着材の再生によるもので、再生熱源が運転コストを決めます。一般的な再生方式は電気、蒸気、ガス、ヒ