空気調和設備

解答正解 2

ゾーニングは、外皮に近く日射と外気温度に支配されるペリメーターゾーンと、内部発熱が支配的なインテリアゾーンに大別し、さらに使用時間帯・室内条件・負荷変動の性状で細分する。ペリメーターは方位別にピーク時刻がずれるため方位別ゾーニング、インテリアは年間冷房となりやすいので専用系統とし、時間外運転の多い室は使用時間別に切り離して主系統の長時間運転を避ける。室内温湿度条件によるゾーニングも存在するが、会議室・電算機室を切り離す理由は運転時間の違いであり、両者を混同しないこと。

解答正解 4

変風量方式は室の顕熱負荷に応じて送風量を絞る方式であり、低負荷時の送風量は定風量方式より少なくなる。このため室内の空気清浄度や気流分布が悪化しやすく、外気量の確保も難しくなるので、変風量ユニットには最小風量の下限を設定する。「省エネルギーになる＝空気質にも有利」と短絡しないこと。

解答正解 1

置換換気は、室温より低い空気を床面付近から低速で供給し、熱源からの上昇流に乗せて汚染質を天井付近へ押し上げて排出する。温度成層が形成されるため居住域の汚染質濃度が排気濃度より低くなり、混合換気より換気効率が高い。ただし温度差を大きくとると床面付近にドラフトを生じるので温度差は小さく抑える必要があり、天井が高く発熱源が明確な室に適するという適用条件を取り違えないこと。

解答正解 3

最大熱負荷計算は設計用の厳しい外気条件下でのピーク負荷を求めて機器容量を決めるもの、期間熱負荷計算は実在の気象データを時刻別に積み上げて年間のエネルギー消費量を求めるもので、目的も用いる気象条件も異なる。期間計算は部分負荷特性を織り込めるため方式比較や省エネルギー評価に用いられる点を、最大負荷計算と混同しないこと。

解答正解 4

実効温度差は、日射を受けて上昇した相当外気温度と壁体の蓄熱による時間遅れを一つの温度差にまとめたもので、熱容量をもつ不透明な外壁・屋根に適用する。透明なガラス窓の日射熱取得は壁体のように蓄熱遅れを伴わないため、標準日射熱取得に遮蔽係数と面積を乗じて求め、貫流分は室内外温度差で別に計算する。窓と外壁で計算法が異なる点が最も間違えやすい。

解答正解 2

室負荷は、室内で発生し、あるいは室の境界を通って室内空気に直接加わる熱であり、日射熱取得・外壁等の熱通過・すきま風・人体・照明・機器の発熱が該当する。送風機やダクトからの熱取得は空気調和機（装置）負荷、外気負荷も空気調和機負荷であり、これに配管・ポンプの損失を加えたものが熱源負荷となる。外気負荷を室負荷に含めてしまうと、吹出し温度差から送風量を求める計算が過大になるため、負荷の階層を明確に区別する。

解答正解 3

外気の質量流量は3,000×1.2÷3,600＝1.0kg/s、外気と室内空気の比エンタルピー差は91－53＝38kJ/kgであるから、全熱交換器がない場合の外気負荷は1.0×38＝38kWとなる。全熱交換効率60%はこの差の60%を回収することを意味するので、低減量は38×0.6＝22.8kWである。効率を（1－0.6）として残存負荷を答えたり、密度を掛け忘れて体積流量をそのまま質量流量として扱う誤りが典型的である。

解答正解 4

空冷ヒートポンプチラーは外気を熱源とするため、外気温度が低下すると蒸発温度が下がって暖房能力が低下し、さらに除霜運転による能力減も加わる。したがって寒冷地ではむしろ能力低下率を見込んで機器容量を大きくするか、補助熱源を併用する必要がある。冷房時に外気温度が低いほど能力が上がることとの混同が典型的な誤りである。

解答正解 1

吸収冷温水機では、吸収器と凝縮器に冷却水を直列に通水する。冷却水温度が下がりすぎると凝縮圧力の低下によって吸収液が過度に濃縮され、結晶（晶析）を起こして運転が停止するため、冷却塔のファン制御やバイパス制御で冷却水温度の下限を管理する。冷却水温度が低いほど有利な蒸気圧縮式冷凍機との違いを押さえておくこと。

解答正解 3

水1m³が利用温度差10Kで蓄えられる熱量は1,000×4.2×10＝42,000kJ＝42MJである。蓄熱槽効率が80%であるから、水1m³当たり実際に取り出せるのは42×0.8＝33.6MJとなり、必要容量は6,720÷33.6＝200m³となる。蓄熱槽効率は必要容量を増やす方向に働くので、乗じるか除するかを取り違えないこと。

解答正解 2

バイパスファクタは、コイルに触れずに通過したとみなせる空気の割合であり、列数を増やす・フィンピッチを密にする・前面風速を下げると小さくなる。バイパスファクタが小さいほど出口空気は装置露点温度（飽和状態）に近づくため、相対湿度は高くなり除湿量も増える。「列数が多い＝バイパスファクタが大きい」という逆の記憶と、並流・向流の取り違えが典型的な誤りである。

解答正解 3

まず混合空気の絶対湿度を風量按分で求めると、(2,000×0.002＋4,000×0.008)÷6,000＝0.006kg/kg(DA)となる。次に全送風量の乾き空気質量は6,000×1.2＝7,200kg/hであるから、加湿量は7,200×(0.009－0.006)＝21.6kg/hとなる。混合を単純平均で求める誤り、乾き空気質量への換算で密度を掛け忘れる誤りが典型である。

解答正解 4

ダクト系の抵抗は直管部の摩擦抵抗と、エルボ・分岐・拡大縮小・ダンパなどの局部抵抗の和であり、曲がりや分岐の多い系統では局部抵抗が全抵抗の大半を占めることも珍しくない。したがって局部抵抗を無視して必要静圧を求めると送風機が能力不足となる。等圧法と等速法の使い分けと合わせて押さえておくこと。

解答正解 1

到達距離は吹出し風速と吹出口の有効面積（吹出し口径）が大きいほど長くなり、ノズル形は誘引比が小さく指向性が強いため大空間に適する。一方アネモ形は誘引比が大きく、周囲空気と速やかに混合して温度差が早く減衰するので、大きな吹出し温度差をとることができる。吸込口は近傍以外では気流速度が急減するため、室内気流分布への影響は吹出口に比べて小さい。

解答正解 2

ダンパを絞ると抵抗曲線は左上方へ移動し、運転点は圧力曲線上を風量が減る方向へ移るが、絞りによる損失が加わるため軸動力はあまり下がらない。回転数制御では風量が回転数に比例し、軸動力は回転数の3乗に比例して減少するので、小風量域での省動力効果が最も大きい。多翼送風機は圧力曲線に右上がりの領域があり、その領域での運転はサージングの原因となる。

解答正解 4

二方弁は負荷減少時に開度を絞るため配管系の抵抗曲線は左上へ移動し、定速ポンプでは運転点が揚程の高い側へ移って吐出し圧力が上昇する。これが末端機器の騒音やハンチングの原因となるので、回転数制御や台数制御で揚程を下げる。三方弁による定流量制御では系の抵抗がほぼ変わらない点と混同しないこと。

解答正解 2

換気による除去熱量は、換気量×空気の密度×定圧比熱×（室内温度－外気温度）で表される。許容温度差は40－35＝5Kであるから、換気量＝12÷(1.2×1.0×5)＝2.0m³/s、これに3,600を乗じて7,200m³/hとなる。温度差に室内温度をそのまま用いる誤りと、密度を掛け忘れる誤りが典型である。

解答正解 1

駐車場法施行令第12条は、建築物である路外駐車場について、内部の空気を床面積1m²につき毎時14m³以上直接外気と交換する能力をもつ換気装置の設置を義務づけている。ただし書により、窓その他の開口部の換気に有効な部分の面積がその階の床面積の10分の1以上である階はこの限りでない。「容積の10倍」という旧基準の記憶と、開口部割合を20分の1とする誤りに注意する。

解答正解 3

建築基準法施行令第126条の3では、排煙機は毎分120m³以上、かつ、防煙区画部分の床面積1m²につき毎分1m³以上の能力を要するが、2以上の防煙区画部分に係る排煙機にあっては、それらのうち床面積が最大のものの床面積1m²につき毎分2m³以上とされている。したがって180×2＝毎分360m³となり、毎分120m³の下限も満たす。2区画の床面積を合計してしまう誤りと、係数を1m³のままとする誤りが典型である。

解答正解 1

外気冷房は、外気の保有する熱量が室内空気より小さいときに外気を冷熱源として利用する制御で、判定は湿度を含めた比エンタルピーで行うのが基本である。乾球温度だけで判定すると、湿度の高い外気を取り入れて潜熱負荷が増え、かえって熱源負荷が増加することがある。また外気冷房時には全外気運転に近い風量を通すため、外気取入口・ダクト・排気設備をその風量に見合う容量で計画しなければならない。