空調設備

解答正解 1

空気調和方式は、熱源から室までを何で搬送するかによって、全空気方式・空気－水方式・全水方式・冷媒方式に分けられる。単一ダクト方式と二重ダクト方式は空気だけを搬送する全空気方式、ファンコイルユニットにダクトを併用する方式は空気と水の両方を搬送する空気－水方式、ビル用マルチパッケージ形は冷媒を屋内機まで搬送する冷媒方式である。ファンコイルユニット方式は、外気用ダクトを併用しない場合は全水方式となるため、ダクトの有無で分類名が変わる点に注意する。

解答正解 4

単一ダクト定風量方式は、1系統につき1つの代表室温で制御する全空気方式であり、送風量が一定であることが最大の特徴である。風量が変わらないので必要換気量と気流分布は安定するが、その裏返しとして室ごとの個別制御ができず、部分負荷時も送風動力が下がらない。「風量一定」から導かれる長所と短所をセットで押さえると取り違えない。

解答正解 2

変風量（VAV）方式は、室の負荷に応じて変風量ユニットで送風量を絞る方式で、ゾーン・室単位の温度制御性がよく、部分負荷時の送風機動力を大きく減らせる。一方で低負荷時に風量が減りすぎると必要換気量の確保や気流分布に支障が出るため、変風量ユニットには最小風量を設定する。「風量を絞れる」ことが省エネの根拠であると同時に換気上の弱点でもある点が、定風量方式との対比で問われる。

解答正解 3

二重ダクト方式は冷風と温風を混合ユニットで混ぜて室温を調整するため、冷やした空気と温めた空気を打ち消し合わせる混合損失（ミキシングロス）が必ず生じ、エネルギー的には単一ダクト方式より不利である。個別制御性が高くて切替え運転が不要という長所と、混合損失とダクトスペースという短所を対で覚える。

解答正解 2

ファンコイルユニット・ダクト併用方式は、日射や外気温の影響を受けやすいペリメーターゾーンをファンコイルユニットで、内部発熱が主体のインテリアゾーンを単一ダクトで処理する空気－水方式である。全空気方式に比べダクトスペースが小さく個別制御性もよいが、室内に冷温水配管とドレン配管が入るため漏水対策と各室でのフィルタ清掃が必要になる点が弱点である。

解答正解 1

ビル用マルチパッケージ形空気調和機は冷媒方式の代表で、1台の屋外機に複数の屋内機を接続し、屋内機ごとに個別運転・個別制御ができる。ただし冷媒を長距離搬送するため配管長と高低差に機種ごとの制限があり、外気処理の機能はもたないので、外気は全熱交換器付きの換気設備や外調機で別途処理する。「個別制御ができる」という長所だけで判断せず、冷媒配管の制約と外気処理が別途必要になる点を併せて押さえる。

解答正解 4

放射冷暖房方式は放射パネルとの放射熱授受で室内を冷暖房するため送風による気流の不快感が少ないが、パネル自体には換気機能も除湿機能もないので外気処理装置を併設する。冷房時にパネル表面温度が室内空気の露点温度を下回ると結露するため、表面温度は露点温度より高く保つ必要がある。床吹出し空調は二重床を空気室として使い、給気が居住域に直接入るので吹出し温度差を小さく（吹出し温度を高く）とる点が天井吹出しとの最大の違いである。

解答正解 2

顕熱と潜熱の両方を考慮するのは、水蒸気を伴う（イ）人体負荷と（ハ）外気負荷の2つである。照明負荷と日射によるガラス面負荷は空気の温度だけを上げるので顕熱のみとして扱う。「水蒸気を持ち込むかどうか」で判断すると確実で、人体・外気・すきま風は潜熱を伴い、日射・照明・構造体からの伝熱は顕熱だけと整理できる。なお厨房機器のように水蒸気を発生する室内機器は、顕熱に加えて潜熱も考慮する。

解答正解 3

実効温度差（相当外気温度差）は、日射の影響と壁体の熱容量による時間遅れを織り込むための冷房負荷計算用の温度差である。暖房負荷は日射のない夜間や早朝の定常状態を想定するため、単純に室内外の温度差を用いて熱損失を求める。暖房負荷では日射も内部発熱も見込まないという安全側の考え方と、実効温度差が冷房負荷専用であることは、対で問われやすい。

解答正解 3

顕熱負荷qs＝送風量×空気の密度×定圧比熱×吹出し温度差の関係から、送風量＝12÷(1.2×1.0×(26－16))＝1.0m³/sとなり、3,600を乗じて3,600m³/hが得られる。密度を掛け忘れる誤り、温度差に吹出し温度16℃をそのまま使う誤り、毎秒から毎時への換算を忘れる桁違いが典型的な誤答なので、単位をkJ・kg・m³・秒で揃えてから換算する手順を守る。

解答正解 4

吸収冷凍機は蒸気・高温水・ガス燃焼などの熱を駆動源とし、動力は溶液ポンプ等だけなので消費電力は小さい。一方で冷却水は凝縮器と吸収器の両方の排熱を受け持ち、成績係数が圧縮式より低いぶん排熱量そのものも大きくなるため、冷却水量と冷却塔容量は圧縮式のおよそ1.5倍前後になる。「電力は小さいが冷却塔は大きい」という組合せが定番の論点である。

解答正解 1

鋳鉄製（セクショナル）ボイラは、セクションに分割して搬入し現場で組み立てられるため、既設建物の狭い機械室にも据え付けられる。炉筒煙管ボイラは保有水量が多く起動に時間がかかる代わりに負荷変動に対する圧力変動が小さく、水管ボイラは保有水量が少なく起動が速くて高圧・大容量に適する。真空式温水発生機は缶体内を大気圧以下に保つのが特徴で、「保有水量の多少」と「缶体内が大気圧以下か否か」の2点で機種を区別する。

解答正解 3

密閉式冷却塔は冷却水を伝熱管内に通し、その外側に散布水を流して蒸発冷却するため熱抵抗が一段増える。したがって同一能力では開放式より大形・高価で、送風機動力も大きくなる。白煙は、冷却塔出口の飽和空気が低温の外気と混じって過飽和になり水滴が生じる現象で、乾いた加熱空気を混ぜて相対湿度を下げれば抑えられる。冷却水を汚したくないなら密閉式、設置スペースと動力を抑えたいなら開放式という選定の軸で整理する。

解答正解 1

蒸気式加湿器は水蒸気そのものを吹き込むため、湿り空気線図上ではほぼ等温の変化となり乾球温度はほとんど下がらない。これに対し水噴霧式と気化式は、水が蒸発する際の気化熱を通過空気から奪うので乾球温度が低下する（ほぼ等エンタルピー変化）。「蒸気式は等温、噴霧式・気化式は断熱（温度低下）」という対比で覚えると、給気温度への影響を取り違えない。

解答正解 2

エアフィルタは捕集原理によって、ろ材にじんあいを捕らえるろ過式、静電気力で捕集する静電式（電気集じん器）、ガス状物質を吸着する吸着式（活性炭フィルタ）に大別される。電気集じん器はろ材の通気抵抗がないため圧力損失が小さく、たばこの煙のような微細粒子に有効である。ろ過式は粉じんの堆積とともに圧力損失が増加するので、その増加量が交換の目安となる。

解答正解 4

スパイラルダクトは帯状鋼板をらせん状に巻いて甲はぜを設けたもので、はぜがリブとして働くため補強なしで高い内圧に耐える。アスペクト比は、断面積が同じでも大きくするほど周長が長くなって摩擦抵抗と板材使用量が増えるため、できるだけ小さく（正方形に近く）する。また、たわみ継手は送風機の振動をダクトに伝えないために設けるもので、目的を逆に覚えないよう注意する。

解答正解 2

ダンパは目的によって、風量を絞る風量調節ダンパ（VD）、火災時に温度ヒューズの溶融で閉鎖する防火ダンパ（FD）、煙感知器と連動して閉鎖する防煙ダンパ（SD）、空気の逆流を止める逆流防止ダンパ（CD）に分けられる。防火ダンパと防煙ダンパは、閉鎖のきっかけが「熱（温度ヒューズ）」か「煙（煙感知器）」かで区別するのが要点である。

解答正解 4

吸込気流は吸込口に向かって全方向から集まるため指向性がほとんどなく、風速は吸込口から離れるにつれて急激に低下する。したがって室内の気流分布を支配するのは吹出口であり、吸込口の位置の影響は小さい。吹出口側は、誘引作用の大きいふく流吹出口、到達距離の長い軸流（ノズル型）吹出口、窓際のコールドドラフト対策に有効な線状吹出口という使い分けを押さえる。

解答正解 1

外気冷房は、中間期や冬期に外気のエンタルピーが室内より低いことを利用し、外気を多く取り入れて冷凍機の運転を減らす制御である。全熱交換器は名称のとおり顕熱と潜熱（水分）の両方を交換して外気負荷を軽減するが、給気と排気の一部が混合する構造のため、臭気や油分を含む厨房排気、有害ガスを含む排気には使用しない。外気冷房時には全熱交換器をバイパスさせる必要がある点も併せて押さえる。

解答正解 3

蒸気トラップは蒸気と凝縮水を判別し、凝縮水と空気だけを排出して蒸気の流出を防ぐ弁で、作動原理によりメカニカルトラップ、サーモスタチックトラップ、サーモダイナミックトラップに分類される。蒸気配管の横走り管は蒸気と凝縮水を同じ方向に流す先下がり勾配が原則であり、密閉式膨張タンクは系統の圧力を保持する方式なので設置高さの制約が小さい。高所設置が必要なのは大気に開放する開放式膨張タンクのほうである。