空調負荷と空気線図の一問一答

解説
照明器具からの発熱は、室内の空気の温度を上げるだけで水蒸気を出さないため、顕熱負荷として扱います。
冷房負荷は、室内の温度を上げる顕熱負荷と、水蒸気の量を増やす潜熱負荷に分けて計算し、どの要素がどちらを持つかを押さえておく必要があります。

他の選択肢が正しい理由
・ガラス窓から入る日射は、室内の物を温めて空気の温度を上げるだけなので、顕熱負荷です。
・在室者からは体温による顕熱と、呼吸や汗による水蒸気の潜熱の両方が出ます。
・取り入れた外気は、室内より温度も湿度も高いため、顕熱と潜熱の両方の負荷になります。

覚え方のポイント
「潜熱もある＝人体・外気・すきま風・（厨房などの）器具」「顕熱だけ＝日射・照明・壁や屋根からの熱・OA機器」。この区別は負荷計算の問題の定番です。

解説
暖房負荷の計算では、照明・人体・機器からの発熱や日射は、実際には室内を温める方向に働きますが、夜間や早朝など発熱がない状態でも室温を保てるよう、安全側として負荷から差し引かないのが一般的です。
一方、外壁や窓からの熱損失、すきま風や取入れ外気を温める負荷は、暖房負荷として必ず見込みます。

他の選択肢が正しい理由
・外壁からの熱損失は、室内の熱が屋外へ逃げる量で、暖房負荷の中心となるものです。
・すきま風によって入ってくる冷たい外気を温める熱も、暖房負荷として見込みます。
・換気のために取り入れる外気を室温まで温める負荷も、暖房負荷に含めます。

覚え方のポイント
「暖房負荷では内部発熱と日射は見込まない（安全側）」「冷房負荷ではすべて見込む」。冷房と暖房で扱いが違う点が問われます。

解説
顕熱負荷と送風量の関係は、顕熱負荷＝密度×定圧比熱×送風量×吹出し温度差 です。
送風量＝12kW÷（1.2kg/m³×1.0kJ/(kg・K)×10K）＝12÷12＝1.0m³/s となります。
1時間あたりに直すと 1.0×3,600＝3,600m³/h です。

他の選択肢が誤りである理由
・1,000m³/hは、m³/sのまま求めた「1.0」に1,000を掛けたもので、換算を誤っています。
・36,000m³/hは、正しい値の10倍で、温度差の10で割り忘れたなど桁の誤りです。
・360m³/hは、正しい値の10分の1で、桁を誤っています。

覚え方のポイント
「送風量＝顕熱負荷÷（1.2×1.0×Δt）」。吹出し温度差を大きくとるほど送風量は少なくて済みますが、冷風感や結露に注意が必要です。

解説
冷却コイルが空気から奪う熱量（冷却能力）は、「空気の質量流量×入口と出口の比エンタルピーの差」で求めます。
2kg/s×（60−40）kJ/kg＝40kJ/s＝40kW です。
比エンタルピーの差を使うと、温度を下げる顕熱と、除湿による潜熱をまとめて計算できます。

他の選択肢が誤りである理由
・20kWは、比エンタルピーの差だけで、質量流量の2を掛け忘れた値です。
・120kWは、入口の比エンタルピーだけに質量流量を掛けた値です。
・200kWは、入口と出口の比エンタルピーの和に質量流量を掛けるなどした誤りです。

覚え方のポイント
「コイル能力＝質量流量×比エンタルピー差」。風量がm³/hで与えられたときは、密度1.2を掛けて質量に直し、3,600で割って秒あたりにしてから計算します。

解説
蒸気加湿は、ボイラなどでつくった水蒸気を空気に吹き込む方法です。高温の蒸気を加えますが、加える量が少ないため乾球温度はほとんど変わらず、絶対湿度が上がります（空気線図上ではほぼ真上に移動します）。
一方、水噴霧加湿や気化式加湿では、水が蒸発するときに空気から熱を奪うため、乾球温度が下がりながら絶対湿度が上がります（ほぼ湿球温度一定の線に沿って移動します）。

他の選択肢が誤りである理由
・蒸気加湿では乾球温度はほとんど変わらず、絶対湿度が上昇します。
・水噴霧加湿では、水の蒸発で熱が奪われるため乾球温度は下がり、絶対湿度は上がります。
・気化式加湿は、水が蒸発するときに空気から熱を奪うため、絶対湿度が上がると同時に乾球温度は下がります。乾球温度がほぼ変わらないのは蒸気加湿です。

覚え方のポイント
「蒸気加湿＝ほぼ真上（温度一定）」「水加湿（噴霧・気化）＝湿球温度一定で左上（温度が下がる）」。加湿方式によって加湿器の前に必要な加熱量が変わります。

解説
外気負荷は、取り入れた外気を室内の空気と同じ状態にするために必要な熱量です。夏期の外気は室内より温度も湿度も高いため、取入れ量を増やすほど冷却や除湿に必要な熱量が増え、外気負荷は大きくなります。
そのため、必要な換気量を確保しつつ、CO₂濃度に応じて外気量を必要最小限に制御することが省エネにつながります。

他の選択肢が正しい理由
・外気負荷は顕熱と潜熱の両方を含むため、「外気の質量流量×（外気と室内空気の比エンタルピーの差）」で求めます。
・外気は温度だけでなく湿度も室内と異なるため、顕熱と潜熱の両方の負荷になります。
・全熱交換器は、排気と外気の間で熱と湿気を交換し、外気を室内の状態に近づけてから取り入れるので、外気負荷を減らせます。

覚え方のポイント
「外気負荷＝外気量×比エンタルピー差（顕熱＋潜熱）」「減らす方法＝全熱交換器、外気量の制御、外気冷房」。

解説
日射が当たる外壁や屋根では、外気温度だけでなく日射によって表面温度が上がり、さらに壁体の熱容量によって熱が室内に伝わるまでに時間の遅れが生じます。
実効温度差（ETD）は、これらの影響を1つの温度差にまとめたもので、「熱通過率×面積×実効温度差」で外壁や屋根からの冷房負荷を計算します。
方位・時刻・壁の構造（重さ）によって値が変わります。

他の選択肢が誤りである理由
・日射の影響を考慮する点が、単純な室内外の気温差との違いです。
・ガラス窓の日射熱取得は、日射熱取得率などを使って別に計算します。ETDは主に外壁・屋根に用います。
・実効温度差は、方位や時刻、壁体の熱容量によって変わります。

覚え方のポイント
「ETD＝外気温＋日射＋時間遅れ」。重い壁ほど最大負荷の時刻が遅れて現れることも問われます。

解説
すきま風は、窓やドアの隙間から入り込む外気です。夏期の外気は室内より温度も湿度も高いため、すきま風による負荷は顕熱と潜熱の両方を含みます。
空調で室内を外部よりわずかに正圧に保つと、すきま風の侵入を抑えられます。反対に、排気が多く室内が負圧になっていると、すきま風は多く入り込みます。

他の選択肢が誤りである理由
・すきま風は湿った外気なので、すきま風による負荷には顕熱だけでなく潜熱も含まれます。
・すきま風は温度も高い外気なので、顕熱も含まれます。
・室内を正圧に保つと侵入を抑えられ、負圧にすると多く入り込みます。

覚え方のポイント
「すきま風＝外気の一種→顕熱＋潜熱」「室内を正圧に保つと侵入を抑えられる」。

解説
日よけを室内側に設けると、ガラスを通った日射をブラインドなどが受けて温まり、その熱の一部が室内に放出されます。屋外側に設ければ日射はガラスを通る前に遮られ、その熱の多くは屋外で放出されるため、同じ日よけなら屋外側に設けたほうが効果は大きくなります。

他の選択肢が正しい理由
・日射熱取得率は、窓に当たった日射のうち室内に入る熱の割合なので、値が小さいガラスほど日射熱の侵入を減らせます。
・ひさしやルーバーなどの外部の日よけは、太陽の高度が高い夏期の日射を窓に届く前に遮るのに有効です。
・遮熱型のLow-E複層ガラスは、金属膜で日射の一部を反射し、室内に入る日射熱を減らします。

覚え方のポイント
「日よけは外に付けるほど効く」「日射熱取得率は小さいほど良い」。冷房負荷の削減策としてよく問われます。

解説
パソコンやプリンタなどのOA機器からの発熱は、水蒸気を出さないため顕熱負荷として扱います。
内部発熱（照明・人体・OA機器など）は、事務所ビルでは冷房負荷の大きな部分を占め、建物の内部（インテリア）では冬でも冷房が必要になる原因になります。
負荷計算では、機器の台数や使用率、照明の点灯時間など、実際の使い方に合わせて見込みます。

他の選択肢が誤りである理由
・人体からは体温による顕熱に加えて、呼吸や汗による水蒸気の潜熱も出るため、顕熱と潜熱の両方として扱います。
・内部発熱は冷房負荷の重要な要素で、必ず考慮します。
・照明の発熱は点灯している時間帯に生じるもので、点灯時間や使用状況に応じて見込みます。

覚え方のポイント
「OA機器・照明＝顕熱」「人体＝顕熱＋潜熱」「内部発熱は冷房では見込み、暖房では見込まない」。