空調負荷と湿り空気線図の一問一答

解説
ガラス窓を透過して室内に入る日射は、室内の温度を上げるだけで、水蒸気を持ち込まないため、顕熱のみの負荷です。照明器具の発熱や、外壁・屋根から伝わる熱（構造体負荷）も顕熱のみの負荷です。

他の選択肢が誤りである理由
・在室者は体温による熱（顕熱）と、呼吸や汗による水蒸気（潜熱）を出すので、顕熱と潜熱の両方の負荷になります。
・取り入れた外気は、夏期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。
・すきま風も外気が入り込むものなので、顕熱と潜熱の両方の負荷になります。

覚え方のポイント
潜熱を含むのは「水蒸気を持ち込むもの」＝人・外気・すきま風・調理などの器具。日射・照明・壁からの熱は顕熱のみです。

解説
暖房負荷は、寒い時期に室内を所定の温度に保つために必要な熱量です。日射や照明・人・機器からの発熱は、室内を暖める方向に働きますが、夜間や曇りの日など、発熱がない状態でも暖房できるようにするため、一般に暖房負荷の計算では見込まない（安全側として差し引かない）扱いをします。

他の選択肢が誤りである理由
・照明器具の発熱は室内を暖める方向に働くため、暖房負荷を大きくする要素ではありません。
・在室者の発熱も同様に室内を暖める方向に働きます。
・冷たい外気を取り入れて室温まで温める熱量は、暖房負荷として必ず考慮します。

覚え方のポイント
「暖房負荷では、室内の発熱と日射は見込まない」。冷房負荷ではこれらが大きな負荷になるのと対照的です。

解説
冷却コイルで空気を露点温度以下まで冷やすと、空気中の水蒸気の一部が凝縮して水（ドレン）になり、取り除かれます。そのため、乾球温度が下がると同時に、絶対湿度も下がります（冷却除湿）。夏の冷房で除湿ができるのはこの仕組みによります。

他の選択肢が誤りである理由
・乾球温度が下がって絶対湿度が変わらないのは、露点温度より高い温度までしか冷やさない場合（顕熱だけの冷却）です。
・乾球温度が変わらずに絶対湿度が上がるのは、蒸気による加湿に近い変化です。
・乾球温度が上がるのは加熱した場合で、冷却コイルの変化ではありません。

覚え方のポイント
「露点温度より下まで冷やす＝冷却除湿」。空気線図では左下へ向かう変化になり、冷却コイルからはドレン水が出ます。

解説
加熱コイルで空気を温めるだけ（加湿しない）の場合、空気中の水蒸気の量は変わらないので、絶対湿度は一定のままです。一方、温度が高くなると空気が含むことのできる水蒸気の最大量が増えるため、相対湿度は下がります。
冬に暖房をすると部屋が乾燥するのは、このためです。

他の選択肢が誤りである理由
・加熱すると相対湿度は上がらず、下がります。
・加熱だけでは水蒸気の量は変わらないので、絶対湿度は下がりません。
・加熱すれば乾球温度は上がります。

覚え方のポイント
「加熱だけ＝絶対湿度一定・相対湿度は下がる」。空気線図では、絶対湿度一定の水平線に沿って右へ移動します。

解説
2つの湿り空気を混合すると、混合後の状態点は、空気線図上で2つの状態点を結んだ直線の上にきます。その位置は、それぞれの空気の風量（質量）の比によって決まり、風量の多い方の状態点に近くなります。
たとえば、還気3に対して外気1の割合で混合すると、混合点は還気の点から直線の長さの4分の1の位置にきます。

他の選択肢が誤りである理由
・混合後の状態点は、直線の外側にはきません。直線上のどこかにきます。
・中点にくるのは、2つの風量が等しい場合だけです。
・混合後の乾球温度は、2つの空気の温度の間の値になります。

覚え方のポイント
「混合点は直線上、風量の多い側に寄る」。外気と還気の混合は、空調機の入口の状態を求める基本です。

解説
空気の顕熱量は「質量流量×比熱×温度差」で求めます。
質量流量：3,600m³/h×1.2kg/m³＝4,320kg/h＝1.2kg/s（3,600秒で割る）
顕熱量：1.2kg/s×1.0kJ/(kg・K)×10K＝12kJ/s＝12kW となります。

他の選択肢が誤りである理由
・1.2kWは、温度差の10を掛け忘れた値です。
・10kWは、密度（1.2kg/m³）を掛け忘れ、風量3,600m³/h（毎秒1m³）をそのまま1kg/sとして計算した値です。
・43kWは、1時間あたりの熱量43,200kJ/h（4,320kg/h×1.0×10）をkWに直すときに、3,600ではなく1,000で割った値です。

覚え方のポイント
「顕熱量(W)≒0.33×風量(m³/h)×温度差」。1.2×1.0×1,000÷3,600≒0.33 を覚えておくと、すばやく計算できます。

解説
露点温度は、空気を冷やしていったときに水蒸気が凝縮し始める温度で、その空気に含まれる水蒸気の量（絶対湿度）だけで決まります。そのため、絶対湿度が同じなら、乾球温度が違っても露点温度は同じです。空気線図では、状態点から水平に左へ進み、飽和曲線（相対湿度100％の線）とぶつかった点の温度が露点温度です。

他の選択肢が誤りである理由
・露点温度は、相対湿度が100％（飽和）になるときの温度です。
・絶対湿度が高い（水蒸気が多い）空気ほど、露点温度は高くなります。
・露点温度は乾球温度以下の温度で、飽和状態のときに等しくなります。

覚え方のポイント
「露点温度は絶対湿度で決まる」。空気線図では、状態点から水平に左へたどって飽和曲線と交わる点です。

解説
夏の外気は室内より温度も湿度も高いため、外気を取り入れるほど冷房の負荷（外気負荷）は大きくなります。在室者が少ない時間帯は必要な換気量も少ないので、外気量を常に最大にすると、必要以上の外気負荷をかけることになります。

他の選択肢が正しい理由
・全熱交換器で、室内から出す冷えて乾いた空気の熱と湿気を外気に移せば、外気負荷を減らせます。
・二酸化炭素濃度に応じて外気量を調整すると、必要な分だけ外気を取り入れられます（外気量制御）。
・始業前の予冷・予熱の時間帯は人がいないので、外気の取入れを止めて負荷を減らせます（外気カット）。

覚え方のポイント
外気負荷を減らす方法は「全熱交換器」「CO₂による外気量制御」「予冷・予熱時の外気カット」。中間期は外気冷房も有効です。

解説
照明器具は電気を熱に変えて放出するだけで、水蒸気を出さないため、照明による負荷は顕熱のみです。潜熱として計算するものではありません。

他の選択肢が正しい理由
・人体からの発熱量は、座って事務をしているときより、歩いたり作業をしたりしているときの方が大きくなります。
・調理器具からは熱のほかに、湯気などの水蒸気も発生するため、顕熱と潜熱の両方の負荷になります。
・コンクリートなど熱容量の大きい外壁は、日射の熱をいったんためてからゆっくり伝えるため、室内への影響に時間の遅れが生じます。

覚え方のポイント
「水蒸気を出すものだけが潜熱の負荷」。照明・日射・壁からの熱は顕熱のみです。

解説
湿り空気線図は、湿り空気の状態を表す値の関係を1枚の図にまとめたもので、乾球温度・湿球温度・露点温度・相対湿度・絶対湿度・比エンタルピー・比容積などを読み取ることができます。ダクトの静圧（送風機などが空気を押し出す圧力）は、空気の状態を表す値ではないので、空気線図からは読み取れません。

他の選択肢が正しい理由
・乾球温度は、空気線図の横軸の値です。
・相対湿度は、空気線図の曲線（相対湿度一定の線）から読み取れます。
・絶対湿度は、空気線図の縦軸の値です。

覚え方のポイント
空気線図の「横軸＝乾球温度」「縦軸＝絶対湿度」。このうち2つの値が分かれば、状態点が決まり、ほかの値を読み取れます。