熱源・冷凍機と暖房の一問一答

解説
吸収冷凍機は、圧縮機を使わず、吸収液が冷媒（水）の蒸気を吸収する性質と、熱による再生を利用して冷凍サイクルを回します。駆動のエネルギーは蒸気・温水・ガスの燃焼熱などの熱で、電力は溶液ポンプなどに使う程度です。冷媒を圧縮する圧縮機は必要ありません。

他の選択肢が正しい理由
・冷媒に水、吸収液に臭化リチウム水溶液を用いるものが一般的です。
・再生器で吸収液を加熱するために、蒸気や温水、ガスなどの燃焼熱を使います。
・吸収冷凍機は、駆動に使った熱も冷却水で捨てるため、同じ冷凍能力の圧縮式より冷却塔の容量が大きくなります。

覚え方のポイント
「吸収式＝熱で動く・圧縮機なし・冷却塔が大きい」「圧縮式＝電気で圧縮機を回す」。

解説
蒸気圧縮式冷凍サイクルでは、冷媒が「圧縮機→凝縮器→膨張弁→蒸発器」の順に循環します。このうち蒸発器では、膨張弁で圧力を下げられた低温低圧の冷媒液が、周囲の冷水や空気から熱を奪って蒸発します。この働きで冷水や空気が冷やされます。

他の選択肢が誤りである理由
・圧縮機は、蒸発器から出た低温低圧の冷媒ガスを圧縮し、高温高圧のガスにする機器です。
・凝縮器は、高温高圧の冷媒ガスから熱を捨てて（冷却水や外気へ放熱して）液にする機器です。
・膨張弁は、凝縮器で液になった冷媒の圧力を下げ、低温低圧の状態にする機器です。

覚え方のポイント
「圧縮→凝縮（熱を捨てる）→膨張（圧力を下げる）→蒸発（熱を奪う）」。冷やす仕事をするのは蒸発器です。

解説
冷却塔は、水冷式の冷凍機の凝縮器で温まった冷却水を、大気と接触させて冷やし、再び凝縮器へ戻すための装置です。冷水をつくるのは冷凍機の蒸発器で、冷却塔は凝縮器側の熱を捨てる役割を担っています。

他の選択肢が正しい理由
・冷却水の一部を蒸発させ、その蒸発潜熱で残りの水を冷やすのが冷却塔の原理です。
・蒸発や、風で水滴が飛ばされる飛散（キャリーオーバー）で水が減るため、補給水が必要です。
・水が蒸発すると、水中の不純物が濃くなるため、一部の水を排出（ブロー）して濃縮を防ぎます。

覚え方のポイント
「冷却塔＝凝縮器の熱を捨てる装置」。補給水は「蒸発・飛散・ブロー」の3つの減少分を補います。

解説
貫流ボイラは、細い管の中を通る水を一気に加熱して蒸気にするボイラで、保有水量がとても少ないため、起動から蒸気が出るまでの時間が短いのが特長です。その反面、負荷の変動に対しては、保有水量の多いボイラほど余裕がありません。

他の選択肢が正しい理由
・鋳鉄製ボイラは、鋳鉄製のセクションを組み合わせてつくるため、分割して搬入でき、既存の建物の機械室への搬入に向いています。
・炉筒煙管ボイラは、胴の中に多くの水を保有しているので、負荷の変動に強いボイラです。
・ボイラは、燃料の燃焼熱などで水を加熱し、蒸気や温水をつくる装置です。

覚え方のポイント
「貫流＝保有水量少ない・起動が速い」「炉筒煙管＝保有水量多い・負荷変動に強い」「鋳鉄製＝分割搬入できる」。

解説
温水暖房は、配管や放熱器の中に多くの水を保有しているため、その水を温めるのに時間がかかり、予熱に要する時間は蒸気暖房より長くなります。その分、運転を止めた後も余熱が長く残るという特徴があります。

他の選択肢が正しい理由
・温水の温度を変えることで放熱量を調整できるので、蒸気暖房より温度の制御がしやすい方式です。
・水は温度が上がると膨張するので、その膨張分を吸収するために膨張タンクを設けます。
・開放式膨張タンクは、配管内が負圧にならないよう、配管系の最も高い位置より上に設けます。

覚え方のポイント
「温水暖房＝立ち上がりは遅いが、温度調整しやすく、余熱が長い」「蒸気暖房＝立ち上がりが速いが、温度調整しにくい」。

解説
蒸気暖房では、放熱器で蒸気が熱を放出すると凝縮して水（凝縮水・ドレン）になります。蒸気トラップは、この凝縮水や空気だけを排出し、まだ熱を持っている蒸気は通さずにとどめておく装置です。これにより、蒸気の熱を無駄なく利用できます。

他の選択肢が誤りである理由
・蒸気トラップは圧力を上げる装置ではありません。
・蒸気を外へ排出すると熱が無駄になります。蒸気トラップは蒸気を通さないための装置です。
・水の膨張を吸収するのは、温水暖房の膨張タンクの役割です。

覚え方のポイント
「蒸気トラップ＝水は通す、蒸気は通さない」。排水トラップ（封水で臭気を止める）とは別物なので混同しないようにしましょう。

解説
床暖房などの放射暖房は、床や壁などの表面を暖め、主に放射によって人を暖める方式です。温風暖房のように暖かい空気が天井付近にたまることが少ないため、室内の上下の温度差が小さく、足元から暖かい快適な暖房になります。

他の選択肢が誤りである理由
・温風で急速に暖めるのは温風暖房です。床暖房は床の温度を上げるのに時間がかかり、立ち上がりは遅くなります。
・床暖房は床から暖めるので、天井の高い空間でも床付近（人のいる所）を暖めやすい方式です。
・室内の空気を強く動かさないので、ほこりが舞いにくい方式です。

覚え方のポイント
「放射暖房＝上下温度差が小さい・気流が少ない・立ち上がりは遅い」。温風暖房と正反対の特徴になります。

解説
蓄熱槽は、夜間などに冷水や氷、温水をつくってためておき、昼間の冷暖房に使うための水槽です。ためている間にも周囲との温度差によって熱が出入りする（熱損失が生じる）ため、蓄熱槽には断熱を施す必要があります。

他の選択肢が正しい理由
・夜間に熱をつくってため、昼間に取り出して冷暖房に使います。
・昼間のピークの負荷の一部を蓄えた熱でまかなえるので、熱源機器の容量を小さくできます。
・電力の使用を夜間へ移す（ピークシフト）ことで、昼間の電力需要を抑えられます。

覚え方のポイント
蓄熱槽の長所は「熱源機器の小型化」「ピークシフト」「熱源の効率運転」。短所は「熱損失」「水槽のスペース」です。

解説
空気熱源ヒートポンプの暖房運転では、室外機の熱交換器を蒸発器として働かせ、外気から熱を吸収します。外気温度が低いと熱交換器の表面温度が0℃を下回り、霜が付いて熱の吸収が妨げられるため、一時的に運転を切り換えて霜を溶かす除霜（デフロスト）運転が必要になります。

他の選択肢が誤りである理由
・外気温度が下がるほど外気から熱をくみ上げにくくなり、暖房能力は小さくなります。
・冷房運転では、室外機は凝縮器として働き、外気へ熱を放出しています。
・暖房運転では、室内機の熱交換器は凝縮器として働き、室内へ熱を放出します。

覚え方のポイント
暖房時は「室外機＝蒸発器（熱を吸う）・室内機＝凝縮器（熱を出す）」。寒いほど能力が落ち、霜取りが必要になります。

解説
温水暖房の温水の温度は一般に80℃程度以下で、100℃を超える蒸気を使う蒸気暖房より放熱器の表面温度は低くなります。そのため、温水暖房の方がやけどの危険が少なく、穏やかな暖かさが得られます。

他の選択肢が正しい理由
・温風暖房は、暖めた空気を吹き出すので立ち上がりは早いですが、暖かい空気が上にたまり、上下の温度差が生じやすい方式です。
・蒸気暖房は、蒸気が水に変わるときに放出する凝縮潜熱を利用して暖房します。
・放射暖房は、床や天井などからの放射で人体を直接暖めます。

覚え方のポイント
放熱器の表面温度は「蒸気暖房＞温水暖房」。蒸気暖房は熱いので、放熱器にカバーを付けるなどのやけど対策が必要です。