学科Ⅱ（環境・設備）
一級建築士 令和7年度 学科Ⅱ（環境・設備） 問13
問題・正答・学習用解説
問題
空気調和設備に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。選択肢
正答と解説
正答：（3）
正答の考え方
正解は（3）です。外気冷房に利用しやすいのは、室内空気よりエンタルピーの低い外気です。「高い場合」という大小関係が逆です。エンタルピーは、この問題では空気の温度と水蒸気を含めた熱の持ち分を示す量として考えます。
事務所では、涼しい季節でも人・照明・パソコンなどの発熱があるため、室内を冷やしたいことがあります。そのとき外の空気が十分に低い熱量なら、冷凍機で空気を冷やす代わりに、その外気を取り入れて室内の熱を運び出せます。これが外気冷房です。反対に、室内より多くの熱を持つ外気を入れれば、冷やすべき熱を増やしてしまいます。
ここで温度だけで判断しないことも大切です。外が少し涼しくても、とても湿っていれば、持ち込んだ水蒸気を除くための負担が増えます。温度による顕熱だけでなく湿気による潜熱まで見るために、エンタルピーを比較するのです。本肢は、エネルギーの差があること自体を冷房に使えるとしていますが、熱を減らす向きの差かどうかを確認する必要があります。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）適当です。ヒートポンプは、電力を使って低温側から高温側へ熱を移す装置です。温度差が大きいほど、熱を押し上げるための仕事が増える傾向があります。井水は地中の影響で年間の温度変化が外気より小さく、夏は暑い外気より低温の放熱先、冬は寒い外気より高温の採熱源になりやすいため、効率COPが高くなります。水を使えば無条件に高効率という意味ではなく、熱源温度が有利になる理由を述べたものです。揚水ポンプの動力なども含め、設備全体の効率は別に検討します。
選択肢2
（2）適当です。冷却塔フリークーリングは、寒い外気を使って冷却塔で水を冷やし、その冷水を空調に利用する方法です。外気が十分低温なら、冷凍機の圧縮機で熱をくみ上げる工程を止められるため、電力を減らせます。外気を直接室内へ入れる外気冷房とは違い、水を介して冷やす方法です。「フリー」は電気を全く使わない意味ではなく、冷却塔の送風機や循環ポンプは必要です。冷水に必要な温度と、外気の湿球温度などの条件が合うときに使います。
選択肢3
（3）不適当です。外気のエンタルピーが高ければ、その空気を取り込むことで室内へ持ち込む熱が増え、冷房や除湿の負担を増やします。外気冷房では、原則として室内より低いエンタルピーの外気を利用する方向です。例えば蒸し暑い雨の日には、外気温が少し低くても水蒸気が多く、必ずしも冷房に有利ではありません。エンタルピーを比べるのは、温度と湿気を合わせて損得を判断するためです。単に内外の差が大きいことではなく、どちらが少ない熱を持つかを見ます。
選択肢4
（4）適当です。ナイトパージは、夜の涼しい空気を建物に通して、昼間に床や壁などへ蓄えられた熱を逃がす方法です。翌朝、空調を始める時点で建物がすでに冷えていれば、取り除く熱を減らせます。夜間に人がいない建物では、昼間なら寒く感じるほどの低い外気温まで利用しやすくなります。翌日の冷房負荷を前の夜に減らすという時間の使い方が要点です。ただし外気の湿気、結露、降雨、騒音なども考慮し、いつでも窓を開け放てばよいという意味ではありません。
周辺知識
省エネルギーの方法は、熱を「少ない仕事で移す」「自然に冷たいものへ捨てる」「必要になる前に逃がす」の三つで整理できます。井水熱源ヒートポンプは有利な熱源温度で仕事を減らし、フリークーリングは冷たい外気で冷水を作り、ナイトパージは夜のうちに建物の熱を放出します。外気冷房は、冷房に適した外気を室内へ直接導入する方法です。
COPは、得られる冷房・暖房能力を投入するエネルギーで割った値です。例えば電力1kWで室内から4kWの熱を取り除くなら、冷房COPは4です。電気から4倍のエネルギーを無から作るのではなく、電力を使って周囲との間で熱を運んでいます。
湿り空気のエンタルピーは、乾き空気1kg当たりの熱量として などで表します。DAは乾き空気です。同じ温度でも、水蒸気が多い空気の方がエンタルピーは高くなります。温度計だけでは湿気に伴う冷房負荷が分からないため、空気線図や湿度も用いて判断します。省エネ手法の名称を覚えるだけでなく、どこからどこへ熱が流れ、何の機械仕事を減らせるかを説明できるようにします。