建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士) 過去問
第51回(令和3年度(2021年))
問46 (空気環境の調整 問46)

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問題

建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士)試験 第51回(令和3年度(2021年)) 問46(空気環境の調整 問46) (訂正依頼・報告はこちら)

下に示す湿り空気線図に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
問題文の画像
  • 乾球温度14°C、相対湿度80%の空気を加熱コイルで25°Cに温めると相対湿度は約40%となる。
  • 乾球温度10°C、相対湿度80%の空気は、乾球温度22°C、相対湿度30%の空気より絶対湿度が高い。
  • 乾球温度22°C、相対湿度60%の空気が表面温度15°Cの窓ガラスに触れると結露する。
  • 乾球温度19°Cの空気が含むことのできる最大の水蒸気量は、0.010kg/kg(DA)より大きい。
  • 露点温度10°Cの空気は、乾球温度29°Cにおいて約30%の相対湿度となる。

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この過去問の解説 (2件)

01

結露しないため「乾球温度22°C、相対湿度60%の空気が表面温度15°Cの窓ガラスに触れると結露する。」が不適当です。

選択肢1. 乾球温度14°C、相対湿度80%の空気を加熱コイルで25°Cに温めると相対湿度は約40%となる。

加熱中は水蒸気量が変わらないので、25 °Cでの RH は

1.28 kPa/3.17 kPa≈40

ほぼ計算通りです。

選択肢2. 乾球温度10°C、相対湿度80%の空気は、乾球温度22°C、相対湿度30%の空気より絶対湿度が高い。

水蒸気分圧が 0.98 kPa と 0.79 kPa で、10 °C側の方が多く含水しています。

選択肢3. 乾球温度22°C、相対湿度60%の空気が表面温度15°Cの窓ガラスに触れると結露する。

空気が結露するかどうかは、その空気の露点温度(結露が始まる温度)と、触れる面の温度を比べて判断します。

22 °C・60 %の空気の水蒸気分圧は

2.64 kPa(飽和)×0.60=1.58 kPa

この水蒸気分圧に対応する露点温度は約 14 °C です。

窓ガラスは 15 °C と露点より 1 °C 高いため、水蒸気は凝結せず結露は起こりません。

選択肢4. 乾球温度19°Cの空気が含むことのできる最大の水蒸気量は、0.010kg/kg(DA)より大きい。

19 °C飽和時の比湿は約 0.014 kg/kg(DA) で、条件を満たします。

選択肢5. 露点温度10°Cの空気は、乾球温度29°Cにおいて約30%の相対湿度となる。

露点10 °Cの水蒸気分圧 1.23 kPa を 29 °C飽和 4.0 kPa で割ると

1.23/4.0≈0.31(=31

ほぼ30 %です。

まとめ

結露判定は「面温度 ≦ 露点温度」。

22 °C・60 %の露点は約14 °Cなので、15 °Cの窓では結露しません

他の選択肢は湿り空気線図の計算結果と整合します。

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02

正解は、「乾球温度22°C、相対湿度60%の空気が表面温度15°Cの窓ガラスに触れると結露する。」です。

この問題は、湿り空気線図を用いた、乾球温度・相対湿度・絶対湿度・露点温度の関係に関するものです。

湿り空気線図では、乾球温度と相対湿度から絶対湿度が決まり、

その絶対湿度に対応する飽和曲線上の温度が露点温度になります。

結露が起こるのは、接触する物体の表面温度が、その空気の露点温度より低いときです。

加熱による相対湿度の変化、温度の違う空気同士の絶対湿度比較、

露点と結露条件、飽和水蒸気量の大小関係、露点一定での温度変化に伴う相対湿度変化、

が読み取りのポイントです。

選択肢1. 乾球温度14°C、相対湿度80%の空気を加熱コイルで25°Cに温めると相対湿度は約40%となる。

正しいです。乾球温度14°C、相対湿度80%の点を湿り空気線図上でとると、

絶対湿度は約0.008kg/kg(DA)付近になります。

この空気を加熱コイルで25°Cまで「加熱のみ」すると、絶対湿度は変わらず、

乾球温度だけが右方向に移動します。

25°Cの飽和水蒸気量は約0.020kg/kg(DA)程度なので、

相対湿度は 0.008 ÷ 0.020 ≒ 40% となります。

 

選択肢2. 乾球温度10°C、相対湿度80%の空気は、乾球温度22°C、相対湿度30%の空気より絶対湿度が高い。

正しいです。乾球温度10°C、相対湿度80%の空気の絶対湿度は、

飽和曲線から読み取ると約0.0075kg/kg(DA)の80%、

すなわち約0.006kg/kg(DA)となります。

一方、乾球温度22°C、相対湿度30%の空気は、

22°Cの飽和水蒸気量が約0.016〜0.017kg/kg(DA)なので、

その30%は約0.005kg/kg(DA)前後です。

したがって、温度は低いが相対湿度の高い10°C・80%の空気の方が、

22°C・30%の空気よりも絶対湿度が高くなります。

選択肢3. 乾球温度22°C、相対湿度60%の空気が表面温度15°Cの窓ガラスに触れると結露する。

誤りです。乾球温度22°C、相対湿度60%の空気の絶対湿度は、

湿り空気線図から約0.010kg/kg(DA)弱と読み取れます。

この絶対湿度に対応する飽和曲線上の温度、

すなわち露点温度は約14〜15°C程度です。

結露が起こる条件は、接触する物体の表面温度が、その空気の露点温度より低いときです。

本問では窓ガラスの表面温度が15°Cであり、

露点温度とほぼ同程度か、わずかに露点の方が低い程度です。

一般的な判定としては「露点以下」とは言えず、結露が明確に起こる条件とは言えません。

選択肢4. 乾球温度19°Cの空気が含むことのできる最大の水蒸気量は、0.010kg/kg(DA)より大きい。

正しいです。乾球温度19°Cの空気が含むことのできる、

最大の水蒸気量、すなわち19°Cの飽和水蒸気量は、

湿り空気線図上で飽和曲線(相対湿度100%線)と、

19°Cの縦線の交点から読み取ります。

この値はおおよそ0.013kg/kg(DA)前後であり、

0.010kg/kg(DA)より明らかに大きい値です。

選択肢5. 露点温度10°Cの空気は、乾球温度29°Cにおいて約30%の相対湿度となる。

正しいです。露点温度10°Cの空気とは、

10°Cで飽和しているときの絶対湿度を持つ空気という意味です。

湿り空気線図から10°Cの飽和水蒸気量を読むと、

約0.007〜0.008kg/kg(DA)程度です。

この絶対湿度を保ったまま乾球温度を29°Cまで上げると、

29°Cの飽和水蒸気量は約0.023〜0.024kg/kg(DA)程度なので、

相対湿度は 0.007〜0.008 ÷ 0.023〜0.024 ≒ 30%台前半 となります。

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