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62 (空気環境の調整 問62)

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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62(空気環境の調整 問62) (訂正依頼・報告はこちら)

空気調和における湿り空気線図上での操作に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
  • 暖房時に水噴霧加湿を用いる場合、温水コイル出口の温度は設計給気温度より高くする必要がある。
  • 冷房時の室内熱負荷における顕熱比SHF=0.8の場合、空調機からの吹出し空気の絶対湿度は室内空気より低くする必要がある。
  • 温水コイル通過後の空気は単純加熱となり、通過前後で絶対湿度は変化しない。
  • 還気と外気の混合状態は、湿り空気線図上において還気と外気の状態点を結んだ直線上に求められる。
  • 冷水コイルによる冷却除湿では、コイル出口における空気の相対湿度は100%となる。

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この過去問の解説 (2件)

01

不適当なのは「冷水コイルによる冷却除湿では、コイル出口における空気の相対湿度は100%となる。」です。
冷却除湿中でも、コイル出口の空気は必ずしも100%(飽和)になりません。一般にコイル表面の空気は飽和しますが、出口空気は飽和空気とバイパス空気の混合となるため、相対湿度は100%未満になることが多いです。

選択肢1. 暖房時に水噴霧加湿を用いる場合、温水コイル出口の温度は設計給気温度より高くする必要がある。

適切です。水噴霧加湿は等エンタルピー加湿(蒸発により温度が下がる)なので、加湿で冷える分を見込んでコイル出口温度を設計給気温度より高めにしておき、加湿後に所定の給気温度へ落とします。

選択肢2. 冷房時の室内熱負荷における顕熱比SHF=0.8の場合、空調機からの吹出し空気の絶対湿度は室内空気より低くする必要がある。

適切です。SHF=0.8は全負荷のうち20%が潜熱なので、室内の湿気を除去する必要があります。したがって吹出し空気の絶対湿度は室内より低くなければ、潜熱を受け持てません。

選択肢3. 温水コイル通過後の空気は単純加熱となり、通過前後で絶対湿度は変化しない。

適切です。温水コイルは加熱のみ水分を加えないため、絶対湿度は一定(湿り空気線図では水平移動)です。

選択肢4. 還気と外気の混合状態は、湿り空気線図上において還気と外気の状態点を結んだ直線上に求められる。

適切です。二点混合は直線上で表され、混合比に応じて質量加重平均の位置に状態点が来ます。

選択肢5. 冷水コイルによる冷却除湿では、コイル出口における空気の相対湿度は100%となる。

不適切です。コイル表面(装置露点=ADP)では飽和しますが、コイルのバイパスファクターが0でない限り、出口空気は飽和空気と未冷却(または不完全冷却)空気の混合になり、相対湿度は100%に達しないのが一般的です(多くは90%前後など)。

まとめ

湿り空気線図の基本は次のとおりです。

加熱(温水コイル)=横移動(絶対湿度一定)

水噴霧加湿=温度低下を伴う等エンタルピー加湿なので、事前に高めに加熱

冷却除湿=ADPで飽和、出口は混合のためRHは必ずしも100%ではない

混合は二点を結ぶ直線上で求めます。
これらを押さえておくと、設問の正誤が線図の「向き」と「位置」で判断しやすくなります。

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02

正解は、「冷水コイルによる冷却除湿では、コイル出口における空気の相対湿度は100%となる。」です。

この問題は、湿り空気線図上での代表的な操作(加熱・加湿・混合・冷却除湿)に関するものです。

暖房時の水噴霧加湿の温水コイル出口の温度、

冷房時の室内熱負荷における顕熱比と空調機からの吹出し空気の絶対湿度との関係、

温水コイル通過後の絶対温度、還気と外気の混合状態の求め方は正しいです。

一方、冷水コイルによる冷却除湿では、

コイル表面温度が露点以下となり、

空気はコイル表面で飽和状態(相対湿度100%)に達しますが、

実際のコイルにはバイパスファクタがあり、

コイル出口空気は必ずしも相対湿度100%にはなりません。

選択肢1. 暖房時に水噴霧加湿を用いる場合、温水コイル出口の温度は設計給気温度より高くする必要がある。

正しいです。水噴霧加湿を行うと、空気は加湿されると同時に、

蒸発潜熱により温度が低下します(等エンタルピーに近い冷却加湿)。

そのため、設計給気温度ちょうどまで温水コイルで加熱してしまうと、

その後の噴霧加湿で温度が下がり、給気温度が不足してしまいます。

したがって、温水コイル出口温度は、

最終的な設計給気温度より高めに設定しておき、

噴霧加湿による温度低下を見込む必要があります。

選択肢2. 冷房時の室内熱負荷における顕熱比SHF=0.8の場合、空調機からの吹出し空気の絶対湿度は室内空気より低くする必要がある。

正しいです。顕熱比SHF=0.8とは、

全熱負荷のうち 80%が顕熱、20%が潜熱 です。

潜熱負荷があるということは、室内で水蒸気が発生しており、

除湿(絶対湿度の低減)が必要です。

室内の水蒸気を除去するには、 

室内空気より絶対湿度の低い吹出し空気を供給しなければなりません。

湿り空気線図上でも、

室内状態点より左側(絶対湿度の小さい側)に、

吹出し状態点が位置する必要があります。

選択肢3. 温水コイル通過後の空気は単純加熱となり、通過前後で絶対湿度は変化しない。

正しいです。温水コイルは、空気に顕熱のみを与える加熱器として働きます。

この場合、空気は温度だけが上昇し、水分の出入りはないため、

絶対湿度は一定のままです。

湿り空気線図上では、絶対湿度一定の縦線に沿って、

右上方向(温度上昇)へ移動する単純加熱線として表されます。

選択肢4. 還気と外気の混合状態は、湿り空気線図上において還気と外気の状態点を結んだ直線上に求められる。

正しいです。還気と外気を混合する場合、

エンタルピー・絶対湿度ともに質量(または体積)比による加重平均で決まります。

湿り空気線図上では、

還気状態点と外気状態点を結んだ直線上のどこかに混合状態点が位置します。

混合比が変われば、その直線上を移動します。

 

選択肢5. 冷水コイルによる冷却除湿では、コイル出口における空気の相対湿度は100%となる。

不適当です。理想的な考え方では、空気が冷水コイル表面温度まで冷却され、

コイル表面で飽和(相対湿度100%)に達するため、

コイル表面の状態点は、相対湿度100%の飽和線上にあります。

しかし、実際のコイルでは、すべての空気がコイル表面に完全に接触するわけではなく、

一部の空気はコイルをバイパスして通過します。

その結果、コイル出口空気は「飽和空気」と「バイパス空気」の混合となり、

相対湿度は100%よりやや低い値(90%前後など)となるのが一般的です。

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