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68 (空気環境の調整 問68)

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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68(空気環境の調整 問68) (訂正依頼・報告はこちら)

熱源方式に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
  • ヒートポンプ方式は、1台で温熱源と冷熱源を兼ねることができる。
  • 蓄熱システムにおける顕熱利用蓄熱体として、氷、無機水和塩類が用いられる。
  • ヒートポンプ方式は、地下水や工場排熱等の未利用エネルギーも活用することができる。
  • 太陽熱を利用した空調熱源システムは、安定的なエネルギー供給が難しい。
  • 吸収式冷凍機+蒸気ボイラ方式は、空調以外に高圧蒸気を使用する用途の建物で用いられることが多い。

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この過去問の解説 (3件)

01

正解は、「蓄熱システムにおける顕熱利用蓄熱体として、氷、無機水和塩類が用いられる。」です。

 

この問題は、熱源方式に関するものです。

空調設備における熱源方式は、エネルギー効率や運用形態に応じて多様な選択肢が存在します。

ヒートポンプや吸収式冷凍機、太陽熱利用などは、それぞれ特性と適用条件が異なります。

蓄熱システムでは、顕熱蓄熱と潜熱蓄熱があり、使用する蓄熱体も区別されます。

顕熱は温度変化による蓄熱であり、氷や水和塩類は潜熱蓄熱体に分類されます。

間違えないように正しく理解しておきましょう。

選択肢1. ヒートポンプ方式は、1台で温熱源と冷熱源を兼ねることができる。

正しいです。ヒートポンプ方式は、冷暖房の両方に対応できる高効率な熱源方式であり、

1台の機器で冷熱源と温熱源を兼ねることが可能です。

冷媒の流れを切り替えることで、冷却と加熱の両方を実現できるため、

設備の省スペース化や運用の柔軟性に優れます。

空調設備の主力方式です。

選択肢2. 蓄熱システムにおける顕熱利用蓄熱体として、氷、無機水和塩類が用いられる。

誤りです。蓄熱システムには「顕熱蓄熱」と「潜熱蓄熱」があり、

顕熱蓄熱は物質の温度変化によって熱を蓄える方式で、

水や岩石、コンクリートなどが用いられます。

一方、氷や無機水和塩類は、物質の相変化(融解・凝固)に伴う潜熱を利用する「潜熱蓄熱体」であり、

顕熱蓄熱体ではありません。

選択肢3. ヒートポンプ方式は、地下水や工場排熱等の未利用エネルギーも活用することができる。

正しいです。ヒートポンプは、空気・水・地中熱などの低温熱源から、

熱を取り出して利用する技術であり、

地下水や工場排熱といった未利用エネルギーの活用にも適しています。

これにより、再生可能エネルギーの利用促進や省エネ効果が期待できます。

地域冷暖房や工場空調などでも導入されています。

選択肢4. 太陽熱を利用した空調熱源システムは、安定的なエネルギー供給が難しい。

正しいです。太陽熱利用システムは、

再生可能エネルギーとして注目されていますが、

天候や季節による日射量の変動が大きく、

安定的な熱供給が難しいという課題があります。

補助熱源との併用や蓄熱技術の導入が必要となる場合も多く、

単独での運用には限界があります。

 

選択肢5. 吸収式冷凍機+蒸気ボイラ方式は、空調以外に高圧蒸気を使用する用途の建物で用いられることが多い。

正しいです。吸収式冷凍機は、熱エネルギー(主に蒸気)を利用して冷却を行う方式であり、

蒸気ボイラと組み合わせて使用されることが多いです。

特に病院、工場、研究施設など、高圧蒸気を空調以外にも利用する建物では、

空調とプロセス熱の両方を賄えるため、

熱の有効活用が可能なこの方式が適しています。

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02

熱源方式は、建築物の空調設備に必要な冷熱や温熱をどのように作り出すかを決める重要な技術です。ヒートポンプ、蓄熱システム、太陽熱利用、吸収式冷凍機などは、それぞれ異なる特徴を持ち、建物の用途やエネルギー事情に応じて採用されます。近年は省エネルギーや未利用エネルギーの活用が重視されており、各熱源方式の原理や特徴を正しく理解することが重要です。本問は、それぞれの方式の基本的な仕組みや蓄熱媒体の種類について理解しているかを確認する問題です。

選択肢1. ヒートポンプ方式は、1台で温熱源と冷熱源を兼ねることができる。

適切です。ヒートポンプは冷媒の流れを切り替えることで、夏は冷房用の冷熱を、冬は暖房用の温熱を同じ機器で供給できます。空気熱源ヒートポンプや水熱源ヒートポンプでは、冷凍サイクルを利用して熱を移動させるため、一台の設備で冷暖房の両方に対応できます。設備の共用化により設置スペースを削減でき、運転効率の向上や保守管理の簡素化にもつながるため、多くの建築物で採用されています。

選択肢2. 蓄熱システムにおける顕熱利用蓄熱体として、氷、無機水和塩類が用いられる。

不適切です。氷や無機水和塩類は、物質が融解や凝固を行う際の潜熱を利用する蓄熱媒体であり、顕熱利用蓄熱体ではありません。顕熱蓄熱では水やコンクリートなど、温度変化によって熱を蓄える物質が使用されます。一方、氷蓄熱や無機水和塩類は相変化時に大きな熱量を蓄えるため、潜熱蓄熱に分類されます。顕熱と潜熱の違いは熱源設備の基本事項であり、代表的な蓄熱媒体を整理して覚えることが重要です。

選択肢3. ヒートポンプ方式は、地下水や工場排熱等の未利用エネルギーも活用することができる。

適切です。ヒートポンプは周囲の低温熱源から熱をくみ上げる技術であり、大気だけでなく地下水、河川水、下水、地中熱、工場排熱などの未利用エネルギーも熱源として利用できます。これらの熱源は年間を通じて温度変動が小さい場合が多く、効率の高い運転が可能です。近年は省エネルギーや二酸化炭素排出量削減の観点から、未利用エネルギーを活用するヒートポンプシステムの導入が進められています。

選択肢4. 太陽熱を利用した空調熱源システムは、安定的なエネルギー供給が難しい。

適切です。太陽熱利用システムは太陽から得られる熱エネルギーを利用するため、天候や季節、昼夜の影響を大きく受けます。曇天や雨天時には集熱量が低下し、夜間には熱を得ることができません。そのため、単独で安定した熱供給を行うことは難しく、蓄熱槽や補助ボイラ、他の熱源設備との併用が一般的です。再生可能エネルギーとして環境負荷は小さいものの、供給の安定性には課題があります。

選択肢5. 吸収式冷凍機+蒸気ボイラ方式は、空調以外に高圧蒸気を使用する用途の建物で用いられることが多い。

適切です。吸収式冷凍機は蒸気や温水などの熱エネルギーを利用して冷水を製造する設備です。病院や工場など、滅菌設備や生産設備などで高圧蒸気を必要とする建物では、蒸気ボイラを空調と他用途で共用できるため効率的です。既に蒸気供給設備が整っている建物では、ボイラの熱を有効利用できることから吸収式冷凍機が採用されることが多く、大規模施設でも広く利用されています。

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03

この問題で覚えておくポイントは以下の通りです。蓄熱には「顕熱蓄熱」と「潜熱蓄熱」の2種類があります。顕熱蓄熱は水や岩のように温度変化そのものにエネルギーを蓄えるもの、潜熱蓄熱は氷や無機水和塩類のように融解・凝固などの相変化にともなう熱(潜熱)にエネルギーを蓄えるものです。この区別が誤りの核心です。

選択肢1. ヒートポンプ方式は、1台で温熱源と冷熱源を兼ねることができる。

正しいです。
ヒートポンプは冷媒サイクルの向きを切り替えることで、冷房(冷熱源)と暖房(温熱源)の両方に利用できます。

選択肢2. 蓄熱システムにおける顕熱利用蓄熱体として、氷、無機水和塩類が用いられる。

誤りです。
氷や無機水和塩類は、融解・凝固時の相変化に伴う大きな潜熱を利用する「潜熱蓄熱体」です。顕熱蓄熱体には水・岩・コンクリートなどが使われます。
 

選択肢3. ヒートポンプ方式は、地下水や工場排熱等の未利用エネルギーも活用することができる。

正しいです。
地下水・河川水・排熱などの低温熱源からも熱を汲み上げられるのがヒートポンプの利点です。
 

選択肢4. 太陽熱を利用した空調熱源システムは、安定的なエネルギー供給が難しい。

正しいです。
太陽熱は天候や時間帯に左右されるため、安定した供給が難しく、補助熱源との併用が一般的です。

 

選択肢5. 吸収式冷凍機+蒸気ボイラ方式は、空調以外に高圧蒸気を使用する用途の建物で用いられることが多い。

正しいです。
病院や工場など高圧蒸気を多用する施設では、空調と蒸気供給を兼ねられるこの方式が採用されます。
 

まとめ

「顕熱蓄熱 = 水や岩(温度変化)」「潜熱蓄熱 = 氷や無機水和塩類(相変化)」という対比を確実に覚えましょう。氷蓄熱はピーク電力を夜間にシフトする効果もあり、省エネの観点からもよく出題されます。
 

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