建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士) 過去問
第52回(令和4年度(2022年))
問71 (空気環境の調整 問71)

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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52回(令和4年度(2022年)) 問71(空気環境の調整 問71) (訂正依頼・報告はこちら)

空気調和設備に用いられる熱交換器に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
  • 回転型全熱交換器は、仕切り板の伝熱性と透湿性により給排気間の全熱交換を行う。
  • 空気−空気熱交換器は、主に外気負荷の削減に用いられる。
  • 代表的な空気冷却用熱交換器としては、プレートフィン型冷却コイルがある。
  • ヒートパイプは、構造・原理が単純で、熱輸送能力の高い熱交換器である。
  • プレート式水−水熱交換器は、コンパクトで容易に分解洗浄できるという特徴がある。

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この過去問の解説 (2件)

01

回転型全熱交換器は、仕切り板の伝熱性と透湿性により給排気間の全熱交換を行う。
これは不適当です。回転型は、回転する蓄熱体が熱と水分を吸収・放出する仕組みで働きます。固定された仕切り板の透湿で交換するわけではありません。

選択肢1. 回転型全熱交換器は、仕切り板の伝熱性と透湿性により給排気間の全熱交換を行う。

不適当です。 回転型(エンタルピー回収型)は、ハニカム状の蓄熱体が回転し、排気側で熱・水分を一時的に保持→給気側で放出して全熱交換を行います。固定の仕切り板(透湿膜)を隔てて行う方式は、静止形(固定式)全熱交換器の説明です。

選択肢2. 空気−空気熱交換器は、主に外気負荷の削減に用いられる。

適当です。 排気のエネルギーを外気(給気)に移すことで、外気の加熱・加湿/冷却・除湿の負荷を低減します。

選択肢3. 代表的な空気冷却用熱交換器としては、プレートフィン型冷却コイルがある。

適当です。 空調機の冷却コイルは、フィン付き管(プレートフィン)が一般的です。伝熱面積が大きく、空気側の熱交換に適しています。

選択肢4. ヒートパイプは、構造・原理が単純で、熱輸送能力の高い熱交換器である。

適当です。 パイプ内の作動液の蒸発・凝縮受動的に大きな熱流を運べます。可動部がなくシンプルです。

選択肢5. プレート式水−水熱交換器は、コンパクトで容易に分解洗浄できるという特徴がある。

適当です。 ガスケット式プレート熱交換器高い伝熱性能・小型で、分解してプレートを洗浄しやすい構造です。

まとめ

全熱交換器には回転型と固定式(静止形)があります。

回転型回転する蓄熱体による吸着・放熱で熱と水分をやり取り。

固定式透湿性の仕切り(全熱素子)をはさんで拡散・伝熱
この違いを押さえると、本問の「回転型=仕切り板で透湿」という記述が誤りだと判断できます。

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02

正解は、「回転型全熱交換器は、仕切り板の伝熱性と透湿性により給排気間の全熱交換を行う」です。。

この問題は、空気調和設備で用いられる各種熱交換器の構造、用途と特徴に関するものです。

回転型全熱交換器は、ハニカム状の回転ロータに蓄熱・吸湿性のある材質を用い、

そのロータを給気側と排気側の間で回転させることで、

顕熱と潜熱の両方を移動させる方式です。

仕切り板の伝熱性と透湿性により全熱交換を行います。

外気負荷削減に用いられる空気−空気熱交換器、

プレートフィン型冷却コイル、構造が単純で熱輸送能力の高いヒートパイプ、

コンパクトで分解洗浄が容易なプレート式水−水熱交換器など、いずれも代表的な特徴です。

選択肢1. 回転型全熱交換器は、仕切り板の伝熱性と透湿性により給排気間の全熱交換を行う。

不適当です。

回転型全熱交換器は、円盤状またはドラム状の回転ロータに、

アルミニウムや吸湿性コーティング材などを用いたハニカム構造のマトリックスを形成し、

そのロータを給気側と排気側の間で回転させることにより、顕熱と潜熱の両方を交換する方式です。

排気側でロータが温度と水分を蓄え、回転して給気側に移動した際に、

それらを給気に放出することで全熱交換が行われます。

この方式では、仕切り板という固定的な板を介して熱と水分を移動させるわけではなく、

回転する蓄熱・吸湿体が本体です。

選択肢2. 空気−空気熱交換器は、主に外気負荷の削減に用いられる。

正しいです。

空気−空気熱交換器は、排気と外気の間で顕熱を交換することにより、

外気負荷を低減するために用いられる熱交換器です。

冬期には、暖かい排気の熱を外気に与えて外気温度を引き上げ、加熱負荷を軽減します。

夏期には、冷房された排気の冷熱を外気に与えて外気温度を下げ、冷房負荷を削減します。

これにより、空調機の加熱・冷却コイルの負荷が減り、

熱源設備のエネルギー消費を抑えることができます。

選択肢3. 代表的な空気冷却用熱交換器としては、プレートフィン型冷却コイルがある。

正しいです。

空気調和設備において、空気を冷却・除湿するために最も一般的な熱交換器が、

プレートフィン型冷却コイルです。

これは、銅管などの伝熱管にアルミフィンを多数取り付けた構造で、

管内に冷水や冷媒を流し、管外側を空気が通過することで熱交換を行います。

フィンにより伝熱面積が大きくなり、空気側の熱伝達率も向上するため、

コンパクトで高効率な空気冷却が可能です。

選択肢4. ヒートパイプは、構造・原理が単純で、熱輸送能力の高い熱交換器である。

正しいです。

ヒートパイプは、密閉された管内に少量の作動液を封入し、

内部を減圧することで、液の蒸発・凝縮による潜熱輸送を利用して高い熱輸送能力を実現する熱交換器です。

加熱側(蒸発部)で作動液が蒸発し、その蒸気が管内を移動して冷却側(凝縮部)で凝縮することで、

大量の熱が比較的小さな温度差で移動します。

凝縮した液は毛細管力や重力により蒸発部に戻り、これを繰り返すことで、非常に効率の良い熱輸送が可能となります。

構造は、「密閉管+作動液+ウィック構造」であり、可動部がなく、原理も単純です。

選択肢5. プレート式水−水熱交換器は、コンパクトで容易に分解洗浄できるという特徴がある。

正しいです。

プレート式水−水熱交換器は、薄い金属プレートを多数重ね、

その間に温水・冷水などの流路を交互に形成した構造の熱交換器です。

プレートの表面には波形や突起が設けられており、乱流を促進して伝熱性能を高めています。

プレートを高密度に積層できるため、同じ伝熱量を得るのに必要な設置スペースが小さくて済みます。

また、ガスケット式のプレート熱交換器では、ボルトを緩めてプレート束を開くことで、

プレート一枚一枚を取り外して洗浄することができ、スケールや汚れの除去が容易です。

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