空調設備の全体像と基本用語の一問一答

解説
空気調和（空調）は、室内の空気を目的に合った状態に保つことで、その対象は一般に温度・湿度・気流・清浄度の4つとされます。
照度は照明設備で確保する明るさの指標で、空気の状態ではないため空調の4要素には含まれません。
空調の設計や試運転では、この4要素がそれぞれ所定の値に収まっているかを測定して確かめます。

他の選択肢が正しい理由
・温度は、冷房・暖房で調整する最も基本的な要素です。
・湿度は、加湿・除湿で調整する要素で、快適性や結露防止に関わります。
・清浄度は、エアフィルタや外気の取入れで粉じんや二酸化炭素を減らして保つ要素です。

覚え方のポイント
「温度・湿度・気流・清浄度」の4つ。気流（室内の風の速さ）も要素に入ることを忘れやすいので注意します。

解説
各室に置いたパッケージ形空調機などが、冷媒を使ってそれぞれ冷暖房するのは「個別方式」の説明です。中央式ではありません。
中央式は、機械室の冷凍機やボイラなどの熱源機器でまとめて冷水・温水をつくり、配管で空調機やファンコイルユニットへ送る方式です。大規模な建物で、熱源をまとめて効率よく運転できることが特徴です。

他の選択肢が正しい理由
・熱源機器で冷水や温水をつくり、配管で各階の空調機へ送るのは、中央式の基本的な仕組みです。
・熱源機器が機械室などに集まるため、運転の監視や保守点検を1か所に集約しやすくなります。
・空調機で温度や湿度を整えた空気をダクトで各室へ送る方式（単一ダクト方式など）は、中央式の代表的な形です。

覚え方のポイント
「中央式＝熱源を1か所に集めて冷温水で運ぶ」「個別方式＝機器ごとに冷媒で冷暖房する」。本試験では両者の長所と短所の比較がよく問われます。

解説
一般的な空調用の冷水は、冷凍機から往き（送り）約7℃で送られ、空調機のコイルで熱を受け取って還り約12℃で戻る、という温度差5℃程度の使い方が標準的です。
近年は、温度差を大きく取って流量を減らし、ポンプの動力を小さくする大温度差送水も採用されています。

他の選択肢が誤りである理由
・往き1℃・還り3℃程度では、配管や機器の結露・凍結の危険が大きく、一般の空調用冷水の温度ではありません。氷蓄熱などの特殊な場合を除きます。
・往き20℃・還り25℃程度では、空気を露点以下に冷やせないため、除湿を伴う冷房に使えません。
・往き45℃・還り40℃程度は、暖房用の温水に近い温度帯で、冷水ではありません。

覚え方のポイント
冷水は「7℃往き・12℃還り（温度差5℃）」が基準。温度差を大きくするほど同じ熱量を少ない流量で運べる、という関係もあわせて覚えます。

解説
エアハンドリングユニットは、空気をきれいにし（エアフィルタ）、冷やしたり温めたりし（冷温水コイル）、湿度を整え（加湿器）、ダクトへ送り出す（送風機）ための機器を1つのケーシングにまとめた装置です。
冷却塔は、冷凍機が冷水をつくるときに出る熱を屋外の空気に捨てるための機器で、ふつう屋上などに単独で設置されます。空調機の中には組み込みません。

他の選択肢が正しい理由
・エアフィルタは、外気や還気の粉じんを取り除くために空調機の入口側に組み込まれます。
・冷温水コイルは、配管で送られてきた冷水・温水と空気の間で熱を交換する部分です。
・送風機は、空調機で処理した空気をダクトを通して各室へ送り出します。

覚え方のポイント
空調機の中の並びは「フィルタ→コイル→加湿器→送風機」。冷却塔・冷凍機・ボイラは熱源側の機器で、空調機とは別に置かれます。

解説
水冷式の冷凍機は、室内から集めた熱を凝縮器で冷却水に移します。温まった冷却水は冷却塔へ送られ、水の一部が蒸発するときに周囲の熱を奪う作用（蒸発冷却）で冷やされて、再び凝縮器へ戻ります。
つまり冷却塔は、建物から集めた熱を最終的に大気へ捨てる出口の役割を持つ機器です。

他の選択肢が誤りである理由
・室内から戻る空気（還気）を冷やして送り返すのは、空調機やファンコイルユニットの役割です。
・給湯用の水を加熱するのは、ボイラや給湯器、ヒートポンプ給湯機などの加熱装置の役割です。
・空気中の粉じんを取り除くのはエアフィルタの役割で、冷却塔は空気を浄化する装置ではありません。

覚え方のポイント
熱の流れは「室内→空調機→冷水→冷凍機→冷却水→冷却塔→大気」。冷却塔は水が蒸発するため、補給水やレジオネラ属菌対策の水質管理が必要になる点もよく問われます。

解説
EA は Exhaust Air の略で「排気」を表します。給気は SA（Supply Air）です。
設計図書のダクト系統図では、これらの略号で空気の流れを示すため、図を読むうえで必ず覚えておく必要があります。

他の選択肢が正しい理由
・OA は Outdoor Air の略で、屋外から取り入れる外気です。
・RA は Return Air の略で、室内から空調機へ戻ってくる還気です。
・SA は Supply Air の略で、空調機から室内へ吹き出す給気です。

覚え方のポイント
「外から入る OA、部屋から戻る RA、部屋へ送る SA、外へ捨てる EA」。還気の一部を外へ捨てる空気を指して EA と書くことも覚えておきます。

解説
顕熱比（SHF：Sensible Heat Factor）は、空気の状態を変えるのに必要な全熱量（顕熱＋潜熱）のうち、顕熱が占める割合です。
SHF＝顕熱÷（顕熱＋潜熱）で、0から1の値をとります。人が多く水蒸気の発生が多い部屋ほど潜熱が大きくなり、SHFは小さくなります。
空気線図では、吹出し空気の状態を決める線（状態変化の傾き）を求めるのに使います。

他の選択肢が誤りである理由
・潜熱量を顕熱量で割った値は、顕熱比の定義ではありません。
・冷凍機の入力に対する冷凍能力の比は、成績係数（COP）です。
・外気量と還気量の割合は外気率に関わる値で、SHFとは関係ありません。

覚え方のポイント
SHF＝顕熱÷全熱。「分母は全熱（顕熱＋潜熱）」を押さえ、潜熱が増えるとSHFが小さくなる向きを覚えておきます。

解説
成績係数（COP：Coefficient Of Performance）は、冷凍機が得た冷凍能力（冷やす熱量）を、そのために加えた入力（電動機の動力など）で割った値です。
同じ冷凍能力を少ない入力で得られるほどCOPは大きくなり、エネルギー効率の良い機器といえます。
ヒートポンプで暖房するときは、加熱能力を入力で割った値を暖房のCOPとして扱います。

他の選択肢が誤りである理由
・入力を冷凍能力で割ると定義の逆数になり、大きいほど効率が悪いことになってしまいます。
・運転時間の合計はCOPとは関係のない、運転の記録上の数値です。
・冷媒の充塡量は機器の仕様の1つで、COPの定義には使いません。

覚え方のポイント
「COP＝得られた熱÷加えた入力」。加熱能力＝冷凍能力＋入力なので、同じ運転条件なら暖房のCOPは冷房のCOPより理論上1だけ大きくなる、という関係も頻出です。

解説
ヒートポンプは、冷凍サイクルを使って低い温度の所から熱をくみ上げ、高い温度の所へ運ぶ装置です。
暖房のときは、屋外の空気などから熱を奪い、室内側の熱交換器を凝縮器として働かせて、冷媒が凝縮するときに出す熱で室内を温めます。
四方弁で冷媒の流れる向きを切り替えることで、同じ機器で冷房と暖房の両方ができます。

他の選択肢が誤りである理由
・燃料を燃やした熱で暖房するのは、ボイラや燃焼式の暖房機です。ヒートポンプは電動機の力などで熱をくみ上げます。
・暖房時は、室内側の熱交換器で冷媒が凝縮して熱を出します。室内側で蒸発して熱を奪うのは冷房時です。
・四方弁で流れを切り替えるため、冷房にも暖房にも使えます。

覚え方のポイント
「冷房＝室内で蒸発（熱を奪う）」「暖房＝室内で凝縮（熱を出す）」。室内側の熱交換器の役割が冷暖房で入れ替わることを押さえます。

解説
蒸気圧縮式冷凍サイクルでは、冷媒が次の順に回ります。
①圧縮機で冷媒ガスを圧縮して高温・高圧にする→②凝縮器で熱を放出して液体にする→③膨張弁で圧力を下げて低温・低圧にする→④蒸発器で周囲から熱を奪って蒸発し、ガスとなって圧縮機に戻る。
冷房の効果（冷水や空気を冷やす）は、④の蒸発器で得られます。

他の選択肢が誤りである理由
・圧縮機の直後に蒸発器が来る順序では、高温・高圧のガスを蒸発させることになり、サイクルが成り立ちません。
・膨張弁は凝縮器で液化した冷媒の圧力を下げる機器なので、凝縮器より前に置くことはありません。
・凝縮器の次に蒸発器を置き、その後に膨張弁を置く順序では、圧力を下げないまま蒸発させることになり誤りです。

覚え方のポイント
「圧縮→凝縮→膨張→蒸発」の頭文字をとって「あ・ぎょう・ぼう・じょう」。高圧側（圧縮機出口〜膨張弁入口）と低圧側（膨張弁出口〜圧縮機入口）の区別も問われます。