出典：建築物衛生管理技術者試験令和5年度(2023年)｜空気環境の調整第63問
問題
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。
(1) 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。
(2) 冷房時の室内熱負荷における顕熱比（SHF）が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なる。
(3) 暖房時に水噴霧加湿を用いる場合、給気温度は加湿前の温水コイルの出口温度と等しくなる。
(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。
(5) 冷水コイルによる冷却除湿では、バイパス空気によりコイル出口における空気の相対湿度は100%とならない。
ビル管過去問｜湿り空気線図｜加熱・加湿・冷却除湿・外気還気混合の基本操作を解説
この問題は、湿り空気線図上で空気がどのように変化するかを正しく読み取れるかを問う問題です。 単純加熱では絶対湿度が変わらないこと、外気と還気の混合点は両者を結ぶ直線上にあること、冷却除湿ではバイパスの影響でコイル出口の相対湿度が必ずしも100％にならないことなど、空調の基本操作が理解できているかがポイントです。 正答は(3)です。 水噴霧加湿は一般に断熱加湿として扱われ、加湿の過程で空気の顕熱が水の蒸発に使われるため、空気温度は低下します。 そのため、給気温度が加湿前の温水コイル出口温度と等しくなる、という記述は成り立ちません。
(1) 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。温水コイルは空気に熱を与えて温度を上げる装置ですが、通常は水蒸気を直接加えるわけではありません。 そのため、空気中に含まれる水蒸気量そのものは変わらず、絶対湿度は一定のままです。 湿り空気線図では、単純加熱は絶対湿度一定で乾球温度だけが上昇する移動として表されます。 つまり、状態点は右方向へ水平に移動するイメージです。 この操作は湿り空気線図の最も基本的な読み方の一つなので、確実に押さえておきたいところです。
(2) 冷房時の室内熱負荷における顕熱比（SHF）が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なる。
適切です。顕熱比とは、全熱負荷のうち顕熱負荷が占める割合のことです。 SHFが0.8ということは、顕熱だけでなく潜熱も存在しており、室内では温度だけでなく湿気の処理も必要であることを示しています。 冷房時に潜熱負荷があるなら、吹出し空気は室内の湿気を取り除ける状態でなければなりません。 そのため、吹出し空気の絶対湿度は室内空気より低くなる必要があります。 もし吹出し空気の絶対湿度が室内空気と同じか高ければ、除湿ができず、潜熱負荷に対応できません。 この選択肢は、顕熱比が1ではない以上、除湿を伴う冷房になるという基本を理解しているかを問う内容です。
(3) 暖房時に水噴霧加湿を用いる場合、給気温度は加湿前の温水コイルの出口温度と等しくなる。
不適切です。水噴霧加湿は、空気中に水を霧状にして散布し、その水が蒸発することで加湿する方法です。 このとき、水の蒸発には熱が必要です。 その熱は主として空気が持っている顕熱から使われるため、空気の温度は下がります。 したがって、加湿後の給気温度は、加湿前の温水コイル出口温度より低くなるのが一般的です。 湿り空気線図では、水噴霧加湿はほぼ等エンタルピーの変化として表され、乾球温度が下がり、絶対湿度が上がる方向に移動します。 この選択肢は、加湿すると温度もそのまま保たれるように感じてしまう受験者を狙ったひっかけです。 実際には、水を蒸発させるために熱が使われるので、温度は維持されません。
(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。異なる2つの空気を混合すると、その混合空気の状態点は、湿り空気線図上で2つの状態点を結んだ直線上に現れます。 これは熱と水蒸気量の収支に基づく基本原理です。 また、混合点がその直線上のどこに来るかは、還気量と外気量の比率で決まります。 たとえば、還気の割合が大きければ混合点は還気側に寄り、外気の割合が大きければ外気側に寄ります。 この知識は外気導入量や混合空気条件を考える問題で頻出ですので、線図上で直線になることと、位置が混合比で決まることを一緒に覚えるのが大切です。
(5) 冷水コイルによる冷却除湿では、バイパス空気によりコイル出口における空気の相対湿度は100%とならない。
適切です。冷却除湿では、空気が冷水コイルに接して冷やされ、露点以下になると水分が凝縮して除湿が起こります。 理想的には、コイル表面に十分接した空気は飽和状態に近づくため、相対湿度100％に近い状態になります。 しかし、実際のコイルでは通過する空気のすべてが完全にコイル表面と十分に熱交換するわけではありません。 一部の空気は十分に冷却されずに通過し、これをバイパス空気と考えます。 その結果、コイルで飽和に近づいた空気と、十分に冷えなかった空気が混ざるため、実際のコイル出口空気の相対湿度は100％未満になることが多いです。 この考え方はバイパスファクタの理解にもつながる重要な内容です。
この問題で覚えるポイント
湿り空気線図では、どの操作で何が変わり、何が変わらないかを整理して覚えることが重要です。 単純加熱は乾球温度だけが上がり、絶対湿度は変わりません。 加湿にはいくつか種類がありますが、水噴霧加湿は代表的な断熱加湿であり、絶対湿度は増える一方で乾球温度は下がります。 蒸気加湿のように外部から熱を伴って水蒸気を加える方式とは動きが異なるため、区別して覚える必要があります。 冷却除湿では、乾球温度が下がるだけでなく、露点以下になると水分が凝縮して絶対湿度も下がります。 ただし実機ではバイパスの影響があるため、出口空気が理想的な飽和状態そのものになるとは限りません。 また、外気と還気の混合は、湿り空気線図上では2点を結ぶ直線上で表され、混合比によって位置が決まります。 さらに、顕熱比は冷房で除湿が必要かどうかを考える重要な指標です。 顕熱比が1より小さいなら潜熱負荷があるため、吹出し空気は室内空気よりも低い絶対湿度である必要があります。 このように、操作の名称だけでなく、温度、絶対湿度、相対湿度、エンタルピーのどれがどう動くかを関連づけて理解すると、同テーマの問題に強くなります。
ひっかけポイント
この問題のひっかけは、加熱、加湿、冷却、混合という言葉の印象だけで判断すると誤りやすいところにあります。 特に加湿という言葉を見ると、湿度が上がることだけに意識が向き、温度変化まで考えないまま正しいと判断してしまいがちです。 しかし、水噴霧加湿では水の蒸発に熱が必要なので、空気温度は下がります。 ここで、蒸気加湿と水噴霧加湿を混同すると誤答につながります。 また、冷却除湿ではコイル表面に接した空気だけを理想的に考えると相対湿度100％と思い込みやすいですが、実際にはバイパス空気があるため、装置出口全体で見ると100％とは限りません。 さらに、混合空気についても、感覚的に中間的な状態になると覚えるだけでは不十分で、湿り空気線図上では必ず2点を結ぶ直線上になるという図上の原則を押さえる必要があります。 試験では、このように一部だけ正しい知識を使って全体を正しいように見せる出題がよくあります。 操作ごとに、温度、絶対湿度、相対湿度、エンタルピーがどう変わるかまでセットで判断する習慣をつけることが、ひっかけを見抜く近道です。
