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68問
問題
全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。
(1) 外気負荷の軽減を目的として、空気中の顕熱・潜熱を同時に熱交換する装置である。
(2) 回転型は、ロータの回転に伴って排気の一部が給気側に移行することがある。
(3) 静止型は、回転型よりも目詰まりを起こしにくい。
(4) 静止型の給排気を隔てる仕切り板は、伝熱性と透湿性をもつ材料で構成されている。
(5) 冬期・夏期のいずれも省エネルギー効果が期待できるが、中間期の運転には注意が必要である。
ビル管過去問｜全熱交換器｜顕熱交換・潜熱交換・回転型・静止型の特徴を解説を解説
この問題は、全熱交換器の基本機能と、回転型・静止型それぞれの特徴を正しく整理できているかを問う問題です。全熱交換器は、排気がもつ熱と湿気を外気に受け渡して、空調負荷を減らす省エネルギー機器です。正答は(3)で、静止型は一般に回転型よりも目詰まりしやすい傾向があるため、この記述が最も不適当です。試験では、顕熱と潜熱の違い、回転型の排気混入の可能性、静止型の構造と汚れやすさの違いがよく問われますので、装置の仕組みから理解しておくことが大切です。
(1) 外気負荷の軽減を目的として、空気中の顕熱・潜熱を同時に熱交換する装置である。
適切です。その理由は、全熱交換器は温度差による熱の移動である顕熱と、水分量の差による移動である潜熱の両方を交換する装置だからです。たとえば夏は、室内から排出する比較的冷たく乾いた空気を利用して、外から入る暑く湿った空気の温度と湿度を下げます。逆に冬は、室内から排出する暖かく湿った空気を利用して、外の冷たく乾いた空気を予熱し、必要に応じて加湿負荷も軽減します。このように、全熱交換器は外気処理に伴う冷房負荷や暖房負荷、加湿・除湿負荷を減らすことを目的としています。
(2) 回転型は、ロータの回転に伴って排気の一部が給気側に移行することがある。
適切です。その理由は、回転型全熱交換器は、熱交換ロータを回転させながら給気側と排気側の間で熱と湿気を受け渡す構造になっているためです。ロータの一部は排気側を通過した後に給気側へ移るので、構造上、わずかに排気成分が給気側へ持ち込まれることがあります。これをキャリーオーバーといいます。通常は設計やシールによって抑えますが、完全にゼロにはしにくいため、臭気や汚染物質の混入を避けたい用途では注意が必要です。この特徴は、回転型を理解するうえで重要なポイントです。
(3) 静止型は、回転型よりも目詰まりを起こしにくい。
不適切です。その理由は、静止型全熱交換器は、給気と排気が多数の薄い仕切り板や流路を隔てて通過する構造であり、細かい通路にほこりや汚れがたまりやすいからです。そのため、一般には回転型よりも圧力損失の増加や目詰まりに注意が必要です。特に、フィルタ管理が不十分だと性能低下につながりやすくなります。一方、回転型も汚れないわけではありませんが、問題文のように「静止型の方が目詰まりを起こしにくい」と断定するのは誤りです。静止型は構造が単純で可動部が少ないという長所がありますが、流路の汚れやすさは別の話として押さえておく必要があります。
(4) 静止型の給排気を隔てる仕切り板は、伝熱性と透湿性をもつ材料で構成されている。
適切です。その理由は、静止型全熱交換器では、給気と排気を直接混合させずに、仕切り板を介して熱と湿気を移動させる方式が用いられるからです。顕熱を移すには熱を伝えやすい性質が必要であり、潜熱を移すには水蒸気を通しやすい性質が必要です。そのため、全熱交換を行う静止型では、伝熱性と透湿性を兼ね備えた材料が使われます。もし仕切り板が熱だけを通して水蒸気を通さない材料であれば、それは全熱交換ではなく顕熱交換に近い装置になります。この違いを理解しておくと、顕熱交換器と全熱交換器の見分けにも役立ちます。
(5) 冬期・夏期のいずれも省エネルギー効果が期待できるが、中間期の運転には注意が必要である。
適切です。その理由は、冬と夏は室内外の温度差や湿度差が大きく、熱交換による回収効果が大きいため、省エネルギー効果を得やすいからです。たとえば夏は外気の高温多湿を和らげ、冬は外気の低温低湿を緩和できます。しかし春や秋の中間期は、外気条件が室内条件に近い場合や、場合によっては外気の方が快適な場合もあります。このようなときに全熱交換をそのまま行うと、かえって余分な加熱や加湿、冷却につながることがあります。そのため、中間期にはバイパス運転などを用いて、全熱交換器を通すべきかどうかを適切に判断する必要があります。
この問題で覚えるポイント
全熱交換器とは、排気のもつ顕熱と潜熱を回収して、外気に受け渡すことで空調負荷を減らす装置です。顕熱は温度に関する熱、潜熱は水分に関する熱です。この二つを同時に扱う点が、全熱交換器の本質です。 回転型は、回転するロータに蓄えられた熱と湿気を給気側へ移す方式です。熱交換効率が高く、比較的大風量にも対応しやすい一方で、構造上、排気の一部が給気側へ持ち込まれることがあります。臭気や有害物質の混入を避けたい場所では注意が必要です。 静止型は、給気と排気を固定された仕切り板で隔て、板を通じて熱と湿気を移動させる方式です。可動部が少なく構造が比較的単純ですが、流路が細かく、汚れや目詰まりによって性能が低下しやすい点に注意が必要です。静止型の全熱交換素子には、伝熱性と透湿性の両方が求められます。 試験では、回転型と静止型の違いとして、排気混入の有無、可動部の有無、汚れやすさ、構造上の特徴がよく問われます。また、冬期・夏期は省エネルギー効果が大きいが、中間期は外気条件によっては逆効果になるため、バイパス運転など運用面の知識も重要です。
ひっかけポイント
この問題のひっかけは、静止型の「安全そう」「単純そう」という印象から、目詰まりもしにくいと連想してしまう点にあります。実際には、静止型は細かな流路を通して熱交換するため、ほこりがたまると性能低下や圧力損失の増加が起こりやすく、むしろ目詰まりには注意が必要です。見た目の単純さと、汚れにくさは一致しません。 また、全熱交換器という言葉から、単に温度だけをやり取りする装置だと思ってしまう受験者もいます。しかし、全熱交換は顕熱だけでなく潜熱も対象です。ここを曖昧にすると、顕熱交換器との違いが分からなくなり、仕切り板の透湿性に関する記述を誤って判断しやすくなります。 さらに、回転型については「混ざる」と聞くと全面的に欠点のように感じますが、問題では「移行することがある」と控えめに表現されています。このように、一部だけ正しい表現を使ってくる問題では、完全否定や完全肯定で読まず、実務上起こりうるかどうかで判断することが大切です。 中間期の記述も、日常感覚では「省エネ機器なのだからいつでも有利」と思い込みやすいところです。しかし、設備は条件によって有利不利が変わります。この「一般には正しいが、条件次第で注意が必要」という出題は非常によくあるため、季節や運転条件まで含めて理解する姿勢が得点につながります。
