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69問
問題
冷却塔に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
(1) 開放型冷却塔は通風抵抗が大きいため、密閉型冷却塔よりも大きな送風機動力が必要である。
(2) 密閉型冷却塔は、電算室やクリーンルーム系統用に採用されることが多い。
(3) 開放型冷却塔では冷却水の水質管理、密閉型冷却塔では散布水の水質管理が重要である。
(4) 冷却能力が同等の場合、密閉型冷却塔は、開放型冷却塔よりも一般に大型である。
(5) 空調用途における冷却塔は、主として冷凍機の凝縮熱を大気に放出するためにある。
ビル管過去問｜冷却塔｜開放型・密閉型の違いと水質管理・冷却性能を解説
この問題は、冷却塔の基本構造と、開放型と密閉型の違いを正しく理解しているかを問う問題です。結論からいうと、不適当なのは(1)です。密閉型冷却塔は、コイルを介して熱交換する構造のため通風抵抗が大きくなりやすく、一般に開放型より大きな送風機動力が必要です。したがって、(1)は開放型と密閉型の特徴を逆にしている点が誤りです。一方で、密閉型は冷却水が外気に直接触れにくいため水質面で有利で、電算室やクリーンルームのように水質管理や安定運転が重視される系統で採用されやすいです。冷却塔は、単に水を冷やす装置としてではなく、冷凍機の凝縮熱を大気へ逃がす重要な熱放散設備として理解しておくことが大切です。
(1) 開放型冷却塔は通風抵抗が大きいため、密閉型冷却塔よりも大きな送風機動力が必要である。
不適切です。理由は、通風抵抗が大きくなりやすいのは一般に密閉型冷却塔の方だからです。開放型冷却塔は、冷却水を空気と直接接触させて冷却する構造であり、比較的シンプルに熱交換できます。これに対して密閉型冷却塔は、コイルの中を流れる流体を、コイル外面に散布した水と空気で間接的に冷やす構造です。そのため、空気は充填材やコイルまわりを通過しなければならず、通風抵抗が大きくなりやすく、同程度の能力を得るには送風機動力も大きくなる傾向があります。この選択肢は、開放型と密閉型の特徴を逆に述べているため誤りです。
(2) 密閉型冷却塔は、電算室やクリーンルーム系統用に採用されることが多い。
適切です。理由は、密閉型冷却塔では冷却対象となる流体がコイル内を流れ、外気や散布水と直接触れないため、冷却水の汚染を抑えやすいからです。電算室やクリーンルームでは、設備停止や熱交換器の汚れによる性能低下が大きな問題になります。そのため、水質を安定して保ちやすい密閉型冷却塔が適しています。外気中のじんあいや不純物が冷却対象の水系に入りにくいことは、精密機器や安定運転を求める設備にとって大きな利点です。
(3) 開放型冷却塔では冷却水の水質管理、密閉型冷却塔では散布水の水質管理が重要である。
適切です。理由は、開放型冷却塔では冷却水そのものが空気と直接接触するため、空気中のほこりや微生物、溶解成分の影響を受けやすく、冷却水の水質管理が特に重要になるからです。ブローや補給水管理、薬品処理などにより、濃縮やスケール、腐食、スライムの発生を抑える必要があります。一方、密閉型冷却塔では冷却対象の流体はコイル内に閉じ込められていますが、コイル外面に散布する水は外気と接触するため、この散布水の水質管理が重要になります。どちらも水質管理は必要ですが、管理の中心になる水系が異なる点を押さえることが大切です。
(4) 冷却能力が同等の場合、密閉型冷却塔は、開放型冷却塔よりも一般に大型である。
適切です。理由は、密閉型冷却塔はコイルを介した間接熱交換であるため、開放型より熱交換効率の面で不利になりやすく、同じ冷却能力を確保するには装置が大型化しやすいからです。また、コイルや散布系統などの構造部材も必要になるため、装置全体としても大きく、コストも高くなる傾向があります。試験では、密閉型は水質面で有利だが、設備規模や動力の面では不利になりやすい、という対比で覚えておくと整理しやすいです。
(5) 空調用途における冷却塔は、主として冷凍機の凝縮熱を大気に放出するためにある。
適切です。理由は、空調用冷却塔の主な役割は、冷凍機の凝縮器で発生した熱を冷却水で受け取り、その熱を大気中へ放出することだからです。冷凍機は室内から取り除いた熱と圧縮機の仕事による熱を凝縮器側で放熱しますが、その放熱を担うのが冷却塔です。つまり冷却塔は、建物内の冷房を成立させる熱の出口として機能しています。冷水を作る主役は冷凍機ですが、その冷凍機が継続して運転できるように凝縮熱を捨てる役目を持つのが冷却塔です。
この問題で覚えるポイント
冷却塔は、冷凍機の凝縮器から受け取った熱を大気へ放出する装置です。空調用途では、冷却塔そのものが室内を冷やしているのではなく、冷凍機が放出する凝縮熱を外へ逃がす役割を担っています。
開放型冷却塔は、冷却水が空気と直接接触して冷やされる方式です。熱交換効率がよく、一般に装置を比較的小さくしやすい反面、冷却水が外気の影響を直接受けるため、水質管理が重要になります。スケール、腐食、スライム、濃縮への対策として、ブロー、補給水管理、薬品処理が基本です。
密閉型冷却塔は、コイル内を流れる流体を、コイル外面への散水と空気で間接的に冷却する方式です。冷却対象の流体が外気に直接触れないため、水質を清浄に保ちやすく、電算室、クリーンルーム、精密機器冷却などに向いています。その一方で、通風抵抗が大きくなりやすく、同じ能力なら大型化しやすく、送風機動力も増えやすい点が重要な比較ポイントです。
試験対策としては、開放型は冷却効率がよいが水が汚れやすい、密閉型は水質面で有利だが大型で動力も大きくなりやすい、という対比で整理すると正誤判断に直結します。特に「どちらが通風抵抗や送風機動力で不利か」はよく狙われるので、逆に覚えないよう注意が必要です。
ひっかけポイント
この問題の典型的なひっかけは、開放型と密閉型の長所と短所を逆に入れ替えることです。受験者は「密閉型の方が高性能そうだ」という日常感覚を持ちやすいため、冷却性能や送風機動力まで有利だと思い込みやすいです。しかし実際には、密閉型は水質管理面では有利でも、熱交換構造が複雑になるぶん通風抵抗や設備規模では不利になりやすいです。
また、水質管理という言葉だけを見て、開放型も密閉型も同じ管理対象だと考えてしまうのもよくある誤りです。大事なのは、どの水が空気と接触しているかです。開放型では冷却水そのもの、密閉型では主に散布水側の管理が中心になります。ここを構造から理解していないと、文の一部が正しいために全体も正しいように見えてしまいます。
さらに、「空調用冷却塔は水を冷やす装置」という表面的な理解だけだと、本来の役割である「凝縮熱を大気へ放出する装置」という表現に反応できません。同じテーマでは、冷却塔、凝縮器、冷凍機の役割分担をセットで整理しておくことが、今後の類題でも得点につながります。
