出典：建築物衛生管理技術者試験令和4年度(2022年)｜空気環境の調整第61問
問題
建築物の熱負荷に関する組合せとして、最も適当なものは次のうちどれか。
(1) 壁体からの通過熱負荷 ――― 顕熱負荷
(2) 人体による室内発熱負荷 ――― 顕熱負荷
(3) ガラス窓からの通過日射熱負荷 ――― 顕熱負荷と潜熱負荷
(4) 外気負荷 ――― 顕熱負荷
(5) 照明による室内発熱負荷 ――― 顕熱負荷と潜熱負荷
ビル管過去問｜建築物の熱負荷 顕熱負荷・潜熱負荷の分類を解説
この問題は、建築物に生じるさまざまな熱負荷が、顕熱負荷と潜熱負荷のどちらに分類されるかを問う問題です。熱負荷の分類は空調計画や負荷計算の基本であり、試験でも頻出です。正しい選択肢は、壁体からの通過熱負荷を顕熱負荷とするものです。顕熱負荷は温度変化を伴う熱であり、潜熱負荷は湿気、水蒸気量の変化に関わる熱です。この区別ができると、人体負荷、外気負荷、日射負荷、照明負荷などの整理がしやすくなります。
(1) 壁体からの通過熱負荷 ――― 顕熱負荷
適切です。壁や屋根、床などの壁体を通して室内に出入りする熱は、空気や室内表面の温度を変化させる熱であり、水分量そのものを増減させるものではありません。そのため、壁体からの通過熱負荷は顕熱負荷に分類されます。顕熱負荷とは、乾球温度の変化として現れる熱負荷のことです。建物の外壁が日射や外気温の影響を受けて室内へ熱を伝える場合も、基本的には温度上昇として現れるため、顕熱として扱います。
(2) 人体による室内発熱負荷 ――― 顕熱負荷
不適切です。人体は室内に対して熱を放出しますが、その内訳は顕熱だけではありません。人体は体温によって周囲の空気や壁面へ熱を伝える一方で、発汗や呼気によって水蒸気も放出します。この水蒸気に関わる負荷は潜熱負荷です。したがって、人体による室内発熱負荷は顕熱負荷だけではなく、顕熱負荷と潜熱負荷の両方を含みます。人が多い室ほど温度だけでなく湿度も上がりやすいことを思い浮かべると理解しやすいです。
(3) ガラス窓からの通過日射熱負荷 ――― 顕熱負荷と潜熱負荷
不適切です。ガラス窓から入る日射熱は、室内の空気や床、壁、家具などを暖める働きをしますが、水分量を直接増やすわけではありません。そのため、通過日射熱負荷は顕熱負荷です。潜熱負荷は水の蒸発や結露、水蒸気の出入りなどに関係する熱ですので、日射そのものは潜熱負荷には該当しません。日射が強いと蒸し暑く感じることがありますが、それは体感上の問題であり、日射熱そのものの分類は顕熱です。
(4) 外気負荷 ――― 顕熱負荷
不適切です。外気負荷は、外から取り入れる空気が室内条件と異なることによって生じる負荷であり、温度差による顕熱負荷と、湿度差による潜熱負荷の両方を含みます。たとえば夏季に高温多湿の外気を取り入れると、室温を下げるための冷却だけでなく、空気中の水分を除去する除湿も必要になります。逆に冬季でも外気の状態によっては加熱や加湿が関係します。このように外気負荷は顕熱だけでなく潜熱も伴うため、顕熱負荷のみとするのは誤りです。
(5) 照明による室内発熱負荷 ――― 顕熱負荷と潜熱負荷
不適切です。照明器具が消費した電力の多くは最終的に熱となって室内に放出されますが、これは室内空気や周囲の温度を上げる熱であり、水蒸気量を増減させるものではありません。したがって、照明による室内発熱負荷は顕熱負荷です。潜熱負荷は水分移動を伴うときに発生するため、照明負荷を顕熱と潜熱の両方に分類することはできません。機器発熱や人体発熱と混同しやすいですが、照明自体は基本的に顕熱と覚えることが大切です。
この問題で覚えるポイント
熱負荷は、温度変化に関わる顕熱負荷と、水分量の変化に関わる潜熱負荷に分けて整理することが基本です。壁体の通過熱、ガラスからの通過日射熱、照明や機器からの発熱は、いずれも主として温度を変化させるため顕熱負荷です。これに対して、人体負荷と外気負荷は顕熱と潜熱の両方を持つ代表例です。人体は体温による放熱に加えて、発汗や呼気による水蒸気放出を行います。外気は温度だけでなく湿度も室内条件に影響するため、顕熱と潜熱を合わせて考える必要があります。試験では、日射は何となく特殊に見えて潜熱も含みそうだと感じやすいですが、日射熱は顕熱です。また、潜熱負荷は除湿や加湿と深く関係し、空調機の負荷計算では顕熱比の理解にもつながります。温度が変わるだけか、水分量も変わるかという観点で分類すると、正誤判断が安定します。
ひっかけポイント
この問題のひっかけは、暑さや蒸し暑さの体感と、熱負荷の専門的分類を混同させる点にあります。たとえば日射が入ると蒸し暑く感じるため、顕熱と潜熱の両方がありそうに見えますが、日射そのものは水分を持ち込まないため顕熱です。また、人体負荷や外気負荷を温度の問題だけで捉えると、潜熱を見落としやすくなります。さらに、照明は室内を暖めるので熱源としては理解しやすい一方で、人体と同じように両方の負荷を持つと誤認しやすいです。試験では、熱を発生させるもの全てが同じ性質ではないことを見抜く必要があります。温度変化だけなら顕熱、水分変化まで伴えば顕熱と潜熱の両方という原則で判断すると、今後の類題にも対応しやすくなります。
