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68問
問題
空気調和設備の各種熱源方式の特徴に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
(1) コージェネレーション方式は、電力需要を主として運転することにより最も高いエネルギー利用効率が得られる。
(2) ガスエンジンヒートポンプ方式は、エンジン排熱を有効利用することができるため、寒冷地における暖房熱源に適している。
(3) 蓄熱システムは、電力負荷平準化や熱源装置容量削減に効果がある。
(4) 水熱源方式のヒートポンプは、地下水や下水熱等の未利用エネルギー利用に適している。
(5) 地域冷暖房システムは、地域での熱源集約化や集中管理化のメリットがある。
ビル管過去問｜空調熱源方式 コージェネ・GHP・蓄熱・地域冷暖房の比較を解説
この問題は、空気調和設備で用いられる代表的な熱源方式の特徴を比較して理解しているかを問う問題です。各方式にはそれぞれ得意な運転条件や導入目的があり、それを正しく整理できているかが重要です。正解は(1)で、コージェネレーション方式は電力需要だけを優先して運転すれば常に最高効率になるとは限らず、発生した排熱を有効に使えるかどうかが高効率化の鍵になります。他の選択肢は、それぞれの方式の特徴をおおむね正しく述べています。
(1) コージェネレーション方式は、電力需要を主として運転することにより最も高いエネルギー利用効率が得られる。
不適切です。コージェネレーション方式は、発電と同時に発生する排熱を冷暖房や給湯などに有効利用することで、総合エネルギー効率を高める方式です。そのため、単に電力需要を主として運転するだけでは、排熱を十分に活用できない場合があります。発電した電気に加えて、排熱の利用先がしっかり確保されているときに、はじめて高いエネルギー利用効率が得られます。つまり、コージェネレーションは電気と熱の需要バランスを考えて運転することが本質であり、電力需要優先が常に最適とはいえません。
(2) ガスエンジンヒートポンプ方式は、エンジン排熱を有効利用することができるため、寒冷地における暖房熱源に適している。
適切です。ガスエンジンヒートポンプ方式は、圧縮機をガスエンジンで駆動する方式であり、運転時に発生するエンジン排熱を暖房などに利用できます。寒冷地では外気温が低く、通常のヒートポンプでは暖房能力が低下しやすいですが、GHPはエンジン排熱を補助的に活用できるため、暖房性能の面で有利です。このため、寒冷地の暖房熱源として適した方式の一つと考えられています。
(3) 蓄熱システムは、電力負荷平準化や熱源装置容量削減に効果がある。
適切です。蓄熱システムは、夜間など負荷の小さい時間帯に熱をつくって蓄え、昼間の負荷が大きい時間帯にその熱を利用する仕組みです。これにより、電力使用のピークを抑えて負荷を平準化できます。また、最大負荷時の一部を蓄熱でまかなえるため、熱源装置そのものの容量を小さくできる場合があります。電力契約や設備容量の面でも有利になることがあり、実務上も重要な方式です。
(4) 水熱源方式のヒートポンプは、地下水や下水熱等の未利用エネルギー利用に適している。
適切です。水熱源方式のヒートポンプは、空気ではなく水を熱源として利用するため、地下水や河川水、下水処理水などの未利用エネルギーを活用しやすいという特徴があります。水は空気に比べて温度変動が小さいことが多く、安定した熱源として使えるため、ヒートポンプの効率向上にもつながります。省エネルギーや地域資源活用の観点からも有効な方式です。
(5) 地域冷暖房システムは、地域での熱源集約化や集中管理化のメリットがある。
適切です。地域冷暖房システムは、一定地域内の複数の建物に対して、中央のプラントで生産した冷水や蒸気などを供給する方式です。熱源設備を地域で集約できるため、個別建物ごとに熱源を持つ必要がなくなり、保守管理の集中化や効率的な運転が可能になります。また、都市部では省スペース化や環境負荷低減の面でも利点があります。そのため、この記述は正しい内容です。
この問題で覚えるポイント
空調熱源方式の問題では、それぞれの方式のしくみと、どのような場面で有利になるかを結びつけて覚えることが大切です。コージェネレーション方式は、発電と同時に生じる排熱を有効利用して総合効率を高める方式であり、電気だけでなく熱の需要がある施設で効果を発揮します。したがって、効率判断では発電効率単独ではなく、排熱利用を含めた総合エネルギー利用効率で考える必要があります。ガスエンジンヒートポンプ方式は、エンジン排熱を利用できること、寒冷時の暖房性能に有利なことが重要です。蓄熱システムは、夜間蓄熱によるピークシフトとピークカットが中心論点で、電力負荷平準化と熱源容量の抑制につながります。水熱源ヒートポンプは、地下水や下水熱などの未利用エネルギー活用が典型論点で、空気熱源より安定した熱源条件を得やすい点が特徴です。地域冷暖房は、複数建物への熱供給を前提とした集中管理方式であり、熱源集約化、維持管理の効率化、都市環境への配慮が代表的な利点です。試験では、どの方式が何を目的として導入されるのか、また、電気、熱、未利用エネルギー、負荷平準化といったキーワードを対応づけて整理しておくと正誤判断しやすくなります。
ひっかけポイント
この問題のひっかけは、それぞれの方式について一部だけ正しい知識を示しながら、結論部分を少しずらしている点にあります。特にコージェネレーションは、発電設備という印象が強いため、電力需要に合わせて運転するのが最も効率的だと考えやすいですが、実際には排熱を使い切れるかどうかが総合効率を左右します。つまり、発電方式としてではなく、熱も含めた総合利用システムとして理解していないと誤答しやすいです。また、GHP、蓄熱、水熱源、地域冷暖房はいずれも「メリット」を述べる問題でよく出るため、言い回しが前向きだと無条件で正しいと感じやすくなります。今後も、設備方式の問題では、名称から受ける印象だけで判断せず、その方式が何を有効利用するのか、何を平準化するのか、何を集約するのかという本質で整理することが大切です。
