出典：建築物衛生管理技術者試験令和3年度(2021年)｜空気環境の調整第63問
問題
冷水コイルによる空気冷却に関する次の文章の（ ）内に入るものの組合せとして、最も適当なものはどれか。
湿り空気線図上で、冷水コイル入口空気の状態点をA、コイル出口空気の状態点をBとし、乾球温度がA点と等しく、かつ絶対湿度がB点と等しい状態点をCとする。
A点、B点、C点の比エンタルピーをそれぞれhA、hB、hCとし、冷水コイルを通過する空気の質量流量をG[kg／h]とすると、冷水コイルによる除去熱量の潜熱分は（ ア ）、顕熱分は（ イ ）で表される。
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(1) ア：G（hA – hB） イ：G（hA – hC）
(2) ア：G（hA – hC） イ：G（hA – hB）
(3) ア：G（hA – hC） イ：G（hC – hB）
(4) ア：G（hC – hB） イ：G（hA – hB）
(5) ア：G（hC – hB） イ：G（hA – hC）
ビル管過去問｜冷水コイルによる冷却除湿｜潜熱・顕熱・比エンタルピーの計算を解説
この問題は、冷水コイルで空気を冷却除湿するとき、全熱を顕熱分と潜熱分にどう分けて考えるかを問う問題です。湿り空気線図では、AからBへの変化が冷却除湿の全体変化であり、AからCが顕熱変化、CからBが潜熱変化に対応します。したがって、顕熱分は温度だけが下がるAからCの差、潜熱分は含水量だけが減るCからBの差で表されるため、正しい選択肢は(5)です。
(1) ア：G（hA – hB） イ：G（hA – hC）
不適切です。アのG（hA – hB）は、入口空気Aから出口空気Bまでの全熱除去量を表しています。冷却除湿では、温度低下による顕熱と、水蒸気が除去されることによる潜熱の両方が含まれるため、これは潜熱分だけを表す式にはなりません。イのG（hA – hC）は、乾球温度だけが下がり、絶対湿度は変わらないAからCまでの変化に対応するため、顕熱分としては正しいです。しかし、アが誤っているため、この組合せ全体としては不適切です。
(2) ア：G（hA – hC） イ：G（hA – hB）
不適切です。アのG（hA – hC）は、A点とC点で絶対湿度が異ならず、温度変化だけを取り出した区間のエンタルピー差なので、これは顕熱分を表します。潜熱分ではありません。一方、イのG（hA – hB）は入口から出口までの全熱除去量であり、顕熱分だけを表す式ではありません。潜熱と顕熱の意味がともに入れ替わっているため、この選択肢は不適切です。式を見たときに、AからBは全体、AからCは温度だけ、CからBは除湿だけという線図上の役割を丁寧に整理することが大切です。
(3) ア：G（hA – hC） イ：G（hC – hB）
不適切です。アのG（hA – hC）は顕熱分を表す式であり、潜熱分ではありません。また、イのG（hC – hB）はCからBにかけて絶対湿度が減少する区間のエンタルピー差で、潜熱分を表す式です。したがって、この選択肢も顕熱分と潜熱分が逆になっています。冷却除湿では、まず同じ含水量のまま温度だけを下げた仮想点Cを考えると、AからCが顕熱、CからBが潜熱と分解できます。この基本形を押さえておくと迷いにくくなります。
(4) ア：G（hC – hB） イ：G（hA – hB）
不適切です。アのG（hC – hB）は、CからBまでの変化に対応し、除湿によって水蒸気が減る分の潜熱として正しいです。しかし、イのG（hA – hB）はAからBまでの全熱除去量であり、顕熱分のみを表していません。顕熱分はAからCの区間で考える必要があります。潜熱分だけを正しく押さえていても、顕熱分を全熱と混同してしまうと誤答になります。この問題では、全熱、顕熱、潜熱の区別をきちんとつけることが重要です。
(5) ア：G（hC – hB） イ：G（hA – hC）
適切です。C点は、乾球温度がA点と同じで、絶対湿度がB点と同じ仮想点です。このC点を用いることで、AからBまでの冷却除湿を、AからCまでの顕熱変化と、CからBまでの潜熱変化に分けて考えることができます。AからCでは絶対湿度が変わらず温度だけが低下するため、除去熱量は顕熱分でありG（hA – hC）となります。CからBでは乾球温度は変わらず、主として水蒸気の凝縮に伴う熱の除去を表すため、潜熱分はG（hC – hB）です。冷却除湿の熱量計算では、このように湿り空気線図上の状態変化を仮想的に分けて考えることが基本です。
この問題で覚えるポイント
冷水コイルによる空気冷却では、入口Aから出口Bまでの変化が全熱の除去を表します。全熱除去量はG（hA – hB）で表されます。これに対して、顕熱分と潜熱分を分けて考えるには、乾球温度がAと同じで、絶対湿度がBと同じ仮想点Cを設定します。AからCは含水量が変わらず温度だけが下がるので顕熱分、CからBは温度を保ったまま水蒸気量が減るので潜熱分として扱います。したがって、顕熱分はG（hA – hC）、潜熱分はG（hC – hB）です。試験では、AからBが全熱、AからCが顕熱、CからBが潜熱という対応関係を確実に結びつけることが重要です。また、比エンタルピー差に空気の質量流量Gを掛けると熱量になる、という基本式も合わせて押さえておくと応用問題にも対応しやすくなります。
ひっかけポイント
この問題のひっかけは、AからBの変化が目立つため、つい全熱除去量G（hA – hB）を顕熱または潜熱のどちらかに当てはめてしまう点にあります。しかし、AからBはあくまで全体の変化であり、顕熱だけでも潜熱だけでもありません。また、AからCとCからBのどちらが顕熱でどちらが潜熱かを逆に覚えていると誤りやすいです。温度変化だけなら顕熱、湿気の除去が関係するなら潜熱という原則に立ち返ることが大切です。湿り空気線図では、線の見た目だけで判断せず、どの物理量が変わっているかを確認して考える習慣をつけると、この種の問題で安定して正答できるようになります。