問題
空気調和設備に用いられる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) 全熱交換器は、排気中の顕熱·潜熱を同時に回収して省エネルギー化を図るための熱交換器である。
(2) 回転型全熱交換器では、エレメントが低速回転して吸湿と放湿が連続的に切り替わる。
(3) 静止型全熱交換器の仕切り板には、伝熱性と同時に透湿性が求められる。
(4) 水分の回収を必要としない厨房や温水ブールでは、全熱交換器に代わって顯熱交換器が用いられる。
(5) 空調された室内空気が便所·給湯室等から直接排気される比率が高い場合、全熱交換器の効率は向上する。
ビル管過去問｜全熱交換器の仕組みと省エネ効果を解説
この問題は、全熱交換器の基本的な仕組みと、どのような場所で有効に使われるかを問う問題です。全熱交換器は、排気の中に含まれる熱と水分を外気に受け渡して空調負荷を減らす設備ですが、どの排気でも有効というわけではありません。特に重要なのは、熱回収に使える排気かどうかです。正しい選択肢の考え方を押さえると、全熱交換器と顕熱交換器の違い、回転型と静止型の仕組みまで整理して理解できます。最も不適当なのは(5)です。便所や給湯室などからの直接排気の比率が高いほど、全熱交換器で有効に熱回収できる空気が減るため、一般に効率向上とはいえません。
(1) 全熱交換器は、排気中の顕熱·潜熱を同時に回収して省エネルギー化を図るための熱交換器である。
適切です。全熱交換器は、温度差による熱だけでなく、水蒸気に含まれる熱も回収することができる熱交換器です。温度に関係する熱を顕熱、湿り気に関係する熱を潜熱といいます。たとえば、夏は室内の冷たく乾いた空気の性質を外気側に移し、冬は室内の暖かく湿った空気の性質を外気側に移すことで、外気をそのまま取り入れるよりも空調機の負担を小さくできます。そのため、省エネルギー化に有効な設備として広く用いられています。
(2) 回転型全熱交換器では、エレメントが低速回転して吸湿と放湿が連続的に切り替わる。
適切です。回転型全熱交換器は、ハニカム状などのエレメントをゆっくり回転させながら、排気側と外気側を交互に通過させる構造です。排気側を通るときに熱や湿気を受け取り、外気側を通るときにそれらを放出します。これにより、吸湿と放湿、受熱と放熱が連続的に繰り返されます。回転型は熱交換効率が高い反面、構造がやや複雑で、回転体の保守管理も必要になります。
(3) 静止型全熱交換器の仕切り板には、伝熱性と同時に透湿性が求められる。
適切です。静止型全熱交換器は、回転体を用いず、給気と排気を薄い仕切り板で隔てたまま熱と湿気をやり取りさせる方式です。全熱交換を行うには、温度だけでなく水蒸気も移動できる必要があるため、仕切り板には熱を伝える性質と、水蒸気を通す性質の両方が求められます。もし透湿性がなければ水分の受け渡しができず、全熱交換器ではなく顕熱交換器に近い働きになってしまいます。
(4) 水分の回収を必要としない厨房や温水ブールでは、全熱交換器に代わって顯熱交換器が用いられる。
適切です。厨房や温水プールの排気は、臭気や油分、塩素成分、水蒸気などを多く含む場合があります。こうした空気を全熱交換器に通すと、臭気移りや汚れ、腐食などの問題が起こりやすくなります。また、湿気まで回収する必要がない用途では、温度だけを回収する顕熱交換器の方が適しています。したがって、この記述は設備の使い分けとして妥当です。
(5) 空調された室内空気が便所·給湯室等から直接排気される比率が高い場合、全熱交換器の効率は向上する。
不適切です。便所や給湯室などの空気は、臭気や汚染物質を含むため、一般に熱回収系統に戻さずに直接排気されます。つまり、そうした直接排気の比率が高いほど、全熱交換器に通して熱回収できる排気量が少なくなります。全熱交換器は、給気と排気の間で熱と湿気をやり取りして初めて効果を発揮するため、熱回収に使えない直接排気が多いほど、建物全体としての熱回収効果は下がりやすくなります。そのため、「効率は向上する」という記述は逆であり、最も不適当です。
この問題で覚えるポイント
全熱交換器は、顕熱と潜熱を同時に回収して空調負荷を減らす設備です。回転型はエレメントが低速回転しながら熱と湿気を受け渡し、静止型は仕切り板を介して熱と水蒸気を移動させます。全熱交換には透湿性が必要で、温度だけを回収するものは顕熱交換器です。臭気や汚染の強い排気、湿気回収が不要な用途では、全熱交換器ではなく顕熱交換器や直接排気が選ばれます。熱回収効果は、回収に使える排気量が十分に確保されていることが前提です。
ひっかけポイント
全熱交換器は「どんな排気でも回収すれば得」と考えると間違えやすいです。便所や給湯室、厨房などの排気は、臭気や汚染の問題から熱回収に向かないことがあります。効率という言葉につられて、直接排気が多いほど有利だと思い込みやすい点が典型的なひっかけです。また、全熱交換器と顕熱交換器の違いをあいまいに覚えていると、透湿性の必要性や用途の使い分けで混乱しやすくなります。
