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61問
問題
躯（く）体蓄熱システムに関する次の文章の（ ）内に入る語句の組合せとして、最も適当なものはどれか。
躯体蓄熱システムにより蓄熱槽や熱源機器の容量が低減されるが、氷蓄熱に比べ、熱損失が（ ア ）、蓄熱投入熱量比が（ イ ）。
また、放熱時の熱量制御は（ ウ ）である。
(1) ア：大きく イ：大きい ウ：容易
(2) ア：小さく イ：大きい ウ：容易
(3) ア：大きく イ：小さい ウ：容易
(4) ア：小さく イ：大きい ウ：困難
(5) ア：大きく イ：小さい ウ：困難
ビル管過去問｜躯体蓄熱システムの特徴｜氷蓄熱との違い・熱損失・制御性を解説
この問題は、躯体蓄熱システムと氷蓄熱システムの違いを理解しているかを問う問題です。躯体蓄熱システムは建物の床や梁などの躯体そのものに熱を蓄える方式で、専用の大きな蓄熱槽を小さくできる利点があります。一方で、蓄熱密度や放熱制御のしやすさでは氷蓄熱とは性質が異なります。正しい選択肢は(5)で、躯体蓄熱は氷蓄熱に比べて熱損失が大きく、蓄熱投入熱量比が小さく、放熱時の熱量制御は困難です。この3点をまとめて押さえることが正答への近道です。
(1) ア：大きく イ：大きい ウ：容易
不適切です。躯体蓄熱システムは、建物のコンクリート部分など比較的大きな部材に熱を蓄える方式です。そのため、蓄熱した熱が周囲へ逃げやすく、氷蓄熱に比べると熱損失は大きいと考えられます。この点のアは正しい方向です。しかし、躯体蓄熱は氷の潜熱を利用する氷蓄熱に比べて、同じ熱を蓄えるのに効率面で不利になりやすく、蓄熱投入熱量比は小さくなります。また、躯体全体に蓄えた熱は応答が遅く、必要なときに必要なだけ放熱させる細かな制御がしにくいため、放熱時の熱量制御は容易ではありません。したがって、イとウが誤っています。
(2) ア：小さく イ：大きい ウ：容易
不適切です。躯体蓄熱システムは熱を建物内部の躯体に持たせるため、蓄熱体が広範囲に及びます。氷蓄熱のように断熱性の高い専用槽で高密度に蓄える方式と比べると、熱が周囲へ逃げやすく、熱損失は小さいのではなく大きいと考えるのが適切です。また、蓄熱投入熱量比についても、氷蓄熱は潜熱利用によって効率よく多くの熱を蓄えられるのに対し、躯体蓄熱は顕熱利用が中心で効率面で見劣りしやすいため、大きいとはいえません。さらに、躯体蓄熱は建物全体の熱容量を利用するため、応答性が低く、放熱量を細かく調整しにくい特徴があります。したがって、ア、イ、ウのすべてが不適切です。
(3) ア：大きく イ：小さい ウ：容易
不適切です。この選択肢は、熱損失が大きいこと、蓄熱投入熱量比が小さいことまでは正しく整理できています。躯体蓄熱は氷蓄熱に比べて蓄熱効率や熱の保持性で不利になりやすいため、この2点は妥当です。しかし、最後の「放熱時の熱量制御は容易である」が誤りです。躯体蓄熱では、いったんコンクリートなどに熱を蓄えると、その熱の出入りはゆるやかで、機械的にすばやく止めたり増やしたりすることが苦手です。氷蓄熱のように蓄熱槽や配管系を通じて比較的明確に熱の出し入れを調整する方式と比べると、躯体蓄熱は制御性に劣ります。そのため、この選択肢は一部だけ正しい典型的な誤りです。
(4) ア：小さく イ：大きい ウ：困難
不適切です。放熱時の熱量制御が困難であるという点は正しいです。躯体蓄熱は、建物そのものに熱を持たせるため、空調の立ち上がりや停止に対して応答が遅く、細かな制御が難しいという特徴があります。しかし、熱損失が小さい、蓄熱投入熱量比が大きいという部分が誤りです。氷蓄熱は氷の融解潜熱を利用するため、コンパクトで高密度な蓄熱が可能です。これに対して躯体蓄熱は広い躯体に熱を持たせるため、熱が逃げやすく、投入した熱の利用効率も相対的に不利です。したがって、アとイが逆になっています。
(5) ア：大きく イ：小さい ウ：困難
適切です。躯体蓄熱システムは、夜間などに建物の床や梁、壁などの躯体へ熱を蓄え、昼間の空調負荷を軽減する方式です。蓄熱槽や熱源機器の容量を低減できる利点がありますが、氷蓄熱と比べると蓄熱密度が低く、躯体全体から熱が周囲へ逃げやすいため、熱損失は大きくなります。また、投入した熱を効率よく利用する観点では、潜熱を利用する氷蓄熱の方が有利であり、躯体蓄熱の蓄熱投入熱量比は小さいといえます。さらに、躯体に蓄えた熱は出入りがゆるやかで応答が遅いため、放熱時の熱量制御は困難です。躯体蓄熱の利点と弱点をバランスよく理解していれば、正しく判断できます。
この問題で覚えるポイント
躯体蓄熱システムは、建物のコンクリート躯体に熱を蓄えることで昼間の空調負荷を平準化する方式です。蓄熱槽や熱源機器の容量を小さくできる点がメリットですが、氷蓄熱のような高密度蓄熱ではないため、熱損失は大きくなりやすいです。氷蓄熱は氷の融解潜熱を利用するので、同じ容積でも多くの熱を蓄えやすく、蓄熱効率の面で有利です。これに対し、躯体蓄熱は顕熱利用が中心で、蓄熱投入熱量比は小さくなりやすいです。また、躯体蓄熱は建物自体の熱容量を利用するため応答が遅く、放熱量の細かな制御が難しいという特徴があります。試験では、躯体蓄熱は設備容量低減には有利だが、熱損失と制御性では不利という対比で整理すると解きやすくなります。蓄熱方式の比較では、何に熱を蓄えるのか、潜熱か顕熱か、制御しやすいかどうかをセットで覚えることが大切です。
ひっかけポイント
この問題のひっかけは、蓄熱槽や熱源機器の容量が低減されるという長所だけを見て、全体として高性能な方式だと思い込ませる点にあります。その結果、熱損失も小さい、制御もしやすいと連想してしまう受験者が多いです。しかし、実際には設備容量の低減と、熱損失の小ささや制御性の良さは別問題です。また、蓄熱という言葉だけで氷蓄熱と同じ感覚で考えてしまうのも危険です。氷蓄熱は潜熱利用、躯体蓄熱は顕熱利用が中心で、蓄熱密度も応答性も異なります。さらに、「建物全体に蓄えるのだから安定していて制御しやすそう」と日常感覚で判断すると誤ります。試験では、メリットがある方式でも別の面では不利になることがよくあるため、容量低減、熱損失、制御性を別々に判定する癖をつけることが重要です。
