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68問
問題
熱源方式に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
(1) ヒートポンプ方式は、1台で温熱源と冷熱源を兼ねることができる。
(2) 蓄熱システムにおける顕熱利用蓄熱体として、氷、無機水和塩類が用いられる。
(3) ヒートポンプ方式は、地下水や工場排熱等の未利用エネルギーも活用することができる。
(4) 太陽熱を利用した空調熱源システムは、安定的なエネルギー供給が難しい。
(5) 吸収式冷凍機＋蒸気ボイラ方式は、空調以外に高圧蒸気を使用する用途の建物で用いられることが多い。
ビル管過去問｜熱源方式の基礎知識｜ヒートポンプ・蓄熱・太陽熱利用を解説
この問題は、代表的な熱源方式の仕組みと特徴を正しく理解しているかを問う問題です。ヒートポンプ、蓄熱、太陽熱利用、吸収式冷凍機の特徴を整理して覚えておくことが大切です。正答は(2)で、氷や無機水和塩類は顕熱利用ではなく、一般に潜熱利用の蓄熱体として扱われる点が重要です。ほかの選択肢は、熱源方式の基本的な特徴を述べた内容として適切です。
(1) ヒートポンプ方式は、1台で温熱源と冷熱源を兼ねることができる。
適切です。ヒートポンプは、低温側から熱をくみ上げて高温側へ移動させる仕組みを利用した機器です。そのため、運転の切替えによって冷房にも暖房にも対応でき、1台で冷熱源と温熱源の両方の役割を果たせます。たとえば、夏は室内から熱を取り除いて外へ放出し、冬は外気や水などから熱を集めて室内へ供給します。ビル設備では、熱を「つくる」というより「移す」機械であることを理解すると、この選択肢は判断しやすくなります。
(2) 蓄熱システムにおける顕熱利用蓄熱体として、氷、無機水和塩類が用いられる。
不適切です。顕熱利用とは、物質の状態を変えずに温度変化によって熱を蓄える方式です。代表例は水で、水温の上げ下げによって熱を蓄えます。これに対して、氷や無機水和塩類は、融解や凝固などの相変化を利用して熱を蓄えるため、潜熱利用蓄熱体に分類されます。氷蓄熱は水が氷になるとき、また氷が溶けるときの潜熱を利用します。無機水和塩類も、融解や結晶化に伴う潜熱を利用する材料です。したがって、「顕熱利用蓄熱体」として挙げている点が誤りです。
(3) ヒートポンプ方式は、地下水や工場排熱等の未利用エネルギーも活用することができる。
適切です。ヒートポンプは、空気だけでなく水や地中熱、排熱など、周囲に存在する比較的低温の熱エネルギーを有効利用できます。地下水や工場排熱は、そのままでは十分活かされていない未利用エネルギーですが、ヒートポンプを組み合わせることで、冷暖房や給湯などに活用できます。省エネルギーや環境負荷低減の観点でも重要な技術であり、この記述は正しい内容です。
(4) 太陽熱を利用した空調熱源システムは、安定的なエネルギー供給が難しい。
適切です。太陽熱は再生可能エネルギーとして有用ですが、天候や季節、昼夜の影響を強く受けます。晴天時には十分な熱が得られても、曇天や雨天、夜間には供給量が低下します。そのため、単独で常に安定した熱源となるとは限らず、蓄熱槽や補助熱源との併用が必要になることが一般的です。安定供給が難しいという指摘は、太陽熱利用の本質的な特徴を表しています。
(5) 吸収式冷凍機＋蒸気ボイラ方式は、空調以外に高圧蒸気を使用する用途の建物で用いられることが多い。
適切です。吸収式冷凍機は、圧縮機の電力ではなく、蒸気や温水などの熱エネルギーを利用して冷水をつくる方式です。そのため、すでに建物内で蒸気を多く使用している施設、たとえば病院や工場、厨房設備を多く持つ建物などでは、蒸気供給設備を有効活用しやすいという利点があります。空調だけのために蒸気ボイラを設けるより、他用途でも蒸気を使う建物のほうが合理的であり、この記述は適切です。
この問題で覚えるポイント
熱源方式を学ぶときは、まずヒートポンプ、ボイラ、吸収式冷凍機、蓄熱システムの役割の違いを整理することが大切です。ヒートポンプは熱を移動させる機械であり、冷房と暖房の両方に利用できます。また、空気熱だけでなく、地下水、河川水、下水、工場排熱などの未利用エネルギーも熱源として活用できます。蓄熱システムは、熱をいったんためて需要の多い時間帯に使う方式で、電力負荷平準化や熱源機容量の低減に役立ちます。ここで重要なのは、顕熱蓄熱と潜熱蓄熱の違いです。顕熱蓄熱は水のように温度変化で熱をためる方式であり、潜熱蓄熱は氷や無機水和塩類のように相変化を利用して熱をためる方式です。太陽熱利用は省エネルギー性に優れますが、天候や時間帯の影響を受けるため、単独では安定供給しにくいという弱点があります。吸収式冷凍機は熱を利用して冷房を行うため、蒸気や排熱を利用できる建物で有利になります。特に、空調以外でも蒸気を使う建物では導入の合理性が高まります。このように、各方式の「何をエネルギー源とするか」「どのような建物に向くか」「蓄熱材は何を利用するか」をセットで覚えると、同テーマの問題に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、蓄熱体に関する「顕熱」と「潜熱」の混同を狙っている点にあります。氷は蓄熱の代表例として有名なので、受験者は「蓄熱体として使われる」という部分だけを見て正しいと判断しやすいです。しかし、試験では「使われるかどうか」だけでなく、「どの分類に属するか」まで正確に理解しているかが問われます。氷や無機水和塩類は確かに蓄熱体ですが、顕熱ではなく潜熱利用です。このように、一部は正しいが分類だけが誤っている文章は頻出です。また、ヒートポンプや太陽熱利用の選択肢は日常感覚でも理解しやすいため、そこに気を取られて蓄熱方式の専門用語のズレを見落としやすい構成になっています。今後も、設備や材料の名称だけで判断せず、「どの原理を利用しているのか」という本質まで確認する習慣を持つことが、ひっかけを見抜くうえで重要です。
