問題
ヒートポンブに関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
(1) 電動機駆動ヒートポンプは、電動冷凍機とボイラを組み合わせる熱源方式に比べて夏期と冬期の使用電力量の差を小さくできる。
(2) 水熱源方式は、河川水や下水の熱などの未利用エネルギーの活用に適している。
(3)空気熱源方式の一般的な採熱源は、外気である。
(4)ガスエンジン駆動方式は、エンジン排熱を有効利用することで、寒冷地における暖房熱源に適している。
(5) 空気熱源方式と水熱源方式を比較したとき、現在の主流は水熱源方式である。
ビル管過去問｜ヒートポンプの仕組みを解説
この問題は、ヒートポンプの熱源方式と特徴について問う問題です。ヒートポンプは、空気や水などの低温側の熱をくみ上げて冷暖房や給湯に利用する仕組みで、採熱源によって空気熱源方式、水熱源方式などに分かれます。また、圧縮機の駆動方法として、電動機駆動方式やガスエンジン駆動方式があります。正しい知識として押さえるべきなのは、水熱源方式は未利用エネルギーの活用に向くこと、空気熱源方式では外気を熱源とすること、ガスエンジン駆動方式は排熱利用により寒冷地暖房に強みがあることです。したがって、最も不適当なのは「現在の主流は水熱源方式である」とする(5)です。一般の空調分野では、設置のしやすさや普及状況の面から、空気熱源方式が広く用いられています。
(1) 電動機駆動ヒートポンプは、電動冷凍機とボイラを組み合わせる熱源方式に比べて夏期と冬期の使用電力量の差を小さくできる。
適切です。電動機駆動ヒートポンプは、冷房時も暖房時も基本的に同じ電力を使って圧縮機を回し、熱を移動させて運転します。一方、電動冷凍機とボイラを組み合わせる方式では、夏は主に電動冷凍機による電力使用、冬はボイラの燃料使用が中心になり、エネルギーの使い方が季節で分かれやすくなります。ヒートポンプ方式は冷暖房を一つの仕組みでまかなえるため、季節による電力使用の偏りを比較的小さくしやすいという特徴があります。つまり、冷房だけ電気、暖房は別の熱源という構成より、年間を通じてエネルギー需要を平準化しやすいということです。ヒートポンプは空気熱や水熱などをくみ上げて利用する高効率機器として位置づけられており、この説明は妥当です。
(2) 水熱源方式は、河川水や下水の熱などの未利用エネルギーの活用に適している。
適切です。水熱源方式は、水を熱源として利用するヒートポンプ方式で、河川水、下水、温泉排湯、工場排熱などの未利用エネルギーを活用しやすいのが大きな特長です。空気よりも水のほうが温度変動が小さい場合が多く、安定した熱源として使いやすいため、省エネルギー性の向上にもつながります。資源エネルギー庁の資料でも、ヒートポンプシステムは温泉排湯熱や下水、河川などのさまざまな熱源を利用できるとされています。したがって、この記述は正しいです。
(3) (3)空気熱源方式の一般的な採熱源は、外気である。
適切です。空気熱源方式は、その名のとおり空気を熱源とするヒートポンプ方式で、一般的には屋外の空気、つまり外気から熱を取り込みます。冷房時には室内の熱を外へ捨て、暖房時には外気中の熱をくみ上げて室内へ運びます。家庭用エアコンや多くの業務用エアコンはこの考え方に基づいており、外気を利用する方式が広く普及しています。したがって、「一般的な採熱源は外気である」という説明は正しいです。
(4) (4)ガスエンジン駆動方式は、エンジン排熱を有効利用することで、寒冷地における暖房熱源に適している。
適切です。ガスエンジン駆動方式は、圧縮機をガスエンジンで回す方式であり、暖房時にはそのエンジンから出る排熱も利用できます。このため、暖房の立ち上がりが速く、低外気温時でも暖房能力を確保しやすいという利点があります。業界団体やメーカーの説明でも、ガスヒートポンプはエンジン排熱を利用することで、寒冷地でも霜取りがほとんど必要なく、暖房特性に優れるとされています。よって、この記述は適切です。
(5) 空気熱源方式と水熱源方式を比較したとき、現在の主流は水熱源方式である。
不適切です。現在、一般に広く普及しているのは空気熱源方式です。理由は、空気熱源方式は外気を利用するため、河川水や井水、下水熱利用設備などの熱源インフラを必要とせず、設備構成が比較的シンプルで導入しやすいからです。一方、水熱源方式は高効率になりやすく、未利用エネルギーの活用にも優れますが、利用できる場所や設備条件が限られやすく、主流というよりは条件に応じて採用される方式です。実際、業務用空調機器の製品展開を見ても、標準的なビル用マルチや店舗・事務所用空調では空気熱源機が中心で、水熱源機は特殊用途・条件対応の一類型として位置づけられています。したがって、この設問で最も不適当なのは(5)です。
この問題で覚えるポイント
ヒートポンプは、熱をつくるというより、低温側から高温側へ熱を移動させる仕組みです。
空気熱源方式は外気を熱源とし、家庭用・業務用ともに広く普及している基本方式です。
水熱源方式は、河川水、下水、温泉排湯などの未利用エネルギーを活用しやすい方式です。
ガスエンジン駆動方式は、エンジン排熱を暖房に利用できるため、寒冷地や暖房立ち上がり性能で強みがあります。
主流かどうかを問われたら、まず空気熱源方式を基本として押さえることが重要です。
ひっかけポイント
水熱源方式は高効率で先進的な印象がありますが、主流かどうかは別問題です。
未利用エネルギーを使える方式と、普及している方式を混同しないことが大切です。
ガスエンジン駆動方式は「ガスを使うから古い」と考えると誤りで、排熱利用による暖房性能が問われやすいです。
空気熱源方式は冬に不利という印象だけで誤答しやすいですが、一般的な採熱源が外気である点は基本知識です。
