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1.空調周辺の基礎知識

Technical Information

1.空調周辺の基礎知識

1-1.空気とは

空気とは何か、空気の状態やその表し方などについて説明しています。

(1)空気とは

私たちの生体活動には酸素が不可欠です。この酸素は、私たちの周りに当たり前のように存在する「空気」から取り込んでいます。大気圏まで地球を取り巻く気体を大気と呼び、水蒸気を含む身の回りにある気体のことを私たちは一般的に空気と呼んでいます。

(2)空気の成分

空気は主に以下の成分からなっています。

1.窒素(N2)

無色・無味・無臭で、無毒の気体です。
空気の中で最も多い、約78%を占める成分です。
不活性で安価なため、生産現場などで不活性ガスとして使用されます。




 

2.酸素 (O2)

無色・無臭の気体です。液体・固体ではやや青味がかっています。空気の中に約21%含まれます。
ほかの元素と反応して、酸化化合物を生成します。
生物の酸素呼吸や燃焼によって消費されますが、植物の光合成によって生成されます。

3.アルゴン(Ar)

無色・無臭の不活性な気体で、化学反応をほとんど起こさない希ガス元素です。
空気中で3番目に多く、約1%含まれています。
不活性ガスとして溶接やシリコン製造など、幅広く使用されています。

4.二酸化炭素(CO2)

無色・無臭の気体で、炭酸ガスとも呼びます。
常圧では液体にならず、-79℃で昇華して固体のドライアイスになります。
呼吸や燃焼の際に発生します。地球温暖化を起こす温室効果ガスとして、二酸化炭素の排出が問題になっており、先進国を中心としてグローバルに排出抑制を模索している状態です。

 

(3)乾き空気と湿り空気

空気を大別すると、次のようになります。

○乾き空気

空気はさまざまな成分を含んでいますが、水蒸気を全く含まない理論上の空気を、乾き空気と呼んでいます。

○湿り空気

私たちの周りの空気は、酸素、窒素、アルゴン、二酸化炭素以外に水分も含まれています。
空気中の水分は水滴(液体)としてではなく、水蒸気(気体)として存在しています。
この水蒸気を含む空気を、湿り空気と呼んでいます。
空気中にこれ以上水蒸気を含めない状態を飽和空気(= 飽和状態)と呼び、飽和状態のときの湿度は100%となります。この状態で冷たいものに触れると空気は冷やされ、空気中に水蒸気のままでとどまれずに水滴となります。これが結露です。

(4)空気の温度・湿度の表し方と種類

○温度の表し方と種類

1.乾球温度[℃ DB](DB…Dry Bulb 乾球のこと)
私たちが通常気温と言っている温度のことです。水銀やアルコールを封入した棒状温度計で測定できます。

2.湿球温度[℃ WB] (WB…Wet Bulb 湿球のこと)
棒状温度計の球の部分を水で湿らせたガーゼなどで覆った湿球で測定される温度のことです。水分が蒸発する際に熱を奪っていくので、表示される温度は乾球温度より低くなります。湿度に影響され、湿度が低いほど空気中の水蒸気が少なく蒸発しやすいため、湿球温度は低くなります。

3.露点温度[℃ DP] (DP…Dew Point 露点のこと)
空気の温度を下げた時に、空気中の水蒸気が結露し始める時の温度です。

○湿度の表し方と種類

1.相対湿度[%RH](RH…Relative Humidity)
私たちが一般的に日常生活で使用する湿度のことで、気象などでも使用します。
以下のように定義されます。
「湿り空気中の水蒸気分圧と、同じ温度における飽和空気中の水蒸気分圧との比」

2.絶対湿度[kg/kg(DA)](DA…Dry Air 乾き空気)
湿り空気中の乾き空気1kgに含まれる水蒸気の重さのことです。
人が生活したり居住したりする空間としては、約0.01kg/kg(DA)程が快適と言われています。

(5)空気の圧力の表し方と種類

私たちの周囲にある空気(大気)は、はるか上空の大気圏まで存在しています。比重(一定体積当りの質量)は非常に小さい空気でもはるか上空まで堆積すると地上ではその重さがのしかかっており、この圧力のことを大気圧といいます。
大気圧には海面上の平均大気圧を基にした国際基準があり、
101325 Pa = 1013.25 hPa = 0.101325 MPa
と定められています。これを標準大気圧といいます。
圧力の表し方には絶対圧力とゲージ圧力の二種類があります。空気調和では一般的にゲージ圧力を使用することが多いです。

1.絶対圧力[MPa](kgf/cm2 abs)
完全に気体の存在しない状態を完全真空といい、絶対圧力はこの絶対真空を基準(0)としたときの圧力です。
主に熱力学的な議論をする場合に用います。

2.ゲージ圧力[MPa(G)] (kgf/cm2 G)
標準大気圧を基準(0)としたときの圧力をゲージ圧力といいます。
大気中で圧力計で測定した値はゲージ圧力です。すなわち、大気中で圧力計で測定し値が0 MPa(G)だった時も、圧力計には1気圧(0.1013 MPa)の圧力がかかっています。
関係をまとめると、
絶対圧力 = ゲージ圧力 + 大気圧(0.1MPa)
となります。
 

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