問題
室内空間容積 6,000 m³ の作業場がある。作業場内は，作業環境保護のため外気を送風量 12,000 m³/h の換気扇で換気している。
作業場には換気扇の他に循環風量 8,000 m³/h，冷却能力 20 kWh（一定値）のクーラーを設置している。外気温が 30℃ のとき室内温度として，最も近い値はどれか。
なお，室内空気は完全に混合されていて，室内外ともに圧力変動はないものとする。また，空気比熱は 1,010 J/(kg·℃)，空気密度は 1.1 kg/m³，1 kWh = 3.6×10⁶ J の一定値とする。
① 19℃ ② 22℃ ③ 25℃ ④ 28℃ ⑤ 31℃
【引用】公益社団法人日本技術士会「過去問題（第一次試験）」ページ内掲載資料（ https://www.engineer.or.jp/c_topics/010/attached/attach_10606_7.pdf、2025年5月9日アクセス）
解答
換気によって 12,000 m³/h の外気（30℃）が作業場に流入し、空調で室温 Tₐ に保たれている。
1. 熱収支の構成
- 外気流量（質量）：12,000 × 1.1 = 13,200 kg/h = 3.667 kg/s
- 比熱：1,010 J/(kg·℃)
- クーラー冷却能力：20 kWh = 72,000,000 J/h = 20,000 J/s
2. 熱収支式
冷却負荷 = 外気からの熱流入
20,000 = 3.667 × 1,010 × (30 – Tₐ)
→ (30 – Tₐ) = 20,000 ÷ (3,703.7) ≒ 5.4
→ Tₐ ≒ 30 – 5.4 ≒ 24.6℃
最も近い選択肢は③（25℃）である。
答え ③