建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士) 過去問
第51回(令和3年度(2021年))
問50 (空気環境の調整 問50)
問題文
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問題
建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士)試験 第51回(令和3年度(2021年)) 問50(空気環境の調整 問50) (訂正依頼・報告はこちら)
- 天井面に沿った冷房による吹出し噴流は、速度が小さいと途中で剥離して降下することがある。
- コールドドラフトは、冷たい壁付近などで生じる下降冷気流である。
- 自由噴流の第3域では、中心軸速度が吹出し口からの距離に反比例して減衰する。
- 吹出しの影響は遠方まで及ぶのに対し、吸込みの影響は吸込み口付近に限定される。
- 通常の窓の流量係数は、約1.0である。
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この過去問の解説 (2件)
01
不適当なのは「通常の窓の流量係数は、約1.0である。」です。
一般的な窓(鋭い縁の開口)の流量係数はおよそ0.6前後で、1.0(損失なし)は現実的ではありません。
天井に沿って流れる冷風は、初速(運動量)が小さいと付着(コアンダ効果)が保てず剥離し、冷たい重い空気が落ちることがあります。現場でも起きる現象で、適切です。
冬期の窓や冷えた壁の近くで、冷やされた空気が重くなって下に流れ落ちる現象を指します。定義どおりで、適切です。
十分発達した自由噴流では、軸対称噴流の場合に中心速度は距離におおむね反比例(1/x)して小さくなります(※平面噴流なら1/√xが目安)。ここでの表現は軸対称の整理として適切です。
吹出し(給気)は運動量で空気を遠くまで押し出すのに対し、吸込み(排気)は近傍の空気を集める性質が強く、影響範囲は吸込み口近傍に限られがちです。一般的な説明として適切です。
誤りです。開口の流量係数はおおむね0.6前後(形状や開け方で増減)で、1.0は損失が全くない理想値に近く、通常の窓には当てはまりません。
空気の流れでは、吹出しは遠方へ、吸込みは近傍へという影響範囲の違い、冷表面での下降流(コールドドラフト)、噴流の減衰法則(軸対称1/x・平面1/√x)が基本です。
数値に関する設問では、流量係数≈0.6前後という目安を覚えておくと、1.0のような理想的すぎる値を見抜けます。
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02
正解は、「通常の窓の流量係数は、約1.0である。」です。
この問題は、空気の流動に関する基礎的な性質と、
空調・換気設計に関連する現象の理解を問うものです。
天井面に沿う吹出し噴流、コールドドラフト、自由噴流の減衰特性、
吹出しと吸込みの影響範囲、そして開口部の流量係数に関しては、
内容は正しいです。
一方、窓などの開口部の流量係数は、
換気量や浸入風量の計算に用いられる設計値であり、
1.0より小さい値になります。
正しいです。天井面に沿って吹き出される冷房噴流は、
付着噴流として天井面に沿って流れますが、
その付着を維持するには、ある程度の吹出し速度と運動量が必要です。
吹出し速度が小さすぎると、天井面に沿う付着力が弱くなり、
途中で噴流が剥離して室内側へ降下することがあります。
正しいです。コールドドラフトとは、
冷たい窓面や外壁面付近で、接している室内空気が冷やされて比重が増し、
下降流となって足元付近に流れ込む現象を指します。
冬季の大きなガラス窓付近で、
足元がスースーする不快感として体感されることが多く、
居住性の低下要因となります。
正しいです。自由噴流は、周囲に壁面などの拘束を受けない噴流で、
その性状は吹出し口からの距離によっていくつかの領域に分けて整理されます。
一般に、十分に発達した領域では、
噴流の中心軸速度は、吹出し口からの距離に対して、
おおむね逆比例的に減衰するとされています。
正しいです。空気の流れにおいて、吹出し(送風)と吸込み(排気)では、
周囲の流れ場への影響の仕方が異なります。
一般に、吹出しは運動エネルギーを持った空気を空間に送り出すため、
その影響は噴流として比較的遠方まで及びます。
不適当です。流量係数(流出係数)は、
理論流量に対する実際の流量の比を表す無次元数で、
開口部の形状や流れの状態によって決まります。
通常の窓や開口部では、流れは理想的な収縮なしの流れとはならず、
流線の収縮や摩擦損失などの影響を受けるため、
実際の流量は理論値より小さくなります。
そのため、流量係数は一般に 1.0より小さい値 となり、
通常の窓では0.6前後が用いられることが多いです。
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