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120 (給水及び排水の管理 問121)
問題文
ただし、加熱装置における給湯温度と返湯温度の差を5°Cとする。算定式は次式を使う。
Q =0.0143× HL ÷ Δt
ここで、
Q:循環流量 [L/min]
HL:循環配管からの熱損失[W]
Δt:加熱装置における給湯温度と返湯温度との差[°C]
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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120(給水及び排水の管理 問121) (訂正依頼・報告はこちら)
ただし、加熱装置における給湯温度と返湯温度の差を5°Cとする。算定式は次式を使う。
Q =0.0143× HL ÷ Δt
ここで、
Q:循環流量 [L/min]
HL:循環配管からの熱損失[W]
Δt:加熱装置における給湯温度と返湯温度との差[°C]
- 0.5W/m
- 7.0W/m
- 35W/m
- 140W/m
- 3,500W/m
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この過去問の解説 (3件)
01
選ぶべきものは35W/mです。
理由は、与式Q=0.0143×HL÷ΔtをHL=Q×Δt÷0.0143に直して計算すると、HL≈3,500Wとなり、配管長100mなので1m当たり≈35W/mになるためです。
全体の熱損失は0.5×100=50Wです。式に戻すと必要な温度差はΔt=0.0143×50÷10≈0.07°Cとなり、与条件の5°Cと合いません。
全体で700W。式からΔt=0.0143×700÷10≈1.0°Cとなり、5°Cに足りません。
全体で3,500W。式に代入するとΔt=0.0143×3,500÷10≈5.0°Cで、条件にぴったり一致します。
全体で14,000W。式からΔt=0.0143×14,000÷10≈20°Cとなり、大きすぎます。
全体で350,000Wにもなり、現実的でない過大値です。式に戻してもΔtが非常に大きくなり、条件と合いません。
手順はシンプルです。
与式をHL=Q×Δt÷0.0143に直す。
Q=10L/min, Δt=5°CでHL≈3,500W。
配管長100mで割って35W/m。
この流れを覚えておくと、配管長や流量・温度差から単位長さ当たりの熱損失を素早く見積もれます。
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02
この問題では、給湯循環流量と給湯・返湯温度差から、循環配管全体の熱損失を求め、それを管長で割って単位長さ当たりの熱損失に換算します。算定式をHLについて変形すると、HL=Q×Δt÷0.0143となります。数値を代入すると配管全体の熱損失は約3,500Wであり、これを管長100mで割ると約35W/mになります。
不適切です。単位長さ当たりの熱損失を0.5W/mとすると、管長100mにおける循環配管全体の熱損失は50Wとなります。この値を算定式に代入すると、循環流量は0.0143×50÷5=0.143L/minとなり、問題で示された10L/minを大きく下回ります。循環流量と温度差から求められる配管全体の熱損失は約3,500Wであるため、この値は小さすぎます。
不適切です。7.0W/mに管長100mを掛けると、循環配管全体の熱損失は700Wになります。これを算定式に当てはめた場合、循環流量は0.0143×700÷5=約2.0L/minとなり、設定された10L/minとは一致しません。必要な循環流量を確保するために補うべき熱損失は約3,500Wであり、単位長さ当たりでは約35W/mとなります。
適切です。算定式Q=0.0143×HL÷ΔtをHLについて変形すると、HL=Q×Δt÷0.0143となります。Qに10L/min、Δtに5°Cを代入すると、HL=10×5÷0.0143=約3,497Wとなり、これが循環配管全体から失われる熱量です。さらに管長100mで割ると約34.97W/mとなるため、最も近い値は35W/mです。
不適切です。140W/mに管長100mを掛けると、循環配管全体の熱損失は14,000Wとなります。この値を算定式に代入すると、循環流量は0.0143×14,000÷5=約40L/minとなり、問題で示された10L/minの約4倍になります。単位長さ当たりの熱損失は、配管全体の熱損失約3,500Wを100mで割って求めるため、約35W/mです。
不適切です。約3,500Wは、算定式から求められる循環配管100m全体の熱損失であり、単位長さ当たりの値ではありません。これをそのままW/mとして扱うと、配管全体の熱損失が350,000Wとなり、実際の計算結果の100倍になってしまいます。問題では1m当たりの熱損失が求められているため、約3,500Wを管長100mで割り、約35W/mとする必要があります。
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03
最も近いものは「35W/m」です。
循環配管からの単位長さ当たりの熱損失の値[W/m]を求めるためには、
まず、HL:循環配管からの熱損失[W] を求める必要があります。
Q=0.0143×HL÷Δtより、
Q:循環流量 [L/min]
Δt:加熱装置における給湯温度と返湯温度との差[ ℃ ]
の値が必要と分かります。
Qは、問題文より、Q=10L/minです。
Δtは、問題文より、Δt=5℃です。
Q=0.0143×HL÷Δtに代入すると
10=0.0143×HL÷5
HL=10×5÷0.0143=3,496W
単位長さあたりの熱損失のため、管長100mで割ると、
3,496÷100≒35W/m
上記より最も近いものは「35W/m」となります。
計算問題は単位が合うように計算することで正しい回答に近づきます。
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