建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士) 過去問
第55回(令和7年度(2025年))
問49 (空気環境の調整 問4)

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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55回(令和7年度(2025年)) 問49(空気環境の調整 問4) (訂正依頼・報告はこちら)

熱移動に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
  • 一般に、同一材料でも内部に水分を多く含むほど、熱伝導抵抗は小さくなる。
  • 一般に、密度が大きい材料ほど、熱伝導抵抗は小さくなる。
  • 均質な壁体内を流れる熱流は、壁の両面の温度差に熱伝導抵抗の逆数を乗じて求められる。
  • 中空層の熱抵抗は、中空層内面にアルミ箔(はく)を用いると小さくなる。
  • 硬質ウレタンフォームなどの断熱材の熱伝導率が小さいのは、材料を気泡状に加工することによって内部の気体の流動が阻止されることによる。

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この過去問の解説 (2件)

01

問題文は、熱移動に関する基本的な性質を問うものです。熱は、材料の種類や内部の状態、水分量、空気層の構成などによって伝わりやすさが変わります。また、壁体を通る熱流は温度差と熱抵抗の関係で整理できます。各選択肢では、建築環境工学における熱伝導、熱抵抗、断熱材、中空層の働きについての理解が問われており、特に中空層内面にアルミ箔を用いた場合の効果を正しく押さえているかが重要です。

選択肢1. 一般に、同一材料でも内部に水分を多く含むほど、熱伝導抵抗は小さくなる。

適切です。同一材料であっても、内部に含まれる空気が水分に置き換わると、熱は伝わりやすくなります。これは、空気が熱を伝えにくいのに対し、水は空気より熱を伝えやすいためです。その結果、材料全体としての熱伝導率は大きくなり、反対に熱伝導抵抗は小さくなります。たとえば断熱材が湿ると本来の断熱性能が低下するのは、この性質によるものです。

選択肢2. 一般に、密度が大きい材料ほど、熱伝導抵抗は小さくなる。

適切です。一般に、密度の大きい材料は内部が詰まっており、熱が伝わる経路が連続しやすいため、熱伝導率が大きくなる傾向があります。熱伝導率が大きいほど、同じ厚さで比べた場合の熱伝導抵抗は小さくなります。たとえば、軽くて多孔質な断熱材は熱を通しにくく、逆に金属や密実なコンクリートは熱を通しやすいという違いがあります。ただし、これは一般的傾向として理解するのが適切です。

選択肢3. 均質な壁体内を流れる熱流は、壁の両面の温度差に熱伝導抵抗の逆数を乗じて求められる。

適切です。これは熱移動の基本式に沿った記述です。均質な壁体を通る定常一次元熱流では、熱流量は両側の温度差を熱抵抗で割ることで求められます。つまり、熱流=温度差×熱抵抗の逆数、という表し方ができます。熱抵抗が大きいほど熱は流れにくく、逆に熱抵抗が小さいほど熱は流れやすくなります。建築物の断熱性能を考えるうえでも、非常に重要な基本関係です。

選択肢4. 中空層の熱抵抗は、中空層内面にアルミ箔(はく)を用いると小さくなる。

不適切です。中空層の内面にアルミ箔のような低放射率の材料を用いると、放射による熱移動が抑えられるため、むしろ中空層の熱抵抗は大きくなります。中空層では、熱伝導だけでなく放射や対流も関係しますが、アルミ箔は特に放射熱のやり取りを減らす効果があります。そのため、断熱上は有利に働きます。「アルミ箔を用いると熱抵抗が小さくなる」という記述は逆であり、この選択肢が最も不適当です。

選択肢5. 硬質ウレタンフォームなどの断熱材の熱伝導率が小さいのは、材料を気泡状に加工することによって内部の気体の流動が阻止されることによる。

適切です。硬質ウレタンフォームのような断熱材は、内部に細かい気泡を多数含む構造になっています。この気泡が小さく独立していることで、内部の気体が自由に動きにくくなり、対流による熱移動が抑えられます。さらに、気体そのものが固体より熱を伝えにくいことも断熱性能の向上に寄与します。つまり、気泡構造によって熱の移動を妨げていることが、熱伝導率の小ささの大きな理由です。

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02

正解は、「中空層の熱抵抗は、中空層内面にアルミ箔を用いると小さくなる。」です。

この問題は、 熱移動の特徴に関するものです。

熱移動には大きく 伝導・対流・放射 の3つがあり、建築の壁体ではこれらが組み合わさって熱が移動します。

熱伝導抵抗は、材料の厚さと熱伝導率で決まり、𝑅=𝑑𝜆で表されます。

同じ材料でも水分を含むと熱を通しやすくなり(λが大きくなる)、

結果として熱伝導抵抗は小さくなります。

一般に密度が大きい材料ほど熱を通しやすく、熱伝導抵抗は小さくなります。

硬質ウレタンフォームなどの断熱材は、内部を気泡状にして空気やガスの対流・流動を抑えることで、

熱伝導率を小さくしています。

一方、中空層では、放射による熱移動も重要で、

内面にアルミ箔を貼ると放射が抑えられ、熱抵抗は増加します。

選択肢1. 一般に、同一材料でも内部に水分を多く含むほど、熱伝導抵抗は小さくなる。

正しいです。

同じ材料でも、乾燥している場合と水分を多く含んでいる場合では、

熱の伝わり方が大きく変わります。

水は空気に比べて熱伝導率が高く、材料内部に水が入り込むと、

もともと空気や空隙が占めていた部分が水に置き換わり、

全体で熱を通しやすくなります。

選択肢2. 一般に、密度が大きい材料ほど、熱伝導抵抗は小さくなる。

正しいです。

密度が大きい材料は、分子や原子が詰まっており、

熱振動が伝わりやすくなるため、熱伝導率が大きいです。

コンクリートや金属は密度が高く、熱をよく通しますが、

グラスウールや発泡プラスチックのような断熱材は、

内部に多くの空気を含み、密度が小さいため、熱を通しにくくなっています。

選択肢3. 均質な壁体内を流れる熱流は、壁の両面の温度差に熱伝導抵抗の逆数を乗じて求められる。

正しいです。

均質な壁(同じ材料で一様を通る定常熱流は、

オームの法則に似た形で表されます。

熱流密度𝑞は、𝑞=Δ𝑇𝑅であり、

ここで、Δ𝑇は、壁の両面の温度差、Rは熱抵抗です。

 

選択肢4. 中空層の熱抵抗は、中空層内面にアルミ箔(はく)を用いると小さくなる。

不適当です。

中空層では、伝導・対流と、放射による熱移動が重要です。

アルミ箔は 放射率が低く、反射率が高い材料であり、

中空層内面に貼ることで、壁面間の放射熱のやり取りを大幅に減らすことができます。

放射による熱移動が減るということは、中空層全体として熱を通しにくくなります。

選択肢5. 硬質ウレタンフォームなどの断熱材の熱伝導率が小さいのは、材料を気泡状に加工することによって内部の気体の流動が阻止されることによる。

正しいです。

硬質ウレタンフォームや発泡ポリスチレンなどの断熱材は、

内部に多数の微細な気泡を含む、多孔質構造です。

空気やガス自体の熱伝導率は固体より小さく、

気泡を細かく区切ることで、対流や大きな流動が起こらないようにしています。

気体の流動を阻止し、伝導とごく小さな対流だけに抑え込むことで、

全体としての熱伝導率を小さくしています。

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