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51 (空気環境の調整 問6)
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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51(空気環境の調整 問6) (訂正依頼・報告はこちら)
- 温度差による換気力は、開口部の高さの差に比例する。
- 温度差による換気力は、室内外空気の密度差に比例する。
- 風力による換気力は、外部風速に比例する。
- 風力による換気力は、開口部での風圧係数に比例する。
- 風力による換気力は、風向きが変わると変化する。
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この過去問の解説 (3件)
01
最も不適当なものは「風力による換気力は、外部風速に比例する」です。
換気力は圧力差、換気量は実際に流れる風量のことを言います。
正しいです。
温度差による換気力はP=gH(ρo-ρi)で表されます。
g:重力加速度
H:高さの差
ρo:室外空気の密度
ρi:室内空気の密度
上記より高さの差に比例します。
正しいです。
温度差による換気力はP=gH(ρo-ρi)で表されます。
g:重力加速度
H:高さの差
ρo:室外空気の密度
ρi:室内空気の密度
上記より密度差に比例します。
誤りです。
風力による換気力はP=1/2×ρv*2(C1-C2)で表されます。
ρ:空気密度
v:風速
C1:建物風上の風圧係数
C2:建物風下の風圧係数
上記より外部風速の2乗に比例します。
正しいです。
風力による換気力はP=1/2×ρv*2(C1-C2)で表されます。
ρ:空気密度
v:風速
C1:建物風上の風圧係数
C2:建物風下の風圧係数
上記より風圧係数(の差)に比例します。
正しいです。
換気力は風向きで変化します。
自然換気の換気力に関する問題でした。
換気力は圧力差、換気量は実際に流れる風量のことです。
換気力の平方根が換気量になります。
計算式も覚えることで理解が深まります。
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02
正解は、「風力による換気力は、外部風速に比例する。」です。
この問題は、自然換気の換気力に関するものです。
温度差換気では、室内外の空気密度差によって浮力が生じ、
その力が上下の開口部間に圧力差を生みます。
この圧力差による換気力は、開口部高さ差(H)と密度差(Δρ)に比例し、
Δ𝑃∝Δ𝜌𝑔𝐻
で表されます。
風圧係数は風向きによって変化するため、風向きが変われば換気力も変化します。
一方、風力換気では、建物外表面に生じる風圧が換気力となります。風圧は
Δ𝑃∝1/2𝜌𝑉2𝐶𝑝
と表され、風速Vの2乗 と 風圧係数Cₚ に比例します。
正しいです。
温度差換気は、室内外の空気密度差によって生じる浮力が原動力です。
上下2つの開口部がある場合、圧力差による換気力は、
Δ𝑃∝Δ𝜌𝑔𝐻
と表されます。ここで Hは上下開口部の高さ差です。
つまり、同じ温度差・密度差であれば、開口部の高さ差が大きいほど圧力差が大きくなり、
換気力も強くなります。
正しいです。
温度差換気、暖かい空気は軽く、冷たい空気は重いという密度差の原理から成り立ちます。
室内外の温度差ΔTがあると、空気密度に差が生じ、その結果として浮力が発生します。
圧力差による換気力)は、
Δ𝑃∝Δ𝜌𝑔𝐻
と表されるため、密度差Δρが大きいほど換気力も大きくなります。
不適当です。
風力換気の原動力は、建物外表面に生じる風圧です。
風圧は、
Δ𝑃=1/2𝜌𝑉2𝐶𝑝
で表され、風速Vの2乗に比例します。
したがって、風力による換気力は、風速そのものではなく、風速の2乗に比例します。
風速が2倍になると、風圧は4倍になります。
正しいです。
風圧係数Cₚは、建物外表面の位置や風向きによって決まる無次元量で、
その場所にどれだけの風圧がかかるかを表します。
風圧は
Δ𝑃=1/2𝜌𝑉2 Cₚ
と表されるため、同じ風速Vでも、Cₚが大きい面ほど風圧が大きくなり、換気力も大きくなります。
例えば、風上側の壁は正のCₚ(押し込み)、
風下側は負のCₚ(吸い出し)となり、その差が換気力です。
正しいです。
風向きが変わると、建物各面に対する風の当たり方が変わり、
風圧係数Cₚの分布も変化します。
風上側だった面が横風や風下側になると、Cₚの値が大きく変わり、換気力も変わります。
自然換気は、風速だけでなく風向きにも大きく依存しますので、
風向を考慮して開口部の位置・向きを決めることが重要です。
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03
自然換気は、機械を使わず、室内外の温度差によって生じる浮力や、建物に当たる風によって生じる圧力差を利用して空気を入れ替える方法です。温度差による換気では、室内外の空気の密度差や開口部の高さの差が換気力に影響します。一方、風力による換気では、外部風速、風向、建物の形状や開口部の位置などが関係します。特に風による圧力は、風速そのものではなく風速の2乗に比例する点が重要です。
適切です。室内外に温度差があると空気の密度にも差が生じ、暖かく密度の小さい空気は上昇し、冷たく密度の大きい空気は下降しようとします。この作用によって上下の開口部の間に圧力差が発生します。温度差によって生じる換気の駆動力となる圧力差は、開口部の高さの差が大きいほど大きくなります。そのため、高低差のある開口部を設けることは、温度差を利用した自然換気を促進する上で有効です。
適切です。温度が異なる空気は密度も異なり、この密度差によって浮力が発生します。一般に暖かい空気は密度が小さく、冷たい空気は密度が大きいため、室内外に温度差があると高さ方向に圧力差が生じます。この圧力差が自然換気を生じさせる力となります。したがって、室内外空気の密度差が大きくなるほど、温度差によって生じる換気力も大きくなります。
不適切です。風によって建物の外壁などに生じる風圧は、外部風速そのものではなく、外部風速の2乗に比例します。風圧は、空気密度、風圧係数、風速などによって決まり、風速が2倍になれば風による圧力は単純に2倍ではなく、おおむね4倍になります。この風圧の差によって建物の開口部から空気が出入りします。そのため、風力による換気力が外部風速に比例するとする記述は適切ではありません。
適切です。建物に風が当たると、建物表面には場所によって異なる風圧が生じます。この風圧の大きさや正負を表すために用いられるのが風圧係数です。風上側では一般に正の圧力、風下側や側面では負の圧力が生じ、この圧力差が空気を移動させる力になります。風による圧力は風圧係数を用いて表されるため、開口部における風圧係数は風力による自然換気を考える上で重要な要素です。
適切です。建物表面に生じる風圧は、風が建物のどの方向から当たるかによって変化します。例えば、同じ開口部でも風上側になれば空気を押し込むような正圧が生じやすく、風下側になれば空気を吸い出すような負圧が生じる場合があります。風向きが変化すると各開口部の風圧係数や開口部間の圧力差も変わるため、風力によって生じる自然換気の強さや空気の流れる方向も変化します。
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