平成26年度1級建築士-学科Ⅱ環境・設備

解答　2：地表面から放射される熱放射を「地表面放射」と言い、大気に吸収される放射(上向き大気放射)と、再び地表面に戻る放射(下向き大気放射)がある。初めに放射された地表面放射と下向き大気放射との差を「夜間放射」という。昼間も存在する現象であり、快晴であれば大きくなり、雲の量が多く、また低くなれば小さくなる。

1.色温度は、光源の光色を、それと近似する色度の光を放つ黒体の絶対温度で表したものであり、色温度「低→中→高」に対して、光色も「赤→橙→黄→白→青」と変化し、光の感じ方は「暖→中→冷」と変化する。日没前頃(橙)より正午頃(白)のほうが高い。

3.平衡含湿率(平衡含水率)は、材料を一定の温湿度の湿り空気中に十分に長い時間放置しておき、含湿量が変化しなくなった状態(平衡状態)に達したときの、材料の乾燥質量に対する含湿量の割合である。木製建具材の含水率は、天然乾燥による平衡含水率は12％~19%、人工乾燥による平衡含水率は、ファンコイルを使用する特殊な部屋が10%、上級な事務所が13%、一般事務所が15%である。

4.「カクテルパーティー効果」とは多くの音の中から、自分が必要としている情報や重要な情報を無意識に選択することができる脳の働き（＝聴覚上の性質）のことをいう。音声の選択的聴取、選択的注意とも呼ばれている。

解答　3：燃焼器具は3種類ある。給気と排気を室内で行う「開放型燃焼器具」、室内空気を給気し、室外に排気する「半密閉(半開放)型燃焼器具」、給気と排気を室外で行う「密閉型燃焼器具」である。

1.人体からの発生熱量は、顕熱と潜熱の2種類ある。顕熱(Sensible Heat)とは、放熱による温度の変化であり、潜熱(Latent Heat)は湿度の変化である。作業強度が大きくなると当然、発生熱量は大きくなる。このとき、より発汗するので潜熱の割合は大きくなる。

2.室内汚染質濃度Pと、換気量Qには、以下の式が成り立つ。
(P – P₀)× Q = K
単位時間当たりの室内の汚染質発生量P、大気中の汚染質濃度P₀、汚染質発生量K
上記の式より、必要換気量は、「単位時間当たりの室内の汚染質発生量」を「室内の汚染質濃度の許容値と外気の汚染質濃度との差」で除して求めることができる。

4.人が感じる熱放射の不均一性の限界はISO（国際標準化機構）で定められており、冷たい壁面では10℃以内、暖かい天井では5℃以内とされている。なお、暖かい壁や冷たい天井は不快感が少ないので基準はない。

解答　3：風圧力によって室内を換気する場合の換気量は、以下の式で求められる。
流量係数αと気温tiとtoは一定なので、2gなどの定数を除き、A√hの大小でそれぞれの換気量の大きさを判断する。

このとき開口部面積Aは、流入口と流出口が同じ場合、開口面積Sに比例する。

よってS√hで比較すると、
Q_A=0.3×√4=0.6
QB=0.4×√2=0.56
QC=0.7×√1=0.7

よって、QC＞Q_A＞QB となる。

(関連問題：令和元年1級学科2、No.03)

解答　1：同種の発泡性の断熱材において、空隙率が同じ場合、一般に、材料内部の気泡寸法が小さいものほど、空気層が何層にも分かれることになるので、放射を遮断する回数が増える。そのため気泡寸法が小さいほど、熱伝導率は小さくなる。

2.日射遮蔽係数(SC値)は、厚さ3㎜の透明ガラスの日射熱取得率を基準（1.0）とし、各種ガラス等の任意の遮蔽物の日射熱取得率の割合を表したもので、値が大きいほど遮蔽効果は小さくなる。

3.壁体内の中空層の表面の片側をアルミ箔で覆うと、反射によって輻射熱を低減するので、壁体の熱貫流率は小さくなり、熱抵抗は大きくなる。

4.「露点温度」とは、ある温湿度状態の湿り空気を冷却したときに、飽和状態となり水分の凝結が始まる温度をいう。空気中の水蒸気が露点温度より低い表面温度の物体に触れると、水分が凝結して水滴となる。このため、表面結露の発生の有無は、露点温度と表面温度の大小に影響される。

解答　4：縦長の窓は、噴出する火炎の勢いが強く、外壁から離れて噴出しやすい。逆に横長の窓は外壁に沿って噴出するので、上階への延焼の危険性が高い。

1.フラッシュオーバーとは、室内の局所的な火災が、数秒～数十秒のごく短時間に、部屋全域に拡大する現象の総称のことである。火災の熱により室内の温度が急激に上昇し、ある一定の温度に達したときに室内にある可燃物が発火し、急激な延焼拡大が引き起こされて全面火災となる。このフラッシュオーバーへ至る時間が長い方が、在館者の避難に有利であり、天井、壁等の内装材料を不燃化することは、火災時にフラッシュオーバーに至るまでの時間を長くするための対策として有効である。

2.廊下から避難階段への出入り口の幅は、その階の避難人口や階段幅等を考慮して決められる。出入り口は階段の幅と同じか、それよりも狭く計画する。出入り口が広い場合、階段室内で滞留や混雑が生じ、階段での二次災害の恐れがある。

3.燃え代設計とは、木製の柱・梁について、火災時に燃えるであろう厚みをあらかじめ構造上必要な断面に付加する手法である。

解答　4：長時間日影になる範囲は、建築物の高さや奥行きよりも、東西方向の幅に大きく影響される。


1.全天空照度 (E_S：屋外水平面照度) は、障害物のない屋外で計測される天空光だけの水平面照度のこと。天空光のみで、直射日光による照度は含まれない。

2.設計用全天空照度は、普通の日(標準の状態)の場合、15,000lxを用いることが多いが、昼光により室内の最低照度を確保するには、一般に、暗い日の値である5,000lxが用いられる。

3.日差し曲線は、地平面上のある点が周囲の建築物によって、どのような日照障害を受けるのかを検討するために用いられる。また、冬至などの決まった日に、日差し曲線の描かれる水平面と検討点の距離を段階的に変えて得られた多数の日差し曲線を一枚の図にまとめたものを「日照図表」という。

解答　1：「均斉度」は、室内への採光による均一さ度合いを示すものである。昼光照明による片側採光の場合は1/10以上、人工照明による全般照明の場合は1/3以上、机や作業面上は1/1.5以上とするのが望ましい。

2.採光設計の際に基準となる「基準昼光率」は以下の表を参考にする。

3.光束はルーメン(lm)で表される光の放射量であり、光の基本単位である。人の感覚は波長によって明るさの感じ方が異なるため、明るい場所での視覚の状態を1として、比視感度を乗じることによって補正されている。

4.各ランプの評価は、使用場所や用途によって異なり、演色性や色温度によって判断されることが多い。
・白熱電球は、最も一般的な照明であり、寿命が短く、効率が低い（電力の約8割を熱として消費）。色温度は低く(赤み、暖色)、演色性は非常に高い。
・蛍光ランプは、電極間の放電により紫外線を発し、蛍光物質により発光させる。点灯回路と安定期が別途必要となる。色温度は高く(青白)、演色性は高い。効率と寿命は白熱電球の約3倍から5倍程度と経済的。ただし、周囲温度によって光束低下が起こり、またストロボ効果が生じやすい。
・高圧放電ランプは、水銀ランプ、メタルハライドランプなどの高圧放電系ランプの総称で、道路、工場、高天井などに使用される。白熱電球に比べて寿命が長く、色温度は高く、演色性は低い。ただし、トンネルや道路に使用される高圧ナトリウムランプは、色温度は低いが、発光効率は最も高い。
・発光ダイオード（LED）は、電気エネルギーを直接光に変える長寿命、高効率、低発熱、小型、軽量の特徴がある。

解答　4：「最適残響時間」は室の用途と、室容積によって算定する。室容積が大きくなると残響時間も大きくなる。録音室や講演会場では短くし、コンサートホールでは長くする。

1.音の聴感上の特性は、音の大きさ、音の高さ、音色の三要素である。音の大きさはラウドネス（音の強さと周波数）、音の高さは周波数、音色は音の波形による。

2.通常の音圧レベルでの耳の感度は3kHz～4kHzの中高音域が最も良く聞こえ、低音域では感度は低下する。

3.音源の音響パワー（音の強さ）を2倍にすると、音の強さのレベルは3dB大きくなる。音の強さを1/2倍にすると、音の強さのレベルは3dB小さくなる。

解答　3：「共鳴透過」は、壁や複層ガラスで生じる現象で、内外の壁材同士やガラス同士が中空層の空気をバネにして共鳴が生じ、低音域において、透過損失の低下すること。壁内もしくは複層ガラスの中空層の厚さが大きくなると、共鳴透過の生じる波長は長くなり、共鳴透過周波数は低くなる。

1.壁の吸音は、反射音を減らすことであり、「入射する音のエネルギー」に対する「反射音以外のエネルギー（壁内部に吸収される音のエネルギーと壁の反対側へ透過する音のエネルギーとの和）」の割合である。

2.壁に音が入射すると、一部は透過され、一部は反射・吸収される。この透過する割合を透過率という。つまり、設問のあるように透過率は、「壁へ入射する音のエネルギー」に対する「壁の反対側へ透過する音のエネルギー」の割合である。また透過損失は値が大きいほど遮音効果が大きく、透過率の逆数を「dB」で表示した値である。

4.薄いベニヤ板のような材料に音があたると、材料が振動して音エネルギーが熱エネルギーに変化して吸音される。その特徴として高音域より低音域を吸音し、剛壁との間の空気層が厚いほど低音の吸音効果は大きい。

解答　2：記憶から連想される色彩「記憶色」は、実際の色よりも彩度が高くなる傾向にある。

1.明所視において、赤より緑が強く感じる。 また、「プルキンエ現象」は、暗所視において、比視感度が最大となる波長が短い波長へず・れ・る現象であるが、明所視時に比べて赤が弱く、青がより強く見える。明所視(明るい場所で見る場合)で同じ見え方であったとしても、夜や暗い場所(暗所視)では、赤より緑の方が明るく見える。

3.2つの異なる色が互いに隣接した場合に、互いに溶け込んでその中間の色に見える現象を色の同化現象と言う。周囲に囲まれた色は、面積が小さいほどその減少が顕著に表れ、周囲の色に近づく。

4.建築空間において、小面積の高彩度色を大面積の低彩度色に対比させて用いると、大面積の低彩度色が引き締まり、小面積の高彩度色が強調される。

解答　3：「吸収冷凍機」は、吸収力の高い液体に冷媒を吸収させ、発生する低圧によって、別の位置の冷媒を気化させて低温を得る冷凍機のこと。直だき式、蒸気式、廃熱利用式などの種類があり、フロンを使わず臭化リチウムを吸収液に用いる。
騒音・振動が小さいが、冷媒分離のための熱を多く必要とするので、冷却水量が多くなり、遠心冷凍機に比べて冷却塔が大きくなる。

1.設問通り。このため、外気湿球温度は、冷却塔の冷却性能である冷却塔出口水温の限界を決める。

2.HFCは、国内では代替フロンと呼ばれており、今後は、地球温暖化係数が低い新しい冷媒に転換していく必要がある。

4.遠心冷凍機（ターボ冷凍機）は、遠心式圧縮機を利用した冷凍機で、回転する羽根車で冷媒を外周部へ吐き出すことで圧縮を行う蒸気圧縮式冷凍機の一種である。遠心冷凍機は、中間期において夏期よりも低い冷却水入口温度で運転できるようにすると、成績係数が改善が期待される。

解答　4：送風機の回転数を変えると、
空気量は回転数に比例し、
圧力は回転数の2乗に比例し、
軸動力は回転数の3乗に比例する。
したがって、回転数を2倍にすると、軸動力は8倍になる。

1.第一種機械換気方式は、給気と排気の両方に送風機を用いるため、その風量調整によって正圧・負圧どちらにも可能である。安定した換気を行えることから、映画館、劇場、厨房などで採用される。また、厨房については負圧にすることができる第三種換気方式も採用される。

2.ダクトの圧力損失は断面が円形が一番小さく、長方形であればアスペクト比4以下であれば圧力損失は小さくでき、正方形に近いほど小さい。

3.「正面面積」とは、ルーバーを含めた外枠の内法面積のことで、排気ガラリのほうが必要な正面面積を小さくすることができる。一般に、通過風速は「排気4m/s以下」「給気3m/s以下」程度に設定する必要があり、排気ガラリのほうが通過風速を高くできることから、必要な正面面積は小さくなる。

解答　3：冬季おいて気温が低い場合、圧縮機を運転しないで冷却塔の冷却水を使用する方式を「冷却塔フリークーリング」という。省エネルギーが期待される。

1.建物の使用時間前に予熱予冷運転を行う場合、在室者による汚染物質の発生がなく、外気を取り入れる必要がないので、外気取り入れを停止することができる。外気取り入れによる空調負荷を低減することができるので、空調立ち上がり時間の短縮と省エネに有効である。

2.中間期等の外気冷房が効果的な状況においては、バイパスを設けて熱交換を行わないほうが省エネルギー上有効である。（設問文ママ）

4.空気調和機の冷温水の流量を調節する方式は２つ、「変流量制御(二方弁制御)」と「定流量制御(三方弁制御)」がある。「定流量制御」は、変流量制御の2方弁に、コイルを通らない１方弁を加えたもので、常に一定の流量を保つ。
「定流量制御」→常に一定の流量を保つことができる。
「変流量制御」→ポンプ動力を削減することができ、省エネが期待される。

解答　2：雨水立て管は、雨水専用の管として設け、排水管や通気管に接続してはならない。(昭和50年建設省告示第1597号)

1.「消火水槽」は、放水用の水を貯蔵する水槽である。多くの場合は地下に設置されているが、地上に設置するタイプの消火水槽もある。有事の際はここに貯めている水が消火ポンプで加圧送水され、配管を伝って各消防設備の放水口（消火栓のバルブやスプリンクラーヘッドなど）に届けられる。ピットは、地下に設けた配管を通すための空間で、ピットをつくることで１階の給排水用配管を通し、配管の維持管理が容易になる。このスペースを有効利用するために、消火水槽として兼用する場合もある。

3. ガス瞬間式給湯器の給湯能力は「号数」で表される。「号数」とは、水温+25℃のお湯が、1分間に出る量(L)のこと。例えば1分間に1Lのお湯を出せれば1号、１分間に20Lのお湯が出せれば、20号となる。

4.「ウォーターハンマー(水撃現象)」は、流速の急激な変化により管内圧力が過渡的に上昇または下降する現象である。管径が小さく流速が早い場合や、開け閉めの急速な圧力変動、また揚水管からの横引きが高い場所で行われる場合に起こる。

解答　1：上水(飲料用)受水槽の保守点検スペースとして、水槽の上部に100cm、側面及び下部にそれぞれ60cmのスペースを確保する。

2.設計用給水量は、以下を参考にする。
・戸建て住宅–  200(l/人) ~  400(l/人)
・集合住宅—–  200(l/人) ~  350(l/人)
・事務所——–    60(l/人) ~  100(l/人)
・ホテル——–  350(l/人) ~  450(l/人)
・総合病院—– 1,500(l/人)~ 3,500(l/人)
・小中学校—–     70(l/人)~  100(l/人)

3.重力式給水方式において、高置水槽の低水位から最も高い位置のシャワーヘッドまでの高さを、70kPaの最低圧力を確保するように設定する。高置水槽の高さは、建築物最上階の給水栓等から上に５ｍ以上の位置を水槽の低水位とする。

4.横管はスラブと床仕上げとの間の空間に配管されることが多い。排水管に関してはスラブを貫通させて下の階の天井裏、もしくは地下ピットに配管させる場合もある。

解答　2：引下げ導線システムは、直撃雷を受け止めた受電部から大地までの雷電流の経路の総称である。鉄骨造の建築物においては、地上部分の構造体の鉄骨を利用することが望ましい。

1.保護レベルに応じた避雷針の設計には回転球体法、保護角法、メッシュ法の3手法を用いる。保護角法における突針部の保護角は、60度以下であり、60度を超過する場合は回転球体法かメッシュ法を採用する。

3&4.各ランプの評価は、使用場所や用途によって異なり、演色性や色温度によって判断されることが多い。
・白熱電球は、最も一般的な照明であり、寿命が短く、効率が低い（電力の約8割を熱として消費）。色温度は低く(赤み、暖色)、演色性は非常に高い。
・蛍光ランプは、電極間の放電により紫外線を発し、蛍光物質により発光させる。点灯回路と安定期が別途必要となる。色温度は高く(青白)、演色性は高い。効率と寿命は白熱電球の約3倍から5倍程度と経済的。ただし、周囲温度によって光束低下が起こり、またストロボ効果が生じやすい。(設問3)
・高圧放電ランプは、水銀ランプ、メタルハライドランプなどの高圧放電系ランプの総称で、道路、工場、高天井などに使用される。白熱電球に比べて寿命が長く、色温度は高く、演色性は低い。ただし、トンネルや道路に使用される高圧ナトリウムランプは、色温度は低いが、発光効率は最も高い。
・発光ダイオード（LED）は、電気エネルギーを直接光に変える長寿命、高効率、低発熱、小型、軽量の特徴がある。（設問文4）

解答　1：「バスダクト配線方式」は、最大許容電流が大きく、過電源に対する強度が優れているので、大規模な建物や工場などの大容量の電力供給、幹線等に用いられる。

2.夜間など、無人となる防火対象物において、自動火災報知設備の感知器の作動と連動して点灯する方式の誘導灯を設置した場合、無人となる時間については、誘導灯を消灯することができる。

3.ＣＤ管とＰＦ管は、ともにコルゲート状（波形、蛇腹形）の合成樹脂製可とう電線管である。ＰＦ管耐燃性、自己消火性（火炎を遠ざけると自然消火する性質）があり、使用場所に制限がなく、せっこうボードなどの簡易間仕切内の配管に用いることができる。

4.３路スイッチは、２箇所のスイッチにより、同一の電灯を点滅させることができる。階段や廊下などによく採用される。

解答　4：「連結送水管設備」は消防隊が3階以上の消火活動を行うための設備である。ポンプ車から送水口に連結し、各階に設けている放水口に消火水を送り込む。
1.閉鎖式スプリンクラーは3種類あり、湿式と乾式はどちらもヘッドが破損すると誤作動で放水される。予作動式は乾式スプリンクラー設備に火災感知器を連動させた設備である。火災が発生した際には、火災感知器が作動することで予作動弁が解放し、配管内に加圧水が充満し、熱でヘッドが解放されることで散水される2重の仕組みである。サーバー室や電気機器室などに設置される。

2.不活性ガス消火設備は、電気室や美術館、精密機械、電気通信機室等に設置されるもので、消火剤による汚損を最小限に抑え、復旧を早急にすることが必要な室・施設に設置される設備である。ただし消火剤の種類によっては人への影響を及ぼす危険性があるので、設置場所や安全対策には十分に考慮する必要がある。そのなかでもイナートガス（IG-541）は窒素・アルゴン・二酸化炭素の混合ガスであり、人体に影響が少なく、消火ガス放出下の火災時でも、正常な退避行動がとれる。

3.屋外消火栓設備は建物の周囲に設置され、建物の1階及び1階で発生した火災の消火及び外部より放水することにより延焼を防止するために使用する設備である。消防隊の使用だけではなく、在館者や周辺にいる者による消火も期待できる。ホース接続口からの水平距離は40m以内とし、その警戒区域はホース2本の長さ(40m)と放水距離(10m)で有効に放水できることとされる。

解答　2：「防振系の固有周波数」とは、防振材が吸収できる振動の周波数のことである。空気ばねは1~3Hz、コイルばねは2~6Hz、防振ゴムは8~15Hzなど、防振材によって異なる。

1.設備機器は建物躯体や他の設備に振動が伝わらないように防振材を活用する。耐震ストッパーは機器に接触しないように設置するが、地震時に転倒を避けるためになるべく隙間を小さくする。

3.建築設備に関する耐震安全性確保の検討において、設計用鉛直地震力は、設計用水平地震力の1/2とする。

4.アンカーボルトの引抜力の算定においては、設計用水平地震力、設計用鉛直地震力を考慮して算定している。

解答　4：近年の日本の建築関係の排出割合は、36%(3割)程度で、建設に12%、住宅・業務運用に24%となっている。

1.CASBEEの特徴は、建築物の環境に対する様々な側面を客観的に評価するという目的から、
・建築物のライフサイクルを通じた評価ができること
・「建築物の環境品質(Q)」と「建築物の環境負荷(L)」の両側面から評価すること
・「環境効率」の考え方を用いて新たに開発された評価指標「BEE（建築物の環境性能効率、Built Environment Efficiency）」で評価すること
という3つの理念に基づいて開発されている。また、評価結果が「Sランク（素晴らしい）」から、「Aランク（大変良い）」「B+ランク（良い）」「B－ランク（やや劣る）」「Cランク（劣る）」という５段階のランキングが与えられることも大きな特徴である。

2.消防法において、「消防用設備等」は、「消火設備」、「警報設備」、「避難設備」、「消防用水」及び「消火活動上必要な施設」に分類されており、排煙設備は「消火活動上必要な施設」に該当する。

3.建築分野におけるLCA(ライフ・サイクル・アセスメント)は、建設から解体までの建築物の生涯を通じての環境負荷や環境影響等を評価するものである。環境影響の領域として、資源利用、人の健康及び生態系への影響が含まれる。