この記事でわかること
令和5年度・1級管工事施工管理技士「1次検定 A㉑〜㉚」の問題と、初学者にもわかるやさしい解説です。出題分野は、ヒートポンプ・換気量計算・排煙・上下水道・給水・給湯などの設備分野です。
問21
分野:ヒートポンプ重要度 ★★☆
次の記述のうち、適当でないものはどれか。
(1)ヒートポンプの除霜運転は、一般的に、四方弁を冷房サイクルに切り替えて行う。
(2)暖房では、圧縮された冷媒が凝縮器で放熱する熱エネルギーを利用する。
(3)空気熱源では、外気温度が高くなると暖房能力が低下する。
(4)地下水等の熱を利用する場合の適応条件としては、容易に得られること、量が豊富でその時間的変化が少ないこと等があげられる。
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⭕(1)ヒートポンプの除霜運転は、一般的に、四方弁を冷房サイクルに切り替えて行う。
⭕(2)暖房では、圧縮された冷媒が凝縮器で放熱する熱エネルギーを利用する。
正しい記述です。暖房のときは、圧縮した冷媒が凝縮器(室内側)で液体に戻るときに出す熱を、室内に取り込んで利用します。
❌(3)空気熱源では、外気温度が高くなると暖房能力が低下する。
「外気温度が高くなると暖房能力が低下する」が誤りです。空気熱源のヒートポンプは、外の空気から熱をくみ上げて暖房します。
外気温度が低いほど熱を取りにくくなり、暖房能力が低下します。高いときではなく、低いときに弱くなります。
空気熱源ヒートポンプとは?
外の空気がもっている熱をくみ上げて、冷暖房に利用する仕組みです。少ない電気で多くの熱を運べるので省エネですが、真冬は外気が冷たく能力が落ちます。
⭕(4)地下水等の熱を利用する場合の適応条件としては、容易に得られること、量が豊富でその時間的変化が少ないこと等があげられる。
正しい記述です。地下水などの熱を使う場合は、安定して豊富に得られることが条件になります。
水量や水温の時間変化が少ないほど、安定した熱源として使えます。
この問題のまとめ
この問題で誤っているのは(3)です。
空気熱源は、外気温度が低くなると暖房能力が低下します。
問22
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清浄装置を通した外気で換気するとき、室内の汚染濃度を目標値Cに保つのに必要な換気量Vを表す式を選ぶ問題です。正解は(3)です。
定常状態とは?
室内の濃度が増えも減りもせず一定に落ち着いた状態です。このとき「入ってくる汚染物質の量=出ていく量」が成り立ちます。これが式を立てる出発点です。
η(除去率)とは?
清浄装置が汚染物質を取り除く割合です。例えばη=0.7なら7割を除去し、残りの(1−η)=0.3だけが通り抜けて室内に入ります。
① 考え方…定常状態なので「入る量 = 出る量」
② 入る量
外気から…V×Co×(1−η)(清浄装置を通り抜けた分)+ 室内で発生…M
③ 出る量
排気で運び出される…V×C
④ つり合いの式…V×Co×(1−η)+M = V×C
⑤ Vについて解く
M = V×C − V×Co×(1−η) = V×{C−(1−η)Co}
→ V = M ÷ {C−(1−η)Co}
ポイントは「入る=出る」を立てること。 外気の汚染は清浄装置で(1−η)倍に減ってから入る、という点を式に入れられるかがカギです。整理するとVについての式になり、(3)が正解です。
この問題のまとめ
定常状態の「入る量=出る量」から式を立て、Vについて解くとV=M÷{C−(1−η)Co}。よって答えは(3)です。
問23
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部屋の中で出た熱を外へ運び出すために、必要な換気量を計算する問題です。正解は(3)の3,600㎥/hです。
(発熱を排除する)換気量とは?
室内で発生した熱を、外気と入れ替えることで運び出すのに必要な空気の量です。発熱が大きいほど、また室温と外気の温度差が小さいほど、多くの換気が必要になります。
比熱とは?
空気1kgの温度を1℃上げるのに必要な熱の量です。空気はおよそ1.0kJ/(kg・℃)。この値が、空気がどれだけ熱を運べるかを表します。
① 公式…必要換気量 = 発熱量 ÷(空気密度 × 比熱 × 温度差)
② 温度差を出す…許容温度40℃ − 外気35℃ = 5℃
③ 代入する
6 ÷(1.2×1.0×5)= 6÷6 = 1.0㎥/s
④ 1時間あたりに直す
1.0 × 3,600 = 3,600㎥/h
なぜ温度差で割るの? 室温と外気の差が大きいほど、空気1㎥あたりで運べる熱が多くなり、少ない換気で済みます。逆に差が小さいと、同じ熱を運ぶのに大量の換気が必要になります。
この問題のまとめ
発熱を排除する換気量は「発熱量 ÷(空気密度 × 比熱 × 温度差)」。6÷6=1.0㎥/s、1時間に直して3,600㎥/h。よって答えは(3)です。
問24
分野:排煙設備重要度 ★★☆
次の記述のうち、適当でないものはどれか。
(1)排煙
ダクトは、可燃物から100mm以上離すか、又は厚さ50mm以上の金属以外の不燃材料で覆うものとする。
(2)排煙ダクトに設ける防火ダンパーは、作動温度280℃のものを使用する。
(3)排煙口の吸込み風速は10m/s以下、ダクト内風速は20m/s以下となるようにする。
(4)排煙口の同時開放条件を設定する場合、通常は隣接する2防煙区画が同時開放するものとする。
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❌(1)排煙ダクトは、可燃物から100mm以上離すか、又は厚さ50mm以上の金属以外の不燃材料で覆うものとする。
「100mm以上」が誤りです。排煙ダクトは火災時に高温の煙を通すため、まわりの可燃物から150mm以上離すか、不燃材料で覆います。
100mmでは離し方が足りません。
⭕(2)排煙ダクトに設ける防火ダンパーは、作動温度280℃のものを使用する。
⭕(3)排煙口の吸込み風速は10m/s以下、ダクト内風速は20m/s以下となるようにする。
正しい記述です。排煙口の吸込み風速は10m/s以下、ダクト内風速は20m/s以下になるようにします。
速すぎると騒音や抵抗が大きくなるためです。
⭕(4)排煙口の同時開放条件を設定する場合、通常は隣接する2防煙区画が同時開放するものとする。
正しい記述です。火災は広がることがあるため、隣り合う2つの防煙区画が同時に開くものとして、排煙機の能力を設定します。
この問題のまとめ
この問題で誤っているのは(1)です。
排煙ダクトは、可燃物から150mm以上離します。
問25
分野:排煙設備重要度 ★★☆
次の記述のうち、適当でないものはどれか。
(1)機械排煙設備において、特別避難階段の付室を兼用する非常用エレベーターの乗降ロビーの排煙機風量は、6㎥/s以上とする。
(2)防煙垂れ壁は、原則として、天井面より50cm以上下方に突出した不燃材料で造られたものとする。
(3)自然排煙の防煙区画と機械排煙の防煙区画との間は、間仕切区画に代えて垂れ壁による区画としてもよい。
(4)同一防煙区画内に可動間仕切りがある場合、間仕切られるそれぞれの室に排煙口を設け連動させる。
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⭕(1)機械排煙設備において、特別避難階段の付室を兼用する非常用エレベーターの乗降ロビーの排煙機風量は、6㎥/s以上とする。
正しい記述です。非常用エレベーターの乗降ロビーは、避難や消防活動の拠点になる大切な場所です。
そのため排煙機の風量は6㎥/s以上を確保します。
⭕(2)防煙垂れ壁は、原則として、天井面より50cm以上下方に突出した不燃材料で造られたものとする。
❌(3)自然排煙の防煙区画と機械排煙の防煙区画との間は、間仕切区画に代えて垂れ壁による区画としてもよい。
「垂れ壁による区画としてもよい」が誤りです。自然排煙(窓などで自然に出す)と機械排煙(排煙機で吸い出す)は、しくみが異なります。
混ざると互いに性能を打ち消してしまうため、両者の間は垂れ壁ではなく、すき間のない間仕切壁できちんと区画します。
⭕(4)同一防煙区画内に可動間仕切りがある場合、間仕切られるそれぞれの室に排煙口を設け連動させる。
正しい記述です。同じ防煙区画の中に可動間仕切りがあると、閉めたときに片側だけ煙が抜けない恐れがあります。
そのため、間仕切られる各室に排煙口を設け、連動して開くようにします。
この問題のまとめ
この問題で誤っているのは(3)です。
自然排煙と機械排煙の区画は、間仕切壁で区画します(垂れ壁では不可)。
問26
分野:上水道重要度 ★★☆
次の記述のうち、適当でないものはどれか。
(1)上水施設には消毒設備を設け、需要家の給水栓における水の
残留塩素濃度は、遊離残留塩素の場合0.1mg/L以上保持できるようにする。
(2)取水施設は、取水された原水を浄水施設まで導く施設であり、その方式には自然流下式、
ポンプ加圧式及び併用式がある。
(3)凝集池には、原水中に浮遊している砂等の粒子を短時間に沈殿除去させるために水道用硫酸アルミニウム等を注入する。
(4)配水施設は、配水池、ポンプ等で構成され、浄化した水を給水区域の需要家にその必要とする水圧で所要量を配水するための施設である。
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⭕(1)上水施設には消毒設備を設け、需要家の給水栓における水の残留塩素濃度は、遊離残留塩素の場合0.1mg/L以上保持できるようにする。
正しい記述です。水道水は消毒が必要で、各家庭の蛇口(給水栓)で遊離残留塩素0.1mg/L以上を保てるようにします。
蛇口まで消毒の効き目が届くようにする、という意味です。
遊離残留塩素とは?
水道水の消毒のために残してある塩素のうち、殺菌力の強い成分のことです。蛇口で一定量以上残っていれば、配管の途中で雑菌が増えていないと判断できます。
❌(2)取水施設は、取水された原水を浄水施設まで導く施設であり、その方式には自然流下式、ポンプ加圧式及び併用式がある。
「浄水施設まで導く施設」が誤りです。取水施設は、川や湖などの水源から水を取り入れる施設です。
取り入れた原水を浄水場まで運ぶのは「導水施設」の役目で、ここが入れかわっています。
取水施設・導水施設とは?
取水施設は水源から水を取り入れる入口の施設、導水施設はその水を浄水場まで運ぶ施設です。水は「取水→導水→浄水→配水」の順に流れます。
⭕(3)凝集池には、原水中に浮遊している砂等の粒子を短時間に沈殿除去させるために水道用硫酸アルミニウム等を注入する。
正しい記述です。水に浮かぶ細かい砂や濁りは、そのままでは沈みにくいものです。
そこで凝集剤(水道用硫酸アルミニウムなど)を入れて大きな固まりにし、短時間で沈めて取り除きます。
⭕(4)配水施設は、配水池、ポンプ等で構成され、浄化した水を給水区域の需要家にその必要とする水圧で所要量を配水するための施設である。
正しい記述です。配水施設は、配水池やポンプなどでできていて、きれいにした水を各家庭へ必要な水圧で必要な量だけ届ける施設です。
この問題のまとめ
この問題で誤っているのは(2)です。
原水を浄水場まで導くのは「導水施設」で、取水施設は水源から取り入れる施設です。
問27
分野:下水道重要度 ★★☆
次の記述のうち、適当でないものはどれか。
(1)分流式の汚水管きょは、合流式に比べ小口径のため、管きょの勾配が急になり埋設が深くなる場合がある。
(2)流域下水道とは、2以上の市町村の区域における下水又は雨水を排除するものをいう。
(3)管きょ内で必要とする最小流速は、雨水管きょに比べて、汚水管きょのほうが小さい。
(4)分流式の下水道では、降雨の規模によっては、処理施設を経ない汚水が公共用水域に放流されることがある。
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⭕(1)分流式の汚水管きょは、合流式に比べ小口径のため、管きょの勾配が急になり埋設が深くなる場合がある。
正しい記述です。分流式の汚水管は、汚水だけを流すので合流式より管が細くなります。
細い管でしっかり流すには勾配を急にする必要があり、その分だけ埋設が深くなることがあります。
分流式・合流式とは?
分流式は汚水と雨水を別々の管で流す方式、合流式は1本の管にまとめて流す方式です。分流式の方が水をきれいに保ちやすい一方、管が2系統必要になります。
⭕(2)流域下水道とは、2以上の市町村の区域における下水又は雨水を排除するものをいう。
正しい記述です。流域下水道は、2つ以上の市町村にまたがる下水や雨水を、まとめて受けて処理する下水道です。
⭕(3)管きょ内で必要とする最小流速は、雨水管きょに比べて、汚水管きょのほうが小さい。
正しい記述です。管の中で汚物が沈まないために必要な最小流速は、汚水管きょ(0.6m/s)の方が、雨水管きょ(0.8m/s)より小さく設定されています。
❌(4)分流式の下水道では、降雨の規模によっては、処理施設を経ない汚水が公共用水域に放流されることがある。
「分流式」が誤りです。大雨のときに、処理しきれない汚水まじりの水が川などへ放流されることがあるのは、雨水と汚水を一緒に流す「合流式」の弱点です。
分流式は汚水と雨水を分けて流すので、汚水は必ず処理施設を通ります。
この問題のまとめ
この問題で誤っているのは(4)です。
処理施設を経ない放流があるのは合流式で、分流式ではありません。
問28
分野:給水重要度 ★★☆
次の記述のうち、適当でないものはどれか。
(1)水道直結増圧ポンプの給水量は、瞬時最大予想給水量以上とする。
(2)受水タンクの有効容量は、一般的に、1日使用水量の半分程度とする。
(3)高置タンク方式における揚水ポンプの揚水量は、時間平均給水量とする。
(4)水道直結増圧ポンプの揚程には、配水管内の最低動水圧も関係する。
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⭕(1)水道直結増圧ポンプの給水量は、瞬時最大予想給水量以上とする。
正しい記述です。水道直結増圧ポンプは、瞬間的にいちばん多く使う量(瞬時最大予想給水量)以上を出せるように選びます。
水道直結増圧方式とは?
受水タンクを置かず、水道本管の水をポンプで増圧して直接各階へ送る方式です。タンクがいらないため水が新鮮に保て、設置スペースも省けます。
⭕(2)受水タンクの有効容量は、一般的に、1日使用水量の半分程度とする。
正しい記述です。受水タンクの有効容量は、1日使用水量の半分程度を目安にします。
大きすぎると水がタンク内で古くなり、小さすぎると断水時に足りなくなるためです。
受水タンクとは?
水道本管から一度水をためておくタンクです。ここにためた水をポンプで高置タンクや各階へ送ります。
❌(3)高置タンク方式における揚水ポンプの揚水量は、時間平均給水量とする。
「時間平均給水量」が誤りです。高置タンクへ水をくみ上げる揚水ポンプは、いちばん水を使う時間帯にも間に合うよう、時間最大予想給水量で選びます。
平均ではピーク時に足りなくなります。
高置タンク方式とは?
屋上などの高い位置にタンクを置き、その高さ(重力)を利用して各階へ水を落とす方式です。停電してもしばらく給水できる利点があります。
⭕(4)水道直結増圧ポンプの揚程には、配水管内の最低動水圧も関係する。
正しい記述です。水道直結増圧ポンプに必要な揚程(押し上げる力)は、本管の最低動水圧にも関係します。
本管の圧力が低いときほど、ポンプで補う分を大きくとる必要があります。
この問題のまとめ
この問題で誤っているのは(3)です。
高置タンクの揚水ポンプは、時間最大予想給水量で選びます。
問29
分野:給水(流量計算)重要度 ★★★
次の記述のうち、適当でないものはどれか。
(1)クロスコネクション防止対策として、飲料用給水管と飲料用以外の給水管は、異なる配管材を用いる。
(2)器具給水負荷単位法で、瞬時最大給水流量を算定する場合、器具給水負荷単位数に器具の個数による同時使用率を乗じて求める。
(3)住戸数から瞬時最大給水流量を算定する場合、住戸数により段階的に算定式が異なる。
(4)水使用時間率と器具給水単位による方法で配管サイズを決定する際は、任意利用形態か集中利用形態かを確認する必要がある。
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⭕(1)クロスコネクション防止対策として、飲料用給水管と飲料用以外の給水管は、異なる配管材を用いる。
❌(2)器具給水負荷単位法で、瞬時最大給水流量を算定する場合、器具給水負荷単位数に器具の個数による同時使用率を乗じて求める。
「同時使用率を乗じて求める」が誤りです。器具給水負荷単位法では、まず各器具の負荷単位を合計します。
その合計値から、専用の線図(ハンター曲線)を使って瞬時最大流量を読み取ります。
同時に使われる割合は、この線図にすでに織り込まれているので、別に掛け算はしません。
器具給水負荷単位法とは?
洗面器や便器など器具ごとに決められた「負荷単位」を足し合わせ、その合計から線図(ハンター曲線)で最大流量を求める方法です。みんなが同時に使う確率も考えに入っています。
⭕(3)住戸数から瞬時最大給水流量を算定する場合、住戸数により段階的に算定式が異なる。
正しい記述です。住戸数から求める場合は、住戸数の範囲ごとに使う算定式が段階的に変わります。
⭕(4)水使用時間率と器具給水単位による方法で配管サイズを決定する際は、任意利用形態か集中利用形態かを確認する必要がある。
正しい記述です。同じ器具でも、バラバラに使われる(任意利用)か、一斉に使われる(集中利用)かで最大流量は変わります。
そのため、利用形態を確認してから配管サイズを決めます。
この問題のまとめ
この問題で誤っているのは(2)です。
器具給水負荷単位法は、負荷単位の合計から線図で流量を求めます。
問30
分野:給湯・管材重要度 ★★☆
次の記述のうち、適当でないものはどれか。
(1)架橋ポリエチレン管の線膨張係数は、ステンレス鋼管の数値よりも小さい。
(2)真空式温水発生機と無圧式温水発生機は、熱交換方式の違いはあるが、特徴が類似しており、水温が100℃を超えることはない。
(3)中央式給湯設備の返湯管径は、循環流量と管内流速により求める。
(4)循環配管をリバースリターン方式とすると、各系統への配管長がそろい循環量を均等にできるが、配管が長くなるため採用しないこともある。
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❌(1)架橋ポリエチレン管の線膨張係数は、ステンレス鋼管の数値よりも小さい。
「ステンレス鋼管の数値よりも小さい」が誤りです。樹脂でできた架橋ポリエチレン管は、金属のステンレス鋼管にくらべて温度による伸び縮みが大きく、線膨張係数も大きくなります。
一般に、樹脂管は金属管より伸び縮みが大きい、と覚えておくとよいです。
線膨張係数とは?
温度が1度上がったときに、その材料がどれだけ伸びるかを表す値です。値が大きいほど温度変化で伸び縮みしやすく、樹脂は金属より大きくなります。
⭕(2)真空式温水発生機と無圧式温水発生機は、熱交換方式の違いはあるが、特徴が類似しており、水温が100℃を超えることはない。
正しい記述です。真空式・無圧式の温水発生機は、内部が高い圧力にならない構造です。
つくる温水の温度は100℃を超えないため、ボイラーには該当せず取り扱いがしやすくなります。
⭕(3)中央式給湯設備の返湯管径は、循環流量と管内流速により求める。
正しい記述です。中央式給湯の返湯管(お湯が戻ってくる管)の太さは、循環させる流量と管内の流速から求めます。
⭕(4)循環配管をリバースリターン方式とすると、各系統への配管長がそろい循環量を均等にできるが、配管が長くなるため採用しないこともある。
正しい記述です。リバースリターン方式は、各系統の往きと還りの配管長がほぼそろうように配管する方式です。
各系統の循環量を均等にできますが、配管が長くなる欠点があります。
リバースリターン方式とは?
お湯や水を循環させるとき、どの系統も「往き+還り」の配管の長さがほぼ等しくなるように配管する方式です。各部屋への流れが偏らず、均等になります。
この問題のまとめ
この問題で誤っているのは(1)です。
架橋ポリエチレン管の線膨張係数は、金属管より大きくなります。
この10問の要点(直前チェック用)
- 問21:空気熱源は、外気温度が低くなると暖房能力が低下する
- 問22:換気量 V=M÷{C−(1−η)Co}(清浄装置の捕集率ηを考慮)
- 問23:換気量=発熱量÷(密度×比熱×温度差)=3,600㎥/h
- 問24:排煙ダクトは、可燃物から150mm以上離す
- 問25:自然排煙と機械排煙の区画は、間仕切壁で区画する(垂れ壁不可)
- 問26:原水を浄水場まで導くのは「導水施設」(取水施設ではない)
- 問27:処理施設を経ない放流があるのは合流式(分流式ではない)
- 問28:高置タンクの揚水ポンプは、時間最大予想給水量で選ぶ
- 問29:器具給水負荷単位法は、負荷単位の合計から線図で流量を求める
- 問30:架橋ポリエチレン管の線膨張係数は、金属管より大きい
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