出典：建築物衛生管理技術者試験令和6年度(2024年)｜給水および排水の管理第122問
問題
給湯設備の配管に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
(1) 横管が凹配管となる場合は、水抜きのための止水弁を設ける。
(2) ポンプの揚程は、循環管路系で最も長くなる管路における摩擦抵抗と局部抵抗による圧力損失から決定する。
(3) 架橋ポリエチレン管の線膨張係数は、ステンレス鋼管のそれより小さい。
(4) 鋼管は、循環配管を設けない一管式配管において腐食の発生がほとんどない。
(5) 樹脂管を温度の高い湯に使用すると、塩素による劣化が生じやすい。
ビル管過去問｜給湯設備の配管設計を解説
この問題は、給湯設備の配管設計と配管材料の性質に関する基本知識を問う問題です。配管の勾配、循環配管におけるポンプ揚程の考え方、材料ごとの線膨張、腐食、樹脂管の劣化要因を正しく整理できているかがポイントです。正しい選択肢の判定は、(1)適切、(2)適切、(3)不適切、(4)適切、(5)適切です。したがって、最も不適当なものは(3)です。特に本問では、樹脂管と金属管の熱による伸び方の違いを正しく理解しているかどうかが合否を分けます。
(1) 横管が凹配管となる場合は、水抜きのための止水弁を設ける。
適切です。凹配管とは、配管途中に水や空気がたまりやすい下がり部分ができる配管形状のことです。給湯設備では、このような部分に滞留水が生じると、排水や保守がしにくくなり、腐食やスケール付着、衛生上の問題につながることがあります。そのため、水を抜けるように水抜き用の弁を設けることは実務上の基本です。ここで大切なのは、配管はできるだけ自然に排水できる勾配を確保するのが原則であり、やむを得ず凹部が生じる場合に補助的な対策として水抜き装置を設けるという考え方です。
(2) ポンプの揚程は、循環管路系で最も長くなる管路における摩擦抵抗と局部抵抗による圧力損失から決定する。
適切です。給湯循環系のポンプ揚程は、配管内を水が流れるときに生じる圧力損失を克服できるように設定する必要があります。この圧力損失には、直管部分の摩擦抵抗だけでなく、エルボ、バルブ、継手などによる局部抵抗も含まれます。そして設計上は、最も厳しい条件となる管路、すなわち圧力損失が最も大きい系統を基準にしてポンプ能力を決めます。問題文では「最も長くなる管路」とありますが、一般に長い管路は摩擦損失が大きくなりやすく、設計上の支配的な管路となるため、この記述は妥当です。要するに、ポンプは平均的な配管条件ではなく、最も不利な条件に合わせて選定するのが基本です。
(3) 架橋ポリエチレン管の線膨張係数は、ステンレス鋼管のそれより小さい。
不適切です。これは逆です。架橋ポリエチレン管のような樹脂管は、一般に金属管より熱で伸びやすく、線膨張係数はステンレス鋼管より大きくなります。つまり、同じ温度上昇があった場合、樹脂管のほうが大きく伸びるということです。そのため、給湯配管に樹脂管を使うときは、伸縮によるたわみ、曲がり、支持部への負担、継手部への応力などを考慮しなければなりません。実務では、支持間隔、配管ルート、伸縮吸収の方法などを適切に計画する必要があります。金属管は丈夫という印象から、熱でもよく伸びそうだと誤解しやすいのですが、実際には樹脂管のほうが熱伸びは大きいので注意が必要です。
(4) 鋼管は、循環配管を設けない一管式配管において腐食の発生がほとんどない。
適切です。一管式配管では、循環配管を設けて常時水を回す方式に比べて、流速や溶存酸素の供給条件などの面で腐食が進みにくい場合があります。循環系では、水が繰り返し流れることで腐食環境が維持されやすく、配管材料によっては腐食の進行要因となります。これに対し、一管式では使用時だけ流れる形になりやすく、循環式より腐食リスクが小さいと考えられます。もちろん、これは絶対に腐食しないという意味ではありません。水質、温度、管材、施工状態などによって腐食は起こり得ますが、循環配管をもつ系統に比べれば、鋼管の腐食発生は少ないという整理でよいです。
(5) 樹脂管を温度の高い湯に使用すると、塩素による劣化が生じやすい。
適切です。給湯配管に使われる樹脂管は、残留塩素のある水を高温条件で流すと、材料の劣化が進みやすくなります。一般に化学反応は温度が高いほど進みやすいため、常温の給水よりも高温の給湯のほうが材料への負荷は大きくなります。樹脂管の劣化が進むと、脆くなったり、亀裂が入りやすくなったりして、漏水事故につながるおそれがあります。そのため、給湯用樹脂管では、使用温度、使用圧力、水質、塩素濃度などを踏まえ、適合する材料を選ぶことが大切です。給湯配管は単にお湯が通るだけではなく、高温と消毒成分の両方を受ける厳しい環境であると理解しておく必要があります。
この問題で覚えるポイント
給湯配管の横管は、原則として空気だまりや水だまりができないように適切な勾配を確保します。やむを得ず凹配管となる場合は、水抜きや保守のための措置が必要です。 給湯循環ポンプの揚程は、配管の全長だけでなく、直管の摩擦損失と継手、バルブなどの局部損失を含めて決めます。設計では最も不利な管路条件を基準に考えるのが原則です。 樹脂管は金属管より線膨張係数が大きいものが多く、給湯で温度が上がると大きく伸びます。したがって、支持方法や伸縮吸収を考慮した設計が必要です。 鋼管は循環式の給湯配管では腐食が問題になりやすい一方、一管式では比較的腐食が生じにくいという傾向があります。ただし、水質や施工不良があれば腐食は起こるため、絶対表現で覚えないことが大切です。 樹脂管の劣化要因としては、高温と残留塩素の組合せが重要です。給水配管と給湯配管では材料に求められる性能が異なるため、用途に応じた管材選定が必要です。 試験では、配管材料の比較として、樹脂管は熱伸びが大きい、金属管は熱伸びが小さい、という関係が頻出です。ここは確実に押さえておくと同テーマの問題に強くなります。
ひっかけポイント
もっとも典型的なひっかけは、樹脂管と金属管の性質を逆にするパターンです。特に「樹脂は軽くて柔らかいが、熱膨張は小さそう」と日常感覚で判断すると誤ります。試験では、実際のイメージではなく、材料特性を知識として持っているかが問われます。 「一管式では腐食がほとんどない」という表現も、絶対に腐食しないと読み違えると不安になりやすいところです。ここでのポイントは、循環式との比較で腐食しにくいという意味で読むことです。試験では、このように相対的に正しい文章を、絶対表現だと思って誤答する受験者を狙うことがあります。 ポンプ揚程の問題では、「最も長い管路」と「最も圧力損失が大きい管路」を混同しやすいです。実務では厳密には損失が最大の管路を基準にしますが、試験では長い管路が代表として示されることがあります。長さだけを見るのではなく、摩擦損失と局部損失の合計で判断する癖をつけることが重要です。 凹配管に関する設問では、「配管はまっすぐ通っていればよい」という感覚で考えると失点しやすいです。実際には、空気だまり、水だまり、排水性、保守性まで含めて配管の良否を判断します。この視点を持つと、勾配や水抜きに関する問題に対応しやすくなります。
