出典：建築物衛生管理技術者試験令和5年度(2023年)｜給水および排水の管理第116問
問題
給湯設備に使用される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) 循環式給湯設備の下向き配管方式における給湯横主管は、下り勾配とする。
(2) 耐熱性硬質ポリ塩化ビニル管の線膨張係数は、ポリブテン管の線膨張係数より大きい。
(3) 自然循環方式は、配管形状が複雑な中央式給湯設備には適さない。
(4) 返湯管の管径は、給湯循環ポンプの循環量から決定するが、一般には給湯管の管径の半分程度である。
(5) 局所給湯方式において、加熱装置から給湯箇所までの距離が短い場合は、単管式で配管する。
ビル管過去問｜給湯配管｜循環方式・配管勾配・返湯管径・局所給湯方式を解説
この問題は、給湯配管に関する基本知識として、循環方式の特徴、配管の勾配、材料の線膨張、返湯管の考え方、局所給湯方式の配管方法を整理できているかを問う問題です。正答は(2)です。耐熱性硬質ポリ塩化ビニル管とポリブテン管では、一般にポリブテン管のほうが線膨張係数が大きく、温度変化によって伸び縮みしやすい材料です。そのため、(2)は大小関係が逆になっており不適当です。一方で、自然循環方式は複雑な中央式給湯に不向きであること、返湯管径は一般に給湯管より小さく設定されること、局所給湯方式で距離が短い場合は単管式が用いられることなどは、実務でもよく出る重要知識です。用語の丸暗記ではなく、なぜその配管方法になるのかという理由まで押さえておくと、似た問題にも対応しやすくなります。
(1) 循環式給湯設備の下向き配管方式における給湯横主管は、下り勾配とする。
適切です。その理由は、下向き配管方式では、給湯の流れや空気抜き、水抜きのしやすさを考えて、給湯横主管を流れ方向に下り勾配とするのが基本だからです。給湯配管では、配管内に空気がたまると流れが悪くなったり、湯の出が不安定になったりします。また、保守や排水の面でも、適切な勾配があることで管理しやすくなります。給水配管や排水配管ほど強く勾配を意識する印象がないかもしれませんが、給湯設備でも配管勾配は重要です。特に温水は温度変化や空気だまりの影響を受けやすいため、勾配の考え方を押さえておくことが大切です。
(2) 耐熱性硬質ポリ塩化ビニル管の線膨張係数は、ポリブテン管の線膨張係数より大きい。
不適切です。その理由は、一般にポリブテン管のほうが耐熱性硬質ポリ塩化ビニル管よりも線膨張係数が大きく、温度変化による伸びが大きいからです。線膨張係数とは、温度が上がったときに材料がどれだけ伸びるかを示す値です。給湯配管では水ではなくお湯を流すため、配管材料は常に温度変化の影響を受けます。そのため、線膨張係数の大きい材料を使う場合は、伸縮によるたわみや変形、継手部への負担を考慮しなければなりません。樹脂管は金属管より伸びやすいという大きな傾向がありますが、その中でもポリブテン管は特に熱による伸縮が大きい部類です。この選択肢は、どちらも樹脂系配管であるため混同しやすいところを突いたひっかけです。大小関係を正しく覚えておきましょう。
(3) 自然循環方式は、配管形状が複雑な中央式給湯設備には適さない。
適切です。その理由は、自然循環方式はポンプを使わず、温度差による密度差を利用して湯を循環させる方式であり、配管が複雑で抵抗が大きい設備には向かないからです。温められた湯は軽くなって上昇し、冷えた湯は重くなって下降するという性質を使うため、配管はできるだけ単純で、流れやすい構成であることが求められます。中央式給湯設備のように、建物内の多くの給湯箇所へ送る配管では、枝分かれや距離の長さ、配管抵抗の増加が避けられません。そのため、安定した循環を確保するにはポンプによる強制循環方式のほうが適しています。自然循環方式は仕組み自体はシンプルですが、適用できる条件が限られる点が試験でよく問われます。
(4) 返湯管の管径は、給湯循環ポンプの循環量から決定するが、一般には給湯管の管径の半分程度である。
適切です。その理由は、返湯管は給湯本管そのものよりも少ない循環量を扱うことが多く、一般には給湯管より小さい径で設計されるからです。返湯管の役割は、配管内の湯温を保つために末端側から戻り湯を循環させることにあります。必要な循環量は、使用湯量そのものではなく、温度低下を防ぐために必要な量を基準に考えるため、給湯管と同じ太さが必ずしも必要ではありません。そのため、実務上は給湯管の半分程度を目安とすることがあります。ただし、最終的には循環量、配管長さ、圧力損失などを踏まえて決定されます。問題文は「一般には」としており、この表現があることで実務的な原則を述べた適切な内容になっています。
(5) 局所給湯方式において、加熱装置から給湯箇所までの距離が短い場合は、単管式で配管する。
適切です。その理由は、局所給湯方式では給湯器と使用箇所が近いことが多く、配管が短ければ湯待ち時間や熱損失が小さいため、返湯管を設けない単管式で十分な場合が多いからです。単管式は構造が簡単で、施工費も抑えやすい方式です。これに対して、給湯箇所までの距離が長い場合は、蛇口を開けてから温水が出るまでに時間がかかり、配管内で熱も失われやすくなります。そのような場合には循環配管を設けることが検討されます。つまり、局所給湯方式では距離の長短が配管方式を考えるうえで重要な判断材料になります。単に「局所給湯だから単管」と覚えるのではなく、「距離が短いから単管でよい」と理解しておくことが大切です。
この問題で覚えるポイント
給湯配管では、配管方式、材料の性質、循環方法の特徴をセットで覚えることが重要です。まず、自然循環方式は温度差による密度差を利用するため、配管抵抗が小さく単純な系統に向いています。複雑で大規模な中央式給湯設備には適しにくく、実務では強制循環方式が用いられることが多いです。次に、給湯配管の勾配は空気だまりや排水のしやすさに関係するため、方式に応じた適切な勾配をとることが大切です。また、返湯管は温度保持のための循環配管であり、給湯管と同じ役割ではないため、一般には給湯管より小さい径で設計されます。さらに、給湯配管の材料では線膨張係数の大小がよく問われます。樹脂管は金属管より熱による伸縮が大きく、その中でもポリブテン管は伸びやすい材料です。耐熱性硬質ポリ塩化ビニル管との比較は典型的な出題ポイントです。局所給湯方式では、給湯器と使用箇所が近ければ単管式で対応しやすく、距離が長い場合には湯待ち時間や熱損失への配慮が必要になります。このように、配管方式は「距離」「循環の必要性」「熱損失」「施工性」の観点で整理すると、同テーマの問題に強くなります。
ひっかけポイント
この問題のひっかけは、もっともらしい専門用語を並べて、細かな大小関係や適用条件を逆転させている点にあります。特に配管材料の線膨張係数は、どちらも樹脂管であるため、受験者が「どちらも伸びやすいのだから差はあいまい」と感じたところを狙いやすい論点です。しかし試験では、そのあいまいさの中の大小関係が問われます。また、「一般には」「適さない」「距離が短い場合」などの条件付き表現にも注意が必要です。こうした問題では、文章の前半だけが正しそうでも、後半の条件や比較がずれていることがあります。さらに、返湯管のように主配管と補助的な循環配管の役割が違うものを、同じ感覚で考えてしまうのも典型的な誤りです。日常感覚では「お湯が流れるなら同じ太さでもよさそう」と思いがちですが、設備設計では必要流量と役割に応じて管径は変わります。今後も、材料の性質の比較、方式の適用条件、条件付き表現の有無を丁寧に確認する癖をつけることが、ひっかけ対策として有効です。
