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【建築士試験において知ってるといいかも熱力学】-熱損失の計算問題-

熱損失2

今回は熱損失の計算問題をやってみようかな♪

前回の記事☞【建築士試験において知ってるといいかも熱力学】-熱損失-

大切なところをピックアップしておくと・・・。

  1. 1J=1WS(ワット秒)
  2. 熱損失の単位=W/K

っと言う内容だったのですが、ここで少し補足をしたいんです。

分母にあるK(ケルビン)って前回の記事で書きましたが「絶対零度」。

つまり温度なんです。

これから行う問題には、温度が条件として入っているので温度を乗じてあげることによって、分母のKが消えて「W」だけが残る。

すなわち、熱量となりますのでこれらの熱が建物から逃げて行っても「熱損失」となりますので・・・。

・・・って、何を言ってんだか・・・(苦笑)。

説明がもひとつだなぁ~(困)。

ま、まぁ・・・とにかく問題をやってみましょうかぁ~。

二級建築士の平成20年度の問題より

熱損失
サク
サク
外壁と窓は、熱の伝わり方が違う・・・つまり熱貫流率が違うから、それぞれの熱損失をW(ワット)で出してあげてね。
サクラ
サクラ
サクぅ~、どっから考えたらいいのか・・・わからないよぉ~(泣)。
サク
サク
じゃあ、まずは熱損失の単位は?。
サクラ
サクラ
W/K・・・ワット・パー・ケルビンだね♪。
サク
サク
そうそう。じゃあ~、熱貫流率の単位を見てごらんっ。
サクラ
サクラ
んと・・・W/(㎡・K)だから・・・んと・・・㎡をかけてあげてW/Kにしたらいいんだぁ~!。

という事で、とりあえずここからは計算式をまとめておきます。

サク
サク
イの外壁面積には、窓を含んでいるから、窓の面積は抜いてあげてね。 
  • 外壁・・・0.5W/(㎡・K)×20㎡=10W/K
  •  窓・・・2.0W/(㎡・K)× 5㎡=10W/K
  • 合計・・・10W/K+10W/K=20W/K
サク
サク
そうそう。20W/Kだね。で、今回はどんだけの熱(W)が逃げちゃったかを知りたいので・・・。
サクラ
サクラ
ん~っ、確かK(ケルビン)は温度だから、温度をかけてあげたらWが残るから・・・あっ!、部屋の中と外の温度差の20℃をかけてあげたらいいんじゃない?。
サク
サク
そうっ!。大正解だよっ♪。

じゃあ、最後の計算式を書いちゃいますね。

20W/K×20℃=400W

っという事で、答えは400Wでした。

・・・わかりました?・・・。

・・・わかりづらかったら、説明不足の致すところなんで本当に申し訳ないっ!。

泣く




こういっちゃ~なんだけど、「こんなもんかぁ~♪」っと計算パターンを覚えてしまってもどうってことない問題っちゃ~問題なんです(笑)。

平成20年度で出題されたこの問題の時は、確かに正答率は低かったと思います。

しかし、平成23年度で類似問題が出た時には正答率も高くなっているので、理屈よりも先に計算パターンを身につけた方が得策かなっと思っています。

こういう問題に出会った時は、問題のビジュアルに心が負けてしまうのではなく、サクラが考えたように答えの選択肢の単位を見て、「どうにかしたろぉ~!」っと言う気持ちを持って答えを導いていくといいかと思っています。

一応、公式と言うか熱貫流量(Q値)の求め方は・・・。

熱貫流量(Q値)=熱貫流率×内外温度差×壁体等の面積

っとされていますが・・・覚えてなくても「どうにかしたろぉ~!」・・・この気持ちって試験では大切ですっ!。

サクラ
サクラ
ねぇねぇ~、ちょっと気になったんだけど、問題の中にあった”定常状態”って何~?

「常」に「定」まっている状態で「定常状態」。

覚え方としては、「」に「安定」している状態が「定常状態」っとイメージするといいですね。

「定常状態」のもう少しイメージしやすい例えをWikipediaで書いていたので引用します。

時間的に一定して変わらない状態を意味し、自然科学の各分野で用いられる概念である。

自然界において、たとえば小川は、上流などで雨が降らない限り、時間とともに川の流れの速度や流量が変わることはなく一定であり、この意味で定常状態にあると言える。

なるほどぉ~・・・「小川」をイメージしたらいいんだぁ~♪。

定常状態

「はぁ~るの小川はさらさらいくよぉ~♪」って・・・ホンマに定常状態?。

春の小川は さらさら行くよ
岸のすみれや れんげの花に
すがたやさしく 色うつくしく
咲けよ咲けよと ささやきながら

春の小川は さらさら行くよ
えびやめだかや 小ぶなのむれに
今日も一日 ひなたでおよぎ
遊べ遊べと ささやきながら

えびやめだかが泳いで遊べ遊べっとささやいているんだったら・・・定常状態じゃないやんっ(笑)。

っと、勝手に突っ込んでいたら、Wikipediaに続きが書いてありました。

厳密に言えば、冒頭の小川の例は定常状態ではない。なぜなら、小川の表面に波が立つのを見れば分かるように、小川の流れは周囲の影響を受け時間とともに変化しているからである。実際の自然界において厳密な定常状態の存在を確認することは難しいだろう。

へぇ~、自然界で見つけるんって難しいんだぁ~。

ちなみに、えびやさかなが泳いで「安定」していないのが、「非定常状態」です。

あっ、話しがどんどん建築士試験から遠ざかりそうになっているので、少し文章問題を。

一級建築士試験の空気調和設備のジャンルからの問題です。

一級建築士の平成29年度の問題より

熱負荷計算法には、一般に、定常計算法、非定常計算法などがあり、計算の目的により使い分けられている。

これは正しい枝なんですが、「ふ~ん♪」とか「へぇ~♪」って感じで頭に入れてたらいいんですが、もし自分が試験問題を作る立場だったら・・・。

一度、出題しているんだからもう少し深く聞いてもいいよねっ♪と言う気持ちで問題を作りたくなっちゃいます(笑)。

ここでふたつほど質問っ。

  1. 変動している状態を想定している計算法は、「定常計算法」か「非定常計算法」のどっち?
  2. 難しい複雑な計算方法になりそうなのは、「定常計算法」か「非定常計算法」のどっち?

答えは、どちらも小川にえびやさかながいてる「非定常計算法」。

何となくイメージが合ってくれているといいなぁ~♪。