環境設備

【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2-

熱損失(一級建築士)

今回も引き続き計算問題です

前回の記事に引き続き、まだ計算問題書きたいんだよなぁ~。

なのでもう少し熱損失関係の記事が続きますが、お付き合いのほどよろしくお願いします。

最初の記事では、ジュールさんとケルビンさんのふたりが登場しますが、この記事が割と大事なので、なんだったっけ?っと思った方は、最初から読んでみてね。

最初の記事☞【建築士試験において知ってるといいかも熱力学】-熱損失-

では、今回はイラストが入っている一級建築士の問題を。

「えぇ~!、こう言う問題イヤやわぁ~」っと思っている方。「そう言えば、問題集に載ってたかも知れないけどやってないわぁ~」っと思った方。

この「いつなるサイト」では、そう言う気持ちを・・・。

「問題のビジュアルに負けている」と言っています。

反対に少し違った形での問われ方に楽しむタイプの人もいてるはずです。

そうだなぁ~、皆さんが割とよく知っているあの人なんて、めっちゃ強そうな強敵が現れた時(難しい問題)に、むしろ楽しんでいますねぇ~(笑)。

ドラゴンボールの主人公の孫悟空っ!。

「オラぁ~!、ワクワクすっぞぉ~!」

クスっとでも笑ってくれた方っ♪

この気持ちを持っていると持っていないのでは、何となく試験での立ち向かい方も違うのはなんとなくイメージ出来ましたでしょうか。

この辺りの話しは、熱損失の記事が終わったら改めて記事を書こうと思っています。

とりあえず・・・。

「オラに元気を~!」

元気玉

※)本当のセリフは少し違いますが、まぁその辺りはいいとして、イラストも著作権の関係でこれがギリだなぁ~(笑)。

さっ、強敵なだけにやりがいもある問題を1問っ。

ワクワクしながら、一緒に勉強していきましょ♪。

一級建築士の平成27年度の問題より



熱損失の計算問題(一級建築士環境設備)
サクラ
サクラ
なんか、ワクワクすっぞぉ~!・・・っと言ってみたもののどこから整理していこうかなぁ~♪。
サク
サク
そうだねっ、少し選択肢の方を見てみようかぁ~? 
  1. 換気による熱損失は、建築物のモデル全体の熱損失の1/5よりも大きい。
  2. 窓からの熱損失は、換気による熱損失の2倍よりも大きい。
  3. 屋根からの熱損失は、壁からの熱損失の1/4である。
  4. 換気による熱損失は、屋根からの熱損失よりも大きい。
サク
サク
こんな感じの問題構成だから・・・。
サクラ
サクラ
とりあえず、部位ごとの熱損失を出してみたらいいんだよね♪

っと言う訳で、こちらで「問題文の中の情報整理」してみることにしますね。

【問題文の中の情報整理】

  • 壁の熱貫流率・・0.5W/(㎡・K)
  • 屋根の熱貫流率・0.25W/(㎡・K)
  • 窓の熱貫流率・・3.5W/(㎡・K)
  • 換気回数・・・・0.5回/h
  • 空気の容積比熱・1,200J/(㎥・K)(←りゅうべぇ~)
  • 壁面積・・・・・40
  • 屋根面積・・・・20
  • 窓面積・・・・・5
  • 室容積・・・・・50(←りゅうべぇ~)

それから熱損失の単位は、熱そのものだったらWでもいいけど、今回は問題文の中に温度については触れていないから・・・。

建築士の熱損失

関連記事☞【建築士試験において知ってるといいかも熱力学】-熱損失-

サクラ
サクラ
あっ!、熱貫流率の単位にをかけたら、この単位になるねっ♪・・・りゅうべぇ~は別としてw

壁の熱損失・・・0.5W/(㎡・K)×40㎡=20W/K

屋根の熱損失・・・0.25W/(㎡・K)×20㎡=5W/K

窓の熱損失・・・3.5W/(㎡・K)×5㎡=17.5W/K

サク
サク
そうそう。これで壁と屋根と窓は出来上がったね。
サクラ
サクラ
次は、換気の熱損失だねっ。

換気の熱損失の計算

ここからは、「換気の熱損失」の算出を説明しますね。

単位が「りゅうべぇ~」やしぃ~、なんかジュールもついているから・・・。

「オラぁ~!、ワクワクすっぞぉ~!」

ですねっ(笑)。

サクラ
サクラ
換気だから・・・部屋全体の容積で・・・空気の比熱容積も関係あって・・・換気回数も関係ありそう・・・。

【換気に関係する情報整理

  • 換気回数・・・・0.5回/h
  • 空気の容積比熱・1,200J/(㎥・K)(←りゅうべぇ~)
  • 室容積・・・・・50(←りゅうべぇ~)
サクラ
サクラ
空気の容積比熱・・・?
サク
サク
今この問題では、空気の重さをイメージしていたらそれでいいよ。重さによって換気のされやすさって変わりそうなイメージは持てそうかな?
サクラ
サクラ
えっ!?・・・空気って重さがあるの!?。
サク
サク
今度、お風呂の中で洗面器を逆さまにしてお風呂の中に入れてごらんっ。空気の重さを感じることができるから♪。
サクラ
サクラ
あっ!。確かになんかイメージできたっ!
サク
サク
そうそうっ、そして暖かい空気と冷たい空気では、重さが違うんだよ。比べると暖かい空気の方が軽いけどね。

まぁ、容積比熱については本当は詳しく書きたいところですが、「ふ~ん、空気には重さがあるんだぁ~」って言うのは、勉強していく上で知っておいた方がいい知識ですね。

同じ風船でも、小さく膨らませたのと大きく膨らませたのとは重さが違いますので、ぜひ体験できそうな場面が来たら体感しておくといいかも♪。

まぁ、それよりも今回は「単位を意識して解く」ことを頑張ってやってみましょう♪

サクラ
サクラ
熱損失の単位”W/S”が最終目標ってことだよね♪。そしたら・・・んとまずは、1,200J/(・K)に50をかけてみようかな?

1,200J/(㎥・K)×50㎥=60,000J/K

ここで、前回の記事に書いてあったまとめをもう一度書いておきますね。

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
サクラ
サクラ
あっ!。1Jは1WSだから・・・60,000J/KのJのところをWSに直しちゃえ~っ!。

60,000J/K→60,000WS/K

ここで、換気回数の単位に注目すると・・・0.5回/となっています。

そうっ、1時間当たりの換気回数が0.5回という事なので、今出しているのは1Jが1WS・・・つまり「ワット秒」なので、一旦ここで「ワット時」に直してあげましょうか。

サクラ
サクラ
となると・・・1秒は何時間かってことだから・・・60秒で1分・・・1分が60分で1時間・・・んと・・・めっちゃ小さくなっていくなぁ~・・・んと・・・60×60で・・・3600分の1だから・・・3600で割ればいいんだぁ~!・・・なんか計算が大変っ(汗)。

だけどねっ、リアルな場合だったら計算が大変になるのかも知れないけど、これ試験問題だからっ。

電卓も持ち込むことができないから、たいていの計算問題はそんなに大変には設定されていないんですっ。

なので、3600でいきなり割ってももちろん正解ですが・・・。

ワット時換算

こんな感じで計算しても楽かなっ♪。

サクラ
サクラ
あとは、1時間の換気回数が0.5回だから・・・かけてしまえばいいんだよね♪。
換気の熱損失
サクラ
サクラ
あっ!W/Kまでなったね♪
サク
サク
あとは、選択枝に数値を入れながら考えていくと誤っている枝がでるよ。

では、この問題の解答へ




↓もう一度、選択枝を載せておきますね。

  1. 換気による熱損失は、建築物のモデル全体の熱損失の1/5よりも大きい。
  2. 窓からの熱損失は、換気による熱損失の2倍よりも大きい。
  3. 屋根からの熱損失は、壁からの熱損失の1/4である。
  4. 換気による熱損失は、屋根からの熱損失よりも大きい。
サクラ
サクラ
1番の枝の建築物のモデル全体の熱損失って言うのは、全部の熱損失を足したらいいのかなぁ~♪。
サク
サク
そうそうっ。それで合っているよ。

建築物のモデル全体の熱損失=8.33+20+5+17.5=50.83

全てのW/Sが出たので、もうこの時点では単位は意識していないので省略しています(笑)。

サクラ
サクラ
あてはめていったんだけど・・・1番の枝が間違えてるぅ~!
サク
サク
うんっ、それで正解っ♪。

ちなみに1番の枝を当てはめて考えると・・・。

8.33は、50.83の1/5より大きい

50.83の1/5は、約10だから・・・。

8.33は10より大きい

ねっ、この枝は間違えているでしょ♪。

今回は、この辺で。

次回は、「外皮平均熱貫流率」について書きますのであと1回、熱損失の記事が続きます。

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