給 湯 設 備 1. 給 湯 設 備 の 概 要 給 湯 設 備 は 給 水 設 備 と 同 様 に 必 要 な 水 量 ( 湯 量 ) 使 用 目 的 に 適 した 水 圧 衛 生 的 に 安 全 な 水 質 これらに 加 えて 適 温 の 湯 を 建 物 内 の 給 湯 必 要 箇 所 に 供 給 することが 目 的 である 2. 湯 の 性 質 比 体 積 単 位 重 量 当 たりの 体 積 単 位 は m 3 /kg 逃 がし 管 reliefpipe 膨 張 管 に 同 じ ボイラの 焚 き 始 めの 湯 の 膨 張 量 を 逃 がすために 設 ける ボイラから 膨 張 タンクへ 至 る 管 水 は4 の 時 に 比 体 積 が 最 小 になり その 値 は1l/kgである 水 は 熱 せられ 温 度 が 上 昇 すると 比 体 積 が 大 きくなり 膨 張 する この 膨 張 を 吸 収 するために 加 熱 装 置 には 大 気 に 開 放 された 逃 がし 管 ( 膨 張 管 ) 膨 張 タンク あるいは 膨 張 量 を 排 出 する 逃 がし 弁 を 設 置 する 必 要 がある 3. 使 用 温 度 湯 の 使 用 温 度 は 使 用 用 途 季 節 使 用 者 の 状 況 によって 異 なっ てくる 湯 の 使 用 温 度 4. 給 湯 温 度 レジオネラ 菌 Legionella レジオネラ 属 に 属 する 真 正 細 菌 の 総 称 であり グラム 陰 性 の 桿 菌 レ ジオネラ 肺 炎 ( 在 郷 軍 人 病 ) 等 多 く のレジオネラ 症 を 引 き 起 こす 種 を 含 む 少 なくとも 46の 種 と 70の 血 清 型 が 知 られている 通 性 細 胞 内 寄 生 性 菌 である 1976 年 にアメリカ 合 衆 国 ペンシル ベニア 州 米 国 在 郷 軍 人 会 の 大 会 が 開 かれた 際 参 加 者 と 周 辺 住 民 221 人 が 原 因 不 明 の 肺 炎 にかかり 一 般 の 抗 生 剤 治 療 にも 関 わらず 34 人 が 死 亡 した 給 湯 温 度 は 使 用 温 度 より 高 い 温 度 で 供 給 し 水 と 混 合 して 使 用 温 度 とする なお 給 湯 温 度 はレジオネラ 菌 の 発 生 を 防 ぐため 50 未 満 としてはいけない 給 湯 温 度 -32-
5. 給 湯 量 の 算 定 給 湯 量 の 算 定 は 人 員 による 算 定 方 法 と 器 具 数 による 算 定 方 法 があるが 一 般 的 には 人 員 による 算 定 を 行 い 必 要 に 応 じて 器 具 数 による 算 定 によりチェックを 行 う 1 1 日 の 使 用 湯 量 Q d (l/d) Q d =N q d N : 対 象 人 員 q d :1 日 1 人 当 りの 使 用 湯 量 (l/d 人 ) 2 時 間 最 大 使 用 湯 量 Qh(l/h) Q h =Q d q h q h :1 日 の 使 用 量 に 対 する 最 大 値 の 割 合 用 途 別 給 湯 量 ( 温 度 60 ) 5. 給 湯 方 式 汽 水 混 合 式 蒸 気 と 水 を 直 接 混 合 させることによって 温 水 を 作 る 方 式 ミキシングバルブで 混 合 させる 方 式 と 開 放 タンク 内 にてサイレン サーを 用 いて 混 合 させる 方 式 があ る ミキシングバルブでの 混 合 給 湯 の 方 式 は 建 物 内 の 必 要 箇 所 ごとに 小 型 給 湯 器 を 設 置 する 局 所 給 湯 方 式 と 機 械 室 に 大 型 の 給 湯 ボイラ 貯 湯 タンクなどを 設 置 し 配 管 により 建 物 全 体 に 給 湯 を 行 う 中 央 式 給 湯 方 式 に 大 別 される 方 式 の 選 択 にあたっては 建 物 の 用 途 給 湯 量 使 用 目 的 保 守 管 理 の 方 法 などを 検 討 の 上 決 定 する 必 要 がある (1) 局 所 式 給 湯 方 式 局 所 式 給 湯 方 式 は 使 用 目 的 などによって 次 の4つの 方 式 に 分 類 される 1 瞬 間 式 局 所 給 湯 方 式 2 貯 湯 式 局 所 給 湯 方 式 ( 一 般 用 ) 3 貯 湯 式 局 所 給 湯 方 式 ( 飲 料 用 ) 4 汽 水 混 合 式 給 湯 方 式 -33-
熱 損 失 ここでは 給 湯 配 管 表 面 からの 熱 放 出 のことをいう 使 用 水 頭 使 用 時 に 機 器 にかかる 水 圧 混 合 水 栓 mixingfaucet 浴 室 洗 面 台 所 流 しなどに 用 いら れる 湯 と 水 を 混 合 して 吐 水 する 水 栓 金 具 局 所 式 の 各 方 式 には 中 央 式 と 比 較 して 次 のような 共 通 した 特 徴 がある (イ) 給 湯 の 箇 所 数 が 少 ない 時 は 配 管 や 給 湯 器 の 規 模 が 小 さく 維 持 管 理 が 容 易 で 設 置 費 も 比 較 的 安 価 である (ロ) 用 途 に 応 じた 必 要 箇 所 で 適 温 の 湯 が 比 較 的 簡 単 に 得 られる (ハ) 配 管 が 短 いので 熱 損 失 が 少 ない (ニ) 給 湯 箇 所 の 増 設 が 必 要 な 場 合 比 較 的 簡 単 に 対 応 できる (ホ) 大 規 模 建 物 では 給 湯 熱 源 が 点 在 するので 維 持 管 理 が 面 倒 であ る (へ) 排 気 を 必 要 とする 給 湯 熱 源 の 場 合 は 構 造 および 意 匠 上 の 制 約 を 受 ける (ト) 簡 易 ボイラなど 使 用 水 頭 が 10m 未 満 の 機 器 の 場 合 湯 水 に 差 圧 を 生 じ 混 合 栓 やシャワーなどで 使 用 に 不 便 をきたすことが ある 1 瞬 間 式 局 所 給 湯 この 方 式 は 洗 面 所 浴 槽 シャワー 各 種 流 しなど 独 立 した 箇 所 に 給 湯 熱 源 を 設 置 し 即 座 に 所 要 の 湯 を 供 給 することができる 瞬 間 湯 沸 器 はガス 弁 の 前 後 にかかる 水 圧 の 差 によってガス 弁 を 開 閉 する 方 式 をとっているので 水 圧 が 不 足 であるとガス 弁 の 作 動 が 不 完 全 となるので 注 意 が 必 要 である 図 42. 瞬 間 式 局 所 給 湯 方 式 2 貯 湯 式 局 所 給 湯 ( 一 般 用 ) この 方 式 は 最 大 負 荷 時 の 給 湯 量 を 充 足 する 量 を 貯 湯 する 加 熱 器 を 設 置 し 配 管 により 所 要 各 所 へ 給 湯 する 瞬 間 式 では 給 湯 量 給 湯 範 囲 などが 無 理 な 程 度 の 規 模 の 用 途 例 えば 給 湯 箇 所 の 比 較 的 多 い 邸 宅 食 堂 の 厨 房 工 場 寮 の 浴 室 などに 適 する -34-
サイレンサー silencer 一 般 的 には 消 音 装 置 のことを 言 う が 給 湯 設 備 では 蒸 気 を 直 接 水 中 に 噴 射 させて 温 水 を 作 る 装 置 のこ とを 言 う 蒸 気 噴 出 時 に 発 生 する 騒 音 を 軽 減 させる 工 夫 がされている 3 貯 湯 式 局 所 給 湯 ( 飲 料 用 ) この 方 式 は 飲 料 用 湯 茶 用 として 湯 沸 室 食 堂 などに 加 熱 温 度 が 90 程 度 のガスまたは 電 気 の 貯 湯 式 湯 沸 器 を 設 置 するものである 図 43. 飲 料 用 湯 沸 器 ( 日 本 イトミック) 4 汽 水 混 合 式 局 所 給 湯 この 方 式 は 蒸 気 と 水 を 混 合 させて 湯 を 作 る 方 式 で サイレンサー を 用 いて 開 放 式 タンクの 中 へ 蒸 気 を 噴 射 させ 水 を 加 熱 する 方 式 と ミ キシングバルブを 用 いて 蒸 気 と 水 を 混 合 して 温 水 を 作 る 方 式 がある 蒸 気 量 が 多 量 に 得 られる 工 場 や 病 院 で 多 く 用 いられ 装 置 が 簡 単 で 設 置 費 が 比 較 的 安 価 である 図 44. 汽 水 混 合 用 ミキシングバルブ (2) 中 央 式 給 湯 方 式 中 央 式 給 湯 方 式 は 器 具 の 給 湯 栓 を 開 くとすぐに 適 温 の 湯 が 必 要 な 量 だけ 供 給 できるようにする 必 要 があり 全 配 管 の 循 環 系 統 を 完 全 に バランスさせるように 計 画 することが 大 切 である また 加 熱 方 法 -35-
同 時 使 用 率 複 数 ある 器 具 が 同 時 に 使 用 される 確 率 この 数 値 によりおおもとのボ イラや 配 管 などの 装 置 容 量 が 決 め られる ストレージタンク ストレージタンク 自 体 は 本 来 貯 槽 全 てのことであるが 建 築 設 備 では 貯 湯 タンクをストレージタンクと 呼 んでいる 材 質 の 多 くは SUS444 SUS304L SUS316 ステンレスクラッド 鋼 SS400 チタンなどである 配 管 方 法 循 環 方 法 および 供 給 方 法 などによって 次 のように 分 類 される 1 加 熱 方 式 直 接 加 熱 方 式 間 接 加 熱 方 式 2 配 管 方 式 単 管 方 式 複 管 方 式 3 循 環 方 式 重 力 方 式 強 制 方 式 4 供 給 方 式 上 向 き 配 管 供 給 方 式 下 向 き 配 管 供 給 方 式 中 央 式 の 各 方 式 には 局 所 式 と 比 較 して 次 のような 共 通 した 特 徴 がある (イ) 加 熱 装 置 が 他 の 設 備 機 器 と 同 じ 機 械 室 (ボイラ 室 )に 設 置 され ているので 保 守 管 理 がしやすい (ロ) 燃 焼 機 器 が 大 型 なので 比 較 的 安 価 な 燃 料 が 使 用 できる (ハ) 貯 湯 タンクの 容 量 により 瞬 間 的 な 過 負 荷 のときでも 湯 量 温 度 とも 安 定 供 給 ができる (ニ) 加 熱 装 置 の 容 量 を 器 具 の 同 時 使 用 率 を 考 慮 することにより 小 さく 出 来 る (ホ) 装 置 が 大 規 模 かつ 複 雑 となるので 設 置 費 が 高 価 である (へ) 使 用 機 器 によっては 有 資 格 者 を 必 要 としたり 定 期 点 検 を 必 要 とする 場 合 がある (ト) 機 器 配 管 など 装 置 全 体 からの 熱 損 失 が 大 きい 1 加 熱 方 式 直 接 加 熱 方 式 加 熱 器 と 貯 湯 タンクが 一 体 となっているか または 循 環 配 管 の みで 繋 がっているタイプのものである 比 較 的 小 規 模 の 建 物 に 使 用 される 間 接 加 熱 方 式 加 熱 器 と 貯 湯 タンクは 分 離 設 置 され 貯 湯 タンク 内 にはコイルを 有 し 間 接 的 に 熱 交 換 されるタイプのものである 熱 媒 体 は 蒸 気 ま たは 高 温 水 が 一 般 的 で 大 規 模 な 建 物 に 用 いられている -36-
図 45. 直 接 加 熱 方 式 図 46. 間 接 加 熱 方 式 ラインポンプ 直 線 配 管 の 途 中 に 取 付 けられるよ うに ポンプの 吸 込 口 と 吐 出 口 が 一 直 線 上 にある 構 造 のポンプで 電 動 機 (モーター)がポンプの 上 部 にあ る 立 軸 構 造 なので 取 付 スペースを 有 効 に 使 うことができる 2 配 管 方 式 単 管 方 式 加 熱 装 置 と 器 具 の 配 管 距 離 が 短 い 場 合 や 長 時 間 にわたり 湯 を 連 続 使 用 する 厨 房 および 湯 沸 室 などの 系 統 は 返 湯 管 を 設 けないこの 方 式 を 用 いることが 多 く 設 置 費 を 安 価 に 抑 えることができる 複 管 方 式 中 央 式 大 規 模 給 湯 に 多 く 用 いられ 適 温 適 量 の 湯 の 供 給 が 可 能 であるが 設 置 費 は 割 高 である 3 循 環 方 式 重 力 式 温 水 の 温 度 差 による 自 然 循 環 力 を 利 用 した 方 式 であるが 配 管 を 比 較 的 太 くしておく 必 要 があり 小 規 模 建 物 向 きの 方 式 である 強 制 式 給 湯 循 環 ポンプを 用 いて 強 制 循 環 させる 方 式 で 大 規 模 な 設 備 に おいては 大 半 がこの 方 式 である 循 環 ポンプにはラインポンプを 用 いる 事 が 多 い 空 気 溜 り 配 管 の 途 中 などで 空 気 や 気 泡 が 集 まっている 部 分 4 供 給 方 式 上 向 き 配 管 供 給 方 式 器 具 の 給 湯 栓 への 流 水 方 向 と 配 管 内 の 空 気 の 抜 ける 方 向 とが 同 じなので 最 上 部 の 給 湯 栓 から 空 気 が 抜 けやすく 好 ましい 方 式 で ある ただし 最 上 部 での 圧 力 不 足 や 給 湯 管 に 余 裕 がないときに 下 層 部 で 多 量 の 湯 を 使 用 すると 上 部 の 給 湯 栓 の 湯 の 出 が 悪 くなった り 逆 に 空 気 を 吸 い 込 む 場 合 もあるので 下 部 に 厨 房 や 浴 場 がある 場 合 は 別 系 統 にするなどの 配 慮 が 必 要 である ( 図 47) 下 向 き 配 管 供 給 方 式 大 規 模 ビルの 場 合 に 多 く 用 いられるが 空 気 抜 きを 立 管 の 最 上 部 からとり 横 主 管 には 空 気 溜 りができない 程 度 の 勾 配 をとり 各 系 統 の 流 量 が 均 等 になるような 配 管 を 行 う 必 要 がある また 循 環 水 -37-
リバースリターン reversereturn 直 線 配 管 の 途 中 に 取 付 けられるよ うに ポンプの 吸 込 口 と 吐 出 口 が 一 直 線 上 にある 構 造 のポンプで 電 動 機 (モーター)がポンプの 上 部 にあ る 立 軸 構 造 なので 取 付 スペースを 有 効 に 使 うことができる 量 のバランスが 取 りにくい 場 合 には リバースリターン 方 式 の 配 管 が 用 いられる ( 図 48) 図 47. 上 向 き 配 管 供 給 方 式 図 48. 下 向 き 配 管 供 給 方 式 6. 高 層 建 築 の 給 湯 方 式 給 水 設 備 と 同 様 に 圧 力 を 一 定 圧 以 下 に 抑 えるために 系 統 をわ ける 方 法 か 減 圧 弁 を 設 ける 方 法 が 用 いられている 減 圧 弁 の 取 付 位 置 によっては 空 気 溜 りができ ウォーターハンマーの 発 生 の 原 因 となることもあるので 注 意 が 必 要 である また 貯 湯 タンクの 設 置 位 置 によって 貯 湯 タンク 分 散 式 ( 図 49)と 貯 湯 タンク 集 中 式 ( 図 50)に 分 類 され 集 中 式 は 保 守 管 理 面 では 有 利 であるが 上 層 系 統 の 機 器 に 高 い 圧 力 がかかるし 配 管 延 長 も 長 くなるので 比 較 的 割 高 となる -38-
図 49. 貯 湯 タンク 分 散 式 図 50. 貯 湯 タンク 集 中 式 7. 機 器 と 材 料 アルゴン 溶 接 溶 接 とは 金 属 を 溶 かして 金 属 同 士 を 接 合 する 方 法 大 気 中 で 金 属 を 溶 かすと 大 気 中 の 酸 素 と 高 温 で 活 性 化 された 金 属 が 反 応 してしまい 健 全 な 溶 接 部 が 得 られない 一 般 的 な 棒 溶 接 では 溶 接 時 の 高 温 で 溶 接 棒 からガスが 発 生 し 溶 融 金 属 を 大 気 から 遮 断 し 金 属 の 酸 化 を 防 ぎながら 溶 接 を 行 う これに 対 し アルゴン 溶 接 は 溶 着 金 属 そのものの 成 分 の 溶 接 棒 を 用 いる タングステン 電 極 の 周 りか ら 保 護 ガス(アルゴンガス)を 放 出 し 大 気 から 溶 融 金 属 を 遮 断 し 溶 接 を 行 う 電 極 が 細 く 非 常 に 精 密 な 溶 接 を 行 うことが 可 能 で 棒 溶 接 では 溶 接 出 来 ない 金 属 も 溶 接 することが 可 能 である ステンレス 製 品 の 重 要 部 分 アルミの 溶 接 方 法 として 多 用 される 1. 管 材 料 給 湯 配 管 の 材 料 として 使 用 されるのは 耐 熱 用 硬 質 塩 化 ビニルライ ニング 鋼 管 ステンレス 鋼 鋼 管 銅 管 耐 熱 用 硬 質 塩 化 ビニル 管 架 橋 ポリエチレン 管 ポリブデン 管 などが 使 用 される 銅 管 を 使 用 する 場 合 には 配 管 内 の 流 速 があまり 速 くならないよう にしなければ 潰 食 が 生 じることがある 太 いステンレス 鋼 鋼 管 の 接 合 は アルゴン 溶 接 による 接 合 となり 接 合 には 熟 練 を 要 する 2. 伸 縮 継 手 配 管 材 料 は 配 管 内 を 通 る 流 体 からの 熱 の 影 響 で 加 熱 され 膨 張 し 長 い 直 線 配 管 などには 伸 縮 継 手 などを 設 けて その 膨 張 量 を 吸 収 しな ければ 管 継 手 弁 類 などに 大 きな 応 力 が 発 生 し 配 管 が 座 屈 した り 水 漏 れなどが 発 生 する -39-
図 51. 銅 管 の 応 力 による 断 面 変 形 図 52. 銅 管 の 応 力 による 破 損 スイベルジョイントは 配 管 に3つ 以 上 のエルボを 設 けることによ ってその 応 力 を 逃 がしていたが 頻 繁 に 膨 張 収 縮 が 起 こると ネジ 部 の 緩 みなどからの 漏 水 の 可 能 性 があるため 近 年 はこの 配 管 方 法 を 用 いる 事 は 減 ってきた 近 年 は 下 記 のような 伸 縮 継 手 の 使 用 が 当 た り 前 となっている 図 53. 伸 縮 継 手 (スリーブ 形 ) 図 54. 伸 縮 継 手 (ベローズ 形 複 式 ) 配 管 の 固 定 は ローラー 形 などを 用 いルーズにする 事 で 伸 縮 に 対 応 させる -40 図 55. 配 管 の 支 持
二 級 建 築 士 対 策 問 題 給 湯 設 備 問 題 1 給 湯 用 燃 焼 器 具 に 関 する 用 語 とその 説 明 の 組 合 せとして 最 も 適 当 なものは 次 のうちどれ か A. 開 放 形 燃 焼 器 具 B. 半 密 閉 形 燃 焼 器 具 C. 強 制 排 気 形 燃 焼 器 具 (FE 式 ) D. 強 制 給 排 気 形 燃 焼 器 具 (FF 式 ) ア. 燃 焼 空 気 を 室 内 から 取 り 入 れ 発 生 する 廃 ガスを 室 内 に 放 出 する イ. 内 蔵 したファンを 用 いて 給 排 気 筒 等 により 屋 外 と 直 接 給 排 気 を 行 う ウ. 燃 焼 空 気 を 室 内 から 取 り 入 れ 発 生 する 廃 ガスを 煙 突 や 排 気 筒 により 屋 外 に 排 出 する エ. 燃 焼 空 気 を 室 内 から 取 り 入 れ 発 生 する 廃 ガスを 内 蔵 したファンを 用 いて 排 気 筒 により 屋 外 に 排 出 する C A B C D 1. ア ウ エ イ 2. ア エ ウ イ 3. イ ウ エ ア 4. ウ エ ア イ 5. ウ ア エ イ 回 答 :1 ア(A) イ(D) ウ(B) エ(C) 問 題 2 給 水 給 湯 設 備 に 関 する 次 の 記 述 のうち 最 も 不 適 当 なものはどれか 1. 一 般 的 な 事 務 所 ビルにおける1 日 の 在 勤 者 1 人 当 たりの 給 水 量 は 60~100l 程 度 として 計 画 する 2. 中 央 方 式 の 給 湯 循 環 ポンプは 配 管 内 の 湯 を 強 制 的 に 循 環 させるもので 湯 の 温 度 低 下 を 防 ぐため に 設 ける 3.バキュームブレーカは 逆 サイホン 作 用 によって 汚 水 が 逆 流 するのを 防 止 するために 設 ける 4. 飲 料 用 の 受 水 槽 を 建 築 物 内 に 設 置 する 場 合 原 則 として 周 囲 及 び 下 部 に 60cm 以 上 上 部 に 100 cm 以 上 の 保 守 点 検 スペースを 設 ける 5.ウォーターハンマーの 発 生 を 防 止 するためには 管 内 流 速 を 速 くする 回 答 :5 管 内 流 速 を 速 くするとウォーターハンマーが 発 生 しやすい 防 止 する 為 には 管 内 流 速 を 遅 くする 必 要 がある -41-