H29年 衛生工学・建築環境施設 U-1-1 模範解答と解説

問題

 給水設備に用いられる配管を鋼管・金属管・合成樹脂ライニング管で2種類、合成樹脂管で2種類ずつ挙げ、それらの接続方法、使用温度、耐食性などそれぞれの配管種類の特徴と留意点について述べよ。

 


模範解答  添削履歴 5回  専門とする事項 建築環境

1.一般配管用ステンレス鋼管

(特徴)耐食性及び機械的性質が優れ、鋼管より薄肉で軽量の為、運搬や施工の効率性が高い。

(留意点)電位差の大きい異種金属の管材と接続する場合は、ガルバニック腐食を防止する為、両者間を電気的に絶縁する絶縁継手やフランジを利用する。

2.硬質塩化ビニルライニング鋼管

(特徴)鋼管同様に機械的強度が強く、内面が硬質塩化ビニル管である為、摩擦抵抗が小さく、スケール等の付着が少ない。

(留意点)ステンレス管などの電位の異なる金属の接続による異種金属接触腐食を防止する為、相互の管接続には、非導電体の絶縁継手を使用する。

3.架橋ポリエチレン管

(特徴)材質自体が軽量で柔軟性があり、取り扱い易く、中間接続も少なくでき、漏水リスクを軽減できる。

(留意点)横揺れ等が生じないように支持固定間隔を短くして、配管の曲げ半径は、管外径の10倍程度として座屈防止を図る。

4.耐衝撃性塩化ビニル管

(特徴)鋼管に比べ軽量で、酸やアルカリなどによる耐薬品性を持ち、施工も簡単で経済性に優れている。

(留意点)太陽光の紫外線によって管表面が酸化により白化し易くなる為、屋内で使用するか、遮光カバー巻きを行う。

H29年 衛生工学・建築環境施設 U-1-2 模範解答と解説

問題

 オフィスビルの汚水排水槽を計画・設計する際の構造及び維持管理上の留意点を述べよ

 


模範解答  添削履歴 5回  専門とする事項 建築環境

(1)構造上の留意点

1)臭気漏洩と漏水対策

 点検用マンホールは、ゴムシール構造の密閉蓋とし、配管貫通部は、隙間なく穴埋めを行う。また、内部構造は、漏水がないよう防食・水密性のある材料とする。

2)内部保守点検の容易性

排水ポンプは、口径80A以上のボルテックス形着脱装置式として、引上げや据付が容易にできるよう直上部に600φ以上の密閉型点検蓋を設ける。

3)排水滞留の防止

 汚水の滞留量を減らす為、釜場の構造は、排水ポンプと釜場側面の間隔を200mm程度と極力小さくした大きさとする。

(2)維持管理上の留意点

1)硫化水素発生の抑制

貯留槽内は、ばっ気・撹拌併設装置を付加させる事により、豊富な酸素環境として汚水を腐敗させ、硫化水素発生源となる菌を抑制する。

2)汚水滞留量の低減

ポンプは、運転可能水位が低いものを選定し、始動及び停止水位が釜場内に収まるようにする。

3)汚水滞留時間の短縮

ポンプの作動間隔を短くする為に、始動水位と停止水位レベルの間隔を小さくなるようフロートスイッチによる発停制御を行う。

H29年 衛生工学・建築環境施設 U-1-3 模範解答と解説

問題

集合住宅の給湯設備において省エネルギー化を図るための方法を3つ挙げ、それらの概要と計画・設計上の留意点を延べよ。

 


模範解答  添削履歴 5回  専門とする事項 建築環境

省エネルギー化を図る為の3方法

1)ヒートポンプ給湯機の採用

(概要)

 空気の熱を吸収し、電気エネルギーで圧縮して高温になった冷媒熱エネルギーによって温水を作る。

(計画・設計上の留意点)

 ヒートポンプユニットは、ショートサイクルが起きやすい箇所は避け、空気との熱交換が十分に行えるよう各壁面等からの離隔距離をとり通気性を確保する。

2)潜熱回収型ガス給湯器の採用

(概要)

排気ガスを利用して、水分を凝縮させ、潜熱分を余熱として回収し、再加熱して熱湯を作る。

(計画・設計上の留意点)

通常の給湯器に比べ排気温度が低くドラフト力が弱く排気が上昇し難い為、建物構造上、滞留し易い箇所への設置には円滑に排気ができる部材を付加する。

3)節湯水栓器具の採用

(概要)

必要以上の流量使用に対する無駄な湯水を減らす事により給湯の為のエネルギー消費量を削減する。

(計画・設計上の留意点)

手元止水機構を有する台所水栓及び浴室シャワーや小流量吐水機構を有する浴室シャワー、更に水優先吐水機構を有する台所及び洗面水栓として用途使用する。

H29年 衛生工学・建築環境施設 U-2-1 模範解答と解説

問題文:大都市に計画される事務所と商業からなる複合施設における給排水衛生設備の基本計画策定業務を行うことになった。発注者からは、@環境性、A長寿命化・フレキシビリティ、BBCP対応が要望されている。以下の問いに対して@〜Bの要望を踏まえて回答せよ。なお、計画地域は地域冷暖房供給エリアであるため、空調設備の冷却塔の補給水は給水計画において見込む必要はない。

(1)環境性を念頭に省資源、省エネルギーについて配慮すべき事項を述べるとともに計画給水量を算出せよ。

(2)長寿命化フレキシビリティの観点より再利用設備を含む概略の機器仕様及び使用配管材料について述べるとともに概略水利用計画図(再利用の水バランスを示すもの)を示せ。

(3)BCP対応として配慮すべき事項と具体的な方法を述べよ。

 


 

延床面積   :60,000m2

基準階床面積 :2,700m2

階数     :地下2階,地上20階

構造     :SRC造,RC造,S造

 

各階の構成

20階 レストラン,バー(600m2)

19階〜4階 事務所

3階〜2階 商業(物販)施設

1階ロビー

地下1階 飲食店舗(800m2)

地下2階駐車場,設備諸室

 

大規模災害時の想定と対応

上下水道は3日間程度外部供給が途絶

災害当日の事務所内在籍率70%

災害発生後2〜3日は事務所内の人員は通常の30%程度

事務所階以外は全て閉鎖,周辺地域の避難や帰宅困難者の受け入れは行わない。


模範解答  添削履歴 5回  専門とする事項 建築環境

(1)省資源・省エネルギーについて配慮すべき事項

1)多元給水システムの採用

事務所や商業からなる複合施設では、便所の洗浄水など雑用水として供給可能な使用量が多い為、給水系統は、上水系統と雑用水系統に分け、雨水や排水再利用による雑用水を便所の洗浄用水として利用する事で、上水使用量の低減や環境負荷削減が可能となる。

2)利用用途に応じた給湯方式の採用

客用食堂や、従業員食堂等は、多量の給湯を必要とする為、中央式給湯方式とし、事務所の給湯室並びに商業用テナント等では、使用時間帯の違いなどから局所式給湯方式としてそれぞれの給湯負荷に適応した高効率機器を採用し、CO排出量の削減を図る。

3)計画給水量の算出

事務所使用量は、平常時及び災害時3l/人の3日分を確保し、レストラン・商業施設及び飲食店舗の使用量を加算して、500/日とする。

(2)再利用設備の概略機器仕様及び使用配管材料と概略水利用計画図

1)概略機器仕様

@調整ばっき槽の調整ポンプ、一次処理槽の処理水排水ポンプ、処理水移送ポンプ容量は、時間平均処理水量の2倍の処理能力とする。

A薬液注入ポンプは、注入量を有効塩素換算で5〜10mg/l程度に調整可能なダイアフラム式定量ポンプとする。

2)使用配管材料

再利用水系統の配管は、消毒処理過程により塩素投入量が上水設備より高くなる為、塩化ビニル系の耐食性に優れた管材を使用する。

3)概略水利用計画図 (図-1参照)

概略水利用計画図

(3)BCP対応として配慮すべき事項と方法

1)重力供給機能の確保

受水槽や高置水槽本体に直接給水を得る給水栓の設置や、水槽内の水を確保する為に、感震器により給水ポンプ機器の停止や緊急遮断弁を制御し、流出水防止を図る。

2)破損箇所を想定した水供給計画

屋外に送水口を設け、給水ポンプ車により受水槽へ供給する回路や高置水槽や揚水管が破損した時、揚水管から給水管又は、下層階の揚水管から給水管へのバイパス回路を設ける。

3)飲料水造水装置の導入

地下水は、災害に強く非常用水として活用できる点から井戸設備を構築し、RO膜によるろ過装置により飲料水を造水する。

4)トイレ機能の維持

災害時、排水の放流先が確保出来なくなる事を想定し、処理水を放流せずに循環処理して再利用すするし尿処理装置が備わった循環処理トイレを計画する。

 

H29年 衛生工学・建築環境施設 V-1 模範解答と解説

問題

 建築関連5団体は、今日の地球環境問題と建築との係わりの認識に基づき、「地球環境・建築憲章」を制定し、持続可能な循環型社会の実現にむかって、連携して取り組むことを宣言している。先ず、その骨子となる5つの方針とその概要を述べよ。次に、各自の専門領域において、その方針を実現するための技術を3つ提案し、それらの概要と実現に向けての方法と課題を具体的に延べよ。

 


模範解答  簡易答案形式  専門とする事項 建築環境

(1)骨子となる5つの方針とその概要

1)長寿命(概要)世代を超えて使い続けられる価値ある社会資産になるように、企画・計画・設計・建設・運用・維持される。

2)自然共生(概要)自然環境と調和し、多様な生物との共存を図りながら、良好な社会環境の構成要素として形成される。

3)省エネルギー(概要)建築の生涯のエネルギー消費は、最小限に留められ、自然エネルギーや未利用エネルギーは最大限に活用される。

4)省資源・循環(概要)可能な限り環境負荷の小さい、また、再利用・再生が可能な資源・材料に基づいて構成され生涯の資源消費は、最小限に留められる。

5)継承(概要)多様な地域の風土・歴史を尊重しつつ新しい文化として創造され、良好な成育環境として次世代に継承される。

(2)方針を実現する為の技術

1)長寿命における技術:設備ユニット及び配管プレハブ化技術

(概要)施工及び維持管理の合理化や省力化に配慮し、主要な機器や配管材料は、耐久性や耐食性並びに耐震性を有し、耐用年数を満足させるものとする。

(実現に向けての方法と課題)スペースの確保と将来への対応として設備類は、点検・保守・取替えが容易に出来るようなスペースを確保して設置し、将来、増築や模様替えなどを想定し、配管ピットやトレンチなども有効活用する。また機器の配置にあたっては、平面計画だけでなく高さの検討も併せて計画し、メンテナビリティの向上や構造躯体や仕上げなどの建築と設備の分離を図る事が課題となる。

2)省エネルギーにおける技術:ハイブリッド給湯システム技術

(概要)給湯負荷に柔軟に対応しつつ実用性とCO2低減を両立するシステムとし、燃焼式給湯器にヒートポンプ給湯機を組み合わせた給湯システムとする。

(実現に向けての方法と課題)給湯負荷変動に合わせ互いの機器能力性能を補完し合う事で、従来の燃焼式給湯器のみの場合と比べ、給湯システム全体の高効率化を向上させる。また省エネルギーの推進、地球温暖化防止に向けたCO排出量の削減は大きな課題であり、業務用給湯分野においては、エネルギー利用の効率化が求められる。

3)省資源・循環における技術:雨水・排水の再利用技術

(概要)多元給水システムとして上水設備とは別に、雨水・排水の再利用水(雑用水)の2系統で供給し、上水使用量の低減を図る。

(実現に向けての方法と課題)多元給水システムとして上水設備とは別に、雨水・排水の再利用水(雑用水)の2系統で供給し、水の有効利用を図る事で上水使用量の低減や環境負荷削減が効果的となる。また、原水量と再利用水の水収支バランスを考慮し、設備の稼働率を上げ処理機能を十分に発揮させることのできる有効水深の確保が求められ、イニシャル・ランニングコストの経済性のとれた計画が課題となる。

H29年 衛生工学・建築環境施設 V-2 模範解答と解説

問題

 我が国の環境政策として第4次環境基本計画が設けられており、同計画において、政府が目指すべき持続可能な社会を実現するためには、今日の社会が地球規模での環境問題に関して様々な危機に直面しており、それらの危機から脱却するための1つとして「自然共生社会」を構築することが必要であるとされている。この自然共生社会の形成に向けた取組の推進では、「健全な水環境の確保等の推進」が課題の1つとして挙げられており、この課題に示されている次の内容について述べよ。

(1)多様な水源の確保を進めるための具体的な方法

(2)官庁施設における、雨水利用・排水再利用システムの具体的な内容

(3)下水道整備により水環境改善するための方法

 


模範解答  簡易答案形式  専門とする事項 建築環境

(1)水源の確保を進めるための具体的な方法

1)地下水の利用

井戸は災害に強く、非常用水として活用できる点から、震災時など電力を使用しない事を前提として手動で水を汲み上げる災害用井戸を構築し、手押しポンプを設置して定期的に井戸水を汲み上げ、災害時に使用できるよう対策をとる。

2)雨水・排水再利用

便所の洗浄水などを雑用水回路として供給する為、給水系統を上水系統と雑用水系統に分けた多元給水システムを採用し、雨水や排水から再利用水を造水する水処理設備を構築し、上水の使用水量を削減する

(2)雨水利用・排水再利用システムの具体的な内容

1)低濃度の排水処理

建物内の手洗い・洗面や給湯室排水などの汚濁負荷が少ない比較的良質な排水を利用する低濃度原水を対象とした汚濁雑排水処理による排水再利用システムとする。2)処理設備の簡略化

雨水集水は、比較的水質のよい屋根や屋上からの集水を優先させ、処理コストを低減し、イニシャルコストが回収できるような設備計画とする。

3)システムの効率化

原水量と再利用水の水収支バランスを考慮し、水槽は、設備の稼働率を上げ処理機能を十分に発揮させることのできる有効水深を確保して、イニシャル・ランニングコストの経済性のとれた計画とする。

4)負荷に応じた処理性能維持

原水の汚泥負荷が低い場合は、低負荷向きの処理システムを採用し、間欠運転に対して安定した処理水質を確保する。

(3)下水道設備により水環境改善するための方法

1)閉鎖性海域の水環境の改善

閉鎖性水域における富栄養化の原因である窒素・リン等を除去する下水の高度処理の導入を推進する。高度処理について、施設更新の時期に来ない処理施設は、経済性をかんがみ、かつ、大規模な改築を伴わない運用により早期の水質改善を目指す段階的な高度処理を合わせて促進する。

2)合流式下水道の改善対策

汚濁負荷量の削減として雨天時下水活性汚泥処理法の導入や河川流域において下水道の補強を行い公衆衛生を確保する。また、ごみ等の流出対策として雨水吐き口からのごみ等流出防止対策をとる。

3)地域のニーズに応じた水路の再生等

身近な河川や水路等に水を流すことにより、親水性を高め、水路等を浄化し、生物の生息・生育環境を保護・保全する。また、水質、親水空間、修景等生活環境又は自然環境の維持、改善等を図ることを目的とした用水を一定量通年通水する水利使用の推進を図る。


模範解答  答案形式 添削履歴 7回目   専門とする事項 建築環境

(1)水源の確保を進めるための具体的な方法

1)地下水利用

@井戸水を原水として、飲料用水や生活用水、散水などの用途に利用する為に、井戸設備を構築して、水処理装置により再生水を造水する。

A水処理装置は、フィルターや処理膜を搭載した一体型処装置を採用する事で、緊急時において容易に操作でき、可搬性機能を備えたものとする。

2)雨水利用

@屋上などから雨水集水し、スクリーンで固形物を除去し、更に沈砂槽・沈殿槽で微細物質を除去してからろ過及び消毒装置を経由して雑用水を造水する。

A雑用水は、便所の洗浄水の他、散水用水として利用し、水資源の有効利用と緑化促進による冷却効果を強化してヒートアイランドの緩和に寄与する。

3)排水再利用

@便所の洗浄水などを雑用水回路として供給する為、給水系統を上水系統と雑用水系統に分けて供給し、上水使用量の削減を図る。

A建物内から排出される雑排水を集水して、排水処理施設を経由し、再生水として造水する事で公共用水域への排出汚濁による負荷量削減と水質改善に寄与する。

(2)雨水利用・排水再利用システムの具体的な内容1)処理施設規模や処理過程の簡略化

建物内の手洗い・洗面や給湯室排水などの汚濁負荷が少ない、比較的良質な低濃度排水を優先的に集水して再生利用水として処理する。

2)土砂や有機物の混入が少ない箇所からの雨水集水

雨水集水は、比較的水質のよい屋根や屋上からの集水を優先させ、貯留槽へ流入される汚濁負荷を軽減させて処理過程の省力化を図る。

3)処理施設の複合化

沈殿槽やろ過装置、消毒装置などの各処理施設のプロセスをコンパクトに組み合せる構造とする事により、機器や配管構成の簡易化と維持管理の容易化を図る。

4)生物処理と物理的処理による排水処理

活性汚泥処理と膜分離処理を組み合わせた処理過程により、原水中の有機物は、微生物により分解し、処理後の活性汚泥は、膜により個液分離してからオゾン脱色や消毒処理過程を経て、再利用水を確保する。

5)再生水の水質向上

処理過程において生物膜ろ過などから漏洩しやすい浮遊物質などを補足する対策として、細目幅のスクリーンを備えた高速繊維ろ過装置による処理工程を送水される直前に加える。

6)塩素滅菌装置による残留塩素濃度の保持

再生水利用器具等は、スライムが付着しやすい環境になる為、供給先となる貯留槽内や送水過程において次亜塩素酸を注入し、長時間の残留効果を保持する事で、原因となる有機物やアンモニアなどを酸化させる。

(3)下水道設備により水環境改善するための方法

1)下水道の高度処理の推進

閉鎖性水域における富栄養化防止の為、BODやSS除去を目的とした急速ろ過池の構築やリン除去を目的とした嫌気好気法への改良及び窒素除去を目的とした担体利用窒素除去法を導入する。

2)高度処理水の多目的利用

下水処理場において、水処理及び汚泥処理によって得られた高度処理水を水路の水質浄化などの環境維持用水、修景用水、防火、生活雑用水等に多岐にわたって有効利用する。

3)合流式下水道の改善対策

汚濁負荷量の削減として雨天時下水活性汚泥処理法の導入し、ごみ等の流出対策としてスクリーンの目幅を縮小化して、雨水吐き口からのごみ等の流出防止を図る。

4)処理施設の集約化

さまざまな施設がまとまった地域で存在して排水が排出される場合は、地域一体として除外設備(汚水処理施設)を設営する。

5)下水道への負荷低減

工場や病院など有害物質を含む特殊排水を排出する施設においては、それぞれの排出先に特殊排水処理施設を設け、下水処理場の処理機能を阻害しない構成とする。