給湯設備の一問一答

解説
中央式給湯の循環ポンプは、湯を使っていない間も配管内の湯を少しずつ循環させ、湯温の低下を防ぐためのポンプです。一般に返湯管に設けて、配管を一巡した湯を加熱装置（貯湯槽）へ戻します。
循環量は、配管からの熱損失と、許容する湯温の低下（例えば5℃程度）から求めます。揚程は、給湯往き管と返湯管を一巡する回路の摩擦損失から求めます。循環する回路では上りと下りの高さが打ち消し合うため、建物の高さは揚程の決め手になりません。

他の選択肢が誤りである理由
・揚程は循環回路の摩擦損失で決まり、建物の高さ（最高位の給湯栓までの高さ）では決めません。
・循環ポンプは湯温を保つためのもので、循環量は配管の熱損失から決めます。ピーク時の給湯量は加熱装置や貯湯槽の容量の検討に使う値です。
・循環ポンプは一般に返湯管側に設けます。

覚え方のポイント
「循環ポンプ＝返湯管に設置」「循環量＝配管の熱損失÷許容温度降下」「揚程＝循環回路の摩擦損失」。

解説
水は温めると体積が増えます。密閉された給湯系統で水が膨張すると圧力が上がり、加熱装置や配管が損傷するおそれがあります。
膨張管は、膨張した水を膨張タンクなどへ逃がすための安全のための配管です。途中に止水弁があると、誤って閉じたときに膨張を逃がせなくなり危険なため、膨張管には弁を設けないのが原則です。

他の選択肢が正しい理由
・建築基準法施行令第129条の2の4第1項第4号で、圧力タンクと給湯設備には有効な安全装置を設けることが定められています。
・逃し弁は、系統の圧力が設定値を超えると自動的に開いて水を逃がし、圧力の上昇を防ぐ安全装置です。
・密閉式の給湯系統では、膨張した水を吸収するため密閉式膨張タンクを設け、あわせて逃し弁などを設けます。

覚え方のポイント
「膨張管に弁は付けない」「逃し弁・膨張タンクで圧力上昇を防ぐ」「給湯設備には安全装置（施行令）」。安全装置につながる配管は閉止できないようにするのが原則です。

解説
返湯管は、使われていない間に配管内の湯を少しずつ循環させるための管で、流れる湯量は給湯時の流量よりずっと少なくて済みます。そのため、返湯管の管径は給湯管より細くし、一般に給湯管の管径の1/2程度を目安とします。給湯管より太くする必要はありません。

他の選択肢が正しい理由
・給湯配管は、湯を流したときと止めたときで温度が大きく変わり、伸び縮みします。直管部が長い場合は伸縮継手などで吸収し、管や継手に無理な力がかからないようにします。
・湯から分離した空気は配管の高い所にたまり、流れを妨げるため、最高部に空気抜き弁を設けます。
・給湯配管からの熱損失は大きいため、保温を施して湯温の低下とエネルギーの損失を減らします。

覚え方のポイント
「給湯配管＝伸縮対策・最高部の空気抜き・保温」「返湯管は給湯管より細い（1/2程度が目安）」。

解説
ガス瞬間湯沸器の能力は「号数」で表し、1号は、水温を25℃上昇させた湯を1分間に1L出せる能力です。たとえば24号の湯沸器は、水温を25℃上げた湯を毎分24L出すことができます。
熱量に直すと、1号は 1kg/min×4.186kJ/(kg・K)×25K÷60s≒1.74kW に相当します。

他の選択肢が誤りである理由
・温度上昇の基準は40℃ではなく25℃です。
・時間の基準は1時間ではなく1分間です。
・1号は毎分1Lで、10Lではありません。毎分10L出せるのは10号です。

覚え方のポイント
「1号＝25℃上昇の湯を毎分1L（約1.74kW）」。号数が大きいほど一度に多くの湯を使えます。

解説
必要な熱量は「質量×比熱×温度差」で求めます。
1,000kg×4.2kJ/(kg・K)×（60−15）K＝189,000kJ＝189MJ です。
貯湯槽の容量や加熱装置の能力を決めるときに使う基本の計算です。

他の選択肢が誤りである理由
・63MJは、温度差を15Kとした（15℃のみを使った）誤りです。
・252MJは、温度差を60Kとした（加熱後の温度だけを使った）誤りです。
・18.9MJは、正しい値の10分の1で、桁を誤っています。

覚え方のポイント
「熱量＝質量×比熱×温度差」。温度差は「加熱後−加熱前」で求め、どちらか一方の温度だけを使わないよう注意します。

解説
貯湯式は、加熱装置で温めた湯を貯湯槽に貯めておき、必要なときに供給する方式です。ピーク時には貯めた湯も使えるため、加熱能力はピーク時の使用量より小さくても対応できます（貯湯量と加熱能力の組合せで設計します）。ホテルの朝夕の入浴のように短時間に大量の湯を使う用途に向いています。
瞬間式は、湯を貯めずに、使うときに水を通して瞬時に加熱する方式です。貯湯槽がない分、最大の使用量に見合う大きな加熱能力が必要です。

他の選択肢が誤りである理由
・貯湯槽がない瞬間式では、使う量をその場で加熱する必要があり、加熱能力は大きくなります。
・ピーク時に貯めた湯を使えるのが貯湯式の特徴で、加熱能力だけでまかなう方式ではありません。
・湯を貯めておくのは貯湯式です。瞬間式は湯を貯めません。

覚え方のポイント
「貯湯式＝貯めて使う（ピークに強い・加熱能力は小さめ）」「瞬間式＝その場で沸かす（加熱能力は大きい）」。

解説
銅管の給湯配管では、管内流速が大きいと、流れの乱れによって管の内面の保護皮膜がはがされ、局部的に腐食が進む潰食（エロージョン・コロージョン）が起こりやすくなります。特に曲がりや継手の直後（下流側）など、流れが乱れる所で起こりやすくなります。
そのため、給湯の銅管では流速をおおむね1.5m/s以下に抑えるのが一般的です。また、銅は熱による伸縮が鋼より大きい材料なので、伸縮継手などで伸縮を吸収します。

他の選択肢が誤りである理由
・潰食は流れが乱れる曲がりや継手の下流側で起こりやすくなります。
・銅は鋼より熱による伸縮が大きいため、伸縮への配慮がより重要です。
・流速を大きくすると潰食の危険が増します。給湯の銅管では流速を抑えます。

覚え方のポイント
「銅管の給湯＝流速1.5m/s以下で潰食を防ぐ」「潰食は曲がり・継手の下流側」「伸縮が大きい」。

解説
二酸化炭素を冷媒とするヒートポンプ給湯機は、電気で圧縮機を動かし、大気中の熱をくみ上げて湯をつくる機器です。
二酸化炭素はオゾン層を破壊せず、地球温暖化係数も1と小さい自然冷媒です。高い圧力で運転する冷凍サイクルにより、90℃程度の高温の湯を効率よくつくることができます。
割安な夜間の電力を利用して湯を沸き上げ、貯湯タンクに貯めておく使い方が一般的です。

他の選択肢が誤りである理由
・二酸化炭素はオゾン層を破壊しない自然冷媒です。
・高温の湯（90℃程度）をつくれることが、二酸化炭素冷媒の特徴です。
・ヒートポンプ給湯機は燃焼を使わず、ヒートポンプで大気の熱をくみ上げて湯をつくります。

覚え方のポイント
「CO₂ヒートポンプ給湯機＝自然冷媒・高温の湯（約90℃）・夜間に沸き上げて貯湯」。

解説
局所式給湯方式は、湯を使う場所ごとに湯沸器などの加熱装置を設けて給湯する方式です。加熱装置から使う場所までの配管が短いため、返湯管や循環ポンプは設けないのが一般的です。
返湯管と循環ポンプで湯を循環させるのは、配管が長くなる中央式の特徴です。

他の選択肢が正しい理由
・局所式は配管が短いため、熱損失が少なく、湯が出るまでの待ち時間も短くなります。事務所の給湯室や住宅など、湯を使う場所が限られる建物に向いています。
・中央式は、機械室の加熱装置でまとめて湯をつくり、配管で各所へ送る方式で、ホテルや病院など大規模な建物に適しています。
・中央式は配管が長いため、返湯管を設けて循環ポンプで湯を循環させ、配管内の湯温を保ちます。

覚え方のポイント
「局所式＝使う所で沸かす・配管が短い・返湯管なし」「中央式＝まとめて沸かして配る・返湯管で循環・大規模向き」。

解説
レジオネラ属菌は、20〜50℃程度の温度で増殖しやすい細菌で、給湯設備内で増殖すると、シャワーなどのしぶきを吸い込んだ人が感染するおそれがあります。
そのため中央式給湯設備では、貯湯槽内の湯を60℃以上に保ち、給湯配管の末端の給湯栓でも55℃以上となるように循環させることが、衛生管理の基本とされています。湯が滞留する部分をつくらないことも重要です。
湯温が高いとやけどの危険が増すため、使用する器具の近くで混合水栓などにより適温にします。

他の選択肢が誤りである理由
・50℃程度は、レジオネラ属菌が増殖しうる温度帯の上限付近で、増殖を防ぐには足りません。
・レジオネラ属菌が増殖しやすいのは20〜50℃程度で、60℃以上では増殖しにくくなります。
・貯湯槽が60℃以上でも、配管の末端で湯温が下がると、その部分で菌が増殖するおそれがあります。末端でも55℃以上を保ちます。

覚え方のポイント
「貯湯槽60℃以上・末端55℃以上」「レジオネラ属菌は20〜50℃で増えやすい」「使用時は混合水栓で適温に」。