建築士試験に出てくる濃度や湿度の計算

建築士試験の学科に環境・設備という項目がありその問題としてよく出てくる計算問題について、二酸化炭素濃度や湿度に絡めた問題がありますが、この計算問題が何度やっても慣れなかったです…

ちなみに私は建築士試験受験して1次試験は通ったけど2次試験はアウトでいろいろあって建築士は断念した人です。

以前のブログに詳細書いているので興味がある方は読んでみてね(いつか死ぬ覚悟の話タイトルがエグい感じですいません)。

計算問題に話をもどします。

二酸化炭素濃度や湿度に絡めた問題がありますが、答えを導くことはできるのですがただ公式を覚えて当てはめるという理解ではだめでした。

なぜなら求めるべき数値はその年によって二酸化炭素濃度だったり湿度だったり換気量だったりちょっとずつアレンジされていて公式をそのまま使えばサッと解けるような問題がなかなかないからです。

sowaka さんによるPhoto AC からの画像

二酸化炭素濃度の問題

とりあえず例題を見ていきます。

H28年の建築士一次試験問題です。


定常状態における室内の二酸化炭素濃度を上限の基準である1000ppm以下に保つために最低限必要な外気の取入量として最も適当な値は、次のうちどれか。ただし、人体一人当たりの二酸化炭素発生量は0.024m3/(h・人)であり、人体から発生した二酸化炭素は直ちに室全体に一様に拡散するものとし、外気の二酸化炭素濃度を400ppmとする。また、隙間風は考慮しないものとする。

1. 20m3/(h・人)

2. 30m3/(h・人)

3. 40m3/(h・人)

4. 50m3/(h・人)


まず、ppmって何?からですね。

ppmが意味するのは百万分の1、10-6ということです。

求めたい外気の取入量をQ(m3/h・人)として式をたてていきます。

まず人から発生する二酸化炭素の量が0.024m3/(h・人)、これに外気に含まれる二酸化炭素Q×400×10-6を足し算したものがQ×1000×10-6の二酸化炭素量になればよいので

0.024m3/(h・人) + Qm3/(h・人)×400×10-6 = Qm3/(h・人)×1000×10-6

という式が成り立ちます。

Qについて解いていくと

Q(1000×10-6 – 400×10-6) = 0.024

Q = 0.024/(1000-400)×10-6

Q = 24000/600 = 40m3/(h・人)

よって選択肢3がもっとも適当ということになります。

ザイデルの式というものがあってその公式に当てはめるという考えでもよいですが、その場合ただ暗記して数字を代入する考えになってしまい、いまいち応用がきかないので私は上記のような考え方で式をたてていました。

ちなみにザイデルの式ですが下記のようになります。


Q = k/(Pi – Po)

k:1人あたり二酸化炭素発生量

Pi:室内空気の二酸化炭素発生量

Po:外気の二酸化炭素濃度


上記の式に数値をそのまま代入すると

Q=0.024/(0.001-0.0004)=40m3/(h・人)

こちらの方がスマートですね…。

低酸素ジムの案件でこの考え方が使えた…

試験勉強で覚えた知識がそのまま実務で役立つということはそんなに多くないと感じていますが、最近仕事で関わっている低酸素トレーニングジムで酸素濃度が低い空気に通常の空気をどれくらい足せば目的の濃度になるか検討するときにこの考え方が役に立ちました。

低酸素空気発生器から酸素濃度8.85%の空気が10m3/h送られてくる部屋に何m3/hの酸素濃度21%通常空気を送り込めば酸素濃度18%となるか?

送り込む通常空気の量をQ(m3/h)とします。

低酸素空気発生器から送られてくる10(m3/h)の8.85%が酸素で、これに通常空気の酸素量Q(m3/h)×21%を足し算した酸素量が10(m3/h)とQ(m3/h)を合わせた空気の18%の酸素量と等しくなるという式をたてます。

10(m3/h) × 8.85% + Q(m3/h)× 21% = (Q+10) × 18%

上記の式をQについて解いていきます。

0.885 + 0.21Q = 0.18Q + 1.8

0.03Q = 0.915

Q = 0.915/0.03 = 30.5 (m3/h)

30.5 (m3/h)の空気を送り込めば酸素濃度18%を保てることがわかります。

濃度などに関する計算は公式を丸暗記ではなく上記のように考えると応用しやすいと思いますが…いかがでしょうか。

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