学科Ⅱ（環境・設備）
一級建築士 令和4年度 学科Ⅱ（環境・設備） 問14
問題・正答・学習用解説
問題
給水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。選択肢
正答と解説
正答：（3）
正答の考え方
正解は（3）です。クロスコネクションは、飲料水の配管が、飲用に適さない別系統の配管などへ直接つながることです。空調用の循環水には汚れや処理薬剤が含まれることがあり、飲料水へ戻ると衛生上の問題になります。逆止め弁を付けても配管の接続自体は残るため、クロスコネクションの防止にはなりません。
逆止め弁は一方向に流すための装置ですが、異物が挟まったり劣化したりすると完全には閉じない場合があります。飲料水側が断水などで低圧になると、他系統の水が逆向きに流れ込むおそれがあります。そのため、補給水槽などを介して間接的に給水し、吐水口空間を確保するなど、飲料水系統との縁を切る必要があります。
吐水口空間は、給水口と受ける水の側との間に設ける空気の隙間です。管の中が連続していなければ、逆向きに吸い戻す水の通り道を断てます。バキュームブレーカーなど別の逆流防止装置にも役割がありますが、本問の「逆止め弁を付ければ直接接続してよい」という考え方とは区別します。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）適当です。キャビテーションは、水の圧力が低くなって気泡が生じ、その気泡が圧力の高い場所でつぶれる現象です。水温が一定なら、ポンプ吸込口の圧力が低いほど水が気化しやすくなります。沸騰は温度を上げる場合だけでなく、圧力を下げる場合にも起こります。気泡の崩壊は騒音や振動、羽根の損傷、性能低下を起こすため、吸込側の圧力や配管抵抗を適切に確保します。
選択肢2
（2）適当です。大便器の洗浄弁では、給水側が負圧になると便器側の汚れた水を吸い戻す逆サイホンが問題になります。バキュームブレーカーは負圧時に空気を取り入れ、水を吸い上げる連続した状態を破って逆流を防ぎます。単に水の流れを一方向にする逆止め弁とは働き方が違います。給水圧が普段は高くても、断水など異常時の圧力変化まで考えて飲料水を守る必要があります。
選択肢3
（3）不適当です。飲料水系統と空調用配管が直接つながれば、逆止め弁があってもクロスコネクションです。弁の不具合や圧力変化が起きた場合に、飲用に適さない水が戻る経路が残るためです。補給水槽と吐水口空間などで物理的に接続を切る対策を行います。「通常運転では逆流しない」と「故障や断水を含めて飲料水を汚染しない」は別の条件であることが、この衛生上の設計の要点です。
選択肢4
（4）適当です。高置水槽へ水を送る管では、ポンプ停止などで圧力が低下すると、高い位置の水が分離して空洞を生じることがあります。その後に水が再びぶつかると大きな圧力変動となり、ウォーターハンマーの原因になります。横引き管をできるだけ低くして圧力低下を抑える計画は、この水柱分離を防ぐためです。単に水を高い所まで運べばよいのではなく、停止時の変化も考える必要があります。
周辺知識
水は通常ほとんど縮まない液体ですが、配管内の圧力はポンプの運転や弁の操作で変わります。流れている水を急に止めると、運動が圧力の波へ変わって管をたたくような衝撃を生じることがあります。これがウォーターハンマーで、水柱が分離してから再結合する場合にも大きな衝撃が起こります。
また、水の沸騰する温度は圧力によって変わります。常圧での約100℃だけを覚えていると、常温付近でもポンプ内の低圧部で気泡が生じることを理解しにくくなります。キャビテーションは温度と圧力の組合せを考える現象です。
衛生上は、この圧力変化が逆流の原因にもなります。平常時には飲料水側から補給していても、飲料水側の圧力が下がれば流れは逆になり得ます。だからこそ、弁の正常動作だけに頼らず系統を分離します。給水設備の問題は、流量を確保すること、異常な圧力を抑えること、汚れた水を戻さないことをつなげて考えると、各装置の目的がはっきりします。