二級建築士 過去問
平成29年(2017年)
問5 (学科1(建築計画) 問5)

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問題

二級建築士試験 平成29年(2017年) 問5(学科1(建築計画) 問5) (訂正依頼・報告はこちら)

図に示す内断熱を施したコンクリート造の壁体の内部温度分布として、正しいものは、次のうちどれか。ただし、外気温は0°C、室温は25°Cで、定常状態とする。
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この過去問の解説 (3件)

01

正解は1です。

この図は、部材内での勾配が大きいほど部材の左右で温度差が大きい、つまり断熱性能が高いことを表します。

まず、密閉中空層に着目します。
複層ガラスのように厚さ20mmの密閉中空層にも断絶性能があります。
よって、密閉中空層の内外で温度の変化がない、もしくは温度の差が少ないのは間違いなので、選択肢2,4,5は除外できます。

残りは選択肢1,3ですが、選択肢3はコンクリートと断熱材の勾配がほぼ同じとなっています。
断熱材はコンクリートより断熱性能が高いため、勾配はコンクリートより急になっていなければなりません。

よって選択肢1が正解となります。

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02

正解は1です。

この問題で着目すべき点は、材料それぞれの温度分布を示す勾配です。

断熱材は、熱伝導率が小さいため、高温側と低温側の温度差は大きくなり、内部温度分布を示している勾配は急になります。

密閉中空層は、コンクリートよりも熱伝導率が小さいため、内部温度分布を示している勾配はつきます。

コンクリートは、熱伝導率が大きいため、高温側と低温側の温度差は小さくなり、内部温度分布を示している勾配は緩やかになります。

したがって、温度分布を示している勾配が、断熱材では急に、コンクリートでは緩やかになっているもの、さらに密閉中空層では勾配がついているものが正しいといえます。

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03

正しいのは、コンクリート部分では温度変化が小さく、密閉中空層でも温度が変化し、断熱材部分で最も大きく温度が上昇している図です。

壁の中を熱が同じように流れている定常状態では、熱を通しにくい部分ほど、その部分の両側の温度差が大きくなります

この壁は、屋外側から、

コンクリート

密閉中空層

断熱材

室内

の順です。断熱材はコンクリートより熱を通しにくいため、断熱材の部分で温度分布の線が最も急になります。また、密閉中空層にも断熱する働きがあるため、そこでも温度差が生じます。

選択肢1. 解答選択肢の画像

この図が適当です。

コンクリートは断熱材に比べると熱を通しやすいため、コンクリート部分の温度変化は比較的小さくなります。

密閉中空層には断熱効果があるため、ここでも一定の温度差ができます。

さらに、断熱材は熱を通しにくいため、断熱材部分で温度が最も大きく変化します

したがって、各部分の性質が正しく表された温度分布です。

選択肢2. 解答選択肢の画像

この図は適当ではありません。

密閉中空層は、ただの空間ではなく、熱を伝わりにくくする働きがあります

そのため、密閉中空層の両側には温度差が生じます。

図のように、密閉中空層でほとんど温度が変わらない形にはなりません。

選択肢3. 解答選択肢の画像

この図は適当ではありません。

断熱材は、壁を構成する材料の中でも特に熱を通しにくい材料です。

熱を通しにくい部分では、その部分の両側に大きな温度差が生じます。

したがって、断熱材部分の線は緩やかではなく、大きく傾く必要があります

選択肢4. 解答選択肢の画像

この図は適当ではありません。

この図では、温度差の大部分がコンクリート部分に生じています。

しかし、コンクリートは断熱材より熱を通しやすいため、コンクリートより断熱材のほうが大きな温度差になるのが基本です。

さらに、密閉中空層にも断熱効果があるので、密閉中空層で温度がほとんど変化しない点も適切ではありません。

選択肢5. 解答選択肢の画像

この図は適当ではありません。

この図では、厚いコンクリート部分で温度の大部分が変化しています。

しかし、この壁では室内側に断熱材があります。熱を最も通しにくい断熱材の部分で、より大きな温度差が生じる必要があります。

そのため、コンクリート部分の温度勾配を大きくしたこの温度分布は、材料の断熱性能との関係が合いません。

まとめ

この問題では、熱を通しにくい部分ほど温度分布の線の傾きが急になることがポイントです。

今回の壁では、

コンクリート:熱を比較的通しやすい → 温度変化は小さい

密閉中空層:断熱効果がある → 温度差が生じる

断熱材:熱を通しにくい → 温度変化が最も大きい

という関係になります。

したがって、屋外の0℃から室内の25℃に向かって、コンクリートでは緩やかに上昇し、密閉中空層でも上昇し、断熱材で最も急に上昇する図が正しい温度分布です。

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