2023 年度
東京大学

大学院工学系研究科

専門課題Ⅱ

建築学専攻

試験問題

第３群（環境）2022 年 8 月 31 日（水）3 時間（9:00〜12:00）

THE UNIVERSITY OF TOKYO
Graduate School of Engineering
Department of Architecture
QUESTION BOOKLETon
The 2023 Master/Doctor Course ExaminationofSpecial Subject Ⅱ, Group No. 3(Environmental Engineering)
Date and Time of the Examination
From 9:00 to 12:00
On Wednesday, August 31, 20221

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【問題 1】／【Problem 1】
建築における空気・熱環境に関する以下の設問すべてに答えよ。数値を答える場合には、その計算過程を示すこと。空気の比熱には 1000 J/(kg・K)、重力加速度には 9.8 m/s2 を用いること。
Answer all of the following questions concerning architectural air and thermal environment. When you answer
numerical values, show their calculation processes. Use 1000 J/(kg・K) for air specific heat and 9.8 m/s2 forgravitational acceleration.
(1) 地球の地軸の傾きを 23 度として、北緯 35 度・東経 135 度の地点における、春分秋分・冬至・夏至それぞれの１日における太陽の動きを、太陽の南中高度、日の出/日の入時の方位角および現地時刻を用いて、200 文字程度で説明せよ。方位角は真南を 0 度、真東を−90 度、真西を＋90 度とする。
均時差は考慮しない。
Assuming the tilt of earth’s axis is 23 deg, explain solar movement in days of equinox, winter solstice, summer
solstice at the point of north latitude 35 deg and east longitude 135 deg in about 120 words, using culmination
altitude, azimuth of sunrise / sunset, and local time. The azimuth of due south is 0 deg, of due east is -90 deg,and of due west is +90 deg. Ignore equation of time.
(2) PMV（予測平均温冷感申告）について、人体側の 2 要素および室内環境側の 4 要素、PPD（予測不満足者率）および一般的に快適とされる範囲に言及しながら、200 文字程度で説明せよ。
Explain PMV (Predicted Mean Vote) in about 120 words, referring to 2 factors of human body, 4 factors ofindoor environment, PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied), and general comfort thermal zone.
(3) 居室の換気に関し、必要な換気量および省エネルギー対策について、CO2 濃度、通風換気、機械換
気、熱負荷、熱交換に言及しながら、200 文字程度で説明せよ。
On room ventilation, explain necessary ventilation rate and energy saving measures in about 120 words,
referring to CO2 concentration, wind cross ventilation, mechanical ventilation, heat load, and heat exchange.
(4) 日本の住宅における断熱の変遷について、外皮平均熱貫流率（UA 値[W/(m2・K)]）の値や部位の仕様を示しながら、200 文字程度で説明せよ。建築物省エネ法における 6 地域（東京など）を想定し、最新の動向まで言及すること。
Explain the transition of Japanese housing thermal insulation in about 120 words, showing the value ofenvelope average heat transfer coefficient (UA value [W/(m2・K)]) and element specifications. Assume Region
6 (Tokyo etc.) in the building energy code and refer up to the latest trends.
(5) 冬期における壁体内結露の原因、およびそれを防止する方法について、200 文字程度で説明せよ。
Explain the cause of condensation inside walls in winter and its prevention methods in about 120 words.

5

(6) Fig. 1-1 における通風による換気量 Q [m3/s]を求めよ。また、換気量 Q を増やすために効果的な方法
を 100 文字程度で記述せよ。空気の密度は ρ = 1.2 kg/m3 とし、平方根の値には Fig. 1-2 を用いること。
Calculate the wind cross ventilation rate Q [m3/s] in Fig. 1-1. Also, show effective methods to increase
ventilation rate Q in about 60 words. Assume air density ρ = 1.2 kg/m3 and use Fig. 1-2 for square root values.
外部風速 Outside wind velocity v = 2 m/s

Q [m3/s]
風上側の開口部
風下側の開口部Wind-side opening
Lee-side opening
A1 = 3.0 m2
A2 = 0.5 m2
α1 = 0.7
α2 = 0.7
C1 = 0.5
A1 / A2 : 開口面積 Opening area
C2 = - 0.4
α1 / α2 : 流量係数 Flow coefficient
C1 / C2 : 風圧係数 Wind pressure coefficient

Squarerootrootof x of x

8
7
6
5
4
3
2
1
0

0

10

20

Fig. 1-1

xX

30

40

50

Fig. 1-2(7) Fig. 1-3 に示す定常状態について、煙突効果による換気量 Q [m3/s]を求めよ。また室内空気温度を維持するのに必要な熱量 Hload [kW]を答えよ。温度 θ [℃]の空気の密度 ρ [kg/m3]は 353.25/(θ + 273.15)とし、平方根の値には Fig. 1-2 を用いること。温度による空気の体積変化は考慮せず、Q の算出に
おいては屋外空気の温度における空気密度を使用せよ。
In the steady state shown in Fig. 1-3, calculate the stack effect ventilation rate Q [m3/s]. Also, calculate thenecessary heat Hload [kW] to maintain indoor air temperature. Assume air density ρ [kg/m3] at temperature θ[℃] is 353.25/(θ + 273.15), and use Fig. 1-2 for square root values. Ignore air volume change caused bytemperature, and use air density at the outdoor air temperature in calculating Q.
屋外空気温度Outside air temperature
0℃

A1 / A2 : 開口面積 Opening area
α1 / α2 : 流量係数 Flow coefficientQ [m3/s]

流入側開口部
Inlet opening
A1 = 0.5 m2
α1 = 0.6
Q [m3/s]

室内空気温度Inside air temperature
20 ℃

Fig. 1-3

6

流出側開口部
Outlet opening
A2 = 0.4 m2
α2 = 0.6

開口部の高低差
Height gap between Openings
5m

(8) Fig. 1-4 の壁体について、熱貫流率 Uwall [W/(m2・K)]を答えよ。また、内外温度差が 20 K で一定の場合における単位面積あたりの熱貫流量 Hf [W/m2]を求めよ。
For the wall shown in Fig. 1-4, calculate the over-all heat transfer coefficient Uwall [W/(m2・K)]. Also, calculate
the heat transition flow rate per unit area Hf [W/m2] when temperature difference between indoor and outdoor
is stably 20 K.
屋外側の総合熱伝達率
Outside total heat transfer coefficient
αout = 23 W/(m2・K)
合板
Plywoodd1 = 0.01 m
λ1 = 0.1 W/(m・K)

室内側の総合熱伝達率
Inside total heat transfer coefficient
αin = 9 W/(m2・K)

密閉空気層
Sealed air layer
R1 = 0.09(m2・K)/W

グラスウールGlass woold2 = 0.1 m
λ2 = 0.040 W/(m・K)

石膏ボード
Gypsum board
d3 = 0.01 m
λ3 = 0.20 W/(m・K)

d1 / d2 / d3 : 厚さ Thickness
λ1 / λ2 / λ3 : 熱伝導率 Thermal Conductivity
R1 : 熱抵抗 Thermal ResistanceFig. 1-4(9) 空気温度 35 ℃の屋外に面する壁について、入射する日射量は 700 W/m2、夜間放射量を 100 W/m2 とする。総合熱伝達率 23 W/(m2・K)、日射吸収率 0.8、長波長放射率 0.9 の場合における、壁表面のSAT（相当外気温度）[℃]を算出せよ。また SAT を低下させるのに有効な方法を 100 文字程度で説明せよ。
For a wall facing outdoors with air temperature of 35 ℃, incident solar radiation is 700 W/m2 and nocturnal
radiation is 100 W/m2. Answer SAT (sol-air temperature) [℃] of the wall surface, when total heat transfer
coefficient is 23 W/(m2・K), solar absorption ratio is 0.8, and longwave emissivity is 0.9. Also, explain effective
methods to decrease SAT in about 60 words.
(10) 外気温度が 0 ℃の場合において、外皮平均熱貫流率(UA 値) 0.60 W/(m2・K)、外皮面積 300 m2、換気量 210 m3/h、内部発熱 1000 W の建物における自然室温 θn [℃]を求めよ。また、室温を 24 ℃に維持するのに必要な熱負荷 Hload [W]を求めよ。空気の密度 ρ = 1.2 kg/m3、全ての部位の温度差係数は１とする。漏気や日射熱の影響は考慮しない。
When outside air temperature is 0 ℃, for a building with envelope average heat transfer coefficient (UA value)of 0.60 W/(m2・K), envelope area of 300 m2, ventilation rate of 210 m3/h, and interior heat gain of 1000 W,
calculate the natural inside air temperature θn [℃]. Also, calculate the necessary heat load Hload [W] to keep
indoor air temperature to 24 ℃. Assume air density ρ = 1.2 kg/m3 and temperature difference coefficient ofeach part is 1. Ignore effects of air leak and solar radiation.

7

【問題 2】／【Problem 2】
光・視環境および音環境に関する以下の設問にすべて答えよ。計算問題においては、答えの数値だけでなく、その過程を示すこと。計算に際し、円周率は 3.14、log102 = 0.3、log103 = 0.5 とせよ。
Answer all of the following questions concerning light and visual environment and sound environment. On thecalculation questions, show not only numerical values of the answers but also processes of the calculations. Let thecircular constant 3.14, log102 = 0.3, and log103 = 0.5.
(1) 色彩と光に関する以下の設問に答えよ。
Answer the following questions regarding color and light.
1)

XYZ 表色系とマンセル表色系の違いを 100 字程度で述べよ。
State the difference between XYZ colorimetric system and Munsell color system in about 60 words.

2)

色の面積効果とは何か。また、色の面積効果を考慮して、色彩設計において注意すべき事柄は何か。
両者を合わせて 100 字程度で述べよ。
What is the area effect of color? Also, what should be noted in color design in consideration of the area effectof color? Describe both in about 60 words in total.

3)

昼光率の定義式を書け。その際、定義式に現れる全ての量が何を表すかについて単位を含めて明記せよ。
Write the definition formula for calculating daylight factor. At that time, specify all of the quantities that appear
in the definition formula, including their units.

4)

採光設計の指標として、室内照度ではなく、昼光率が用いられる理由を、昼光光源の特性と関連付
けて、100 字程度で述べよ。
State the reason why daylight factor is used as index of daylighting design instead of indoor illuminance, in
relation to the characteristics of daylight source, in about 60 words.

5)

昼光のみで適切な視作業性を確保できる下限値として基準昼光率が定められている。具体的な視作
業を 2 つ挙げ、それらの視作業に対する基準昼光率の数値を書け。
Recommended daylight factor is provided as the lower limit that ensures appropriate visual performance onlywith daylight. Pick up two specific visual tasks and show the numerical values of the recommended daylight
factor for these visual tasks.

8

(2) Fig. 2-1 のように、幅 2d [m]、奥行き 2d [m]aの室の床面中央に受照点 P があり、P の直aWindowaA

Window

上、高さ d + a/2 [m]の屋根面に縦 a [m]、横 aa[m]の窓 A が、水平距離 d [m]、高さ d [m]のd+a/2

側壁面上に縦 a [m]、横 a [m]の窓 B がある。
2d

窓の大きさは壁面、床面、屋根面に比べて小Bd

Pさく、 d >> a と仮定できるとする。このとd

き、以下の問いに答えよ。
2d

As shown in Fig. 2-1, an illumination point P is
positioned on the center of the floor of the room

Fig. 2-1

with a width of 2d [m] and a depth of 2d [m], and rectangle windows A and B having dimensions of a [m] × a[m] are positioned on the roof surface with a height of d + a/2 [m] directly above P and on the side wall with
distance d [m] from P and with the height of d [m] from the floor. The sizes of the windows are small comparedto the wall, the floor, and the roof, and d >> a can be assumed. Then, answer the following questions.
1)Fig. 2-2 のように、水平面上の点 O に対して、
仰角 α [rad]の方向で距離 r [m]の位置に小面βQ

積 ΔS [m2]の面 Q があり、面 Q の法線は、Qから O に至るベクトルに対して角度 β [rad]傾いているとき、O における面 Q の立体角投射率 U を ΔS、r、α、β を用いて表せ。
As shown in Fig. 2-2, a surface Q with the small
area ΔS [m2] is positioned at a distance r [m] fromOαa point O on a horizontal plane in the direction of
the elevation angle α [rad]. The normal of theFig. 2-2

surface Q is tilted by an angle β [rad] with respect
to the vector from Q to O. Then, express the configuration factor U of the surface Q at O using ΔS, r, α, and β.
2)

Fig. 2-1 において、受照点 P における窓 A、窓 B の立体角投射率を a、d を用いて表せ。
On Fig. 2-1, express the configuration factors of the windows A and B at the illumination point P, respectively,
using a and d.

3)

天空輝度は一様で、この室の周囲に建物、地物は存在せず、窓 A、窓 B がともに透過率 0.9、保守率 0.8、開口面積有効率 0.75 の透明なガラス窓であるとする。d = 3 m、a = 0.6 m であるとき、窓 A
および窓 B による直接昼光率をそれぞれ計算せよ。
It is assumed that the sky luminance is uniform, there are no buildings or objects around this room, and bothwindows A and B are transparent glass windows with a transmittance of 0.9, a maintenance factor of 0.8, andan effective opening area ratio of 0.75. When d = 3 m and a = 0.6 m, calculate the direct daylight factors bywindows A and B, respectively.

9(3) 音に関する以下の設問に答えよ。
Answer the following questions regarding sound.
1)

観測された音の音圧の実効値が pe [Pa]のとき、この音の音圧レベル Lp [dB]を与える式を書け。ただし、基準音圧を p0 [Pa]とする。
When the effective sound pressure of the observed sound is pe [Pa], write the formula that gives the soundpressure level Lp [dB] of this sound. Here, reference sound pressure is p0 [Pa].

2)1)において、p0 = 2 × 10-5 Pa である。観測された音の音圧実効値が 0.3 Pa のとき、この音の音圧レベル Lp [dB]を計算せよ。
In 1), p0 = 2 × 10-5 Pa. When the effective sound pressure of the observed sound is 0.3 Pa, calculate the soundpressure level Lp [dB] of this sound.

3)

垂直入射吸音率と残響室法吸音率の違いを 100 字程度で説明せよ。
Explain differences between normal incidence absorption coefficient and reverberant sound absorption
coefficient in about 60 words.

4)

多孔質吸音材について、具体的な材料を一つ示した上で、吸音の原理、および吸音特性の特徴を 100
字程度で説明せよ。
On porous sound absorbing material, show a specific material and explain the principle of the absorption andthe features of the sound absorption characteristics in about 60 words.

(4) Fig. 2-3 のように、反射性の平坦な地面上に騒音源 A と室 B がある。騒音源 A と室 B の距離は 10m である。室 B の騒音源 A 側の外壁 C は、Fig. 2-4 のように、面積 8 m2、音響透過損失 30 dB の壁
D と面積 4 m2、音響透過損失 20 dB の窓 E から成る。室 B の等価吸音面積は 12 m2 である。室 B には、外壁 C のみから外部騒音が侵入し、上部、側部および後部の外壁から侵入する騒音は小さく無視できる。このとき、下記の設問に答えよ。
As shown in Fig. 2-3, there are noise source A and room B on a flat reflective ground. The distance from thenoise source A to room B is 10 m. The outer wall C of room B on the source side consists of a wall D with anarea of 8 m2 and an acoustic transmission loss of 30 dB, and a window E with an area of 4 m2 and an acoustic
transmission loss of 20 dB, as shown in Fig. 2-4. The equivalent sound absorption area of room B is 12 m2.
External noise enters room B only through the outer wall C, and the noise entering from the upper, side, andrear walls are negligible. Then, answer the following questions.

Noise sourceA

Outer wallCr = 10 m

Wall DR = 30 dB, S = 8 m2

Room B

A＝12 m2

Window E

R = 20 dB, S = 4 m2

Reflective groundFig. 2-4

Fig. 2-3

10

1)

騒音源 A から距離 2 m の点で音圧レベルを計測したところ、測定値が 90 dB となった。騒音源 A を
無指向性点音源としたときの音響パワーレベルを計算せよ。測定において、騒音源 A から 10 m 離れた室 B からの反射音は無視でき、騒音源 A の周囲には地面と室 B 以外の反射物はないものとする。
Measured sound pressure level at a point 2 m distant from the noise source A was 90 dB. Then, calculate thesound power level of the noise source A assuming that it is omni-directional. In the measurement, reflectedsound from the room B 10 m away from the noise source A can be ignored, and there are no reflective objects
other than the ground and the room B around the noise source A.

2)

外壁 C の総合透過損失を計算せよ。
Calculate the weighted mean sound transmission loss of the outer wall C.

3)1)の騒音源 A の条件において、外壁 C を介して室 B 内に侵入する騒音の室内平均音圧レベルを、
室 B 内が完全拡散音場であると仮定して計算せよ。
Calculate the averaged sound pressure level in the room B by the noise entering through the outer wall C,
assuming the perfectly diffuse sound field inside the room B, under the condition of the noise source A in 1).
騒音対策のため、騒音源 A と室 B の間に遮音壁を設けたところ、騒音源 A から遮音壁の上端を経由して外壁 C に達する騒音伝搬経路長が 11 m となった。このとき、500 Hz および 1 kHz における
室 B 内での騒音はそれぞれ何デシベル低減するか。Fig. 2-5 に示す、障壁による減衰値に関する計算チャートを利用して求めよ。音速は 333 m/s とせよ。
When a noise barrier is installed between the noise source A and room B for the aim of noise reduction, a lengthof diffraction path from the noise source A to the outer wall C via a top edge of the barrier becomes 11 m. Then,
how many decibels does the noise level inside room B decrease at 500 Hz and 1 kHz? Answer the noise
reduction in dB using the calculation chart on sound attenuation by a barrier shown in Fig. 2-5. Let the speedof sound 333 m/s.

30

Attenuation level [dB]

4)

25
S

20

y
d

R

Barrier15

δ = x+ y−d
N=

10

2δ

λ

λ: wavelength

50x-0.05 0-0.2

0.12 4 6 81 2 4 6 810
Fresnel number N=2δ/λFig. 2-5
11

20

40

【問題 3】／【Problem 3】
建築設備に関する以下のすべての設問について答えよ。なお、式の導出や数値の算出についてはその過程も記述すること。
Answer all of the following questions regarding building services. On the derivation of equations and the calculationof numerical values, the processes should also be described.
(1) ある部屋が空冷式のエアコンで冷房されている（Fig. 3-1）。以下の問いに答えよ。
A room is cooled by an air-cooling type air-conditioner (Fig. 3-1). Answer the following questions.
1)Fig. 3-2 はモリエ線図上における Fig. 3-1 のエアコンの冷凍サイクルを示している。Fig. 3-2 の 𝑎𝑎, 𝑏𝑏,

𝑐𝑐, 𝑑𝑑 を用いて、このエアコンの凝縮器における冷媒状態の変化を 𝑥𝑥 → 𝑦𝑦 のように示せ。

Fig. 3-2 shows the refrigeration cycle on a Mollier diagram of the air-conditioner in Fig. 3-1. Show the change

2)of the refrigerant state in the condenser of this air-conditioner as x → y using 𝑎𝑎, 𝑏𝑏, 𝑐𝑐, and 𝑑𝑑 in Fig. 3-2.
このエアコンの成績係数（COP）を Fig. 3-2 の比エンタルピーℎ𝑎𝑎 (= ℎ𝑏𝑏 ), ℎ𝑐𝑐 , ℎ𝑑𝑑 で表せ。

Express the Coefficient of Performance (COP) of this air-conditioner using the specific enthalpies of3)ℎ𝑎𝑎 (= ℎ𝑏𝑏 ), ℎ𝑐𝑐 , and ℎ𝑑𝑑 in Fig. 3-2.

一般に外気温度が低下すると COP が向上する。その理由をエアコンにおける冷凍サイクルの変化に基づいて 50 字程度で説明せよ。
In general, COP improves as outdoor air temperature decreases. Describe its reason with about 30 words basedon changes of a refrigeration cycle in an air-conditioner.

Fig. 3-1

Fig. 3-2

12

(2) Fig. 3-3 は前問(1)の Fig. 3-1 における冷房時（𝑡𝑡 =10～16 時）の外気温度 𝜃𝜃𝑜𝑜,𝑡𝑡 [℃]（Fig. 3-3 上段）と室温 𝜃𝜃𝑖𝑖,𝑡𝑡 [℃]（Fig. 3-3 下段）の変化を示している。全ての時刻において瞬時に定常状態が成り立つ+−[℃]、𝜃𝜃𝑖𝑖,𝑡𝑡[℃] を設ものとし、冷房の開始時と停止時では、当該時刻の直前と直後の 2 つの室温 𝜃𝜃𝑖𝑖,𝑡𝑡

け、室温の跳躍を表すものとする。すなわち、例えば 10 時に冷房が開始される場合、10 時の室温+−
𝜃𝜃𝑖𝑖,10は限りなく 10 時に近い直前の自然室温を表し、10 時の室温 𝜃𝜃𝑖𝑖,10
は限りなく 10 時に近い直後の冷房時の室温 26 ℃を表す。各時刻において、室温 𝜃𝜃𝑖𝑖,𝑡𝑡 に対する冷房負荷 𝑄𝑄𝑡𝑡 [W]、あるいは室+−、𝜃𝜃𝑖𝑖,𝑡𝑡
に対する冷房負荷 𝑄𝑄𝑡𝑡−[W]、𝑄𝑄𝑡𝑡+[W] が次の式で与えられるとき、以下の問いに答えよ。
温 𝜃𝜃𝑖𝑖,𝑡𝑡

Fig. 3-3 shows the changes of the outdoor air temperature 𝜃𝜃𝑜𝑜,𝑡𝑡 [℃] (the upper part of Fig. 3-3) and the indoor

air temperature 𝜃𝜃𝑖𝑖,𝑡𝑡 [℃] (the lower part of Fig. 3-3) during the cooling time (𝑡𝑡 =10:00 to 16:00) in Fig. 3-1 ofthe previous question (1). It is assumed that instantaneous steady states hold at all times, and at the start time+−[℃], 𝜃𝜃𝑖𝑖,𝑡𝑡[℃] immediately before and after
and the stop time of the cooling, two indoor air temperatures 𝜃𝜃𝑖𝑖,𝑡𝑡

the relevant time are set to represent the jump of the indoor air temperature. Namely, for example, if the cooling−starts at 10:00, the indoor air temperature 𝜃𝜃𝑖𝑖,10
at 10:00 represents the natural indoor air temperature+
at 10:00 represents the indoor air temperature
immediately before 10:00, and the indoor air temperature 𝜃𝜃𝑖𝑖,1026 ℃ of the cooling time immediately after 10:00, as close to 10:00 as possible. At each time, if the coolingload 𝑄𝑄𝑡𝑡 [W] for the indoor air temperature 𝜃𝜃𝑖𝑖,𝑡𝑡 or the cooling loads 𝑄𝑄𝑡𝑡− [W], 𝑄𝑄𝑡𝑡+ [W] for the indoor air+−, 𝜃𝜃𝑖𝑖,𝑡𝑡
are given by the following equations, answer the questions below.
temperature 𝜃𝜃𝑖𝑖,𝑡𝑡

時刻が、冷房時間帯で、冷房の「開始時または停止時」以外のとき
When the time is during the cooling time and not “at the start or the stop” of the cooling,
𝑄𝑄𝑡𝑡 = 𝐴𝐴�𝜃𝜃𝑜𝑜,𝑡𝑡 − 𝜃𝜃𝑖𝑖,𝑡𝑡 �

時刻が、冷房の「開始時または停止時」のとき
When the time is “at the start or the stop” of the cooling,−−− 𝜃𝜃𝑖𝑖,𝑡𝑡�
𝑄𝑄𝑡𝑡− = 𝐴𝐴�𝜃𝜃𝑜𝑜,𝑡𝑡++−+− 𝜃𝜃𝑖𝑖,𝑡𝑡
� + 𝐵𝐵�𝜃𝜃𝑖𝑖,𝑡𝑡− 𝜃𝜃𝑖𝑖,𝑡𝑡
�
𝑄𝑄𝑡𝑡+ = 𝐴𝐴�𝜃𝜃𝑜𝑜,𝑡𝑡

ここで、𝐴𝐴 および 𝐵𝐵 は、室の熱的特性を表す定数とし、いずれも正値とする。

Here, 𝐴𝐴 and 𝐵𝐵 are constants representing the thermal characteristics of the room, both of which are positive
values.

1)

Fig. 3-3 の中の外気温度と室温の数値を用いて、12 時のときの冷房負荷 𝑄𝑄12[W] とエアコンの消費

電力 𝐸𝐸12 [W] をそれぞれ式で表せ。このときのエアコンの COP を 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶12 = 𝛼𝛼（𝛼𝛼 > 0）とする。

Using the values of the outdoor air temperature and the indoor air temperature in Fig. 3-3, express the coolingload 𝑄𝑄12[W] and the electric power of the air-conditioner 𝐸𝐸12 [W] at 12:00 by the formulae respectively. Here,2)

the COP of the air-conditioner at this time is 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶12 = 𝛼𝛼 (𝛼𝛼 > 0).

+
12 時に冷房を停止し、14 時に再び冷房（室温 𝜃𝜃𝑖𝑖,14= 26 ℃）を開始すると、室温変化が Fig. 3-3 下+を式で表せ。
段のものと異なったものになる。この場合の 12 時の冷房停止直後の室温 𝜃𝜃𝑖𝑖,12+= 26 ℃), the change
If the cooling is stopped at 12:00 and started again at 14:00 (indoor air temperature 𝜃𝜃𝑖𝑖,14of the indoor air temperature becomes different from ones shown in the lower part of Fig. 3-3. In this case,+
express the indoor air temperature 𝜃𝜃𝑖𝑖,12
immediately after 12:00 when the cooling is stopped by a formula.

13

Fig. 3-3
3)

Fig. 3-3 の 10～16 時の間のエアコンの最大消費電力 𝑃𝑃1[W] は 12 時の消費電力であった。12 時に冷++房を停止し、14 時に再び冷房（室温 𝜃𝜃𝑖𝑖,14= 26 ℃）を開始したときの 14 時の消費電力 𝐸𝐸14
[W] が、

最大消費電力𝑃𝑃1を超えないための条件を 𝐴𝐴 と 𝐵𝐵 で表せ。ただし、12 時の直前・直後、14 時の直++−−= 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶12= 𝛼𝛼 、𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶14= 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶14= 1.2 × 𝛼𝛼 とする。
前・直後のエアコンの COP を 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶12

The maximum electric power 𝑃𝑃1[W] of the air-conditioner between 10:00 to 16:00 in Fig. 3-3 is the electric+[W] at 14:00 when the
power at 12:00. Using 𝐴𝐴 and 𝐵𝐵, express the condition for the electric power 𝐸𝐸14+
= 26 ℃) not to exceed thecooling is stopped at 12:00 and started again at 14:00 (indoor air temperature 𝜃𝜃𝑖𝑖,14maximum electric power 𝑃𝑃1. Here, the COPs of the air-conditioner immediately before and after 12:00 and
4)

+
+
−
−
= 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶12= 𝛼𝛼, 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶14= 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶14= 1.2 × 𝛼𝛼, respectively.
ones before and after 14:00 are 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶12電力系統の安定化や再生可能エネルギー導入拡大のために、需要側がエネルギーシステムを制御して電力需要パターンを変化させることを一般にデマンドレスポンスというが、デマンドレスポンスを実施する際に需要側で注意しなければならないことを 50 文字程度で述べよ。
It is generally called “Demand Response” when the demand side controls the energy system and changes theelectric power demand patterns in order to stabilize electric power grids and to expand introduction ofrenewable energy. Describe what the demand side must pay attention to when implementing “Demand
Response” in about 30 words.

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(3) Fig. 3-4 の空調システム（一部省略）における空調機のエアフィルタの除じん率について、以下の問いに答えよ。
Answer the following questions about the dust removal rate of the air filter built into the air handling unit in
the air-conditioning system (simplified in some parts) shown in Fig. 3-4.
1)

室内で浮遊粉じんが発生しているとする。室内に流入および発生する粉じん量と室内から流出する
粉じん量のバランスから、エアフィルタの除じん率 𝜂𝜂[%] を求める式を示せ。ここで、外気粉じん
濃度 𝐶𝐶𝑂𝑂𝑂𝑂[mg/m3]、室内粉じん濃度 𝐶𝐶[mg/m3]、室内発じん量 𝐺𝐺[mg/h]、外気導入量 𝑄𝑄𝑂𝑂𝑂𝑂 [m3/h]、還気量 𝑄𝑄𝑅𝑅𝑅𝑅 [m3/h]とする。

Assume airborne dust is being generated in the room. Express the equation to determine the dust removal rate𝜂𝜂[%] of the air filter from the balance between the amount of the dust flowing into and generated in the roomand the amount of the dust flowing out of the room. Here, 𝐶𝐶𝑂𝑂𝑂𝑂[mg/m3] is the outdoor air dust concentration,
𝐶𝐶[mg/m3] the indoor air dust concentration, 𝐺𝐺[mg/h] the indoor dust generation, 𝑄𝑄𝑂𝑂𝑂𝑂 [m3/h] the outdoor air

2)volume and 𝑄𝑄𝑅𝑅𝑅𝑅 [m3/h] the return air volume.

前問 1)の部屋において、𝐶𝐶𝑂𝑂𝑂𝑂 = 0.05 mg/m3, 𝐺𝐺 = 500 mg/h, 𝑄𝑄𝑂𝑂𝑂𝑂 = 2000 m3/h, 𝑄𝑄𝑅𝑅𝑅𝑅 = 3000 m3/h のとき、𝐶𝐶 = 0.20 mg/m3 であった。最初に、日本の建築物環境衛生管理基準における室内粉じん濃度の基準値を答えよ。次に、その基準値を順守するには、エアフィルタの除じん率を何倍にすればよいか。小数点以下を四捨五入し、整数で答えよ。
For the room in the previous question 1), when 𝐶𝐶𝑂𝑂𝑂𝑂 = 0.05 mg/m3, 𝐺𝐺 = 500 mg/h, 𝑄𝑄𝑂𝑂𝑂𝑂 = 2000 m3/h, and𝑄𝑄𝑅𝑅𝑅𝑅 = 3000 m3/h, 𝐶𝐶 was 0.20 mg/m3. Firstly, answer the standard value for the indoor air dust concentrationin the Standard for Building Environment and Health Controls of Japan. Next, to comply with the standard
value, what should the dust removal rate of the air filter be multiplied by? Answer it in integers, rounding to
the nearest whole number.

3)前問 2)の𝐶𝐶 = 0.20 mg/m3 のときのエアフィルタの除じん率をそのままにして、室内粉じん濃度の基準値を順守するには、外気導入量を増加させる必要がある。還気量は変化しないものとして、外気導入量をいくら以上にすればよいか。数値を答えよ。
To comply with the standard value of the indoor air dust concentration while the dust removal rate of the air
filter at the case of 𝐶𝐶 = 0.20 mg/m3 in the previous question 2) is not changed, the outdoor air volume must
be increased. Assuming that the return air volume is not changed, how much more should the outdoor air
volume be? Answer the value.

Fig. 3-415

(4) Fig. 3-5 の空調システム（一部省略）において、設定室温 26 ℃に室温が冷房状態で維持されており、図中の機器は全て稼働しているものとする。今、設定室温を 28 ℃に変更した。以下の問いに答えよ。
In the air-conditioning system (simplified in some parts) shown in Fig. 3-5, the room air temperature ismaintained at the setpoint value of 26 ℃ in the cooling state, and all devices in Fig. 3-5 are in operation. Now,
the setpoint value is changed to 28 ℃. Answer the following questions.
1)

次の①から④の文章は、設定室温を 28 ℃に変更した後に、一般的な自動制御によって生じる機器動作を説明している。[ ]内に当てはまる適切な用語を[ ]内の番号とともに答えよ。
The following sentences of ① to ④ describe the behavior of the devices that occur by general automatic
controls after the setpoint value is changed to 28 ℃. Answer an appropriate term that applies to the [ ] alongwith the number in the [ ].

① 冷房負荷が減少したことを検知して、[ 1 ]ユニットの[ 2 ]の開度が小さくなる。
Detecting that the cooling load has decreased, the opening degree of the [ 2 ] in the [ 1 ] unit decreases.
② ①を検知して、[ 3 ]の開度が小さくなり、[ 4 ]の出口空気温度（＝給気温度）が高くなる。
Detecting ①, the opening degree of the [ 3 ] becomes smaller and the outlet air temperature (= supply air
temperature) of the [ 4 ] becomes higher.
③ ①が継続していることを検知して、空調機ファンの[ 5 ]が小さくなる。
Detecting that ① is continuing, the [ 5 ] of the fan
in the air handling unit becomes smaller.
④ ②によって配管内の[ 6 ]が高くなっていることを検知して、冷水二次ポンプの[ 5 (前出) ]が小さくなる。
Detecting that [ 6 ] in the pipe is getting higher by②, the [ 5 (same as above) ] of the secondary pumps
for the cold water becomes smaller.
2)

前問 1)の④に続いて生じる機器動作を 2 つあげよ。
「XXX の減少（増加）を検知して YYYの ZZZ が小さく（大きく）なる」というような書き方で答えること。
List two behaviors of the devices that occur
following ④ in the previous question 1). Answer
them by writing way such as “Detecting thedecrease (increase) of the XXX, ZZZ of YYY
becomes smaller (larger)”.

Fig. 3-516

(5) Fig. 3-6 の給水管について、以下の問いに答えよ。管内の水は A 点から B 点の方向に流れているものとする。
Answer the following questions for the supply water pipe shown in Fig. 3-6. The water in the pipe is flowing
in the direction from the point of A to the point of B.
1)

A 点の静圧 𝑃𝑃𝐴𝐴 [Pa]、流速 𝑉𝑉𝐴𝐴 [m/s]、高さ 𝑍𝑍𝐴𝐴 [m]、B 点の静圧 𝑃𝑃𝐵𝐵 [Pa]、流速 𝑉𝑉𝐵𝐵 [m/s]、高さ 𝑍𝑍𝐵𝐵 [m]、AB間の配管の圧力損失 ∆𝑃𝑃[Pa]、水の密度 𝜌𝜌[kg/m3]、重力加速度 𝑔𝑔[m/s2]としたとき、ベルヌーイの定理に基づいた A 点と B 点の関係を表すエネルギー保存の式を表せ。

𝑃𝑃𝐴𝐴[Pa] is the static pressure, 𝑉𝑉𝐴𝐴 [m/s] the water flow velocity and 𝑍𝑍𝐴𝐴 [m] the height at the point of A, and

𝑃𝑃𝐵𝐵 [Pa] is the static pressure, 𝑉𝑉𝐵𝐵 [m/s] the water flow velocity and 𝑍𝑍𝐵𝐵 [m] the height at the point of B. ∆𝑃𝑃[Pa]is the pressure drop in the pipe between the points of A and B, 𝜌𝜌[kg/m3] the density of water and 𝑔𝑔[m/s2] theacceleration of gravity. Express a formula of energy conservation representing the relationship between the
points of A and B based on Bernoulli’s theorem.

2)

B 点の静圧が A 点の静圧よりも小さくならないための A 点と B 点の水平方向の距離 𝐿𝐿[m]の条件式を示せ。ただし、𝑃𝑃𝐴𝐴 = 100 kPa、𝑍𝑍𝐴𝐴 = 5 m、𝑍𝑍𝐵𝐵 = 2 m、𝜌𝜌 = 1000 kg/m3、𝑔𝑔 = 10 m/s2 とし、配管内径と管内流速は一定、直管 1 m あたりの配管の圧力損失 1 kPa/m、曲がり・継手・弁類等の全体の相
当管長は実管長の 100％とする。
Express a conditional formula for the horizontal distance 𝐿𝐿[m] between the points A and B so that the staticpressure at the point of B is not less than ones at the point of A. Here, 𝑃𝑃𝐴𝐴 = 100 kPa, 𝑍𝑍𝐴𝐴 = 5 m, 𝑍𝑍𝐵𝐵 = 2 m,𝜌𝜌 = 1000 kg/m3 and 𝑔𝑔 = 10 m/s2, and the inner diameter of the pipe and the water flow velocity in the pipe

are constant, the pressure drop in the pipe per 1 m of a straight pipe is 1 kPa/m, and the equivalent pipe length
for the whole of bends, joints, valves, etc. is 100 % of the actual pipe length.

Fig. 3-6

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(6) 以下の問いに答えよ。
Answer the following questions.
1)

照明設備に関する次の記述のうち、不適当なもの 2 つの番号を答えよ。
Identify the two numbers that are not appropriate among the following descriptions regarding lighting systems.

2)

給排水・通気設備に関する次の記述のうち、不適当なもの 2 つの番号を答えよ。
Identify the two numbers that are not appropriate among the following descriptions regarding water supply,
drainage and vent systems.

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3)

給湯設備に関する次の記述のうち、不適当なもの 2 つの番号を答えよ。
Identify the two numbers that are not appropriate among the following descriptions regarding hot water supply
systems.

4)

搬送設備（エレベータ）に関する次の記述のうち、不適当なもの 2 つの番号を答えよ。
Identify the two numbers that are not appropriate among the following descriptions regarding transport systems(elevators).

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5)

維持管理に関する次の記述のうち、不適当なもの 2 つの番号を答えよ。
Identify the two numbers that are not appropriate among the following descriptions regarding maintenance.

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注意事項 [Attention]
試験の開始の合図があるまでは、問題冊子を開いて見てはいけません。また答案用紙・草稿用紙には何も記入してはいけません。試験開始の合図があるまで、以下の注意事項をよく読んで下さい。
You must NOT open this problem booklet or write anything down on the sheets before the start sign of the examination.
Read the following directions carefully.
１． 配布されるものは、問題冊子１冊、答案用紙３枚、草稿用紙３枚です。まず、上記のものが間違いなく配布されていることを確かめて下さい。もし、配布されているものに過不足がある場合には、手を挙げて試験監督の指示に従って下さい。
One problem booklet, three answer sheets, and three draft sheets are distributed. First, ascertain that these things are
distributed. In the case of either too many or too few, raise your hand and follow the directions of the proctor.
２． 試験開始の合図の後、まず、３枚すべての答案用紙の所定の欄に受験番号を記入しなさい。答案用紙に、答案、受験番号以外の、氏名が特定できるような文字、記号等を記入すると失格となります。
Write down your examination registration number in the designated box on all the answer sheets after the start signalof the examination. Note that you will be disqualified, if some characters or symbols which can indicate your nameare written down, except for the examination registration number and answers.
３． 試験開始の合図の後、問題冊子を確かめて下さい。問題冊子は、表紙・裏表紙を含めて 24 頁です。落丁のある場合あるいは印刷が不鮮明な場合には、手を挙げて試験監督者の指示に従ってください。
Ascertain this problem booklet after the start signal of the examination. This problem booklet has 24 pages including
the cover and back cover. Raise your hand and follow the directions of the proctor, if there is a missing page or whenprinting is unclear.
４． 問題は全部で３問あります。全問を解答しなさい。答案は、答案用紙の所定の欄に問題番号を記入し、答案用紙１枚に１問ずつ解答しなさい。どうしても足りない場合には、解答は答案用紙の裏面を使用してもかまいません。ただし、裏面を使用する場合には、表の面の右下の（裏面に続く）にチェックを記入しなさい。
There are three problems: Answer all problems in the examination. Write down each problem number in thedesignated box on each answer sheet. Use each specified answer sheet for each problem. You may use the back sideof the answer sheet if the front side of the answer sheet is not enough for your answer. Check the box on the bottom
right, when you use the back side.
５． 問題文は、和文（日本語）を正文とします。英文の問題文は参考です。
Japanese text is the official problem. The English one is only for reference.
６． 解答はできるだけ日本語で解答しなさい。やむを得ず外国語を用いる場合、英語を使用しなさい。
Answer in Japanese as far as possible. Use English when you unavoidably use a foreign language.
７． 試験終了後、解答が未記入の答案用紙を含めて，合計３枚すべての答案用紙を提出しなさい。解答が未記入の答案用紙にも受験番号を記入しなさい。答案用紙の提出が２枚以下の場合には、答案全部が無効となります。
Submit all three answer sheets, including the answer sheets on which answer has not been written down, after theexamination. In this case, write down your examination registration number in the answer sheet on which answer
has not been written down. If you submit two answer sheets or less, all answer sheets become invalid.
８． 問題冊子および草稿用紙は、すべて回収します。ただし、これらは採点の対象にはしません。
After the examination, the problem booklet and the draft sheets will be collected. These will not be used for grading.

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