給水設備の一問一答

解説
器具が正常に働くためには、器具ごとに最低限必要な給水圧力（最低必要圧力）があります。設計の目安として、一般の水栓はおおむね30kPa程度ですが、大便器洗浄弁（フラッシュバルブ）は短時間に多量の水を勢いよく流して洗浄するため、おおむね70kPa程度が必要とされ、一般水栓より大きな圧力が求められます。
シャワーも、散水板から所定の勢いで湯水を出すために一般水栓より大きな圧力を必要とします（必要な値は器具の種類によって幅があります）。
一方、圧力が高すぎると水はねやウォーターハンマーの原因になるため、上限にも注意して減圧弁などで調整します。

他の選択肢が誤りである理由
・一般水栓の必要圧力は、大便器洗浄弁より小さくなります。大小の関係が逆です。
・シャワーは、一般水栓より大きな圧力を必要とする器具です。
・最低必要圧力は器具の構造によって異なり、同じ値ではありません。だからこそ、最も条件の厳しい器具を基準に給水圧力を検討します。

覚え方のポイント
「一般水栓≒30kPa、大便器洗浄弁≒70kPa」。高置水槽方式では、最上階の大便器洗浄弁の圧力が確保できるかが設計の要点になります。

解説
建築物の内部・屋上・最下階の床下に設ける飲料用の給水タンク（受水槽など）の構造は、昭和50年建設省告示第1597号で定められています。
この告示では、圧力タンク等を除き、ほこりその他衛生上有害なものが入らない構造の通気のための装置を有効に設けることとしています。これを省略できるのは、有効容量が2m³未満の小さなタンクに限られます。したがって、2m³以上の受水槽で通気装置を省略することはできません。
通気装置は、水位の変動に合わせてタンク内の空気を出入りさせるためのもので、その開口から虫やほこりが入らない構造にします。

他の選択肢が正しい理由
・天井、底、周壁を建物の他の部分（構造体など）と兼用しないのは、外部から6面すべてを点検できるようにし（六面点検）、地下水や汚水の浸入を防ぐためで、告示の規定どおりです。
・受水槽の内部に飲料水以外の配管を通さないことも、告示に定められています。
・受水槽の上にポンプや空気調和機などの機器を設けることは禁止されていませんが、漏水などで飲料水を汚染しないよう衛生上必要な措置を講じることが告示で求められています。

覚え方のポイント
告示のキーワードは「6面を外部から点検」「他の部分と兼用しない」「内部に他の配管を通さない」「マンホールは直径60cm以上」「通気装置（2m³未満は省略可）」。なお、周囲と下部に60cm以上、上部に100cm以上の点検スペースをとるのが一般的な設計の目安です。

解説
昭和50年建設省告示第1597号では、給水タンク等の内部の保守点検を容易かつ安全に行えるよう、マンホールを次の構造とすることを定めています（天井がふたを兼ねる場合などを除く）。
・直径60cm以上の円が内接することができる大きさとする（外部から内部の点検を容易に行える小規模なタンクを除く）。
・圧力タンク等を除き、ほこりその他衛生上有害なものが入らないように有効に立ち上げる。
マンホールを天井面と同じ高さにすると、天井面にたまったほこりや雨水がふたのすき間から流れ込むおそれがあるため、一段高く立ち上げて設けます。

他の選択肢が誤りである理由
・45cmでは人が出入りして内部を点検、清掃するには小さく、告示の60cmに足りません。また、天井面と同じ高さでは、ほこりなどが入り込むおそれがあります。
・大きさは告示どおりですが、天井面と同じ高さに設けると、ほこりや雨水が入りやすく、立上げの規定を満たしません。
・立ち上げてはいますが、45cmでは告示の大きさ（直径60cm以上の円が内接）を満たしません。

覚え方のポイント
「マンホールは直径60cm以上の円が内接・天井面から立ち上げ」。排水槽のマンホールも直径60cm以上の円が内接する大きさです。

解説
弁を急に閉じると、流れていた水が急に止められて圧力が急上昇し、衝撃音や振動、管や器具の損傷を起こします（ウォーターハンマー）。このときの圧力上昇は、閉止前の流速にほぼ比例して大きくなります。
そのため給水管は、管内流速がおおむね2.0m/s以下となるように管径を選ぶのが一般的です。
同じ流量なら、管径を大きくするほど断面積が増えて流速は小さくなります。ただし管径を大きくしすぎると材料費がかさむため、流量・摩擦損失・流速のバランスで管径を決めます。

他の選択肢が誤りである理由
・4.0m/sは流速の上限の目安として大きすぎ、ウォーターハンマーや騒音の原因になります。
・流速＝流量÷断面積なので、管径を大きくすると流速は小さくなります。
・圧力上昇は閉止前の流速が大きいほど大きくなります。流速を抑えることがウォーターハンマー対策になるのはこのためです。

覚え方のポイント
「給水管の流速は2.0m/s以下が目安」「流速が大きいほどウォーターハンマーは激しい」。銅管の給湯管は、潰食を防ぐためさらに低い流速（おおむね1.5m/s以下）とします。

解説
受水槽の有効容量は、一般に1日の使用水量の1/2程度（40〜60％程度）、高置水槽の有効容量は1日の使用水量の1/10程度を目安とします。
受水槽は、水道の供給が一時的に止まったときや使用量が急に増えたときに備える貯水の役割を持ち、高置水槽は、揚水ポンプが運転を繰り返しながら時間的な使用量の変動を吸収する役割を持ちます。
容量を大きくしすぎると、水が槽内に長く滞留して残留塩素が減り、水質が悪化するおそれがあります。

他の選択肢が誤りである理由
・受水槽と高置水槽の比率が逆です。高置水槽のほうが小さく、1/10程度です。
・受水槽を1日量の2倍にすると水の滞留時間が長くなり、残留塩素の低下を招きます。
・容量が大きいほど水が入れ替わるまでの時間が長くなり、残留塩素が減って衛生上好ましくありません。

覚え方のポイント
「受水槽＝1日量の1/2程度」「高置水槽＝1日量の1/10程度」「大きすぎると滞留して水質悪化」。

解説
ポンプ直送方式は、受水槽の水を給水ポンプで各所へ直接送る方式で、高置水槽を設けません。給水はポンプの運転だけで行うため、停電してポンプが止まると、非常電源がない限り給水できなくなります。
これに対して高置水槽方式は、高い位置に貯めた水を重力で配るため、停電してもしばらくは高置水槽の水で給水を続けられます。したがって「ポンプ直送方式のほうが停電時に給水を続けやすい」という記述は逆です。

他の選択肢が正しい理由
・水道直結増圧方式は、受水槽を設けずに水道の配水管に直結し、増圧ポンプで圧力を高めて給水する方式です。受水槽がないため水が滞留せず衛生的です。
・高置水槽方式は、高置水槽の水を重力で配るので、停電してもしばらく給水できるのが長所です。
・ポンプ直送方式は、使用水量の変化に合わせてポンプの運転台数や回転数（インバータ）を制御し、給水圧力をほぼ一定に保ちます。

覚え方のポイント
「高置水槽方式＝重力で給水・停電に比較的強い・最上階は圧力不足になりやすい」「ポンプ直送方式＝高置水槽なし・台数/回転数制御・停電に弱い」「水道直結増圧方式＝受水槽なし・増圧ポンプ」。

解説
給水量は建物の用途によって大きく異なります。住宅では、飲用・調理・入浴・洗濯・便所などに使うため、居住者1人1日あたりおおむね200〜400L程度を見込みます。
事務所では、主に便所・手洗い・給湯室で使い、入浴や洗濯がないため、在勤者1人1日あたりおおむね60〜100L程度と、住宅より少なくなります。
この給水量は、受水槽や揚水ポンプ、給水ポンプの容量を決める基本となる値です。

他の選択肢が誤りである理由
・事務所には入浴や洗濯の用途がないため、1人あたりの給水量は住宅より少なくなります。
・60〜100L程度は事務所の目安で、住宅は200〜400L程度です。数値が入れ替わっています。
・200〜400L程度は住宅の目安で、事務所の値ではありません。

覚え方のポイント
「住宅200〜400L、事務所60〜100L（1人1日）」。入浴・洗濯の有無が大きな差を生みます。

解説
静止した水の圧力は、水深10mでおよそ98kPa（約100kPa）です。したがって、1mあたり約9.8kPa（約10kPa）と考えられます。
70kPaを得るには、70÷9.8≒7.1m、つまり約7mの高低差が必要です。
実際には、配管や器具での摩擦損失がこれに加わるため、高置水槽はさらに高い位置に設ける必要があります。

他の選択肢が誤りである理由
・約0.7mでは、約7kPaの圧力しか得られません。
・約70mは、約700kPaに相当し、必要な高さの10倍です。
・約17mは、損失を無視した最低限の値としては大きすぎます。

覚え方のポイント
「10kPa≒1m（水柱）」。最上階の器具の圧力不足は、高置水槽方式の弱点で、高置水槽の設置高さや、最上階だけ加圧するなどの対策が問われます。

解説
昭和50年建設省告示第1597号では、給水タンク等の水抜管やオーバーフロー管を排水管に直接連結してはならないと定めています。排水管が詰まったときなどに排水が逆流し、飲料水を汚染するおそれがあるからです。
そのため、これらの管は排水口空間をとって、いったん大気中に開放してから排水する間接排水とします。

他の選択肢が正しい理由
・タンクの通気管やオーバーフロー管の開口部から虫やほこりが入らないよう、防虫網を設けます（告示でも衛生上有害なものが入らない構造とすることが求められています）。
・飲料水の配管とそれ以外の配管（井水、雑用水など）を接続するのはクロスコネクションで、建築基準法施行令で直接連結が禁止されています。弁や逆止弁を介しても、漏れや誤操作で混入するおそれがあるため認められません。
・吐水口空間は、給水管内が負圧になっても容器の水が吸い込まれないようにする、最も確実な逆流防止の方法です。

覚え方のポイント
「受水槽のオーバーフロー管・水抜き管＝間接排水（排水口空間）」「開口部に防虫網」「クロスコネクション禁止」。

解説
逆止弁は流れの向きが逆になると弁体が閉じる弁ですが、異物のかみ込みや弁座の摩耗などで確実に閉じないことがあり、逆サイホン作用による汚染水の吸込みを確実に防ぐことはできません。
そのため、飲料水の逆流防止は、まず吐水口空間を確保することが基本で、確保できない器具にはバキュームブレーカを組み合わせます。逆止弁だけで吐水口空間の代わりにすることはできません。

他の選択肢が正しい理由
・吐水口空間は、給水管内が負圧になっても容器の水に吐水口が触れないため、物理的に逆流が起こらない、最も確実な方法です。
・大便器洗浄弁は、便器の中に吐水口があり吐水口空間を確保できないため、一般にバキュームブレーカを組み合わせて使います。
・バキュームブレーカは、給水管内が負圧になると自動的に空気を取り入れて負圧を破り、汚れた水が吸い込まれるのを防ぎます。

覚え方のポイント
「逆流防止の基本＝吐水口空間」「確保できない器具（大便器洗浄弁など）＝バキュームブレーカ」「逆止弁は代わりにならない」。