ヒートポンプ床暖房システムの構成と設計ロジック
1. 熱源と熱媒体の輸送
- 熱源の互換性:
- セントラルヒーティングネットワーク、ガス壁掛けボイラー、空気熱源ヒートポンプなどのシステムに接続できます。設計時には、熱源水の温度に基づいて床暖房システムのパラメータを調整する必要があります。（水温が高すぎる場合は、床の過熱や配管のスケール付着を防ぐため、水混合装置を設置する必要があります。）
- 熱媒体循環：
- 循環ポンプが温水をパイプに送り込み、マニホールドを介して各加熱回路に分配することで、均一な流量を確保します。設計時には、パイプの端部付近の過熱と遠方での過冷却を防ぐため、パイプの抵抗を計算する必要があります。
2. 床暖房コイルのレイアウト
- 配管方法:
- U字型/スパイラル: パイプが床を均等に覆い、長方形の部屋に適しており、均一な熱放射を提供します。
-S字型/二重並列型：狭くて長い部屋に適しています。配管間隔（例：15～30cm）を調整することで熱負荷をコントロールできます。寝室など、熱需要の高いエリアでは、配管間隔を15cmまで狭めることができます。
- パイプ材質の選択と直径:
- 一般的に使用されるPE-RT管およびPEX管の直径は、一般的に16～20mmです。流量は、室内の熱負荷に基づいて計算する必要があります（例えば、16mm管の単回路長は80m以下、20mm管の単回路長は120m以下とすることで、過度の抵抗を避けることができます）。
3. 地盤構造における熱伝達の最適化
- 下から上への構築:
（１）断熱層（押出成形ポリスチレンボード／ポリスチレンボード）：床スラブへの熱損失を低減し、断熱係数は0.03W/(m·K)以上。
（２）反射フィルム：熱を上方に反射し、熱効率を向上させる。
（３）コイル固定層（カーダン／ワイヤーメッシュ）：コイルを固定し、熱を均等に分散します。
（4）充填層（ペブルコンクリート）：コイルを包み込み、主な熱伝達媒体として機能する（熱伝導率≥1.2W/(m·K)）。厚さは約5～7cm。
（5）仕上げ層：タイル／フローリング（熱伝達効率：タイル→エンジニアードウッドフローリング→無垢フローリング）。設計時には仕上げ層の熱抵抗を考慮してください（無垢フローリングの場合は、水温を上げるか、配管間隔を狭めてください）。
4. 温度と流量の制御
- サーモスタット + 電動バルブ: 各マニホールド回路に設置され、室内温度に基づいて水の流れを自動的に調整し、部屋ごとの温度制御を実現します (例: 寝室は 20 ℃、リビングルームは 22 ℃)。
- 水混合装置：熱源水の温度が高すぎる場合（例：セントラルヒーティングの場合70℃）、冷水を混合して床暖房水の温度を40〜60℃に下げ、高温による配管の損傷や床の変形を防ぎます。