二パイプ暖房システムの仕組み

居心地の良いエネルギー効率の良い家庭を維持するには、暖房システムがどのように作動するかを理解する必要があります。. 二パイプ暖房システムは、多くの家庭に普及している暖房システムの一種です。. 本記事では、2パイプ式暖房システムがどのように機能し、家全体に効果的に熱を分配するのか、さらに詳しく検証します。.

二管式暖房システムは、温水を使用して建物全体に熱を分配するハイドロニック暖房システムの一種です。. 温水をラジエーターに供給し、冷水をボイラーに戻すために1本のパイプを使用する1パイプシステムとは異なり、2パイプシステムは、供給ラインと戻りラインに別々のパイプを使用します。. この設計により、温水の流れをより正確に制御することができ、建物全体により安定した暖房を提供することができる。.

二管式暖房システムのボイラーは、水温を設定温度まで上昇させるもので、その中心的な構成要素である。. 温水は、適切な温度に達すると、供給管を経由して、建物全体に設置されたラジエーターやその他の放熱器に送られます。. 部屋を暖め、ラジエーターを通るお湯の動きで周囲に熱を放出する。.

ラジエーターを通過した水は、戻り管を通ってボイラーに戻り、そこで再加熱されてシステム内を再循環します。. この連続的なサイクルにより、寒い日でも建物は常に暖かく快適です。.

2パイプ式暖房システムには、信頼性の高い熱出力以外にも、次のような利点があります。. 各ラジエーターに供給パイプと戻りパイプがあるため、建物内の個々の部屋やゾーンの温度を制御することができます。. 家の中の様々な場所の温度を自分のニーズに合わせて変えることができ、より柔軟で省エネになります。.

コンポーネント	機能
ボイラー	設定温度まで温水を加熱.
パイプ	ボイラーからラジエーターに温水を運ぶ.
ラジエーター	温水の熱を部屋に伝える.
サーモスタット	ボイラーを制御して希望の温度を維持.
リターンパイプ	冷却された水をボイラーに戻す.

2パイプ暖房システムに関する一般情報

ラジエーターとボイラーは、液体冷却材を使用する暖房システムでは、1つ以上の閉回路で接続されている。.

二重管配線 回路の一方の分岐に沿って高温の冷却水が供給され、他方の分岐に戻ることを指します。.

1. 冷却水の移動の構成は二重であり、強制的である。.
2. 設計は開閉式、水平式、垂直式。.
3. パイプ配線 – 放射、デッドエンド、リング.

特性を組み合わせることで、運転条件に最適に適合させることができます。.

利点と欠点

2本配管システムの利点と欠点を比較検討する際には、運転品質と技術的特徴を考慮する必要がある。.

利点	欠点
すべてのラジエーターで冷却水の温度が同じであること	配管消費量の増加 – ラジエーターまで2本の分岐が必要で、その分岐がリード線と取り外しとなる。
各バッテリーの熱伝達の調整	ライザーとアイライナーの直径が大きく、回路内の最初のラジエーターにつながる。
油圧抵抗が小さい
1つ以上のラジエーターが故障した場合のシステム全体の性能
階数の多い建物での使用
アイライナーオプションの柔軟性 – 床の中、壁の中、壁に沿って、天井の下、偽のスポットの後ろ

表に挙げた欠点は、2つのパイプ・ネットワークに共通するものである。. しかし、すべての配線オプションには、その有用性を制限する固有の欠点があるかもしれない。.

単管式暖房システムの仕組みと作動方法について説明します。.

開閉式2パイプ暖房システム

冷却水の循環には3つの方法があります：

• 自己拘束（重力）；
• ポンプを使用しなければならない；
• 組み合わせ.

さらに、システムは密閉型と開放型に分けられる。. このインジケーターは、大気と冷却水がどのように相互作用するかを説明しています。.

すべての液体クーラントは、加熱されると体積が膨張します。. 液体は圧縮にあまり強くないことが知られているため、「余剰」を保持するための膨張タンク（別の装置）が必要である。."

開放型

開放式では、パイプがタンクと大気をつなぎ、最も高い場所に設置される。.

オープンシステムは、シンプルで余分な装置が少ないという利点があります。. 膨張タンクは、金属製であれば容量は問わない.

タンクは必要に応じて水で満たされる. このために

• 蛇口を設置し、システムを水道と接続する；
• 開口部のハッチから冷却水を加える.

注意! 気化したガスが有毒である可能性があるため、開放式システムには不凍液は添加できない。.

密閉型

バルーン膜または弾性ダイアフラムを含む密閉式膨張タンクは、密閉式システムで使用される。. 装置は膜によって2つの部分に分けられる。. 一つのチャンバーに1気圧の圧力ブーストをかける.2-1.もう一方は暖房システムの配管に接続される。.

余分なクーラントは、加熱されて膨張するにつれてタンクに充満する。. 流体の温度が下がると、膜が冷却水をシステムに押し込む。. 空気タンクにあらかじめ空気を注入しておけば、ボイラーに必要な圧力を保つことができます。. 圧力が1以下になると、ボイラーのオートメーションは電源を切る。.2気圧.

グリコールや凍結防止剤を密閉構造で使用することができます。.

クローズド・ネットワークは、タンクがボイラーの近くにあるため、構造全体の性能をコントロールしやすい。.

自己循環方式

重力の原理とセルフストロークシステムは、次のような法則で作動します。. 50 °C、通常の大気圧では、水の密度はそれぞれ988 kg/m^3、968 kg/m^3です。.

ラジエーターで冷却された冷却水は、「リターン 」に従って下方に移動し、ボイラーに戻る。 温水（ライター）が暖房回路のパイプを通って上昇するとき. 循環ポンプは不要.

セルフストレージ設備の利点：

• クーラントが低速でゆっくりと膨張タンクに空気を送り込むため、稀にフェローニングが発生する；
• 循環ポンプと膜膨張タンクがないため、資源に限りがあり、耐用年数が長い；
• 安価な冷却水（水）の使用 – 漏れがあっても不凍液を購入する必要がない；
• 自己調節-建物内の空気温度が下がると、システム内の水はより速く冷却され、循環速度が上がり、室内の温度が上昇する。.

電力を自給自足できるため、循環ポンプを止めても沸騰や爆発を起こさない固形燃料ボイラーを設置でき、電源を頻繁に切る夏場の家でも運転できる。.

セルフストロークシステムにはいくつかの欠点がある。.

• 圧力損失が低いため、ライザーには大口径（最大75～100mm）、分岐部には最大50mmを使用せざるを得ない；
• 最大回路長は30m；
• 電源を入れた後、冷却水の動きが遅いために起こる長い保温；
• パイプラインは水平線に対して斜めに敷設され、膨張タンクは暖房室の外には出せない；
• 3階以上の建物には適さない。.

したがって、セルフストレージシステムが最良の選択肢となる：

• 電気供給が遮断される地域の3階以上の建物には適さない；
• 構造の外観が重要でない部屋の場合；
• 高さ7～9メートル以下のカントリーハウス向け；
• 固形燃料ボイラー（石炭、薪、練炭）の場合、電気を止めると即座に停止できない。.

供給管の隙間にポンプ付きバイパスを設置することで、いくつかの欠点が解消されます。. 電源を切ると、クーラントはオープンパイプに導かれ、通常モードでは循環ポンプを使ってシステムに送り込まれます。.

強制循環方式

強制循環システムにはポンプを設置する必要があります。ポンプは取り外すことも、ボイラーの一部として設置することもできます。. 設置は、ボイラー前の冷却水が室温にある戻り配管に行う。.

このように、ポンプを利用することで、この計画にはメリットがある：

• 冷却水の速度が速くなるため、ラジエーターの加熱が迅速に行われる；
• 強力なポンプは、長さの大きな輪郭を作ることができます；
• すべてのラジエーターの温度はほぼ同じです；
• 密閉システムでは、凍結せず、長時間の運転停止でシステムを破損しない不凍液を使用することができる；
• パイプラインに勾配をつける必要がない；
• 小口径のパイプを使用するため、コストを削減できる。.

欠点

• クーラントの移動速度が速いため、フェリニングが頻発する；
• エネルギー依存性 – 強力な自立電源を設置する必要がある；
• 強力なイントラセラポンプの高価格.

注意! 固形燃料ボイラーを使用するシステムでは、連続的な栄養源を供給しなければならない。. ボイラーを素早く停止させることができず、循環がないと冷却水が沸騰して過熱し、熱交換器が爆発する。.

• 長い加熱輪郭を持つ建物の面積が大きい；
• 高品質の電力が供給される地域、または電気の供給が予約されている家.

強制循環は、現代の二重回路システムの大半で使用されている。.

二管式暖房システムは、温水がボイラーから一本の管を通り、もう一本の管を通ってボイラーに戻り、再加熱されることで家を暖めます。. あなたの家は、この継続的なループのおかげで常に暖かいです。. 戻り管は冷却された水をボイラーに戻してさらに加熱する一方、温水は室内に熱を放射して快適な雰囲気を作り出す。. このシステムは、冬に家を暖かく保つために効果的に機能します。.

パイプ配線と建物の暖房システムの種類

パイプラインとラジエーターの位置によって、暖房システムの種類が決まります。.

レイアウト内のレイアウトを区別する：

• 水平または垂直
• 上部または下部の配線；
• 冷却水の直流と逆流に注意；
• パイプがラジエーターに回る – 行き止まり、放射、リング.

運転条件に応じて、各タイプの質的特性とその組み合わせによって選択が決定されます。.

上部または下部配線

強制循環、重力循環、または両方の循環を組み合わせたシステムには、上部配線を装備できます。. ライザーに沿って高温の冷却水を分配する上部水平パイプは、中央ライザーから供給を受ける。. 上階の天井の下に配管がある.

利点	欠点
圧力差があるため、多数のラジエーターを使用できる。	パイプの熱の一部が部屋の上部に奪われるため、効果が減少する。
様々な建設方式に対応	大口径の配線が必要となり、コストが高くなる。
低い油圧抵抗	外観が内装の一部に適さない。
各ラジエーターまたは立ち上がり部にサーモスタットを設置可能	暖房されていない屋根裏部屋では、膨張タンクを取り外して高品質の断熱材を使用する必要があります。
ネットワーク上の圧力が低いため（最大3～4気圧）、アルミニウムを含むあらゆるタイプのラジエーターに適しています。	暖かい床の設置には、追加機器が必要です。

パイプの直径と輪郭の長さによって体積が増加するクーラントを汲み上げるために、強力なポンプを購入します。.

低層配線システムでは、供給パイプとリターンがラジエーターの高さより下にある。.

このような方式は、強制循環システムに多く採用されています。.

下部配線の利点は以下の通り：

• 配管を床や壁に隠すことができる；
• 共通の立ち上がり部分を作る必要がないため、1階を暖房し、必要に応じて2階以降を暖房することができる；
• コレクターを設置することで、「暖かい床 」を整理することができる。 方式.

ユーザーは、初期設定とバランス調整における頻繁な輸入と設置業者の問題を欠点として挙げている。.

垂直配線と水平配線

水平方式と垂直方式は、メインライザーの有無で異なる.

縦型タイプの主な用途は、複数階建ての建物である。. 水平種は、構造物を考慮し、必要なパワーのポンプを選択すれば、どのような高さの構造物でもうまく機能します。.

暖房システムには、設計者や施工者が識別できる様々な配管配線の基本パターンがある。.

致命的な回路 郊外住宅の大半はカントリーハウスを備えており、冷媒は反対方向、つまり家に向かって移動する. 供給管と排出管は各ラジエーターに接続されている。. ポンプが循環を担当. このシステムの主な利点は、すべてのラジエーター冷却水が同じ温度に達することであり、レギュレーターによって各部屋の微気候を理想的なレベルに保つことができる。.

• 多数の溶接およびカップリングコンパウンド；
• 1つの回路に3つ以上のラジエーターがある場合は、専門家による油圧計算が必要です；
• クーラントの移動による騒音がしばしば発生.

ティッシェルマン・ループや、下部の水平配線にクーラントが流れる方式を使えば、配管を床下やスクリードの中に隠すことができる。. 設置者の報告によると、パススキームの調整はほとんど必要ない。. ティッシェルマン・ループは、より大きなパイプ径を必要としますが、多数のラジエーターで問題なく機能します。.

放射配線は、構造物の各階に設置される集熱器を使用して設置される。.

あなたは、「暖かい床 」をインストールすることができます。 この方式により、各ラジエーターは独立して暖房される。. 重大な欠点は、パイプの購入費用が高いことである。.

どのような配線を選択するか

想定される使用条件によって、使用する施工方式が決まる：

1. 2階建て以上の建物では、垂直スキームによるメインライザーによる暖房が取り付けられる。.
2. 電力が頻繁に、あるいは長期的に停止する地域では、エネルギー依存型ボイラーを備えた重力式システムが望ましい。.
3. 対象物の面積が大きい場合は、水平タイプの配線で構築された強制循環システムが装備されている。. 最も適したスキームBは、ティッシェルマンのループです。.
4. 独立した性能のために、経験の浅いユーザーは、いくつかの肩で行き止まりの配線を選択します。.
5. 床にパイプを注ぐとき、それは各階にコレクタを持つ放射スキームに住むことをお勧めします – パイプの緊急破裂で、あなたは床を開くコストを遅らせ、1つのラジエータをオフにすることができます。.
6. 小さなコテージハウス、バスルーム、ユーティリティルームには、デッドエンド方式が採用されている。.

様々な暖房システムの利点と欠点を考慮し、ケースバイケースの分析が必要である。.

2パイプ暖房システムの水力計算

水力計算の目的は、必要に応じて十分な出力の循環ポンプを選択し、設計段階で必要な最小配管径を確認することです。.

以下のステップが一連の流れを構成する：

1. ラジエーターの必要容量の計算と熱平衡の共通回路の構築.
2. 回路の各ショルダーにおける冷却水の流量の決定.
3. パイプラインの直径の計算.
4. 必要な製品性能の選択.

正確な計算は、熱工学の訓練を受けた専門家によってのみ行われるため、専門機関と連絡を取ることをお勧めします。.

小さな家に暖房システムを独自に装備しようとする主人の大半は、ボイラー出力、ポンプ性能、パイプ径、バッテリー電力などの要因に基づいて、予備電力の10～15％を見積もることができるだけである。.

必要最小出力の決定

計算機を使用して、ラジエーター、ひいてはボイラーの正確な熱出力を決定することができます。.

標準的な建築材料と高品質の断熱材により、北部の場合、1.5～2.5℃の温度で暖房が可能です。.10m^ごとに5-2kWの熱容量ラジエーターが必要。.5 kW、南側では 0.6-1 kW.

すべての部屋について計算した後、すべてのインジケータが配置されます。. 1つのスキームで、追加計算のためのデータ・アプリケーションを受信.

冷却水の流量

回路内のすべての肩について、単位時間当たりに必要な冷却水の量が計算される。.

G = 860*Q/Δt の式を使用する。.

• G – 冷却剤の流量 kg/h；
• Q – 計算された面積内のラジエーターの熱出力（kW）；
• Δt – ラジエーターの入力と出力における冷却水の温度差で、通常約20.

例えば、全体として3kWのラジエーターがあり、冷却水として水を使用する場合、1時間あたり860 * 3/20 = 129kgの消費量が必要となります。.

結果を60℃の水データ（個人住宅で最も一般的なパラメータ）に移し、追加計算を行う。.

次の式を適用する： GV = G /3600ρ.

• GV – l/sで測定された水の消費量；
• ρ – 60℃における水の密度.

129/3600*0.983 = 0.035 l/sの結果.

配管の水力計算から得られた値は、表にまとめなければならない。この表は、配管メーカーのウェブサイトで入手できる。.

この例では、少なくとも内径16 mmの配管が必要です。.

重要! ポリプロピレン – スチールパイプの内径と外径を表示.

各回路は独立した計算を行い、それを図に示します。. 各エリアの消費量を折りたたむと、一般的な指標が得られ、循環ポンプと配管ライザーを選択する際に考慮されます。.

冬の間、2本のパイプを使った暖房システムは、信頼できる効果的な暖房方法です。. このシステムは、温水の流入用とボイラーに戻る冷水の流出用の2つの異なるパイプを使用することにより、家全体に均一で均等な熱分布を保証します。.

2本配管システムは、家の様々な部屋を一定の温度に保つことができ、その多くの特筆すべき利点の一つである。. 各ラジエーターにはそれぞれ供給管と戻り管があり、熱出力を個別に調整できるため、より正確な温度制御が可能です。.

2管式暖房システムは、設置もメンテナンスも簡単である。. 適切な断熱材と定期的なメンテナンスにより、暖房システムを効果的に稼動させ、家を快適に保ち、エネルギー料金を節約することができます。.

まとめると、2管式暖房システムは、暖かく居心地の良い家を維持するための実用的な方法である。. 効果的な設計と安定した熱を供給する能力から、家の断熱と暖房をアップグレードしたい住宅所有者にとって素晴らしい選択肢です。.