一つの熱源、二つの放熱器：床暖房が暖まらないのはなぜか？パート2 — 床暖房配管内の空気溜まり

エアロックが水の流れを低下させ、空気熱源ヒートポンプシステムで暖房効率が悪くなる理由

空気熱源ヒートポンプは正常に稼働しています。

給湯温度は正しいです。

床暖房ヘッダーへの給水管は熱くなっています。

しかし、戻り管は冷たいままで、流量計は流量が少ないか不安定を示し、床は暖まりません。

まず何をチェックすべきか？

最も一般的な原因の一つは、驚くほど単純です。

床暖房配管内に閉じ込められた空気。

水力システム内の空気は些細な問題に見えるかもしれませんが、循環を著しく低下させます。重度の場合は、エアロックが床暖房ループの水流を部分的にまたは完全に停止させることがあります。

これは特に一つの熱源、二つの放熱器システムにおいて重要です。このシステムでは、一つの空気熱源ヒートポンプがファンコイルと床暖房の両方に給熱します。

ファンコイルは正常に機能するのに床暖房が冷たいままの場合、閉じ込められた空気がトラブルシューティングチェックリストの最初の項目の一つであるべきです。

1. 単純な症状：給水管は熱く、戻り管は冷たい

エアロックの可能性を特定する最も簡単な方法の一つは、給水温度と戻り温度を比較することです。

この状況を想像してください：

床暖房給水管 → 熱い

床暖房戻り管 → 冷たい、または予想より著しく低い温度

ヒートポンプは明らかに熱い水を生成していますが、その熱は床ループに効果的に輸送されていません。

これはすぐに、問題が循環不足また、HVACエンジニア、設置業者、ヒートポンプ専門家の皆様に、現場での経験を共有していただき、このシリーズに追加または改善できる点があれば特定するお手伝いを歓迎します。

考えられる原因は次のとおりです。

• 閉じ込められた空気；

• 閉じたバルブ；

• 詰まったストレーナー；

• ポンプ揚程不足；

• ポンプ設定ミス；

• 床暖房ループの詰まり；

• ヘッダーの問題。

これらのうち、閉じ込められた空気は、設置後、メンテナンス、排水/再充填、または長期間の停止後に特に一般的です。

2. なぜ水力暖房システムに空気が入るのか？

多くの人は、密閉された水システムには水しか含まれていないと想定しています。

実際には、ある程度の空気または溶解ガスはほぼ避けられません。

空気は、次のような場合にシステムに入り込むか、システム内に残ることがあります。

• 初期充填；

• メンテナンス；

• システム排水と再充填；

• 配管設置；

• 圧力試験；

• 漏れまたは圧力損失；

• 不適切な試運転。

水自体にも溶解ガスが含まれることがあります。

水の温度が変化すると、溶解ガスの一部が溶液から出て小さな泡を形成することがあります。

これらの泡はシステム内を移動し、次のような場所に蓄積することがあります。

• 高所；

• ヘッダー；

• 配管の曲がり；

• 低速領域；

• 熱交換器；

• 設計不良の配管部分。

時間が経つにつれて、小さな泡が合体して大きな空気の塊になることがあります。

これがエアロックが発達する仕組みです。

3. エアロックとは？

エアロックとは、水回路内に閉じ込められた空気の塊であり、水の循環を著しく制限または防止します。

通常の水力運転では、水は実質的に非圧縮性ですが、空気は圧縮性です。

循環ポンプが、かなりの空気の塊を含む配管を通して水を押し出そうとすると、ポンプのエネルギーの一部は、安定した水の循環を確立するのではなく、閉じ込められた空気を圧縮または移動させるために浪費される可能性があります。

結果として、次のようになります。

流量低下 → 熱伝達低下 → 戻り水温度低下 → 床温度低下

重度のケースでは：

空気の塊 → ほとんど循環しない → 床暖房ループが加熱を停止する

これが、閉じ込められた空気を単なる騒音問題として扱ってはならない理由です。

これは水力性能の問題また、HVACエンジニア、設置業者、ヒートポンプ専門家の皆様に、現場での経験を共有していただき、このシリーズに追加または改善できる点があれば特定するお手伝いを歓迎します。

4. なぜ床暖房は閉じ込められた空気に特に敏感なのか？

床暖房システムには、多くの長い配管ループが含まれることがあります。

典型的なヘッダーは、複数の部屋に分散された複数の回路に給熱することがあります。

したがって、システムには次のものが含まれます。

• 長い配管；

• 複数の曲がり；

• ヘッダー；

• バルブ；

• アクチュエーター；

• 流量計；

• 異なる標高。

これにより、空気が閉じ込められる機会が多く生じます。

一つの回路に空気が含まれ、他の回路には含まれない場合、結果は次のようになります。

リビングルームは暖かい

寝室は暖かい

バスルームは暖かい

一つの寝室は完全に冷たい

ヒートポンプは完璧に動作している可能性があります。

問題は単純に、一つの床暖房ループの循環が不十分であることです。

5. 床暖房配管内の空気の典型的な症状

エンジニアや設置業者は、いくつかの一般的な症状に注意する必要があります。

給水は熱いが戻りは冷たい

給水ヘッダーは熱い水を受け取りますが、戻り側は異常に冷たいままです。

流量計の読み取り値が非常に低いかゼロ

ヘッダーの流量計の一つ以上が、循環がほとんどないか全くないことを示します。

一部の部屋は暖まるが、他の部屋は冷たいまま

これは、ヒートポンプの総容量不足というよりは、ブランチ固有の問題を強く示唆します。

ゴボゴボという音や泡立つ音

次のような音を聞くことがあります。

配管やヘッダー内部で、

ゴボゴボ、泡立つ、または断続的な水の音

不安定な流量

流量計の読み取り値が安定せず、変動します。

大きな給水-戻り温度差

非常に大きなΔTは、水の流量不足を示している可能性があります。

これらの症状は、空気が唯一の原因であると証明するものではありませんが、強力な診断の手がかりを提供します。

6. なぜ低流量で床が冷たくなるのか？

熱伝達、流量、および水の温度差の関係は、次のように表すことができます。

$$Q=dot{m}c_pDelta T$$

実用的な水側計算では：

$$Q(kW)approx1.163times Flow(m³/h)timesDelta T(K)$$

ここで：

• Q = 伝達熱量；

• Flow = 水流量；

• ΔT = 給水-戻り水温度差。

空気が流量を大幅に低下させると、床に輸送できる熱量も低下します。

これが、システムが許容できる給湯温度であっても、部屋の暖房効率が悪い理由です。

水の温度だけでは暖房性能は決まりません。十分な水の流量も必要です。

これは、水力ヒートポンプのトラブルシューティングにおける最も重要な概念の一つです。

7. ヒートポンプの給湯温度をすぐに上げない

床が暖まらない場合、一般的な対応は次のとおりです。

「給湯温度を上げてください。」

例えば：

35℃ → 40℃ → 45℃ → 50℃

しかし、本当の問題がエアロックである場合、水温を上げても循環は回復しません。

単に次のようになるだけかもしれません。

より熱い給水 + 低い流量 + 冷たい床 + ヒートポンプ効率の低下

正しい順序は次のとおりです。

まず流量を確認 → 水力問題を解決 → 次に水温を最適化。

ヒートポンプの場合、これは特に重要です。不必要な高い給湯温度は、一般的にコンプレッサーの揚程を増加させ、効率を低下させるためです。

8. 自動的に大型循環ポンプを設置しない

もう一つの一般的な対応は次のとおりです。

「流量が低いので、より大きなポンプが必要です。」

これも、必ずしもそうではありません。

配管に空気が閉じ込められている場合、はるかに大きなポンプでも適切な循環を確立できない場合があります。

循環ポンプの過大選定は、他の問題も引き起こす可能性があります。

• 過剰な水流速；

• 電力消費の増加；

• 配管の騒音；

• バルブの騒音；

• 過剰な差圧；

• システムのバランス不良。

循環ポンプは、次のように選択する必要があります。

必要流量 + システム圧力損失 + 水力抵抗

正しい空気除去の代替としてではなく。

より大きなポンプでは、根本的に不十分な試運転手順を修正することはできません。

9. 各床暖房ループを個別にパージするのが最善の解決策であることが多い

閉じ込められた空気が疑われる場合、単に自動エア抜き弁を一つ開くだけでは不十分な場合があります。

複数のループを持つ床暖房システムの場合、最も効果的な試運転方法の一つは、ループを個別にパージするまた、HVACエンジニア、設置業者、ヒートポンプ専門家の皆様に、現場での経験を共有していただき、このシリーズに追加または改善できる点があれば特定するお手伝いを歓迎します。

典型的な手順は次のとおりです。

ステップ1：メーカーの試運転手順で要求されている場合は、熱源をオフにします。

ステップ2：一つのループを除いて、すべての床暖房ループを閉じます。

ステップ3：開いているループに水をフラッシュします。

ステップ4：目に見える空気の泡が排出されなくなり、流量が安定するまで続けます。

ステップ5：その回路を閉じ、次の回路を開きます。

ステップ6：すべての床暖房ループについて繰り返します。

ステップ7：すべての回路を設計位置に戻します。

ステップ8：必要な流量率に従ってヘッダーのバランスを取ります。

これは通常、すべてのループから同時に空気を除去しようとするよりも効果的です。

10. 自動エア抜き弁は重要な高所に設置すべき

空気は自然に水力システムの高所に移動する傾向があります。

したがって、システム設計では適切な空気除去ポイントを提供する必要があります。

特に次のような点に注意する必要があります。

• 主配管の高所；

• ヒートポンププラントルーム；

• バッファータンク；

• 油圧分離器；

• ヘッダー；

• 垂直ライザー。

自動エア抜き弁は、通常の運転中に蓄積された少量の空気を継続的に除去できます。

ただし：

自動エア抜き弁は、適切な初期フラッシュと試運転の代わりにはなりません。

空気で大きく詰まった床暖房ループは、手動でパージする必要がある場合があります。

11. 床暖房ヘッダーを忘れない

ヘッダーは、試運転とトラブルシューティングの両方にとって最も重要な場所の一つです。

適切に設計されたヘッダーは、通常、次のものを提供します。

• 給水分配；

• 戻り水収集；

• 個々のループの隔離；

• 流量調整；

• 流量計；

• アクチュエーター；

• 充填/排水ポイント；

• エア抜き。

トラブルシューティング中は、ヘッダーを注意深く点検してください。

次のように尋ねてください。

すべてのループが開いていますか？

流量計は循環を示していますか？

アクチュエーターは閉じていますか？

流量計に空気が見えますか？

個々のループ間に大きな温度差がありますか？

ヘッダーのエア抜き弁は機能していますか？

これらの簡単な観察で、ヒートポンプに触れることなく問題が特定できることがよくあります。

12. バッファータンクは空気除去に役立ちますか？

適切に設計されたバッファータンクは、タンク内の水流速が主配管よりもはるかに低いため、空気分離に貢献できます。

水が遅くなると、巻き込まれた空気がより簡単に分離して適切な空気除去ポイントに向かって上昇できます。

しかし、これは誤解されるべきではありません。

バッファータンクは、空気除去のためだけに設置されるわけではありません。

水力設計によっては、次のものも提供できます。

• 追加のシステム水量；

• 油圧分離；

• より安定したヒートポンプ流量；

• 短サイクル運転の低減；

• 霜取りのための熱エネルギー；

• 一次側と二次側回路の分離。

一部のヒートポンプアプリケーションでは、これによりシステム運用が大幅に安定する可能性があります。

13. なぜ一次-二次水力システムが役立つのか？

一部のプロジェクト、特に複数の種類の放熱器を持つシステムでは、一次-二次構成が有用な場合があります。

単純化された構成は次のようになります。

ヒートポンプ → 一次回路 → バッファータンク / 油圧分離器

その後：

二次ポンプ → 床暖房

および/または

二次ポンプ → ファンコイル

これにより、ヒートポンプと放熱器回路がより独立した水力条件で動作できるようになります。

例えば、ヒートポンプは特定の最小流量を必要とする場合がありますが、床暖房回路は開いているゾーンの数に応じて異なる流量を必要とします。

油圧分離により、これらの異なる要件を管理しやすくなります。

また、次のような便利な場所も提供できます。

• 空気分離；

• 汚れ分離；

• 温度センシング；

• システム充填；

• 水力バランス。

14. 一つの熱源、二つの放熱器は診断を容易にする

この状況を考えてみてください：

ファンコイル

正常に加熱中。

床暖房

暖まらない。

ヒートポンプ

正常に稼働中。

これは何を意味しますか？

熱源が熱を生成できることを強く示唆しています。

したがって、トラブルシューティングの焦点は床暖房側にシフトすべきです。

床暖房ポンプ → ミキシングバルブ → ヘッダー → アクチュエーター → 流量計 → 空気 → 床ループ

次に、反対の状況を考えてみましょう：

ファンコイル

加熱しない。

床暖房

加熱しない。

この場合、問題はさらに上流にある可能性があります。

ヒートポンプ → 一次ポンプ → バッファータンク → 主バルブ → 制御システム

これが、一つの熱源、二つの放熱器システムが実際に有用な診断情報を提供する理由です。

15. エア抜き弁は多ければ多いほど良いことが多い — ただし場所が重要

設置時に適切な空気除去ポイントを追加することは、建物が完成した後に慢性的な空気問題を解決しようとするよりも、一般的に簡単です。

しかし、単に多くの弁をランダムに設置しても、良いエンジニアリングではありません。

それらは空気が自然に集まる場所に配置されるべきです。

典型的な場所は次のとおりです。

高所 + ライザー + ヘッダー + 油圧分離器/バッファータンク + プラントルーム空気分離器

良好なシステム設計により、空気除去が予測可能で保守可能また、HVACエンジニア、設置業者、ヒートポンプ専門家の皆様に、現場での経験を共有していただき、このシリーズに追加または改善できる点があれば特定するお手伝いを歓迎します。

適切に充填、フラッシュ、ベントできない美しい設置のヒートポンプシステムは、適切に設計された水力システムではありません。

16. なぜ空気が循環ポンプを損傷する可能性があるのか？

システム内の空気は、暖房性能を低下させる以上のことをします。

循環ポンプがかなりの空気含有量で動作すると、次のような状態になる可能性があります。

• 不安定な運転；

• 騒音；

• 水力性能の低下；

• 一部のポンプ設計における潤滑/冷却の喪失；

• キャビテーション様状態；

• 早期摩耗。

これも、持続的な泡立ちやゴボゴボ音を無視すべきでないもう一つの理由です。

配管が水と空気が継続的に一緒に移動しているように聞こえる場合は、調査してください。

17. 実用的なトラブルシューティング手順

床暖房配管に空気が溜まっている疑いがある場合は、体系的なプロセスを使用してください。

ステップ1 — ヒートポンプの給湯温度を確認する

熱源が実際に熱い水を生成していることを確認します。

ステップ2 — 給水温度と戻り温度を比較する

給水が熱く、戻りが異常に冷たい場合は、流量不足を示している可能性があります。

ステップ3 — ヘッダーの流量計を確認する

ゼロ、低い、または不安定な流量の回路を特定します。

ステップ4 — バルブとアクチュエーターを確認する

影響を受けるループが実際に開いていることを確認します。

ステップ5 — 循環ポンプの動作を確認する

ポンプモーターが回転しているかどうかだけでなく、実際の流量を確認します。

ステップ6 — フィルターとストレーナーを点検する

汚れによる詰まりを除外します。

ステップ7 — 床暖房回路を個別にパージする

閉じ込められた空気をループごとに除去します。

ステップ8 — 自動エア抜き弁を確認する

弁が正しく設置され、機能していることを確認します。

ステップ9 — 再起動して観察する

流量が安定したかどうかを確認します。

ステップ10 — ヘッダーのバランスを取り直す

各ループを必要な設計流量に調整します。

これらのチェックの後でのみ、ポンプのサイズやヒートポンプの給湯温度設定を変更し始めるべきです。

クイック診断表

よくある質問

床暖房配管に空気が入っているかどうかはどうすればわかりますか？

一般的な兆候としては、ゴボゴボという音、ヘッダーの流量が不安定またはゼロ、一部のループが冷たいまま、給水管が熱いのに戻り管が異常に冷たいなどがあります。

空気は床暖房を完全に停止させることができますか？

はい。十分に大きな空気の塊はエアロックを形成し、個々のループの循環を著しく制限または停止させることができます。

大型の循環ポンプはエアロックを除去しますか？

確実ではありません。正しい解決策は、回路を適切にパージしてベントすることです。ポンプの選定は、必要流量とシステム圧力損失に基づいて行うべきです。

ヒートポンプは熱い水を生成しているのに、床がまだ冷たいのはなぜですか？

熱い水の生成は熱発生を確認しますが、熱分布を確認するものではありません。閉じ込められた空気、バルブ、ポンプの問題、または詰まりによる流量不足は、熱が床に到達するのを妨げることがあります。

すべての床暖房ヘッダーにエア抜き弁を設置すべきですか？

適切な空気除去設備は、水力設計に組み込まれるべきであり、特にヘッダーと高所に設置されます。正確な設置は、システム設計と地域の要件に従うべきです。

バッファータンクは空気を除去しますか？

バッファータンクは、特に適切な空気除去部品と組み合わせた場合、容器内の水流速が低いため、空気分離を助ける可能性があります。ただし、その主な機能は水力システム設計に依存しており、適切なパージの代わりにはなりません。

覚えておくべきエンジニアリング原則

床暖房が冷たい場合、単に次のように尋ねないでください。

「水は十分に熱いか？」

次のように尋ねてください。

「十分な熱い水が実際に床を流れているか？」

ヒートポンプは完璧に熱い水を生成できますが、その熱エネルギーが水力システムを通過できない場合、建物は冷たいままになります。

エアロックした床暖房回路の場合、トラブルシューティングのロジックは次のようになります。

熱源OK → 給湯温度OK → 流量を確認 → 空気を特定 → ループをパージ → ポンプを確認 → バランスを取り直す → ΔTを再確認

そして、一つの熱源、二つの放熱器システムでは、常にファンコイルと床暖房回路の動作を比較してください。その比較により、問題が熱源側にあるのか、放熱器分配側にあるのかを迅速に判断できます。

一つの熱源、二つの放熱器 — トラブルシューティングシリーズ

パート1：初期試運転または長期停止
パート2：床暖房配管内の空気溜まり
次：床暖房性能不良のより実践的な原因

EcoHeat Pumpでは、優れたヒートポンプ性能は、ヒートポンプ自体だけでなく、適切な水力設計、設置、試運転、および放熱器システムのマッチングにも依存すると考えています。また、HVACエンジニア、設置業者、ヒートポンプ専門家の皆様に、現場での経験を共有していただき、このシリーズに追加または改善できる点があれば特定するお手伝いを歓迎します。

より多くの空気熱源ヒートポンプエンジニアリング知識とアプリケーションソリューションについては、

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