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？

空気熱源ヒートポンプは正常に運転しています。温水の出口温度も正しいです。循環ポンプも稼働しており、床暖房ループに明らかなエア溜まりもありません。

しかし、一部の部屋はまだ十分に暖まりません。

次に何をチェックすべきか？

多くのプロジェクトで、問題はヒートポンプ自体ではありません。それは床暖房の配管設計と水力レイアウト

不適切な配管径、過度に長いループ、一つのヘッダーに接続された回路が多すぎる、ヘッダーの位置が悪い、配管間隔が不適切、または不要な混合配管などが、水力抵抗を増加させ、熱分配を低下させる可能性があります。

その結果、現場でよく聞かれる不満があります：

「ヒートポンプは運転しているのに、床暖房がまだ十分に暖まらない。」

「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の第3部では、配管設計が水の流れ、圧力損失、熱出力にどのように影響するか、そしてヒートポンプを非難する前にエンジニアが何をチェックすべきかを説明します。1. なぜ床暖房の配管設計がそれほど重要なのか？床暖房は水力放熱システムです。

ヒートポンプは部屋を直接暖めるわけではありません。代わりに、熱はいくつかの段階を経て移動する必要があります：

ヒートポンプ → 温水 → 主配管 → ヘッダー → 床暖房ループ → 床 → 部屋

水力設計が不十分な場合、ヒートポンプは十分な熱エネルギーを生成しても、システムはそのエネルギーを効果的に分配できません。

これは意味します：

良好なヒートポンプ + 不十分な水力設計 = 不十分な暖房性能

これは空気熱源ヒートポンプエンジニアリングにおける最も重要な原則の一つです。

2. 最初の問題：床暖房ループが長すぎる

最も一般的な設計ミスの一つは、個々の床暖房ループを長すぎることです。

配管長が増加すると、水力抵抗も増加します。

抵抗が高いということは、循環ポンプが必要な流量を維持するために、より大きな差圧を必要とすることを意味します。

ポンプがその抵抗を克服できない場合：

長いループ → 高い圧力損失 → 低い流量 → 低い熱伝達

最終的に、部屋は設計温度に達するのに苦労する可能性があります。

実践的な例

広さ30～40m²の大きなリビングルームを想像してください。

適切に設計された2つのループに分割する代わりに、設置業者は1つの非常に長いループで部屋全体をカバーしようとします。

その結果、回路長が150～190メートルに達する可能性があります。

設置時にはよりシンプルに見えるかもしれませんが、水力学的には問題がある可能性があります。

ループの始点には比較的温かい水が供給されますが、流量抵抗は過剰になり、回路に沿って温度は徐々に低下します。

そのため、床の遠端にははるかに少ない有効熱しか供給されない可能性があります。

3. 床暖房ループの長さはどのくらいであるべきか？

すべてのプロジェクトに適用できる普遍的な最大ループ長はありません。なぜなら、それは以下に依存するからです：

配管径;

配管材料;

• 回路長;

• 設計 ΔT;

• 寝室1

• ポンプ揚程;

• ヘッダーの圧力損失;

• 1.2 L/min

• 設置方法。

• しかし、一般的な住宅用床暖房システムで約16～20mmの配管を使用する場合、個々のループはしばしば

• 60～100mの範囲

で設計され、約80～100mが実用的な設計目標として頻繁に使用されます。単一の数値を絶対的な規則として扱うのではなく、エンジニアは各回路の

を計算する必要があります。エンジニアリングの原則は数値よりも重要です：回路数を減らすためだけに、一つのループを過度に長くしないでください。

大きな部屋は通常、水力学的に管理可能な複数のループに分割する必要があります。

4. 配管径は水力抵抗に直接影響する

配管径はもう一つの重要な要因です。

同じ水流量でも、内径が小さいほど水流速が高くなり、圧力損失が著しく高くなります。

これは以下に影響します：

循環ポンプの選定;

ループ流量;

• ヘッダーのバランス調整;

• 16. 不要な部品はトラブルシューティングを困難にする可能性がある

• 熱分配。

• 短い回路での過剰な流速;

• 16mmと20mm

が広く見られます。より大きな商業用または特殊なシステムでは、他の寸法が使用される場合があります。しかし、配管サイズは習慣だけで選ばれるべきではありません。

それは以下と調整される必要があります：

ループ長 + 必要な流量 + 圧力損失 + 熱負荷

5. なぜより大きなポンプで全ての問題を解決できないのか？

床暖房システムで流量が不足している場合、よくある反応は次のとおりです：

「もっと大きな循環ポンプを取り付けよう。」

時にはこれは役立ちますが、不十分な水力設計を修正するものではありません。

ループが長すぎるか、配管径が不適切である場合、より大きなポンプは以下を引き起こす可能性があります：

過剰な差圧;

高いポンプエネルギー消費;

• 騒音;

• 困難なバランス調整;

• 短い回路での過剰な流速;

• 制御弁の問題。

• 正しいエンジニアリングの順序は次のとおりです：

• 熱需要の計算 → 必要な流量の決定 → 配管設計 → 圧力損失の計算 → ポンプの選定

ではなく：

配管の設置 → 流量不足の発見 → より大きなポンプの設置

6. 流量は熱需要と ΔT によって決まる

水ベースの暖房システムでは、熱出力と水流量の関係は次のように近似できます：

Q

=

$$\times 1.1635V=frac\{5\}\{1.163times5\}\mathrm{0.86}V=frac\{5\}\{1.163times5\}\mathrm{V=frac\{Q\}\{1.163timesDelta\; T\}}昇$$

= 熱出力（kW）

• × = 水流量（m³/h）

• 0.86 = 給水・復水温度差（K）

• したがって：V

低い水温;

$$\mathrm{0.86}1.163\frac{\times }{5V=frac\{5\}\{1.163times5\}\mathrm{V=frac\{Q\}\{1.163timesDelta\; T\}}昇}$$

=

$$\mathrm{0.86}1.163\frac{\mathrm{V}}{5V=frac\{5\}\{1.163times5\}\mathrm{V}}$$ $$\mathrm{0.86}m3{\mathrm{Room\; Temperature\; Rises}}^{\mathrm{h}}\mathrm{Vapprox0.86\; m³/h}\mathrm{必要な流量がわかったら、エンジニアは以下を評価できます：}$$

水流速;

• 回路長;

• ヘッダーサイズ;

• ポンプ揚程。

• これは、床面積のみに基づいて部品を選定するよりもはるかに信頼性があります。

• 7. ヘッダーの位置は多くの人が考えるよりも重要である

床暖房のヘッダーは、個々のループの長さを合理的にバランスさせることができるように配置されるべきです。

ヘッダーが建物の片端に設置されている大きな家を考えてみましょう。

近くの部屋には以下が必要かもしれません：

50mのループ

一方、遠くの部屋には以下が必要かもしれません：

110mのループ

今、両方の回路が同じヘッダーと循環ポンプに接続されています。

それらの水力抵抗は非常に異なります。

適切なバランス調整なしでは、水は自然に抵抗の少ない回路を好みます。

その結果は次のようになります：

短いループ → 過剰な流量

長いループ → 不十分な流量

近くの部屋 → 暖かすぎる

遠くの部屋 → 寒すぎる

これは典型的な水力不均衡です。

8. 中央のヘッダー配置は通常、バランス調整を容易にする

可能な場合は、ヘッダーをサービスするゾーンの中心に比較的近く配置してください。

これにより、以下を減らすことができます：

不必要な配管長;

ループ長間の大きな差;

• 圧力損失の不均衡;

• 過剰なデッドパイプ;

• 試運転の困難さ。

• 大きな家や多層階の建物では、すべてのループを一つの場所に強制的に戻すよりも、複数のヘッダーを使用する方が良い場合があります。

• 例えば：

ヒートポンプ / バッファタンク

高負荷エリアに十分な床出力があるか判断する。

主分配

ヘッダーA

ヘッダーB1.8 L/minより短く、よりバランスの取れた床暖房ループ

9. 一つの床暖房ヘッダーにはいくつのループが必要か？

普遍的な数はありません。なぜなら、ヘッダー容量は以下に依存するからです：

流量要件;

ヘッダー径;

• 分岐サイズ;

• ポンプ容量;

• プロジェクト規模;

• 制御戦略。

• しかし、多くの回路を持つ非常に大きなヘッダーは慎重に検討されるべきです。

• 1.1 L/min

5～8ループ

をサービスするヘッダーは、設置、バランス調整、メンテナンスに便利ですが、より大きなヘッダーも市販されており、適切に設計されていれば完全に適切である場合があります。重要な点は、恣意的なループ制限を課さないことです。正しい質問は次のとおりです：

ヘッダーは、許容可能な圧力損失と制御性を維持しながら、必要な流量を各ループに分配できますか？

それがエンジニアリング基準です。

10. 配管間隔は部屋の熱損失に従う必要がある

もう一つの間違いは、建物全体で同じ床暖房配管間隔を設置することです。

異なる部屋が必ずしも同じ熱損失を持つわけではありません。

以下のような部屋：

大きな窓;

外壁;

• 断熱性が低い;

• 北向き;

• 高い気密性;

• 内部の小さな窓のある部屋よりも、より多くの床熱出力が必要になる場合があります。

• したがって、配管間隔はゾーンの熱負荷に応じて変更する必要がある場合があります。

例えば、大きな窓の近くのペリメーターゾーンは、内部エリアよりも近い配管間隔が必要になる場合があります。

正しい順序は次のとおりです：

部屋の熱損失を計算 → 必要な床出力を決定 → 水温を選択 → 配管間隔を決定

単に：

どこでも同じ間隔を使用する

11. 建物の断熱は暖房システムの一部である

この点はしばしば見落とされます。

既存の建物をボイラーからヒートポンプに変換する際、エンジニアはしばしば機器に完全に焦点を当てます。

しかし、建物に以下がある場合：

断熱されていない壁;

屋根の断熱性が低い;

• 単層ガラス;

• 顕著な空気漏れ;

• 熱橋;

• 暖房負荷は予想よりもはるかに高くなる可能性があります。

• その場合、問題は床が「暖められない」ことではないかもしれません。

床は実際には継続的に熱を供給しているかもしれませんが、建物は熱をほぼ同じ速さで失っています。

基本的な熱バランスは次のとおりです：

部

屋

$$熱\mathrm{従来のボイラーシステムは以下のような水を生成する場合があります：}\mathrm{従来のボイラーシステムは以下のような水を生成する場合があります：}\mathrm{Room\; Temperature\; Rises}昇\mathrm{部屋固有}\mathrm{Room\; Temperature\; Rises}\mathrm{「家全体で1平方メートルあたりXワット」}\mathrm{部屋固有}物\mathrm{であり、単に建物全体のものではありません。}\mathrm{14.\; 空気熱源ヒートポンプは床暖房に混合バルブが必要か？}\mathrm{ペリメーターの部屋、コーナーの部屋、および外部壁面積が大きい空間は、通常、内部の部屋よりも要求が大きいです。}物\mathrm{部屋固有}熱\mathrm{ゾーニング;}\mathrm{一方、床暖房は通常、はるかに低い温度を必要とします。}\mathrm{部屋固有}\mathrm{一方、床暖房は通常、はるかに低い温度を必要とします。}$$

窓は暖房負荷計算において特に重要です。

$$\mathrm{良好な床暖房設計は}\mathrm{部屋固有}\mathrm{であり、単に建物全体のものではありません。}\mathrm{14.\; 空気熱源ヒートポンプは床暖房に混合バルブが必要か？}\mathrm{窓のサイズも重要です。}\mathrm{ペリメーターの部屋、コーナーの部屋、および外部壁面積が大きい空間は、通常、内部の部屋よりも要求が大きいです。}\mathrm{14.\; 空気熱源ヒートポンプは床暖房に混合バルブが必要か？}\mathrm{「家全体で1平方メートルあたりXワット」}\mathrm{ペリメーターの部屋、コーナーの部屋、および外部壁面積が大きい空間は、通常、内部の部屋よりも要求が大きいです。}\mathrm{14.\; 空気熱源ヒートポンプは床暖房に混合バルブが必要か？}建物の向きも暖房需要に影響を与える可能性があります。\mathrm{気候や日照条件によっては、異なる方向を向いた部屋は、熱損失と太陽熱取得の特性が異なる場合があります。}\mathrm{ペリメーターの部屋、コーナーの部屋、および外部壁面積が大きい空間は、通常、内部の部屋よりも要求が大きいです。}\mathrm{ゾーニング;}\mathrm{配管間隔;}\mathrm{ループ流量;}\mathrm{ゾーニング;}\mathrm{制御;}\mathrm{床出力。}\mathrm{良好な床暖房設計は}\mathrm{部屋固有}\mathrm{であり、単に建物全体のものではありません。}\mathrm{14.\; 空気熱源ヒートポンプは床暖房に混合バルブが必要か？}\mathrm{これはもう一つの重要な設計上の質問です。}\mathrm{従来のボイラーシステムは以下のような水を生成する場合があります：}\mathrm{一方、床暖房は通常、はるかに低い温度を必要とします。}\mathrm{一方、床暖房は通常、はるかに低い温度を必要とします。}$$

しかし、インバーター式の空気熱源ヒートポンプは、通常、出口水温を直接制御できます。

例えば、以下のような水を供給する場合があります：

30℃、35℃、40℃、または45℃

システム需要と設計に応じて。

• ヒートポンプが単一の共通温度で低温床暖房のみを供給している場合、多くの場合、追加の混合ステーションは不要になる可能性があります。

15. 混合バルブが依然として必要なのはいつか？

• これは、混合バルブがヒートポンプと一緒に決して使用されないという意味では

ありません

。

異なる放熱器が異なる水温を必要とする場合、それらは依然として必要とされる可能性があります。

例えば：

ラジエーター：45～50℃

床暖房：30～35℃

この場合、ヒートポンプが高温放熱器に必要な温度で運転している間、床暖房の供給温度を下げるために混合回路が必要になる場合があります。

同様に、一つの熱源、二つの放熱器のシステムは、その設計に応じて水力温度分離を必要とする場合があります。

したがって：

「床暖房には常に混合バルブが必要だから」という理由だけで混合バルブを取り付けないでください。

• まず、システムが実際に異なる水温レベルを必要とするかどうかを判断してください。

• 16. 不要な部品はトラブルシューティングを困難にする可能性がある

• 一般的なエンジニアリング原則は次のとおりです：

• 必要なすべての部品を使用する — ただし、明確な水力または制御機能を持たない部品は避ける。

• 追加の各部品は以下を作成します：

追加の圧力損失;追加の制御ロジック;別の潜在的な故障点;

追加の設置コスト;

追加の試運転作業。

例えば、不適切に選択または調整された混合バルブは、ヒートポンプが十分な熱を生成している場合でも、床暖房の供給温度が低すぎるままになる原因となる可能性があります。

その結果は次のようになります：

ヒートポンプ = 40℃

↓

不適切な混合

↓

床暖房供給 = 28℃

↓

不十分な床出力

設置業者は、ヒートポンプを誤って非難する可能性があります。

17. 一つの熱源、二つの放熱器のシステムは水力協調が必要一つのヒートポンプがファンコイルと床暖房の両方にサービスを提供する場合、二つの放熱器は異なる要件を持つ可能性があります。ファンコイル

通常必要とする：

高負荷エリアに十分な床出力があるか判断する。

より速い応答;

異なる流量特性。

床暖房

通常必要とする：

低い水温;

安定した連続流量;

より遅い応答;

慎重な水力バランス調整。

したがって、良好な設計には以下が必要になる場合があります：

ヒートポンプ

↓

• バッファタンク / 水力分離

• ↓

• 二次分配

• ↙︎　　　　　　　　　↘︎

• ファンコイル回路

床暖房回路

各回路は、それぞれの要件に従って設計できます：

ポンプ揚程;

制御戦略。

循環ポンプを選定する際、エンジニアはすべての床暖房ループの圧力損失を単純に合計すべきではありません。

ループは通常並列に接続されているため、ポンプは以下を提供する必要があります：

すべての運転回路の

設計流量の合計

;

最も水力学的に要求の厳しい回路

• プラス共通配管と部品に対する

• 十分な揚程

• 。

この区別は重要です。

例えば、6つの床暖房ループが同時に運転する場合、それらの流量は加算されます。

• しかし、ループは並列であるため、それらの個々の圧力損失が単純に加算されるわけではありません。

• したがって、ポンプの選定はシステムカーブを正しく考慮する必要があります。

• 19. 水力バランス調整は不可欠

• 適切に設計された床暖房システムでも、試運転が必要です。

5つの回路が異なる圧力損失を持つと仮定します。

バランス調整なしでは、水は最も容易な経路をたどります。

ヘッダー流量計とバランスバルブにより、エンジニアは各回路を設計要件に従って設定できます。

ループ

設計流量

リビングルーム11.8 L/minリビングルーム2

1.7 L/min

• 寝室1

• 1.2 L/min

• 寝室2

• 1.1 L/min

バスルーム

0.8 L/min

これらの数値は例示的なものです — 正しい値は実際の部屋の熱負荷とループ設計から導き出す必要があります。

• 重要な点は次のとおりです：等しい流量が常に正しい流量とは限りません。各ループは、実際に必要な流量を受け取る必要があります。

• 20. 不十分な床暖房配管設計の診断方法ヒートポンプが正常に運転しているのに、特定の部屋が暖まらない場合は、体系的なプロセスを使用してください。ステップ1 — 部屋ごとの熱損失を計算する

床暖房システムが暖房負荷をカバーする物理的な能力があるかどうかを判断する。

ステップ2 — ループ長を確認する

過度に長い回路を特定する。

ステップ3 — 配管径を確認する

配管寸法が必要な流量と圧力損失に合っていることを確認する。

ステップ4 — ヘッダーの位置を確認する

不適切な配置によるループ長の大幅な差を探す。

ステップ5 — ヘッダー流量を確認する

実際の流量と設計値を比較する。

ステップ6 — 配管間隔を確認する

高負荷エリアに十分な床出力があるか判断する。

遠くの部屋が暖まらない

過剰なループ長

ループ長と圧力損失

短いループは熱く、長いループは冷たい

水力不均衡

ヘッダーのバランス調整

すべての床暖房ループの流量が低い

主配管/ポンプの容量不足

主流量とポンプ揚程

一つの大きな部屋が暖まらない

ループが少なすぎる

熱負荷と回路レイアウト

ペリメーターエリアが冷たい

配管間隔が広すぎる

ゾーン熱損失計算

ヒートポンプの出口は熱いが、床暖房の供給は冷たい

混合の問題

混合バルブ/制御

ポンプが継続的に最大で運転する

過剰な抵抗

配管サイズとシステムカーブ

古い建物が設定温度に達しない

高い建物の熱損失

断熱材と窓

ファンコイルは機能するが、床暖房の性能が低い

床暖房の水力問題

二次回路設計

水力バランス調整

↓

床熱伝達

↓

室内快適性

これらのステップのいずれかが不適切に設計されている場合、高性能なヒートポンプでさえ性能が低いように見える可能性があります。

これは、空気熱源ヒートポンプエンジニアリングにおける最も重要な教訓の一つにつながります：

ヒートポンプは熱を生成します。水力システムがその熱が部屋に届くかどうかを決定します。

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

第1部 — 初期試運転または長期停止

第2部 — 床暖房配管内のエア溜まり

第3部 — 不適切な配管設計とレイアウト

このシリーズでは、空気熱源ヒートポンプシステムにおける床暖房性能不足のより実践的な原因をさらに検討していきます。

EcoHeat Pump

では、良好なシステム性能は、COP、コンプレッサー技術、またはヒートポンプ容量だけでなく、

適切なシステム設計、水力エンジニアリング、設置、および試運転

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、およびヒートポンプ専門家の皆様に、これらの技術的な議論をレビューしていただき、改善できる点があれば指摘し、皆様自身の現場経験を共有していただくことを歓迎します。

空気熱源ヒートポンプエンジニアリングの知識と応用ソリューションについては、以下をご覧ください：