JP6213017B2

JP6213017B2 - 非居室部分の冷暖房用放熱パネル

Info

Publication number: JP6213017B2
Application number: JP2013156704A
Authority: JP
Inventors: 毅久家
Original assignee: 三菱ケミカルインフラテック株式会社
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2017-10-18
Anticipated expiration: 2033-07-29
Also published as: JP2015025639A

Description

本発明は、冷暖房用放熱パネルに関するものであり、詳しくは、非居室部分の床に敷設される冷暖房用放熱パネルであって、床下地の上に敷設され且つ上面にフローリング等の床仕上材が配置され、内部の通水管に例えば温水を循環させることにより床暖房を行う放熱パネルに関するものである。

床暖房の施工においては、フローリング等の床仕上材の下地として、予め通水管を埋設した放熱パネルが使用される。斯かる放熱パネルは、平面形状を方形に形成された断熱材としての薄板状の発泡樹脂成形体と、当該発泡樹脂成形体の表側に形成された溝に埋設された通水管と、発泡樹脂成形体にその上下面が露出する状態に埋設された床仕上材固定用の根太状部材と、発泡樹脂成形体の表側の表面に貼設された熱拡散用の放熱シートとから成り、複数本の通水管によって温水の循環路が複数組構成されている。

上記の放熱パネルにおいては、一般的には、省エネルギー化を図り、かつ、暖房性能、すなわち、パネル上面の放熱量（以下、「上面出力」と言う。）を向上させる必要がある。そこで、このような放熱パネルにおいては、例えば、フローリングの寸法規格に応じて根太状部材の配列ピッチを３００〜３０５ｍｍに設定すると共に、通水管の配列ピッチを根太状部材の両側で５５〜９０ｍｍ、根太状部材の両側以外の部位で３０〜５５ｍｍに設定し、更に、断面がＵ字状に形成され且つ上端縁に鍔が付設された樋状の伝熱部材に通水管の直線部分を収容し、発泡樹脂成形体の表側に形成された溝に伝熱部材と共に通水管を埋設することにより、６０℃の温水を循環させた場合の上面出力を１５０Ｗ／ｍ^２以上に設定している。

特開２００８−３０９３９５号公報

ところで、建物内の居室部分に敷設される放熱パネルでは、上記のように、上面出力の向上が重要な課題であるが、浴室の脱衣室、ホールや廊下などのいわゆる非居室部分に敷設される放熱パネルにおいては、居室に対してさほど大きな温度差が生じない程度、換言すれば、居住者がヒートショックを起こさない程度の冷暖房効果が得られる限り、なるべく省エネルギー化を図るように設計するのが好ましい。

本発明は、非居室部分に適した放熱パネルに求められる性能について種々検討の結果なされたものであり、その目的は、非居室部分に敷設される冷暖房用放熱パネルであって、より少ない温熱または冷熱の循環で適度な冷暖房効果が得られる冷暖房用放熱パネルを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明においては、温水または冷水の循環路を１本の通水管で構成すると共に、放熱パネルの上面の面積に対する通水管の敷設長さを特定の範囲に設定することにより、上面出力を適度な範囲に設定し、これにより、非居室部分に適した冷暖房効果を得られるようにした。

すなわち、本発明の要旨は、非居室部分の床に敷設される冷暖房用の放熱パネルであって、平面形状を方形に形成された断熱材としての薄板状の発泡樹脂成形体と、発泡樹脂成形体の表側に形成された溝に埋設された通水管と、発泡樹脂成形体に対してその上下面が露出する状態に埋設された床仕上材固定用の根太状部材と、発泡樹脂成形体の表側の表面に貼設された熱拡散用の放熱シートとから成り、通水管が１本の配管で構成され、かつ、当該放熱パネルの上面の面積に対する通水管の敷設長さが５〜１０ｍ／ｍ^２に設定され、６０℃の温水を循環させた場合の上面出力が６０〜１００Ｗ／ｍ^２に設定されていることを特徴とする冷暖房用放熱パネルに存する。

本発明の冷暖房用放熱パネルによれば、通水管が１本の配管で構成され、当該放熱パネルの上面の面積に対する通水管の敷設長さが５〜１０ｍ／ｍ^２に設定され、６０℃の温水を循環させた場合の上面出力が６０〜１００Ｗ／ｍ^２に設定されており、少ない温熱または冷熱の循環で非居室部分に適した冷暖房効果が得られる。

本発明に係る冷暖房用放熱パネルの一例を示す平面図であり、放熱シートを一部破断して通水管および根太状部材の配置を示した図である。本発明に係る冷暖房用放熱パネルの内部構造を示す図であり、図１のＡ−Ａ線に沿って破断した縦断面図である。放熱パネルの上面出力の測定に使用される試験装置の側面図である。

本発明に係る冷暖房用放熱パネル（以下、「放熱パネル」と略記する。）の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、その趣旨を越えない限り、以下の実施形態に限定されるものではない。

本発明の放熱パネルは、非居室部分の床の機能下地材として敷設される。そして、温水を循環させることにより暖房用として使用され、また、冷水を循環させることにより冷房用として使用される。本発明において、上面出力とは、放熱パネルの単位面積当たりの上面側への温熱または冷熱の放熱量を言う。また、上面放熱効率とは、放熱パネル上下面への温熱または冷熱の総放熱量に対する放熱パネル上面への放熱量の割合を言う。以下、本発明の実施形態として、床暖房に利用する場合の一形態を例に挙げて説明する。

図中に符号１で示す本発明の放熱パネルは、ベニヤ等の構造用合板やパーティクルボード、あるいは、コンクリートスラブ等から成る床下地の上に敷設され且つ上面にフローリング等の床仕上材が配置され、内部に温水を循環させるようにした床暖房用の下地材である。床仕上材としては、通常、マトア、チーク、オーク、ナラ、サクラ、ヒノキ、メープル、ウリン等の各種天然木材を少なくとも表面に使用した所謂フローリングが使用される。

本発明の放熱パネル１は、図１に示すように、施工性の観点から、通常は平面形状を長方形に形成される。放熱パネル１は、設置場所を考慮して種々の大きさに設計できるが、非居室床の寸法設計に対応するため、例えば、幅を約８６４ｍｍ、長さを約１８１８ｍｍ、厚さを７〜２０ｍｍ程度に設計される。なお、放熱パネル１は、敷設する場所やその広さによっては複数枚使用される。

本発明の放熱パネル１は、図１及び図２に示すように、平面形状を方形に形成された断熱材としての薄板状の発泡樹脂成形体２と、当該発泡樹脂成形体の表側に形成された溝２３（図２参照）に埋設された通水管３と、発泡樹脂成形体２に対してその上下面が露出する状態に埋設された床仕上材固定用の根太状部材４と、発泡樹脂成形体２の表側の表面に貼設された熱拡散用の放熱シート５とから構成される。

発泡樹脂成形体２としては、硬質ポリウレタン発泡体、硬質ポリエチレン発泡体、硬質ポリプロピレン発泡体、ポリスチレン発泡体、フェノール樹脂発泡体、硬質ポリ塩化ビニル発泡体、ポリメチルメタクリレート発泡体、ポリカーボネート発泡体、ポリフェニレンオキサイド発泡体、ポリスチレンとポリエチレン混合物の発泡体などが挙げられる。中でも、硬質ポリプロピレン発泡体、硬質ポリウレタン発泡体、ポリスチレン発泡体などが好適である。

発泡樹脂成形体２は、通常、平面形状が細長の長方形に形成された小片を放熱パネル１の幅に沿わせ且つ放熱パネル１の長さ方向に複数配列して構成される。発泡樹脂成形体２の各小片の長さ及び厚さは、放熱パネル１の上記の幅および厚さに応じて設計され、各小片の幅（放熱パネル１の長さの方向に沿った小片の短辺の長さ）は、１２０〜１２００ｍｍ程度とされる。なお、発泡樹脂成形体２の下面には、遮音材として不織布などが貼設されてもよい。更に、発泡樹脂成形体２の裏面には、コストダウンを図るため、後述する根太状部材４の長さ方向と平行に凹溝が複数設けられてもよい。

図１及び図２に示すように、通常、発泡樹脂成形体２には、放熱パネル１の幅に沿って根太状部材４が所定の間隔で埋設された状態に配置される。すなわち、発泡樹脂成形体２の各小片と平行かつ並列に所定の間隔で根太状部材４が配置される。根太状部材４は、床下地が木質系の場合にビスや釘を使用して当該放熱パネル１を固定すると共に、上方から加わる鉛直荷重を支持するための小割り状の部材であり、スギ、サクラ、ヒノキ、ラワン及び合板などの木材、または、樹脂の硬質発泡材で構成される。根太状部材４の長さ及び厚さは、各々、放熱パネル１の上記の幅および厚さに応じて設計されるが、施工性の観点からは、根太状部材４の幅は４０〜５０ｍｍ程度が好ましい。

また、図１に示すように、上記の根太状部材４は、放熱パネル１の両端部に達しない形態で当該放熱パネルの長さ方向に沿って一定ピッチで例えば２本配置される。一般的な床仕上材（フローリング）の幅の規格に対応するため、根太状部材４の配列ピッチは３００〜３０５ｍｍに設定される。そして、後述する各通水管３は、根太状部材４が放熱パネル１の両端部に達していない部位において根太状部材４を迂回する状態に配置される。

通水管３は、図２に示すように、通常、発泡樹脂成形体２の表面に形成された溝２３を利用し、放熱シート５に接触する状態に発泡樹脂成形体２に埋設される。通水管３としては、架橋ポリエチレン管、ポリブテン管、ポリプロピレン管、ポリエチレン管、銅管の他、周面に金属線を埋設した樹脂管などが使用できるが、耐熱性、加工性およびコストの観点から、通水管３は、架橋ポリエチレン管またはポリブテン管で構成されるのが好ましい。

本発明においては、通水管３における圧力損失を小さくして流れる温水の平均温度をより高い温度に維持するため、通水管３の大きさは、外径を６．５〜１２．０ｍｍ、好ましくは８．０〜１０．５ｍｍ、内径を５．０〜８．０ｍｍ、好ましくは５．５〜７．５ｍｍとされる。通水管３の大きさを規定する理由は次の通りである。すなわち、通水管３の内径が５．０ｍｍ未満の場合は、通水管３での圧力損失が大きくなりすぎて十分な通水量を確保できなくなり、床仕上材を加温するのに必要な熱量が不足する。一方、通水管３の内径が８．０ｍｍを超えた場合は、通水管３を収めるために発泡樹脂成形体２の厚さが厚くなり、施工コストが高くなる他、既存の床へ適用が困難になる。しかも、系内の保有水量が大きくなるため、熱源装置側のタンクも大型化する。その結果、製造コスト、設備コストが増大すると言う問題も生じる。

更に、本発明では、必要以上の放熱を抑制するため、通水管３が１本の配管で構成される。すなわち、放熱パネル１においては、１本の通水管３によって温水の循環路が構成される。通水管３は、図１に示すように、放熱パネル１の長さ方向に沿って直線状に配置され、放熱パネル１の幅方向に沿った縁部で折り返すように配置される。換言すれば、通水管３は、根太状部材４と平行に配置された直線部分と、折り返す形態に配置された曲線部分とを備えており、斯かる曲線部分により、根太状部材４が放熱パネルの両端部に達していない部位において当該根太状部材を迂回するように配置される。なお、適度な放熱量を得るため、通水管３の直線部分の配列ピッチは１４０〜１６０ｍｍ程度に設定される。

本発明においては、放熱パネル１の上面の面積に対する通水管３の敷設長さ、換言すれば、当該放熱パネルを平面視した場合の単位面積当たりの通水管３の敷設長さが５〜１０ｍ／ｍ^２、好ましくは６〜９ｍ／ｍ^２に設定される。上記の敷設長さを規定する理由は次の通りである。すなわち、敷設長さが５ｍ／ｍ^２未満の場合は、床仕上材を加温するのに必要な上面出力が不足する。一方、敷設長さが１０ｍ／ｍ^２を超えた場合は、通水管３における圧力損失が増加し、かつ、上面出力が必要以上に増大する。

また、図１及び図２に示すように、発泡樹脂成形体２及び根太状部材４の表面、すなわち、放熱パネル１の表面には、通水管３の温水の熱を床仕上材側に伝える放熱シート５が配置される。放熱シート５は、厚さが２０〜１００μｍ、好ましくは３０〜６０μｍで且つ熱伝導性に優れた可撓性のフィルム又はシート、例えば、アルミニウム箔、錫箔、銅箔、ステンレス鋼箔などの金属箔、金属製の織布や不織布、樹脂フィルム又は樹脂シート、あるいは、これらを組合せた積層シート等で構成される。中でも、製造の容易さやコストの点から、アルミニウムシート（又はフィルム若しくは箔）が好ましく、適切な上面出力を得る観点から、アルミニウムシートの厚さは約４０μｍが好ましい。

放熱シート５は、通常、発泡樹脂成形体２及び根太状部材４の表面に対して接着材によって貼着される。接着材としては、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・グリシジルアクリレート共重合体、エチレン・無水マレイン酸共重合体、ポリエチレンのアクリル酸グラフト共重合体、ポリエチレンの無水マレイン酸グラフト共重合体などの熱可塑性樹脂、あるいは、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂から成る接着剤または接着剤フイルムが挙げられる。発泡樹脂成形体２と根太状部材４は、これらの表面に貼設された放熱シート５によって一体化されている。

本発明の放熱パネル１は、１本の通水管３で温水の循環路を構成し、更に、放熱パネル１の上面の面積に対する通水管３の敷設長さを前述のように設定することにより、非居室部分に適した上面出力を得ることができる。すなわち、本発明の放熱パネル１においては、６０℃の温水を循環させた場合の上面出力が６０〜１００Ｗ／ｍ^２、好ましくは７０〜９５Ｗ／ｍ^２に設定される。これにより、省エネルギー化を図りつつ、非居室部分を適度に暖房することができる。

放熱パネル１の上面出力と上面放熱効率は、図３に示す試験装置を使用した測定方法により測定することができる。斯かる測定方法は、「優良住宅部品性能試験方法書」（財団法人ベターリビング編）の「暖・冷房システム／床暖房ユニットＢＬＴＨＳ／Ｂ−ｂ−８」に記載の試験方法に準じたものである。

具体的には、上記の上面出力と放熱効率の測定においては、一辺４５ｍｍの角木材で３０３ｍｍピッチの根太組み１５０をコンクリートスラブ上約２００ｍｍの高さに構成し、根太間に厚さ４０ｍｍの断熱材１５１（発泡ポリスチレン）を配置する。次いで、根太組み１５０上に厚さ１２ｍｍ、平面寸法が約９００ｍｍ×約１８００ｍｍの合板１５２（ＪＡＳ普通合板１類２等Ｆ☆☆☆☆）を床下地材に見立てて設置し、約３．６ｍ×約３．６ｍの被験体下地を作成する。更に、その上面に被験体である放熱パネル１を配置した後、放熱パネル１の上面に前記と同様の合板１５４を床仕上材に見立てて配置すると共に、放熱パネル１の下面および最上段の合板１５４の上面にそれぞれシート状の熱流計１５５，１５５（平面寸法：３１０ｍｍ×３１０ｍｍ、英弘精機株式会社製：商品名「熱流計ＭＦ−１６０」）を設置する。次いで、床表面側の室温を２０℃（床下温度成り行き）に設定した後、通水管３に６０℃の温水を循環させる。そして、放熱パネル１の上面方向および下面方向に放出される熱量を上記の熱流計１５５，１５５により測定する。なお、上面放熱効率は、放熱パネル上面の放熱量／（放熱パネル上面の放熱量＋放熱パネル下面の放熱量）として算出する。

本発明の放熱パネル１は、非居室部分の床下地の上に敷設され、上面にフローリング等の床仕上材が配置される。床仕上材を敷設する場合には、根太状部材４の上面に接着剤を貼付し、配置した床仕上材の縁部を釘で仮止めする。そして、床仕上材を敷設した後は、別途設置された熱源装置、例えば、ガスの燃焼や電力によって温水を製造する湯沸し装置やボイラー装置に連絡配管で接続する。連絡配管は、往き管および戻り管の一対の管から成る所謂ペアチューブであり、放熱パネル１の通水管３の両端に例えばワンタッチ継手を介して接続される。

放熱パネル１を使用して床暖房を行う場合、放熱パネル１の循環路を構成する通水管３に３５〜８０℃程度の温水が循環される。これにより、通水管３から放出された熱が放熱シート５に伝達され、床仕上材をその裏面全面から加温することができる。その際、本発明の放熱パネル１においては、通水管３が１本の配管で構成され、かつ、当該放熱パネルの上面の面積に対する通水管の敷設長さが５〜１０ｍ／ｍ^２に設定されており、これにより、６０℃の温水を循環させた場合の上面出力が６０〜１００Ｗ／ｍ^２に設定されている。従って、必要以上に多く放熱することがなく、一層少ない温熱の循環で非居室部分に適した暖房効果が得られる。

また、本発明の放熱パネル１は、１本の通水管３で温水の循環路が構成されており、通水管３における温水の圧力損失が小さく、流れる温水の平均温度をより高い温度に維持できるため、複数を直列に接続することにより、１つの熱源装置によって異なる複数の非居室部分の床暖房を行うことができる。なお、本発明の放熱パネル１は、温水に代えて冷水を循環させることにより、冷房用としても使用でき、その場合も暖房用の場合と同ように冷熱の上面出力を特定の出力に設定できる。その結果、本発明の放熱パネル１によれば、省エネルギー化に一層貢献することができる。

実施例１：
放熱パネル１を作製し、前述の測定方法に準じて、通水管３の長さに対する上面出力の関係を確認した。放熱パネル１の平面寸法は８６４ｍｍ×１８１８ｍｍとし、発泡樹脂成形体２には、厚さが１２ｍｍの発泡ポリスチレンを使用し、表面の放熱シート５は、４０μｍのアルミニウムシートで構成した。通水管３には、呼び径が７Ａ（外径１０．０ｍｍ、内径７．０ｍｍ）の架橋ポリエチレン管を使用した。通水管３の全長は１２ｍ、単位面積当たりの通水管３の長さは７ｍ／ｍ^２であった。そして、６０℃の温水を０．５リットル／分の流量で通水し、上面出力と上面放熱効率を測定した結果、放熱パネル１の上面の放熱量（上面出力）は８４Ｗ／ｍ^２、放熱パネル１の下面の放熱量は１８Ｗ／ｍ^２、上面放熱効率は８２％であった。

実施例２：
通水管３の全長を２３ｍ、単位面積当たりの通水管３の長さを１５ｍ／ｍ^２とし、呼び径５Ａ（外径７．２ｍｍ、内径５．０ｍｍ）の架橋ポリエチレン管を使用し、放熱補助のＵ字部材を通水管３の下に配置した点を除き、実施例１と同様の規格の放熱パネル１を作製し、実施例１と同様の方法で上面出力と上面放熱効率を測定した。その結果、放熱パネル１の上面の放熱量（上面出力）は１３３Ｗ／ｍ^２、放熱パネル１の下面の放熱量は３０Ｗ／ｍ^２、上面放熱効率は８２％であった。上記のように、放熱パネル１の上面の面積に対する通水管３の敷設長さを特定の範囲に設定することにより、上面出力を一定の範囲に調節できることが確認された。

１：冷暖房用放熱パネル
２：発泡樹脂成形体
２３：溝
３：通水管
４：根太状部材
５：放熱シート
１５０：根太組み
１５１：断熱材
１５２：合板
１５４：合板
１５５：熱流計

Claims

非居室部分の床に敷設される冷暖房用の放熱パネルであって、平面形状を長方形に形成された断熱材としての薄板状の発泡樹脂成形体と、発泡樹脂成形体の表側に形成された溝に埋設された通水管と、発泡樹脂成形体に対してその上下面が露出する状態に埋設された床仕上材固定用の根太状部材と、発泡樹脂成形体の表側の表面に貼設された熱拡散用の放熱シートとから成り、通水管が１本の配管で構成され、当該通水管は、放熱パネルの長さ方向に沿って直線状に配置され、放熱パネルの幅方向に沿った縁部で折り返すように配置され、かつ、当該放熱パネルの上面の面積に対する通水管の敷設長さが５〜１０ｍ／ｍ^２に設定され、６０℃の温水を循環させた場合の上面出力が６０〜１００Ｗ／ｍ^２に設定されていることを特徴とする冷暖房用放熱パネル。
通水管が架橋ポリエチレン管またはポリブテン管で構成され、通水管の内径が５．０〜８．０ｍｍである請求項１に記載の放熱パネル。