強制送風式暖房システムは、各部屋に設置された吹き出し口から温風が排出される仕組みになっている。強制送風式セントラルヒーティングシステムは、熱伝達媒体として空気を使用するシステムです。これらのシステムは、実際の暖房および空調システムとは別に、ダクト、通気口、プレナムを空気分配手段として利用します。還気プレナムは、複数の大きな還気グリル(通気口)から中央のエアハンドラーに空気を送り、再加熱します。供給プレナムは、中央ユニットからシステムが暖房するように設計された部屋に空気を送ります。タイプに関係なく、すべてのエアハンドラーは、エアフィルター、ブロワー、熱交換器/発熱体/コイル、および各種制御装置で構成されています。他のセントラルヒーティングシステムと同様に、強制送風式暖房システムもサーモスタットを使用して制御されます。
強制送風暖房は、北米で最も一般的に設置されているセントラルヒーティングの種類です。[ 1 ]ヨーロッパでは、温水暖房、特に温水ラジエーターの形での温水暖房が主流であるため、強制送風暖房ははるかに一般的ではありません。
種類
ガス燃焼式の最新型強制送風暖房炉天然ガス/プロパン/石油/石炭/木材
- 熱は燃料の燃焼によって発生する。
- 熱交換器は、燃焼副生成物が空気の流れに混入するのを防ぐ。
- 熱交換器内には、リボン型(穴の開いた長い形状)、インショット型(トーチ型)、またはオイル型のバーナーが設置されている。
- 点火は、電気火花、常時燃焼パイロット、または高温表面点火装置によって行われる。
- 安全装置は、点火不良や排気不良が発生した場合に、燃焼ガスや未燃焼燃料が蓄積しないようにする。
電気
- シンプルな電気ヒーターが空気を温める。
- サーモスタットが暖房を要求すると、送風機とヒーターが同時に作動します。
- サーモスタットが「設定温度」に達すると、送風機とヒーターが停止します。
- メンテナンスはほとんど必要ありません。
- 通常、天然ガス暖房機よりも運転コストが高い。
ヒートポンプ
- 冷凍サイクルを介して、地面または空気のいずれかを熱源として、環境から熱を抽出します。
- 電気抵抗加熱よりもエネルギー消費量が少なく、化石燃料(ガス、石油、石炭)を燃料とする炉よりも効率が良い可能性がある。
- 空気熱源式の暖房器具は、補助的な(二次的な)暖房源と併用しない限り、寒冷地には適さない場合があります。ただし、最新モデルの中には、0 ℃(32 °F)以下の気温でも暖房能力を発揮するものもあります。
- 冷媒コイルは、バーナー/熱交換器の代わりにエアハンドラー内に設置されています。このシステムは、一般的なセントラル空調システムと同様に、冷房にも使用できます。
温水コイル
- 温水暖房と強制送風を組み合わせたシステム
- ボイラー内で燃料(ガス/プロパン/石油)を燃焼させることで熱が発生する。
- 熱交換器(水力コイル)は、ヒートポンプやセントラル空調システムの冷媒コイルと同様に、エアハンドラー内に設置されます。給気マニホールド、戻りマニホールド、およびチューブコイルには、銅がよく使用されます。
- 加熱された水は熱交換器を通してポンプで送られ、その後ボイラーに戻されて再加熱される。
操作手順
- サーモスタットが暖房を要求
- ボイラーに点火源が設けられている。
- 循環ポンプが水流を水力コイル(熱交換器)に送り込む。
- 熱交換器が温まると、メインブロワーが作動する。
- 暖房の要求がなくなると、ボイラーと循環ポンプが停止します。
- 送風機は一定時間後に停止します(使用する機器によっては、固定時間またはプログラム可能な時間となる場合があります)。
自己平衡機構
CAVレギュレータの基本は自己平衡機構です。[ 2 ] [ 3 ]この機構の設計によって、設定流量の維持精度、騒音レベル、最小レギュレータ抵抗、流量範囲、その他のパラメータが決まります。[ 4 ] [ 5 ]
CAV(コネクテッド自動運転車)制御システムの技術的特性を大きく左右する自己平衡機構には、様々な設計が存在する。
- ダクト内の空気圧に応じて容積が変化するシリコン製調整ダイヤフラムに基づく自己平衡機構により、空気の流れ面積を増減させる。
- 重なり部分を備えた自己平衡機構。スプリング付き自己平衡ダンパーは、ダクト内の圧力に応じて、断面の残りの部分を自動的に閉じます。
- 流量調整用コネクタ付き自己平衡機構。
一般的に、レギュレーターダンパーは軽量アルミニウム製で、自己平衡機構はプラスチック製のレバーと伝動装置、鋼製スプリング、そして自己振動を防止するために必要なシリコン製振動ダンパーで構成されています。
CAVとVAV
定風量システムの代替として、可変風量(VAV)システムがあります。[ 6 ]可変風量システムは、温度制御と各部屋に吹き込む空気の実際の量の制御を行う必要があるため、一般的にCAVシステムよりも複雑です。[ 7 ]設計と実装はより困難ですが、可変風量設計のコンポーネントは必要なときにのみ動作するため、VAVシステムはCAVシステムよりもエネルギー効率が高くなります。
メリットとデメリット
水と比較して、空気の塊は熱容量が低い。つまり、空気はより早く冷えるが、短時間で室温も上昇させる。[ 8 ] [ 9 ]熱慣性が低いため、体積の異なる建物でも数分で暖めることができる。[ 10 ]同時に、すべての熱は部屋を暖めるためだけに使われる。[ 11 ]
空気加熱ユニットを備えたシステム
欠点: 騒音レベルが高い、粉塵が飛散する、各ユニットに熱伝達流体と電力の供給が必要、高さ方向の空気温度勾配が大きい。[ 12 ]
利点:大きな断面積のダクトを必要としない、噴霧範囲が広い
空気暖房システムと給気換気システムを組み合わせたシステム
欠点: 断面積の大きいダクトが必要、配管アセンブリ内に供給ユニットとポンプを確保する必要がある、高さ方向の空気温度勾配が大きい、ジェットの射程が狭い。[ 13 ]
利点:デザイン面で見栄えが良い(グリル部分しか見えない)、安価(換気システムとの組み合わせを考慮すると)。
参考文献
- ↑ Allen, Edward; Thallon, Rob; Schreyer, Alexander C. (2017). Fundamentals of Residential Construction (4th ed.). Wiley. p. 410. ISBN 9781118977996。
- ↑ 「定風量 – CAV」。theengineeringmindset.com 。 2023年10月27日取得。
- ↑ "US7582009B1" . patents.google.com . 2023年10月27日取得.
- ↑ 「定風量-CAV」。theengineeringmindset.com 。 2023年10月27日取得。
- ↑ 「一定体積の空気とは何ですか?」 www.mrductcleaning.com.au 2023年10月27日取得。
- ↑ 「 HVACにおけるVAVとCAVの比較」。airfixture.com 。 2023年10月27日取得。
- ↑ 「定風量システムと可変風量システムの違いは何ですか?」。knowledgeburrow.com 。 2023年10月27日取得。
- ↑ 「水よりも熱容量が低いものは何ですか?」 . greed-head.com . 2023年10月22日取得.
- ↑ 「比熱容量と水:熱と温度、事実、公式、SI単位」。www.collegesearch.in。2023年10月22日取得。
- ↑ 「ガスダクト式暖房とは?」 www.comfyhome.com.au 2023年10月22日取得
- ↑ 「建物の熱慣性、快適性、エネルギー消費:ブラジル、サンパウロ州の事例研究」。www.researchgate.net。2023年10月22日取得。
- ↑ "9種類のエアコンシステム(AC) – メリットとデメリット[完全ガイド] " . engineeringlearn.com . 2023年10月22日取得.
- ↑ 「換気装置による熱回収」。www.researchgate.net 。 2023年10月22日取得。