テープヒーターの代わりに使う温風の熱量が知りたい

質問

よく水道管等に巻いてある凍結防止用のテープヒーターの代わりに、温風を吹き付けて暖め、テープヒーターの代わりにしようと思っています。必要な熱量（風量、風速、温度等）を簡易的に算出する方法を教えていただけませんか？

回答No.5

totoro99 · ベストアンサー

こんにちは。少し返事が遅れてすみません。
概要が大体掴めてきました。要は外部から水道を屋内に引き込んでいて冬季に凍結しないよう他で使用している廃熱を利用したいが、その確証の為に予め計算式を用いたいと云うことなのですね？
最初にも述べさせて頂きましたが、やはり効率を良くするポイントは建物の断熱にあります。また、ある程度気密になるようにしておくことも忘れてはなりません。
以前どこかのハウスメーカーのコマーシャルでも盛んにやっていましたが、建物のＱ値と言う言葉を聞かれたことは無いでしょうか？
これは断熱性能値として評価される値なのですが、例えば外気温が１℃だけ室温より低いと仮定した場合、建物外部に逃げる１時間当たりの熱量合計を延べ床面積で除した数値なのです。よって数値が低いほど断熱性能が優れていると言うことになります。また建物材質がコンクリートとのことですが、断熱材などは入っていますか？また、軽量気泡コンクリートパネルとコンクリートでは熱伝導率（温度差が１℃の時、１ｍの厚さの物質を１時間に流れる熱量などとして表します）もかなり違いますので断熱に大きく影響を与えます。
以上の様なものの他、水道管の建物外部へ出ている断熱状況によっても管自体の冷え方も大きく変化（管を伝わって外部へ熱が逃げてしまう量）しますので単純な式では表し難くなります。
と言うことでこのような場合には一般に実証実験で求めた方が早いことになります。
外気温を測定し（建物が大きい時は温度むらが出やすいので日光が当たらない夜間や建物が冷えた早朝などが適しています）、同時に建物の中の温度を計測します。その時の温度差を予め記録しておき、その次にブロワー（ここでは温風）を働かせます。一定時間の間隔で定期的に室内温度（各ポイント）を測定し上昇の仕方をチェックします。但しここではブロワーの温度が何れの温度よりも高いことが要求されますが、２５～３０℃との事なので実際に実験する季節は少し寒くなってから（１０℃以下）の方が良いと思います。
単純にはこれだけで熱量が足りるかどうかがおよそ判定できます。
と言うのは仮に外気温との差が３℃以上得られるのならば、冬季の外気が－２℃であっても室温は０℃以上あると言うことになります。要は全てのファクターを一緒にしてオールインワンで考えるのです。実際には安全値を持ってもう少し高い温度差があれば良いかもしれませんね。
なお、直接、管に温風を掛けた場合は室温全体が温まらなくても管表面が暖まっていれば良いのでもう少し少ない熱量で良いかも知れません。前回の実験で室温と同時に管表面温度を計測してあれば判ります。色々と工夫してみて下さい。

補足

大変分かりやすいご回答ありがとうございます。
おっしゃるとおり、事前確認を簡易式で表したかったのです。
計算が複雑になり、検証の方が早いとのことですので、
これにならって、一度、検証してみます。
ありがとうございました。

回答No.4

rei00

回答と補足を拝見しての専門外の一般人の感想で申し訳ありませんが。

> 電気を使う代わりに、少しでも余っている廃熱（温風）
> を使うコスト目的です。

　その温風の温度はどれ程でしょうか？

> 配管は屋内に設置してあります。（１２畳ぐらいの部屋）

　その建物は通常の家屋程度の機密性はありますか？

> 管に対して、近くから直接、温風を吹き付けると
> 思っていただいて結構です。

　温風の温度が高くて建物の機密性があれば，その１２畳の部屋を温風で０℃以上に暖める事を考えてはいかがでしょうか？

　それでしたら，その部屋の体積がわかれば，空気の比熱から必要な熱量が計算できる様に思いますが・・・。あるいは，熱量の計算を行なわなくても，暖める事ができそうかどうかの推定ができそうに思いますが・・・。

　いかがでしょうか。

補足

ありがとうございます。
温風の温度は２５～３０℃ぐらいです。
気密は、あります。コンクリート造です。
まず、凍ることは無いと思いますが、事情により
ヒーターの代替えにしたいのです。
そして、あえて簡易式で表したいのです。
難しいですね。

回答No.3

totoro99

補足を拝見しました。
内部は水で停留しているとのこと。また外気温が最低でも－２℃はあるということで水が凍らなければ良いという条件を前提に話をします。
この場合、その他に問題となるのは周囲の断熱状態です。仮に周囲が屋外であるならば温風で管を暖めても直ぐに冷気によって冷やされることでしょう。この冷気が奪う熱量は冷気の風量（つまり風の強さ）によって変化しますので単純に計算できなくなります。
一方周囲がある程度遮蔽（囲まれているなど）されていて断熱が出来ていれば、断熱材の表面から奪われる熱量が与えた温風の熱量より少なければ絶対に凍ることはありません。主な冷却作用は断熱材表面から奪われる熱しかありませんので断熱材の内側で熱を与え続けていればだんだんと温度は上昇し、一定の温度のところで平衡状態となります。
なお、管内の水が流れている場合は、その水がどこか別の場所で冷やされていれば流れる水流量によって、与えなければいけない熱量が変化してしまいますのでこれも計算が難しくなります。
以上のことから水が停留しているならばしっかりと周囲を囲って（断熱して）いれば凍ることは先ず無いでしょう。温風より断熱の方に気を配っては如何でしょうか。

補足

お忙しいところありがとうございます。
配管は屋内に設置してあります。（１２畳ぐらいの部屋）
管自体に断熱材を巻いたりしたくないのです。
管に対して、近くから直接、温風を吹き付けると思っていただいて結構です。
かなり極端な話を言えば、０℃以上の風であればＯＫと言うことになるのでしょうか。
この辺を技術的に簡易式で表したかったのです。

回答No.2

totoro99

単純に投入熱量（Ｗ）＝必要な温度上昇値×物質の熱容量で良いのではないでしょうか？但し効率１００％と見なした場合ですが。

物質の熱容量は、管内の物質（水？）の単位時間当たりの流量と管そのものの材質と重量ではじき出しては如何でしょうか？

但しNo.１の方も言われている様にあまり効率の良い方法とは思えません。

補足

ありがとうございます。
電気を使う代わりに、少しでも余っている廃熱（温風）を使う
コスト目的です。
周辺の温度は、それほど下がらない（－２℃程度）ので、効率が悪くても
何とかなりそうと思っています。
きっとこの方法でも凍らないと思うのですが、技術的にウラをとりたいのです。
初心者向きの簡易式があれば良いのです。

物質の熱容量ですが、管内の物質は水です。流量はゼロです。（管内に水が溜まっており流れが無い状態）。管の材質はステンレス。こんな感じです。
これらを使って熱容量を出す方法は簡単ですか？
全くの初心者ですみません。

回答No.1

linus3030

テープヒーター（商品名は？）上にウレタンを巻けば
管のみを暖められますが
温風では熱が逃げて効率が悪すぎます。

あまった温風を１００％循環させる装置があればいいですが
コスト目的ではないのかな？

補足

ありがとうございます。
商品名はＩＦＴヒーターです。
電気を使う代わりに、少しでも余っている廃熱（温風）を使う
コスト目的です。
周辺の温度は、それほど下がらない（－２℃程度）ので、効率が悪くても
何とかなりそうと思っています。
きっとこの方法でも凍らないと思うのですが、技術的にウラをとりたいのです。
初心者向きの簡易式があれば良いのです。