JP3576125B2

JP3576125B2 - Floor heating device and temperature control method thereof

Info

Publication number: JP3576125B2
Application number: JP2001209199A
Authority: JP
Inventors: 晋清川; 太郎清川
Original assignee: 清川晋; 清川太郎
Priority date: 2001-07-10
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2021-07-10
Also published as: CN1396413A; CN1218145C; JP2003021349A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、床暖房装置の温度制御方法の改良、特に終日通電しながら電気料金を最低に保持して経済効率的に床暖房装置を制御する方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時、一戸建住宅やマンション等の個人住宅、老人ホームや幼稚園、集会所等の共同施設等においては、室内の空気を清浄に保ちながら室内を広く使用して暖房する方法として床暖房装置が多く使用されるようになっている。
【０００３】
この床暖房装置の熱源としては、温水等の熱媒式暖房装置（ガス燃焼式装置）と電気式暖房装置とがある。そして熱媒式暖房装置は断熱シートの上面にジグザグ状の溝を形成し、この溝内に銅パイプあるいは合成樹脂パイプを嵌入し、このパイプの一端よりボイラで加熱した熱媒体を供給して他端より排出してボイラに循環させるようにしたものである。
【０００４】
しかし、この熱媒式暖房装置には大きな問題がある。第１の問題は、パイプ中を熱媒体が移動する間に熱エネルギーが供給されないことであり、供給されたばかりの熱媒体の温度は６０℃あるいはそれ以上に高く、しかもパイプ内を移動する間に放熱により急速に低下することから、パイプの長手方向に沿って床面の部分に温度ムラが発生して部屋全体を一定の温度に暖房することができない。
【０００５】
しかも、前記温度ムラは、暖房を必要とする外気の温度の低い時期に顕著となり、設備した当初予定した暖房条件と、実際に設置して稼働させた場合の条件とはかなりの温度ムラないし温度差が発生する。
【０００６】
また、断熱シートの上面にジグザグ状の溝を形成してその内部に熱媒体の通過するパイプを配置したものにおいては、パイプの上方へ主に熱伝達しているが、横方向へ広がるような熱伝達ができないので、室内に十分な熱量を放出することができず、従って、熱媒体の温度を低温火傷するような高温に上昇させなければならないと言う制約がある。
【０００７】
更にこの種の床暖房装置においては、熱媒体の流れのパターンや熱媒体の温度を簡単に変更できないという制約があることから、暖房室内全体を快適で均一な温度に暖房することができないと言う欠点がある。
【０００８】
第２の問題は、春から秋にかけての床暖房な不要な時期は熱媒体をパイプ中に流さないので、これを浄化処理することがでず、したがってパイプ中の熱媒体が変質して異物を発生し、この異物によってパイプに詰まりを生じ、次の暖房の時期には暖房性能が全く異なって、暖房能力が著しく低下することがある。
【０００９】
更に、熱媒体を加熱するボイラが意外に劣化し易く、その平均寿命は約５〜８年程度と比較的短かい。このように設備の更改の時期が短かいことは、既に生活に馴染んで、多数の家具が配置されている部屋の床の改修工事を必要とすることからから、その間、家具の移動等の作業が煩雑であり、また、不便であり、生活を一次的に混乱させる欠点がある。
【００１０】
一方、電気式床暖房装置の主要部を構成する発熱体は、次の種類のものが使用されている。
【００１１】
ａ）合成樹脂シート等の絶縁シートに金属箔を積層し、この金属箔を抵抗発熱パターンをエッチング処理によって形成したもの、ｂ）絶縁シートに金属箔テープにより抵抗発熱パターンを形成したもの、ｃ）断熱性のある絶縁マットの表面に抵抗発熱パターンの溝を形成し、この溝内に絶縁したニクロム線を嵌入したもの、また、ｄ）絶縁性織物に導電性のある塗料を塗布したものがある。
【００１２】
ｅ）特に長期にわたり、しかも大量に使用されているものとして、ナイロン、ポリプロピレン、ポリブテン等の熱可塑性樹脂中にカーボン微粉末等の導電性微粉末を充填し、好ましくは共重合させた導電性熱可塑性樹脂ペレットを、十分に混合した後に成形機に供給し、これを円筒状のシートとして押出し、同時に直径方向に電極線を２本配置し、更に、このシートが軟化状態にある間に１対のピンチロールで押圧して平坦化して一枚のシートのように接着しながら、電極線をシートの内部構造に配置した面状発熱体がある。
【００１３】
一般に、電気式暖房装置は、発熱面積や発熱量を自由に設計できること、複数の区画に発熱体が分割されている場合には一定に、あるいは個々に温度制御できること、また、必要とする部分を所定の温度に制御することができること、また、大量生産に適したものであること、更に、家屋の寿命あるいはそれ以上の長い寿命を持つものを製造できること等熱媒式暖房装置に比較して利点が多い。
【００１４】
しかし、この電気式床暖房装置にも問題がある。それは、前記熱媒式床暖房装置のボイラに使用するガスや灯油等の燃料費に比較すると電気料金が割高であり、また、床暖房する温度条件によっても大きな差が発生する。
【００１５】
そこで、電気式床暖房装置における発熱体の設定温度と消費電力との関係を検討するために、基礎的な実験を行なったので、これについて説明する。
（基礎実験に使用した面状発熱体について）
前記ｅ）の技術に関して、カーボンの微粉末を混合したプラスチック（ポリブタジエン等）のペレットを溶融して円筒状のシート状に成形した後、その内部に２本の電極線を配置した状態で、これを平坦に押圧接着して製造された面状発熱シートが販売、使用されている。
【００１６】
具体的には、ミサト株式会社製の商標“プラヒート”として販売されている標準品の面状発熱体は、幅が２００ｍｍ、長さが２５００ｍｍであるが、これを２枚並列させて５００ｍｍ幅の面状発熱体を準備した。この面状発熱体は、１００ｖ使用のもので、その消費電力は１枚あたり、２０℃における消費電力は３００Ｗ（安定時：約５０℃において２１０Ｗ）である。
（基礎実験に使用した暖房室について）
暖房室の大きさとして、床面の寸法が３．５ｍ×３．５ｍ、天井の高さが２．６ｍの床暖房用実験部屋に、暖房する面積として６．２５ｍ^２に前記仕様の面状発熱体を内蔵した発熱パネル（ヒーター部材）を、コンクリート床からなる支持床上に５枚を敷いて全体の電気容量が１．５ｋＷのものを配置し、更にその上に床仕上げ材（フローリング材）を敷設した。
（発熱パネルの構造について）
発熱パネルの基礎的な構造は、図９に示すように最下層にポリプロピレンを原料として成形したハニカム構造板１を断熱材及び基礎板として配置し、その上に合成樹脂シートからなるスペーサー２と発泡樹脂あるいはフエルトからなるクッション材３と、前記仕様の面状発熱体４と、更にその上に合成樹脂シートからなる絶縁シート５を配置した上で、０．８〜１ｍｍのアルミ板を使用したカバー体６で外周を覆ってプレハブ型（工場で生産し、現場では最小の組立て作業を行う構造のもの）の発熱パネルＰを形成している。
【００１７】
なお、この基礎的な構造を持つ発熱パネルＰには畜熱材を配置しておらず、これによる蓄熱はこの発熱パネルＰの熱量と、この発熱パネルＰによって加熱される床板部分によるものである。
【００１８】
基礎実験１（蓄熱材なし、外気温１３℃）
前記発熱パネルＰを使用して平均外気温が１３℃において、室温が約２２℃となるように暖房することを目的として面状発熱体に〔１日中〕通電して暖房する方法を採用した場合において、設定温度を５０℃と４０℃の二段階に変化させた場合の消費電力量を測定し、東京電力の通常の電気料金である２５円／ｋｗｈで総電気料金を計算した。
【００１９】
Ａ）設定温度を５０℃とした場合の消費電力は２２．４ｋｗｈであり、これに要する電気料金は５６０円／日、１６，８００円／月であった。
【００２０】
Ｂ）また、設定温度を４０℃に低下させた場合の消費電力は１５．２ｋｗｈであり、これに要する電気料金は３８０／日、１１，４００円／月であった。
【００２１】
この実験結果より、設定温度を５０℃より４０℃に、１０℃低下させると電気料金は３３％も急激に低下することが分かる。
【００２２】
なお、暖房を必要とする昼間の時間帯のみに通電した場合は、床面が所定の温度になるまでの立上がりに多くの時間を必要とすると共に、室内の温度を２０℃程度に簡単に保つことができないことから、例えば事務所等においては連続通電しておく方が熱効率が良く、この意味において２４時間の連続通電として実験した。
【００２３】
基礎実験２（蓄熱材なし、外気温２℃）
基礎実験１と同様な構造の発熱パネルＰを使用して平均外気温が２℃の場合における設定温度を５０℃と４０℃の二段階に変化させて消費電力を測定したところ次の結果を得た。
【００２４】
Ａ）設定温度が５０℃にすると消費電力は２３．５ｋｗｈであり、これに要する電気料金は５８８円／日、１７，６００円／月であった。
【００２５】
Ｂ）また、設定温度を４０℃にすると消費電力は１８．２ｋｗｈてあり、これに要する電気料金は４５５円／日、１３，６５０円／月であった。
【００２６】
前記基礎実験１と２を対比すると、外気温が１３℃から２℃まで低下すると電気料金は５％〜１９％増加していることが分かる。
【００２７】
しかし、いずれにしても６畳一間の１ケ月の暖房費としては、一般家庭では負担が多すぎることが分かる。従って、１日中連続して通電して暖房することは経済的にがなり不利であることも分かる。
【００２８】
一方、電力会社にもよるが、“夜間電力”の電気料金は、約３．２６円〜７円／ｋｗｈで、通常電力に比較すると１／８〜１／３．６と割安である。そこで、この夜間電力を有効に利用して熱エネルギーとして床構造に蓄積しておき、昼間の床暖房に、その熱エネルギーを使用できれば、従来の床暖房方法に比較して著しく電気料金を低減できることになる。
【００２９】
そこで本発明は、発熱パネル内に蓄熱材（蓄熱剤）を設けたり、暖房床構造内に蓄熱材を設けておき、夜間にこの蓄熱材、特に潜熱型の蓄熱材を、その蓄熱材の融解点以上の高温に保持することで、蓄熱材の潜熱に融解点より加熱されたことによる顕熱による、高温の熱エネルギーとして蓄熱しておき、これを昼間の暖房に利用する方法である。
【００３０】
この場合、暖房室内における蓄熱は、前記のように蓄熱材の潜熱と顕熱とこのパネル自体の顕熱と、更に床材等が加熱されることによる顕熱による熱エネルギーである。
【００３１】
本発明に係る床暖房装置の温度制御方法の技術的思想は、前記のように、昼間に電力をなるべく使用しないように温度設定し、安価な夜間の電力を使用し、床構造を前体的に高温に加熱して熱エネルギーとして蓄熱しておくことで電気料金をかなり低下させることを目的としている。
【００３２】
そして昼間においては好ましくは消費電力をゼロないしこれに近い状態に制御して床暖房を行って経済性を著しく高めるものである。
【００３３】
本発明は、前記基礎実験で得られた知見を利用し、更に蓄熱材、好ましくは潜熱型の蓄熱材を付加した発熱パネル、好ましくはプレハブ型の発熱パネルを使用するものである。
【００３４】
なお、その場合、電力会社との夜間電力使用の契約を使用し、特に安価な夜間電力を有効に利用して床暖房を行う方法を提供するものである。
【００３５】
そして夜間電力により発生した熱エネルギーを床暖房装置の構造、特に潜熱型の蓄熱材に蓄熱し、昼間にその熱エネルギーを放出することによって、通常電力の使用を可能な限り少なくして暖房することで、高価な昼間の電力消費を極力減少させ、その結果、消費電力料金を可能な限り低減できる床暖房装置とその制御方法を提供することを目的とするものである。
【００３６】
本発明は、床構造内に熱エネルギーを蓄積する効果は、従来は暖房温度にムラが発生する等の問題があった温水式床暖房装置に有効に適用できる。
【００３７】
従来の断熱材上に熱媒体のパイプを設けた床暖房装置は、前記のようにパイプへ供給する温度は排出する温度に大きな差が発生すること、伝熱の範囲が狭い範囲に限定されること等から床面全体の温度を一定に制御し難いこと等の問題であった。
【００３８】
しかし、本発明を適用することによって温水等で加熱されるパイプが発生する熱を、蓄熱材を介して床材側に移動させることができることから、パイプの温度にムラがある場合でも、この蓄熱材が温度を平準化する機能があることから、熱媒式暖房装置の欠点を解消して電気式暖房装置に類似した暖房を行うことができる。
【００３９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係る床暖房装置の温度制御方法は、次のように構成されている。
【００４０】
１）平板状の通電式発熱部と、その上面に載せた潜熱型蓄熱部により発熱パネルを構成し、この発熱パネルの上面に床仕上材を敷設した床暖房装置の前記発熱部に通電して暖房する方法において、前記発熱部への通電時間帯を、昼間通電時間帯と夜間通時間帯とに区切り、これら２つの通電時間帯における前記発熱部の設定温度に差を付け、夜間通電時間帯の設定温度を前記潜熱型蓄熱部を構成する蓄熱材が溶融する温度以上に設定すると共に、昼間通電時間帯の設定温度を前記潜熱型蓄熱材の凝固温度以下に設定したことを特徴としている。
【００４１】
２）潜熱型蓄熱部の蓄熱材は、硫酸ナトリウム１０水塩、過冷却防止剤、シリカ系増粘剤および硫酸バリウムを含んだものであることを特徴としている。
３）前記夜間通電時間帯における前記通電式発熱部の設定温度を、昼間通電時間帯の設定温度より約５〜２５℃の範囲で高温に設定すると共に昼間通電時間帯の設定温度を前記潜熱型蓄熱材の凝固温度以下に設定したことを特徴としている。
４）発熱パネルを平板状の通電式発熱部と、その上面に載せた潜熱型蓄熱部で構成し、該発熱パネルを暖房室の支持床上に配置し、更にこの発熱パネルの上面に床仕上材を敷設した床暖房装置の前記発熱部に通電して暖房する方法において、前記発熱部への通電時間帯を通常電気料金の昼間通電時間帯と、前記昼間通電時間帯の電気料金より安価な夜間通電時間帯とに区切り、この昼間通時間帯の設定温度を、前記潜熱型蓄熱材の凝固温度より約５℃以下に、また、夜間通電時間帯の温度を前記潜熱型蓄熱材の融解温度より５〜２５℃高い温度に設定することを特徴としている。
５）発熱パネルを平板状の通電式発熱部と、その上面に配置した潜熱型蓄熱部により構成し、この発熱パネルを暖房室の支持床上に配置し、更に前記発熱パネルの上面に床仕上材を敷設して形成した床暖房装置において、前記通電発熱部を、下層側より上層側に、プラスチック製ハニカム構造板と平板状の発熱体と潜熱型蓄熱部を積層すると共に、金属板製カバーで全体を覆い、前記潜熱型蓄熱部は少なくとも潜熱型蓄熱材を容器内に収容して平板状に形成されていることを特徴としている。
６）前記通電式発熱部を、熱媒体循環式発熱部とすることを特徴としている。
【００４４】
一般に、我が国の電気料金は、電力会社との契約にもよるが、夜間電力あるいは深夜電力と通常電力との間に大差がある。例えば東京電力の場合は通常電力は２５円／ｋＷｈ（従量電灯料金）であるが、夜間電力は約３．２６〜７円／ｋＷｈであり、両者の間に１／８〜１／３．６の差異がある。また、地域と特定な用途、例えば融雪装置用向けに大きな開きがあるのが普通である。
【００４５】
本発明はこの通常電力は夜間電力との間の電気料金の差を効果的に利用するものであって、電気料金の安い夜間電力を主として使用し、しかも床暖房装置を通常の暖房の条件より高温に保持することで、積極的に床暖房装置を含む床構造の内部に蓄熱しておき、昼間にこれを放出するものである。換言すれば、床構造を熱エネルギーの貯蔵庫として機能と、温度を平準化する“バッフアー”としての機能を持っている点に特徴がある。
【００４６】
また、床暖房装置内に蓄熱材を構成部材としておくことによって床面の異常な温度上昇を抑制することができる。
【００４７】
本発明は、電気料金の高い昼間の設定温度を夜間の設定温度より低くすることにより、電力消費をなるべく抑制しながら床暖房するものである。その結果、暖房設備に要するトータル的な電力料金を通常料金に比較して著しく安価にできるのである。
【００４８】
本発明によれば、多くの場合、消費されない夜間電力の余剰電力を有効に利用することができるので電力会社の営業に寄与し、更に発電設備の稼働力を平均化し、最近、世界的に問題となっている炭酸ガスの発生量を抑制することができるものである。
【００４９】
本発明においては暖房床構造内に、好ましくは潜熱型蓄熱材を設ける必要があるが、その際、潜熱型蓄熱材を夜間に加熱する温度は、この蓄熱材の特性にもよるが、これの融解温度より高い温度で、しかもその融解温度より約５〜２５℃の範囲が好ましい。
【００５０】
実施例に使用した潜熱型の蓄熱材に関して説明すれば、凝固温度と融解温度は幅を持っており、融解温度は３１℃前後、凝固温度は２８℃前後である。
【００５１】
蓄熱材をその凝固温度より低い温度から加熱して融解状態とする相変化の間に潜熱を吸収するが、この融解状態より更に温度を高めた場合は、その温度に対応する顕熱を吸収することになる。その上、床板等の床構造が加熱される際に更に顕熱を吸収するので、発熱パネルを含む床構造全体として、かなりの熱エネルギーを蓄えることになる。
【００５２】
前記潜熱型の蓄熱材の特性を有効に利用するためには、低温域においては凝固温度より低温、好ましくはこの温度より５℃以下まで十分に放熱させ、そして夜間の蓄熱時には融解点より５〜２５℃の範囲で高温に加熱することによって可能な限り蓄熱材を含む床構造内に蓄熱するものである。
【００５３】
前記のように発熱パネルの設定温度を、潜熱型蓄熱材を凝固点と融解点の間の相変化温度を含み、更に、この融解点より２５℃以内、つまり設定温度が５０℃以内に加熱するということは、蓄熱材を熱劣化させて耐久性を損なうことがなく、蓄熱量を最大とする範囲を意味している。また、別の面では、床面に子供等が直接に長時間接触するような場合に、低温火傷しない範囲に加熱することが必要である。
【００５４】
（温度差固定制御）
床暖房装置の温度制御する際、夜間通電時間帯と昼間通電時間帯との設定温度を一々変更することは温度制御を煩雑にする可能性がある。そこで、両時間帯の設定温度の差を例えば、強・中・弱の３段階に分け、強を２５℃、中を１５℃、弱を１０℃に固定し、外気温に応じて一方の設定温度、例えば昼間通電時間帯を決定した際に、他方の温度を自動的に設定できるようにしておくことによって温度設定が容易となる。
【００５５】
この温度差固定制御を行う場合、夜間通電時間帯における潜熱型蓄熱材の最高温度が５５℃、好ましくは５０℃以下の範囲内において設定されるように、制御装置をそのように作動するようにしておくのが好ましい。
【００５６】
本発明に係る電気式床暖房装置は前記のように構成されているので、その運転費用は、ガスや灯油を燃焼して熱媒体を加熱し、これで暖房する装置に比較して遙かに安価となり、更に、優れた耐久性と温度の均一性を発揮することができるものである。
【００５７】
従って、本発明の好ましい実施の形態においては、発熱パネル内、この発熱パネルと併用して潜熱型蓄熱材からなる蓄熱部を設けた構造が良く、この蓄熱材が固体から融解して液体となる相変化と、これの逆の相変化を利用することで、可能な限り大量の熱エネルギー量を床構造の内部に保有することが可能となる。
【００５８】
夜間は蓄熱材を高温に加熱して融解状態として潜熱と顕熱とを合計した熱量の蓄熱を行ない、昼間は蓄熱材が固体ないしこれに近い、シャブシャブ状態となるような低温に制御することによって、夜間通電時間帯の蓄熱を昼間通電時間帯に十分に放出させ、その結果、昼間の電力を実質的に使用しないで、あるいは僅かに補助的に使用しながら暖房することが肝要である。
【００５９】
蓄熱材の蓄熱量は１ｍ^２当たり１００〜３５０Ｗの範囲で良く、この範囲より少
ない場合は十分な蓄熱効果が得られなく、また、多い場合には蓄熱材の量が多くなってこれの厚さが増し、床材の支持力が低下するので、前記範囲より多くする必要はない。
【００６０】
そして本発明に係る床暖房装置により床面を加熱することによって、エアコンによる温風式暖房のように空気を汚染することもなく、また、床暖房の特性として部屋を広く使用することかできるという各種の効果を奏することができるのである。
【００６１】
温水式床暖房装置には伝熱にムラがあること、パイプの最初から最後まで熱を供給することができないので、熱媒体の温度を高くしなければないという欠点があることを説明したが、本発明に係る蓄熱型の床暖房装置を適用することによって、これらの欠点を改良した床暖房装置を提供することができる。
【００６２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施例に係る発熱パネル（ヒーター部材）ＨＰの断面図、図２は前記発熱パネルＨＰを敷設した暖房床構造の断面図である。
【００６３】
発熱パネルＨＰは、最下面にハニカム構造板１ａを配置した発熱部１０と、上層に蓄熱部１１を積層し、外表面をアルミ板等の金属板からなるカバー板１２で覆い、全体として厚い板状の「プレハブ型」の発熱パネルＨＰ、即ち工場で組立型のもので構成している。
【００６４】
最下層のハニカム構造板１ａは合成樹脂成形品で、例えば厚さが７ｍｍ程度の１枚ものを使用できるが、特に耐圧強度を考慮した場合は、その厚さを約２分したものを２枚重ね、しかも上下の表面板の間を結ぶ連結壁を直交させるように配置することによってかなり耐圧強度を上げることができる。
【００６５】
ハニカム構造板１ａの上面にクッション材３ａを敷設しているが、これは発泡樹脂や合成ゴム等、耐熱性とクッション性のあるシートを使用している。そしてこのクッション材３ａの上面に面状発熱体４ａを、その上面に平板状の蓄熱部１１を敷設し、更に前記クッション材３ａに並べて合成樹脂シートからなるスペーサ２ａを配置して間隙の調整を行なっている。このスペーサ２ａは隙間の断面形状に合わせて形成されるものであるから、単なる板状のもの、三角形のもの、Ｌ型をしたもの等、必要に応じて間隙の形状に合わせて決定する。
【００６６】
そして前記構造の全体を覆ってアルミ板製のカバー体１２を設けており、このカバー体１２は発熱パネルＨＰを全体的にまとめる箱体の役目をする。更に、これによって熱を床面側にムラなく伝達する均熱板としての役目をしている。
【００６７】
また、複数枚の発熱パネルＨＰを支持床上に敷設した際に、これらを互いに電気的に接続して複数枚の発熱パネルＨＰによって床板の下方に広い面積のアース回路を形成することができ、万一の漏電事故を防止する。
（蓄熱材（：剤）について）
蓄熱材としては、固体型の顕熱型蓄熱材、固体と液体との間を相変化して顕熱と潜熱の両者を蓄熱できる潜熱型蓄熱材、あるいは顕熱型と潜熱型の蓄熱材を併用することかできるが、特に潜熱型を有効に利用するものが良い。
【００６８】
この潜熱型蓄熱材の機能は、夜間帯に発熱部の設定温度を高めて高温に制御して融解状態としてその間に顕熱と潜熱を大量に吸収させて蓄熱させるものである。この蓄熱部で蓄熱することで室温の異常上昇を避け、そして昼間の低温に温度設定されて制御される時に、この蓄熱材から大量の熱量を放出して相変化を伴ないながら、夜間電力で得られた熱エネルギーを昼間に移送する機能を持つものであれば良い。
【００６９】
本発明における畜熱材としては、潜熱型のものが蓄熱効果が大きいことから、これを使用するのが良い。この潜熱型の蓄熱材は、例えば特許第２６５９３５０号に記載されているように、硫酸ナトリウム１０水塩、過冷却防止剤、シリカ系増粘剤および硫酸バリウムを含んだものを使用できる。前記シリカ系増粘剤は水ガラスであり、過冷却防止剤としてホウ酸ナトリウム１０水塩を使用することができる。
【００７０】
本発明は、特に潜熱型の蓄熱材を使用することによってその蓄熱材の潜熱と顕熱とを合わせ、更に発熱パネルの構造と、これの上に敷設する床材の内部に蓄熱することによって蓄熱量を可能な限り大きくすることができる。このような意味において他の素材からなる潜熱型の蓄熱材、例えば特許第２９２９４１８号に記載されているものも使用することができる。
【００７１】
この潜熱型の蓄熱材は、常温では塩の固体の状態であるが、加熱されると融解熱を吸収しながら融解して液体ないしそれに近い状態となり、しかも蓄熱・放熱を繰返しても、相分離も、過冷却現象が生ぜず、従って大きな潜熱を取出すことができ、しかも長期間の繰返し使用に耐える性質を持っている。
（面状発熱体について）
面状発熱体４ａは本発明においては特に限定するものではないが、例えば前記ｅ）に記載したように、熱可塑性樹脂にカーボン等の導電性のある微粉末を、所定量混入してペレットとし、このペレットを押出機に供給・溶融してシート状に押出すと共に、そのシートの両側に電極線を配置し、これをシートの樹脂と電気的に接合させたものを使用することができる。
【００７２】
カバー体１２は、プレハブ型ヒーターＨＰの外形あるいは外函を形成し、前記のように熱をこれで伝達分散させる均熱板として、また、広い面積のアース板を形成しており、床暖房装置の漏電や電気ショックや火災を防止して安全性を図っている。実際に使用するアルミ板は、０．８〜１．０ｍｍのものを使用する。
【００７３】
本発明の発熱パネルＨＰを構成する発熱部として、電気絶縁シート上に金属箔によって電気抵抗のパターンを形成したもの、電気絶縁シート上に形成した溝内にニクロム線を発熱パターンに配置したもの等、各種の信頼性の高い面状発熱体を使用できる。
【００７４】
しかしながら、床暖房装置の場合は、面状発熱体４ａを比較的低温（約５５℃〜５０℃以下、場合によっては３０℃以下）に発熱させるものであるので、前記のように導電性合成樹脂をシート状に成形した自己電流制御特性を持ち、所定の温度以上になると電気抵抗が急に増加し、それに応じて電流量を自動的に抑制して温度を一定に保持する性質、つまり「正特性」を持つ材料を使用するのが安全である。
【００７５】
図１のように最下層のハニカム構造板から、上層の蓄熱部１１に至る部材をカバー体１２で一体的にまとめることで、厚板状の発熱パネル（ヒーター部材）ＨＰとしている。この発熱パネルＨＰは、工場内において殆んどの組立ができるプレハブ構造を有している。
【００７６】
従って、工場内で組立てた発熱パネルＨＰを図２（図２）に示すように床支持材１３（コンクリート床、根駄板等）上に敷き、前記面状発熱体４ａと電源コードＣ（図５、６）、電流遮断器、及び温度制御装置と結線し、最上層に床仕上げ材１５（フローリング）を敷設して床暖房装置１６を構成する。なお、１７は発熱パネルＨＰの厚さに合わせて所定の厚さにした床仕上げ材（コンパネ材）、１８は壁板である。
【００７７】
（顕熱型蓄熱材）
図３は、本発明の床暖房装置としてはの蓄熱能力がやや劣るが、顕熱型の蓄熱材を設けた床暖房装置用の発熱パネル板ＨＰを示している。この発熱パネルＨＰは図９に示した従来の構造の発熱パネルＨＰを下部構造として利用し、この発熱パネルＨＰの上に顕熱型の畜熱材２０を積層して発熱パネルＨＰ、即ちヒーター部材を形成している。
【００７８】
この顕熱型の蓄熱材２０は、加熱された際に保有する熱量が大きく、また、発熱パネルＨＰ上に積層し易いように平坦な板状のものが良く、しかも加熱されると大量の蓄熱ができるものものであれば良い。
【００７９】
具体的には、厚さが１０〜３５ｍｍ、好ましくは２０ｍｍ程度の大理石や御影石を使用できるが、その他各種の石板や細かい砕石をセメントで厚板状に固めたものも使用できる。
【００８０】
この発熱パネルＨＰは、例えば、幅が５００ｍｍ（外寸）、長さが２５００ｍｍの規格品としておくと暖房室の支持床上への配置を行う場合に好都合である。また、面状発熱体４、４ａの長手方向の一方より図示しない２本の電極線Ｌを引出したもの（図５）と、両方より１本づつ電極線Ｌを引出したものとすることもできる。
【００８１】
一方より２本の電極線Ｌを引出した面状発熱体の場合は、複数本構成の電源ケーブルを使用して配線できる。そして発熱体の両縁部より１本づつ電極線Ｌを引出した構造の場合は、面状発熱体４、４ａの両側に電源ケーブルＣを配置し、これと面状発熱体４ａを単線で連結して配線できるので、作業が極めて簡単となり、電気技術者でなくても配線が可能となる利点がある。
【００８２】
また、図１に示すように潜熱型の畜熱材を使用した蓄熱部１１は、前記したような潜熱型の蓄熱材を収容した袋、あるいは多数の容器を横に並べて適当に間をあけ、これらを接続して枠組状として必要とする機械的強度を持たせせることかできる。
【００８３】
図４及び図１に示すように、発熱パネルＨＰに内蔵されている潜熱型の畜熱部１１は、合成樹脂シートで形成した袋の上下のシートを連結部１９で点状あるいは間隔をあけた線状に超音波接着等で溶着して耐圧性を高めている。また、必要に応じて袋の内部に補強体（合成樹脂製の格子状の枠体）を配置することで、床材に十分に対応できる耐圧性を高めることができる。
【００８４】
面状発熱体４ａと電力ケーブルＣを接続する配線の引出し部分が必要であるが、図４には、配線用の切欠ぎ、あるいは孔１２ｄを示している。
【００８５】
また、図５〜図７は、別の構造のカバー体１２の構造を示すもので、一方の縁部１２ａを断面Ｌ形に、他方の縁部１２ｂを内方に向かうコ字形にそれぞれ成形し、しかも両端を閉止しない形式のカバー体１２を示す平面図である。また、図６は図５に示すカバー体１２の先端部を左側より見た斜視図であり、更に図７は右側より見た斜視図である。
【００８６】
このカバー体１２の平板部の先端部１２ｅの左角部１２ｆに図６に示すように厚さ部分を保護する縦片の先端を切除して切欠部が、また、右角部１２ｇは図７に示すように縦片の先端を切除して切欠部がそれぞれ形成されている。
【００８７】
従って、図５に示すカバー体１２の上面の平板部の先端部の両角部１２ｆ、１２ｇが切り欠いで開口されており、この開口を利用して電源コードＣを通し、これにリード線Ｌを接続して配線することができる。
【００８８】
前記実施例に使用した面状発熱体４ａは、導電性プラスチックシートからなる幅が４５０ｍｍ、長さが２５００ｍｍ、１枚当たりの消費電力が２８０ｗ、安定消費電力が２１０ｗのものを使用した。また、電気絶縁シート５として厚さ２ｍｍのポリプロピレンシートを使用し、更にカバー体６、１２として厚さが０．８〜１．０ｍｍのアルミ板を使用している。
【００８９】
更に、本発明に最適な蓄熱部２としては、合成樹脂製の袋体あるいは容器の内部に前記特許第２６５９３５０号に記載されている潜熱型の蓄熱材を１００〜３５０ｗ／ｍ^２のものを充填したものを使用している。
【００９０】
この畜熱材の量が１００ｗ／ｍ^２より少ないと畜熱効果が劣り、十分な床暖房効果を期待できなく、また、３５０ｗ／ｍ^２を越えると、かなりの容積を持って畜熱量が過大となる場合があるので、それ以上のものは必要としない。
【００９１】
また、別の蓄熱部の構造として、図１に示すように、下層に前記のような組成からなる潜熱型の畜熱材１１を、その上層に御影石や大理石のような熱保有性のある石製の平板状の顕熱型の蓄熱材２０を積層した複合構造のものとすることができる。しかし、この構造の場合も、潜熱型畜熱材の畜熱量が十分となるように設計する必要がある。
【００９２】
次に、本発明の実施の形態に係る床暖房装置の構造と、その温度制御方法について説明する。
【００９３】
１）床暖房する部屋
下記実施の形態においても、前記基礎実験１、２で使用した３．５ｍ×３．５ｍの床暖房面積が６．２５ｍ^２で、天井の高さが２．６ｍの部屋を準備し、その床
暖房装置の構造として図１及び２に示した構造のものを使用した。
【００９４】
２）床暖房装置の構造（１）
本発明の実施例１の床暖房装置は、図２に示すようにコンクリートの支持床１０上に幅が５００ｍｍ，長さが２５００ｍｍ、１００ｖ使用の最大値が３５０ｗ（最大入力）の消費電力の面状発熱体４ａを敷設して合計１．５ｋＷの電気容量とした。また、この面状発熱体４ａの部屋に対する敷設率は６３％である。
【００９５】
なお、この消費電力は電源投入時を示しており、この面状発熱体４ａの温度上昇につれて次第に電流が低下し、約３５℃においては２１０ｗあるいはそれ以下で抵抗変化により安定する正特性を持っている。
【００９６】
図８は、本発明の床暖房装置の制御回路の一例を示しており、入力部３０は夜間タイマー設定部３１と昼間タイマー設定部３２と、夜間温度設定部３１ａと昼間温度設定部３２ａで構成され、これの信号を制御部３３に伝達し、この制御部３３において時計３３ａと出力調整部３３ｂを経由してヒーター４ａ（面状発熱体）を加熱すると共に、これに設けてある温度センサー４ｓの信号を温度検出部３３ｃに入力して前記ヒーター４ａの温度制御を行うようになっている。
【００９７】
３）床暖房装置の構造（２）
図３は本発明の実施例２の床暖房装置の発熱パネルＨＰを示すもので、図９及び図１に示したものと同様な発熱部１０を持つ発熱パネルＰを使用し、その上に顕熱型蓄熱材２０として、厚さが３５ｍｍの大理石板を使用している。
【００９８】
次に、前記の各種の構造を持つ床暖房装置についてその作用効果を説明する。
１．実施例１（顕熱型蓄熱材）
この実施例は、図３に示すように面状発熱体４を内蔵した発熱パネルＰと、厚さが２５ｍｍの大理石からなる顕熱型の蓄熱材２０を積層した発熱パネルＨＰからなる床暖房装置（図２）を使用し、外気温が１３℃において、時間帯別に温度差を付けて制御した場合の消費電力を測定し、これに対する電気料金（通常電気料金が２５円、夜間電気料金が６円／ｋＷｈ）を日、月について計算すると次の通りであった。
【００９９】
【表１】

【０１００】
この実施例１におけるそれぞれの設定温度における１月当たりの電気料金は、６．３０９、４．１７３、３．１６５円となっており、更に昼間の設定温度を下げると、その電気料金が急激に減少することが分かる。
【０１０１】
また、前記基礎実験１においては、１ケ月当たりの電気料金が１６，８００円ないし１１，４００円であったのに対して、この基礎実験で使用した発熱パネルＰに顕熱型の畜熱材２０を付加し、更に昼夜の時間帯において温度差を付けた時間帯別温度制御を行うことにより、前記のように電気料金が激減していることが分かる。
２．実施例２（顕熱型蓄熱材）
この実施例は実施例１と同様な顕熱型の畜熱材２０を積層した発熱パネルＨＰを使用し、温度差、時間帯別の温度制御において、外気の平均気温が２℃の場合の測定値を示すものである。
【０１０２】
【表２】

【０１０３】
実施例１と実施例２を比較して分かるように、外気温が１３℃から２℃に低下するとその分、電気料金が４０％〜６０％も上昇することが分かる。
３．実施例３（潜熱型蓄熱材＋顕熱型蓄熱材）
この実施例は、蓄熱材として潜熱型の蓄熱材と顕熱型蓄熱材ととを併用した場合の温度差、時間帯別の温度制御において、外気温が平均で１３℃の場合の測定値を示したものである。
【０１０４】
図１に示した発熱パネルＨＰ上に、厚さが３０ｍｍの大理石からなる顕熱型の蓄熱材２０を積層配置した床暖房装置１６（図２）を使用し、外気の平均温度が１３℃において、下記のように設定温度を３段階に、日を変えて設定変更し、その時の消費電力を測定すると次の通りであった。
【０１０５】
【表３】

【０１０６】
この実施例３と実施例２と比較すると、設定温度１において５６％、設定温度２において３２％、設定温度３において７２％と電気料金が大幅に減少しており、潜熱型と顕熱型の蓄熱材を使用した効果が明確になっている。
４．実施例４（潜熱型蓄熱材＋顕熱型蓄熱材）
この実施例は、実施例３における発熱パネルＨＰを使用し、温度差、時間帯制御で、外気の平均気温が２℃で、下記のように設定温度を３段階に、日を変えて設定変更し、その時の消費電力を測定すると次の通りであった。
【０１０７】
【表４】

この実施例４における「設定温度２と３」は潜熱型蓄熱材の溶融温度（約３１℃）と固化温度（約２８℃）を挟んだ温度設定である。
【０１０８】
即ち、夜間帯は潜熱型蓄熱材を溶融させ、昼間時間帯に、この溶融状態にあるものを凝固（約２８℃）させるように、両者の温度設定して、この発明の効果を確認するためのものである。
【０１０９】
この実施の形態における設定温度の特徴は、夜間に電力使用量が若干大きくなっている。これに対して昼間の電力使用量はゼロとなるので、全体的な電気料金は低下することが分かる。
【０１１０】
また、潜熱型蓄熱材の「凝固温度２８℃と融解温度３１℃」を挟んで、設定温度を決定していることに特徴がある。そして電気料金は、外気温２℃において、１ケ月あたり３，６２４円から２，０７０円まで低下して好ましい電気料金となることがわかる。
【０１１１】
なお、前記各実施の形態においては、熱源の発熱体として通電式のものを使用した例を説明したが、温水や他の熱媒体を使用したものでも、その上方に配置される蓄熱材が温度に対する緩衝材となって、平準化された温度を床面に伝達することができるので、夜間電力を使用した温水器等と併用して本発明に係る床暖房装置を構成することができる。
【０１１２】
【発明の効果】
本発明に係る床暖房装置の温度制御方法は、平板状の通電式発熱部と、その上面に載せた蓄熱部により発熱パネルを構成し、この発熱パネルを暖房室の支持床上に配置し、更にこの発熱パネルの上面に床仕上材を敷設した床暖房装置の前記発熱部に通電して暖房する方法において、
前記発熱部への通電時間帯を、昼間通電時間帯と夜間通電時間帯とに区切り、これら２つの通電時間帯における前記発熱部の設定温度に差を付け、夜間通電時間帯の設定温度を、昼間通電時間帯の設定温度より高温に保持するように制御することを特徴としており、次の効果を奏することが分かる。
【０１１３】
１）発熱パネル内に潜熱型の蓄熱材を内蔵させるか、あるいはこの発熱パネルと顕熱型の蓄熱材あるいは潜熱型の蓄熱材を積層して使用し、電気料金の安価な夜間電力を使用している間に前記蓄熱材を含む床暖房装置内に高温の熱量を蓄熱し、この熱量を昼間の暖房時に放出し、必要に応じて通常電力を併用して床暖房するので、電気料金を著しく低減することができる。
【０１１４】
２）蓄熱材としては、潜熱と顕熱とを利用できる潜熱型の蓄熱材を使用して夜間電力によって蓄熱する方法が電気料金を効率的に低減することができる。
【０１１５】
３）また、潜熱型の蓄熱材を使用し、床暖房装置の昼間における設定温度を蓄熱材の凝固温度より僅かに下の温度に制御し、そして夜間の蓄熱の際の設定温度を蓄熱材が融解する温度及び昼間の温度よりかなり高く設定すること、即ち、潜熱型の蓄熱材の相変化温度を中心として、夜間と昼間の温度を設定することによって電気料金を、通常電気料金を使用した場合に比較して、大幅に低下させけることができるのである。
【０１１６】
本発明は、電力会社との特別な契約によって夜間電力の料金が割り安となる場合には、電気料金を更に大幅に低下させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】潜熱型蓄熱材を内蔵し、且つ顕熱型蓄熱材を上面に積層した発熱パネルの要部を拡大して示す断面図である。
【図２】図１に示す発熱パネルを使用した床暖房装置の断面図である。
【図３】従来の発熱パネル上に顕熱型蓄熱材を積層した発熱パネルの断面図である。
【図４】発熱パネルの一部を分解して示す斜視図である。
【図５】カバー体の端部を示す平面図である。
【図６】カバー体の先端部を右側より見た斜視図である。
【図７】カバー体の先端部を左側より見た斜視図である。
【図８】床暖房装置の制御回路図である。
【図９】従来の発熱パネルの要部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
ＨＰ発熱パネル１ａハニカム構造板３ａクッション材
４ａ面状発熱体１０発熱板１１蓄熱部
１２カバー板１２ａ縁部１２ｂ縁部
１２ｅ先端部１２ｆ左角部１２ｇ右角部
１３床支持材１５床仕上材１６床暖房装置
１９連結部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an improved method of controlling the temperature of a floor heating device, and more particularly, a method of controlling a floor heating device economically and efficiently by keeping electricity rates at a minimum while energizing all day.
[0002]
[Prior art]
In recent years, floor heating systems have been widely used in single-family homes and condominiums, as well as in retirement homes, kindergartens, and communal facilities such as meeting halls, as a method of widely using and heating the room while keeping the air in the room clean. It is being used a lot.
[0003]
As a heat source of the floor heating device, there are a heating medium type heating device such as hot water (gas combustion type device) and an electric type heating device. The heating medium heating device forms a zigzag groove on the upper surface of the heat insulating sheet, inserts a copper pipe or a synthetic resin pipe into the groove, and supplies a heat medium heated by a boiler from one end of the pipe to the other. It is discharged from the end and circulated to the boiler.
[0004]
However, this heating medium type heating device has a serious problem. The first problem is that heat energy is not supplied during the movement of the heat medium in the pipe, and the temperature of the heat medium just supplied is as high as 60 ° C. or more, and while the heat medium is moved in the pipe. Since the temperature rapidly decreases due to heat radiation, temperature unevenness occurs in a portion of the floor along the longitudinal direction of the pipe, and the entire room cannot be heated to a constant temperature.
[0005]
Moreover, the temperature unevenness becomes remarkable at a time when the temperature of the outside air requiring heating is low, and the heating condition initially planned for the equipment and the condition when the equipment is actually installed and operated are considerably uneven in temperature or temperature. A difference occurs.
[0006]
In the case where a zigzag groove is formed on the upper surface of the heat insulating sheet and a pipe through which a heat medium passes is disposed therein, heat is mainly transferred to the upper part of the pipe, but the heat spreads in a lateral direction. Since there is no heat transfer, a sufficient amount of heat cannot be released into the room, and therefore, there is a restriction that the temperature of the heat medium must be raised to a high temperature such as a low-temperature burn.
[0007]
Furthermore, in this type of floor heating device, it is said that the entire heating room cannot be heated to a comfortable and uniform temperature because there is a restriction that the flow pattern of the heat medium and the temperature of the heat medium cannot be easily changed. There are drawbacks.
[0008]
The second problem is that the heating medium does not flow through the pipe during unnecessary periods of floor heating from spring to autumn, so that it cannot be purified. Therefore, the heating medium in the pipe deteriorates to remove foreign matter. This may cause clogging of the pipe due to the foreign matter, and the heating performance may be completely different at the next heating time, and the heating capacity may be significantly reduced.
[0009]
Further, the boiler for heating the heat medium is easily deteriorated unexpectedly, and its average life is relatively short, about 5 to 8 years. Such a short period of equipment renewal means that it is necessary to renovate the floor of the room where many furnitures are installed, because it is already familiar with daily life. However, there are drawbacks that are cumbersome, inconvenient, and temporarily disrupt life.
[0010]
On the other hand, the following types of heating elements are used as main components of the electric floor heating device.
[0011]
a) a metal foil laminated on an insulating sheet such as a synthetic resin sheet, and a resistance heating pattern formed by etching the metal foil; b) a resistance heating pattern formed on the insulation sheet by a metal foil tape; c) There is a heat-insulating mat formed with a groove of a resistance heating pattern on the surface thereof and an insulated nichrome wire inserted into the groove, or d) an insulating fabric coated with a conductive paint. .
[0012]
e) Particularly long-term and used in a large amount, conductive fine powder such as carbon fine powder is filled in a thermoplastic resin such as nylon, polypropylene, polybutene, etc., and is preferably copolymerized conductive heat. After sufficiently mixing the plastic resin pellets, the mixture is fed to a molding machine, which is extruded as a cylindrical sheet. At the same time, two electrode wires are arranged in the diametrical direction. There is a planar heating element in which electrode wires are arranged in an internal structure of a sheet while being flattened by pressing with a pinch roll and adhered as a single sheet.
[0013]
Generally, an electric heating device can freely design a heating area and a heating value, and when a heating element is divided into a plurality of sections, it can control the temperature uniformly or individually. Advantages over heating medium heating devices, such as being able to control to a predetermined temperature, being suitable for mass production, and being able to manufacture products with a long service life of houses or longer. There are many.
[0014]
However, this electric floor heating device also has a problem. That is, the electricity rate is higher than the fuel cost of gas, kerosene, etc. used for the boiler of the heat medium floor heating apparatus, and a large difference occurs depending on the temperature condition of the floor heating.
[0015]
Therefore, a basic experiment was conducted to examine the relationship between the set temperature of the heating element and the power consumption in the electric floor heating device, and this will be described.
(About the planar heating element used in the basic experiment)
With respect to the technique e), a plastic (polybutadiene or the like) pellet mixed with fine carbon powder is melted and formed into a cylindrical sheet, and then two electrode wires are arranged inside the sheet. A sheet-like heat-generating sheet manufactured by flat pressing and bonding is used and used.
[0016]
Specifically, the standard sheet-shaped heating element sold under the trademark "Praheat" manufactured by Misato Co., Ltd. has a width of 200 mm and a length of 2500 mm. A sheet heating element was prepared. This sheet heating element uses 100 V, and its power consumption is 300 W per sheet at 20 ° C. (when stable: 210 W at about 50 ° C.).
(About the heating room used for basic experiments)
As for the size of the heating room, the floor area is 3.5 m x 3.5 m and the ceiling height is 2.6 m.²A heat-generating panel (heater member) having a built-in planar heat-generating element of the above specification is laid on a support floor made of a concrete floor, five of which are arranged to have a total electric capacity of 1.5 kW. Finishing material (flooring material) was laid.
(About the structure of the heating panel)
As shown in FIG. 9, the basic structure of the heat generating panel is as follows. A honeycomb structure plate 1 formed of polypropylene as a raw material is disposed as a heat insulating material and a base plate on the lowermost layer, and a spacer 2 made of a synthetic resin sheet and a foam are formed thereon. A cover using an aluminum plate of 0.8 to 1 mm after a cushion material 3 made of resin or felt, a sheet heating element 4 of the above specification, and an insulating sheet 5 made of a synthetic resin sheet are further disposed thereon. A heat-generating panel P of a prefabricated type (having a structure that is manufactured at a factory and performs a minimum assembling operation at the site) is formed by covering the outer periphery with the body 6.
[0017]
Note that no heat storage material is disposed on the heat generating panel P having this basic structure, and the heat storage due to this is due to the amount of heat of the heat generating panel P and the floor plate portion heated by the heat generating panel P. .
[0018]
Basic experiment 1 (without heat storage material, outside temperature 13 ℃)
A method was adopted in which the heating was performed by energizing the sheet heating element [all day] for the purpose of heating so that the room temperature was about 22 ° C. at an average outside temperature of 13 ° C. using the heating panel P. In this case, the amount of power consumption when the set temperature was changed in two steps of 50 ° C. and 40 ° C. was measured, and the total electricity rate was calculated at a normal electricity rate of 25 yen / kwh of TEPCO.
[0019]
A) The power consumption when the set temperature was 50 ° C. was 22.4 kwh, and the electricity cost required for this was 560 yen / day and 16,800 yen / month.
[0020]
B) In addition, when the set temperature was lowered to 40 ° C., the power consumption was 15.2 kWh, and the electricity cost required for this was 380 / day and 11,400 yen / month.
[0021]
From this experimental result, it can be seen that when the set temperature is reduced from 50 ° C. to 40 ° C. by 10 ° C., the electricity bill sharply drops by 33%.
[0022]
In addition, when electricity is supplied only during the daytime hours when heating is required, it takes a lot of time for the floor surface to rise to a predetermined temperature, and the indoor temperature is easily maintained at about 20 ° C. Since it is not possible to do so, for example, in an office or the like, it is better to continuously energize for better thermal efficiency.
[0023]
Basic experiment 2 (without heat storage material, outside temperature 2 ℃)
The following results were obtained when the power consumption was measured using the heat generating panel P having the same structure as in the basic experiment 1 and changing the set temperature in the case where the average outside air temperature was 2 ° C. to two stages of 50 ° C. and 40 ° C. Was.
[0024]
A) When the set temperature was set to 50 ° C., the power consumption was 23.5 kwh, and the electricity rate required for this was 588 yen / day and 17,600 yen / month.
[0025]
B) When the set temperature was set to 40 ° C., the power consumption was 18.2 kwh, and the electricity cost required for this was 455 yen / day and 13,650 yen / month.
[0026]
Comparing the basic experiments 1 and 2, it can be seen that when the outside air temperature decreases from 13 ° C. to 2 ° C., the electricity bill increases by 5% to 19%.
[0027]
However, in any case, it can be understood that the heating cost for one month for six tatami mats is too much for ordinary households. Therefore, it can be seen that it is economically disadvantageous to energize and heat continuously throughout the day.
[0028]
On the other hand, although it depends on the electric power company, the electricity rate of "nighttime electricity" is about 3.26 yen to 7 yen / kwh, which is 1/8 to 1 / 3.6 less than ordinary electricity. Therefore, if this nighttime power is effectively used and stored as heat energy in the floor structure, and if that heat energy can be used for daytime floor heating, the electricity rate can be significantly reduced compared to the conventional floor heating method. become.
[0029]
Therefore, the present invention provides a heat storage material (heat storage material) in a heating panel or a heat storage material in a heating floor structure, and melts this heat storage material, especially a latent heat type heat storage material at night, by melting the heat storage material. This method is a method of storing heat as high-temperature heat energy due to sensible heat caused by heating from the melting point to the latent heat of the heat storage material by maintaining the temperature at or above the point, and using the heat for daytime heating.
[0030]
In this case, the heat storage in the heating room is the heat energy by the latent heat and sensible heat of the heat storage material, the sensible heat of the panel itself, and the sensible heat by further heating the floor material and the like as described above.
[0031]
As described above, the technical idea of the temperature control method for a floor heating device according to the present invention is to set the temperature so as to minimize the use of electric power in the daytime, use inexpensive electric power in the nighttime, and make the floor structure tangible. The purpose of this is to reduce electricity bills considerably by heating to a high temperature and storing it as thermal energy.
[0032]
In the daytime, preferably, the power consumption is controlled to a state of zero or close to this, and floor heating is performed, thereby significantly improving economic efficiency.
[0033]
The present invention uses a heat-generating panel, preferably a prefabricated heat-generating panel, to which a heat storage material, preferably a latent heat type heat storage material is added, utilizing the knowledge obtained in the basic experiment.
[0034]
In this case, a method for performing floor heating by using a nighttime electric power contract with an electric power company and making effective use of particularly inexpensive nighttime electric power is provided.
[0035]
Heat energy generated by nighttime power is stored in a floor heating device structure, especially a latent heat type heat storage material, and the heat energy is released in the daytime, so that heating is performed with minimal use of normal power. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a floor heating apparatus and a control method thereof that can reduce expensive daytime power consumption as much as possible, and as a result, reduce power consumption rates as much as possible.
[0036]
INDUSTRIAL APPLICABILITY The effect of accumulating heat energy in a floor structure can be effectively applied to a hot-water floor heating device which has conventionally had a problem such as uneven heating temperature.
[0037]
In a conventional floor heating apparatus provided with a heat medium pipe on a heat insulating material, the temperature supplied to the pipe has a large difference in the temperature discharged as described above, and the range of heat transfer is limited to a narrow range. For this reason, it is difficult to control the temperature of the entire floor surface at a constant level.
[0038]
However, since the heat generated by the pipe heated by hot water or the like by applying the present invention can be moved to the floor material side via the heat storage material, even if the temperature of the pipe is uneven, this heat storage Since the material has a function of leveling the temperature, it is possible to eliminate the drawbacks of the heating medium type heating device and perform heating similar to the electric heating device.
[0039]
[Means for Solving the Problems]
A temperature control method for a floor heating apparatus according to the present invention for achieving the above object is configured as follows.
[0040]
1) A plate-shaped current-carrying heat-generating part and placed on its upper surfaceLatent heat typeA heat-generating panel is composed of the heat storage unit, and a floor finishing material is laid on the upper surface of this heat-generating panel.Floor heating systemIn the method in which the heating unit is energized for heating, the energization time zone for the heating unit is divided into a daytime energization time zone and a nighttime time zone, and a difference between the set temperature of the heat generation unit in these two energization time zones is obtained. To set the temperature forThe temperature was set to be equal to or higher than the temperature at which the heat storage material constituting the latent heat type heat storage unit melts, and the set temperature during the daytime energization time period was set to be equal to or lower than the solidification temperature of the latent heat type heat storage material.It is characterized by:
[0041]
2) The heat storage material of the latent heat type heat storage unit is characterized by containing sodium sulfate decahydrate, a supercooling inhibitor, a silica-based thickener, and barium sulfate.
3) The set temperature of the energization type heating section in the night energization time zone is set to a high temperature within a range of about 5 to 25 ° C. from the set temperature of the daytime energization time zone, and the set temperature in the daytime energization time zone is set to the latent heat type. It is characterized in that it is set below the solidification temperature of the heat storage material.
4) The heat-generating panel is composed of a plate-shaped current-generating heat-generating part and a latent heat-type heat storage part mounted on the upper surface of the heat-generating panel, and the heat-generating panel is arranged on a support floor of a heating room. In the method of energizing and heating the heat generating portion of the floor heating device in which the floor is laid, the energizing time period for the heat generating portion is usually a daytime energizing time period of the electricity rate, and the nighttime is cheaper than the electricity rate of the daytime energizing time zone. It is divided into an energizing time zone, the set temperature during the daytime is set to about 5 ° C. or lower than the solidification temperature of the latent heat type heat storage material, and the temperature during the nighttime energizing time is set based on the melting temperature of the latent heat type heat storage material. The temperature is set to be higher by 5 to 25 ° C.
5) The heat-generating panel is constituted by a plate-shaped energizing heat-generating part and a latent heat-type heat accumulating part arranged on the upper surface of the heat-generating panel. The heat-generating panel is arranged on a support floor of a heating room. In the floor heating device formed by laying the above, the energizing heat generating portion is laminated from the lower layer side to the upper layer side, a plastic honeycomb structure plate, a flat heating element and a latent heat type heat storage portion are laminated, and a metal plate cover is used. The entirety of the latent heat type heat storage unit is characterized by being formed in a flat plate shape with at least a latent heat type heat storage material accommodated in a container.
6) The heat generating unit is characterized in that the energized heating unit is a heating medium circulation heating unit.
[0044]
In general, the electricity rate in Japan depends on the contract with the power company, but there is a large difference between nighttime power or midnight power and normal power. For example, in the case of Tokyo Electric Power Company, the normal electric power is 25 yen / kWh (metering rate), but the nighttime electric power is about 3.26-7 yen / kWh, and between 1/8 and 1 / 3.6. There is a difference. Also, there is usually a large gap for local and specific applications, for example for snow melting equipment.
[0045]
The present invention effectively utilizes the difference in the electricity rate between the normal electricity and the night electricity, and mainly uses night electricity with a low electricity rate, and furthermore, makes the floor heating device more effective than ordinary heating conditions. By maintaining the temperature at a high temperature, heat is positively stored in the floor structure including the floor heating device and released during the day. In other words, it is characterized in that the floor structure has a function as a heat energy storage and a function as a "buffer" for leveling the temperature.
[0046]
In addition, an abnormal rise in temperature of the floor surface can be suppressed by using a heat storage material as a constituent member in the floor heating device.
[0047]
The present invention is to perform floor heating while suppressing power consumption as much as possible by setting the daytime set temperature at which the electricity rate is high to be lower than the nighttime set temperature. As a result, the total electricity charge required for the heating equipment can be significantly lower than the normal charge.
[0048]
According to the present invention, in many cases, surplus power of the nighttime power that is not consumed can be effectively used, which contributes to the business of the power company, furthermore, averages the operating power of the power generation equipment, and has recently caused a worldwide problem. The amount of generated carbon dioxide gas can be suppressed.
[0049]
In the present invention, it is necessary to provide a latent heat type heat storage material in the heating floor structure. In this case, the temperature at which the latent heat type heat storage material is heated at night depends on the characteristics of the heat storage material. Preferred is a temperature above the melting temperature and in the range of about 5 to 25 ° C. above the melting temperature.
[0050]
Describing the latent heat type heat storage material used in the examples, the solidification temperature and the melting temperature have a wide range, the melting temperature is around 31 ° C, and the solidification temperature is around 28 ° C.
[0051]
The heat storage material absorbs latent heat during a phase change to a molten state by heating the material from a temperature lower than its solidification temperature, but absorbs a sensible heat corresponding to the temperature when the temperature is further increased from the molten state. Will be. In addition, when a floor structure such as a floor plate is heated, the sensible heat is further absorbed, so that the entire floor structure including the heat-generating panels can store considerable heat energy.
[0052]
In order to make effective use of the characteristics of the latent heat type heat storage material, heat is sufficiently radiated to a temperature lower than the coagulation temperature in a low temperature range, preferably to 5 ° C. or less from this temperature, and is 5 to 5 ° C. By heating to a high temperature in the range of 25 ° C., heat is stored in the floor structure including the heat storage material as much as possible.
[0053]
As described above, the set temperature of the heat generation panel includes the phase change temperature between the freezing point and the melting point of the latent heat type heat storage material, and is further heated within 25 ° C. from the melting point, that is, the set temperature is set to 50 ° C. This means that the heat storage material is thermally degraded and the durability is not impaired, and the heat storage amount is maximized. On the other hand, when a child or the like comes into direct contact with the floor surface for a long time, it is necessary to heat the floor to a temperature that does not cause low-temperature burns.
[0054]
(Temperature difference fixed control)
When the temperature of the floor heating device is controlled, changing the set temperatures of the night energizing time zone and the daytime energizing time zone one by one may complicate the temperature control. Therefore, the difference between the set temperatures in both time zones is divided into, for example, three stages of strong, medium, and weak, and the strong is fixed at 25 ° C, the medium is fixed at 15 ° C, and the weak is fixed at 10 ° C. When the temperature, for example, the daytime energizing time zone is determined, the other temperature can be automatically set, thereby facilitating the temperature setting.
[0055]
When performing the temperature difference fixing control, the control device is operated so that the maximum temperature of the latent heat type heat storage material in the nighttime energization time period is set within a range of 55 ° C., preferably 50 ° C. or less. It is preferable to keep it.
[0056]
Since the electric floor heating device according to the present invention is configured as described above, the operation cost is much higher than that of a device that heats a heat medium by burning gas or kerosene and heats it with this. It is inexpensive and can exhibit excellent durability and temperature uniformity.
[0057]
Therefore, in a preferred embodiment of the present invention, a structure in which a heat storage section made of a latent heat type heat storage material is provided in combination with the heat generation panel in the heat generation panel is good, and the heat storage material is melted from a solid to become a liquid. By using the phase change and the reverse phase change, it is possible to store as much heat energy as possible inside the floor structure.
[0058]
By heating the heat storage material to a high temperature during the night and storing it in the molten state and storing heat of the sum of the latent heat and the sensible heat, and by controlling the heat storage material to a low temperature such that the heat storage material is solid or close to it, and becomes a shabu-shab state in the daytime In addition, it is important to sufficiently release the heat stored in the nighttime power supply period during the daytime power supply period, and as a result, to heat the power supply during the daytime while substantially not using the power or using the power slightly.
[0059]
Heat storage amount of heat storage material is 1m²In the range of 100 to 350 W per unit, and less than this range.
If not, a sufficient heat storage effect cannot be obtained, and if it is large, the amount of heat storage material increases, the thickness of the heat storage material increases, and the supporting force of the floor material decreases. Absent.
[0060]
By heating the floor with the floor heating device according to the present invention, it is possible to use the room widely as a characteristic of the floor heating without polluting the air unlike the hot air type heating by the air conditioner. Various effects can be achieved.
[0061]
He explained that the hot water floor heating system has irregularities in heat transfer, and has the drawback that the temperature of the heat medium must be increased because heat cannot be supplied from the beginning to the end of the pipe, By applying the heat storage type floor heating device according to the present invention, it is possible to provide a floor heating device with these disadvantages improved.
[0062]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a sectional view of a heat generating panel (heater member) HP according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a heating floor structure on which the heat generating panel HP is laid.
[0063]
The heat-generating panel HP has a heat-generating portion 10 having a honeycomb structure plate 1a disposed on the lowermost surface and a heat-storing portion 11 laminated on an upper layer, and the outer surface is covered with a cover plate 12 made of a metal plate such as an aluminum plate. It is composed of a "prefabricated" heat-generating panel HP, i.e., an assembly type at a factory.
[0064]
The lowermost honeycomb structure plate 1a is a synthetic resin molded product, for example, one having a thickness of about 7 mm can be used. In particular, when the pressure resistance is taken into consideration, two sheets obtained by dividing the thickness by about 2 minutes are used. The pressure resistance can be considerably increased by arranging the connecting walls which connect the upper and lower surface plates so as to be orthogonal to each other.
[0065]
The cushion material 3a is laid on the upper surface of the honeycomb structure plate 1a, and uses a sheet having heat resistance and cushioning property, such as foamed resin or synthetic rubber. A planar heating element 4a is laid on the upper surface of the cushion material 3a, a flat heat storage section 11 is laid on the upper surface, and a spacer 2a made of a synthetic resin sheet is arranged on the cushion material 3a to adjust the gap. I do. Since the spacer 2a is formed according to the cross-sectional shape of the gap, it is determined according to the shape of the gap as necessary, such as a simple plate, a triangle, or an L-shape.
[0066]
Then, a cover body 12 made of an aluminum plate is provided so as to cover the entire structure, and the cover body 12 functions as a box body that collectively arranges the heat generating panels HP. Further, this serves as a heat equalizing plate for evenly transmitting heat to the floor side.
[0067]
Further, when a plurality of heat generating panels HP are laid on the support floor, they can be electrically connected to each other to form a ground circuit having a large area below the floor panel by the plurality of heat generating panels HP. Prevent one electrical leakage accident.
(About heat storage material (: agent))
As the heat storage material, a solid type sensible heat type heat storage material, a latent heat type heat storage material capable of storing both sensible heat and latent heat by changing phase between solid and liquid, or a sensible heat type and latent heat type heat storage material Although it can be used in combination, it is particularly preferable to use a latent heat type effectively.
[0068]
The function of the latent heat type heat storage material is to raise the set temperature of the heat generating portion in the nighttime zone, control the temperature to a high temperature, and in a molten state, absorb a large amount of sensible heat and latent heat during that time to store the heat. By storing heat in this heat storage unit, it is possible to avoid an abnormal rise in room temperature, and when the temperature is set to a low temperature in the daytime and controlled, a large amount of heat is released from this heat storage material and a phase change occurs, while using nighttime electric power. Any device having a function of transferring the obtained heat energy during the daytime may be used.
[0069]
As the heat storage material in the present invention, a latent heat type material has a large heat storage effect, and thus it is preferable to use this. As the latent heat type heat storage material, for example, as described in Japanese Patent No. 2659350, a material containing sodium sulfate decahydrate, a supercooling inhibitor, a silica-based thickener, and barium sulfate can be used. The silica-based thickener is water glass, and sodium borate decahydrate can be used as a supercooling inhibitor.
[0070]
The present invention particularly uses a latent heat type heat storage material to combine the latent heat and sensible heat of the heat storage material, and further stores the heat in the structure of the heat generating panel and the floor material laid thereon. The amount can be as large as possible. In this sense, a latent heat type heat storage material made of another material, for example, a material described in Japanese Patent No. 2929418 can also be used.
[0071]
This latent heat type heat storage material is in a solid state at normal temperature, but when heated, it melts while absorbing the heat of fusion to become a liquid or a state similar to it. However, the supercooling phenomenon does not occur, so that a large latent heat can be taken out, and furthermore, it has the property of withstanding repeated use for a long time.
(About planar heating element)
Although the planar heating element 4a is not particularly limited in the present invention, for example, as described in the above e), a predetermined amount of conductive fine powder such as carbon is mixed into a thermoplastic resin to form a pellet. The pellets may be supplied to an extruder, melted and extruded into a sheet shape, and electrode wires may be arranged on both sides of the sheet and electrically connected to the resin of the sheet.
[0072]
The cover body 12 forms an outer shape or an outer box of the prefabricated heater HP, as described above, as a heat equalizing plate for transmitting and dispersing heat by this, and also forming a wide area ground plate, and a floor heating device To prevent electrical leakage, electric shock and fire. The actually used aluminum plate is 0.8 to 1.0 mm.
[0073]
As a heat generating portion constituting the heat generating panel HP of the present invention, a heat resistive pattern formed by a metal foil on an electric insulating sheet, a nichrome wire arranged in a heat generating pattern in a groove formed on the electric insulating sheet, etc. And various highly reliable planar heating elements can be used.
[0074]
However, in the case of a floor heating device, the sheet heating element 4a generates heat at a relatively low temperature (about 55 ° C. to 50 ° C. or less, and in some cases, 30 ° C. or less). Has a self-current control characteristic formed into a sheet shape, and when the temperature exceeds a predetermined temperature, the electric resistance sharply increases. It is safe to use materials with "properties".
[0075]
As shown in FIG. 1, members from the lowermost honeycomb structure plate to the upper heat storage unit 11 are integrated together by a cover body 12, thereby forming a thick plate-like heat generating panel (heater member) HP. This heat generating panel HP has a prefabricated structure that can be almost assembled in a factory.
[0076]
Accordingly, as shown in FIG. 2 (FIG. 2), the heat-generating panel HP assembled in the factory is laid on a floor support member 13 (concrete floor, rugs, etc.), and the planar heat-generating element 4a and the power cord C (FIG. 5, 6), connected to a current breaker and a temperature control device, and a floor finishing material 15 (flooring) is laid on the uppermost layer to constitute a floor heating device 16. In addition, 17 is a floor finishing material (control panel material) having a predetermined thickness in accordance with the thickness of the heat generating panel HP, and 18 is a wall plate.
[0077]
(Sensible heat storage material)
FIG. 3 shows a heat generating panel plate HP for a floor heating device provided with a sensible heat type heat storage material, though the heat storage capacity of the floor heating device of the present invention is slightly inferior. The heat-generating panel HP uses the conventional heat-generating panel HP shown in FIG. 9 as a lower structure, and a sensible heat storage material 20 is laminated on the heat-generating panel HP to form a heat-generating panel HP, that is, a heater member. Is formed.
[0078]
The heat storage material 20 of the sensible heat type has a large amount of heat when heated, and is preferably a flat plate-like material so as to be easily laminated on the heat generating panel HP. Anything that can be done is acceptable.
[0079]
Specifically, marble or granite having a thickness of 10 to 35 mm, preferably about 20 mm can be used, and other various types of slabs and fine crushed stones hardened into a thick plate with cement can also be used.
[0080]
For example, if the heat-generating panel HP is a standard product having a width of 500 mm (outer dimension) and a length of 2500 mm, it is convenient when the heating panel HP is arranged on a support floor of a heating room. Further, two electrode lines L (not shown) may be drawn from one of the longitudinal directions of the sheet heating elements 4 and 4a (FIG. 5), and one electrode line L may be drawn from each of both. .
[0081]
In the case of a sheet heating element from which two electrode wires L are drawn out from one side, wiring can be performed using a power cable having a plurality of wires. In the case of a structure in which the electrode wires L are drawn out one by one from both edges of the heating element, power cables C are arranged on both sides of the sheet heating elements 4 and 4a, and this and the sheet heating element 4a are connected by a single line. Since the wiring can be performed by wiring, there is an advantage that the work becomes extremely simple and the wiring can be performed even by an electrician.
[0082]
In addition, as shown in FIG. 1, the heat storage unit 11 using the latent heat type heat storage material is appropriately spaced by arranging bags or a large number of containers that store the latent heat type heat storage material as described above, These can be connected to give the required mechanical strength as a framework.
[0083]
As shown in FIG. 4 and FIG. 1, the latent heat type heat storage section 11 built in the heat generation panel HP is formed by connecting the upper and lower sheets of a bag formed of a synthetic resin sheet with a connecting portion 19 in a dot shape or at intervals. The pressure resistance is increased by welding in a linear manner by ultrasonic bonding or the like. Further, by arranging a reinforcing body (a synthetic resin lattice-shaped frame) inside the bag as necessary, it is possible to increase the pressure resistance enough to cope with the floor material.
[0084]
Although a lead-out portion for wiring connecting the planar heating element 4a and the power cable C is required, FIG. 4 shows a cutout or hole 12d for wiring.
[0085]
FIGS. 5 to 7 show another structure of the cover body 12, in which one edge 12a is formed into an L-shaped cross section and the other edge 12b is formed into a U-shaped inward. FIG. 4 is a plan view showing a cover body 12 of a type in which both ends are not closed. 6 is a perspective view of the distal end portion of the cover body 12 shown in FIG. 5 as viewed from the left, and FIG. 7 is a perspective view as viewed from the right side.
[0086]
As shown in FIG. 6, a notch is formed by cutting off the tip of a vertical piece that protects the thickness portion, and the right corner 12g is cut into the left corner 12f of the tip 12e of the flat plate portion of the cover body 12 as shown in FIG. As shown, the notch is formed by cutting off the tip of the vertical piece.
[0087]
Therefore, both corners 12f and 12g at the end of the flat plate on the upper surface of the cover body 12 shown in FIG. 5 are notched and opened, and the power cord C is passed through this opening, and the lead wire L is passed through it. Can be connected and wired.
[0088]
The planar heating element 4a used in the above example was a conductive plastic sheet having a width of 450 mm, a length of 2500 mm, a power consumption of 280 w per sheet, and a stable power consumption of 210 w. Further, a polypropylene sheet having a thickness of 2 mm is used as the electric insulating sheet 5, and an aluminum plate having a thickness of 0.8 to 1.0 mm is used as the cover bodies 6 and 12.
[0089]
Further, as the heat storage section 2 most suitable for the present invention, a latent heat type heat storage material described in the above-mentioned Japanese Patent No. 2659350 is provided in a bag or container made of synthetic resin at 100 to 350 w / m.²The one filled with is used.
[0090]
The amount of this animal heat material is 100w / m²If less, the animal heat effect is inferior, sufficient floor heating effect cannot be expected, and 350 w / m²Beyond the above, there is a case where the calorie heat becomes excessive with a considerable volume, so that no more is required.
[0091]
As another structure of the heat storage unit, as shown in FIG. 1, a latent heat type heat storage material 11 having the above composition is provided in a lower layer, and a heat retaining stone such as granite or marble is provided in an upper layer. It can be of a composite structure in which flat sensible heat storage materials 20 made of stainless steel are laminated. However, also in the case of this structure, it is necessary to design the latent heat type heat storage material so that the heat storage capacity is sufficient.
[0092]
Next, the structure of the floor heating device according to the embodiment of the present invention and the temperature control method thereof will be described.
[0093]
1) Floor heating room
Also in the following embodiment, the floor heating area of 3.5 mx 3.5 m used in the basic experiments 1 and 2 is 6.25 m.²Prepare a room with a ceiling height of 2.6m
The structure shown in FIGS. 1 and 2 was used as the structure of the heating device.
[0094]
2) Floor heating system structure (1)
As shown in FIG. 2, the floor heating device according to the first embodiment of the present invention has a width of 500 mm, a length of 2500 mm, and a maximum value of 350 watts when using 100 v is 350 w (maximum input) on the concrete support floor 10. The heating element 4a was laid to have a total electric capacity of 1.5 kW. The laying rate of the sheet heating element 4a in the room is 63%.
[0095]
This power consumption indicates the time when the power is turned on, and the current gradually decreases as the temperature of the planar heating element 4a rises. I have.
[0096]
FIG. 8 shows an example of a control circuit of the floor heating device according to the present invention. The input unit 30 includes a nighttime timer setting unit 31, a daytime timer setting unit 32, a nighttime temperature setting unit 31a, and a daytime temperature setting unit 32a. This signal is transmitted to the control unit 33, which in turn heats the heater 4a (plane heating element) via the clock 33a and the output adjustment unit 33b, and the temperature sensor 4s provided in the heater 4a. Is input to the temperature detector 33c to control the temperature of the heater 4a.
[0097]
3) Structure of floor heating device (2)
FIG. 3 shows a heat-generating panel HP of a floor heating device according to a second embodiment of the present invention. A heat-generating panel P having a heat-generating portion 10 similar to that shown in FIGS. As the thermal heat storage material 20, a 35-mm-thick marble plate is used.
[0098]
Next, the operation and effect of the floor heating device having the above-described various structures will be described.
1. Example 1 (sensible heat type heat storage material)
In this embodiment, as shown in FIG. 3, a floor heating device including a heating panel P having a planar heating element 4 built therein and a heating panel HP in which a sensible heat storage material 20 made of marble having a thickness of 25 mm is laminated. Using FIG. 2, when the outside air temperature is 13 ° C., the power consumption in the case where the temperature is controlled with the temperature difference for each time zone is measured, and the electricity rate (ordinary electricity rate is 25 yen, night electricity rate is 6) (KWh / kWh) was calculated for day and month as follows.
[0099]
[Table 1]

[0100]
Electricity rates per month at each set temperature in Example 1 are 6.309, 4.173, and 3.165 yen, and when the set temperature in the daytime is further lowered, the electric charge sharply increases. It can be seen that it decreases.
[0101]
In the basic experiment 1, the electricity rate per month was 16,800 yen to 11,400 yen, whereas the heat generating panel P used in the basic experiment used a sensible heat storage material. By adding 20 and further performing the time zone-specific temperature control with a temperature difference in the daytime and nighttime time zones, it can be seen that the electricity rate has been drastically reduced as described above.
2. Example 2 (sensible heat storage material)
This embodiment uses a heat-generating panel HP in which sensible heat storage materials 20 similar to those of the first embodiment are stacked, and performs measurement when the average temperature of the outside air is 2 ° C. in temperature control for each temperature difference and time zone. It shows the value.
[0102]
[Table 2]

[0103]
As can be seen by comparing Example 1 and Example 2, when the outside air temperature decreases from 13 ° C. to 2 ° C., it is understood that the electricity rate increases by 40% to 60%.
3. Example 3 (latent heat type heat storage material + sensible heat type heat storage material)
In this embodiment, the temperature difference when using the latent heat type heat storage material and the sensible heat type heat storage material as the heat storage material, and the temperature control for each time zone, the measured value when the outside air temperature is 13 ° C on average is It is shown.
[0104]
Using a floor heating device 16 (FIG. 2) in which a sensible heat storage material 20 made of marble having a thickness of 30 mm is arranged on the heat generation panel HP shown in FIG. 1, and the average temperature of the outside air is 13 ° C. The setting temperature was changed in three stages as described below, changing the day, and the power consumption at that time was measured as follows.
[0105]
[Table 3]

[0106]
Compared with the third embodiment and the second embodiment, the electricity cost is greatly reduced to 56% at the set temperature 1, 32% at the set temperature 2, and 72% at the set temperature 3, and the latent heat type and the sensible heat type are reduced. The effect of using heat storage material is clear.
4. Example 4 (latent heat type heat storage material + sensible heat type heat storage material)
This embodiment uses the heat generation panel HP of the third embodiment, and controls the temperature difference and the time zone, the average temperature of the outside air is 2 ° C., the setting temperature is changed in three stages as follows, and the setting is changed by changing the day. The measured power consumption at that time was as follows.
[0107]
[Table 4]

“

Set temperatures

2 and 3” in the fourth embodiment are temperature settings sandwiching the melting temperature (about 31 ° C.) and the solidification temperature (about 28 ° C.) of the latent heat type heat storage material.
[0108]
That is, in order to confirm the effect of the present invention, the latent heat type heat storage material is melted in the night time zone, and the temperature of both is set so as to solidify (about 28 ° C.) in the molten state in the daytime time zone. belongs to.
[0109]
The characteristic of the set temperature in this embodiment is that the power consumption is slightly increased at night. On the other hand, since the power consumption in the daytime becomes zero, it can be seen that the overall electricity bill decreases.
[0110]
Further, the present invention is characterized in that the set temperature is determined with the “solidification temperature of 28 ° C. and the melting temperature of 31 ° C.” of the latent heat type heat storage material interposed therebetween. Then, it can be seen that the electricity rate drops from 3,624 yen per month to 2,070 yen per month at an external temperature of 2 ° C., which is a favorable electricity rate.
[0111]
In each of the above-described embodiments, an example in which an energized heat source is used as a heat source is described. However, even when hot water or another heat medium is used, the heat storage , And the leveled temperature can be transmitted to the floor, so that the floor heating device according to the present invention can be configured in combination with a water heater or the like using nighttime electric power.
[0112]
【The invention's effect】
In the temperature control method for a floor heating device according to the present invention, a heat-generating panel is configured by a flat-shaped energized heat-generating part and a heat storage part mounted on an upper surface thereof, and the heat-generating panel is arranged on a support floor of the heating room, In a method of heating by energizing the heat generating portion of the floor heating device in which a floor finishing material is laid on the upper surface of the heat generating panel,
The energizing time zone to the heat generating unit is divided into a daytime energizing time zone and a night energizing time zone, and a difference is set between the set temperatures of the heat generating units in these two energizing time zones, and the set temperature of the night energizing time zone is It is characterized in that the temperature is controlled so as to be maintained at a temperature higher than the set temperature in the daytime energizing time zone, and the following effects are obtained.
[0113]
1) A latent heat type heat storage material is built in the heat generation panel, or the heat generation panel and a sensible heat type heat storage material or a latent heat type heat storage material are laminated and used, and nighttime electric power with a low electricity rate is used. During this time, high-temperature heat is stored in the floor heating device including the heat storage material, and this heat is released at the time of daytime heating. Can be reduced.
[0114]
2) As a heat storage material, a method of using a latent heat type heat storage material that can use latent heat and sensible heat and storing heat with nighttime electric power can efficiently reduce the electricity rate.
[0115]
3) Also, using a latent heat type heat storage material, the daytime set temperature of the floor heating device is controlled to a temperature slightly lower than the solidification temperature of the heat storage material, and the heat storage material is set at the time of nighttime heat storage. When the electricity rate is set considerably higher than the melting temperature and the daytime temperature, that is, when the nighttime and daytime temperatures are set around the phase change temperature of the latent heat type heat storage material, and the normal electricity rate is used. It can be greatly reduced compared to.
[0116]
According to the present invention, when a nighttime power rate is relatively low due to a special contract with a power company, the power rate can be further significantly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a heat generating panel in which a latent heat type heat storage material is incorporated and a sensible heat type heat storage material is laminated on an upper surface.
FIG. 2 is a sectional view of a floor heating device using the heat generating panel shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional heating panel in which a sensible heat storage material is laminated on a heating panel.
FIG. 4 is an exploded perspective view showing a part of the heat generation panel.
FIG. 5 is a plan view showing an end of a cover body.
FIG. 6 is a perspective view of the distal end portion of the cover body as viewed from the right side.
FIG. 7 is a perspective view of the distal end of the cover body as viewed from the left side.
FIG. 8 is a control circuit diagram of the floor heating device.
FIG. 9 is an enlarged sectional view showing a main part of a conventional heat generating panel.
[Explanation of symbols]
HP heating panel 1a Honeycomb structure plate 3a Cushion material
4a Planar heating element 10 Heating plate 11 Heat storage section
12 Cover plate 12a Edge 12b Edge
12e Tip 12f Left corner 12g Right corner
13 Floor support material 15 Floor finish material 16 Floor heating device
19 Connecting part

Claims

A heat- generating panel is formed by a plate-shaped energizing heat-generating part and a latent heat-type heat storage part mounted on the upper surface thereof, and heat is applied to the heat-generating part of a floor heating device in which a floor finishing material is laid on the upper surface of the heat-generating panel for heating. In the method,
The energizing time zone to the heat generating unit is divided into a daytime energizing time zone and a nighttime time zone, and a difference is set between the set temperatures of the heat generating unit in these two energizing time zones, and the set temperature of the night energizing time zone is set to the above. The temperature control of the floor heating device, wherein the temperature is set to be equal to or higher than the temperature at which the heat storage material constituting the latent heat type heat storage unit melts, and the set temperature during the daytime energization time period is set to be equal to or lower than the solidification temperature of the latent heat type heat storage material. Method.

The temperature control of a floor heating device according to claim 1, wherein the heat storage material of the latent heat type heat storage unit contains sodium sulfate decahydrate, a supercooling inhibitor, a silica-based thickener, and barium sulfate. Method.

The set temperature of the energization type heating section in the night energization time zone is set to a higher temperature in a range of about 5 to 25 ° C. than the set temperature of the daytime energization time zone, and the set temperature in the daytime energization time zone is set to the latent heat type heat storage material. The method for controlling the temperature of a floor heating device according to claim 1, wherein the temperature is set to be equal to or lower than the solidification temperature of the floor heating device.

The heat-generating panel is composed of a plate-shaped current-carrying heat-generating part and a latent heat-type heat storage part mounted on the upper surface of the heat-generating panel. The heat-generating panel is arranged on a support floor of a heating room. In the method of heating by energizing the heat generating portion of the floor heating device,
The energizing time period for the heat generating unit is divided into a daytime energizing time period of a normal electricity rate and a nighttime energizing time period which is cheaper than the electricity rate of the daytime energizing time period, and the set temperature of the daytime operating time is set to the latent heat. A temperature of the floor heating device, wherein the temperature is set to about 5 ° C. or lower than the solidification temperature of the mold type heat storage material, and the temperature in the nighttime energization time period is set to 5 to 25 ° C. higher than the melting temperature of the latent heat type heat storage material. Control method.

The heat-generating panel is composed of a plate-shaped energizing heat-generating part and a latent heat-type heat storage part arranged on the upper surface thereof. This heat-generating panel is arranged on a support floor of a heating room, and a floor finishing material is laid on the upper surface of the heat-generating panel. In the floor heating device thus formed, the energized heat generating portion is laminated with a plastic honeycomb structure plate, a flat heating element, and a latent heat type heat storage portion from the lower side to the upper side, and the whole is covered with a metal plate cover. A floor heating device, wherein the latent heat type heat storage unit is formed in a flat plate shape by storing at least a latent heat type heat storage material in a container.

The control method for a floor heating device according to claim 1, wherein the energization type heat generation unit is a heat medium circulation type heat generation unit.