月別アーカイブ: 2017年12月

竹ボイラーの導入(20)温水暖房器具の検討

前回でボイラーの煙突が完成しました。

ところで、ボイラー(ATO ウッドボイラー)で沸かした温水は給湯だけでなく暖房にも利用したいと考えており、先に倉庫(ボイラーの設置箇所)と主屋の間を配管した際にも複数のパイプを敷設しました。

今後、これらのパイプの起点側(ボイラーとの接続)及び終点側(主屋側に給水栓等設置)を施工していくことになりますが、給湯・暖房のうち暖房分を先行したいと考えています。
暖房については昨年導入した薪ストーブを朝・晩焚いているのですが、朝焚いても昼には寒くなってしまいます。
日中は母が在宅しているのですが、70才を超えた母が慣れない薪ストーブを扱うわけにもいかず、ファンヒーター等に頼らざるをえません。
今回計画している暖房は、ボイラーで沸かした温水を循環させて暖房する仕組みですので、温水が蓄熱材になって朝に焚けば日中もある程度、暖房が持続するように思います。
さらに、温水暖房のため自然な温もりが期待でき、ヒートショックなどの可能性が高い高齢者にとって適した暖房になります。
そして、朝はボイラーを焚き、夜に薪ストーブを焚くようにすれば、燃料の多様化(薪ストーブでは焚きづらいものをボイラーで燃焼)を図れるかもしれません。

とは言え、温水暖房システムを構築するためにはボイラーや配管だけでなく相応の暖房器具が必要となります。
そこで、暖房器具を検討することにします。

温水暖房としてまず思い浮かぶのが床暖房です。
床暖房は床板と断熱材との間に架橋ポリエチレン管を敷設し、これにボイラーで沸かした温水を流すことで実現できるように思います。
しかし、床は一昨年の改修工事で新しくしたばかりですので、暖房のためとは言え手を入れたくありません(実は将来的にオンドル風の床暖房ができるようになっています)。
もし、据え置き型の小さな床暖房パネルがあれば、冬の間だけテーブルの下に設置すれば良いかもしれません(テーブルに布団をかければ炬燵のようにもなる?)。
ただ、市販品でこうしたものを見かけたことがありませんし、仮に市販されていても我が家のテーブルの大きさに合うとは限りません。
そこで、自作することにし、簡単な設計図を描いてみます。

大きさ(950mm×650mm)はテーブルの内サイズに合わせ、4方を框で組んで、その中に床暖房システムを仕込みます。
仕組みは一般的な床暖房と同じですが、熱交換器を架橋ポリエチレン管ではなく銅管(ナマシ銅管φ9.52mm×5m)としています。
架橋ポリエチレン管だと配管密度を高められない(曲げ半径が大)うえ、銅管に比べて熱伝導率が低いため、今回の面積(950mm×650mm)ではほとんど暖かくならないのではないかと思います(銅管で暖かくなると言う確証もないのですが・・・)。

この半畳程度の床暖房だけではボイラーをほとんど活かせませんし、部屋の温度上昇までは期待できませんので、パネルヒーターも導入することにします。
パネルヒーターは温暖な当地でも昔、校舎など(セントラルヒーティング)に設置されていたのを覚えていますし、現在では家庭用の洒落たものがガス会社などから市販されています。


Wikipedia「温水暖房」より>

市販品は3万円程度からあるようですので、それを購入すれば手っ取り早いです。
しかし、このパネルヒーターは夏には井戸水を流して井戸水クーラーにするつもりなのに対して、市販品は温水専用で冷水が流れることを想定していないはずです(冷水の場合には結露対策が必要)。

エアコンの室内機や自動車のラジエーターを利用する手もありえるのでしょうが、配管の接続などでいろいろと難儀しそうに感じます。
そこで、パネルヒーターも自作することにして描いたものが下図になります。

単に銅管(φ15.88mm)をグルグルと配管させただけのものです。
冷水を流す場合には、銅管表面に生じる結露水を集める容器を下部に設置し、エアコンのように室外に排水するようにしようかと思っています。
熱交換器にはエロフィンチューブ(表面にひれ状のものを取り付けたパイプ)を用いると交換熱量が増すのですが、何しろ高価らしく、一般的な銅管(水道配管用)を用いています。

これらの暖房器具は下図に示す場所に設置し、床下点検口内の配管分岐箇所(ここまで架橋ポリエチレン管で配管済)から接続したいと考えています。

<続きます>

竹ボイラーの導入(19)煙突貫通部の雨仕舞い

前回、屋根(倉庫の庇)を不燃材のスレート板に取り替えたうえ、煙突を貫通させました。

ところで、煙突と屋根(スレート板)との間には上写真のとおり隙間がありますので、その雨仕舞いのため、薪ストーブの煙突のようにストームカラー(下写真)を取り付けようと思っていました。

しかし、スレート板は瓦に比べ波が高い一方で幅が狭いため、その谷を流れ落ちる雨水を煙突が堰き止めてしまいます(下写真で水色着色箇所)。

谷に雨水が溜まらないようにするには煙突の上流側の谷を埋めてやれば良く、その幅は下図から3谷(4山)分になります。


<横断図>

そして、この谷を何を使って埋めるかですが、まず思い浮かぶのがモルタル(骨材に硅砂、接着力強化のための混和材配合)です。
モルタルだと屋根材(セメントを主原料とするスレート板)との相性が良く、強固に接着されるように思います。
しかし、煙突(スレンレス製)との接着ができないため、煙突との間の雨仕舞い用として別途、ストームカラーを設置する必要があります。

そこで、煙突との間の雨仕舞いも一挙に解決できる方法(ストームカラーが不要)を考えたのが下図です。
モルタルの代わりにトタン板を使って谷を覆い、それを煙突の下流側まで伸ばすことで煙突周囲の雨仕舞いまで行おうという考えです。


<平面図>

トタン板なら煙突の口径φ115mmで穴をあけるのは容易ですし、僅かにできる隙間はシーリング材(耐熱)で充填することもできます。

トタン板(ガルバ生地)は雨樋防護カバーの作製に使ったものが残っていますので、その端材を利用して作っていきます。

波板の波と煙突の位置を合わすことばかりに気を取られてしまい、両側面の重ね代を逆に折り込んでしまいました(山折りのところを谷折り)・・・。
谷に雨が入り込んでしまいますが、折り返すのは難しそうですので取り付け後にシーリング材を充填することにします。

波板を覆うように取り付けます(更新時に取り外しやすいように小ネジを使用)。

煙突の間にはシーリング材を充填しています(トタンの谷部分も・・・)。

下写真で奥側に写っている雨樋もトタンを使いましたし、トタンが大活躍です!

これで煙突の完成です(実際には、あと1.5m分の煙突を継ぎ足しますが、まだボイラーを焚ける状態ではないため最小限の高さとしています)。
薪ストーブの煙突を設置したときに比べると、煙突が小さいこと(薪ストーブ:φ200mm、ボイラー:φ115mm)や周囲が基本的に不燃材で覆われいるため容易なのですが、それでもいろいろと手間が掛かりました。

<続きます>

竹ボイラーの導入(18)煙突の屋根出し

前回、塩ビ製(可燃材)の雨樋が煙突に近接することから、ガルバ製(不燃材)のものを自作し、これに取り替えました。

樋に続いて、屋根(倉庫の庇)についても防火対策を講じることにします。
既設の屋根材はポリカ製の波板で可燃のため、現在、これを取り外した状態になっています(上写真)。

これに代わる不燃材のものとして思いつくのがトタンの波板です。
トタンの波板であれば、安価で施工も容易です。
しかし、既設波板の波の種類(形状)は「スレート小波」と呼ばれるもので、一般的な「鉄板小波」とは異なります。

<波の幅・高さ>
「鉄板小波」<「スレート小波」<「鉄板大波」<「スレート大波」

「スレート小波」タイプのトタン波板は市販されていないようですし、かと言って「鉄板小波」タイプのものを使えば既設部分との接続がうまくいきません。
ところで、名称に「スレート」が冠されているように「スレート小波」は元来、スレート板(下写真の屋根材)のために作られた規格だと思われます。
と言うことで、当然のことながらスレート板には「スレート小波」タイプのものがあります。

スレート板はセメントを主原料としており、法定不燃材のため煙突周りの屋根材として使うことができます。
そこで、既設のポリカ製波板(「スレート小波」タイプ)のうち煙突周辺の2枚をスレート板(「スレート小波」タイプ)に置き換えることにします。

スレート板はホームセンターではあまり見かけないため、隣市にある製造工場(ミエスレートさま)に伺って直接購入(6尺もの1枚約2,500円)。
長さ6尺のものを3尺2枚として使うため、ディスクグラインダーにダイヤモンドカッターを取り付けて切断します。

スレートと言ってもセメントを固めたものですので容易に切断できます。

予めフックボルトの穴をあけておくため、取り外した波板を重ね合わせて穴の位置を写し取ったうえドリルであけます。

穴の位置がずれるとフックボルトの取り付けに難儀しそうですので、重ね目(1.5山)を重ねた状態で穴あけ。

次に煙突貫通口の穴あけです。
煙突貫通口の位置は既設の波板を取り外すときに調べてありますので、フックボルトのときと同様に写し取れば良いです。

問題はどうやって煙突口径(φ115mm)の穴をあけるかです。
本職であればホールソーを使って綺麗にあけるのでしょうが、もちろん私はφ115mmのような大きなものを持っていません。
円周上をドリルで多数の穴をあけていく手もありますが、先ほどのディスクグラインダーを使ってみることにします。
波の高さがあるため両面から切り込むことにし、中心に目印になる小穴をあけたうえ両面に罫書きます。

両面から少しづつ切り込み、それなりに丸い穴をあけることができました。

加工したものを屋根に載せ、フックボルトで固定します。

フックボルトは既設のものを流用しましたが、上写真のとおりナットや傘がサビサビです。
既設の波板(ポリカ製)は2年前に更新し(下写真が更新直後)、そのときにフックボルトも新しくしているのですが、材質が鉄(ユニクロメッキ)なので2年でこの状態です。

その更新前のもの(FRP製、約30年経過)が下写真になりますが、そのフックボルトの一部は朽ちて無くなっているものもありました。
ポリカ製の波板であれば耐用年数が短いため鉄製のフックボルトでも十分なのでしょうが、耐用年数が長い屋根材の場合にはスレンレス製を使ったり塗装を施す必要がありそうです。

<続きます>

竹ボイラーの導入(17)ガルバ製雨樋の自作

前回、ボイラーの煙突を下写真の状態まで設置できました。

ところで、可燃材の屋根材(ポリカーボネート製)を取り外した状態になっていますが、実は可燃材はこの屋根材だけではないのです。

煙突からの離隔距離300mm内に塩ビ製(可燃材)の雨樋もかかっています。

この樋と煙突との離角距離を測ると下図のとおり15cm弱しかありません。


<平面図>

樋も防火対策を講じる必要がありますが、今なら屋根を取り外していますので、この機会に不燃材の樋を取り替えることにします。
ただ、一般的な樋であれば不燃材のもの(ガルバ鋼板製、銅板製等)が市販されていますが、この樋は倉庫などで使われる大型の角樋ですので不燃材のものを入手するのは難しそうです。
そこで自作することにし、取り替える必要がある延長を上図から求めると600mmとなります。

この区間の樋を塩ビ用の手鋸で切って取り外します。

取り外したものから断面形状を確認すると、この角樋の種類は下図の「M型120角」のようです。

新しいものはガルバ生地のトタン(不燃材)を使って作る考えですが、問題となるのは既設(塩ビ製)のものとどうやって接続するか?です。
トタン板は薄い(0.27mm厚)ため、既設のものの上に被せる形(上図で朱色線)で接続すると良さそうです。

このことを考慮して展開図を描きます(展開図を描くほどでもないのですが、いずれ更新するときの覚え書きになるだろうと、後になって作成しました)。

以前、作製した防護カバーなどと同様の手順で作っていきます。
まずは、トタン板に先の展開図を罫書きます。

上写真でトタン板の奥側にあるのが取り外した角樋です。
設置して30年以上が経過しますが、それほど劣化しておらず、まだまだ使えそうです(緑色の付着しているものはスレート屋根を塗り替えしたときのペンキです)。

万能ハサミで切断し、組み立てます。

既設のものは耳が外側に付けてありますが、今回作ったものは内側に折っています(既設のものの上に被せるため)。

既設との取り合いを確認すると良い感じです。

作製したものを取り外した区間に取り付けます。

既設との接合は、更新の際に外しやすいように小ネジとナットを使っています。

底も同様に接合します。

小ネジだけでは隙間が残りますので、シーリング材を充填しておきます(透明色のシーリング材のため分かりづらいです)。

既設の樋の色がシルバーでトタンの色と近いため、それほど違和感なく仕上がりました。

<続きます>

竹ボイラーの導入(16)煙突の設置

前回、ボイラーの煙突を下図のとおり設置することにしました。

煙突の壁出し(横引き)に必要となる煙突部材(90度フタ付曲がり:2個、半直筒:2本)もメーカー(ATOさま)より入手できましたので、煙突を設置することにします。

位置が固定されているボイラー(ATO ウッドボイラー)側から設置していきます。

まずはボイラーの煙突接続口に半直筒を差し込み、これに90度フタ付曲がり(エルボ)を繋ぎます。
これにより煙突が外壁を貫通する位置を把握できるようになります。
上記位置で外壁材(トタン)を煙突口径(φ115mm)より僅かに大きい円形で切り抜きます(ジグソーを使用)。

上写真に写っている煙突部材が追加購入した「90度フタ付曲がり」と「半直筒」です。

外壁の貫通口に直筒(1m)を差し込み、煙突支持金具で固定します。

煙突支持金具は倉庫の胴縁(鋼製)にタッピングビスを使って取り付けています。
ちなみに煙突の上下ともに胴縁がありますので、煙突支持金具は下の胴縁に取り付けることもできます(上写真で朱書き)。
しかし、金属は引っ張り強度が強いことから上の胴縁に取り付けて煙突支持金具に引っ張り強度が働くようにするのほうが望ましいように思います。
そうすると、仮に煙突支持金具が木製であれば、逆に下側に設置して圧縮強度が作用するようにさせてやることになります。

外壁のトタンは不燃材で、煙突との離隔距離(最低150mm)を確保する必要がありませんので、煙突と壁との間には下写真のとおり僅かな隙間があるだけです(この隙間には今のところシーリングはしないつもりです)。

続いて屋外側です。

横引きの直筒にエルボを繋ぐと、屋外側の立ち上げ管の(水平)位置を把握できるようになります。

煙突は倉庫の庇を貫通させることになりますが、現状の屋根材はポリカ製の波板(波の形状:スレート小波)で可燃材ですので、これを直接貫通させるわけにはいきません。
このため、煙突との離隔距離(300mm)内にある波板(2枚)を取り外すことにしますが、その前に下げ振りを使って煙突位置をマークしておきます。

屋外側煙突の振れ止めのため、下写真位置(倉庫胴縁箇所)にも煙突支持金具を取り付けます。

しかし、煙突支持金具(支え脚)の襟長さに対して外壁トタンの角波間隔が狭く、角波と接触してしまいます。
そこで、金具(SUS製)側を一部を切断することにします。

ディスクグラインダーに切断砥石を装着して切断。

直筒を立ち上げ、支持金具で固定します。

<続きます>

竹ボイラーの導入(15)煙突の設計

ボイラー本体(ATO ウッドボイラー)を据え付けたことから、続いて煙突を設置することにします。

煙突については、全体計画(ボイラーの設置位置等)を検討する際に概略を設計しています。

ボイラーを据え付けたことにより正確な位置を把握できるようになりましたので、それらを確認しながら設計を詰めることにします。

煙突は「屋根出し」方式にすると排煙効率が良くなりますが、屋根材がスレート(大波)で施工や雨仕舞いの難しさから「壁出し」方式にすることにしています。

煙突を壁出しするためには、ボイラーの上部にエルボ(曲管)を設け、横引きすることになります。
構造的にはボイラーの直上部にエルボを接続できるように思いますが、メーカー(ATOさま)に確認したところ、ボイラー(貯湯槽)の点検時に天蓋を持ち上げることができるように、エルボとの間に直筒(1m)または半直筒(0.5m)を入れてほしいとのこと。
半直筒を入れるとすると横引き(壁貫通部)の高さが下写真のとおりとなり、倉庫の胴縁(鋼製)と重なることもなく良い塩梅です。

次に屋外の煙突立ち上げ部です。
倉庫には庇がありますが、これも避けるとなると横引きの延長が長くなり過ぎます(1.5m超)。
庇の屋根材はポリカ波板(可燃材、形状:スレート小波)で防火対策や雨仕舞いの方法は未定ですが、特に難しくなることもないと思いますので庇(屋根)を貫通させることにします。
この場合、横引きの長さは1m(直筒1本)となります。

煙突部材は、ボイラーに直筒(1m)3本と陣笠(煙突トップ)が付属していますが、横引きするにはエルボ(曲管)等の役物が追加で必要となります。
煙突はφ115mmと言うマイナーな口径ですが、ネットで調べると薪ストーブで有名なホンマ製作所さまがこの口径のものを取り扱っています。
しかし、付属品の煙突を確認すると、ホームセンターで販売されているものよりも鋼板(SUS)の肉厚が厚いように感じます。
いずれも外径でφ115mmになるように製作されているのだと思いますが、そうすると両者間で接続できない可能性があります。
メーカー(ATOさま)に確認したところ、ホンマ製作所さまのものとは互換性がない(接続できない)が、自社製の役物(下図が主なもの)を取り扱っているとのこと。

単純なエルボでも横引き配管は可能ですが、煙突掃除が容易にできるように「90度フタ付曲がり」を2個使うことにします。
また、直筒、役物とも寸法(L、I寸法)がホンマ製作所のものとは異なり、これらを反映したものが下図になります。
(追加煙突部材:90度フタ付曲がり2個、半直筒2本)

煙突の振れ止めは市販の支持金具を利用し、これを倉庫の胴縁(鋼製)に取り付けることにします。

<続きます>

竹ボイラーの導入(14)防護カバーの作製

前回、パイプの敷設に伴いハツった土間コンを復旧しました。

ところで、パイプを主屋へ引き込むため外壁に開口を設けていますが、現在、上写真のとおり開いたままになっています。
これでは小動物が入りかねませんし、降雨時に土台を濡らしてしまう恐れもあります。
そこで、これらを防ぐとともに屋外に露出しているパイプの保温を図るため、防護カバーを設置することにします。

まずは防護カバーの形状と大きさの検討から。
パイプの縦断線形から防護カバーの側面は下図で朱色着色箇所のようにすれば良さそうです。

正面は開口のサイズ(下図で緑色線、300mm×215mm)をひと回り大きくしたもの(450mm×250mm)にします。

これを木材(板材)で作っても良いのですが、取り付けられる側の外壁がトタンですので、金物(板材)を使ったほうが作りやすく、見た目も外壁に馴染むかもしれません。
金物と言ってもアルミ板や銅板は高価ですのでトタン(ガルバ生地、3尺角で800円程度)を使うことにし、展開図を描きます。

特にこれと言ったところはありませんが、外壁のトタンと接合できるように襟(幅20mm)を設けています。

展開図をトタンに罫書きます。

罫書き線に沿って切断します(万能ハサミを使用)。

折って形を作ります。

2箇所ある重ね代をハンドリベッターを使って接合します。

同様の手順で、これまでに自動カンナ盤の集塵フード薪ストーブのストームカラー、同じく天井用眼鏡板を作製しましたが、安価なトタンを使っていろいろと作れるものです。

ここで一旦、仮置きしてみます。

外壁のトタンには角波がついていますので、その高さ分だけ隙間が生じてしまいます。
隙間を無くすため、防護カバー側を切り欠くことにし、その位置をマークします。

マークしたところをドリル(16mm)と万能ハサミを使って切り欠くと、トタンの角波にピッタリとはまります。

防護カバーは点検時に取り外せるようにするため、外壁との接合(トタン同士)にはタッピングネジ(材質:SUS)を使うことにします。
防護カバー側にネジ径(3.0mm)でバカ穴をあけます。

続いて、外壁側(バカ穴の位置をマーク)に下穴(2.0mm)をあけ、ネジを締め付けて取り付け完了です。
ネジ締めは、薄いトタン板を勢い余ってネジ切りしてしまわないようにドライバーで手締めしています。
また、点検時に防護カバーを取り外すことから、防護カバーと外壁との接合部にシーリングは施しません。

防護カバーの設置により空気の出入りができなくなりましたが、床下の換気については、以前設置した換気口(上写真で防護カバーの奥側)が担うことになります。

<続きます>