カテゴリー別アーカイブ: 竹ボイラー導入

竹ボイラーの導入(7)ボイラー基礎設置

前回、床下点検口及び換気口を設置するとともに床下の状況を把握することができました。

この結果、下図のとおり配管し、ボイラー(倉庫内に設置)からのパイプを主屋に引き込むことができそうです。

配管ルートの決定により、ボイラーの設置位置(上図)も確定することができます。
そこで、ボイラーの設置箇所に基礎を設けることにします。

ところで、基礎はどのような構造にするか?
基礎にかかる荷重を調べるため、ボイラー(ATOウッドボイラー N-200NSB)の仕様のうち重量に関係する部分を確認すると次のとおり記載されています。

  • 本体乾燥重量:約80kg
  • 貯湯容量:200L(=200kg)

これに配管や燃料などの重さを加味すると、基礎にかかる荷重は300kg程度になりそうです。
300kg程度であれば、下写真のように簡易的に建築用ブロックを並べて基礎にすることができるのでは?

ブロックであれば、将来撤去する際にも再利用が可能で、コンクリート殼の処分に困ることもないでしょう(さらに1個80円程度で購入できて財布に優しいです^_^)。
ただ、気になるのは本来、建築用ブロックは縦置きにして使うものです(設計強度も縦置きでのもの)。
横置きにする場合、ブロックの空洞部分の扱いが問題になりそうです。
地震時には単なる荷重以外の力が作用しますし、さらには貯湯槽内の水が複雑に動くことも考慮しなければならないとなると必ずしも安全だとは言えないように思います。
あまり気乗りしないものの安全を重視し、正攻法でコンクリートを打設して基礎を作ることにします。

基礎の大きさはボイラーの底版サイズ(969mm×510mm)より四方とも70mm大きくします(下図で緑色着色箇所、1,110mm×650mm)。

コンクリート厚は最小限(30mm程度)とし、コンクリートの天端が地面から20mm高くなるようにします。

コンクリート部分の体積を求めると、次のとおり0.022m3(22L)となります。

1.1×0.75×0.03=0.022m3

これから材料(セメント、砂、砕石)の配合量を求めます(均しコンクリートのようなもので適当で良いのですが、手持ちの材料で足りるかを確認するため)。

  • セメント:7kg
  • 砂:16kg
  • 砕石:22kg

※ 体積比率で1:3:4程度

算出根拠はネットで見掛けた次の配合設計(レミコン屋さん)です。

設計強度21N、1m3当たり

  • セメント:320kg
  • 砂:720kg
  • 砕石:1,040kg

それでは、施工にかかります。
まずは型枠の材料から。
廃材の合板を幅60mmで切って型枠とします。

型枠を固定する杭は、以前、井桁形照明を作るに使った角材の余り(100年以上前の古材)を用いています。

地面を40mm程度掘って、型枠を設置します。
たかが40mmですが、100年以上、土間(粘土)のところなのでカチカチに固結していて一仕事(配管時にさらに深く掘ることになりますが、先が思いやられます・・・)。

型枠がコンクリートを均す際の定規(型枠の天端=基礎の天端)にもなりますので、位置と高さを正確に出します。

型枠ができれば、30mm程度の厚さで砕石を敷きます。

砕石と書きましたが、実際には、昨年に井戸ポンプを設置した際に発生したものを再利用しています(自家製RC-40!?)。

先に求めた配合量でコンクリートを練り、型枠内に打設します。

養生後(1週間後)に型枠を外し、ボイラー基礎の完成です。

この基礎の位置を基準として、今後、配管やボイラーの設置を行っていくことになります。

<続きます>

竹ボイラーの導入(8)井戸配管からの取り出し

前回、ボイラーの基礎を設置しました。

早速、ボイラー本体を据え付けたいところですが、基礎に隣接してパイプ(ボイラーの出入)を敷設する計画のため(下図参照)、ボイラーがあると配管作業時の支障になってしまいます。


(横断図)

そこで、ボイラーの据え付けに先行してパイプを敷設することにします。
パイプの敷設は上流側から施工するものとし、まずは既設管からの取り出し(下図で水色太線)です。

ボイラーの水源として井戸水を使うため、井戸ポンプから出る給水管の途中で分岐させて取り出すことになります。
分岐箇所は上図のとおりボイラー横に敷設する給水管を伸ばした交点とします。

井戸ポンプ及び配管の現状です。

この既設管を切断して分岐させるため、ポンプを一旦止めてポンプ及びパイプ内の水を抜きます(ポンプの吐出側にバルブが設置してあるため、このバルブを閉めるだけでも作業できなくはありません)。

上写真で水色線のとおり分岐させ、ボイラー(及び主屋内の給水栓)へと配管することになります(分岐後すぐに地中埋設するため、上写真手前側の井戸吸込管にぶつかることはありません)。
また、ボイラーまでのパイプの種類は既設管(塩ビ管VPφ20)と同一とします(ボイラー周りやボイラー以降については別の管種を用いる予定)。

ポンプ及び既設管の一部を取り外します。

取り外しはポンプや砂取器のフランジ接合箇所で行なっています。
こうした取り外しができる継手(フランジ、ユニオン等)が設備の前後や適宜設置してあると、後の管理や手を加える場合に便利です(こうした継手がない場合はパイプを切断するしかありません)。

取り外した既設管の一部には砂取器(ポンプが砂を噛んでしまわないようにポンプ手前側に設置。ストレーナ)がありますので、この機会に掃除することにします。
昨年に設置して以来、初めての掃除です。

フィルターに汚れが付着にしているものの、砂はほとんど溜まっていません。

各部品を掃除。

掃除すると気持ち良いものです(^_^)

本題の配管ですが、ボイラー周りを除いて地中埋設しますので、配管区間を掘削します。

掘削幅は150mm(1枚目の図参照)。
深さは当初300mmにするつもりでしたが、長年土間だったところで土(粘土)がカチカチで大変なため250mmに変更・・・(上写真にも写っていますがツルハシを使用)。

なんとか掘削完了。

分岐箇所から塩ビ管(VPφ20)を配管し、既設のポンプや砂取器を元に戻します(フランジ接合箇所)。

新設した塩ビ管の先端にキャップ(仮設)を取り付け、ポンプを稼働させて水圧をかけます。
本来はパイプ内の空気を抜くため、キャップではなくバルブを取り付ける必要があるのだと思いますが、もう一方の分岐側の給水栓を開けて空気が抜けたことにします(あくまでも素人考えです)。

継手部分から漏水がないことを確認し、埋め戻します。
これで井戸の配管からボイラー側への取り出しができました。

<続きます>

竹ボイラーの導入(9)土間コン撤去とリサイクル

前回、既設の井戸配管からボイラー向けに給水管を取り出しました。

引き続き配管していきますが、倉庫(ボイラーの設置場所)と主屋との間については土間コンが打たれているため、ここにパイプを敷設するためには、まず土間コンを撤去する必要があります。

そこで土間コンを撤去することにしますが、配管後に土間コンを復旧することを考えると撤去範囲は最小限に抑えたいところです。
この区間にはパイプを4条(水、湯、暖房往路、暖房復路)敷設しますので、各パイプ(口径は15Aを想定、サヤ管でφ28mm程度)を芯々で50mm間隔で並列させるとして掘削断面を描くと下図のとおりになります。

上図より掘削幅が250mmとなりますので、その両側にカッターを入れます。
では、ディスクグラインダーにダイヤモンドカッターを装着して土間コンを切断します。

凄まじい粉塵が発生し、周囲が真っ白になってしまいました(ゴーグル&防塵マスク着用)。
土間コンの切断も最初はなかなか真っ直ぐに切ることができなかったのですが、慣れると私のような素人でもソコソコ綺麗に切れるようになるものです(定規等は使っていません)。

主屋側は手前で立ち上げて配管する計画ですので、カッターの位置は手前に控えてます。

土間コンを切断できましたので、いよいよハツリます。
先日のブログ記事のとおり、ハツリに用いる電動ハンマーはグリスの交換など事前にメンテナンスを行なっています。

メンテの甲斐もあって無事ハツリが完了。

土間コンは無筋で厚さは30mm程度でしたので、比較的容易にハツれました。
ただ、下写真の緑色点線箇所だけは厚さが150mm程度あって苦戦しました。

そう言えば以前は主屋の下屋が張り出していて、そこに風呂があったのですが、その壁(ブロック積み)の基礎コンのようです。
その風呂は、私が幼少時(昭和50年代)に地元の左官屋さんが作ったものですが、浴室にタイルを組み合わせて花の絵を描いてもらったことを覚えています。
その点、今のユニットバスは画一的で寂しいものです。

さて、コンクリートをハツって困るのがコンクリート殻の処分です。
砕石などとして再利用(自家製RC-40!?)できるように、なるべく細かくハツるようにしたのですが、粒径の大きさで分別すると下写真のようになりました。

このうちの「中」(粒径40mm以下)は、基礎の砕石やコンクリートの骨材として利用できそうです。
「大」については今のところ使い途を思いつきませんが、とりあえず仮置きしておくつもりです(当市の処分場では一輪車1杯程度であれば無料で引き取ってくれるのですが、自己責任として敷地内で再利用するつもりです)。

最も粒径の小さいものは土と混ざっていますので、網袋に入れ、しばらく雨にあてて土を流したうえ再利用しようと思っています。

<続きます>

竹ボイラーの導入(10)掘削と架橋ポリエチレン管

前回、パイプを地中埋設する箇所の土間コンをハツって撤去しました。

土間コンを撤去できましたので、パイプを敷設する深さまで地面を掘ることにします。
パイプは下図(断面図)のとおり敷設しますので、底が土間コンの天端より250mm下になるようにします。


(左:4条並列区間、右:ボイラー付近の2条並列×2区間)

4条並列区間は屋外で土が適度に湿っているため容易に掘れます。

続いてボイラー付近の2条並列区間ですが、こちらは屋内で土(粘性土)が乾いてカチカチのため大苦戦。

倉庫の基礎コンクリートの下は、横から鉄の棒で突きながらトンネル状に掘りました。

これでパイプを敷設できる状態になりました。
ここで、敷設するパイプの種類(管種)について簡単に触れておきたいと思います。
パイプには多種多様のものがありますが、DIYで馴染みが深いのは何と言っても塩ビ管です。
昨年、井戸ポンプを設置した際も塩ビ管(VP20A)を用いましたし、この井戸配管から先般、ボイラー向けの給水管として取り出したのも塩ビ管です。
塩ビ管は安価で施工も容易なため、今回も塩ビ管を使いたいところです。
しかし、塩ビ管は耐熱性で劣るため、ボイラーの配管としては使うには問題があるのです。
給湯に使うだけであれば(ミキシングバルブで温度の上限設定)、塩ビ管でも耐熱性のあるもの(HT管)を使えるのですが、今回は暖房用に温水を循環させることからHT管でも不十分です。


注:素人の私がまとめたもので、思い込みや誤りがある可能性「大」です。

耐熱性では塩ビ管などの樹脂製のものよりも金属管が優位になります。
実際、給湯用の配管に銅管を使うことは珍しくありません。
しかし、銅管は比較的高価であるだけでなく、今回のように地中埋設する場合には防食の検討を要することからハードルが高いです(ボイラー周りは銅管を使用します)。

そこで、耐熱性に優れ、かつ比較的安価なものとして浮上するのが架橋ポリエチレン管です。
架橋ポリエチレン管は現在、宅内配管で主流になっていることもあり、入手も容易です。
また、架橋ポリエチレン管は床暖房の熱交換器として使用されることもあり、耐熱性が期待できます。
このため、架橋ポリエチレン管を採用することにしますが、問題はDIYでの施工事例がネット上に皆無なこと。
訳のわからぬまま協会の設計(施工)要領を片手に作成したのが下図です。

設計のポイントは、架橋ポリエチレン管は可撓性を有する(ある程度曲がる)ため、基本的にエルボ(曲管)を使わず配管します(結果、途中に継手を設けないため、施工ミスによる漏水の防止に繋がります)。
このため、上図の配管ルートで方向を変えるところは円弧状の曲がりとしています(設計要領に基づき曲げ半径R=450mm)。

また、地中埋設箇所から立ち上げて土台を伏せ越しする箇所についても、下図のとおり緩やかな曲げ配管になるようにしています。

従って、今回の場合は架橋ポリエチレン管4本を敷設するだけで済み、それぞれの起終点に既設管やバルブを接続できるようにネジ式のアダプターを取り付けることになります。

<続きます>

竹ボイラーの導入(11)架橋ポリエチレン管敷設

前回、パイプを地中埋設する区間の地面を掘りました。

また、この区間に敷設するパイプは耐熱性があり、かつ比較的安価なものとして架橋ポリエチレン管を使うことにしました。

パイプは4条(給水、給湯、暖房往路、暖房復路)を敷設し、それぞれに求められる耐熱性は異なりますので、例えば給水用のパイプのみ塩ビ管を使うこともできます。
しかし、管種によって管路(ルート)の線形が異なり(エルボを使う・使わない等)施工が複雑になることから、4条全てを架橋ポリエチレン管で統一することにしています。

架橋ポリエリレン管の口径には16mm、13mm、10mm(いずれも呼び径「A」)がありますが、メーカーのカタログ等には一般住居で幹線に16A、支線に10Aを使っている事例(ヘッダーシステム)が紹介されていたりします。
給水栓(蛇口)ごとに使用水量を想定して水理計算をすると、上記の組み合わせが効率的(管路全体の圧力損失が小)になるのだと思います。
ただ、今回のように個人がDIYで小規模施工する場合には、複数の口径を使うと、どうしても材料に無駄が生じ、また単価も高くついてしまいます。
そこで、口径についても幹線・支線の区別なく13Aで統一することにします(我が家での水道の使用状況から感覚的に13Aで問題ないだろうという考えですが、あくまでも素人判断です)。
そして、口径13Aの架橋ポリエチレン管を1ロット(50m巻き)1万円弱で入手(m単価は約200円となります。m切り売りだと約300円)。

それでは架橋ポリエチレン管を敷設していきます。
まずは、井戸の配管から取り出した塩ビ管との接続部です。
下写真のとおり塩ビ管の末端(下写真で左側)に架橋ポリエリレン管接続用の継手(メスネジアダプターR1/2)を取り付けています。
また、その手前側にチーズ(T字管)を設け、ボイラー向けに分岐し、その末端にバルブ(ボール弁R1/2)を取り付けています。

上写真に図示するとおり、架橋ポリエチレン管との接続部は地中になります。
この接続用継手は本来、地中埋設されることは想定されていませんので、下図のとおり継手位置を一旦、地上に出すことも考えました。

しかし、4箇所の曲がり(90°)が生じ、その分、管路のロス(圧力損失)が大きくなってしまいます。
そこで、直線状に地中で接続することにし、継手は防食テープを巻いて養生することにしました。

先に組み立てものの一方に井戸配管(塩ビ管)を繋ぎ、その反対側に架橋ポリエチレン管を接続します。

架橋ポリエチレン管は土中にそのまま埋設できませんので、鞘管(電気配線用のCD管φ22mm)のなかに通しています。
また、上写真ではまだ継手部に防食テープを巻いていませんが、防食テープには塩ビの可塑剤が含まれていますので、架橋ポリエチレン管に直接触れることがないようにする必要があります(CD管に巻きつける)。
塩ビの可塑剤が架橋ポリエチレン管に悪影響(漏水に繋がる)を与えるらしく、架橋ポリエチレン管の設計要領にも、ビニールテープ(可塑剤を含む)を貼り付けた場合にはその部分を切り落としてから使用するようにとの注意事項が記載されています。

温水循環側の2条も敷設します。

架橋ポリエチレン管は可撓性(ある程度曲がる)がありますので、上写真のとおりエルボ(継手)を使わなくても曲げ配管を行うことができます(ただし、座屈防止のため口径13Aの場合、曲げ半径R=450mm以上を確保する必要があります)。

同様に4条並列区間も敷設します。

上写真の後方側で立ち上げ、宅内(床下)に配管することになります。
宅内については鞘管(CD管)の必要はありませんので、それに代わって被覆材(断熱材、上写真で桃色のもの)を施しています。
ちなみに被覆材は本来、水(水色)と湯(桃色)で色分けするのですが、1ロットで購入したため、全て桃色になっています・・・。

地中から立ち上げて宅内へ引き込みする箇所は下図のとおり配管します。

土間コン上に転がして床下点検口まで配管(延長1m弱)することになりますが、床下が低いため潜って作業することができません。
かと言ってパイプが宙ぶらりん状態では揺れが生じてしまいますので、何らかの固定具が必要となります。

固定具としては木材(角材)が扱いやすいですが、床下で、かつ水を扱う(漏れや結露はないはずですが)ことから金属製のほうが良いように感じます。
金属性だとアルミ製のアングル(2,000円程度)あたりになるのでしょうが、これに費用をかけるのもどうかという言うことで思いついたのが、昨年、薪ストーブの炉壁の骨組みにも使用した軽天材(40mm×45mm×2.5m、約300円)です。
これを下写真のとおり加工して土間コンに固定することにします。

反対側は壁の胴縁にビス止めできるようにします。

この固定具に架橋ポリエチレン管(鞘管または被覆材)を結束バンドで固定します。

鞘管の端部からゴミや埃が混入しないように、被覆材との境界部に防食テープを巻いてあります。

これを、以前設けた壁貫通口から宅内側に差し込みます。

<続きます>

竹ボイラーの導入(12)水圧試験と埋め戻し

前回、架橋ポリエチレン管を敷設しました。

掘ったところを埋め戻しますが、その前に漏水がないことを水を張って(水圧をかけて)確認することにします。
漏水の可能性があるのは継手の箇所になりますが、継手があるのは下写真の箇所(塩ビ管と架橋ポリエチレン管との接続箇所)のみです。
架橋ポリエチレン管は役物(エルボ等)を使わずに曲げ配管ができることから、施工ミスによる漏水の可能性が少なくなりますので、案外、私のような素人向けの管種なのかもしれません。

この継手があるのは4条ある配管のうち給水用のものになりますが、これを敷設する際、水を張れるように端末に栓を取り付けてあります。

ポンプ吐出側にあるバルブを開き、パイプ内に水を張るとともに水圧(0.25MPa)をかけます。

継手部を含め漏水は見受けられません。
また、水を張った後、ポンプが再起動しないことも確認します(漏水している場合、パイプ内の圧力が徐々に低下してポンプの再起動に至ります)。

漏水がないことを確認できましたので、埋め戻していきます。
まずは上流側の2条並列区間。

ボイラーへの接続部を埋め戻す際には架橋ポリエチレン管の施工要領に基づき曲げ半径がR=150mm以上になるようにして立ち上げています。
また、施工要領では立ち上げ部の手前500mm以内には曲げ配管を設けてはいけないとされています。
埋め戻し時に土や埃が架橋ポリエチレン管や鞘管に入ってしまわないように端末にはビニール袋を被せて養生してあります(架橋ポリエチレン管のアダプターも取り付けてあります)。

続いて4条並列区間を埋め戻します。

地中から立ち上げ、土台を伏せす箇所は緩やかな曲げ配管になるようにします。

埋め戻しによりパイプ(地中埋設部)の位置が固定されましたので、前回に作成した固定具を胴縁にビス止めします。

反対側(宅内側)はコンクリートビスを使って土間コンに固定します。

この床下配管部の図と写真です。

これで宅内の引き込み箇所(床下点検口)まで架橋ポリエチレン管を敷設できました。

<続きます>

竹ボイラーの導入(13)ボイラー本体据付と土間コン復旧

前回で地中埋設区間の配管(架橋ポリエチレン管)ができました。

これで、以前作ったボイラー基礎に本体を据え付けることができます。
ボイラー本体(ATO ウッドボイラー)は夏から倉庫内に置いた状態になっていますので、横移動させるだけです。
とは言え、ボイラーの(乾燥)重量は80kgありますので、下に敷いたバタ角を交互に移動させつつ所定位置に据え付けます。

重量物と言えば薪ストーブ(モキ製作所MD80Ⅱ)の重さが70kgでしたが、このレベルを超えると非力の私にとっては独力での移設は無理っぽいです。

当たり前とは言え、基礎の大きさがボイラーにピッタリ合っていてホッとします。

前回、地中埋設区間を埋め戻しましたが、その後、雨にも当たって落ち着いた感じになりましたので、土間コンを復旧することにします(ブログの掲載日とは異なり、実際には埋め戻してから1週間後の週末)。

コンクリートの基礎として砕石を敷き均しますが、この砕石には土間コンをハツったときに生じたもの(下写真、自家製RC-40!?)を再利用します。

自家製RC-40では少し粒度が大きいように感じるため、砂利を少し加えます。

コンクリート(2.44m×0.3m×3cm=22L)を手練りして打設します。
コンクリートの配合は、ボイラーの基礎を設置したときと同じです。
もちろん、骨材には先の自家製RC-40を混入しています。

宅内への立ち上げ部はパイプ(鞘管)があって手間取りますが、無事完了。

<続きます>