融雪システム
ミシガン州ホランドの暖房付き歩道
アイスランド、レイキャビクの路上に地熱融雪システムを設置します。

融雪システムは、自転車道、歩道、パティオ、車道、あるいはより経済的な方法として、例えば私道の幅2フィート（0.61メートル）のタイヤ跡や歩道の中央部3フィート（0.91メートル）など、一部エリアのみの積雪を防ぎます。また、降雪の多い気候では、私道やパティオ全体を雪のない状態に保つためにも使用されます。この「融雪」システムは、嵐の際に安全性を向上させ、雪かき、除雪、凍結防止塩や砂利の散布といった冬季メンテナンスの労力を削減するように設計されています。融雪システムは、塩やその他の凍結防止剤の使用や冬季作業車両による物理的な損傷を排除することで、コンクリート、アスファルト、または舗装材下の寿命を延ばすことができます。多くのシステムは完全に自動化されており、水平面を雪や氷のない状態に保つために人為的な介入を必要としません。

システムは、熱源に基づいて大きく3つのタイプに分けられます。電気抵抗熱、従来のボイラー（または炉）、そして地熱を流体として利用するハイドロニック方式です。電気融雪システムは、可動部品が少なく腐食性物質もないため、ハイドロニック方式よりもメンテナンスの手間が少ないと言えます。しかし、電気融雪システムは運用コストがはるかに高くなる傾向があります。

新しい融雪システムのほとんどは、自動起動装置と連動して動作します。この装置は、降雨や氷点下の温度を感知するとシステムを起動し、氷点下を超えるとシステムを停止します。これらの装置により、システムは必要な期間のみ作動し、エネルギーの無駄を削減します。自動融雪制御装置と併用することで、スラブ/表面が十分な融雪温度に達した時点でシステムを一時的に停止させる高リミットサーモスタットを設置することで、効率がさらに向上します。一部の建築基準法では、エネルギーの無駄を防ぐために高リミットサーモスタットの設置が義務付けられています。環境への影響は、使用するエネルギー源によって異なります。

電気融雪システム

電気融雪システムは、加熱ケーブル、制御ユニット、および起動装置の 3 つの基本コンポーネントで構成されています。

ヒーターケーブルは過酷な環境にも耐えられるよう設​​計されており、屋外での使用に適しています。ケーブルは米国認定試験機関（Nationally Certified Testing Laboratory）によるUL規格の認証を受けており、多くのケーブルは保護コーティングや絶縁材を施した単線または二線導体で構成されています。多くのケーブルの定格温度は105℃（221°F）で、1フィートあたり6～50ワットの電力を出力します。面積あたりの電力は、発熱体の間隔によって決まります。

制御ユニットは通常、壁掛け式の制御盤で、NEMA規格の筐体に取り付けられます。制御ユニットは、ライン端子台、負荷端子台、リレー、起動端子、変圧器、監視電子機器など、技術によって異なります。

融雪システムの新しい溝入れ技術。

近年、アスファルト路面の融雪対策として新たな技術[ 1 ] [ 2 ]が開発されました。アスファルト舗装は世界で最も一般的な舗装形態ですが、このインフラにおいて融雪と路面凍結防止のための有効な加熱ソリューションは未だ確立されていません。この革新的な技術は、適切な加熱ソリューションとして電気リボン技術を活用しています。リボンヒーターを一般的な舗装工程に実用的に導入し、通常の舗装作業への影響を最小限に抑え、かつ広範囲への展開も可能な新しい方法が提案されました。提唱されたアイデアは、アスファルトコンクリート層を舗装・締固めした後、次のアスファルトコンクリート層を舗装・締固めする前にリボンヒーターを配置するというものでした。この観点から、各リボンを包み込むための浅い溝をアスファルトに形成する特殊な溝入れ機が考案されました。これにより、システムの耐久性が保証され、すべてのリボンはトラック、舗装機械、大型ローラーの操縦から保護されます。その後、この工法は、アスファルトコンクリートリフト間にリボンを設置することを含む、実規模の加熱道路建設において実証されました。この目的のため、保護リボンの溝は、専用フライス盤を用いて加工されました。

雪のない場所に設置されたシステム（ドイツ、ブランデンブルク州）

水暖房式融雪システム

ハイドロニックシステムの加熱要素は、柔軟なポリマーまたは合成ゴムで作られた閉ループチューブまたはモジュラーサーマパネルシステムで、温水とプロピレングリコール（不凍液）の混合液を循環させます。この混合液は16℃（61°F）から60℃（140°F）に加熱され、周囲のコンクリート／アスファルト／コンクリート舗装材を温め、雪や氷を溶かします。ハイドロニック融雪システムの機械システム技術は、放射暖房システムと同じ技術に基づいています。

チューブ式温水暖房システムを成功させる上で最も重要なのは、適切なチューブ間隔とレイアウトです。熱を均等に分散させるため、チューブは螺旋状または蛇行状に敷設することをお勧めします。間隔の仕様はメーカーによって異なります。雪解けを速くするには、チューブ間隔を狭くする必要があります。一般的な間隔は6～8インチです。もう一つの重要な要素は、スラブの下に敷く断熱材の量です。

コンクリートスラブに埋め込まれた温水配管は、コンクリートの加熱パターンに不均一性を生み出し、コンクリートスラブ内部に不均一な応力を発生させます。非常に冷たいスラブに高温の流体が流入すると、応力亀裂が発生し、コンクリート表面が剥離する可能性があります。温水配管の間隔を狭くし、温度上昇をゆっくりと制御することで、温水配管システムの悪影響を軽減できます。もう一つの方法は、冬季を通してスラブの温度を氷点以上に維持することです。

チューブベースのシステムの代わりに、断熱済みのHDPE製モジュラー式熱交換パネルユニットがあります。HDPE製モジュラーパネルは、台座設置型舗装材（通常は屋上設置に使用）に、中心間隔23.5インチ～26インチのモジュラーグリッドレイアウトで取り付けられます。また、地上設置型、現場打ちコンクリート製、高床式デッキ設置型など、あらゆるタイプの舗装材、木材、またはPVC製デッキ材にも使用できます。

スノーレステクノロジー、DTU大学、コペンハーゲン、デンマーク

電気融雪システムと同様に、温水融雪システムは、基礎表層材（砂）の中または下に設置できます。チューブまたはサーマパネルの設置を開始する前に、ICPI（国際コンクリート舗装協会）または舗装メーカーのガイドラインに適合する適切な路盤材で路盤を十分に締め固めてください。不均一な沈下はシステムを損傷し、構造的に脆弱な舗装となる可能性があります。チューブは、ケーブルタイで再メッシュ、鉄筋に固定するか、スラブ下の断熱材にステープルで固定することができます。断熱モジュール式サーマパネルシステムは、再メッシュや鉄​​筋を必要とせず、締め固められた下層基盤上に事前に接続された列で配置されます。モジュラー式サーマパネルシステムをコンクリートスラブの下に設置する場合は、コンクリートモノリス内の再メッシュまたは鉄筋が必要になる場合があります。

温水暖房管は固い岩盤の上に直接設置しないでください。そうすると、加熱管から地中に熱が伝導してしまいます。断熱モジュール式サーマパネルシステムは、岩盤または構造用コンクリート基礎の上に直接設置できます。

ほとんどの舗装材メーカーの保証およびICPI（国際コンクリート舗装材協会）の仕様に準拠するには、舗装材の敷砂は最大1インチまでとし、1.5インチを超えてはなりません。これは、チューブと鉄筋をベースにしたシステムでは通常1.5インチ以上の敷砂が必要となるため、問題となる可能性があります。敷砂が多すぎると、舗装材が時間の経過とともに沈下する原因となります。敷砂とジョイントに使用する砂は、粘土、土、異物を含まない清浄なコンクリート砂を使用し、ASTM C-33に準拠している必要があります。

モジュール式の流体伝熱パネルシステムは、チューブベースのシステムで必要とされる間隔とは異なり、舗装材またはコンクリート面全体と完全かつ均一な熱交換を実現します。全面を覆うことで低温の流体を使用できるため、運用コストが削減され、舗装構造への熱影響が軽減され、コンクリート表面の劣化が軽減されます。また、表面温度が上昇し、冷却が速くなります。

モジュール式融雪システムは、暖かい日に舗装面から太陽熱エネルギーを収集し、プールや家庭用・産業用暖房に利用することもできます。また、特にプール周辺や台座式屋上テラスなどの舗装面を冷却するためにも活用できます。これらのテラスは、舗装材が建物から切り離されているため非常に高温になり、太陽電池のような役割を果たします。その結果、近隣地域の ヒートアイランド現象が悪化します。

運用コスト

運用コストは地域、使用するエネルギー源（電気、ガス、プロパンなど）、および関連コストによって異なります。米国暖房冷凍空調学会（ASRHE）は、満足のいく結果を達成し、システムの過剰な規模化や過剰設計によるエネルギー消費を最小限に抑えるための基準を定めています。システムは通常、ASHRAEの地域別ガイドラインに基づき、1平方フィート当たり70～170 BTU /時の発電量で設計されています。表面の雪が溶けるまでの時間は、嵐やシステムの想定発電量によって異なります。

起動装置

融雪用途には様々な起動装置が存在します。中には、システムを起動して指定時間作動させるシンプルな手動タイマー式のものもあれば、温度と湿度、あるいは温度条件のみを感知して融雪システムを自動的に起動するものもあります。自動起動装置は、空中設置型、舗装面設置型、側溝設置型などがあります。ハイエンドの起動装置は、温度トリガーポイントの調整、停止遅延サイクルの調整、そしてアップグレード可能なリモート起動機能を備えています。この起動装置により、融雪システムは100%自動化されます。

自己制御型トレース加熱ケーブルは、供給される熱量を自動的に制御し、設定温度以下の部品だけが加熱されるようにします。

これらのアクティベーターを効果的に使用するには、センサーの設置場所を慎重に選ぶことが重要です。アクティベーター用水分センサーは、吹雪による水分を効果的に収集できる場所、かつ雪や氷のない場所に比較的近い場所に設置する必要があります。温度センサーは、融雪システムが反応する表面と同じ温度条件を感知するために屋外に設置します。手動タイマーやスイッチなどのアクティベーターは、設置場所の都合の良い場所に設置できます。

新規設備

融雪システムの設置は、歩道や道路の建設中に、システム設計に基づいてケーブルやチューブの間隔、またはモジュラーサーマパネル列のレイアウトを調整しながら行われます。

新規コンクリート施工の場合、電熱ケーブルを覆う下地は最低3インチ、最大4インチの厚さが必要です。コンクリート混合物には鋭利な石が含まれていてはなりません。ケーブルを損傷する恐れがあります。電熱ケーブルを通電する前に、コンクリートが30日間硬化するのを待つ必要があります。そのため、設置時期は夏季が最適です。台座設置型舗装材と電熱ケーブルシステムを併用することは現実的ではありません。

チューブシステムでは通常、チューブが構造補強材に取り付けられ、その後、支保工またはスタンドオフを用いてコンクリートスラブ内で整列されます。チューブベースのシステムをセグメント型舗装材や台座設置型舗装材と併用することは現実的ではありません。現在、台座型、プラットフォーム型、または地上設置型舗装材に使用できる市販の温水暖房システムは、モジュラーサーマパネル型システムのみです。

アスファルト下へのシステム設置仕様はメーカーによって異なります。ケーブルは基礎面（通常は砂地）に敷設し、厚さ1.3cmの砂で覆います。その後、アスファルトを手作業でシャベルで敷き詰め、ヒーティングケーブルと基礎面の上に敷きます。

アスファルトの下に温水配管またはサーマパネル システムを設置する場合は、メーカーの仕様に適合した砂のバリアを配管またはサーマパネルの上に置き、プラスチックが溶けないように冷水をシステム内に送り込む必要があります。

ケーブルやチューブの下に断熱材を設置することをお勧めしますが、必須ではありません。1インチ厚の硬質断熱材をベース面の下に設置することも、ベース面の上に敷設し、その上にヒーターケーブルを固定することもできます。

アスファルトを2層敷設する場合もあります。この場合は、まずアスファルト（厚さ1インチ）のベース層を敷設します。次に、ベース層の表面にヒーティングケーブルを設置し、固定します。ヒーティングケーブルの設置後、ヒーティングケーブルと1層目のアスファルトの上に2層目のアスファルトを敷設し、ヒーティングケーブルをスラブ内に埋め込みます。

レンガ舗装の下に融雪システムを設置するには、基礎面に1/2インチの砂を敷き、その上にヒーターケーブルを敷きます。その後、ヒーターケーブルを1/2インチの砂で覆い、舗装材を通常通り砂の上に設置します。温水暖房システムを使用する場合は、サーマパネルユニットの上に最大1インチの厚さの砂を敷きます。チューブ舗装は、大量の砂が必要となるため、セグメント舗装には推奨されません。

改修設備

電気システムでは、アスファルトまたはコンクリートに深さ 1 1⁄4 ～ 1 1⁄2インチ、幅1/4 ～ 3/8 インチの溝を切り、ケーブルを挿入して、バッキングロッドと溝の表面の 特殊なコーキング剤またはシーラントで溝を密閉することで、後付け設置が可能です。

消費者向けポータブル加熱スノーマット

ここ数年で、加熱式融雪マットが一般消費者向けに販売されるようになりました。これらは防水コンセントに差し込み、歩道、車道、階段、車椅子用スロープ、荷積み場などに敷くことができます。[ 3 ]

これらのヒーターマットは、滑り止めゴムの2層と中間の発熱体で構成されており、雪や氷を数時間から数分で溶かします（熱レベルと積雪量によって異なります）。マットは、オプションのインラインサーモスタットにより、設定温度以下で作動します。

注目すべきインスタレーション

参照

参考文献

ウィキメディア・コモンズには、融雪システムに関連するメディアがあります。
  1. ^ 「スノーレステクノロジー」。スノーレス。
  2. ^ Levenberg, Eyal; Adam, Quentin (2021). 「リボン技術に基づく電気加熱アスファルト道路の建設」 . Journal of the Transportation Research Board . 2675 (9): 12. doi : 10.1177/03611981211004175 . S2CID 233614296 . 
  3. ^ 「ヒーター付きフロアマット」HeatTrak . 2016年10月1日閲覧。
  4. ^ 「Maxima Hospital」 . SnowLessRoads . 2022年4月28日閲覧。
  5. ^ 「トラック積み込みドック」 . SnowLessRoads . 2022年4月28日閲覧。
  6. ^ 「欧州の高速道路の凍結防止のための路面下暖房システム｜研究とイノベーション」 ec.europa.eu 2019年1月30日 2022年4月28日閲覧。
  7. ^ 「Central Artery Project 発表」 2006年8月8日。
  8. ^ 「地熱 - アイスランドのウェブ上」 。 2016年7月24日閲覧。
  9. ^ 「輻射暖房付き歩道」 2008年6月19日. 2016年7月24日閲覧。
  10. ^ 「オスロ、ノルウェー：暖房付き歩道の向こう側」 2012年3月15日. 2016年7月24日閲覧。
  11. ^ 「ストックフォト/画像: 暖房付き歩道 - オスロ、ノルウェー」2016年7月24日閲覧。
  12. ^ 「ミシガン州ホランドの暖房付き歩道は『インテリジェントなインフラ』か？」2016年7月24日閲覧。
  13. ^ 「マリオン通りの歩道がオークパークの高額な費用で熱くなる」 2013年1月22日。 2016年7月24日閲覧。
  14. ^ 「将来、暖房付き歩道は？」 CTVニュース。 2013年12月17日閲覧。
  15. ^ 「ランプ暖房修理 - リーサイド電気ランプ暖房修理 - トロント」2016年7月24日閲覧。
  16. ^ 「Pulse Rapid Transit- Arlington Heights」 . 2024年1月20日閲覧。
  • ウッドソン、R. ドッジ著『床暖房の放射』ニューヨーク：マグロウヒル、1999年頃。
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