床暖房の熱が発生する仕組みとは？温水式と電気式の違いも解説！

熱の伝わり方には、「伝導」「ふく射」「対流」の3つがあり、床暖房は3つのうちの伝導熱とふく射熱の仕組みを利用している。例えば、床暖房の触れたところが暖かいのは伝導熱によるものであり、床暖房で部屋全体が暖まるのはふく射熱によるものだ。ただし、部屋全体がどの程度まで暖まるかは、気密性や断熱性にも左右される。3つの熱の伝わり方について細かく見ていこう。

伝導、または熱伝導とは、物質と物質の接触により熱が伝わる仕組み。触ると熱い、触ると冷たい感覚も、熱伝導によるものである。特徴としては、暖かい方から冷たい方へと熱が移動する。床が冷たくて足元が冷えるのも、床と接触している足から熱が移動してしまうからだ。床暖房によって、触れている部分は暖かく、さらに床から体温を奪われにくくなるため、寒さを感じにくくなる。

ふく射とは、物質から電磁波として熱が放射され、離れたところに熱が伝わること。ふく射は空気などの熱を伝える媒体がなくても熱が伝わる特徴がある。例えば、日差しが暖かいと感じるのもふく射によるものだ。太陽の熱が電磁波として放射されて、地表を暖め、さらに大気も暖めている。床暖房が部屋全体を暖められるのも、床からの熱が放射されて空気を暖めているからである。床の温度が高温でなくても室温より高ければ熱が移動していくため、部屋も暖まる仕組みになっている。ほかの暖房器具でいえば、こたつもふく射による暖かさだ。

対流は、気体または液体が動くことで、その流れにのって熱が移動すること。温かい空気は上にたまり、冷たい空気が下にたまる性質は対流によるものだ。また、お風呂の湯面は熱いのに、底が冷たいと感じたことはないだろうか。それもまた対流によって起こる現象だ。エアコンの冷暖房は、この対流を利用して室内を暖めている。

温水式床暖房とは、床暖房専用の給湯機で沸かした温水を床下のパイプに循環させ、その熱を利用して床を暖める仕組みになっている。お湯が循環しているため、床の温度にムラが出にくいのが特徴だ。お湯を沸かすためのエネルギー源には、ガス・灯油・電気（エネファーム）・ヒートポンプがある。

温水式床暖房の熱源として一般的なガス。ランニングコストとしてガス代がかかるが、エコジョーズなどを利用することで抑えられる。エコジョーズとは、少ないガスで効率よくお湯を沸かすことが可能な給湯器のこと。排気熱を再利用しているため、給湯熱効率が上がり、ガス使用量が少なくて済む仕組みになっている。つまり節約につながるうえ、環境にも優しいのがメリットだ。大阪ガスなどのガス会社や、リンナイ、ノーリツなどの給湯機を製造しているメーカーで取り扱っている。

灯油を熱源とした温水式床暖房は、灯油の原価によって左右されるが、ランニングコストが比較的リーズナブルな傾向にある。ただし、灯油ボイラーによる燃焼のにおいや音が発生すること、給油の手間がかかるのが特徴だ。

電気でお湯を沸かす、エネファームを利用した床暖房も増えている。エネファームは電気を作り出す際の熱でお湯を沸かすため、省エネかつランニングコストの節約にもつながる。

ヒートポンプは大気の熱を再利用する仕組みだ。電気代が安くなる深夜に電力を使用してお湯を沸かすエコキュートを利用することで、ランニングコストを抑えることも可能である。オール電化の住宅には、ヒートポンプ式がおすすめとされている。

電気式床暖房は、床下に電熱線を張り巡らせ、電気で暖める仕組みになっている。電熱線の結合部分が暖まらないため、場所によって温度にムラが出やすい特徴がある。メリットは、構造が複雑な温水式床暖房よりも設置費用が安い場合が多いことだ。ただし、一般的には温水式床暖房よりもランニングコストがかかる傾向がある。さらに電気式床暖房は、蓄熱式・PTCヒーター式・電熱線ヒーター式の3種類に細分化される。

蓄熱式は、比較的電力の安い深夜電力で熱を蓄え、日中に利用する仕組み。月々の電気代を抑えられるのがメリットといえる。

日差しなどで床の温度に偏りが出る場合もあるが、PTCヒーター式なら熱源が温度を感知して自動で調節してくれる。温度を一定に保つことができるうえ、すでに温度の高い部分は発熱量を抑えることができるため、省エネにも効果的だ。

電熱線ヒーター式は、電熱線の貼られたパネルを敷くだけのシンプルな構造。設置費用が比較的安く済むため、初期費用は抑えられる。しかし、深夜電力などではなく電源を入れる時点の電気を使用する仕組みのため、ランニングコストが高くなりやすい傾向にある。そのため部屋の一部分に敷くなど、限られた場所に適しているとされている。