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サイエンス

寒冷地でもヒートポンプの効率は化石燃料暖房より優れている、オックスフォード大学 56

ストーリー by nagazou
認知 部門より
電気事業連合会に掲載された記事によると、英国のオックスフォード大学とシンクタンクRegulatory Assistance Project(RAP)が行った研究では、寒冷地域においてもヒートポンプの効率は化石燃料よりも優れた性能を持つことが明らかになったという。この研究は、氷点下の気温条件下でのヒートポンプの性能に焦点を当てたもので、米国、アジア、欧州など7カ国の実地調査データを分析している(電気事業連合会)。

研究の結果、通常のヒートポンプは0℃以下の気温でも、石油やガスの暖房システムに比べて約2~3倍の性能係数を持ち、特に寒冷地用に設計された空気熱源ヒートポンプの場合、-30℃で約1.5~2倍の平均性能係数(1単位のエネルギーをどれだけ使用可能な熱に変換するか)を示したという。
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  • by Anonymous Coward on 2023年09月25日 15時58分 (#4534821)

    ヒートポンプは寒冷地でもCOP値が2~3だという話かな?
    ただ電気と灯油ではエネルギー単価が2-3倍は違うので、COP2~3でやっと料金的にトントンという計算になる罠。

    https://standard-project.net/energy/statistics/household-energy-consum... [standard-project.net]
    にある参考値だと、
    電気(単価/GJ)7,800円
    灯油(単価/GJ)2,500円
    くらい。

    •  このタイトル、全く同感。

       あと日本の電気契約だと、使用量が増えると単価が高くなっていくので、暖房器としては石油ファンヒーターの方が経済的に良いと思いますね(特に北東北なんか今ではオール電化は地獄への特急列車・・・)。
       あと石油給湯器は小さいので、室内に置けます。
       お風呂のお湯を沸かすと、その熱で脱衣所をある程度温めたりできるから、便利かと。
       一方、エコキュートはタンクが大ききいので、一般的に外置きします。
       風向きによって寒風が吹きつけたりすると、タンク内の配管が凍ってお湯が出なくなります。
       

      親コメント
      • by Anonymous Coward

        まぁ、日本の家庭向け電気代の高さは海外とは事情が違うからね。
        暖房もイメージ先行でデ◯ンギとか買ったら即死するし。(ってかあれ売ってる方もいい加減問題だと思うんだけど…)

        • by Anonymous Coward

          別に偽ってるわけじゃないから・・・
          携帯の契約並みにこっそり※が沢山あるだけで・・・

    • by Anonymous Coward

      燃焼エネルギーを電気に変換して稼働するならそら効率悪いよな。
      つまり電力会社を通さず給油したら自家発電して稼働するエアコンを作るのが一番安いな!

      • by Anonymous Coward

        都市ガスエンジン・灯油ディーゼルエンジン直接駆動ヒートポンプエアコン暖房で、エンジン排熱をエバポレーターの解凍用熱に使うのが、寒冷地でランニングコストがかなり安そう。

    • by Anonymous Coward

      というような計算をするためのネタ情報を提供してくれたということでいいんじゃないかな。

  • by Anonymous Coward on 2023年09月25日 15時55分 (#4534818)

    -30度だと結露しないからヒートポンプシステムの運転効率はかなり良い。
    ただし、この実験の前提条件や測定方法が不明なので結論は疑問。
    室温20℃まで上げるとして、石油やガスの暖房システムよりも
    性能が良いというのはかなり特殊な条件のような気がする。

    • by Anonymous Coward

      換気での熱損失を含むとヒートポンプのほうが効率いいのでは

  • by Anonymous Coward on 2023年09月25日 16時38分 (#4534839)

    あまり寒すぎると霜取り運転しないからそりゃ効率いいよな
    5℃くらいの時が霜取りしまくっててなかなか温まらない

    • by Anonymous Coward

      霜取のとき温まらないから、設定温度を異常に上げたり故障したとか文句言われるんですよねぇ

      • by Anonymous Coward

        最近のエアコンは喋るから、霜取り運転中です、と言えばいいと思う。

  • by Anonymous Coward on 2023年09月25日 17時57分 (#4534895)

    エアコンの仕組みは熱の移動になるため
    部屋を暖めようとすると室外機が異様に冷却される。
    そのため空気中の水分が室外機にフィンに触れた瞬間に凍結する現象により
    雪だるま状態で運転ができなくなる。

    寒冷地仕様では霜取りすることが可能だが
    設置した場所によっては雪に埋まって動かないなど普通に起こる
    所詮エアコンはそういうのには弱い。

  • by hgsdrk (13085) on 2023年09月25日 17時58分 (#4534897)

    気象条件的に熱交換器の効率が悪い場合、化石燃料の直燃やしと比べて、同じ熱量を得るために、より出力が大きな熱交換器を用意する必要があって、
    その(熱交換器という超高額な)設備コストって、化石燃料の直燃やしと比べてどうなの?という話につきます。

    クーラーなら、40度の外気を25度に、15度熱交換すりゃ済むけど、
    暖房だと、-10度の外気を25度に、35度も熱交換しなきゃならないので、めっちゃ出力高い熱交換器を用意しないといけない。しかも熱交換効率が著しく劣化する地域で。

  • by Anonymous Coward on 2023年09月25日 19時41分 (#4534964)

    机上計算だけじゃなく、実環境でのテストも必要

  • by Anonymous Coward on 2023年09月25日 15時57分 (#4534819)

    石油ファンヒーターよりエアコンの方が暖房費安いよ、と言っても、
    高齢の親に理解してもらえない。
    直接油を燃やす方が効率がいいと思い込んでる。

    • by Anonymous Coward on 2023年09月25日 17時42分 (#4534883)

      軽くググってみたけど、計算上ではエアコンに軍配があがるものの、実際の稼働で比較するとコストの差はあまり出ないそうで。

      親コメント
    • 「北海道でも新築の家はたいていエアコンで、石油ストーブなんかでは暖房してない」って聞いたけどこういう理由があったのか

      • by Anonymous Coward

        あまり使わないにしても石油ストーブ自体は設置してるんですかね?
        原発稼働してないせいで余裕のない電気に100%依存は危険に思えますが。

      • by Anonymous Coward

        寒い日のストーブの暴力的な熱線はやっぱり気持ち良いよ。

      • by Anonymous Coward

        北海道って言っても、松前みたいに温暖な所もあれば、幌加内みたいに豪雪極寒の所もあるから一概には言えない気がする。

        • by Anonymous Coward

          スラドで松前や幌加内の名を聞くとは…
          北海道ほんとに広いし、日本海、太平洋側でもぜんぜん違うし、一概には言えないね

      • by Anonymous Coward

        「新築の家はたいていエアコン」

        ほんとに?
        床暖と組み合わせたやつかなぁ・・・。まだまだ石油が主流だと思ってたけど。

        エアコンはむらなく全体を暖めるので、北海道の冬とは相性が悪いと思う。
        体冷えて帰ってきたときに取り敢えず温まりたいし。
        室外機は雪で埋まるとエラー出て動かなくなるし。

        全室パネルヒーター+エアコンにしたけど、結局後付で石油ストーブも買っちゃったな。

    • by Anonymous Coward

      エアコンって足元があったかくなるまで時間かかるし
      その分、暖房費かかりそうだけど、どうなんだろう
      俺は、足元があったかくなればいいので、小型の
      セラミックファンヒーターか、都市ガスファンヒーター
      を弱で使ってるけど

      • by Anonymous Coward

        セラミックファンヒーターは電気代やばいよ

        • by Anonymous Coward

          個人的に一番高かった電化製品はオイルヒーターだったな。
          寒く無い程度に暖めてタイマーまで駆使していたのに電気代が5万まで行った。

          • by Anonymous Coward

            室外機はエアコンみたいなヒートポンプ、室内はオイルヒーター、みたいなの作れないのかな、とたまに思ったりする。

            古い施設で、冷媒(水?)を循環させてるようなのをたまに見かけるけど。

            # 暖房でも冷媒

            • by Anonymous Coward

              冷水(冬は温水)を循環させる空調は今どきでもありますよ。
              ある程度大きいところはそうじゃないだろうか?

    • by Anonymous Coward

      この場合、性能と効率は別物の気がするね。
      エアコンのサイズによるけど、時間当たり発生する熱量は石油ファンヒータの方が大きいケースが多く性能は高い。
      エネルギー効率的にはエアコンだが、電気と灯油を比較するのも微妙な気がする。

      ##最近エアコンもかなり性能良くなってきたと思うけど、石油ストーブ派

    • by Anonymous Coward

      エアコン暖房は空気が乾燥しすぎてのどが痛い
      洗濯物を乾かすときはエアコン暖房がいいが

      • by Anonymous Coward

        下げるならともかく、湿度を上げたいなら花瓶に花でも生けとけばいいだけでしょ。急いでる時は花瓶→バケツ、花→新聞で量を稼げばあっという間に湿度は上がる。まあ、花や新聞じゃなくても毛管現象があって空中の表面積がそれなりにあれば何でもいいんだけど。

    • by Anonymous Coward

      エアコン暖房は、高気密高断熱住宅向けだとおもう

    • by Anonymous Coward

      石油ファンヒーターは遠赤外線も出てくるので、目の前にすると温かさがぜんぜん違う。
      吹き出し口がエアコンは上、石油ファンヒーターは下というのも影響してそう。

  • by Anonymous Coward on 2023年09月25日 16時00分 (#4534822)

    気体を圧縮すると熱くなり逆では冷えるという性質?を利用した熱移動システムなんですねー
    PC自作勢から見るとヒートパイプの親戚かなという名称ですが別物でした

    • by Anonymous Coward

      投入したエネルギー以上の熱を得られる、原理は分かっていても若干理解を拒否したくなるシステムですね
      これがあるから、エアコンとこたつ以外の電気暖房機器は効率悪いと思って使う気にならない(オイルヒーターとか特に)

      • by Anonymous Coward

        その昔、動力を使って外気から熱を汲み上げるカラクリだからヒートポンプと呼ぶんだよ、と言われて腑に落ちた思い出。

    • by Anonymous Coward

      そういやPCの冷却にヒートポンプって話聞かないな
      小さすぎて効率悪い?
      実は存在する?

      • by Anonymous Coward
        ペルチェ素子もヒートポンプの一種ですよ
      • by Anonymous Coward

        定期的にガス冷は売られてたり [impress.co.jp]するけど、結露の事を考えると周囲の空気よりも冷えない、空冷や液冷の方が色々楽。
        競技のオーバークロックだと液体窒素とか使った方が冷やせるし。

        データセンターとかヒートポンプで冷やした空気や液体でPCを冷やしてる訳だし、間接的にヒートポンプを使ってると思えば。

      • by Anonymous Coward

        CPUクーラーに使われるヒートパイプって、内部で作動液が蒸発したり液化したりしてるので、
        ヒートポンプみたいなものでは?

        動力源が温度差っていう、電気不要なヒートポンプ

        • ヒートパイプは、しょせんパイプなので温度の高いところから低いところへと輸送することしか出来ない。
          ヒートポンプはポンプなので、温度の低いところから高いところへと輸送することもできる。
          「熱を輸送する」という大きな括りでは同じだけど、さすがに「電気不要なヒートポンプ」は違うかと。

          親コメント
      • by Anonymous Coward

        無いわけじゃないが、PC程度だとスケールメリットが出ないから、キワモノを除けばHPC系サーバーやスパコン向けかな。
        既に効率が極まってきているエアコンを利用する方がいい。

        なお、建屋側にクーリングタワーや温・冷水管、圧縮空気配管など、ヒートポンプ用として使える配管設備がすでにある施設だと、スケールメリットの閾値が下がる。
        廃熱回収もしていたりするし。

        # でも建屋側に配管設備を設けると老朽化やメンテナンスが大変なので、エアコン(ほとんどの配管が規格品)が一番楽のような気がする

  • by Anonymous Coward on 2023年09月26日 4時03分 (#4535126)

    ヒートポンプの一番の問題は氷点下環境での霜による熱伝達率の悪化だけど、地中なら空気中よりも温暖なので霜が付きにくい。
    実際に地中熱ヒートポンプは運用コストが随分安くなるから効果は高い。

    問題は初期コストなので、技術革新に期待したいところ。
    特に基礎杭利用型地中熱ヒートポンプシステムは基礎杭工事のおまけぐらいのコストなのでどんどん普及して欲しい。
    東京都も太陽電池推進とかアホなこと言ってないで地中熱をやればヒートアイランドも抑制できて一石二鳥なのになぁ。

  • by Anonymous Coward on 2023年09月26日 10時30分 (#4535245)

    ヒートポンプは電気で冷媒を循環させて熱交換する仕組みだよね。
    その電気は化石燃料その他で作るものだけど、一度電気を作ってから消費したほうが、
    化石燃料その他を燃やした熱をそのまま使うより効率がいいっていう理解で合ってる?

    さすがに原子力ストープとか危なくて使えないだろうけど。
    つうか、安定運転に達するまで 2 ~ 3 日も待ってられない。

    • ヒートポンプ自体は、「運動エネルギーを元に熱移動させる」ものなので、
      電気である必然性はないです。
      電気で動くエアコンは多いですが、
      ガスで駆動するヒートポンプも、ガス会社が「ガスヒーポン」とか銘打って推してたりする。

      で、化石燃料その他を燃やした場合は、その熱量(エネルギー)分だけしか部屋は暖まらないけど、
      ヒートポンプの場合は、投入したエネルギー以上の熱移動ができるので、効率的って話。

      ただし、電気ヒートポンプの場合は「化石燃料を電気にする効率の悪さ」を考える必要はある。
      ざっくり、
      1ジュール分の化石燃料を燃やしても部屋は1ジュール分しか暖まらないのに対して、

      1ジュール分の化石燃料で発電すると0.45ジュールの電気エネルギーになり、
      末端の家庭に届く頃には送電ロスで0.4ジュールにまで目減りして、
      でもヒートポンプのCOPが3なら1.2ジュール分部屋を暖めることができる、
      という流れで、COP値が変換ロスより大きければ、化石燃料をそのまま燃やすより効率的になる。

      ガスヒーポンの場合は変換ロスがないので、
      COPが1より大きければ、ガスを直接燃やす暖房より効率的。

      親コメント
    • by Anonymous Coward

      化学反応によって化合物から直接熱を取り出すより、熱を単に移動させる方が効率がいい。
      例えば水を得る時に、水素と酸素を用意して燃やして水を作り出すよりも、家の隣の川から水を汲んできた方が効率がいいような感じ。

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計算機科学者とは、壊れていないものを修理する人々のことである

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