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最強! エコキュート式床暖房 [完成後]

 電気料を最も節減できる暖房機は、原理的にヒートポンプを利用した製品だと思います。
消費電力に対して発生する熱エネルギーを表す動作計数(COP)は最大で5程度。この効率で運転すれば、発熱量が同じなら消費電力は他の暖房機器より圧倒的に少なくなりますが、実際のところはどうなのでしょうか。

 ヒートポンプの効率と、エコキュートによる床暖房について考えてみます。

 ヒートポンプ暖房の熱は、冷媒を気化させて冷却した熱交換機から、空気中の熱を強制的に吸収することによって得られます(得られた熱量の分だけ冷やされた空気が放出されます)。
 熱交換機内の冷媒と外気の温度差が大きいほど熱の移動量は大きくなりますので、暖房に用いる場合、外気温が高いほどヒートポンプの効率は大きくなります。

 熱を吸収した冷媒は圧縮・液化されることによって高温になり、室内側の熱交換機内で、室内の空気(エアコン)や、タンク内の水(エコキュート)に熱を放出します。
 吸熱の場合と同様、熱交換機内の冷媒と、室内の空気やタンク内の水との温度差が大きいほど熱の移動量は大きくなり、室内の気温や、タンク内の水温が低いほどヒートポンプの効率は大きくなります。

 まとめると暖房の場合、

1.ヒートポンプの効率は外気温が高いほど大きく、低いほど小さくなる
2.エコキュートの効率はタンク内水温が高くなるほど小さく、低いほど大きくなる

ということです。

 1.は外気温が低くなる深夜の効率が悪くなるということ、2.は蓄熱量を増やそうとタンク内水温を上げる(炊きあげ温度を高くする)と効率が悪くなることを意味し、どちらも深夜電力を使って熱を蓄えるという観点からすると、好ましくない特性です。

 とは言ってもCOPが1を切るわけではないので、やはりランニングコストは最も良いのです。

 それでは実際にどの程度の効率が期待できるのか、ここではエコキュートのCOPを実際に運転して算出した次のページを参考にし、深夜電力のみを使用した場合の発熱量、電気料金等を月ごとに試算してみました。
 オール電化:エコキュートのCOPの推定

 試算では、エコキュートが働く深夜の外気温は、かっぱ亭付近の観測所における各月の平均気温と最低気温の加重平均としています。エコキュート床暖房の湯温は35℃~55℃とあり(タンク内の水が循環している訳ではありませんが)、炊きあげ温度は90℃とし、タンク内の平均温度は35℃と90℃の加重平均としています。

 試算結果は次の通りです。

 冬季・深夜に90℃まで炊きあげる場合のエコキュートのCOPは2前後となります。
 因みにこの式では、給湯用のエコキュートで8月の場合(初期温度25℃、炊きあげ温度65℃)COPは4.5程度で、エコキュートのCOPは条件によってかなり異なることが分かります。

 90℃・460リットルの温水を、毎日温度35℃になるまで床暖房で消費した場合の電気料金は各月三千円台と非常に安くなっています。

 ただ、全館を20℃に保つには熱量がかなり不足しており、最も気温が低くなる1月は、必要な熱量の1/4程度しか賄えません。

 460リットルタイプのエコキュートのヒートポンプ消費電力は約1.8kwですから、深夜時間帯に可能な発熱量は30kwh前後で、一晩掛かって35℃の湯温を90℃に上げるので精一杯です(計算してみるとヒートポンプユニットの加温能力はこの様な条件・・・もっとも寒さが厳しい月に一晩かかってタンク一杯のお湯を作る・・・で決められていることが分かります)。

 このため深夜電力のみで全館暖房しようとするならば、ヒートポンプユニット、タンク容量とも二倍以上の規模が必要となります。

 これでは実用的ではありませんので、朝晩時間帯と昼間時間帯に炊き増しをして全館暖房を行った場合の電気代を試算してみました。

 機器の能力から深夜と朝晩時間帯はフル稼働が必要で、それでも足りない分を昼間時間帯に運転することになります。
 COPが3を切る季節は、朝晩や昼間の電力料金ではいかにヒートポンプと言えども、深夜電力にニクロム線を使った場合より発熱単価は高くなりますので、1月の電気料は蓄熱暖房より割高になります。逆に気温が上がる3月は割安となります。

 4ヶ月間の暖房費はトータルで93,567円。通電制御型夜間蓄熱式機器の電気料金割引額は、1.8kVA×136.5円×12ヶ月=2,648円ですからこれを差し引いて、90,618円が年間の暖房費となります。

 前の記事で算出した電気蓄熱式床下暖房の年間電気料金を90,227円とすると、電気料金の年間割引額は55,062円なので、35,165円が年間の暖房費となります。

 このように、エコキュートを用いた床暖房で全館暖房をしようとすると、深夜電力はおろか朝晩電力でも賄いきれず、電気料金も蓄熱暖房機の2倍以上掛かります。
 実際にはエコキュートの炊き増しを気にせず、一日中床暖房を入れっぱなしにする使い方をしているお宅は殆どないでしょうし、メーカーも推奨していません(一日あたりの使用時間を制限しています)。全館暖房として使用する場合は低温やけどを防止するため、設置面積を広く取る必要があり、設置費用も高額になります。

 以上より、

 全館暖房として使用する場合、現時点ではエコキュート式床暖房は、蓄熱式暖房機と比べてランニングコスト面でのメリットはありません。

 しかし、深夜時間帯に限った運転をすれば電気代はどの月も三千円台と非常に安くなっており、

 局所暖房としてのランニングコストは非常に優秀です

 給湯と床暖房を併用する場合は、深夜電力のみで運用しようとすると床暖房に回せる熱量がかなり少なくなるでしょうから、炊き増し無しで床暖房を使用できる時間はかなり短くなりますので、別に主となる暖房を用意する必要があります。

 逆に言えば、エコキュート式床暖房を使用する場合、深夜電力で蓄えた熱は毎日使い切るのが理想です。湯量を温存して別の暖房機を多く使うより、毎日湯切れを起こして炊き増しするくらいの方がトータルの電気料金は安くなるでしょう。



 それでは、ヒートポンプを用いた暖房機の効率を上げる方法はないでしょうか。

 冬季の深夜に外気温が低くなるのはどうしようもないのですが、エコキュート床暖房の場合はタンク容量の関係で炊きあげ温度を高く設定する必要があり、これがCOP低下の原因になっています。

 そこでヒートポンプでスラブを直接暖め、蓄熱できないでしょうか。

 そうすれば、蓄熱体の温度は高くても50℃程度で済むので、比較的高いCOPが期待できます。

 試算すると1月に蓄熱体を35℃から50℃に加温する場合のCOPは2.9で、効率はエコキュート床暖房(1.8)の1.6倍にまで上がります。

 タンクも不要ですし、大出力のヒートポンプを使用して全てを深夜電力で賄ったとすると、最も寒さの厳しい1月でも電気料金は九千円に達しません。

 ランニングコスト的には最強の暖房機になると思います。




 話は変わって12月29日以降のかっぱ亭の温度測定結果です。

 外気温が上がった12月30日にはリビングの温度が20℃近くまで上がりましたが、寒くなった翌日にはまた下がってしまいました。

 床下温度は30℃に達しているので、暖房機の温度設定をもう少し上げてみます。



  どうやら一昨日に10万アクセスに到達した模様です。ブログを開設してから7ヶ月、最近は更新も滞りがちですが、これまで多くの方にアクセスして頂きここまで続けてこられました。ありがとうございました。


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コメント 8

前回のレポート、今回のレポート、
非常に充実した内容ですばらしいです!
もうすぐウチも太陽光発電とエコキュートを
稼動させますが、使い始めたらきっと
この記事の本当の意味を知ると思います。
by (2008-01-06 12:11) 

トーゴ

かっぱさん、ありがとうデス!
今の外気温で30℃設定→1階20℃弱(おおむね)
とザックリわかっただけでも、ありがたいのに詳細な分析、さらに「ヒートポンプ」と読み応えタップリですデス。
あとは我が家で・・試すのみっ!!(まだですって)
by トーゴ (2008-01-06 17:50) 

kappa

ぺんたごんさん、

Q値と床面積さえ分かれば、家の暖房費って簡単に計算できてしまい、毎月の電気代(暖房費)に一喜一憂するのって余り意味ないなぁと思って記事にしたのですが、裏付けのあるデータを示したかったので理屈っぽい文章になってしまいました。

太陽光発電を入れられるとのこと、最新の機器は年間の発電量がどの程度になるのか非常に興味があるところなので、レポートして頂けたら嬉しいです。
by kappa (2008-01-07 00:56) 

kappa

トーゴさん、

エナーテックの場合、1月に設定温度30℃では低すぎるようです。
設定温度を上げた場合の室温についても、後日レポートします。
今の所スラブの温度は1日1℃のペースでゆっくり上がっていますが、冷え切った躯体の温度は仲々上がらないようです。

私の記事からでは生活熱によって室内(特に二階)の温度がどの程度上がるかは分かりませんので、住みながらのレポートがあれば導入を検討されている方々の参考になると思いますので、よろしくお願いします。
by kappa (2008-01-07 01:05) 

トーゴ

ガッテン承知!!(ふるっ)
by トーゴ (2008-01-07 22:01) 

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