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ヒートポンプとは


ヒートポンプの特徴や仕組みなど詳しく説明しています。

ヒートポンプとは

少ない投入エネルギーで空気中などから熱を集めて、熱エネルギーとして利用する技術をヒートポンプと言います。省エネ・再生可能エネルギーとしてエアコン、冷蔵庫、エコキュートにも利用されているヒートポンプは、世の中に普及しつつあります。化石エネルギーとは違い、エネルギー源を燃やさない為、Co2を排出しない所が地球環境保全に役立っています。

ヒートポンプの仕組み

液体や気体は高い圧力をかければ温度が上がり、圧力を下げれば温度が下がります。この性質を利用して熱を伝える冷媒の温度を調整して、冷媒に接している空気や水の温度を変えて利用します。冷媒の温度と圧力を圧縮機と膨張弁で調整し、冷たい冷媒に接する水や空気から、熱い冷媒に接する水や空気に熱を移動させてエネルギーとして活用します。

ヒートポンプの利用例

ヒートポンプの仕組みは家庭用の給湯器・業務用のエアコンや給湯器・冷凍庫や冷増庫・床暖房に使用されています。給湯・加熱・乾燥・除湿・加湿・空調・冷凍・冷蔵の用途で幅広く活用されています。利用例としては老人介護施設の改修でヒートポンプシステムを導入し、オール電化の厨房とエコキュートでバランスの良いエネルギー活用が実現しています。

ヒートポンプを導入するメリット

ヒートポンプの熱源によってメリットは違います。空気熱では据付が簡単でマイナス20℃まで稼働し、水熱源では一定温度が提供でき年間を通してCOPの値がいいことがメリットです。水平採熱方式の地中熱では1.5mに据付ができ、1㎡あたり10~40wの採熱が可能で、垂直採熱方式の地中熱では少ないスペースで設置でき、外気温に影響されません。

ヒートポンプの種類

空気の熱を使う空気熱ヒートポンプ、地下水を使う水熱源ヒートポンプ、地中に水平に備え付ける水平採熱方式の地中熱ヒートポンプ、地中に垂直に備え付ける垂直採熱方式の地中熱ヒートポンプがあります。導入する施設の環境などに合わせて最適な種類を選ぶ必要があります。

ヒートポンプの活躍の場はひろがっている

排熱・排ガスを出さない再生可能エネルギーとして多いに注目されているヒートポンプの活躍の場は益々広がっています。ヨーロッパでは空気熱や地中熱ヒートポンプでお湯を作り、給湯・暖房を行うことが当たり前になっていて、各部屋にヒートポンプで作った温水で温まったパネルヒーターを設置するセントラルヒーティング方式が採用されています。日本でも技術開発が進み、冷蔵・冷凍・空調・給湯・加熱と様々な用途を目的として、導入施設が増えてきています。

まとめ

空気・地下水・地中熱など、無尽蔵にあるエネルギー源を熱源として、熱を発生させるシステムがヒートポンプです。化石エネルギーは有限なエネルギー源で、燃やすと排ガスや排熱をして地球温暖化に拍車がかかってしまいますが、ヒートポンプは排ガスも排熱もしないことから、再生可能エネルギーとして注目されています。また、幅広い用途に活用できることから、活躍の場は広がってきています。

Q&A

ヒートポンプの仕組みとは?

熱媒体や半導体を使って低温部分から高温部分へ熱を移動して、温度調整などに活用する仕組みとなっています。原理としては熱媒体の気化熱や凝縮熱の利用、結晶中の原子が振動する格子運動の利用、気化熱と熱伝導の同時利用があります。

利用範囲はどのくらい?

加熱の用途では工場の生産工程、給湯の用途ではホテル・温浴施設・プール、乾燥・除湿・加湿の用途では洗濯乾燥機や工場、空調の用途ではコンビニ・住宅エアコン・病院、冷蔵・冷凍の用途では製氷機・ショーケース・冷蔵庫など、利用範囲は幅広いです。

普及は拡大しているのか?

ヒートポンプの歴史は1800年代から始まり、冷蔵庫や冷房の冷却の用途で多く使われてきましたが、近年の技術開発により暖房や給湯、蒸気などの加熱の用途でも使えるようになったことで、普及は拡大しています。

Co2削減効果はどのくらいなのか?

家庭用暖房・給湯、業務用空調・給湯、産業用の熱源をヒートポンプに転換した場合、約1.3億tの削減が可能と言われています。地球温暖化が進む今に最適な再生可能エネルギーと言えます。

何℃くらいの温度帯でエネルギーが使えるのか?

ヒートポンプは-100℃から100℃程度の温度帯で利用することができます。特に熱を利用する範囲はヒートポンプだけでまかなうことが可能です。

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