ヒートポンプの経済性

ヒートポンプとは 熱(ヒート)を発生するのではなく 熱を低温から高温へ 熱を汲み上げる(ポンプ) 事で
 熱を汲み上げることで冷却も出来るので 冷凍サイクル とも呼ばれます。
身近な物では ルームエアコン 冷蔵庫 がその代表です。
ヒートポンプと同じ原理で 温度差から電気 動力を生み出すことも可能で 車などのエンジン(内燃機関)、発電所の蒸気タービン(外燃機関)が有ります。
 どちらの場合も熱と力(電気)の関係で 温度差でその変換効率が大きく違ってきます。
車のガソリンエンジンで 効率30-40%程度ですが 逆にヒートポンプでは300%-400%(COP3〜4)が可能となっています。
※温度差から理論的にはヒートポンプの効率はエンジンと同じくらいの効率が可能だとすると 飛躍的に上がるはずですが・・・、
詳しくは 各専門書にお任せしますが ”冷凍サイクル” ”冷媒” ”カルノーサイクル” で 検索してみてください。


電熱とは 電気エネルギーをそのまま熱に変換すること(無理に変換しなくても最終的には熱になるのですが)
その逆は起こりません(一部 熱電効果がありますが) ただ高温を得る場合はこれしかありません(電子レンジ IHヒータ 電熱線 等)

お湯を沸かす場合 利用する温度は40-45度 程度で この場合はルームエアコンの暖房機能の加熱能力で十分に対応可能です。
 エアコンの暖房は設定が30度程度までしかありませんが 配管は60度以上までなっています。(ヒートポンプの冷媒と圧力により違いが有ります)
最近 温水器で エコキュート(商品名)など CO2を冷媒に利用した高温タイプが発売されていますが、利用圧力が高いためエアコンに比べ非常に高価となっています(通常の電熱温水器の2−3倍の値段) 構造も複雑なる為 故障、寿命の問題もあるはずです。

電熱とヒートポンプの 経済性では
370L貯湯タイプ(85℃炊き上げ設定)で 20℃から85℃まで 沸かす場合 
電熱で W=(85℃-20℃)*370L/860kcal/kwh=27.97kwh  深夜電力で167.8円
CO2ヒートポンプで 27.97kwhの約 1/3 深夜電力で56円
エアコン+電熱 で We=(60℃-20℃)*370L/860kcal/kwh*1/3=5.74kwh
            Wd=(85℃-60℃)*370L/860kcal/kwh=10.76kwh 
            W=We+Wd=16.5kwh 深夜電力で99円
電熱だけより 40%省エネ CO2の方が45%お得・・・・・となります


しかし  炊き上げ温度を60度にしたら CO2もエアコンも 同じになります(夏等は60度程度で十分湯が確保できる)
また 60度の湯温で 湯が足りなくなって 昼間の電力でもう一度炊き上げると 上のWe=5.74kw 昼間電力料金25円/kwh
で計算して 143.5円 年間を平均して足りなくなった時のみ 昼間の炊き上げを利用すれば(週に一度?)年間比較してみると
電熱で 27.97kwh/day  年間深夜電力で61247円(85℃)
CO2ヒートポンプで 9.3kwh/day  年間深夜電力で20367円(85℃)
エアコン+電熱 で 6円5.74kwh/day + 25円*5.74/Week/7=55円/day 年間20075円
      なんと  CO2よりお得・・・・・となります・・・・・更に温度を60℃とすることで放散熱量が85度に比べ60度では外気20℃で約1/3も少なくなり、安全弁から捨てていたお湯の量も同じく1/3少なくなります。