実証実験 その1 結果

  充分な能力がある 

1 加熱能力 19度370Lの冷水から 73℃まで 加温 可能
(圧力計 を この温度にて 振り切った為 実験中止)

最高圧力 3.2Mpa (32kg/cm2) この時の R134A飽和圧力温度は 87度程度である
R22のエアコンで この圧力は 少々高めであるが 使える範囲である
(R22にて 65℃ 飽和圧力 2.7Mpa 程度で通常仕様最高圧力である)
実験中 配管センサーをそのまま取り付けていた所 70℃ 近辺にて 安全装置が作動
(以降 センサー無視して運転継続)

理屈的にはこの温度まで加熱は可能であるが 効率が格段に落ちてしまうので 
効率良くするため 65度までは なんら 小細工なしで 利用可能である


※圧力限界まで利用すれば 90℃まで可能であるが、少々コントロールする必要が有る

※ これは R134Aの場合で R22をそのままであると 70℃が限界となる
(すなわち せいぜい55度までしか 得られない) 環境にやさしい 冷媒に置き換えるのであるから 文句はあるまい。) 後の調べで 高温用ヒートポンプはR134a仕様が多かった。

2 効率
19度370Lの冷水から 73℃までの 熱量(放熱分は面倒なので無視) Q=370L*(19-73)=19980kcal
kwhに直すと Wq=19880/860=23.23KWH
この間 流れた電流(測定値10.05A)と時間(12h)と電圧(100V)の積 We=10.05*12*100/1000=12.06kwh
 俗に言う COP=Wq/We=23.23/12.06=1.926   約2 である

放熱分と効率の悪くなった(およそ65度以上あたりから) 2.5程度は実用値であろう。
※ 冷媒がR22に対してR134aに変更した場合 冷凍能力は下がるが 暖房能力は上がるようである。
エアコンのR22におけるCOPが3強であるので これの2−3割アップ COP=4程度は可能なようであるが
冷媒の量が適正値でないためと推測される。

廃棄物になりかけていたエアコンと 廃棄物同然で有った電気温水器が 最新とまで行かないが
ヒートポンプ温水器として まだ不完全ではあるが 甦ったのである。


さて 後は コントロールソフトと電気のハードであるが
 このデータより インバーターの多少制御法が見えてきたので 試してみることにする。

 ここでコントロールは 多くのエアコン機種(廃品されつつある)に 対応でき 
付加価値機能として 省エネ温度管理 湯量表示機能なども 取り入れる予定である。

夜間電力との兼ね合いもあるが 昼間の追い炊き機能 も付加できれば 考慮する。


電熱ヒーター併用にて85℃の湯温管理でも 総合効率 200%は可能である。
※COP4以上が実現できれば 最新CO2冷媒のヒートポンプ温水器以上のエネルギー効率が可能となりそうである。



ついでに ここまでにかかった費用 (実装部品のみ)
銅管  10M 1750円 ->20M 3500円に変更
継ぎ手類  500円程度 (10個単位の入手ゆえ)
エアコン 無料  (廃棄処理だと -10000円?)
温水器 無料  (廃棄処理だと -2〜3万円?) 追加配管部品2800円
コントローラー  ?????円
改造工事     多分 1人工 ->ヒータ口より配管挿入により 2時間程度に短縮可

ps R22 廃棄処理費 と R134A 800円 が必要

※ 20年経った 温水器の内部は ゴミさえ清掃すれば さびも無く 充分後20年程度は持ちそうであった。
5年落ちのエアコンも 後5年は大丈夫であろうし・・・・・

冷媒を炭化水素系(環境にやさしい自然冷媒)に変更する手段もあわせて調査中
(可燃性ではあるが 最近冷蔵庫にも利用され始め 欧州では多く実用されているようである)


2003/5/16 追加( +訂正 エアコン力率=90% ほぼ100%と思い込んでた
COP 4.6 5.2(max) 達成 (外気温18度 測定法に疑問の余地有り)素人調整あまりに簡単にいってしまったので
 配管一部より徴小なガス漏れ 処置後 冷媒の量を エバポレーターの温度状態を見ながら 充填して、最適と思われる付近でテストを行う、と共に 測定温度より熱量換算していたところ対流による測定温度と加熱熱量の誤差が大きいため、水の膨張量より換算した所 温水50℃付近でCOP4.65.2を記録。
60度においても3.5 3.9以上を保っていた。(高圧側2.5Mpに到達)
 この折 ガスの規定料より大目と推測されるが 問題は発生してなく コンプレッサー運転音も 心なしか少なくなっており、室外機より吐き出される冷風もより冷ややかとなった。
(温水の温度分布により 対流により 温度分布の平均でも誤差が非常に大きいことが判明)
 理論的には熱量はすべて水の膨張(気泡が無ければ)と考えられるので より正しいと推測されるが チェックは必要であろうが 膨張水の量は以前より格段に増えているので 大きな誤差は無いと思われる。
 ※COPの計算は 水の膨張率よりタンク(鉄)の平均膨張を差し引いた物で 370L時64CCにて平均温度1℃上昇(膨張水1ccあたり換算5.78kcal)、消費電力は室外機駆動電流*力率*実効電圧100Vとして計算。

廃家電利用で最新式以上の効率?    やはりにわかに疑問も残る

65度までの加熱で平均 COPは4程度あれば 深夜電力と昼間電力の価格差も吸収でき、深夜に蓄熱する必要も薄れるかもしれない。(夏場であれば そのまま冷風が利用でき、冬場は外気温の高いときに運転した方が効率的かもしれない) 
この時点で昼間運転でも プロパンガス以下の燃料費となり深夜電力では灯油以下となり 温暖化と反対に寒冷化する。

注) ここに書いてあることを そのまま実行すると コンプレッサーが故障することになりますのでご注意ください。丸秘事項もあります。

2003/9/10
膨張水を電熱の一定入力で測定した所 温度が上がるにつれ 大きく増大することが判明(誤差の範囲どころではない)
以下のグラフは 370Lの水を電熱4.4KWHにて加熱したときの 上昇温度当たりの排出膨張水の実測値である。
(65度付近は サーモ作動による 誤差)


なぜこのようになるか 水の公表されている物性値よりは不明である?
もちろん 加熱による気泡でも、脈動によるポンプ作用、タンク熱変形 も該当しない。

よって 湯温がほぼ均一に冷え切った状態よりタンク温度平均より
COPを実測した物を 以下に公表する。
(現段階では より信頼できるデータ と推測される)

外気測定時 平均気温(熱交換前の空気温度は16-23度時間軸に沿ってほぼ上昇している)
 熱交換後の空気温度は-1〜-2度 (初期のCOP4以上のところは 熱交換機が全面結露しているので
気温が下がると 霜取が頻繁になると予想される----結果は冬を待たなければ分からないが)



湯温20℃から30度までは COPは4以上 それ以降順次低下しているが70℃までの平均COPは約3弱と言うところであった。
(70℃以上の過熱は 定格圧力を超えるので停止している 65度まで程度は実用上問題ない)
また 通常は上部に高温、下部に低温の状態で下部を加熱するので 実際上の見かけCOPはこれ以上となるであろうと推測はされる。  ただし現在正しい測定法が見つからないので あくまで推測。

40℃程度の湯沸しなら平均COPで4程度は可能なので 風呂の中に熱交換配管を敷くだけで 容易に湯沸し保温が 深夜でなくとも 深夜料金以下の電気料金で充分に可能である。
(プロパンガスより経済的で均一温度の炊き上げ と言えるが 沸かすのに少々時間はかかる<自動で沸かせば問題ない>)



とりあえず 制御コントローラーは試作したのだが  エアコンの制御基板が お亡くなりの様子
電源の変更も未だされていないので 少々手を離す。