オール電化:エコキュートのCOPの推定 |
我が家ではオール電化(エコキュートとIHクッキングヒーター)&太陽光発電をリフォームで導入しました。
導入過程の重要ポイント、経験して初めて知った事など、体験談をご紹介します。
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このページでは、エコキュートのCOPを、任意の外気温と水温に対して推定 してみます。 きっかけは掲示板常連のグッチーさんの考察です。水温9℃から90℃まで 沸き上げる場合のCOPと水温9℃から65℃まで沸き上げるCOPから、水温 65℃から90まで加熱する場合のCOPを算出していました。65℃から90まで 加熱する場合のCOPの低さに驚いたというのが正直な感想です。 (参考:http://yes-net.ddo.jp/myhome/page2/113.html) COPはヒートポンプユニットの機種によって様々なので、今回は我が家の ヒートポンプユニット(コロナ製、CHP-600)の場合で推定します。 |
表1 | |||
測定条件 | 気温(℃) | 水温(℃) | COP |
冬季高温 | 7 | 9 | 3.00 |
冬季 | 7 | 9 | 3.64 |
定格 | 16 | 17 | 4.17 |
夏季 | 25 | 24 | 4.59 |
最新機種に比べると見劣りしますが、4年前には業界最高水準の数値で、 某社の最新機種よりも良かったりします。 これをグラフにすると、Fig.1のようになります。 |
Fig.1 |
データはたったの4条件しかありません。なので、かなり推定が入ることは 予めご了承ください。 まずは、2点の温度条件のデータがある「冬期」から始めます。 Fig.2を参照しながら説明します。 |
Fig.2 |
『冬期加熱能力(カタログ値)』が3.64(青い実線)で、『冬期高温加熱能力 (カタログ値)』が3.00(赤い実線)です。 まず求めたいのは『65〜90℃の加熱能力』(緑色の実線)です。 『冬期高温加熱能力』は『冬期加熱能力』と『65〜90℃の加熱能力』の 加重平均で求められると仮定すると、下記の式で表すことができます。 『冬期加熱能力』×(9〜65)+(『65〜90℃の加熱能力』×(90-65) (90-9) この式から逆算すると、『65〜90℃の加熱能力』は、1.57と求められます。 ここまではグッチーさんの考察のマネをさせて頂きました。 さて、上記COPはそれぞれの温度範囲での平均値なので、水温65℃を 境にCOPが不連続で変化してしまいます。実際には水温の上昇に伴って、 徐々にCOPが低下するのが自然です。 では、どういう変化をするのでしょう? データが2点しか無いのだから、ここは素直に直線近似で行ってみます。 『冬期加熱能力』は、水温範囲(9〜65℃)の中央値37℃を固定して傾きを 変えても平均値は変わりません。同様に『65〜90℃の加熱能力』は、水温 範囲(65〜90℃)の中央値77.5℃を固定して傾きを変えても平均値は変わり ません。 そこで、二つの●(37℃,COP=3.64)、(77.5℃,COP=1.57)を結ぶ直線を 外気温7℃におけるCOPとします。 外気温をTa[℃]、水温Tw[℃]とすると、COP(Ta,Tw)は COP(7,Tw)= -0.051*Tw + 5.53 となります。(Fig.2の青と緑の破線) 次に、外気温16℃と25℃の場合のCOPを推定します。 推定すると言っても至って簡単で、関数形は1次関数、傾きは外気温9℃の 場合と同じと仮定します。そして加熱能力の水温範囲の中央値を通るとします。 結果は、 COP(16,Tw)= -0.051・Tw + 6.24 COP(25,Tw)= -0.051・Tw + 6.89 単純に、切片が違うだけのことです。(Fig.3、Fig.4参照) |
Fig.3 |
Fig.4 |
次に、外気温とCOPの切片の関係をグラフにすると、Fig.5になります。 |
Fig.5 |
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