| エコキュート：え、ホント？ 370Lより460Lの方が省エネ？ その１ |
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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１．きっかけと概算 |
「オール電化：エコキュートの上手な使い方2 －運転モードと沸き上げ温度－」を 考えているうちに、とっても単純だけど意外な盲点に気付いてしまいました。 それは、貯湯器の容量で効率（消費電力）が違うのではないかということです。 エコキュートの代表的な貯湯量は370Lと460Lです。 460Lで最低沸き上げ温度65℃の場合、65℃×460Ｌ＝663Ｌ／43℃換算。 370Lで同じ熱量を蓄えるには、（663Ｌ×43℃）／370L＝77℃ なんと、77℃まで沸き上げなければいけないじゃないか！！！ しかも貯湯器の放熱ロスも考慮する必要があります。 ここで、外気温16℃、沸き上げ直後の水温65度の場合、夜までに水温が5℃ 低下して60度になると仮定します。（経験的に大体そのくらいです。） そうすると、460Lの場合には、実質的に60℃×460L＝642Ｌ／43℃換算の熱量 が蓄えられることに相当します。370Lの場合は74.6℃に相当します。 夜の時点で370L×74.6℃の熱量を確保するための沸上温度を（74.6＋X）℃と します。 Ｘ℃分は放熱で温度が下るという考え方です。 放熱量は温度差とタンクの表面積に比例すると仮定（近似）します。つまり、 放熱量＝温度低下×湯量 ∝ 表面積×（湯温－外気温） さて、タンクの表面積を概算してみましょう。円柱形のタンクを想定します。 正確にはわかりませんが、カタログの図面を見ると、370Ｌタイプのタンクの 外半径が約30cmのようです。肉厚を3cmと仮定すると、内半径は27cmです。 円の面積は0.27m×0.27m×3.14＝0.228906㎡。370L＝0.37m^3。 円柱の高さ（内寸）は0.37÷0.228906＝1.62m。外寸は1.62＋0.03×2＝1.68m 表面積は、0.228906㎡×2＋0.27×2×3.14×1.68≒3.31㎡ となります。 同様に460Lタンクの外表面積を計算すると、 0.2826㎡×2＋0.3×2×3.14×1.69≒3.75㎡ となります。 ということは、 放熱量＝温度低下×湯量 ∝ 表面積×（湯温－外気温） にあてはめると、 5℃×460L ： X℃×370L ＝ 3.75㎡×（65-16）℃ ： 3.31㎡×（74.6+ X -16）℃ X℃×370L×3.75㎡×（65-16）℃ ＝ 5℃×460L×3.31㎡×（74.6+ X -16）℃ これを解くと、X≒7.4℃。 つまり、370Lでは、74.6+7.4＝82℃まで沸き上げる必要があります。 我が家のエコキュートの場合で考えてみます。 ヒートポンプユニットのＣＯＰは「オール電化：エコキュートのＣＯＰの推定」で 算出した式を使います。 COP（Ta,Tw）＝ -0.051*Tw ＋ 0.0756・Ta + 5.0111 外気温16℃で、水温17℃の水460Lを65℃に熱する場合、必要な熱量は、 65 ∫｛460L／COP（16，Tw）｝dTw＝（数値計算）＝6780kcal 17 水温17℃の水370Lを82℃に熱する場合、必要な熱量は、 82 ∫｛370L／COP（16，Tw）｝dTw＝（数値計算）＝9080kcal 17 その差は2300kcal＝2.63kWh。月に約80kWh、年間で約480kWhの省エネです。 80kWh×12ヶ月×8年×7.3円＝56,064円。 機器費が３割引なら、約８年で460Lと370Lの価格差は取り戻せます。 6780kcal＝7.75kWh＝定格2kW×3.875時間 9080kcal＝10.38kWh＝定格2kW×5.19時間 しかも、ヒートポンプユニットの稼働時間は460Lの方が短いので長持ちする？ えー、ホントかなあ・・・。なんか計算違ってるかな？？？ ただし上記は、60℃×460L＝74.6℃×370L＝642Ｌ／43℃換算の湯を毎日使う 場合です。370Lのエコキュートを能力一杯近く使うケースと思われます。 例えば５、６人家族とか、停電や故障のリスクを回避して常に「深夜のみ多め」 で運転している場合などが該当するでしょう。 一般家庭のモデル（人数多めらしい）では、420Ｌ／43℃換算とのことです。 370L×60℃＝516Ｌ／43℃換算なので、通常は沸き上げ温度の下限値65℃で も賄えるという計算になります。 100Lほどの余裕を見るとすれば、まあ、ギリギリの線ですね。 1日の使用量が少ない家庭でも、258Ｌ／43℃換算ということは稀だと思うし、 ２日分の温度低下を考えると、さすがに２日分はもたないでしょう。 では、大きなお世話で75℃まで沸き上げてしまう場合はどうでしょうか？ タンク容量370Lの場合、 65 ∫｛370L／COP（16，Tw）｝dTw＝（数値計算）＝5454kcal 17 75 ∫｛370L／COP（16，Tw）｝dTw＝（数値計算）＝7363kcal 17 で、その差は1909kcal＝2.18kWh。 タンク容量が430L、460Lの場合は、それぞれ2.54kWh、2.71kWh。 そりゃあ、隔日運転したくもなりますねえ。たぶん、お湯も足りるし・・・。 この場合、タンク容量が大きいほど増エネになってしまいます。 どうも、使用湯量、外気温、最低沸き上げ温度の違い、足りない分を沸き増す、 などを考慮しないと、一概に460Lの方が省エネとは言えないようですが、370Lで ぎりぎり湯量が足りるようなケースでは、460Lの方が消費電力を少なくすることが できそうです。 これは引き続き考察したい問題です。（無理せずボチボチやります） 目次 → ２．シミュレーション条件 |
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ＴＯＰ『我が家のオール電化＆太陽光発電』－導入体験者だからここまで語れる－
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