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意外と知らない?エコキュートとは

オール電化住宅の増加に伴ってよく耳にするエコキュート給湯機の一種であることは認識していても、その仕組やメリット、デメリットに関しては意外に知らないことが多いものです。実際どのようなものなのなのか、分かりやすく説明します。

エコキュートとは?

エコキュート

エコキュートの例-手前がヒートポンプ、奥が貯湯タンク

エコキュートの正式名称は「自然冷媒ヒートポンプ給湯機」と言われるように、ヒートポンプ技術により空気の熱でお湯を分かることが出来る給湯機の中でも、大気熱を自然冷媒である二酸化炭素(CO2)に集めて、その熱によってお湯を沸かす機種の総称です。「エコキュート」という名称自体は、日本の電力会社・給湯機メーカーが使用している愛称(ニックネーム)で、関西電力の登録商標となっています。

エコキュートが注目されている理由としては以下の様な特徴が挙げられます。

  • 従来のヒートポンプシステムの冷媒としてよく使用されていたフロン系冷媒ではなく、自然界に存在する二酸化炭素(CO2)を使用するため、オゾン層破壊や温暖化ガス排出の抑制につながること
  • 昼間よりも割安な夜間電力を使用し、効率的なヒートポンプシステムと組みあわせることにより、ランニングコストを低減できること
  • 大気熱を利用しているため、お湯を沸かす効率は電気エネルギーのみの場合に比べて電力消費量が約3分の1で済むこと

つまり、環境に優しく、しかも省エネ効果もある給湯機といえます。

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エコキュートの仕組み

エコキュートはヒートポンプユニットと貯湯タンクで構成されています。CO2を冷媒としてヒートポンプユニットで作られた冷媒の熱を貯油タンクの水に伝えてお湯を沸かす仕組みです。
ヒートポンプは、「圧縮機」、「凝縮器」、「膨張弁」、「蒸発器」と、これらを結ぶ配管から構成されており、この配管の中を、非常に低い温度でも蒸発する特性を持つ冷媒が循環しています。
それぞれの役割は以下のようなものです。

エコキュート

気体液化ヒートポンプのしくみ
1:凝縮器、2:膨張弁、
3:蒸発器、4:圧縮機
赤が高温、青が低温。

  1. 凝縮器:冷媒ガスを液化させて熱を外部へ放出する働きをする熱交換器です。
  2. 膨張弁:冷媒を急激に膨張させ、低温低圧にさせる働きをします。
  3. 蒸発器:外部から熱を吸収して冷媒を蒸発させる働きをする熱交換器です。
  4. 圧縮機:冷媒を圧縮し、高温高圧にして送り出す機械で容積式や遠心式があります。
  5. 四方弁:冷媒の流れる方向を切り替えることにより、冷却・加熱の機能を選択できます。
  6. 冷媒:熱を運ぶ役目をする媒体のことで、圧力や温度により液体または気体に状態を変化させ、熱の移動を行います。エコキュートでは、自然界に存在するCO2が溶媒として使用されています。

ヒートポンプ内では以下のプロセスで水をお湯にする熱エネルギーが組成され、貯湯タンクの水を温めています。

  1. ファンを回転させ外気をヒートポンプ内に取込む。
  2. ユニット内の冷媒(CO2)が取り込まれた外気からの熱を吸収する。
  3. 暖められた冷媒(CO2)を圧縮機に送り込んで圧縮し、約90°Cの高温にします。
  4. この冷媒(CO2)が凝縮器に送られ、熱を放出します。
  5. 高温になった冷媒(CO2)から放出された熱エネルギーを別の熱交換器を介して貯湯タンク内の水に移転し、湯を温めます。
  6. その後、冷媒であるCO2を膨張弁にかけ、膨張させて再び低温にします。
  7. ①の段階に巡回します。

このプロセスで使用される電気は、熱エネルギーとしてではなく、動力源としてのみ使用されます。このため、消費電力の約3〜6倍の熱を移動でき、これがランニングコストを低減させる最も大きな要因となっています。

エコキュートのメリットとデメリット

環境に優しく省エネ効果もあるエコキュートですが、そのメリットを最大限に活かすには、エコキュートのタイプ選択とその使用に際して、いくつか気をつけておく点があります。

エコキュート

家族構成や住まいに合わせて選択すること

エコキュートには、スタンダードなタイプのほか、薄型や省スペースのコンパクトサイズのタイプ、集合住宅用などがあります。選ぶ際に注意したいのは、タンクの容量です。家族構成やライフスタイルに合わせて選ぶことが大切です。大きすぎるといくら省エネ型とはいえ無駄がでますし、小さすぎると用を足せません。おおまかな目安としては以下のようになります。

  • 2~3人用 → 300リットル
  • 3~5人用 → 370リットル
  • 4~6人用 → 460リットル

なお、3階以上の階にバスルームを設置する場合などには、パワフルなシャワーが可能な高圧タイプや水道直圧タイプを選ぶことが必要となるでしょう。さらにエリアによっては、錆や潮風に強い塩害タイプや低外気温でも作動可能な寒冷地タイプを選ぶことも必要になるでしょう。

機能や使いやすさが向上した新タイプを活用して省エネ

最近のエコキュートにはフルオートタイプ、セミオートタイプ、給湯専用なども出揃い、さらに年少者や高齢者が入浴していても安心な双方向会話機能や音声ガイダンスなど、浴室リモコン、キッチンリモコン機能がついたものまで出ています。

また、エコキュートには学習機能が付いているため、湯量を過去の使用量などから判断し、必要な量だけを湧き上げてくれるというメリットがあります。その他の付加機能も上手に設定すれば、無駄を減らし、省エネ効果をアップさせることも難しくなさそうです。他の電気設備や家電と同じように、ホームエネルギーマネジメントシステム(HEMS)とつなげることも出来るでしょう。

そのほか最近のエコキュートには給湯や風呂自動お湯はりのみならず、浴室換気乾燥暖房や床暖房と連動するタイプもあるので、選ぶ際にはエコキュート単体での機能だけでなく、住まい全体に必要な機能を考慮して検討することも大切でしょう。

必要な機能と購入価格を検討して選択すること

省エネ効果大のエコキュートですが、その本体価格は従来の電気温水器と比べると割高であるというデメリットがあります。タンクの容量や機能によって様々ですが、工事費等別で70~100万円台程度と言われています。容量が大きく、多機能になるほど価格はさらに上がります。

高い給湯効率と割安な夜間電力を組み合わせることで電気代は従来のヒーター式の約3割ほどまで下がるというデータもありますが(地域・電気料金契約により異なります)、高い買い物であることには違いありません。もっとも、エコキュートの設置に対して補助金制度を設けている地方自治体もあるようなので、事前に確認してみましょう。