ヒートポンプとは?特徴、メリット、デメリットを解説!

ヒートポンプの意味や仕組みとは?

ヒートポンプとは少ないエネルギーで空気から熱を集め、「熱エネルギー」に変換して利用することです。

1900年代からヒートポンプが利用され始め、冷房や冷蔵庫などの冷却用として使用されていました。

2000年代からはヒートポンプの技術開発が進み、給湯や暖房などの加熱用途でも利用されています。

ヒートポンプは化石エネルギーのようにエネルギー源を燃やす必要がなく、環境保全にも役立つ方法です。

ヒートポンプは、家庭用冷蔵庫や冷凍庫・エアコン・給湯器に多く利用されますが、業務で使う大型の機器にも使用できます。加熱や冷蔵・給湯だけでなく、乾燥や除湿・加湿にも効果が高いです。

ヒートポンプの仕組み

気体や液体は高い圧力がかかると、温度が上がります。
逆に圧力が下がると、温度も下がるのが一般的です。

この性質を活用して、熱を伝える冷媒温度の調整をしています。

冷媒にかかる圧力は膨張弁や圧縮機を使って調整し、空気や水から熱に変えるのがヒートポンプの仕組みです。

ヒートポンプは、マイナス100℃~100℃で利用できます。

特に温かい熱は、ヒートポンプのみでまかなうことも可能です。

ヒートポンプの種類とは?

ヒートポンプは原料として利用するものによって、数種類に分けられます。

空気の熱を利用するのが「空気熱ヒートポンプ」、地下水を利用するのが「水熱源ヒートポンプ」です。

地中に取り付ける「地中熱ヒートポンプ」は、水平採熱方式と垂直採熱方式の2つに分かれます。

どの種類を導入するかは、施設の環境に合わせて選択するのが一般的です。

ヒートポンプのメリットとは?

ヒートポンプのメリットは、二酸化炭素の排出を抑制できることです。

地球の環境保全に取り組むためには、二酸化炭素の削減を意識しないといけません。

今までエネルギーを作りだすためには、化石などを燃やしてエネルギーを作るのが一般的でした。何かを燃やした場合、同時に多くの二酸化炭素が排出されます。

ヒートポンプは燃やす必要がないため、二酸化炭素を発生させません。

家庭用給湯器や暖房・業務用空調・産業用熱源をヒートポンプにした場合、約1.3億トンの二酸化炭素を削減できるとされています。

国際エネルギー機関を表すIEAでは、2011年に作成したロードマップで、2050年までの二酸化炭素削減目標を達成するためには、ヒートポンプや蓄熱システムが必要と明記しました。つまり、世界中でヒートポンプの利用が注目されているのです。

節電効果がある。光熱費の削減ができる

ヒートポンプのメリットは、節電効果があり、光熱費の削減ができることです。

ヒートポンプは少ないエネルギーで熱に変換するため、多くの電力は使いません。

また、熱を自分で作るのではなく、空気や水から変換された熱を運ぶだけなので、通常の熱を発生させる方法よりも少ない電力で済みます。

つまり、使う電力が少ないため、光熱費も少なくなるのです。使用する電化製品によっても異なりますが、電気代が半分~1/3ぐらいになる場合があります。

安全性が高い

ヒートポンプは燃焼しないで熱を作るため、安全性が高いこともメリットです。

燃やさないということは二酸化炭素を発生させないため、空気を汚すこともありません。

酸素も消費しないため、環境保全や健康的にもいいのです。直接、火を使わないでも熱になるため、火災も起きにくいです。

ヒートポンプのデメリットとは?

ヒートポンプのデメリットは、外の気温によって左右されることです。

外気を熱に変換するため、寒い時は変換率が悪くなってしまいます。よって、多くのエネルギーを使う場合もあるでしょう。

外気が冷たい時に暖房をつけると、なかなか暖まらないこともあります。

給湯器内も、最適な温度になるまで時間がかかることがデメリットです。

ガス給湯器よりも、エコキュートのほうが高い

また、導入するためには初期費用がかかります。

例えば、ヒートポンプを利用したエコキュートを導入する場合、タンクの容量や業者によっても異なりますが、35万円~50万円ほどが一般相場です。

ガス給湯器の場合、工事費を含めても10万円以下で設置できます。
最終的に光熱費の削減に繋がりますが、初期費用が高いことはデメリットでしょう。

補足
新築戸建の場合でお話しますと、ガスの場合は上記の金額にガス管引込費用がかかるので、率直に言ってエコキュートのほうが初期費用は安いです。現状でガスを利用している方が設備入れ替えというケースでガス給湯器のほうが、エコキュートよりは安くはあります。