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住宅性能にあったエアコンの選び方

2009 - 07/30 [Thu] - 23:58

最近のエアコンは賢くなって、
COP(成績係数)も向上しています。
念のため、COPというのは……

  COP=冷房能力(kW)÷消費電力(kW)

数字が大きいほどエネルギー効率が良いというわけで、
自動車の”燃費”のようなものです。

ここで、2つのお宅を紹介しましょう。

住宅A 

 1.冷房COP(定格値)=5.79
 2.冷房COP(実測値)=12.63 
 3.平均室内温度=27.5℃、平均室内湿度=63.1%
 4.絶対湿度=16.7g/㎥(14.6g/kg)
 5.比エンタルピー=15.84kcal/kg

住宅B 

 1.冷房COP(定格値)=5.05、2.82×2
 2.冷房COP(実測値)=2.12(3台の総合値) 
 3.平均室内温度=27.0℃、平均室内湿度=56.6%
 4.絶対湿度=14.5g/㎥(12.8g/kg)
 5.比エンタルピー=14.19kcal/kg

COPの実測値にご注目ください!
【住宅A】のCOPは、定格値(カタログ値)をはるかに上回る「12.63」です。
これに比べて【住宅B】ではどうでしょう?
エアコン毎の実測値は不明ですが、
それにしても「2.12」というのは定格値よりかなり悪いといえます。

実は、【住宅B】は高気密・高断熱住宅です。
その性能を確認してみると、
熱損失係数(Q値)=1.49W/㎡K、相当隙間面積(C値)=0.80c㎡/㎡です。
立派な性能といって良いでしょう。
それなのに、エアコンの”燃費”は悪い。
この問題は【住宅B】だけではなく、
性能の良い住宅に共通する悩みかもしれません。

家の性能が良いほど、冷房COPが低くなる

そこで、その原因を考えてみましょう。
まず最初に、次の【図】をご覧ください。

図をクリックすると拡大します
エアコン
図は「家庭用エアコンの実使用時における成績係数に関する調査研究 その4」より引用

くどいようですが、冷房とは室内空気のエンタルピー(熱)を下げてやる行為です。
エアコンはエンタルピーの高い空気を吸い込み、
エンタルピーの低い心地よい空気に変えて吹き出します。
その差が、エアコンの行った”仕事量”となるわけです。

上下2つの【図】を見比べると、
エアコンの”仕事量”とエアコンの消費電力が見事に一致することがわかります。
たくさん仕事をすればそれだけ電気を使い、
仕事が少ないときには電気の消費量も少なくなる。
考えてみれば、当たり前のことです。
そこでエアコンの消費電力を抑えるためには、
次の点が何よりも重要になるはずです。

室内空気のエンタルピーを、できるだけ低く抑える

具体的には、熱の侵入を防ぐということです。
ただし、【熱】とは顕熱ばかりではありません。
潜熱にも注意が必要です。
冷房にとってはむしろ顕熱よりも潜熱の占めるウェートの方が多く、
湿気(水蒸気)対策がとても重要になります。

これを踏まえて、もう一度【住宅B】のデータを見てみましょう。
室内の絶対湿度は「14.5g/㎥」で、
エンタルピーも「14.19kcal/kg」と低く抑えられています。
断熱気密の効果がはっきりと表れているでしょ?

それに比べ、【住宅A】の絶対湿度は「16.7g/㎥」とやや高く、
エンタルピーは「15.84kcal/kg」となります。
ということは、エンタルピーを下げる量も多いのだろうと想像できます。
実際、【住宅A】では吸い込み温度と吹き出し温度の差がとても大きく、
それだけエアコンの”仕事量”が多いということになります。
つまり、冷房負荷が大きいのです。
当然のことながら消費電力は増えますが、
そのおかげで実際のCOPが向上しているのだからおかしな話です。

原因は、インバータ制御です。
現在ではほとんどのエアコンが、
インバータ制御によって周波数を調節します。
簡単にいえば、”エンジン”の回転を変えるようなものだとご理解ください。
エアコンでは、圧縮機(コンプレッサー)の回転数を調節しています。
”仕事量”が多いときには回転数を上げ、少なくなれば回転数を下げます。
そうすることで効率的に仕事をこなし、
電気の無駄を省いて燃費(COP)を向上させてくれるのです。

ところが【住宅B】では”仕事量”が少ないので、
エアコンは定格以下で回転するケースが多くなります。
低速回転の状態が続くということで、
機種によってはインバータ制御が上手く機能しないようです。
するとONとOFFを繰り返すようになり、
これが実際のCOPを押し下げてしまう原因になります。

日本では断熱気密のお粗末な家が”主流”で、
大量のエントロピー(熱)を屋外に排出する仕事をエアコンに頼りきっています。
そのせいなんでしょう、
エアコンは山ほどある仕事を効率よくこなせるようにプログラムされています。
そんなエアコンにとって、【住宅A】はうってつけの現場。
性能の悪い家で使ってやるほど、
エアコンはその”才能”を発揮するのです。
自動車が街中で停止と発進を繰り返すより、
高速道路を時速80~100kmで走る方が燃費が向上するのと同じです。

反対に、”仕事量”の少ない【住宅B】のような現場は不得手です。
小回りが利かないのでパワーを持て余し、
皮肉なことに、実際のCOPが下るという現象を引き起こしかねません。
定格冷房能力1.0kW程度のエアコンがあれば良いのですが……
家の中に侵入してくる熱が少ないので大型ダンプは必要ありません。
本来なら、小回りの効く軽トラックが合っているのです。

しかし現在は、”高性能住宅向け”のエアコンは見当たりません。
仕方ないのでエアコンを選ぶ際には、
住宅性能とエアコン冷房能力のマッチングが非常に重要です。
「余裕があった方がいい」などと安易に考えて、
冷房能力が過大なエアコンを設置するとCOPが悪くなります。
定格COPばかりでなく、最小冷房能力にも注目してみてはいかがでしょうか?
たとえば、次のような機種があります。

  冷房能力=2.8kW(最小0.6~最大4.2)
  消費電力=0.465kW(最小0.075~最大1.020)

この場合、定格COPは 2.8÷0.465=6.02 と表示され、
普通はこの数字を見て省エネ性を比較していると思います。

ただし、定格以下で動くことの多い高性能住宅では、
定格COPはあまり意味がありません。
それよりも、どの程度の低速回転まで対応できるかが重要で、
それを示すのが【最小冷房能力】になります。
この機種の場合は、「0.6kW」までOKということ。 かなり良いです
より低回転でもストップせずに”粘る”ということですから、
”仕事量”の少ない現場にも対応できるでしょう。

それにしても、おかしな話です。
断熱気密の基準は緩いままで、
侵入してくる”余分な熱”の絶対量を減らすことには力を入れません。
その結果、家の中には”余分な熱”が溢れかえりますが、
これを効率的に捨てるのが【省エネ】だといいます。
まるで大きな穴の開いた船を作り、
入ってくる海水をどうやって捨てるかに知恵を絞っているようなものです。
おかしくありませんか?
それよりも、穴の開いていない船を作ることが先決でしょ?

「省エネ家電に買い換えましょう」も結構ですが、
高性能住宅の普及にももっと力を入れて欲しいものです。
そうなれば、エアコンも変わらざるを得ません。
高性能住宅と相性の良い機種が販売されるようになれば、
家とエアコンの相乗効果で大幅な省エネが達成できます。
今よりもはるかに少ない消費電力で、
何十倍も快適な高温低湿冷房が当たり前になるのです。

私は楽に行きたい(生きたい)ので、
最も安全で平坦な道(家)を探します。
地図の見方は子供でも知っているので、どなたにも発見できるでしょう。
ところが、なぜが多くの方が険しい山道(家)に進んでしまいます。
冒険が好きなチャレンジャーなんですね。
でも山の天気は変わりやすい(異常気象)から、
”嵐”が来たときには十分お気をつけください。



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