「エコキュート」とはどんな給湯器？ その概要・仕組み・メリットとデメリットをわかりやすく解説！
省エネへの取り組みは産業活動だけではなく家庭生活や個人レベルでも求められていますが、ひとえにコストの削減だけではなく環境保全を目的とした大きな枠組みでもあります。
シンプルに普段のエネルギー消費を抑える施策が必要ですが、高い効率で動作する各種の機材や設備の導入も重要です。
そんな対策の一つに省エネ型の住宅設備が挙げられ、なかでも家庭でもっとも多くのエネルギーを消費するといわれる給湯に関する機器の発達にはめざましいものがあります。
そのうちの一つが、高効率給湯器の「エコキュート」です。
エコキュートは電気でお湯をつくり出す装置ですが、その独自の機構や仕組みがもたらす多大なメリットから普及が進んでいます。
本記事ではそんなエコキュートとそもそもどのようなものであるのか、概要・仕組み・歴史といった切り口から分かりやすく解説します。
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そもそもエコキュートとは？
エコキュートが電気をエネルギー源として作動する給湯器であることは先に述べたとおりですが、そもそもどのようなタイプのものなのでしょうか。
電気でお湯をつくるというと電熱で直接水を温める電気ポットや電気給湯器のようなものをイメージするかもしれませんが、エコキュートはそうした原理とは異なるものです。
エコキュートには「ヒートポンプ」という熱交換装置が備えられており、その作用によって空気中の熱を集めて増幅し、高めた熱で水をお湯に変えているのです。
この作業は夜間の電気料金が安い時間帯に行うことを想定しており、そうして得たお湯は貯湯タンクにためておくようになっています。
そうして貯蔵したお湯を日中に使いますが、最大60℃程度のものを用途に応じて水で割り、設定された温度にして各所に給湯するのがシステムの概要です。
化石燃料を燃やした熱でお湯を沸かしたり、電気が発する熱で水を温めたりするタイプの給湯器と比べるとはるかに少ないエネルギーでお湯を得られるメリットがあり、温室効果ガスもほとんど排出しません。
このように省エネとエコを両立させた給湯器の一つが、エコキュートであるといえます。
エコキュートがお湯をつくる詳しい仕組みとは？
エコキュートはヒートポンプによって空気中から得た熱でお湯を沸かしていることを述べましたが、夏場のどんなに暑い日でも40℃になるかならないかという外気温から果たしてどのように水をお湯に変えているのでしょうか。
これにはヒートポンプの仕組みについてもう少し詳しい説明が必要なため、以下で見ていきましょう。
まず、ヒートポンプはその内部を「冷媒」と呼ばれる熱を運搬する役目を担う気体が循環しており、エコキュートでは二酸化炭素を用いています。
この冷媒は空気中の熱を吸収しながら循環しますが、ここで気体は圧縮すると温度が上昇するという性質を利用します。
空気中の熱を吸収した冷媒の二酸化炭素を圧縮することで高温となり、その熱を水に移していくことによって最終的にはお湯の温度にまで高めるというのがヒートポンプの仕組みです。
また、水に熱を伝えた後の冷媒を今度は開放します。すると開放された気体はその性質から温度が下がるため、循環して再び空気中の熱を集めることを繰り返します。
この冷やす作用を利用したのが冷蔵庫やエアコンのクーラーで、エコキュートのヒートポンプも原理的には同一のものです。
こうした機能によって、エコキュートはけっして水を加熱できるほどの温度ではない空気熱を元にお湯をつくり、給湯を可能としています。
エコキュートのメリット2例
エコキュートとはどのような給湯器であるのか、その概要と仕組みがわかったところで具体的なメリットについて見ていきましょう。
すでに解説した内容から理解できる点と重複している部分もありますが、改めて以下の2例を挙げました。
お湯を沸かすエネルギーとランニングコストの削減
エコキュートが電気の熱ではなく、ヒートポンプが持つ熱交換の作用によってお湯を沸かすことは給湯に関するエネルギーを大きく削減することに貢献しています。
化石燃料を燃焼させてお湯を沸かすことも、電気の熱で水を沸騰させることも、多大なエネルギーが必要であるうえにそれらは空気中に放出されるなどしてロスとなる分が少なくありません。
その点エコキュートであれば空気中の熱を冷媒の性質を利用することで温度上昇させていることから、非常の効率のよい熱源利用の方法です。
また、先にも述べたように電気代が安い夜間に作動させることと、貯湯タンクにストックしておいたお湯を必要に応じて水で割って使うシステムであることから、ランニングコストの低減にもつながっています。
必要が生じた都度お湯を沸かす方法はたしかに便利ではありますが、やはりエネルギーのロスは免れずそれだけコストにも直接的に影響します。
エコキュートは効率的に得たお湯を保温しつつ使うことで、エネルギーロスを抑えてコストも削減するという点に最大のメリットがあるといえるでしょう。
災害時にタンクの水を使えること
エコキュートの構造上の特徴として「貯湯タンク」にお湯をためて使うことを先に述べましたが、このことは状況によって大きなメリットとなり得ます。
それは水をストックできることで災害による断水時の備えになることです。
何らかの災害によってライフラインが寸断され、電気や水道が使えなくなることは十分に想定できる事態です。
そのため地震や風水害のおそれがある場合には断水に備えて飲料水のストックや、バスタブに生活用水をためておくことが推奨されています。
エコキュートは貯湯タンクにお湯をためる構造上、使い切らない限りはそこに水を備蓄していることと同義となります。
タンクのサイズにはさまざまなタイプがあり家族構成によって大きさは異なるのが普通ですが、370Ｌまたは460Ｌが一般的な容量です。
仮にバスタブに水をためたとして、一戸建て用・0.75坪サイズに入る水量は220～250Ｌほどが目安とされています。
そのためエコキュートではもしフルチャージの容量であれば400Ｌ弱～500Ｌ弱の水をためておけることになるため、災害時に使用できる水源として非常に心強いといえるでしょう。
もちろん直接飲料水とするには衛生面で問題があると考えられますが、トイレを流したり掃除のために使ったりすることは問題ありません。
停電時には当然エコキュートとしての給湯機能は使えませんがしばらくのあいだは保温されることと、災害時にまとまった量の水がストックされていることは大きなメリットといえます。
エコキュートのデメリット2例
一方ではエコキュートにももちろんデメリットが存在します。
ただし装置の構造や特性上の理由から避けることが難しい、いわば不可抗力としての側面が強い項目であることも事実です。
エコキュートとはどのようなものであるのか、もしも導入するとしたらどういった事項に注意すべきかを正しく把握するためにも理解しておく必要があるため、以下に代表的なデメリット2例を挙げました。
停電に弱いこと
エコキュートのエネルギー源は電気であるため、当然のことですが停電時には作動することが不可能となります。
ただし新たにお湯をつくったり保温したり、自動的に給湯したりといった機能が使えなくはなりますが、貯湯タンク内のお湯はしばらくの間は温かいため即座に冷水になることはありません。
また、タンク内のお湯が冷めてしまったとしても生活用水のストックとして使うことは可能です。
もし停電時にもエコキュートを継続して使うことを想定するならばバックアップ用の電源やバッテリーなどを備えるという方法もありますが、いずれにせよ電気で動くことはメリットでもありデメリットともなり得る点はよく理解しておきましょう。
本体価格の高さ
エコキュートは給湯システムを担う本体、熱交換装置のヒートポンプ、さらにお湯をストックしておくための貯湯タンクといった大がかりな装置の集合体です。
そのため必然の結果として、価格が高額となる傾向にあります。
比較のため、エコキュート以外の給湯器の設置にかかる費用の例を見てみましょう。
例えばガス式の高効率給湯器である「エコジョーズ」の場合は次のとおりです。
仮に一日につき500Ｌほどのお湯を使用する家庭に設置することを想定したケースでは、エコジョーズの本体価格はおよそ20～35万円、設置工事のための費用は約5万円、合計で25～40万円が初期費用となります。
対してエコキュートはモデルにもよりますが本体価格がおよそ30～70万円、設置工事費に約15万円の合計45～85万円が初期費用として必要です。
エコキュートとエコジョーズを比較すると本体価格だけでも最大50万円ほどの差が生じることもあり、エコキュートの持つメリットの一つであるランニングコストの安さでカバーするとしても、初期費用分を相殺するまでには長い時間が必要です。
単純に導入のための初期費用だけでは比べられない部分も多々ありますが、このような価格面での負担がある点は十分に把握しておきましょう。
まとめ
最後まで記事をご覧いただきありがとうございました。
この記事ではエコキュートとはどのような給湯器であるのかその概要と仕組み、そしてメリットやデメリットとしてどのような点が挙げられるのか、具体例を踏まえて解説しました。
環境にやさしくランニングコストも抑えられるエコキュートは家庭生活にもさまざまなメリットをもたらし、その特性から災害時における強みがある点も大きな魅力といえるでしょう。
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