ヒートポンプのCOPについて

質問

１．よくペットボトルの氷柱に扇風機をあててエアコンレスで節電とテレビで言っています。あるいはエコアイスというのがあります。本当に効率がいいのでしょうか？

検索で引っかかったサンヨーの業務用製氷機が250wで25Kg/1日というのから計算すると、
消費電力：250w×3600sec×24hour=21.6MJ

25kgの氷は水温20度の水を－20度まで下げて凍らせたとすると、
熱汲み上げ量：25000cc×(40cal＋80cal(凝結熱))×4.2(J/cal)=12.6MJ

COPは12.6MJ/21.6MJ=0.6程度でしかありません。

エコアイスや氷柱よりも素直にCOP4とか5のエアコンで冷やすほうがはるかに効率いいことになります。エコアイスのメリットはピークシフトしかありません(夜間のほうが気温が低いので氷が作りやすいとか別要因はありますが)。

製氷のCOPが低い理由として熱の汲み上げ区間の温度差が大きいので原理的に仕方ありませんね。熱を汲み上げる例として逆カルノーサイクルを見ると圧縮・膨張の温度差(高温Thと低温Tl)が大きいほど効率は落ちます。

家庭用冷蔵庫の製氷やエコアイスのCOPが0.6かどうかは知りませんが、やめたほうが良くないですか？

回答No.1

anachronism · ベストアンサー

なかなか難しいですね。

と、いうのは、そのためだけに製氷機を買うならやめた方がいいかもしれませんが、製氷機の電力というのは、製氷そのものだけでなく、製氷した氷が溶けないように低温を維持するために必要な電力も入ります。
同じく、電気冷蔵庫（冷凍庫）も、庫内を低温に保つために必要な電力はどのみち必要なので、このような評価を行うためには、「その氷柱を製氷するために増加した電力」を評価しなければなりません。

また、扇風機＋氷柱は、部屋全体を冷やすわけではなく、人に当たる風だけを冷やせばいいわけです。エアコンは、部屋全体を冷やさなければいけませんから、必要な冷却量が桁が１つ２つ変わるかもしれません。

そう考えると、氷柱＋扇風機は、さすがにエアコンと比べたら省エネではないかと直感的には感じます。

ただ、疑問に思われたのはたしかにいい着眼だと思います。その着眼点では、「人に当たる風だけを、心地よい温度まで冷やす」ことがもっとも効率的と考えられるからです。そういう機械は確かにあって、「冷風機」とか「スポットクーラー」と呼ばれています。つまり、氷柱＋扇風機よりは「スポットクーラー」のほうがずっと効率がいい可能性を示唆しています。

案外、スポットクーラーは省エネグッズかもしれませんね。

お礼

ご回答ありがとうございます。難しいの意味が良くわかりました。

言われてみれば冷温に保つ能力も結構馬鹿にならないですね。古い冷蔵庫を氷柱(水で満たしたペットボトル)用に使っていますが、ワットチェッカーで測ると氷を作るときの電力は作らないときの倍ぐらいです。もちろんその日ごとに気温がまったく違うのでよくわかりません。

スポット冷房というのは考えましたが素人には高度の技術が必要です。以前、ベッドをダンボールの壁で囲んで氷柱から降りてくる冷気で満たすことで冷気のプールの中で涼しく寝られないかと思って試したことがあります。周囲より2度ぐらい下がって涼しいはずなのですが、まったく体感できませんでした。体感するには風も必要なのですが、それをすると冷気が外へ出てしまいます。つまり気流を考えて冷気が逃げないブースを設計する必要があります。それであきらめました。

いずれにしても単独の効率を計算するのは簡単ですが、それがいいのか悪いのかというのは発想の転換も含めていろいろ検討する必要がありそうです。