ヒートポンプを検討する 4 つの理由 (さらにいくつかのキャブも追加)

Aug 11, 2023

都市は、これらの環境に優しい、ほぼトレンディな HVAC システムが熱波問題を解決すると考えています。 しかし、ヒートポンプとは正確には何でしょうか?

ヒートポンプは今、注目を集めています。あるいは、冷暖房機器と同じくらい注目されています。 ダクトヒートポンプ、ミニスプリット、さらには地熱システムのいずれであっても、この気候に優しい HVAC 技術が話題になっています。

過去 1 年間、多くの主要報道機関や雑誌が、気候変動を緩和するヒートポンプの可能性を誇張してきました。 州政府、地方自治体、公共事業会社は、住宅を設置する住宅所有者に対するリベートや奨励金を拡大し続けている。 エネルギー省は、従来の暖房システムよりもヒートポンプを支持している。 そして、ヒートポンプの導入促進を目的としたいくつかの法案が5月に上院に提出された。

次の暖房システムとしてヒートポンプを導入すると言うアメリカ人が増えている。 2022年6月に米国成人2,103人を対象にCRが実施した全国代表調査（PDF）によると、持たない人の49％が、将来的には検討するかもしれないと答えた。 (9% が明確に「はい」と答えました。)

業界団体である空調・暖房・冷凍協会によると、ヒートポンプの出荷量は2021年12月時点で前年比14.6％増加した。

CR は、家庭用のヒートポンプを購入すると、連邦税額控除と州のリベートで数千ドルが得られる仕組みを説明しています。

そもそもヒートポンプとは何かについての短期集中コースが必要ですか?

最も基本的なレベルでは、家を冷暖房できる機器です。 これは熱も供給するエアコンのようなものですが、使用するエネルギーは炉、ボイラー、電気ラジエーターよりもはるかに少ないです。

それは、燃料を燃やしたり、エネルギーを大量に消費する電気抵抗を使用して熱を発生させるのではなく、金属コイル、ファン、冷媒を使用するヒートポンプが家の外から周囲の熱を吸収し、それを屋内 (または冷房モードの場合は屋外) に伝達するためです。 。

ヒートポンプにはいくつかの種類があります。 空気源システムは設置が比較的簡単であるため、最も一般的です。 それらは外の空気から熱を集めます。そして、たとえ天気がかなり寒く感じたとしても、常にある程度の無料の熱が存在します。

既存のダクト設備がある場合は、セントラル エアコンを追加するのと同じように、ダクト付き空気源ヒート ポンプをシステムに追加できます。 既存のダクト工事がなければ、ダクトレス ミニ スプリット空気源ヒート ポンプの方が設置が簡単になる可能性があります。 一部の空気熱源ヒートポンプは寒冷地では性能が低下することがありますが、現在では多くのモデルが氷点下でも家を暖かく保つことができます。

そして、地中熱ヒートポンプとしても知られる、家の外の地面に掘られた深い穴から熱を吸収する地中熱ヒートポンプもあります。 地下の温度は年間を通じて華氏 50 ～ 60 度で穏やかで安定しているため、ポンプの効率は非常に優れています。 しかし、設置には法外な費用がかかる可能性があり、すべてのロットで常に機能するとは限りません。 ヒートポンプ購入ガイドで各種類のヒートポンプについて詳しく読むことができます。

ヒートポンプは実際には何十年も前から存在しており、米国の 10% 以上の家庭で主要な HVAC システムとなっていますが、そのほとんどは国内の最も暖かい地域であり、そこでは古いヒートポンプ設計が効果的かつ効率的に機能します。

しかし、過去 10 年間で、特に寒い天候におけるパフォーマンスは飛躍的に向上しました。 ヒートポンプは、従来のシステムを完全に置き換えるものであっても、単にそれを補完するものであっても、ほとんどの家庭で気候制御のための実用的な選択肢となっています。

ご自宅に適したヒートポンプを選択する方法については、ヒートポンプ購入ガイドをご覧ください。 CR メンバーは、ダクト付き空気熱源ヒートポンプの 24 ブランドに対する予測信頼性と所有者の満足度に関する評価を調べることもできます。ただし、現時点ではダクトレス ミニスプリット システムや地上熱源システムに対する評価はありません。

ここでは、ヒートポンプが家庭の次の冷暖房システムとなる可能性がある理由と、切り替える前に考慮すべきいくつかの重要な要素を説明します。

カリフォルニア大学デービス校の研究によると、最も一般的なタイプ (空気熱ヒートポンプ) は、ガス炉と比較して家庭での二酸化炭素排出量を約 40% 削減します。 正確な量は、電気 (ヒートポンプに電力を供給する) がどのように生成されるかによって異なります。 しかし、ほぼすべての住宅が二酸化炭素排出量を削減します。 テキサス大学、ミシガン大学、カーネギーメロン大学の研究によると、そのうちの98パーセント。

クリーンな電気は、ヒートポンプの環境上の利点をさらに高めます。 たとえば、マサチューセッツ州東部では、ある大手電力会社がすでに電力の 60 パーセント以上を、原子力、風力、太陽光、水力発電ダムなどの再生可能エネルギー源および非炭素源から生成しています。 カリフォルニア大学デービス校の研究では、北東部全体として、空気熱源ヒートポンプに切り替えると、ガス暖房と比較して暖房による家庭の二酸化炭素排出量を約 75 パーセント削減できると推定しています。

中西部では電力のほとんどがガス、さらには石炭からも供給されているが、削減率は約 12% にすぎない。 しかし、送電網がよりクリーンになる（または太陽光発電を設置する人が増える）につれて、排出量はさらに減少するでしょう。

有効な反論の 1 つは、ヒート ポンプの普及と、プラグイン車両などの他の新たな電化技術が電力網に負担をかける可能性があるということです。 そのため、熱波や寒波による停電のリスクが増大したり、化石燃料発電所が電力使用のピーク時に残業することによる大気汚染の増加につながる可能性がある。

政策立案者はその問題の解決策を見つける必要があるかもしれない。 しかし、個人レベルでは、ヒートポンプが自分の家に適していると考えるのであれば、ヒートポンプを設置することはバランス的に環境にとって良いことである可能性が非常に高いです。

写真：マーカス・リンドストローム/ゲッティイメージズ 写真：マーカス・リンドストローム/ゲッティイメージズ

ヒートポンプは、善良な人々のための単なる高価な技術ではありません。 設置費用は大きく異なりますが、調査対象の CR 会員はシステムに平均 7,791 ドルを支払ったのに対し、ガス炉には 6,870 ドルを支払いました (ただし、これらのヒートポンプのほとんどは国内の温暖な地域または温暖な地域に設置されていました)。 Cadmus Group が収集した CR と共有したデータによると、寒冷地用ヒートポンプは価格が高くなる傾向があり、8,700 ドルから 32,000 ドルの範囲です。

しかし多くの場合、ヒートポンプは家を冷暖房する最も手頃な方法です。 私たちが見つけた最も控えめな推定（テキサス大学らの研究）によっても、空気熱源ヒートポンプは、32 パーセント、つまり 3,700 万以上の世帯で最もコスト効率の高い HVAC システムとなるでしょう。 。

プロパン、石油、または「通常の」電気抵抗システムで暖房している家は、ヒートポンプを設置することで費用を節約できる可能性が最も高くなります。 プロパンと石油は常に高価です（たとえ大規模な価格高騰の真っ只中にいない場合でも）。 また、電気抵抗加熱は、ヒートポンプが同じ量の熱を生成するのに比べて、平均で 2.5 ～ 3 倍の電力を使用します。

そのため、国内の多くの地域では、ヒートポンプに切り替えることで暖房費を年間 1,000 ドル以上節約できる可能性があります。 DOE には州ごとのファクトシートがあり、これを利用して年間どれくらい節約できるかを知ることができます。

ヒートポンプのコストをさらに削減する補助金や税制優遇措置を受ける資格がある場合もあります。 多くの州や電力会社はヒートポンプに対してリベートを提供しています。 たとえば、マサチューセッツ州では現在、古い機器を撤去した場合、家全体の空気熱源ヒートポンプ システムに対して 10,000 ドルのリベートを提供しています。 また、連邦政府は、2022 年末まで地中熱ヒートポンプに対して 26 パーセントの税額控除を提供しています。DSIREUSA.org で郵便番号を入力すると、お近くで何が利用できるかを確認できます。

メリーランド州ボルティモア郡に住むスティーブンソン大学の環境科学教授マーク・ノリスは、自宅の冷暖房には地中熱ヒートポンプが最も手頃な方法であることを発見しました。通常の空気源ヒートポンプや従来の HVAC 機器よりも設置が困難です。

ノリス氏は地上電源システムを深さ 250 フィート、つまり彼の「郊外の小さな敷地」の前庭の土の中に真っ直ぐに設置しました。 前払い費用は約 23,000 ドルでしたが、電力会社や連邦、州、地方自治体からのリベートや奨励金が少しずつ入ってくるため、自己負担額の合計はわずか 8,000 ドル程度になります。 ノリス氏は、最終的なコストは、基本的なガス炉とセントラル空調設備を設置するために受け取った見積もりよりも低かったと述べています。

ただし、ほとんどの場合、特に寒冷地では、ガス暖房の方がヒートポンプよりもコストが低くなります。 通常、基本的なガス炉と基本的なセントラル AC の両方を設置する方が、家全体に寒冷地用ヒートポンプを 1 台設置するよりも安価です。

また、ノースイースト・エネルギー効率パートナーシップのディレクターであるデイブ・リス氏は、ガス焚き暖房装置は電気ヒートポンプよりも運転コストが低い傾向があるが、ランニングコストは多くの場合かなり近いと述べています。 ただし、これにはニュアンスと例外があり、ハイブリッド ヒート ポンプと炉システムを使用するオプションも含まれます。これは、ヒート ポンプが最も効率的であるときに穏やかな温度でヒート ポンプを実行し、コストが節約できるときに炉に切り替えるというものです。 (ハイブリッドについて詳しくは、ヒートポンプ購入ガイドをご覧ください。)

空調暖房冷凍協会の広報担当副社長フランシス・ディーツ氏によると、ヒートポンプがご自宅に適しているかどうかを判断する最も簡単な方法は、地元の HVAC 請負業者からいくつかの見積もりを取得することです。

「彼らは、あなたが住んでいる場所に基づいて、暖房を使える日数と、公共料金がいくらなのかを知ることになるでしょう」とディーツ氏は言う。 また、あなたの地域でどのような機器がうまく機能しているのか、またどのような補助金があるのか​​も知ることができます。 優れた請負業者は、適切な負荷計算を行って、あなたの家にどれだけの冷暖房能力が必要なのか、そして効率のアップグレードによって恩恵を受けるかどうかを正確に把握します。 (当社のヒートポンプ購入ガイドには、経験豊富な請負業者を見つけるための詳細情報が記載されています。)

リス氏は、補助的な冷暖房が必要な 1 つまたは 2 つの部屋だけを対象とした小規模なシステムであっても、通常はヒートポンプを家庭に導入する方法があると述べています。 「それらは非常に柔軟で、非常にカスタマイズ可能であり、ダクト付きからダクトなし、そしてその間のあらゆるものまで、これらのシステムには何百万もの種類があります」と彼は説明します。

すでにダクト工事が行われている場合は、適切な位置にあります。 ダクトヒートポンプは既存の強制空気システムに直接接続できるため、設置コストを抑えることができます。 すでにセントラルエアコンがある場合は、さらに簡単です。 ヒート ポンプの設置は、セントラル AC の設置と基本的に変わりません。そのため、配線と冷媒ラインの適切な電気接続と実行がすでに行われています。

ミニスプリットとも呼ばれるダクトレス ヒート ポンプも、セットアップが非常に簡単です。 これらには既存のダクト工事は必要ありません。 ヒートポンプの屋外部分はダクトモデルと同じですが、凝縮器は中央の強制空気システムに接続するのではなく、周囲の壁または天井に配置された 1 つ以上の「ヘッド」に接続されます。家では、個別の通気口のようなものです。 (技術的な詳細については、ヒート ポンプ購入ガイドを参照してください。) マルチヘッド システムのコストはすぐに膨れ上がりますが、通常はダクトを追加するよりも安価です。

考慮すべき重要な注意事項がいくつかあります。 隙間風が吹き、断熱性が低い家ではヒートポンプがうまく機能しない可能性があります。 家全体の電気暖房をサポートするには、電力サービスをアップグレードする必要がある場合があります。 また、天候が異常に寒くなり、ヒートポンプが対応できない場合に備えて、バックアップ暖房システムを維持 (または追加) することもできます。

これらのシナリオについては、ヒートポンプ購入ガイドで詳しく説明しています。 しかし、自宅でヒートポンプを導入する際にいくつかの障壁が見つかったとしても、通常はそれを解決する方法があり、場合によっては政府や電力会社からのエネルギー効率向上奨励金の助けを借りて解決することもできます。

従来の暖房システム (および基本的なエアコン) は、実際には家の温度を一定に保つのが苦手です。

ローレンス・バークレー校の建築科学者イアン・ウォーカー氏は、「暖房炉では、暖房がオンになって部屋が暑くなり、その後電源が切れて寒くなり、温度が大きく上下することに慣れています」と語る。国立研究所。

対照的に、最新のヒートポンプは、家の中で同じ温度と湿度を維持する点ではるかに優れています。 「彼らは一定の低いレベルで継続的に動作することを好むため、炉のように振り回されることはありません」とウォーカー氏は言う。

細流で稼働するときに最も効率が良いため、これまでの環境に優しいアドバイスに反して、サーモスタットを同じ温度に設定したままにしておくと、たとえ一晩中であっても、最もエネルギーを節約できることがわかりました。長年にわたって内面化されてきました。

「サーモスタットのボタンを押し続けても、ヒートポンプから期待した効率は得られません。ヒートポンプはそのように設計されていないからです」とウォーカー氏は言う。 したがって、エネルギーを節約するために夜間の冷え込みを我慢していた場合、ヒートポンプを使用すればその負担から解放されます。

(もちろん、夜間に涼しい部屋を希望する場合は、温度を下げることもできます。追加のエネルギーを使用するだけです。)

ミニスプリット ヒート ポンプは、家の中で気候制御が必要だが通常は設置されていない部分 (たとえば、新しく仕上げた屋根裏部屋や家の増築など) に気候制御を追加する優れた方法でもあります。 また、ダクトよりも設置がはるかに簡単であるため、既存の強制空気システムのない家 (ラジエーターで暖房する家など) に常設 AC を追加する優れた方法でもあります。 主に冷却機能を目的としてこれらを設置した場合でも、暖房も効果的かつ効率的に行うことができ、メインの暖房システムの稼働に必要な時間が短縮されることに驚くかもしれません。