ハクソク

世界を動かす技術を、日本語で。

まもなく、ヒートポンプは必要に応じて熱を蓄積し、分配できるようになります。

113日前原文(sintef.no)

概要

  • Heat pump の熱エネルギーを家庭で効率的に 蓄熱・利用 できる新技術
  • SINTEF とCOWA Thermal Solutionsの共同開発による 高効率サーマルバッテリー
  • 塩化水和物 を用いた 省スペース・安全性 の高い熱蓄積方式
  • リサイクルアルミ と特殊コーティングによる 耐久性・環境配慮
  • Sure2Coatプロジェクト を通じた欧州産業の省エネ・低CO₂化推進

ヒートポンプ熱の蓄熱を可能にするサーマルバッテリー

  • ヒートポンプ の熱を 蓄積・後で利用 できるサーマルバッテリーの開発
  • SINTEF と COWA Thermal Solutions が共同で技術を開発
  • サーマルバッテリーは 高効率 で 急速な充放熱 が可能
    • 例： 連続シャワー や 冬の朝の給湯 にも即応
  • 電力が安い時間帯 や 再生可能エネルギー利用時 に熱を蓄えておき、必要な時に使用
  • 家計負担軽減 と スマートなエネルギー活用 を両立

塩化水和物を用いた新素材の特徴

  • サーマルバッテリーの 中核素材は塩化水和物
  • 塩化水和物は 水分を含み、加熱時に固体⇔液体の相転移 を起こす
  • 相変化材料（Phase Change Materials） の一種で、水よりも 多くの熱エネルギーを蓄積 可能
  • 温度変化が小さくても 熱を長時間保持、 安定した温度供給
  • 毒性・引火性なし、低コスト、安全性が高い
  • 従来の給湯タンクの1/4の省スペース 実現

Sure2Coatプロジェクトによる技術革新

  • EU資金提供のSure2Coatプロジェクト で産学連携
  • COWAは 塩化水和物の安定性向上 のため新規添加剤を開発
  • SINTEFは バッテリー効率向上 を担当
  • 薄型冷却フィン の採用で効率65%→85%へ向上
  • 充電時間70%以上短縮、放熱時間80%以上短縮
  • エネルギー消費・CO₂排出・資源消費の削減 を目指す

リサイクルアルミとコーティング技術

  • 冷却フィン に リサイクルアルミ を採用し、 熱伝導性・軽量性・成形性 を確保
  • リサイクルアルミは コスト削減・環境負荷低減・循環型社会推進
  • 腐食リスク への対策として プラズマ電解酸化（PEO）コーティング を適用
    • セラミック層 で高い 耐久性・耐腐食性 を実現
    • フライパンのノンスティック加工 に類似した技術
  • 長寿命化・性能維持 を両立

まとめ：家庭用熱エネルギーのスマート化

  • ヒートポンプ＋サーマルバッテリー による 快適・省エネな住環境
  • 塩化水和物・リサイクルアルミ・特殊コーティング の組み合わせで 安全・高効率・省スペース を実現
  • 欧州全体の産業・環境戦略 にも貢献する先進的な蓄熱技術

Hackerたちの意見

これはnighthawkinlightのフェーズチェンジ材料に関する動画に似てるね。彼の自作のグーが入ったジップロックバッグが温度調整に役立ってるのを見るのはすごく面白かった。

└

この研究では、セラミックコーティングされた押出しアルミニウムのヒートスプレッダーを使って、バルクPCMの熱伝導率を改善してるけど、最近Tech Ingredientsが示したグラファイトフレーク＋パウダー添加剤が代替品として使えるか気になるな。成分が分離しないように、安定剤（増粘剤）が必要かもしれないね。

エネルギーの未来について、ちょっと楽観的になってきた。状況はかなり良さそうだね。

もしかしたら見落としてるかも；この製品はすでにSunamp Therminoとして存在してるよ。

└

また、見出しにあるように、加熱された水のタンクとしても存在してる。フェーズチェンジの技術は物理的なスペースを取らない利点があるけど、熱水を貯蔵する技術よりも成熟度が低いよね。

ラザニアを使えばよかったのに。 tundraで火の上で温めてても、しっかりと熱くなれば、20分後でも口の中を火傷するよ。

└

最近、特定の食べ物が口腔癌の発生に影響するか考えてたんだけど、リストのトップにはラザニアとピザやスープに入ったミニトマトがあると思う。

└

でも、私が作ると、いつも一部分だけがめっちゃ冷たくて、他はびっくりするくらい熱いんだよね。温かい材料から始めてもそうなる。物理法則はラザニアには通用しない。あと、ラザニア作るの下手なんだ。

└

あと、パイもね。 https://www.youtube.com/watch?v=aEAHLFvD3v4

しばらくの間、ヒートポンプ式給湯器に注目してるけど、今のところ温暖な気候でしか意味がないね。大きな問題は、まだ特別な製品で、価格がめちゃくちゃ高いこと。それに、安い部品を使ってるから、音がうるさくて故障しやすいんだ。もしほとんどの年でエアコンを使うなら、早期故障を除けば、すぐに元が取れるけど、寒い気候では家が暖かく保つために余計に働かなきゃいけない。最も楽観的な希望は、政府の義務化が需要を生み出して、メーカーが規模の経済を享受できて、実際に価格競争を試みることだと思うけど、これがすぐに実現するとは思えないな。

└

2010年に寒冷地にヒートポンプを設置したよ。暖房専用で。すぐに元が取れた - 3年もかからなかった。2026年の今でも元気に動いてる。定期的なメンテナンスが大事で、2年ごとに深い掃除をしてる。最初は業者に頼んだけど、技術者が自分でできるように教えてくれたから、今は自分でやってる。プロにやってもらうのも高くなかったしね。それに、ダストフィルターは（すごく簡単だから）2週間ごとに掃除してるよ。

└

水だけのヒートポンプはあまり良い選択じゃないと思うな。EUでは、家全体の暖房と冷房、そしてお湯の加熱も含めて、1つのヒートポンプを使ってる新しいシステムが多いみたい。アメリカにいた時の天然ガスのオンデマンド給湯器が懐かしいけど、無制限のお湯は良かったし、ほとんどスペースも取らなかったからね。

└

ノルウェーではよく使われてるよ、あそこはほとんど暖かくないからね。

└

北部アメリカに住んでるけど、ヒートポンプにはすごく満足してるよ。郡のリベートを使って自分で取り付けたから、総費用は土曜日と700ドルだけだった。前の電気ユニットは年間450ドルのEPA評価だったけど、新しいのは4年間で年間170ドルの平均だから、もう元は取れたよ。

└

あなたは約20年遅れてるね。私のヒートポンプは0°Fでもすごく調子いいよ。もう7年使ってる。

└

政府の義務が十分な需要を生み出し、メーカーが規模の経済を享受できるようにする それって、政府に勝者を選ばせて、独占企業とビジネスしたいってこと？それは逆だと思うよ。もしその製品が私にお金を節約して、実際に良いものであれば、すぐにでも買うよ。政府を巻き込むってことは、そのどちらかが真実じゃないってことだよ。

└

昨日、Ask This Old Houseで、太陽熱補助の分割型ヒートポンプ給湯器を設置するエピソードがあったよ。家の外に取り付ける部品があって、屋根には載せないから設置が簡単なんだ。 https://www.youtube.com/watch?v=uqyAWkXXt3A https://www.neshw.com/residential/solar-heat-pump-water-heat...

└

なんか、すごい高いテクノロジーみたいにマーケティングしてるけど、実際は結構安いよね。ホテル用にヒートポンプPTACを20年間買ってきたけど、ヒートポンプありとなしでの価格差はだいたい5%くらい。どうやら、どの会社も価格をつり上げるために共謀してるっぽいね。

└

うちら、ちょっと偶然でいい組み合わせになったんだ。換気口なしのヒートポンプ乾燥機と、洗濯室にヒートポンプ式の給湯器があるから、洗濯するときに給湯器が部屋を冷やして、乾燥機が温めるから、だいたい打ち消し合ってる感じ。ちなみに、HP乾燥機は本当にエレガントな技術で、もっと普及してほしいな。乾燥機の中の空気を温めるだけじゃなくて、湿気を凝縮して水だけを排水できるから、外に空気を排出する必要がないんだ。だから、全体的にエネルギーがかなり少なくて、乾燥機の換気口もいらない。唯一の欠点はちょっと遅いことだけど、うちのは急いで服を乾かしたいときのために抵抗加熱のバックアップオプションがあるから、実際は価格だけの問題だね。

最近、寒冷地区の暖房について興味を持ったんだけど、これは基本的に市町村規模の地熱システムなんだって。 https://en.wikipedia.org/wiki/Cold_district_heating

└

数年前の12月にモスクワに行ったんだけど、世界最大級の地域暖房システムがあるって知ったよ。

記事には重要な詳細が抜けてるね：これは「ヒートポンプ」であり「ストレージ」でもあると言ってるし、電気が安い時や豊富な時に動くとも言ってる。だから、1: どこから熱をポンプしてるの？（それともこれは本当に「ヒートポンプ」じゃなくて、抵抗加熱を使ってるの？） 2: どれくらいの時間熱を蓄えるの？これは24-48時間の基準で熱を蓄えるものなのか、それとも春や秋に住宅用ソーラーからの余剰電力で熱を蓄えて、冬にその熱を使うものなのか？ 3: ユニット自体は熱を蓄えてる時に「温かい」の？それとも熱は純粋に化学的な方法で蓄えられて、取り戻すためには触媒などを通さなきゃいけないの？ 4: これを一般家庭の暖房用にスケールアップできるの？ --- ちなみに、電力が安い時に熱を蓄えるための抵抗式電気温水タンクのスキームはたくさんあるよ。

└

これは日常的なサイクルを想定してるんじゃないかな。空気源ヒートポンプを、空気温度が高くて電気代が安い時間帯に使って、必要に応じて使う感じ。相変化（例えば、氷が溶けること）で熱が加えられたり取り除かれたりするから、貯蔵の温度は変わらないんだよね（多分、熱を取り出す場所よりも熱いか冷たいかもしれないけど）。

└
  1. この装置はただの貯蔵装置だよ。空気源か地中熱ポンプと組み合わせて使うんだ。
  2. 良い断熱があれば、1日分の熱を簡単に貯められる。それで十分だよ。夏の熱を冬に貯めるのは無理だし、実現可能でもないし、コスト的にも効率が悪い。
  3. 単に加熱して冷却するだけ。相変化以外に特別な化学プロセスは起こらない。Amazonで買える相変化のホット・コールドパックと全く同じだよ。
  4. これは家庭用暖房用に設計されてると思う。正直、かなり明白なアイデアだよね。特に革新的なことはしてないと思うし…アルミのヒートシンクを作っただけだね。
└

おそらく空気源で、室内にあるなら、その部屋の空気を使うだけだね。うちの換気口なしの乾燥機もそんな感じ。別のヒートポンプで温められた空気から熱を取ることが効率にどう影響するのかは分からないけど、夏場ならエアコンの負荷を軽減してるかもしれないね。

あんまり数字がないね。エネルギーと体積あたりの効果を知りたいな。例えば、1リットルでどれくらいのkWhの熱が出るのか、どれくらいの速さ（kW）で生産できるのかとか。

相変化（固体から液体）を使って、約200 kJ/kgの熱を貯蔵するんだ。これをボイラーで水を10℃から60℃に加熱するのと比べると、209 kJ/kgを貯蔵することになる。だから、メンテナンスなしで数十年使える効果的な熱貯蔵方法がすでにあるし、コストも安い（お金とエネルギー消費の面で）。

└

一つの違いは、相変化が一定の温度でエネルギーを貯蔵すること。これは、ヒートポンプの効率が出力温度に反比例することを考えると、望ましいかもしれないね。

└

溜まった水の方が、塩の水和物みたいなものよりメンテナンスが面倒そうだな。

└

既存の市販の住宅用ユニット（例えば、EcombiやSteffes）もあって、セラミックブロックを使ってて、だいたい450 kJ/kgくらいの範囲だよ。

└

なんでこれが建材にもっと使われないのか分からないな。いろんな塩のミックスから特定の用途に合った変化温度を狙った相変化ソリューションを作ってるユーチューバーがいるよ。例えば、彼は自分の小屋の屋根用にパネルを作ったんだけど（太陽の下で涼しく、夜は暖かく保つ）。明らかに、これは大きな日々の温度変化を和らげるのには効果的だけど、常に暑い場所や寒い場所にいる人にはあまり意味がないね。私はアイルランドに住んでるけど、昼夜の温度差は小さいんだ。暑い夏の日に屋根裏を冷やすには、その熱を洗濯や掃除、シャワーなどに使う大きな水タンクに移さなきゃいけないんだけど、そのタンクは冷たい水道水で補充されるんだ。でも、屋根裏に空気から水への熱交換器を設置するのは大きな出費になるし、屋根裏が凍らないように気をつけないといけない。普通の空気から水へのヒートポンプを既存のタンクに接続できるかな？

└

ボイラーでお湯を温めるのって、ヒートポンプと相性いいのかな？エネルギーの放出が10時間後（正午のピークソーラーから翌朝の初めてのシャワーまで）ってどうなんだろう？実際、答えは分からないんだけど、「ただお湯を温めるだけ」っていうのはもっと深い理由がありそうだなって思ってる。

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体積あたりの熱はどうなの？結構小さい箱で、バスルーム全体をカバーできるってのが売りみたいだね。水よりも密度が高くて、断熱材も少なくて済むのかな？

熱じゃなくて冷を貯めるのに興味があるんだ。夜に冷を貯める方が効率的だと思う。バルコニーに冷凍庫で氷のブロックを作ろうかなって考えたけど、あんまり良いアイデアじゃないかも。

└

ペルシャは紀元前400年からシステムを持ってたんだって。