ヒートポンプについて【技術士キーワード学習】

 

ヒートポンプについて

ヒートポンプとは

熱エネルギーを燃焼から取り出す代わりに、熱を移動させることによって熱エネルギーを取り出すシステムの事で、熱の移動が水などをくみ上げるポンプに似ていることから、ヒートポンプと呼ばれている。石油などの化石燃料を燃焼し熱エネルギーを得る方法と比較すると、省エネルギーかつCO2の排出量が少ないことから、低環境負荷のシステムとして期待されている。

参考：ヒートポンプについて | KENKI DRYER

 

ヒートポンプの原理

 

ヒートポンプにはボイル・シャルルの法則と熱力学第二法則が関係している。

気体を圧縮し、圧力が高くなると熱エネルギーを得ることができ、期待を膨張させ、圧力が低くなると冷たい気体を得ることができる。

 

ヒートポンプの適用範囲

ヒートポンプは熱を交換するものに使われており、以下の製品に活用されている。

 

ヒートポンプのメリットとデメリット

ヒートポンプのメリット

 

エネルギー効率が高い

熱力学的効率（COP：Coefficient of Performance）が高く、ヒートポンプが消費するエネルギーに対してより多くの熱量を供給することができる。

ヒートポンプが取り出した熱量（外部の低温熱源）＋ヒートポンプが熱源から熱量を取り出すのに消費するエネルギーを、熱力学第一法規に従いそのまま高温熱源に供給される。

このことにより、外部の低温熱源から取り出した熱量に対して、より多くの熱量を高温熱源に供給することができる。

 

環境負荷が少ない

燃焼を伴わず熱量を得る方式であることから、火災が起こりづらく、CO2の発生も少ない。

 

 

ヒートポンプのデメリット

外気温の影響を受ける

ヒートポンプの仕組みでは、外気温に対して空気を圧縮する事で温度を上げるが、外気温が低い場合は必要な温度を確保するためにエネルギーを多く使用するため、エネルギー効率が低下する。

 

電気代が高くなる

ヒートポンプは動作に電力を必要とするため、使用量が多い場合は電気代が高くなる。

 

将来展望について

再生可能エネルギーとヒートポンプを組み合わせることで、電気、熱を得るために必要な化石燃料の消費が不要となり、カーボンニュートラルに貢献することが期待される。