太陽熱利用で生活に豊かさと安らぎを!

【不凍】PCMソーラーエアーヒーターで極寒冷地の暖房システムを構築する

2019/03/06
 
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nonofho
元農業土木技術者。農地、水路、道路などの測量設計から管理監督まで42年間携わりました。自然環境に興味があり、長年那須連山を写真撮影していました。その中で地球は確実に温暖化へ向かっていることを実感し、環境製品の販売を第二の職業にしています。1952年生まれ、栃木県大田原市在住。趣味は写真、音楽、読書、DIY。

 

こんにちは、とちぎエネットです。

 

私は栃木県北部の大田原市というところに住んでいます。

季候は割合と過ごしやすいですが、那須山を北に控えていることもあり冬は結構厳しいところです。

 

 

栃木県大田原市の気象 Weather Sparkより

 

そのため暖房費が嵩むことから、自然エネルギーである太陽熱で温水を作り暖房に使っています。

すでに6年目の冬になりますが、輻射熱による暖房というのはエアコンのように風もないし、床や壁がじわじわと暖かくなってくるので非常に快適です。

 

そんな素晴らしい暖房システムなので多くの人にお薦めしたいところですが、この方法には水を使うので寒冷地では凍結という宿命があります。

たぶん、関東地方よりも北では無理で、私のところが限界ではないかと思います。

 

しかし、この快適性は捨てがたいので、なんとか極寒冷地でも使えるようにしたいと考えました。

 

下のグラフは、北海道旭川市のものです。

旭川と言えば日本の最低気温を記録したところで有名ですね。

 

明治35年(1902年)1月25日  -41℃

全国最低気温ランキング(歴代・今年・本日)

 

 

 

しかし、こんな寒いところでは暖房はなにを使っているのでしょうか。

北海道の家は温かいとよく聞きますが、暖房費も馬鹿にならないくらい使っているものと思います。

 

もちろんエアコンではないと思いますが、灯油を使っていたら凄い量でしょうね。

イメージ的には、納屋に大量の薪をストックしておいて、薪ストーブをガンガン焚く。

そんな感じでしょうか。

 

北国は夏は涼しくていいけれど、冬は厳しすぎて住むのは大変ではありますね。

 

使う燃料を減らせば生活が楽になる

 

人間いつまでも若くはないし、体力も気力も衰えてきます。

またお金の面でも、老いて年金暮らしとなると生活そのものが厳しくなるのは言うまでもありません。

 

あなたは10年後、20年後の生活をイメージできますか。

あるいはイメージしていますか。

 

私は今年で66歳。

60歳で定年を迎え、その後の暮らしを考え、思い切ってリフォームをしました。

 

お金のあるうちに、できるだけ省エネな家に作り変えることが目的でした。

その肝は太陽熱での温水暖房と給湯です。

これで大幅に灯油の使用量が減り、生活がとても楽になりました。

 

単純に燃料代が減るだけではありません。

年をとると辛いのは燃料を買いに行ったり、灯油を給油することです。

毎日のように燃料の心配をし、無くなったら買いに行く生活から解放されるのです。

 

あるとき、セルフスタンドに灯油を買いに行った時のことです。

70歳過ぎの女性が灯油を買っていました。

 

見ていると、18ℓのタンクに15ℓほどしか入れないのです。

どうしたのかと聞いたら、重くて持ち上げられないのだとか。

それを聞いて、私は灯油タンクを車に乗せてあげました。

 

太陽熱利用は燃料としてはタダですが、設備にはかなりお金はかかります。

でもお金に返られない価値があると思うのです。

 

お金ができたら、とりあえずやっておくのが太陽熱利用ではないでしょうか。

いつか必ずやって良かったと思う日が来ます。

 

ソーラーエアーヒーターで極寒冷地での暖房を考える

 

さて、北海道のような寒い地域では、家全体が温かくなるような暖房方式が一般的なようです。

例えば韓国のオンドルのようなものや薪を焚いての暖房とかですかね。

 

しかし、燃料がふんだんに手に入る状況であれば何の問題はありませんが、前述したように、要は経済力と体力です。

 

体力の衰えた老後に薪割りはキツくはありませんか。

もしそうでなくとも、このような北国でも太陽がでるわけですから利用しないといけないのだと私は思います。

 

下の図をご覧ください。

これは、ソーラーエアーヒーターを使って暖房するものです。

 

太陽熱を使って温風を作り、電動ファンで室内に送り循環させるシステムです。

真空管採熱器にはPCM(相変化材料)が入っており、伝熱媒体は空気のためどんな気温でも凍ることはありません。

ただ風が嫌だとか、温かくないとか良く言われます。

 

ソーラーエアーヒーターによる暖房のイメージ

 

 

たしかに、温風の暖房はあまり暖かくないと私も思います。

その理由は熱の伝わり方にあります。

 

温かい空気がやってきて、過ぎ去ればまた寒くなるの繰返し。

部屋の温度はだんだんと上がっていきますが、熱の伝わり方が対流と伝導のためあまり温かく感じないのだろうと思います。

 

そこで考えられるのが、お湯を沸かして暖房に使う方法です。

つまり床暖房。

 

システムのイメージは以下のようになります。

 

※この図では補助熱源が電気になっています。

 

(システム構成)

ソーラーエアーヒーター  4枚 真空管20本(総得熱量20MJ×4=80MJ)

タンク        1台(600ℓ)

電動ファン        1台

床暖房ユニット      1式

 

このシステムでは、床暖房だけでなく給湯にも使えます。

もちろん太陽熱温水器だけで100%の暖房は難しいので、熱量が足りないときのために石油ボイラーなどが必要です。

既存のものがある場合にはそのまま使えます。

 

一般的に床暖房はかなり熱量の必要な暖房システムですが、温水を使うと配管から輻射熱(放射熱)が発生します。

お湯の配管はコンクリートに埋め込むでしょうから、熱がコンクリートに移り、そこから家全体に輻射熱として伝わります。

 

単なる温風だと、熱エネルギーはすぐに対流や伝導でどこかに逃げてしまいますが、輻射熱なら物体に当たると熱を帯びるので温度が低くても温かく感じるのです。

 

それが温熱暖房の一番素晴らしい点です。

 

このシステムでは常時給湯にも使えるので、暖房を使わない時期の問題も全くありません。

非常に効率的であると思います。

 

なお、よく真空管式の太陽熱温水器を床暖房に使いたいと言われますが、200L用を1台用意したところで大した熱量は採れません。お風呂が沸くくらいでは暖房には使えないのです。

やるなら、熱量を計算して採熱器がどれくらい必要かを計算しましょう。

 

繰り返しますが、20や30MJ(メガジュール)程度では暖房にはなりません。

だから私の暖房システムでは真空管が100本近くも並んでいるのです。

 

太陽熱温水器温水暖房用の真空管採熱器

 

中途半端なことをやっても意味はありません。

 

費用はどれくらいか

 

PCM採熱パネル(真空管20本タイプ)4枚と蓄熱タンク(80MJ)で200万円(送料・税別)を少し超えるくらいなずです。

暖房だけでなく給湯にも使えますし、これで燃料費が半分以下になれば安い買い物かも知れません。

 

私は太陽熱で元をとるようなことはお薦めしておりません。

実態はそうであっても、どんな暮らしをしたいのかで物事は進めるべきなのだと思います。

 

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元農業土木技術者。農地、水路、道路などの測量設計から管理監督まで42年間携わりました。自然環境に興味があり、長年那須連山を写真撮影していました。その中で地球は確実に温暖化へ向かっていることを実感し、環境製品の販売を第二の職業にしています。1952年生まれ、栃木県大田原市在住。趣味は写真、音楽、読書、DIY。

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