ヒート ポンプ: 家庭用暖房の未来
二酸化炭素排出量を抑制し、持続可能な生活を促進するという世界的な取り組みの中で、ヒートポンプは従来の家庭用暖房システムの中で、有力な1つの代替方式として浮上しています。化石燃料を燃焼させる従来のシステムとは異なり、ヒートポンプは空気、地面、水などの環境から再生可能エネルギーを利用します。この方式は低いランニングコストで周囲の熱を取り込んで別の場所へ熱を安全に移動させて、環境への影響を軽減します。
ヒートポンプを理解する
ヒートポンプは-30～-40°C(-22～-40°F)という低い沸点を持つ冷却剤を利用します。冬でも屋外の熱を取り込み、その熱を室内に伝えて建物を暖めます。夏にはヒートポンプが逆に動作し、熱を屋外に排出することで建物を効果的に冷却します。
さまざまなタイプのヒートポンプの中で、外気から熱を取り出すのが家庭用に最適なヒートポンプです。 ファンを使用して室内に暖かい空気を取り込んだり、ラジエーターや床暖房用の水を加熱したりします。 ヒートポンプを利用したこれらの空気源は、夏の間も冷却の提供が可能で、温暖な気候エリアでの住宅に最適です。 他のヒートポンプは、地中に埋設されたパイプまたは水域からの熱を利用します。
エネルギー効率と節約
ガスの供給障害と価格高騰により、家庭用暖房の効率を高め、エネルギーの自給自足を促進が焦点となっています。ヒートポンプは依然として電気を使用しますが、従来の加熱炉よりも効率が約30%高くなります。米国エネルギー省は交換するシステムに応じて、住宅で年間200ドルから1,300ドルを節約できると推定しています。ガスが主な暖房源であるヨーロッパでは、ガス価格の上昇はヒートポンプユーザーにとってさらに大きな節約を意味します。ヒートポンプと太陽光発電または風力発電を組み合わせることで、二酸化炭素排出量がさらに最小限に抑えられ、オフグリッドシステムが構築されます。
ヒートポンプは維持費が安いだけでなく、定期点検が3～5年ごとに必要とされますが、従来の炉よりも安全で信頼性が高く、設備寿命が長くなる可能性もあります。
課題
ヒートポンプにはそのメリットにもかかわらず、いくつかのデメリットがあります。最も注目すべきは初期コストであり、従来の炉の2倍になる場合があります。空気熱源ヒートポンプは最も手頃な価格であるため、住宅での使用に最も適しています。逆に地熱システムや給水システムは、より大規模な屋外設置を必要とするため、大規模なオフィス、工業用建物、またはアパートの建物に適しています。
歴史的にヒートポンプは寒冷地では苦戦してきましたが、最近の進歩により、-13°F(-25°C)という低い温度でも効果的に機能することが可能になりました。ただ、使用される冷媒に関する持続可能性の懸念は消えません。
政府の取り組み
カーボンニュートラルに対する政府の取り組みにより、家庭がより効率的なシステムを導入するにあたって、さまざまなインセンティブが生まれています。米国では低所得から中所得世帯はヒートポンプなどの高効率電化製品のリベートを受け取ることができます。米国政府も4月に国内のヒートポンプ製造を促進するための資金提供を発表し、国のエネルギー自給率を強化しながらクリーンエネルギーソリューションをより手頃な価格で利用しやすくすることを目指している。
同様に、ヨーロッパのほとんどの国では、新築も含む住宅にヒートポンプを設置するための補助金を提供しています。一部の国では2025年までに新築住宅への石油やガスを使った炉の使用を禁止する構えです。
市場動向
ヒートポンプは米国市場で注目を集めています。2021年の時点で米国の新築住宅の40%が主な暖房源として空気または地中ヒート ポンプを備えており、2000年の23%から大幅に増加しています。暖かい地域ではヒート ポンプが一般的ですが、寒い地域でもヒートポンプの採用が進んでおり、技術の進歩によりさらに増加すると予想されます。
ヒート ポンプには高効率モーター ドライバが必要
Power Integrationsはファンや循環ポンプの駆動に最適で高度に統合されたBridgeSwitchモータードライバICを搭載した効率的なヒート ポンプの進歩に貢献しています。 ハーフブリッジ アーキテクチャは効率が高く、クラス最高のEMIを実現します。
温度監視、高電圧保護、モーター電流フィードバックなどの統合機能により、部品数を最大50%削減し、信頼性を向上させ、コストを削減できます。さらに、MotorXpert設計ソフトウェアは組み込みのハードウェア保護および障害監視と合わせて、IEC-60335およびIEC-60730の認証時間を数か月短縮し、より迅速な市場投入を支援します。
