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2006年8月 3日 (木)

太陽熱温水器設置 第一報

 太陽熱温水器を設置しました。HPで、エコキュート(ヒートポンプ式)、エコウィル(ガスエンジンコジェネ)、ライフエル(燃料電池コジェネ)の比較をして、現状だと、やはりエコキュートのバランスが良さそう。ただし、本来、他の2機種が発電した電力は、少なくとも、昼間の9時から午後5時程度までの間は、系統電力に接続して売れるような仕組みが必要、との結論になった。

 しかし、原理的には、太陽熱温水器がベストのはず。しかし実際に使って見ないことには、評価もできない。

 今回、選択した機種は、チリウヒータ製の強制循環式。同社社長の岡本氏は、本当は、自然循環式を奨めたいが、我が家のような鉄筋コンクリート製の家の屋上に設置するとなると、やはり強制循環式以外には無理との見解。

 プロの意見には素直に従うべきと、機種の選択は、お任せした。しかし、設置方法については、かなり注文を付けさせていただいた。

 一般的には、太陽エネルギーを最大限活用できるように、30度程度の傾斜角で、南方向に向けて設置する。これだと、夏には、熱いお湯が大量にできる。しかし、実際には、夏にはそれほど大量のお湯を必要とする訳ではない。むしろ、太陽熱温水器は、冬をターゲットとすべきなのではないか、と提案。そのために、設置角度を90度(垂直)というのも有り得るとは思ったものの、「それは無い」という岡本社長のご意見と妥協して、60度という普通だったらありえないよう角度にした。実際に太陽光が当たるのは6時間程度。現時点だと、9時30分ぐらいから、15時30分程度まで。

Thermopanel

 写真1に設置の状態を示す。

 この吸熱パネル(2平米×3枚)の構造であるが、黒色に着色されたアルミ板の中央部が丸く成形され、銅だと思われる導水管に巻きついている。集光などを全くしていない平板構造であるが、これ以上の構造を考えるのは難しい。表面には、強化ガラスが設置され、温室状態を作る。背面には、断熱材が入っている。

 タンクの水容量は300リットルで、そこに、吸熱パネルからの熱湯(不凍液)が入って、熱交換され、水の温度が上昇する。この太陽温水器からのお湯をガス湯沸し器がコントロールする混合器にまず入れて適量の水と混合され、その出口を湯沸かし器に入れる。これまでの実績では、最高温度は55℃であるが、このままでは、火傷する可能性があるよう思えるのだが、実際にはガスは最初30秒ほど燃焼し、その後、ガスは止まって、設定した温度のお湯が出てくる。

 タンクの水温が何度まで上がっているのか、出口付近の温度が、風呂場で読める。しかし、タンクの上部と下部では、温度がかなり違うのではないだろうか。実態は不明。

 岡本社長にすでに要求を出してしまったが、もしも新しい機種を開発するのであれば、上部温度、中間温度、下部温度とせめて、3箇所の温度が表示されるような仕組みが欲しい。これが分かれば、お湯が後何リットル使えるか、分かるようにもなる。

 実際、お湯を使い始めると、タンク下部から水が入り始める。しかし、出口温度はほとんど変わらない。したがって、あと何リットルお湯があるのか、全く分からない。

Thermotank
 写真2には、タンクを示す。地震のときにどうなるか、岡本社長と色々と議論をしたものの、地震が現実のものになってみないと分からない。

 さて、このような設置状態で性能はどうなるのだろうか。

 冬には、恐らくお風呂に適した温度まで昇温することは有りえないが、水温(10℃以下?)から15℃でも温度を上昇させることが可能であれば、それなりに意味があるのではないか。それには、冬の太陽が垂直に当たる角度が良いという発想。冬至の日の南中高度は、90度-観測地点の北緯-23.4度である。我が家の緯度を北緯35.5度とすれば、南中高度は約31度。これが、60度設置の根拠である。70度でも良かったかもしれない。

 本日は、昼間にかなりお湯を使ったためだろうか、47℃までしか上がっていないが、それでも、ガスも電気も使わないお風呂(シャワー)は格別である。

 実際には、電気を使っている。循環型であるため、4.5リットル+ホース容量分の不凍液をポンプで循環させているからで、その消費電力は87Wである。この循環ポンプは、雨のような天候状況だと運転されない。曇りだとポンプは動くが、そのような状況でも、我が家の太陽電池は2~400Wぐらい出ているから、結果的には、電気を使っていない。

 雨だと当然、温度は全く上がらない。曇りだと、程度にもよるが35℃ぐらまで。ちなみに現時点で水道水の水温は21℃程度である。

 LCAデータ出したくてそのためのデータを岡本社長から貰っているので、次回には、その結果を報告したい。

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コメント

http://www8.plala.or.jp/woody-hu/newpage7.htm
鏡の組み合わせではロスが出ますか?

投稿: pongchang | 2006年8月 5日 (土) 03時31分

 冬季の効率アップをねらった傾斜60度はよいと思います。ぼくは83年頃から96年にかけて1000リットルのタンクの水を太陽熱で暖める装置を作り、給湯はもちろん、床暖房にも使っていました。
 コントローラは自作のマイコン。毎日10数カ所の温度と日射量のデータをパソコンへ取り込み、保存しました。雑誌にも書いたし、TVのパソコン番組にも出ました。

 太陽電池は太陽光の波長の長い方が無駄になります。シリコンの性質により、温度が高くなると電圧が下がり、効率が落ちます。冷却液を太陽電池の裏に通して発電と給湯と両方やったらいいのに、と思っていますが、お互いのテリトリもあって実現しないのでしょうかね。

投稿: やながわ | 2006年8月 5日 (土) 10時37分

季節によってパネルの角度を変更するというシステムはないのでしょうか?
台風などの風雨に対して弱いという可能性はありますが...

投稿: | 2006年8月 5日 (土) 21時13分

 鏡だとか反射鏡の類は、それで受光面積が増えるなら効果は出ます。ただ、光りを一部に集中させてそこの温度を上げるのが目的ならば、全体の効率には悪影響を与えます。温度が上がった部分からの放熱も多くなるからです。

 パネルの角度が自由に変えられるならば、赤道儀のようなものに乗せて太陽を追尾できるようにすればよい。問題はそのような装置を作るコストや動作させるエネルギとのかねあいです。

投稿: やながわ | 2006年8月 7日 (月) 09時54分

ひとつ上で書いた者です。
20年弱くらい前「ひまわり」なるシステムが流行したことを御存じでしょうか?
「ひまわり」は温水器ではなく、集光したあと光ファイバーで建物内部にもっていって室内を自然な光で照明するというものでした。これは赤道儀に据えてあり、太陽に追従して動くものでした。このようにすれば、温水器の効率が向上するかと思ったもので。

もっともこれはほとんど詐欺に近いものであり、実用になりませんでした。追従する機構はしばしば故障しましたし、光量もまったく実用になりませんでした。おまけにコストも強烈でした。バブル期の徒花とでもいえるでしょうか。今でも森ビルの一部に残骸が残っていたりします。

投稿: | 2006年8月 9日 (水) 19時20分


http://otd12.jbbs.livedoor.jp/323440/bbs_tree

投稿: | 2006年8月24日 (木) 21時18分

初めまして。私も原油高騰対策から今年の9月に太陽熱温水器を設置しました。メーカーはノーリツですが、集熱パネル3枚6㎡、不凍液の強制循環タイプ、300㍑の貯湯槽という設備内容ですので、こちらのものと非常に近いと思います。
設置当初は太陽の昇天角度も大きかったので、晴天時は60℃を下回ることはなかったのですが、11月に入ると晴天時でも50℃を上回る日が少なくなってきました。そこで、5寸勾配(約26°)の屋根にベタ置きで設置してある集熱パネルの角度を太陽の入射角に合わせてもう少しきつくしないとダメではないかと思い、いろいろと調べておりましたら、こちらのブログにたどりつきました。
仰られますとおり、夏はあまりお湯を使わないため、秋~冬~春の入射角に合わせるように設置するのがベストと考えています。設置角60°というのはすごいと思います。普通の瓦葺き屋根の家では不可能ですね。確かに
夏至の入射角に合わせようとすると68°必要になります。ただ、これに合わせたのでは夏場に熱いお湯が得られません。従いまして、1年を通して最適な角度を考えた場合、45°に設置できればベストと考えています。
昨日、メーカーに問い合わせたところ、専用の架台というのは平らな面に設置した場合のみで、勾配のある屋根用のものはなく、お客さんの方で特注するしかないと言われました。メーカーHPでも、屋根勾配が15~35°あれば問題ないとしています。そこで、冬場の入射角に合わせて、設置角度を変えた場合と現状角度ではどのくらいの温度差になるか確認したところ、それほど変わらないだろうとの回答でした。私個人としては、もし入射角に合わせて直角に設置することが可能であれば、冬場の晴天時60℃のお湯は得られると考えています。
太陽の入射角に合わせて角度が変えられる仕組みであれば非常に画期的ですが、コスト的に合わないと考えられます。
今日現在の考えとしては、せめて35°以上に設置できればと考えていますが、見た目的にもよくないため、諦めムードが漂っています。
やはり設置角を大きくするには屋上など平らな面でなければダメだと考えていますので、現在サンルームを作って使わなくなったベランダに、冬用に角度を調整した集熱パネルが増設できないか検討始めました。この方法が取れれば夏冬ともベストではないかと考えています。

投稿: ほしの | 2008年11月21日 (金) 13時36分

↑夏至ではなく冬至の間違いでした。

投稿: ほしの | 2008年11月21日 (金) 13時40分

有用な情報に感謝します。
平面(田んぼ)に冬に理想の角度で太陽熱温水器(自作)を設置したいと思っております。
運用中の皆様、12月から2月に温水器の温度が
どれくらいに成っておられますでしょうか?
お教えいただければ幸いです。

投稿: 太田晋吾 | 2012年9月11日 (火) 14時58分

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