エアコン冷房効率アップで省エネ





エアコン冷房能力の改善
 都会での夏場のエアコン使用は必然?。 効率が良くなったとは言えエアコンによる電力消費は家庭内で20%以上を占める燃料食いの電化製品です。 これを攻略すればかなりの省エネになりますね。
 最近では、太陽電池を室外機に接続して消費電力を一部まかなう商品も出ておりますが、太陽電池がエアコンと同じくらい高価で、少し導入しにくい価格になってしまいます。
 そこで、今回は少し昔のエアコンでも今回紹介する細工をすれば冷房だけですが20〜30%程消費電力を抑えることが出来る方法を行ってみたいと思います。 費用は5000円までで実現できます。
勿論オフィスでも、工場でも同じことですから、試されてはいかがでしょうか?

 ここで検証した結果は、私の使用しているエアコンについてのデータですので、他社のエアコンでどうかは皆さんの機種で実際に検証してみてください。 また、エアコン室外機が腐食する恐れがありますので、自己責任の範囲内で注意して施工してください。



■ 機材を準備しよう! 


方法は簡単
みなさん気化熱と言うのは学生のときに勉強したと思いますが・・・ま、それを利用してエアコン室外機の熱交換器部分が空冷を行っているのを補助的に水をかけて半水冷にしようということです。
水冷と言っても多量に水を利用することはせず、室外機のドレインから、蒸発しなかった水と冷房時に室内の湿気の排水を同時に回収することで1日に15リットル程の給水量で済みます。
これによって、消費電力が機種にもよるでしょうけれど20〜30%削減することが出来ます。
心配なのは熱交換器が腐食する可能性があるので、水滴を常時残さないように制御することが必要となるとおもいます。
サビ対策を!
水を室外機の放熱板にかけますから錆対策が必要になります。 鉄で出来ている部分など錆びやすいところには防錆塗料を塗りましょう(出来れば室外機内部も)。 またビスやナットなどで鉄のものはステンレスに交換するなど色々出来る範囲で行いましょう。 噴射時間制御で水を必要以上にかけない事も条件です。 万全の対策を行ってください!

当然ですが、この方法は夏場だけ有効で、冬場の暖房では意味が無いばかりか凍結してしまいますのでご注意ください。

使用する材料は一般的
さて、放水側の使用する材料はホームセンターで購入できるものばかりですので、安価で作成できます。
1:バスポンプ(2.5m以上あげれるもの)(\780〜\2000)
2:ホース(内径16mm)3m(\384)
3:塩化ビニル板(\268)
4:塩ビパイプ1.8m(\128)
5:チーズ×1(\38)
6:エルボ×1(\38)
7:エンド×2(\76)
8:ホースクランプ×2(\120)
9:塩ビ用接着剤(\180)
合計:2000〜3000円

バスポンプをいかに安く手に入れることが出来るかが腕の見せ所です。(笑)

制御回路は簡単
さて、制御回路は簡単な回路で、PICなどマイコンで構築しても良かったのですが、手元にある余った部品のみで構築したので費用はかかっておりません(以前にかかったのでしょうけれどねw)だいたい2000円位ですね。
消費電力とコンプレッサー動作は関連しておりますので、消費電力をセンサーで測り60W以上で動作、消費電力に従い30〜120秒に1回放水、放水時間は2〜8秒で調整。 ポンプ駆動は接点リレーでは長持ちしないのでSSRを使用しました。
ON・OFF制御のエアコンならもう少し簡単に出来るのですが、インバータ制御しているので電流測定が必要です。(一定間隔で出しっぱなしでも良いのかもしれませんが、それではあまりにも芸が無いので・・)
簡単な回路なので小中学生でも構築できると思います。3時間あれば設計しながら作ることが出来ます。 是非挑戦してみてください。
補足:バスポンプの寿命がだいたい500時間と説明書に書かれており、頻繁にON・OFFするので、サージアブソーバ・バリスタやコンデンサなどをモーターの電源線と並列(だいたい12Vが多い)に入れると効果があると思います。 お試しあれ!

 

電流測定
電流測定には余っていたクランプ電流センサーを使用しました。
写真で白い電線に引っかかっているのがそうです。
電流計で電流測定
ついでに、判りやすいようにクランプ式電流計で測定して制御の調整に使用しました。
データレコーダで電流記録
ついでに、判りやすいように電流センサーの値をデータレコーダで記録してみました。
これが無いとしっかりしたデータがとれません。

■ 組み立てましょう! 


塩ビパイプを加工しよう
さて、購入した塩ビパイプを室外機の大きさに応じてカットします。 加工しやすいので女性でも簡単に加工できます。
塩ビパイプに穴あけ!
パイプに穴を開けて水を出すノズルの部分を作ります。 ドリルの径は0.5mm〜1.0mmで十分でしょう。
3〜5mmに1個穴を開けていきます。 この時、少し斜めにあけましょう。 これは、熱交換器の板が通気方向と平行に並んでいるため、真っ直ぐ水を噴射すると通り抜けてしまい、熱交換器に当たりにくいためです。
このノズルは今回製作しましたが、市販のノズルを使用しても良いと思います。(高価ですが・・)
塩ビパイプ組み立て!
パイプに穴を開けてた後、T字に組み立てます。 一番シンプルですが、干型やH型などにするのも良いでしょう。 
斜め下に噴射して放熱板だけに当たるように向きをこの時調整しましょう。 室外機内部のモーターなどに当たらないようにしてください。
色々試して見ますね!
ノズル完成!
接着剤で接着して完成です。 接着する前に風呂場などで噴射テストすると失敗が少ないでしょう。
サビ対策を!
水を室外機の放熱板にかけますから錆対策が必要になります。 鉄で出来ている部分など錆びやすいところには防錆塗料を塗りましょう(出来れば室外機内部も)。 またビスやナットなどで鉄のものはステンレスに交換するなど色々出来る範囲で行いましょう。 噴射時間制御で水を必要以上にかけない事も条件です。 万全の対策を行ってください!

配置完了!
エアコン室外機に配置したところです。 ポンプとノズルを繋ぎ、完成といいたいところですが、もう一工夫・・・・。
噴射したときに雫が下に落ちますので、その損失が馬鹿にならないのと、妻の不満から・・透明の塩ビ板を加工して雫が落ちないようにカバーを作って室外機内に流れるようにしました。
また、室外機の底面には沢山穴が開いているのでシリコンなどで塞ぎましょう。
さて実験開始!

■ エアコン起動! 




ペールに水を入れます
ゴミ箱・・ペール45〜70リットルに水を入れましょう。 これに室外機からの排水、バスポンプをいれて準備完了。
エアコン起動!
エアコンのリモコンスイッチでON!・・・勿論28℃設定。 20〜30%削減できるからって温度下げちゃ意味が無いですからね(笑)
このリモンスイッチでエアコンが動き出すと、自動的にポンプ制御がはじまります。
さて、効果は?!
とりあえず、ポンプを動かさずに28℃設定で起動。 温度が安定する2時間後ポンプ始動。データを取ってみました。 写真は記録データで4時間測定の内、拡大して10分間、ポンプ起動と同時に消費電力が減っているのが確認できます。

2005年6月28日(大阪)
室外気温:33.0℃
室内温度:28.2℃
ポンプOFF時:2.81A(281W)
ポンプON時:2.10A(210W)
エアコン力率:99%
冷暖房能力:2.8kw

この結果から、25.27%程消費電力が削減できることが確認できました。(このエアコンでは)
このエアコンは、家のエアコンの中で一番電力を使う物で、7年前の機種で当時は省エネタイプでCOPが3.81でした。 この装置追加で、COPが5.1程に上昇したことになります。
我が家には、この他にCOPが5以上のエアコンがありますので、それぞれに装置をつけ、同じ効率で削減してくれればかなりの消費電力を抑えることが出来そうです。(使わないのがベストですがね・・)

補足:COPとは、エ アコンの冷暖房能力(2.2kwとか2.8kw・・)を、平均消費電力で割った値のこと。 大きいほど能力が上(省エネ)になる。 大きな値になるほど、 少ない電力で沢山の仕事(熱交換)が出来ると言うこと。 最近のものでは、6.5を上回るものも出ている。
 
項目
 ノーマル  
 ポンプ有    性能差
消費電力(W)
281W
210W -71W
COP
3.810
5.098 +1.288




1ヶ月の消費電電力量(kwh)
*70.0
52.31 -17.69
1ヶ月の光熱費(円) 1610円 1203円 -407円
炭素排出量(kg) 8.40kg 6.28kg -2.12kg
CO2排出量(kg) 25.20kg 18.83kg -6.37kg




3ヶ月の消費電電力量(kwh) 210 156.93 -53.07
夏3ヶ月の光熱費(円) 4830 3609 -1221円
炭素排出量(kg) 25.60kg 18.83kg -6.77kg
CO2排出量(kg) 75.60kg 56.49kg -19.11kg



-25.27%
* カタログ値で平均消費電力から算出。

結果を吟味
金額で言えば冷房を使う3ヶ月間で1台当たり1221円程安上がりということになります。
温暖化ガス排出量も25%程削減されます。残りの3台のエアコンについても同等の装置を取り付け実験してみます。
実験に使ったエアコンは一番性能の悪いものを使いましたが、他のエアコンはCOPが5以上のもなのでどうなるのかが楽しみです。(多分これほどは効果が出ないと思いますが・・・)
引き続き、実験は続けますので、更新してゆきたいと思います。

また、お気づきの方もおられますでしょうけど、水の使用量が15リットルほどあるのでそれも換算しないといけませんが、データ不足とノズルや制御の改良の余地があるため掲載しておりません。
今のところ、15リットルで1ヶ月に450リットル・83円程です。 気温が上がると増える可能性もあります。

裏話:
この方法は10年ほど前に一度やったことがありましたが、室外機がかなり古く、データにな らず頓挫してしまいました。 最近、取引先の会社で工業用水で散水用ノズルを多数を使い業務用のエアコンの室外機を冷やしていたのを観てまたやってみたく なり、実行に移しました。 ドレイン回収は水不足でもそうでなくても当たり前で、出来るだけ水の消費を少なく抑えたいものです。

(2005年6月30日)


2005年6月28日〜
最終更新:2005年6月30日


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