エアコンの廃熱量をしりたいのですが

質問

エアコンの廃熱量を知りたいのですが、どの様な式を立てれば良いですか。　エアコンの設定温度別に算出したいのですが・・・一説によるとＣＯＰを使いカルノーサイクルを参考にすれば求まると聞きましたが、自分では、手に負えなくて困っております。

回答No.5

kenchin · ベストアンサー

再度書いていただいたURLで見てみましたが、ここの資料では無理なようです。

やはり、メーカーに「線図持ってますか？」と問い合わせるのが最良の方法じゃないでしょうか？

メーカーにとっては、自社エアコンの線図をWebから検索するなんて人は極々まれですし、恐らくweb上に乗せていない可能性が高いとも思いますし....。

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手元の資料と覚束ない知識で考えたんですが....。

もし線図が手に入れられない場合、簡易な方法としては「室外機の廃熱量＝室内側からのくみ出し熱量＋室外機のコンプレッサー動力」が使えるかも知れません。

正しく考えたら、室外機はコンプレッサー（圧縮機）と送風機を持っていまして、送風機のモーターの内部損失（モーターが熱くなる現象）も考えなくてはならないんですが、これはモーター動力の４～５％程度のはずですから、コンプレッサー動力から見たら無視できる値のはずです。

ですから、手順としては

１．室外機コンプレッサーの動力曲線を貰う。
　　（恐らく一次式で近似になります。）
２．室内側熱量を設定する。
３．両者を合算して、近似の「室外機廃熱」とする。

ってな方法でＯＫと思うんですが.....。

もし室内側熱量の仮定量がわからなかった場合などは、またご質問ください。

お礼

何度も的確な答えをいただきありがとうございました。
　私のパソコンが、壊れてしまいお返事が遅れてしまいました。
　現在、仕切りなおしをして、考察しています。また何かの折には、よろしくお願いします。ありがとうございました。

回答No.6

daiseikai

No.1で回答した者です。
そんなに正確に廃熱量が必要なのでしょうか。
冷凍サイクルは、室内外の温度によって大きく変わります。あくまでも、定格条件という条件で能力や、消費電力などを設定しています。
ですので、正確に冷凍サイクル図を書けたとしても、ある一瞬の条件でしかなく、実際の廃熱量とは変わってしまいます。（室温が同じ２５℃で、フルパワー運転時でも、春と夏では廃熱量が違います）
なぜ、廃熱量が必要なのかは分かりませんが、簡易計算で計算し、安全率をかけて設定するされてはいかがでしょうか。
各温度別という点では、たとえば、最小能力と最大能力の間を直線近似してグラフ化し、最小を２４℃、最大を３０℃だと決めてしまえばどうですか。（あくまで、えいや！ですけど）

なお、ＣＯＰは冷暖房能力÷冷暖房消費電力です。（カタログで計算してみると分かります）
それから、冷暖房能力のＳＩ単位はｋＷ（キロワット）になります。

お礼

貴重なご意見ありがとうございました。
　私のパソコンが、壊れてしまいお返事が遅れてしまいました。
　現在、仕切りなおしをして、考察しています。また何かの折には、よろしくお願いします。ありがとうございました。

回答No.4

kenchin

＞線図を自分で作ることは可能か？
（回答者編集）

相当難しいですが不可能では有りません。

エアコンの場合でしたら、膨張弁・蒸発器・圧縮機・凝縮器の、それぞれ冷媒入／出口温度・圧力が解っていれば可能です。

実際、私もプラントの線図（ランキンサイクルという線図ですが）を作っていましたし....。

ただ、エアコンにおいてそれらのデータが公表されているか？は不勉強故知りませんので、確実なところは不明です。

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なお、載せていただいたURLを私のブラウザ（IE6.0）に入れたところ、開けませんでした。
ですので、その資料がどのようなものか解りませんし、そこから線図が作れるか？については不明です。
もしよろしければ、当該画面での検索条件を書いていただければ、私のところからも見ることが出来るかもしれませんね。

お礼

度々申し訳ありません。　URLはhttp://www.daikincc.com/index.asp?mode=%8BZ%8Fp%8E%91%97%BFで商品群名よりルームエアコンを選んでいただき、フリーワードに定格と入れ、検索していただくと、技術ガイドの画面が出ます。　そこにある資料で線図を作成できないでしょうか。

回答No.3

kenchin

多少ともお役に立てたようで何よりです。

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＞そのエアコンの設定温度により廃熱量も変わって
＞くると思いまして、設定温度を考慮に入れた式と
＞言うのは、可能でしょうか。

はい、簡単ではありませんが可能です。

結論から先に書きますと、
　１．冷房能力ごとの熱線図を入手し、その結果を
　　　グラフ化して「室内機仕事量に対する室外機
　　　仕事量」の近似曲線を作る。
　２．次に、設定温度ごとの室内機仕事量を割り出し
　　　近似曲線から室外機排気熱量を出す。
という手順になります。
「室外機からの廃棄熱量だけを知りたい」という場合は、残念ながらこれ以外に正確な値を出す方法はありません。

　※：COPは不要ですし、サイクルは冷凍サイクルに
　　　なります。

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上に書いたことは、理解した後に見ると簡単ですけども、初めて見られる場合は（イメージを理解することが）少し難しいと思いますので、ここからの文章をゆっくり見てくださいませ。（不明ならまたご質問ください。）

まず、考え方を少し変えるといいますか、「設定温度ごとの廃熱量を知りたい」という部分、これをもう少し細かく定義する必要があります。

室温ってのは、日射量とか外気温なんかの「室外から入ってくる熱の量（入熱＝にゅうねつ）」によって変ってきますよね？

ならば、同じ２０℃の設定でも、断熱を全くされていないプレハブ室内や車の中なんてのでは、入熱が非常に大きいですからエアコンは相当頑張らないと設定温度まで室内（車内）を冷却することができません。
それに対して、日陰の断熱の良い家なんかですと、エアコンはそれほど頑張らなくても設定温度まで室温を下げることが出来ます。

つまり、入熱の量と設定温度の関係で、エアコンの動力（仕事量）が決まってくるという事が云えます。
（これが一つ目のポイントです）

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次に、「エアコンがどのくらい動いたら（室内からどの位の熱を奪ったら）、室外機からどの位の廃熱が出るか？」を考える必要があります。

この部分は、前回ご説明しました熱線図の部分、トラックに例えるなら

　室外機から出る廃熱は「消費地へ運ばれた荷物量
　（熱量）」と「寄り道部分のガソリン（電力）」
　であって、「純粋に荷物移動に必要だったガソリン
　（電力）」は室外機の熱損失にはならない（室内機
　から室外機への熱移動に使われた）

とみなす必要があります。

となると、熱線図に登場してもらう必要がありますが、この熱線図は室内機の仕事量によって形が変ります。
具体的には、前回見ていただいた参考URLの図が、縦方向の形は変りませんが、横方向の長さが増減します。

ですから、これはメーカーから、例えば「定格・中間と、室外機の最低消費電力」を手に入れる必要がありますね。

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少しまとめを。
問題は、seruboさんが線図を理解出来た・出来ないより、「メーカーが線図を提供してくれるか？」にかかってくると思いますし、ちょっと無理かな？とも思うんですね。

もちろん、理解には幾らでもお付き合いしますから乗り越えられないこともありませんが（極論すれば、線図を手に入れていただければ私が計算してもＯＫですし）、それ以前にメーカーが線図を出してくれそうに無いって感じます。

　１．機器毎に線図を作るのは困難
　２．窓口が開発部門にまで話を通してくれるか？

なんて理由からですが....。

ただ、東芝辺りの「重電（電力機器）も作っていて熱力学面で物事を見るのに慣れている会社」とか、顧客サービスの良い会社なら、なんとか提供してくれるかもしれませんね。

□
＞また式の中に、８６０（kcal/kWh）と出ています
＞が、これは、何を意味しているのでしょうか

エネルギーの単位を換算しているだけです。
エアコンの動力は、通常Ｗ（ワット）で表されますが、これでは「廃熱量は幾ら？」ってのに使えませんから、熱量の単位に変える必要がありますよね？

で、感覚的に解りやすいのは、Ｗをcalに換算することでして、１Ｗｈは８６０calに相当します。
ちなみに、ＳＩ単位（現在使われている単位系：エスアイたんい）なら、熱量はＪ（ジュール）で表しますので、３６００J/kWhになります。

お礼

度々　申し訳ありません。　毎回詳しい説明ありがとうございます。線図については、少し勉強しましたが、自分で作ることは、可能ですか？　ダイキンエアコンのホームページ（http://www.daikincc.com/tech/cgi-bin/dki_search.exe?USERNAME=GUEST&PASSWORD=GUEST&HOME_URL=http%3A%2F%2Fwww.daikincc.com%2Findex.asp%3Fmode%3D%258BZ%258Fp%258E%2591%2597%25BF&FREEWORD=%97%E2%96%5B%94%5C%97%CD&FW_OPERATOR=AND&PROBLEM=&GUIDE=&MAIN_TITLE=&SUB_TITLE=&EYEAR=&METHOD=dedicated&PROBLEM1=&PROBLEM2=&PROBLEM3=&ILLIGAL_CODE=&POINT=&STATE=&GUIDE1=&GUIDE2=&GUIDE3=&ITEM_NAME=&ITEM_CHK=on&ITEM_KIND=%83%8B%81%5B%83%80%83G%83A%83R%83%93&NO=&and_or=on&FREEWORD1=%97%E2%96%5B%94%5C%97%CD&MAIN_TITLE1=&MAIN_TITLE2=&MAIN_TITLE3=&SUB_TITLE1=&SUB_TITLE2=&SUB_TITLE3=&SYEAR=&CLASS=&PAGE_NO=　）にやや詳しい資料が載っているのですが、そこから考えることは、可能でしょうか？

回答No.2

kenchin

>エアコンの廃熱量を知りたいのですが

この部分の解釈ですが
　（１）室外機から大気への放出熱量（cal）
　（２）エアコンを動作させることでの、大気およ
　　　　び室内への放出熱量（cal）
どちらに解釈するかによって、計算式は変わります。

□
先ずは解りやすくするために、「与えられたエネルギー（電力）は、全て熱損失に変わる」として、上の二つを考えてみます。

簡単なのは（２）の場合。
冷凍サイクルであっても、単純に言えば「冷媒を使って熱を移動させる」って事ですから、室外機で１０kcalの熱を出しても、室内では同量の熱を奪いますから、ここでは熱量の差し引きは無しと考えます。

そうなると、廃熱源としては入力として与えられた電力だけですから、廃熱量は電力量を換算すればＯＫですよね？（暖房の場合も同じです。）

つまり、計算式としては
　冷房時：電力量（kWh）×８６０（kcal/kWh）
　暖房時：同上
となります。

（１）の場合は少しややこしいかも知れません。
暖房時は、室内機内部でヒータを動かしているだけと考えるなら、室外機からの廃熱はありませんから、計算式としては上の「暖房時」でよいと思います。

ただし、冷房時は話が変わります。

□
エアコンってのは、冷媒を使って熱を移動させる仕組みで、そのときに電力を使います。
これを例えると、「生産地（室内）から、トラック（冷媒）で、消費地（室外機）へ荷物を運ぶ（熱移動）のに、ガソリン（電力）を消費する」と考えたら良いでしょう。

で、今回の場合は、「トラックが消費地へ運んだ荷物量＝室外機へ送られた熱量」が問題になります。
すると、消費電力は「熱移動」に関わる燃料であって熱損失としては出てこないことになります。

ですから、概略の計算式としては

　冷房時：冷房能力（kWh））×８６０（kcal/kWh）

となりますし、冷房能力を正確に出すには、消費電力にCOPを掛けて出す必要がありますから、比較的厳密な計算としては

　冷房時：電力量（kWh）×８６０（kcal/kWh）×COP

となります。

□
ただし、ここまでの計算は非常に雑な物で、回転や振動や音などの損失を無視しているというか、それらは全て「熱に変る」という割り切りですから、結果としては相当ずれてくるでしょう。

上のトラックの例で例えるなら、トラックは生産地から消費地まで、全く寄り道せずに最短距離で走ると仮定していて、「渋滞を回避するための回り道」とか、「運転手が昼食を採る為の食堂への寄り道」などを考慮していないんですね。

ですから、ある程度正確に見たいなら、やはり熱線図を見るのが望ましい方法でして、線図自体はメーカーが持っている筈ですので、これを取り寄せられたら良いでしょう。（販売店向けの専門的なカタログにも記載されていますから、こちらでもＯＫかと。）

□
少し線図を解説しておきます。

エアコンの場合は冷凍サイクルというものを使いまして、このサイクルの「Ｐ－ｈ線図（ピーエッチせんず）」という物が必要です。

この線図は、参考URLの「３．エアコンのサイクル」みたいなものです。

ここの書かれている「蒸発機」が室内機で、冷房（吸熱）って書かれた作用で室内の空気を冷やします。
室外機は「凝縮機」で、放熱（暖房）と書かれた作用で冷媒を復活させます。

で、この「凝縮機」の部分の熱量だけを見れば、室外機からの熱放出がわかりますし、室内機の熱吸収と室外機の熱放出の差し引きを考慮した場合（最初の二択でいうなら(2)の場合）なら、

　　放出熱量：放熱量－吸熱量　（kcal）

となります。

蛇足ながら....。
上の放出熱量は、図の１→２の変化に相当します。
つまり、車が寄り道しないなら、この「１→２」は、図の左端の「３→４」の様に、まっすぐ上に引けるんですが、種々の形で損失がありますので、曲がった線になるってことでして、これを考慮しないと、感覚的に（目で見て）このくらいの誤差が生じるってことになります。

参考URL：

http://www.nak.mech.tut.ac.jp/hitech/hitech.html

お礼

ありがとうございました。　御返事が、遅れてしまいすいません。

補足

先日は、使い方がわからず、できなかったのですが、もう１つ質問させてください。　回答を拝見せていただき、冷房時の室外機から出る熱の量のおおよそは、わかりました。　ですが、そのエアコンの設定温度により廃熱量も変わってくると思いまして、設定温度を考慮に入れた式と言うのは、可能でしょうか。また式の中に、８６０（kcal/kWh）と出ていますが、これは、何を意味しているのでしょうか、お手数ですがもう一度回答していただけませんか。

回答No.1

daiseikai

細かく計算する場合は別ですが、大まかに言えば、以下のようになります。
　冷房時
　　冷房能力(kW)＋消費電力(kW)
　暖房時
　　暖房能力(kW)－消費電力(kW)
設定温度別に廃熱量が決まっているわけではなく、室内の環境、換気量、断熱量によって大きく変わります。
能力と消費電力はカタログに載っています。ただし、載っているのは、最小、定格、最大のみです。

お礼

お返事がおくれて申し訳ありません。参考になりました。ありがとうございました。