エアコンのCOPについて考えてみた

質問

冷房と暖房のCOPについて考えてみました。
1000w効率90%のコンプレッサで冷暖房をしたとき、コンプレッサからは100w分の熱が出ると思います。残り900wは温度差を作るのに使われるはずです。熱交換器からの熱量はプラスマイナスゼロと考えられます。でも、エネルギー保存則から900w分の熱はどこからか必ず発生しているはずなので、それが放熱器側から発生しているのではと考えました。なので、その分冷房に比べ暖房の方がCOPが高くなるのではと思いましたがどうなんでしょうか？

回答No.10

foomufoomu

冷房時と暖房時で、ヒートポンプの性能が違ってきます（もとになるCOPが違う）から、単純に足し算で比較はできないでしょう。
でも、暖房時には、機器の発熱分がプラスされるということはあるでしょう。

お礼

皆さんありがとうございました。

回答No.9

noname#194996

貴方の論理から行くと、冷房は９００Ｗ－１００Ｗ　で８００Ｗの効率、暖房は９００＋１００　で１００％の効率達成！ということでしょうか。

ちがいます。
コンプレッサーの効率９０％分の９００Ｗが全部暖房（あるいは冷房）のために使われるとしても、その９００Ｗが全部熱量そのものになるわけではありません。熱の移動を含む目的を達成するための仕事に使われるというだけです。それに１０％のロスが全部熱に代わるわけではありませんし暖房に使われるわけでもありません。。熱はそのロス中の一部だけで、あるいは音や摩擦損などになると思われます。。確かにヒートポンプの仕事効率は高いですが、コンプレっサーの効率がエアコン全体の効率になるわけでもなく、様々な周辺機器などのロスが新たに加わります。外気の温度なども全体の効率に関係すると思いますよ。冷房に比べて外の冷気を格段に高めねばならない辛さがありますので、どちらが高いかはなんともいえないと思います。

お礼

冷房COP6のエアコンなら1000wの入力で6000wの冷風が出てきます。室外機からはその逆に6000wの温風が出ていることになります。つまり、室内の6000wの熱が室外機から出ていることになるんですが、それとは別に室外機からはコンプレッサの出力900wの熱が加わることで6900wの温風が出ているのではないかと言うことです。この場合、冷風のCOPは6ですが、室外機の温風のCOPは6.9になるわけです。それが本当かどうか知りたいわけです。

回答No.8

gn_drive

エアコンの「ヒートポンプ」で暖房と冷房を行う原理の理解が必要と思います。

電気を使って回すのはモータとファンで、大半がコンプレッサを回転させるモータで電気は消費されます。

熱交換器内を流れる冷媒が熱を運ぶのです。その冷媒をまわすのがコンプレッサなのです。

つまり室内機内の熱交換器で冷気が出るのは、直前にエバポレータという蒸発器で低温ガスとなった冷媒により冷やされた熱交換器にファンで室内の空気を当てると室内が冷えるのです。

それをコンプレッサで高温ガス冷媒にするのです。

そして室外はその室内で奪ってきた熱を持つ高温ガス冷媒を室外機のコンデンサという凝縮器で液体にするのです。そのときにファンで室外の空気を当てると室外に熱を放出するのです。簡単にいうと、室外を暖房にするのです。

室内を暖房運転するとCOPが高くなるのは、四方弁というので冷媒の流れを切り替え、モータはコンプレッサ内に入っているので冷媒に接触しており、あなたが気にしているモータの発熱分が加わるから、室内暖房という観点でみると、冷房に比べて暖房はCOPが上がるのです。

http://www.hptcj.or.jp/study/tabid/102/Default.aspx

お礼

コンプレッサからの発熱はわずかです。消費電力の10分の1程度しか発熱しません。問題にしてるのは残り10分の9の熱の行方です。

回答No.7

sporespore

因みに、暖房はこの冷媒の動く方向を逆にするだけです。

回答No.6

sporespore

900Wのエネルギーでコンプレッサーを回して冷媒体を加圧、このとき900Wの熱は冷媒体に移動、これを外にファンで強制冷却、このとき900W以上のエネルギーが外部に放出。この冷媒体を室内機を使って室内のエネルギーを吸収、（つまり冷却）この冷媒をコンプレッサーに持ってきて再び圧縮、です。正直何が分からないのかわかりません。もしかして、冷媒の働きの理解のせいでは・・・。
http://www.golddenki.com/acgenri.htm

お礼

900wの熱は圧縮した時に熱になると言うことですね。その熱は冷房の時は室外機から出て行くので冷房の能力には関係しませんが、暖房では外から吸収した熱プラス900wの熱が室内に放出するわけですね。なので、COPは冷房より暖房の方が900w分だけ高くなるわけですね。
知りたかったのは900wの熱の行方。それが放熱器側だと分かれば冷房より暖房の方がCOPが高くなるのではないかと思い質問しました。

回答No.5

sporespore

http://ecodan.mitsubishielectric.it/en/per-saperne-di-piu.p

エネルギーバランスの絵がいろいろあるので参考にしてください。あなたの論点がはっきり分からないのでごめんなさい。
https://www.google.co.jp/search?q=energy+balance+equation&hl=en&tbo=u&tbm=isch&source=univ&sa=X&ei=n97CUJOrFobNmAX6wYCAAg&sqi=2&ved=0CC8QsAQ&biw=1115&bih=811#hl=en&tbo=d&tbm=isch&sa=1&q=energy+balance+heat+pump&oq=energy+balance+heat+pump&gs_l=img.3...63534.66825.0.67360.9.7.0.2.2.0.87.458.7.7.0...0.0...1c.1.QYO8SMUErvo&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.r_cp.r_qf.&fp=9a11686900950a48&bpcl=39650382&biw=1115&bih=811

お礼

900w分の熱はどこへ行ったと思われますか？

回答No.4

RTO

ああ、質問の趣旨を私も理解しきれていませんでした

900W分は　熱ではなく仕事になりましたので　「暖房の方が熱効率がいいはず」と言う論理は成り立ちません

モーターで何かを巻き上げて持ち上げたら　それに使ったエネルギーが全て熱にならないのは理解できますね？

COPの数値が異なるのは　熱力学の基本法則と熱サイクルを理解していないと理解できません
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%80%86%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%83%8E%E3%83%BC%E3%82%B5%E3%82%A4%E3%82%AF%E3%83%AB
で、このエアコンに使われる熱サイクルは温度が高い方が効率がよくなります

無理に例えるなら　　
「自分の足元より低い所にある石をかがんで拾って10cm持ち上げるより　腰の高さの石をつまんで10cm持ち上げる方が楽」をイメージできますか？

お礼

何かを持ち上げたらそれは位置エネルギーとして蓄えられたことになります。ではエアコンの900wは熱エネルギーとして蓄えられたかと言うとそれは違います。放熱器と吸熱器を合わせた熱量は増えも減りもせず熱を蓄えたことにはなりません。では、温度差としてエネルギーを蓄えたかと言えばそれも違います。温度差からエネルギーを取り出しても熱量が増えるわけではないのでやはり900w分の熱がどこかへいってしまったことになります。
ただ温度差を作っただけなら熱量の増減はないので900w分の熱は必ずどこかで発生してるはずです。

回答No.3

sporespore

なるほど・・多分エネルギーが熱になると思っているところに問題があります。エネルギーには
力学的エネルギー（機械的エネルギー）
化学エネルギー
光エネルギー
音エネルギーなどがあります。
エアコンは９０％を機械的エネルギーとして使い熱媒体の位相を変化させることによって冷暖房しています。熱媒体は化学エネルギーを使います。

お礼

900w分の熱が発生しないのなら何かの形で蓄えられたと言うことですよね。でも、何かの形で蓄えられているとは思えません。

回答No.2

RTO

「900w分の熱がどこから出ているのかです」

「外気から奪ってくる」のです
これが使ったエネルギーより多くの熱量を得る「ヒートポンプ」という仕組みです

むちゃくちゃな例えをしますね
石炭を掘りだす機械が　一日100トンの石炭を消費して　1000トンの石炭を掘り出すとしたら。
増えた900トンの石炭がどこから来るか理解できない人はよほどの間抜けでしょう

お礼

モーターは1000wの電力を消費してそのうち100wが熱となり残り900wが出力になります。出力分も必ず熱になるんですがその熱がどこで発生してるか知りたいんです。この900wの熱は電力で発生した熱なので外気の熱とは関係ありません。

回答No.1

sporespore

同じエアコンでの数字についての質問ですよね。冷房と暖房では、消費ワット数は同じではありません。
http://kaden.watch.impress.co.jp/cda/word/2008/06/11/2417.html

お礼

知りたいのはモーターで熱にならなかった900w分の熱がどこから出ているのかです。