藤澤眞司

ふじさわしんじ

株式会社 日本ソーラーシステム長野

[ 諏訪市 ]

コラム

2016-03-18

太陽熱温水器の構造

太陽の熱を利用してお湯を作る太陽熱温水器。構造はシンプルですが、太陽の熱を温める集熱器と温めた水を貯めておく貯湯槽の2つが必要です。
集熱器と貯湯槽が一体となったタンク一体型。集熱器と貯湯槽が別々になっているタンク分離型などの種類があり、今回はその構造についてお話しいたします。

とてもシンプルな構造の太陽熱温水器

太陽の熱を利用して水を温める太陽熱温水器。基本的には、それだけの機能を持った機器のため、構造も太陽電池で太陽光を電気に変換させる必要がある太陽光発電に比べ非常にシンプルです。

太陽熱温水器は、太陽の熱を集める集熱器と温めた水を貯めておく貯湯槽の2つからなります。集熱器と貯湯槽が一体となったタンク一体型。集熱器と貯湯槽が別々になっているタンク分離型などいくつか種類はありますが、基本的には集熱器で水を温め、貯湯槽に貯めることでいつでもお湯を使える仕組みとなっています。

今回はこの太陽熱温水器の構造についてご紹介します。

集熱器は平板型と真空管型の2つが主流

では、まず集熱器の構造について説明します。集熱器は太陽の熱を集める部分となるため、一見すると太陽光発電のパネルのようにも見えます。しかし太陽光発電のパネルには太陽光を電気に換える太陽電池が埋め込まれているのに対し、太陽熱温水器の集熱器は基本的には水などを通す管が入っています。

集熱器は板状になっている集熱面に、水などを直接通す平板型と内部を真空にした円筒状のガラス管に水を通す真空管型があります。一般的には、この2種類の集熱器が主流となっています。
さらに、進化したMMCソーラーは真空管中にヒートパイプ(銅の真空管)があり、水は通さず、熱のみを伝導し、タンクに伝える画期的な構造です。

平板型は構造が最もシンプルでコストもかかりませんが、その分、100℃以上の高温を得ることは難しくなっています。

これに対し真空管型は二重のガラス管になっているため、内部の熱が逃げにくく、構造的には魔法瓶に近い形になっています。そのため平板型に比べるとコストは高くなりますが、集熱の効率も高く、冬など外気温が低い時期であっても高い温度のお湯を使えます。

水の循環は自然循環方式と強制循環方式の2種類

次に、水や温めたお湯を循環させる方式について説明します。

一番シンプルな方式は、貯湯槽の中で水よりも比重が軽いお湯が上に行く性質を活かし、水を循環させてお湯を作る自然循環方式と、動力ポンプなどを使って強制的に循環させお湯を作る強制循環方式の2種類があります。

自然循環式はコストもかからず構造もシンプルになりますが、集熱器と一体になっているものが多く、屋根の上に重いタンクを設置することで、屋根に負担がかかってしまう場合もあります。

これに対し強制循環方式は冒頭でご紹介したタンク分離型で、タンクだけを地上に設置する形となります。タンクを設置する場所が必要なことと動力が必要になるため、コストはかかりますが、家屋自体に負担はかかりません。ただし、ポンプを動かす電気代と不凍液の補充が必要となります。

このように、一口に太陽熱温水器と言ってもさまざまな構造のものがあり、それぞれに利点と欠点があります。ご利用の際はご自宅の状況とコストに見合ったものをよくご検討の上、設置するようにしてください。

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