こんばんは。さすけです＼(^o^)／
前回はエコキュートの電気代が、夏と冬で10倍以上も違っていること、冬場は月に5千円近くの電気代になることがあるといった内容で記事を書かせていただきました。（【エコキュート詳説】電気代1ヶ月5千円オーバー？意外と高いエコキュートの電気代＼(^o^)／）
その後、gamaさん「お湯の使い方の違いを知りたいのですが」やQ家のQさん「エコキュートのタンク容量は370Lで充分かどうか」がエコキュートについての記事を書かれていました＼(^o^)／
エコキュートを導入する際に気になるのが、容量が標準タイプで大丈夫かどうか？ということと思います。で、エコキュートでは自動的に水の使用量を学習して、生活パターンに合わせてお湯を沸かしてくれるという学習機能が付いているのですが、容量を決定する上でこの学習機能の動作パターンが重要になってきます。
というのも、どれほどタンクの容量が大きくても、学習機能が必要なお湯をしっかりと沸かしておいてくれなければ大きなタンクが宝の持ち腐れとなってしまうのです。
そのため、この学習機能がどの程度度優秀なのか？ということが、タンク容量と同様に、湯切れに関して重要な要素となってきます。そこで、我が家のデータを元に、湯切れはどの程度の頻度で発生するのかということを調べてみました＼(^o^)／
エコキュートの仕組み
エコキュートの基本動作
まず、エコキュートとは何なのかを非常に簡単に説明します。
オール電化住宅では深夜の電力は日中の電気料金の概ね3分の1で利用できます。
そこで、前日の安い深夜電力でお湯を沸かして魔法瓶のような貯湯タンクにお湯を貯めておいて、翌日の夕方や夜に使うお湯を賄ってしまおうという装置になります。
前日深夜に沸かしたお湯を取っておいて、翌日の夜にお風呂に入るというのはあまり効率が良いお湯の使い方とは言えませんが、エコキュートはこのような仕組みとなっています。
さらに、考えてみれば当たり前なのですが、電気でお湯を沸かすというのは非常に非効率的です。電気というのはガス等の一次エネルギーから取り出されます。ガスから電気を作る際にはエネルギーロスが生じます。そして、これを送電する過程でも送電ロスが生じ、さらに、電気からお湯を沸かすための熱に変換する際にも多くのエネルギーロスが生じます。結果として、電気でお湯を沸かすというのはガスでお湯を沸かすのに比べると非効率なのです。
この非効率なエネルギーの取り出しを改善する方法として「ヒートポンプ」というものを使っているのがエコキュートになります。ヒートポンプとは１ｋWhの電力で、３ｋWh分の熱を取り出すことができる装置です。結果として、入力された電力の3倍のエネルギーを取り出すことができ、エネルギーの効率を大きく改善することができます。
エコキュートの学習機能：沸かしすぎ防止機能
先に示した通り、エコキュートは翌日使うお湯を、前日の電気代が安い深夜に沸かすことで電気代を節約する住宅用設備です。
当然、毎日満タンまでお湯を沸かしておけば、安心は安心です。しかし、実際には100Lのお湯しか使わないのに、370Lのお湯を沸かしたのでは無駄が多くなってしまい電気代ばかりかかってしまいます。これでは電気を捨てているようなものです。
そこで、エコキュートには前日までの約一週間のお湯の消費パターンに基づいて、その日にお湯を沸かす量を自動的に調整する予測（学習）機能が備わっています。
この学習機能のおかげで、お湯を無駄に沸かしてしまうことを回避できるとされています。
でも、この学習機能は本当にしっかりと働いてくれているのか？というのが気になります。
そこで、エコキュートがいったいどのようなパターンでお湯を沸かしているのかを1時間単位のHEMSデータから分析してみることにしました＼(^o^)／
エコキュートの学習機能が優秀であれば、「電気料金の安い深夜以外にお湯を沸かす必要が生じない」はずです。
逆に、毎日のように電気料金の高い日中にお湯を沸かさなくてはならない状態になってしまっているならば、学習機能は使い物にならないことになります。
エコキュートは瞬間湯沸かしはできない
お湯の沸かしすぎなどを気にするのであれば、エコキュートで沸かすお湯の量は実際の使用量よりも少なめにしておいて、必要な時にお湯を沸かせば良いのでは？と思われる方も多いかと思います。
でも、それはできないのです。。。
エコキュートは瞬間湯沸かし器ではないため、必要な時に必要な量のお湯を即時に作ると言うことができないのです。
エコキュートの中にお湯がなくなってしまうと、いわゆる「湯切れ」という状態になってしまいます。
一度湯切れを起こしてしまうと1時間程度はお湯を使うことができなくなります。いわゆる瞬間湯沸かし器のようなことはエコキュートにはできません。
いやいや、最近の電気湯沸かしとかの能力があるのになんで瞬間湯沸かしもできないの？と疑問におもうかもしれませんが、これはエコキュートの仕組みが深く関わっています。
エコキュートは湯切れしてもタンクは満タン
エコキュートの湯切れと聞くと、エコキュートのタンクの中のお湯が空っぽになってしまったイメージを持たれる方が多いと思います。以前は私もそう思っていました。
しかし、実際は違います。
エコキュートで湯切れ状態になっても、「貯湯タンクは満タン」なのです
何を言っているか意味が分からないですよね^^;
これを理解するためにはエコキュートのタンクの中にどのようにお湯が貯められているかを理解する必要があります。
エコキュートの貯湯タンクの概略図は下記の通りです。
まず、水道水がエコキュートの貯湯タンクの下側にゆっくりと流し込まれます。
水道水は冷たいためタンクの下側にたまります。そしてタンクの下側からヒートポンプユニットに回された低音の水はヒートポンプで90℃まで温められて、今度はタンクの上側に注がれます。
90℃の熱水は低音の水道水よりも軽いため下の低温の水とはすぐには混ざりません。
そして、住宅内でお風呂などを沸かすためにお湯が使用される場合は貯湯タンクの上側からお湯が使用されて、同量の水が下側から流し込まれるのです。
エコキュートの湯切れ、というのはタンク内のお湯の状態が下の図のように低温水のみで満たされてしまった状態のことを指しているのです。
上記のようにタンク内に温水がなくなってしまった状態が「湯切れ」状態です。こうなってしまったら、深夜かどうかにかかわらずヒートポンプを使ってお湯を沸かすことになりますが、ヒートポンプユニットは瞬間的な湯沸かしを行うのは苦手なため、一定量のお湯が沸くのに時間がかかってしまいます。
そのため、一度湯切れを起こすと数時間はまとまった量のお湯を使用する事ができなくなってしまうのです。。。。
以上の様にエコキュートと瞬間湯沸かし器とは構造が大きく異なっているため、エコキュートは必要な時に必要な量のお湯を作り出すことはできないのです。だからこそ、学習機能によって「使われるであろう量」を適切に予測することが非常に重要になってくるのです。
エコキュートで使えるお湯の量
先日のエコキュートの電気料金の記事でも軽く触れましたが、エコキュートの使用可能湯量とタンクの容量はイコールではありません。
以下の写真は我が家の1日あたりのお湯の使用量の表示ですが、5日前が２１０Lで、7日前が６６０Lになっていることがわかります。さらには、後ほど示しますが６６０L使用している日は湯切れして脇増しをしていると思われます。
ここで６６０Lと言うのを見て、あれ？３７０Lのエコキュートじゃなかったの？と思われた方もいらっしゃるかもしれません。上記で示されているのはタンクから使用されたお湯の量ではなく、「タンクの熱湯＋水道水」
エコキュートの標準的な貯湯タンクの容量は３７０Lですが、使用できるお湯の量は冬でも７００Lはあると考えて問題ありません。
先ほども書いたとおり、エコキュートの貯湯タンクには90℃まで熱せられた熱湯が貯められています。90℃のお湯に水道水を混ぜて必要な水温にして利用するため、実際に利用できるお湯の温度は３７０Lよりもずっと多くなります。
ダイキンのホームページでは3～5人家族の場合、標準で的な３７０Lのエコキュート、それ以上の場合は460Lの大型のエコキュートを推奨しています。
それぞれでどの程度のお湯が使えるのでしょうか？
標準的エコキュートで使用可能なお湯の量
標準的な３７０Lタイプのエコキュートの場合、実際にはどれぐらいのお湯を使うことができるのでしょうか？以下ではお湯の使用量も多くかつ、水道水の温度も低く、さらにヒートポンプの効率も悪い真冬を想定します。
湯切れが怖くて、大きいタンクを選びたくなってしまいますが、大きなタンクのエコキュートだと値段も高くなってしまいます。
まずは、理論上どの程度の量のお湯が使えるのかを計算してみます。
エコキュートの貯湯タンク内のお湯の温度が90℃、水道水の温度が５℃として、３７０Lの熱水から取り出せる42℃のお湯の量は８５０Lとなります。
ただし、20時間近く貯湯タンクで保存したお湯が９０℃のままであるということを仮定しているので現実的ではありません。もう少し現実的な仮定を置くと貯湯タンク内のお湯の温度は80℃程度と置くべきと思います。この場合、42℃のお湯として使用可能な量は740Lとなります。
同様に４６０Lタイプのエコキュートの場合、42℃のお湯が最大で９２０L使えるといった結果になります。
実際には、もう少し余裕を見て、標準的な３７０Lエコキュートのお湯使用可能量は７００L程度、４６０Lタイプの場合は８７０L程度を想定しておくのが良いように思います。
ただし、タンク容量が問題となって湯切れを起こすことはほとんどありません。
湯切れの最大の要因は「学習機能が予測を失敗し、必要なお湯を沸かしていなかった」ことが原因です。よって、タンク容量は概ね家族の人数によって、決めてしまえば、まずそれで問題になるようなことはないはずです^^
湯切れしてもお湯が出なくなることはほとんどない
湯切れは大きく2種類ある
一言で「湯切れ」と言っても本当にお湯が出なくなってしまう湯切れは、通常の生活をしている限りほとんど起こりません。
我が家を例にすると、2年ちょっと生活している中で、エコキュートが湯切れを起こして、お湯が出なくなってしまう状態の本気の湯切れは過去に3回だけです。これも非常に特殊な状況（配管の破裂＆庭でお湯を使いまくった）の場合だけです。
なぜ湯切れが起こることがほとんどないのか？、というと本当にエコキュート内にお湯がなくなってしまう前にエコキュートがお湯を沸き増しするためです。
よって、エコキュートがお湯を沸かす速度よりも早くお湯を使いつづけない限りは、水しか出なくなってしまうような本気の湯切れは起こりません。
そういう意味で、多くの方が心配するであろう、エコキュートのお湯が湯切れでお湯が出なくなってしまう、という状態はあまり心配しなくて良いと思います。
どの程度の頻度で沸き増しが必要な湯切れは起こっているの？
実際にお湯が使えなくなるような湯切れが起こることはほとんどないことが分かりましたが、エコキュートが深夜以外に動作すれば、それだけ電気料金を上昇させてしまいます。そのため、深夜以外にどの程度沸き増しが行われているのかが気になります。
結論から言うと、我が家のお湯の使い方だと、冬場は3日に1回の頻度で湯切れしています。正しくは「湯切れしそうになって、エコキュートが沸き増し」をしています。
エコキュートがお湯の量が少なくなっていることを感知して、沸き増しをしてくれているおかげで、「湯切れ」を起こしてお湯が出なくなるようなことにはなりません。
エコキュートの沸き増しと電気代
エコキュートは「深夜電力でお湯を沸かしておく」ということで電気代を節約する装置です。
深夜電力以外でお湯を沸かしてしまうと、エコキュートのコストパフォーマンスは一気に悪化してしまいます。
そこで、気になるのがエコキュートはどの程度の頻度で日中にお湯を沸かさなくてはならない状況になってしまっているのか？ということです。
エコキュートが電力を消費した量を1時間単位でプロットした結果です。
冬場に消費電力が増えているのが分かりますが、このままではどう見れば良いのかいまいち分かりません。
そこで。上記のデータを用いて24時間の時間毎にどの程度の電力を消費したのかについて集計してみました。その結果が下図です。
横軸に24時間表記の時間帯、縦軸はその時間帯にエコキュートが消費した電気料金を月ごとに、1ヶ月分単位で表記しています。背景が薄い黄色で塗られている時間帯が「深夜電力時間帯」です。
1月～12月の全ての月で、エコキュートが深夜電力時間帯に動作していることが確認できます。
なぜエコキュートは朝方に動作しているのか？
エコキュートについて調べていると、「朝方にまだエコキュートが動作していて、本当に深夜時間帯にお湯を沸かせているのか心配」という声をちょこちょこと見かけました。
仕事で朝早い方だと家を出られるのが午前6時台になって、家を出たときにまだエコキュートががんがん動いていたりすると、本当に朝の7時までにお湯を沸かし終わっているのだろうか？と心配になってしまうのだと思います。
これについては、エコキュートは朝7時にお湯が沸くように、沸かし始めの時間を調整していることがデータから見て取れます。
1月から12月の全ての月で、午前7時にお湯を沸かしなおすことは一切行われていないことが分かります。
一方で、月によって「沸かし始めの時間」が変わっています。例えば、最も外気温が高い8月は、お湯を沸かしはじめるのが深夜3時過ぎからです。対して真冬は深夜電気料金が開始する23時になるとすぐにお湯を沸かしはじめていたりもします。
よって、エコキュートは事前に「午前7時ぎりぎりにお湯を沸かし終わるようにプログラムされている」と考えられます。
なぜこのような動作になっているかというと、当たり前で、例えば実際にお湯を使うのがその日の20時だとすると、仮に午前2時にお湯が沸かし終わってしまったとすると、18時間お湯を貯めておかなければなりません。一方で、午前7時に沸かし終わっていればお湯を貯めておく時間は13時間となります。お湯を貯めておく時間が長くなればなるほど、お湯の温度は下がってしまい、使えるお湯の量が減ってしまい、効率も悪くなってしまいます。
そこで、エコキュートはできるだけお湯を貯めておく時間を短くするようにプログラムされており、深夜電気料金が終了する午前7時ぎりぎりに沸かし終わるようにプログラムされているのです。
そして、我が家のデータを見る限りは、この午前7時ぎりぎりに沸かし追わすようにセットされたプログラムはしっかりと動作しているようです^^
冬は湯切れをしまくり？
先ほどのグラフは12ヶ月分をまとめて表記していて見づらかったので、春・秋、夏、冬の3つの季節にグラフをまとめなおしました。
上のグラフをご覧になっていただいて分かるとおり、春・秋、そして夏については、23時から翌午前7時までの深夜電気料金の時間帯のみエコキュートが動作していて、それ以外の時間帯はエコキュートが動作していないことが分かります。
一方で、冬場は、午前10時あたりからいきなりエコキュートが動作しはじめています。冬場の19時以降になるとかなりの頻度でエコキュートがお湯を追加で沸かしていることが分かります。
冬場はかなりの頻度で湯切れ状態にあると言えそうです
ただし、冬場でも本当に湯切れしているわけではなく、エコキュートの学習機能が「お湯が足りなくなりそう」と判断して事前にお湯を沸かしているため、本当にお湯が出なくなってしまうような湯切れは発生していません。
日中追加的にお湯を沸かすことによるコスト
我が家のケースではありますが、冬場はエコキュートが日中にもお湯を沸かしてしまっている状況であることが分かりました。
そこで、気になるのは、昼間にお湯を沸かすことによって電気代がどの程度上昇してしまっているのか？と言うことです。
月々のエコキュートの電気代を深夜時間帯に発生した電気代と、それ以外の時間帯に発生した電気代に色分けして累積グラフとして描いてみました。
1月、2月の2ヶ月間は月々の電気代の3割近くが深夜以外の時間帯の電気料金である事が分かります。
1月を例にすると、エコキュートにかかった1ヶ月の電気代は約6千円でしたが、そのうち2千円は深夜以外にかかった電気代でした。
もしも学習機能がしっかりとしていて、お湯の使用量を適切に予測できていたならば、この電気代は1千円程度は節約できたはずですので、エコキュートの性能上の問題から無駄な電気代が必要になってしまったと言えます。
1年間にエコキュートがお湯を沸かすのに使った電気代の総額は約3万5千円でした。そして、3.5万円のうち、6600円が深夜以外にかかった電気代となっていました。すなわち総電気料金の約2割がエコキュートの貯湯タンクの容量及び、学習機能の課題に起因して余分に支払わなくてはならない電気料金だったと言えます。
タンク容量を増やすべきか？
では、このように余分な電気料金を払うことがないようにするためにはどうすれば良いか？と考えると、一つはエコキュートのタンクを４６０Lの大容量タイプにしておくというのがあります。
４６０Lタイプにすることでお湯が足りなくなってしまう状態は回避できます。ただし、学習機能が原因となったお湯不足には効果がないため、どの程度効果があるのかはかなり疑問です。。。
しかし、ここでは、仮に４６０Lタイプにすることで全ての問題が解決できると仮定したときに、４６０Lタイプに変更するだけのコストメリットがありそうかどうかを判断することにします。
我が家の例では1年間に深夜時間外に支払った電気料金が年間6千円でした。仮に、これが深夜時間帯にお湯を沸かせたとすると年間約3千円分の電気料金で済んだと予想されます。よって、節約できる電気料金は1年間で3千円が限界となります。
1年間に3千円、エコキュートが仮に15年持つとして合計で4.5万円の節約が限界ということになります。
感覚的には節約できる金額の半額で、2万円程度の費用で４６０Lタイプに変更できるならば４６０Lタイプを選択するのも有りかも知れないけれど、それ以上の費用をかけてしまうと節約にはならないという感じかな？と思います。確か３７０Lタイプと４６０Lタイプの差額が6万円か7万円程度だったと思うので、冬場の電気代のことだけを理由として４６０Lタイプを選ぶのは少し弱いかな？と思います。
差額の電気代が年間で3千円ということを考えると、冬場はエコキュートが日中も動くことがあることはある程度仕方ないこととしてあきらめるのが良いのかな？と思います。
エコキュートが日中に動くと高周波音が出るらしいです
これは私にはま～ったく聞こえないので、実際はよく分からないのですが、うちの娘曰く、エコキュートがたまに「キーーーーーン」という強烈な音を出しているとのことです。
いわゆる高周波音を出しているのだと思います。
高周波音は壁が1枚あるだけで防ぐことができる指向性の高い騒音であるため、深夜であれば近隣の迷惑になることはまずありません。また、通常は大人には聞こえない周波数帯になるため、深夜に子どもが外を出歩くこともないため、深夜に高周波音を出していて問題になることはありません。
しかし、日中で、裏の家に小中学生が住んでいる様なケースでは、子どもがうるさくて庭で遊べないというような少しかわいそうなことになってしまうこともあるので配慮が必要かも知れません。
ただ、日中にエコキュートが動くのは基本的に真冬のみですから、真冬に庭で遊ぶこともないと思うのであまり気にしすぎる必要はないかも知れません。それよりはよっぽど、エコキュートや床暖房室外機の低周波騒音に配慮した方が良いと思います。。。^^;（低周波音については色々気になってかなり詳細な測定をしたのでそのうち公開します）
まとめ
2回にわたってエコキュートの電気代や動作方式について調べてみました。
真冬のエコキュートの電気代は、月に5千円程度になることもあることが分かりました。ただし、これは毎日お風呂の水を入れ替えて、節水を意識せずに生活した場合で1日あたり５００L、月のお湯使用量が１５ｋL=1.5万L程度のケースです。
gamaさんのお宅では家族構成の違いもありますが、お湯の使用量は1日あたり２００L～２３０L、Q家のQさんのご家庭で1日あたり２８０L程度と書かれていることから、我が家はお湯の消費量がかなり多めと思います。
我が家でお湯の使用量が大きい理由は、風呂に入る時間が家族でかなりばらばらと言うことです。
妻と息子は日中に入ってしまうことが多く、娘は夜、私は深夜近くにお風呂に入ることが多いため、結果的にお湯を温め治す状況が発生してしまい、お湯の消費量は毎日お風呂を入れ替えるにしても多めになっているような気がします。
その他は食洗機はエコキュートのお湯を使っていませんから、お湯を使うと言ったら洗い物のときの手洗いの水ぐらいですが、これもたかが知れているようにも思います。
そういう意味では、お風呂の入り方の違いによって、お湯の消費量が１００L程度増大しているのかもしれません。
データを蓄積して今後も節電の方法などを考えてみたいと思います＼(^o^)／