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太陽熱給湯は冬でも使える?秋冬の太陽熱給湯の仕組みを解説
「太陽熱で給湯」と聞くと、多くの方が思い浮かべるのは、夏の強い日差しの下で使うイメージではないでしょうか。実際、「冬になったら、太陽熱は使えなくなるのでは?」という疑問は、太陽熱給湯に興味を持った方が最初にぶつかる疑問のひとつです。今回は、この「太陽熱=夏のもの」という先入観を、仕組みから少しずつ解いていきます。
「太陽熱=夏だけのもの」というイメージ
10月に入り、少しずつ空気がひんやりしてくるこの時期。太陽の光は変わらず注いでいても、「もう夏ほど強くないし、太陽熱はあまり期待できないのでは」と感じる方は多いかもしれません。
太陽熱給湯というと、真夏の照りつける太陽の下で稼働している姿を想像しがちです。しかし、実際に太陽熱を左右しているのは「暑さ」そのものではありません。この点を整理してみると、季節に対する見方が少し変わってきます。
太陽熱を左右するのは「気温」ではなく「日射量」
太陽熱給湯システムの心臓部にあたるのが、屋根などに設置する「集熱器」です。資源エネルギー庁によると、集熱器は「太陽の光エネルギーを熱エネルギーに変え、水などの熱媒に伝える役割」を担っています。
つまり、集熱器が反応しているのは「気温の高さ」ではなく、太陽から届く光そのもの(日射量)です。専門的な資料でも、集熱器の集熱量は「単位面積あたりの日射量」を基準に計算されており、外気温は集熱効率に影響を与える一つの要素ではあっても、集熱そのものの有無を決めるものではないとされています。
「暑いから集熱できる」のではなく、「日射があるから集熱できる」という関係です。空気が冷たくても、太陽の光がしっかり当たっていれば、集熱器は熱を集めることができます。
集熱器の種類によって、冬への強さも変わる
とはいえ、「気温が集熱に無関係」というわけでもありません。集熱器で集めた熱の一部は、外気との温度差によって少しずつ外へ逃げていきます。この「熱の逃げやすさ」は、集熱器の構造によって差があります。
| 平板形集熱器 | 真空管形集熱器 | |
|---|---|---|
| 構造 | 金属の集熱板をガラスで覆った比較的シンプルな構造 | 真空のガラス管の中に集熱部を配置 |
| 外気温の影響 | 外気温が低い時期・時間帯は集熱性能が落ちやすい傾向 | 真空層が断熱層となり、外気温の影響を受けにくい傾向 |
| コスト傾向 | 比較的抑えやすい | 平板形より高くなる傾向 |
※上記は一般的な傾向であり、実際の性能は製品ごとの仕様や設置条件によって異なります。
このように、集熱器には「気温が低い時期でも安定して集熱しやすいタイプ」も存在します。「冬は太陽熱が使えない」と一括りにするのではなく、季節による集熱量の変化を前提とした設計になっているかどうかが重要なポイントです。
冬は「太陽熱だけ」ではなく「補う」という考え方
ここで大切なのは、太陽熱給湯を「太陽の熱だけで100%お湯をまかなう仕組み」として捉えないことです。日照時間が短くなる冬場や、曇りや雨が続く日には、当然ながら集熱量も少なくなります。
多くの太陽熱給湯システムは、こうした季節や天候による変動を前提に、既存のガス給湯器や石油給湯器と組み合わせて使う設計になっています。太陽の熱で先に水を温め、足りない分を既存の給湯器が補う。この「補い合う」関係こそが、太陽熱給湯の基本的な考え方です。
太陽熱利用の一次資料でも、太陽熱給湯は「補助熱源(ガス給湯器やヒートポンプ等)と組み合わせ、日照不足時・需要ピーク時の不足分を補うのが基本」とされています。太陽熱だけで完結させる設計ではなく、既存設備との組み合わせが前提です。
ReTerraは、太陽の熱と既存の給湯器を組み合わせる仕組み
マルヤス工業の太陽熱給湯システム「ReTerra(リテラ)」も、この考え方にもとづいて設計されています。屋根に設置した集熱器で太陽の熱を集め、200Lの貯湯タンクへ届け、給湯に必要なエネルギーの一部を補う仕組みです。
太陽の熱で水を温め、既存のガス給湯器・石油給湯器で最終的な温度調整を行うという、太陽熱と既存設備のハイブリッド構造です。太陽熱だけで完結させることを目指した設計ではありません。
また、集熱器で温めた熱を運ぶ熱媒体には、凍結しにくい性質を持つ不凍液(プロピレングリコール水溶液)を使用しています。屋根の上という環境は、夏は高温になり、冬は氷点下になることもあるため、こうした熱媒体の選定も、季節を通じて安定して使い続けるための工夫のひとつです。
▶ 動画でわかる:ReTerraの仕組み
季節を問わず、少しずつ支えてくれる存在へ
「太陽熱=夏だけのもの」という先入観は、集熱の仕組みを知ることで少しずつ解けていきます。太陽が高く昇り、日射がしっかり届く日であれば、季節を問わず太陽の熱を集めることは可能です。もちろん、冬は夏に比べて日照時間や日射の強さが変化するため、集熱量にも季節差はあります。だからこそ、太陽の熱と既存の給湯器が補い合う設計が意味を持ちます。
太陽熱は、夏だけの特別なエネルギーではありません。季節が変わっても、晴れた日にはいつも通り届いています。その熱を、無理なく暮らしに取り入れ、足りない分は既存の設備で補う。それが「お湯を気にしない毎日」につながる、ReTerraの考え方です。
- 資源エネルギー庁「太陽熱利用システム」 https://www.enecho.meti.go.jp/category/saving_and_new/attaka_eco/system/index.html
- 資源エネルギー庁「太陽熱利用システムとは(主なシステム構成)」 https://www.enecho.meti.go.jp/category/saving_and_new/attaka_eco/system/main.html
- 建築設備.tech「太陽熱利用給湯の基礎|集熱器の種類とシステム構成」 https://kenchikusetsubi.tech/articles/taiyonetsu-kyuto-kiso