「ヒートポンプは省エネになるって聞いたけれども、本当？」と疑問に思われたことはありませんか？
近年、エネルギー価格の高騰や脱炭素化への対応を背景に、工場の熱源設備を見直す企業が増えています。その中でも注目されているのが「ヒートポンプ」です。
ヒートポンプは従来のボイラーのように燃料を燃焼して熱を作るのではなく、空気や水などに存在する未利用熱を移動させることで効率的に加熱を行います。そのため、消費電力以上の熱エネルギーを得られ、高い省エネ効果を実現できることが特徴です。
本記事では、ヒートポンプが省エネになる仕組みや従来熱源との違い、工場での活用事例について解説します。
ヒートポンプが省エネといわれる最大の理由は、「熱を作る」のではなく「熱を運ぶ」仕組みです。エアコンと同様に、空気や排熱、水などの熱エネルギーを回収し、圧縮機によって温度を高めて利用します。投入する電力は主に圧縮機を動かすために使われるため、消費した電力以上の熱を取り出すことが可能です。
この性能を示す指標がCOP（Coefficient of Performance：成績係数 投入したエネルギーに対してどれだけの熱エネルギーを得られるかを示す数値）です。例えばCOPが4の場合、1kWhの電力を消費することで4kWh分の熱エネルギーを得られることを意味します。
比較として、電気ヒーターは電気をそのまま熱に変換する仕組みのため、COPは理論上1です。つまり1kWhの電力から得られる熱も1kWh分にとどまります。一方、ヒートポンプは周囲の熱を利用することで、同じ1kWhの電力から4kWh以上の熱を供給できるため、大幅な省エネを実現可能です。
また、重油ボイラーやガスボイラーは燃料を燃焼して熱を発生させるため、排気や放熱によるエネルギーロスが発生します。一方のヒートポンプは、空気や排熱などに含まれる熱エネルギーを移動・増幅して利用する仕組みであるため、同じ熱量を得る場合でもエネルギー消費量を抑えることが可能です。
近年の産業用ヒートポンプではCOP3～6程度を実現する製品も多く、省エネ設備として高い評価を得ています。
従来の工場では、重油ボイラーやガスボイラーによって蒸気や温水を製造するケースが一般的でした。しかし、燃焼設備は燃焼ロスや排気ロスが避けられず、投入したエネルギーを100％熱として利用することはできません。燃料価格の変動によってランニングコストが大きく左右されるという課題もあります。
一方、ヒートポンプは外気熱や排熱などの自然エネルギーを活用するため、同じ熱量を得る場合でも一次エネルギーの消費量を大幅に削減可能です。導入条件によって異なりますが、重油ボイラーと比較して30～60％程度の省エネ効果が期待できるケースもあります。
ヒートポンプは、燃焼を伴わないためCO₂排出量も削減でき、カーボンニュートラルやGX推進への取り組みにも貢献し、エネルギーコストと環境負荷を同時に低減できる点が大きなメリットです。
ヒートポンプの真価が発揮されるのは、工場内で発生する排熱を有効利用できる場合です。多くの工場では、コンプレッサー、乾燥炉、冷却設備、空調設備などから熱が発生していますが、その多くは未利用のまま外部へ放出されています。
ヒートポンプはこれらの低温排熱を回収し、加熱工程に再利用が可能です。例えば、洗浄工程で排出される温排水の熱を回収して給湯に利用したり、冷却工程の排熱を乾燥工程へ供給したりすることができます。
工場全体のエネルギーフローを最適化することで、単なる設備更新以上のコスト削減を実現できる点がヒートポンプの大きな魅力です。
ボイラーは工場に設置される浴場に多く使用されています。長野県にあるとある工場では、カーボンニュートラルへの取り組みを強化しており、浴場用のボイラーの変更を検討していました。
TPR商事では、電気式循環加温ヒートポンプ『CAONS®』への置き換えを提案。エネルギー効率の高いヒートポンプを導入し、排熱回収と組み合わせて使用することで、CO2の排出量がボイラーと比較して、約60%も低減しました。ランニングコストも年間で約150万円削減でき、早期に投資回収できた好事例です。
CAONS®の商品ページは以下をご覧ください。（※当該商標は日本キヤリア株式会社の登録商標です。）
ヒートポンプは高い省エネ効果を持つ一方で、最大限の効果を得るためには工場ごとの熱需要や排熱の発生状況を正しく把握することが大切です。熱の流れ全体を見直すことで、より大きなコスト削減につながります。
TPR商事では、工場の熱利用に関する課題をヒアリングし、ヒートポンプをはじめとする最適な省エネ設備をご提案しています。エネルギーコスト削減だけでなく、CO₂排出量削減や脱炭素経営の推進もサポートできますので、工場の省エネ対策をご検討中の企業様は、ぜひTPR商事までお気軽にご相談ください。
