夏の陽射しは強い。でも、その太陽の熱で冷房ができるんだって。それっていった いどういうことなの！？ 太陽の熱を集めて冷暖房に利用することで二酸化炭素の 排出量を削減できる技術を紹介します。
太陽の熱エネルギーを
冷暖房に利用する
ソーラークーリングシステム
東京ガス中原ビルに設置されたソーラークーリングシステム太陽からのエネルギー
太陽からのエネルギー石油や石炭、天然ガスは太陽エネルギーの貯金
石油や天然ガスは、数千万年～数億年前のプランクトンなどの遺がいが高い 圧力や温度によって地中で変化したものです。石炭も同様に、植物などが腐敗 せずに地中で変化したものです。つまり石油や石炭、天然ガスは、長い年月を かけて太陽のエネルギーを積み立てた貯金のようなものだと言えます。 私たちが生きていけるのは、約 1 億 5,000 万 km 離れた太陽から降り注ぐ 光と熱のエネルギーのおかげです。もし太陽からのエネルギーが届かなければ、 地球は凍り付いてしまうでしょう。地球全体に届く太陽のエネルギーを石油に換 算すると、1日分だけで現在地球に埋蔵されている石油の量とほぼ同じになると 言われています。 植物は太陽の光を浴びて、光合成をして成長します。動物は、植物や他の動 石油ができるまで 物を食べることで、間 接 的に太 陽のエネル ギーを取り込んで生き ていることになります。Let’s Research
ペットボトルの容器に 色を付け、太陽の光 にあてて中の水の温 度の変化を調べてみ よう。さまざまなエネルギー
エネルギーの変換の例太陽熱の利用
エネルギーには光や熱以外にも運動エネルギーや位置エネルギー、電気エネ ルギーなどさまざまな種類があって、相互に変換できます。例えば、高いところ にある水で低いところにある水車を回して発電機を動かせば、水が持つ位置エ 人間は昔から、太陽のエネルギーを利用してきました。古くは粘土を乾燥させ てレンガを作ったり、海水を蒸発させて塩をとりだしたり、保存するために食物 太陽熱集熱器 ネルギーを運動エネルギーに変換し、さらに電気 エネルギーに変換したことになります。また、ガソ リンを燃やして自動車を走らせると、ガソリンの化 学エネルギーが熱エネルギーになり、さらに運動エ ネルギーに変換されているのです。 それぞれのエネルギーは貯めやすさや使いやす さに差があるので、用途に応じて変換して利用して います。ただしエネルギーを変換する際には、どう してもある程度の損失が発生してしまいます。点灯 している電球や蛍光灯が熱くなるのは、光エネル ギーに変換しきれない電気エネルギーが熱エネル ギーに変換されているからです。 を乾燥させたりしてきました。最近ではベラン ダや屋根の上に家庭用の太陽熱集熱器を設置 して、パネルの中に通した水を太陽の熱で暖め てお風呂や洗い物などに使っています。 太陽のエネルギーの利用というと太陽電池 が思い浮かびますが、最終的に熱の形で利用 する場合にはいったん電気エネルギーに変換 してから熱エネルギーに変換するのではなく、 光エネルギーを直接熱エネルギーに変換した 方が無駄なく使えます。また太陽電池が光エ ネルギーを変換する効率は 20% 以下ですが、 太陽熱を利用する機器では 50% 程度の効率 が得られるものもあります。 出典：NEDO HPより熱が移動するしくみ（ヒートポンプ）
気化熱を利用したガス冷房
気体の圧縮と膨張ではなく、液体が蒸発するときの気化熱を利用するのが業 務用に使われているガス冷房です。道路に打ち水をすると気温が下がるのも、家庭用エアコンのしくみ
家庭用のエアコンは、空気などの気体が圧縮や膨張するときに熱を出したり 奪ったりする性質を利用しています。部屋の中にある室内機と野外にある室外 機はパイプでつながっていて、その中を冷れいばい媒と呼ばれる特殊な気体が流れてい ます。コンプレッサーで圧縮した冷媒は、液体に変化するときに持っていた熱を 放出します。液体になった冷媒を膨張させて気 体に戻すと、周囲の空気の熱を奪います。エア コンは、この原理を利用して室内の熱を外へ移 動しています。このしくみをヒートポンプと呼び ます。 気体を圧縮するコンプレッサーを動かすには 多くのエネルギーが必要です。夏にエアコンを たくさん使うことで電力の消費が増え、二酸化 炭素の排出が多くなる原因の一つになっていま す。また、エアコンが放出した熱は、ヒートア イランド現象の要因にもなっています。 水蒸気 冷却水 水 100 分の 1 気圧の高真空に 保っているので、水は 5℃前後で蒸発します 濃くなった 吸収液 水蒸気を吸収して、うすくなった吸収液 凝縮器 再生器 蒸発器 吸収器 水蒸気 ①水が蒸発して 熱を奪います ④水蒸気を冷やして 水にします ③うすくなった吸収液を ガスで暖めて濃くします 室内機 ガス冷房のしくみ太陽熱集熱器 ソーラー吸収冷温水機 ソーラー温水 暖房 冷房 都市ガス 暖房熱交換器 温水 冷温水 冷暖房負荷 ソーラークーリングシステム
インタビュー
自然現象に興味を持ってください
東京ガス株式会社 エネルギー ソリューション本部 ソリューション技術部 空調技術グループ 課長 本間 立さん みなさんの周囲を見回すと、太陽熱、太陽光、風力、水 の流れなど、エネルギーのもととなるたくさんの自然現象 があふれています。今回ご紹介したソーラークーリングシス テムは太陽熱に着目したシステムとして、地球温暖化防止 の観点で人類や地球に大きく貢献できるものとして活躍し ています。みなさんも自然現象に興味を持って、将来、人 類や地球のためになるアイディアを実現してください。太陽熱を利用するソーラークーリングシステム
東京ガスは、太陽の熱を利用することで冷暖房に使用するエネルギーを節約 できるソーラークーリングシステム（太陽熱冷暖房システム）を開発しました。 中原区小杉にある東京ガス中原ビルの屋上には 204m2の太陽熱集熱器が設 置され、太陽の熱を集めて銅パイプの中を通る水を 60 ～ 80℃程度まで加熱 して、冷暖房に利用しています。この熱を都市ガスの代わりに薄くなった吸収液 を温めるのに利用しています。 このシステムには、天気がよくて太陽エネルギーが豊富な日に効率がよくな 注射の前にアルコール消毒をすると腕が涼しく感じるのも、液体が蒸発（気化） するときに周囲の熱を奪っているからです。 ガス冷房は蒸発器、吸収器、再生器、凝縮器という４つのタンクで構成され ていて、蒸発器内は圧力が下がるので、冷媒の水は 5℃で沸騰して蒸発し、部 屋の温度を下げることができます。再生器では吸収液を加熱するのにガスの炎 を使いますが、コンプレッサーを使わないため振動がなく、動作音も静かです。Let’s Research
注射器を使ってフラス コの中の空気を圧縮 したり膨張させたりし て、温度が変化する か確かめてみよう。 る特徴があります。もちろ ん雨やくもりの日には、通 常のガス冷房と同様にガス を使って冷暖房ができます。 また冷暖房が不要な季節に は、給湯にも使えます。年 間を通して冷暖房に運用し た結果、これまでのガス冷 暖房に比べてガスの消費量 は約 20%、二酸化炭素の 排出量も18％削減できてい ます。場所：川崎市中原区小杉 2-215
