空気熱源ヒートポンプ

空気熱源ヒートポンプ（ASHP）は、建物の外部の空気から熱を吸収し、建物の内部に放出することができるヒートポンプです。 エアコンと同じ蒸気圧縮冷凍プロセスとほぼ同じ機器を使用しますが、方向は逆です。ASHPは最も一般的なタイプのヒートポンプであり、通常は小型であるため、ブロック、地区、または産業プロセスではなく、個々の家やアパートを暖房するために使用される傾向があります。^[1]

空気対空気ヒートポンプは、温風または冷風を部屋に直接供給しますが、通常は温水は供給しません。空気対水ヒートポンプは、ラジエーターまたは床暖房を使用して家全体を暖め、家庭用温水を供給するためにもよく使用されます。

ASHP は通常、1 kWh の電気エネルギーから 4 kWh の熱エネルギーを得ることができます。ASHP は 30 ～ 40 °C (86 ～ 104 °F) の流量温度に最適化されており、低流量温度用にサイズ設定された熱放射器を備えた建物に適しています。効率は低下しますが、ASHP は流量温度が最大 80 °C (176 °F) の完全なセントラル ヒーティングを提供することもできます。^[2]

2023年現在、世界中の建物暖房の約10％はASHPによるものです。ASHPは、温室効果ガスの排出を避けるために、住宅からガスボイラー（「炉」とも呼ばれる）を段階的に廃止する^{[アップデート]}主な方法です。^[3]

空気熱源ヒートポンプは、2つの熱交換器間で熱を移動させるために使用されます。1つは建物の外側にあり、フィンが取り付けられており、ファンを使用して空気が通されます。もう1つは、建物内の空気を直接加熱するか、水を加熱してラジエーターまたは床暖房を介して建物の周囲を循環させ、建物に熱を放出します。これらのデバイスは、内部の熱交換器を介して熱を抽出し、外部の熱交換器を使用して周囲の空気に放出する冷却モードでも動作します。家庭用の温水タンクに貯められた洗濯用の水を加熱するために使用できるものもあります。^[4]

空気熱源ヒートポンプは比較的設置が簡単で安価なため、最も広く使用されているタイプです。穏やかな天候では、性能係数（COP）は2〜5の間になる可能性がありますが、気温が約-8°C（18°F）以下の場合、空気熱源ヒートポンプは1〜4のCOPを達成できます。^[5]

古い空気熱源ヒートポンプは低温では性能が比較的悪く、温暖な気候に適していましたが、可変速コンプレッサーを備えた新しいモデルは凍結条件でも非常に効率的であり、米国のミネソタ州やメイン州などの地域で広く採用され、コスト削減を可能にしています。^[6]

自然温度の空気には、ある程度の熱が含まれています。空気源ヒートポンプは、この熱の一部を、たとえば建物の外部と内部の間など、ある場所から別の場所へ移動させます。

空気対空気システムは、どちらの方向にも熱を伝達するように設計でき、冬と夏にはそれぞれ建物の内部を暖めたり冷やしたりできます。内部ダクトを使用して空気を分配することもできます。^[7] 空気対水システムは熱を内側に送り込むだけで、空間暖房と温水を提供できます。^[8]わかりやすくするために、以下の説明では室内暖房での使用に焦点を当てています。

この技術は冷蔵庫や冷凍庫、エアコンのユニットに似ています。異なる効果は、システム コンポーネントの位置によって異なります。冷蔵庫の背面のパイプが内部が冷えると暖かくなるのと同じように、ASHP は建物の内部を暖めながら、外気を冷やします。

スプリット システム(内側コイルと外側コイルの両方があるためスプリットと呼ばれます) 空気源ヒート ポンプ の主なコンポーネントは次のとおりです。

• 屋外の蒸発器熱交換コイルは周囲の空気から熱を取り出す
• 1つ以上の^[9]屋内コンデンサー熱交換コイル。これらは熱を屋内空気、または水入りラジエーターや床下回路、家庭用温水タンクなどの屋内暖房システムに伝達します。

あまり一般的ではないが、パッケージ型ASHPではすべてが屋外に設置され、熱い（または冷たい）空気がダクトを通じて屋内に送られる。^[10]これらはモノブロックとも呼ばれ、可燃性プロパンを家の外に保つのに便利です。^[3]

ASHPは、同じ量の電気を使用して、電気抵抗ヒーターの3〜4倍の熱を提供できます。^[11] ガスや石油を燃やすと、二酸化炭素とNOxが排出され、健康に有害となる可能性があります。^[12]空気源ヒートポンプは、二酸化炭素、窒素酸化物、またはその他の種類のガスを排出しません。少量の電気を使用して大量の熱を伝達します。

ほとんどのASHPは可逆的で、建物を暖めたり冷やしたりすることができ^[13]、場合によっては家庭用の給湯器も備えています。空気から水へのヒートポンプを住宅の冷房に使用することは批判されてきました。^[14]

暖房と冷房は、ヒートポンプの室内コイルと室外コイルに冷媒を送り込むことで実現します。冷蔵庫と同様に、コンプレッサー、コンデンサー、膨張弁、蒸発器を使用して、冷媒の状態を冷たい液体と熱いガスの間で変化させます。

低温低圧の液体冷媒が室外熱交換器コイルを通過すると、周囲の熱により液体が沸騰（気体または蒸気に変化）します。冷媒には外気からの熱エネルギーが吸収され、潜熱として蓄えられています。その後、ガスは電動ポンプを使用して圧縮され、圧縮によりガスの温度が上昇します。

建物内では、ガスは圧力バルブを通過して熱交換器コイルに入ります。そこで、高温の冷媒ガスは再び液体に凝縮され、蓄えられた潜熱が室内空気、給湯器、または給湯システムに伝達されます。室内空気または暖房水は、電動ポンプまたはファンによって熱交換器に送り込まれます。

冷えた液体冷媒は再び屋外の熱交換器コイルに戻り、新たなサイクルが始まります。各サイクルは通常数分かかります。^[11]

ほとんどのヒートポンプは、冷たい冷媒が室内コイルを通って移動し、室内の空気を冷やす冷却モードでも動作できます。

2024年時点では、蒸気圧縮以外の技術は市場では重要ではありません。^[15]

ASHP は最も一般的なタイプのヒートポンプで、通常は小型であるため、集合住宅、密集した市街地、または工業プロセスの暖房よりも、一般に個々の住宅の暖房に適しています。^[1]密集した市街地では、熱ネットワークの方が ASHP よりも適している場合があります。^[1]空気熱源ヒートポンプは、寒冷な気候でも屋内の暖房と冷房に使用され、温暖な気候では効率的に給湯に使用できます。一部の ASHP の主な利点は、同じシステムを冬の暖房と夏の冷房に使用できることです。設置コストは一般に高額ですが、地中熱ヒートポンプでは地中ループの設置に掘削が必要なため、地中熱ヒートポンプよりもコストはかかりません。地中熱ヒートポンプの利点は、地中の蓄熱容量を利用できるため、寒冷条件でより少ない電力でより多くの熱を生成できることです。

家庭用バッテリーは停電のリスクを軽減できるため、ASHPと同様に人気が高まっています。^{[16]一部のASHPは、主電源として}太陽光パネルと組み合わせ、従来の電力網をバックアップ電源として使用することができます。^[要出典]

抵抗加熱を組み込んだ蓄熱ソリューションは、ASHPと組み合わせて使用​​できます。時間帯別電気料金が利用できる場合は、蓄熱の方が費用対効果が高くなる可能性があります。熱は、断熱された筐体内に含まれる高密度セラミックレンガに蓄えられます。 ^[17] 蓄熱ヒーターがその一例です。ASHPは、パッシブソーラーヒーティングと組み合わせることもできます。パッシブソーラーヒーティングによって加熱された熱質量（コンクリートや岩石など）は、日中に熱を吸収し、屋外の温度が低くヒートポンプの効率が低い夜間に熱を放出することで、室内温度を安定させるのに役立ちます。

家の断熱性は重要です。^[18] 2023年現在、^{[アップデート]}ASHPはガスボイラーよりも大きく、屋外に多くのスペースを必要とするため、プロセスはより複雑になり、ガスボイラーを取り外してその場所にASHPを設置する場合よりも高価になる可能性があります。^{[3] [19]}ランニングコストが重要な場合は、適切なサイズを選択することが重要です。ASHPが大きすぎると、ランニングコストが高くなるためです。^[20]

ラジエーター/放射パネル、温水ベースボードヒーター、またはさらに小径のダクトを使用する従来の暖房システムをASHP源の熱で改造することは、より複雑になる可能性があります。ヒートポンプの出力温度が低いということは、ラジエーター（および場合によってはパイプ）をより大きなサイズのものに交換するか、代わりに低温床暖房システムを設置する必要があることを意味します。^[21]

あるいは、高温ヒートポンプを設置し、既存の熱放射器を維持することもできますが、2023年時点では、^{[アップデート]}これらのヒートポンプは購入と運用にコストがかかるため、大規模な歴史的住宅など、改造や断熱が難しい建物にのみ適している可能性があります。^[22]

ASHPは、ガスヒーターなどの化石燃料暖房よりも、より均一な温度を維持し、有害な煙のリスクを回避するため、より健康的であると言われています。 ^[18]高温多湿の夏の気候では、空気をろ過して湿度を下げることで、健康リスクをもたらすほこり、アレルゲン、カビも減らすと言われています。^[23]

通常のASHPは、−10℃以下では一般に推奨されません。^[24]しかし、極寒の気候向けに特別に設計されたASHP（米国では、これらはEnergy Star ^[25]の認定を受けています）は、−30℃（−22℉）の冷たい外気から有用な熱を取り出すことができますが、−25℃以下では電気抵抗加熱の方が効率的である可能性があります。^[24]これは、インバーターで駆動する可変速コンプレッサーの使用によって可能になります。^[25]空気源ヒートポンプは、寒冷地では適切に設置された地中熱ヒートポンプ（GSHP）よりも効率が劣りますが、空気源ヒートポンプは初期コストが低く、最も経済的または実用的な選択肢である可能性があります。^[26]ヒートポンプと化石燃料ボイラーなどの代替熱源の両方を備えたハイブリッドシステムは、大きな家を適切に断熱することが非現実的である場合に適しています。 ^[27]代わりに、複数のヒートポンプまたは高温ヒートポンプを検討することもできます。^[27]

気象条件によっては、結露が発生して室外機の熱交換器のコイルに凍結し、コイルを通る空気の流れが減少する。この結露を除去するために、ユニットは霜取りサイクルを実行し、数分間冷却モードに切り替えて、氷が溶けるまでコイルを加熱する。空気対水ヒートポンプは、この目的のために循環水の熱を使用するため、水温がわずかに低下し、おそらく検知できない。^[28]空気対空気システムの場合、熱は建物内の空気から取り込まれるか、電気ヒーターを使用する。^[29]一部の空気対空気システムでは、両方のユニットのファンの動作を停止して冷却モードに切り替え、室外機がコンデンサーに戻り、加熱されて霜取りが行われる。

上で述べたように、一般的な空気源ヒートポンプ（ASHP）は、低温では効率的に機能することが困難です。地中熱ヒートポンプ（GSHP）は、液体で満たされた地下パイプ（地中熱交換器またはGHE）を使用して地中との間で熱を移動しますが、^[30]効率は高くなりますが、人件費と材料費がかかるため、設置費用が高くなります。^[31]地中熱ヒートポンプ（GSAHP）、または水冷媒型GSHP ^[32]は、ASHPと水冷式GSHPの要素を統合した実行可能な代替手段です。GSAHPは、GHE（垂直または水平）、ヒートポンプ、ファンコイルユニット（FCU）の3つのコンポーネントで構成されています。

ヒートポンプユニットには、蒸発器、コンプレッサー、凝縮器、膨張弁が含まれています。^[33]熱エネルギーは、GHE内の不凍液を通じて地中から抽出され、ヒートポンプ内の冷媒に伝達され、圧縮されて冷媒対空気熱交換器に送られます。その後、ファンが加熱された空気を室内に循環させます。

従来の GSHP とは異なり、GSAHP は温水暖房システム (床暖房システムや壁掛けラジエーターなど) を必要とせず、代わりにファンを使用して熱を室内空気に直接分配します。これにより、設置コストと複雑さが軽減され、寒冷気候における GSHP の効率の利点が維持されます。安定した地表温度から熱を抽出することで、GSAHP は低温で ASHP よりも優れた性能を発揮し、より高い効率と温室効果ガスの排出削減を実現します。GSAHP の設置コストは、ASHP システムと GSHP システムの中間です。室内配管は不要ですが、GHE 用の掘削または掘削は依然として必要です。

ヒートポンプシステムの気候への影響は、電力消費によって左右されます。GSAHP は、一定の条件下では ASHP よりも約 35% 高い性能係数 (COP) を示します^[32]。これは、安定した地中温度を利用するためです。さらに、ヒートポンプのライフサイクル全体にわたって、運転段階が気候への影響の 84% を占め、^[34]排出量削減における効率 (つまり、より高い COP) の重要性が強調されています。GSAHP の地球温暖化係数 (GWP) は ASHP よりも約 40% 低く^[31] 、寒冷気候における環境上の利点がさらに実証されています。この効率上の利点は、ASHP の効率が通常低下する冬季に特に顕著です。GSAHP は暖房用の電力消費が少ないため、特に暖房需要が高く電力網が炭素集約型である地域では、温室効果ガスの排出量が少なくなります。

空気熱源ヒートポンプには、騒音を発するファンなどの可動式機械部品を備えた屋外ユニットが必要です。最新の機器には、ファン速度を下げたサイレントモード運転のスケジュールが用意されています。これにより最大加熱電力は低下しますが、効率を低下させることなく、穏やかな屋外温度で適用できます。防音エンクロージャは、敏感な地域で騒音を低減するためのもう1つの方法です。断熱された建物では、夜間に運転を一時停止しても大幅な温度低下はありません。低温の場合のみ、霜防止のため数時間後に運転を再開します。適切な設置場所も重要です。^[35]

アメリカ合衆国では、夜間の騒音レベルは45A加重デシベル（dBA）まで許容されている。^{[36]英国では、MCS 020規格[38]}または同等の規格に従って、最も近い隣人^[37]から測定して42dBに制限されている。^{[39]ドイツでは、住宅地での制限は35で、これは通常、}欧州規格EN 12102で測定される。^[40]

空気熱源ヒートポンプ（ASHP）の外部熱交換器のもう 1 つの特徴は、暖房モードで屋外ユニットに蓄積した霜を取り除くために、ファンを時々数分間停止する必要があることです。その後、ヒートポンプは再び動作を開始します。作業サイクルのこの部分では、ファンの騒音が 2 回突然変化します。このような妨害の音響効果は、夜間の背景騒音が 0 ～ 10dBA と低い静かな環境では特に強力です。これはフランスの法律に含まれています。フランスの騒音公害の概念によると、「騒音の発生」とは、迷惑な騒音を含む周囲騒音と、迷惑な騒音のない周囲騒音の違いです。^{[41] [42]}これとは対照的に、地中熱ヒートポンプには、可動式の機械部品を備えた屋外ユニットは必要ありません。

空気熱源ヒートポンプの効率は、性能係数(COP) で測定されます。COP が 4 の場合、ヒートポンプは 1 単位の電力を消費するごとに 4 単位の熱エネルギーを生成します。-3 °C (27 °F) から 10 °C (50 °F) の温度範囲内では、多くの機械の COP はかなり安定しています。おおよそ、理論最大 COP = (望ましい室内温度 C + 273) ÷ (望ましい室内温度 C - 屋外温度 C) です。^{[引用が必要] [43] [より良い情報源が必要]}

外気温が 10 °C (50 °F) の穏やかな天候では、効率的な空気源ヒートポンプの COP は 4 から 6 の範囲です。^[44]しかし、寒い冬の日には、同じ量の熱を屋内に移動するのに、穏やかな日よりも多くの作業が必要です。^[45]ヒートポンプの性能はカルノーサイクルによって制限され、屋外と屋内の温度差が増加すると 1.0 に近づきます。ほとんどの空気源ヒートポンプでは、屋外温度が -18 °C (0 °F) に近づくと、屋外と屋内の温度差が大きくなります。^[要出典]二酸化炭素を冷媒として使用するヒートポンプの構造では、-20 °C まで COP が 2 を超える場合があり、損益分岐点の数値が -30 °C (-22 °F) まで下がります。^[要出典]地中熱ヒートポンプは、熱を抽出する地中が屋外の空気よりも温度が一定であるため、屋外の温度が変化しても COP の変化が比較的少なくなります。

ヒートポンプの設計は、その効率に大きく影響します。多くの空気源ヒートポンプは、主に夏の気温で使用するための空調ユニットとして設計されています。熱交換の目的に特化したヒートポンプを設計すると、COP が向上し、寿命が長くなります。主な変更点は、コンプレッサーと蒸発器の規模とタイプです。

季節調整された暖房と冷房の効率は、それぞれ暖房季節性能係数（HSPF）と季節エネルギー効率比（SEER）によって表されます。米国では、法定最低効率は14または15 SEERと8.8 HSPFです。^[25]

可変速コンプレッサーは、より低速で動作し、空気がゆっくりと通過するため、水分が凝縮する時間が長くなり、乾燥した空気は冷却しやすいため、より効率的です。しかし、より高価で、メンテナンスや交換が必要になる可能性が高くなります。^[23]フィルターの交換などのメンテナンスにより、パフォーマンスが10％から25％向上します。^[46]

ヒートポンプは、ガスボイラーを段階的に廃止することで家庭のエネルギー使用を脱炭素化するための鍵となる。^{[19] [11]} IEAは2024年時点で、2030年までに5億トンのCO2排出量を削減できると述べている_。 [ ^69]

カナダのユーコン準州など、一部の電力網への電力供給に風力発電所がますます利用されるようになると、冬季の負荷増加は風力タービンによる冬季発電量の増加とよく一致し、穏やかな日には気温が低くてもほとんどの住宅の暖房負荷が減少する。^[70]

ヒートポンプは需要反応を通じて電力系統の安定化に役立つ可能性がある。^[71]ヒートポンプの普及が進むにつれて、英国などの一部の国では、断熱性の高い貯水タンクなどの熱エネルギー貯蔵の使用を家庭に奨励する必要があるかもしれない。 ^{[72]オーストラリアなどの一部の国では、この熱貯蔵と}屋上太陽光発電の統合も役立つだろう。^[73]

より高価なヒートポンプの方が効率的である可能性はあるものの、2024年の調査では、英国にとって「エネルギーシステムの観点から、一般的に650ポンド/kWth未満の特定のコストを持つ2.8〜3.2の公称COPのヒートポンプを設計し、同時に最初に再生可能エネルギー発電技術とバッテリーの容量増加に投資し、次にOCGTとCCGTとCCSに投資することが、全体的なコスト最適である」と結論付けています。^[74]

2023年現在、^{[アップデート]}政府の補助金がなければ、既存の住宅にASHPを購入して設置するのは高価ですが、生涯コストはガスボイラーとエアコンよりも低いか同等になる可能性があります。^{[75] [76]}これは、冷房が不要な場合にも一般的に当てはまります。暖房のみの場合はASHPが長持ちする可能性があるためです。^[77]空気源ヒートポンプの生涯コストは、ガス（利用可能な場合）と比較した電気の価格によって影響を受け、損益分岐点に達するまでに2年から10年かかる場合があります。^[75] IEAは、政府が住宅用ヒートポンプの購入価格を補助することを推奨しており、一部の国ではそうしています。^[78]

ノルウェー、^[79]オーストラリア、ニュージーランドでは、ほとんどの暖房はヒートポンプによるものです。2022年には、米国とフランスでヒートポンプの売上が化石燃料ベースの暖房を上回りました。^[78]英国では、ヒートポンプの年間販売台数が近年着実に伸びており、2018年には26,725台のヒートポンプが販売されましたが、2023年には60,244台のヒートポンプの販売台数に増加しています。^[80]化石ガスの価格を電気の価格よりも高くし、適切な柔軟な電力価格設定を使用することで、ASHPの競争力を高めることができます。^[19]米国では、空気対空気が最も一般的なタイプです。^[81] 2023年の時点で、^{[アップデート]}ヒートポンプの80％以上が空気源です。^[11] 2023年にIEAは、特に空気対空気に関するより良いデータを要請しました。^[78]

空気源ヒートポンプのメンテナンスの必要性の多くは、通常のエアフィルターの交換や、室内蒸発器と室外凝縮器コイルの清掃など、従来の空調設備や暖房設備のメンテナンスと同様です。しかし、空気源ヒートポンプの運転には、ヒートポンプが屋外の空気から熱を取り出す物理的な手段に関係する、独自のメンテナンス対策が他にもあります。^{[82] [83] [84]}冷房モードで稼働するヒートポンプは、従来の空調システムと基本的に同じ動作をするため、これらの対策は主に冬季、特に寒冷な気候での ASHP の性能に関係します。^{[85] [86]}

寒冷な気候では、コンプレッサーが外気から熱を取り出すためにより多くの作業を行うため、ASHP のパフォーマンスを維持するために、屋外コイルに氷や霜が蓄積するのを防ぐことが重要です。この蓄積は断熱層として機能し、屋外コイル上の連続的な空気の流れをブロックすることで熱交換率を低下させます。^[87]この問題を防ぐには、屋外コイルを汚れから清潔に保つ必要があります。汚れやほこりがあると空気中の水分が閉じ込められ、コイル上で凍結する可能性があります。^[88]さらに、室外機のコンデンサーコイルと吸気グリルの周囲のフィンに、空気の流れをさらにブロックして熱交換を妨げる可能性のある葉などのゴミが付着しないようにする必要があります。^{[89] [90]}このメンテナンスにより、ヒートポンプを冷却モードにして、蓄積した氷を溶かすために加熱された冷媒をコンデンサーコイルに送る頻繁な霜取りサイクルの必要性を最小限に抑えることができます。^[91]これらの霜取りサイクルにより、冷媒ラインの圧力変動が発生し、冷媒漏れやパフォーマンスの低下につながる可能性があります。^{[92] [93]}

暖房性能が低下した場合でも、ASHPは補助加熱ストリップによって電気抵抗による追加の熱源を提供し、熱損失を補うことにより信頼性を維持することができますが、このプロセスは効率が大幅に低下します。^{[94] [95]}

ASHP は化石燃料暖房よりもメンテナンスの必要が少ないと考えられており、地下の漏れを見つけて修理するのが難しいため、ASHP は地中熱ヒートポンプよりもメンテナンスが容易であると言う人もいます。設置する ASHP が小さすぎると寿命が短くなる場合があります (大きすぎると効率が悪くなります)。^[96]しかし、ボイラーは ASHP よりもメンテナンスの必要が少ないと言う人もいます。^[97] Consumer Reports の調査によると、「平均して、ヒートポンプの約半分は、所有してから 8 年目までに問題が発生する可能性が高い」ことがわかりました。^[98]

現代の化学冷凍技術は、1824年にカルノーサイクルが提案されてから発展した。ジェイコブ・パーキンスは1843年にエーテルを使った製氷機を発明し、エドモンド・カレは1850年に水と硫酸を使った冷蔵庫を作った。日本では、日立製作所の創設者である久原房之助が1917年に圧縮_CO2を冷媒として家庭用エアコンを作った。 ^[99]

1930年、トーマス・ミッドリー・ジュニアは、フロンとして知られる塩素化フルオロカーボン（CFC ）であるジクロロジフルオロメタンを発見した。CFCは、ヒートポンプや冷蔵庫での使用において、CO2（家庭用には圧縮が難しいことが判明した[100]）_などの^従来の冷媒物質に急速に取って代わった。しかし、1980年代から、CFCはオゾン層に有害な影響があることが判明し、冷媒としての人気を失い始めた。2つの代替冷媒、ハイドロフルオロカーボン（HFC）とハイドロクロロフルオロカーボン（HCFC ）も、温室効果ガスであることが判明し、人気を失った（さらに、HCFCは当初考えられていたよりもオゾン層に有害であることが判明した）。オゾン層保護に関するウィーン条約、モントリオール議定書、京都議定書は、 2030年までにこのような冷媒を完全に放棄することを求めている。

1989年、クロロフルオロカーボンとハイドロクロロフルオロカーボンがオゾン層に与える影響について国際的な懸念が高まる中、科学者グスタフ・ロレンツェンとSINTEFは、暖房と冷房の冷媒として_CO2を使用する方法の特許を取得しました。その後、ベルギーのブリュッセルにあるShecco （ _CO2を使用した持続可能な暖房と冷房）で_CO2冷凍のさらなる研究が行われ、ヨーロッパでの_CO2冷媒技術の使用が増加しました。 ^[100]

1993年、日本のデンソーはグスタフ・ロレンツェンと共同で、冷媒としてCO2を使用する自動車用エアコンを開発した。彼らは、1998年6月の国際冷凍学会/グスタフ・ロレンツェン会議でこの発明を披露した。_[ 101 ]^会議後、電力中央研究所と東京電力は、デンソーに、フロンの代わりに自然冷媒材料を使用したプロトタイプのエアコンの開発を打診した。彼らは協力して、寒冷な北海道から暑い沖縄まで、日本 各地で1年間の実験設置のためにプロトタイプユニット30台を製造した。この実現可能性調査が成功した後、デンソーは2000年9月にSINTEFからヒートポンプで使用するためにCO2冷媒を圧縮する特許を取得した。21世紀初頭、エコキュートの特許に基づくCO2_{ヒートポンプ}は_、日本の新築住宅で人気を博したが、他の地域では普及が遅れた。^[102]

21世紀の最初の四半期に米国と欧州ではヒートポンプの需要が増加し、政府はエネルギー安全保障と脱炭素化を促進するためにヒートポンプに補助金を出しました。欧州では、他の地域でより一般的な空気対空気システムではなく、ラジエーターを利用する空気対水（ハイドロニックとも呼ばれる）システムを使用する傾向があります。2021年には、アジア諸国が世界のヒートポンプの4分の3を製造しました。^[103]

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• トランスクリティカルサイクル

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  • Forster, P.; Storelvmo, T.; Armour, K.; Collins, W. (2021). 「第7章：地球のエネルギー収支、気候フィードバック、気候感度補足資料」（PDF）。IPCC AR6 WG1 2021。