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ヒートポンプは、機械エネルギーまたは熱エネルギーを使用して、ある空間から別の空間へ熱を移動させる装置です。機械式ヒートポンプは、圧縮によって熱を移動させるために電力を使用します。具体的には、ヒートポンプと冷凍サイクルによって熱エネルギーを移動させ、一方の空間を冷却し、もう一方の空間を暖めます。[ 1 ]
冬には、ヒートポンプは冷たい屋外から熱を移動させて家を暖めることができます。夏には、エアコンと同じように、家の中から暖かい屋外へ熱を移動させるように設計することもできます。熱を発生させるのではなく移動させるため、ガスボイラーによる暖房よりもエネルギー効率が高くなります。[ 2 ]
一般的な蒸気圧縮式ヒートポンプでは、気体冷媒が圧縮され、圧力と温度が上昇します。寒い時期にポンプがヒーターとして作動すると、温められたガスは室内空間の熱交換器に流れ込み、そこで熱エネルギーの一部が室内空間に伝達され、ガスが凝縮して液体になります。液化した冷媒は屋外空間の熱交換器に流れ込み、そこで圧力が低下し、液体が蒸発し、ガスの温度が低下します。熱源として利用されている屋外空間の温度よりも低くなった冷媒は、再び熱源からエネルギーを吸収し、圧縮されて、このサイクルを繰り返すことができます。
空気源ヒートポンプが最も一般的なモデルですが、その他のタイプには地中源ヒートポンプ、水源ヒートポンプ、排気ヒートポンプなどがあります。[ 3 ]大規模なヒートポンプは地域暖房システムでも使用されています。[ 4 ]
ヒートポンプは、その高い効率性と電力網における化石燃料フリー電源の割合の増加により、気候変動緩和に役割を果たしています。[ 5 ] [ 6 ] 1 kWh の電力コストで、1 [ 7 ]～ 4.5 kWh の熱エネルギーを建物に 伝達できます。ヒートポンプのカーボン フットプリントは、電力の生成方法によって異なりますが、通常は排出量を削減します。[ 8 ]ヒートポンプは、ガス焚き凝縮ボイラーよりも低いカーボン フットプリントで、世界の暖房および給湯ニーズの 80% 以上を満たすことができます。ただし、2021 年に満たしたのは 10% に過ぎませんでした。[ 4 ]ロシアの天然ガスのボイコットにより、代替エネルギーへの移行の必要性が加速しました。[ 9 ] 2023 年に、ヨーロッパで 300 万台のヒートポンプが販売されました。 [ 10 ]販売台数は大幅に増加していますが、普及は限定的です。[ 11 ]
熱は、高温の領域から低温の領域へ自然に流れます。低温から高温へは自然には流れませんが、仕事を行うことでこの方向に流すことができます。一定量の熱を移動させるのに必要な仕事は、通常、得られる熱量よりもはるかに少ないです。これが、水の加熱や建物の内部の暖房などの用途でヒートポンプを使用する動機となっています。[ 12 ]
ヒートポンプは、逆サイクル空調の原理を利用して作動します。冷却ユニット内のコイルを液体冷媒が流れ、熱を吸収して気化し、さらに圧縮されて温度が上昇します。この気化した冷媒は、暖房ユニット内の別のコイルに送られ、ファンがコイルに空気を送り込んで熱を吸収し、冷媒を液化します。ほとんどのヒートポンプは双方向の熱伝達が可能で、例えば、空間の暖房と冷房の両方を行うことができます。
建物内部などの高温熱源に熱量Qを供給しつつ、周囲の空気などの低温熱源から熱を抽出するために必要な仕事量は次のとおりである。どこ
ヒートポンプの成績係数は1より大きいので、必要な仕事は放出される熱よりも少なく、ヒートポンプは電気抵抗加熱よりも効率的な暖房方式です。高温側の熱源に熱が流入すると、その温度が上昇し、成績係数が低下し、伝達される熱量1単位あたりに必要な仕事量が増加します。[ 12 ]
ヒートポンプの成績係数と必要な仕事量は、逆カルノーサイクルで動作する理想的なヒートポンプを想定することで簡単に計算できます。
これは理論上の熱ポンプ量ですが、実際にはさまざまな理由でこれより少なくなります。たとえば、室外機が十分な空気の流れがない場所に設置されている場合などです。熱量計などから得られるデータを所有者や研究者と共有することで、長期的には効率が向上する可能性があります。[ 14 ]
マイルストーン：
最も一般的なタイプのヒートポンプである空気源ヒートポンプ（ASHP） [ 23 ]は、建物の外の冷たい外気からエネルギー（熱）を吸収し、そのエネルギーをより高い温度で放出して、温風または温水を介して建物を暖めることができます。電気は機械式ポンプ（コンプレッサー）を駆動し、使用される電気エネルギーは、単純な抵抗ジュール加熱よりも通常3～4倍多くの熱エネルギーをポンプで送り出します。
ヒートポンプは、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、方向が逆、つまり熱源と熱源を入れ替えることができます。外気はほぼどこでも利用できるため、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、地域、または工業プロセスではなく、個々の住宅やアパートを暖めるために使用される傾向があります。[ 24 ]
空気対空気ヒートポンプは、個々の部屋に直接温風または冷風を供給しますが、通常は温水は供給しません。一方、空気対水ヒートポンプは、水道管とラジエーターまたは床暖房を使用して家全体を暖め、家庭用温水供給にも使用されることがよくあります。
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るため、成績係数（COP）は4です。30～40 °C（86～104 °F）の流量温度に最適化されており、低い流量温度用に設計された放熱器を備えた建物に適しています。効率の損失はあるものの、ASHPは80 °C（176 °F）までの流量温度で完全なセントラルヒーティングを提供することも可能です。[ 25 ]
2023年現在、世界中の建物の暖房の約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や炉を段階的に廃止する主な方法です。[ 26 ]
空気源ヒートポンプは、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 つは建物の外にあり、ファンを使用して空気が送り込まれるフィンが取り付けられています。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通して建物全体に循環させ、建物に熱を放出します。これらの装置は、内部熱交換器を介して熱を抽出し、外部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できます。一部の装置は、家庭用温水タンクに貯蔵された洗濯用の水を加熱するために使用できます。[ 27 ]
空気源ヒートポンプは比較的簡単に安価に設置できるため、最も広く使用されているタイプです。温暖な気候では、成績係数 （COP）は2～5になる可能性があり、約-8 ℃（18 °F）以下の温度では、 空気源ヒートポンプはCOPが1～4になる場合があります。[ 28 ]
旧型の空気源ヒートポンプは低温での性能が比較的低く、温暖な気候に適していたが、可変速コンプレッサーを備えた新型モデルは氷点下でも高い効率を維持しており、米国ミネソタ州やメイン州などの地域で広く普及し、コスト削減につながっている。[ 29 ]
ヨーロッパでは、ロシア産ガスのボイコットにより、代替エネルギーへの移行が加速している。[ 30 ] 1400万人がヒートポンプに切り替えれば、消費量を130億立方メートル削減できる可能性がある。ヒートポンプは従来のボイラーよりも最大5倍エネルギー効率が高く[ 31 ]、英国では現在、HVACの運転コストはガスボイラーよりも約27%安い。[ 32 ]
地中熱ヒートポンプ（地熱ヒートポンプとも呼ばれる）は、地中との間で熱を移動させるためにヒートポンプを使用する建物の冷暖房システムで、季節を通して地中の温度が比較的安定していることを利用します。地中熱ヒートポンプ（GSHP）は、北米では一般的に地熱ヒートポンプ（GHP）と呼ばれ、抵抗式電気ヒーターよりも少ないエネルギーで、HVAC（冷暖房空調）や給湯を行うための最もエネルギー効率の高い技術の一つです。
効率は成績係数（CoP）で表され、通常は3～6の範囲であり、これは機器が使用する電力1単位あたり3～6単位の熱を提供することを意味します。設置コストは、広い範囲に地中ループを設置したり、ボーリング孔を掘削したりする必要があるため、他の暖房システムよりも高くなります。[ 33 ]空気源ヒートポンプは設置コストは低いですが、非常に寒いまたは非常に暑い天候ではCoPが低くなります。
排気ヒートポンプは、建物の排気から熱を抽出し、機械換気を必要とします。2つの種類があります。
太陽熱補助ヒートポンプ(SAHP) は、ヒートポンプと太陽熱パネルおよび/または太陽光発電パネルを単一の統合システムに組み合わせたシステムです。[ 34 ]ヒートポンプには低温の熱源が必要であり、これは太陽エネルギーによって供給できます。通常、これら 2 つの技術は別々に使用されるか (または並列に配置されるだけ)、温風または温水を生成します。[ 35 ]このシステムでは、太陽熱パネルが低温の熱源として機能し、生成された熱がヒートポンプの蒸発器に供給されます。[ 36 ]このシステムの目標は、高い成績係数 ( COP ) を得て、より効率的かつ低コストでエネルギーを生成することです。太陽熱空気コレクターによって予熱される空気源ヒートポンプには、屋外ファンユニットを厳しい冬の環境から保護できるため、メンテナンスが少なくて済むという利点もあります。
Solar PV energy can power the heat pump electrically to enable electrification of heating buildings[37] and greenhouses.[38] These systems enable electrification[39] of heating/cooling and are normally driven by economics[40] and decarbonization goals.[41] Such systems have been shown to be economic in the Middle East,[42] North America,[43] Asia[44] and Europe.[45]
It is possible to use any type of solar thermal system with air or liquid collectors, (sheet and tubes, roll-bond, heat pipe, thermal plates) or hybrid (mono/polycrystalline, thin film) in combination with the heat pump. Using hybrid panels, however, is most preferred because it allows covering a part of the electricity demand of the heat pump and reduces the power consumption and consequently the variable costs of the system.
A water-source heat pump works in a similar manner to a ground-source heat pump, except that it takes heat from a body of water rather than the ground. The body of water does, however, need to be large enough to be able to withstand the cooling effect of the unit without freezing or creating an adverse effect for wildlife.[46] The largest water-source heat pump was installed in the Danish city of Esbjerg in 2023.[47][48]
A thermoacoustic heat pump operates as a thermoacoustic heat engine without refrigerant but instead uses a standing wave in a sealed chamber driven by a loudspeaker to achieve a temperature difference across the chamber.[49]
Electrocaloric heat pumps are solid state.[50]
The International Energy Agency estimated that, as of 2021, heat pumps installed in buildings have a combined capacity of more than 1000 GW.[4] They are used for heating, ventilation, and air conditioning (HVAC) and may also provide domestic hot water and tumble clothes drying.[51] The purchase costs are supported in various countries by consumer rebates.[52]
HVAC用途において、ヒートポンプは通常、蒸気圧縮式冷凍装置であり、逆転弁と最適化された熱交換器を備えているため、熱の流れ（熱エネルギーの移動）の方向を反転させることができます。逆転弁はサイクル内の冷媒の流れの方向を切り替えるため、ヒートポンプは建物に暖房または冷房のどちらかを供給することができます。
2 つの熱交換器、凝縮器と蒸発器は機能を交換する必要があるため、両方のモードで適切に動作するように最適化されています。したがって、可逆ヒートポンプの季節エネルギー効率評価(米国では SEER) または欧州の季節エネルギー効率比は、通常、個別に最適化された 2 つの機器のそれよりもわずかに低くなります。機器が米国の Energy Star の評価を受けるには、少なくとも 14 SEER の評価が必要です。18 SEER 以上の評価のポンプは、非常に効率的であると考えられています。製造されている最高効率のヒートポンプは、最大 24 SEER です。[ 53 ]
暖房の季節性能係数（米国）または季節性能係数（ヨーロッパ）は、暖房の性能を評価する指標です。SPFは、年間総熱出力 / 年間総電力消費量、つまり年間平均暖房性能係数（COP）です。[ 54 ]
米国の窓に取り付けるヒートポンプは、標準的な120V ACコンセントで動作し、暖房、冷房、湿度制御を提供します。冷房のみを行う窓に取り付けるエアコンよりも、効率が高く、騒音レベルが低く、結露管理が容易で、設置面積も小さくなっています。 [ 55 ]
給湯用途では、ヒートポンプはプール、家庭、産業用の水を加熱または予熱するために使用できます。通常、熱は屋外の空気から抽出され、屋内の貯水タンクに伝達されます。[ 56 ] [ 57 ]
大型（メガワット規模）ヒートポンプは地域暖房に使用されている。[ 58 ]しかし2022年現在地域暖房の約 90% は化石燃料によるものです。[ 59 ]ヨーロッパでは、ヒートポンプは地域暖房ネットワークの熱供給のわずか 1% を占めるにすぎませんが、いくつかの国では 2030 年から 2040 年の間にネットワークの脱炭素化を目標としています。[ 4 ]このような用途の熱源としては、下水、周囲の水 (海、湖、河川の水など)、産業廃熱、地熱エネルギー、排ガス、地域冷房からの廃熱、太陽熱季節蓄熱からの熱などが考えられます。[ 60 ]地域暖房用の大規模ヒートポンプと蓄熱を組み合わせると、変動する再生可能エネルギーの統合に高い柔軟性がもたらされます。そのため、化石燃料を段階的に廃止することで気候変動を抑制するための重要な技術とみなされています。[ 60 ] [ 61 ]また、地域を暖房および冷房できるシステムの重要な要素でもあります。[ 62 ]
産業用ヒートポンプをプロセス熱などに利用することで、産業におけるエネルギー消費量とそれに伴う温室効果ガス排出量を削減できる大きな可能性を秘めている。[ 63 ] [ 64 ] 2年未満という短い投資回収期間が可能であり、同時にCO2排出量を大幅に削減できる（場合によっては50%以上）。[ 65 ] [ 66 ]産業用ヒートポンプは200 ℃まで加熱でき、多くの軽工業の暖房需要を満たすことができる。[ 67 ] [ 68 ]ヨーロッパだけでも、製紙、食品、化学工業の3,000の施設に15GWのヒートポンプを設置できる可能性がある。[ 4 ]
ヒートポンプの性能は、ポンプが低温環境（熱源）から熱を抽出し、高温環境（熱シンク）に供給する能力によって決まります。 [ 69 ]性能は、設置の詳細、温度差、敷地の標高、敷地内の位置、配管経路、流量、メンテナンスによって異なります。
ヒートポンプは、熱源と熱吸収源の温度差が最小限のときに最も効率的に作動します。そのため、温暖な気候で最も性能を発揮し、暖房の場合、外気温が低下するにつれて効率が低下します。消費者向け性能評価は、こうした様々な条件下での変動を反映するように設計されています。
一般的な性能指標は、SEER（冷房モード）と季節成績係数（SCOP）（通常は暖房のみに使用）ですが、SCOPは両方の運転モードで使用できます。[ 69 ]どちらの指標の値が大きいほど、性能が優れていることを示します。[ 69 ]ヒートポンプの性能を比較する場合、効率よりも性能という用語が好まれ、仕事入力あたりの有効な熱移動の比率を表すために成績係数（ COP ）が使用されます。[ 69 ]電気抵抗ヒーターのCOPは1.0で、これは、外部温度が10 ℃、内部温度が20 ℃の場合に通常COPが3～5になる適切に設計されたヒートポンプよりもかなり低い値です。地面は一定温度源であるため、地中熱ヒートポンプは大きな温度変動を受けず、したがって最もエネルギー効率の高いタイプのヒートポンプです。[ 69 ]
「季節性能係数」（SCOP）は、地域の気候に依存する1年間の総合的なエネルギー効率の指標です。[ 69 ]この計算の枠組みの1つは、欧州委員会規則（EU）No. 813/2013によって規定されています。[ 70 ]
米国では、ヒートポンプの冷房運転性能は、エネルギー効率比（EER）または季節エネルギー効率比（SEER）のいずれかで表され、どちらも単位はBTU/(h·W)（1 BTU/(h·W) = 0.293 W/W）であり、値が大きいほど性能が良いことを示します。
ヒートポンプの二酸化炭素排出量は、個々の効率と発電方法によって異なります。風力や太陽光などの低炭素エネルギー源の割合が増加すれば、気候変動への影響は軽減されるでしょう。
ほとんどの状況において、ヒートポンプは化石燃料で動く暖房システムと比較してCO 2排出量を削減します。[ 77 ]世界のエネルギー消費の 70% を占める地域では、高効率ガスボイラーと比較したヒートポンプの排出量削減は平均で 45% 以上であり、よりクリーンな電力ミックスの国では 80% に達します。[ 4 ]これらの値は、代替冷媒を使用することでそれぞれ 10 パーセント ポイント改善できます。米国では、70% の住宅がヒートポンプを設置することで排出量を削減できます。[ 78 ] [ 4 ]多くの国で再生可能電力発電の割合が増加しているため、ヒートポンプによる排出量削減は時間とともに増加すると予想されます。[ 4 ]
グリーン水素を動力源とする暖房システムも低炭素であり、競合相手となる可能性があるが、水素の変換、輸送、使用に伴うエネルギー損失のため、効率ははるかに低い。さらに、2030年代または2040年代までには十分なグリーン水素が利用可能になるとは予想されていない。[ 79 ] [ 80 ]
蒸気圧縮式は、循環する冷媒を媒体として、ある空間から熱を吸収し、それを圧縮して温度を上昇させた後、別の空間に放出します。このシステムは通常、8つの主要コンポーネントで構成されています。圧縮機、リザーバー、暖房モードと冷房モードを切り替える逆転弁、2つの熱膨張弁（1つは暖房モード時、もう1つは冷房モード時）、そして2つの熱交換器（1つは外部熱源/熱シンク、もう1つは内部熱源/熱シンク）です。暖房モードでは、外部熱交換器が蒸発器、内部熱交換器が凝縮器として機能します。冷房モードでは、これらの役割が逆転します。
循環冷媒は飽和蒸気[ 81 ]と呼ばれる熱力学的状態で圧縮機に入り、より高い圧力に圧縮され、その結果温度も上昇します。高温で圧縮された蒸気は過熱蒸気と呼ばれる熱力学的状態になり、コイルまたはチューブを通過する冷却水または冷却空気を使用して凝縮できる温度と圧力になります。暖房モードでは、この熱は内部熱交換器を使用して建物を暖房するために使用され、冷房モードではこの熱は外部熱交換器を介して放出されます。
熱力学的に飽和液と呼ばれる状態にある凝縮液状冷媒は、次に膨張弁を通過し、そこで急激な圧力低下を受けます。この圧力低下により、液状冷媒の一部が断熱フラッシュ蒸発します。この断熱フラッシュ蒸発による自己冷却効果により、液状冷媒と気体冷媒の混合物の温度は、冷却対象となる密閉空間の温度よりも低くなります。
冷たい混合気は、蒸発器内のコイルまたはチューブを通って送られます。ファンが密閉空間内の暖かい空気を、冷たい冷媒液と蒸気の混合気を運ぶコイルまたはチューブに循環させます。この暖かい空気によって、冷たい冷媒混合気の液体部分が蒸発します。同時に、循環する空気も冷却され、密閉空間の温度が所望の温度まで下がります。蒸発器では、循環する冷媒が熱を吸収・除去し、その熱は凝縮器で放出され、凝縮器で使用される水または空気によって他の場所に伝達されます。
冷凍サイクルを完了させるために、蒸発器からの冷媒蒸気は再び飽和蒸気となり、圧縮機へと戻される。
時間の経過とともに、蒸発器は周囲の湿度から氷や水を集めることがあります。氷は除霜サイクルによって溶かされます。内部熱交換器は、室内空気を直接加熱/冷却するか、または水を加熱してラジエーターや床暖房回路を通して循環させ、建物を加熱または冷却するために使用されます。
冷媒が蒸発器に入る際の蒸気含有量を低くすることで、熱入力を向上させることができます。これは、凝縮後の液状冷媒を冷却することで実現できます。気体冷媒は凝縮器の熱交換面で凝縮します。気体流の中心から凝縮器の壁面へ熱が流れるようにするには、液状冷媒の温度を凝縮温度よりも低くする必要があります。
凝縮器から出る比較的温度の高い液状冷媒と蒸発器から出てくるより温度の低い冷媒蒸気との間の熱交換によって、追加の過冷却が達成される。過冷却に必要なエンタルピー差により、圧縮機に吸い込まれる蒸気が過熱される。過冷却によって達成される冷却の増加が、追加の圧力損失を克服するために必要な圧縮機駆動入力よりも大きい場合、このような熱交換は成績係数を向上させる。[ 82 ]
液体の過冷却の欠点の1つは、凝縮温度とヒートシンク温度の差を大きくする必要があることです。これにより、凝縮圧力と蒸発圧力の間に中程度の高い圧力差が生じ、圧縮機のエネルギーが増加します。[ 83 ]
純粋な冷媒は、有機物質（炭化水素（HC）、クロロフルオロカーボン（CFC）、ハイドロクロロフルオロカーボン（HCFC）、ハイドロフルオロカーボン（HFC）、ハイドロフルオロオレフィン（HFO）、およびHCFO）と無機物質（アンモニア（NH））に分類できます。3）、二酸化炭素（CO2）、および水（H2 O) [ 84 ] ) [ 85 ]それらの沸点は通常-25 ℃以下です。 [ 86 ]
過去 200 年間で、新しい冷媒の基準と要件は変化しました。現在では、安全性、実用性、材料適合性、適切な大気寿命、高効率製品との適合性といった従来の要件に加えて、地球温暖化係数(GWP) が低いことが求められています。2022 年までに、非常に低い GWP の冷媒を使用する機器の市場シェアは小さいものの、規制の強化により役割が拡大すると予想されています。[ 87 ]ほとんどの国が現在、 HFC を禁止するキガリ改正を批准しています。[ 88 ]イソブタン (R600A)とプロパン (R290)は、従来のハイドロフルオロカーボン (HFC) よりも環境への害が少なく、すでに空気源ヒートポンプで使用されています。[ 89 ]プロパンは高温ヒートポンプに最も適している可能性があります。[ 90 ]アンモニア (R717) と二酸化炭素 ( R-744 ) も GWP が低いです。2023年現在より小さなCO2ヒートポンプは広く普及しておらず、研究開発が続けられています。 [ 91 ] 2024年の報告書では、GWP を持つ冷媒はさらなる国際的な規制の影響を受けやすいと述べられています。 [ 92 ]
1990年代まで、ヒートポンプは冷蔵庫やその他の関連製品と同様に、冷媒としてクロロフルオロカーボン（CFC）を使用していたが、これは大気中に放出されるとオゾン層に大きな損傷を与えた。これらの化学物質の使用は、 1987年8月のモントリオール議定書によって禁止または厳しく制限された。[ 93 ]
R-134aやR-410Aなどの代替冷媒は、熱力学的特性が類似しており、オゾン層破壊係数（ODP）は小さいものの、地球温暖化係数（GWP）に問題のあるハイドロフルオロカーボン（HFC）です。[ 94 ] HFCは強力な温室効果ガスであり、気候変動の一因となっています。[ 95 ] [ 96 ]ジメチルエーテル（DME）も、R404aと組み合わせて冷媒として人気が高まっています。[ 97 ]より新しい冷媒には、GWPが低いものの、依然として600を超えるジフルオロメタン（R32）があります。
R-290冷媒（プロパン）を使用した機器は、将来的に重要な役割を果たすと予想されています。[ 90 ] [ 101 ]プロパンの100年GWPは0.02と非常に低く、R-32の約7000分の1です。しかし、プロパンの可燃性のため、追加の安全対策が必要です。最大安全充填量は、可燃性の低い冷媒よりも大幅に低く設定されています（システム内の冷媒量はR-32の約13.5分の1しか許容されません）。[ 102 ] [ 103 ] [ 104 ]これは、R-290がすべての状況や場所に適しているわけではないことを意味します。それでも、2022年までに、特にヨーロッパでは、家庭用としてR-290を使用した機器の数が増加しました。[ 105 ] [ 106 ]
しかし、HFC冷媒は依然として市場を支配しています。最近の政府の規制により、R-22冷媒は段階的に廃止されています。R-32やR-410Aなどの代替冷媒は環境に優しいと宣伝されていますが、依然として高いGWPを持っています。[ 107 ]ヒートポンプは通常3kgの冷媒を使用します。R-32の場合、この量は20年間で7トンのCO2 に相当し、これは平均的な家庭での2年間の天然ガス暖房に相当します。ODPの高い冷媒はすでに段階的に廃止されています。[ 108 ]
財政的インセンティブは、消費者を高騰する化石ガス価格から守り、温室効果ガスの排出量を削減することを目的としており、[ 109 ]現在、世界30か国以上で利用可能であり、2021年には世界の暖房需要の70%以上をカバーしている。[ 4 ]
食品加工業者、ビール醸造業者、ペットフード製造業者、その他の産業用エネルギー利用者は、再生可能エネルギーを用いて工業用熱を生成することが実現可能かどうかを検討している。オーストラリアの製造業におけるオンサイトエネルギー使用量のうち、プロセス加熱が最大の割合を占めており、食品製造のような低温工程は特に再生可能エネルギーへの移行に適している。
生産者が切り替えによってどのような利益を得られるかを理解できるように、オーストラリア再生可能エネルギー庁（ARENA）は、オーストラリアエネルギー生産性アライアンス（A2EP）に資金を提供し、オーストラリア各地のさまざまな場所で予備的実現可能性調査を実施し、最も有望な場所が本格的な実現可能性調査に進みました。[ 110 ]
エネルギー効率の向上と環境負荷の低減を目的として、オーストラリアのビクトリア州、ニューサウスウェールズ州、クイーンズランド州は、既存の給湯システムのアップグレードを対象とした補助金制度を導入しました。これらの制度は特に、従来のガスまたは電気システムからヒートポンプベースのシステムへの移行を奨励しています。[ 111 ] [ 112 ] [ 113 ] [ 114 ] [ 115 ]
2022年には、カナダ・グリーンホームズ助成金[ 116 ]により、改修（特定のヒートポンプを含む）に最大5000ドル、エネルギー効率評価に600ドルが支給されます。
2010年代の農村部における購入補助金は、健康被害の原因となっていた暖房用の石炭燃焼を減らした。[ 117 ]
国際エネルギー機関（IEA）の2024年の報告書「中国におけるヒートポンプの未来」では、建物用ヒートポンプの世界最大の市場である中国が、世界の産業において重要な役割を果たしていることが強調されている。同国は世界の売上高の4分の1以上を占めており、2023年だけで12%増加したが、同年の世界全体の売上高は3%減少した。[ 118 ]
ヒートポンプは、2022年現在、中国の建物向け暖房機器販売全体の約8%を占めており、暖房と冷房の両方で中南部地域でますます標準になりつつあります。初期費用が高く、認知度も比較的低いにもかかわらず、ヒートポンプはエネルギー効率が高く、電気ヒーターや化石燃料ベースのソリューションよりも3～5倍少ないエネルギーしか消費しないため、好まれています。現在、中国の建物に設置されている分散型ヒートポンプは、世界の設置容量の4分の1を占め、総容量は250 GWを超え、建物の暖房需要の約4%をカバーしています。[ 118 ]
中国のカーボンニュートラル目標に沿った公約シナリオ（APS）では、2050年までに容量が1,400 GWに達し、暖房需要の25%を満たすと予想されています。このシナリオでは、2050年まで毎年約100 GWのヒートポンプを設置する必要があります。さらに、中国のヒートポンプ部門は30万人以上を雇用しており、2050年までに雇用者数が倍増すると予想されており、産業成長のための職業訓練の重要性を強調しています。ヒートポンプ市場のこの力強い発展は、2030年までに建物の直接排出量を30%削減し、住宅暖房からのPM2.5排出量を80%近く削減する上で重要な役割を果たすと予想されています。[ 118 ] [ 119 ]
ヒートポンプの導入速度を加速させるため、欧州委員会は2024年11月にヒートポンプ加速プラットフォームを立ち上げた。[ 120 ]このプラットフォームは、業界の専門家、政策立案者、利害関係者が協力し、ベストプラクティスやアイデアを共有し、持続可能な暖房ソリューションを促進する措置について共同で議論することを促す。[ 121 ]
2027年までは、固定式ヒートポンプには付加価値税（VAT）がかかりません。[ 122 ] 2022年現在ヒートポンプの設置費用はガスボイラーよりも高いが、「ボイラーアップグレードスキーム」[ 123 ]政府の補助金があり、電気/ガス料金が同程度であると仮定すると、生涯コストは平均して同程度になるだろう。[ 124 ]ただし、生涯コストは、ヒートポンプの設置品質や使用する料金プランなど、いくつかの要因によってガスボイラーと比較して大きく異なる。[ 125 ] 2024年、イングランドは、現在禁止されている他のいくつかの郡とは異なり、新築住宅にガスボイラーを設置することを許可したことで批判された。[ 126 ]
2022年には、米国で天然ガス炉よりも多くのヒートポンプが販売されました。[ 127 ]
2022年から2025年にかけて、高効率電気住宅リベートプログラムは、州全体の高効率電気住宅リベートを確立するために、州のエネルギー局とインディアン部族に助成金を交付しました。アメリカの世帯は、ヒートポンプの購入と設置にかかる費用をカバーする税額控除を最大2,000ドルまで受けることができました。2023年からは、低所得および中所得の世帯は、最大8,000ドルのヒートポンプリベートを受けることができました。[ 128 ]
2023年11月、ジョセフ・バイデン米大統領政権は、インフレ抑制法から1億6900万ドルをヒートポンプの生産加速に充てた。これは、国家安全保障の強化を目的として、1950年の国防生産法に基づいて行われた。 [ 129 ]
2025年、ドナルド・トランプ米大統領は国防生産法の使用決定を覆し、ヒートポンプの補助金に使用されていた税額控除の一部を更新しなかった。[ 130 ] [ 131 ]
太陽光発電熱直接膨張式太陽熱補助ヒートポンプ (PV/T-DX-SAHP) システムは、PV/T コレクター蒸発器での冷媒の蒸発に廃熱を利用することを可能にすると同時に、PV セルの冷却を改善する (Yao et al., 2020)。
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