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季節エネルギー効率比（SEER）は、エアコンの効率を評価するために用いられる指標です。機器のSEER値は、標準的な冷房シーズンにおける冷房出力を、同じ期間の総電力入力で割った値です。SEER値が高いほど、エネルギー効率が高いことを意味します。
SEERは、米国では空調・暖房・冷凍協会（AHRI）が2008年の規格AHRI 210/240「ユニット型空調および空気源ヒートポンプ機器の性能評価」で定義しています。[ 1 ]この規格では、SEERは英国熱量単位（BTU）の冷房能力とワット時で消費されるエネルギーの比率として定義されています。2023年に機器の試験プロトコルが変更され、冷却された空気がダクトを通過する際に使用されるエネルギーをより正確に含めるようになりました。改訂されたプロトコルでは、文書でSEER2測定値として識別されるより小さな数値が生成されます。
欧州の法律では、SEER は基準となる年間冷房需要を機器の冷房のための年間電力消費量で割った値として定義されています。 [ 2 ]この法律では、EU で販売される多くのエアコンには、標準化された方法で測定された SEER 定格を含むラベルを表示する必要があると規定されています。これは、米国の標準と区別するために、欧州季節エネルギー効率比(ESEER) と呼ばれることがよくあります。SEER (ESEER) 値は、欧州固有の負荷条件、外気温、重み付け、および BTU ではなく SI 単位を使用して欧州で計算されるため、米国の数値と直接比較することはできません。[ 3 ]
この記事の残りの部分では、AHRI 210/240規格で定義されているSEERについて説明します。
例えば、冷却能力が5,000 BTU/h、SEERが10 BTU/Whのエアコンを、年間125日間の冷房シーズン中、毎日8時間稼働させる場合（年間1,000時間）を考えてみましょう。
年間総冷却出力は以下のとおりです。
年間電力使用量は以下のとおりです。
平均消費電力は、次のように簡単に計算できます。
電気料金が$0.20/(kWh)の場合、稼働時間あたりのコストは次のようになります。
特定の冷却装置のエネルギー効率比（EER）とは、所定の運転点における出力冷却エネルギー（BTU）と入力電力（ワット時）の比のことです。EERは通常、外気温95 °F（35 °C）、室内（実際には還気）温度80 °F（27 °C） 、相対湿度50%の条件下で計算されます。
EERは、熱力学で一般的に用いられる成績係数（COP）と関連しており、どちらの比率もエネルギー/エネルギーで効率を表します。つまり、どちらも次元解析の意味で無次元です。EERは混合エネルギー単位を使用するのに対し、COPは使用しないため、ワット時からBTUへの換算係数（1 W·h = 3.41214 BTU）をCOPに乗じることで、EERを次のように算出します。EER = COP × 3.41214 BTU/W·h
季節エネルギー効率比（SEER）は、BTU/ワット時で表されるCOP（またはEER）と同じですが、単一の運転条件で評価されるのではなく、特定の場所における典型的な1年間の気候条件での全体的な性能を表します。したがって、SEERは、室内温度を一定に保ちながら、外気温を 65 °F（18 °C）から104 °F（40 °C）の範囲で変化させ、5 °F（2.8 °C）刻みの8つの区分それぞれに一定の割合の時間が含まれるように計算されます。この評価では、異なる気候条件は考慮されていません。これは、冷房シーズンを通して外気温の範囲がEERにどのように影響するかを示すためのものです。
住宅用セントラル冷房ユニットの一般的なEERは、0.875 × SEERです。SEERは、同じ機器のEERよりも高い値です。[ 1 ]
SEERをEERに変換するより詳細な方法は、次の式を使用します。
SEER値が13ということは、EER値が約11、COP値が約3.2に相当します。これは、エアコンの運転に必要なエネルギー1単位あたり、室内から3.2単位の熱が除去されることを意味します。
エアコンのSEERとEERは熱力学の法則によって制限されます。最大の効率を実現する冷凍プロセスはカルノーサイクルです。カルノーサイクルを使用するエアコンのCOPは次のとおりです。
どこ室内温度とは外気温です。両方の温度は、ケルビンやランキンなどの絶対零度を基準とした熱力学的温度スケールを使用して測定する必要があります。EERは、上記のようにCOPに3.412 BTU/W⋅hを乗じて計算されます。
外気温を95 °F（35 °C）、室内温度を80 °F（27 °C）と仮定すると、上記の式は（温度をケルビンまたはランキン温度に換算した場合）COPが36、EERが120となります。これは、現在市販されている一般的な家庭用エアコンよりも約10倍効率的です。
室内と室外の温度差が大きくなるにつれて最大EERは低下し、その逆もまた然りです。外気温が120 °F（49 °C）の砂漠気候では、最大COPは13に低下し、EERは46になります（室内温度が80 °F（27 °C）の場合）。
最大SEERは、その季節に予想される気温範囲における最大EERを平均することによって算出できます。
SEER値は季節ごとのシステム全体の効率を反映し、EER値は特定の運転条件下におけるシステムのエネルギー効率を反映します。どちらの評価値も製品選びに役立ちますが、比較する際には同じ評価値を使用する必要があります。
より効率的なシステムを導入することで、大幅な省エネルギー効果が得られます。例えば、SEER 9からSEER 13にアップグレードすると、消費電力は30%削減されます（1 − 9/13に相当）。
既存のユニットがまだ機能していて適切にメンテナンスされている場合、お金の時間価値を考慮すると、積極的に交換するよりも既存のユニットを維持する方が費用対効果が高い可能性があります。しかし、エアコンの効率は時間の経過とともに著しく低下する可能性があります。[ 5 ]
しかし、機器を交換する場合や新規設置を予定する場合は、さまざまなSEER値のものが用意されています。ほとんどの用途では、最小値またはそれに近いSEER値のユニットが最も費用対効果が高いですが、冷房期間が長くなるほど電気料金が高くなり、購入者がシステムを所有する期間が長くなるほど、SEER値の高いユニットを選択するメリットが大きくなります。現在では、SEER値20以上の住宅用セパレート型エアコンも入手可能です。SEER値の高いユニットは通常、大型のコイルと複数のコンプレッサーを備えており、中には冷媒流量と給気流量を可変できるものもあります。
1987年に、最低SEER評価10を義務付ける法律が可決され、1992年に施行されました。[ 6 ]米国では、老朽化した既存のユニットがより高効率の新しいユニットに交換されているため、SEER 9未満の評価のシステムを見ることはまれです。
2006年1月から最低SEER 13が義務付けられました。[ 7 ]米国では、2005年以降に製造された住宅用システムは最低SEER評価が13である必要があります。ENERGY STAR認定の中央空調機は、少なくともSEER 14.5である必要があります。窓型ユニットはこの法律の対象外であるため、SEERは依然として約10です。
2011年、米国エネルギー省（DOE）は、住宅用HVACシステムに対する最低基準と地域基準を引き上げるために、エネルギー保全規則を改訂しました。 [ 8 ]地域的なアプローチは、地域の気候の違いによって生じるコスト最適化の違いを認識しています。たとえば、米国北東部の州であるメイン州では、SEER値が非常に高いエアコンユニットを使用してもコスト面でのメリットはほとんどありません。
2015 年 1 月 1 日から、米国南東部地域に設置されるスプリット システム セントラル エアコンは、少なくとも 14 SEER でなければなりません。南東部地域には、アラバマ州、アーカンソー州、デラウェア州、フロリダ州、ジョージア州、ハワイ州、ケンタッキー州、ルイジアナ州、メリーランド州、ミシシッピ州、ノースカロライナ州、オクラホマ州、サウスカロライナ州、テネシー州、テキサス州、バージニア州が含まれます。同様に、南西部地域に設置されるスプリット システム セントラル エアコンは、2015 年 1 月 1 日から、最低 14 SEER かつ 12.2 EER でなければなりません。南西部地域は、アリゾナ州、カリフォルニア州、ネバダ州、ニューメキシコ州で構成されています。その他のすべての地域に設置されるスプリット システム セントラル エアコンは、引き続き最低 13 SEER でなければなりません。これは現在の全国的な要件です。[ 8 ]
過去10年間で、効率的な技術において多くの新たな進歩があり、それによってメーカーはSEER値を大幅に向上させ、米国エネルギー省が定める最低基準値を上回ることが可能になった。
2023 年 1 月 1 日より、冷却製品は、季節エネルギー効率比 2 (SEER2)に従って、地域ごとの最低効率の対象となる。新しい M1 試験手順[ 9 ]は、現在の現場条件をよりよく反映するように設計されている。DOE は、システムの外部静圧を現在の SEER (0.1 インチの水柱) から SEER2 (0.5 インチの水柱) に引き上げる。これらの圧力条件は、現場で見られるダクト式システムを考慮して考案された。この変更により、M1 定格 (EER2 および HSPF2 を含む) を示すために新しい命名法が使用される。[ 10 ]
電力は通常キロワット (kW) で測定されます。電気エネルギーは通常キロワット時 (kW·h) で測定されます。たとえば、1.5 kW の電力を消費する電気負荷が 8 時間稼働した場合、12 kW·h の電気エネルギーを消費します。米国では、住宅用電気顧客は使用した電気エネルギーの量に基づいて料金を請求されます。顧客の請求書には、電力会社が前回の請求書以降に顧客が使用した電気エネルギーの量 (キロワット時 (kW·h)) と、1 キロワット時 (kW·h) あたりのエネルギー料金を記載します。
エアコンの容量は「冷却トン」で表されることが多く、1トンの冷却能力は12,000 BTU/h（3.5 kW）に相当します。1トンの冷却能力とは、1トンの氷を溶かすために24時間連続して供給する必要のある電力の量に相当します。
エアコンの年間電気料金の計算方法は以下のとおりです。
例１：
定格出力72,000 BTU/h（21 kW） （6トン）、SEER値10のエアコンが、年間1000時間稼働し、電気料金は1キロワット時あたり0.12ドルです。このエアコンの年間電気料金はいくらですか？
例２。
シカゴ近郊の住宅には、冷却能力4トン、SEER値10のエアコンが設置されています。このエアコンは年間120日間、1日8時間（年間960時間）稼働し、電気料金は1キロワット時あたり0.10ドルです。年間運転コストは電気料金でいくらでしょうか？まず、冷却能力（トン）をBTU/hに換算します。
年間電気料金は以下の通りです。
現在では、SEER 定格が最大 42 のミニスプリット (ダクトレス) エアコンが利用可能です。[ 12 ] [ 13 ] 2014 年の AHR Expo では、三菱電機が SEER 定格 30.5 の新しいミニスプリット ダクトレス エアコンを発表しました。[ 14 ] GREEも 2015 年に SEER 定格 30.5 のミニスプリットを発売しました。[ 15 ] Carrierは、ラスベガスで開催された 2018 年のコンシューマー エレクトロニクス ショー (CES) で 42 SEER のダクトレス エアコンを発表しました。[ 16 ]ダクトを備えた従来のエアコンシステムの最大 SEER 定格は、これらのレベルよりわずかに低くなっています。また、実際には、ダクト関連の損失により、セントラル システムでは、達成されるエネルギー効率比が銘板定格より 10 ～ 20% 低くなります。
さらに、SEER値が最大75の地中熱源住宅用エアコンもあります。[ 17 ]ただし、地中熱源ヒートポンプの実効効率は、使用する地中または水源の温度に依存します。温暖な気候では、寒冷な気候よりも地中または地表水の温度がはるかに高いため、このような効率を達成することはできません。さらに、地中熱源ヒートポンプのARI評価スキームでは、評価において必要なポンプ動力をほぼ無視できるため、達成可能なSEER値は、特に空冷の場合、最も効率の高い空気源機器よりも実際には低くなることがよくあります。近い将来、SEERとEERの評価をさらに向上させるさまざまな技術があります。[ 18 ]これらの技術には、ロータリーコンプレッサー、インバータ、DCブラシレスモーター、可変速ドライブ、太陽光発電エアコンに見られるような統合システムなどがあります。[ 18 ]
冷凍サイクルは、屋外から暖かい家の中へ熱を移動させるヒートポンプとして運転できます。冷房モードでのSEER値が高いヒートポンプは、通常、HSPFで評価される暖房モードでもより効率的です。暖房モードで運転する場合、ヒートポンプは一般的に電気抵抗ヒーターよりも効率的です。これは、電気ヒーターは入力された電気エネルギーのみを直接出力熱エネルギーに変換できるのに対し、ヒートポンプは屋外から熱を移動させるためです。暖房モードでは、成績係数は、ユニットが使用するエネルギーに対する供給される熱の比率です。入力された電力の100%を出力熱に変換する理想的な抵抗ヒーターは、COP = 1となり、3.4 EERに相当します。外気温が低下するとヒートポンプの効率は低下し、その性能は抵抗ヒーターと同程度になる場合があります。最低13 SEERの冷房効率を持つヒートポンプの場合、これは通常-10 °F (-23 °C)以下です。[ 19 ]
低温では、ヒートポンプが抵抗ヒーターの効率を下回って動作する可能性があるため、従来のヒートポンプには、冷凍サイクルの低効率運転を防ぐために、ヒーターコイルやLPガスまたは天然ガスによる補助加熱が組み込まれていることがよくあります。「寒冷地」ヒートポンプは、0 °F (-18 °C)未満で効率を最適化するように設計されています。2023年現在、-40 °F (-40 °C)という低い外気温から熱を抽出するヒートポンプが市販されています。寒冷地の場合、水または地中熱ヒートポンプが最も効率的なソリューションとなることがよくあります。これらは、地下水または大きな埋設ループ内の水の比較的一定の温度を利用して、夏と冬の温度差を緩和し、年間を通して性能を向上させます。ヒートポンプサイクルは、夏には逆になり、エアコンとして機能します。
