貯湯式給湯器

^[要出典]貯湯式給湯器、または給湯システム（HWS）は、貯湯タンクを使用して給湯能力を最大限に高め、お湯を瞬時に供給する家庭用給湯器です。 ^{[1]従来の貯湯式給湯器は、}天然ガス、プロパン、燃料油、電気など、さまざまな燃料を使用します。ヒートポンプ給湯器や太陽熱温水器などのあまり一般的ではない給湯技術も、貯湯式給湯器に分類できます。

蓄熱式ヒーターと瞬間式ヒーターの主な違いは、蓄熱式ヒーターは最初に水を加熱して後で使用するために貯蔵するのに対し、瞬間式ヒーターは必要に応じて水を加熱することです。

瞬間給湯器は、その名の通り、ほぼ瞬時にお湯を供給します。お湯が使えるようになるまで、加熱時間はわずか 1 ～ 2 分です。しかし、このタイプのヒーターは貯湯容量が低いため (最大 5 ～ 6 リットル (1.3 ～ 1.6 米ガロン) )、同じ速度でバケツ 1 杯や樽 1 杯分を沸かすことはできません。価格は貯湯式ヒーターよりかなり高いですが、耐用年数は長くなっています。平均 15 ～ 20 年です。瞬間給湯器は必要なときにお湯を供給します。熱損失がなく、貯湯式ヒーターより安価です。^[2]

貯湯式ヒーターは、インスタントタイプほど速くはありません。大容量のタンクに水をためておき、後で使用できるように蓄える必要があるからです。貯湯式給湯器は大量の水を使用するのに理想的で (大型タンクは約 75 ガロン (280 L) を貯めることができます)、初期費用が低く、平均寿命が 10 ～ 15 年と長いため人気があります。しかし、これらのシステムはエネルギー効率が最も低く、長期的に運用するにはコストがかかります。また、設置にはより多くのスペースが必要です。^[要出典]

太陽熱はクリーンで再生可能です。これは最も近代的なシステムです。太陽熱温水器の使用が増えています。太陽熱集熱器は住宅の屋外、通常は屋根や壁、またはその近くに設置され、飲料用温水貯蔵タンクは通常、既存または新しい従来の温水器、または太陽熱専用に設計された温水器です。

最も基本的な太陽熱モデルは直接利得型で、飲料水が直接コレクターに送られます。直接利得型システムでは、通常、コレクター内にストレージが統合されているため、このようなシステムの多くは、統合コレクターストレージ(ICS) を使用していると言われています。水を直接加熱することは、熱交換器を介して間接的に加熱するよりも本質的に効率的ですが、このようなシステムでは凍結防止機能がほとんどなく、家庭での使用には危険な温度まで水が簡単に加熱され、ICS システムは寒い夜や寒くて曇りの日に深刻な熱損失に悩まされます。

対照的に、間接または閉ループシステムでは、飲料水がソーラー パネルを通過できず、代わりに熱伝達流体 (水または水と不凍液の混合物) がパネルに送り込まれます。パネルで熱を集めた後、熱伝達流体は熱交換器を流れ、その熱を飲料水に伝えます。パネルが貯蔵タンクよりも低温の場合、または貯蔵タンクがすでに最高温度に達している場合、閉ループ システムのコントローラは循環ポンプを停止します。ドレンバックシステムでは、水は凍結温度から保護された、調整済みまたは半調整済みのスペースにある貯蔵タンクに排出されます。ただし、不凍液システムでは、パネル温度が高くなりすぎた場合 (不凍液の劣化を防ぐため)、または低くなりすぎた場合 (水と不凍液の混合物が凍結するのを防ぐため)、ポンプを稼働させる 必要があります。

フラット パネル コレクターは、通常、閉ループ システムで使用されます。フラット パネルは、天窓によく似ていますが、最も耐久性の高いタイプのコレクターであり、周囲温度の 100 °F (38 °C) 以内の温度用に設計されたシステムでも最高のパフォーマンスを発揮します。フラット パネルは、純水システムと不凍液システムの両方で定期的に使用されます。

別のタイプのソーラーコレクターは真空管コレクターで、ひどい雹が発生しない寒冷気候や、高温（200 °F（93 °C）以上）が必要な用途向けです。ラックに設置された真空管コレクターは、ガラス管の列を形成し、各ガラス管には中央の熱伝導ロッド（銅製または凝縮駆動式）に取り付けられた吸収フィンが含まれています。真空とは、製造プロセス中にガラス管内に生成される真空を指し、これにより熱損失が非常に少なくなり、真空管システムは水の沸点をはるかに超える極端な温度を実現できます。

天然ガスとプロパンの貯湯式給湯器は、貯湯タンクの底にあるガスまたはプロパンバーナーで水を加熱するという点で同じように動作します。燃料油燃焼式貯湯式給湯器も同様に構成されており、油と空気の蒸発ミストを電気火花で点火します。^[3]

化石燃料燃焼式給湯器からの排出物は、さまざまな排気技術を使用して排出されます。大気排気システムでは、燃焼空気と排気空気として室内空気を使用します。排気空気は、燃焼によって生じる浮力によって排気管から排出されます。パワーベントモデルは、大気ベントシステムと同様に動作しますが、燃焼ガスの排出を助けるために排気ファンが追加されています。直接ベントシステムでは、燃焼に室内空気を使用しません。代わりに、浮力によって外部の空気が給湯器の燃焼システムを通過し、最終的に燃焼ガスを外部に排出します。パワーダイレクトベントシステムには、燃焼ガスの排出を助ける排気ファンが含まれています。^[4]

カーター・W・アダムスによって最初に発明された電気温水器のほとんどは、電気抵抗素子を使用して貯湯タンク内の水を加熱します。2要素電気温水器には、貯湯タンクの上部に1つの要素があり、下部に1つの要素があります。各要素は独立したサーモスタットによって制御されます。下部の要素はスタンバイ損失からの回復を提供し、上部の要素は大量の温水が使用されているときに追加の加熱を提供します。一部のヒーターには下部の要素のみが含まれています。^[3]

温水を蓄える電気温水器はスマートグリッドと相性がよく、電力網の負荷が低いときに加熱し、負荷が高いときに停止します。これは、電力供給業者が負荷制限要求を送信できるようにしたり、リアルタイムのエネルギー価格設定を使用したりすることで実現できます。経済 7を参照してください。

ヒートポンプ給湯器は、空気熱源ヒートポンプを使用して、ユニット周囲の空気から熱エネルギーを貯蔵タンクに伝達します。ヒートポンプが十分な加熱能力を提供できない場合にバックアップ加熱を提供するために、通常、電気抵抗素子が含まれています。^{[5] [6]}

化石燃料と同様に、木材を燃やすと温室効果ガスが発生します。しかし、木材は再生可能なエネルギー源です。持続可能な暖房システムとは、夏は太陽熱を利用し、冬は木材の使用を最小限に抑えることです。

給湯器の貯湯タンクは通常、鋼鉄で作られており、内部にはガラスのライニングが施されています。水は露出した鋼鉄を腐食させるので、ガラスのライニングは腐食を防止したり遅らせたりします。

タンクにはマグネシウム陽極棒も取り付けられています。陽極棒は鋼製タンクの代わりに腐食することで鋼製タンクの腐食を遅らせます。 ^[7]陽極棒が完全に腐食すると、鋼製タンクの腐食がさらに速くなります。

常に水と接触しているので、いずれにせよ腐食は起こります。タンクの腐食によって穴が開いた場合、一時的に穴を塞ぐ方法はいくつかありますが、長期的な解決策としてはタンク全体を交換することです。

pH値が低い水は、陽極棒とスチールタンクをより早く腐食します。タンクを適切にメンテナンスするには、貯蔵されている水の pH レベルを把握し、陽極棒の腐食に注意し、腐食がひどくなった場合は陽極を交換してください。

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