給湯

給湯は、エネルギー源を使用して水を初期温度以上に加熱する熱伝達プロセスです。家庭でのお湯の一般的な用途には、調理、掃除、入浴、暖房などがあります。産業界では、お湯や蒸気に加熱された水にはさまざまな用途があります。

家庭では、水は伝統的に、湯沸かし器、やかん、大釜、鍋、または銅鍋と呼ばれる容器で加熱されます。大量の水を加熱するこれらの金属製の容器は、設定温度の温水を継続的に供給するものではありません。まれに、通常は天然温泉から、お湯が自然に発生することがあります。温度は消費量に応じて変化し、流量が増えると温度が下がります。

継続的にお湯を供給する機器は、給湯器、温水器、温水タンク、ボイラー、熱交換器、間欠泉（南アフリカとアラブ世界）、または熱交換器と呼ばれます。これらの名前は、地域、飲料水または非飲料水のどちらを加熱するか、家庭用か工業用か、およびエネルギー源によって異なります。家庭用設備では、空間暖房以外の目的で加熱された飲料水は、家庭用給湯（DHW） とも呼ばれます。

化石燃料（天然ガス、液化石油ガス、石油）または固形燃料は、一般的に水を加熱するために使用されます。これらは直接消費される場合もあれば、電気を生成して水を加熱する場合もあります。水を加熱するための電気は、原子力や再生可能エネルギーなど、他の電源から供給される場合もあります。太陽エネルギー、ヒートポンプ、温水熱リサイクル、地熱暖房などの代替エネルギーも水を加熱することができ、化石燃料または電気で駆動するバックアップ システムと組み合わせて使用​​されることがよくあります。

一部の国の人口密集した都市部では、温水の地域暖房を提供しています。これは特にスカンジナビア、フィンランド、ポーランドに当てはまります。地域暖房システムは、焼却炉、セントラルヒートポンプ、産業からの廃熱、地熱暖房、セントラル太陽熱暖房などの熱電併給 (CHP) プラントから給湯と暖房用のエネルギーを供給します。水道水の実際の加熱は、消費者の敷地内の熱交換器で行われます。通常、地域暖房の供給側では冗長性が重要であるため、消費者には建物内のバックアップシステムはありません。

現在、米国では、家庭で使用される温水は、天然ガス、電気抵抗、またはヒートポンプで加熱されるのが一般的です。電気ヒートポンプ給湯器は、電気抵抗給湯器よりも大幅に効率的ですが、購入費用も高くなります。一部のエネルギー会社は、エネルギー効率の高い給湯器の初期費用を相殺するために、顧客に資金を提供しています。

暖房用の温水はボイラーで化石燃料を使って加熱されるが、飲料水は別の機器で加熱される。これは米国では一般的な方法で、特に温風暖房が一般的に使用されている。^[1]

家庭用および商業用として、北米および南アジアの給湯器のほとんどはタンク式で、貯湯式給湯器とも呼ばれています。これらは、水を継続的に熱く保ち、いつでも使用できるようにしておく円筒形の容器またはコンテナで構成されています。家庭用の一般的なサイズは、75〜400 L（20〜100 USガロン）です。これらは、電気、天然ガス、プロパン、灯油、太陽、またはその他のエネルギー源を使用します。天然ガスヒーターは、ガスが都市や町全体に便利にパイプで供給されることが多く、現在最も安価であるため、米国およびほとんどのヨーロッパ諸国で最も人気があります。米国では、特別なニーズがない家庭向けの一般的な天然ガス給湯器は、10.0〜11.7キロワット（34,000〜40,000 BTU / h）の定格バーナーを備えた150〜190 L（40〜50 USガロン）です。

これは、限られた期間に高い流量が必要な場合によく使われる配置です。水は、入ってくる主電源の静水圧に近い静水圧に耐えられる圧力容器で加熱されます。圧力を容器の安全なレベルに制限するために、減圧弁が使用されることもあります。北米では、これらの容器は温水タンクと呼ばれ、電気抵抗ヒーター、ヒートポンプ、または水を直接加熱するガスまたは石油バーナーが組み込まれている場合があります。

温水暖房ボイラーが設置されている場合、家庭用温水タンクは通常、ボイラーからの一次水、または電気浸漬ヒーター（多くの場合、ボイラーのバックアップとして）によって間接的に加熱されます。英国では、これらの容器はそれぞれ間接タンク、直接タンクと呼ばれています。さらに、これらのタンクが密閉システムの一部を形成し、主圧力の温水を提供する場合、それらは非通気タンクとして知られています。米国では、ボイラーに接続されている場合、それらは間接燃焼式給湯器と呼ばれています。

タンクレスヒーターと比較して、貯湯式給湯器は、エネルギー（ガスまたは電気）の使用速度が比較的遅く、熱を蓄えて後で使用するという利点があります。欠点は、時間が経つにつれて熱がタンクの壁から逃げて水が冷え、加熱システムが作動して水を再び加熱することです。そのため、断熱性の高いタンクに投資すると、この待機効率が向上します。^[2]さらに、頻繁に使用してお湯がなくなると、お湯が再び利用できるようになるまでにかなりの時間がかかります。タンクが大きいほど、中程度の流量で温度変動の少ないお湯を提供する傾向があります。

米国とニュージーランドの 貯湯式給湯器は、通常、垂直の円筒形タンクで、通常は床、シリンダー トレイ、または床から少し離れたプラットフォームの上に設置されます。スペインの貯湯式給湯器は通常水平です。インドでは、主に垂直です。アパートでは、洗濯室やユーティリティ ルームの天井スペースに取り付けることができます。オーストラリアでは、主にガスと電気の屋外タンク ヒーターが使用されてきました (有効容量を増やすために高温で使用) が、ソーラー ルーフ タンクが流行しつつあります。

8～32 L (2～6 ガロン) の容量を持つ小型のポイントオブユース(POU) 電気貯湯式給湯器は、キッチンや浴室のキャビネット内、またはシンク上の壁に設置するように作られています。これらは通常、約 1 kW ～ 1.5 kW の低電力加熱要素を使用し、手洗いに十分な時間お湯を供給できます。また、既存の給湯ラインに接続すれば、離れた場所にある大容量給湯器からお湯が届くまで供給できます。これらは、建物に給湯配管を後付けするのがコストがかかりすぎるか非現実的である場合に使用できます。これらはサーモスタットで水温を維持するため、大容量のタンクレスヒーターとは異なり、非常に低い流量でしかお湯を連続的に供給できません。

シンガポールやインドなどの熱帯の国では、貯湯式給湯器の容量は 10 L から 35 L までさまざまです。周囲の気温や給水温度は中程度なので、小型の給湯器で十分です。カシミールなどのインドの最も寒い地域では、人々は主に貯湯式電気給湯器に依存しています。ほとんどの場合、50 L または 75 L の貯湯式電気給湯器が頭上の水源に接続されています。

設置場所の設計は、ポイントオブユース型給湯器と集中型給湯器の間で決定されます。集中型給湯器はより伝統的であり、小規模な建物には依然として適しています。断続的または時折お湯を使用する大規模な建物では、複数の POU 給湯器の方が適している可能性があります。これは、離れた場所にある給湯器からお湯が届くまでの待ち時間が短縮されるためです。給湯器の設置場所の決定は、タンク式給湯器とタンクレス給湯器の決定、または熱源の選択とは部分的にしか関係ありません。^{[引用が必要]}

タンクレス給湯器（瞬間式、連続流式、インライン式、フラッシュ式、オンデマンド式、インスタントオン式とも呼ばれる）の人気が高まっています。^[要出典]これらの高出力給湯器は、装置内を流れる水を瞬時に加熱し、熱交換器コイル内の水を除いて内部に水を保持しません。銅製の熱交換器は、熱伝導率が高く製造が容易なため、これらの装置では好まれています。

タンクレス ヒーターは、中央給湯器から離れた複数の使用ポイント (POU) に家庭全体にわたって設置できます。また、より大きな中央モデルを使用して、家全体の給湯需要をすべて賄うこともできます。タンクレス ヒーターの主な利点は、豊富な連続給湯量 (従来のタンク式給湯器からの連続加熱された給湯量の制限と比較) と、条件によってはエネルギーを節約できることです。主な欠点は、初期費用がはるかに高いことです。米国ミネソタ州の調査では、タンクレス ヒーターの投資回収期間は 20 ～ 40 年と報告されています。^[要出典]効率の低い天然ガス燃焼式給湯タンクと比較すると、オンデマンド天然ガスは耐用年数全体で 30% 高くなります。^{[疑わしい–議論が必要] [要出典]}

北米では、家庭用の水を素早く加熱する独立型機器は、タンクレス給湯器またはオンデマンド給湯器として知られています。場所によっては、マルチポイントヒーター、ガイザー、またはアスコットと呼ばれています。オーストラリアとニュージーランドでは、瞬間給湯器と呼ばれています。アルゼンチンでは、カレフォンと呼ばれています。アルゼンチンでは、カレフォンは電気ではなくガスを使用しますが、ガスで動くタンクレス給湯器は他の国でも見られます。同様の薪燃焼機器は、チップヒーターとして知られていました。

温水暖房が採用される一般的な配置は、ボイラーが飲料水の加熱も行い、追加の機器なしで継続的に温水を供給するというものです。暖房と家庭用温水の両方を供給できる機器は、コンビネーション（またはコンビ）ボイラーと呼ばれます。オンデマンドヒーターは家庭用温水を継続的に供給しますが、その生産速度は、利用可能な燃料供給から水を加熱する熱力学によって制限されます。

電気シャワーヘッドには、通過する水を加熱する電気加熱要素があります。これらの自己加熱シャワーヘッドは、特殊な使用時点 (POU) のタンクレス給湯器であり、一部の国で広く使用されています。

電気シャワーは、中央ガス配給がなかったブラジルで1930年代に発明され、1940年代から頻繁に使用されるようになった家庭用電化製品です。ガス配給のコストが高いことと、ほとんどの家庭で従来の給湯器が使用できないことから、中南米諸国でよく見られる製品です。以前のモデルはクロムメッキ銅または真鍮で作られており、高価でしたが、1970年代以降は、ヘアドライヤーと同程度の低価格で射出成形プラスチック製のユニットが人気を博しています。

電気シャワーは、コーヒーメーカーのように機能するシンプルな電気システムを備えていますが、水流が大きくなっています。水流スイッチは、水が流れるとデバイスをオンにします。水が止まると、デバイスは自動的にオフになります。通常の電気シャワーには、多くの場合、必ずではありませんが、3 つの熱設定があります。高 (5.5 kW)、低 (2.5 kW)、または冷水 (0 W) で、セントラル ヒーター システムが利用できる場合や暑い季節に使用します。高出力 (最大 7.5 KW) および低出力 (最大 3.2 KW) のバージョンも作られており、4 つの熱設定または可変熱設定のバージョンもあります。

真空管集熱器などの太陽熱温水器の最近の進歩により、特に寒冷な気候での効率が大幅に向上しました。" (出典:太陽熱温水器 - Wikipedia )。

また、中国などの国々は太陽熱温水器の導入をリードしており、世界の容量​​の 70% 以上を占めていることにも言及する必要があります。」(出典:太陽熱温水器 - Wikipedia )

電気シャワーの最大加熱設定での消費電力は、120 V で約 5.5 kW、220 V で約 7.5 kW です。電気シャワーのコストがタンク ボイラーのコストより高いのは、使用時間によるものです。電気シャワーは水が流れている間だけエネルギーを使用しますが、タンク ボイラーは 1 日に何度も稼働して、昼夜を問わず使用できるように一定量の水を温めておきます。さらに、電気シャワー ヘッドの水への電気エネルギーの伝達は非常に効率的で、ほぼ 100% です。電気シャワーは、待機時の熱をいくらか失う電気タンク ヒーターに比べてエネルギーを節約できます。

電気シャワーヘッドにはさまざまな種類があり、さまざまなデザインと加熱制御のタイプがあります。電気シャワーの加熱要素は、交換可能なニクロム抵抗加熱要素を使用して水流に浸されています。この加熱要素は、多くの場合、被覆されておらず電気的に絶縁されていません。その場合、絶縁は、水がシャワーヘッドから出る前に水に直接触れる接地電極によって行われます。被覆され電気的に絶縁された加熱要素を備えた電気シャワーヘッドは、そのように販売されることが多く (ポルトガル語でchuveiros blindados )、より高価です。電気安全基準とコストのため、現代の電気シャワーは、以前のような金属製のケースではなく、プラスチックで作られています。

電気シャワーは洗濯機やヘアドライヤーよりも多くの電流を使用する電気製品であるため、設置には慎重な計画が必要であり、通常は専用のブレーカーと接地システムを備えた配電ボックスから直接配線するように設計されています。古いアルミ線、接続不良、または接地線が接続されていない（よくあるケース）など、設置が不十分なシステムは、配線が過熱したり、水流を介してユーザーの体から地面に電流が漏れたりする可能性があるため、危険です。^[3]

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、飲料水用の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。キプロスとイスラエルでは、 90%の住宅に太陽熱温水システムがあります。^[4]

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非常に限られており (ある場合)、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。熱伝達流体は、パネルで熱を集めた後、熱交換器を通過し、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、天窓に似ていることが多く、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 56 °C (100 °F) 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（94 °C [201 °F] 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（銅製または結露駆動式）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、製造工程中にガラス管内に生成される真空のことを指し、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。

アイスランドやニュージーランドなどの火山地帯の国々では、燃焼ではなく 地熱加熱を利用して水を加熱することがあります。

英国とアイルランドでは、暖房用温水ボイラーが採用されている場合、ボイラー加熱（一次）水を使用して、円筒形の容器（通常は銅製）に入った飲料水（二次）を加熱するのが従来の方法であり、この容器は通常、建物の屋上スペースにある冷水貯蔵容器またはコンテナから供給されます。これにより、静圧ヘッドは低いものの、通常は流量が良好な、かなり安定した DHW（家庭用温水）供給が実現します。世界の他のほとんどの地域では、温水機器は冷水貯蔵容器またはコンテナを使用せず、入ってくる水道水に近い圧力で水を加熱します。

給湯器のその他の改良点としては、入口と出口のチェック バルブ装置、サイクル タイマー、燃料使用モデルの場合は電子点火、燃料使用モデルの場合は密閉式空気取り入れシステム、パイプ断熱材などがあります。密閉式空気取り入れシステム タイプは、「バンドジョイスト」取り入れユニットと呼ばれることもあります。「高効率」凝縮ユニットは、燃料のエネルギーの最大 98% を水の加熱に変換できます。燃焼の排気ガスは冷却され、屋根または外壁から機械的に換気されます。燃焼効率が高い場合は、燃焼生成物から凝縮した水 (主に二酸化炭素と水蒸気) を処理するために排水口を設置する必要があります。

英国の伝統的な配管では、暖房ボイラーは、飲料用温水用の別の温水シリンダーまたは給湯器を加熱するために設置されています。このような給湯器には、ボイラーがしばらく使用できない場合に備えて、補助の電気浸漬ヒーターが取り付けられていることがよくあります。暖房ボイラーからの熱は、熱交換器によって給湯器容器に伝達され、ボイラーは飲料用温水供給よりも高い温度で動作します。北米では HVAC /強制空気システム が普及しているため、北米のほとんどの飲料用給湯器は暖房ユニットから完全に分離されています。

米国で 2003 年以降に製造された住宅用燃焼式給湯器は、ANSI Z21.10.1 に従い、可燃性蒸気の発火を防ぐように再設計され、サーマル カットオフ スイッチが組み込まれています。最初の機能は、ヒーター付近の可燃性液体およびガスの蒸気が発火して住宅火災や爆発を引き起こすのを防ぐことを目的としています。2 番目の機能は、異常な燃焼状態によるタンクの過熱を防ぎます。これらの安全要件は、住宅所有者が給湯器付近にガソリンやその他の可燃性液体を保管またはこぼして火災を引き起こしたことを受けて制定されました。新しい設計のほとんどには何らかのタイプのフレーム アレスタースクリーンが組み込まれているため、糸くずやほこりで目詰まりして燃焼用の空気が減らないように監視する必要があります。フレーム アレスターが詰まると、サーマル カットオフが働いてヒーターが停止する場合があります。

ウェットバックストーブ（ニュージーランド）、ウェットバックヒーター（ニュージーランド）、またはバックボイラー（イギリス）は、付随熱を利用するシンプルな家庭用二次給湯器です。通常は暖炉やストーブの後ろに温水パイプを通したもので（温水貯蔵庫ではなく）、加熱を制限する機能はありません。現代のウェットバックは、熱交換を助けるために、より洗練された設計でパイプを通すことがあります。これらの設計は、水を加熱するために使用されるエネルギーを「効率的に」使用されているとは見なさない政府の効率規制によって排除されつつあります。^[5]

ヨーロッパで開発された別のタイプの給湯器は、貯湯式モデルより古いものです。1868年、イギリスのロンドンで、画家のベンジャミン・ワディ・モーガンが、固形燃料を使わない最初の瞬間式家庭用給湯器を発明しました。アイスランドの湧き出る温泉にちなんでガイザーと名付けられたモーガンの発明では、上部の冷水が、下部のバーナーからの高温ガスで加熱されたパイプを流れます。その後、温水がシンクまたは浴槽に流れ込みます。この発明には、浴室から高温ガスを除去する煙突がなかったため、多少危険でした。英国と南アフリカでは、 給湯器が今でもガイザーと呼ばれることがあります。

モーンの発明は、ノルウェーの機械技術者エドウィン・ルードの研究に影響を与えました。最初の自動貯湯タンク式ガス給湯器は、ルードが米国ペンシルベニア州ピッツバーグに移住した後、1889年頃に発明されました。現在も存続しているルード製造会社は、タンク式およびタンクレス式の給湯器の設計と操作に多くの進歩をもたらしました。

緯度と季節にもよりますが、米国の住宅に供給される水温は通常約 10 °C (50 °F) です。食器洗い、洗濯、シャワーではお湯の温度が 50 °C (122 °F) になるのが普通で、使用時にお湯と冷水を混ぜる場合はヒーターで水温を約 40 °C (72 °F) 上げる必要があります。統一配管規格ではシャワーの流量は 9.5 L (2.5 US ガロン)/分です。シンクと食器洗い機の使用量は 4～11 L (1～3 US ガロン)/分です。

天然ガスは、多くの場合、体積または熱量で測定されます。体積の一般的な測定単位は、標準状態では立方メートルまたは立方フィート、またはキロワット時、英国熱量単位(BTU) またはサーム(100,000 BTU に相当) での熱量です。BTU は、1 ポンドの水を 1 華氏度上げるために必要なエネルギーです。1 米ガロンの水の重さは 8.3 ポンド (3.8 kg) です。230 L (60 米ガロン) の水を 90% の効率で 10 °C (50 °F) から 50 °C (122 °F) に上げるには、60 × 8.3 × (122 − 50) × 1.11 = 39,840 BTUが必要です。タンクレス ヒーターにあるような 46 kW (157,000 BTU/h) のヒーターでは、これを行うのに約 15 分かかります。 1サームあたり 1 ドルとすると、ガスのコストは約 40 セントになります。比較すると、一般的な 230 L (60 US ガロン) タンクの電気温水器には 4.5 kW (15,000 BTU/h) の加熱要素があり、100% の効率で加熱時間は約 2.34 時間になります。0.16 ドル/kWh の場合、電気料金は 1.68 ドルになります。

住宅用給湯器のエネルギー効率は、特にメーカーやモデルによって大きく異なります。ただし、電気式給湯器は、回収効率（エネルギーが水に伝達される効率）が約 98% に達するなど、（発電所の損失は除いて）わずかに効率が高い傾向があります。ガス式給湯器の最大回収効率は約 82～94% に過ぎません（残りの熱は排気ガスとともに失われます）。全体的なエネルギー係数は、電気式で 80%、ガス式で 50% まで低下することがあります。エネルギー係数が 62% 以上の天然ガスおよびプロパン タンク式給湯器、およびエネルギー係数が 93% 以上の電気式タンク式給湯器は、高効率ユニットと見なされます。Energy Star認定の天然ガスおよびプロパン タンク式給湯器（2010 年 9 月現在）のエネルギー係数は 67% 以上で、これは通常、間欠パイロットと自動排気ダンパー、バッフル ブロワー、またはパワー ベントを併用することで達成されます。

直接電気抵抗タンク式給湯器はEnergy Star プログラムには含まれていませんが、Energy Star プログラムにはエネルギー係数が 200% 以上の電気ヒートポンプユニットが含まれています。タンクレス ガス給湯器 (2015 年現在) は、Energy Star 認定を受けるにはエネルギー係数が 90% 以上である必要があります。火力発電所での発電効率はわずか 15% から 55% をわずかに超える程度 (複合サイクルガスタービン) で、火力発電所では通常 40% 程度であるため、直接抵抗電気給湯器は最もエネルギー効率の悪いオプションである可能性があります。

しかし、ヒートポンプを使用すると、電気温水器のエネルギー効率が大幅に向上し、二酸化炭素排出量の削減につながります。低炭素電源を使用すると、その効果はさらに高まります。発電やその他の産業からの廃熱を利用して住宅やお湯を暖める地域暖房を使用すると、全体的な効率が向上し、化石燃料を燃やしたり、高エネルギー価値の電気を使用して各家庭で暖房を行う必要がなくなります。

基本的に、水を温めるには大量のエネルギーが必要です。ストーブで 1 ガロンの水を沸かすのを待っているときに経験するかもしれません。このため、タンクレス オンデマンド給湯器には強力なエネルギー源が必要です。比較すると、標準的な 120V、15 アンペア定格の壁コンセントでは、残念ながら少量の水を温めるのに十分な電力しか供給できません。温度上昇が 40 °C (72 °F) の場合、1 分あたり約 0.17 US ガロン (0.64 L) です。

電気温水器のエネルギー消費量は、使用パターンに基づいた最適なスケジュールと温度制御によって最大18％削減できる。^[6]

2015年4月16日、国家電気機器エネルギー節約法（NAECA）の一環として、米国エネルギー省が定める住宅用給湯器の効率に関する新しい最低基準が発効しました。^[7] 2015年以降に米国で販売される容量が55米ガロン（210リットル、46英ガロン）未満のすべての新しいガス貯蔵タンク式給湯器は、エネルギー係数が少なくとも60％（50米ガロンユニットの場合、より小さいユニットの場合はそれ以上）でなければならず、これは2015年以前の50米ガロンガスユニットのエネルギー係数58％という最低基準から引き上げられたものです。米国で販売される容量が55米ガロン未満の電気貯蔵タンク式給湯器は、エネルギー係数が少なくとも95％でなければならず、これは2015年以前の50米ガロン電気ユニットのエネルギー係数90％という最低基準から引き上げられたものです。

2015 年の基準では、初めて、容量が 55 米ガロン以上の貯湯式給湯器に、50 米ガロン以下のものよりも厳しい効率要件が課せられるようになりました。2015 年以前の基準では、公称入力が 22 kW (75,000 BTU/h) 以下の 75 米ガロン (280 L、62 英ガロン) のガス貯湯式給湯器のエネルギー係数は 53% まで低く抑えることができました。一方、2015 年の基準では、75 米ガロンのガス貯湯タンク式給湯器の最小エネルギー係数は 74% となり、これは凝縮技術を使用することでのみ達成できます。公称入力が 22 kW (75,000 BTU/h) 以上の貯湯式給湯器は、エネルギー係数が定義されていないため、現在これらの要件の影響を受けません。 80 米ガロン (300 L、67 英ガロン) の電気貯湯タンク式給湯器は、2015 年以前の基準では最低エネルギー係数が 86% でしたが、2015 年の基準では、80 ガロンの電気貯湯タンク式給湯器の最低エネルギー係数は 197% となり、これはヒート ポンプ技術でのみ可能となります。この評価は、使用時点での効率を測定します。

電気がどのように発電されるかによって、全体の効率ははるかに低くなる可能性があります。たとえば、従来の石炭火力発電所では、石炭のエネルギーのうち、発電機の反対側で電気として利用されるのはわずか30～35%程度です。^[8]電力網での損失（線路損失や電圧変換損失を含む）により、電気効率はさらに低下します。米国エネルギー情報局のデータによると、2005年の送電および配電損失は、純発電量の6.1%を消費しました。^[8]対照的に、天然ガスのエネルギー価値の90%は消費者に届けられます。^[要出典]（いずれの場合も、石炭や天然ガス資源の探査、開発、抽出に費やされたエネルギーは、引用された効率の数値に含まれていません。）ガス式タンクレス給湯器は、2015年基準ではエネルギー係数が82%以上である必要があります。これは、2015年以前のEnergy Star基準に相当します。

2022年にエネルギー省は、2026年に発効し、商業ビルの非効率な非凝縮型ガス給湯器を事実上廃止する規則を提案した。非凝縮型モデルは熱を無駄にするが、凝縮型モデルは失われていたエネルギーを捕捉して利用する。^[9]この変更により、30年間で3,800万トンの二酸化炭素排出量が削減され、建物のエネルギーコストが削減される。^[9]

給湯器は、特定の安全装置が設置されていない場合、爆発して重大な損害、負傷、または死亡を引き起こす可能性があります。温度および圧力リリーフ（T＆PまたはTPR）バルブと​​呼ばれる安全装置は、通常、温度または圧力が高くなりすぎた場合に水を排出するために給湯器の上部に取り付けられています。ほとんどの配管コードでは、排出された温水の流れを排水口（通常は近くの床排水口）または居住スペースの外に導くために、バルブに排出パイプを接続することを義務付けています。一部の建築コードでは、排出パイプをガレージで終了させることが許可されています。^[10]

ガスやプロパンガスを燃料とする給湯器をガレージや地下室に設置する場合、多くの配管規則では、ガレージ内での可燃性液体の流出や漏れによる火災や爆発の可能性を減らすために、床から少なくとも18インチ（46cm）の高さに設置することを義務付けています。さらに、一部の地方規則では、地震の際に転倒して水道管やガス管が破損するのを防ぐために、タンク式ヒーターを新規設置または改修する場合は、ストラップまたはアンカーで隣接する壁に固定することを義務付けています。 [ ^11]

給湯器が暖房ボイラーの一部であり、配管工事規則で許可されている古い家屋の場合、一部の配管工は TPR バルブに加えて自動ガス遮断装置 (「Watts 210」など) を設置します。この装置は温度が 99 °C (210 °F) に達したことを感知すると、ガス供給を遮断し、それ以上の加熱を防ぎます。^[要出典]さらに、配管内の圧力上昇によってパイプ、バルブ、または給湯器が破裂するのを防ぐために、膨張タンクまたは外部圧力逃し弁を設置する必要があります。

湯沸かし器はどれも火傷が深刻な問題です。人間の皮膚は 高温になるとすぐに火傷します。60 °C (140 °F) では 5 秒未満ですが、53 °C (127 °F) ではずっと遅く、 2 度熱傷には丸 1 分かかります。高齢者や子供は、障害や反応時間の遅さのために、重度の火傷を負うことがよくあります。^[12]米国やその他の国では、温水器の出口に温度調節弁またはサーモスタット混合弁^{[13]を取り付けるのが一般的です。温度調節弁を介して温水と冷水を}自動的に混合した結果は、「温度調節された水」と呼ばれます。^[14]

温度調節弁は、ヒーターからの温水と十分な冷水を混合して、出湯温度をより適度な温度（通常は 50 °C (122 °F) に設定）に保ちます。温度調節弁がない場合、給湯器の設定温度を下げることが、火傷を減らす最も直接的な方法です。ただし、衛生上、火傷を引き起こす可能性のある温度の温水が必要です。これは、より熱い水を必要とする機器に補助ヒーターを使用することで実現できます。たとえば、ほとんどの家庭用食器洗い機には、家庭用給湯器よりも水温を上げるための内部電気加熱要素が含まれています。

給湯器の温度には、相反する2つの安全上の問題が影響している。55℃（131℉）を超える熱湯による火傷のリスクと、レジオネラ菌などの細菌が死滅するほど熱くない水の中で繁殖するリスクである。どちらのリスクも生命を脅かす可能性があり、給湯器のサーモスタットを55℃（131℉）に設定することでバランスが取れる。欧州の旅行関連レジオネラ症対策ガイドラインでは、お湯は60℃（140℉）で貯蔵し、使用時に1分以内に少なくとも50℃（122℉）、できれば55℃（131℉）の温度に達するように配水することを推奨している。^[15]

ブースターヒーターのない食器洗い機の場合、最適な洗浄には57～60℃（135～140℉）の水温が必要になる場合がありますが^[16] 、やけどを防ぐために蛇口に55℃（131℉）以下に設定された温度調節バルブを取り付けることができます。タンクの温度が60℃（140℉）を超えると、水タンク内に水垢が堆積し、後に細菌の温床となる可能性があります。また、温度が高いと食器洗い機内の ガラス製品の腐食が進む可能性があります。

タンクサーモスタットはタンク内部の温度を正確に示すものではありません。ガス燃焼式水タンクには温度目盛りが付いていない場合があります。電気サーモスタットはサーモスタットの高さでの温度を表示しますが、タンク下部の水はそれよりかなり冷たい場合があります。出口温度計の方が水温のよりよい指標となります。^[17]

再生可能エネルギー業界（特に太陽光およびヒートポンプ）では、毎日の熱レジオネラ制御とシステム性能を低下させる可能性のある高温との矛盾が白熱した議論の対象となっている。通常のレジオネラ症安全基準からのグリーン免除を求める論文の中で、ヨーロッパのトップである CEN 太陽熱技術委員会 TC 312 は、太陽熱温水システムを毎日ベースまで加熱すると、性能が 50% 低下すると主張している。しかし、Polysun 5 を使用した一部の太陽熱シミュレーター分析作業では、11% のエネルギーペナルティがより可能性が高い数字であることが示唆されている。状況がどうであれ、エネルギー効率と熱傷の安全性要件の両方が、レジオネラ殺菌温度である約 60 °C（140 °F）よりもかなり低い水温の方向へ向かっている。^{[引用が必要]}

レジオネラ・ニューモフィラは、容量150リットルの水平設置型電気温水器の下流の使用地点で検出された。 ^[18]

しかし、レジオネラ菌は、適切な設計とエンジニアリング プロトコルによって安全かつ簡単に制御できます。たとえば、給湯器の温度を 1 日に 1 回、または数日に 1 回、給湯器の最も冷たい部分の温度を 30 分間 55 °C (131 °F) まで上げると、レジオネラ菌を効果的に制御できます。すべてのケース、特にエネルギー効率の高いアプリケーションでは、レジオネラ菌感染症は、層化や低流量の影響を考慮していないエンジニアリング設計の問題が原因であることが多いです。^{[引用が必要]}

水を化学処理することでレジオネラ菌のリスクを抑えることもできます。この技術により、レジオネラ菌のリスクを伴わずに、配管内の水温を低く維持することができます。配管温度を低くすることで、熱損失率が下がり、エネルギー消費が削減されるという利点があります。

• 仕組み -ポピュラーメカニクスの給湯器