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どっちが得か、エアコン「連続運転 VS 間欠運転」

松尾和也 松尾設計室代表

日経アーキテクチュア
「24時間ずっと家中を暖かくするなんて金持ちの道楽。庶民には到底できない絵空事だし、エネルギーの無駄遣いでもある」――。こうした日本人の常識は、果たして本当なのか。省エネルギーに詳しい松尾設計室の松尾和也さんに、シミュレーションデータを使って解説してもらった。

日本の戸建て住宅の大半は、断熱性や気密性、冬の日射取得を十分に考えて設計されていません。「24時間ずっと家中を暖かくするなんて金持ちの道楽」と思う日本人が多くなるのも当然の話です。

しかし、断熱性や気密性、冬の日射取得がきちんとできている住宅の場合は、人がいる時間だけ暖かくする場合と、24時間連続でずっと暖かくする場合の暖房費の差が非常に小さくなります。ケースによっては逆転することもあります。

実測データではありませんが、シミュレーションデータを用いて説明します。シミュレーションは、東京大学工学部建築学科の前真之研究室が作成した「ExTLA」で計算しました。シミュレーションデータなので絶対値は実際とは異なりますが、相対比較という意味ではかなり実際に近い状況になっています。

東京大学工学部建築学科の前真之研究室が作成したExTLAを用いたシミュレーション。S~XLは暖冷房の稼働時間の多寡で分類した(資料:松尾和也)

国の標準的な基準として用いられる「住宅事業建築主の判断基準(表中の事業主)」と、「24時間連続運転(表中のXL)」を比較します。「事業主」は冷房が1日15時間、暖房が1日14時間、それぞれ間欠運転する設定です(上図)。

暖房時はどうなる?

【case1】「事業主」。暖房を14時間間欠運転(資料:松尾和也)
【case2】「XL」。暖房を24時間連続運転(資料:松尾和也)

まずは上のグラフの見方から説明します。上段の【case1】と下段の【case2】はエアコンの稼働時間以外は全く同じ条件です。どちらのグラフも、左から、冬の「快晴日」「曇天日」「晴天日」(いずれも東京でエアコンを使用、室温は20℃設定)で、「暖房負荷」と「室温」をシミュレーションしています(注:SET*も計算していますが、今回は省略します)。

このグラフの中で、オレンジ色に塗りつぶされている時間帯はエアコンが暖房運転しています。塗りつぶされた面積は、エアコンから投入された熱量(暖房エネルギー)を示しています。

エアコンの実際の稼働時間は?

塗りつぶされた面積はグラフを見るだけでは判別しにくいので、数字で記したを見てみましょう。

【case1】と【case2】を比較。【case1】は暖房を14時間間欠運転。【case2】は暖房を24時間連続運転(資料:松尾和也)

◯で囲んだ「処理熱量」が、それぞれのオレンジ色の部分の面積に該当します。

これを見ると、24時間連続運転の【case2】は、14時間間欠運転の【case1】の約1.28倍も暖房に必要な熱量が多いことが読み取れます。とはいえ、もともと暖房の稼働時間が約1.7倍なので、暖房する時間に比べると少ない熱量しか投入していないとも言えます。

しかし、ポイントはそこではありません。エアコンは24時間スイッチが入っていたとしても、設定温度に達すれば温度センサーが感知してオフの状態になります。この住宅は南面に大きな窓を設置しています。24時間連続運転している【case2】のグラフでも、9時頃から21時頃までの12時間程度は、実質的に暖房は稼働していないことが読み取れます。ここまでは【case1】でも同じです。

なお、この住宅が一般的な住宅の断熱性能や気密性能を大幅に上回り、南窓を大きく確保しているからこそ、昼間は無暖房でも暖かさを維持できます。現在の一般的な住宅では、無暖房の時間はもっと少なくなります。

連続運転は自動車の「5速運転」

24時間連続運転の場合、エアコンの暖房を切らずにずっとつけっぱなしにしていると、自動車でいうところの「5速運転」のような状態になります。その状態のまま、朝までずっと1速に落とさずに5速のまま稼働し続けることができます。結果として、室温は家中どこでも常に20℃を上回ることになります。

半面、【case1】では0時頃から6時頃まで、6時間程度は完全にオフになります。そのため、室温はズルズルと下がり続け、6時頃には13℃近くまで室温が低下してしまいます(この程度で済むのは高性能住宅だからです)。

室温が下がった状態から暖房運転を開始すると、ほぼフルパワーで3時間近く稼働する必要があります。エアコンはフルパワーに近い状態になると、効率が落ちるという特性を持っています。

エアコンの効率(暖房COP)は表から計算できます。

【case1】142.1÷48.8=2.91

【case2】182.6÷56.9=3.20

これは、消費電力に対してそれぞれ2.91倍、3.2倍の熱を引っ張ってこられるということを表しています。つまり、【case2】はエアコンの効率が【case1】よりも約1割良いと言えます。

表を見ると、暖房の消費電力は【case1】が48.8MJ(ジュール)、【case2】が56.9MJとなっています。これらは3日間の合計値ですが、約1.16倍の差でしかありません。先述した処理熱量の約1.28倍から比べると、さらに差は小さくなります。

では、実際に電気代は16%違うのでしょうか。

深夜電力の価格を案分

実は、もうひとつポイントがあります。最近の高性能住宅は自然冷媒ヒートポンプ給湯機(エコキュート)を設置しているケースが少なくありません。その家庭では深夜電力が昼間の3分の1程度の価格になるような電気契約がなされています。そこで、【case1】と【case2】におけるエアコンの稼働時間のうち、深夜電力の時間帯比率を読み取りました。結果は、下の表のとおりです。

【case1】と【case2】を比較。【case1】は暖房を14時間間欠運転。【case2】は暖房を24時間連続運転(資料:松尾和也)

これらの比率から案分して暖房費用の差額を計算すると、約1.16倍は約1.09倍まで差が縮まります。もちろん地域や建物の大きさ、設定温度などによって実際の差額は大きく異なります。しかし、暖房費が月5000円なら500円程度の差、月1万円なら1000円程度の差、2万円でも2000円程度の差でしかありません。

しかも、【case2】は室温が家中どこでも常に20℃を上回ります。不快時間の比率は0%と言ってもいいでしょう。逆に、【case1】は20℃を下回る時間は1日平均6時間(不快時間比率25%)もあります。

それだけではありません。24時間連続運転している住宅では部屋間の温度差が非常に小さくなります。非常に寒いイメージがある洗面脱衣室やトイレなど、ヒートショックのリスクが高い空間も健康で快適にすごしやすくなります。また、室温が低い部屋は相対湿度が高くなりやすいので、結露やカビ、ダニが発生しやすくなります。

ただ、「湿っている」というのは、カビやダニにとっての話でしかありません。室温が下がると空気中に含むことができる水分量は激減するため、喉の中にある繊毛細胞という粘膜が乾きやすくなります。その影響で、風邪やインフルエンザに感染しやすくなります。

家族の1人が風邪やインフルエンザに1回感染すれば、その金銭的対価は2000円程度で済まなくなると思います。それ以外でも、カビ、ダニ、寒さへの我慢など、全てにおいて差が生じてきます。これらを冷静に考えれば、高性能住宅であれば、エアコンをこまめに消すことが必ず良いとは限らない、それどころか連続運転するほうが望ましいことが分かると思います。

松尾和也(まつお・かずや)
松尾設計室代表、パッシブハウスジャパン理事。1975年兵庫県生まれ、1998年九州大学建築学科卒業(熱環境工学専攻)。日本建築家協会(JIA)登録建築家、一級建築士、APECアーキテクト

[ケンプラッツ2016年1月6日付記事を再構成]

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