暖房・冷房技術の分野において、ヒートポンプは高効率で環境に優しいソリューションとして登場しました。住宅、商業施設、産業施設において、暖房と冷房の両方の機能を提供するために広く利用されています。ヒートポンプの価値と動作を真に理解するには、その動作原理と成績係数（COP）の概念を深く理解することが不可欠です。
ヒートポンプの動作原理
基本コンセプト
ヒートポンプは、本質的に熱をある場所から別の場所へ移動させる装置です。燃焼や電気抵抗によって熱を発生させる従来の暖房システムとは異なり、ヒートポンプは既存の熱を冷たい場所から温かい場所へ移動させます。このプロセスは冷蔵庫の仕組みに似ていますが、逆の働きをします。冷蔵庫は内部から熱を取り出し、周囲の環境に放出しますが、ヒートポンプは外部環境から熱を取り出し、屋内に放出します。
冷凍サイクル
ヒートポンプの動作は冷凍サイクルに基づいており、4つの主要部品（蒸発器、圧縮機、凝縮器、膨張弁）で構成されています。これらの部品がどのように連携して動作するかを、順を追って説明します。
- 蒸発器：このプロセスは、より涼しい環境（例えば、家の外）に設置された蒸発器から始まります。低沸点物質である冷媒は、周囲の空気や地面から熱を吸収します。熱を吸収するにつれて、冷媒は液体から気体へと変化します。この相変化は、冷媒が大量の熱を運ぶことを可能にするため、非常に重要です。
- コンプレッサー：ガス状の冷媒はコンプレッサーへと移動します。コンプレッサーは冷媒を圧縮することで圧力と温度を高めます。この工程は、冷媒の温度を室内の希望温度よりも高いレベルまで上げるため、非常に重要です。高圧・高温になった冷媒は、熱を放出する準備が整います。
- コンデンサー次のステップは、より暖かい環境（例えば、室内）に設置されたコンデンサーです。ここで、高温高圧の冷媒は周囲の空気または水に熱を放出します。冷媒は熱を放出するにつれて冷却され、気体から液体に戻ります。この相変化によって大量の熱が放出され、室内を暖めるために利用されます。
- 膨張弁最後に、液体冷媒は膨張弁を通過し、圧力と温度が低下します。この段階で冷媒は蒸発器で再び熱を吸収する準備ができ、サイクルが繰り返されます。
パフォーマンス係数（COP）
意味
成績係数（COP）は、ヒートポンプの効率を表す指標です。これは、供給（または除去）される熱量と消費される電気エネルギー量の比率として定義されます。簡単に言えば、ヒートポンプが消費する電力1単位あたりにどれだけの熱を生成できるかを示します。
数学的には、COP は次のように表現されます。
COP = 消費電力 (W) 熱出力 (Q)
ヒートポンプのCOP（成績係数）が5.0の場合、従来の電気暖房に比べて電気代を大幅に削減できます。詳細な分析と計算は以下の通りです。
エネルギー効率の比較
従来の電気暖房のCOPは1.0で、消費電力1kWhあたり1単位の熱を生産することを意味します。一方、COPが5.0のヒートポンプは、消費電力1kWhあたり5単位の熱を生産するため、従来の電気暖房よりもはるかに効率的です。
電気代節約計算
100 単位の熱を生成する必要があると仮定します。
- 伝統的な電気暖房: 100kWhの電力が必要です。
- COP 5.0のヒートポンプ: 必要な電力はわずか 20 kWh (熱量 100 単位 ÷ 5.0) です。
電気料金が1kWhあたり0.5ユーロの場合:
- 伝統的な電気暖房: 電気料金は50ユーロ（100 kWh × 0.5ユーロ/kWh）です。
- COP 5.0のヒートポンプ: 電気料金は10ユーロ（20 kWh × 0.5ユーロ/kWh）です。
貯蓄率
ヒートポンプは、従来の電気暖房に比べて電気代を 80% 節約できます ((50 - 10) ÷ 50 = 80%)。
実例
家庭用給湯器などの実際の用途では、毎日 200 リットルの水を 15°C から 55°C に加熱する必要があると仮定します。
- 伝統的な電気暖房: 約38.77kWhの電力を消費します（熱効率90%と仮定）。
- COP 5.0のヒートポンプ：約7.75kWh（38.77kWh÷5.0）の電力を消費します。
電気料金が1kWhあたり0.5ユーロの場合：
- 伝統的な電気暖房: 1日の電気代は約19.39ユーロ（38.77 kWh × 0.5ユーロ/kWh）です。
- COP 5.0のヒートポンプ1日の電気代は約3.88ユーロ（7.75 kWh × 0.5ユーロ/kWh）です。
平均的な世帯の推定節約額：ヒートポンプ vs. 天然ガス暖房
業界全体の推定と欧州のエネルギー価格動向に基づくと、
| アイテム | 天然ガス暖房 | ヒートポンプ暖房 | 推定年間差 |
| 平均年間エネルギーコスト | 1,200～1,500ユーロ | 600～900ユーロ | 約300～900ユーロの節約 |
| CO₂排出量（トン/年） | 3～5トン | 1～2トン | 約2～3トンの削減 |
注記：実際の節約額は、国の電気料金やガス料金、建物の断熱性、ヒートポンプの効率などによって異なります。ドイツ、フランス、イタリアなどの国では、特に政府の補助金が利用できる場合、より大きな節約効果が得られる傾向があります。
Hien R290 EocForceシリーズ6-16kWヒートポンプ：モノブロック空気対水ヒートポンプ
主な特徴:
オールインワン機能：暖房、冷房、給湯機能
柔軟な電圧オプション:220～240 Vまたは380～420 V
コンパクト設計:6～16kWコンパクトユニット
環境に優しい冷媒：グリーンR290冷媒
静音動作:1mで40.5dB(A)
エネルギー効率：SCOP最大5.19
極限温度性能: -20 °Cでも安定動作
優れたエネルギー効率：A+++
スマートコントロールとPV対応
抗レジオネラ機能：最高出口水温75℃
投稿日時: 2025年9月10日