3人の専門家が、電気料金と地球環境への影響を踏まえ、最も効率的なエアコンの使い方を探ります。
日中、外出中もエアコンをつけたままにすべきかを検討します。
答えは？場合によります。
夏の暑い日は、電気料金が高くなることがあります。人々は、エネルギーやお金を無駄にせず、快適に過ごしたいと考えています。家の冷房をどうするのが最善か、家族で意見が分かれたことがあるかもしれません。夏の間ずっとエアコンをつけっぱなしにするのと、家にいない日中は切るのとでは、どちらが効率的でしょうか？
私たちは建築および 建築設備の エンジニアのチームで、熱移動とエアコンシステムの性能をシミュレーションするエネルギーモデルを用い、この長年の疑問に取り組みました。日中ずっと熱を取り除き続けるのと、一日の終わりに余分な熱を取り除くのとでは、家から取り除く熱の量はどちらが多くなるのでしょうか？
答えは、家から熱を取り除くのにどれだけエネルギーを要するかにかかっています。住宅の断熱性能、エアコンの大きさや種類、屋外の気温や湿度など、さまざまな要因が影響します。
未公表の計算結果によると、仕事に出ている間に家の温度が上がるのを許し、帰宅後に冷やすほうが、常に涼しく保つよりエネルギー消費を抑えられる場合があります。ただし、状況によります。
外出中も一日中エアコンをフル稼働させる？
まず、そもそも熱がどのように蓄積するかを考えてみましょう。建物に蓄えられた熱が屋外より少ないと、熱は家の中に流れ込みます。家に流れ込む熱の量が「1時間あたり1単位」だとすると、エアコンは毎時間、常に1単位の熱を取り除くことになります。エアコンを切って熱を蓄積させると、一日の終わりには最大で8時間分の熱がたまる可能性があります。
ただし、実際にはそれより少ないことがよくあります。住宅が蓄えられる熱の量には限りがあるからです。また、家に入る熱の量は、建物が最初にどれだけ暑かったかによって変わります。たとえば、屋外の気温と平衡に達するまでに住宅が蓄えられる熱エネルギーが5単位だけなら、一日の終わりに取り除く必要がある熱は最大でも5単位です。
さらに、家の温度が上がるにつれて熱移動の速度は遅くなり、やがて室内と屋外の温度が同じになる平衡状態では、熱移動はゼロになります。また、極端な暑さの中ではエアコンの冷房効果も低下するため、一日のうち最も暑い時間帯に運転を止めておくと、システム全体の効率が高まる可能性があります。こうした影響があるため、一日中エアコンをフル稼働させるべきか、夕方に帰宅するまで待つべきかに、単純な答えはありません。
エアコンの運転方法別のエネルギー消費量
断熱性能が標準的な小さな住宅を想定し、乾燥した気候（アリゾナ州）と湿潤な気候（ジョージア州）という、温暖な2地域でのケースを考えます。米国立再生可能エネルギー研究所がエネルギーモデリングソフトウェアを作成し、住宅のエネルギー使用量を分析しています。これを使い、床面積1,200平方フィート（110平方メートル）の仮想住宅について、複数のケースでエネルギー使用量を調べました。
温度設定について、3つのシナリオを検討しました。1つ目は、室温を華氏76度（摂氏24.4度）に一定に保つ設定です。2つ目は、8時間の勤務時間中に室温が華氏89度（摂氏31.6度）まで上がるのを許す「設定温度の引き上げ」です。最後は、勤務時間が短い4時間の場合に、設定温度を華氏89度（摂氏31.6度）まで引き上げます。
この3つのシナリオで、3種類のエアコン技術を比較しました。単段式のセントラルエアコン、セントラル式空気熱源ヒートポンプ（ASHP）、そしてミニスプリット型ヒートポンプです。セントラルエアコンは現在の住宅で一般的ですが、効率が高いことからヒートポンプの人気が高まっています。セントラル式ASHPは、セントラルエアコンから同じ方式の機器に置き換えやすく、ミニスプリット型はセントラルエアコンより効率的ですが、設置費用が高くなります。
これらのケースでエアコンのエネルギー使用量がどう変わるかを調べました。どのHVAC技術を使う場合も、サーモスタットの設定温度が華氏76度（摂氏24.4度）に戻るとエアコンの稼働が急増し、屋外気温が最も高くなることが多い午後遅くにも、3つすべてのケースで稼働が増えると予想していました。設定温度を引き上げるケースでは、居住者の帰宅前に冷房を始めるようエアコンを設定し、帰宅時に快適な室温になるようにしました。
室内温度が高くなった状態から回復するためエアコンの稼働が一時的に急増しても、設定温度を引き上げたケースの総エネルギー消費量は、一日中一定の温度を保つ場合より少ないことが分かりました。従来型のセントラルエアコンでは、年間で最大11%の省エネにつながる可能性があります。
ただし、住宅の断熱性能が高い場合、エアコンの効率がよい場合、あるいは気温の変動がそれほど大きくない気候では、省エネ効果が小さくなる可能性があります。
セントラル式空気熱源ヒートポンプとミニスプリット型ヒートポンプは全体として効率が高い一方、設定温度を引き上げた場合の省エネ効果は小さくなります。平日の8時間にわたって設定温度を引き上げると、システムの種類にかかわらず省エネになりますが、4時間の場合の効果は一概には言えません。
