外がどんなに暑くても寒くても、冷暖房設備のおかげで室内は快適に過ごせます。 屋内空間を機械的に加熱および冷却するために今日私たちが持っているさまざまな技術は本当に驚くべきものです。
屋内空間を機械的に加熱および冷却するために今日私たちが持っているさまざまな技術は本当に驚くべきものです。 燃料から熱を抽出するのにほぼ100％効率的であり、地球を熱源またはヒートシンクとして使用するヒートポンプ 例。 ただし、すべての加熱および冷却システムに適用される定数がいくつかあります。オプションを評価するときは、これらを覚えておくとよいでしょう。
サーモスタットは最初の定数です。 主な熱源として薪ストーブに頼らない限り、サーモスタットを使用すると、室内の温度を一定に保つことができます。 目標温度を設定すると、サーモスタットの内蔵温度計が1〜2度の逸脱を示したときに、加熱または冷却システムがオンになります。 目標温度に達すると、サーモスタットは加熱（または冷却）システムに停止するように指示します。
絶縁は2番目の定数です。 すべての家は、冬の間の熱損失を遅くし、暑い夏の日の熱増加を遅くするために断熱材を必要とします。 断熱材は、冬の冷気と夏の暑い部屋を排除することにより、室内の快適さを向上させることができます。 より快適であることに加えて、十分に断熱された家はよりエネルギー効率が良く、したがって加熱と冷却に安価です。
効率は、冷暖房要件の評価における最終的な定数です。 一般的な家庭の総エネルギー予算の約半分は、冷暖房に費やされています。 化石燃料の排出による環境への影響を最小限に抑えながら、コストを節約できるため、効率を最適化することは理にかなっています。 冷暖房システムの効率は、先に説明したいくつかの要因によって異なります。
冷暖房システムの効率
年齢とメンテナンスの履歴。 冷暖房システムは、定期的なメンテナンスでより効率的に機能します。 DIYのメンテナンス作業には、強制空気システムのエアフィルターの交換が含まれます（月に1回フィルターをチェックし、 汚れている場合は交換してください）、屋外のACユニットに葉や空気を妨げる可能性のあるその他の破片がないようにしてください サーキュレーション。 また、専門のHVAC請負業者が少なくとも年に1回は冷暖房設備の修理を行うことも重要です。
適切なメンテナンスと専門的なサービスを行っても、冷暖房設備の寿命は限られています。 一部の炉とボイラーは15年または20年間正常に機能し続けることができますが、ピーク効率が低い場合（65％、 たとえば）、ユニットを交換してはるかに高い効率を享受することはしばしば理にかなっています（「効率評価」を参照）。 未満）。
ゾーン化されたシステム。 大規模な住宅では、ゾーンシステムを使用すると、特定の時間帯に使用されているエリアを加熱または冷却するだけで、エネルギーを節約し、コストを節約できます。 たとえば、2階の寝室を別の暖房ゾーンに配置することで、2階が空いている日中、家のこのエリアを暖房する必要がなくなります。 各ゾーンは専用のサーモスタットによって制御されます。
プログラム可能なサーモスタット。 プログラム可能なサーモスタットを家に装備することは、冷暖房のエネルギーとお金を節約するための手頃で信頼できる方法です。 基本モデルでは、温度設定を自動的に調整して、使用されていない居住空間の暖房や冷房を回避できます。 より高度なモデルは、週末/平日の設定を提供します。
効率評価。 現在販売されている冷暖房設備には、EPAによって割り当てられた効率評価が付いています。 炉とボイラーの評価はAFUEで、年間の燃料使用効率です。 最も効率的なユニットは、90％AFUE以上の定格の「凝縮」または「直接ベント」モデルです。 ヒートポンプと中央空調設備には、SEER指定（季節エネルギー効率評価）が与えられています。 最も効率的な単位は20の範囲になります。
暖房システムとその仕組み
ルームヒーター。 この大きなカテゴリには、セントラルヒーティングシステムとは独立して機能するポータブル暖房器具とビルトイン暖房器具の両方が含まれます。 ポータブル電気ヒーターは最も安価で操作が簡単です。 ビルトインルームヒーターは、ベースボードまたは壁掛けユニットの形で提供されます。 プロパンや天然ガスを燃焼させるルームヒーターもご利用いただけます。 これらのヒーターは、有害な燃焼ガスが内部に蓄積するのを防ぐために、屋外に排気する必要があります。
強制空気加熱。 このシステムは、建物全体に加熱された空気を分配するように設計されており、通常、中央に配置された炉と空気ダクトのネットワークで構成されています。 炉は、電気、燃料油、天然ガス、プロパン、または（まれに）薪を熱源として使用できます。 室内の温度がサーモスタットの設定温度を下回ると、炉が自動的にオンになります。 ブロワーは、居住空間全体に配置されたヒートレジスターで終わる供給ダクトを通して加熱された空気を強制します。 同時に、ブロワーは、炉で再加熱されるように、戻りダクトを通して同じ量のより冷たい空気を吸い込みます。
暑い時期には、居住空間に暖かい空気を送るのと同じダクトを使用して、中央空調システムから冷たい空気を分配することができます。 これが、建設業者や住宅所有者が強制空気加熱を選択する主な理由の1つです。 強制空気加熱には、もう1つの注目すべき利点があります。それは、室温を上げる際の温水加熱よりも高速です。
温水暖房。 この人気のあるセントラルヒーティングシステムは、壁に取り付けられたラジエーターまたは完成した床の下に配置されたプラスチックパイプの長い配管に温水を循環させることによって機能します。 後者のシステムは、放射床暖房と呼ばれます。 温水システムは、空気を加熱する代わりに、家具、フローリング、壁面などの物体を加熱します。 温水システムは、ボイラーまたはタンクレス給湯器を使用して水を加熱し、水を配管またはラジエーターにポンプで送ります。
ハイブリッドまたはコンビシステム。 これらのシステムは機能を組み合わせて、設置と運用のコストを節約します。 一般的なハイブリッドシステムの1つは、単一のボイラーまたはタンクレス給湯器を使用して、入浴および暖房用の水を加熱します。 別の例は、水用の加熱コイルを組み込んだ炉であり、単一のユニットが加熱された空気とともに温水を供給することを可能にします。
ヒートポンプ。 ヒートポンプのサイズと設計に応じて、加熱、冷却、またはその両方を供給することができます。 空気熱源ヒートポンプが最も一般的であり、外気温が氷点下を超えると最もよく機能します。 寒い季節には、予備の熱源をお勧めします。 地中熱ヒートポンプ（別名地熱）および水源ヒートポンプは、1年中いつでも効果的かつ効率的に機能できますが、設置にかかる費用ははるかに高くなります。
薪ストーブ。 薪がすぐに手に入る地域では、EPA認定の薪ストーブが補助的な熱源として適しています。 また、小さな家やシングルルームの主な熱源にもなります。 EPA認定は、有害な排出物を最小限に抑えながら、ストーブが安全に動作できることを意味します。
太陽熱暖房。 今日の住宅設計の優先事項には、エネルギー効率や持続可能性などのグリーンビルディング機能が含まれることがよくあります。 ソーラーヒーティングは、グリーンビルディングの主要な要素です。 これには通常、次の機能が含まれます。直射日光に最大限にさらされるように方向付けられた断熱窓、高レベルの断熱、および中の熱損失を最小限に抑える気密構造 寒い天候、太陽熱を効果的に蓄え、太陽が沈んだ後にこの熱を放射することができる熱質量に加えて、暖かい天候の間の過熱を防ぐ日よけと換気機能。
冷却システムとその仕組み
セントラルエアコン。 家全体に加熱された空気を循環させるダクト作業の同じシステムを使用して、中央空調システムで冷却されたものを分配することができます。 供給ダクトのネットワークは、調整された空気を家のさまざまな部屋に送り、戻りダクトは、空気をシステムのブロワー（別名エアハンドラー）に戻し、再調整します。
中央ACシステムは、冷蔵庫が食品を涼しく保つために使用するのと同じ原理で動作します。 この分割システムの屋外部分には、コンプレッサー、コンデンサー、およびコンデンサーコイル上で空気を循環させるためのファンが含まれています。 これらのコンポーネントが連携して、冷媒ガスを液体に変える「相変化」を引き起こします。 次に、この液体冷媒は屋内にポンプで送られ、エアハンドラーのプレナムの蒸発器コイルに入ります。 暖かい室内空気がコイルに吹き付けられると、液体冷媒が蒸発して空気から熱を取り除きます。これは、汗が皮膚から蒸発するときに経験するのと同じ冷却効果です。 空気は冷えると湿気を保持する能力を失うため、ACシステムは空気の除湿も行います。 サイクルを完了するために、冷媒ガスは室外機に戻り、液体に戻されます。
窓および携帯用ACユニット。 窓用エアコンは手頃な価格（価格は約200ドルから）で、設置が簡単で、あらゆるサイズの冷房室で効果的です。 今日のモデルには、快適さと操作の利便性を高めるように設計されたプログラム可能なコントロールが付属しています。 これらのユニットの冷却能力は、Btu（英国熱量ユニット）で表されます。 範囲は約5,000から始まり、最大12,000になります。 窓のエアコンのサイズを決めるための経験則は、部屋の面積の1平方フィートごとに20Btuです。 ただし、天井が高い場合、断熱材のレベルが低い場合、または直射日光が十分に入る大きな窓がある場合は、冷却能力を追加するのが賢明です。 窓のエアコンは家の外観を損なう可能性があるため、多くの住宅所有者は家の目立たない側にそれらを設置することを選択します。 ユニットは、冷気を部屋の中央に向けるときに最適に機能することを覚えておいてください。
ポータブルエアコンは、セントラルエアコンのない家でも冷房を提供できます。 これらのユニットには通常、車輪が付いており、窓の隣の床に座るように設計されています。 柔軟なダクトは、窓の開口部に取り付けられた狭いマニホールドを通って伸び、暖かい空気を排出します。 これらのユニットは、建築基準法で窓に取り付けられたACが許可されていない場合に実行可能なソリューションになる可能性がありますが、大きくて重く（ほとんど持ち運びできない）、一般に窓ユニットほど効率的ではありません。
パッシブクーリング. 機械的支援なしで冷却するための戦略は長い間確立されており、多くの場合、実装する価値があります。 シェードは、過熱した内部に対する優れた武器であり、木、ポーチの屋根、日よけ、および窓に取り付けられたシェードによって提供できます。 自然のそよ風と通風を利用するために窓を開けることは別の戦略です。 エアコンなしで育った人々は、夕方に気温が下がったときに窓を開け、朝に窓を閉め、熱がこもり始めたときの効果を思い出すかもしれません。
一般的な問題
システム設計エラー. 冷暖房システムの設計には、熟練したHVAC請負業者が必要です。 機器の選択やダクトまたは放射暖房のレイアウトには多くの要因が関係しています ゾーン：家のサイズ、断熱材と気密性の条件、窓の面積、燃料の好み、予算、 もっと。 過剰な容量（一般的なエラー）のある冷暖房設備を設置すると、実際には過剰なサイクリングのために快適性と効率の問題が発生する可能性があります。
不十分なメンテナンス. 強制空気システムのフィルターを交換するのは簡単で安価です。 これは、住宅所有者なら誰でも実行できる基本的なメンテナンスです。 フィルターを月に一度チェックし、汚れている場合は交換してください。 HVAC技術者に、暖房シーズンの前に暖房システムの修理を依頼し、冷却システムについても同じことを行います。 これらの基本的なメンテナンスタスクにより、機器を最高の状態に保つことができます。
古いおよび/または古い機器。 最高の効率で動作するように十分に維持されている20年前の炉は、75％AFUE（年間燃料使用効率）でしか動作しない可能性があります。 対照的に、新しい高効率の直接ベント炉は、90％を超える効率を実現します。
建物の外皮の問題 （空気漏れ、断熱不良）。 古い家は、冷暖房システムに高い要求を課す可能性があります。 これは、断熱材が少なすぎて空気漏れが多すぎて「調整された」室内空気を逃がすと同時に、暑すぎたり寒すぎたりして快適にならないことが多い屋外の空気を受け入れる場合に発生します。 良いニュースは、これらの建物の外皮の問題は、多くの場合、エアシールのギャップ、古い窓の交換、および家の断熱材の増加によって修正できることです。
