太陽熱利用システムとは｜仕組み・種類から太陽光発電との違いまで

太陽熱利用システムは動力や電力をほとんど必要とせず、自然の力を自宅で活用できるシステムの1つとして人気が高まっています。一定の基準を満たした機器はグリーン住宅ポイントの対象となっていることもあり、省エネ対策に関心が低かった人からも注目が集まっているシステムです。

今回は、太陽熱利用システムの仕組みや種類、太陽光発電との違いを詳しく解説します。また、太陽利用システムを導入するメリット・デメリットや、業者を選ぶ際のポイントも紹介するため、ぜひ参考にしてください。

太陽熱利用システムとは、屋根や屋上、外壁などへ太陽集熱器を設置し、太陽の熱で空気や水の温度を上げることによって暖房用や給湯用に利用するシステムです。CO2の排出量も抑制できるため省エネ対策としても注目を集めており、グリーン住宅ポイントが発行される対象にもなっています。

グリーン住宅ポイントは、令和2年12月15日から令和3年10月31日までに契約を締結した住宅の所有者が対象です。一定の省エネ性能を有する新築・既存住宅の購入や、一定の省エネ対策に配慮したリフォームを行った人に対して発行されます。

出典：国土交通省「グリーン住宅ポイント制度の概要」

現在普及している太陽熱利用システムには、自然循環式の太陽熱温水器と強制循環式のソーラーシステムがあります。どちらも、太陽の熱を利用して空気や水を温める仕組みとなっており、燃料や電力をほとんど必要としません。

太陽熱温水器は、集熱器と貯湯槽が一体化していることが特徴です。水とお湯で比重が異なることを利用して貯湯槽内で自然に循環させるため、動力を取り付けなくても動作します。

比較的安価であり、既存の住宅への取り付けも容易です。ただし、満水状態では機器の重さが400kgほどとなります。屋根に取り付けるためには建物自体に一定以上の強度が必要です。

太陽熱利用システムと太陽光発電の主な違いは、下記のとおりです。

太陽熱利用システムは太陽の熱を利用して水や空気を温めて利用し、太陽光発電は太陽の光を電気へ変換して利用します。

太陽熱利用システムには住宅への設置に際して政府からの補助金は出ないものの、設置費用が安価なため導入コストが低いことも特徴です。

太陽エネルギーの変換効率は太陽熱利用システムのほうが高く、給湯や暖房が目的であれば太陽光発電よりも取り入れやすいといえるでしょう。

強制循環式の太陽熱利用システムは、「液体集熱式」と「空気集熱式」の2つに大別されます。どちらも屋根などに取り付けられた集熱器を利用して太陽熱を集め、独立した貯湯槽・蓄熱槽に熱を送り、給湯などに利用することは同じです。

強制循環式の太陽熱利用システムの場合、屋根の上に貯湯槽を設置する必要がありません。そのため、屋根のデザインを損ないにくく、耐久度への負担も少ない傾向です。

ここでは、液体集熱式と空気集熱式について解説します。

液体集熱式は、屋根に設置した集熱器内に流れる不凍液を、太陽熱で温めて循環させるシステムです。そのため、貯湯タンクと接続して温水を作ったり、床下に流して床暖房として利用したりすることができます。

集熱器内の不凍液が高温に達するとセンサーが検知し、自動的にポンプが作動して不凍液が循環します。日常的に機器を操作する必要がないため、補助熱電源と一体化している集熱器もあります。

液体集熱式の集熱器には、平板型と真空管型があります。平板型集熱器は設置の際に傾斜角度を必要とするものの、比較的安価です。一方、真空管型集熱器は水平設置が可能で高温集熱に優れているものの、やや高価な製品が多くなります。

集熱部と蓄熱槽が完全に分離しており、屋根への負担が少なく設置幅も大きく取らないため、太陽光パネルなどと併設することもできます。

空気集熱式は、住宅の屋根や壁面に集熱器を設置し、軒先などから取り入れた外気を太陽熱で温めてから循環させるシステムです。

集熱器内で温められた空気を室内や床下に送り込むことによって暖房や床暖房に利用したり、熱交換器で蓄熱槽の水を温めて給湯に利用したりできます。建物全体に太陽の熱を循環させ、住宅全体を満遍なく温めることによって、冬場は暖房費の削減が期待できるでしょう。

また、夏場は反対に温まった空気を屋外へ排出したり、夜間に外の涼気を取り入れたりすることによって、冷房費が軽減できるタイプのシステムもあります。

空気集熱式は、屋根や壁面と完全に一体化させて設置することが主流なため、家全体のデザインを損なうことがありません。

太陽熱利用システムには、以下のようなメリットとデメリットがあります。

▼太陽熱利用システムを導入するメリット

▼太陽熱利用システムを導入するデメリット

太陽熱利用システムを導入する大きなメリットは、ガス代や電気代などの使用料を節約できることです。一般的な給湯器のみの利用から太陽熱利用システムを取り入れた場合、年間で数万円程度の光熱費削減が期待されます。

また、熱エネルギーへの変換効率が高く集熱面積が少なくても設置可能であり、屋根の小さな一般住宅でも導入しやすいこともメリットです。CO2の排出量を削減できるため、環境の問題に関心が高い人にも支持されています。

同時に、自然エネルギーを利用する太陽熱利用システムは、天候や日照時間に左右されやすいことがデメリットです。日当たりの悪い土地や地域では、導入価格と比較して満足のいく節約効果が得られないケースがあります。

太陽熱利用システムを導入する際は、施工業者と相談して自宅の環境に合ったシステムを選択しましょう。

太陽熱利用システムを導入する場合は、どのような業者を選ぶかが最も重要です。最後に、太陽熱利用システムの業者を選ぶ際のポイントを4つ紹介します。

太陽熱利用システムは業者によって取り扱っている機器が異なり、対応にも差があります。まずは情報を集め、複数の業者を比較検討したうえで、自宅の状況に合った機器を導入しましょう。

太陽熱利用システムは、太陽の熱を利用して空気や水を温め、給水や暖房に活用するシステムです。

一般的な太陽熱利用システムには自然循環式と強制循環式があり、強制循環式はさらに液体集熱式と空気集熱式に分けられます。それぞれの方式で長所と短所があるため、自宅の状態や周辺環境と照らし合わせて最も効率よく太陽熱を利用できる機器を選択しましょう。

太陽熱利用システムは省エネ対策への期待も高く、グリーン住宅ポイントの対象にも含まれています。導入を検討する際はしっかりと情報を収集し、よい業者を選ぶことが大切です。