ハイブリッド給湯機は、なぜガスを残すのか ― 4.5kWと41.9kW、9.3倍の出力差
燃料にさかのぼって数えると、効率ではヒートポンプがガスを上回ります。それでもハイブリッド給湯機はガスを捨てません。理由は加熱能力4.5kWと24号の約41.9kW、9.3倍の出力差です。新しいJISを手がかりに、分担の仕組みを解きます。
この記事の要点
- 家庭用ヒートポンプ給湯機の加熱能力は4.5kW級、ガス給湯機の24号は約41.9kW。出力には約9.3倍の開きがあります。
- 燃料にさかのぼって数えると、ヒートポンプがガスに並ぶ境目はCOP約2.45です。公表仕様から計算すると3.0〜4.9で、効率ではすでに上回っています。
- 残る弱点は速さです。ハイブリッド給湯機は、遅くて効率の高い熱源と、速くて効率の低い熱源を分担させることでこれを埋めています。
24号とは、毎分1Lを25℃上げる力の24倍
ガス給湯機の「号数」は、水温より25℃高い湯を1分間に何リットル出せるかを表します。水1Lを1℃上げるのに必要な熱は約4.186kJですから、1号は1分あたり104.65kJ、つまり約1.74kWにあたります。24号はその24倍で、約41.9kWです。
いっぽう、家庭用のヒートポンプ給湯機はどうでしょうか。パナソニックのエコキュートHE-N37LQSの仕様表では、加熱能力は中間期（外気16℃／12℃、水温17℃、沸き上げ65℃）でも冬期高温（外気7℃／6℃、水温9℃、沸き上げ90℃）でも4.5kWです。両者を並べると、41.9 ÷ 4.5 ＝ 約9.3倍。同じ「お湯をつくる機械」でありながら、出力は一桁違います。
燃料にさかのぼると、分かれ目はCOP 2.45
では、効率はどうでしょうか。ここで必要になるのが、電気とガスを同じ土俵に載せる作業です。電気1kWhは手元では3.6MJの熱に相当しますが、それを発電するには、もっと多くの燃料が要ります。ハイブリッド給湯機の測定方法を定めた業界規格JGKAS A705-2020は、この一次エネルギー換算係数を9.76MJ/kWhと置いています。電気は、手元に届く前に2.71倍のハンデを背負っている計算です。
ガスは手元で燃やすので、この換算が要りません。同じ規格は、補助熱源機の給湯モード熱効率を、潜熱回収型で0.905、従来型で0.782としています。すると、ヒートポンプがガスに並ぶ条件は次の式で出ます。
先ほどのエコキュートの仕様表には、消費電力も載っています。中間期は0.92kW、冬期高温は1.50kW。加熱能力4.5kWを割ると、COPはそれぞれ約4.9と約3.0です。どちらも2.45を超えています。つまり、燃料にさかのぼって数えても、ヒートポンプのほうが少ない化石燃料で同じ湯をつくれます。
タンクは、遅さを買い戻す装置
効率で勝っているのに、なぜガスを残すのか。答えは先ほどの9.3倍です。
住宅の一次エネルギー消費量計算方法（平成25年基準）では、浴槽湯はりを入浴する日課で1日180Lと置いています。冬の給水温度を規格の条件どおり9℃とし、40℃の湯をつくるとすると、必要な熱は約23.4MJです。これを4.5kWで用意すると86.5分かかります。41.9kWなら9.3分です。帰宅してから湯船が満ちるまで1時間半待つ設計は、現実には選べません。
| 熱源 | 出力 | 浴槽180Lの湯はり |
|---|---|---|
| ヒートポンプ | 4.5kW | 86.5分 |
| ガス24号 | 41.9kW | 9.3分 |
そこで貯湯タンクが入ります。かりに160Lを65℃まで沸かしてためておくとすれば、9℃の水との差で約37.5MJ。湯はり約1.6回分です。40℃に薄めれば289Lに相当します。遅い熱源でも、前もって沸かしておけば速く出せる。タンクは時間を先に使っておくための装置です。
ただし、隠せるのはためた分までです。使い切ればガスが引き継ぎます。分担の比率は機械が決めるのではなく、その家の湯の使い方、とくにピークの鋭さが決めます。
2026年10月に制定された、分担を測るためのJIS
経済産業省は2026年10月20日、日本産業規格の制定9件・改正12件を公示しました。その制定分のひとつが、JIS S 2076「電気ヒートポンプ・ガス瞬間式併用型給湯機（ハイブリッド給湯機）の性能測定及び年間給湯効率算出方法」です。
わざわざ専用の規格が要るのは、熱源がふたつあるからです。ヒートポンプのCOPだけを示しても、ガスがどれだけ働いたかが分かりません。同じ対象を先に扱ってきた業界規格JGKAS A705（2016年制定、2020年改正）は、年間給湯効率を「全国を8つに分けた地域区分のうち6地域の外気条件で計算した、年間の給湯一次エネルギー効率」と定義しています。
試験の条件も細かく決まっています。ヒートポンプの加熱能力は、厳寒期の乾球マイナス7℃から夏期の25℃まで5段階で測ります。年間値のもとになるモード試験は冬期・中間期・夏期の3条件で、給湯温度は用途によらず40℃です。湯の使い方は、ある4人世帯の平日を代表とみなしたモードを使います。条件をそろえなければ、分担の結果である「年間」の数字は比べられないからです。
俗説・誤解チェック
100%を超えること自体は不思議ではありません。ヒートポンプは燃料を燃やすのではなく、外の空気から熱を汲み上げて運ぶからです。注意すべきなのは、何で割った値かのほうです。電気を3.6MJ/kWhで数えるか、9.76MJ/kWhで数えるかで、同じ機械の数字は大きく変わります。リンナイが「ECO ONE」160Lタイプで公表している年間給湯効率148.1%にも、同社のページに算出の定義が注記されています。100%を超える数字は、まず分母に何を置いた値かを出典で確かめて読むのが安全です。
規格は厳寒期の条件として外気マイナス7℃での試験を定めており、そこで止まる前提にはなっていません。ただし能力も効率も落ち、霜取り運転の分も加わります。運転下限の外気温は機種ごとに決められているとされ、一律ではありません。
黄金比研究所の見立て
ここに黄金比は出てきません。そもそも、最適な固定比が存在しない題材です。効いているのは、人が決めた換算係数9.76MJ/kWhと、水の熱容量という動かせない物理です。
おもしろいのは、ふたつの数字が正反対を指していることです。効率で見れば、境目の2.45に対して仕様値からの計算は3.0〜4.9。ヒートポンプの勝ちです。速さで見れば9.3倍の負け。どちらか一方を選ぶ設計では、必ずどちらかを捨てることになります。
ハイブリッド給湯機の答えは、比率を選ぶのではなく、比率を可変にすることでした。ベースは遅くて安い熱源、ピークは速くて高い熱源。1 : 9.3は最適比ではなく、与えられた能力の差です。この形は給湯に限りません。電力系統のベースロードと調整電源、倉庫の定番在庫と緊急発注、人員の常勤と応援。最適な配分がひとつに決まらない場面では、固定比ではなく「切り替えの境目」を設計するほうが強い、という話でもあります。
新しいJISが測ろうとしているのは、まさにその切り替えの上手さです。カタログの一行に見える年間給湯効率は、1年ぶんの判断の積み重ねを1つの数にたたんだものだといえます。