HVAC システムを理解するための完全ガイド
じめじめする夏も、凍てつくような寒い冬も、HVAC システムに頼って、一年中快適な環境を提供しています。ただし、これは、HVAC システムも年間を通じて多くのエネルギーを消費することを意味します。米国の家庭のエネルギー消費量は、冷暖房のみで約 55% です!
空調ユニットの運用には多額の費用がかかるため、HVAC システムがどのように機能し、どのように季節ごとに最大限に活用できるかを理解することが非常に重要です。
HVAC ユニットのどこかで問題を解決しようとしている住宅所有者であろうと、基本を学んでいる新しい技術者であろうと、システムを理解することは非常に有益です。
このガイドでは、次のような HVAC システムについて詳しく説明します。
- HVAC システムとは
- 必須の HVAC コンポーネント
- HVAC システムの仕組み
- HVAC システムの種類
- HVAC とエアコンの違い
- HVAC システムの費用
- スマート HVAC ユニットとは
- 既存の HVAC をスマートにする方法
- スマート HVAC ユニットの利点
- HVAC システムの寿命
- HVAC ユニットのメンテナンスのヒント
HVAC システムとは
この用語は一般的に使用されているため、エアコンについては聞いたことがあるかもしれませんが、HVAC の頭字語にはなじみがないかもしれません。
HVAC は、暖房、換気、および空調を表す広義の用語です。夏はエアコンで涼しくリラックスできますが、冬はかまどやヒートポンプを頼りに快適に過ごすことができます。
必須の HVAC コンポーネント
HVAC システムは、連携して動作する多くの部品の組み合わせです。ユニットをスムーズに実行し続けるには、さまざまなコンポーネントの目的と機能を理解することが役立ちます。
それでは、HVAC システムの基本的なコンポーネントのいくつかを見ていきましょう:
1.冷媒
AC 冷媒がなければ空調はありえません。
これは作動流体であり、おそらく HVAC ユニットの最も重要なコンポーネントです。冷媒は熱を吸収し、家に冷たい空気を提供します。冬に逆運転すると、外気の熱を吸収して室内に排出します。それが熱を運びます。
最新のモデルでは、使用される冷媒は R410A です。ただし、R134 ハイドロフルオロカーボン (HFC) も広く使用されており、現在は禁止されています。以前は、R-22 と R-12 が使用されていましたが、これらが温室効果に寄与しているとの懸念から、段階的に廃止されました。新しいモデルには塩素が含まれておらず、環境に対して安全であると考えられています.
2.蒸発器コイル
これらのコイルは、室内ユニット/エバポレーター内にあります。冷媒はコイルを通って流れ、その上を通過する室内空気から熱を吸収します。熱が取り除かれると、冷たい空気が家の中に循環します。
3.コンプレッサー
HVAC の室外機の一部であり、冷媒を圧縮して気体から液体の状態に変換します。このステップでは、凝縮器で吸収する熱を排出するための冷媒を準備します。
4.コンデンサー
室外機なので、冷房時に吸収した熱を外に逃がす役割があります。冷媒が凝縮器に入ると、ここのコイルが冷媒から外気への熱エネルギーの伝達を促進します。
5.ダクト
空気の輸送に使用される一連のダクトを指します。 HVAC システムから家中のすべての部屋に空気を送ります。
適切にメンテナンスされ、適切に断熱されたダクトは、効率的なシステムに不可欠です。
6.ベント
空気がダクトを通って移動すると、通気口から家の中に入ります。床、壁、または天井の長方形のカバーです。
7.ブロワーモーター
送風機モーターは、空気がサーモスタットによって指示された温度に達すると作動します。それはあなたの家全体に届けられるように空気を送り込みます。
エアコン コンポーネントの詳細については、この記事をご覧ください。
HVAC システムはどのように機能しますか?
HVAC システムは、原則として、冷媒を使用して家の一部から外気へ熱を移動させます。これは夏の場合です。冬の場合、このプロセスが逆になり、熱が外部から取り出され、室内に伝達されて暖房が提供されます。
冷媒は、まず室外機の圧縮機セクションで圧縮されます。現在は液状になっています。この過程で、冷媒も温まり、冷却する必要があります。これは、HVAC システムの凝縮器または屋外セクションで行われます。ファンは、冷媒を運ぶコンデンサー コイルを吹き飛ばし、冷却します。プロセスの次のステップは、この冷媒を膨張弁に通すことです。これにより、液体の冷媒が急速に膨張し、冷たいガスに変わります。一連のコイルを通って、ガスは蒸発器を通過し、室内の空気から熱を吸収します。ファンが部屋の空気をこれらのコイルに吹き付けて冷却します。
熱を吸収して高温になった冷媒は、再びコンプレッサーを通過し、このサイクルが繰り返されます。
HVAC システムの種類
HVAC システムにはさまざまな種類があり、それぞれに長所と短所があります。小さなアパートに住んでいる場合はダクトレスミニスプリットを使用するか、新しい家を建てて環境に優しいオプションを探している場合は地熱ユニットを使用することを選択できます.
さまざまなオプションを詳しく見てみましょう:
1.冷房と暖房の分割システム – セントラル
室内機と室外機が別々のスプリット方式が最も一般的なエアコンです。エネルギー効率が高く、SEER 評価が高いため、広く使用されています。
その名の通り、暖房と冷房の両方の機能を備えています。スプリット方式の室外機は凝縮器と圧縮機で構成されています。室内ユニットまたは蒸発器は屋内に配置され、通常はクローゼットまたは地下室に隠されています。 2つのユニットは銅管で接続されています。送風機は暖かい空気を蒸発器に送り、そこで蒸発器コイルが熱を吸収し、ダクトが冷たい空気を家に運びます。
分割システムを設置する場合は、ご自宅の既存のダクトをほとんどまたはまったく変更せずに簡単に設置できます。自宅にダクトがない場合、設置プロセスに費用がかかります。
2.ハイブリッド スプリット システム
名前が示すように、これらのシステムは、要件に応じて電気とガスの電力を切り替えます。スプリット システムと同様に動作しますが、ハイブリッド機能により消費電力が少なくなります。
加熱が必要になると、炉が作動し、天然ガスや石油などの別の燃料源を使用して熱を発生させます。これにより空気が加熱され、送風ファンによってダクトのシステムに送られます。
冷房が必要になると、空調システムの電源がオンになり、家のさまざまな部分に冷気が供給されます。さらに、ハイブリッド分割システムは、エネルギー使用量を最小限に抑えることで、長期的に電気料金を節約できます。
3.ダクトレス ミニスプリット
ダクトレスミニスプリットは、設置が簡単なため、急速に人気が高まっています。家を冷やしたり暖めたりするためにダクトを必要としません。さらに、ダクトがないため、ダクト関連のエネルギー損失の可能性がなくなります。最新モデルは冷暖房一体型。それらは非常に効率的なシステムであり、小さな領域に最適です.
ダクトレスミニスプリットは、通常は壁に取り付けるタイプの室内機と、屋外の床置きまたは壁付けタイプの室外機で構成されています。両方のユニットは小さなパイプで接続されています。室内ユニットは、セントラル AC システムの蒸発器ユニットと同様に機能します。部屋の熱を奪い、室外機のコンプレッサーに伝えます。このプロセスは、冬には家を暖めるために逆になります。
市場には、壁掛けミニスプリット、床置きミニスプリット、マルチゾーンミニスプリット、天井カセットミニスプリット、隠しダクトミニスプリットなど、さまざまなタイプのミニスプリットがあります。
4.パッケージ化された HVAC システム
これらのシステムでは、凝縮器、圧縮機、蒸発器のすべてのコンポーネントが 1 つのユニットにパッケージ化されています。それらは通常、屋外の壁のそばか屋根裏部屋に保管されています。
パッケージ化されたシステムには、冷気/熱気を家に送り込み、未処理の空気をユニットに引き込む送風機が含まれています。ダクトは、エア ハンドリング ユニットから家の中に空気を循環させるために使用されます。また、空気を元に戻すこともできます。
他のエアコンよりエネルギー効率は劣りますが、スペースの少ない家庭に適しています。
5.地熱空調
米国の住宅所有者は、化石燃料を使用せず、従来の HVAC システムよりもエネルギー効率が高いため、環境に優しいという理由で地熱システムを好みます。また、特に夏のピーク時に電力網の負荷を軽減するのにも役立ちます。
地熱暖房および冷房システムは、地面と熱を交換することによって暖房と冷房を提供します。夏は家から地面へ、冬は家から地面へと熱を伝えます。それは、冷却用の冷媒で満たされた地下に敷設された長いパイプを使用して行うことができます。さらに、ループは家庭のヒート ポンプに接続されており、暖房とエアコンの両方の役割を果たします。
HVAC とエアコンの違い
HVAC システムは、ご家庭の暖房/冷房の要件を満たすように設計されています。さらに、室内の空気の質を維持するための換気も提供します。 HVAC システムの暖房の側面は、炉などの専用の暖房ユニットによって提供されます。 HVAC システムは、家の中の新鮮な空気を保ち、汚染物質、ほこり、アレルゲンを取り除くように設計されています。
一方、ACは主に、冷却または加熱の機能のみを提供でき、換気の機能を提供できないシステムを指します。一般的に、エアコンは冷房機能のみに使用されますが、そうではありません。逆に操作すると、部屋を暖房することもできます。空調システムには、関連する炉や換気システムはありません。
すべての HVAC システムが空調機能を提供しますが、すべてのエアコンが専用の暖房および換気機能を提供するわけではありません。
新しい HVAC システムの価格は?
HVAC システムのコストは、ユニットのタイプ、ユニットのサイズ、維持費、および設置コストによって異なり、ダクトを設置する場合は増加する可能性があります。さらに、エネルギー効率が高く、冷却能力が高い HVAC ユニットは、より多くの費用がかかります。
セントラル エアコンの場合、3,811 ドルから 7,476 ドルの費用がかかります。ダクトレスミニスプリットの費用は約 2,000 ドルから 14,500 ドルで、設置費を含めて平均約 3,500 ドルです。窓用エアコンの価格は、取り付け費用を含めて 150 ～ 1,000 ドルです。さらに、ポータブル エアコンの価格は 250 ～ 700 ドルです。
HVAC ユニットの購入には費用がかかるため、決定を下す前に十分な調査を行ってください。
スマート HVAC ユニットとは
スマート HVAC ユニットは、他のスマート デバイスと同様に、インターネットに接続することができます。これにより、従来のリモコンにはないさまざまなコントロールとエアコンへのリモート アクセスが可能になります。
スマートフォンをスマート HVAC ユニットに接続することで、いつでもどこでもスマートフォンを使用してエアコンを使用できます。スマート HVAC を Google Home や Amazon Alexa などのスマート ホーム システムに接続することもでき、空調ユニットはすべてのスマート デバイスと連携して動作します。
ただし、スマートエアコンは非常に高価です。価格は $300 ～ $3,000 またはそれ以上です。これがあなたに最適なスマートエアコンのリストです。
さらに、これがあなたの手の届かないところにあると思われる場合は、良いニュースをお届けします。従来の空調ユニットをスマートにすることができます。どのように？調べてみましょう!
HVAC をスマートにするにはどうすればよいですか?
HVAC システムの自動化と柔軟性の向上が必要な場合は、ユニットをスマートにすることを検討してください。
ダクトレス ミニスプリット、ポータブル、またはウィンドウ エアコンの場合は、スマート AC コントローラーを選択できます。ダクト システムの場合は、スマート サーモスタットに投資できます。従来の HVAC ユニットをこれらのスマート デバイスとペアリングすることで、スマート AC が提供するすべての制御が可能になります。
これらのデバイスは、温度と湿度の制御だけに限定されません。より多くのことができるようになります!
エアコンの使用状況を監視したり、天気予報に従って毎週のスケジュールを設定したり、スマート ホーム システムとリンクしたりできます。さらに、スマートフォンだけで世界中のどこからでもエアコンの設定を変更できます。
これらのスマート デバイスを使用すると、必要に応じて HVAC システムを冷却/加熱し、エネルギーの浪費を最小限に抑えます。この機能は、時間の経過とともに電気料金を削減するのに役立ちます。
スマート HVAC ユニットの利点
ただし、エアコンのリモコンで十分な設定オプションがあり、スマート HVAC ユニットが提供するその他の利点があると思われる場合は、それらのいくつかを簡単に見てみましょう.
- 世界中のどこからでもエアコンを操作できます。仕事に出かける前に電源を切るのを忘れていませんか？食料品に出かけ、家でペットを飼っていますか?あなたが留守の間、あなたの子供たちは家で寝ていますか？または休暇に行ったが、パイプの凍結が心配ですか?アプリから AC ユニットにアクセスできるため、これらの問題はすべて解決できます。
- 温度を 1 つの設定値に保つのではなく、スマート コントローラーを使用してゾーンを作成し、個々のニーズに応じてさまざまな部屋の温度を制御できます。
- 夏が到来し、気温が日に日に上昇する中、冷房費の予算を確保していますか?スマート HVAC ユニットを使用すると、十分な量のエネルギーを節約できます。また、スマート コントローラーがあれば、最大 25% のエネルギーを節約できます。
- 空調ユニットの効率は、マニホールドによって向上します。到着前と出発後に自動的にオン/オフします。高温多湿の環境に戻る必要はありません。お好みのスティングで常に維持されます。
- スマート空調ユニットは、1 日を通してインテリジェントに稼働することで二酸化炭素排出量の削減にも役立ちます
さらに、この記事を読んで、スマート HVAC ユニットの利点と機能について詳しく学んでください。
HVAC システムの寿命は?
HVAC システムの寿命は通常 10 ～ 15 年ですが、システムの種類や、メンテナンス、サイズ、使用状況、気候などの要因によって大きく異なります。
ただし、メンテナンスを怠ると、消耗が著しく加速し、ユニットの寿命が劇的に短くなる可能性があります。大きすぎると、システムの回転が速すぎて、モーターの故障につながる可能性があります。同様に、サイズが小さすぎると、ユニットの動作が難しくなり、寿命が短くなる可能性があります。さらに、沿岸地域に設置された HVAC ユニットは、定期的に塩分にさらされると腐食が進むため、寿命が短くなる傾向があります。
定期的な調整、きれいなエア フィルターの使用、エアコンの負荷の軽減により、ユニットの寿命を延ばすことができます。
HVAC ユニットのメンテナンスのヒント
システムの寿命を延ばしながら、最適なパフォーマンスを維持するために採用できる特定の HVAC メンテナンスのヒントがあります。続きを読んで見つけてください!
- エア フィルターの清潔さを第一に考えてください。さらに、HVAC ユニットのエア フィルターを毎月掃除し、システムがより長期間稼働する夏と冬に定期的にチェックする必要があります。エアフィルターが汚れていると、ユニットの効率が低下し、エネルギーが浪費され、請求額が高くなります。
- 汚れの粒子、葉、小枝が室外機を窒息させ、正常に機能しなくなる可能性があります。ユニットの周りに溜まった破片を必ず掃除してください。
- サーモスタットを毎週チェックする習慣をつけましょう。最適な機能を実現し、エネルギーの浪費を最小限に抑えるために、正しく調整する必要があります。
- 凝縮水排出ラインは、湿気の蓄積が原因で時間の経過とともに詰まる可能性があり、システムが家から湿気を十分に除去できなくなります。そのため、凝縮線をきれいに保つようにしてください。
- HVAC システムの定期的な調整をスケジュールすることは非常に重要です。典型的な HVAC メンテナンス サービスには、コイルの徹底的な洗浄と可動コンポーネントへの注油が含まれます。これは、摩耗を減らすのに役立ちます。検査中、技術者は他の部品がどのように機能しているかを確認し、必要に応じて調整します。
HVAC システム、そのさまざまなコンポーネント、およびタイプについてすべて理解したので、システムを維持するための準備が整います。 HVAC 関連の問題が発生したときに原因を特定し、新しいユニットに投資する時期が来たら、情報に基づいた決定を下します。