うつ病持ち設備設計が設備について熱く語るぞ:5.お湯の作り方
どうも、沖やんです。
この章では、建物で使われるお湯の作り方を説明します。
序章はこちら
お湯の作り方
湯は水を加熱して作ります。当たり前のことです。
しかし、その加熱の方法、または熱源の種類によって給湯器は種類分けできます。
●ガス給湯器
都市ガスやプロパンガスなどの燃焼ガスを使って、バーナーで水を加熱して湯を作る給湯器です。家庭ではもっとも使われることが多く、技術革新・高効率化も進んでいます。潜熱回収型ガス給湯器は、従来型ではそのまま高温で排出していた燃焼排熱を予備加熱に利用しているため、従来型より少ないエネルギーで給湯できます。
●電気給湯器
電熱線（ヒーター）を加熱装置とし、電気エネルギーから直接熱エネルギーに変換して水を加熱する給湯器です。この方式では小型化がしやすく、事務所ビルでは小型の貯湯式電気給湯器が広く使われています。また、瞬間給湯器も製作可能ですが、瞬間給湯器は電気容量（契約電力）が大きくなってしまいます。
●ヒートポンプ給湯器
空気の熱をヒートポンプの原理によって集めて水を加熱する給湯器です（ヒートポンプの原理は2章参照）。CO2（二酸化炭素）を冷媒にしたものはエコキュートといいます。家庭用の他、大型の業務用も開発されています。瞬時給湯量は少ないので貯湯槽は必須です。
●太陽熱給湯器
太陽光の放射熱を集熱器（パネルなど）で集めて水を加熱する給湯器です。太陽熱利用効率は40～60％と、太陽光発電システムの発電効率（10～20%）より効率が高く、ランニングコストも低いので、給湯量が多い場合とても省エネで高効率なシステムです。
●灯油給湯器
灯油を使ってバーナーで水を加熱して湯を作る給湯器です。ガス給湯器と同様に技術革新・高効率化が進んでいますが、灯油タンクが必須であり、（消防法・火災予防条例により）家庭の場合200L未満までしか貯められないため、補給の手間がかかってしまうので現在ではガス給湯器の方が主流です。
また給湯方式によっても種類分けができます。
中央式／局所式
中央式給湯設備は、大型の給湯設備（熱源）を設置して、建物全体に湯を供給する方式です。給湯量の多い大型の建物（ホテル、病院など）には適していて、大量に給湯することと、すぐに湯を出すことが可能ですが、給湯配管が多くなるので設備が複雑になりがちです。
局所式給湯設備は、湯を必要とする箇所にそれぞれ給湯器を設置する方式です。小型の建物や集合住宅には適していて、給湯配管は中央式より少ないことから設備がシンプルにできます。
貯湯式／瞬間式
貯湯式は、60℃～80℃に加熱した湯を貯湯槽にためてから、供給する方式です。加熱装置が小さくできる反面、貯湯槽のスペースを確保する必要があります。
瞬間式は、給湯器で作った湯を直接供給する方式です。貯湯槽のスペースは不要ですが、加熱装置は大きいものが必要になります。
上記のことをまとめたものが下の表になります。
ガス給湯器のガスって何？
建物で使われる燃焼ガス（ガス燃料）の話もします。
現在使われている燃焼ガスは主に都市ガスとプロパンガスの2種類です。
都市化が進んだ地域では都市ガスが、それ以外の地域ではプロパンガスが使われる傾向にあります。
都市ガス
都市ガスは、メタンを主成分としたガスで、液化した状態で天然ガス（LNG）を輸入し、国内に入ってから気化させてそこに液化石油ガス（LPG）を混合して熱量を調整したものです。空気より軽い性質を持ちます。
供給方法は、製造工場から高圧または中圧で配管に送出され、整圧器（ガバナ）で順次圧力を下げてから家庭や施設に供給されます。工場など、ガスを大量に使うところでは中圧の状態で供給されることがあります。地震などの災害時には、大規模施設の緊急遮断装置や、各家庭のマイコンメーターで遮断することで、二次災害を防止するシステムがあります。
プロパンガス
液化石油ガスの通称で、LPガス、LPGとも呼ばれます。プロパン・ブタンを主成分としたガスです。常温・常圧では気体ですが、圧縮によって簡単に液体になるので、液体の状態で輸送されます。ガスは空気より重い性質を持ちます。
家庭用にはボンベ、大規模施設にはバルクタンクや大型の貯蔵タンクで保管されます。輸送はガスボンベをトラックに載せて運ぶか、ガス運搬車で運ぶかのどちらかです。
燃料の比較表を下の表に表します（参考として灯油もいれてます）。
いずれのガスも、給湯用のみならず、ガスコンロなどの調理機器や、暖房機器にも使われます。また大型の施設では冷房（吸収式冷凍機など）の熱源にも使われることもあります。
建物の規模や用途に合わせた給湯方式を計画するのも設備設計の仕事です。
※1 図説建築設備（学芸出版社）より引用
※2 建築設備パーフェクトマニュアル 集合住宅・オフィス編（エクスナレッジムック）より引用