【光熱費節約DIY】雨水タンクを太陽熱温水器にしてみた。構想編

私達は新築戸建てを注文住宅で建てましたが、当初は太陽光発電など自然エネルギーを使用して光熱費を抑えたいという構想がありました。ただ購入した土地が予定していた予算より高額の為、建物にあまり予算を割り当てることができなかったのですが、施工を依頼したアコルデさんのお蔭でローコストの中でも仕様の良い家を建てられたと思っています。

ただ、家にかける予算はかなりオーバーしてしまったので、できればランニングコストを抑えて生活できないかと模索していました。

そこで思いついたのが太陽熱温水器です。

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太陽熱温水器とは?

ソーラーパネルを使用した太陽光発電は今では一般的ですが、太陽熱温水器ってなんだろうと思う方もいらっしゃるかもしれません。早速困ったときのWikipediaさんで調べてみました。

太陽熱温水器は太陽の熱で水を温め貯湯し給湯する蓄熱式の給湯器である。
アクティブソーラーの一種で、太陽光の40~50%を熱として利用できる。
既存の再生可能エネルギー利用機器の中ではエネルギー変換効率や費用対効果が最も高く、20年程度の耐久性が確認されている。
新エネルギーに指定され、各種の補助金や融資優遇制度などの推進策が取られている。
気温や日照条件によって給湯温度は変化する。
太陽熱温水器は上記の補助金や優遇制度などを用いつつメーカー製のものを購入することもできる。
またそれ以外にも、ホームセンターなどで市販されている塩ビ管(塩化ビニール管)などを用いて、かなり安価に自作することもできる。

wikipedia(太陽熱温水器)より引用

私が子供のころは結構普及していた記憶があって、結構屋根に上記の写真のような器具が載っていた印象があります。

最近はあまり見かけなくなりましたね。。。エネルギー変換率が50%と、太陽光発電よりも30%程度高く、 費用対効果が高い再生エネルギー装置で、構造がシンプルな為に設置費用も20~30万円程度で太陽光発電より安く、耐用年数が20年以上と長いので実は結構よい設備だと思うんです。

DIYで太陽熱温水器を作成できないか模索してみた

太陽熱温水器を屋根に設置する製品は設置費用も含めて20~30万円程度。プロパンガスなどを使用されている家はかなりの対費用効果があると思います。

我が家もぜひ採用してみたい~!そう思って構想開始。

既製品もいいけど、実は太陽熱温水器をDIYで作成していらっしゃる方もいます。

自作の太陽熱温水器の作り方・運転記録の紹介。ソーラーシステムによるエコ給湯の実践。塩ビ管を黒く塗って作った温水器です。材料は全てホームセンターで購入。黒く塗った塩ビ管の中に水を蓄えておき、太陽光でお湯にします。太陽熱温水器の作り方の紹介。太陽熱温水器の作成の手順の説明。太陽熱温水器に必要な部品リストを写真で紹介。

上記のサイトはよく考えられていて非常に参考になりました!

ただ、塩ビパイプを使用した温水器は何本も屋根に設置する事で太陽光を集めやくするのですが、我が家の屋根は5寸勾配なので結構きつい。ひとりで作業するには結構リスクがある気がします。そう考えてまずは塩ビパイプ案はやめました。

次に考えたのはバルコニーにDIY太陽熱温水器を設置して水を温められないかという事。

塩ビパイプも良いのですが、もっと簡単で手っ取り早い方法はないかと構想・・・。

まずは何リットルの水が必要かというと、我が家のユニットバスのTOTOサザナは浴槽がクレイドル浴槽というタイプで、通常の量であれば188リットル必要です。

太陽光を集光するには面積が広い方がよいので、水を貯められる灯油タンクのようなもの。

灯油タンクの大きいタイプが売ってないかなと色々検索していて見つけたのが・・・。

雨水タンクです!

雨水タンクは本来は雨どいから水を取り入れ、雨水を庭の散水などに使おうとするものです。我が家は井戸水があるので雨水の利用は必要ないのですが、180リットルという大量の水を入れておける物としては雨水タンクはちょうど良さそうでした!

雨水タンクは太陽熱温水器になりえるか?

では雨水タンクは太陽熱温水器になるのかというと、実は難しいのではないかとも想定しました。タンク形状だと太陽光が当たる表面面積が小さいので、十分に温められないと思うのです。

ネットでも色々調べてみましたが、雨水タンクを太陽熱温水器として使用している例はなく、某掲示板でも雨水タンクではお湯にはならないのではないかという事でした。

でも実際に誰かやってる様子はない。。。。

誰もチャレンジしていないなら私がやろうじゃないか!(笑)

要はあれでしょ、もし設置して水が温められなかったら、ハウス栽培と一緒で雨水タンク周辺を密閉して温室を作ればお湯になるでしょ!根拠のない自信からたいして計算もせず、勢いで雨水タンクを使うことで決定!(笑)

温める水はどこから引くのか??

我が家は井戸があり、井戸水は駐車場横に立水栓を設置してあります。そこからホースで水を2階のバルコニーに引き込むことを検討しました。

井戸水を雨水タンクに入れるのは簡単で、ホースで井戸水の水栓から雨水タンクまで繋げば水はタンク内に貯まります。

流石に2階のバルコニーに水をひきいれることは家の建築当時は想定していなかったので家の中にバルコニー用の水道配管はありません。外からバルコニーの雨どい横を伝ってホースを引き入れることにします。

ブルーのホースを家の外壁に常時垂れ下がっているのは非常にカッコ悪いのと、ホースの劣化防止の観点からPF菅の中にホースをいれて引き込むことにしました。

ユニットバスへどうやって水を引き入れるか??

我が家の自作太陽熱温水器計画で一番悩んだのがこの部分。

2階のバルコニーからユニットバスへ水を引き入れる事なんです。

ユニットバスは1階なので、2階のバルコニーから普通に考えれば重力による自然落下で水を落とすことができるはずです。でも一つ問題がありまして・・・。バルコニーの壁は太陽熱温水器用の雨水タンクより高いんです!

適当なイメージ写真ですいません(汗)

こんな感じで雨水タンクをバルコニーに置いた場合、ホースが雨水タンクより高い位置を通さなければなりません。

雨水タンクの水を出すとき雨水タンクの一番低い位置に排水口をつけることになり、バルコニーの壁より約1100mmほど低い位置から一度水を高い位置を経由してユニットバスに運ばなければならないのです。

そこで考えた方法は下記でした。

  1. 電気ポンプによる配水
  2. 雨水タンクをバルコニーの壁より高い位置に設置

市販の電気ポンプは安価なものは故障率も高いようで、毎日使用する環境にはあまり適さないと感じたのと、雨水タンクをバルコニーの壁より高い位置に設置するのは150リットル以上の重いものを支えられる棚が必要となり、棚自体の重量が必要だし、高額になるのでやめました。

そんな中以前ブラタモリで横浜の水道の歴史を紹介されていたことを思い出したのです。高低差があるのに水が登っていく場所があるという説明をされていた記憶があったのでした。

下記のブログさんにブラタモリで紹介された内容が掲載されていました。

  毎週土曜日のNHKテレビ番組、ブラタモリを楽しみに見ています。 先週の五月十四日は、自分の住まいする横浜が取り上げられました。   人口が三百七十万人の巨大都市ですから、市域もかなり広範囲です。 自分なんか、鎌倉市の方が近いくらいですが、それでも市民には違い...

サイフォンの原理とは?

ブラタモリで紹介されていたのは逆サイフォンの原理だと思いますが、今回該当すると思われるのが「サイフォンの原理」となります。

サイフォンの原理とは液体を高い位置にある出発地点と低い位置にある目的地点を管でつないで流す際、管内が液体で満たされていれば、管の途中に出発地点より高い地点があってもポンプでくみ上げることなく流れ続けることを指します。

サイフォンの原理

逆サイフォンの原理

農林水産省のサイトより抜粋

菅内に空気が入り込んでなければ、サイフォンの原理で水をユニットバスに落とし込めるのではないかと考えました。

配管計画はこんな感じ

井戸水の立水栓からユニットバス、雨水タンクまでの配水経路をイメージした図が下記になります。

井戸水からユニットバスまでホースで配管し、ユニットバス前で三又に分岐するジョイントを挟みます。

このジョイントは逆流防止弁は付いてなく無く、ツマミで回せる弁によって水を止める機能があります。井戸水から2方向へ分岐させ、一つはユニットバスへ。もう一つは2階のバルコニーにある雨水タンクへ。

分岐パーツは上記の物を使います。

雨水タンクへ配水したいときはユニットバス側の弁を閉じます。

雨水タンクからユニットバスへ配水したいときはユニットバス、雨水タンク両方の弁を開けて、井戸水の立水栓の蛇口を閉めておけば、サイフォンの原理で雨水タンクからユニットバスへ水が流れるはずです。

以上が太陽熱温水器の作製計画でした!次回は実際に設置する様子を紹介しますね!

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