韓国の産業用ヒートポンプ、試験基準の想定を超える規模に

600 RT案に対し、すでに1,000 RT機が市場で稼働

韓国が提案している水熱源ヒートポンプの国家規格は、暖房・冷房の定格能力が最大2,110キロワット、約600冷凍トン（RT）の機器を対象とする。しかし、韓国総合貿易センターにはすでに1,000 RT級のシステムが設置されており、この規模の水熱源ヒートポンプとして国内初とされる。1,000 RT以上の機器は、製紙業などの産業にも導入され始めている。

韓国技術標準院の提案では、既存の約150 RTという対象範囲が4倍に拡大される。それでも、現在設置されている機器の能力には届かない。1,000 RT機は提案の上限である600 RTを約67%上回り、規格の対象範囲と実際の購入判断との間には大きな隔たりが残る。

政府はK-GXグリーン転換政策の下、産業用熱や大型建築物向けに、よりクリーンな熱源としてヒートポンプの普及を進めている。そのなかで、この食い違いは重要な問題だ。購入者は、機器や電力インフラ、工事に投資する前に、効率や電力消費を比較できる根拠を必要としている。大型機器に共通の試験枠組みがなければ、こうした判断を検証することは難しくなる。

この問題には経緯がある。2020年10月に始まった研究事業は、技術基準と認証制度とともに、500 RTの水熱源ヒートポンプを開発することを目指していた。2022年9月に公表された同事業の説明では、約150 RTに相当する530キロワットを超える機器の性能試験基準がないことが、大型認証機器の利用を妨げる要因として挙げられていた。

新たな提案は、その境界を大きく引き上げるものだ。中心的な論点は、以前の研究が想定した規模をすでに市場が超えているなかで、600 RTの上限が実情に対応できるかどうかにある。

能力の数値が実際に示すもの

冷凍トンは熱能力を表す単位であり、機器の重量を示すものではない。提案規格で使われている2,110キロワット、約600 RTという数値は、機器が供給できる暖房・冷房能力を表している。機器が2,110キロワットの電力を消費するという意味ではない。

この区別は産業分野の購入者にとって欠かせない。ヒートポンプは、電気抵抗で直接熱を生み出すのではなく、電力を使って熱を移動させる。必要な電力量は効率や運転条件によって異なり、水源の温度や建物・産業プロセスが必要とする温度などが影響する。

そのため、定格熱能力が同じ機器でも、必要な電力量は異なる可能性がある。公平に比較するには、同等の試験条件と、測定対象に含まれる機器の明確な定義が必要だ。能力の定格値だけでは、施設に必要な電力供給量は分からない。

提案規格の対象は、水源と建物・プロセスに熱を供給する水回路との間で熱交換を行うシステムだ。この規格だけでは、大型空気熱源ヒートポンプについて指摘されている別の規格上の課題は解決しない。空気から熱を取り込む機器には、それぞれの運転条件に適した試験が必要となる。

認証制度の空白が生じた経緯

2022年当時、水熱源ヒートポンプには専用の認証基準がなかった。その代わり、設置基準には地中と熱交換する地中熱ヒートポンプ向けの規格が使われていた。該当する規格はKS B 8292、KS B 8293、KS B 8294だった。

規格の対象範囲は機器の種類によって異なっていた。KS B 8292は、最大530キロワットまでの水回路間で熱を移動させるシステムを対象としていた。KS B 8293は水と空気の間で熱を移動させる最大175キロワットのシステム、KS B 8294は同じく上限175キロワットの複数ユニット式水・空気システムを対象としていた。

こうした違いがあるため、すべてのヒートポンプに共通する上限が150 RTだと単純に解釈することはできない。約150 RTという境界は、大型水熱源ヒートポンプの研究事業で扱われた水回路機器に関係する。他の区分では、上限はさらに低かった。

報告された基準の欠如によって、2022年に説明された枠組みでは、大型機器の認証を実質的に受けられない状態になっていた。これは、より大型の機器を製造・設置できないという意味ではない。その後に1,000 RT機が設置されたことは、技術的な導入と、共通の国内認証制度による対象範囲との違いを示している。

500 RTを想定した研究事業

先行する開発事業は韓国水資源公社が主導し、産業通商資源部と韓国エネルギー技術評価院が支援した。韓国エネルギー研究院や韓国冷凍空調評価センターを含む11機関が参加した。

事業期間は2020年10月から2023年12月までの39カ月間とされていた。河川水との熱交換技術、環境負荷の低い冷媒を使う大型ヒートポンプ、蓄熱と暖冷房を組み合わせたシステム、大型機器向けの技術基準・認証制度などが目標に含まれていた。

目標とされた500 RT機は、水熱源暖冷房の普及初期における需要予測を反映したものだった。600 RT案への最近の批判は、4年前に実施された研究を前提としている一方、顧客は今や当初の開発目標の2倍に当たる規模の機器を導入している、という点にある。

一連の経緯から、政策と機器市場がどう変化してきたかが分かる。

• 2019年10月：新・再生可能エネルギーの開発・利用・普及促進法施行令の改正により、河川水熱が再生可能エネルギーの枠組みに加わった。
• 2020年10月：500 RTヒートポンプの開発と認証基準の策定を含む39カ月の研究事業が始まった。
• 2022年4月：環境部と韓国水資源公社が、8機関・9棟の建物を対象とする実証協定を締結した。
• 2022年9月19日：研究事業は継続中とされ、約150 RTを超える機器の試験基準が課題として指摘された。
• 2023年12月：研究事業の予定終了時期。
• 最近の規格をめぐる議論：すでに1,000 RT級の機器が稼働しているとして、約600 RTの上限案に異論が出ている。

韓国総合貿易センターの設備は、最新の報道が公表される前年に設置されたとされるが、その報道の掲載日は明らかでない。この説明だけでは設置年を特定できない。また、研究事業の予定終了時期だけでは、認証目標がいつ達成され、採用されたかは分からない。

購入者が大型機器を選ぶ理由

大型ヒートポンプが選ばれる理由は、定格能力だけではない。機器の台数を減らせば、機械室に必要なスペースが抑えられ、水道管やバルブ、個別に保守が必要なユニットの数も減らせる。設備スペースが他の用途と競合する大型建築物では、こうした点が重要になる。

2022年の開発事業では、多くの実証施設で530キロワットを超える暖房・冷房能力が必要になると見込まれていた。その需要を多数の小型機器でまかなうと、設置スペースが増え、保守も複雑になると考えられていた。

大型機器は構造も異なる。小型ヒートポンプでは、一般に往復動圧縮機やスクロール圧縮機が使われる。能力が上がるにつれ、メーカーはスクリュー圧縮機や、急速回転する羽根車で冷媒を圧縮する遠心圧縮機を採用する場合がある。

研究報告で紹介された大型水熱源システムは、温水と冷水を作るために別々の熱交換器を使う。暖房・冷房を切り替える際に冷媒の流れを反転させるのではなく、バルブで適切な水回路を選択する。これにより、それぞれの熱交換器を用途に合わせて設計できる。

用途には、建物の暖冷房、データセンターの冷却、冷蔵倉庫、温室暖房、給湯、蒸気製造などがある。これらは大型ヒートポンプの用途例であり、韓国であらゆる用途に1,000 RT機がすでに導入されていることを示すものではない。必要な温度が用途ごとに異なることは、大型機器が顧客ごとのニーズに合わせて設計・製造されることが多い理由でもある。

電力計画には信頼できる性能データが欠かせない

規格の空白がもたらす最も差し迫った影響は、調達の不確実性だ。購入者は、各社の機器が同じ暖房・冷房能力を発揮しながら、同程度の電力を消費するのかを知る必要がある。試験条件が統一されていなければ、製品仕様の差には、機器の性能差だけでなく測定上の前提の違いも反映される可能性がある。

不確実性は施設の電力インフラにも及ぶ。大型設備では、追加の電力設備が必要となることがあり、系統から電力を受けるインフラの見直しも求められる。電力需要の見積もりは、設備増強の規模と導入予算を左右する。

熱能力は、こうした評価の代わりにはならない。1,000 RT機を選ぶ工場には、プロセスが必要とする温度や負荷の条件で、どれだけ電力を消費するかという情報が必要だ。広範な配管網を通じて水を送る必要がある場合、ヒートポンプ自体の効率だけでは全体像を把握できない。

業界関係者は、公共調達や実証事業、より大型の民間設備導入を支えるため、規格を迅速に見直すよう求めている。設備需要と並行して共通の検証方法を整備し、購入者が高額な現地工事に着手する前に製品を比較できるようにすべきだという主張だ。

報告された規格上の空白は、既存の大型機器の性能が低いことを示すものではない。標準化された比較の根拠が欠けていることを指摘している。国内導入やグリーン産業の輸出が遅れる可能性があるとの懸念は、想定される影響についての指摘であり、遅延や販売損失を数値で示した証拠ではない。

実証事業が示す可能性と限界

2022年4月の実証協定には、サムスン・メディカルセンター、WTCソウル、未来アセット・グローバル・インベストメンツ、尚州市、NCソフト、韓国電力取引所、忠清北道、慶尚南道教育庁の8機関が参加した。対象は9棟だった。

参加機関への支援は、水源水の配管、熱交換器、内部配管、ヒートポンプなど、水熱源設備の費用の50%を対象としていた。これは重要な点だ。機器は稼働に必要な設備の一部にすぎない。適切な水源を確保できるか、その水を建物まで運ぶ費用はいくらかといった条件が、事業全体を左右し得る。

9棟では、暖冷房に使う年間電力消費量が101.9ギガワット時から65.4ギガワット時に減ると予測された。差は36.5ギガワット時で、元の消費量の約35.8%に当たる。年間の温室効果ガス削減量は1万9,000トンと見込まれていた。

これらの数値はシステム導入に伴う予測であり、運用を終えた施設で確認された実績ではない。実証事業の動機となった期待効果を示しているが、すべての産業施設で同じ削減が得られることや、現在の1,000 RT機の性能を証明するものではない。

立地も採算性に影響する。2020年、上級研究員の趙恒文氏がソウルでの水熱源エネルギー拡大について行った研究では、水源と熱需要家の近さが重要な条件として挙げられた。距離が長くなるほど、水の輸送や配管敷設の費用が増え、もともと有望な事業でも採算性が損なわれる可能性がある。

規格だけでは解決できない課題

水熱源ヒートポンプは、水の比較的安定した温度を暖冷房に利用する。冬には水源から熱を取り出し、夏には建物の熱を水源へ移すことができる。一方、研究事業では、冬の河川水温の低下、設備への異物混入、配管内の圧力衝撃、放流水による環境影響など、対応が必要な技術課題も指摘された。

圧縮機の設計や冷媒の選択も性能に影響する。同事業では、精密な試験装置、高速回転する圧縮機向けの信頼性の高い軸受け、圧縮機の運転を乱す不安定な状態であるサージを防ぐ制御の必要性が挙げられていた。規格の能力範囲を広げるには、数値上の上限を改めるだけでなく、それに適した試験能力も必要となる。

設置の採算性には、別途、政策上の判断が関わる。2022年当時、水熱源エネルギーは再生可能エネルギー証書（REC）の適用上の加重措置の対象外と説明されていた。初期設置費用への支援、融資支援、エネルギー料金の見直しも課題として挙げられていた。これらの説明が示すのは当時の懸念であり、現在までに解決されたかどうかではない。

既存の暖房設備が必要とする温度が、提案されているヒートポンプの供給温度と合わない場合もある。水温や流量、環境条件も施設ごとに評価しなければならない。認証によって機器の性能を比較しやすくすることはできるが、特定の建物や工場に適していると保証することはできない。

未解決の差し迫った課題は、提案されている600 RTの境界を超える機器、とりわけ1,000 RT以上の機器を、韓国がどのように試験・認証するかだ。対象範囲を拡大する確定した日程は示されておらず、次回協議の期限や採用時期も明らかでない。政府の普及目標を、顧客がすでに購入している機器を対象とする検証制度につなげられるかが実務上の課題となる。

要点

• 提案されている水熱源ヒートポンプ規格は、暖房・冷房の定格能力が最大2,110キロワット、約600 RTの機器を対象とする。
• 韓国総合貿易センターには1,000 RT級のシステムが設置され、同規模の機器は製紙業にも導入され始めている。
• 提案される能力上限は、既存の約150 RTの境界の4倍だが、現在の大型設備には届かない。
• 2020年10月から2023年12月までを予定していた研究事業は、500 RT機と認証枠組みの開発を目標としていた。
• 共通基準がないことで、効率比較や調達、電力インフラの計画が難しくなっている。
• 実証対象の9棟では、年間36.5ギガワット時の電力削減が見込まれていた。これは運用実績として確認された数値ではない。
• 提案される600 RTの上限を超える機器を対象とした国内規格について、確定した日程は示されていない。