保冷ボックスの冷却能力が仕様の消費電力相当の４５Ｗｈと思って今回の計画を進めてきたが、８／２になって冷却能力はその内の２０％程度、つまり９Ｗｈ程度しかないことがわかった。これは５００ｍｌのペットボトルの氷での氷解熱による冷却での２０数％でしかない。

　

　大幅に冷却能力が不足していたことが分かった。

　

　幸いにも本システムで改造した保冷ボックスには５００ｍｌペットボトルを４本入れることができるので、その氷を利用して冷房を続行することができている。

　

　５００ｍｌのペットボトル４本の氷を６時間持たせる状態だと冷却能力は２７Ｗｈであり、保冷ボックの９Ｗｈと合わせて、３６Ｗｈとなる。これで外気（廊下の温度）３４℃までならアパートを２８℃以下にできるので、 もし保冷ボックスの冷却能力が４５Ｗｈであったのなら、本システムのクーラーで３５〜６℃くらいまでは対応できたのではと思う。特別暑い数日にだけ氷を追加するということで済んだかもしれない。

　

　安全サイドを見込めば、６０〜７０Ｗｈくらいの冷却能力があれば足りたように思う。しかしそれをペルチェ素子での冷却で行うなら、消費電力が３００〜３５０Ｗｈくらいのものになる。 その内、発熱量は２４０〜２８０Ｗｈにもなるので、かなりの放熱対策が必要になり、廊下あるいは室内での使用は難しい。

　

　結論を書けば、ペルチェ素子利用でのねずみアパートの冷房は、難しい。

　

　このような悪条件の下であるが、今後もよりよい断熱の方法を探ってみることにする。

（2012.08.07）

　

ペルチェ素子の熱効率

WikiPediaによれば、ペルチェ素子を使った冷蔵庫のエネルギー効率は数パーセントにとどまる、とのこと。

　

ＣＰＵクーラーでの説明によれば、使用状態で３０〜５０％。（３６〜４８Ｗのもの）。

　

ネット検索によれば、ペルチェ素子のメーカーＨＰによれば、冷却で２０％、発熱で８０％を消費するらしいとのこと。１００Ｗｈ消費する場合の、冷却能力は２０Ｗｈ。

　

保冷ボックスの冷却能力をｃａｌに換算すると

熱量と電力との換算式は

８６０kcal＝１kWh

であるので、直流時での使用電力４５Whは

４５Ｗｈ＝３８．７kcal

となる。

　

しかし、これは効率を入れていないので、効率が２０％であれば、冷却能力は

４５×０．２＝９Ｗｈ

３８．７×０．２＝７．７Ｋｃａｌ

しかないことになる。

　

これは衝撃の事実。保冷ボックス利用のアパートクーラーは、絶対的に冷却能力が不足していることになる。

　

空気の比熱は０．２４[kcal/kg ℃]で、比重は１．２[kg/m3]。

保冷ボックスの能力は４５Wh。

０．８６kcal/h＝１W。

温度差５度の場合、

　

０．２４×１．２×Ｖ×５×０．８６＝４５Wh

Ｖ＝３６．３m3/h＝０．６１m3/min≒１０Ｌ/sec

　

熱効率が１００％なら、毎秒１０リットルの空気を５度冷やすことができる計算。

（2012.08.02追加）

効率が２０％の場合、９Ｗｈしか冷却能力がないので、

Ｖ＝２Ｌ／ｓｅｃ

となる。

　

(2012.08.14 追加)

今回の場合、氷なしの状態で、循環戻りと送りの温度差が約５度である。

０．２４×１．２×Ｖ×５×０．８６＝９

Ｖ＝７．３m3/h＝２Ｌ/min

毎秒約２リットルの空気の循環となる。

　

ＵＳＢ角型ファンの手前、保冷ボックス内仕切り、あるいはダクト部などで順路を絞り、風量をかなり落として運転している。

　

今回のケースでは、断熱材を通して外部に放熱される冷気

厚さ２ｃｍの発泡スチロール板で囲んだ箱の表面積が３�uとすると、

発泡スチロールの熱伝導率は０．０４Wｈ/m2・Kなので、内外の温度差を５度とすると、

　

（０．０４÷０．０２）×３×５＝３０Wｈ

　

１時間あたり３０Whになる。

　

２ｃｍの断熱板を２重にすると、半分の１５Ｗｈになる。

　

（2012.08.02追加）

効率が２０％の場合、冷却能力は９Ｗｈとなり、厚さ２ｃｍの発泡スチロール板で囲んだだけでは、外部からの熱の流入の方が多くなることになる。

　

逆計算で、熱の出入りがゼロとなるときの温度差を求めると、

（０．０４÷０．０２）×３×Ｔ＝９

Ｔ＝９÷３÷２＝１．５度

となる。

　

今回の冷房システムは構造が複雑なので、場所場所で異なると思うが、全体としては外気より１．５度マイナスにしかできないということになる。

　

　

１ｇの氷が水になる時の氷解熱は８０cal/g。

　

水が氷になるとき、約１１％体積が膨張する。従って、５００ｍｌのペットボトルには８５％くらいに水を少なくしておくのが爆発の危険がなく安全。

　

５００×０．８５×８０＝３４Ｋｃａｌ＝３９．５Ｗｈ≒４０Ｗｈ

　

（2012.08.03 追加）

ペットボトルの氷４本を保冷庫に入れ、送風を逆循環して氷の持ちをよくしたばあい、およそ６時間持つ。時間当たり

４０×４÷６＝２７Ｗｈ

の冷却能力を持つ。これは保冷ボックスの３倍。

　

　

人の冷房設備で人体が発生する熱量は１３２Wｈ／人くらいらしい。

ごく大雑把にジャンガリアンの体重が人の千分の１であるとすると、０．１３２Wｈ。

　

体温が人より高く３９℃なので、多めにその倍で見積もると０．２６３Wｈ。

６匹で１時間に１．５８Wh。

　

　

アルミの熱伝導率は２３７Ｗ／ｍ・Ｋ。

　

厚さ１ｍｍ、幅１０ｃｍのアルミ板を地下型巣箱に敷き、同じ厚さ・幅で巣箱外に延長して放熱する場合に、伝熱長さを１０ｃｍとする。

　

ジャンガリアンの体温は３９℃で、アパートは２８℃に保たれているとすると温度差は１１度。

　

（２３７÷０．１）×（０．１×０．００１）×１１＝２．６０７Ｗｈ

　

ジャンガリアンの発熱量を０．２６３Ｗｈくらいだとすると、体を冷やす能力はあることになる。

　

　

ホームセンターでは加工しやすい、０．１ｍｍのアルミ板が置いてある。これだと、ほぼジャンガリアンの発熱量に見合うが、余裕を見て、２重か３重に重ねたものにすれば、冷やせる。

１２ｃｍの角型ＵＳＢファンを使っているが、類似品から風量は３０ＣＦＭくらいと推定。

１CFM＝０．０９m3/min

３０CFM×０．０９＝２．７m3/min＝４５リットル/sec