―― 実 施 例 ―― 大型ショッピングセンター「ゆめタウン呉」 における氷蓄熱式空調熱源設備 ñエネルギア・ソリューション・アンド・サービス 地域エネルギー事業部 山 崎 孝 公 プロジェクト第２本部 伊 藤 寛 三菱化学エンジニアリングñ 中国支店 石 田 和 雄 東洋熱工業ñ ■キーワード／大規模ショッピングセンター・氷蓄熱 １．はじめに 平成16年９月にオープンしたゆめタウン呉 は，これまで工場地域であったJR呉駅南口の 再開発事業のひとつとして，ñイズミが建設し た，呉市周辺では最大規模のショッピングセン ターである。 本施設の空調に必要な冷熱は，ñイズミから の蓄熱受託事業として，ñエネルギア・ソリュ ーション・アンド・サービスが設置した氷蓄熱 式空調熱源設備（以下「熱源設備」という。）か ら供給している。この蓄熱受託事業とは，お客 さまからの委託により，蓄熱式空調熱源供給設 備の設置から運転・監視・保守をお客さまに代 写真−１ 建物外観 わって行い，空調に必要な冷熱・温熱を供給し， その対価として蓄熱受託料金を徴収する事業で 蓄熱熱源設備範囲 ある。本事業のメリットは，お客さまの初期投 給水 資を大幅に抑制できるとともに，熱源設備の運 排水 転・監視・保守に要する人員を削減することが CT−１ CT−２ できることであり，すでに，中国地区において BT−１ 数件の実績がある。 CV CV−１ CV CDP−１ CV CV−８ CDP−２ CV−９ ブラインターボ 冷凍機２基 CV 本熱源設備は，熱量管理が容易であり，製氷 （蓄熱）・解氷（放熱）特性に優れる「STL蓄熱シ CV−２ BCR−１ BCR−２ Ｍ Ｃ 蓄熱時 5.16GJ/h Ｍ Ｃ 施工概要および運転実績の一部を紹介する。 STL氷蓄熱槽 100m3 ５基 16.7GJ/基 CV CV ステム」を採用した。本稿では，本熱源設備と 追いかけ時 7.09GJ/h CV−７ CV−６ ２．建物概要 CV−５ 建物名称 ゆめタウン呉 CV−４ CV CV 所 有 者 ñイズミ BP−１，２，３ ブラインポンプ 55kW 常用２基 予備１基 建物用途 ショッピングセンター CV−３ CV 所 在 地 広島県呉市宝町 蓄熱熱源設備範囲 HEX−１ 構造規模 Ｓ造 地下１階∼地上６階 敷地面積 19,148.58fl CP−１ 建築面積 13,598.52fl 系統−１ CP−２ 延床面積 73,778.12fl 系統−２ 工 期 平成15年８月∼平成16年８月 設計施工 鹿島建設ñ 図−１ 蓄熱熱源システム図 ―5― ヒートポンプとその応用 2005． ３． No.66 ―― 実 施 例 ―― （GJ/h） 25 ３．氷蓄熱式空調熱源設備の概要 ↑ 20 放 熱 15 量 10 所 有 者 ñエネルギア・ソリューション・ アンド・サービス 5 運営管理 ñエネルギア・ソリューション・ 0 23 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 蓄 熱 5 量 ↓ 10 15 時 刻 （時） アンド・サービス 工 期 平成15年８月∼平成16年８月 設計監理 ñエネルギア・ソリューション・アンド・ サービス，鹿島建設ñ 蓄熱量 施 工 ñイデオ 蓄熱設備 三菱商事ñ 追いかけ（夜間負荷） 放熱量 図−２ 設計運転パターン 機械設備 東洋熱工業ñ 電気設備 ñ中電工 主要機器 ・STL氷蓄熱槽 100„ （18.4GJ/基） （kW） 1,200 ×５基 設計電力デマンド 1,000 ・ブラインターボ冷凍機 （冷媒 R134a） （蓄熱時 5.16GJ/h，追いかけ時 7.09GJ/h） ×２基 800 ・冷却塔（冷却能力 8.5GJ/h） ×２基 600 ・熱交換器（21.3GJ/h） ×１基 400 ×３基 200 ・ブラインポンプ 55kW（インバータ） （常用２基，予備１基） ・冷却水ポンプ （37kW） ×３基 ・ブラインタンク（30„） ×１基 0 23 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 （時） 時 刻 図−３ 熱源設備の設計電力デマンド ４．二次側空調設備概要 主要機器 ・外気処理空調機 ５．空調熱源システムの特徴 × 12台 合計冷房能力：1,596kW 本熱源設備の特徴は下記のとおりである。 ∏ 冷 水 温 度：入口 7.0℃，出口 17.0℃ ・大型ファンコイルユニット ×170台 球カプセル氷蓄熱材の採用 本熱源設備では，球カプセル蓄熱材を採用している。 合計冷房能力：2,992kW これは写真−２に示す，直径約90Ÿの球カプセルに 冷 水 温 度：入口 7.0℃，出口 17.0℃ 水を封入したものを蓄熱媒体として使用するものであ ・冷水二次ポンプ る。 × 2台 この方式では，球カプセル蓄熱材を必要蓄熱量に見 198„/h×45kW（インバータ） ・空気熱源ヒートポンプパッケージ 合った個数蓄熱槽内に投入・充てんするので，蓄熱槽 × 69台 形状の制約が他方式の氷蓄熱システムに比べ少なく， 合計冷房能力：1,678kW 合計暖房能力：1,894kW 本熱源設備の構成機器は，氷蓄熱槽，ブラインターボ 冷凍機，熱交換器，ブラインポンプ，および付帯機器で あり，92GJの冷熱を蓄熱し，最大19GJ/hの冷熱を，氷 蓄熱槽からの放熱とブライン冷凍機の追いかけ運転によ り，＋７℃の冷水で供給可能なように設計されている。 また，13時から16時の電力デマンドのピークカットを 目的として，この時間帯の冷凍機運転台数は１基として いる。 図−２に本熱源設備の設計運転パターンを，図−３に 熱源設備の設計電力デマンドを示す。 写真−２ 球カプセル蓄熱材 ヒートポンプとその応用 2005．３．No.66 ―6― ―― 実 施 例 ―― STL氷蓄熱槽 300t級クレーン 50tクレーン 前面道路 図−４ STL氷蓄熱槽搬入要領図 写真−３ タワー型蓄熱槽 ク）と４回にわたって行った。 いずれも大型重機（80ton∼350tonクレーン）により 揚重を行ったが，建物が敷地いっぱいに計画されたた め，搬入は敷地外（周辺道路・隣接地など）より行い， 特にSTL氷蓄熱槽の据付は前面の公道を使用し，夜間 に行った。図−４にSTL氷蓄熱槽の搬入要領を示す。 π 配管工事 A 配管材料 ・ブライン配管 配管用炭素鋼鋼管・黒 （JISG3452）主管 350Ａ ・冷却水配管 配管用炭素鋼鋼管・白 （JISG3452）主管 250Ａ 写真−４ 高効率ブラインターボ冷凍機 B 配管継手 ・一般配管用鋼管突き合わせ溶接式管継手 特に蓄熱槽をタワー型にすることが可能であり，蓄熱 ・鋼製溶接式フランジ 槽の設置スペースを小さくできる。本熱源設備では， ・ねじ込み式可鍛鋳鉄製管継手 C 写真−３に示すように，５基のタワー型蓄熱槽を立体 駐車場の旋回通路 （シリンダスロープ）の外側の不利用 弁類 ・バタフライ弁 空間に設置した。 π 10Kギャー式ウェハー形（弁体ステンレス鋼製） ・Ｙスト 高効率ブラインターボ冷凍機の採用 蓄熱運転時 （ブライン温度−5.5℃，冷却水温度30℃） 10Kフランジ型（ねずみ鋳鉄製） D COP＝4.09，追いかけ運転時（ブライン温度＋7.0℃， 冷却水温度32℃）COP＝5.08の性能を有するHFC− 施工の特徴 ・大口径配管（最大350Ａ）が多いため，主に工場加 工を採用し，現場加工を最小限に抑えた。 134a冷媒の高効率ブラインターボ冷凍機を採用した。 ・外壁に沿った屋外配管については，建物柱および 写真−４に高効率ブラインターボ冷凍機を示す。 梁よりＨ鋼を出し，これに配管を支持した。 ６．工事概要 ∫ 熱源設備設置工事としては，大型機器の搬入据付工事 STL氷蓄熱槽の保冷工事はタンク周囲にビデ足場を および大口径の配管工事，STL氷蓄熱槽の保冷工事が重 組み施工した。 保冷材には，タンクの形状に合わせたフォームポリ 要なポイントであった。 ∏ STL氷蓄熱槽の保冷工事 搬入据付工事 スチレン製の工場加工品を使用し，仕上げ材にはカラ 機器搬入は，大きく分けて，A蓄熱槽アンカーフレ ー角波亜鉛鉄板を使用した。 図−５にSTL氷蓄熱槽の鏡・胴部保冷施工要領を示 ーム，B氷蓄熱槽本体，C機械室内機器（冷凍機・ポ ンプ・熱交換器） ，D屋外機器 （冷却塔・ブラインタン す。 ―7― ヒートポンプとその応用 2005． ３． No.66 ―― 実 施 例 ―― 表−１ ９月９日運転記録 カラー鉄板（平板0.4t） 防湿材（アルコート） テクスビス 接着剤（必要箇所に塗布） 化粧バンド 角波止バンド （SUSバンド50W 0.5t） ポリスチレンフォーム保冷材 鉄線 接着剤（必要箇所に塗布） （カラー角波鉄板 0.4t） 項 目 単位 数値 単位 数値 日 間 冷 房 負 荷 GJ 130.4 最 高 気 温 ℃ 30.3 最 大 冷 房 負 荷 GJ/h 9.8 最 低 気 温 ℃ 21.8 最 小 冷 房 負 荷 GJ/h 8.8 平 均 気 温 ℃ 25.7 日 間 蓄 熱 量 GJ 101 最 高 湿 度 % 78 日 間 放 熱 量 GJ 83.1 最 低 湿 度 % 53 蓄 熱 移 行 率 % 63.7 平 均 湿 度 % 68 冷凍機製造熱量 GJ 95.8 冷凍機製造熱量 GJ 46.4 蓄 h 10 冷 h 14 夜間（23:00∼8:00） 図−５ 鏡・胴部保冷施工要領 熱 冷 時 凍 補 熱源設備監視盤 デ遠 遠隔監視盤 防 災 センター 各種 警報 管理 データ デ ー タ 転 送 状態表示機媒 制御・監視機媒 データ管理機媒 警報管理機媒 ー隔 タ監 視 遠隔監視 装 置 デ ー タ 収集PC データ収集 6,340 冷 kWh 2,117 補 凍 間 機 kWh 2,570 機 kWh 1,029 冷 凍 機 C O P 4.20 冷 凍 機 C O P 5.02 シ ス テ ム C O P 3.15 シ ス テ ム C O P 3.58 ↑ 10 放 熱 量 5 0 ブライン 冷凍機 23 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 蓄 5 熱 量 10 ↓ 15 負荷側 ブラインポンプ kWh 機 時 （GJ/h） 15 メンテナンス会社 運転データ 運転状態 ブライン 冷凍機 機 房 警報管理 温度，流量，電力量 運転モード STL 氷蓄熱槽 昼間（8:00∼23:00） 故障信号 発停指示 データ収集 遠隔監視センター 間 項 目 時 刻 （時） 熱交換器 ゆめタウン呉 蓄熱量 監視センター 追いかけ（夜間負荷） 放熱量 図−７ ９月９日運転パターン 図−６ 遠隔監視システム 負荷は設計の約50％の130.4GJである。氷蓄熱槽からの ７．システムの運転・監視 供給熱量は設計値（92GJ）に対し90％であり，蓄熱移行 図−６に本熱源設備の遠隔監視システムを示す。設備 率は約64％である。表−１に当日の運転記録を，図− はすべて自動運転される。各種警報は遠隔監視システム ７に運転パターンを示す。 により監視センターおよび管理会社担当者の携帯電話に 設備の運転は良好であるが，蓄熱槽に約10％の蓄熱 発報される。警報の種類・レベルによっては保守委託会 量を残した状態で運転を完了している。これは，営業運 社からエンジニアが現場に急行し，必要な処置を行う。 転開始直後であるため，各種の設定値（追いかけ運転開 また，運転状況は監視センターの監視盤にリアルタイム 始条件，残蓄熱量管理機能など）が最適化されていない で表示されるとともに，毎正時の運転データ（１次デー ことが原因であり，今後，設定値の最適化を行い，より タ：温度・流量・圧力，２次データ：瞬時・積算蓄放熱 効率の良い運転・運用をめざしたい。 量，各機器の消費電力量など）が，１日１回日報として ９．おわりに 監視センターに送られる。これらの運転データを基に， 運転状態の把握および機器の性能管理などを実施してい ゆめタウン呉における氷蓄熱式空調熱源設備の概要と る。あわせて，１カ月分のデータをとりまとめ，お客さ 運転実績の一部を示した。本設備は最夏季を過ぎて完成 まへ報告するとともに，エネルギー使用状況の把握など したため，今年の８月にはコミッショニングを実施する に役立てている。 予定である。 最後に，本稿の作成にあたりご協力いただいたñイズ ８．運転実績 ミ，ñイデオ，中国電力ñ，鹿島建設ñの関係者の皆さ 運転実績例として，オープン直後の９月９日の運転デ ータを示す。当日は台風一過後で気温が高く，日間冷房 ヒートポンプとその応用 2005．３．No.66 まにお礼申しあげます。 （注記） 文中敬称は略させていただきました。 ―8―
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