河川水利用による熱源温度の特性

3.4.1 熱源温度の設定

(1) 河川水利用による熱源水温度の設定

河川水の再生可能エネルギー熱利用のシミュレーションの信頼性は熱源水の温度が大きく影響す る。しかし河川水温に関する公共の計測データは月一度のサンプリングデータ程度である。本 章で は、河川水を利用する既設 DHC である箱崎地区熱供給センター（以下、箱崎地区）の年間 8,760 時間の計測データに基づきシミュレーションを行った。

箱崎地区は、墨田川の河川水を採熱源とし、取水した河川水を直接、ヒートポンプに通水する、

直接利用（図 1.1.5 参照）により熱供給を行う DHC である。箱崎地区の概要は第4 章にて述べる。

箱崎地区では取水する河川水の温度を常時計測し、BEMSに1時間値を記録しており、本研究では この水温データを箱崎地区の河川水温度と記す。

本章では、河川水の再生可能エネルギー熱を利用する方法に、ヒートポンプの手前に熱交換器を 設けて取水した河川水と水とを熱交換し、その水をヒートポンプに通水して利用する、間接利用（図

1.1.6参照）を想定した。河川水を通水する配管は定期的に清掃等のメンテナンスが必要となる。箱

崎地区は河川の取水口からプラントまでの距離が直線距離で約 100mだが、第 5章以降に検討する 熱源水ネットワークは熱源水導管を通じて熱源水を数百m搬送することを想定している。そのため、

メンテナンスコストを考慮し、取水口の近傍に熱交換器を設置し、熱源水導管は水を通水する方式 を想定した。熱交換器はメンテナンス性を考慮して、シェルアンドチューブ方式を想定した。

河川水利用による熱源水の温度は、シェルアンドチューブ方式の熱交換器でのアプローチ温度等 を考慮し、冷熱製造時は箱崎地区の河川水温度に＋3℃、温熱製造時は同温度に－3℃した値とした。

(2) 冷却加熱塔利用による熱源温度の設定

対象地区では、冷熱製造時は冷却加熱塔を冷却塔利用し、温熱製造時は加熱塔利用している。本 章では、冷熱製造時の冷却水温度を対象地区の外気湿球温度＋6℃と想定した。また温熱製造時は熱 源水（ブライン）温度を対象地区の外気湿球温度－4℃と想定した。

3.4.2 河川水利用と大気利用の熱源水温度の比較

(1) 夏期の熱源水温度

図3.4.1に夏期（2015年6～9月）の河川水利用による熱源水温度と、冷却塔利用による冷却水温

度の時刻別推移を示す。河川水利用による熱源水温度は、冷却塔利用による冷却水温度と比べ、6 月と 9月はやや低い日がある。外気温度がピークを迎える 7月下旬～8月中旬はほぼ同等の温度と なっている。7 月中旬から冷却水温度が上昇するのに比べ河川水利用による熱源水温度はやや遅れ て上昇している。9 月中旬以降は冷却水温度が低下するのに比べ河川水利用による熱源水温度はや や遅れて低下している。

第3章

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1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00

水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金

7月1日7月2日7月3日7月4日7月5日7月6日7月7日7月8日7月9日7月10 日

7月11 日

7月12 日

7月13 日

7月14 日

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7月16 日

7月17 日

7月18 日

7月19 日

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7月21 日

7月22 日

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7月24 日

7月25 日

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7月30 日

7月31 日

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1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00

火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水

9月1日9月2日9月3日9月4日9月5日9月6日9月7日9月8日9月9日9月10日9月11日9月12日9月13日9月14日9月15日9月16日9月17日9月18日9月19日9月20日9月21日9月22日9月23日9月24日9月25日9月26日9月27日9月28日9月29日9月30日

1215 1821 2427 3033 36

1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00

土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月

8月1日8月2日8月3日8月4日8月5日8月6日8月7日8月8日8月9日8月10 日

8月11 日

8月12 日

8月13 日

8月14 日

8月15 日

8月16 日

8月17 日

8月18 日

8月19 日

8月20 日

8月21 日

8月22 日

8月23 日

8月24 日

8月25 日

8月26 日

8月27 日

8月28 日

8月29 日

8月30 日

8月31 日

図3.4.1 河川水と冷却塔による冷却水入温度（夏期の想定温度）

冷却水入温度[℃]冷却水入温度[℃]冷却水入温度[℃]冷却水入温度[℃]

外気温度【箱崎 BEMS】

1215 1821 2427 3033 36

1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00

月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火

6月1日6月2日6月3日6月4日6月5日6月6日6月7日6月8日6月9日6月10日6月11日6月12日6月13日6月14日6月15日6月16日6月17日6月18日6月19日6月20日6月21日6月22日6月23日6月24日6月25日6月26日6月27日6月28日6月29日6月30日

冷却塔利用想定冷却水入温度

〔湿球温度＋6℃〕

【対象地区 BEMS データより】

河川水間接利用想定冷却水入温度

〔取水温度＋3℃〕

【箱崎 BEMS データより】

a) 2015年6月

c) 2015年8月

d) 2015年9月 b) 2015年7月

外気温度【箱崎 BEMS データより】

第3章

-10 -5 0 5 10 15 20 25

1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00

金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日

1月1日1月2日1月3日1月4日1月5日1月6日1月7日1月8日1月9日1月10日1月11日1月12日1月13日1月14日1月15日1月16日1月17日1月18日1月19日1月20日1月21日1月22日1月23日1月24日1月25日1月26日1月27日1月28日1月29日1月30日1月31日

(2) 冬期の熱源水温度

図3.4.2に冬期（2015年12～2016年3月）の河川水利用による熱源水温度と、加熱塔利用による 熱源水（ブライン）温度の時刻別推移を示す。河川水利用による熱源水温度は全期間を通じて比較 的変動が少なく安定している。加熱塔利用による熱源水温度は日々変動している。河川水利用によ る熱源水温度は、加熱塔利用による熱源水温度と比べ、全期間を通じておよそ10～15℃程度高く推 移している。極端に気温が上昇した12月11日、2月13～14日のみ河川水利用による熱源水の方が 低い温度となっている。

-10-5 0 5 10 15 20 25

1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00

月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月

2月1日 2月2日 2月3日 2月4日 2月5日 2月6日2月7日2月8日2月9日2月10日2月11日2月12日2月13日2月14日2月15日2月16日2月17日2月18日2月19日2月20日2月21日2月22日2月23日2月24日2月25日2月26日2月27日2月28日2月29日

-10-51015202505

1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00

火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木

12月1日12月2日12月3日12月4日12月5日12月6日12月7日12月8日12月9日12月10 日

12月11 日

12月12 日

12月13 日

12月14 日

12月15 日

12月16 日

12月17 日

12月18 日

12月19 日

12月20 日

12月21 日

12月22 日

12月23 日

12月24 日

12月25 日

12月26 日

12月27 日

12月28 日

12月29 日

12月30 日

12月31 日

熱源水入温度[℃]熱源水入温度[℃]熱源水入温度[℃]熱源水入温度[℃]

-10 -505 10 15 20 25

1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00 6:00 13:00 20:00 3:00 10:00 17:00 0:00 7:00 14:00 21:00 4:00 11:00 18:00 1:00 8:00 15:00 22:00 5:00 12:00 19:00 2:00 9:00 16:00 23:00

火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木 金 土 日 月 火 水 木

3月1日3月2日3月3日3月4日3月5日3月6日3月7日3月8日3月9日3月10日3月11日3月12日3月13日3月14日3月15日3月16日3月17日3月18日3月19日3月20日3月21日3月22日3月23日3月24日3月25日3月26日3月27日3月28日3月29日3月30日3月31日

河川水間接利用想定熱源水入温度

〔取水温度-3℃〕

【箱崎 BEMS データより】

加熱塔利用想定熱源水(ブライン)入温度

〔湿球温度-4℃〕

【対象地区 BEMS データより】

外気温度【箱崎 BEMS データより】

a) 2015年12月

b) 2016年1月

c) 2016年2月

第3章 (3) 冬期の熱媒入温度と機器単体COP

冬期において河川水利用による熱源水温度と加熱塔利用による熱源水温度の間に顕著な差がみら れたことより、両地区の機器単体 COPの比較を行った。図3.4.3に2015・2016年の12～3月におけ る対象地区のHTHPの機器単体COPおよび箱崎地区のDBHPの機器単体COPを上図に示す。両地区で 機器仕様が異なるが、いずれも機器単体COPはブライン入温度・熱源水入温度に比例している。対 象地区に比べ箱崎地区は熱源水入温度が全体的に高く、機器単体COPも高いことが確認できる。ま た下図に実際に熱源機が稼働した出現頻度を示す。箱崎地区は年間を通じて冷水負荷があり、冬期 は熱回収運転を主にしているため、出現頻度が少なくなっている。なお箱崎地区は河川水を直接利 用しているが、本章では間接利用するため熱源水入温度はその分、低下することが想定される。

2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

-15 -10 -5 0 5 10 15 20

0 200 400 600 800 1,000

-15 -10 -5 0 5 10 15 20

0 10 20 30 40 50

機器単体COP[-]ブライン入温度の頻度 [回] 河川水入温度の頻度[回]

ブライン入温度・熱源水入温度[℃]

図3.4.3 12～3月における河川水と加熱塔による熱源水入温度と機器単体COP

〔上：熱源水入温度と機器単体COPの散布図 下：熱源水入温度の頻度〕

対象地区 HTHP 加熱塔利用 箱崎地区 DBHP 河川水利用

第3章

ドキュメント内 既成市街地における河川水の再生可能エネルギー熱を面的に利用する熱源水ネットワークに関する研究 (ページ 72-76)