蓄熱量算定

表6-2 のピーク日空調負荷ノミターンから 求められた冷房の日間負荷25，290MJ/日 と暖房 の 日 間 負 荷 14，370MJ/日 よ り， 値の大きな冷 房負荷の約50 0/0 の熱 量 13，000MJ/日を夏期の氷蓄熱量として検討を始める.

(1)冷房運転時(全量氷蓄熱)

冷房運転時は， OOC の氷の潜熱とoOCから 100Cまでの水の顕熱を利用し蓄 熱量とする. ここで， 製氷率(IPF)を 250/0とした場合(114ページ参照)，

1 m3当りの蓄熱量は下式より122MJ/m3で， 割合は潜熱 690/0， 顕熱 31%と なる.

( 潜 熱) =335MJ/m 3 X 25% (1 P F) =84MJ/m 3 ( 顕 熱)= 4. 19MJ / m 3 • oC x (10 oC -0 OC) x 90切(槽仮定効率)=38MJ/m 3

計 122MJ/m3

以上より13，000MJ/日の潜熱と顕熱の配分は下記のようになる.

蓄熱量

[MJ/日〕 13，000

0 1リ

OV仙ハ

ハU(

Qd hハ，Fしo rt‘

〆llL 4.000

[31 %J

備 考 IPF 250/0 冷 水温度差ムT=10oC 冷熱合計

l

|

(2)蓄熱槽容量と形状

1日当り 13，000MJの蓄熱量となる槽容量と立て型円筒形で鋼板製とした 場合の形状について算定する.なお， 必要水量では， デ、ュフユーザーと配管の 容積 10%， 密度安定器部50/0， それに製氷コイル容積 5%を加える.

(有効水量) =13，000MJ/日�122MJ/m3 今106m3 (必要水量) =106m3X (1000/0+10010+5%+5%)今130m3

円筒形蓄熱槽内に製氷コイルを設置する場合の条件として， 製氷コイルの ユニットは直方形をしているため， 円筒形蓄熱槽と製氷コイルの聞に形状が異 なることによる空間 が生じる. この場合， 円筒形の直径を出来る限り大きくし た方が蓄熱槽効率は良いが， 工場で製作して現地までの搬送時に寸法の限界が 生じる. ここではトレーラーで搬送するとして直径 3.8mを最大とする.

よって， 円筒形蓄熱槽の高さ を下式により求める.

(円筒形の有効高さ)ニ(槽必要高さ)� (槽断面積)

I 3.8m \ 2

- 130m.j� t J π 王子 11. 4mH

， 2 ^/

これに底部の鏡板部と上部の水の膨張量を加えて， 実高さ 12.6mとする.

よって， 円筒形蓄熱槽の実形状は下記のようになる.

蓄熱槽外形寸法 3.8mφX 12. 6mH 二今槽容量 138m 3 {必要寸法 3.8mφX 11. 4m H 斗必要水量 130m3]

(3)温水蓄熱部と氷蓄熱部の槽内比率

暖房・冷房同時運転時は， 温熱は温度差 100Cの顕熱蓄熱とし， 冷熱はOOC の氷の潜熱蓄熱のみと して， 温水を蓄える上部と氷を蓄える下部の容積比を 求める. 1m 3当りの蓄熱量はそれぞれ次のようになる. 蓄熱容量の比率 は，

ほぼ9対20 となり， これによる必要水量比は， ほぼ20対9 となる.

( 温 熱 ) =4. 19MJ/m 3・OC x 100C x 包滋 ^{=38MJ/m 3}

(500C→400C : 温度差) (槽効率)

(冷 熱)=335MJ/m 3 X 25% =84MJ/m 3 (氷の潜熱) (IPF:製氷率)

暖房・冷房同時蓄熱は， 排熱回収ヒートポンプを利用して行うが， 排熱回収 型ヒートポンプの成績係数COPは約4.0で， 温熱と冷熱比率 は， ほぼ6対4 である.

上部に温水を， 下部に氷を蓄熱する場合の温水蓄熱部と氷蓄熱部の水槽内の 水量比率 は， 以下の計算よりほぼ4対1が基準となることが分かつた.

(水槽内の温水蓄熱部・ 氷蓄熱部水量比率)

= (蓄熱容量比率) x (排熱回収熱発生比率)

= (20:9)x (6:4)

- 120:36=10:3=770/0 :23%

よって同時蓄熱時の槽有効容量 106m3の槽内水量の配分は以下のようになる.

槽内水量[m 3J

温水蓄熱部 82 (77%)

1日当りの蓄熱量を下式より求める.

( 温 熱)=82m 3 X 38MJ/m 3

氷蓄熱部 24 (230/0)

3， 100MJ

計

106(100%)

(冷 熱)=24m 3 X 84MJ/m 3 ^王子 2， 020MJ ^=今 1， 900MJ

〔製氷コイルメーカー(積水プラント)のカタログ値よりコイル選定J

__j

計 1!日_{a 熱 冷 熱} 備 考

蓄熱量 5，000

冷熱は潜熱のみとし，

[MJ/日〕 3，100 1，900 製氷コイルメーカー値

参考

113

(4)蓄熱槽の概要

上記(1)� (4)までの結果による鋼板製円筒の立て型温水・氷同時蓄熱槽の 概要図を図6-2に，側九電工熊本支店ビ、ル用の搬入時の概観図と槽内部 を図 6-3に示す.

《参考:円筒形立て型温水・氷同時蓄熱槽の1 P F}}

図6-2 より1 _P F (製氷率)の試算を行ってみた.

〔コイル容積〕

円筒形の形状に直方体の製氷コイルを効率 よく配置するために， 平面 上は4つの コイルを並べ， これを垂直方向には3段での設置を行った.

(平面上のコイル部面積) =(1.83m _x 0.68m _x 2セット)+(1.30mX1.16mX2セット)

=5.51 rrf

(コイ/レ部容積) = 5.51 rrf X (1.610mH十3.128mH +X 3.147 mH)=43.6m3 コイル部に60%製氷を行うとすると，

(製氷部容積) = 43. 6m3 X 60% = 26. 5m3

〔必要水量〕

(蓄熱槽必要水量) =1/4X (3. 8mφ) 2 XπX 9. 4 mJJ= 106m3

〔製氷率〕

(製氷率: _{1 P} F) (製 氷 部 容 積)

X 100 (蓄熱槽有効水量)

26. 5m3

- 1 - X 100 - 25%

106mJ

A-A矢視(上段平面断面図) コイル詳細(上・ 下段共通)

図6-2 鋼飯製円筒立て型温水・氷同時蓄熱槽の概要

115

(a)外 観

(b)槽内部(密度安定器底板を含む)

図6-3 鋼飯製円筒立て型温水・氷同時蓄熱槽((株)九電工熊本支店ビノレ)