平成２０年度 ビル熱源ネットワーク化システムに関する 調査研究報告書

補助事業番号 20-11

補助事業名 平成２０年度 ビル熱源ネットワーク化システムに関する調査研究報告書 補助事業者名 (社)日本機械工業連合会

日機連２０高度化－１

平成２０年度

ビル熱源ネットワーク化システムに関する 調査研究報告書

平成２１年３月

社団法人 日本機械工業連合会 財団法人 エンジニアリング振興協会

この事業は、競輪の補助金を受けて 実施したものです。

http://ringring-keirin.jp/

序

我 が 国 機 械 工 業 に お け る 技 術 開 発 は 、 戦 後 、 既 存 技 術 の 改 良 改 善 に 注 力 す る こ と か ら 始 ま り 、 や が て 独 自 の 技 術 ・ 製 品 開 発 へ と 進 化 し 、 近 年 で は 、 科 学 分 野 に も 多 大 な 実 績 を あ げ る ま で に な っ て き て お り ま す 。

し か し な が ら 世 界 的 な メ ガ コ ン ペ テ ィ シ ョ ン の 進 展 に 伴 い 、 中 国 を 始 め と す る ア ジ ア 近 隣 諸 国 の 工 業 化 の 進 展 と 技 術 レ ベ ル の 向 上 、 さ ら に は ロ シ ア 、 イ ン ド な ど Ｂ Ｒ Ｉ Ｃ ｓ 諸 国 の 追 い 上 げ が め ざ ま し い 中 で 、 我 が 国 機 械 工 業 は 生 産 拠 点 の 海 外 移 転 に よ る 空 洞 化 問 題 が 進 み 、 技 術 ・ も の づ く り 立 国 を 標 榜 す る 我 が 国 の 産 業 技 術 力 の 弱 体 化 な ど 将 来 に 対 す る 懸 念 が 台 頭 し て き て お り ま す 。

こ れ ら の 国 内 外 の 動 向 に 起 因 す る 諸 課 題 に 加 え 、環 境 問 題 、少 子 高 齢 化 社 会 対 策 等 、 今 後 解 決 を 迫 ら れ る 課 題 も 山 積 し て お り 、 こ の 課 題 の 解 決 に 向 け て 、 従 来 に も 増 し て ま す ま す 技 術 開 発 に 対 す る 期 待 は 高 ま っ て お り 、 機 械 業 界 を あ げ て 取 り 組 む 必 要 に 迫 ら れ て お り ま す 。

こ れ か ら の グ ロ ー バ ル な 技 術 開 発 競 争 の 中 で 、 我 が 国 が 勝 ち 残 っ て ゆ く た め に は こ の 力 を さ ら に 発 展 さ せ て 、 新 し い コ ン セ プ ト の 提 唱 や ブ レ ー ク ス ル ー に つ な が る 独 創 的 な 成 果 を 挙 げ 、 世 界 を リ ー ド す る 技 術 大 国 を 目 指 し て ゆ く 必 要 が あ り ま す 。 幸 い 機 械 工 業 の 各 企 業 に お け る 研 究 開 発 、 技 術 開 発 に か け る 意 気 込 み に か げ り は な く 、 方 向 を 見 極 め 、 ね ら い を 定 め た 開 発 に よ り 、 今 後 大 き な 成 果 に つ な が る も の と 確 信 い た し て お り ま す 。

こ う し た 背 景 に 鑑 み 、 弊 会 で は 機 械 工 業 に 係 わ る 技 術 開 発 動 向 調 査 等 の テ ー マ の 一 つ と し て 財 団 法 人 エ ン ジ ニ ア リ ン グ 振 興 協 会 に 「 ビ ル 熱 源 ネ ッ ト ワ ー ク 化 シ ス テ ム に 関 す る 調 査 研 究 」 を 調 査 委 託 い た し ま し た 。 本 報 告 書 は 、 こ の 研 究 成 果 で あ り 、 関 係 各 位 の ご 参 考 に 寄 与 す れ ば 幸 甚 で す 。

平 成 ２ １ 年 ３ 月

社 団 法 人 日 本 機 械 工 業 連 合 会 会 長 金 井 務

はしがき

本 調 査 研 究 は 、 社 団 法 人 日 本 機 械 工 業 連 合 会 に お け る 「 平 成 ２ ０ 年 度 機 械 工 業 に お け る 技 術 開 発 動 向 の 調 査 等 補 助 事 業（ 機 械 産 業 高 度 化 対 策 及 び 産 業 協 力 ）」の 一 環 と し て「 ビ ル 熱 源 ネ ッ ト ワ ー ク 化 シ ス テ ム に 関 す る 調 査 研 究 」 と し て 実 施 し た も の で す 。

地 球 温 暖 化 へ の 対 策 と し て 、 二 酸 化 炭 素 の 削 減 が 喫 緊 の 課 題 と な っ て い ま す 。 我 国 も 京 都 議 定 書 に お い て 1990年 を 基 準 と し て 6％ 削 減 を 約 束 し て い ま す が 、達 成 が 困 難 な 状 況 に あ り ま す 。

ま た 、 サ ブ プ ラ イ ム ロ ー ン に 端 を 発 し た 金 融 不 安 に よ る 世 界 同 時 不 況 に よ り 、 現 在 エ ネ ル ギ ー 需 給 は 緩 和 し て い ま す が 、 長 期 的 に は 中 国 、 イ ン ド 等 の 新 興 国 の 経 済 発 展 に よ り 、 石 油 を は じ め と す る エ ネ ル ギ ー 資 源 の 逼 迫 が 予 想 さ れ て い ま す 。

以 上 の こ と よ り 、 我 国 に お け る 省 エ ネ 化 の 遂 行 は 重 要 な 意 味 を 持 っ て い ま す が 、 産 業 部 門 が 懸 命 の 努 力 を し て い る の に 比 較 し て 、 ビ ル ・ 家 庭 な ど の 民 生 部 門 は 全 く の 低 レ ベ ル の 状 態 に あ る と 云 わ ざ る を 得 ま せ ん 。 ち な み に 、 我 国 の 2005 年 度 に お け る 二 酸 化 炭 素 排 出 量 は 、1990 年 比 で 産 業 部 門 が 3.2％ 減 少 さ せ た の に 対 し て 、 民 生 部 門 が 40.1％ も 増 加 し 、 全 体 と し て 13.3％ の 増 加 に な っ て い ま す 。

本 調 査 研 究 は 、 ビ ル 熱 源 ネ ッ ト ワ ー ク 化 シ ス テ ム の 導 入 に よ り 、 ビ ル の エ ネ ル ギ ー 消 費 で 大 き な 割 合 を 占 め る 空 調 エ ネ ル ギ ー を 削 減 し 、 導 入 事 業 者 の 経 済 的 利 得 と 共 に 、 上 記 国 家 課 題 に 貢 献 す る こ と を 目 的 と し 、 具 体 的 な 提 案 を 行 い そ の 効 果 を シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で 評 価 い た し ま し た 。

こ の 成 果 が 、 今 後 ビ ル 建 設 事 業 者 や ビ ル オ ー ナ 、 都 市 イ ン フ ラ 計 画 者 に 活 用 さ れ 、 我 国 の エ ネ ル ギ ー 問 題 解 決 へ の 一 助 と な れ ば 望 外 の 喜 び で す 。

最 後 に 本 調 査 研 究 に ご 協 力 い た だ い た 関 係 各 位 に 対 し 謝 意 を 表 し ま す 。

平 成 ２ １ 年 ３ 月

財 団 法 人 エ ン ジ ニ ア リ ン グ 振 興 協 会 会 長 増 田 信 行

ビル熱源ネットワーク化調査研究委員会名簿

委 員 長 村 上 公 哉 芝 浦 工 業 大 学 工 学 部 建 築 工 学 科 教 授

委 員 原 英 嗣 国 士 舘 大 学 工 学 部 建 築 デ ザ イ ン 工 学 科 講 師 委 員 増 田 幸 宏 早 稲 田 大 学 高 等 研 究 所 助 教

委 員 小 早 川 智 明 東 京 電 力 株 式 会 社 法 人 営 業 部

都 市 ソ リ ュ ー シ ョ ン 第 一 グ ル ー プ マ ネ ー ジ ャ ー 委 員 茂 呂 隆 株 式 会 社 竹 中 工 務 店 環 境 ・ エ ネ ル ギ ー 本 部 委 員 大 村 岳 一 郎 株 式 会 社 竹 中 工 務 店 FM 本 部 LCM グ ル ー プ 課 長 ｵﾌﾞｻﾞｰﾊﾞ 山 本 明 東 京 都 環 境 局 都 市 地 球 環 境 部 環 境 配 慮 事 業 課 長 ｵﾌﾞｻﾞｰﾊﾞ 田 辺 真 太 芝 浦 工 業 大 学 院 工 学 研 究 科 建 設 工 学 専 攻 修 士 課 程 ２ 年 事 務 局 朝 倉 紘 治 エ ン ジ ニ ア リ ン グ 振 興 協 会 技 術 部 研 究 理 事

事 務 局 大 野 宣 夫 エ ン ジ ニ ア リ ン グ 振 興 協 会 技 術 部 長

事 務 局 松 林 正 博 エ ン ジ ニ ア リ ン グ 振 興 協 会 技 術 部 研 究 主 幹 事 務 局 石 瀬 俊 明 エ ン ジ ニ ア リ ン グ 振 興 協 会 技 術 部 研 究 主 幹

目 次

序 はしがき 委 員 会 名 簿

第 1 章 調 査研 究 の概 要 ・・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・1 1.1 調 査研 究 の背 景・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 1 1.2 調 査 研 究 の目 的・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・3

第 ２ 章 熱 源 システムの運 用 時 効 率 等 の実 態 調 査・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・4 2.1 熱 源 シ ス テ ム の 実 態 調 査・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・4 2.2 熱 源 機 器 の部 分 負 荷 特 性・ ・ ・ ・ ・・・ ・ ・ ・・・ ・ ・ ・・・ ・ ・ ・・・ ・ ・ ・・58

第 ３ 章 熱 源 ネットワーク化 システム関 連 技 術 の事 例 調 査・・・・・・・・・・・・・・・73 3.1 複 数 建 物 間 エネルギー融 通 事 例・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・73 3.2 地 域 冷 暖 房 システムのネットワーク化 事 例・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 77 3.3 地 域 冷 暖 房 システムのネットワーク化 計 画 事 例・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 81 3.4 低 温 未 利 用 エネルギー利 用 システムの事 例・・・・・・・・・・・・・・・・・・・85

第 ４ 章 ビル熱 源 ネットワーク化 システムの導 入 モデルの提 示・・・ ・・・・・ ・・・・・ 91 4.1 都 市 の熱 需 要 と未 利 用 エネルギーの特 徴・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 91 4.2 未 利 用 エネルギーを活 用 した熱 源 ネットワーク化 システムの在 り方・・・・・・・・・・101 4.3 ビル熱 源 ネットワーク化 システムの導 入 モデルの提 示・・・・・・・・・・・・・・・107

第 ５ 章 ビル熱 源 ネットワーク化 システムの導 入 効 果 の検 討・・・・・・・・・・・・・・124 5.1 モデル街 区 の設 定・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・124 5.2 モデル街 区 内 におけるシステムと空 調 負 荷 設 定・・・・・・・・・・・・・・・・・137 5.3 集 中 利 用 型 熱 源 水 ネットワークシステムの導 入 効 果・ ・・・・ ・ ・・・・ ・ ・・・・142 5.4 分 散 利 用 型 熱 源 水 ネットワークシステムの導 入 効 果・ ・・・・ ・ ・・・・ ・ ・・・・164

第 ６ 章 実 現 す る た め の 課 題 の 検 討・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・195 6.1 事 業 化 する上 での課 題・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・195 6.2 法 制 度 上 の 課 題・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・196 6.3 公 的 イ ン セ ン テ ィ ブ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・196 あ と が き・ ・・・ ・・ ・・・ ・・ ・・・ ・・ ・・・ ・・ ・・・ ・・ ・・・ ・・ ・・・ ・200

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第１章 調査研究の概要

1.1 調 査 研 究 の 背 景

2008年 度 よ り 京 都 議 定 書 の 第 一 約 束 期 間（2008年 〜2012 年 ）が 始 ま っ た 。我 が 国 の 温 室 効 果 ガ ス 排 出 量（2006年 度 ）は 基 準 年 比+6.2%で あ り 、2005 年 度 よ り 基 準 年 比 で-1.5%

減 少 し た も の の 、 京 都 議 定 書 の 基 準 年 比 6%削 減 に は 、 森 林 吸 収 源 対 策 で 3.8%削 減 、 京 都 メ カ ニ ズ ム で 1.6%削 減 し て も 、 ま だ 6.8%の 排 出 削 減 が 必 要 で あ る 。

温 室 効 果 ガ ス 排 出 量 の 内 訳 を 見 る と 約 95%が 二 酸 化 炭 素 で あ る 。そ し て 、メ タ ン（CH4）、

一 酸 化 二 窒 素 （N2O）、 代 替 フ ロ ン 等 ３ ガ ス の 排 出 量 が 減 少 す る 中 で 、 二 酸 化 炭 素 の み が +11.3%と 増 加 し て い る 。さ ら に は 、こ の 二 酸 化 炭 素 の 総 排 出 量 の う ち 約 93%が エ ネ ル ギ ー 起 源 の 二 酸 化 炭 素 で あ り 、そ の 基 準 比 増 加 率 は+12.0%で あ る 。つ ま り 、我 が 国 の 温 室 効 果 ガ ス 排 出 量 は エ ネ ル ギ ー 起 源 の 二 酸 化 炭 素 に よ る の で あ る 。 そ の う ち 、 特 に 業 務 そ の 他 部 門（+39.5%）と 家 庭 部 門（+30.0%）の 増 加 が 著 し い 。業 務 そ の 他 部 門 の 排 出 量 は 2.29億 t-CO2で あ り 、 家 庭 部 門 の 約 1.4倍 で あ る 。

業 務 そ の 他 部 門 、 つ ま り ビ ル の エ ネ ル ギ ー 消 費 量 に お い て 、 空 調 用 エ ネ ル ギ ー 消 費 は 大 き な 割 合 を 占 め る 。例 え ば 、オ フ ィ ス ビ ル で は 約50%を 占 め 、冷 暖 房 用 の 熱 源 シ ス テ ム の エ ネ ル ギ ー 消 費 量 が 約23%を 占 め て い る 。こ れ を 削 減 す る 一 つ の 方 法 に 熱 源 シ ス テ ム の エ ネ ル ギ ー 効 率 を 向 上 さ せ る こ と が あ る 。 エ ネ ル ギ ー 効 率 に は ビ ル の 熱 源 シ ス テ ム の 負 荷 率 が 大 き く 影 響 す る が 、 実 際 の ビ ル で は 部 分 負 荷 運 転 時 間 が 長 い こ と に よ る 年 間 平 均 負 荷 率 の 低 さ が 課 題 と な っ て い る 。

そ こ で 、 期 待 さ れ て い る の が エ ネ ル ギ ー の 面 的 利 用 で あ る 。 こ れ に 含 ま れ る エ ネ ル ギ ー シ ス テ ム は 「 地 域 熱 供 給 型 （ 地 域 冷 暖 房 型 ）」「 地 点 熱 供 給 （ 集 中 プ ラ ン ト 型 ）」「 建 物 間 熱 融 通 型 」な ど で あ る 。「 地 域 熱 供 給 型 」「 地 点 熱 供 給 型 」は 複 数 ビ ル の 熱 源 装 置 を 集 約 し て 、 導 管（ 配 管 ）で 冷 暖 房 用 の 熱 を ビ ル に 供 給 す る シ ス テ ム で あ る 。そ し て 、「 建 物 間 熱 融 通 型 」 は 複 数 ビ ル の 熱 源 装 置 を 導 管（ 配 管 ）で 連 結 し 、建 物 相 互 で 熱 を 融 通 す る シ ス テ ム で あ る 。 熱 源 装 置 を 集 約 あ る い は ビ ル 個 別 設 置 の ま ま と 設 置 形 態 は 異 な る が 、 熱 源 装 置 を 共 同 利 用 す る こ と で 、 ① 冷 暖 房 負 荷 の 平 準 化 と ② 熱 源 機 器 の 負 荷 率 向 上 か ら エ ネ ル ギ ー 効 率 向 上 を は か る 意 図 は 同 じ で あ る 。

し か し 、「 地 域 熱 供 給 型 」「 地 点 熱 供 給 型 」 で は 、 再 開 発 な ど の よ う に 一 度 に 複 数 の ビ ル が 竣 工 す る 場 合 は 熱 源 装 置 の 集 約 化 は し や す い が 、 既 成 市 街 地 で は ビ ル の 熱 源 装 置 の 更 新 時 期 が 異 な る た め 難 し い 面 も あ る 。そ の 点 、「 建 物 間 熱 融 通 型 」は 建 替 え 新 規 ビ ル と 周 辺 の 既 存 熱 源 装 置 を つ な ぐ た め 、 熱 源 装 置 の 集 約 化 の 障 害 は 少 な い 。 し か し 、 熱 源 装 置 を ネ ッ ト ワ ー ク 化 す る 導 管 （ 配 管 ） の 敷 設 費 用 、 融 通 す る 熱 の 熱 媒 条 件 の 統 一 、 融 通 す る 熱 の 計 量 と 料 金 の 徴 収 方 法 な ど 、 事 業 的 課 題 や 技 術 的 課 題 が あ る 。

そ こ で 求 め ら れ る の は 、 ① 建 物 個 々 に 熱 源 装 置 を 設 置 で き 、 か つ ② 熱 源 装 置 の エ ネ ル ギ ー 効 率 を 向 上 さ せ る こ と が で き る 、 新 た な エ ネ ル ギ ー シ ス テ ム で あ る 。 本 調 査 研 究 は 、 そ の エ ネ ル ギ ー シ ス テ ム と し て 、「 熱 供 給 ネ ッ ト ワ ー ク 」 に 対 し て 、「 熱 源 水 ネ ッ ト ワ ー ク シ ス テ ム 」 を 提 案 す る 。 こ れ は 、 今 ま で の よ う に あ る エ リ ア 内 で 建 物 に 熱 を 供 給 す る ネ ッ ト ワ ー ク シ ス テ ム に 対 し て 、 エ リ ア 内 の 建 物 の 熱 源 装 置 が 利 用 す る 熱 源 水 を 供 給 す る ネ ッ ト ワ ー ク シ ス テ ム で あ る 。 こ れ が 可 能 に な れ ば 、 建 物 個 々 で 温 度 差 エ ネ ル ギ ー を 活 用 で き 、 熱 源 装 置 の エ ネ ル ギ ー 効 率 が 向 上 す る 。 さ ら に は 、 大 気 に 放 散 さ れ て い た 冷 房 時 の 顕 熱 も

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低 減 さ れ る た め 都 市 部 の ヒ ー ト ア イ ラ ン ド 現 象 の 緩 和 に も 貢 献 す る 。

そ し て 、 本 調 査 研 究 で は 、 特 に 配 給 さ れ る 熱 源 水 と し て 都 市 内 に 安 定 的 に 存 在 す る 低 温 未 利 用 エ ネ ル ギ ー の 一 つ で あ る 下 水 処 理 水 を 考 え る 。 現 在 、 多 く の 大 都 市 で は 節 水 対 策 と し て 再 生 水 利 用 事 業 を 進 め て い る 。 再 生 水 は 、 通 常 の 下 水 処 理 に 加 え 、 ろ 過 処 理 や オ ゾ ン 処 理 な ど さ ら に 高 度 な 処 理 を 行 っ た 水 で あ る 。

図 1.1-1 再 生 水 利 用 事 業 の 概 念 図 （ 西 新 宿 ・ 中 野 坂 上 地 区 の 例 ）

（ 出 典 ： 東 京 都 下 水 道 局 http://www.gesui.metro.tokyo.jp/jigyou/saiseisui/saiseisui.html）

以 上 の 研 究 背 景 よ り 、 本 調 査 研 究 で は 、 新 た な 「 熱 源 水 ネ ッ ト ワ ー ク シ ス テ ム 」 を 提 案 し 、 そ の な か で 特 に 都 市 の 節 水 ・ 渇 水 対 策 と し て 整 備 さ れ る 再 生 水 供 給 イ ン フ ラ と 複 合 で き る 「 再 生 水 複 合 整 備 型 熱 源 水 ネ ッ ト ワ ー ク シ ス テ ム 」 の 導 入 効 果 を 検 証 し た 。

図 1.1-2 熱 供 給 ネ ッ ト ワ ー ク に 対 す る

熱 源 水 供 給 ネ ッ ト ワ ー ク (再 生 水 複 合 整 備 型 )の 概 念 図 熱供給ネットワーク

冷水

温水 熱源プラント

需要家

再生水プラント

（下水処理場）

需要家

洗浄水として使用されている

放流

下水

下水処理水

熱源水 熱源水 熱源水

熱源水供給ネットワーク 建物間熱融通ネットワーク

需要家

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1.2 調 査 研 究 の 目 的

本 調 査 研 究 で は 、新 た な 地 域 エ ネ ル ギ ー シ ス テ ム と し て 、「 ビ ル 熱 源 ネ ッ ト ワ ー ク 化 シ ス テ ム 」 を 提 案 し 、 都 市 内 の モ デ ル 街 区 に お け る ビ ル 熱 源 ネ ッ ト ワ ー ク 化 シ ス テ ム の 構 築 方 法 と 、そ れ を 導 入 し た 場 合 の エ ネ ル ギ ー 効 率 向 上 効 果 や 省 エ ネ ル ギ ー 効 果 な ど を 検 討 す る 。

第 ２ 章 で は 、 建 物 個 々 の 熱 源 シ ス テ ム が 実 際 に ど の 程 度 の 負 荷 率 で 運 転 さ れ 、 ど の 程 度 の エ ネ ル ギ ー 効 率 で あ る か の 実 態 調 査 を 行 っ た 。ま た 、熱 源 シ ス テ ム の エ ネ ル ギ ー 効 率 は 、 熱 源 装 置 の 定 格 効 率 お よ び 部 分 負 荷 時 の 効 率 に よ る 。 そ こ で 、 各 種 熱 源 装 置 の メ ー カ ー に 対 し て 、 部 分 負 荷 性 能 を 中 心 と し た 機 器 性 能 調 査 を 行 っ た 。

第 ３ 章 で は 、 本 調 査 研 究 で 提 案 す る ビ ル 熱 源 ネ ッ ト ワ ー ク 化 シ ス テ ム に 関 係 す る 事 例 シ ス テ ム の 調 査 を 行 っ た 。 大 き く は ２ つ に 分 か れ る 。 一 つ は 、 エ リ ア 内 に お け る エ ネ ル ギ ー シ ス テ ム の ネ ッ ト ワ ー ク 化 事 例 と し て 、 建 物 間 熱 融 通 シ ス テ ム と 地 域 冷 暖 房 の ネ ッ ト ワ ー ク 化 の 事 例 調 査 を 行 っ た 。 も う 一 つ は 、 低 温 未 利 用 エ ネ ル ギ ー シ ス テ ム の 事 例 と し て 、 再 生 水 利 用 と 海 水 利 用 の 地 域 エ ネ ル ギ ー シ ス テ ム の 事 例 調 査 を 行 っ た 。

第 ４ 章 で は 、 本 調 査 研 究 で 提 案 す る 熱 源 ネ ッ ト ワ ー ク 化 シ ス テ ム の 構 築 方 法 に つ い て 整 理 、 提 示 し た 。 大 き く は ２ つ に 分 け て シ ス テ ム 提 案 を 行 っ た 。 一 つ は 、 再 生 水 利 用 事 業 に よ り 整 備 さ れ た 熱 源 水 基 幹 ネ ッ ト ワ ー ク か ら の 熱 源 水 （ 再 生 水 ） を 建 替 え ビ ル の 水 熱 源 ヒ ー ト ポ ン プ で 集 中 的 に 活 用 し 、 製 造 さ れ た 熱 を 隣 接 す る ビ ル に も 建 物 間 熱 融 通 ネ ッ ト ワ ー ク に よ り 供 給 す る 「 集 中 利 用 型 」 で あ る 。 も う 一 つ は 、 熱 源 水 基 幹 ネ ッ ト ワ ー ク か ら の 熱 源 水 （ 再 生 水 ） と 熱 交 換 し な が ら 、 エ リ ア 内 に 熱 源 水 を 配 給 す る 熱 源 水 エ リ ア ネ ッ ト ワ ー ク を 整 備 し 、 建 物 の 熱 源 シ ス テ ム が 個 々 に 熱 源 水 を 活 用 す る 「 分 散 利 用 型 」 で あ る 。

第 ５ 章 で は 、実 際 の 市 街 地 か ら モ デ ル 建 物 を 抽 出 し 、第 ４ 章 で 提 示 さ れ た「 集 中 利 用 型 」 と 「 分 散 利 用 型 」 を 計 画 し た 、 そ し て 、 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 解 析 に よ り 、 エ ネ ル ギ ー 効 率 の 向 上 効 果 や 省 エ ネ ル ギ ー ・ 省 CO2効 果 を 検 証 し た 。

第 ６ 章 で は 、 本 研 究 調 査 で 提 案 す る 熱 源 ネ ッ ト ワ ー ク シ ス テ ム を 構 築 し 、 市 街 地 に 整 備 す る た め の 技 術 的 課 題 、 事 業 的 課 題 、 法 制 度 的 課 題 な ど を 整 理 し た 。

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第２章 熱源システムの運用時効率等の実態調査

2.1.1 建 物 デ ー タ 概 要 ・ 分 析 方 法 1) 建 物 概 要

空 調 熱 源 の エ ネ ル ギ ー 使 用 実 態 調 査 は 、9棟 の 建 物 に つ い て 実 施 し た 。調 査 建 物 の 概 要 を表 2.1-1(1）、(2)に 示 す 。

調 査 対 象 は 、 東 京 都 6件 、 大 阪 府 1件 、 茨 城 県 1 件 、 石 川 県 1件 の 計 9件 で あ る 。 建 物 用 途 は 、 事 務 所 4件 、 庁 舎 4件 、 電 算 ・ 通 信 1件 で あ る 。 こ れ ら の 対 象 か ら 、 熱 源 機 器 に 関 す る エ ネ ル ギ ー 消 費 量 、 熱 製 造 量 の デ ー タ を 収 集 し た 。

表 2.1-1(1) 調 査 建 物 概 要

Aビル Bビル Cビル Dビル Eビル

建物用途 事務所 事務所 庁舎 庁舎 庁舎

立地 東京都 東京都 大阪府 石川県 茨城県

建物規模 約11,000㎡ 約11,000㎡ 約65,000㎡ 約102,000㎡ 約165,000㎡

建物概要

SRC造 地上8階、地下3階 1967年竣工

SRC造 地上10階、地下3階 1975年竣工

S構造

地上25階、地下3階

SRC造、鉄骨造 地上19階、地下2階 2002年竣工

1999年竣工

熱源構成

空気熱源HP×4 空気熱源HP×3 冷温水発生機×3台 空冷式冷凍機

冷温水発生機×5 空冷HP×3基 空冷DBHP× 2 空冷専チラー×1

冷温水発生機×2 空冷DBHP× 2 水蓄熱槽 水冷ﾌﾞﾗｲﾝﾁﾗｰ×2 氷蓄熱槽

空調方式 ビルマル 単一ダクト方式

+FCU併用方式 ビルマルチ 2005年4月1日～

2006年3月31日

2005年4月1日～

2006年3月31日

2003年4月1日～

2004年3月31日

2005年1月1日～

2005年12月31日

2005年1月1日～

2005年12月31日 熱源機器の

エネルギー消費量 ○ ○ ○ ○ ○

熱源機器の

熱製造量 ○ ○

熱源システムの

エネルギー消費量 ○ ○ ○ ○ ○

熱源システムの

熱製造量 ○ ○ ○ ○

熱源機器の

エネルギー消費量 ○ ○ ○ ○ ○

熱源機器の

熱製造量 ○ ○

熱源システムの

エネルギー消費量 ○ ○ ○ ○ ○

熱源システムの

熱製造量 ○ ○ ○ ○ ○

建物名

建物 概要

空調 設備 概要

データ期間

時刻別 データ

月別 データ

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表 2.1-1(2) 調 査 建 物 概 要

Fビル Gビル Hビル Iビル

建物用途 庁舎 事務所 電算・通信 事務所

立地 東京都 東京都 東京都 東京都

建物規模 約17,000㎡ 約60,000㎡ 約20,000㎡ 約40,000㎡

建物概要 SRC造

地下1階 地上7階 1997年竣工 熱源構成

冷温水発生機　×2 ﾀｰﾎﾞ冷凍機×2台 DBﾀｰﾎﾞ冷凍機×2 蒸気ボイラー×2

ﾀｰﾎﾞ冷凍機×3 DBﾀｰﾎﾞ冷凍機×3 冷温水発生機×1台 ターボ冷凍機×1台 電気ボイラー×3台 空調方式

2005年1月1日～

2005年12月31日

2004年4月～

2005年3月

2007年11月～

2008年10月

2005年4月～

2006年3月 熱源機器の

エネルギー消費量 ▲

熱源機器の

熱製造量 ▲

熱源システムの

エネルギー消費量 ○ ▲

熱源システムの

熱製造量 ○ ▲

熱源機器の

エネルギー消費量 ○ ○ ○

熱源機器の

熱製造量 ○ ○ ○

熱源システムの

エネルギー消費量 ○ ○ ○ ○

熱源システムの

熱製造量 ○ ○ ○ ○

建物名

建物 概要

空調 設備 概要

データ期間

時刻別 データ

月別 データ

2) 分 析 方 法

熱 源 機 器 、 シ ス テ ム の 運 用 時 効 率 は 、 主 に 負 荷 率 、COPの 算 出 と 、 負 荷 率 と COP の 関 係 性 、 外 気 温 度 と 負 荷 率 と の 関 連 性 に つ い て 分 析 を 行 う 。 以 下 に 負 荷 率 、COPの 算 出 式 を 示 す 。

(1) 用 語 の 定 義

本 節 に 用 い る 用 語 の 定 義 を 以 下 に 示 す 。

冷 熱 運 転 ： 冷 熱 を 製 造 す る 運 転 。 冷 房 運 転 と 同 義 。 温 熱 運 転 ： 温 熱 を 製 造 す る 運 転 。 暖 房 運 転 と 同 義 。

熱 回 収 運 転 ：冷 熱 、温 熱 を 同 時 に 製 造 、供 給 す る 運 転 。冷 暖 同 時 取 出 運 転 と 同 義 。

シ ス テ ム COP ： 熱 源 機 器 と 一 次 ポ ン プ 、 冷 熱 源 補 機 を 含 め たCOP。 エ ネ ル ギ ー 消 費 デ ー タ の 収 集 状 況 に よ り 、 定 義 通 り の 算 出 が 可 能 な 場 合 と 不 可 能 な 場 合 が あ る の で 、 そ の つ ど 定 義 す る 。

熱 源 COP ： 熱 源 機 器 全 体 の COP。

シ ス テ ム 負 荷 率 ： シ ス テ ム 全 体 の 負 荷 率 。 定 義 式 は （ ２ ） を 参 照 。

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機 器 加 重 平 均 負 荷 率 ：稼 働 し て い る 熱 源 機 器 の 機 器 単 体 負 荷 率 に 、製 造 熱 量 で 重 み 付 け を し た 上 で 算 出 す る 、 稼 働 機 器 の 加 重 平 均 負 荷 率 。 定 義 式 は

（ ２ ） を 参 照 。

シ ス テ ム 稼 働 時 間 ： シ ス テ ム 内 の 熱 源 機 器 が 最 低 1台 が 稼 働 し て い る 時 間 。 (2) 負 荷 率 の 算 出 式

機 器 単 体 の 負 荷 率 は 、基 本 的 に 運 転 モ ー ド ご と に 以 下 の 算 出 式 を 用 い る 。パ ー セ ン ト 表 記 の 場 合 は 、 以 下 の 式 に 100 を 乗 ず る 。

（ 冷 熱 ）

] h / GJ [ ] h / GJ [

熱）

熱源機器定格容量（冷 冷熱製造量

負荷率= ・ ・ ・ （ 式 1）

（ 温 熱 ）

] h / GJ [ ] h / GJ [

熱）

熱源機器定格容量（温 温熱製造量

負荷率= ・ ・ ・ （ 式 2）

（ 熱 回 収 、 冷 暖 同 時 ）

] h / GJ [ ]

h / GJ [

] h / GJ [ ]

h / GJ [

熱）

熱源機器定格容量（温 熱）

熱源機器定格容量（冷

温熱製造量 冷熱製造量

負荷率 +

= +

・ ・ ・ （ 式 3）

月 別 平 均 負 荷 率 は 、 基 本 的 に 以 下 の 式 を 用 い る 。

別）

稼働時間（運転モード 負荷率合計

月別負荷率= ・ ・ ・ （ 式 4）

た だ し 、 月 別 デ ー タ 及 び 稼 働 時 間 し か 無 い 場 合 は 、 以 下 の 算 出 式 を 用 い る 。 た だ し 、 こ の 場 合 は 、 文 章 中 に 算 出 方 法 に つ い て 記 載 す る 。

別）

稼働時間（運転モード 熱源機器定格容量

製造熱量合計 月別負荷率

= × ・ ・ ・ （ 式 5）

年 間 平 均 負 荷 率 も 算 出 式 は 、 月 別 と 同 様 で あ る 。

シ ス テ ム 負 荷 率 の 定 義 式 を 以 下 に 示 す 。

（ 冷 熱 ）

] / [ ] / [

h GJ h GJ

（冷熱）

熱源機器定格容量合計 冷熱製造量合計

システム負荷率= ・ ・ ・ （ 式 6）

（ 温 熱 ）

] / [ ] / [

h GJ h GJ

（温熱）

熱源機器定格容量合計 温熱製造量合計

システム負荷率= ・ ・ ・ （ 式 7）

（ 熱 回 収 、 冷 暖 同 時 ）

] / [ ]

/ [

] / [ ]

/ [

h GJ h

GJ

h GJ h

GJ

（温熱）

熱源機器定格容量合計

（冷熱）

熱源機器定格容量合計

温熱製造量合計 冷熱製造量合計

システム負荷率

+

= +

・ ・ ・ （ 式 8）

- 7 -

月 別 、 年 間 の 平 均 負 荷 率 の 算 出 方 法 は 、 機 器 単 体 と 同 様 で あ る 。

機 器 平 均 負 荷 率 の 定 義 式 を 以 下 に 示 す 。

（ 各 運 転 モ ー ド ） ^{機器加重平均負荷率=}

∑

τn： 機 器 nの 負 荷 率

αn： 機 器 nの 重 み 係 数 。 た だ し 、 Q

Q_n

n= α

Q： シ ス テ ム 製 造 熱 量[GJ/h]

Qn： 機 器 nの 製 造 熱 量[GJ/h]

(2) COPの 算 出 式

機 器 単 体 の COP に つ い て は 、 基 本 的 に 運 転 モ ー ド ご と に 以 下 の 算 出 式 を 用 い る 。

（ 冷 熱 ）

[GJ/h]

] h / GJ COP [

エネルギー消費量 冷熱製造量

= ・ ・ ・ （ 式 10）

（ 温 熱 ）

[GJ/h]

] h / GJ COP [

エネルギー消費量 温熱製造量

= ・ ・ ・ （ 式 11）

（ 熱 回 収 、 冷 暖 同 時 ）

] h / GJ [

] h / GJ [ ]

h / GJ [

エネルギー消費量 温熱製造量 冷熱製造量

負荷率= + ・ ・ ・ （ 式 12）

月 別 平 均 COPは 、 以 下 の 式 を 用 い る 。

（運転モード別）

エネルギー消費量合計

合計（運転モード別）

月別 COP

COP= ・ ・ ・ （ 式 13）

た だ し 、 月 別 デ ー タ し か 無 い 場 合 は 、 以 下 の 算 出 式 を 用 い る 。 た だ し 、 こ の 場 合 は 、 文 章 中 に 算 出 方 法 に つ い て 記 載 す る 。

転モード別）

エネルギー消費量（運

別）

製造熱量（運転モード

月別COP= ・ ・ ・ （ 式 14）

年 間 値 に つ い て も 同 様 で あ る 。 ま た 、 シ ス テ ム COPに つ い て は 、 一 次 ポ ン プ 、 冷 却 塔 、 冷 却 水 ポ ン プ な ど 一 次 系 統 の 消 費 電 力 を エ ネ ル ギ ー 消 費 量 に 含 ま せ て 計 算 を す る 。 ま た 、原 則 、エ ネ ル ギ ー 消 費 量 の 換 算 値 は 、全 て 二 次 換 算 値 と し 、都 市 ガ ス に つ い て は 、 高 位 発 熱 量 を 用 い る 。

- 8 -

2.1.2 運 転 デ ー タ 取 得 事 例 に 見 る 熱 源 シ ス テ ム の 運 用 時 効 率 調 査 ･分 析 1) （A ビ ル 事 例 ） 空 気 熱 源 ヒ ー ト ポ ン プ

(1) 建 物 、 熱 源 概 要

調 査 建 物 は 、 東 京 都 内 に 立 地 す る 中 規 模 の 事 務 所 ビ ル で あ る 。 建 物 概 要 を表 2.1.2-1 に 示 す 。調 査 デ ー タ は 、2005年4月1日 か ら2006年3月31日 ま で の 時 刻 別 デ ー タ（8,760 時 間 ） で あ る 。

熱 源 設 備 は 、空 気 熱 源 ヒ ー ト ポ ン プ を 4台 設 置 し 、中 央 熱 源 方 式 に て 全 館 の 空 調 を 行 っ て い る 。イ ン テ リ ア 系 統 は 各 階 単 一 ダ ク ト 方 式 、ペ リ メ ー タ 系 統 は フ ァ ン コ イ ル ユ ニ ッ ト に て 空 調 を 行 っ て い る 。

表 2.1.2-1 A ビ ル の 建 物 ・ 空 調 設 備 概 要

項 目 内 容

建 物 用 途 事 務 所 ビ ル(東 京 都) 建 物 規 模 約 11,000㎡

建 物 概 要 鉄 骨 鉄 筋 コ ン ク リ ー ト 構 造 、 地 上 8階 、 地 下 3階 、 1967年 竣 工

熱 源 構 成 空 気 熱 源 ヒ ー ト ポ ン プ ×４ 台 空 調 方 式 イ ン テ リ ア 系 統 ： 各 階 単 一 ダ ク ト

ペ リ メ ー タ 系 統 ： フ ァ ン コ イ ル ユ ニ ッ ト

(2) 累 積 負 荷 曲 線

図 2.1.2-1に 累 積 負 荷 曲 線 （ 温 熱 ） 、図 2.1.2-2に 累 積 負 荷 曲 線 （ 冷 熱 ） を 示 す 。 各 熱 源 機 器 の 熱 製 造 量 は 、 推 定 値 で あ る 。

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

1 2500

時間(最大2500時間）

温熱製造量[GJ/h]

空冷HP4 空冷HP3 空冷HP2 空冷HP1

図 2.1.2.1 累 積 負 荷 曲 線 （ 温 熱 ）

- 9 -

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

1 2500

時間(最大2500時間）

冷熱製造量[GJ/h]

空冷HP4 空冷HP3 空冷HP2 空冷HP1

図 2.1.2-2 累 積 負 荷 曲 線 （ 冷 熱 ）

(3) COPの 算 定

A ビ ル の 空 気 熱 源 ヒ ー ト ポ ン プ を 4台 に つ い て 、COPを 算 定 す る 。

機 器 単 位 の 熱 製 造 量 は 推 定 値 で あ る の で 、こ こ で は 、熱 源 COP及 び シ ス テ ム COP に つ い て 算 出 し た 。 シ ス テ ム COP は 、 消 費 電 力 量 に 一 次 ポ ン プ の 消 費 電 力 量 を 加 え て 算 出 し た も の で あ る 。

温 熱 に つ い て 、各 月 の 平 均 COP 及 び 平 均 負 荷 率 を表 2.1.2-2に 示 す 。ま た 、図 2.1.2-3 に シ ス テ ム の 各 月 の 平 均 COPと 負 荷 率 （ 温 熱 ） を 示 す 。

温 熱 の 熱 源 COPは 、 冬 期 に お い て 負 荷 率 に か か わ ら ず 比 較 的 安 定 し て お り 、 年 間 の 平 均 値 で 2.30で あ っ た 。 ま た 一 次 ポ ン プ を 含 め た 年 間 シ ス テ ム COP は 、1.96で あ る 。

表 2.1.2.-2 各 月 平 均 COP（ 温 熱 ）

熱源COP システム COP

シス テム 負荷率 4月 1.62 1.34 0.05 5月 0.53 0.46 0.01 6月

7月 8月

9月 0.00 0.00 0.01 10月

11月 2.13 1.68 0.07 12月 2.33 2.00 0.18 1月 2.20 1.96 0.24 2月 2.27 1.95 0.16 3月 2.18 1.82 0.10 年間 2.30 1.96 0.10

温　熱

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月

･･･

ﾗ

･ ｦ

CO P

システム負荷率

熱源COP

システムCOP

図 2.1.2-3 各 月 平 均 COP と 負 荷 率 （ 温 熱 ）

- 10 -

同 様 に 、 冷 熱 に つ い て も 、 各 月 の 平 均 COPを 算 出 し た 。 結 果 を表 2.1.2-3に 示 す 。 ま た 、図 2.1.2-4に 各 月 の 平 均 シ ス テ ム COPと 負 荷 率 を 示 す 。

シ ス テ ム COPに つ い て 、負 荷 率 に 応 じ て 若 干 の 変 動 が あ る 。負 荷 率 の 高 い8月 の COP が 低 下 し て い る の は 、 外 気 温 度 の 影 響 に よ る も の と 考 え ら れ る 。 熱 源 COPは 年 間 平 均 で 2.85、 シ ス テ ム COPは 2.32と な っ た 。

(4) COPの 分 析 (a) 温 熱 運 転 時

図 2.1.2-5に 負 荷 率 に 対 す る 稼 働 時 間 と 平 均 COP（ 温 熱 ） を 示 す 。

年 間 を 通 じ て シ ス テ ム 負 荷 率 0～10％ の 稼 働 時 間 が 最 も 長 く 、 負 荷 率 が 上 昇 す る に 従 っ て 稼 働 時 間 も 減 少 し て い く こ と か ら 、 基 本 的 に 低 負 荷 運 転 を し て い る こ と が わ か る 。ま た 、シ ス テ ム COP に つ い て も 、負 荷 率 が 上 昇 す る に 従 っ て 上 昇 す る 傾 向 に あ り 、 上 記 稼 働 状 況 か ら 、A ビ ル の 温 熱 運 転 は 、低 COPで 運 転 さ れ て い る 時 間 が 長 い こ と が わ か る 。

1.96

2.52 2.53 2.48 2.43

2.91

0.00 0.00 0.00 0.00

1.49

2.21 2.30 2.28 2.26

2.73

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

0 100 200 300 400 500 600 700 800

0～10% 10～20% 20～30% 30～40% 40～50% 50～60% 60～70% 70～80% 80～90% 90～100%

COP

稼働時間（時間/年）

負荷率

空冷HP（システム）-稼動時間 空冷HP（熱源）-COP 空冷HP（システム）-COP

図 2.1.2-5 負 荷 率 に 対 す る 稼 動 時 間 ・ 平 均 COP（ 温 熱 ） 表 2.1.2.-3

各 月 平 均 COP（ 冷 熱 ）

熱源COP システム COP

シス テム 負荷率 4月

5月 2.58 2.29 0.04 6月 2.93 2.37 0.13 7月 2.66 2.21 0.18 8月 2.53 2.16 0.27 9月 2.75 2.32 0.21 10月 3.08 2.59 0.07 11月 2.02 1.75 0.03 12月

1月 2月 3月

年間 2.85 2.32 0.13 冷　熱

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月

･

･･

ﾗ

･ ｦ

CO

P システム負荷率

熱源COP

システムCOP

図 2.1.2-4 各 月 平 均 COP と 負 荷 率 （ 冷 熱 ）

- 11 -

図 2.1.2-6に 外 気 温 度 に 対 す る 稼 働 時 間 ・ 平 均 COP（ 温 熱 ） を 示 す 。

図 よ り 、 立 地 が 東 京 と い う こ と も あ り 、150時 間 を 超 え る 稼 働 時 間 を 有 し て い た の は 、外 気 温 度 が 6℃ ～10℃ の 温 度 帯 で あ り 、全 運 転 時 間 の 51％ を 占 め て い る 。COPは 、 空 気 熱 源 と い う こ と も あ り 、全 体 と し て 外 気 温 度 が 高 く な る に つ れ COPを 向 上 す る 傾 向 に あ る 。し か し 、外 気 温 度 が 10℃ を 超 え る と 負 荷 率 と の 関 係 か ら 横 ば い 、も し く は 低 下 す る 傾 向 に あ る 。

0.00

1.811.802.002.042.012.212.212.312.32 2.662.56

2.252.21 2.632.65

2.27 2.60

2.95

2.14

0.66 3.98

0.690.65 0.28

0.94

0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00 0.00

1.651.54

1.821.801.771.911.962.011.99 2.232.08

1.901.882.052.09 1.892.01

2.29

1.50

0.60 2.08

0.560.51 0.34

0.74

0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50

0 50 100 150 200 250

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

COP

稼働時間（時間/年）

外気温度（℃）

空冷HP（システム）-稼動時間 空冷HP（熱源）-COP 空冷HP（システム）-COP

図 2.1.2-6 外 気 温 度 に 対 す る 稼 動 時 間 ・ 平 均 COP（ 温 熱 ）

(b) 冷 熱 運 転 時

図 2.1.2-7に 負 荷 率 に 対 す る 稼 働 時 間 と 平 均 COP（ 冷 熱 ） を 示 す 。

図 よ り 、 冷 熱 運 転 時 に お い て も 、 温 熱 運 転 時 と 同 様 に シ ス テ ム 負 荷 率 0～10％ で の 運 転 時 間 が 最 も 長 く 、全 体 の 46％ を 占 め て い た 。ま た 0～40％ の 負 荷 率 で 、全 体 の 95％ を 占 め て い る 。

ま た シ ス テ ム COP に つ い て は 、 負 荷 率 が 20％ ま で は 上 昇 す る が 、 そ れ 以 降 は 横 ば い と な る 。 こ れ は COPが 平 均 値 の た め 、 低 負 荷 時 に お い て は 、 一 般 に COP が 拡 散 す る 傾 向 に あ り 、 そ の 影 響 に よ る も と の と 考 え ら れ る 。

2.89 3.19

2.69 2.61

2.52 2.54

0.00 0.00 0.00 0.00

2.21 2.58

2.34 2.34 2.33 2.37

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

0 200 400 600 800 1,000 1,200

0～10% 10～20% 20～30% 30～40% 40～50% 50～60% 60～70% 70～80% 80～90% 90～100%

COP

稼働時間（時間/年）

負荷率

空冷HP（システム）-稼動時間 空冷HP（熱源のみ）-COP 空冷HP（システム）-COP

図 2.1.2-7 負 荷 率 に 対 す る 稼 働 時 間 と 平 均 COP（ 冷 熱 ）

- 12 -

図 2.1.2-8に 外 気 温 度 に 対 す る 稼 働 時 間 ・ 平 均 COP（ 冷 熱 ） を 示 す 。

稼 働 時 間 が 150時 間 以 上 あ る 温 度 帯 は 、21℃ ～27℃ で あ り 、 全 体 の 54％ を 占 め て い た 。ま た 、COPの 推 移 は 、外 気 が 上 昇 す る に つ い て 低 下 す る 傾 向 に あ る 。外 気 温 度 が 21℃ で 熱 源 COPは 2.95で あ り 、 外 気 温 度 が 34℃ で 2.09と な っ て い る 。

0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00 5.56

3.87

2.09 3.083.033.173.23

3.80

2.95 3.23

2.933.10 2.822.902.72

2.572.692.512.482.36 2.232.172.09

0.000.000.000.00 0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00

3.99

3.09

1.62 3.19

2.87 2.13

2.56 2.87

2.142.452.342.382.292.332.212.102.212.202.232.152.031.981.92

0.000.000.000.000.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

COP

稼働時間（時間/年）

外気温度（℃）

空冷HP（システム）-稼動時間 空冷HP（熱源のみ）-COP 空冷HP（システム）-COP

図 2.1.2-8 外 気 温 度 に 対 す る 稼 働 時 間 ・ 平 均 COP（ 冷 熱 ）

2) （B ビ ル 事 例 ） 空 気 熱 源 ヒ ー ト ポ ン プ (1) 建 物 、 熱 源 概 要

建 物 B は 、 東 京 都 内 に 立 地 す る 中 規 模 の 事 務 所 ビ ル で あ る 。 建 物 概 要 を表 2.1.2-4 に 示 す 。調 査 デ ー タ は 、2005年4月1日 か ら2006年3月31日 ま で の 時 刻 別 デ ー タ（8,760 時 間 ） で あ る 。

熱 源 設 備 は 、空 気 熱 源 ヒ ー ト ポ ン プ を 3台 設 置 し 、中 央 熱 源 方 式 に て 全 館 の 一 部 を 空 調 し 、 ビ ル 用 マ ル チ パ ッ ケ ー ジ エ ア コ ン を 併 用 し て い る 。

表 2.1.2-4 B ビ ル の 建 物 ・ 空 調 設 備 概 要

項 目 内 容

建 物 用 途 事 務 所 ビ ル(東 京 都) 建 物 規 模 約 11,000㎡

建 物 概 要 鉄 骨 鉄 筋 コ ン ク リ ー ト 構 造 、 地 上 10 階 、 地 下 3階 、1975年 竣 工

熱 源 構 成 空 気 熱 源 ヒ ー ト ポ ン プ ×３ 台

空 調 方 式 ビ ル 用 マ ル チ パ ッ ケ ー ジ エ ア コ ン 併 用

(2) 累 積 負 荷 曲 線

図 2.1.2-9 に 累 積 負 荷 曲 線 （ 温 熱 ） 、図 2.1.2-10に 累 積 負 荷 曲 線 （ 冷 熱 ） を 示 す 。 機 器 の 熱 製 造 量 は 、 推 定 値 で あ る 。

- 13 -

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

1 2500

温熱製造量[GJ/h]

時間(最大2500時間）

空冷HP3 空冷HP2 空冷HP1

図 2.1.2-9 累 積 負 荷 曲 線 （ 温 熱 ）

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

1 2500

冷熱製造量[GJ/h]

時間(最大2500時間）

空冷HP3 空冷HP2 空冷HP1

図 2.1.2-10 累 積 負 荷 曲 線 （ 冷 熱 ）

(3) COPの 算 定

B ビ ル の 空 気 熱 源 ヒ ー ト ポ ン プ を 3台 に つ い て 、COPを 算 定 す る 。

温 熱 運 転 時 に つ い て 、 各 月 の 平 均 COP 及 び 平 均 負 荷 率 を表 2.1.2-5に 示 す 。 ま た 、 図 2.1.2-11に シ ス テ ム の 各 月 の 平 均 COP と 負 荷 率 を 示 す 。

温 熱 の 熱 源 COPは 、比 較 的 安 定 し て お り 、年 間 の 平 均 値 で 2.41で あ っ た 。ま た 一 次 ポ ン プ を 含 め た シ ス テ ム COP は 、年 間 平 均 2.10と な っ た 。シ ス テ ム 負 荷 率 は 、各 機 器 の 製 造 温 熱 量 の 最 大 値 の 合 計 と し た 。各 機 器 の 熱 製 造 量 が 推 定 値 で あ る た め 、シ ス テ ム 負 荷 率 は 、 低 め に 推 定 さ れ て い る と 考 え ら れ る 。

- 14 -

同 様 に 冷 熱 に つ い て も 、各 月 の 平 均 COPを表 2.1.2-6に 示 す 。図 2.1.2-12に 各 月 の 平 均 COPと 負 荷 率 （ 冷 熱 ） を 示 す 。

熱 源 COP は 、年 間 平 均 で 3.38、シ ス テ ム COP は 2.21と な っ て い る 。温 熱 と 比 較 し て 、 熱 源 COPと シ ス テ ム COPの 差 が 大 き い 。 ま た 、 月 別 で み て も 熱 源 COP は 、 外 気 の 影 響 で 、涼 し く な る に つ れ COP が 向 上 し て い る が 、シ ス テ ム COPは 、ほ ぼ 横 ば い と な っ て い る 。

表 2.1.2-5 各 月 平 均 COP（ 温 熱 ）

熱源COP システム COP

システム 負荷率 4月 2.44 1.93 0.11 5月

6月 7月 8月 9月 10月

11月 2.44 2.08 0.14 12月 2.44 2.14 0.19 1月 2.59 2.30 0.24 2月 2.26 2.04 0.21 3月 2.32 2.07 0.18 年間 2.41 2.10 0.19

温熱

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00

4月 5月 6月 7月 8月 9月10月11月12月1月 2月 3月

･

･･ﾗ

･ ｦ

CO

P システム負荷

率 熱源COP

システムCOP

図 2.1.2-11 各 月 平 均 COP と 負 荷 率 （ 温 熱 ）

表 2.1.2-6 各 月 平 均 COP（ 冷 熱 ）

熱源COP システム COP

システム 負荷率 4月

5月 4.07 2.07 0.00 6月 3.50 2.13 0.04 7月 3.09 2.21 0.10 8月 2.69 2.24 0.17 9月 3.16 2.42 0.26 10月 3.74 2.22 0.18 11月 4.44 2.04 0.24 12月

1月 2月 3月

年間 3.38 2.21 0.14 冷熱

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00

4月 5月 6月 7月 8月 9月10月11月12月1月 2月 3月

･

･･ﾗ

･ ｦ

CO

P システム負荷

率 熱源COP

システムCOP

図 2.1.2-12 各 月 平 均 COP と 負 荷 率 （ 冷 熱 ）

- 15 - (4) COPの 分 析

(a) 温 熱 運 転 時

図 2.1.2-13に 負 荷 率 に 対 す る 稼 働 時 間 と 平 均 COP（ 温 熱 ） を 示 す 。

シ ス テ ム 負 荷 率 が 10～30％ ま で の 運 転 時 間 が 長 く 、全 体 の 8割 を 占 め て い た 。こ の 時 の 熱 源 機 器 の み COPは 、 お よ そ 2.20程 度 で あ り 、 負 荷 率 50～60％ 時 の COP4.40 と 比 較 す る と 、 半 分 程 度 の 効 率 と な る 。 温 熱 運 転 に つ い て は 、 低 負 荷 ・ 低 効 率 で の 運 転 時 間 が 長 い こ と が わ か る 。

0.93

2.13 2.39 3.09

4.23 4.40

4.08 4.05 4.23

0.00 0.74

1.76 2.16

2.73

3.74 3.87 3.73 3.60 3.86

0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

0 100 200 300 400 500 600

0～10% 10～20% 20～30% 30～40% 40～50% 50～60% 60～70% 70～80% 80～90% 90～100%

COP

稼働時間（時間/年）

負荷率

空冷HP（システム）-稼動時間 空冷HP（熱源）-COP 空冷HP（システム）-COP

図 2.1.2-13 負 荷 率 に 対 す る 稼 働 時 間 と 平 均 COP（ 温 熱 ）

図 2.1.2-14に 外 気 温 度 に 対 す る 稼 働 時 間 ・ 平 均 COP（ 温 熱 ） を 示 す 。

シ ス テ ム 稼 働 時 間 が 100 時 間 を 超 え て い る 温 度 帯 は 、7～10℃ で 、 全 体 の 36％ を 占 め る 。COPは 、外 気 温 度 が 上 昇 す る に 従 い 、減 少 す る 傾 向 に あ り 、こ れ は 負 荷 率 の 影 響 と 考 え ら れ る 。

0.00 2.13

3.34 2.852.712.63

2.492.55 2.302.41

2.272.19 2.392.362.37

2.142.15 2.71

2.36 2.00

3.73

2.63 3.11

2.69 2.23

2.08

0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00 0.00

1.89 2.83

2.54 2.372.322.242.22

2.082.172.051.962.112.052.05 1.781.85

2.24 1.93

1.61 2.31

2.00 2.20

1.96 1.81

1.45

0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

0 20 40 60 80 100 120 140 160

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

COP

稼働時間（時間/年）

外気温度（℃）

空冷HP（システム）-稼動時間 空冷HP（熱源）-COP 空冷HP（システム）-COP

図 2.1.2-14 外 気 温 度 に 対 す る 稼 働 時 間 ・ 平 均 COP（ 温 熱 ）

- 16 - (b) 冷 熱 運 転 時

冷 熱 に つ い て 、 算 出 し た 各 時 間 の COP を シ ス テ ム 負 荷 率 及 び 外 気 と の 関 係 に つ い て 分 析 を 行 っ た 。

図 2.1.2-13 に 負 荷 率 に 対 す る 稼 働 時 間 と 平 均 COP（ 冷 熱 ） を 示 す 。

冷 熱 に つ い て も シ ス テ ム 負 荷 率 が 0～20％ で 全 体 の 86％ を 占 め て い る 。 ま た 、 熱 源 の み の COP は 、 負 荷 率 が 上 昇 す る に 従 っ て 向 上 す る 傾 向 に あ り 、B ビ ル に お い て も 低 負 荷 、 低 効 率 で の 運 転 時 間 が 長 い と い え る 。

2.63

4.12 3.84 3.68 3.98

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.57

2.69 2.96 3.21 3.54

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

0 100 200 300 400 500 600 700

0～10% 10～20% 20～30% 30～40% 40～50% 50～60% 60～70% 70～80% 80～90% 90～100%

COP

稼働時間（時間/年）

負荷率

空冷HP（システム）-稼動時間 空冷HP（熱源）-COP 空冷HP（システム）-COP

図 2.1.2-13 負 荷 率 に 対 す る 稼 動 時 間 ・ COP（ 冷 熱 ）

図 2.1.2-14に 外 気 温 度 に 対 す る 稼 働 時 間 ・ 平 均 COP（ 冷 熱 ） を 示 す 。

80 時 間 を 超 え て い る 外 気 温 度 帯 は 、22℃ ～26℃ と 30℃ 、31℃ で 、こ れ ら の 温 度 帯 で 、 全 体 の 46％ を 占 め て い る 。熱 源 COPは 、外 気 温 度 が 上 昇 す る に 従 っ て 低 下 す る 傾 向 に あ る が 、 シ ス テ ム COP は 、 外 気 温 度 に あ ま り 影 響 さ れ て い な い こ と が わ か る 。

0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00 3.51

1.35 5.05

2.89 3.36

5.365.56

3.32 4.12

3.65 3.933.93

3.463.553.393.433.40 2.873.10

2.942.92

2.442.592.572.522.532.53 2.35

0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00 2.63

0.67 3.40

1.80 1.36

2.362.45 1.81

2.112.112.292.172.212.262.332.362.43 2.162.362.262.29

1.992.142.112.082.091.991.94

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

0 20 40 60 80 100 120

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

COP

稼働時間（時間/年）

外気温度（℃）

空冷HP（システム）-稼動時間 空冷HP（熱源）-COP 空冷HP（システム）-COP

図 2.1.2-14 外 気 温 度 に 対 す る 稼 動 時 間 ・ COP（ 冷 熱 ）

- 17 - 3) （C ビ ル 事 例 ） 冷 温 水 発 生 機

(1) 建 物 、 熱 源 概 要

C ビ ル は 、 大 阪 府 内 に 立 地 す る 大 規 模 の 庁 舎 で あ る 。 建 物 概 要 を表 2.1.2-7 に 示 す 。 調 査 デ ー タ は 、2003 年 4月 1日 か ら 2004 年 3月 31 日 ま で の 時 刻 別 デ ー タ （8,760時 間 ） で あ る 。

熱 源 設 備 は 、冷 温 水 発 生 機 を 3台 と 空 冷 式 冷 凍 機 を 設 置 し て い る 。中 央 熱 源 方 式 に て 全 館 の 一 部 を 単 一 ダ ク ト 方 式+FCU併 用 方 式 で 空 調 し 、空 調 面 積 は 約31,000㎡ で あ る 。 ビ ル 用 マ ル チ パ ッ ケ ー ジ エ ア コ ン を 併 用 し て い る 。熱 源 機 器 の デ ー タ に つ い て 、空 冷 式 冷 凍 機 の 消 費 電 力 が 不 明 で あ っ た 。

表 2.1.2-7 C ビ ル の 建 物 ・ 空 調 設 備 概 要

項 目 内 容

建 物 用 途 庁 舎(大 阪 府)

建 物 規 模 約 65,000㎡ （ 空 調 面 積 約 31,000 ㎡ ） 建 物 概 要 鉄 骨 構 造 、 地 上 25階 、 地 下 3階

熱 源 構 成 冷 温 水 発 生 機 ×3台 空 冷 式 冷 凍 機

空 調 方 式 単 一 ダ ク ト 方 式+FCU 併 用 方 式 ビ ル 用 マ ル チ パ ッ ケ ー ジ エ ア コ ン 併 用

(2) 累 積 負 荷 曲 線

図 2.1.2-15 に 累 積 負 荷 曲 線 （ 温 熱 ） 、図 2.1.2-16 に 累 積 負 荷 曲 線 （ 冷 熱 ） を 示 す 。

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00

1 2500

温熱製造量[GJ/h]

時間(最大2500時間）

冷温水発生機3 冷温水発生機2 冷温水発生機1

図 2.1.2-15 累 積 負 荷 曲 線 （ 温 熱 ）