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イオン千種ショッピングセンターにおける 電気熱源空調の導入事例

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―― 実 施 例 ――
イオン千種ショッピングセンターにおける
電気熱源空調の導入事例
㈱竹中工務店 名古屋支店 設計部設備グループ 森 田 純 一
■キーワード/
■キーワード/店舗・環境計画・空調計画・省エネルギー・冷凍機
1.はじめに
2.建築計画概要
イオン千種ショッピングセンターは,環境配慮型ショ
2−1 建物概要
ッピングセンター,
エコショップのプロトタイプとして,
所 在 地 愛知県名古屋市千種区2丁目
愛知県名古屋市千種区に平成17年5月にオープンした。
用 途 物品販売店舗
当ショッピングセンターは,エコショップとして3つ
設計・施工 ñ竹中工務店
のコンセプトにもとづき計画されている。
敷 地 面 積 30,828.24fl
その1つは環境性能であり,省エネルギー・省資源・
外部保全により環境負荷低減をはかっている。
建 築 面 積 16,771.43fl
延 床 面 積 46,647.54fl
2つ目はデザイン性能であり,店内はもちろん外部や
構造・規模 RC,S造,地上3階,塔屋1階
駐車場の環境改善により,総合的に魅力ある空間を提供
工 期 平成16年9月15日∼平成17年5月10日
している。
2−2 環境配慮計画
3つ目はPR性能であり,店舗全体での環境への取り
建物の南側正面には太陽光発電パネルと風力発電装置
組みを,インフォメーション端末によりお客さまに分か
を配置し,電力負荷軽減とともに視覚的PR効果をはか
りやすく伝えている。
っている。また外部駐車場では透水性アスファルト舗装
特に,エネルギー消費の大きなショッピングセンター
による雨水流出やヒートアイランド現象の抑制をはか
における空調熱源については,高効率定速ターボ冷凍機
り,北側の広場状公園や内装材にはリサイクル材を積極
およびインバータターボ冷凍機を主熱源として,高効率
的に採用し,環境負荷低減に努めている。さらにエコボ
化による省エネルギーを中心に,環境負荷低減をはかっ
イド,ライトウェルによる自然採光,木製ルーバー,壁
ている。
面緑化などにより,エネルギー消費量の軽減をはかるな
写真−1 建物全景
― 11 ―
ヒートポンプとその応用 2007.
11.
No.74
―― 実 施 例 ――
ショップの熱源としては,高効率で省エネルギー性に優
ど,さまざまな環境配慮提案を盛り込んでいる。
その結果,CASBEE−新築(簡易版)平成16年による評
れていることが望ましい。
したがって,セントラル系統の熱源には,高いCOPで
価ではBEE=2.8,Aクラスの評価となっている。
定評のある高効率ターボ冷凍機と,部分負荷効率の高い
3.空調設備概要
インバータターボ冷凍機の採用に至った。
3−1 空調設備
また,飲食店舗系統には時間帯による負荷変動と個別
計量性を考慮して,空気熱源ヒートポンプエアコン(ビ
セントラル熱源
ルマルチ)を採用している。
・高効率定速ターボ冷凍機 350RT×1台
・インバータターボ冷凍機 350RT×1台
24時間営業のスーパー,マックスバリュ系統には,
熱源の単独化とデマンド抑制を考慮し,ガスエンジンヒ
個別分散熱源
ートポンプエアコン(ビルマルチ)を採用した。
・空気熱源ヒートポンプエアコン
(ビルマルチ)
1,834kW
・ガスエンジンヒートポンプエアコン
(ビルマルチ)
4.熱源システムの特徴
セントラル系統の熱源フローを図−1に示す。
0,848kW
空調方式
共用部空間のイオン系統と,テナント店舗とで系統分
・モール・物販店舗系統:
けを行い,低負荷時にはインバータターボ冷凍機を優先
外気処理空調機+ファンコイルユニット
運転し,一定負荷を超えると定速ターボ冷凍機をベース
・飲食店舗系統:
運転とする熱源機の台数制御を行っている。
空気熱源ヒートポンプエアコン
冷水温度は,7℃/15℃,温度差8℃の大温度差搬
・24時間営業スーパー,マックスバリュ系統:
送を行い,また冷却塔の補給水には温度変動が小さい井
ガスエンジンヒートポンプエアコン
戸水を供給することで,ターボ冷凍機の効率向上をはか
3−2 熱源計画と選定
っている。
ショッピングセンターでは,年間を通じて冷房負荷主
体であることが実績として報告されている。また,エコ
図−2および図−3には,夏期
(8月)と冬期(2月)
の
運転実績を示す。
BV
CT-01
R-01
CTW
PCD-01
BFV
BFV
PC-01
BV
CT-02
R-02
PCD-02
BFV
MV
冷水ヘッダ(住)
CTW
BFV
PC-02
冷水ヘッダ(環)
〈凡例〉
イオン系統
テナント系統
イオン系統
テナント系統
図−1 セントラル熱源フロー
ヒートポンプとその応用 2007.11.No.74
― 12 ―
R-01
R-02
PC-01,PC-02
PCD-01,PCD-02
CT-01,CT-02
CTW
BV
BFV
MV
定速ターボ冷凍機
インバータターボ冷凍機
冷水ポンプ
冷却水ポンプ
冷却塔
自動ブロー装置
電動ボール弁
制御弁(バタフライ弁)
制御弁(ニ方弁)
―― 実 施 例 ――
製造熱量と外気温度
(MJ)
90,000
80,000
70,000
60,000
熱
50,000
量 40,000
30,000
20,000
10,000
0
冷凍機R-1製造熱量
冷凍機R-2製造熱量
平均外気温度
(℃)
35
30
25
20
15
10
5
8/1
8/3
8/5
8/2
8/7
8/4
8/9
8/6
8/8
消費電力量とシステムCOP
8/11
8/13
8/15
8/17
8/19
8/21
8/23
8/25
8/27
8/29
8/31
8/10
8/12
8/14
8/16
8/18
8/20
8/22
8/24
8/26
8/28
8/30
月 日
R-1系統消費電力量
R-2系統消費電力量
0
システムCOP
(kWh)
6,000
6.0
5,000
5.0
消 4,000
費
電 3,000
力
量 2,000
4.0
1,000
1.0
3.0
2.0
0
温
度
8/1
8/3
8/2
8/5
8/4
8/7
8/6
8/9
8/8
8/11
8/13
8/15
8/17
8/19
8/21
8/23
8/25
8/27
8/29
8/31
8/10
8/12
8/14
8/16
8/18
8/20
8/22
8/24
8/26
8/28
8/30
月 日
シ
ス
テ
ム
C
O
P
0.0
図−2 夏期8月の運転実績
製造熱量と外気温度
冷凍機R-1製造熱量
冷凍機R-2製造熱量
(MJ)
12,000
(℃)
16
14
10,000
12
8,000
10
8
熱
6,000
量
4,000
6
2/1
2/3
2/2
2/5
2/4
2/7
2/6
2/9
2/8
消費電力量とシステムCOP
消
費
電
力
量
2/11
2/13
2/15
2/17
2/19
2/21
2/23
2/25
2/27
2/10
2/12
2/14
2/16
2/18
2/20
2/22
2/24
2/26
2/28
月 日
R-1系統消費電力量
R-2系統消費電力量
0
システムCOP
(kWh)
1,200
3.5
1,000
3.0
2.5 シ
ス
2.0 テ
ム
1.5 C
O
1.0 P
0.5
800
600
400
200
0
温
度
4
2
2,000
0
平均外気温度
2/1
2/3
2/2
2/5
2/4
2/7
2/6
2/9
2/8
2/11
2/13
2/15
2/17
2/19
2/21
2/23
2/25
2/27
2/18
2/20
2/22
2/24
2/26
2/28
2/10
2/12
2/14
2/16
月 日
0.0
■熱 量 定 義:◎製造熱量(単位(MJ))
:
(冷凍機冷水流量)×
{(冷凍機冷水入口温度)−(冷凍機冷凍機出口温度)}
×(比熱)×(比重)
■電力量定義:◎消費電力量(単位(kWh))
:各機器の消費電力量の積算値
■C O P 定 義:◎冷凍機(単位なし)
:
(冷凍機製造熱量(kW換算値)
(kW)
(冷凍機消費電力量)
/
(kWh)
◎システム(単位なし)
:
(冷凍機製造熱量(kW換算値)
(kW)
{
/(冷凍機消費電力量合計)+(補機類消費電力量合計)
(kWh)}
図−3 冬期2月の運転実績
― 13 ―
ヒートポンプとその応用 2007.
11.
No.74
―― 実 施 例 ――
表−1 各月の平均COP実績
年
平成17年
月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
1月
2月
3月
4月
5月
平均
R−1:定 速 ター ボ 冷 凍 機
5.5
5.6
5.4
5.8
4.6
3.7
4.7
8.6
3.6
3.6
3.6
5.6
5.0
R−2:インバータターボ冷凍機
6.8
5.9
5.8
6.3
6.7
7.6
10.0
11.5
12.3
11.4
11.7
10.6
8.9
シ ス テ ム 全 体 C O P
5.1
4.6
4.5
4.9
4.3
3.6
2.8
1.5
1.8
2.5
3.4
4.7
3.6
均等に冷熱を製造しているが,図−3の冬期2月では冷
冷凍機製造熱量
代表日負荷カーブ(8/7)分
(MJ)
8,000
7,000
6,000
熱
量
熱負荷の低下により,インバータターボ冷凍機の運転が
主体となっている。
また,図−4および図−5には夏期と冬期の代表日の
5,000
4,000
日負荷量を示す。これからも冬期における冷熱負荷が確
3,000
認でき,年間を通じて冷房負荷が主体となる建物の特性
2,000
1,000
0
を表している。
1
3
5
7
9
11 13 15
時 刻
17
19
(kWh)
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
1
21
23
(時)
5−2 運転実績評価
表−1には,完成後1年間の両ターボ冷凍機単体,お
消費電力量
代表日消費電力量カーブ(8/7)分
消
費
電
力
量
平成18年
よびシステム全体の月別平均COP実績を示す。
これより,定速ターボ冷凍機は冷房負荷の多い時期に
ベース運転となるため,夏期でのCOPが高い。それに対
してインバータターボ冷凍機は,冷房負荷の少ない冬期
∼中間期にかけて優先運転され,より高いCOPを示して
いる。
3
5
7
9
11 13 15
時 刻
17
19
21
特に,2月のインバータターボ冷凍機のCOPは12.3を
23(時)
記録,インバータターボ冷凍機の部分負荷効率が高いこ
図−4 夏期代表日の日負荷
とが確認できる。
システム全体では,冷房負荷が多い夏期の5∼9月に
代表日負荷カーブ(2/15)分
(MJ)
1,800
1,600
1,400
1,200
熱 1,000
量 800
600
400
200
0
1
は,COP4.5∼5.1と高い値を示しているが,冬期の12∼
冷凍機製造熱量
3月では,COP1.5∼2.8と低い。
これは,冬期には冷房負荷が少ないため,インバータ
ターボ冷凍機の部分負荷効率は高いものの,ポンプ等補
機動力の消費電力の割合が相対的に大きくなり,夏期に
比べてシステム全体のCOPが低くなるものと考えられ
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
る。
23
(時)
時 刻
年間平均のシステム全体COPについては,3.6を達成
(kWh)
140
120
消 100
費
80
電
60
力
40
量
20
0
1
しており,年間を通じて建物の特性に合致した,高効率
消費電力量
代表日消費電力量カーブ(2/15)分
な空調熱源として運転されていることが確認できる。
6.おわりに
イオン千種ショッピングセンターは,エコショップの
3
5
7
9
11 13 15
17
プロトタイプとして,さまざまな環境配慮計画を策定し,
19 21 23
(時)
実現することができた。
時 刻
今後とも,多方面で環境配慮技術が展開されていくと
図−5 冬期代表日の日負荷
思われるが,引き続き運転データの蓄積と運用面でのよ
り高効率な稼働,環境配慮が行えるよう見守りたいと考
5.熱源の運転実績
えている。
5−1 年間負荷の状況
今回の計画,実現にあたってのご指導,ご協力いただ
図−2の夏期8月では,両方のターボ冷凍機ともほぼ
ヒートポンプとその応用 2007.11.No.74
いた関係各位様に深く感謝申しあげます。
― 14 ―
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