東京スクエアガーデン（TOKYO SQUARE　GARDEN）の空調設備計画

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きのこさわまつ
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1 東京スクエアガーデン (TOKYO SQUARE GARDEN) の空調設備計画キーワード / 複合施設環境計画省エネルギー冷凍機性能評価清水建設設計本部設備設計部 2 部小坂千里 1. はじめに東京スクエアガーデンは, 東京駅からほど近い中央通りと鍛冶橋通りの交差点に位置する計画地に, 都市再生特別地区の都市計画決定を受け計画したこの地域の新しいランドマークとなる大規模複合ビルである本プロジェクトのテーマは地域全体を含めたCO2 削減推進であり, 都市における多面的な環境対策として, 京橋の丘, 京橋環境ステーション, CO2 削減モデルビルを整備し都市再生への貢献に取り組んでいる本報では, 環境モデルビル実現のための取り組みと空調設備計画について報告する 2. 建築概要建築名称東京スクエアガーデン所在地東京都中央区京橋 3 丁目建築主京橋開発特定目的会社第一生命保険片倉工業清水地所京橋三丁目特定目的会社ジェイアンドエス保険サービスプロジェクトマネージメント業務受託会社東京建物敷地面積 8,131.39m2建築面積 5,627.56m2延床面積 117,460.96m2階数地上 24 階, 地下 4 階, 塔屋 2 階構造鉄骨造用途事務所, 店舗, 診療所, 集会所, 展示場工期平成 22 年 9 月平成 25 年 3 月都市計画基本設計監修 : 日建設計日本設計委託業務共同企業体実施設計監理 : 清水大成 ( 仮称 ) 京橋 3-1 プロジェクト設計監理共同企業体施工 : 清水大成 ( 仮称 ) 京橋 3-1 プロジェクト新築工事共同企業体フロア構成として, 高層 7 階 24 階がオフィスである低層 6 階は建築設備にかかわる環境技術を有する企業等最新の省 CO2 技術を展示し, 一般の見学者や団体に公開する環境ステーションと中央区の環境情報施設を配置している 5 階は貸会議室, 4 階はクリニック,3 階には子育て支援施設, また地下 1 階 3 階には飲食物販を兼ね備えた商業施設という構成である ( 写真 -1 図-1) 写真 -1 建物外観 11

排出削減率は補助金申請時, 建屋全体として42%, オフィスは45% となっている具体的取り組みとして, A: 京橋環境ステーションの整備 1 環境ショールーム環境技術の展示公開による啓蒙見える化 2 中央区と連携した省 CO2 普及の啓発 B: 省 CO2テナントモデルビルとしての整備 1 ハイブリッド外装 2 省

2 図 -1 省 CO2 モデルビルとしての整備 3. 環境モデルビルとしての取り組み本建物は東京都の都市再生特別地区の都市計画決定を採択するとともに国土交通省平成 22 年第 1 回住宅建築物省 CO2 先導事業として採択を受けた東京駅に隣接した京橋 3 丁目地域の省 CO2モデルビルとして地域の拠点であるとともに, まるごと省 CO2ビルをめざしている事業全体のCO2 排出削減率は補助金申請時, 建屋全体として42%, オフィスは45% となっている具体的取り組みとして, A: 京橋環境ステーションの整備 1 環境ショールーム環境技術の展示公開による啓蒙見える化 2 中央区と連携した省 CO2 普及の啓発 B: 省 CO2テナントモデルビルとしての整備 1 ハイブリッド外装 2 省 CO2 型熱源設備システム 3 再生可能エネルギーシステム 4 インターフェースを用いたテナント連鎖型省 CO2 排出量管理サービス C: 京橋の丘整備等大規模緑化システムによるクールスポットの形成などである省 CO2 先導事業の対象として採択された技術項目について記載する ( 図 -1) さらに本建物では, エネルギーの運用管理を重点項目に置いたエネルギーの見える化 BEMSの拡充により, 運用時を念頭に置いた建物としてのさらなる省 CO2をめざした計画としている図 -2にそのプロセスを記述する図 -2 さらなる省 CO2 への取り組みフローヒートポンプとその応用 No.86 12

4. 空調設備計画計画設計にあたり, 1 地域性エコシテイー中央区の実現に向けた活動支援 2 環境条件水脈の豊富さ超高層の特性を生かす 3 複合用途である建築形態のため大型かつ高効率機器導入を行いやすいを前提とし, 個々の省 CO2 技術の導入をシミュレーションによる解析や模型実験などにより検証を行った下記に概要と併せて紹介する 4-1 熱源システム

-3に熱源フローを示す熱源側冷水 5 15, 温水 45 35 2 次側冷水 7 17, 温水 43 33 熱源と水蓄熱槽は1 対 1の組み合わせとし, 蓄熱槽以降の2 次側は低層系統 ( 地下 4 階 6 階 ) と高層系統 (7 階 24 階 ) に分け各々熱交換器を設置し, 負荷側に送水している

3 4. 空調設備計画計画設計にあたり, 1 地域性エコシテイー中央区の実現に向けた活動支援 2 環境条件水脈の豊富さ超高層の特性を生かす 3 複合用途である建築形態のため大型かつ高効率機器導入を行いやすいを前提とし, 個々の省 CO2 技術の導入をシミュレーションによる解析や模型実験などにより検証を行った下記に概要と併せて紹介する 4-1 熱源システム搬送システム本建物の熱源は全電化方式を採用しており, 1 高効率熱源の採用 ( インバータターボ冷凍機の採用 ) 2 改良もぐり堰型を利用した温度成層型水蓄熱槽の採用 3 地中熱利用による再生エネルギー熱源システム 4 搬送系統ポンプの変流量方式 ( インバータ制御 ) 5 搬送系統ポンプのIPMモータの採用 6 冷水温水の往返り温度の大温度差 (10 ) 等を採用している図 -3に熱源フローを示す熱源側冷水 5 15, 温水次側冷水 7 17, 温水熱源と水蓄熱槽は1 対 1の組み合わせとし, 蓄熱槽以降の2 次側は低層系統 ( 地下 4 階 6 階 ) と高層系統 (7 階 24 階 ) に分け各々熱交換器を設置し, 負荷側に送水しているまた蓄熱槽のメンテナンス時および緊急時対応として蓄熱槽を介さずに負荷側に送水可能な直送回路を設置している改良もぐり堰を利用した水蓄熱槽は1/16の縮尺による模型を作製し, 温度成層状況, デイストリビュータ形状による死水域の確認を実験により行った ( 写真 -2) 図 -3 熱源フロー図主要機器冷熱源インバータターボ冷凍機 500USRT 2 台冷温熱源水熱源ヒートポンプスクリューチラー 662USRT 2 台水蓄熱槽改良もぐり堰型躯体ピット利用 1,150m2 4 合計有効容量 4,600m2地中熱利用冷温採熱用 Uチューブ24 系列深度 100m 地中熱利用ヒートポンプチラー 130kW 1 台写真 -2 水蓄熱槽模型実験 (1/16 模型相似側は無視 ) 水蓄熱槽の効率は計量による放熱量 / 製造熱量をデータとしてモニタリングできるようBEMSにより管理可能なようにしている地中熱ヒートポンプは蓄熱槽を介さず, 長時間の運転が予想される低層部 ( 商業系統 ) のプレクールプレヒートを目的に利用し, 再生エネルギーシステムとしてのメリットを引き出す計画としている地中熱利用採熱チューブ打設位置は, 南面南西面に SMW 壁打設に併せてUチューブを平面上約 4mのピッチで24 系列深度 100mを建屋周囲に配置し建屋根切前に先行打設を行った ( 図 -4, 写真 -3 4) Uチューブは地盤面約 2.5mの深さを横引きし, 地下熱源機械室に導き地中熱交換用チラーに接続している設計時地中熱による採熱量は, 建屋深度 30mまでは 30W/m, 深度 30mから100mまではおおむね60W/mを見込んでいた 13

図 -4 地中熱チューブ配置図合 24 年と試算しているまた地中熱利用空調は地中熱温度をUチューブの打設深度ごとに表示データとして蓄積するとともに冷却水温度の計測を行うことにより, システムCOP 値として BEMS 上に管理評価ができるように性能評価シートとして作成しているこの評価を行うことにより地中熱の回復率, 利用による効果を運用段階にて評価チューニングしていく予定である

サーマルレスポンス試験結果 ( 地中熱交換量 ) 性能検証のため, 建物建設中に打設したチューブの地下熱物性値と地中熱交換量の把握のため, サーマルレスポンス試験 (TRT) を行った試験では敷地の地下水脈にも恵まれ熱交換量として約 80W/m 程度の交換量が見込まれる結果を得て, 試算を上回る結果となった ( 図 -5) 地中熱利用設備による回収年数は補助金を考慮した場図 -6

4 図 -4 地中熱チューブ配置図合 24 年と試算しているまた地中熱利用空調は地中熱温度をUチューブの打設深度ごとに表示データとして蓄積するとともに冷却水温度の計測を行うことにより, システムCOP 値として BEMS 上に管理評価ができるように性能評価シートとして作成しているこの評価を行うことにより地中熱の回復率, 利用による効果を運用段階にて評価チューニングしていく予定である 4-2 オフィスゾーンの空調設備計画 7 階 24 階のオフィスゾーンは1フロアあたり専有部で約 3,500m2, 共用部を併せると約 4,500m2と広大な面積を要する空間であるテナント設定区画は 6ゾーン / フロアであり, ゾーニングに併せて空調機を6 台 / フロア設置している ( 図 -6) 写真 -3 地中熱用架橋ポリエチレン管写真 -4 地中熱ロッド打設状況図 -5 サーマルレスポンス試験結果 ( 地中熱交換量 ) 性能検証のため, 建物建設中に打設したチューブの地下熱物性値と地中熱交換量の把握のため, サーマルレスポンス試験 (TRT) を行った試験では敷地の地下水脈にも恵まれ熱交換量として約 80W/m 程度の交換量が見込まれる結果を得て, 試算を上回る結果となった ( 図 -5) 地中熱利用設備による回収年数は補助金を考慮した場図 -6 オフィスゾーンの空調設備計画建築的 ( パッシブ的 ) 省エネルギー手法としては外周全面に大庇 ( 約 1.8m) を配置し, 窓ガラスはLow-Eガラスを採用しているさらに太陽光追尾ブラインドを設置とともに高断熱化等いわゆるハイブリッド外装とすることでペリメータの熱負荷軽減に大きく寄与し, 試算上 PAL 値 :169MJ/ m2 年 ( 事務所基準値 :300MJ/ m2 年 ) を得たまた自然エネルギー利用として外周部に手動の換気ホッパーを設置し, 自然換気用の外気取入を行っている空調方式はインテリアユニット+ペリメーターユニットで1 台の空調機の構成となっており冷水温水 4 管式であるまたインテリアはVAVによりゾーンごとに制御されておりVAVの受持制御面積は約 50m2強 ( 一部約 100 m2 ) ときめ細かいゾーニングとしているヒートポンプとその応用 No.86 14

また空調機のファンおよび外気取入系統送風機には IPMモータを採用しているまた一般空調時の外気取り入れは事務室内 CO2 濃度による外気取入制御を行っている

自然換気時の取入外気は天井内レターンを利用し, 事務所専有部から廊下へと流入させ, 最終的には同じく排気 (EA) ボイドから排気される仕組みである ( 図 -7) 図 -7 自然換気 (

高層階における外周部の影響を受けさせない配慮と自然換気時のボイドによるベンチュリー効果による浮力の向上を狙いとしている

屋上レベルと建物冠壁と同じ高さまで立ち上げた場合とを比較検証すると, 冠壁まで立ち上げた方が最上階でのボイド内でも負圧が確保されるシミュレーション結果が得られるため, 排気 (EA)

一般空調時と併せて内部負荷外気温度の状況により各モードが切り替えられるシステムを構築している外気冷房時は通常外気取入量 (6m3/ m2 h) の2 倍の外気 (12m3/ m2 h)

5 また空調機のファンおよび外気取入系統送風機には IPMモータを採用しているまた一般空調時の外気取り入れは事務室内 CO2 濃度による外気取入制御を行っている外気取入は屋上から各フロアの空調機に合わせてコア部分に設けた6カ所の給気 (OA) ボイドから取り入れている排気はコア中央部に排気 (EA) ボイドを形成し, 屋上から排気を行っている自然換気時の取入外気は天井内レターンを利用し, 事務所専有部から廊下へと流入させ, 最終的には同じく排気 (EA) ボイドから排気される仕組みである ( 図 -7) 図 -7 自然換気 ( 外部からEAボイドへの空気の流れ ) 建築プラン上排気をセンターボイドから行った理由は, 高層階における外周部の影響を受けさせない配慮と自然換気時のボイドによるベンチュリー効果による浮力の向上を狙いとしているシミュレーションでは排気ボイドの高さによる通風力を敷地状況と周辺気象データを加味しながら風圧係数を与えて解析を行ったボイド排気口高さは, 屋上レベルと建物冠壁と同じ高さまで立ち上げた場合とを比較検証すると, 冠壁まで立ち上げた方が最上階でのボイド内でも負圧が確保されるシミュレーション結果が得られるため, 排気 (EA) ボイド高さは屋上フロアレベル+11m 程度まで立ち上げている ( 図 -8) また省 CO2 実現のために前述の自然換気を含めて外気冷房ナイトパージシステムを導入し, 一般空調時と併せて内部負荷外気温度の状況により各モードが切り替えられるシステムを構築している外気冷房時は通常外気取入量 (6m3/ m2 h) の2 倍の外気 (12m3/ m2 h) を導入しているペリメータ空調については, 窓際の執務環境の改善をめざし, 吹出方式の検討を基本計画段階より検証を行った冷暖房負荷計算結果とシミュレーション検証の結果, 冷房時は天井面とペリカウンターの双方から送風, 暖房時はペリカウンターのみからの送風を行うこととし, 暖房時のコールドドラフトが解消されるように計画した冷房時と暖房時の送風は, ダクト内のMD( モータダンパ ) により切り替えを行っている ( 図 -9) 図 -8 自然換気シミュレーション予測 15 図 -9 ペリメータの空調システム

4-3 エネルギーの見える化と省 CO2の意識づけ本建物ではさまざまな省 CO2 技術を計画段階から導入しているが, これらの効果を最大限に生かすためには運用

本建物では上記を主眼として, 運用管理する側としての中央監視設備によるBEMS 機能の拡充と利用する側としてテナントサービス機能という新しいシステム

BEMSの拡充従来のBEMSの概念ではエネルギーの使用状況を一元的に把握し, 時々の需要予測に基づいた最適な運転計画を素早く立案実行でき,

本建物のように複合かつ大規模となるとデータが膨大であり, 実際データの分析改善実行も煩雑となる可能性がある上記を解決するため, まず採用した省 CO2

ごとのエネルギー消費量またエネルギー種別のコスト状況をダイジェスト機能としてまとめることとし, 一元管理のさらなる徹底と管理側での使いやすいBEMS 機能とした

テナントサービスシステムという新しい概念を導入して, エネルギーの見える化に留まらず, さらに一歩踏み込んで, 自らが各種設定を変更することを可能とした図

を与えて各種操作設定をしていただくことになる機能としては, A: 環境情報 ( 外気温度湿度降雨情報 ) 自然換気の有効無効判断,

空調運転時間の設定と履歴管理 D: エネルギーグラフの表示 ( 熱量電力 ) E: ダイジェスト機能と順位づけである ( 図 -13)

6 4-3 エネルギーの見える化と省 CO2の意識づけ本建物ではさまざまな省 CO2 技術を計画段階から導入しているが, これらの効果を最大限に生かすためには運用管理段階でのさらなる努力が必要不可欠であるこれには建物を運用するサイドと建物を利用するサイドの双方が結束していかないと成立しないと考える本建物では上記を主眼として, 運用管理する側としての中央監視設備によるBEMS 機能の拡充と利用する側としてテナントサービス機能という新しいシステム概念を導入した中央監視のシステム構成図を記す ( 図 -10) 図 -11 BEMSダイジェスト機能図 -10 中央監視システム構成図 1 BEMSの拡充従来のBEMSの概念ではエネルギーの使用状況を一元的に把握し, 時々の需要予測に基づいた最適な運転計画を素早く立案実行でき, きめ細やかな監視制御により人手をかけることなく建物全体のエネルギー消費を最小化することと要約されるが, 本建物のように複合かつ大規模となるとデータが膨大であり, 実際データの分析改善実行も煩雑となる可能性がある上記を解決するため, まず採用した省 CO2 技術をダイジェスト機能として特化した性能評価シートとしてまとめた ( 図 -11) さらに複合用途であることを加味し, エネルギー種別ごと用途 ( フロア ) ごとのエネルギー消費量またエネルギー種別のコスト状況をダイジェスト機能としてまとめることとし, 一元管理のさらなる徹底と管理側での使いやすいBEMS 機能とした ( 図 -12) 2 テナントサービス機能本建物ではオフィステナント入居者自らが入居段階において省 CO2 省エネルギーへの意識づけと実感を感じていただくため, テナントサービスシステムという新しい概念を導入して, エネルギーの見える化に留まらず, さらに一歩踏み込んで, 自らが各種設定を変更することを可能とした図 -12 CO2 技術性能評価シートテナント入居者にはインターネット通信サービスよりユーザー階層権限 ( 管理者, 一般ユーザー 1,2) を与えて各種操作設定をしていただくことになる機能としては, A: 環境情報 ( 外気温度湿度降雨情報 ) 自然換気の有効無効判断, 自然換気有効時の開閉時間, 換気口閉め忘れ表示 B: 温度照度の設定 ( 基準温度の設定幅 ±3, 照度 50LX 単位からの設定 ) C: 空調運転時間の設定と履歴管理 D: エネルギーグラフの表示 ( 熱量電力 ) E: ダイジェスト機能と順位づけである ( 図 -13) このうち入居されているテナント区画内のエネルギー消費量はオフィス全体の中で何位かという位置づけまで表示できるシステムとなっている ( 任意選択機能 ) 特に省 CO2 技術の自然換気, 温度照度のチューニングをテナント利用者自体に許可させることとエネルギー使用量が自席で見える化することを対で行うことが狙いであるヒートポンプとその応用 No.86 16

7 5. おわりに今後運転状況によるBEMS 性能評価シートの検証は自明の事,4-3で記載したインターフェース機能の妥当性について検証していく予定であるさらなるCO2 削減にはビルを使用する運用者入居者の意識が取り組みの鍵となるからであると考えるからである最後に本建物を建設するにあたり, ご理解, ご指導, ご協力をいただきました関係者の皆さまへ, 誌面をお借りし厚くお礼申しあげます図 -13 テナントサービス機能 17

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<4D F736F F F696E74202D F8EC08DDD8C9A95A B29835A B8BF392B22E > セントラル空調での計算事例 (A ビル ) 実在建物 ( 事務所ビル 14 階建延床 20,000 m2 ) を対象とした建築及びセントラル空調システムの入力方法のデモと演習第 6 回 BEST 省エネ基準対応ツールの特徴と使い方 2015/11/27 小林弘造 ( 日建設計 ) 1 今日の講習内容 1. 0 から建築 ~ セントラル空調システムの入力 1.1 建築 PAL* の計算 1.2

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