省エネチューニング事例集 財団法人省エネルギーセンター診断指導部 平成 23 年 2 月 目次 はじめに第 1 章省エネチューニング事例 1. 負荷の低減 1-1 室内温度条件の緩和 1-2 外気量の削減 1-3 外気導入制御 1-4 外気冷房 1-5 室内混合損失の改善 2. 機器の効率運転 2-

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1 省エネチューニング事例集 財団法人省エネルギーセンター診断指導部 平成 23 年 2 月 目次 はじめに第 1 章省エネチューニング事例 1. 負荷の低減 1-1 室内温度条件の緩和 1-2 外気量の削減 1-3 外気導入制御 1-4 外気冷房 1-5 室内混合損失の改善 2. 機器の効率運転 2-1 冷温水出口温度設定値の変更 2-2 冷却水温度設定値の変更 3. 搬送動力の節減 3-1 ポンプ変流量方式の改善 4. 運用 4-1 空調機起動時刻の改善 4-2 間欠運転第 2 章省エネチューニングデータ解析 21 ECCJ All Rights Reserved 2

2 はじめに この事例集は実在のビルで行った省エネチューニングの結果です 業務用ビル ( 空調エリアの大半が居室で 電算センターのように稼働時間が長くないビル ) を対象としておりますが 実際の設備システムはビルごとに異なっております 個々の現場での省エネチューニングではこの事例集を参考として計画されるべきものです また この事例集は各省エネチューニング事例において対象ビルの適否 実施の注意点 省エネ量を記述して ビルのオーナー 省エネ推進担当者 エネルギー設備管理担当者向けに解説しています オフィスビル 商業ビル等の業務用ビル特有のエネルギー消費の特徴を踏まえ 省エネ対策の活動推進につながれば幸いです 21 ECCJ All Rights Reserved 3 第 1 章省エネチューニング事例 1. 負荷の低減 21 ECCJ All Rights Reserved 4

3 1-1 室内温度条件の緩和概要 過剰な冷暖房は大きなエネルギー損失につながります また 居住者にとっての環境衛生や健康面からみても 必ずしも良いサービスとはいえません 一般に 冷暖房温度を 1 変更できれば 熱源で約 1% のエネルギー削減ができるといわれています 居住者の合意が得られる範囲で 冷房設定温度または暖房設定温度を変更することによって 省エネルギーを図ることができます 21 ECCJ All Rights Reserved 室内温度条件の緩和私のビルでも使えますか? Go! この手法は 以下のような場合 実施が容易で よい結果が得られ お勧めできます 1) 冷房温度が低い 暖房温度が高い 現状温度が一般に比べて 過剰と判断される場合は冷暖房温度の変更を検討してみましょう 2) クールビズ ウォームビズをまだ行なっていない Stop! 以下のような場合 この手法は不適切 または慎重な検討 専門家への依頼が必要です 1) 既に冷暖房温度が変更されている 2) 居住者の理解や協力が得られない 省エネルギーや地球温暖化防止 CS R に関する資料を活用する等 理解を高める努力をすることも大切です 居住者の理解 協力を得られることが条件です トップダウンによって協力を求めて推進していくことが有効です 21 ECCJ All Rights Reserved 6

4 1-1 室内温度条件の緩和実施上の注意点と実施手順 室内温度環境の確認 日常からポスター等で協力を訴えておくと理解されやすい 設定は 25 室内温度環境の確認空気環境測定記録や中央監視盤データ等を利用 ( 位置や時期による違いに注意しましょう ) 室内温度センサーの取付位置によっては日射や室内発熱機器により測定温度の不具合が発生している場合もあるので 定期的に室内状況を確認しましょう 調整余地の確認 17 以上 28 以下がビル管法の規定の範囲内ですが 下限値や上限値に近い場合は調整の余地はほとんどないと 言えます 変更案 ( 調整 ) の作成許容できる範囲を想定し 変更案を検討 作成します 快適性や室内生産性を損なわない範囲で実施することが重要です 居住者への変更案提示 ( 説得や理解と協力の要請 ) 省エネルギーの目的や予想効果を明確に示し トップダウンで理解を求めるのが効果的です 居住者の合意を得る設定温度の変更 クレーム 不都合の有無確認 今 26 だから 28 となるとどうだろう 設定を 27 にします テナントや居住者の理解や協力を得て実施する クレームが生じた場合は 室内温度条件を元に戻して再検討する 21 ECCJ All Rights Reserved 室内温度条件の緩和実施例 1 1) 実施要領 室温変更 計測時期 29 年 8 月 3 日 ~8 月 7 日 27 データ収集 29 年 8 月 1 日 ~8 月 14 日 25 9 時 ~17 時 5 分 1 分周期 VAV 方式における室内温度設定値の変更 2) エネルギー削減結果 外気エンタルピ 57kJ/kg では室温 1 下げると DHC 熱量 14.7% の省エネ 建物用途 建物規模 延床面積 熱源 事務所 地上 44 階 地下 4 階 12, m2 DHC VAV 設置箇所 ( 温度計測 ) 5 箇所 EA FAN RA VAV ~ ~ ~ ~ ~ OA C C H C FAN 21 ECCJ All Rights Reserved 8

5 1-1 室内温度条件の緩和実施例 1 記号インテリア系統のVAV 3) 実施結果確認 T_VAV1C : 室温設定 T_VAV1~5: 室温状況 D_VAV : 運転状態 29 年 VAV 温度 9 月 6 日 ( 日 ) 9 月 7 日 ( 月 ) 9 月 8 日 ( 火 ) 9 月 9 日 ( 水 ) 9 月 1 日 ( 木 ) 9 月 11 日 ( 金 ) 9 月 12 日 ( 土 ) T_VAV 1 T_VAV 2 T_VAV 3 T_VAV 4 T_VAV 5 T_VAV 1C D_VAV 設定 28 運転状態 室温設定 時 29 年 VAV 温度 9 月 13 日 ( 日 ) 9 月 14 日 ( 月 ) 9 月 15 日 ( 火 ) 9 月 16 日 ( 水 ) 9 月 17 日 ( 木 ) 9 月 18 日 ( 金 ) 9 月 19 日 ( 土 ) T_VAV 1 T_VAV 2 T_VAV 3 T_VAV 4 T_VAV 5 T_VAV 1C D_VAV 設定 時 21 ECCJ All Rights Reserved 室内温度条件の緩和実施例 1 4) 熱量データ採取 評価するデータは コアタイムを 9 時 ~17 時 5 分として この時間帯のデータのみをピックアップしました 29 年 9 月 7 日 ( 月 ) 負荷熱量 GJ/h 時 21 ECCJ All Rights Reserved 1 Q_cwLS 採用時間帯

6 1-1 室内温度条件の緩和実施例 1 5) データ解析 (1) 外気エンタルピーと負荷熱量および運転状況 代表階のデータ平均外気 ENT 日合計熱量一次 ENG 室温設定室温平均給気温度還気温度 kj/kg GJ GJ 27 設定 25 設定 8 月 3 日 月 4 日 月 5 日 月 6 日 月 7 日 日合計の平均 月 1 日 月 11 日 月 12 日 月 13 日 月 14 日 日合計の平均 単純比較では 17% 減 21 ECCJ All Rights Reserved 室内温度条件の緩和実施例 1 GJ/h GJ/h (2) 冷水負荷熱量 ( 一次 ENG) のトレンド 29 年負荷熱量 8 月 2 日 ( 日 ) 8 月 3 日 ( 月 ) 8 月 4 日 ( 火 ) 8 月 5 日 ( 水 ) 8 月 6 日 ( 木 ) 8 月 7 日 ( 金 ) 8 月 8 日 ( 土 ) 時 29 年負荷熱量 8 月 9 日 ( 日 ) 8 月 1 日 ( 月 ) 8 月 11 日 ( 火 ) 8 月 12 日 ( 水 ) 8 月 13 日 ( 木 ) 8 月 14 日 ( 金 ) 8 月 15 日 ( 土 ) 設定 25 設定 21 ECCJ All Rights Reserved 12 Q_cwLS Q_cwLS 時

7 1-1 室内温度条件の緩和実施例 1 (3) 散布図による外気エンタルピーと負荷熱量解析結果 一次 ENG GJ/h y =.213 x 外気エンタルピー ~ 一次 ENG 9 時 ~18 時 (1 分周期 ) 27 設定 25 設定 線形 (27 設定 ) 線形 (25 設定 ) 基準とする外気エンタルピー 設定 27 設定 a= b= 一次 ENG GJ/h 省エネ率 = 29.3 省エネ率 = 14.7 *1 当たり y =.153 x 外気エンタルピ 57kJ/kg では室温 1 下げると 14.7% の省エネとなりました 外気エンタルピー kj/kg' 21 ECCJ All Rights Reserved 室内温度条件の緩和実施例 2 1) 実施要領 室温変更 計測時期 7 月 1 日 ~9 月 3 日 22 年 年 27 データ収集 9 時 ~18 時 1 時間周期 2) エネルギー削減結果 建物全体受入冷熱量 外気エンタルピ 63kJ/kg では室温 1 下げると DHC 熱量 6% の省エネ 建物用途建物規模延床面積熱源 事務所地上 34 階 地下 2 階 11,m2 DHC 21 ECCJ All Rights Reserved 14

8 1-1 室内温度条件の緩和実施例 2 7 月 ~9 月平日の外気エンタルピと消費熱量 3, 外気エンタルピ 63kJ/kg のとき 6% の削減 26 25, 2, 27 消費熱量 (MJ/H) 15, 1, 5, 27. 5% 56kJ/kg % 63kJ/kg 外気エンタルピ (KJ/Kg) % 79kJ/kg 線形 ( 平成 14 年 ) 線形 ( 平成 15 年 ) 3 ヶ月間合計熱量 * は 15% の削減 (23 年は冷夏 ) * 平日 9~18 時の合計 21 ECCJ All Rights Reserved 室内温度条件の緩和実施例 2-1 実施例 2 の対象ビルを ESUM で試算 7 月 ~9 月温湿度設定 26 5%(22 年度 ) 7 月 ~9 月温湿度設定 27 55%(23 年度 ) それぞれの年度の気象データを利用したモデルを作成 空調熱源の消費エネルギーは同年度で 5% 程度削減 22 年 23 年の比較で 23 年冷夏のため 14% 程度削減 ESUM 試算結果 22 年 23 年 外気エンタルヒ (kj/kg) 熱源エネルギー消費量 室温 7 月 8 月 9 月 合計 GJ 比率 26 5% 5,64 5,48 3,615 13, % 4,91 4,896 3,49 13, % 4,821 4,87 3,414 13, % 4,753 4,74 3,366 12, % 3,978 4,557 3,972 12, % 3,836 4,416 3,841 12, % 3,749 4,33 3,761 11, % 3,691 4,271 3,79 11, 年度 7 月平均 8 月平均 9 月平均 3ヶ月平均 比率 22 年 年 * 実施例 2 のビルでは 湿度は設定しているのではなく 成り行きである (MJ/ m2 ) 2, 1,5 1, 5 年間一次エネルギー消費原単位 電力ガス油 DHC 22 年度 年度 27 (GJ) 25, 2, 15, 1, 5, 年間一次エネルギー消費量 22 年度 年度 27 (ESUM 原単位管理ツール省エネルギーセンターホームページ 参照 ) 21 ECCJ All Rights Reserved 16 熱源機器 空調機器 ポンプ 照明コンセント 換気設備 給湯設備 飲食店 コンヒ ニ 給排水 ELV その他 Tr 損失 合計

9 1-2 外気量の削減概要 居室の空調管理は 主に冷暖房 ( 温度 湿度 ) 空気清浄度 気流の適正を目的として実施されます 換気 ( 外気取り入れ ) は空気清浄度の適正維持のために必要ですが 冷暖房運転時に換気過剰はエネルギー増大等に繋がり注意が必要です その他 12% 外気負荷 3% 壁体負荷 3% 人体負荷 1% 照明負荷 18% 21 ECCJ All Rights Reserved 外気量の削減概要 居室 ( オフィス ) の一人あたりの床面積 ビル管理法による空気環境の 基準値 m2 / 人 Ⅰ 基本設計 5. Ⅱ 全体 15.2 Ⅲ 日本企業 14.8 外資企業 17.8 日本ビルジング協会データ 13.6 Ⅱ. 日本ファシリティマネシ メント推進協会データ 項目浮遊粉じん二酸化炭素一酸化炭素温度相対湿度気流.15mg/ m3 1,ppm 以下 1ppm 以下 17 以上 28 以下 冷房時 外気温との差を著しくしない 4% 以上 7% 以下.5m/s 以下 管理基準値 7 ホルムアルデヒドの量 空気 1 m3につき.1mg 以下 21 ECCJ All Rights Reserved 18

10 1-2 外気量の削減私のビルでも使えますか? Go! この手法は 以下のような場合 実施が容易で よい結果が得られ お勧めできます 1)CO2 濃度が低いほど削減可能な取り入れ外気量が多く 省エネも大きくなります ppm 不可 1, 調整目標 95 効果小 85 効果大 る目標に近づけ気を絞って調整ります外2) 給気 還気 外気 排気風量の調整可能であることが必要です 35 外気 Stop! 以下のような場合 この手法は不適切 または慎重な検討 専門家への依頼が必要です 1) 建物全体が負圧になっている 2) 特殊用途や多量の換気を要する部屋がある下記のような部屋 空調系統の場合は臭気によるクレーム 不安定な燃焼 一酸化炭素や薬剤による中毒が発生することが懸念されます 火気や薬剤を使用している 臭気や内部発塵が多い ( 湯沸し室 喫煙室 印刷室 コピー室等 ) このような部屋で外気量の調整を実施する場合には 設計者や施工者とよく話し合い慎重に実施する必要があ 21 ECCJ All Rights Reserved 外気量の削減実施上の注意点 竣工直後 (~ 半年程度 ) は実施しない 竣工直後は空調負荷やビル利用状況が安定しないことやコンクリート躯体の結露なども懸念されることから 半年程度は様子を見ながら徐々に外気を減らしていきましょう CO2 濃度 [ppm] /17 1/18 1/19 1/2 1/21 1/22 1/23 1/24 1/25 1/26 1/27 CO 2 測定値の評価 ビル ( または居室 ) の在室者数は曜日や時間帯によって変動するので 1,ppm ギリギリに調整することはなるべく避け 様子をみて問題がなければ再度調整しましょう ( チューニング初期設定は 85~9ppm 程度 ) ダンパの開度と風量は比例しない ダンパ開度が 4% でも風量は 4% ではありません 開度 7% 程度では全開の場合とほとんど風量は変化していません 計測が必要です 21 ECCJ All Rights Reserved 2

11 1-2 外気量の削減実施手順 1) 空気環境測定結果 (CO 2 値 ) の確認 2) 基本になる外気量の決定と調整現在の在室者数で外気量 ( 上限の風量 ) を決定しなおします なお 火気 薬品を使用する部屋は別途外気量を算出します 3) 基本になる外気量の決定と調整 ( 排気 ) 外気ダンパだけでなく 排気ダンパや換気扇等の排気風量も測定し 建物全体で 外気風量 = 排気風量 になるように調整します 4) 設定変更後の異常 ( 有無 ) 調査 環境測定結果 (1) 外気量削減余地あり 測定状況 温度 湿度 気流二酸化炭素一酸 測定場所 時刻 在室 喫煙 17~28 4~.5 1,ppm 1 人員 者数 1.2m.1m 差 7% m/s 瞬間 平均 瞬間 時 : 分 人 人 %RH m/s ppm ppm ppm 11: F テナントA 14: : F テナントB 14: 両方を調整 風量調整後 1 週間程度は 下記の項目に注意し 異常がないことを確認してから次の段階に進みます 5) と 7) の調整の後も同じです その後様子を見ますが 改善が見られない場合は中止して設定を元に戻し 次のステップに進みます 5) 起動 ( 予冷 予熱 ) 時の外気導入停止この方法については別に項目を作りましたので 1-3 外気導入制御をご参照下さい 6) 在室者数の経時的な変動の調査 1) で予想される最大人数を調査し 3) でその人数に合わせて調整しましたが 次に経時的な変化を調査し 傾向をつかみます 例えば 曜日毎の人数 残業時間帯の人数です 21 ECCJ All Rights Reserved 外気量の削減実施例 1 1) 実施要領外気量削減約 25% 削減 CO 2 濃度 7ppmから1ppm 程度 ( 図 3) 計測時期 27 年 8 月 27 日 ~9 月 7 日対象基準階オフィス 6m2 2) エネルギー削減結果外気エンタルピ約 7kJ/kgの時 DHC 熱量 1% の削減 建物用途建物規模延床面積熱源 事務所 B1F~ 26F 72,m2 DHC 冷水量 l/min 計測期間中の冷水量の推移 外気量 2,373 m3 /h 外気量 1,819 m3 /h 8/28 : 6: 12: 18: 8/29 : 6: 12: 18: 8/3 : 6: 12: 18: 8/31 : 6: 12: 18: 図 1 冷水量変化 A 系統冷水量 l/min 9/4 : 6: 12: 18: 9/5 : 6: 12: 18: 9/6 : 6: 12: 18: 9/7 : 6: 12: 18: 外気量の変更における冷水消費熱量の外気エンタルピ比較 21 ECCJ All Rights Reserved 22 消費熱量 (MJ/H) 約 12%(1MJ/H) 外気量 2373 m3 /H 外気量 1819 m3 /H 線形 ( 外気量 2373 m3 /H) 線形 ( 外気量 1819 m3 /H) 外気エンタルピ (kj/kg) 図 2 消費熱量

12 1-2 外気量の削減実施例 1 室内 CO 2 濃度の推移 CO2 濃度 (ppm) 開度 5% 開度 3% CO2 濃度の推移 外気ダンパ開度 5%( 2,373 m3 /h) 時の CO2 濃度外気ダンパ開度 3%( 1,819 m3 /h) 時の CO2 濃度 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 8 月 28 日 8 月 29 日 8 月 3 日 8 月 31 日 9 月 3 日 9 月 4 日 9 月 5 日 9 月 6 日 9 月 7 日 図 3 室内 CO 2 濃度 外気量を 23% 削減 (2,373 m3 /h 1,819 m3 /h) 約 12%(1MJ/h) の冷水熱量の削減 但し 1,ppm を超えない範囲での調整が必要 検証結果より外気量を (11-4) (1-4)=1.17 倍の 2,13 m3 /h に増やすと冷水熱量は 1MJ/h 1.17=8.5MJ/h の削減外気エンタルピ 72kJ/kg の時 1% の冷水熱量の削減 21 ECCJ All Rights Reserved 外気量の削減実施例 2 外気削減試算例 室内 CO 2 濃度を 7ppm から 9ppm とした場合 1 必要外気量 1-1 人の排出炭酸ガス量 酸素は体のエネルギー代謝をするために必要とするもので 安静に座っている場合で 体重 1kg当たり毎分 3.5cc 必要 体重 5kgの人ですと18cc 牛乳瓶 1 本分の酸素が毎分必要 立つと約 2 倍 歩くと4 倍 階段を登ると7 倍というふうに体を少しでも動かすと酸素の必要量は増える それからもう一つの大事な働きは炭酸ガスを出すことです 大体 酸素を1 取り込むと炭酸ガスは8 排出される仕組みになっている 医療講演会 (H ) 事務所作業呼吸倍率 1.2 ( 安静に座っている時との比較 ) 平均体重男子 7kg 女子 5kg 在室割合男子 : 女子 =8:2 とする平均体重 66kg 炭酸ガス排出量酸素消費量 = 16.6 L/h 人炭酸ガス排出量 =15.9 L/h 人 21 ECCJ All Rights Reserved 24

13 1-2 外気量の削減実施例 必要外気量人の CO 2 排出.21m 3 /h 人と言われているが先の資料により.159m 3 /h 人とする 外気 CO 2 濃度 37ppm 室内 CO 2 濃度 7ppmのときの必要外気量 Q 人 1 6 (7-37)= 48m 3 /h 人 室内 CO 2 濃度 9ppmのときの必要外気量 Q 人 1 6 (9-37)= 3m 3 /h 人 削減外気量 18m 3 /h 人 2 削減外気負荷 外気負荷 q q= 風量 Q 比重 1.2 ( 外気エンタルピー io- 室内エンタルピー ii ) 室内エンタルピー ii 室外エンタルピー io 夏 26 5% 53kJ/kg 夏 32 68% 85kJ/kg 削減外気負荷 q= (85-53)= 691kJ/h 人 =.691 GJ/h 人 冷房負荷に対する削減外気負荷の割合 冷房負荷概算 KJ/hm 2 1 人当たり占有面積.1 人 /m 2 1 人当たり冷房負荷 4,186 KJ/h 人 冷房負荷に対する削減割合 17.% 37ppm 7ppm Qm3/h.159m3/ 人 h Qm3/h Q 37/ =Q 7/1 6 Q= /(7-37) 21 ECCJ All Rights Reserved 外気導入制御概要 熱源や空調機は始業前に起動して予冷または予熱することが一般的です しかし この時間帯 ( 始業前 ) は在室者が殆どいないので 外気取り入れ ( 換気 ) の必要性も殆どありません この時間帯の外気導入を停止してエネルギーを削減する手法です 冷暖房起動時 ( 特にピーク期 ) の室内温熱負荷は非常に大きく この手法を導入することで 省エネルギー効果も大きくなります 外気負荷が大きい季節 立地では大きな省エネルギー効果があります 空調起動時 24hr 上図は ウォーミングアップ制御を実施していないビルの暖房熱量トレンド ( 地域冷暖房 ) 例です 空調立ち上がりの 1 時間が突出して高いことが分りますが この時間帯での冷暖房運転を適正化することで エネルギー使用量 デマンドの双方で大きな省エネルギー効果が期待できます 21 ECCJ All Rights Reserved 26

14 1-3 外気導入制御私のビルでも使えますか? この手法は 問題になる点が少なく比較的容易に実施できます Go! この手法は 以下のような場合 実施が容易で よい結果が得られ お勧めできます 1) 風量 (SA RA OA EA) が個別に設定可能下記のような機器があることが前提になります 風量調整ダンパ (VD) VAV( 変風量装置 ) CAV( 定風量装置 ) などがある 室内循環用のファンとは別に外気ファンが存在し インバータなどで風量を変更できる 外気と循環系を別個に発停できない場合 熱源だけ先に起動し 始業時刻に冷温水の水温が適切になるようにし 始業直前に外気 循環系を投入します 始めの寒暑を多少我慢するということになりますが 大部屋や休み明けでなければすぐ適温になるのでこの方法でも良いでしょう 2) 空調機器の自動制御発停が可能毎日のことなので 恒常的に発停操作の調整ができるかどうかも問題となります 自動制御 ( スケジュール発停 ) が附置されていな場合 タイマーは安価なので設置を検討してください 3) 冷暖房ピーク期 4) ビル立地の気候条件が厳しい外気条件の厳しい立地のビルでは より大きな省エネルギー効果が得られます Stop! 以下のような場合 この手法は不適切 または慎重な検討 専門家への依頼が必要です 1) 24 時間使用 / 就労時間が一律でない病院や警備 監視など 24 時間使用を前提とするビル 系統では採用できません 但し 冷暖房と換気のニーズが異なるケースは可です 2) 予冷 予熱時間帯に清掃を行っている ( 臭気や内部発塵の多い清掃の場合 ) 調整時間帯に 臭気や塵埃の発生が懸念されるような場合は採用できません 21 ECCJ All Rights Reserved 外気導入制御実施上の注意点 実施手順 1-2 外気量の削減 (CO 2 濃度による制御 ) 1-3 外気取り入れ制御 は ともに外気量を削減する手法ですので 実施上の注意点 実施の手順 効果を確認する はほぼ同じになります 1-2 外気量の削減をご参照下さい 21 ECCJ All Rights Reserved 28

15 1-4 外気冷房概要 冷暖房時は 一般的に外気量を必要最小限にして空調管理しますが 外気温度が室温より低い ( または冷房送風温度に近い ) 場合は 取り入れ外気量を逆に多くしたり 窓を開けることで省エネルギーを図ります 自然エネルギー ( 冷房運転時の低温外気 ) の有効活用をしてみましょう 27 年 14 階 SW 外気冷房とエンタルピ 5 月 2 日 ( 日 ) 5 月 21 日 ( 月 ) 5 月 22 日 ( 火 ) 5 月 23 日 ( 水 ) 5 月 24 日 ( 木 ) 5 月 25 日 ( 金 ) 5 月 26 日 ( 土 ) KJ/Kg E_out i_14fswpl i_14fsw T_out D_14-2-OACOOL D_14-4-OACOOL 時 27 年 14 階 SW 外気冷房とエンタルピ 5 月 27 日 ( 日 ) 5 月 28 日 ( 月 ) 5 月 29 日 ( 火 ) 5 月 3 日 ( 水 ) 5 月 31 日 ( 木 ) 6 月 1 日 ( 金 ) 6 月 2 日 ( 土 ) KJ/Kg E_out i_14fswpl i_14fsw T_out D_14-2-OACOOL D_14-4-OACOOL 外気エンタルヒ 外気冷房中 時 外気エンタルヒ が 5kJ/kg より下がり外気冷房開始の状況 21 ECCJ All Rights Reserved 外気冷房私のビルでも使えますか? Go! この手法は 以下のような場合 実施が容易で よい結果が得られ お勧めできます Stop! 以下のような場合 この手法は不適切 または慎重な検討 専門家への依頼が必要です 1) 室内管理温度より外気温度がかなり低い場合 2) 最少外気取り入れ制御機能がある場合 3) 全熱交換器をバイパスできる場合外気冷房を実施する際に全熱交換器を運転すると 効果が減少するだけでなく 場合によっては増エネにもなるので注意しましょう 1) 粉塵 排気ガス 臭気などの問題がある 2) 外気温が非常に低い 21 ECCJ All Rights Reserved 3

16 1-4 外気冷房実施上の注意点 外気冷房だからといって外気を全開にする必要はありません 特に外気温が低くファンを使って送風運転する場合 多量の外気を入れると局所的に寒くなるか極度の乾燥状態になります また ファンの動力もムダになります 全開 ダンパの開度と風量は比例しない ダンパ開度が 4% でも風量は 4% ではありません 開度 7% 程度では全開の場合とほとんど風量は変化していません 上記に加えて以下のような点に注意する必要があります 扉が開けにくいところやすきま風が吹いているところはありませんか? 風量バランス再調整が必要です 外気冷房時に熱源が起動していませんか? 窓をあけたまま空調運転していませんか? 21 ECCJ All Rights Reserved 外気冷房実施手順 1) 空調設備仕様の確認 2) 外気条件のデータを収集必要不可欠ではありませんが 気象データでビルの外気冷房可能時期を確認しておくことも有効です 3) 外気冷房可能な外気条件を検討する 外気冷房条件を決定し マニュアルを作成します 送風運転で実施する場合外気温度 ( 給気温度 ) が 概ね 15~2 程度である場合は有効です 冷房軽負荷期や中間期は それ以上の外気温度でも可能な場合があるので 系統ごとに検討してください 窓を開けて実施する場合 室内管理温度 ( 冷房温度 ) と同程度 (2~25 ) でも可能な場合があります 室内発熱負荷や日射の影響なども考慮して 外気冷房の活用を試しましょう 4) 外気取り入れ管理判断 外気と室内のエンタルピを比較し 3) で決めた条件を満たす外気冷房を実施し 満たさない場合は外気取り入れを削減する手法 ( このマニュアルの 1-2 や 1-3) を実施します なお エンタルピは相対湿度と乾球温度から空気線図を用いて求めることができますが 簡易的には気温の比較だけでも良いでしょう 21 ECCJ All Rights Reserved 32

17 1-4 外気冷房実施例 1 1) 実施要領 外気量削減 計測時期 対象 外気ダンパ 2% から 1% に変更 27 年 1 月 2) エネルギー削減結果 全館の空調機 26 台 図 2 より外気エンタルピ約 45kJ/kg の時 DHC 熱量 1% の削減 建物用途建物規模延床面積熱源 商業ビル B3F~ 1F 68,m2 DHC 地域冷暖房冷水熱量 KJ/H /5 : 6: 12: 18: 1/6 : 6: 12: 18: 1/7 : 6: 12: 冷水消費熱量外気エンタルピ外気温度 18: 1/8 : 6: 12: 18: 1/9 : 6: 12: 18: 1/1 : 6: 12: 18: 1/11 : 6: 12: 18: 1/12 : 6: 12: 18: タ ンハ 開度 2% タ ンハ タ ンハ 開度 1% 開度調整日外気ダンパ切り替え前後の消費熱量比較 21 ECCJ All Rights Reserved 33 外気エンタルピ kj/kg 地域冷暖房消費熱量 MJ/H 線形 (OA ダンパー開度 2%) 線形 (OA ダンパー開度 1%) y = x R 2 = % 削減 y = 15.77x R 2 = 外気エンタルピ kj/kg 1-4 外気冷房実施例 2 1) 実施要領 BEMS データ解析 * 2) エネルギー削減結果 DHC 熱量 48% の削減 27 年 14 階 SW 外気冷房とエンタルピ 5 月 2 日 ( 日 ) 5 月 21 日 ( 月 ) 5 月 22 日 ( 火 ) 5 月 23 日 ( 水 ) 5 月 24 日 ( 木 ) 5 月 25 日 ( 金 ) 5 月 26 日 ( 土 ) E_out i_14fswpl i_14fsw T_out D_14-2-OACOOL D_14-4-OACOOL 時 27 年 14 階 SW 外気冷房とエンタルピ 5 月 27 日 ( 日 ) 5 月 28 日 ( 月 ) 5 月 29 日 ( 火 ) 5 月 3 日 ( 水 ) 5 月 31 日 ( 木 ) 6 月 1 日 ( 金 ) 6 月 2 日 ( 土 ) E_out i_14fswpl i_14fsw T_out D_14-2-OACOOL D_14-4-OACOOL 外気冷房 時 GJ/h GJ/h 27 年高層冷水 冷温水熱量とインテリア AHU 5 月 2 日 ( 日 ) 5 月 21 日 ( 月 ) 5 月 22 日 ( 火 ) 5 月 23 日 ( 水 ) 5 月 24 日 ( 木 ) 5 月 25 日 ( 金 ) 5 月 26 日 ( 土 ) Q_cw Q_chw D_AC-14-5SW D_AC-14-6SW D_AC-14-8SW D_AC-14-9SW D_AC-14-1SW D_AC-14-11SW D_AC-14-12SW D_AC-14-13SW 時 27 年高層冷水 冷温水熱量とインテリア AHU 5 月 27 日 ( 日 ) 5 月 28 日 ( 月 ) 5 月 29 日 ( 火 ) 5 月 3 日 ( 水 ) 5 月 31 日 ( 木 ) 6 月 1 日 ( 金 ) 6 月 2 日 ( 土 ) Q_cw Q_chw D_AC-14-5SW D_AC-14-6SW D_AC-14-8SW D_AC-14-9SW D_AC-14-1SW D_AC-14-11SW D_AC-14-12SW D_AC-14-13SW 時 *5/27の週は5/2の週と外気エンタルピはほぼ5kJ/kg であり冷房負荷は同程度と考えられる 冷房熱量は 5/ =2.9GJ/hに対し外気冷房により 5/321+.5=1.5GJ/hとなり48% の省エネとなっている 21 ECCJ All Rights Reserved 建物用途建物規模延床面積熱源 事務所 B3~21F 58,9m2 DHC インテリア AHU 冷房

18 1-4 外気冷房実施例 3 実施要領 ESUM による外気冷房試算 対象ビルは 1-1 室内温度条件の緩和実施例 2-1 に同じ 年間冷房サイクルで冬期設計室温は 26 である Case1 通常外気量 ( 人数 25m3/h 人 ) の場合と空調エネルギー比較 Case2 外気冷房時外気量 = 設計外気量 1.5 とした場合 Case3 外気冷房時外気量 = 空調機送風量とした場合 年間一次エネルギ消費量 事務所 Case-1 MY26 5%_22 年度 2%( 水加湿の場合 4%) 削減 8%( 水加湿の場合 17%) 削減 MY26 5% 外気冷房 ( 設計外気 1.5)_22 年度 (GJ) 電力 DHC 合計 電力 DHC 合計 電力 DHC 合計 空調機器 18,997 18,997 18,997 18,997 18,997 18,997 ポンプ 冷水ポンプ 1,993 1,993 1,964 1,964 1,531 1,531 温水ポンプ 合計 2,415 2,415 2,386 2,386 1,955 1,955 熱源機器 冷房 38,796 38,796 36,395 36,395 29,142 29,142 暖房 加湿 (Case1をとする) 1,142 1,142 4,591 4,591 合計 39,326 39,326 38,67 38,67 34,277 34,277 空調合計 21,412 39,326 6,738 21,383 38,67 59,451 2,952 34,277 55,229 比率 ECCJ All Rights Reserved 35 Case-2 建物用途 建物規模 延床面積 熱源 オフィスビル B2F~ 34F 1, m2 DHC Case-3 MY26 5% 外気冷房 ( 空調機送風量 )_22 年度 1-4 外気冷房実施例 3 Case1 22 年外気量人数 25m3/h( 水加湿 ) (kw) (kw) 4 月 15 日 ( 平日 ) 7 6 室内負荷 5 外気負荷 4 ファン発熱空調負荷 3 空調出力 時 3 時 5 時 7 時 9 時 11 時 13 時 15 時 17 時 19 時 21 時 23 時 Case3 22 年外気冷房時外気量 = 空調機送風量 ( 水加湿 ) (kw) (kw) 4 月 15 日 ( 平日 ) 8 室内負荷 6 外気負荷 4 ファン発熱 2 空調負荷空調出力 時 3 時 5 時 7 時 9 時 11 時 13 時 15 時 17 時 19 時 21 時 23 時 1 月 25 日 ( 平日 ) 1 時 3 時 5 時 7 時 9 時 11 時 13 時 15 時 17 時 19 時 21 時 23 時 1 月 25 日 ( 平日 ) 1 時 3 時 5 時 7 時 9 時 11 時 13 時 15 時 17 時 19 時 21 時 23 時 室内負荷外気負荷ファン発熱空調負荷空調出力室内負荷外気負荷ファン発熱空調負荷空調出力 DHC 消費量 (GJ) 合計給排水 ELV その他 Tr 損失コンヒ ニ飲食店給湯設備換気設備照明コンセントポンプ空調機器熱源機器 6, 5, 4, 3, 2, 1, Case-1 Case-2 Case-3 Case-1 Case-2 Case-3 Case-1 Case-2 Case-3 Case-1 Case-2 Case-3 Case-1 Case-2 Case-3 Case-1 Case-2 Case-3 Case-1 Case-2 Case-3 Case-1 Case-2 Case-3 Case-1 Case-2 Case-3 Case-1 Case-2 Case-3 Case-1 Case-2 Case-3 Case-1 Case-2 Case-3 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 1 月 11 月 12 月 1 月 2 月 3 月 21 ECCJ All Rights Reserved 36

19 1-5 室内混合損失の改善概要 ビルの高気密化や内部発熱増加等により インテリア系統空調機器は冬季も冷房運転が必要という例が増えています ペリメータ系統 暖房運転インテリア系統 冷房運転 インテリア系統空調機器 冷風 同時運転による混合損失が懸念され 設定温度や運転方法などを見直すことによって省エネルギーを図ることができます 温風 ペリメータ系統空調機器 21 ECCJ All Rights Reserved 室内混合損失の改善私のビルでも使えますか? Go! この手法は 以下のような場合 実施が容易で よい結果が得られ お勧めできます Stop! 以下のような場合 この手法は不適切 または慎重な検討 専門家への依頼が必要です 1. 同一空間に対して複数の空調機器で冷暖房同時運転を行っている 2. 同時に冷熱と温熱を供給しているシステムである ( 冷 温水 4 管式の場合など ) 3. 冷熱と温熱の同時消費量が大 ( 中間期や冬期に 冷熱と温熱の同時消費量が大きい場合 ) 1. 冷熱と温熱の同時使用状況が確認できない ( 不明な場合は 専門家へ相談することも有効です ) 2. 室内環境上の理由でやむを得ない ( 室内環境上やむを得ない程度の冷熱と温熱の同時使用は許容せざるを得ません ) 21 ECCJ All Rights Reserved 38

20 冷風温風冷熱と温熱の同時使用が全くあっては 1-5 室内混合損失の改善実施上の注意点 室内環境上許容できる範囲で実施 ならないということではありません 暖房を中止 ペリメータ系統空調機器 暖房設定温度を下げる インテリア系統空調機器 定期的に確認し再発を防止する ペリメータ機器の運転や設定を室使用者に開放設定を室使用者に開放している場合などでは 設定温度を調整しても 再度変更されてしまう可能性も十分にあります 設定温度を変更しないで設定に当たっての注意事項を使用者にください 設定温度は ビル管徹底したり 定期的に運転状態の確認理が季節ごとに調整してをすることが必要です います ペリメータ機器操作盤例 ビル管理 21 ECCJ All Rights Reserved 室内混合損失の改善実施手順 1) システムの確認同系統で冷暖房運転 ( 冷熱と温熱の同時供給 ) しているかなど 室内混合損失が生じ得るシステムかどうかを確認します 2) 発生状況の確認現状や過去の運転実績から 室内混合損失が発生しているかどうかを確認します 室内混合損失が発生し易い冬期などに空調機器の運転モードや吹出し温度を確認します 3) 混合損失の有無判断 ペリメータ機器が暖房運転を行っている時 インテリア機器が冷房運転を行っている 冬期に冷熱と温熱が同時使用されている 4) 制御仕様や設定温度等の確認一般に 暖房用ペリメータの機器の設定温度 が 冷房運転となっているインテリアの機器の設定温度 に対し過剰に高くなっている場合に 混合損失が発生し易くなります 5) チューニング ( 設定温度や運転方法の変更 ) ( ペリメータ機器の暖房設定温度 が高過ぎる場合 ) 許容される範囲で 暖房設定温度を インテリア機器の冷房設定温度 に近づけます 冬期に暖房が必要となるのは 主に朝の立ち上がり時が多いため 日中は暖房運転を行わないなどの運転スケジュール変更によって効果が出る場合があります 6) チューニング対応後の再確認変更を行った後の 混合損失 改善状況 残存状況などを再確認することが必要です 損失が抑制または極小化されていれば OK です 21 ECCJ All Rights Reserved 4

21 1-5 室内混合損失の改善実施例 1) 実施要領 BEMS データ解析 暖房時の冷水熱量と温水熱量の同時使用調査による改善の立案 2) エネルギー削減見込みビル全エネルギーの 1.3% の削減 建物用途建物規模延床面積熱源 事務所 B3~21F 58,9m2 DHC ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 基準階平面図 21 ECCJ All Rights Reserved 年 1 月 19 日 ( 月 ) 14FSW 系ペリメータ 外調機給気温度 年 1 月 19 日 ( 月 ) 14FSW 系インテリア AHU 還気温度 現状冬期の午後室温は26 を超えることがある 平均 25 程度 改善案 9 時 3 分以降は空調機の送風温度を3 下げ室温を22 とする エネルギー削減量見込み 939 GJ/ 年 ( ビル全エネルギ - 量の 1.3%) Ts_AC-14-2 Ts_AC-14-4 D_AC-14-h2 D_AC D_AC 室内混合損失の改善実施例 空調機送風温度の変更案 ( 冬期 ) ペリメータ送風温度 外調機送風温度 時 Tr_AC-14-5 Tr_AC-14-6 Tr_AC-14-7 Tr_AC-14-8 Tr_AC-14-9 Tr_AC-14-1 Tr_AC Tr_AC インテリアAHU 還気温度 時 現状ペリメータ空調機送風温度 36~37 外調機送風温度 23 インテリア AHU の吸い込み温度午後 24~27 1 月でも午後冷房が入る 27 年高層冷水 冷温水熱量 1 月 21 日 ( 日 ) 1 月 22 日 ( 月 ) 1 月 23 日 ( 火 ) 1 月 24 日 ( 水 ) 1 月 25 日 ( 木 ) 1 月 26 日 ( 金 ) 1 月 27 日 ( 土 ) GJ/h Q_cw Q_chw 時 27 年 高層冷水 冷温水熱量 火 ) 2 月 21 日 ( 水 ) 2 月 18 日 ( 日 ) 2 月 19 日 ( 月 ) 2 月 2 日 ( 2 月 22 日 ( 木 ) 2 月 23 日 ( 金 ) 2 月 24 日 ( 土 ) GJ/h Q_cw Q_chw 温水 冷水 時 27 年高層冷水 冷温水熱量 3 月 25 日 ( 日 ) 3 月 26 日 ( 月 ) 3 月 27 日 ( 火 ) 3 月 28 日 ( 水 ) 3 月 29 日 ( 木 ) 3 月 3 日 ( 金 ) 3 月 31 日 ( 土 ) GJ/h Q_cw Q_chw 時 27 年 高層冷水 冷温水熱量 火 ) 4 月 25 日 ( 水 ) 4 月 22 日 ( 日 ) 4 月 23 日 ( 月 ) 4 月 24 日 ( 4 月 26 日 ( 木 ) 4 月 27 日 ( 金 ) 4 月 28 日 ( 土 ) GJ/h Q_cw Q_chw 時 毎年温水 冷水の同時使用あり (BEMS データ ) 21 ECCJ All Rights Reserved 42

22 第 1 章省エネチューニング事例 2. 機器の効率運転 21 ECCJ All Rights Reserved 冷温水出口温度設定値の変更 ( 冷温水発生機 ) 概要 冷房運転 軽負荷時は冷水出口温度を 高めに設定する ことで燃料消費率は低減します ( 図 -1) 周囲との温度差も小さくなることで 吸熱ロスや結露ロス等も減少して大幅な燃料の節約となります 暖房運転 軽負荷運転時の燃料消費率はあまり変わりませんが 温水出口温度を下げることで配管系での放熱ロス ( 図 -2) が減少します ( その結果 燃料消費が抑えられる ) 冷水出口温度と燃料消費率 燃料消費率 (%) 省エネ効果 冷水出口温度チューニング 冷水出口温度 温水温度とシステム放熱ロス システム放熱ロス ( 小 大 ) 省エネ効果 温水出口温度チューニンク 温水温度 ( ) 21 ECCJ All Rights Reserved 44

23 2-1-1 冷温水出口温度設定値の変更 ( 冷温水発生機 ) 私のビルでも使えますか? Go! この手法は 以下のような場合 実施が容易で よい結果が得られ お勧めできます 1) 冷暖房ピーク時 ( 冷凍機 空調機の最大負荷時 ) [ 冷凍機能力 ]>[ 空調負荷 ] であれば 空調負荷条件に応じた冷 ( 温 ) 水出口温度に変更することで省エネルギーが図れます 2) 冷暖房軽負荷時ピーク時以外は概ね [ 冷凍機能力 ]> [ 空調負荷 ] であることから 冷暖房負荷状況に応じた冷 ( 温 ) 水温度設定変更による省エネルギーが可能です Stop! 以下のような場合 この手法は不適切 または慎重な検討 専門家への依頼が必要です 1) 冷暖房ピーク時冷凍 空調能力が不足し 空調制御に不具合が生じている場合は不可です 2) 空調機コイルの冷暖房能力劣化時空調機器コイルの熱交換能力が低下または不足から 冷暖房の不具合が生じる場合も不可です 3) 除湿能力が要求される時梅雨時期や人の多い集会場などにおいて除湿制御を要求されるような場合 冷水温度調整に制限を受けることがあります 21 ECCJ All Rights Reserved 冷温水出口温度設定値の変更 ( 冷温水発生機 ) 実施上の注意点 冷暖房能力は 空調設備コイル能力の影響を受けます コイル性能劣化によって より低い温度の冷水が必要となるので注意が必要です 冷却塔空調機 冷却塔 冷水温度を上げて運転すると搬送動力が増加します ファンコイルユニット 冷却塔 性能低下分を補おうとしてコイルに流れる冷水の循環量を増やそうとするため 搬送動力は増加する場合もあります 一般的には 搬送動力が若干増加しても全体の省エネ効果は大きくなりますが ビルシステムによっての影響を確認しておくことも必要です 冷温水二次ポンプ ターボ冷凍機 冷温水一次ポンプ 冷却水ポンプ 室内湿度が高い時に注意が必要です 冷水温度を高く設定すると除湿能力は低下します 梅雨時期や集会場 宴会場など潜熱負荷が大きい系統では 湿度の適正も確認して冷水温度設定を検討する必要があります 冷温水発生機が複数台設置されている場合 運転台数が増段になる場合もあるので 注意が必要です 冷温水発生機 冷温水発生機 台数自動制御システムが 負荷が増えて冷水温度が高くなった と判断します チューニング実施の際には制御仕様を確認し 強制増段制御が組み込まれている場合は事前解除を検討することも必要です 21 ECCJ All Rights Reserved 46

24 2-1-1 冷温水出口温度設定値の変更 ( 冷温水発生機 ) 実施手順 START 1) 室内温湿度管理標準を作成 6) 設定変更後の基本計測を実施 2) チューニング 前の基本計測を実施 3) 計測結果を記録 空調負荷率を算出 4) 冷 ( 温 ) 水温度の設定変更値を決める 7) 室内は管理基準値内に保たれていますか? はい 8) 先の計測を基に更なる温度設定の見直しを図る いいえ 9) 設定を元に戻し 運転を継続する 5) 決めた設定値に変更し, 運転 外気エンタルピ等によりこまめに設定すると効果大となります 21 ECCJ All Rights Reserved 冷温水出口温度設定値の変更 ( 冷温水発生機 ) 実施例 1 1 日単位の集計平均外気 ENT 平均出口温負荷熱量ガス消費量 1 次 ENG C.O.P kj/ kg GJ m 3 GJ ) 実施要領冷水温度 計測時期 29 年 9 月 ~1 月 9 時 ~17 時のコアタイム 2) エネルギー削減結果 建物用途 建物規模 7 の送水温度に対し 9 では 6.7% 12 では 16.1% ガス消費量の削減 ( 平均的な負荷熱量.6GJ の時 ) 29/9/ /9/ /9/ /1/ /1/ 日合計の平均 /1/ /1/ /1/ /1/ /1/ 日合計の平均 /1/ /1/ /1/ /1/ 日合計の平均 事務所 ガス消費量 GJ 負荷熱量ー ~ ガス消費量 9 時 ~17 時 (15 分周期単位のデータ ) y =.9349x y = 1.111x y =.679x 平均的な負荷熱量 =.6 GJ 冷凍機種類吸収式 7 設定 9 設定 12 設定延床面積m2冷凍能力 1 231kW(4 43MJ) a= ガス消費量 95.4Nm 3 /h 熱源吸収式冷凍機標準 C.O.P 1.3 b= ガス量 GJ/h 省エネ率 = ECCJ All Rights Reserved 線形 (7 ) 線形 (9 ) 線形 (12 ) 負荷熱量 GJ

25 2-1-1 冷温水出口温度設定値の変更 ( 冷温水発生機 ) 実施例 2 1) 実施要領 冷水出口温度設定 :8 11 計測時期 2) エネルギー削減結果 24 年 11 月 ~12 月 25 年 1 月 (COP) 実施前.6 実施後.75 チューニングの効果 ( 概算 ) 冷凍機使用エネルギー およそ 2% の省エネを達成 COP 対外気エンタルピ COP 時の COP(1/5) 11 時の COP(1/4) 外気エンタルピ (kj/kg DA ) 建物用途建物規模延床面積熱源 事務所 B2F~16F 26,2 m2 吸収式冷凍機冷却能力 [35USRT] 燃料使用量 [13A カ ス 95.4Nm 3 /h] COP=1.1 空調負荷率 4% 21 ECCJ All Rights Reserved 冷温水出口温度設定値の変更 ( 冷温水発生機 ) 実施例 3 建物用途建物規模延床面積 熱源 1) 実施要領 温水出口温度設定 :55 45 計測時期 2) エネルギー削減結果 チューニング効果の判定 空調負荷率 4% 24 年 11 月 ~12 月 25 年 1 月 冷凍機使用エネルギー 実施前 平均ガス消費量 47 [m3/h] 実施後 平均ガス消費量 およそ 1% の省エネを達成 42.5[m3/h] 事務所 B2F~16F 26,2 m2吸収式冷凍機暖房能力 [1177 kw] 燃料使用量 [13Aガス 19 Nm3/h] 温水温度別ガス消費量 21 ECCJ All Rights Reserved 5 ガス消費量 [m3/h] 温水 冷水ガス合計消費量 45 温水 冷水ガス合計消費量 外気エンタルヒ [kj/kgda]

26 2-1-2 冷温水出口温度設定値の変更 ( 電動冷凍機 ) 概要 冷暖房ピーク時以外に実施することで効果が期待できます ヒートポンプチラー 冷房運転 : 冷水出口温度を高めに設定することで冷媒の蒸発温度も高くなり 圧力ヘッドが低下し冷凍能力当たりの圧縮機動力が削減されます 暖房運転 : 温水出口温度を低めに設定することで 同様に圧力ヘッドが低下し圧縮機動力が削減できます ターボ冷凍機 条件 冷水温度差 :5 冷却水温度差 :5.5 羽根車を最適選定一般的には水冷式の冷却専用形が多いので 冷水出口温度設定についてではヒートポンプチラーと同じように圧縮機動力が低く抑えられます 私のビルでも使えますか? 実施上の注意点 実施手順は2-1-1 冷温水出口温度設定値の変更 ( 冷温水発生機 ) 参照 21 ECCJ All Rights Reserved 冷温水出口温度設定値の変更 ( 電動機 ) 実施例 1) 実施要領対象機器ターボ冷凍機 5RT 1( 定格 COP 4.66) 冷水出口温度の設定 7 8 冷却水温度の設定 25 計測時期 25 年 1 月 2) エネルギー削減結果冷凍機所要動力は 14.4% 削減 建物用途商業施設建物規模 B3~9F 延床面積 72,6 m2ターボ冷凍機 21 ECCJ All Rights Reserved 52 熱源 5RT 2 台 1RT 2 台 省エネ確認手順 1 冷水温度の設定を 7 及び 8 に変え 運転状況をトレンドグラフに表す 2 COP の変化の状況を調査し COP を上げる要因をとらえる 3 COP の変化による省エネ率を算出する 4 3 の省エネ率より 年間の省エネ量を算出する 5 冷却水の変化は COP の変化に大きく影響を与えるので 評価の期間中冷却水の変化が少ないことを確認する 冷却水の変化が大きい場合 COP に与える影響を評価して 冷水及び冷却水変化による省エネ効果をそれぞれ算出する

27 2-1-2 冷温水出口温度設定値の変更 ( 電動機 ) 実施例 1 トレンドグラフ 1-1 運転状況 傾向把握 25 年冷水出口温度と COP 1 月 16 日 ( 日 ) 1 月 17 日 ( 月 ) 1 月 18 日 ( 火 ) 1 月 19 日 ( 水 ) 1 月 2 日 ( 木 ) 1 月 21 日 ( 金 ) 1 月 22 日 ( 土 ) cws COP 9 cop COP 時 25 年冷凍機負荷率 1 月 16 日 ( 日 ) 1 月 17 日 ( 月 ) 1 月 18 日 ( 火 ) 1 月 19 日 ( 水 ) 1 月 2 日 ( 木 ) 1 月 21 日 ( 金 ) 1 月 22 日 ( 土 ) % cq 時 冷水出口温度 6.6 程度で変化はありませんが COP は冷凍機負荷率が低い時に影響を受け低下しています 21 ECCJ All Rights Reserved 冷温水出口温度設定値の変更 ( 電動機 ) 実施例 25 年冷水出口温度と COP 1 月 23 日 ( 日 ) 1 月 24 日 ( 月 ) 1 月 25 日 ( 火 ) 1 月 26 日 ( 水 ) 1 月 27 日 ( 木 ) 1 月 28 日 ( 金 ) 1 月 29 日 ( 土 ) cws COP cop cop 9 cop 時 25 年冷凍機負荷率 1 月 23 日 ( 日 ) 1 月 24 日 ( 月 ) 1 月 25 日 ( 火 ) 1 月 26 日 ( 水 ) 1 月 27 日 ( 木 ) 1 月 28 日 ( 金 ) 1 月 29 日 ( 土 ) % cq 時 1/26 以降の冷水出口温度 ; COP; 5.2(1/24) 5.6(1/28) と 7.7% 上昇 1/26 1/27 は冷凍機負荷率が 55% 程度と低く冷凍機負荷率が 8% を超えている日の COP より低くなっています よって COP は冷凍機負荷率と冷水出口温度にそれぞれ影響を受けていることが分かります 1 日データでの詳細検討を要します 21 ECCJ All Rights Reserved 54

28 2-1-2 冷温水出口温度設定値の変更 ( 電動機 ) 実施例 1-2 日トレンドグラフによる詳細検討 冷水温変化と COP 変化 負荷率変化と COP 変化 25 年 1 月 26 日 ( 水 ) 冷水出口温度と COP cws COP 時 25 年 1 月 26 日 ( 水 ) 冷凍機負荷率 % cq 65 57% % 時 1/26 15:4 ごろまでは冷水温度は 6.6 程度で変化ありません 負荷率 ;43% 57% 増により COP は と 6.8% 増えています その後冷水温度が 8.5 と約 2 上昇すると COP は 4.7 から 5.3 へ 13% 向上しています 21 ECCJ All Rights Reserved 冷温水出口温度設定値の変更 ( 電動機 ) 実施例 25 年 11 月 1 日 ( 火 ) 冷水出口温度と COP cws COP 時 25 年 11 月 1 日 ( 火 ) 冷凍機負荷率 % cq % 5% 時 冷水出口温度変化なく 負荷率の変動によって COP は 4.4 から 5.2 程度約 18% 変動しています 以上より冷凍機の成績係数 (COP) は冷水出口温度 冷凍機負荷率によって変化していることが判明しました 冷水出口温度のちがいによる省エネ量省エネ量 =COP の変化より算出 COP は冷凍機負荷率を基準に冷水出口温度毎に散布図より求めます 21 ECCJ All Rights Reserved 56

29 2-1-2 冷温水出口温度設定値の変更 ( 電動機 ) 実施例 2COP の変化による省エネ率の算出 2-1 冷水温度のちがいによる COP の散布図と相関近似式 冷水出口温度と COP y = -.16x x R 2 =.7839 冷水 7 設定冷水 8 設定 4. COP y = -.13x x R 2 = 冷凍機負荷率 % 21 ECCJ All Rights Reserved 冷温水出口温度設定値の変更 ( 電動機 ) 実施例 2-2 年間の省エネ率の算出 冷水出口温度設定を 7 から 8 にした場合の COP 向上近似式より算出 COP 向上表 負荷率 % 出現率 8 設定 7 設定 COP 向上 % 平均 COP 向上 % 冷凍機冷水出口温度を 7 から 8 に上げると 冷凍機所要動力は 14.4% 削減 21 ECCJ All Rights Reserved 58

30 2-1-2 冷温水出口温度設定値の変更 ( 電動機 ) 実施例 3 検証 3-1 冷却水温度の影響冷凍機のCOPの変化は冷水温度 冷却水温度 負荷率によって生じます 計測期間中冷却水温度が一定であることを確認します 期間中ほぼ26 で安定していますが1/26は26.6 と僅かに上昇しています 多少 COP 計測は不利となりますが2-2の省エネ率の変化は僅かです 25 年 冷却水出入口温度 日 ( 火 ) 1 月 19 日 ( 水 ) 1 月 16 日 ( 日 ) 1 月 17 日 ( 月 ) 1 月 18 1 月 2 日 ( 木 ) 1 月 21 日 ( 金 ) 1 月 22 日 ( 土 ) cds cdr 時 25 年 冷却水出入口温度 日 ( 火 ) 1 月 26 日 ( 水 ) 1 月 23 日 ( 日 ) 1 月 24 日 ( 月 ) 1 月 25 1 月 27 日 ( 木 ) 1 月 28 日 ( 金 ) 1 月 29 日 ( 土 ) cds cdr 時 21 ECCJ All Rights Reserved 冷却水温度設定値の変更概要 入力低下 冷凍能力向上 図 -1 遠心冷凍機の容量制御特性 図 -2 冷却水入口温度を変化させたときの冷凍能力の変化 ( ガス焚き冷温水機の場合 ) 出典 : エネルギー管理特別研修テキスト (( 財 ) 省エネルギーセンター ) 冷房ピーク時以外の軽負荷時は冷却水温度設定を下げることによって省エネルギーを図ることができます 21 ECCJ All Rights Reserved 6

31 2-2 冷却水温度設定値の変更この方法は私のビルでも使えますか? 冷却水温度を下げると冷凍機の効率は向上しますが 冷却塔動力は増加する場合もあるので このバランスを判断して取り進めることが必要です Go! この手法は 以下のような場合 実施が容易で よい結果が得られ お勧めできます Stop! 以下のような場合 この手法は不適切 または慎重な検討 専門家への依頼が必要です ほとんどの建物で実施が可能です 冷房軽負荷期や冬期 中間期でも冷房要求がある場合は 特に大きな省エネルギー効果が期待できます 冷却水温度を下げると冷凍機効率は上がりますが 冷却塔のファン動力は増加します 通常は 冷却塔ファン動力の増加を考慮しても省エネルギーとなりますが 実施手順に記載したように 冷却塔動力を含めた可否判定が必要です 特に 夏場のピーク時にしか動かない冷凍機の場合は冷却水設定温度を下げても効果の無い場合があります 21 ECCJ All Rights Reserved 冷却水温度設定値の変更実施上の注意点 ファン動力増加 冷却塔 冷却塔ファン発停用センサ 冷却水設定温度調節器 ( この温度を変更 ) バイパス管がある場合はこちらの設定値も変更 冷却水温度を下げることで冷凍機効率が向上 冷凍機 ポンプ動力増加 バイパス制御用センサバイパス弁を制御し 冷却水下限値を補償しています バイパス管がある場合は 冷却塔出口の設定温度とともに バイパス制御用の設定値も調整する必要があります 不明な場合は 空調システム施工者やメーカー等にアドバイスを得て実施していくことが必要です 21 ECCJ All Rights Reserved 62

32 2-2 冷却水温度設定値の変更実施手順 冷凍機 冷却塔 冷却塔ファン発停用センサ バイパス制御用センサ (1) ある場合 ) 2) 冷凍機の冷却水下限温度を確認し 冷却水設定温度を決定 1) 現在の冷却水設定温度を確認する 冷凍機の冷却水下限温度は一般的には 22 程度ですが メーカや機種によって下限値が異なります 下限温度の確認は必ず行って下さい 特に 吸収冷凍機では 結晶の問題 圧縮式の場合は 凝縮機圧力低下による弊害の問題 があります 冷却水温度は 冷却塔ファンの発停によりハンチングする場合があります 温度の変動状況を確認の上 設定温度を 決定することが重要です 3) 判断 評価冷却水温度設定変更による冷凍機の効率向上と 冷却塔ファン動力の増加量を比較し 冷凍機効率向上のほうが大きければ 採用します 設備ごと 系統ごとのエネルギー使用量計測が困難である場合は 総エネルギー使用量で比較してもよいでしょう 21 ECCJ All Rights Reserved 冷却水温度設定値の変更実施例 1) 実施要領冷却水温度の設定 冷水温度の設定 7 ~8 計測時期 26 年 9 月 26 日 ~1 月 9 日 2) エネルギー削減結果冷凍機所要動力は17% 削減 建物用途建物規模延床面積熱源 事務所 店舗 B2~22F 62, m2吸収冷温水発生機 6RT 冷却塔ファン 現状の設定 21 ECCJ All Rights Reserved 64

33 2-2 冷却水温度設定値の変更実施例 近似式を求める ( 冷凍機出力 Y ガス入力 X) 冷凍機出力 GJ/h 冷却水 25 以下冷水 7~8 RG-1 出力 (GJ/h) 冷却水 25 以下 冷水出口温度 7~8 の場合 y =.6133x R 2 = ガス入力 GJ/h + 冷却塔平均消費電力 21.57kWh 冷凍機出力 GJ/h 冷却水温度 28 以上冷水出口温度 7 ~8 冷却水 28 以上 冷水出口温度 7~8 の場合 y =.496x R 2 = 冷却塔平均消費電力 18.51kWh ガス入力 GJ/h 冷凍機出力 GJ/h Y 25 以下 28 以上 ガス入力 GJ/h X 入力 / 出力 ガス入力 GJ/h X 入力 / 出力 平均 エネルギー削減率 ECCJ All Rights Reserved 65 冷却塔消費エネルギ ( 冷水出口温度 7~8 ) 冷却水温度 25 以下 kwh.22gj/h 冷却水温度 28 以上 kwh.19gj/h エネルギー削減量 ( )/( )=.83 17% 減となる 第 1 章省エネチューニング事例 3. 搬送動力の節減 21 ECCJ All Rights Reserved 66

34 3-1 ポンプ変流量方式の改善概要 冷水二次側循環ポンプ ( 二次ポンプ ) は複数台で負荷流量によって台数制御及び INV 制御をおこなっている INV は二次ポンプ全台設置の場合と 1 台のみ設置の場合があります この場合 二次ポンプ往還圧力を一定にする方式 ( 定圧力制御 ) と流量の変化に応じて圧力を変化させる方式 ( 変圧力制御 ) があります 省エネルギーに大きな差があるので 効果的な制御方式を設定し 省エネを図っていく手法を紹介します ポンプの圧力制御 変圧力制御では 基本的には 1 の配管抵抗特性線に従った圧力制御を行えばよい P=RQ 2 残業や営業時間の違う店舗を考慮して 2 のように最小圧力を上乗せる P=RQ 2 +b b の値はビルの特性に応じて考慮する 圧力 kpa 圧力設定方法 負荷流量 m 3 /h 21 ECCJ All Rights Reserved 変圧力制御 3 定圧力制御 1 配管抵抗特性 ポンプ変流量方式の改善概要 ポンプ流量と動力 軸動力 動力算出式 n: 運転台数 1バイパス弁 =n 定格電力量 2INV 1 台 =Q 制御圧力 (1 台運転時 ) =n 定格電力量 + 最小動力 (2 台以上運転時 ) 3 定圧力制御運転 =n (Q/n 制御圧力 )+ 最小動力 4 変圧力制御運転 =Q 変圧力 + 最小動力 3 定圧力制御運転と4 変圧力制御運転の消費動力差は5となります 年間の負荷流量は最大流量の5% 以下であり 大きな差となります kw 流量 ~ 動力の関係 3 定圧力 1 BV 差 5 2 変圧力 負荷流量 m 3 /h 21 ECCJ All Rights Reserved 68

35 FAN 3-1 ポンプ変流量方式の改善この方法は私のビルでも使えますか? Go! この手法は 以下のような場合 実施が容易で よい結果が得られ お勧めできます Stop! 以下のような場合 この手法は不適切 または慎重な検討 専門家への依頼が必要です ほとんどの建物で実施が可能です 変圧力制御方式は年間負荷変動によって 中間期以降の低負荷時に定圧力制御方式に比べ大きな省エネ効果を発揮します ポンプ圧力調節器に負荷流量に対する圧力を設定する機能が無い場合採用できません 年間を通じ負荷流量の変化が少ない場合 変圧力制御運転と定圧力制御運転の差が少なくなります 21 ECCJ All Rights Reserved ポンプ変流量方式の改善実施上の注意点 M 実施時期 空調機 DDC で空調機の自動制御弁を順次開いて負荷流量を変えた計測をする際は任意となりますが 通常稼動状態で計測する場合は年間水量変化に相当する水量域で行います 負荷の減少する中間期などに行います 周波数の下限値の確認 ポンプおよびインバータメーカー双方に確認して実施することが必要です 運転中にポンプ 電動機が共振発生するような回転速度範囲は避けます インバータ周波数を下げた時の電圧変化に対する影響を確認します インバータのジャンプ機能付きのものは共振周波数を飛び越える設定にします 電動機 インバータ共 4 以下の周囲条件とすることが必要です 21 ECCJ All Rights Reserved 7

36 3-1 ポンプ変流量方式の改善実施手順 1) 資料整備竣工図書からポンプ性能曲線等を収集します 2) 現状運転データ収集調整前の現状運転データを収集します ( ポンプ周り弁開度 流量 電力 差圧設定値 差圧 ポンプ吐出圧等 末端差圧 ) 3) 計測データ確認計測ポイントリストとの照合により計測漏れがないことを確認します 4) 流量変更計測 DDC で空調機の自動制御弁を順次開いて負荷流量を変えた計測をします 通常運転での計測でも可能 ただし 変動した流量での計測のため長時間を要します 5) 変圧力制御設定事前に計算された流量と圧力の関係を調節器に設定します 定格流量での制御圧力をきめ (3) 式による流量 - 圧力を設定します 6) 流量変更計測 4) に同じ 7) 省エネ効果の検証 BEMS より現状データと変圧力制御設定後の流量 電力量を取り込み流量と消費電力の散布図 ( 図 4) から近似式を作成します 年間水量変化を近似式に代入して効果を確認します 21 ECCJ All Rights Reserved ポンプ変流量方式の改善実施例 1) 実施要領 定圧力制御運転及び変圧力制御運転で次の計測を行ってポンプの消費電力を比較 計測点流量 電力 差圧設定値 差圧 ポンプ吐出圧 末端差圧 ポンプ周り弁開度 データ収集データロガ 中央監視データ各 1 分周期 流量 圧力設定入力次頁表 2 による 流量変化が少ない場合は DDC 等で水量を変え計測しても良い 2) エネルギー削減結果ポンプ消費電力 変圧力制御運転は定圧力制御運転に比べ年間 38% 消費電力削減 建物用途建物規模延床面積熱源ポンプ 事務所 +ホテル B1F~22F 5, m2 ガス焚冷温水発生機 ブラインチラー 318 m3 255kPa 37kW 2 21 ECCJ All Rights Reserved 72

37 3-1 ポンプ変流量方式の改善実施例 変圧力方式の揚程の決め方圧力損失は流量の 2 乗に比例することから 流量範囲で揚程 ( 変圧力制御圧力 ) を次式で入力します 変圧力制御揚程 = 抵抗係数 (R) ( 流量 ) 2 + 空調機圧損抵抗係数 R=P/ Q 2 =( 定格流量時配管圧損 )/( 定格流量 ) 2 空調機圧損 = 空調機周りの自動弁を含む圧損 =5 kpa 程度定格流量時配管圧損 = ホ ンフ 揚程 - 最大負荷時の末端差圧 圧力 kpa 定圧力制御圧力 空調機圧損 ポンプ複数並列特性 1 台 2 台 装置抵抗 定圧 装置抵抗 = 変圧力制御圧 負荷流量 m 3 /h 定格流量時の配管抵抗の見極めが重要 表 2 調節器へ入力する流量と圧力 P=aX 2 +b 25 a.473 b 5 流量 m3/h 圧力 kpa ECCJ All Rights Reserved ポンプ変流量方式の改善実施例 3) 二次ポンプの効率運転による省エネチューニング要領 1 省エネ対策 2 次冷水ホ ンフ 2 次温水ホ ンフ は揚程一定として 小流量時にはインハ ータでホ ンフ 回転数を下げて省エネルキ ーをはかっている 揚程一定 ( 小流量時の配管抵抗減少を見込んでいない ) であるため流量が減少するほど過大な揚程となり電力を無駄に消費している 今回 制御方式を流量低下時の配管の抵抗減少分も加味した変圧力制御に変更し インハ ータホ ンフ の特性を活用し 4% の省エネルキ ー化をはかります 21 ECCJ All Rights Reserved 74

38 3-1 ポンプ変流量方式の改善実施例 2 冷水配管システムフロー図 P 3 P 4 1~18F 空調機 ファンコイル 膨張タンク P 2 冷水 2 次サフ ライヘッタ P 1 2 次ホ ンフ 冷水 2 次レタンヘッタ 流量計 冷水 1 次サフ ライヘッタ 冷水 1 次レタンヘッタ 冷凍機 冷凍機 21 ECCJ All Rights Reserved ポンプ変流量方式の改善実施例 3 定圧力方式と変圧力方式の圧力変化計測 定圧力方式のホ ンフ 揚程は 255kPa 一定となっている そのため 6kPa で十分な 18 階末端差圧は 53 m3 /h 送水時で 13kPa 小水量時では 25kPa で 何れも過大圧力となっています 変圧力方式での計測中は負荷が少なかったが 3 m3 /h ( 定格の 47%) 時のホ ンフ 揚程は 11kPa でした 18 階末端差圧は安定しており 小水量時にも 6kPa を満足しており 18 階末端での水量不足はありません 圧力 kpa 流量 ~ 送水圧力 定圧力制御 送水差圧変圧力 2 台運転 18 階差圧変圧力台数制御 変圧力制御 変圧力計算式 負荷流量 m 3 /h 21 ECCJ All Rights Reserved 76

39 3-1 ポンプ変流量方式の改善実施例 4 定圧力方式と変圧力方式のインバータ周波数変化 定圧力制御の場合負荷流量の変化に対し 商用周波数 5Hz とあまり変わらない 45Hz までの低下に留まりました 変圧力制御の場合 23Hz まで周波数を下げることができています 周波数 Hz 流量 ~ インバータ周波数 変圧力制御 定圧力制御 定圧力変圧力 2 台運転変圧力台数制御 負荷流量 m 3 /h 21 ECCJ All Rights Reserved ポンプ変流量方式の改善実施例 5 定圧力運転と変圧力運転での消費電力量の差 定圧力方式と変圧力方式では 消費電力は定格流量運転を除けば 15kW~2kW の差となります 変圧力方式での省エネ効果設計点での運転が少ないことを考慮すれば 定圧力方式運転から変圧力運転に変更することで 年間で概ね 5% 以上の消費電力量削減となります 下図の定圧力 変圧力動力計算式に年間の負荷流量を代入し年間消費電力量を計算します ( 計算結果次頁参照 ) 電力量 kw 流量 ~ 電力量 定圧力変圧力台数制御 定圧力動力計算式 y =.916x 変圧力 2 台運転変圧力動力 変圧力動力計算式 y =.22 x x 負荷流量 m 3 /h 21 ECCJ All Rights Reserved 78

40 3-1 ポンプ変流量方式の改善実施例 消費電力量の比較 バイパス弁 1 台 INV 定圧力 変圧力 比率 合計 395, , , ,972 1 月 25,327 7,349 7,349 4,286 2 月 24,18 7,64 7,64 4,254 3 月 27,417 9,512 9,512 5,82 4 月 27,183 12,291 11,724 5,877 5 月 35,43 29,364 24,686 13,65 6 月 38,844 37,322 32,154 2,36 7 月 42,92 42,133 35,968 25,66 8 月 46,897 46,232 38,259 3,292 9 月 38,831 37,153 32,2 2,553 1 月 33,997 26,84 22,774 11, 月 26,942 13,483 12,767 6, 月 27,318 8,391 8,391 4,744 5, 45, 現状定圧力運転を変圧力運転に改善すると 38% の省エネとなりました kwh 二次ポンプ消費電力量 バイパス弁 1 台 INV 定圧力変圧力 4, 35, 3, 25, 2, 15, 1, 5, 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 1 月 11 月 12 月 21 ECCJ All Rights Reserved ポンプ変流量方式の改善実施例 4) 二次ポンプの動力計算例 ポンプ仕様 318CMH 255kPa 2 台 INV 1 特性曲線の数値化 圧力 kpa 4 ORG_Q-H 素データ 流量 圧力 y =. x x x 負荷流量 m 3 /h 21 ECCJ All Rights Reserved 8

41 3-1 ポンプ変流量方式の改善実施例 2 基礎データ 二次ポンプ能力 流量 CMH 318 揚程 kpa 255 曲線係数 x 3. 曲線係数 x 曲線係数 x.4678 曲線係数 b 装置特性定格流量 CMH 636 最大ポンプ台数 2 抵抗係数.5684 P=RQ 2 制御圧力 255 =(255-5)/636 2 最小圧力 5 動力 kw 37 最小動力 kw 5 動力係数 ( 動力 2- 最小動力 ) 6.12 Pa m 変換係数.12 流量 2/ 6 制御圧 / ECCJ All Rights Reserved ポンプ変流量方式の改善実施例 3 試算動力のグラフ化 圧力 kpa 定圧力制御圧力 ポンプ複数並列特性 1 台 2 台 装置抵抗 定圧 装置抵抗 = 変圧力制御圧 動力 kw 流量 ~ 動力関係図 定圧力制御動力 y =.185x + 5 INV1 台定圧力 負荷流量 m 3 /h 定圧力変圧力動力 変圧力制御動力 y =.22 x x 負荷流量 6 7 m 3 /h 8 計測での近似式とほぼ同じになる 流量流量圧力 1 台 2 台装置抵定圧 INV1 台動力変圧力定圧力 , , , , ECCJ All Rights Reserved 82

42 3-1 ポンプ変流量方式の改善実施例 4 試算動力計算式 圧力 =P=.x x x 装置抵抗 =P1=RQ 2 = 抵抗係数 Q 2 =.568Q 2 + 最小圧力 INV1 台動力 =IF(Q<318,k Q/6 255/.12/6.12+ 最小動力,IF(Q<Q 2,37 2)) 変圧力動力 = k Q/6 装置抵抗 /.12/6.12+ 最小動力 定圧力動力 = k Q/6 255/.12/6.12+ 最小動力 K= 動力係数例題 Q=1CMHのとき装置抵抗 = =55 INV1 台動力 = /6 255/.12/6.12+5=15.8 変圧力動力 = /6 55/.12/6.12+5=7.3 定圧力動力 = /6 255/.12/6.12+5= ECCJ All Rights Reserved 83 第 1 章省エネチューニング事例 4. 運用 21 ECCJ All Rights Reserved 84

43 4-1 空調機起動時刻の改善概要 冷暖房適温 ( 設定温度 管理温度 ) 立ち上がりまでに要する時間は 季節 ピーク時期 軽負荷時期や冷温水温度によって変化します 冷暖房負荷状況により空調機起動 ( 運転 ) 時間を調整することで省エネルギーが図れます 室温 空調機 熱源の運転状況を的確に判断し現状の起動設定や運用方法を調整し 供給熱量の削減や搬送動力の低減が図れます 空調運転無駄時間 空調運転短縮 温度 [ ] 空調運転契約時刻 温度 [ ] 空調運転契約時刻 目標制御点 目標制御点 室内設定温度 室内設定温度 室内温度変動 調整前運転開始時刻 室内温度変動 T1 空調運転開始時刻 T3 就業開始時刻 時間 T1 空調運転開始時刻 T3 就業開始時刻 時間 21 ECCJ All Rights Reserved 空調機起動時刻の改善この方法は私のビルでも使えますか? 空調起動時間が年間一定で運用している場合に有効となります ただし 運転時間が契約上固定化されている場合などは対象外とします Go! この手法は 以下のような場合 実施が容易で よい結果が得られ お勧めできます Stop! 以下のような場合 この手法は不適切 または慎重な検討 専門家への依頼が必要です 1) 年間を通して 冷暖房負荷に関なく同じ起動時間のままとしている場合 2) ビル管理規則や貸方基準が冷暖房温度時間 ( ) で設定されている場合 冷暖房管理温度 1) 24 時間運転の場合 2) 空調対象での室温状況 ( 管理温度 ) に関係なく 空調運転開始時刻が一定とされている場合 冷凍機や冷温水ポンプも 本手法による省エネルギー効果が期待できます 21 ECCJ All Rights Reserved 86

44 4-1 空調機起動時刻の改善実施上の注意点 適用時期 この調整は 主に冷暖房軽負荷期や中間期に行います 居室の用途変更 入居者変更などにより 冷暖房負荷が大きく変化した場合などにも検討の可能性があります 適応対象の確認 調整が適切でない場合は トラブルになる可能性があるので注意が必要です ( 立ち上がり時間を短縮させ過ぎて 管理設定時間までに適温にならない 同じ空調系統で多様な冷暖房負荷 ニーズがあるなどの場合 ) 冷暖房クレームを防ぐためには 予め各部屋の特性やユーザー要求の把握 分析を行っておく必要があります 継続的な室温の分析 熱源の立ち上げも重要 学習機能 が附置されている 気候や冷暖房負荷 ニーズは季節や日によって大きく変化します 空調 熱源機器の起動時間 と 室温立ち上がりの適正 のバランスを定期的にチェックしていくことが 省エネルギー効果の向上に結びついていきます 冷房と暖房では 外気要因 や 空調機起動時の室内温度要因 ( 前日からの変動 ) などが異なります そのためシーズン別に継続的なトレースをしていくことが大事です 空調機と同様に 熱源設備の起動時間設定についても適否 過不足をチェックし 必要な調整をしていくことが前提です 基本的には 1 熱源設備の起動 2 冷温水温度の確立 3 空調設備の運転 4 居室適温設定時間までに室温立ち上げが 最短時間 最少エネルギーになるよう調整 ( チューニング ) していきます 最適起動ソフトが附置されている場合は 空調運転開始時の室温変動特性を自動的に学習 予測し 起動時間の最適制御がされています しかし 経年による制御機器の劣化などにより無駄が生じてくる可能性もあるので 定期的に制御の適正さ 不具合の有無をチェックしていくことが必要です 21 ECCJ All Rights Reserved 空調機起動時刻の改善実施手順 冷暖房軽負荷期や中間期の空調運転開始時状況 ( 室温変化 熱源や空調機の起動時刻 外気温等 ) を把握 分析することが必要です 1) 冷暖房立ち上がり ( 適温確立 ) 時間の確認ビルの管理規則や貸方基準などで決められている時間と実際の立ち上がり時間を比較します 自動制御によって起動時間を自動調整している場合は 制御による適温時の状況適正を確認します 不適な場合は 各種パラメータ ( 要素 条件 ) 設定の適否 過不足をチェックすることが必要です 2) 空調 熱源機器の起動時間の調整室温立ち上がりに関わる設定調整を行います 単純に設定スケジュールの変更だけで調整する場合は 現状設定と実際の立ち上がり時間の差を判断して行います 3) 調整後の判断目標と実際の室温差 適温確立時間などから 起動時間調整の適否 過不足を判断します 室内負荷や外気温度は日によっても変化するので 多少の時間的余裕を考慮した判断とすることが必要です 4) 効果の確認調整前後のエネルギー消費量を比較確認します 短期間で比較困難な場合は 一定期間でのエネルギー使用量を比較してみるのも有効です 21 ECCJ All Rights Reserved 88

45 4-1 空調機起動時刻の改善実施例 1) 実施要領空調機起動後の室温に達するまでの時間を計測し 外気温度の違いによる空調機起動短縮時間を見つけ省エネを図る 計測点外気温 室温 空調機冷水バルブ開度 データ収集データロガ 1 分周期 計測時期 27 年 9 月 21 日 ~11 月 3 日 2) エネルギー削減結果 15 分空調機起動時間を遅らせて年間電力 ( 空調機運転 ) で 6,672kWh 熱量 ( 地冷 ) で 24,MJ 消費エネルギー削減となった 建物用途建物規模延床面積熱源 百貨店 B3F~1F 68, m2 DHC 21 ECCJ All Rights Reserved 空調機起動時刻の改善実施例 予冷開始 1 時開店 予冷開始 1 時開店 設定温到達 最小化へ 設定温到達 還気温度 外気温度 空調機運転 Hz 冷水バルブ開度 % 温度 : 還気温度 外気温度 空調機運転 Hz 冷水バルブ開度 % 2 7:1 2 7:2 2 7:3 2 7:4 2 7:5 2 8: 2 8:1 2 8:2 2 8:3 2 8:4 2 8:5 2 9: 2 9:1 2 9:2 2 9:3 2 9:4 2 9:5 1: 予冷時間 予冷無駄時間 9 月 22 日の空調機運転推移 1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 11: 11:1 11:2 11:3 11:4 11:5 12: 空調機運転 / 冷水バルブ開度 % 最小化へ 温度 予冷時間 予冷無駄時間 2 7: 2 7:1 2 7:2 2 7:3 2 7:4 2 7:5 2 8: 2 8:1 2 8:2 2 8:3 2 8:4 2 8:5 2 9: 2 9:1 2 9:2 2 9:3 2 9:4 2 9:5 1: 1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 11: 11:1 11:2 11:3 11:4 11:5 12: 1 月 12 日の空調機運転推移 9 月 22 日は室温 25 に達してから始業時間まで 2 分の無駄時間があります 1 月 12 日の無駄時間は 4 分です 空調機起動時間は外気温の下がる傾向をとらえ遅くすることができます この時期は 15 分ほど空調機運転を遅らせることが出来ます そのときの省エネルギー量は 5 ケ月運転として試算すると 電力 ( 空調機運転 ) で 6,672kWh 熱量 ( 地冷 ) で 24,MJ となります 空調機周波数 Hz バルブ開度 % 21 ECCJ All Rights Reserved 9

46 4-2 間欠運転概要 ビル各系統 各部屋の換気量および換気時間は 竣工引渡し時の設定 調整のままで運転され続けている例も多く見られます 冷暖房だけでなく 換気についても対象の用途 利用状況や目的をチェックし 運転調整 ( 最適化 ) していくことで省エネルギーに繋げていくことが可能となります 換気量を最適化していくためには様々な手法がありますが 本項目では間欠運転による手法を紹介します 特に ( 共用部 ) 管理諸室の換気運転は その目的や効果と比較して過剰となっている例も散見されるので この機会に見直しされることをお勧めします 季節によっても換気運転のニーズが異なる設備もあるので チェックしてください 21 ECCJ All Rights Reserved 間欠運転この方法は私のビルでも使えますか? Go! この手法は 以下のような場合 実施が容易で よい結果が得られ お勧めできます 1) 居室系統空調機 換気設備 時間帯によって必要換気量が大きく異なる場合 ニーズが温度要件のみで 緻密な換気 条件を求めない場合 Stop! 1) 居室空気環境 CO 2 センサー等の設備が設けていない場合は 適切な管理をしていくために状況把握 チューニング実施可否の検討 が必要 以下のような場合 この手法は不適切 または慎重な検討 専門家への依頼が必要です 2) 管理諸室関係 ( 共用 ) 換気 季節や系統 換気目的により運転の要否が大きく変化する場合 用途変更で換気条件が異なる場合 2) 自動制御 ( スケジュール設定 ) ができない 空調機や換気ファンの発停が手動で行うようになっている場合は タイマー機能を追加するか必要に応じて手動対応する 21 ECCJ All Rights Reserved 92

47 4-2 間欠運転実施上の注意点 竣工直後は実施しない 運転時間の見直しを定期的に行う エアバランスに注意する 竣工直後は シックハウスの原因となる物質が多く含まれている場合があります 屋内環境を定期的に確認し 適切な運転時間を保つようにします 間欠運転時もエアバランスが狂わないような配慮が必要 窓開放も考慮する 窓が開けられる場合は ファンの運転を停止して窓開放による自然換気も有効となります 運転時間を工夫する 電力ピークからずらして設定することが可能であれば デマンドを抑えることが可能となります ( ピークシフト ) 21 ECCJ All Rights Reserved 間欠運転実施手順 START 居室 管理諸室 1) 室内状況の確認 時間の差が大きい (Co2 トレンド 換気ニーズ ) 調整可能 2) 間欠運転の実施 対象系統 時間の検討 運転時間調整 終了 妥当 1) 換気目的 現行運転確認 終了 適切 2) チューニングの検討 季節 時間帯によって必要換気量が異なる 用途変更があった 調整範囲 時間 3) 調整後の判断 3) 間欠運転の実施 不具合あり 省エネ効果が小さい 省エネ効果があり 再調整の余地も少ない その他の不具合もない 調整終了 4) 不具合および効果の確認 4) 効果の最終確認 省エネ効果が出ている 不具合もない 効果が出ていない 不具合あり END END 21 ECCJ All Rights Reserved 94

48 4-2 間欠運転実施例 1) 実施要領駐車場換気ファンの間欠運転スケジュールとして備えている3パターンについて それぞれファンの積算動力を測定した 室内環境上の許容値二酸化炭素濃度 1,ppm 以下一酸化炭素濃度 1ppm 以下モード1: 8:15 起動 1 時間運転 1 時間半停止モード2: 8:15 起動 11 時まで運転以降停止モード3: 8:15 起動 3 分運転 2 時間停止計測時期 23 年 11 月 11 日 ~13 日 2) エネルギー削減結果換気ファン動力 モード 1 に対しモード 2:27% モード 3:5% の電力削減 建物用途建物規模延床面積熱源換気ファン 複合ビル B2F~34F 12, m2 DHC 給気 排気とも定格動力 6kW ポールチェンジにより約 3kW で運転 21 ECCJ All Rights Reserved 間欠運転実施例 5% 電力削減 積算電力 (Wh) : 9:3 11: 12:3 駐車場換気ファン電力図 モードー 1: 日積算電力 (11 月 12 日 ) モードー 2: 日積算電力 8kW(11 月 11 日 ) 14: モードー 3: 日積算電力 55kW(11 月 13 日 ) 15:3 時刻 17: 1hr ON 1.5hr OFF 11 時までON 11 時 ~OFF.5hr ON 2hr OFF 18:3 2: 21:3 11 月 11 日積算電力 11 月 12 日積算電力 11 月 13 日積算電力 21 ECCJ All Rights Reserved 96

49 4-2 間欠運転実施例 平面 ( 平置 ) 駐車場環境 環境は確保されている! CO : 8:3 9: 11/11 9:3 1: 11/12 11/13 11/11 11/12 11/13 1:3 11: 11:3 12: 12:3 13: 13:3 14: 14:3 15: 15:3 16: 16:3 17: 17:3 18: 18:3 19: 19:3 2: 2:3 21: 21:3 22: 時刻 11 月 11 日 ( 火 ) 平置駐車場 CO ppm 11 月 12 日 ( 水 ) 平置駐車場 CO ppm 11 月 13 日 ( 木 ) 平置駐車場 CO ppm 11 月 11 日 ( 火 ) 平置駐車場 CO 2 ppm 11 月 12 日 ( 水 ) 平置駐車場 CO 2 ppm 11 月 13 日 ( 木 ) 平置駐車場 CO 2 ppm ECCJ All Rights Reserved 97 CO2 第 2 章省エネチューニングデータ解析 21 ECCJ All Rights Reserved 98

50 第 2 章省エネチューニングデータ解析設備 システムの特性の把握 自社の設備 システムの特性の把握 チューニングは設備またはシステムの特性を把握することから始まる 季節または劣化の状況等様々な条件で特性は変わってくる この特性を把握して最適に運転することが省エネに繋がる 短期間の計測によって近似式を得ることは特性を数式化して所有することであり消費エネルギー算出に有効である 短期間の計測は四季ごとに行うとより正確な近似式が得られる 運転データをトレンドグラフに表わし各要素の変化を可視化することによって運転特性の把握は容易となる トレンドグラフから対象設備のエネルギー消費に影響を与える要因をとらえる 冷水温度 COP 冷水温度を調節したら? 負荷率 43% 55% COP 最適な負荷率の運転制御は? 台数制御の設定? 25 年 1 月 26 日 ( 水 ) 冷水出口温度と COP cws COP 時 25 年 1 月 26 日 ( 水 ) 冷凍機負荷率 % cq % 時 期間 ( 月 ) : ~ ( 木 ) : データタイプ STS STS STS STS COL COL COL COL ポイントNo 名称 RB-1-1 水冷 BP-1-1フ ラCDP-1-1 冷 RB-1-2 水 CT-2-2 冷却 CT-2-1 冷却 CT-2-1 冷却 CT-2-2 冷却 *** *** *** *** 単位 グラフ軸 名称 [11 [11 [11 [11 [171 [171 [1718[ : : 中央監視盤 : : : : : : : データ : : : : : : : : : : EAST を利用 他の曜日 季節は? 冷却水温度の変化では? 図 -1 冷水温度とCOP( 上段 ) 負荷率 ( 下段 ) 21 ECCJ All Rights Reserved 99 第 2 章省エネチューニングデータ解析特性の数式化と省エネルギー効果の確認 トレンドグラフにより変化の状況 ( 図 -1) を確認後 散布図 ( 図 -2) を作成し 近似式を得て数式化する システムの変更等によって特性は変わってくるので これらの変化が生じた場合 新たに近似式を求めるためのチューニングを行うことが重要となる 年間の省エネルギー量は次のように求める チューニング結果を近似式に表わす 年間の変動量 ( 負荷水量 負荷率等 ) を近似式に代入することで省エネ効果を数値で確認する 去年の変動量で今年を試算する 例. 二次ポンプのチューニング冷水流量とその時の電力量を計測 1 現状 ( 定圧力制御 ) 計測値 2 変更 1(1 台 INV 変圧力制御 ) 計測値 3 変更 2( 全台 INV 変圧力制御 ) 計算値 グラフより負荷流量と電力量の近似式を得る X= 負荷流量 ( 時間ごと 年間 ) を代入 図 -3 年間消費電力量を得る 電力 kw 4 流量 ~ 電力 y = -.1 x x x y =.1 x x x 現状 15 2 変更 1 5 y = 4E-7x 3 + 3E-5x x 負荷流量 m3/h 図 -2 負荷流量 - 電力消費量 21 ECCJ All Rights Reserved 1 3 全 INV kwh 6, 55, 5, 45, 4, 35, 3, 25, 2, 15, 1, 5, 二次ポンプ消費電力量 バイパス弁 1 台 INV 定圧力変圧力 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 1 月 11 月 12 月 図 -3 年間消費電力量