ヒートポンプ・蓄熱月間レポート ❷優秀賞

ふるさと交流館（さくらの湯）温泉排水熱を利用した熱源機の更新と更なる省コスト・省 CO2 化に向けた取り組みについて
発表者

東温市役所

加藤

四国電力株式会社
申請者
設備オーナー1章氏
松元 俊明 氏

四国電力株式会社／株式会社四電工／東温市役所
東温市役所

はじめに

【図 1】システムイメージ図

循環型のまちづくりの一環として人気の温泉施設を改修

ふるさと交流館のある東温市について、市長よりお話します。東温市は愛媛県の中央部、松山市から12㎞に位置します。
豊かな自然に恵まれ、公共施設や商業施設が充実し、住みや重油浴槽

温水ボイラ

すさランキングは県内1位となっています。
東温市ふるさと交流館「さくらの湯」は、平成10年４月に開館し、湯上りにしっとり感のある泉質が人気の温泉施設

温水ボイラ

排水熱を利用し、排水の手間も削減

燃料の大幅削減です。市内外からの来訪者は、年間約30万人に及びます。
当市は、｢第2次東温市環境基本計画｣ などに基づき、持続可能な資源循環型のまちづくりを推進。その一環として、平成27年度に ESCO（Energy Service Company）事業により、さ℃℃→℃→℃℃

排熱回収型ヒートポンプ

温度を下げてから排水

温泉排水化、断熱、二重窓化を組み合わせ、国土交通省のこのほか、照明の『平成年度（第 回）建築物省エネ改修等推進事業』を活用して導入。

くらの湯の給湯設備などを改修しました。

2

改善内容

6 大項目の実施により大幅な省コストと省エネに成功【図 2 】A 重油ボイラの停止
本来必要ないと想定していた夏季にA 重油ボイラの燃焼が発生貯湯槽の温度が低下

ここからは、四国電力が本案件の改修項目についてご説明

ボイラ循環ポンプが起動いたします。【図1】は、ふるさと交流館さくらの湯のシステ

ボイラ本体温度計が温度低下を検知

ム図です。改修前は、A 重油焚きと LPG 焚きの温水ボイラ設定温度まで燃焼後停止を用いて浴槽の保温を行っていました。
るため、夜間に約38～42℃の排温水が排出されます。従来は、それを一度貯めて冷ましてから放流していました。
今回の改修では、効率の高い排熱回収型ヒートポンプを導入して、排温水の未利用エネルギーを有効活用し、照明のLED 化、断熱、二重窓化も導入しました。
●正確な計測で稼働パターンを把握して改善手法を立案
以下、改修項目を6つに分けてご紹介します。1つ目は現状設備の計測です。流量計や温度計などを各所に設置して、各曜日における負荷パターンを作成し、年間の負荷と設備の18●

2017 NO.52

電力﹇ ﹈・Ａ重油量﹇Ｌ﹈

本温泉では1日1回、浴槽の抜き替えを行って清掃してい3

不自然な燃焼の発生！

kW 2
100:003:00

6:00

Ａ重油量［L］

9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00
Ａ重油ボイラ用循環ポンプ［kW］

ボイラの発停は貯湯槽の状態から直接制御できず、自己の放熱により燃焼する⇒給湯負荷の計測結果より、手動停止を行い、不要燃料を削減！

稼働パターンをシミュレーションしました。現状を正確に把【図 3】熱源水槽の改修（改善後）握することで、的確な改善手法の立案が可能となりました。

凡例

熱源水（還）

高温の温泉排水の流れ

2つ目は排熱回収ヒートポンプの導入です。排熱回収ヒー

排熱回収する温泉排水の流れ
温泉排水（往）トポンプが求める熱源水量は、24時間100％で稼働させると貯留槽より高温の温泉排水

1日約300㎥となるのに対し、排水量は80㎥とアンバランス

熱源水（往）になっていました。そこで、計測した負荷パターンをもとに、に稼働させることができました。
●細かい温度設定などで省エネ性の高い運転を実現

排熱回収用
熱交換器

【1次改修】
循環配管を延長し、斜め吹き出しへ）還槽に移した排温水を循環して熱回収することにより、安定的排水水（
排泉
温ヒートポンプが分担する負荷を最適化するとともに、熱源水

水位センサ【2次改修】
排水制御を変更しより低い温度まで排熱回収を実施

3つ目は熱源機の台数制御チューニングです。今回の改修

槽内温度センサ

送水ポンプ（熱源水槽排水）①配管の変更、②制御の変更により、排温水のすべてを有効活用へ

で、当施設では省エネ性の異なる3種類の熱源を組み合わせたシステムとなりました。導入当初は、最も省エネ性の高い【図 4】熱源水槽の改修（効果）

排熱回収ヒートポンプの負荷分担比率が54％で、あまり有効【2次改修】
排水制御改修以降 ： 熱源水が確保され、24時間運転に活用できていませんでした。そこで、起動温度を0.1℃ずつ【1次改修】
循環配管の改修以降 ：約17時間で熱源水ぎれ・停止細かく設定することにより、72％まで引き上げられました。
4つ目が A 重油焚ボイラの停止です。A 重油焚きボイラは、

導入当初 ： 約13時間で熱源水ぎれ・停止

本来、必要ないと想定していた夏季に燃焼が発生していまし果、A 重油焚きボイラの循環ポンプが起動していないのに燃料を消費している不自然な燃焼が見受けられたのです。

kW﹈

調査の結果、ボイラの発停は貯湯槽の状態から直接制御しヒートポンプ能力﹇た。ヒートポンプの導入によって負荷の分担比率が低下した結20015010050ていなかったため、自己の放熱により燃焼することがわかり00:00ました。そこで、計測している給湯負荷の結果から判断し、流用したため、排温水を使い切れず、ヒートポンプが早期に停止していました。原因は、排温水管の往き管と還り管が直線上にあるため、ショートサーキットを起こしていたこと、おていたヒートポンプが、１次改修後は17時間、2次改修後には24時間、安定稼働できるようになりました【図3・4】。
6つ目は循環ポンプのチューニングです。運用後、半年た給湯にかかるエネルギーを約 20％削減を報告しており、不具合や改善点については、施設の運用改善を継続して行い、さらなる省エネ・省コスト・省 CO2化に努めています。

09/23

9/28

10/3
10/810/13
出入口温度差測定結果℃

改修前

1.010/18

10/23

改修後
0.80kW

0.90.80.86kW

0.79/28

10/3

10/8

10/13

10/1810/23

熱交換器の清掃とポンプ流量の調整により、ポンプ電力を削減【図 6】導入効果まとめシステムCOP（一次エネルギー基準）

GJ／年﹈

ESCO 事業者の株式会社四電工が3カ月に1回、運用実績

2.0

7,000

5,878

4,690

6,000
5,000
4,000

20％削減

3,000
2,000
1,000
0

改修前

A重油

改修後

LPG

電気

一次エネルギー換算値

400301357

300

16％削減

t 200

２Ｃ-Ｏ ／年﹈

給湯にかかるエネルギーが約20％低減しました【図6】
。

3℃程度

２ 出量﹇
ＣＯ 排の0.76から0.93へと向上しました。一次エネルギー換算では、

5℃程度

4.0

排熱回収用循環ポンプ電力測定結果kW

１次エネルギー換算値﹇以上の改修効果を検証した結果、システム COP は改修前

改修後

6.0

9/23

洗浄と弁の再調整により、ポンプ電力を低減しました【図5】。

まとめ改修前8.0

kW 0.6の温度差が 3 ℃程度まで縮まりました。そこで、熱交換器の30:00﹈

つと、熱交換器の汚れや調整弁の緩みなどにより、熱交換器循環ポンプ平均電力﹇

これらを2回に分けて改修した結果、当初13時間で停止し℃﹈

よび高温排水がそのまま排水されてしまうことにありました。

18:00

２次改修後

【図 5】循環ポンプのチューニング
熱交換器出入口温度差﹇5つ目に熱源水槽の改修です。熱源水槽は既存の貯留槽を12:00

１次改修後

熱源水槽の改修により、排熱をより回収してヒートポンプの稼働率上昇

手動で停止することで不要燃料を削減しました【図2】。
●ヒートポンプの安定稼働と循環ポンプのチューニング

6:00

導入初期

1000

改修前

A重油

改修後

LPG

電気CO2排出量●

2017 NO.5219