優良省エネルギー設備顕彰事例①改修設備部門

省エネルギーセンター最優秀賞

温泉排湯熱を利用した排熱回収ヒートポンプによる高効率熱源供給システム
設備所有者：株式会社大観
設備施工者：株式会社東洋製作所

建物の概要

げて、排熱回収ヒートポンプの低温熱源として名利用する。

称：湯守 ホテル大観

所在地：岩手県盛岡市繋字湯の舘37－ 1
概

要：建家

地上11階、地下 1 階

延床面積17,979.01m

構造

RC造

用途

ホテル

2・‌熱回収後の排湯は、排湯槽の温度や水位によって、再び排湯槽に戻されるか排出するか選択する。
・‌ヒートポンプからは温水を出力し、熱交換器を介して既設貯湯槽を循環加温する。

SRC造・‌貯湯槽内の温水は、最終的に館内の給湯や暖房用熱源として利用される。

1 ．技術開発の目的と経過

特目・‌ホテル大観では、豊富な源泉をかけ流しで利用

的

徴

温泉排湯を低温熱源として温水ヒートポンプをしているため、排湯槽内に集積されるオーバー高効率で運転し、館内の暖房や給湯に利用する。

フロー水はほとんど汚染されていない。また､これにより既設A重油焚きボイラーの燃料消費年間通して38℃前後で安定しており､ 流量も量が大幅に削減される。

多い（300Lit/min以上）ことから、長期間に経渡って排熱回収ヒートポンプを高効率で運用す過
平成24年 5 月～（設計、検討等）排熱回収ヒることが可能である。

ートポンプの導入検討依頼を受けて、周辺設備の・‌ヒートポンプと既設ボイラーは、共に貯塔槽内構成や動作回路を検討する。また省エネ効果等のの温度によって発停する制御としているが、必想定メリットについて試算を行う。

ずヒートポンプが先行するように、起動温度を平成24年12月～（試運転、引渡し）12月上旬

高く設定しているため、暖房負荷が特に大きなより周辺設備の動作回路チェック、中旬よりヒー

冬期の繁忙時間帯以外にはボイラーは起動せトポンプを稼動させた試運転調整開始し、下旬にず、積極的にA重油の消費量を減らしている。

は引き渡しまで完了。年末年始の繁忙期において、・‌このように、既設ボイラーはあくまで一時期のボイラー燃料消費量を大幅に削減できたことが確ピーク負荷時におけるバックアップ用として機認された。

能するに止まり、ヒートポンプの稼働率を最大限に上げて選択的に高効率かつ環境負荷の少な

2 ．設備・システムの概要
概い熱源供給が行われるシステムとなっている。

要・‌既設の排湯槽には､ 各浴槽からのオーバーフロー排湯が集まっており、この排湯を適量汲み上20 冷凍空調設備

3 ．着想
・‌豊富な源泉を有するが故に軽視され、熱回収さ2014年 5 月15日号

れることなく放水されていた38℃の排湯に着ⅲ）省エネルギー効果（原油換算）目し、ヒートポンプとの組み合せによる低温排・原油換算削減量：熱の有効利用方法を検討した。
・‌本物件は暖房負荷の需要が大きな寒冷地域に位置し、また一日通して温熱負荷が見込める業種

102.63kLit/年－61.25kLit/年＝41.38kLit/年・原油換算削減率：
41.38kLit/年÷102.63kLit/年＝40.3％

でもあることから、ヒートポンプは高い年間稼

電力消費量原油換算/年＝｛（243.16MWh×

働率が見込め、設備の規模の割に効果的な一次0.7×9.97GJ/MWh）＋（243.16MWh×0.3×

エネルギー消費量の削減、並びに環境負荷低減9.28GJ/MWh）｝×0.0258kLit/GJが期待できる。

＝61.25kLit/年＊‌ヒートポンプの稼働時間割合は、昼間が4 ．効果（省エネルギー）

70％で夜間が30％と仮定

1）省エネルギーおよびCO2削減効果試算

A重油削減量原油換算/年＝101.74kLit×ⅰ）推定ヒートポンプ稼働時間/年

39.1GJ/kLit×0.0258kLit/GJ＝102.63kLit/年

…（計 2 台設置）
・停止時間/年：1836Hr/年（夏期1464Hr＋中間期 372Hr＋冬期 0 Hr）
・ 1 台運転時間/年：3412Hr/年

2）‌実証データ（設備導入前後における重油消費量の比較）・‌表 1 に示すように、設備導入前の平成24年と比（夏期1464Hr＋中間期1464Hr＋冬期484Hr）

較して、 1 ～ 3 月の 3 ヶ月間で重油使用量は・ 2 台運転時間/年：3512Hr/年40,390Lit削減（排熱回収ヒートポンプ導入の効（夏期 0 Hr＋中間期1092Hr＋冬期2420Hr）

果と見込まれる分として）された。
・‌試運転段階での計画（推定）では、同期間におⅱ）A重油削減量とCO2排出削減量

ける重油削減量は38,604Lit程度と試算してお・ヒートポンプ出力（90kW/基）/年：り、比較的近い結果（105％）となった。

（90kW×3412Hr）＋（180kW×3512Hr）＝939.24MWh/年・‌但しこの比較は、各年の需要熱量の違いを考慮していないため、平成23年 3 ～ 4 月には東日・電力消費量（23.3kW/基）/年：

本大震災の影響により重油使用量が大きく低下（23.3kW×3412Hr）＋（46.6kW×3512Hr）

していることからも判るように、客足の増減に＝243.16MWh/年よる影響も大きい。

・A重油削減量/年：939.24MWh/年÷

・‌11～12月の 2 ヶ月間では、平成25年になって39.1MJ/Lit÷0.85＝101.74kLit/年

客足が増加したことから、見かけ上の重油削減＊ボイラー効率を85％と仮定

量が少なくなって（計画の37～41％）いるが、・CO2排出削減量/年：
275.7ton/年－136.2ton/年＝139.5ton/年
・CO2排出削減率：

実際には排熱回収ヒートポンプは良好な運転を継続しており、その他の月の実績から見ても省エネルギー効果は計画に近い値が期待できる。

（139.5ton/年÷275.7ton/年）×100＝50.6％

・‌また、 8 月には記録的な大雨により機械室が浸電気CO2排出量/年＝243.16MWh×

水し、排熱回収ヒートポンプもこの影響を受け0.560kgCO2/kWh＝136.2ton/年て運転が中止されたが、納入以降の省エネルギ＊‌電気のCO2排出係数は2012年分公表値

ー実績を高く評価いただき、稼働率が特に高く（東北電力㈱）を採用なる冬期の前に復旧が進められ、11月から運A重油CO2排出量/年＝101.74kLit×

転を再開している。

2.71kgCO2/Lit＝275.7ton/年

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冷凍空調設備 21

表１

省エネ設備導入注1）前後の省エネルギー効果

5 ．投資回収（省マネー）表2

ランニングコストメリットおよびCO2削減効果試算表

従来通りにボイラー（A重油焚き）のみを熱源とした場合に対して、排熱回収ヒー
トポンプ導入によるランニングコストの低減額は、約527.2万円/年と試算される。
右に試算表を示す。
ヒートポンプのイニシャルコストは定価で1,000万円/基であり、今回は 2 基導入しているため、定価を基準とした場合の投資回収年数は、以下により約3.8年と試算される。
・投資回収年数（定価基準）：（1,000万円/基× 2 基）
÷527.2万円≒3.8年
表 1 で示す様に、排熱回収ヒートポンプ導入後もA重油は未だに以前の70～80％程度使用されている。一方、ヒートポンプは、停止するか或いは 1 台運転になると推定される時間が、年間で合計約60％もあることから、ヒートポンプでカバーする
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熱需要範囲を拡大したり、蓄熱と組み合わせることにより、ランニングコストメリットを更に増加させる余地も残されている。

2 ）‌排熱回収ヒートポンプ（エコウォーム）装置仕様
エコウォーム装置仕様

6 ．他の建物への応用性
建物の用途、形態に関わらず、ヒートポンプの低温側熱源となる15～50℃の未利用の排熱と熱需要があれば、排熱回収ヒートポンプの適用についての検討は可能であり、今回の申請事例のように温浴関連施設に限らず、食品･飲料工場や染色工場など、想定される適用先は多く存在する。
排温水と熱需要の時間帯が異なる場合には、温水槽等の蓄熱設備を設けたり、排温水の水質に問題がある場合には、ヒートポンプとの間に問題の性質に対応（例えば洗浄性、耐食性が高い等）した中間熱交換器を設けて対策する方法がある。
7 ．仕様又は開発製品、システム、部品等の仕様
1 ）‌本設備における排熱回収ヒートポンプの運転計画条件と性能（ 2 基並列運転）
運転条件

８ ．環境保全、便利性等

・‌熱源水入口温度（ヒートポンプ側循環水）：35℃


排熱回収ヒートポンプ（エコウォーム）の導入（一次側排湯入口：38℃）

により、既設ボイラーのA重油使用量は年間で・‌熱源水出口温度（ヒートポンプ側循環水）：26℃

101.74tonの削減と試算される。これによるCO2



（一次側排湯出口：30.3℃）

排出削減量と、ヒートポンプの電力消費による・‌給水温度（循環加温水戻り）：58℃

CO2排出量の差より求めたCO2排出削減量は年間

約139.5tonと試算され、従来通りボイラーのみの（貯湯槽より：55℃）

・‌製造温水温度（循環加温水送り）：70℃

場合と比較した削減率は約50.6％に達する。（詳細計算は「 4 ．効果（省エネルギー）」に記載）（貯湯槽へ：59.8℃）

今回の申請事例では、製造温水温度が70℃（ヒ性能ートポンプ出口側）で、加熱⊿Tは循環加温で・‌熱源水処理量（ヒートポンプ側循環水量）：12K程度と限定されているが、本排熱回収ヒート

212.8Lit/min（一次側排湯量：250Lit/min）

ポンプは60～90℃の温水製造が可能であり、加・‌温水製造量（循環加温水量）：215.0Lit/min

熱形態も循環加温から一過式給湯まで、切替スイ（貯湯槽側循環水量：540Lit/min）ッチを要することなく幅広い（許容加熱⊿T＝・消費電力：46.6kW10K～80K）加熱温度幅に対応している。また条・熱回収能力：133.4kW

件によっては排熱回収ではなく、冷･温同時取り・加熱能力：180.0kW出し運転（例えば10℃の冷水と60℃の温水を同時供給）も可能であり、柔軟性に富んだ使い勝手のよさに特徴がある。
一方、省エネ性の観点で見れば、装置単体として高効率を達成しているだけでなく、環境温度に

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冷凍空調設備 23近く利用価値が見出し難い20～30℃からの熱回ギー消費量の削減、並びに環境負荷低減が期待で収が可能であり、エネルギー利用の高度化が強くきる点でも有利であると考えた。

求められる産業界にとって付加価値の高い仕様となっている。

設備の特徴「 2 ．設備･システム概要」に記載。

9 ．‌工夫した点、発想した点、創作した点、新しい点等、設備の特徴

10．‌市場性、販売状況、適応市場の大きさ、競合工夫した点品又はシステムとの比較、販売実績（国内、「 2 ．設備･システム概要」で記載したように、外）等

ヒートポンプと既設ボイラーは、共に貯塔槽内の市場性および適応市場の大きさ温度によって発停する制御としているが、できる排熱と温水需要がある工業系の業種について、だけヒートポンプが優先して運転されるように起設備更新周期を30名以上の事業所で20年、30名以動温度を高く（起動タイミングを早く）設定し、下の事業所で15年と仮定した場合、潜在的な排熱ヒートポンプの稼働率を最大限に上げて、選択的回収ヒートポンプの総需要（温度帯や出力容量をに高効率かつ環境負荷の少ない熱源供給が行われ考慮しない）は年間で約11,000件程度と推定されるシステムとしている点に工夫がある。但し、こる。このうち排熱と熱需要の温度帯が、本排熱回のときボイラーの起動タイミングを遅らせ過ぎて収ヒートポンプと比較的マッチする食品製造業はも、温泉ホテルの特性上朝夕に生じる急な高負荷約20％の2300件程度であり、工業系の他業種や、時間帯への対応が遅れるため、熱需要の負荷特性今回の申請事例のようなサービス業など、工業系に応じた適切な起動タイミング（温度設定）を見以外の業種まで含めればその潜在需要は多く、適極める点にも重要性があり、トライアンドエラー

応市場は非常に広いと想定される。

による調整が必要となる。

実際に具体的な提案を行っている案件でみる

また排湯量は一定ではないため、常に同流量でと、食品工場（惣菜、冷凍食品、飲料、醤油、製一過式に熱回収し続けたのでは、排湯量が少ない麺）が最も多く、次いでほぼ同数で温浴施設関連時間帯に排湯槽が枯渇し、ヒートポンプが運転不となっている。

能になる可能性がある。本システムでは、このよ「省エネルギー機器の導入推進」と「エネルギ

うなことがないように、排湯槽の水位が低くなっ

ー利用の高度化」は環境負荷低減を目指す時代のた場合には、熱回収した排湯を再度排湯槽に戻し趨勢でもあり、例えば「エネルギー使用の合理化て枯渇を防止している。このとき排湯槽の温度はに関する法律」など、法令によっても厳しく対応徐々に低下するが、排熱回収ヒートポンプの運転が求められ、各種補助金により実行力が助成され許容温度に対しては十分に余裕があるため、出力ている。排熱回収ヒートポンプはこのような要求と効率は低下傾向になるものの、次に排湯量が増に対して高い適正を持ち、一次エネルギー消費量加するまで、運転を継続することが可能である。の低減への寄与度が大きいことから、将来的にその需要はますます高まるものと考えられる。

発想した点
豊富な源泉を有するが故に軽視され、熱回収されることなく放水されていた38℃の排湯に着目し、ヒートポンプとの組み合せによる低温排熱の有効利用方法を発想した。
本物件は暖房負荷の需要が大きな寒冷地域に位置し、また一日通して温熱負荷が見込める業種でもあることから、ヒートポンプは高い年間稼働率が見込め、設備の規模の割に効果的な一次エネル
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外観写真

図1

‌
排熱回収ヒートポンプ
設置状況外観図2‌排熱回収用中間熱交換器（排湯熱回収部）＊設備業者殿施工範囲

図3

一次側排湯熱回収温度

11．外観・構造図
全体システム系統図

図4

温泉排湯熱を利用した排熱回収ヒートポンプによる高効率熱源供給システム

図5
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排回収ヒートポンプ（エコウォーム）単体外形図
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