ヒートポンプ・蓄熱月間レポート ❶優秀賞

新宿西口駅本屋ビル（小田急百貨店）

水蓄熱システムを含む熱源システムの省エネルギー改修と運用改善
発表者

日本ファシリティ・ソリューション株式会社

申請者

小田急電鉄株式会社／株式会社小田急百貨店／

西川 雅弥 氏

日本ファシリティ・ソリューション株式会社／株式会社竹中工務店／
アズビル株式会社
設備オーナー1

小田急電鉄株式会社

はじめに年間 2,700t の CO2 削減を目標に熱源設備周りを改修

新宿西口駅本屋ビル（小田急百貨店）は、約77,000㎡の総床面積を有し、まもなく築50年を迎えます。百貨店およびター【図 1 】熱源システムの高効率化
■改修概要

■熱源設備
■水搬送設備・燃焼式冷凍機の電化（41％→100％。
内 58％は可変速機） ・二次側回路の密閉化
・冷却塔の統合：8 台／ 8 系統→（5＋2）
台／ 2 系統・変流量化
・系統統合による運用自由度向上（3 群→2 群）
改修前の熱源システム＜二次側設備＞

貫流ボイラ
2t/h×6蒸気 / 水 HEX
2,400kW

低層
冷温水系統

今回の改修は、前回の熱源改修から約15年が経過し、更冷却塔

蒸気吸収冷凍機
1,582kW×2

新のタイミングであったのに加え、東京都環境確保条例が大冷却塔

ガス吸収冷温水機
1,582kW

きな後押しとなりました。当条例では2014年までの第１計

冷却塔

定速ターボ冷凍機
2,637kW

冷却塔

ガス吸収冷温水機
1,582kW×2

冷却塔

定速ターボ冷凍機
1,407kW×2

ミナル駅として機能しており、駅利用者だけで１日約50万人となっています。

画期間に8％、2019年までの第2計画期間に17％の CO2削減が定められています。これに照らし、当ビルでは1年あたり約2,700t の CO2削減が必要でした。
運用中の建物であるため、比較的営業支障の少ない設備を更新対象とし、熱源設備周りを中心に対策を検討しました。

冷温水
蓄
熱槽

改修後の熱源システム
蒸気 / 水 HEX
2,400kWINV 空冷ヒートポンプC：1,770kW H:1,339kW
定速ターボ冷凍機
2,637kW×2

1,100㎥

改善内容

1,900kW×5

高層
冷温水系統

水 / 水ＨＥＸ
703kW×2

冷水蓄熱槽
1,100㎥

低層
冷水系統

INV ターボ冷凍機
1,407kW×2

統合型
冷却塔
1,650kW×2【図 2 】自動制御の改修■熱源と統合冷却塔周りの制御①二次側負荷熱量による機器特性を考慮した台数制御

多くの制約がある中、計 21ヵ月間で施工を行い目標を達成【図1】は熱源システムの更新イメージ図です。図の左側が

CDS
12℃
15℃

COP

改修前、右側が改修後のシステムフロー、中央が二次側設備

20℃
25℃
29℃
32℃にターボ冷凍機に更新し、冷却塔は8系統を2系統に統合。
二次側の設備も大きく3系統あったものを2系統にまとめ、側回路の密閉化と変流量化を行いました。
熱源の台数制御では、インバータータイプの冷凍機と統合

負荷率②外気湿球温度による冷却水往温度設定可変制御（冷凍機運転台数

冷却塔の部分負荷特性を考慮して、台数制御を実施しました。
すなわち、冷凍機と冷却塔の運転台数における CO2排出量を演算し、最も少なくなるよう運転台数を決定したのです。
また、外気条件に合わせて冷却水往温度設定を可変とすることでシステム効率向上を図りました【図2】。

16●2017 NO.52

冷却塔
運転台数

現在冷却塔増段へ）

２ 数制御イメージ
最小ＣＯ 台の系統です。6割近くを占めていた燃焼式の冷凍機を全面的台数制御に幅を持たせました。水搬送設備についても、二次統合型
冷却塔

INV ターボ冷凍機
1,407kW×2

熱源・冷却塔の最適台数制御（最小 CO2 台数制御）の採用

2貫流ボイラ2t/h×6

●蓄熱槽は系統組み替えにより冷水専用槽に変更
蓄熱槽については、改修前は地下ピットを利用した連結混合型で、冷温水切り替えのオープン回路方式でした。97％【図 3 】蓄熱槽の改修■シミュレーション解析の実施⇒ シミュレーション結果から蓄放熱量が 27% 増えることを確認（槽効率 68%→95%）⇒ ピーク電力時間帯のデマンドを抑制し、約 240kW の削減を計画

が冷水負荷でしたので、地下ピットを再利用して冷水専用槽に変更した上で、断熱防水の更新工事も行いました。また、搬送動力低減のため、熱交換器を新設し、クローズ回路方式へ変更しました。

水水熱交換器より
（蓄熱時）

改修
前

百貨店の営業を続けながらの改修であったため、作業が深始端槽蓄熱完了時

終端槽）

夜に限定されるなど、多くの制約をクリアしながらの工事と始端槽放熱完了時
8 時間放熱槽効率 95％（れば、約240ｋＷのデマンド削減に寄与する計画でした【図3】。

終端槽
槽内に熱が残っている状況が改善

6℃

改修
後
誘導管
設
置

放熱完了時
8 時間放熱槽効率 68％

始端槽

終端槽
13℃

設計段階でシミュレーションによる解析を行った結果、槽効率の約3割増が見込めることを確認しました。これを活用す

水水熱交換器へ
（放熱時）

蓄熱完了時

始端槽

終端槽

13℃
6℃なりました。特に、配慮したのは空調の継続であり、熱源容改修前後の蓄熱シミュレーション結果量を確保しながら、計21ヵ月間の工事を進めました。
●すべての項目において目標値を上回る実績を達成【図4】は、2007年度から改修後3年目にあたる2015年度までのエネルギー消費量です。節電運用と部分竣工によりと、約30％の削減を達成しました。当初目標であった環境確保条例についても、第1計画期間は無事に削減し、第2計122きるように変更しました。その結果、熱源システムの最大電▲ 27％ 3,000
1,500

改修後

`11/03震災

改修前（基準値）

07年度 08年度 09年度 10年度 11年度 12年度 13年度 14年度 15年度

kW0

熱源等改修工事力をさらに173ｋＷ（前年比で▲12％）削減できました【図5】。

照明設備対策また、前年よりも外気温が低かったこともプラスに働き、建節電運用

本格運用部分運転

物の電力ピークは、熱源で約400kW、建物全体で約240kW【東京都環境確保条例】
第一 計画期間：削減義務量達成、第二計画期間：達成見込と前年比で4％削減されています。

【 実績値 】

改修前に比べ、熱源システム効率は2.9倍に改善、蓄熱容量は約8倍増、省エネ率27％、省 CO2率30％で、すべての項

一次エネルギー量 27％（ピーク電力 ▲19％（目において目標値を上回る実績を達成しました。

36,0004,500

エネルギー消費量

407,500▲ 19％

8

CO2 6りの放熱量を調整し、日中10時間程度の放熱が安定継続で10,500▲ 30％ 9,000

ピーク電力

10最大電力の抑制については、改修後2年目から1時間あた12,000

CO2排出量14／年

画期間についても達成見込みとなっています。

13,5001816

ピーク電力 、一次Ｅ 百ＧＪ／年

ク電力で19％削減、CO2排出量は15,000t 近くから約10,000t■建物全体のエネルギー消費量推移
ＧＨＧ排出量 千ｔ

2011年度から削減され、本格稼働した2013年度以降は、ピー【図 4 】省エネルギー達成状況

まとめ

大規模商業施設では難しいとされる抜本的な改修に成功

排出量 ▲抜本的な改修が難しいとされる大規模商業施設において、％（【 目標値 】▲▲▲▲→）

▲→）

▲→）

▲

▲

▲

％

％

％

熱源電化率のアップを図りながら、蓄熱槽を活用して、省CO2と電力削減を両立できました。
運用定着、省エネ効果の確認、さらなる改善を目的に、関係者による定例会議とチューニングを継続的に実施し、確実構築し、計画・施工・運用まで継続的に協力したことが、この成果を支えたと考えています。都内でも屈指のターミナル駅の一部をなす営業中の百貨店において、改修工事を無事故で完遂し、複数の賞を受賞できたことは大きな誇りとなっています。

熱源システムのピーク電力を低減（▲173kW、▲12% ）

ピーク電力 :1,429kW

ピーク電力 :1,256kW
最高気温：36.8℃
ピーク負荷：26GJ/h

最高気温：35.7℃
ピーク負荷：27GJ/h
外気温

外気温

放熱方法を変更（ピークシフト運転）
消費電力量

消費電力量
製造熱量

熱源システムの消費電力量千ｋＷｈ

オーナー、テナント、事業者、施工者がフラットな関係を■最大電力の抑制
製造熱量ＧＪ／ｈ、外気ＤＢ ℃に省エネルギーを実現しています。

【図 5 】蓄熱制御改善による最大電力抑制

製造熱量

夏季代表日の時刻別空調負荷と消費電力量●

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