ファンコイルユニットの省エネ事例【設備の相談5】

事例で解決！

2024.01.19

相談
　病院の設備担当者から「停止中のファンコイルユニットに冷温水が送水され、エネルギーロスが発生しているようだ。何か対策はないか」と相談されました。どのような方法で省エネに取り組めばいいでしょうか？

回答
運用状況と問題
　ファンコイルユニット（以下、FCUと表記）の一般的な省エネは、空調不要時のこまめな運転停止です。しかし、配管システムによっては、相談内容のような理由からエネルギーロスが発生します。ここでは病院に設置されたFCUの省エネ事例を取り上げます。
　この病院では2とおりの方法でFCUを発停しています。ひとつは室内の利用者がスイッチから操作する方法、もうひとつは建物管理者が中央監視盤から遠隔操作する方法です。
　年間をとおして空調が必要な病棟は利用者がFCUを発停しています。一方、診療時間外の空調が不要な外来では2とおりの方法を使用し、利用者の停止忘れに対応しています。
　図1に配管システムを示しますが、当初、FCUへの送水を制御する電動弁は未設置で停止中の外来系統FCUにも一定量の冷温水が循環し、熱損失が発生していました。

冷温水の循環水量
　全台に8L/minの定流量弁が設置されていることから、
　　外来系統：8［L/min］×100［台］＝800［L/min］
　　病棟系統：8［L/min］×300［台］＝2400［L/min］
　空調機の診療時間外の循環水量は2管式、4管式ともに3000L/minという測定結果でした。
　したがって、診療時間外の循環水量は全体で9200L/minとなります。熱損失が発生している外来系統FCUの循環水量は800L/minなので、全体の約9％の冷温水が無駄に循環していることが水量比からわかりました（800［L/min］÷9200［L/min］×100≒9［％］）。
　無駄を省くことで消費電力12kWの循環ポンプを1台、停止できます。

省エネ効果の試算
　外来系統FCUの送水停止による省エネ効果を表1に示します。前述の搬送動力削減に加え、冷凍機とボイラの負荷軽減により、年間で2054千円の光熱費を削減可能と試算しました。
　停止から1時間後の外来系統の往還温度差は0.5℃でした。省エネ効果の試算における水の比熱を4.19［kJ/L・℃］、SI単位で4.186［kJ/kg・K］（水1Lを1kg、温度差1℃を1Kとして試算）と設定し、ここから1時間あたりの熱損失は以下のように求めることができます。
　　800［L/min］×60［min/h］×0.5［℃］×4.19［kJ/L・℃］＝100560［kJ/h］
　冷房期間に運用しているスクリュー冷凍機のCOP（成績係数）が5.26なので、熱損失を電力量に換算すると、
　　100560［kJ/h］÷3600［kJ/kW］÷5.26＝5.3［kW・h］
となります。
　また、暖房期間の熱損失はボイラ燃料の都市ガス（発熱量40600kJ/m³）に換算すると、ボイラ効率が0.92の場合、
　　100560［kJ/h］÷0.92÷40600［kJ/m³］＝2.7［m³/h］
と求めることができます。

工事計画と施工
　試算の結果、循環水量の制御が有効と判断し、冷温水配管に電動弁（図1のA）を設ける改修工事を計画しました。工事中は断水により空調が停止するため、患者さんへの影響が最小となる仕切弁を調査しました。
　これにより、外来系統FCUのみ断水可能な仕切弁（図1のB）をピット内で確認しました。断水範囲を限定したことで、患者さんに影響なく工事を完了できました。
　増設した電動弁（写真1）は中央監視盤からの操作として、外来系統FCUの発停に合わせた開閉スケジュールを設定しました。この電動弁により、外来系統FCUは運転時のみ送水が可能となり、試算どおりのエネルギーロスを削減できました。

※「設備と管理」2015年4月号に掲載
（回答者／TMES設備お悩み解決委員会）

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