業務用建築の給湯設備・中央式給湯システムの現状 (建築設備と配管工事 増刊号)

現在、一般財団法人住宅・建築SDGs推進センター(IBECs)では、住宅・非住宅建築物の省エネルギー・脱炭素・室内環境のための技術体系に関する研究の一環で、給湯設備の省エネ性向上に向けた設計指針作成委員会の活動を行っています。2018～2020年度は、自立循環プロジェクトの中で同委員会にて給湯設計実務者向け資料 『業務用建築の給湯設備省エネルギーガイドラインVER 1.1』を制作し、ホームページで公開しています。本号第一部では、その『ガイドライン』の最新版の概要を紹介します。
第二部では、中央式給湯システムの動向を紹介します。太陽光発電や風力発電等の変動性再生可能エネルギー(VRE)の増加で、行き場のない再エネ電力が増え続けています。VREの有効利用の方策として、セクターカップリングの一つ、電力を熱に変換する”Power to Heat”により、ヒートポンプで貯湯・給湯が注目されています。しかし、給湯回路からの損失熱量が多いことが課題として指摘されており、この解決策なども説示します。

■特集:業務用建築の給湯設備・中央式給湯システムの現状
〔第1部　業務用建築の給湯設備省エネルギーガイドライン〕
○「業務用建築の給湯設備省エネルギーガイドライン」の概要/東京大学/前　真之
脱炭素化に向けて、業務用建築物においても省エネの推進が急務となっており、ホテル旅館や病院といった業種では給湯システムでの対策が重要となる。業務用建築物における給湯設備のエネルギー消費について現状を整理するとともに、自立循環プロジェクトにおいて作成された「業務用建築の給湯設備省エネルギーガイドライン」について概要を整理した。

○「業務用建築の給湯設備省エネルギーガイドライン」の活用と展望/(国研)建築研究所/澤地　孝男
当研究所は、住宅・建築SDGs推進センターと共同研究協定を締結し、省エネルギー性能向上のための設計指針や公的基準類を支える知見の整備を進めている。本稿では、その一環として行われている宿泊施設や病院などのエネルギー消費に占める比率の大きな給湯設備の省エネルギーのためのノウハウを扱っている「業務用建築の給湯設備省エネルギーガイドライン」を紹介する。

○中央式給湯システムの課題・動向と省エネルギー対策/東北文化学園大学/赤井　仁志
『業務用建築の給湯設備省エネルギーガイドライン』の中の、給湯システムの分類、適温・適流量、湯の性質、湯水の混合等の基本事項、配管計画、機器と配管からの熱損失、省エネルギー対策、レジオネラ症対策、貯湯槽の配管接続、保温等の実務と技術動向の他、浴場・プールシステムの概略を紹介する。

○ビジネスホテルの給湯設備設計例と機器選定のポイント/(株)ユニ設備設計　嶌田　成二
給湯需要の大きな用途の非住宅建築物の給湯設備設計事例としてビジネスホテルの設計例と熱源の特徴、選定のポイントを紹介する。システム毎の参考重量、参考機器スペースの比較も行った。

○省エネルギー基準における給湯設備の評価/神奈川大学/岩本　靜男
非住宅建築物に対する省エネルギー基準と主な省エネルギー対策について概要を記し、給湯設備の省エネルギーがどう評価されるか、どんな省エネルギー対策が評価されるのか、その評価法にはどんな方法があるかを紹介する。

○業務用ヒートポンプ給湯機の動向
ハイブリッド給湯システムの動向について/東京電力エナジーパートナー(株)/森田　明夫
非住宅向けのヒートポンプ給湯機と燃焼式給湯器の複数の熱源機を持つ給湯方式であるハイブリッド給湯システムを紹介する。また、小規模非住宅向けにパッケージ化されたハイブリッド給湯機の概要と導入事例、導入効果を紹介する。

○ガス給湯熱源機とコージェネレーションの排熱利用/大阪ガス(株)/今井　和哉
ガス給湯熱源機は様々あり施設規模や用途等に応じた機器を採用する必要がある。また、コージェネレーションは都市ガス等の燃料を用いて発電を行い、発生する排熱を利用して給省エネを図ることができる。本稿では、温水熱源機やコージェネレーション排熱利用について紹介する。

○業務用ガス給湯器の最新動向/(株)ノーリツ　土井 淳
業務用ガス給湯器の特徴とそれを活用したシステムから、建設現場が抱える働き方改革や人手不足の課題を解決する取り組み、システム停止を防ぐための保守点検や遠隔監視システムなどの最新動向を紹介する。

○ビジネスホテルにおける給湯設備の省エネルギーとトラブル事例/ダイダン(株)/田中　法幸
ビジネスホテルにおけるトラブル事例を取り上げ、給湯設備の省エネルギー技術を紹介するとともに、配管設備に及ぼすトラブルについて紹介する。今後の社会では、システム構成要素の長寿命化に配慮した省エネルギー技術が求められる。第1部

○資料編　業務用ヒートポンプ給湯機一覧/関西電力(株)/川上　将史

〔第2部　中央式給湯システムの動向〕
○最新の中央式給湯システムの動向
余剰電力の受け皿としての貯湯式給湯システムと地中熱利用による脱炭素・脱化石燃料/東北文化学園大学/赤井　仁志
再エネ電力の増加で電力が余剰になる時間帯が頻発している一方で、非効率的な石炭火力発電所の休停止により、電力の足りない時間帯も出現している。需要と供給のバランスを調整するのに最適なものが貯湯槽を持つヒートポンプ給湯システムである。また、高い運転効率を持つ地中熱を中心とした再エネ熱利用のヒートポンプも紹介する。

○ヒートポンプ給湯システムによる行き場のない再エネ電力の活用/(株)四国総合研究所/藤井　良平/四国電力(株)/天野　雄一朗
再エネ由来の電力が供給過多となる場合に発動される「出力制御」は近年、実施エリアや実施容量を拡大している。本稿では再エネ由来の余剰電力を給湯システムにより有効活用する可能性を評価した結果について紹介する。

○貯湯槽や給湯管路からの損失熱量の課題と対策/京都大学/伊庭　千恵美・鉾井　修一
ビジネスホテルとフィットネスクラブという比較的給湯使用量が多い施設での調査に基づき、貯湯槽や配管、接手などからなる給湯・温水供給システムにおける、周囲との温度差による熱損失の実態を定量的に示し、その対策について検討した例を紹介する。

○ハイブリッド給湯システムの動向と留意点
返湯管を省略した中央給湯システムの概要/(株)森村設計/村田　博道
2005年にハイブリッド給湯研究会として「ハイブリッド給湯の設計ガイド」をまとめてから18年が経過。採用事例も増えている。ハイブリッド給湯は、年間の給湯金負荷の特性に着目して燃焼系の熱源とヒートポンプ給湯機を組み合わせることで省エネ化、省CO2を目指している。本稿ではハイブリッド給湯の考え方、留意点を紹介している。また、中央式給湯方式では、従来返湯管により温度維持を図っているが、自己温度制御ヒーターによる返湯管を省略した方式についても紹介する。

○ヒートトレーサ給湯システムによる省エネ効果の検証/関西電力(株)/山口　麻有
給湯管に自己制御ヒータを装着し返湯管を省略した中央式給湯システムについて、給湯設備設計資料として活用されることを目的に、各種実験から明らかとなった自己制御ヒータの運転特性を示すとともに、本システムの省エネルギー性能を評価した事例について紹介する。

○FRP製貯湯槽による損失熱量の低減/福岡女子大学/豊貞　佳奈子
FRP 製、鋼製の二つの貯湯槽の断熱性能比較実験を行い、断熱強化と水濡れによる断熱性能への影響について紹介した。鋼製よりもFRP 製貯湯槽の断熱性能が高いこと、断熱材の充填強化により断熱性能が高まること、鋼製は断熱材の水濡れにより断熱性能が低下することがわかった。

○ホテル向け省エネルギー型給湯システム/日本スティーベル(株)/平山　竜三
ホテルの給湯システムは循環式が主流であるが、循環のための動力、循環時の熱ロス等の課題がある。個別給湯システムはこれらの課題を解決できる方法の一つとして提案が可能である。中でも効率的でメンテナンスも容易な瞬間式電気温水器は省エネの選択肢となりつつあり、実証を通じて評価が進むことが期待される。

○日本における再エネ熱利用によるプール加温・給湯システム事例/ミサワ環境技術(株)/田中　雅人
地中熱ヒートポンプは、省エネルギー効果の一方で高い初期コストが課題である。地中熱交換器は耐用年数が長く、更新費用を含めたライフサイクルコストを考慮すると費用対効果が高くなる。プール加温や給湯の熱源として利用されている地中熱ヒートポンプの更新事例を紹介する。

○加熱直送中央式給湯システム/(株)共立エステート/小島　邦晴
省エネルギ性やLCCに優れている加熱直送中央式給湯システムの採用が増えている。空気調和・衛生工学会では「検討小委員会」を立ち上げ、設計者が使用できる設計法を確立することを目的に活動を行っている。本稿ではシステムの概要を紹介する。

○MSWCプログラムによる動的給湯負荷算定の概要と活用/広島工業大学/高田　宏
給湯設備システムの設計においては、発生する負荷を精度よく予測することが重要である。設備機器の節水・節湯化や生活スタイルの多様化など、時代の変化に柔軟に対応できる新しい動的給水給湯負荷算定法として開発されたMSWCプログラムの概要とその算定例について紹介する。