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原田病院コージェネレーションシステム 導入事例 - エネルギー有効利用

エンベッド
―― 実 施 例 ――
原田病院コージェネレーションシステム
導入事例
清水建設ñ
広島支店 設備部 清 山 洋一郎
■キーワード/病院・コージェネレーション・透析施設
ストの削減が見込める。
1.はじめに
また,近年,広島も大型台風や地震などの経験をして
医療法人一陽会原田病院は佐伯区に位置し,人工透析
おり,原田病院の原田理事長からも,計画時に「災害な
施設を持つ病院として,地域に根付いた運営を行ってい
どによる緊急時
(ここでは商用電源停止を指す)
でも安定
る病院である。
した医療行為を提供できる病院」との要望があり,自家
昨年10月に,移転先である広島市佐伯区海老山町の
発電による電源供給は,商用電源送電停止対策として有
効である。
新病院が開院した。
今回の紹介事例は,病院移転計画当初より,東西建築
新病院移転新築工事は完成後数カ月経過しているが,
この物件に導入したコージェネレーションシステム
サービスñ,ñエネルギア・ソリューション・アンドサ
(以下CGS)を中心に,病院運営時の運転データを含め,
ービス(以下E.S.S),清水建設ñ共同で,人工透析施設
を持つ病院の特性,ランニングコストの削減および災害
事例紹介していく。
などによる商用電源送電停止時の病院運営を考慮して,
2.CGS導入の経緯
中国電力ñとE.S.Sが共同開発した高効率ディーゼルエ
人工透析のシステムは,大量の水および昇温するため
ンジンCGSの導入を提案したところ,システム内容や
の熱源が必要となる。この熱源として,発電機の排熱を
E.S.Sオンサイト電熱供給サービスの内容について,病
利用し,エネルギーロスを抑えることで,ランニングコ
院のご理解をいただき,実施に至った。
写真−1 病院全景
ヒートポンプとその応用 2005.7.No.67
― 34 ―
―― 実 施 例 ――
写真−2 1F外来待合室内観
写真−4 透析室内観
3.病院概要
診 療 科 目 内科・消化器科・放射線科
泌尿器科・整形外科・リウマチ科
リハビリテーション科
病
床
数 120床
透析ベッド数 60床
4.建物概要
建 物 名 称 医療法人一陽会 原田病院
写真−3 屋上庭園と遮音壁
所
在
地 広島県広島市佐伯区
建
築
主 医療法人一陽会
建 築 用 途 病院
敷 地 面 積 3,908.16fl
ただし,コージェネレーションシステムの導入につい
建 築 面 積 2,108.45fl
ては,いくつかの問題をクリアする必要性があり,病院
延 床 面 積 7,967.83fl
側の対応を含め,以下の調整を行った。
構 造 規 模 鉄筋コンクリーリート造 地上6階
A
システムの設置場所
工 期 平成14年8月∼平成15年8月
敷地の有効活用を考慮し,燃料タンクを地下埋設し,
設 計 監 理 東西建築サービスñ
2基の発電機は屋上設置した。
B
施 工 清水建設ñ
広島支店
発電機の振動
機械設備施工 新菱冷熱工業ñ
建物の屋上に設置することとなった発電機の振動に
電気設備施工 ñ中電工 廿日市営業所
中国支社
より,下階へ影響が出ないようにするため,機械防振
5.CGS概要
による防振設備を採用した。
C
発電機の騒音
設計監理 ñエネルギア・ソリューション・
発電機から発生する音による,近隣への騒音対策と
して,低騒音型の採用と屋上に設置された空気熱源ヒ
アンド・サービス(E.S.S)
施 工 ñエネルギア・ソリューション・
ートポンプ室外機なども含めて,ALCによる遮音壁を
設置することでクリアした。
清水建設ñ
この遮音壁は建物美観を守る役目も果たすこととな
った。
(写真−3)
D
アンド・サービス(E.S.S)
中電プラントñ
新菱冷熱工業ñ
ñ中電工 廿日市営業所
燃料タンクの設置
地下埋設A重油タンク設置について,危険物取扱責
任者の有資格者が必要である。
― 35 ―
ヒートポンプとその応用 2005.
7.
No.67
―― 実 施 例 ――
写真−5 受変電設備と空調室外機
写真−6 CGS発電機
総合効率:59%
6.主要設備概要
空 調 設 備 空気熱源ヒートポンプエアコン
(マルチ)
その他
受変電設備 高圧受変電設備
給 水 設 備 受水槽・高架水槽方式
CGS設備 型 式:ESS−190
(非常用兼用)
給 湯 設 備 真空ボイラ 223kW(1回路)
オンサイト電熱供給サービス
貯 湯 槽 4,900L×2基
(BOO方式)
熱 交 換 器 SUSプレート式 210kW
発 電 機:190kW×2基
オイル設備 地下埋設燃料タンク 20Ï
燃 料:A重油
ジャケット熱回収量:90kW
発電気盤
排ガス温度
発電機軸受温度,固定子温度
潤滑油レベル
発電機盤での計測
・受電電力(kW) ・温水1次温度(℃)
・母線電圧(V) ・温水2次温度(℃)
・発電電力(kW) ・吸気温度(℃)
・発電電圧(V) ・運転時間(h)
・発電電流(A) ・積算発電電力量
・発電周波数(Hz) (kWh)
・発電力率(%)
・エンジン速度(min−1)
・エンジン冷却水出口温度(℃)
・潤滑油温度(℃)
・エンジン排気温度(℃)
・発電機軸受温度(℃)
・発電機固定子温度(℃)
潤滑油ドレン
温水1次側温度(発電気盤へ)
温水2次側温度(発電気盤へ)
冷却水温度(発電気盤へ)
TE
ジャケッ
ト
熱交換器
TE
潤滑油供給タンク
(200L)
燃
料
タ
ン
ク
レ
ベ
ル
温水出口
プラグ止 RC 2B
熱交換器1次側出口温度測定
エンジン
TG
ジャケット冷却水入口
79/86℃
温水入口
エア抜き RC 2B
エア抜き
ラジエータ出口温度測定
TG
レベルレギュレータ
ドレン
潤滑油供給
RC 3/4B
TE
オイルパン
TE
TG
エア抜き ラジエータ入口温度測定
燃料戻り
S
冷却水温度(発電気盤へ)
FQ
M
燃料送り
LS
潤滑油循環
燃料入口
RC 3/4B
TE
ジャケット冷却水入口
発電機
燃
料
流
量
排ガス出口
JIS5K 150A
サイレンサ
ヒータ
(1 kW)
燃料タンク
(250L)
燃料オーバーフロー
RC 1 1/4B
M
潤
滑
油
循
環
油水分離機
ラジエータ
潤滑油温度(発電気盤へ)
OF:225L
HH:219L
H :183L
L :116L
L L : 80L
燃料ドレン
RC 3/4B
漏油検知
(発電気盤へ)
フロートスイッチ(漏油)
燃料タンク下にあり
外気温度測定
(発電気盤へ) TE
外気温度センサ
パッケージ吸気入口にあり
TE
燃料フィルタ
潤滑油循環タンク
(150L)
ドレン
図−1 CGS系統図∏
ヒートポンプとその応用 2005.7.No.67
― 36 ―
C J Cフィルタ
TG
外気温度測定
補給タンク
―― 実 施 例 ――
一般給湯ポンプ
温水循環量(往,
1FL)
記号
FQ
1階系統
1階系統
自動制御機器表
一般給湯ポンプ
温水循環量(往,
2∼6FL)
2∼6階系統
透析熱交換器
60℃
FQ
透析設備へ
給湯温度(還)一般給湯
一般1階系統
TG
40℃
HWP−2
30L/M
2階系統
一般給湯ポンプ
温水循環量(還)
一般給湯ポンプ
TG
3∼6階系統
給湯温度(還)
一般2階系統
TG
★★
給湯温度(還)
一般3∼6階系統
透析給湯ポンプ
温水循環量
透析給湯ポンプ
40A
40A
HWP−1−1 56L/M
HWP−1−1
給湯温度(還)
透析系統
TG
LOW
65℃
50A★
65A
NO.2貯湯槽
TR
TIC−1 X3
A
★
TG
TG
TEW−1
★
TY7830B−150
1
TIC−1 温度指示調節計
R200DA0060
6
TIC−2 温度指示調節計
R302GA00020
1
TR
トランス
AC200/24V
1
MV
電動三方弁(50A) 弁本体
V5065A6043
1
モータ,リンケージ
MY3000F0200/Q455C1052
1
TEW−1
TEW−1
TEW−1
TEW−1
2
C
貯湯槽温度
(低温側)
TG
タイマ,
リレー回路
温水ボイラ
入口・出口温度
給水
2"
F
SP60℃ 4
SP60℃ 5
SP60℃ 6
NO.1
S−2
TG
3"
真空ヒータ
H−1
2"
4"
5"
6"
HP−1−1 330L/M
HP−1−2
貯湯槽温度低下信号−1
HP−2−1 190L/M
HP−2−2
切り替えスイッチ
およびリレー回路
貯湯槽温度低下信号−2
NO.2
24Hタイマ
21:00∼18:00
HP−1
(コージェネ)
1"
3"
100A
ボイラ昇温ポンプ
SP57℃ 4"
SP57℃ 5"
SP57℃ 6"
18:00∼21:00
TG
切り替えスイッチ
およびリレー回路
コージェネ昇温ポンプ(2次)
50A−CV=50
貯湯槽温度低下信号−1(60℃)
貯湯槽温度低下信号−2
(57℃)
SP60℃ 1
SP57℃ 1"
SP60℃ 2
SP57℃ 2"
S−1 SP57℃ 3"
SP60℃ 3
E
3
温水ボイラ
缶水温度・運転時間
給水温度
備 考
1.昇温ポンプ発停制御
貯湯槽の温度により昇温ポンプの発停を行う。
(自動交互運転)
各発停信号は切り替えスイッチにより切り替えを行う。
・HP−1コージェネ昇温ポンプ
コージェネ運転信号+貯湯槽温度低下信号−1にて発停
・HP−2ボイラ昇温ポンプ
貯湯槽温度低下信号−2にて発停
1"
F
TG
TG
コージェネ熱交換器
コージェネ昇温ポンプ(1次側)
温水循環量
TEW−2 配管挿入式温度検出器
B
6
6"
65A
1
TEW−1
E
5
5"
6
D
D
4
4"
MV
B
C
NO.1貯湯槽
TIC−1 X3
コージェネ昇温ポンプ(1次)
HP−3−1,3−2
167L/M
A
貯湯槽温度
(高温側)
貯湯槽側熱交換器通過水量
TIC−2
HP−1インターロック
数量
動作説明
TG
65℃
TEW−2
コージェネより
温水循環量
ボイラ昇温ポンプ
温度低下警報
(一括)
コージェネ制御
型 式
TY7830B−300
330L/M CV=50 △P=21KPa
給湯温度(往)
入口・出口温度
貯湯槽側熱交換器
コージェネ側熱交換器
入口・出口温度
名 称
TEW−1 配管挿入式温度検出器
1
2
3
4
5
6
HP−2
(真空ヒータ)
HP−1コージェネポンプは排熱活用のために18:00以降貯湯槽へ100%貯湯する
2.コージェネ熱交換器温度制御
HP−1昇温ポンプ運転時熱交換器2次側出口温度の比例制御を行う。
SP=60℃
3.貯湯槽温度警報
貯湯槽内温度低下時警報表示を行う。(一括警報)
温度低異常 各TIC−1の設定温度55℃以下で警報を表示させる。
この時昇温ポンプ運転30分後に低下警報を表示させる。
4.昇温ポンプ以外の機器動作
・H−1真空ヒータ 原則として24時間待機状態で機内温度により自動着火する
・HWP−1透析給湯ポンプ 透析設備からの信号にて連動運転を行う(自動交互)
・HWP−2一般給湯ポンプ 24時間タイマにてスケジュール運転を行う
・コージェネ発電機 昼間の運転とし,契約電力以下の電力使用時には停止する
図−2 CGS系統図π
7.CGSの基本運用
発電機は,7時から21時の間で総電力負荷が多くな
(kW)
450
増やさないように運転する。
温水は,発電機ジャケット温水より回収する排熱によ
受電:WM2
400
350
り供給する。夜間や早朝などの発電機が運転していない
受電:WM1
300
受電:WM1
250
50
先発機により負
担している負荷
4
5
6 7 8
W
温水ボイラより温水を供給する。
後発機により負
担している負荷
発電機停止
発電機が定格運転している時は,発電機の電力負荷に
対して,排熱回収量も比例する。
発電機先発機
起動
100
:
発電:WG2
150
場合や,総電力負荷が小さく定格運転をしていない時は,
受電:WM1
総
電
力
量
受電:WM1
発電機後発機
起動
200
0
ると1台,2台と起動する台数制御を行い,デマンドを
受電電力量2(WM2) 受電電力量1(WM1)
後発機(WG2) 先発機(WG1)
発電:WG1
発電機最大電力量:WGM
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
(時)
時 刻
8.運転状況および運転データ
病院開院後,病院の協力を得て,病院運営時の発電設
備の発電電力,ジャケット温水排熱回収量,およびCGS
WM1=一定
WM1=一定
受電電力
WM2=総電力量−WGM
先 発 機
WG1=(W−WM1)/2
WG1=W−WM1
WG2=(W−WM1)/2
および真空ボイラからの熱供給量,施設の熱使用量の測
定を実施した。
WG1=(W−WM1)/2
WG1M=一定
WG1=W−WM1
今回,秋(空調中間期)
3日および冬
(空調暖房期)
3日
の測定を行った。
(表−1∼3,図−4∼6)
WG2=(W−WM1)/2
熱使用量については,給水温度の低くなる冬季の負荷
後 発 機
WG2M=一定
制 御
受電一定制御
発電機
最大電力
一定制御
が大きいため,熱使用量および熱供給量は冬季のデータ
受電一定制御
を抜粋している。
以上のデータより,発電機の運転開始時間の午前7:00
図−3 受電電力と発電電力
までは,電気料金が安く設定されていることもあり,発
電機の運転は行われていない。そのため,午前7:00まで
は,ボイラによる給湯を行っている。
― 37 ―
ヒートポンプとその応用 2005.
7.
No.67
―― 実 施 例 ――
表−3 施設への熱供給量
表−1 電力量実測値
実 測 値
計 画 値
計画値に対して
コージェネレ 温 水ボイラ 熱 供 給 量 透 析 系 統 一 般 系 統 熱 使 用 量
計 使用熱量 使用熱量 合
計
ーションから か ら の 合
季
節 日付 の熱供給量 熱 供 給 量
季
受 電 発 電 総負荷 受 電 発 電 総負荷 総負荷 発 電
節 日付 電力量 電力量
電力量 電力量
電力量 電力量
(kWh)(kWh)(kWh)(kWh)(kWh)(kWh) (%) (%)
秋
冬
11/15 1,355
∑
1,273
2,628
11/17 1,358
π
1,507
2,865
11/19 1,397
ª
1,401
2,798
2/21 1,315
∑
2,624
3,939
2/23 1,349
π
1,947
3,296
2/25 1,317
ª
2,283
3,600
(%)
100
90
80
70
割 60
50
合 40
30
20
10
0
1,213
2,213
1,663
4,334
3,426
5,997
77
58
84
68
82
63
66
61
55
45
60
53
11/15
∑
11/17
秋 π
11/19
ª
合計値
2/21
∑
2/23
冬 π
2/25
ª
合計値
(kW)
(kW)
(kW)
(kW)
(kW)
(kW)
625.7
424.4
1,050.1
196.5
691.0
887.5
773.6
458.2
1,231.8
238.9
704.9
943.8
690.6
392.2
1,082.8
191.2
702.4
893.6
2,089.9
1,274.8
3,364.7
626.6
2,098.3
2,724.9
1,051.9
429.1
1,481.0
326.7
1,063.1
1,389.8
991.9
339.8
1,331.7
322.2
1,061.5
1,383.7
1,005.4
273.8
1,279.2
253.4
1,045.1
1,298.5
3,049.2
1,042.7
4,091.9
902.3
3,169.7
4,072.0
計画値に対しての総負荷電力量
計画値に対しての発電電力量
測定日:平成17年2月25日
温水ボイラによる熱供給量(kW)
コージェネから貯湯槽への熱供給量(kW)
熱使用量合計(kW)
一般系統使用熱量(kW)
透析系統使用熱量(kW)
(kW)
300
250
11/15
∑
11/17
π
11/19
ª
2/21
∑
2/23
π
2/25
ª
200
熱
負 150
荷
100
日 付
50
図−4 電力量比較
0
表−2 ジャケット温水排熱回収量
実 測 値
予 測 値
(kW)(kW)(kW)(kW)(kW)(kW) (%) (%) (%)
(kW)
1,600
1,400
9
10
11 12 13 14 15 16 17 18 19
測定時刻
20
(時)
図−6 熱使用量および熱供給量
93.1
56.0
92.1
101.3
90.1
93.2
発電機起動後しばらくは電力使用量が少ないため,ジ
98.1
88.4
96.0
ャケット温水の排熱回収に加え,バックアップとしてボ
96.4
88.9
93.8
100.1
65.1
84.1
106.6
81.8
92.4
101.0
70.8
87.6
102.0
72.5
87.7
イラによる給湯を行っている。
電力使用量が多くなると,排熱回収を優先的に行って
2月熱供給割合
コージェネ:75%
ボ イ ラ:25%
11月熱供給割合
コージェネ:62%
ボ イ ラ:38%
8
予測値に対しての割合
季
No.1 No.2 TOTAL No.1 No.2 TOTAL No.1 No.2 TOTAL
節 日付 発電機 発電機
発電機 発電機
発電機 発電機
11/15 701.5 12.6 714.1 753.2 22.5 775.7
∑
11/17 269.8 625.7 895.5 266.4 694.5 960.9
秋 π
11/19 668.9 169.8 838.7 681.8 192.0 873.8
ª
合計 1,640.2 808.1 2,448.3 1,701.4 909.0 2,610.4
2/21 863.8 473.2 1,337.0 862.9 726.8 1,589.7
∑
2/23 561.3 569.5 1,130.8 526.7 696.5 1,223.2
冬 π
2/25 793.1 443.5 1,236.6 785.1 626.0 1,411.1
ª
合計 2,218.2 1,486.2 3,704.4 2,174.7 2,049.3 4,224.0
7
いることが分かる。
9.おわりに
地球温暖化の進むなか,エネルギーの有効活用は現代
必須の課題である。また,昨今の温暖化に起因すると思
われる災害・地震など,いつどこで,どんな災害や事故
1,200
が発生するか予測できない。病院の公共性を考えると,
1,000
こうした省エネルギー性と緊急時の危機管理能力の優れ
800
たシステムの導入は,必要不可欠なファクターとなる。
供給量が使用量を超
えているのは測定誤
差だと考えられる
600
今回採用した小型高効率CGSは,病院施設のみならず,
400
公共性を有する施設について,今後有効なシステムとな
200
0
りうる。
11/15
∑
11/17
π
11/19
ª
2/21
∑
2/23
π
2/25
ª
温水ボイラからの熱供給量(kW)
コージェネからの熱供給量(kW)
熱使用量合計(kW)
図−5 病院側への熱供給量および熱使用量
ヒートポンプとその応用 2005.7.No.67
― 38 ―
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