2024.02.01

设备设计正在讲话。环境/设备创意笔记 第 11

通过再能源创造舒适的“空气”环境

高砂热学创新中心

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“高砂热学创新中心”是一家空调设备建筑公司的研究基地,旨在“现场办公室”,这是一个展示工人体验这些环境的地方,同时挑战引入许多新技术这是一个设施。我们将与公司负责人和大学教师反复讨论,并介绍从系统建设到演示和评估的案例。

如何建立“能源独立型”研究设施

为了在2050年实现碳中和,大量源自可再生能源的电力,例如大型太阳能和海上风力发电,开始连接到电网 (输电系统) 。虽然预计未来将进一步增加,但由于供应不稳定,稳定电网的措施是当务之急。

地下水熱・バイオマスCHP・太陽光発電・蓄電池を取り入れた本施設では、「熱利用」「発電」「蓄電」を上手に組み合わせることで、敷地内で創エネとエネルギー消費を完結させて、売電せずに実績値でZEB(旧研究所を基準値とし、オフィス棟で『ZEB』、敷地全体でNearly ZEB)を実現。現在はEMS(大容量蓄電池用電力マネジメントシステム)の制御により発電した電気をオンサイトで完全自己消費していますが、将来的にはこれを用いて電力網の需給に合わせた電力制御の最適化も可能な、グリッドの安定化に貢献する施設です。

本设施的能源流动。我们分别从太阳能,使用县内材料的木屑和地下水中获取电力,热/冷和井水。通过能源独立在紧急情况下也很强大的系统。

该设施的主要热源是生物质热电联产热和地下水热,均为可再生能源。
由于生物质热电联产使用木屑作为燃料,比化石燃料更难稳定运行,因此我们与高砂热工人员一起观察案例研究并找出问题,从而形成了我们的第一个项目介绍。
为了提高生物质热电联产的效率,必须有一个可以全年利用此处产生的热量的系统。冬季用作采暖热源,夏季用于干燥剂外部调节器的再加热和热水供应。多余的热量还用于干燥木片,利用热能不浪费它。

此外,为了最大限度地利用地下水热量,我们引入了使用高温冷水的空调系统,如干燥剂空调,辐射空调,个人空调。这些机器是以更高的节能性能为目标新开发的。此外,为了使用作为有限资源的地下水热作为主要热源,我们建立了两个系统,一个在白天使用地下水的系统,一个在夜间抽水并在坑中储存并使用它的系统,我们在有限的地区获得了足够的地下水热。

本设施的热源·空调概念图。主要热源是生物质CHP热和地下水热,它们是可再生能源。风冷热泵套件仅用于备份和二楼的冷却除湿空调。潜热由外部调节器处理,显热由利用地下水热的辐射板和个人空调处理。
系统天花板辐射板。与传统类型 (基于办公室的代表温度统一控制) 不同,通过根据负载分布的精细控制来降低传输功率。600×600×12枚为1个单元,通过面板表面温度控制送水。使用高温冷水的系统可以提高热源的效率,因此我们认为即使在不能使用地下水热的地区也是有效的。
  1. 生物质热电联产 (CHP) :一种利用发电过程中产生的废热的节能方法。在该设施中,在称为“加热和热分解木屑以产生高温可燃气体,将其放入燃气发动机并用于发电”的一系列发电过程中,通过发动机冷却等获得的废热通过热交换器作为热水供应到设施。
  2. 高砂热学工业·东京大学赤司研究室共同开发

以“空气”为关键,实现每个“工作空间”

作为“创新中心”,我们首先关注的是“创造工作空间”。
当我还是一名学生时,我正在研究建筑环境对智力生产力的影响,并且从我了解到“所需的环境根据工作类型而有所不同”,我开始使用空间、声音、光线等..,根据我的心情和工作,我搬到一个热环境合适的地方工作。根据这次经验,我们认为这个执行各种任务的设施需要一种方法来允许用户调整和选择自己的环境。

因此,我们决定以高砂热学工业擅长的“空气”为主题推进设计工作,综合个人/多人作业、集中/会议/刷新......等要素,反复探讨各种作业以及适合各地区的设计和设备计划。此外,在办公室,我们认为不仅有一个稳定的完整空调空间,而且还有一个可以触及空气“不断变化”特性的空间,我们有一个封闭的区域和一个开放的区域。

封闭区域:主办公室。为了兼顾明亮感和节能感,我们采用了北方采光、辐射空调、间接照明等。每个座位均配有个人空调。
开放区域:积极促进自然通风的办公区域。天花板和固定装置上安装了个人空调,面向中庭的柜台座位上安装了辐射板。

封闭区域采用辐射空调进行统一空调,而面向中庭的开放区域仅使用室外空调进行温和空调,从而实现主动自然通风。此外,两个区域的任务区域均安装了三种个人空调,让每个人在自己喜欢的位置达到自己喜欢的热环境。
这些创新使我们获得了 CASBEE Wellness Office 的“S 等级”。

已经开发出三种类型的个人空调,可以根据个人喜好进行供暖和制冷。 [左]可安装在面对面办公桌之间的“隔断型”,[中]可安装在桌子顶部等下方的“办公桌型”,[右]可安装在辐射线之间的“天花板安装型”空调面板。

通过热人体模型的实际测量,全身的降温效果约为-1℃。仅在需要的地方进行空调,有助于节约能源。

通过完成后的示范反复改进,使其成为更好的设施

竣工后,我们与高砂热力工程公司和早稻田大学田边实验室合作,用约三年的时间,根据实际测量和工人调查进行了演示和评估。
第一年(2020年),由于与设计预期不同的运营,例如因新型冠状病毒大流行而增加通风,导致能源消耗增加,但由于基于验证和个人空调改进的运营变化,能源消耗增加第二年和第三年,我们成功地实现了办公楼的进一步节能。今天,我们正在努力进一步改进和改善环境。尽管解决许多与普通办公室空调不同的举措是一个巨大的挑战,但我们还是获得了可用于未来设计的有用结果。
我们在国内获得了众多奖项,包括日本供暖、制冷和卫生工程师学会奖和碳中和奖,但我们的施工后工作也获得了海外奖项,并获得了 ASHRAE(美国供暖、制冷和卫生工程师学会奖)制冷与空调工程师)技术奖我们获得了亚洲第一*。

办公楼一次能耗指标 [MJ/m2年] 的实际值。与操作第一年相比,第三年减少了约25%,问卷调查也提高了热满意度。正在成长为更加节能舒适的建筑。

2023年8月,我在美国供暖,制冷和空调学会 (ASHRAE) 举办的“ASHRAE技术奖2024”区域会议“ASHRAE Region XIII 26 Chapters Regional Conference”中获得最高分,该会议是世界上最大的空调和空调国际学会。我做到了。

设计师之声

设计师

机械设备设计部/2014年入社

武藤友香

Yuka Muto

该设施从规划到建设、论证,经过多人的通力合作,屡获殊荣,受到广泛好评。作为一名设计师,参与这个项目对我来说是一个很大的灵感来源。借此机会,我向所有参与的人员表示诚挚的谢意。我们希望该设施将有助于提高人们对碳中和的兴趣并创造新的想法。
*隶属关系是在项目收费时。

Data

物业名称

高砂热学创新中心

地址

筑波未来市富士见丘2-19

用途

研究设施

占地面积

22,746.18 m2

建筑面积

7,129.74 m2

总建筑面积

11,763.97 m2

阶数

地上2层,塔屋1层最高高度:15.455米

结构形式

地上S造、部分RC造

检索验证

CASBEE Wellness Office(2020年版):S级
BELS:五颗星,设计一次能源消耗减少 91%,几乎为零
LEED V4 BD+C (NC):金奖

计划、开发、验证、评估

高砂热学工业株式会社

设计(*1)、施工监理、验证、评价

株式会社三菱地所设计

设计 (※2) ・施工

株式会社竹中工务店

施工

关电工株式会社、大和株式会社、高砂热学工业株式会社关信越支店

验证和评估

田边真一(早稻田大学教授)、明石康义(东京大学教授)、

获奖
  • 34回茨城建筑文化奖知事奖 (最优秀奖)
  • 33回电气设备学会奖技术部门优秀设施奖
  • 2022年度需求侧管理表彰综合系统部门一般财团法人热泵蓄热中心振兴奖
  • 61回学会奖技术奖建筑设备部门
  • 第21回环境·设备设计奖第II部门:建筑·设备综合设计部门优秀奖
  • 11年碳中和大奖
  • 2024年亚洲最佳ASHRAE技术奖
  • 2023年度节能大奖经济产业大臣奖

1:基本设计、实施设计 (空调、卫生、电气)

2:实施设计 (建筑、构造)


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Update : 2022.11.10

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