蓄熱WEB講座-PRO-解説コラム

　今回紹介する、連結式縦型蓄熱槽は、都市型キャンパス開発時の与条件に応じて考案されたものであり、条件が異なれば別の方式が適する場合があります。そのため、本コラムではあくまで一例ではありますが、考案に至った背景と、世界初となる連結式縦型蓄熱槽の製作・施工のプロセスについて紹介・説明します。

　東京電機大学東京千住キャンパスは、計画当初よりエコキャンパスを志向するうえでエネルギー源として電気を選択したことから、電力負荷平準化および省エネルギーの観点から「蓄熱システムの導入」は不可欠でした。一方で低コスト化および近隣への配慮のため工期圧縮も必須であり、「地下掘削量を最低限に抑える」必要がありました。

東京電機大学東京千住キャンパス

　このような背景から、蓄熱システムを計画するにあたり、地下ピットを用いた蓄熱槽は最も広く採用されており実績のある方式ですが、地下掘削量が多くなり工期の長期化や掘り出した残土の処分費が課題となることから、別の方式を検討することとなりました。なお同時期に法律(土壌汚染対策法）が改正され、敷地外への残土持ち出しが厳しくなったことも大きく影響しました。

　次いで、既存技術として一部で採用が見られる「自立式縦型蓄熱槽」の検討を行いました。自立式の縦型蓄熱槽は、建屋とは別に現場で並行して築造するため工期への影響は少ないという特徴を持ちます。さらに水頭圧を持っているため、災害時にはトイレ洗浄水へ、また火災時には消火用水への転用が可能であり、防災性能の向上が期待できます。しかしながら、蓄熱量確保のために容積を増やそうとすると、高さ方向を高くし、同時に平面方向にも大きくする必要(底面が大きくないと自立できない)があります。そのため本キャンパスのような都市部の建物で採用するにはスペース的に実現は困難でした。

　そこで、上述の与条件を満足するために、運搬できる限界サイズの蓄熱槽を工場製作し、建物内で縦方向に接続することで一連の蓄熱槽として成立させる「連結式縦型蓄熱槽」を考察し、省スペースでありながら「地下掘削量の削減／工期の短縮」と「防災性能の向上」を実現しました。

　この「連結式縦型蓄熱槽」は「自立式縦型蓄熱槽」を都市部で採用するのに適した方式として発展させたもので、本方式は世界でも初の試みです。したがって連結式縦型蓄熱槽の施工についてはこれまで前例がないため、蓄熱槽の検討は、設備設計担当のみならず構造設計担当および建築工事担当と共に、鉄骨部材製作の前段階より荷重の確認と据付方法に関して綿密な打合せを行い、潜在している問題点の早期洗い出しを行いました。

　また、縦型蓄熱槽を据付ける建物の吹抜け空間が狭隘かつ高所であること、据付後の保温、ラッキング作業は困難であることが容易に想定されたため、工場で保温、ラッキングなどを行い、外装が仕上がった状態まで仕上げることとしました。結果として、外装仕上げまで工場で済ませ搬入据付を行ったため、工期短縮が実現しました。

　このように考案された連結式縦型蓄熱槽は、同キャンパスの１期工事(１～４号館、2012年竣工)に導入されましたが、２期工事として建設された５号館(2017年竣工)ではさらに蓄熱量増大と蓄熱槽の運用方法のバリエーション拡大を目的に、一部の縦型蓄熱槽に製氷コイルを挿入しています。なお１期工事と同じく蓄熱槽は工期短縮のため工場製作しており、別工場で製作した製氷コイルを事前に組付けました。以降では、この最新の５号館の連結式縦型蓄熱槽について詳しく紹介します。

　図-1に、東京電機大学東京千住キャンパス５号館に導入された「連結式縦型蓄熱槽」の概要図を示します。合計９基の蓄熱槽から構成されており、うち最上段に位置する３基が製氷コイルを有する水／氷切り替え槽となり、他６基は冷水／温水切り替え槽となっています。なお、これらの運用方法については次のコラムで紹介することとし、本コラムでは製作・施工の模様について紹介します。