ブログ

Jul 29, 2023

商用 HVAC の改修により収益が向上

L’elettrificazione degli edifici commerciali è diventata una delle principali tendenze ambientali

商業ビルの電化はここ数年の主要な環境トレンドとなっていますが、今後数年でさらに大きな問題になることが予想されます。 その理由は、州と連邦レベルの両方の法律が、建物の所有者や運営者に対し、ガス暖房器具をヒートポンプなどの代替電気器具に置き換えることを奨励することを目的とした多くの金銭的インセンティブを提供しているためです。

エンドユーザーはこれらの金銭的インセンティブを利用しようとするため、どの電気機器が自社の施設にとって最も合理的であるかを決定するのに役立つ HVAC 請負業者に頼ることになります。 これは請負業者にとって、事業を拡大し、電化への成功への導きを期待している顧客との関係を深める絶好の機会となります。

ガス暖房ユニットの交換を検討している建物所有者は、幅広い電気式 HVAC 機器の中から選択できます。 ただし、地理的位置、建物の規模、既存の設備などの特定の要因によって、建物のニーズに最適な新しいシステムの種類が決まるとダイキン アプライドの製品マネージャー、ロブ ランデス氏は述べています。

「地理的な位置によって、どの媒体から熱を得るのかが決まります」と彼は言いました。 「たとえば、寒い気候では、屋外の空気から直接熱を得るのがより困難であるため、地熱または回収されたプロセス熱を利用する部分的または完全な水ループが最も効果的である可能性があります。とはいえ、より優れた熱源を作り出す業界の動きもあります。寒冷地向けに空気源ヒートポンプを実行するため、この分野では多くの進歩が見られるでしょう。」

建物のサイズに関しては、特に大きな病院やキャンパスなどの大規模な建物で影響を受けるとランド氏は述べた。 学校の場合は屋上の設備が最も合理的かもしれないが、オフィスビルやホスピタリティスペースの場合は水源ヒートポンプターミナルの方が良い選択肢になるかもしれない、と同氏は述べた。

既存の設備も役割を果たしている、と彼は言う。

有害な排出物: York's Choice 屋上ユニットはガス燃焼の代わりに電気熱を使用できるため、有害な CO2 ガスの排出を削減できます。 (ヨーク提供)

「たとえば、ガス暖房の屋上ユニットを全電気ヒートポンプに置き換える場合、電気的特性が増加するため、問題が発生する可能性があります。必要な配線やブレーカーが大きくなる可能性があり、検討する際には考慮する必要があります。」代替のためのインフラストラクチャ。」

既存の設備に関するもう 1 つの考慮事項は、ボイラーベースの温水暖房システムを備えた古い建物は、より高い温水温度 (通常は約 180°F) を中心に設計されていることです。 ダンフォスの空調部門マーケティングマネージャーのブライアン・デイル氏は、より高い水温を供給できるヒートポンプもあるが、それらは一般的に120°Fから140°Fの水を供給するように設計されていると述べた。 これにより、既存の配管と熱交換器のサイズ調整が困難になり、新しいラジエーター/ファンコイルユニット、または少なくとも水流のポンピングとバランスの変更が必要になる可能性があると同氏は述べた。

「さらに、強制空気ヒートポンプは一般に、冷却よりも多くの暖房能力を必要とします。特に、ほとんどの用途で暖房負荷が冷房負荷より大幅に大きくなる北部気候では、そうです」と同氏は述べた。 「ガス燃焼炉と比較して、既存のダクト設備は通常、蒸気圧縮加熱に十分対応できるはずですが、建物は暖房の電化のために電気設備をアップグレードする必要があるかもしれません。それは、建物の電力要件が化石燃料の増加に伴って大幅に増加するためです。」燃料ベースの暖房システムは電気に切り替えられます。」

ジョンソンコントロールズの持続可能性および規制担当シニアディレクターであるマーク・レッサンズ氏は、従来のガス焚きボイラーと水冷チラーを温水ヒートポンプに置き換えることは、脱炭素化の大きな機会となるが、システムは追加の設計とエンジニアリング作業が必要になる可能性があることに同意します。より複雑です。

「商業用ヒートポンプは、脱炭素化された空間調整に適した温水と冷水を供給する能力において、本当に注目に値する機械です。」と彼は言いました。 「温水ヒートポンプのサイズを決める際には、システムにとって熱すぎる水や冷たすぎる水が発生しないように、ヒートシンクと熱源のバランスを取る方法を理解することが重要です。これにより、運用コストを最大限に節約し、熱源の使用を制限することができます。」 [上で述べたように]、古い蒸気または温水システムを備えた建物では、居住者の暖房需要を満たすために 180°F 範囲の水を必要とすることがよくあります。一部のヒート ポンプはその範囲に近い温水温度を供給できます。ボイラーの交換までは長い道のりです。」

化石燃料を燃料とする暖房装置を電気代替ボイラーに置き換える場合、それは、たとえばガスボイラーを電気抵抗ボイラーに置き換えるほど単純ではありません。 Lessans氏が指摘したように、この種の類似改修は、運用コストの増加、発生源の排出量の増加をもたらし、電力網に大きな負担をかける可能性があり、「非効率な」電化と呼ばれることもあります。 代わりにヒートポンプを検討する必要がある。ヒートポンプは電気ボイラーよりも効率が3倍以上高く、顧客に電化のメリットをさらに提供できるからだ、と同氏は述べた。

機器の選択:改修用途における機器の選択は、ダクトや温水分配器を引き続き使用できるように、以前に設置されたものに基づいて選択されます。 (All Temp Heating & Cooling LLC のご提供)

「既存の建物の暖房を完全に電化するには、一般に暖房のピーク状態での補助暖房に少なくともある程度の電気抵抗を使用する必要があります」とレッサンス氏は述べた。 「ここは本当に注意が必要な点です。暖房のピーク時に電気抵抗に大きく依存すると、非効率な電化結果が生じる危険性があるからです。電気抵抗の代わりにガスを使用してヒートポンプの補助暖房ニーズを満たすと、多くの場合、運転コストと熱源排出量の削減につながります。ただし、結果は建物ごとに異なります。」

Landes 氏は、冷却装置側のヨーロッパでは、建物の所有者がヒートポンプとボイラーを組み合わせるのが一般的であると指摘しました。 チラーはほぼ常に温水を生成しますが、チラーが追いつかない極寒の日には、ガス動力のボイラーが作動します。

「建物の所有者は二酸化炭素排出量を大幅に削減できるが、寒冷時のヒートポンプのアキレス腱に対する回避策も得られる」と同氏は述べた。 「米国の法律は天然ガス接続の禁止に傾いているため、ハイブリッドシステムは、少なくともガス焚きボイラーでは、ここではそれほど普及していない可能性があります。より高価ではありますが、電気ボイラーもまだ可能です。」

デイル氏は、多くの場合、化石燃料ベースの暖房装置が温水式または強制空気による電動ヒートポンプに置き換えられるだろうということに同意します。 同氏は、温水暖房は通常、セントラル冷暖房プラントが経済的である大規模な建物で使用され、北部の気候や古い建物の構造でも一般的であると指摘しました。

「強制空気ヒートポンプシステムは、夏には空調を供給し、冬には暖房を供給します」と彼は言いました。 「どこでも使用できますが、効率が最も高くなるのは温暖な気候であり、最も効率的なガス炉でも効率が約 98% にとどまるのに比べて、ヒートポンプは COP 3 を容易に超えることができます。これは効率の大幅な向上です。」ただし、気温が氷点下になると、空対空または空対水ヒート ポンプは屋外コイルの霜取りが必要になります。気温が低いと、ヒート ポンプの容量を維持する能力も低下し、追加の熱が発生する可能性があります。 」

コストについて言えば、ガスボイラーの価格よりも安い価格でヒートポンプシステムを購入することはおそらく不可能だろう、とランデス氏は述べた。 ただし、ヒートポンプには効率と気候への影響を軽減する利点があります。

「コストは地域要因と、ヒートポンプからどれだけの熱を供給できるかによって決まります」と彼は言う。

電化に関する良いニュースは、請負業者に多くの機会を提供することです。 例えば、電化の方向に進んでいる寒冷地の州や都市では、特に最初のステップとして、ハイブリッドシステムの普及が確実に進む可能性があるとランド氏は述べた。

同氏は、「ハイブリッドシステムの設置は請負業者が行わなければならない作業であるため、全体として電化により請負業者の仕事が増える可能性が高い」と述べた。

請負業者は、電化に関連する事前の改造コスト（電気パネルのアップグレード、温水熱交換器の交換、新しいヒートポンプ装置のコストなど）を顧客に知らせることで、この移行に備えることができるとデイル氏は述べた。

同氏は、「これらの請負業者は、顧客に対するコストの多くを相殺できる可能性がある電化に対する効率の向上と（連邦政府と地方自治体の両方の）インセンティブを理解する必要がある」と述べた。 「同種のものを単に交換するだけではなく、より多くの作業が発生するでしょう。また、顧客と全体像を共有できる請負業者にとって、電化によりさらに多くの作業が発生する可能性があります。」

レッサンズ氏によると、多くの顧客は暖房の電化に熱心であり、特に自社の事業を脱炭素化するという約束をしている場合はそうである。 多くの場合、現場での燃料燃焼を削減することがその戦略の中核となります。

「実際、ジョンソンコントロールズの最新のエネルギー効率指標調査でインタビューを受けた施設管理者の 35% が、今後 12 か月以内にヒートポンプ技術を導入する予定であると回答しました。これは、過去 12 か月以内にすでに導入したと回答した人に比べて 7% 増加しています」 、" 彼は言った。

結論としては、電化と脱炭素化は請負業者にとって顧客に対する価値提案を高める機会となる、とレッサンズ氏は述べた。 この機会に備えるために、請負業者が地域の政策や脱炭素化目標を理解し、顧客が現場での燃料使用に細心の注意を払うようにすることが重要であると同氏は述べた。 さらに、建物のタイプに応じた実際のヒートポンプの用途と、それがもたらす長期的なメリットを分かりやすく説明できる必要があります。

「ヒートポンプ技術の革新は急速に進んでおり、ヒートポンプは暖房負荷の増大する割合に対処できるようになりました」とレッサンス氏は述べています。 「スマートなゼロカーボン電力システムとビルから送電網までのインフラストラクチャの構築を続ける中で、すべてのビルの完全電化が理にかなう未来を思い描くことができます。」

そしてそれは HVAC 請負業者にとって大きなチャンスです。

ジョアンナ・ターピンは上級編集者です。 彼女への連絡先は、248-786-1707 または [email protected] です。 Joanna は 1991 年から BNP Media に入社し、最初は同社の技術書籍部門を率いていました。 彼女はワシントン大学で英語の学士号を取得し、イースタンミシガン大学で技術コミュニケーションの修士号を取得しました。