ミネソタ科学博物館、熱回収ソリューションで暖房費約75%年間約30万ドル削減

ミネソタ科学博物館がトレインの熱回収ソリューションを活用して、建物の快適性を包括的に向上させた方法についてご紹介します。この博物館は、廃熱を捕捉するための改修を行い、その結果、暖房費を75%削減し、年間約30万ドルを節約することができました。

課題

ミネソタ科学博物館は、科学、工学、技術を一般の人々に教育し、科学を誰にでもアクセス可能で実用的なものにすることを使命としています。
この目的のために、エネルギーコストと炭素排出量を削減し、ネットゼロを目指しています。
ネットゼロとは、建物で使用されるエネルギーの総量が現地で生成される再生可能エネルギーの量と等しくなることです。

「私たちには、オムニシアター、ギフトショップ、展示ホール、レストラン、ケータリング施設、展示制作ショップ、会議室、教室、駐車場など、さまざまなエネルギー需要を持つスペースがあります」と、施設副監督のトッド・グレイ氏は述べています。
「建物を運営する際には、財政が常に大きな問題であり、予算が余ることはありません。エネルギー効率を高めることが重要です。」

解決策

地元のユーティリティ会社Xcel Energy®は、エネルギー効率で顕著な成果を上げている地元の機械コンサルタントを科学博物館のチームに紹介しました。
博物館はコンサルタントを雇い、施設全体の分析を行いました。
分析の結果、科学博物館の年間電力消費量は630万kWhで、これは800世帯の年間電力使用量に相当することが分かりました。
また、この電力が20億BTUの熱エネルギーに変換され、施設が年間15億BTUの熱エネルギーを購入していることも指摘されました。

「彼は、なぜ大量の熱を捨てて、また大量の熱を購入しているのかと尋ねました」と、ミネソタ科学博物館のグローバルチェンジイニシアティブディレクターであるパトリック・ハミルトン氏は述べています。「私たちはその発見に興味を持ち、科学博物館がより効率的に運営する新しい方法を示す機会があるかもしれないと感じました。私たちの使命に沿って、エネルギーを節約し、自分たちの建物を展示として活用できるように、熱回収改修に着手しました。」

建物の快適性を包括的に考える

一年中同時に暖房と冷房が必要な多くの商業ビルでは、冷却システムと暖房システムを同時に使用しています。
冷却システムは、照明からコンピュータサーバーまで、建物内のすべての電力を供給するために使用される大量の電力から生成される熱を排出するために使用されます。
この電力は熱に変換され、通常は廃棄物として扱われ、ファンシステムを通じて排出されます。

熱回収は、建物のHVACを一つのシステムとして捉え、化石燃料を燃焼させたりボイラーを運転して新しい熱を生成するのではなく、建物が生成する熱を利用することを可能にします。
このプロセスでは、必要のない場所から熱を抽出し、外気に最も近い外壁に輸出します。また、熱交換器を使用して、建物に取り込まれる新鮮な冷たい空気を温め、換気システムを通じて建物を暖める前に調整します。

高効率ソリューションで要件を満たす

機械コンサルタントは、熱回収ソリューションのためにトレインに連絡しました。トレインはコンサルタントおよび科学博物館と協力して、さまざまなオプションの全負荷および部分負荷効率データを評価し、重要な温度および湿度制御要件を満たし、効率を向上させるソリューションを開発しました。
トレインの熱回収チラーは、その卓越した信頼性と高リフトでの性能、および会社が提供するサポートシステムに基づいて、科学博物館の改修プロジェクトに最も適した機器と判断されました。

熱回収に最適化されたソリューション科学博物館のニーズに対応するために、高効率のトレイン160トンSeries R®（モデルRTWD）ヘリカルロータリーチラー2台が設置されました。
小型のRTWDチラーは施設を冷却するだけでなく、建物内に既に存在する熱を取り込み、最大140度の温水に変換し、科学博物館の暖房に使用します。
2つのシステムを運転する代わりに、熱回収チラーは必要な場所に熱を供給し、ピーク時のエネルギー使用量を抑えるのに役立ちます。

結果

ミネソタ科学博物館での熱回収改修により、既存の熱を利用して暖房負荷を削減できました。このプロジェクトにより、温水暖房費が75％削減され、年間約30万ドルの節約が実現し、投資回収期間はわずか3年強となりました。また、新しい熱エネルギーの生成による排出物や汚染を削減し、環境にも貢献しています。

「トレインとの経験は非常に良好で、機器の選定から設置、サポートに至るまで満足しています」とグレイ氏は述べています。
「廃熱を建物の外部を暖めるために利用することで、カーボンニュートラルに向けて前進しています。このプロジェクトは非常に成功しています。」

このプロジェクトは、科学博物館の使命である教育と生活改善の支援とも一致しており、施設を生きた実験室として使用し、実世界の応用に教えを広げています。

「大規模な建物は大量のエネルギーを使用し、経済的、雇用、環境の利益を伴ってそのエネルギー消費を劇的に削減する可能性があります」とハミルトン氏は述べています。
「これは非常に強力なストーリーであり、熱回収が理論的に可能であるだけでなく、実際に実現可能であることを専門家や一般の聴衆に伝える大きな機会です。」