JP2004170310A - エネルギー管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】ビルディングなどで電力やガスのエネルギーの使用状態を個別的、総合的に監視および判断して省エネルギー化および運転コストの軽減を実現する。
【解決手段】負荷に供給する電気、ガス、油、水等のエネルギー媒体の使用量を計測する複数の計測手段６、７、８、９を設け、計測手段６、７、８、９により計測した計測データが過去の使用量実績値にもとづいて予め設定された省エネルギー目標値を超過したとき、ユーザ側エネルギーコントローラ１に、負荷に対するエネルギー媒体の供給遮断や調整、または警報の出力を行わせる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気、ガス、油、水などのエネルギー媒体の省エネルギー化を促進するためのエネルギー管理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の省エネルギーを目的としたエネルギー使用量の計測は、ほとんどが電力に関わるものであり、具体的には電力消費量や最大需要電力（デマンド値）等を計測するのみで、電力、ガス、水道などの使用量を一つの装置で省エネルギーを目的として計測することはできない。
【０００３】
また、エネルギー使用量（消費量）の計測をし、その計測値の記録をとっている場合でも、過去の計測値との比較はできないシステムがほとんどのために、せっかくのデータは省エネルギー対策に有効に活用されていない。
【０００４】
【特許文献】
特開２０００−１９３６９５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のエネルギー使用量の計測システムは前記のように電気やガスを中心としたエネルギー使用量の単体計測がほとんどであり、しかも金額表示がないためにエネルギー管理者への省エネ啓発につながっていないのが実情である。国策である省エネルギー活動推進にあたっては、エネルギー管理者ばかりでなく、エネルギーの恩恵を受ける者の全員参加が求められるが、誰もが理解しやすい省エネルギーを考慮した管理システムが未だ提案されていない。
【０００６】
特にエネルギー使用量の大きいビルディングや工場などでは、電力などユーティリティ関係の管理者を置いているが、特にエネルギー使用の変動が大きい時間帯のエネルギー使用状況をリアルタイムで把握することは、エネルギー使用現場と管理部所とが組織的に分かれているなどの理由やコスト管理の面からも、省エネルギーの活動推進が一般的に困難である。現在のところ、省エネルギーの目的に適したエネルギー使用状態の測定システムは提案されていない。エネルギー使用のピーク値を総合的にコントロールする装置も同様に提案されていない。
【０００７】
本発明は、前記のような従来の問題点に着目してなされたものであり、ビルディング、ホテル、工場などで電力やガスなどのエネルギーの使用状態を個別的、総合的に監視および判断することで、省エネルギー化および運転コストの軽減を実現することができるエネルギー管理システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的達成のために、請求項１の発明にかかるエネルギーシステムは、負荷に供給する電気、ガス、油、水等のエネルギー媒体の使用量を計測する複数の計測手段と、該計測手段により計測した計測データが過去の使用量実績値にもとづいて予め設定された省エネルギー目標値を超過したとき、前記負荷に対するエネルギー媒体の供給遮断や調整、または警報の出力を行うユーザ側エネルギーコントローラと、炭酸ガス排出量の予測と実績記録・管理を行うモニタリングセンタとを備えたことを特徴とする。これにより、ユーザ側設備で経時的に変化するエネルギー使用量を一括管理しながら、該エネルギー使用量が設定された目標値を超えないように予め定めた負荷をコントロールすることができ、従ってエネルギー消費の総量や炭酸ガス排出量を適切に抑制することができる。
【０００９】
また、請求項２の発明にかかるエネルギー管理システムは、前記計測手段およびユーザ側エネルギーコントローラを備えたユーザ側設備から通信回線を通して計測データ受信するモニタリングセンタを設け、該モニタリングセンタは前記計測データにもとづきエネルギー媒体使用についての最も経済的な契約方式および省エネルギー運転方式を選択して、前記ユーザ側設備に対しエネルギー原単位または負荷特性データとともに送信することを特徴とする。これによって、ユーザ側設備の省エネルギー化と運転コスト軽減、さらに炭酸ガス排出量の削減を同時にかつ最適に実現することができる。
【００１０】
また、請求項３の発明にかかるエネルギー管理システムは、前記ユーザ側エネルギーコントローラが、前記計測データにもとづき前記エネルギー媒体の使用量に対する使用料金を演算し、この使用料金の目標値に対する増減値および過不足金額を求めて出力表示または印刷出力させることを特徴とする。これにより、ユーザは前記表示内容を参照しながら省エネルギー化に伴うユーザ設備の経済的運転操作を実施できる。
【００１１】
また、請求項４の発明にかかるエネルギー管理システムは、前記ユーザ側設備周辺に温湿度センサまたは炭酸ガス濃度センサを設け、これらの測定値が予め設定された目標値の上限または下限を超えたとき、前記ユーザ側エネルギーコントローラが前記負荷に対するエネルギー媒体の供給遮断や調整、または警報の出力を行うことを特徴とする。これにより、ユーザ側設備の運転環境を効率的にかつ省エネルギーで維持できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図について説明する。図１は本発明のエネルギー管理システムを示すブロック図である。このエネルギー管理システムはユーザ側設備ＡおよびモニタリングセンタＢからなる。ユーザ側設備ＡはＣＰＵ（中央演算処理装置）を中心として構成されたユーザ側演算処理装置としてのユーザ側エネルギーコントローラ１と、このユーザ側エネルギーコントローラ１のもとで各設備機械を自動的に制御する熱源系制御部２、空調系制御部３、照明系制御部４および給排水系制御部５を備えている。前記ユーザ側エネルギーコントローラ１はユーザ側設備Ａのエネルギー使用量を演算し、このエネルギー使用量が予め設定された目標値を超えたか否かを判定するように機能する。
【００１３】
また、前記ユーザ側エネルギーコントローラ１には、前記各制御系を含む設備機械の電力、ガス、水道、オイル等の各使用量を計測する計測手段である電力メータ６、ガスメータ７、水道メータ８およびオイルメータ９が接続されている。さらに、前記ユーザ側エネルギーコントローラ１には、ＣＰＵによる演算結果などの諸情報をテキストや画像で出力するＣＲＴディスプレイなどの表示器１０および印刷用のプリンタ１１が接続されている。なお、１２はユーザ側エネルギーコントローラ１に設けられて各種データを記憶するメモリ、１３はユーザ側エネルギーコントローラ１に入出力される各種データを変復調するモデムである。
【００１４】
一方、前記モニタリングセンタＢは、前記ユーザ側設備Ａの各メータ６〜９により計測された計測データまたは前記ユーザ側エネルギーコントローラ１の出力データにもとづいて、エネルギー媒体の使用についての最も経済的な契約方式および省エネルギー運転方式を選択し、前記ユーザ側設備に対しエネルギー原単位や炭酸ガス排出量または負荷特性データとともに送信するように機能する。また炭酸ガス排出量の予測と実績記録・管理を行うように機能する。
【００１５】
また、このモニタリングセンタＢのセンタ側エネルギーコントローラ１４は前記エネルギー原単位や負荷特性データなどの諸データを記憶するメモリ１５と、ユーザ側設備Ａに入出力される各種情報を変復調するモデム１６が設けられている。１７はセンタ側エネルギーコントローラ１４に入出力される各種情報を表示するＣＲＴディスプレイなどの表示器、１８は前記各種情報を印刷出力するプリンタである。なお、ユーザ側設備ＡおよびモニタリングセンタＢは電話回線、衛星通信回路、インターネットなどの通信回線１９を介して接続されている。
【００１６】
かかる構成になるエネルギー管理システムにおいては、ビルディング等におけるユーザ側設備Ａが稼動状態にあるとき、電力メータ６、ガスメータ７、水道メータ８およびオイルメータ９の各計測データがユーザ側エネルギーコントローラ１に入力される。ユーザ側エネルギーコントローラ１は自身が有するデータロガーやパルス検出器でそれぞれ計測データのデジタル変換処理を行ったり、パルス検出および計数を行ったりして、ＣＰＵで処理可能な信号に処理した上で、その処理信号にもとづいて時々刻々変化するエネルギー使用量を演算し、その演算結果をメモリ１２に蓄積する。また、ユーザ側エネルギーコントローラ１は、モデム１２および通信回線１９を介してモニタリングセンタＢに蓄積データなどを定期的に転送する。
【００１７】
なお、前記電力等のエネルギー使用量の計測には、従来から使用されている各種の測定方法を適宜使用することができる。例えば、検出した電圧、電流をデジタル値に変換し、マイクロプロセッサによって一定時間幅ごとの平均値の電力量を求め、この電力量を積算して前記エネルギー使用量とすることもできる。
【００１８】
また、前記ユーザ側エネルギーコントローラ１では、前記計測データにもとづいて得たエネルギー使用量が、予め設定された目標値を超過した場合には、図示しない警報器で警報を発生させたり、前記各制御部２〜５のいずれかを動作させて負荷遮断や調整、例えば電力やガスの供給を遮断や調整をする。これにより、エネルギー使用量を目標値以下の所定値にコントロールすることができる。
【００１９】
一方、前記モニタリングセンタＢでは、前記ユーザ側設備Ａからのエネルギー使用量を含む各種の計測データを入力し、この計測データを日時、月、年のいずれかの時間単位ごとにパターン分析を行い、最もローコストで効率的な各設備の運転方法やエネルギー供給会社との契約種別の選択を行う。これにより、ユーザ側設備Ａにおける各設備機械の経済的運転制御を実施可能にする。
【００２０】
また、前記計測データのパターン分析の結果をモニタリングセンタＢからユーザ側設備にフィードバックすることで、ユーザ側設備Ａ側に施設管理者が不在である場合や、省エネルギー目標値を前記エネルギー使用量が超過した場合には、モニタリングセンタＢのセンタ側エネルギーコントローラ１４側から警報信号や遮断信号をユーザ側設備Ａのユーザ側エネルギーコントローラ１に送信することで、ユーザ側設備Ａ側の警報器で警報を発生させたり、各設備の電力やガス等の遮断や調整を行わせることができる。
【００２１】
図２はユーザ側エネルギーコントローラの他の実施の形態を示すブロック図である。同図において、ユーザ側エネルギーコントローラ２１は、コンピュータ２２とアンテナ２９を接続した無線受信回路２３とからなり、コンピュータ２２は中央演算処理装置２４、メモリ２５、表示器２６、スピーカ（またはブザー）２７およびこれらに電源電圧を供給する電源回路２８を備えている。３０はユーザ側エネルギーコントローラ２１に外部電源回路２８を接続するためのプラグである。このユーザ側エネルギーコントローラ２１は前記モニタリングセンタＢに設置して、前記同様の機能を持たせることもできる。
【００２２】
従って、ユーザ側設備Ａのユーザ側エネルギーコントローラ２１では、前記各メータ６〜９の全部またはいずれかから計測信号をＣＰＵ２４が受信すると、メモリ２５から取り出した、例えば使用量の料金換算テーブルを参照するなどして料金データを取り出し、これに必要な演算処理を行って、前記エネルギー使用量とともに料金を求めることができる。また、これらの各計測情報によりメモリ２５の内容を順次更新する。
【００２３】
図３は、前記コンピュータ２２のＣＰＵ２４で行った演算処理結果を表示器２６上にグラフ表示した、当日実績画面Ｃを示す。ここでは、温度と電力の３０分ごとの経時変化を示している。なお、ガスや水道等の各使用量も同様にして３０分毎の経時情報として表わすことができる。このような表示画面を監視することにより管理者であるオペレータは熱源系制御部２を制御して外気ダンパを絞ったり開放したり、空調系制御部３や給排水系制御部５を制御して冷媒ベーンの開度調整を行ったり冷却水温度を調整したりして、省エネルギー行動をとることができる。なお、この当日実績画面には、本日の年月日における現在のエネルギー使用量および使用料金とエネルギー使用量および使用料金の目標値が対比可能なように並列表示されている。
【００２４】
前記グラフによる表示方法には特に限定はないが、表示期間について、当日実績、前日実績、当月実績、年実績などの少なくとも一つの単位期間について表示させることができ、該単位期間が複数に亘るときは、それぞれ切り換えて表示することができる。
【００２５】
また、グラフの種類としては、折れ線グラフ、棒グラフなどがある。前記棒グラフを用いて実績エネルギー使用量の実績値と積算終了時のエネルギー使用量の目標値とを表示する場合は、目標棒グラフと表示時点での実績棒グラフとを同時に並列表示して、着色を施すことにより、例えば白抜きに対して塗りつぶしとするようにしたり、並べるかまたは重ね合わせるかして表示することで、グラフの読み取りを迅速化、容易化できる。
【００２６】
また、前記実績棒グラフは、目標エネルギー量に対する実績エネルギー量の比率を前記目標棒グラフの長さとの比率と一致する長さで表示するとができる。例えば、前日データと当日データを重ねて表示した場合、オーバーした部分が赤の棒グラフであれば視覚的に比較が容易で、速やかに省エネルギー対策をとることができる。
【００２７】
また、前記エネルギー使用量を折れ線グラフで表示する場合は、その折れ線グラフを、監視時間帯について、予め積算開始から積算終了までの目標積算量として表し、積算実績が得られる都度、前記目標折れ線グラフを実績折れ線グラフに書き変えるようにして表示することができる。これにより、実績が入力された段階で表示折れ線グラフが変更されるので、実績と目標との比較が容易になる。
【００２８】
なお、目標値と実績値との折れ線を色違いで表示したり、点線と実線など折れ線を使って相違が容易に分かるように表示してもよい。また、目標折れ線グラフと実績折れ線グラフとを並べて表示してもよい。さらに、前記比較結果を、色、音、文字、記号、マーク、表示の点滅などや、これらの組み合わせで表示してもよい。
【００２９】
前記監視時間帯はビル、工場などでエネルギー消費が活発になり、監視を必要とする時間帯のことであり、この時間帯は監視担当者を廃止するなどしてエネルギー使用と並行して監視業務を行えるようにする。監視時間帯の決定は、任意であり、エネルギー消費状況に合わせて適宜決定すればよい。通常、契約料金を決定するデマンド時間は電力が３０分、ガスは１時間が多いので、いずれもエネルギー供給会社の軽量時限に同期して測定、制御をかけるようにすればよい。
【００３０】
また、メータ６〜９ごとのエネルギー使用量を表示させる場合には、切換手段を設けて、各エネルギー使用量を一台の表示部１０上に切換表示させる。省エネ目標値は、例えばビルの契約電力の種別、ガスの契約種別に基づき決定し、測定部が複数のときは各測定部ごとに、監視時間帯、平日、休日の別などを考慮し、当面の目標値および上限値などを設定する。以後は、実績を勘案して変更する。また、料金表示する場合には、エネルギー供給会社との契約およびテナントとの契約などにより複雑となるが、基本的には任意で単価設定する。
【００３１】
前記無線通信手段を用いる場合は、通常電波を使用する。但し本発明はこれに限定されず、例えば遠赤外線や有線方式など、現場の状況から最も適切な送信手段を用いることができる。
【００３２】
また、前記ユーザ側設備Ａ周辺に温湿度センサや炭酸ガス濃度センサを設けて、これらの測定値が予め設定された目標値の上限または下限を超えたとき、前記ユーザ側エネルギーコントローラ１が前記負荷に対するエネルギー媒体の供給遮断や調整または警報の出力を行えるようにすることで、周辺環境の劣悪化を未然に回避できる。
【００３３】
図４は前記熱源、空調、照明、給排水の各制御中において、エネルギー使用量や使用料金が目標値に達しそうになったとき、表示器１０に警報表示される警報表示画面Ｄである。この警報表示画面Ｄには、省エネルギー対策マニュアル情報も合わせて表示されるため、オペレータは、例えば空調、照明、給排水をマニュアル操作によって最適値に設定することができる。
【００３４】
この図４では、エネルギーの種類ごとに画面を切り替えることにより、当日実績、当月実績、当年実績の累積エネルギー使用量を表示させることが可能でありこれらの各値が省エネルギー目標値を上廻った部分を棒グラフ上で例えば黒塗り部分Ｐとして示すことによって、オペレータに速やかな対策をとることを促すことができ、これによりオペレータの啓発に繋げることができる。なお、当日実績でも目標値を表示することで、毎日警報が出ないように気を配ることができ、省エネルギー対策と啓発の実績が積み重ねられていく。
【００３５】
図５は前記コンピュータ２２のＣＰＵ２４で行った演算処理結果を表示器２６上に表示した、当月実績画面Ｅを示す。ここではガスの１日単位ごとの変化を示している。ここで、曲線Ｑは前年の同月実積を示し、曲線Ｒは省エネルギー目標値を示している。そして、黒塗り部分Ｓのように各月の当月実績が目標値を上廻れば、前記のように警報を発したり、熱源系制御部２などを作動してガスの使用量を抑制するようにする。このように実績値と目標値とを重ねて表示することでこれらの相対関係が明瞭となり、オペレータのマニュアルによるガス使用量の最適制御を容易かつ正確に実現できる。
【００３６】
また、年実績も同様にして各年単位で画面表示できるが、この場合には、当月の１３ヶ月分を常時表示し、新たな月に入ると、最も古い月の測定値を消去し、当月と前年同月を含む過去１３ヶ月分を比較することができる。
【００３７】
このように、前記ユーザ側エネルギーコントローラ１はビルディング等で使用しているエネルギーすべてをオペレータ（管理者）が把握して、エネルギー使用量の原因究明と必要な対応措置を早急にとることが可能となり、これにより資源保護および設備の運転コストの低減に大きく貢献することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、エネルギー媒体の使用量を計測手段により計測した計測データが、過去の使用量実績値にもとづいて予め設定された省エネルギー目標値を超過したとき、ユーザ側エネルギーコントローラに前記負荷に対するエネルギー媒体の供給遮断や調整、または警報の出力を行わせ、モニタリングセンタに炭酸ガス排出量の予測と実績記録・管理を行わせるようにしたので、ユーザ側設備で経時的に変化するエネルギー使用量を一括管理しながら、該エネルギー使用量が設定された目標値を超えないようにユーザ測定設備の動作をコントロールすることができ、従ってエネルギーの消費の総量を適切に抑制できる。
【００３９】
また、モニタリングセンタを設けて、これに計測データにもとづいてエネルギー媒体使用についての最も経済的な契約方式および省エネルギー運転方式を選択させ、前記ユーザ側設備に対しエネルギー原単位または負荷特性データとともに送信させることで、ユーザ側設備の省エネルギー化と運転コスト軽減化を同時にかつ最適に実現することができる。さらに、前記ユーザ側エネルギーコントローラが、前記計測データにもとづき前記エネルギー媒体の使用量に対する使用料金を演算させ、この使用料金の目標値に対する増減値および過不足金額を求めて出力表示または印刷出力させることで、ユーザは前記表示内容を参照しながら省エネルギー化に伴うユーザ設備の経済的運転操作を実現できる。
【００４０】
また、前記ユーザ側設備周辺に温湿度センサまたは炭酸ガス濃度センサを設け、これらの測定値が予め設定された目標値の上限または下限を超えたとき、前記ユーザ側エネルギーコントローラが前記負荷に対するエネルギー媒体の供給遮断や調整、または警報の出力を行わせることで、ユーザ側設備の運転環境を最適に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態によるエネルギー管理システムを概念的に示すブロック図である。
【図２】図１におけるユーザ側エネルギーコントローラの他の形態を示すブロック図である。
【図３】本発明による電力使用量の当日実績画面を示す説明図である。
【図４】本発明による電力使用量の警報と対策マニュアル画面を示す説明図である。
【図５】本発明によるガス使用量の当月実績画面を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ ユーザ側設備
Ｂ モニタリングセンタ
１ ユーザ側エネルギーコントローラ
６ 電力メータ（計測手段）
７ ガスメータ（計測手段）
８ 水道メータ（計測手段）
９ オイルメータ（計測手段）
１０ 表示器
１１ プリンタ
１９ 通信回線

Claims (4)

1. 負荷に供給する電気、ガス、油、水等のエネルギー媒体の使用量を計測する複数の計測手段と、
   該計測手段により計測した計測データが過去の使用量実績値にもとづいて予め設定された省エネルギー目標値を超過したとき、前記負荷に対するエネルギー媒体の供給遮断や調整、または警報の出力を行うユーザ側エネルギーコントローラと、
   炭酸ガス排出量の予測と実績記録・管理を行うモニタリングセンタと、
   を備えたことを特徴とするエネルギー管理システム。
2. 前記計測手段およびユーザ側エネルギーコントローラを備えたユーザ側設備から通信回線を通して計測データを受信するモニタリングセンタを設け、該モニタリングセンタは前記計測データにもとづきエネルギー媒体使用についての最も経済的な契約方式および省エネルギー運転方式を選択して、前記ユーザ側設備に対しエネルギー原単位または負荷特性データとともに送信することを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
3. 前記ユーザ側エネルギーコントローラが、前記計測データにもとづき前記エネルギー媒体の使用量に対する使用料金を演算し、この使用料金の目標値に対する増減値および過不足金額を求めて出力表示または印刷出力させることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
4. 前記ユーザ側設備周辺に温湿度センサまたは炭酸ガス濃度センサを設け、これらの温湿度センサまたは炭酸ガス濃度センサによる測定値が予め設定された目標値の上限または下限を超えたとき、前記ユーザ側エネルギーコントローラが前記負荷に対するエネルギー媒体の供給遮断や調整、または警報の出力を行うことを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。

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