JP2009115392A - 省エネルギー制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】新築建物等は勿論のこと、特に、旧来設備が残存する建物を保有する事業者、需要家等が導入しやすく、使い勝手を向上させると共に、システム構築の作業性を高めて、デマンドが契約電力を超えないようにして契約種別を維持するとともに、消費電力の大小に応じた省エネルギー運用を効率的かつ低コストにて実現可能とした省エネルギー制御システムを提供する。
【解決手段】集中管理装置１１は、全体デマンド監視部１３でのデマンドの監視結果により全体のデマンドが目標レベルを超えると判断される場合に、各区画の区画別デマンド監視部１６，２３からの各区画のデマンドに基づいてデマンドが大きい区画の空調設備１７，２４にはより低い目標レベルを設定し、各区画の区画別デマンド監視部１６，２３は、送信された目標レベルを超過しないようにデマンドを監視して区画別の空調設備１７，２４を制御するような省エネルギー制御システム１とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、分散した部屋、廊下などの複数区画に設置されている空調設備に対し、計測、監視、制御を効率的に行って、デマンドが契約電力を上回らないように監視する省エネルギー制御システムに関する。

電気料金は各地の電力会社の電気供給約款に基づき決定されるものである。例えば、大学など広大な敷地に多数のビルや実験棟が存在するような施設では、契約種別が業務用電力となる高圧契約等での電気料金となり、この電気料金は、基本料金＋消費電力量料金であることが一般的である。この基本料金では、夏場のピーク時の３０分間の平均最大電力（最大需要電力＝デマンド）によりその一年間の基本料金が決定される。さらに、電気供給約款では契約電力よりもデマンドが上回らないようにする旨の規定が盛り込まれることが通常である。

仮に、デマンドが契約電力の所定割合（例えば１０４％）を超過したときには、その月から直ちに基本料金が以降１２ヶ月間にわたって変更されて、基本料金が高くなる。加えて、契約電力を超過したため、その超過分について割増料金を徴収される。また繰り返し超過すると契約種別の変更を要求されることもある。
このような観点から、デマンドを低く抑える、少なくともデマンドが契約電力よりも上回らないことが必用である。

そこで、電力を抑えるような管理が一般的に行われている。例えば、建物管理システムの中にＢＥＭＳ（Building and Energy Management System）や、ＨＥＭＳ（Home Energy Management system）等のエネルギー管理システムを導入する事業者、需要家が増えつつあり、これらが定着化し始めている。

このような省エネルギー対策を講じるシステムの従来技術として、例えば、特許文献１（特許第３１１８３７６号公報，「空気調和機」）、特許文献２（特開２００３−２７９１１２号公報，「空気調和システム及び集中コントローラ」）、特許文献３（特開２００６−０３８３３４号公報，「マルチエアコンの省エネ制御システム」）などが知られている。

特許文献１では、温度設定にゆらぎを用いて空調負荷を低減化する空気調和機が開示されている。特許文献２では、集中コントローラから運転諾否を手元リモコンに送信し、きめ細かい制御をする空気調和システムが開示されている。特許文献３では、マルチエアコンをグループ分けし、系統別に運転制御することで効率化、等省エネルギー対策を施すマルチエアコンの省エネ制御システムが開示されている。

特許第３１１８３７６号公報 特開２００３−２７９１１２号公報 特開２００６−０３８３３４号公報

上記の特許文献１，２，３における省エネルギー対策を講じるシステムは、熱源設備、配管、各種センサや制御機器の配設をはじめ、空調設備全体にかかわり、概して大掛かりなシステム構築とならざるを得なかった。
このような事情により、需要家側においても、特に、省エネルギー対策の観点から、容易に敷設可能で効率的なシステムの実現が望まれている。

そこで、本発明の目的は、新築建物等は勿論のこと、特に、旧来設備が残存する建物を保有する事業者、需要家等が導入しやすく、使い勝手を向上させると共に、システム構築の作業性を高めて、デマンドが契約電力を超えないようにして契約種別を維持するとともに、消費電力の大小に応じた省エネルギー運用を効率的かつ低コストにて実現可能とした省エネルギー制御システムを提供することにある。

本発明の請求項１に係る省エネルギー制御システムは、
一棟の親局ビルと複数棟の子局ビルとを含む敷地内で、一棟の親局ビル内および複数棟の子局ビルの各区画にそれぞれ設置される複数の空調設備を一括して集中管理する省エネルギー制御システムであって、
敷地内への配電線に接続される受電設備の前段に設置され、敷地内に供給される電力について一括計測する電力需給用計器用変成器と、
電力需給用計器用変成器からの計測データに基づいて敷地内全体についての電力量データを出力する電気計器と、
親局ビルに設置され、電気計器からの電力量データに基づいて敷地内全体のデマンドを監視する全体デマンド監視部と、
各区画の空調設備に供給される電流について計測する変流器と、
変流器からの電流データに基づいて電力量データを出力するＷＨＭと、
ＷＨＭからの電力量データに基づいてデマンドを監視して区画別の空調設備を制御する区画別デマンド監視部と、
全体デマンド監視部、各区画の区画別デマンド監視部、および、各区画の空調設備と通信するように接続される集中管理装置と、
を備え、
この集中管理装置は、
全体デマンド監視部から読み出したデマンドの監視結果、および、各区画の区画別デマンド監視部から読み出した各区画のデマンドを入力する入力手段と、
全体デマンド監視部でのデマンドの監視結果により目標レベルを超えると判断される場合に、各区画の区画別デマンド監視部からの各区画のデマンドに基づいてデマンドが大きい区画の空調設備にはより低い目標レベルを設定し、また、デマンドが大きい区画の空調設備にはより低い目標レベルを設定する設定手段と、
変更された目標レベルを各区画の区画別デマンド監視部へ送信する送信手段と、
を備えるものであり、また、
各区画の区画別デマンド監視部は、
送信された目標レベルを超過しないようにデマンドを監視して区画別の空調設備を制御する手段と、
を備えるものであることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る省エネルギー制御システムは、
請求項１に記載の省エネルギー制御システムにおいて、
前記空調設備は、室外機に強制散水する補助冷却装置を備え、
前記区画別デマンド監視部は、電力量データから演算するデマンドが設定された第１のデマンド警報レベルを超えた場合に、補助冷却装置との連動運転に切り換えるように空調設備の動作制御を行う手段として機能することを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る省エネルギー制御システムは、
請求項１または請求項２に記載の省エネルギー制御システムにおいて、
前記空調設備は、室外機に強制散水する補助冷却装置を備え、
前記区画別デマンド監視部は、電力量データから演算するデマンドが設定された第１のデマンド警報レベルを超えた場合に、補助冷却装置との連動運転に切り換えるように空調設備の動作制御を行い、
更に、第２のデマンド警報レベルを超えた場合、補助冷却装置を運転停止すると共に、送風モード運転を行う強制スケジュール運転に切り換えるように空調設備の状態監視と動作制御とを行うことにより、空調設備の電力量の使用を抑制することを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る省エネルギー制御システムは、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の省エネルギー制御システムにおいて、
前記区画別デマンド監視部に接続され、区画内の空調対象の環境について計測する内部環境センサと、
を備え、
前記区画別デマンド監視部は、標準設定温度データを登録する手段と、標準設定温度データからゆらぎ用設定温度データおよびゆらぎ用上限温度データを算出する手段と、室内の温度計測データから室内温度がゆらぎ用上限温度を超えないようにしつつ標準設定温度とゆらぎ用設定温度との間で一定時間毎に微小温度変化するように空調設備の状態監視と動作制御とを行う手段と、または／および標準設定温度と異なる設定温度を設定時間経過後に標準設定温度に復帰するように空調設備の状態監視と動作制御を行う手段と、を備え、空調設備の電力量の使用を抑制することを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る省エネルギー制御システムは、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の省エネルギー制御システムにおいて、
前記区画別デマンド監視部に接続され、区画内に空調対象の環境について計測する内部環境センサと、
前記区画別デマンド監視部に接続され、外部環境について計測する外部環境センサと、
を備え、
前記集中管理装置は、外気の温度計測データおよび湿度計測データから不快指数を演算する手段と、不快指数が設定範囲内の場合に外気を取り込む送風モード運転に切り換え、また、不快指数が設定範囲にない場合に空調設備を通常モード運転に切り換えるように空調設備の状態監視と動作制御を行う手段と、を備え、
空調設備の電力量の使用を抑制することを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係る省エネルギー制御システムは、
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の省エネルギー制御システムにおいて、
前記集中管理装置は、複数の室外機と複数の室内機とを冷媒配管にて接続して形成される空調設備に対し、複数の空調設備をグループ別に強制スケジュール運転するようになされ、各グループの空調設備が設定時間間隔をもって順次強制スケジュール運転に切り換えるように空調設備の状態監視と動作制御とを行うことにより、空調設備の電力量の使用を抑制することを特徴とする。

また、本発明の請求項７に係る省エネルギー制御システムは、
請求項６に記載の省エネルギー制御システムにおいて、
利用者により空調設備のオン／オフ指令を行うリモコンと、を備え、
強制スケジュール運転される空調設備が、オフ時間中にリモコンからオン指令された場合、設定時間経過後に運転を停止することにより、空調設備の電力量の使用を抑制することを特徴とする。

また、本発明の請求項８に係る省エネルギー制御システムは、
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の省エネルギー制御システムにおいて、
前記集中管理装置は、Ｗｅｂサーバ機能とデータベースを有するコンピュータであり、
コンピュータのＷｅｂブラウザ上から、設定スケジュールに従って各空調設備の室内機又は室外機ごとに状態監視および動作制御を行うことにより、空調設備の電力量の使用を抑制することを特徴とする。

このような本発明によれば、新築建物等は勿論のこと、特に、旧来設備が残存する建物を保有する事業者、需要家等が導入しやすく、使い勝手を向上させると共に、システム構築の作業性を高めて、デマンドが契約電力を超えないようにして契約種別を維持するとともに、消費電力の大小に応じた省エネルギー運用を効率的かつ低コストにて実現可能とした省エネルギー制御システムを提供することができる。

本発明の省エネルギー制御システム１は、一棟の親局ビル１０と敷地内で分散した複数棟の子局ビル２０とを含む敷地内で、一棟の親局ビル内および複数棟の子局ビル内の各区画にそれぞれ設置される複数の空調設備を一括して集中管理する省エネルギー制御システム１である。運用の前提として、広大な敷地をもつ施設で使用する電力を電力会社から一括的に購入し、一棟の親局ビル内および複数棟の子局ビル内の各区画の空調設備に電力を供給する形態としている。

このような省エネルギー制御システム１は、一棟の親局ビル１０の各区画に設置されている複数の空調設備１７と、分散した複数棟の子局ビル２０の各区画に設置されている複数の空調設備２４と、に対し、計測、監視、制御を行うシステムである。以下、本発明の省エネルギー制御システム１を実施するための最良の形態について図に基づき説明する。図１は本形態の省エネルギー制御システムの概略図、図２は各区画における空調設備の設置例を示す図である。

省エネルギー制御システム１は、図１で示すように、親局ビル１０では集中管理装置１１、電気計器１２、全体デマンド監視部１３、ＣＴ１４、ＷＨＭ１５、区画別デマンド監視部１６、空調設備１７を備え、子局ビル２０ではＣＴ２１、ＷＨＭ２２、区画別デマンド監視部２３、空調設備２４を備え、さらに敷地内ネットワーク３０、監視用コンピュータ４１を備える。
このような省エネルギー制御システム１は、配電線５０、ＶＣＴ５１、受電設備５２、敷地内電力線５３、母線５４、引込線５５、区画内引込線５６（図２参照）を有する敷地内配電系統に設置される。

親局ビル１０や複数の子局ビル２０では、図２に示すように、さらに多数の区画に区分されており、各区画毎に空調設備等が設置されることとなる。
具体的には、親局ビル１０の区画１０１を例に挙げるとＣＴ１４１、ＷＨＭ１５１、区画別デマンド監視部１６１、空調設備１７１を備える。さらに空調設備１７１では区画別環境センサ１７１ａやＰＡＣ（Package Air Conditioner：パッケージエアコン）１７１ｂが設置される。そしてこのような親局ビル１０内に多数ある各区画では上記した区画１０１と同じ設備が設置されるものである。

また、子局ビル２０でも同様であり、子局ビル２０の区画２０１を例に挙げるとＣＴ２１１、ＷＨＭ２２１、区画別デマンド監視部２３１、空調設備２４１を備える。さらに空調設備２４１では区画別環境センサ２４１ａやＰＡＣ２４１ｂが設置される。そしてこのような子局ビル２０の各区画では上記した区画２０１と同様な設備が設置される。

次に省エネルギー制御システム１が設置される敷地内配電系統について図１を参照しつつ説明する。
受電設備５２は、配電線５０に接続されており、敷地内の親局ビル１０や複数の子局ビル２０に供給する全体の電力を受電する。受電電力は敷地内電力線５３を介して母線５４へ供給される。母線５４へは親局ビル１０や複数の子局ビル２０へ引き込まれる多数の引込線５５が接続されている。この引込線５５には、図２で示すように、さらなる区画内引込線５６が接続される。区画内引込線５６は、親局ビル１０や複数の子局ビル２０の各区画１０１，２０１へ分岐して引き込まれる。そして各区画にあるＰＡＣ１７１ｂ，２４１ｂと区画内引込線５６が接続されてこれらへ電力供給する。

ＶＣＴ（電力需給用計器用変成器）５１は、敷地内への配電線５０に接続される受電設備５１の前段に設置され、敷地内に供給される電力について一括計測する。
電気計器１２は、親局ビル１０に設置され、ＶＣＴ５１からの計測データに基づいて敷地内全体についての電力量データを出力する。電気計器１２は、例えば取引用電力量計（取引用ＷＨＭ）である。また、パルス発信器を介在させてパルスデータによる電力量データを出力する構成を採用しても良い。

全体デマンド監視部１３は、親局ビル１０に設置され、電気計器１２からの電力量データに基づいて敷地内全体のデマンドを監視する。デマンド監視は、電力量データに基づいて予測デマンドの算出を行い、算出した予測デマンドと予め設定し記憶された契約電力とを比較判定し、デマンド制御が必用か否かについて判断する。全体デマンド監視部１３は、集中管理装置１１へデマンド制御が必用か否かを表すデマンドの監視結果やデマンドを送信する。また、デマンドの監視結果としては集中管理装置１１へデマンド制御開始コマンドを指令するようにしても良い。本形態ではデマンドの監視結果がデマンド制御開始コマンドであるとして説明する。集中管理装置１１の具体的な動作については後述する。

続いて一棟の親局ビル１０の各区画１０１や複数棟の子局ビル２０の各区画２０１に設置される構成について説明する。ここに、各区画１０１や区画２０１においては共通する構成を設置するものであり、図２においては区画１０１（２０１）と一括標記して説明している。

ＣＴ（変流器）１４１（２１１）は、区画内引込線５６に接続されて各区画の空調設備１７１（２４１）に供給される電流について計測し、電流データを出力する。
ＷＨＭ（電力量計）１５１（２２１）は、ＣＴ（変流器）１４１（２１１）からの電流データに基づいて電力量データを出力する。ＷＨＭ１５１（２２１）は、通信機能付であり、その計量値を記憶するとともに、自動的に、または、親局ビル１０の集中管理装置１１からの指令コマンドに応じて検針情報（電力量データ）を区画別デマンド監視部１６１（２３１）へ送信するようになされている。なお、将来、計量法改正あるいは特例措置が講じられる等の場合、ＷＨＭ１５１（２２１）は、パルス発振器付とし、その計量値に応じたパルスが出力され、パルスを積算して検針値として記憶するとともに、自動的に、または、親局ビル１０の集中管理装置１１からの指令コマンドに応じて検針情報（電力量データ）を送信し、直接電気料換算するようにしても良い。

区画別デマンド監視部１６１（２３１）は、ＷＨＭ１５１（２２１）からの電力量データに基づいて区画別のデマンドを監視する。デマンド監視は、電力量データに基づいて予測デマンドの算出を行い、算出した予測デマンドと予め設定し記憶された設定電力とを比較判定し、デマンド制御が必用か否かについて判断する。必要時には空調設備１７１（２４１）へデマンド制御開始コマンドを指令する。

空調設備１７１（２４１）は、区画別に空調を行う設備である。例えば、区画別環境センサ１７１ａ（２４１ａ）や、ＰＡＣ１７１ｂ（２４１ｂ）を備える。
区画別環境センサ１７１ａ（２４１ａ）は、区画別デマンド監視部１６１（２３１）に接続され、区画内と外部の環境について計測するものであり、さらに内部環境センサと外部環境センサを備えている。

内部環境センサの一つとして内部温度センサが挙げられる。この内部温度センサは、配設された区画内の空間環境の温度を検出し、内部温度計測データを送信する。なお、複数個の内部温度センサが区画別デマンド監視部１６１（２３１）に接続されて内部温度を計測するようにしても良い。
また、内部環境センサの一つとして内部湿度センサが挙げられる。この内部湿度センサは、配設された区画内の空間環境の湿度を検出し、内部湿度計測データを送信する。なお、複数個の内部湿度センサが区画別デマンド監視部１６１（２３１）に接続されて内部湿度を計測するようにしても良い。

外部環境センサの一つとして外部温度センサが挙げられる。この外部温度センサは、外部環境の温度を検出し、外部温度計測データを送信する。なお、複数個の外部温度センサが区画別デマンド監視部１６１（２３１）に接続されて外部温度を計測するようにしても良い。
また、外部環境センサの一つとして外部湿度センサが挙げられる。外部湿度センサは、外部環境の湿度を検出し、外部湿度計測データを送信する。なお、複数個の外部湿度センサが区画別デマンド監視部１６１（２３１）に接続されて外部湿度を計測するようにしても良い。
なお、集中管理装置１１で外部温度計測データや外部湿度計測データを外部業者から取得して区画別デマンド監視部１６１（２３１）へ送信したり、または、集中管理装置１１に外部環境センサを接続して外部温度計測データや外部湿度計測データを取得して区画別デマンド監視部１６１（２３１）へ送信したりするようにして、外部環境センサを省略するような形態としても良い。

ＰＡＣ１７１ｂ（２４１ｂ）は、室内を空気調和（空調）するための調整空気を供給する空調設備で、空気の温湿度を調整する冷温水コイル（加熱・冷却）、加湿器と空気の清浄度を調整するエアフィルタ、及び調整空気を送風する送風機を一体のケーシングに収めた機器である。空気の温湿度を調整するために、熱源には冷凍設備（コンプレッサ）とＤＸコイル（直接膨張コイル）を内蔵している。なお、さらに室外機に強制散水する補助冷却装置を有するようにしてもよい（後述）。なお、上記した区画別環境センサ１７１ａ（２４１ａ）の内部環境センサは、このＰＡＣ１７１ｂ（２４１ｂ）に内蔵されるセンサとする。

そして、一棟のビルにおいては、例えば、ＬＯＮネットワーク（ＬＯＮはLocal Operating Networkの略称であり、米国Echelon社の登録商標である。）にこれら区画別デマンド監視部１６１（２３１）、空調設備１７１（２４１）のＰＡＣ１７１ｂ（２４１ｂ）が接続される。ここにＬＯＮネットワークとは、通信プロトコルがＬＯＮＴａｌｋ（米国Echelon社の登録商標である）方式の通信信号に変換して出力するゲートウェイ（図示せず）から一線にバス接続されて各区画の区画別デマンド監視部１６１（２３１）、空調設備１７１（２４１）のＰＡＣ１７１ｂ（２４１ｂ）に接続される。このＬＯＮネットワーク構成では、一本の線に多数の機器をバス接続できるため、配線が容易になるという利点があり、特に一棟のビルの各区画に接続する場合では利便性が高い。なお、上述の通信方式は、一例であり、特にＬＯＮ方式に限定されるものではない。

これら装置を集中管理する集中管理装置１１は、親局ビル１０の管理室等に設置されたメインコンピュータである。この集中管理装置１１は敷地内ネットワーク３０と、全体デマンド監視部１３と、親局ビル１０内の各区画１０１に設置された区画別デマンド監視部１６、空調設備１７に接続される。

図１の親局ビル内では、集中管理装置１１は、通常のイーサネット（登録商標）方式などのＬＡＮ回線を介してゲートウェイ（図示せず）と接続され、このゲートウェイがＬＯＮネットワークと接続され、ＬＯＮネットワークに親局ビル１０内の各区画１０１に設置された区画別デマンド監視部１６、空調設備１７が接続される。
また、図１の親局ビル内では、集中管理装置１１は、通常のイーサネット（登録商標）方式などのＬＡＮ回線を介して全体デマンド監視部１３と接続される。なお、電気計器１２や全体デマンド監視部１３を別箇所において上記のように敷地内ネットワーク３０を介在させて接続するようにしても良い。

図１の子局ビル内では、集中管理装置１１は、敷地内ネットワーク３０に接続される。この敷地内ネットワーク３０は、例えば、光ケーブルによる基幹通信回線である。この場合、集中管理装置１１は、通常のイーサネット（登録商標）方式などのＬＡＮ回線を介してメディアコンバータとして機能するルータ（図示せず）と接続され、敷地内ネットワーク３０と接続され、子局ビル２０側のメディアコンバータおよびゲートウェイとして機能するルータ（図示せず）と接続され、このルータがＬＯＮネットワークと接続され、ＬＯＮネットワークに子局ビル２０内の各区画２０１に設置された区画別デマンド監視部２３、空調設備２４が接続される。

なお、敷地内ネットワーク３０は、通信方式として長距離通信が可能な方式であり、例えば、ＲＳ４８５方式を採用しても良い。

また、外部の監視用コンピュータ４１は敷地内ネットワーク３０に接続されて各種情報を得られるようにしている。この場合、外部の監視用コンピュータ４１が敷地外の別の箇所にある場合には、公衆回線を介して接続される。

このような本発明の省エネルギー制御システム１では、各区画別の空調設備についてのデマンド制御、敷地内全体の空調設備についてのデマンド制御および、情報系システムによる情報処理がそれぞれ行われる。
まず、各区画別の空調設備についてのデマンド制御について説明する。区画別デマンド監視部１６１（２３１）は、ＣＴ１４１（２１１）、ＷＨＭ１５１（２２１）を介して得た現在の瞬時電力に基づいて、現在までの瞬時電力を積算してなる現在デマンドとして計量している

この現在デマンドに基づき、過去のデータ増減結果から予測デマンドの算出を行う。具体的には、図３の予測デマンド算出説明図で示すように、３０分間における積算電力が計測される。デマンド自体は需要家が消費している瞬時電力の３０分間の平均値であるが、予測時には積算電力で予測する。この場合、予測デマンドＰＦ、現在デマンドＰ、所定期間（３０分）Ｔ、現在時間ｔ、傾きΔｐ／Δｔとすると予測デマンドＰＦは次式により表される。

（数１）
ＰＦ＝Ｐ＋（Ｔ−ｔ）・Δｐ／Δｔ

そして図３で示すグラフからも明らかなように、この算出した予測デマンドＰＦと、予め設定し記憶された契約レベルとを比較判定し、予測デマンドＰＦが契約レベルを超える場合には、契約レベルを超えないようにデマンド制御を行う。なお、契約レベルよりもさらに低い目標レベルを設定して、予測デマンドＰＦが目標レベルを超える場合には目標レベルを超えないようなデマンド制御を行うようにして、確実に契約レベルを超えないようにしても良い。本形態では目標レベルを設定するものとして以下説明する。

続いてデマンド制御の具体例について説明する。
例えば、区画別デマンド監視部１６１（２３１）は、図４で示すように、ある時点において予測デマンドの算出を行い、予め設定し記憶した時間別の目標レベルとこの予測デマンドとを比較判定し、予測デマンドが目標レベルを超えそうな場合には目標レベルを下げるというように変更し、この変更に基づいて決定されたデマンド制御指令コマンドを空調設備１７１（２４１）のＰＡＣ１７１ｂ（２４１ｂ）へ出力する。空調設備１７１（２４１）のＰＡＣ１７１ｂ（２４１ｂ）は、入力したデマンド制御指令コマンドに基づき目標電力を超えないように制御することとなる。なお、新しい目標レベルについてのデータやデマンドについては集中管理装置１１へ送信して最新の情報とする。制御の詳細については後述する。

また、図５で示すように、途中で複数回制御されて目標達成を図るような場合もある。例えば、制御１および制御２のデマンド制御がなされる。このようなデマンド制御の結果、図５で示すように現在デマンドの増加量が小さくなる。これにより、目標達成が見込まれるため、以下デマンドが予測通り推移するならばこれ以上のデマンド制御は行われなくなる。なお、この場合も新しい目標レベルやデマンドについては集中管理装置１１へ送信する。制御の詳細については後述する。

続いて、敷地内全体の空調設備についてのデマンド制御について説明する。これは換言すれば省エネルギー制御システム１全体によるデマンド制御である。全体デマンド監視部１３は、ＶＣＴ５１、電気計器１２を介して得た現在の瞬時電力に基づいて、現在までの瞬時電力を積算してなる現在デマンドとして計量している。この現在デマンドに基づき、先に図３を用いて説明したように、過去のデータ増減結果から予測デマンドの算出を行う。そして、この算出した予測デマンドＰＦと、予め設定し記憶された契約レベルとを比較判定し、予測デマンドＰＦが全体で設定された目標レベルを超える場合には、デマンド制御を行う。

例えば、図４で示すように、全体デマンド監視部１３は、ある時点において予測デマンドの算出を行い、予め設定し記憶した時間別の目標レベルとこの予測デマンドとを比較判定し、予測デマンドが目標レベルを超えそうな場合には、目標レベルを下げるというように変更し、この変更に基づいて決定された新しい目標レベルやデマンドとともに集中管理装置１１へ出力する。

集中管理装置１１は、入力した全体の目標レベルを登録するとともに、各区画別の目標レベルの変更を開始する。この変更の際には、目標レベルは各区画１０１（２０１）の区画別デマンド監視部１６１（２３１）からは最新の目標レベルが送信されているものとする。集中管理装置１１は、各区画の区画別デマンド監視部からの各区画のデマンドに基づいてデマンドが大きい区画の空調設備にはより低い目標レベルを設定し、また、デマンドが大きい区画の空調設備にはより低い目標レベルを設定する。そして集中管理装置１１は各区画の区画別デマンド監視部へ各区画別の目標レベルを送信する。これにより、各区画で目標電力を超えないように電力をデマンド制御することとなる。

また、図５で示すように、途中で複数回制御されて目標達成を図る場合、例えば、制御１および制御２のデマンド制御がなされる。このようなデマンド制御の結果、図５で示すように現在デマンドの増加量が小さくなる。これにより、目標達成が見込まれるため、これ以上のデマンド制御は行われなくなる。

このような本形態の省エネルギー制御システム１では目標レベルまで消費電力量を少なくするため、消費電力量を確実に下げることが可能となる。また、区画別のデマンド制御と敷地全体のデマンド制御を行っているため、デマンドが大きい区画では二重にデマンド制御がなされることとなって全体的に公平なデマンド制御となり、また、デマンドが契約電力を超えるという事態の発生を極力回避する。

続いて情報系システムによる情報処理について説明する。
集中管理装置１１は、Ｗｅｂサーバ機能とデータベースを有するコンピュータであり、コンピュータのＷｅｂブラウザを通じて設定スケジュールに従って各空調設備の室内機又は室外機ごとに状態監視および動作制御を行うことにより、空調設備の電力量の使用を抑制することが可能である。また、Ｗｅｂブラウザを通じてデマンド監視も可能としている。例えば、図６に示すようなデマンド監視画面からデマンド制御の様子を監視するようにしても良い。さらに、運転制御機能も含み、設備監視（各種設備の監視、温度・湿度等の状態監視、その表示等）、履歴管理（機器の発停時刻や警報発生、復旧時刻の記録、表示等）、トレンド表示（収集データの経時的なグラフ表示等）、日報・月報作成管理（収集データを日報・月報として作成、表示等）、デマンド監視制御（電力量データに基づく使用電力量のグラフ表示や電力需要の予測、契約電力を超えないような負荷制御等）、その他各種の設定機能を有しているが、その詳述は省く。

集中管理装置１１は、これらデータを収集・解析し、まとめてファイルデータとして保存する。
ファイルデータの例として、例えば、計測データを時系列的に並べたＣＳＶ形式によるファイルデータとし、このファイルデータをＦＴＰにより敷地内外にある監視局ビル４０の監視用コンピュータ４１へダウンロードにより送信しても良い。また、このファイルデータをＨＴＭＬデータやＸＭＬデータというＷｅｂデータとして、ＨＴＴＰにより監視用コンピュータ４１のＷｅｂブラウザを用いて閲覧により送信するようにしても良い。

また、ファイルデータの他の例として、エクセル（登録商標）などの帳票形式のファイルデータとしても良い。この場合、集中管理装置１１は計測データを帳票形式のファイルデータに変換する表計算ソフトウェアなどを備え、各種の計測データを一括して収集・解析・集計できるようになされ、収集した計測データを解析・集計し、帳票形式のファイルデータとして保存する。このソフトウェアは、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）プログラムとして動作するものである。このファイルデータをＦＴＰにより監視用コンピュータ４１へダウンロードにより送信しても良い。また、このファイルデータをＨＴＭＬデータやＸＭＬデータというＷｅｂデータとして、ＨＴＴＰにより監視用コンピュータ４１でのＷｅｂブラウザによる閲覧により送信するようにしても良い。

続いて、区画別のデマンド監視・デマンド制御の詳細についても説明する。空調設備の状態監視、動作制御に対し、不快感を低減しながら、省エネルギーをはかる個別の機能を付加している。このような機能について図を参照しつつ説明する。図７は、室外機用の補助冷却装置の説明図、図８は、補助冷却装置を用いるデマンド制御の説明図である。電力デマンドを指標とし、室外機に対して散水する補助冷却装置を用いて管理するというものである。室外機６１の補助冷却装置７０は散水装置を内蔵するというものであり、散水装置は、図７で示すように、室外機６１の熱交換器６２に水を散布するノズル７１と、このノズル７１を支持する取り付け枠７２を備えると共に、上記の取り付け枠７２を室外機６１に対し着脱固定可能としている。

その補助冷却装置７０はノズル７１への給水量を段階的に制御する制御部（図示せず）を有しており、区画別デマンド監視部１６１（２３１）からの制御コマンドにより給水量が制御されるとともにこの給水についての給水量データが取得されるように接続されている。区画別デマンド監視部１６１（２３１）は、区画内引込線５６を介して空調設備に供給される電力量をＣＴ１４１（２１１）、ＷＨＭ１５１（２２１）を通じて計測し、これら電力量計測データから区画毎のデマンド値を演算する。そして、複数棟の建屋毎のさらに区画別にデマンド制御を行う。

ある区画について図８で示すようなデマンド値が得られているものとすると、区画別デマンド監視部１６１（２３１）は、まず、設定された第１のデマンド警報レベルを超えた場合、ＰＡＣ１７１ｂ（２４１ｂ）の運転を補助冷却装置７０との連動運転に切り換えるというものであり、デマンド制御による集中管理に加えて補助冷却装置７０へ冷却開始の指令を出力して室外機の散水装置の制御部に対して強制散水指令を行うとともに、ＰＡＣ１７１ｂ（２４１ｂ）の状態監視と動作制御を行う手段として機能する。補助冷却装置７０の制御部は、指令に応じてノズル７１から間欠的に散水を行う。図８でも明らかなように散水時にはデマンドの増加傾向が抑えられ、デマンドが直ちに上限を超えるような事態は回避される。

また、区画別デマンド監視部１６１（２３１）は、デマンドが設定された第１の警報レベルを越え更に第２の警報レベルを超えた場合、補助冷却装置７０を運転停止すると共に、ＰＡＣ１７１ｂ（２４１ｂ）の室内機を送風モード運転に切替える強制スケジュール運転に切り換えるように空調設備の状態監視と動作制御を行う手段として機能する。図８でも明らかなように送風モード運転時にはデマンド値の増加傾向が抑えられ、デマンドが直ちに上限を超えるような事態は回避される。

なお、省エネルギー制御システム１では集中管理装置１１において複数の空調設備があらかじめグループ分けされてグループ別に強制スケジュール運転されるように区画別デマンド監視部１６１（２３１）に登録されているものとし、集中管理装置１１からのデマンド制御指令コマンドに応じて区画別デマンド監視部１６１（２３１）は各グループが設定時間間隔をもって順次強制スケジュール運転されるように空調設備の状態監視と動作制御を行うようにしても良い。例えば、本形態では一個のＰＡＣＰＡＣ１７１ｂ（２４１ｂ）をもって一グループにするとともに、図１のＡのＰＡＣ１、ＢのＰＡＣ２、ＣのＰＡＣ３が順次送風モードに切り換えられて、デマンドの増加率を抑えてデマンドが設定を超えないようにしている。これら制御を行うことで、デマンドが設定範囲内に収まるという効果を奏しうるものとなる。このような省エネルギー制御システム１としても良い。

続いて他の機能について図を参照しつつ説明する。図９は、ゆらぎ制御を併用して室内温度を指標とするＰＡＣの集中制御の説明図である。今まで説明した上記のような形態に加え、さらに以下の機能を持たせたものである。このゆらぎ制御では室内温度を計測し、設定温度を自動制御でこまめに最適設定変更し省エネを図る。パッケージエアコン運転時、計測温度が標準設定温度になった場合、冷房時においては、設定時間経過後、設定温度をゆらぎ用設定温度にあげる。ただし、ゆらぎ用上限温度を設け上限温度以上にならないようにする。計測温度がゆらぎ用設定温度になった後、復帰設定時間経過後に設定温度を標準温度に戻す。逆に、暖房運転時は、ゆらぎ用設定温度に下げる設定制御を行う。処理の概要はこのようなものである。

まず、区画別デマンド監視部１６１（２３１）は、標準設定温度データを登録する手段として機能する。図９では２４℃に設定される。
区画別デマンド監視部１６１（２３１）は、標準設定温度データからゆらぎ用設定温度データおよびゆらぎ用上限温度データを算出する手段として機能する。図９ではゆらぎ用設定温度は標準設定温度データから＋２℃の２６℃に、ゆらぎ用上限温度は標準設定温度データから＋４℃の２８℃に設定される。
区画別デマンド監視部１６１（２３１）は、室内の温度計測データから室内温度がゆらぎ用上限温度を超えないようにしつつ標準設定温度とゆらぎ用設定温度との間で一定時間毎に微小温度変化するようにＰＡＣ１７１ｂ（２４１ｂ）の状態監視とオン／オフ接点動作制御を行う手段として機能する。
このようにすることで、省エネルギーを図ることができる。

続いて他の機能について図を参照しつつ説明する。図１０は、標準温度制御を併用して室内温度を指標とするＰＡＣの集中制御の説明図である。今まで説明した上記のような形態に加え、さらに以下の機能を持たせたものである。この標準温度制御では室内温度を計測し、室内温度の急冷を欲してリモコン操作で設定温度を強制的に標準温度以下とする場合、その設定温度も一時的に急冷変更を可能とするが、設定時間（例えば、２０分）経過すれば、設定温度自体を標準設定温度に自動的に復帰制御し省エネを図る。
逆に、暖房運転時は、設定温度も一時的に急暖変更を可能とするが、設定時間経過すれば、設定温度自体を標準設定温度に自動的に復帰制御を行う。処理の概要はこのようなものである。

続いて他の機能について図を参照しつつ説明する。図１１は、外気温度と外気湿度とを用いるＰＡＣの集中制御の説明図である。今まで説明した上記のような形態に加え、さらに以下の機能を持たせたものである。ここに、外部温度センサが屋外に設置されて外気の温度計測データを出力するようになされ、また、外部湿度センサが屋外に設置されて外気の湿度計測データを出力するようになされているものとする。この図１０ではＰＡＣの状態監視、動作制御を示している。外気温度及び外気湿度から外気の不快指数を算出し、この不快指数から人間が快適と感じる条件であった場合、つまり、室内よりは外気の方が快適状態であるような場合、外気を取り込んだ空調を運用可能にする。快適条件では、ＰＡＣを送風モードに変更する。

ここで不快指数とは夏の蒸し暑さを数量的に表した指数であり次式のようになる。

（数２）
不快指数（ＤＩ）＝０．８１Ｔ＋０．０１Ｕ（０．９９Ｔ−１４．３）＋４６．３
Ｔ：外気の気温（℃）
Ｕ：外気の相対湿度（％）

この不快指数と体感温度とは、以下のような関係となる。５５以下で寒い、５５〜６０で肌寒い、６０〜６５で何も感じない、６５〜７０で快い、７０〜７５で暑くない、７５〜８０でやや暑い、８０〜８５ 暑くて汗が出る、８５以上で暑くてたまらない、という関係である。不快指数が７５を越えると人口の一割が不快になり、８０を越えると全員が不快になると言われている。

処理であるが、まず、区画別デマンド監視部１６１（２３１）は、外気の温度計測データ及び湿度計測データから上記の不快指数を演算する手段として機能する。
区画別デマンド監視部１６１（２３１）は、不快指数が設定範囲内の場合、例えば上記数値で不快指数が６０〜７５の場合に空調設備を外気を取り込む送風モード運転に切り換え、また、不快指数が設定範囲にない、例えば、不快指数が７５を上回る、または、不快指数が６０を下回るような場合に空調設備を通常モード運転に切り換えるように空調設備の状態監視とオン／オフ接点動作制御を行う手段として機能する。

ここで外気温度および外気湿度から、区画別デマンド監視部１６１（２３１）では、制御可否を判断して各建屋の端末装置へ制御信号送信し、ＰＡＣ１７１ｂ（２４１ｂ）を送風モードに変更する。

続いて他の機能について図を参照しつつ説明する。図１２は、自動停止解除制御として時刻設定スケジュールによる警報集中制御の説明図である。今まで説明した上記のような形態に加え、さらに以下の機能を持たせたものである。図１２では警報集中制御の状態監視、動作制御を示す。利用者のＰＡＣ１７１ｂ（２４１ｂ）の消し忘れ防止による省エネルギーを目的として、自動停止の時刻と手元リモコンの操作可能解除のスケジュール時刻設定による制御を行う。各区画の手元リモコン単位で指定時刻のスケジュール設定による、ＰＡＣ１７１ｂ（２４１ｂ）のオン／オフ指令（Ｏｎ：自動停止解除、Ｏｆｆ：停止（最大１日３回のＯｎ／Ｏｆｆ））を可能にする。スケジュールは、グループ単位で設定可能とする。オフ時間中に手元リモコンにより運転指令された場合、設定時間の運転経過後に停止する。この機能は、最初の運転後と２回目以降の運転後で別々にグループ単位で時間設定可能とする。

なお、本形態における区画別デマンド監視部１６１（２３１）は、主に、室外機と室内機とを冷媒配管にて接続して形成されるパッケージエアコン運転の状態監視と動作制御を対象とし、監視項目及び管理形式は、主に電力量、電力デマンド、温度、湿度をメインとしているが、必要に応じて、ＣＯ_２濃度の計測、火災感知、照明の監視と制御、エアハンドリングユニットの発停、ファンコイルユニットの発停、バルブの監視と制御、熱量の計測、ダンバー、チラーユニットの監視と制御、蓄熱槽内水温の計測等を必要に応じて拡充具備してもよい。

以上本発明の省エネルギー制御システム１について説明した。
なお、空調の単位を部屋、研究室、会議室というように保冷室という壁などで仕切られた区画として一律説明したが、親局ビルや子局ビルには廊下やエントランスなどもあり、区画はこれらを含める概念である。廊下やエントランスは広い空間であるため、多数の空調設備を配置し、空調設備付近の付近の空間を一の区画と擬制して運用するようにしても良い。

こうして、電力量計測データと環境計測データとともに、空調設備の状態監視、動作制御を行うセンサから空調設備の接点動作データを収集することにより、空調設備の効率的運転を可能にしながら、ゆらぎ制御、送風モード、室外機散水など付加機能を備えて更なる省エネルギーを図れるようにしている。そして、通信線の敷設工事低減をはじめ、既存建屋空調設備対応等本発明の省エネルギー制御システム１を構築し易くしている。

このような本発明の省エネルギー制御システム１により、新築建物等は勿論のこと、特に、旧来設備が残存する建物を保有する事業者、需要家等が導入しやすく、使い勝手を向上させると共に、システム構築の作業性を高めて、消費電力の割合が大きい空調設備の省エネ運用を効率的かつ低コストにて実現可能となる。

本発明を実施するための最良の形態の省エネルギー制御システムの概略図である。 各区画における空調設備の設置例を示す図である。 予測デマンド算出説明図である。 デマンド制御の説明図である。 他のデマンド制御の説明図である。 表示画面の説明図である。 室外機用の補助冷却装置の説明図である。 補助冷却装置を用いるデマンド制御の説明図である。 ゆらぎ制御を併用して室内温度を指標とするＰＡＣの集中制御の説明図である。 自動温度制御を併用して室内温度を指標とするＰＡＣの集中制御の説明図である。 外気温度と外気湿度とを用いるＰＡＣの集中制御の説明図である。 自動停止解除制御として時刻設定スケジュールによる警報集中制御の説明図である。

符号の説明

１：省エネルギー制御システム
１０：親局ビル
１１：集中管理装置
１２：電気計器
１３：全体デマンド監視部
１４，１４１：ＣＴ
１５，１５１：ＷＨＭ
１６，１６１：区画別デマンド監視部
１７，１７１：空調設備
１７１ａ：区画別環境センサ
１７１ｂ：ＰＡＣ
２０：子局ビル
２１，２１１：ＣＴ
２２，２２１：ＷＨＭ
２３，２３１：区画別デマンド監視部
２４，２４１：空調設備
２４１ａ：区画別環境センサ
２４１ｂ：ＰＡＣ
３０：敷地内ネットワーク
４０：監視局ビル
４１：監視用コンピュータ
５０：配電線
５１：ＶＣＴ
５２：受電設備
５３：敷地内電力線
５４：母線
５５：引込線
５６：区画内引込線
６１：室外機
６２：熱交換機
７０：補助冷却装置
７１：ノズル
７２：取付枠

Claims (8)

1. 一棟の親局ビルと複数棟の子局ビルとを含む敷地内で、一棟の親局ビル内および複数棟の子局ビルの各区画にそれぞれ設置される複数の空調設備を一括して集中管理する省エネルギー制御システムであって、
   敷地内への配電線に接続される受電設備の前段に設置され、敷地内に供給される電力について一括計測する電力需給用計器用変成器と、
   電力需給用計器用変成器からの計測データに基づいて敷地内全体についての電力量データを出力する電気計器と、
   親局ビルに設置され、電気計器からの電力量データに基づいて敷地内全体のデマンドを監視する全体デマンド監視部と、
   各区画の空調設備に供給される電流について計測する変流器と、
   変流器からの電流データに基づいて電力量データを出力するＷＨＭと、
   ＷＨＭからの電力量データに基づいてデマンドを監視して区画別の空調設備を制御する区画別デマンド監視部と、
   全体デマンド監視部、各区画の区画別デマンド監視部、および、各区画の空調設備と通信するように接続される集中管理装置と、
   を備え、
   この集中管理装置は、
   全体デマンド監視部、各区画の区画別デマンド監視部から読み出した敷地内全体のデマンドおよび各区画のデマンドを入力する入力手段と、
   敷地内全体のデマンドに基づいて、デマンド警報レベルを超えると判断される場合に、各区画の区画別デマンド監視部からの各区画のデマンドに基づいてデマンドが大きい区画の空調設備にはより低い目標レベルを設定し、また、デマンドが大きい区画の空調設備にはより低い目標レベルを設定する設定手段と、
   変更された目標レベルを各区画の区画別デマンド監視部へ送信する送信手段と、
   を備えるものであり、また、
   各区画の区画別デマンド監視部は、
   送信された目標レベルを超過しないようにデマンドを監視して区画別の空調設備を制御する手段と、
   を備えるものであることを特徴とする省エネルギー制御システム。
2. 請求項１に記載の省エネルギー制御システムにおいて、
   前記空調設備は、室外機に強制散水する補助冷却装置を備え、
   前記区画別デマンド監視部は、電力量データから演算するデマンドが設定された第１のデマンド警報レベルを超えた場合に、補助冷却装置との連動運転に切り換えるように空調設備の動作制御を行う手段として機能することを特徴とする省エネルギー制御システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の省エネルギー制御システムにおいて、
   前記空調設備は、室外機に強制散水する補助冷却装置を備え、
   前記区画別デマンド監視部は、電力量データから演算するデマンドが設定された第１のデマンド警報レベルを超えた場合に、補助冷却装置との連動運転に切り換えるように空調設備の動作制御を行い、
   更に、第２のデマンド警報レベルを超えた場合、補助冷却装置を運転停止すると共に、送風モード運転を行う強制スケジュール運転に切り換えるように空調設備の状態監視と動作制御とを行うことにより、空調設備の電力量の使用を抑制することを特徴とする省エネルギー制御システム。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の省エネルギー制御システムにおいて、
   前記区画別デマンド監視部に接続され、区画内の空調対象の環境について計測する内部環境センサと、
   を備え、
   前記区画別デマンド監視部は、標準設定温度データを登録する手段と、標準設定温度データからゆらぎ用設定温度データおよびゆらぎ用上限温度データを算出する手段と、室内の温度計測データから室内温度がゆらぎ用上限温度を超えないようにしつつ標準設定温度とゆらぎ用設定温度との間で一定時間毎に微小温度変化するように空調設備の状態監視と動作制御とを行う手段と、または／および標準設定温度と異なる設定温度を設定時間経過後に標準設定温度に復帰するように空調設備の状態監視と動作制御を行う手段と、を備え、空調設備の電力量の使用を抑制することを特徴とする省エネルギー制御システム。
5. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の省エネルギー制御システムにおいて、
   前記区画別デマンド監視部に接続され、区画内に空調対象の環境について計測する内部環境センサと、
   前記区画別デマンド監視部に接続され、外部環境について計測する外部環境センサと、
   を備え、
   前記集中管理装置は、外気の温度計測データおよび湿度計測データから不快指数を演算する手段と、不快指数が設定範囲内の場合に外気を取り込む送風モード運転に切り換え、また、不快指数が設定範囲にない場合に空調設備を通常モード運転に切り換えるように空調設備の状態監視と動作制御を行う手段と、を備え、
   空調設備の電力量の使用を抑制することを特徴とする省エネルギー制御システム。
6. 請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の省エネルギー制御システムにおいて、
   前記集中管理装置は、複数の室外機と複数の室内機とを冷媒配管にて接続して形成される空調設備に対し、複数の空調設備をグループ別に強制スケジュール運転するようになされ、各グループの空調設備が設定時間間隔をもって順次強制スケジュール運転に切り換えるように空調設備の状態監視と動作制御とを行うことにより、空調設備の電力量の使用を抑制することを特徴とする省エネルギー制御システム。
7. 請求項６に記載の省エネルギー制御システムにおいて、
   利用者により空調設備のオン／オフ指令を行うリモコンと、を備え、
   強制スケジュール運転される空調設備が、オフ時間中にリモコンからオン指令された場合、設定時間経過後に運転を停止することにより、空調設備の電力量の使用を抑制することを特徴とする省エネルギー制御システム。
8. 請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の省エネルギー制御システムにおいて、
   前記集中管理装置は、Ｗｅｂサーバ機能とデータベースを有するコンピュータであり、
   コンピュータのＷｅｂブラウザ上から、設定スケジュールに従って各空調設備の室内機又は室外機ごとに状態監視および動作制御を行うことにより、空調設備の電力量の使用を抑制することを特徴とする省エネルギー制御システム。

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