JP5508250B2 - 省エネルギー支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、予め決められた管理エリアでの資源の省エネルギー化を支援する省エネルギー支援装置に関する。

近年、温暖化に伴って省エネルギーの社会的要求が向上している。現在の省エネ法（正式名「エネルギーの使用の合理化に関する法律」）は、民生部門に対して、設備機器単体の性能を向上させるだけではなく、例えばＢＥＭＳ（Building Energy Management System）などを利用した管理面での省エネルギー化を図ることも要求している。管理面での省エネルギー手法としては、設備機器の運転スケジュールを改善することが知られている。

従来から、設備機器の運転スケジュールを設定するシステムが知られている（例えば特許文献１参照）。運転スケジュールには、設備機器の動作内容が含まれている。

運転スケジュールが表示された画面において、省エネルギーを目的として動作スケジュールが変更された場合に、変更された範囲を色分けして省エネルギー効果を可視化する方法は、管理人の管理運用の直感力を高め、管理人に対して管理運用の改善を支援する効果が期待できる。

ところで、省エネルギー規制の強化された昨今では、年１％の省エネルギー改善計画、管理標準を立案することが義務付けられており、管理者（オーナーを含む）の省エネルギーに対する知識が求められている。特に２０１０年の省エネ法の改正によって、建物単位の規制から事業者規模の規制へ強化され、中小規模の建屋も規制の対象となる場合が増えている。しかし、実際に省エネルギー管理に関する知識を有する管理者は少なく、ノンエキスパートの管理者でも簡単に省エネルギー管理の計画を立案することができる機能が求められている。

こうした背景を受けて、ノンエキスパートの管理者の省エネルギー管理の計画立案を支援する機能として、ＳａａＳ（Software as a Service）といったＷｅｂ上で、建物に関する基本的な情報を入力して簡易なシミュレーションを実行させるサービスが提供されている。これにより、省エネルギー施策（例えば冷房温度を１℃上げる、暖房温度を１℃下げるなど）に対する効果を推定することができる。

特開平８−５０５０１号公報

ところが、上記サービスのシミュレーション結果は、管理エリアでの過去の使用実績に裏づけされて推定されていないため、実態と大きくかけ離れ、結果的に目安にしかならなかった。管理者は、省エネルギーシステムを導入して突発的に効果が表われることも重要であるが、平均年１％と確実な省エネルギー管理義務が省エネ法で課せられており、現状の省エネルギー達成状況を把握しつつ、効果が目標に対して足りすぎず出すぎずに調整できることを望んでいる。

省エネルギーに関するノウハウに長けていない管理者にとって、管理エリア全体のエネルギーの変動を観察し、目標達成が難しい場合にエネルギーロスの多い回路を特定することは非常に難しい。つまり、エネルギー管理において、全体のエネルギー管理の達成状況から、未達の要因となる設備機器を個別単位または回路単位（以下「ポイント」という）で見つけ出すには経験と知識が必要となる。

本発明は上記の点に鑑みて為され、本発明の目的は、適切なエネルギー管理を管理者に行わせることができる省エネルギー支援装置を提供することにある。

本発明の省エネルギー支援装置は、予め決められた管理エリアでの資源の使用に関する資源使用情報を時刻情報に関連付けて取得する資源使用情報取得部と、予め決められた単位期間における前記資源の使用削減目標を設定する目標設定部と、前記単位期間における前記資源の使用の基準量に関する情報を取得する基準量取得部と、前記資源使用情報を用いて前記単位期間における前記資源の使用予定量を求める使用予定量演算部と、前記管理エリアに設けられた機器における前記資源の使用削減を実現するための複数の削減パターンを予め記憶する記憶部と、前記単位期間における前記資源の使用が前記使用削減目標を達成するように前記基準量および前記使用予定量に応じて前記記憶部の前記複数の削減パターンから少なくとも１つの削減パターンを選択する削減パターン選択部と、前記削減パターン選択部で選択された削減パターンと当該削減パターンを実行する時刻とを関連付けて推奨パターンを生成する推奨パターン生成部と、前記推奨パターン生成部で生成された前記推奨パターンを提示する提示部とを備え、前記記憶部に記憶されている前記複数の削減パターンの各々に優先度が予め設定され、前記削減パターン選択部は、前記優先度の高い削減パターンから順に選択し、選択した削減パターンの優先度を下げることを特徴とする。

この省エネルギー支援装置において、前記提示部は、前記推奨パターン生成部で前記推奨パターンが複数生成された場合に、当該生成された推奨パターンのすべてを提示することが好ましい。

この省エネルギー支援装置において、前記削減パターン選択部は、前記記憶部の前記複数の削減パターンのうち所定の削減パターンを適用外とすることが好ましい。

この省エネルギー支援装置において、前記提示部は、前記推奨パターン生成部で前記推奨パターンが生成されなかった場合に、前記使用削減目標の変更が必要である旨を提示することが好ましい。

この省エネルギー支援装置において、前記資源使用情報取得部で取得された前記資源使用情報および前記基準量取得部で取得された前記基準量を用いて前記使用削減目標が適切であるか否かを判定する目標判定部を備え、前記目標設定部は、前記使用削減目標が適切ではないと前記目標判定部で判定された場合、前記使用削減目標を再設定することが好ましい。

本発明によれば、管理エリアでの単位期間における資源の使用が使用削減目標を達成するための推奨パターンを提示することによって、適切なエネルギー管理を管理者に行わせることができる。

実施形態に係る省エネルギー支援装置の構成を示すブロック図である。 同上に係る省エネルギー支援装置において、（ａ）は削減パターンテーブルを示す図、（ｂ）は各事務所の各設備機器の負荷を示す図である。 同上に係る省エネルギー支援装置で表示される削減パターンの一覧画面を示す図である。 同上に係る省エネルギー支援装置で表示されるタイムマネジメント画面を示す図である。 同上に係る省エネルギー支援装置で表示される消費電力量の特性画面を示す図である。 同上に係る省エネルギー支援装置で表示される削減パターンの一覧画面およびタイムマネジメント画面を示す図である。 同上に係る省エネルギー支援装置の使用例を示す概略図である。 同上に係る省エネルギー支援装置の動作を説明するフローチャートである。

以下の実施形態では、予め決められた管理エリアでの資源の省エネルギー化を支援する省エネルギー支援装置について説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る省エネルギー支援装置１には、複数の設備機器２が接続されている。省エネルギー支援装置１は、各設備機器２の資源使用情報を取得する資源使用情報取得部１１と、資源使用情報を評価する資源使用状態判定部１２とを備えている。また、省エネルギー支援装置１は、使用削減目標を設定する目標設定部１３と、単位期間における資源の使用の基準量に関する情報を取得する基準量取得部１４と、単位期間における資源の使用予定量を求める使用予定量演算部１５とを備えている。さらに、省エネルギー支援装置１は、複数の削減パターンを記憶する記憶部１６と、削減パターンを選択する削減パターン選択部１７と、推奨パターンを生成する推奨パターン生成部１８と、推奨パターンを提示する提示部１９とを備えている。資源としては、例えば電力、水またはガスなどがある。以下、資源が電力である場合について説明する。

各設備機器２は、例えば照明設備機器または空調設備機器などであり、管理エリア内に設けられている。

資源使用情報取得部１１は、管理エリアでの各設備機器２の消費電力量に関する情報を資源使用情報として時刻情報に関連付けて取得する。

資源使用状態判定部１２は、資源使用情報取得部１１で取得された資源使用情報に対応する電力が許可時間帯での使用であるか否かを判定する。許可時間帯とは、資源の使用が予め許可されている時間帯をいう。

目標設定部１３は、１年間における消費電力量の使用削減目標を設定する。目標設定部１３は、使用削減目標として例えば１％削減などを設定する。なお、使用削減目標の期間は、予め決められた単位期間であればよく、１年間に限定される期間ではない。

基準量取得部１４は、１年間（単位期間）における消費電力量の基準量に関する情報を取得する。ここでは、基準量として、ベースライン消費量を用いる。

ベースライン消費量とは、ある規定された方法で算出される省エネルギー対策前のエネルギー消費量である。ベースライン消費量は、目的に応じて推定方法が異なり、例えば省エネ法などでは過去３年分のデータなどから設定され、ＥＳＣＯ（Energy Service Company）の場合などではＡＳＨＲＡＥ（American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers）で推奨されている外気温度と建物の活動量とから推定される。

使用予定量演算部１５は、資源使用情報を用いて１年間（単位期間）における最終予測消費電力量を求める。具体的には、使用予定量演算部１５は、資源使用情報取得部１１から資源使用情報および時刻情報を取得して、最終予測消費電力量を求める。最終予測消費電力量とは、当月の実績データや過去のデータ（資源使用情報）に基づいて、１年間（単位期間）で使用すると予測される消費電力量である。最終予測消費電力量を求める手法としては、シミュレーションを用いる手法、または、当月までのベースライン消費量に対する実績の達成状況もしくは今後の活動量の増減などから予測する手法などが提供されている。シミュレーションを用いる手法としては、一般的なエネルギーシミュレーションプログラム、または例えばEnergyPlusまたはＨＡＳＰなどのエネルギーシミュレーションプログラムなどがある。

記憶部１６は、各設備機器２における電力の使用削減を実現するための削減パターンテーブルを予め記憶する。削減パターンテーブルには、各設備機器２に対応付けられた削減パターンが含まれている。具体的には、記憶部１６は、図２（ａ）に示すような削減パターンテーブルを対象（エリア）ごとに記憶している。記憶部１６に記憶されている複数の削減パターンの各々には、優先度が予め設定されている。また、記憶部１６は、図２（ｂ）に示すような各事務所の各設備機器２の負荷を記憶している。

図１に示す削減パターン選択部１７は、１年間における消費電力量が使用削減目標を達成するように、記憶部１６の複数の削減パターンから少なくとも１つの削減パターンを選択するシミュレーションを実行する。具体的には、削減パターン選択部１７は、目標消費電力量を求める第１の機能と、必要削減量を求める第２の機能と、削減パターンを選択する第３の機能とを有している。

第１の機能では、削減パターン選択部１７は、目標設定部１３から使用削減目標に関する情報を取得し、基準量取得部１４からベースライン消費量に関する情報を取得し、使用予定量演算部１５から最終予測消費電力量に関する情報を取得する。削減パターン選択部１７は、使用削減目標とベースライン消費量と最終予測消費電力量とを用いて目標消費電力量を求める。削減パターン選択部１７は、例えば［最終予測消費電力量−ベースライン消費量×（１００％−使用削減目標（％））／１００］を求めて、目標消費電力量とする。

第２の機能では、削減パターン選択部１７は、最終予測消費電力量と目標消費電力量との差分を必要削減量として求める。

第３の機能では、削減パターン選択部１７は、記憶部１６の削減パターンテーブルを用いて優先度の高い削減パターンから順に選択する。削減パターン選択部１７は、削減パターンを選択するごとに、削減パターンによる予測削減量を求め、これまでに選択した削減パターンによる予測削減量の総和を総予測削減量として求める。照明の場合、予測削減量は、（負荷）×（短縮時間）×（期間最終までの運用日数）×（減光率）で算定される。空調の場合、予測削減量は、熱負荷の変動にも影響されるので、熱負荷シミュレーションを併用することで、推定精度を向上させることができる。

削減パターン選択部１７は、総予測削減量が必要削減量以上になるまで、削減パターンを選択し続ける。つまり、総予測削減量は、優先度の高い削減パターンの予測削減量から順番に積算されていく。例えば必要削減量が７５４ｋＷｈである場合、削減パターン選択部１７は、総予測削減量が７５４ｋＷｈ以上になると総予測削減量の演算を終了する。

ここで、削減パターン選択部１７は、記憶部１６の複数の削減パターンのうち所定の削減パターンを適用外とする制限設定を行うことができる。例えば絶対に動作を停止することができない機器（サーバ、ＦＡＸまたは自動販売機など）について、削減パターンの優先度を低くすることで管理対象から外すことができる。また、削減パターン選択部１７は、前回選択された削減パターンの優先度を下げることもできる。これにより、運転スケジュールの変更となるポイントが集中することを避けることができる。

推奨パターン生成部１８は、削減パターン選択部１７で選択された削減パターンと上記削減パターンを実行する時刻とを関連付けて推奨パターンを生成する。推奨パターンは、部屋の属性および設備機器２の動作スケジュールなどを考慮して生成される（例えば、事務所の照明であれば、昼間消灯など）。

提示部１９は、図３に示すようなシミュレーション結果画面５を表示装置３に表示させる。シミュレーション結果画面５には、削減パターンリスト５１と、必要削減量５２と、総予測削減量（最終予測値）５３と、最終予測増減率５４とが表示されている。

シミュレーション結果画面５を通じて、削減パターンが選択されてシミュレーション実行ボタン５６が押されると、削減パターン選択部１７は、選択された削減パターンに対するシミュレーションを実行する。

また、提示部１９は、削減パターンリスト５１の詳細ボタン５５が押されると、図４に示すようなタイムマネジメント画面４を表示装置３に表示させる。図４のタイムマネジメント画面４は、ある設備回路（対象ポイント）の電力使用状況４１を曜日と時刻の２次元のタイムチャートで示している。予め決められた許容時間内での使用と許容時間外での使用とが区別して表示されている。これにより、管理者は許容時間外の使用を視覚的に見つけ出すことができるので、エネルギーロスを容易に発見することができ、さらに運転スケジュールの変更などの対策が瞬時にわかる。これにより、省エネルギー運転を支援することができる。

タイムマネジメント画面４中の四角で囲まれた部分４２は、推奨パターン生成部１８で生成された推奨パターン（ここでは、照明設備機器を３０分間短くするパターン）を示している。つまり、提示部１９は、推奨パターン生成部１８で生成された推奨パターンを表示装置３に表示させる。管理者は推奨パターンが適切であるか否かを判定し、推奨パターンが適切であると判定した場合、運転スケジュールを変更する。これにより、管理者は特別な専門知識を有していなくても省エネルギー管理を実現することができる。

タイムマネジメント画面４において電力使用状況４１の下側には、現状の運転スケジュール状況４３と新しい運転スケジュール設定部４４とが表示される。これにより、管理者は電力使用状況４１を確認しながら、運転スケジュールを設定することができる。なお、照明設備機器の調光および空調設備機器の設定温度なども新しく設定することができるようになっている。

さらに、タイムマネジメント画面４では、現状の運転スケジュールから新しい運転スケジュールに変更された場合に、変更分によって影響される電力使用量の増減量４５が表示される。例えば照明設備機器の運転時間を１時間短くしたり、空調設備機器の設定温度を午後から１℃高くしたりして設定変更を行った場合に、設定変更による省エネ効果を目安として確認することができる。なお、本実施形態の省エネルギー支援装置１は、現状の運転スケジュールから新しい運転スケジュールに変更された場合の増減量４５をシミュレーションで求める機能を有している。

さらに、提示部１９は、図５に示すような画面６を表示装置３に表示させることもできる。図５の画面６には、ベースライン消費量などの特性グラフ６１と、現在の消費電力量（現在実測値）６２と、最終予測消費電力量（最終予測値）６３と、前年同月増減比６４と、最終予測増減比６５とが表示されている。

ところで、図１に示す推奨パターン生成部１８は、複数の推奨パターンを生成することができる。シミュレーション結果画面５には詳細ボタン５５が設けられている（図３参照）。詳細ボタン５５がクリックされると、提示部１９は、推奨パターン生成部１８で生成された推奨パターンのすべてを表示装置３に表示させる。

推奨パターンが２つ存在する場合（例えば、事務所の照明であれば、昼間３０分間消灯するパターンと終了時間を３０分早くするパターンとが存在する場合）、管理者によって詳細ボタン５５がクリックされると、図６に示すように２つのタイムマネジメント画面４が同時に表示される。管理者は、両方のタイムマネジメント画面４の推奨パターンを比較しながら、現場に適した運転スケジュールを採用することができる。

一方、推奨パターン生成部１８で推奨パターンが生成されない場合がある。この場合、提示部１９は、使用削減目標の変更が必要である旨を表示装置３に表示させる。つまり、管理対象となるすべてのポイントに対する削減パターンを適用したにもかかわらず、総予測削減量が要求削減量より小さい場合、現状の使用削減目標が高すぎて不適切であり、目標達成が難しいと判断することができるので、使用削減目標の変更を促す画面が表示装置３に表示される。

また、省エネルギー支援装置１は、使用削減目標が適切であるか否かを判定する目標判定部１３１をさらに備えている。

目標判定部１３１は、基準量取得部１４で取得されたベースライン消費量および使用予定量演算部１５で求められた最終予測消費電力量を用いて、使用削減目標が適切であるか否かを判定する。例えば、基準量取得部１４で取得されたベースライン消費量と使用予定量演算部１５で求められた最終予測消費電力量との差分が使用削減目標に相当する量より大きい場合、目標判定部１３１は、使用削減目標が適切ではないと判定する。

目標設定部１３は、使用削減目標が適切ではないと目標判定部１３１で判定された場合、使用削減目標を再設定する。

また、削減パターンの優先度だけで判定処理が行われると、同じ優先度の数値を持つグループの中で、メモリのＩＤ番号順に判定処理が行われる。このような判定処理は空間的なつながりが考慮されていないため、省エネルギーの対象となるエリアが空間的に分散されてしまう場合がある。例えば、１階トイレと４階応接室などである。省エネルギー対策は対象がグルーピングされてないと実管理上、困難が伴う。

そこで、本実施形態では、会議室、講義室など用途別、または１階、２階などのエリア別にグルーピングを行い、属性情報に基づいて処理することで、出力されたシミュレーション結果を実際の管理に活用しやすいようにすることができる。会議室の空調の場合は３種類の削減パターンがあるので、選択することができる。なお、冷房温度の変更に対する削減パターンがデフォルトで選択される。対象ポイントの属性情報から削減パターンが決まれば、シミュレーションにより総予測削減量を試算することができる。

次に、本実施形態に係る省エネルギー支援装置１の動作について図７を用いて説明する。具体的には、省エネルギー支援装置１をビルコントローラ７１に用いた場合について説明する。ここでは、建物内のほとんどの電力が照明設備機器２１および空調設備機器２２で消費されているとする。消費電力を管理するために受電点に電力量計が取り付けられている。照明設備機器２１の消費電力に関するデータは、照明コントローラ７４によってビルコントローラ７１に送信される。空調設備機器２２の消費電力に関するデータは、空調コントローラ７５によってビルコントローラ７１に送信される。

ビルコントローラ７１は、照明設備機器２１の運転スケジュールおよび調光スケジュールを変更し、空調設備機器２２の運転スケジュールおよび温度スケジュールを変更することができる。

また、ビルコントローラ７１はＷｅｂ機能を有している。ビルコントローラ７１と管理用ＰＣ７２とがネットワーク７３で接続されていることによって、管理者は、管理用ＰＣ７２を通してタイムマネジメント画面４（図４参照）などを自由に閲覧することができ、運転スケジュールを変更することができる。

続いて、ビルコントローラ７１に含まれている省エネルギー支援装置１の動作について図８を用いて説明する。図８は、エネルギー消費量を削減するための削減パターンを自動的に選定するためのフローチャートを示す。

まず、使用予定量演算部１５が資源使用情報を読み取って最終予測消費電力量を求め、削減パターン選択部１７が最終予測消費電力量およびベースライン消費量に関する情報を読み込む（図８のＳ１）。その後、削減パターン選択部１７は、必要削減量を算出する（Ｓ２）。必要削減量を算出した削減パターン選択部１７は、削減パターンを選択し（Ｓ３）、削減パターンによる予測削減量を算出する（Ｓ４）。その後、削減パターン選択部１７は、これまでに算出した予測削減量の総和である総予測削減量を算出し（Ｓ５）、総予測削減量が必要削減量以上であるか否かを判定する（Ｓ６）。総予測削減量が必要削減量未満である場合、ステップＳ３に戻って、優先度が１つ低い削減パターンに対してステップＳ３〜ステップＳ６を実行する。一方、ステップＳ６において、総予測削減量が必要削減量以上である場合、推奨パターン生成部１８が削減パターンと上記削減パターンを実行する時刻とを関連付けて推奨パターンを生成し、提示部１９が推奨パターンおよび総予測削減量を表示装置３に表示させる（Ｓ７）。

以上、本実施形態の省エネルギー支援装置１によれば、管理エリアでの単位期間における資源の使用が使用削減目標を達成するための推奨パターンを提示することによって、適切なエネルギー管理を管理者に行わせることができる。

また、本実施形態の省エネルギー支援装置１によれば、推奨パターン生成部１８で生成された推奨パターンをすべて提示することによって、管理エリアに適切な推奨パターンを管理者に選択させることができる。

さらに、本実施形態の省エネルギー支援装置１によれば、例えば絶対に動作を停止することのできない設備機器２などについて考慮することができる。

また、本実施形態の省エネルギー支援装置１によれば、達成可能な省エネルギースケジュールを設定するように促すことができるので、できる限りの省資源化へ向けての動機付けを管理者に与えることができる。

さらに、本実施形態の省エネルギー支援装置１によれば、達成不可能な目標設定を予め避けることができる。

また、本実施形態の省エネルギー支援装置１によれば、削減パターンごとに優先順位を付けることができる。

さらに、本実施形態の省エネルギー支援装置１によれば、削減パターンが選択された設備機器２が次の回で資源の使用を減少できる可能性は低いので、推奨パターンを生成する際に前回選択された削減パターンの優先度を下げておくことにより処理の無駄を省くことができる。

なお、エネルギー消費量の表示方法としては、電力消費量、原油換算消費量、ＣＯ２排出量などがある。

また、設備機器２としては、照明設備機器２１または空調設備機器２２以外に、例えばエレベータ設備またはコンセントに接続された電気機器などがある。

１ 省エネルギー支援装置
１１ 資源使用情報取得部
１３ 目標設定部
１３１ 目標判定部
１４ 基準量取得部
１５ 使用予定量演算部
１６ 記憶部
１７ 削減パターン選択部
１８ 推奨パターン生成部
１９ 提示部

Claims (5)

1. 予め決められた管理エリアでの資源の使用に関する資源使用情報を時刻情報に関連付けて取得する資源使用情報取得部と、
   予め決められた単位期間における前記資源の使用削減目標を設定する目標設定部と、
   前記単位期間における前記資源の使用の基準量に関する情報を取得する基準量取得部と、
   前記資源使用情報を用いて前記単位期間における前記資源の使用予定量を求める使用予定量演算部と、
   前記管理エリアに設けられた機器における前記資源の使用削減を実現するための複数の削減パターンを予め記憶する記憶部と、
   前記単位期間における前記資源の使用が前記使用削減目標を達成するように前記基準量および前記使用予定量に応じて前記記憶部の前記複数の削減パターンから少なくとも１つの削減パターンを選択する削減パターン選択部と、
   前記削減パターン選択部で選択された削減パターンと当該削減パターンを実行する時刻とを関連付けて推奨パターンを生成する推奨パターン生成部と、
   前記推奨パターン生成部で生成された前記推奨パターンを提示する提示部とを備え、
   前記記憶部に記憶されている前記複数の削減パターンの各々に優先度が予め設定され、
   前記削減パターン選択部は、前記優先度の高い削減パターンから順に選択し、選択した削減パターンの優先度を下げる
   ことを特徴とする省エネルギー支援装置。
2. 前記提示部は、前記推奨パターン生成部で前記推奨パターンが複数生成された場合に、当該生成された推奨パターンのすべてを提示することを特徴とする請求項１記載の省エネルギー支援装置。
3. 前記削減パターン選択部は、前記記憶部の前記複数の削減パターンのうち所定の削減パターンを適用外とすることを特徴とする請求項１または２記載の省エネルギー支援装置。
4. 前記提示部は、前記推奨パターン生成部で前記推奨パターンが生成されなかった場合に、前記使用削減目標の変更が必要である旨を提示することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の省エネルギー支援装置。
5. 前記資源使用情報取得部で取得された前記資源使用情報および前記基準量取得部で取得された前記基準量を用いて前記使用削減目標が適切であるか否かを判定する目標判定部を備え、
   前記目標設定部は、前記使用削減目標が適切ではないと前記目標判定部で判定された場合、前記使用削減目標を再設定する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の省エネルギー支援装置。

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