JP2000018619A - 熱源設備システムの設計方法 - Google Patents
熱源設備システムの設計方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多種多様な熱エネルギー及び熱源機器を評価
して、評価目的に最適な熱源設備システムを設計する方
法を提供する。 【解決手段】 本方法は、供給エネルギーを使用エネル
ギーに変換する熱源機器を備え、供給エネルギーから所
要使用エネルギーを得る建物の熱源設備システムを設計
するに当たり、特定評価目的に適合するように数理計画
法によって熱源設備システムの構成を最適化する。本方
法は、使用エネルギー及び供給エネルギー条件とに基づ
いて、変換経路を特定し、変換経路と熱源機器とからな
る熱源構成パターンを設定し、熱源機器の機種毎に、そ
の種目別を設定し、評価目的に合目的に数式化された熱
源機器特性を種目別の熱源機器毎に設定し、種目別の熱
源機器と熱源機器特性とに基づいて、評価目的に対応す
る評価関数からなる熱源設計モデルを設定し、熱源設計
モデル毎に評価関数を演算して演算結果を求め、特定評
価目的に照らして最適な熱源設計モデルを演算結果に基
づいて選定する。
して、評価目的に最適な熱源設備システムを設計する方
法を提供する。 【解決手段】 本方法は、供給エネルギーを使用エネル
ギーに変換する熱源機器を備え、供給エネルギーから所
要使用エネルギーを得る建物の熱源設備システムを設計
するに当たり、特定評価目的に適合するように数理計画
法によって熱源設備システムの構成を最適化する。本方
法は、使用エネルギー及び供給エネルギー条件とに基づ
いて、変換経路を特定し、変換経路と熱源機器とからな
る熱源構成パターンを設定し、熱源機器の機種毎に、そ
の種目別を設定し、評価目的に合目的に数式化された熱
源機器特性を種目別の熱源機器毎に設定し、種目別の熱
源機器と熱源機器特性とに基づいて、評価目的に対応す
る評価関数からなる熱源設計モデルを設定し、熱源設計
モデル毎に評価関数を演算して演算結果を求め、特定評
価目的に照らして最適な熱源設計モデルを演算結果に基
づいて選定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、建物の熱源設備シ
ステムの設計方法に関し、更に詳細には、熱源設備シス
テムで使用する使用エネルギー種、並びに熱源設備シス
テムに設ける熱源機器の機種、容量、台数、及び運転計
画を評価目的に照らして選択して、評価目的に適合する
最適な熱源設備システムを設計する方法に関するもので
ある。
ステムの設計方法に関し、更に詳細には、熱源設備シス
テムで使用する使用エネルギー種、並びに熱源設備シス
テムに設ける熱源機器の機種、容量、台数、及び運転計
画を評価目的に照らして選択して、評価目的に適合する
最適な熱源設備システムを設計する方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】建物が正常に機能するためには、種々の
熱エネルギー、例えば、電力、冷水、温水、熱水、蒸気
等を必要としている。これらの熱エネルギーは、供給さ
れる供給エネルギーを熱源機器によって所要の使用エネ
ルギーに変換している。例えば、温水を得るためには、
温水器で電力を消費して温水を生成している。通常、建
物は、所望の使用エネルギーを供給エネルギーから得る
ために、供給エネルギーを使用エネルギーに変換する種
々の熱源機器を備えた熱源設備システムを備えている。
供給エネルギー及び使用エネルギーが多種多用であるか
ら、熱源機器も、多種多用であって、例えば発電機、冷
水チラー、温水ボイラ、熱水ボイラ、蒸気ボイラ等があ
る。更には、熱水ボイラ、蒸気ボイラ等のボイラにも発
電機と組み合わせたコージェネレーション形式のものも
ある。
熱エネルギー、例えば、電力、冷水、温水、熱水、蒸気
等を必要としている。これらの熱エネルギーは、供給さ
れる供給エネルギーを熱源機器によって所要の使用エネ
ルギーに変換している。例えば、温水を得るためには、
温水器で電力を消費して温水を生成している。通常、建
物は、所望の使用エネルギーを供給エネルギーから得る
ために、供給エネルギーを使用エネルギーに変換する種
々の熱源機器を備えた熱源設備システムを備えている。
供給エネルギー及び使用エネルギーが多種多用であるか
ら、熱源機器も、多種多用であって、例えば発電機、冷
水チラー、温水ボイラ、熱水ボイラ、蒸気ボイラ等があ
る。更には、熱水ボイラ、蒸気ボイラ等のボイラにも発
電機と組み合わせたコージェネレーション形式のものも
ある。
【０００３】病院、ホテル、建物群からなる建物コンプ
レックス等の建物の熱源設備システムの場合、熱源設備
システムの種類も多種多用であり、また、設備内容も複
雑で、しかも設備規模も大型になるので、熱源設備シス
テムの選択、設計によっては、設備コスト及び運転コス
トが大きく変わり、病院、ホテル等の経営に取って重要
な因子となる。そこで、建物の熱源設備システムの最適
化が重要になる。ところで、建物の熱源設備システムを
設計するに当たり、従来は、設計者が、熱源設備システ
ムの設計条件と設計者の個人的な経験と知識に基づいて
熱源設備システムを設計していた。ここで、設計とは、
熱源設備システムで使用する使用エネルギー種、熱源設
備システムに設ける熱源機器の機種の選択及び熱源機器
の組み合わせ、熱源機器の容量及び台数の決定、熱源機
器の運転方策の決定等の種々の工学的作業を含む広い概
念である。設計の成果は、熱源機器を接続するためのフ
ローシートであり、熱源機器を購入するための熱源機器
仕様であって、詳細設計及び現場施工の基礎資料とな
る。
レックス等の建物の熱源設備システムの場合、熱源設備
システムの種類も多種多用であり、また、設備内容も複
雑で、しかも設備規模も大型になるので、熱源設備シス
テムの選択、設計によっては、設備コスト及び運転コス
トが大きく変わり、病院、ホテル等の経営に取って重要
な因子となる。そこで、建物の熱源設備システムの最適
化が重要になる。ところで、建物の熱源設備システムを
設計するに当たり、従来は、設計者が、熱源設備システ
ムの設計条件と設計者の個人的な経験と知識に基づいて
熱源設備システムを設計していた。ここで、設計とは、
熱源設備システムで使用する使用エネルギー種、熱源設
備システムに設ける熱源機器の機種の選択及び熱源機器
の組み合わせ、熱源機器の容量及び台数の決定、熱源機
器の運転方策の決定等の種々の工学的作業を含む広い概
念である。設計の成果は、熱源機器を接続するためのフ
ローシートであり、熱源機器を購入するための熱源機器
仕様であって、詳細設計及び現場施工の基礎資料とな
る。
【０００４】熱源設備システムの設計条件には、供給エ
ネルギー条件と、使用エネルギー条件と、熱源設備を構
成する熱源機器に対する要求仕様とがある。供給エネル
ギー条件とは、建物に供給できる供給エネルギーの種
類、単価、供給可能量等を言う。供給エネルギーの種類
とは、通常、電力、燃料、市水、都市ガス、ＬＰＧガ
ス、太陽光等を言う。使用エネルギー条件とは、建物で
使用するエネルギーの種類と、使用条件、その使用量等
を言う。使用エネルギーの種類とは、通常、電力、冷
水、温水、熱水、スチーム等を言い、使用条件とは、例
えば電力の場合には電圧、交流、直流の種類、温水の場
合には、温度、圧力等を言う。また、熱源機器の要求仕
様とは、熱源機器に要求される仕様であって、温水ボイ
ラであれば、その型式は電力を熱源とする温水ボイラー
するとか、ガス焚きの温水ボイラーにするとか、或いは
発電機であれば、型式はコージェネレーション形式のも
のにするとか、蒸気ボイラーであれば、重油焚きボイラ
ーにするとか、ガス焚きボイラーにするとかを言う。
ネルギー条件と、使用エネルギー条件と、熱源設備を構
成する熱源機器に対する要求仕様とがある。供給エネル
ギー条件とは、建物に供給できる供給エネルギーの種
類、単価、供給可能量等を言う。供給エネルギーの種類
とは、通常、電力、燃料、市水、都市ガス、ＬＰＧガ
ス、太陽光等を言う。使用エネルギー条件とは、建物で
使用するエネルギーの種類と、使用条件、その使用量等
を言う。使用エネルギーの種類とは、通常、電力、冷
水、温水、熱水、スチーム等を言い、使用条件とは、例
えば電力の場合には電圧、交流、直流の種類、温水の場
合には、温度、圧力等を言う。また、熱源機器の要求仕
様とは、熱源機器に要求される仕様であって、温水ボイ
ラであれば、その型式は電力を熱源とする温水ボイラー
するとか、ガス焚きの温水ボイラーにするとか、或いは
発電機であれば、型式はコージェネレーション形式のも
のにするとか、蒸気ボイラーであれば、重油焚きボイラ
ーにするとか、ガス焚きボイラーにするとかを言う。
【０００５】以上のことから、熱源設備システムの設計
とは、建物で使用する使用エネルギーの種類、使用条
件、使用量を含む使用エネルギー条件と、建物に供給で
きる供給エネルギーの種類、供給エネルギー条件、供給
量を含む供給エネルギー条件とに基づいて、供給エネル
ギーを使用エネルギーに変換する変換経路を特定し、熱
源機器に対する要求仕様に基づいて特定した変換経路毎
に熱源機器の仕様を特定することを言う。
とは、建物で使用する使用エネルギーの種類、使用条
件、使用量を含む使用エネルギー条件と、建物に供給で
きる供給エネルギーの種類、供給エネルギー条件、供給
量を含む供給エネルギー条件とに基づいて、供給エネル
ギーを使用エネルギーに変換する変換経路を特定し、熱
源機器に対する要求仕様に基づいて特定した変換経路毎
に熱源機器の仕様を特定することを言う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来は、上述
のように、設計者が個々に個人的な経験と知識に基づい
て熱源設備システムを設計しているために、熱源設備シ
ステムの良否は、設計者の能力に大きく依存し、必ずし
も合目的な最適な熱源設備システムを実現することが難
しかった。また、客観的に評価する基準がないために、
設計された熱源設備システムの良否を客観的に評価する
ことも難しかった。更には、近年、熱源設備システムを
評価する際の評価目的も、設備費及び運転費を含む総費
用を最小にすること、熱源設備システムの熱源機器台数
を最少にすること、排出ＣＯ2 量を最少にすること、更
には廃棄物量を最少にすること等、益々多様になって来
ている。しかし、これらの評価目的に照らして最適な熱
源設備システムを従来の設計手法により実現することは
極めて難しかった。
のように、設計者が個々に個人的な経験と知識に基づい
て熱源設備システムを設計しているために、熱源設備シ
ステムの良否は、設計者の能力に大きく依存し、必ずし
も合目的な最適な熱源設備システムを実現することが難
しかった。また、客観的に評価する基準がないために、
設計された熱源設備システムの良否を客観的に評価する
ことも難しかった。更には、近年、熱源設備システムを
評価する際の評価目的も、設備費及び運転費を含む総費
用を最小にすること、熱源設備システムの熱源機器台数
を最少にすること、排出ＣＯ2 量を最少にすること、更
には廃棄物量を最少にすること等、益々多様になって来
ている。しかし、これらの評価目的に照らして最適な熱
源設備システムを従来の設計手法により実現することは
極めて難しかった。
【０００７】そこで、本発明の目的は、多種多様な熱エ
ネルギー及び熱源設備システムに設ける熱源機器を広く
評価して、多数の熱源設備システムのなかから評価目的
に最適な熱源設備システムを選択、設計する方法を提供
することである。
ネルギー及び熱源設備システムに設ける熱源機器を広く
評価して、多数の熱源設備システムのなかから評価目的
に最適な熱源設備システムを選択、設計する方法を提供
することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、最適な熱源
設備システムを実現するに当たって、数理計画法を適用
して各熱源設備システムを評価し、設計することを着想
し、本発明を完成するに到った。なお、数理計画法と
は、いくつかの制約条件のもとで、目的関数（或いは評
価関数）を最大又は最小にする最適化技法の総称であっ
て、自然科学や社会科学などの様々な現象を数学的モデ
ルとして表し、取るべき方策を数理的に最適化すること
を目的としている。
設備システムを実現するに当たって、数理計画法を適用
して各熱源設備システムを評価し、設計することを着想
し、本発明を完成するに到った。なお、数理計画法と
は、いくつかの制約条件のもとで、目的関数（或いは評
価関数）を最大又は最小にする最適化技法の総称であっ
て、自然科学や社会科学などの様々な現象を数学的モデ
ルとして表し、取るべき方策を数理的に最適化すること
を目的としている。
【０００９】上記目的を達成するために、本発明に係る
熱源設備システムの設計方法は、供給エネルギーを使用
エネルギーに変換する熱源機器を備え、供給エネルギー
を変換して所要の使用エネルギーを得るようにした建物
の熱源設備システムを設計するに当たり、特定の評価目
的に適合するように数理計画法によって熱源設備システ
ムの熱源機器の構成を最適化する方法であって、建物で
使用する使用エネルギーの種類、使用条件、使用量を含
む使用エネルギー条件と、建物に供給できる供給エネル
ギーの種類、供給エネルギー条件、供給量を含む供給エ
ネルギー条件とに基づいて、供給エネルギーを使用エネ
ルギーに変換する変換経路を特定し、変換経路と熱源機
器とからなる熱源構成パターンを設定するステップと、
熱源構成パターンで選定された熱源機器の機種毎に、熱
源機器の種目別を設定するステップと、評価目的に合目
的に数式化された熱源機器特性を種目別の熱源機器毎に
設定するステップと、種目別の熱源機器と熱源機器特性
とに基づいて、評価目的に対応するように作成された評
価関数からなる熱源設計モデルを設定するステップと、
熱源設計モデル毎に評価関数を演算して演算結果を求め
るステップと、特定の評価目的に照らして最適な熱源設
計モデルを演算結果に基づいて選定するステップとを有
することを特徴としている。
熱源設備システムの設計方法は、供給エネルギーを使用
エネルギーに変換する熱源機器を備え、供給エネルギー
を変換して所要の使用エネルギーを得るようにした建物
の熱源設備システムを設計するに当たり、特定の評価目
的に適合するように数理計画法によって熱源設備システ
ムの熱源機器の構成を最適化する方法であって、建物で
使用する使用エネルギーの種類、使用条件、使用量を含
む使用エネルギー条件と、建物に供給できる供給エネル
ギーの種類、供給エネルギー条件、供給量を含む供給エ
ネルギー条件とに基づいて、供給エネルギーを使用エネ
ルギーに変換する変換経路を特定し、変換経路と熱源機
器とからなる熱源構成パターンを設定するステップと、
熱源構成パターンで選定された熱源機器の機種毎に、熱
源機器の種目別を設定するステップと、評価目的に合目
的に数式化された熱源機器特性を種目別の熱源機器毎に
設定するステップと、種目別の熱源機器と熱源機器特性
とに基づいて、評価目的に対応するように作成された評
価関数からなる熱源設計モデルを設定するステップと、
熱源設計モデル毎に評価関数を演算して演算結果を求め
るステップと、特定の評価目的に照らして最適な熱源設
計モデルを演算結果に基づいて選定するステップとを有
することを特徴としている。
【００１０】熱源構成パターンとは、供給エネルギーを
使用エネルギーに変換する際の変換経路と、その変換経
路を確立する際の熱源機器とを特定したパターンであっ
て、例えば、図１に示すようなパターンである。なお、
図１の略号は表１の種目別テーブルの記載に準じてい
る。本発明方法では、選定した最適な熱源設計モデルに
基づいて、熱源設備システムを設計するので、評価目的
に合致した最適な熱源設備システムを実現することがで
きる。
使用エネルギーに変換する際の変換経路と、その変換経
路を確立する際の熱源機器とを特定したパターンであっ
て、例えば、図１に示すようなパターンである。なお、
図１の略号は表１の種目別テーブルの記載に準じてい
る。本発明方法では、選定した最適な熱源設計モデルに
基づいて、熱源設備システムを設計するので、評価目的
に合致した最適な熱源設備システムを実現することがで
きる。
【００１１】また、本発明方法の好適な実施態様では、
熱源構成パターンを設定するステップで、熱源機器に対
する要求仕様に基づいて特定した変換経路毎に熱源機器
の機種を選定する。要求仕様とは、例えば、電力需要が
ある場合、自家発電機を設けて発電するのか、受電設備
を設けて買電のみにより電力需要を賄うのか、或いは自
家発電機を設ける際には、コージェネレーション方式の
発電機か否か等の要求仕様を言い、また、温水器を設置
する際、蒸気式温水器ではなく、電気式温水器を設ける
というように、熱源を指定したりする要求仕様を言う。
熱源構成パターンを設定するステップで、熱源機器に対
する要求仕様に基づいて特定した変換経路毎に熱源機器
の機種を選定する。要求仕様とは、例えば、電力需要が
ある場合、自家発電機を設けて発電するのか、受電設備
を設けて買電のみにより電力需要を賄うのか、或いは自
家発電機を設ける際には、コージェネレーション方式の
発電機か否か等の要求仕様を言い、また、温水器を設置
する際、蒸気式温水器ではなく、電気式温水器を設ける
というように、熱源を指定したりする要求仕様を言う。
【００１２】熱源構成パターンを設定するステップで
は、熱源機器の要求仕様で規定された熱源機器の許容最
大容量に基づいて、熱源機器の所要台数を設定し、熱源
機器の容量が熱源機器の要求仕様で規定された許容最小
容量未満であるときには、その熱源機器を設けないこと
にする。これにより、実際の条件に適応した熱源設備シ
ステムを実現することができる。
は、熱源機器の要求仕様で規定された熱源機器の許容最
大容量に基づいて、熱源機器の所要台数を設定し、熱源
機器の容量が熱源機器の要求仕様で規定された許容最小
容量未満であるときには、その熱源機器を設けないこと
にする。これにより、実際の条件に適応した熱源設備シ
ステムを実現することができる。
【００１３】本発明方法では、複数個の熱源構成パター
ンが、建物に必要な使用ユーティリティの種類、使用条
件、使用量を含む使用条件と、建物に供給できる供給エ
ネルギーの種類、供給エネルギー条件、供給量を含む供
給条件と、熱源設備システムに設ける熱源機器の基本仕
様に対応して、予め設定されている。
ンが、建物に必要な使用ユーティリティの種類、使用条
件、使用量を含む使用条件と、建物に供給できる供給エ
ネルギーの種類、供給エネルギー条件、供給量を含む供
給条件と、熱源設備システムに設ける熱源機器の基本仕
様に対応して、予め設定されている。
【００１４】本発明方法の更に好適な実施態様では、熱
源機器の機種毎に特定された熱源機器の種目別のテーブ
ルと、種目別の熱源機器毎に特定された熱源機器特性の
テーブルとが、予め用意されている。種目別のテーブル
とは、表１に示すように、温水コージェネレーション式
発電機（ＣＧＳ−ＨＳ）、蒸気コージェネレーション式
発電機（ＣＧＳ−ＳＴ）等の熱源機器の機種のリスト、
リストに挙げられた各機種を特徴付ける要件、例えば温
水コージェネレーション式発電機であれば、機種を燃料
で区別するために、重油焚き（ＣＧＨ）、灯油焚き（Ｃ
ＧＬ）、及びガス焚き（ＣＧＧ）の種目別がある。
源機器の機種毎に特定された熱源機器の種目別のテーブ
ルと、種目別の熱源機器毎に特定された熱源機器特性の
テーブルとが、予め用意されている。種目別のテーブル
とは、表１に示すように、温水コージェネレーション式
発電機（ＣＧＳ−ＨＳ）、蒸気コージェネレーション式
発電機（ＣＧＳ−ＳＴ）等の熱源機器の機種のリスト、
リストに挙げられた各機種を特徴付ける要件、例えば温
水コージェネレーション式発電機であれば、機種を燃料
で区別するために、重油焚き（ＣＧＨ）、灯油焚き（Ｃ
ＧＬ）、及びガス焚き（ＣＧＧ）の種目別がある。
【表１】
【００１５】本発明方法では、熱源機器特性として任意
の特性を付与することができる。例えば、本発明方法の
好適な実施態様では、熱源機器特性が、設備費及び保守
費を含むコスト特性と、運転性能特性とから構成され、
コスト特性が、熱源機器の容量と、設備費及び保守費を
含むコストとの相関関係を規定する示す関数で示され、
運転性能特性が、熱源機器の容量と定格効率との相関関
係を規定する第１の関係式と、定格エネルギー入力に対
する使用時入力の入力比率と、定格エネルギー出力に対
する使用時出力の出力比率との相関関係を規定する第２
の関係式とによって示されている。
の特性を付与することができる。例えば、本発明方法の
好適な実施態様では、熱源機器特性が、設備費及び保守
費を含むコスト特性と、運転性能特性とから構成され、
コスト特性が、熱源機器の容量と、設備費及び保守費を
含むコストとの相関関係を規定する示す関数で示され、
運転性能特性が、熱源機器の容量と定格効率との相関関
係を規定する第１の関係式と、定格エネルギー入力に対
する使用時入力の入力比率と、定格エネルギー出力に対
する使用時出力の出力比率との相関関係を規定する第２
の関係式とによって示されている。
【００１６】コスト特性とは、例えば、温水コージェネ
レーション式発電機で重油焚き（ＣＧＨ）、ガス焚き
（ＣＧＧ）の場合、図２に示すように、種目別に、設備
費と保守費とが熱源機器容量の二次関数式で示される。
設備費は温水コージェネレーション式発電機の付属熱源
機器を含めた熱源機器費用を含み、保守費は年間保守契
約を行った場合の標準費用等を含む。
レーション式発電機で重油焚き（ＣＧＨ）、ガス焚き
（ＣＧＧ）の場合、図２に示すように、種目別に、設備
費と保守費とが熱源機器容量の二次関数式で示される。
設備費は温水コージェネレーション式発電機の付属熱源
機器を含めた熱源機器費用を含み、保守費は年間保守契
約を行った場合の標準費用等を含む。
【００１７】運転性能特性を規定する第１の関係式と
は、熱源機器の容量と定格効率との相関関係を規定する
関係式であって、例えば、温水コージェネレーション式
発電機で重油焚き（ＣＧＨ）、ガス焚き（ＣＧＧ）の場
合、図３に示すように、種目別に、熱源機器容量と定格
効率とを規定する関係式である。また、運転性能特性を
規定する第２の関係式とは、定格エネルギー入力に対す
る使用時入力の入力比率と、定格エネルギー出力に対す
る使用時出力の出力比率との相関関係を規定する関係式
であって、例えば、温水コージェネレーション式発電機
の重油焚き（ＣＧＨ）、ガス焚き（ＣＧＧ）の場合、図
４に示すように、種目別に、入力比率と出力比率とを規
定する関係式である。運転性能特性は、第１の関係式×
第２の関係式の積で求められる。
は、熱源機器の容量と定格効率との相関関係を規定する
関係式であって、例えば、温水コージェネレーション式
発電機で重油焚き（ＣＧＨ）、ガス焚き（ＣＧＧ）の場
合、図３に示すように、種目別に、熱源機器容量と定格
効率とを規定する関係式である。また、運転性能特性を
規定する第２の関係式とは、定格エネルギー入力に対す
る使用時入力の入力比率と、定格エネルギー出力に対す
る使用時出力の出力比率との相関関係を規定する関係式
であって、例えば、温水コージェネレーション式発電機
の重油焚き（ＣＧＨ）、ガス焚き（ＣＧＧ）の場合、図
４に示すように、種目別に、入力比率と出力比率とを規
定する関係式である。運転性能特性は、第１の関係式×
第２の関係式の積で求められる。
【００１８】好適には、熱源機器特性の運転性能には、
熱源機器の製造時及び運転時に発生する温暖化ガス発生
量が規定されている。これにより、熱源機器の製造時及
び運転時を含めた温暖化ガス発生量を最小にする熱源設
備システムを設計することができる。温暖化ガスとは、
地球の温暖化を促進するガス、例えば二酸化炭素（ＣＯ
2 ）ガス、メタン（ＣＨ3 ）ガス、フロン（クロロフル
オロカーボン）ガス等を言う。
熱源機器の製造時及び運転時に発生する温暖化ガス発生
量が規定されている。これにより、熱源機器の製造時及
び運転時を含めた温暖化ガス発生量を最小にする熱源設
備システムを設計することができる。温暖化ガスとは、
地球の温暖化を促進するガス、例えば二酸化炭素（ＣＯ
2 ）ガス、メタン（ＣＨ3 ）ガス、フロン（クロロフル
オロカーボン）ガス等を言う。
【００１９】以上の構成により、本発明方法は、例え
ば、設備費、維持管理費、運転費、基本料金を含む、熱
源設備システムの総コストを最小にすること、熱源設備
システムのエネルギー消費量を最小にすること、及び熱
源設備システムから排出される温暖化ガス量を最少にす
ることの少なくともいずれかを評価目的として、評価目
的に合致した熱源設備システムを設計することができ
る。
ば、設備費、維持管理費、運転費、基本料金を含む、熱
源設備システムの総コストを最小にすること、熱源設備
システムのエネルギー消費量を最小にすること、及び熱
源設備システムから排出される温暖化ガス量を最少にす
ることの少なくともいずれかを評価目的として、評価目
的に合致した熱源設備システムを設計することができ
る。
【００２０】更には、熱源構成パターン、熱源機器の種
目別テーブル、及び熱源機器の種目別毎に特定された熱
源機器特性のテーブルをコンピュータに入力して、予め
記憶させ、次いで、個別の熱源設備システムを設計する
に当たり、供給エネルギー条件、使用エネルギー条件及
び熱源機器の要求仕様をコンピュータに入力して、コン
ピュータから最適な熱源設計モデルを出力させるように
コンピュータ化することもできる。尚、本発明方法で、
熱源設備システムを設計するとは、評価目的に合致し
た、熱源構成パターン、熱源機器、及び熱源機器の種目
別を特定することである。
目別テーブル、及び熱源機器の種目別毎に特定された熱
源機器特性のテーブルをコンピュータに入力して、予め
記憶させ、次いで、個別の熱源設備システムを設計する
に当たり、供給エネルギー条件、使用エネルギー条件及
び熱源機器の要求仕様をコンピュータに入力して、コン
ピュータから最適な熱源設計モデルを出力させるように
コンピュータ化することもできる。尚、本発明方法で、
熱源設備システムを設計するとは、評価目的に合致し
た、熱源構成パターン、熱源機器、及び熱源機器の種目
別を特定することである。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明方法の実施形態の一例であっ
て、図５は本実施形態例の熱源設備システムの設計手順
のフローを示すフローチャートである。本実施形態例の
設計手順では、先ず、ステップＳ1 として、熱源構成パ
ターンを選択する。このステップでは、例えば図１に示
すような熱源構成パターンをｋ個（Ｐk ：ｋ＝１〜ｋ）
を選択する。熱源構成パターンは、予め用意されている
複数個の熱源構成パターンから選んでも良く、また都度
作成して良い。熱源構成パターンの選択する際には、コ
ンピュータの計算時間を考慮して、実用的には、熱源機
器の機種の数は、１０程度にするほうが好ましい。ま
た、熱源機器に付属してエネルギーを消費する付属熱源
機器も合わせて選定する。例えば、水冷ヒートポンプチ
ラーの場合、図６に示すように、水冷ヒートポンプチラ
ー本体に加えて、冷却水を水冷ヒートポンプチラー本体
に供給する冷却水ポンプ、温度上昇した冷却水を冷却す
る冷却塔等の熱源機器、及びそれら熱源機器の必要エネ
ルギーも定める。また、蓄熱設備を必要とする時には、
例えば図７に示すように、Ａ：昼間電力料金を用いた非
蓄熱運転による冷温水出力、Ｂ：深夜料金を用いて夜間
蓄熱した冷熱量に相当する冷温水を放熱時間中に放熱す
る冷温水出力、Ｃ：蓄熱時間帯における深夜電力料金を
用いた非蓄熱運転による冷温水出力を考慮して、運転計
画を設定する。
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明方法の実施形態の一例であっ
て、図５は本実施形態例の熱源設備システムの設計手順
のフローを示すフローチャートである。本実施形態例の
設計手順では、先ず、ステップＳ1 として、熱源構成パ
ターンを選択する。このステップでは、例えば図１に示
すような熱源構成パターンをｋ個（Ｐk ：ｋ＝１〜ｋ）
を選択する。熱源構成パターンは、予め用意されている
複数個の熱源構成パターンから選んでも良く、また都度
作成して良い。熱源構成パターンの選択する際には、コ
ンピュータの計算時間を考慮して、実用的には、熱源機
器の機種の数は、１０程度にするほうが好ましい。ま
た、熱源機器に付属してエネルギーを消費する付属熱源
機器も合わせて選定する。例えば、水冷ヒートポンプチ
ラーの場合、図６に示すように、水冷ヒートポンプチラ
ー本体に加えて、冷却水を水冷ヒートポンプチラー本体
に供給する冷却水ポンプ、温度上昇した冷却水を冷却す
る冷却塔等の熱源機器、及びそれら熱源機器の必要エネ
ルギーも定める。また、蓄熱設備を必要とする時には、
例えば図７に示すように、Ａ：昼間電力料金を用いた非
蓄熱運転による冷温水出力、Ｂ：深夜料金を用いて夜間
蓄熱した冷熱量に相当する冷温水を放熱時間中に放熱す
る冷温水出力、Ｃ：蓄熱時間帯における深夜電力料金を
用いた非蓄熱運転による冷温水出力を考慮して、運転計
画を設定する。
【００２２】次いで、ステップＳ2 に移行し、熱源構成
パターンで選定された熱源機器の機種毎に、表１に示す
ように、熱源機器の種目別を設定し、かつ評価目的に合
目的に数式化された熱源機器特性（Ｅj ：ｊ＝１〜ｊ、
ｊは異なる特性の数である）を種目別の熱源機器毎に設
定する。例えば、図２に示すコスト特性と、図３示す第
１の関係式、及び図４に示す第２の関係式の積から熱源
機器特性を設定する。次いで、ステップＳ3 では、種目
別の熱源機器と熱源機器特性とに基づいて、評価目的に
対応するように作成された評価関数として熱源設計モデ
ル（Ｐk ・Ｅ j ）（図８参照）を設定する。次いで、ス
テップＳ4 では、熱源設計モデル（Ｐk ・Ｅj ）を評価
関数とし、熱源設計モデル（Ｐk ・Ｅj ）を演算して演
算結果を求め、ステップＳ5 に移行する。ステップＳ5
では、熱源機器の種目別の全ての熱源機器特性（Ｅj ）
に関し、即ちｊ＝１〜ｊまで全ての熱源設計モデル（Ｐ
k ・Ｅj ）を演算したかどうか、判断し、ＹＥＳであれ
ば、ステップＳ6 に移行する。ＮＯであれば、ステップ
Ｓ 2 に戻って、ｊ＝ｊ＋１とする。
パターンで選定された熱源機器の機種毎に、表１に示す
ように、熱源機器の種目別を設定し、かつ評価目的に合
目的に数式化された熱源機器特性（Ｅj ：ｊ＝１〜ｊ、
ｊは異なる特性の数である）を種目別の熱源機器毎に設
定する。例えば、図２に示すコスト特性と、図３示す第
１の関係式、及び図４に示す第２の関係式の積から熱源
機器特性を設定する。次いで、ステップＳ3 では、種目
別の熱源機器と熱源機器特性とに基づいて、評価目的に
対応するように作成された評価関数として熱源設計モデ
ル（Ｐk ・Ｅ j ）（図８参照）を設定する。次いで、ス
テップＳ4 では、熱源設計モデル（Ｐk ・Ｅj ）を評価
関数とし、熱源設計モデル（Ｐk ・Ｅj ）を演算して演
算結果を求め、ステップＳ5 に移行する。ステップＳ5
では、熱源機器の種目別の全ての熱源機器特性（Ｅj ）
に関し、即ちｊ＝１〜ｊまで全ての熱源設計モデル（Ｐ
k ・Ｅj ）を演算したかどうか、判断し、ＹＥＳであれ
ば、ステップＳ6 に移行する。ＮＯであれば、ステップ
Ｓ 2 に戻って、ｊ＝ｊ＋１とする。
【００２３】ステップＳ6 では、全ての熱源構成パター
ン（Ｐk ）に関し、即ちｋ＝１〜ｋまで熱源設計モデル
（Ｐk ・Ｅj ）を演算したかどうか、判断し、ＹＥＳで
あれば、演算終了であり、ステップＳ7 に移行する。Ｎ
Ｏであれば、ステップＳ1 に戻って、ｋ＝ｋ＋１とす
る。ステップＳ7 では、演算結果に基づいて最適な熱源
設計モデルを決定し、決定した熱源設計モデルに従って
熱源設備システムを設計する。
ン（Ｐk ）に関し、即ちｋ＝１〜ｋまで熱源設計モデル
（Ｐk ・Ｅj ）を演算したかどうか、判断し、ＹＥＳで
あれば、演算終了であり、ステップＳ7 に移行する。Ｎ
Ｏであれば、ステップＳ1 に戻って、ｋ＝ｋ＋１とす
る。ステップＳ7 では、演算結果に基づいて最適な熱源
設計モデルを決定し、決定した熱源設計モデルに従って
熱源設備システムを設計する。
【００２４】
【実施例】本発明方法を病院の熱源設備システムの設計
に適用した例を挙げて、添付図面を参照して、本発明方
法を更に一層詳しく説明する。 １．対象病院の概要 対象とした建物は、地上７階、延べ床面積２３，０００
ｍ2、ベット数３６０床の総合病院である。建物の需要
負荷は、電力、空調用冷水、空調用温水、湯水及び蒸気
であって、年間の負荷持続曲線は図９に示す通りであ
る。また、供給エネルギーは、商用電力及び都市ガスで
あり、重油及び灯油の供給は設計条件から除外されてい
る。従って、熱源構成パターンで採用できる熱源機器
は、電力を熱源とするもの、及び都市ガスを熱源とする
ものである。例えば、熱源機器として、商用電力設備
（ＥＥＱ）、ガス焚き式温水コージェネレーション型発
電機（ＣＧＧ）、ガス焚き式温水ボイラ（ＢＷＧ）、ガ
ス焚き式蒸気ボイラ（ＢＳＧ）等を採用することができ
る。更には、熱源機器として、ターボ冷凍機（ＨＰＴ）
及び水冷チラー（ＨＰＳ）等の水冷ヒートポンプ、氷蓄
熱式ヒートポンプ（ＨＰＩ）等の蓄熱式ヒートポンプ、
及び温水入力の吸収冷凍機（ＡＲＷ）を採用することが
できる。
に適用した例を挙げて、添付図面を参照して、本発明方
法を更に一層詳しく説明する。 １．対象病院の概要 対象とした建物は、地上７階、延べ床面積２３，０００
ｍ2、ベット数３６０床の総合病院である。建物の需要
負荷は、電力、空調用冷水、空調用温水、湯水及び蒸気
であって、年間の負荷持続曲線は図９に示す通りであ
る。また、供給エネルギーは、商用電力及び都市ガスで
あり、重油及び灯油の供給は設計条件から除外されてい
る。従って、熱源構成パターンで採用できる熱源機器
は、電力を熱源とするもの、及び都市ガスを熱源とする
ものである。例えば、熱源機器として、商用電力設備
（ＥＥＱ）、ガス焚き式温水コージェネレーション型発
電機（ＣＧＧ）、ガス焚き式温水ボイラ（ＢＷＧ）、ガ
ス焚き式蒸気ボイラ（ＢＳＧ）等を採用することができ
る。更には、熱源機器として、ターボ冷凍機（ＨＰＴ）
及び水冷チラー（ＨＰＳ）等の水冷ヒートポンプ、氷蓄
熱式ヒートポンプ（ＨＰＩ）等の蓄熱式ヒートポンプ、
及び温水入力の吸収冷凍機（ＡＲＷ）を採用することが
できる。
【００２５】２．熱源設備システムの評価目的 本実施例では、次の三つを熱源設備システムの評価目的
としている。 １）費用最小化を図った熱源設備システム ２）熱源機器台数と熱源機器容量の最適化を図った熱源
設備システム ３）排出ＣＯ2量の最小化を図った熱源設備システム
としている。 １）費用最小化を図った熱源設備システム ２）熱源機器台数と熱源機器容量の最適化を図った熱源
設備システム ３）排出ＣＯ2量の最小化を図った熱源設備システム
【００２６】実施例１ 本実施例では、費用最小化を図った、即ち設備償却費、
運転費、メンテナンス費、及び購入エネルギー基本料金
とからなる年間総費用を最小化できる熱源設備システム
を設計する。本実施例で用いたエネルギー単価は、表２
及び表３に示す通りであり、熱源機器の償却年数は１５
年、年間金利は５％としている。
運転費、メンテナンス費、及び購入エネルギー基本料金
とからなる年間総費用を最小化できる熱源設備システム
を設計する。本実施例で用いたエネルギー単価は、表２
及び表３に示す通りであり、熱源機器の償却年数は１５
年、年間金利は５％としている。
【表２】
【表３】
【００２７】本実施例で選択した熱源構成パターンは、
システム１から５の５個であって、実施例１の実行のた
めに作成したものである。システム１の熱源構成パター
ンは、図１０及び表４に示すように、熱源機器として、
商用電力設備（ＥＥＱ）、ガス焚き式温水コージェネレ
ーション型発電機（ＣＧＧ１〜３）、ガス焚き式温水ボ
イラ（ＢＷＧ）、ガス焚き式蒸気ボイラ（ＢＳＧ）、及
びガス焚きの吸収式冷温水機（ＡＲＧ）を備え、更に、
水冷ヒートポンプとしてターボ冷凍機（ＨＰＴ）及び水
冷チラー（ＨＰＳ）、蓄熱式ヒートポンプとして氷蓄熱
式ヒートポンプ（ＨＰＩ）、及び温水入力の吸収冷凍機
（ＡＲＷ）を有する。システム２の熱源構成パターン
は、表４に示すように、システム１の熱源構成パターン
からターボ冷凍機（ＨＰＴ）、氷蓄熱式ヒートポンプ
（ＨＰＩ）及び温水入力の吸収冷凍機（ＡＲＷ）を除い
たシステムである。システム３の熱源構成パターンは、
表４に示すように、システム１の熱源構成パターンから
ガス焚き式温水コージェネレーション型発電機（ＣＧ
Ｇ）、ターボ冷凍機（ＨＰＴ）、水冷チラー（ＨＰ
Ｓ）、氷蓄熱式ヒートポンプ（ＨＰＩ）、及び温水入力
の吸収冷凍機（ＡＲＷ）を除いたシステムである。以
下、同様にして、システム４及び５の熱源構成パターン
も表４に示す熱源機器を備えている。
システム１から５の５個であって、実施例１の実行のた
めに作成したものである。システム１の熱源構成パター
ンは、図１０及び表４に示すように、熱源機器として、
商用電力設備（ＥＥＱ）、ガス焚き式温水コージェネレ
ーション型発電機（ＣＧＧ１〜３）、ガス焚き式温水ボ
イラ（ＢＷＧ）、ガス焚き式蒸気ボイラ（ＢＳＧ）、及
びガス焚きの吸収式冷温水機（ＡＲＧ）を備え、更に、
水冷ヒートポンプとしてターボ冷凍機（ＨＰＴ）及び水
冷チラー（ＨＰＳ）、蓄熱式ヒートポンプとして氷蓄熱
式ヒートポンプ（ＨＰＩ）、及び温水入力の吸収冷凍機
（ＡＲＷ）を有する。システム２の熱源構成パターン
は、表４に示すように、システム１の熱源構成パターン
からターボ冷凍機（ＨＰＴ）、氷蓄熱式ヒートポンプ
（ＨＰＩ）及び温水入力の吸収冷凍機（ＡＲＷ）を除い
たシステムである。システム３の熱源構成パターンは、
表４に示すように、システム１の熱源構成パターンから
ガス焚き式温水コージェネレーション型発電機（ＣＧ
Ｇ）、ターボ冷凍機（ＨＰＴ）、水冷チラー（ＨＰ
Ｓ）、氷蓄熱式ヒートポンプ（ＨＰＩ）、及び温水入力
の吸収冷凍機（ＡＲＷ）を除いたシステムである。以
下、同様にして、システム４及び５の熱源構成パターン
も表４に示す熱源機器を備えている。
【表４】
【００２８】費用最小化を図った熱源設備システムを求
めるために、システム１からシステム５の熱源構成パタ
ーンについて、評価関数を演算し、表４に示す結果を得
た。表４から、システム１の熱源構成パターンを備えた
熱源設備システムが、費用最小の熱源設備システムであ
ることが判る。しかし、システム１の熱源設備システム
は、容量０の熱源機器、即ちターボ冷凍機（ＨＰＴ）及
び氷蓄熱式ヒートポンプ（ＨＰＩ）を含むために現実的
でないことを考慮すると、システム２の熱源設備システ
ムが求めるシステムとなる。
めるために、システム１からシステム５の熱源構成パタ
ーンについて、評価関数を演算し、表４に示す結果を得
た。表４から、システム１の熱源構成パターンを備えた
熱源設備システムが、費用最小の熱源設備システムであ
ることが判る。しかし、システム１の熱源設備システム
は、容量０の熱源機器、即ちターボ冷凍機（ＨＰＴ）及
び氷蓄熱式ヒートポンプ（ＨＰＩ）を含むために現実的
でないことを考慮すると、システム２の熱源設備システ
ムが求めるシステムとなる。
【００２９】本実施例では、上述のように、多数の熱源
機器の組み合わせの中から最適なシステム１の熱源設備
システムを特定することができるとともに、システム２
は、熱源機器容量が最適化された熱源設備システムであ
ると評価できる。即ち、各システムを費用の観点から客
観的に評価・比較することができると言える。従って、
熱源設備システムの採用は、各システムの総合コストの
差や設備費、運転費等の有利不利を評価し、さらに他の
設計条件を考慮して決定することができる。実施例１の
計算時間は、初期値として与える各熱源機器の暫定的な
容量に依存する非線形計算の収束までの計算回数による
が、コンピュータとしてPentium２００ＭＨｚ，ＭＳ−
ＦＯＲＴＲＡＮを使い、表４のシステム１を約９０分で
計算終了することができた。
機器の組み合わせの中から最適なシステム１の熱源設備
システムを特定することができるとともに、システム２
は、熱源機器容量が最適化された熱源設備システムであ
ると評価できる。即ち、各システムを費用の観点から客
観的に評価・比較することができると言える。従って、
熱源設備システムの採用は、各システムの総合コストの
差や設備費、運転費等の有利不利を評価し、さらに他の
設計条件を考慮して決定することができる。実施例１の
計算時間は、初期値として与える各熱源機器の暫定的な
容量に依存する非線形計算の収束までの計算回数による
が、コンピュータとしてPentium２００ＭＨｚ，ＭＳ−
ＦＯＲＴＲＡＮを使い、表４のシステム１を約９０分で
計算終了することができた。
【００３０】実施例２ 一般的に、熱源機器容量が大きくなると、その設備費や
保守費の単価は低くなるが、部分負荷のために運転効率
が悪化することから、設備費や保守費とは反対に運転費
が増加する。従って、複数台の熱源機器を用い、負荷分
担を適切に行うことが重要である。エネルギーは、ネッ
トワーク的に供給されることから、ある熱源機器につい
て最適な台数と容量バランスを検討するには、熱源設備
システム全体で検討する必要がある。そこで、本実施例
では、熱源機器台数と熱源機器容量の最適化を図った熱
源設備システムを設計する。実施例１で費用最小の熱源
設備システムとされたシステム２について、図１１に示
すように、３台のＣＧＧ（ＣＧＧ．Ｎｏ１、ＣＧＧ．Ｎ
ｏ２、ＣＧＧ．Ｎｏ３）を備えた熱源構成パターンを用
いて、ＣＧＧの台数と容量の最適値を求めた。表５はそ
の容量配分の計算結果を示す。表５から、ＣＧＧは、３
台が相互に異なる容量に配分されること、また台数と容
量を最適化することにより、ＣＧＧの合計発電容量が８
７０ｋｗになって、実施例１のシステム２の熱源設備シ
ステムより発電量が７０ｋｗ増加し、総合費用も減少す
ることが分かる。これは、商用電力の供給バランスも評
価して、低容量のＣＧＧが電力の部分負荷需要を担当す
ることにより、各ＣＧＧが効率的に稼働するからであ
り、また、設備償却費が増加しても、運転費を更に一層
改善されるので、総合費用では有利となっている。従っ
て、複数台の熱源機器の計算では、熱源設備システム全
体の中で、部分負荷効率の改善による運転費と固定費
（設備費、メンテナンス費、契約費）のトレードオフ関
係が、より詳細に考慮され、評価される。
保守費の単価は低くなるが、部分負荷のために運転効率
が悪化することから、設備費や保守費とは反対に運転費
が増加する。従って、複数台の熱源機器を用い、負荷分
担を適切に行うことが重要である。エネルギーは、ネッ
トワーク的に供給されることから、ある熱源機器につい
て最適な台数と容量バランスを検討するには、熱源設備
システム全体で検討する必要がある。そこで、本実施例
では、熱源機器台数と熱源機器容量の最適化を図った熱
源設備システムを設計する。実施例１で費用最小の熱源
設備システムとされたシステム２について、図１１に示
すように、３台のＣＧＧ（ＣＧＧ．Ｎｏ１、ＣＧＧ．Ｎ
ｏ２、ＣＧＧ．Ｎｏ３）を備えた熱源構成パターンを用
いて、ＣＧＧの台数と容量の最適値を求めた。表５はそ
の容量配分の計算結果を示す。表５から、ＣＧＧは、３
台が相互に異なる容量に配分されること、また台数と容
量を最適化することにより、ＣＧＧの合計発電容量が８
７０ｋｗになって、実施例１のシステム２の熱源設備シ
ステムより発電量が７０ｋｗ増加し、総合費用も減少す
ることが分かる。これは、商用電力の供給バランスも評
価して、低容量のＣＧＧが電力の部分負荷需要を担当す
ることにより、各ＣＧＧが効率的に稼働するからであ
り、また、設備償却費が増加しても、運転費を更に一層
改善されるので、総合費用では有利となっている。従っ
て、複数台の熱源機器の計算では、熱源設備システム全
体の中で、部分負荷効率の改善による運転費と固定費
（設備費、メンテナンス費、契約費）のトレードオフ関
係が、より詳細に考慮され、評価される。
【表５】
【００３１】実施例３ 実施例１の熱源構成パターンを用いて、排出ＣＯ2 ガス
量を最小にするシステムの検討を行ったところ、運転時
のＣＯ2 ガス排出量が、製造時のＣＯ2 ガス排出量と比
べて比較にならないくらい大きいため、過大設備を許容
して運転における排出量を最小にするという結果になっ
た。これでは、実用的な熱源熱源システムとはならな
い。そこで、本実施例では、本実施例は、熱源構成パタ
ーンに設ける空調熱源機器として、１）ケース１：ガス
焚き吸収冷温水機、２）ケース：ターボ冷凍機＋温水ボ
イラー及び３）ケース３：空冷ヒートポンプの３ケース
に限定し、最適化計算を行い、ＣＯ2 ガス発生量の最小
化を図った熱源設備システムを設計した。
量を最小にするシステムの検討を行ったところ、運転時
のＣＯ2 ガス排出量が、製造時のＣＯ2 ガス排出量と比
べて比較にならないくらい大きいため、過大設備を許容
して運転における排出量を最小にするという結果になっ
た。これでは、実用的な熱源熱源システムとはならな
い。そこで、本実施例では、本実施例は、熱源構成パタ
ーンに設ける空調熱源機器として、１）ケース１：ガス
焚き吸収冷温水機、２）ケース：ターボ冷凍機＋温水ボ
イラー及び３）ケース３：空冷ヒートポンプの３ケース
に限定し、最適化計算を行い、ＣＯ2 ガス発生量の最小
化を図った熱源設備システムを設計した。
【００３２】購入エネルギー単価をそのエネルギーの燃
焼におけるＣＯ2 ガス排出原単位に置き換え、また設備
費、メンテナンス費の特性を熱源機器の製造時及びメン
テナンス時の排出ＣＯ2 ガス特性に置き換えて、評価目
的を排出ＣＯ2量の最小化に設定することにより、ＣＯ
2 ガス排出量が最小となる熱源設備システムを設計する
ことができた。なお、本実施例の計算では、熱源機器製
造及び運転に伴うＣＯ2排出量のみを考慮した。また、
熱源機器の償却年数は、全て１５年とし、製造時のＣＯ
2 ガス排出量を１／１５として、年間における排出ＣＯ
2の評価に基づいて計算を行った。
焼におけるＣＯ2 ガス排出原単位に置き換え、また設備
費、メンテナンス費の特性を熱源機器の製造時及びメン
テナンス時の排出ＣＯ2 ガス特性に置き換えて、評価目
的を排出ＣＯ2量の最小化に設定することにより、ＣＯ
2 ガス排出量が最小となる熱源設備システムを設計する
ことができた。なお、本実施例の計算では、熱源機器製
造及び運転に伴うＣＯ2排出量のみを考慮した。また、
熱源機器の償却年数は、全て１５年とし、製造時のＣＯ
2 ガス排出量を１／１５として、年間における排出ＣＯ
2の評価に基づいて計算を行った。
【００３３】各種エネルギーの燃焼における排出ＣＯ2
原単価及び熱源機器製造における排出ＣＯ2原単価は既
知のデータであって、表６は各種エネルギーの排出ＣＯ
2原単位を示し、図１２は各種熱源機器の製造時の排出
原単位を示す。但しＣＧＧ製造における排出ＣＯ2量は
空冷ヒートポンプを参考に重量換算して推定した。
原単価及び熱源機器製造における排出ＣＯ2原単価は既
知のデータであって、表６は各種エネルギーの排出ＣＯ
2原単位を示し、図１２は各種熱源機器の製造時の排出
原単位を示す。但しＣＧＧ製造における排出ＣＯ2量は
空冷ヒートポンプを参考に重量換算して推定した。
【表６】
【００３４】ケース１、２及び３について算出したＣＯ
2 ガス排出量は、表７に示す通りであって、ケース２の
熱源構成パターンを有する熱源設備システムのＣＯ2 ガ
ス排出量が最も低いことが判る。表７より、ＣＯ2 ガス
排出量として、熱源機器の構成により、１４０t-Ｃ／年
程度の差が生じることが分かる。また、この差は約１２
％であり、熱源設備システムを適切に構成することによ
り、ＣＯ2 ガス排出量を大きく削減できる可能性がある
ことが判る。空調を電力で行う熱源設備システム（ケー
ス３）では、ガスによる熱源設備システム（ケース１）
よりＣＯ2 ガス排出量は小さいが、エネルギー消費量が
大きい。また、ケース２のように電力とガスを最適に構
成することにより、ＣＯ2 ガス排出量及びエネルギー消
費量を共に最小とすることも可能である。
2 ガス排出量は、表７に示す通りであって、ケース２の
熱源構成パターンを有する熱源設備システムのＣＯ2 ガ
ス排出量が最も低いことが判る。表７より、ＣＯ2 ガス
排出量として、熱源機器の構成により、１４０t-Ｃ／年
程度の差が生じることが分かる。また、この差は約１２
％であり、熱源設備システムを適切に構成することによ
り、ＣＯ2 ガス排出量を大きく削減できる可能性がある
ことが判る。空調を電力で行う熱源設備システム（ケー
ス３）では、ガスによる熱源設備システム（ケース１）
よりＣＯ2 ガス排出量は小さいが、エネルギー消費量が
大きい。また、ケース２のように電力とガスを最適に構
成することにより、ＣＯ2 ガス排出量及びエネルギー消
費量を共に最小とすることも可能である。
【表７】
【００３５】
【発明の効果】本発明方法によれば、供給エネルギーを
使用エネルギーに変換する熱源機器を備え、供給エネル
ギーを変換して所要の使用エネルギーを得るようにした
建物の熱源設備システムを設計するに当たり、特定の評
価目的に適合するように数理計画法によって熱源設備シ
ステムの熱源機器の構成を最適化することにより、次の
効果を奏することができる。 １）評価目的に対して多数の導入可能な熱源機器の組み
合わせの中から合理的に最適な熱源設備システムを算出
することができる。 ２）種々の評価目的から、多数の熱源設備システムを総
合的にかつ客観的に評価し、比較することができる。 ３）熱源機器の台数と容量の最適値を熱源システム全体
の中で評価することができる。 ４）排出ＣＯ2量の最小化などの他評価目的に対しても
有効な設計情報を得ることができる。
使用エネルギーに変換する熱源機器を備え、供給エネル
ギーを変換して所要の使用エネルギーを得るようにした
建物の熱源設備システムを設計するに当たり、特定の評
価目的に適合するように数理計画法によって熱源設備シ
ステムの熱源機器の構成を最適化することにより、次の
効果を奏することができる。 １）評価目的に対して多数の導入可能な熱源機器の組み
合わせの中から合理的に最適な熱源設備システムを算出
することができる。 ２）種々の評価目的から、多数の熱源設備システムを総
合的にかつ客観的に評価し、比較することができる。 ３）熱源機器の台数と容量の最適値を熱源システム全体
の中で評価することができる。 ４）排出ＣＯ2量の最小化などの他評価目的に対しても
有効な設計情報を得ることができる。
【図１】熱源構成パターンの例を示す図である。
【図２】熱源機器のコスト特性の例を示すグラフであ
る。
る。
【図３】熱源機器の容量と定格効率との関係の例を示す
グラフである。
グラフである。
【図４】熱源機器の入力比率と出力比率との関係の例を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図５】実施形態例の熱源設備システムの設計方法の手
順を示すフローチャートである。
順を示すフローチャートである。
【図６】水冷ヒートポンプチラーの付属機器を説明する
フローシートである。
フローシートである。
【図７】蓄熱式熱源機器の蓄熱、放熱パターンを示す図
である。
である。
【図８】熱源設計パターンの設定を数式化して説明する
図である。
図である。
【図９】実施例の年間持続負荷曲線を示す図である。
【図１０】実施例１のシステム１の熱源構成パターンを
示す図である。
示す図である。
【図１１】実施例２の熱源構成パターンを示す図であ
る。
る。
【図１２】各種熱源機器の製造時の排出原単位を示すグ
ラフである。
ラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年８月３１日（１９９９．８．３
１）
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項２】 熱源機器特性が、設備費及び保守費を含
むコスト特性と、運転性能特性とから構成され、 コスト特性が、熱源機器の容量と、設備費及び保守費を
含むコストとの相関関係を規定する示す関数で示され、 運転性能特性が、熱源機器の容量と定格効率との相関関
係を規定する第１の関係式と、定格エネルギー入力に対
する使用時入力の入力比率と、定格エネルギー出力に対
する使用時出力の出力比率との相関関係を規定する第２
の関係式とによって示されていることを特徴とする請求
項１に記載の熱源設備システムの設計方法。
むコスト特性と、運転性能特性とから構成され、 コスト特性が、熱源機器の容量と、設備費及び保守費を
含むコストとの相関関係を規定する示す関数で示され、 運転性能特性が、熱源機器の容量と定格効率との相関関
係を規定する第１の関係式と、定格エネルギー入力に対
する使用時入力の入力比率と、定格エネルギー出力に対
する使用時出力の出力比率との相関関係を規定する第２
の関係式とによって示されていることを特徴とする請求
項１に記載の熱源設備システムの設計方法。
【請求項３】 熱源機器特性の運転性能には、熱源機器
の製造時及び運転時に発生する温暖化ガス発生量が規定
されていることを特徴とする請求項２に記載の熱源設備
システムの設計方法。
の製造時及び運転時に発生する温暖化ガス発生量が規定
されていることを特徴とする請求項２に記載の熱源設備
システムの設計方法。
【請求項４】 熱源構成パターン、熱源機器の種目別テ
ーブル、及び熱源機器の種目別毎に特定された熱源機器
特性のテーブルをコンピュータに入力して、予め記憶さ
せ、 次いで、個別の熱源設備システムを設計するに当たり、
供給エネルギー条件、使用エネルギー条件及び熱源機器
の要求仕様をコンピュータに入力して、コンピュータか
ら最適な熱源設計モデルを出力させることを特徴とする
請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の熱源設備
システムの設計方法。
ーブル、及び熱源機器の種目別毎に特定された熱源機器
特性のテーブルをコンピュータに入力して、予め記憶さ
せ、 次いで、個別の熱源設備システムを設計するに当たり、
供給エネルギー条件、使用エネルギー条件及び熱源機器
の要求仕様をコンピュータに入力して、コンピュータか
ら最適な熱源設計モデルを出力させることを特徴とする
請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の熱源設備
システムの設計方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】上記目的を達成するために、本発明に係る
熱源設備システムの設計方法は、供給エネルギーを使用
エネルギーに変換する熱源機器を備え、供給エネルギー
を変換して所要の使用エネルギーを得るようにした建物
の熱源設備システムを設計するに当たり、特定の評価目
的に適合するように数理計画法によって熱源設備システ
ムの熱源機器の構成を最適化する方法であって、建物で
使用する使用エネルギーの種類、使用条件、使用量を含
む使用エネルギー条件と、建物に供給できる供給エネル
ギーの種類、供給エネルギー条件、供給量を含む供給エ
ネルギー条件とに基づいて、供給エネルギーを使用エネ
ルギーに変換する変換経路を特定し、変換経路と熱源機
器とからなる熱源構成パターンを設定するステップと、
熱源構成パターンで選定された熱源機器の機種毎に、熱
源機器の種目別を設定するステップと、評価目的に合目
的に数式化された熱源機器特性を種目別の熱源機器毎に
設定するステップと、種目別の熱源機器と熱源機器特性
とに基づいて、評価目的に対応するように作成された評
価関数からなる熱源設計モデルを設定するステップと、
熱源設計モデル毎に評価関数を演算して演算結果を求め
るステップと、特定の評価目的に照らして最適な熱源設
計モデルを演算結果に基づいて選定するステップとを有
し、評価目的が、設備費、維持管理費、運転費、基本料
金を含む、熱源設備システムの総コストを最小にするこ
と、熱源設備システムのエネルギー消費量を最小にする
こと、及び熱源設備システムから排出される温暖化ガス
量を最少にすることの少なくともいずれかであって、熱
源構成パターンを設定するステップでは、熱源機器に対
する要求仕様に基づいて特定した変換経路毎に熱源機器
の機種を選定し、かつ、熱源機器の要求仕様で規定され
た熱源機器の許容最大容量に基づいて、熱源機器の所要
台数を設定し、熱源機器の容量が熱源機器の要求仕様で
規定された許容最小容量未満であるときには、その熱源
機器を設けないようにし、評価目的に合目的に数式化さ
れた熱源機器特性を種目別の熱源機器毎に設定するステ
ップでは、それぞれ、予め用意された、熱源機器の機種
毎に特定された熱源機器の種目別のテーブル、及び、種
目別の熱源機器毎に特定された熱源機器特性のテーブル
から熱源機器特性を選択するようにしたことを特徴とし
ている。
熱源設備システムの設計方法は、供給エネルギーを使用
エネルギーに変換する熱源機器を備え、供給エネルギー
を変換して所要の使用エネルギーを得るようにした建物
の熱源設備システムを設計するに当たり、特定の評価目
的に適合するように数理計画法によって熱源設備システ
ムの熱源機器の構成を最適化する方法であって、建物で
使用する使用エネルギーの種類、使用条件、使用量を含
む使用エネルギー条件と、建物に供給できる供給エネル
ギーの種類、供給エネルギー条件、供給量を含む供給エ
ネルギー条件とに基づいて、供給エネルギーを使用エネ
ルギーに変換する変換経路を特定し、変換経路と熱源機
器とからなる熱源構成パターンを設定するステップと、
熱源構成パターンで選定された熱源機器の機種毎に、熱
源機器の種目別を設定するステップと、評価目的に合目
的に数式化された熱源機器特性を種目別の熱源機器毎に
設定するステップと、種目別の熱源機器と熱源機器特性
とに基づいて、評価目的に対応するように作成された評
価関数からなる熱源設計モデルを設定するステップと、
熱源設計モデル毎に評価関数を演算して演算結果を求め
るステップと、特定の評価目的に照らして最適な熱源設
計モデルを演算結果に基づいて選定するステップとを有
し、評価目的が、設備費、維持管理費、運転費、基本料
金を含む、熱源設備システムの総コストを最小にするこ
と、熱源設備システムのエネルギー消費量を最小にする
こと、及び熱源設備システムから排出される温暖化ガス
量を最少にすることの少なくともいずれかであって、熱
源構成パターンを設定するステップでは、熱源機器に対
する要求仕様に基づいて特定した変換経路毎に熱源機器
の機種を選定し、かつ、熱源機器の要求仕様で規定され
た熱源機器の許容最大容量に基づいて、熱源機器の所要
台数を設定し、熱源機器の容量が熱源機器の要求仕様で
規定された許容最小容量未満であるときには、その熱源
機器を設けないようにし、評価目的に合目的に数式化さ
れた熱源機器特性を種目別の熱源機器毎に設定するステ
ップでは、それぞれ、予め用意された、熱源機器の機種
毎に特定された熱源機器の種目別のテーブル、及び、種
目別の熱源機器毎に特定された熱源機器特性のテーブル
から熱源機器特性を選択するようにしたことを特徴とし
ている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】また、本発明方法では、熱源構成パターン
を設定するステップで、熱源機器に対する要求仕様に基
づいて特定した変換経路毎に熱源機器の機種を選定す
る。要求仕様とは、例えば、電力需要がある場合、自家
発電機を設けて発電するのか、受電設備を設けて買電の
みにより電力需要を賄うのか、或いは自家発電機を設け
る際には、コージェネレーション方式の発電機か否か等
の要求仕様を言い、また、温水器を設置する際、蒸気式
温水器ではなく、電気式温水器を設けるというように、
熱源を指定したりする要求仕様を言う。
を設定するステップで、熱源機器に対する要求仕様に基
づいて特定した変換経路毎に熱源機器の機種を選定す
る。要求仕様とは、例えば、電力需要がある場合、自家
発電機を設けて発電するのか、受電設備を設けて買電の
みにより電力需要を賄うのか、或いは自家発電機を設け
る際には、コージェネレーション方式の発電機か否か等
の要求仕様を言い、また、温水器を設置する際、蒸気式
温水器ではなく、電気式温水器を設けるというように、
熱源を指定したりする要求仕様を言う。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】本発明方法では、熱源機器の機種毎に特定
された熱源機器の種目別のテーブルと、種目別の熱源機
器毎に特定された熱源機器特性のテーブルとが、予め用
意されている。種目別のテーブルとは、表１に示すよう
に、温水コージェネレーション式発電機（ＣＧＳ−Ｈ
Ｓ）、蒸気コージェネレーション式発電機（ＣＧＳ−Ｓ
Ｔ）等の熱源機器の機種のリスト、リストに挙げられた
各機種を特徴付ける要件、例えば温水コージェネレーシ
ョン式発電機であれば、機種を燃料で区別するために、
重油焚き（ＣＧＨ）、灯油焚き（ＣＧＬ）、及びガス焚
き（ＣＧＧ）の種目別がある。
された熱源機器の種目別のテーブルと、種目別の熱源機
器毎に特定された熱源機器特性のテーブルとが、予め用
意されている。種目別のテーブルとは、表１に示すよう
に、温水コージェネレーション式発電機（ＣＧＳ−Ｈ
Ｓ）、蒸気コージェネレーション式発電機（ＣＧＳ−Ｓ
Ｔ）等の熱源機器の機種のリスト、リストに挙げられた
各機種を特徴付ける要件、例えば温水コージェネレーシ
ョン式発電機であれば、機種を燃料で区別するために、
重油焚き（ＣＧＨ）、灯油焚き（ＣＧＬ）、及びガス焚
き（ＣＧＧ）の種目別がある。
【表１】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 良平 大坂府和泉市いぶき野３−５−５−205
Claims (8)
- 【請求項１】 供給エネルギーを使用エネルギーに変換
する熱源機器を備え、供給エネルギーを変換して所要の
使用エネルギーを得るようにした建物の熱源設備システ
ムを設計するに当たり、特定の評価目的に適合するよう
に数理計画法によって熱源設備システムの熱源機器の構
成を最適化する方法であって、 建物で使用する使用エネルギーの種類、使用条件、使用
量を含む使用エネルギー条件と、建物に供給できる供給
エネルギーの種類、供給エネルギー条件、供給量を含む
供給エネルギー条件とに基づいて、供給エネルギーを使
用エネルギーに変換する変換経路を特定し、変換経路と
熱源機器とからなる熱源構成パターンを設定するステッ
プと、 熱源構成パターンで選定された熱源機器の機種毎に、熱
源機器の種目別を設定するステップと、 評価目的に合目的に数式化された熱源機器特性を種目別
の熱源機器毎に設定するステップと、 種目別の熱源機器と熱源機器特性とに基づいて、評価目
的に対応するように作成された評価関数からなる熱源設
計モデルを設定するステップと、 熱源設計モデル毎に評価関数を演算して演算結果を求め
るステップと、 特定の評価目的に照らして最適な熱源設計モデルを演算
結果に基づいて選定するステップとを有することを特徴
とする熱源設備システムの設計方法。 - 【請求項２】 熱源構成パターンを設定するステップで
は、熱源機器に対する要求仕様に基づいて特定した変換
経路毎に熱源機器の機種を選定することを特徴とする請
求項１に記載の熱源設備システムの設計方法。 - 【請求項３】 熱源構成パターンを設定するステップで
は、熱源機器の要求仕様で規定された熱源機器の許容最
大容量に基づいて、熱源機器の所要台数を設定し、熱源
機器の容量が熱源機器の要求仕様で規定された許容最小
容量未満であるときには、その熱源機器を設けないこと
を特徴とする請求項２に記載の熱源設備システムの設計
方法。 - 【請求項４】 熱源機器の機種毎に特定された熱源機器
の種目別のテーブルと、種目別の熱源機器毎に特定され
た熱源機器特性のテーブルとが、予め用意されているこ
とを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に
記載の熱源設備システムの設計方法。 - 【請求項５】 熱源機器特性が、設備費及び保守費を含
むコスト特性と、運転性能特性とから構成され、 コスト特性が、熱源機器の容量と、設備費及び保守費を
含むコストとの相関関係を規定する示す関数で示され、 運転性能特性が、熱源機器の容量と定格効率との相関関
係を規定する第１の関係式と、定格エネルギー入力に対
する使用時入力の入力比率と、定格エネルギー出力に対
する使用時出力の出力比率との相関関係を規定する第２
の関係式とによって示されていることを特徴とする請求
項１から４のうちのいずれか１項に記載の熱源設備シス
テムの設計方法。 - 【請求項６】 熱源機器特性の運転性能には、熱源機器
の製造時及び運転時に発生する温暖化ガス発生量が規定
されていることを特徴とする請求項５に記載の熱源設備
システムの設計方法。 - 【請求項７】 評価目的が、設備費、維持管理費、運転
費、基本料金を含む、熱源設備システムの総コストを最
小にすること、熱源設備システムのエネルギー消費量を
最小にすること、及び熱源設備システムから排出される
温暖化ガス量を最少にすることの少なくともいずれかで
あることを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか
１項に記載の熱源設備システムの設計方法。 - 【請求項８】 熱源構成パターン、熱源機器の種目別テ
ーブル、及び熱源機器の種目別毎に特定された熱源機器
特性のテーブルをコンピュータに入力して、予め記憶さ
せ、 次いで、個別の熱源設備システムを設計するに当たり、
供給エネルギー条件、使用エネルギー条件及び熱源機器
の要求仕様をコンピュータに入力して、コンピュータか
ら最適な熱源設計モデルを出力させることを特徴とする
請求項１から７のうちのいずれか１項に記載の熱源設備
システムの設計方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10191157A JP3027809B2 (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | 熱源設備システムの設計方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10191157A JP3027809B2 (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | 熱源設備システムの設計方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000018619A true JP2000018619A (ja) | 2000-01-18 |
| JP3027809B2 JP3027809B2 (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=16269860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10191157A Expired - Lifetime JP3027809B2 (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | 熱源設備システムの設計方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3027809B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015212543A1 (de) * | 2015-07-03 | 2017-01-05 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren, Klimatisierungseinrichtung und System |
-
1998
- 1998-07-07 JP JP10191157A patent/JP3027809B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015212543A1 (de) * | 2015-07-03 | 2017-01-05 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren, Klimatisierungseinrichtung und System |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3027809B2 (ja) | 2000-04-04 |
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