JP2004340392A - 在宅エネルギーマネジメントシステム - Google Patents

Abstract

【課題】豊富な知識と経験を持つ高齢の技術者を活用でき、技術者からの的確な助言をすることのできるシステムを提供する。
【解決手段】設備管理に付される複数の建物に設備の監視装置と伝送装置を設置し、前記設備の構成機器・部材にセンサを取り付け、このセンサからの信号を伝送装置に送信し、前記複数の建物とは離れた場所にある１箇所の建物にサーバを設置し、前記サーバにはデータ解析用プログラムと下記事業用データｘを備えるとともに前記複数の建物の建物概要と設備の諸元（設計条件）と下記運転データｙが建物ごとに保管され、さらに、前記複数の家屋に設置された解析装置には、前記サーバから送信されたデータ解析用プログラムと、前記複数の建物のうち割り当てられた建物についての下記運転データｘが前記サーバから送信を受けて記憶されることを特徴とする、在宅エネルギーマネジメントシステムである。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、事務所ビルや電算センター、病院、学校などの業務用ビルに設置された空調設備その他の建築設備の運転管理を省エネルギーまたは省資源化するためのネットワークシステムに関する。さらに詳しくは、建物の所有者や所有者から設備の運転を委託された保守会社等に省エネルギーまたは省資源に関する助言を与えること、そのためのデータとしてこれら設備の運転データを得ること、この２つを通信ネットワークを用いて行うシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、業務用ビル（事業の用に供する建物のことであり、自ら使用するものだけでなく賃貸に付すものも含む）のエネルギーマネジメントに注目されている。省エネルギー法改正、ＢＥＭＳ（ビルディングエネルギーマネジメントシステム）導入に対する補助金の交付、ＥＳＣＯ（エネルギーサービスカンパニー）の活用など、行政が中心となって取り組んでいる。しかしながらその核となるエネルギー管理者の不足は否めない。さらに国内では高齢化社会を迎え、豊富な経験を有する熟練技術者が定年を迎えつつあり、このままではますますエネルギー管理者が不足する。
そこで、これら高齢の技術者の経験を活用し、今後さらに発展するエネルギーマネジメントの実務を担う要員として活用するために、在宅勤務の労働形態が考えられる。
【０００３】
エネルギーマネジメントに関する在宅勤務の労働形態を実現するためにはインフラの整備が不可欠である。少なくとも、通信回線やサーバ、データ通信機能を備えるコンピュータが必要である。
【０００４】
関連する先行技術としては次の文献が挙げられる。特許文献１は、複数のビルディングにそれそれ設置された空調装置の遠隔監視に係り、各ビルディングのデータ収集装置とリモート監視装置とで構成され、知識データベースなどを用いて機器の異常を判断し結果を出力する。収集されるデータは、圧縮機出口冷媒温度や駆動周波数、膨張弁開度やファン回転数など、機器の異常を診断するためのデータである。
【０００５】
また、電子メールを介して空調機を操作する発明が特許文献２に開示されている。これは、プロバイダの設置したサーバを介して利用者が自身の携帯端末から電子メールを送り、利用者の自宅のパソコンに転送された指令データにより空調機を運転する発明である。しかし、空調機を信号により直接操作するものであるため、発停程度の帰宅前に予熱、予冷しておく程度の運転にしか対応できず、複雑な要因を解析して複数の機器の運転を変化ささせる省エネルギー運転には対応できない。
【０００６】
さらに、省エネルギーのための設備維持管理システムとして、火力発電所の稼動状況を集計して現状稼動データを統計し、構成要素としてのファン、ポンプなどの所要電力量を最小にするようインバータの可変速運転をし、省エネルギーの効果に応じて所有者に課金する発明が存在する（特許文献３）。しかし、省エネルギーの対策としてはインバータによる省電力にとどまっている。
【０００７】
省エネルギーに着目しかつ練度の低いオペレータでも省エネルギー運転が行えるようにした発明として、特許文献４がある。この発明では、保守員（設備のオペレータ）が診断サービス要求を出し、これに対応して診断サーバが診断サービスメニューを提示する。そして当該メニューは例えばエネルギー消費解析、電力・熱・室内温度などに分類された省エネルギー診断、省エネルギー支援、省エネルギーカウンセリングなどからなっている。
しかし、メニューを選択するに際しては、実際上は保守員が特定の問題意識を持っていなければならない。多くの建物では保守員は保守管理会社から派遣され、設備を運転することを委託されている。具体的には、部材の清掃や消耗品の補充、故障に対してメーカへの修理を依頼するなどの維持が職務であり、機能・性能の向上や運転費の節約等のための知識は不可欠ではない。従ってこの発明では情報の要求と提供に齟齬が生じている。さらに、前記メニューに対応した処理もあらかじめサーバに登録された処理を行うため、画一的な回答を提示することとなり、結局解決策は保守員に委ねられることになる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２８０６７４号
【特許文献２】
特開２００２−７１１９７号公報
【特許文献３】
特開２００２−１５２９６９号公報
【特許文献４】
特開２００２−３１２５４７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記事項に鑑みてなされたものであり、豊富な知識と経験を持つ高齢の技術者を活用でき、設備の運転費節減の動機を持ち社会からの省エネルギー、省資源の要請を課される建物の保有者に、状況に応じて柔軟に、的確な助言をすることのできるシステムを提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決すべく、設備管理に付される複数の建物に設備の監視装置と伝送装置を設置し、前記設備の構成機器・部材にセンサを取り付け、このセンサからの信号を伝送装置に送信し、前記複数の建物とは離れた場所にある１箇所の建物にサーバを設置し、さらに、複数の家屋に伝送装置と解析装置を設置し、前記複数の建物の伝送装置と前記サーバと前記複数の家屋をデータの送受信可能な信号線で連絡し、前記サーバにはデータ解析用プログラムと下記事業用データｘを備えるとともに前記複数の建物の建物概要と設備の諸元（設計条件）と下記運転データｙが建物ごとに保管され、さらに、前記複数の家屋に設置された解析装置には、前記サーバから送信されたデータ解析用プログラムと、前記複数の建物のうち割り当てられた建物についての下記運転データｘが前記サーバから送信を受けて記憶されることを特徴とする、在宅エネルギーマネジメントシステムである。
上記において事業用データｘとは、エネルギーマネージャーとして登録された技術者の情報、および前記複数の家屋に設置された伝送装置の情報、ならびに前記複数の家屋に設置された解析装置と受け持つ前記複数の建物のうちの一部の建物の相関情報である。
また上記において運転データｙとは、実際に運転されている建築設備の、稼動状況を示す運転データとエネルギーと資源の少なくとも一方の使用量を示すデータである。
【００１１】
本発明における監視装置と伝送装置は別体であってもよいし、モデムを組み込んだパソコンなどを利用して一体のものとして構成しても良い。また、「複数の建物」は賃貸ビル・工場・電算センター・ホテルなど建物保有者が事業を行う業務用建物のことであり、省エネルギー化の対象とされその構成機器・部材の情報がサーバに収集される建物を指す。「複数の家屋」とは、「複数の建物」に対して省エネルギーの助言をするエネルギーマネージャーが執務する建物のことであり、戸建住宅のほかマンションやいわゆるＳＯＨＯであってもよい。
さらにサーバは１台であってもよいし、容量の関係で複数台のサーバを連携させてあたかも１台のサーバのように稼動させてもよい。
また「省資源」とは、節水やガスや灯油等の使用量を削減すること、換言すれば水資源や化石燃料等、業務用ビルの付帯設備に消費される資源の削減を指す。
【００１２】
このような構成によれば、高齢者などの高度な知識と経験を有効に活用して建物の保有者に省エネルギー、省資源による設備の運転費の低減効果を享受せしめるとともに、地球温暖化防止対策その他の社会的要請にも応える手段を提供できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係るシステムの概略を説明する図である。符号１は「複数の建物」を構成する業務用ビルとしての、既設の自社保有の事務所ビルであり、本発明ではこのような業務用ビルが複数管理される。業務用ビルには空調機などの空調機器、冷凍機などの熱源機器、ポンプなどの熱媒の搬送機器その他エレベータなどの機器類や熱媒を制御する手段であるバルブなどや機器類の運転を操作する手段であるインバータなどの部材、その他照明器具などの部材が設けられている。これら管理の対象となる機器にはそれぞれセンサ２ａ、２ｂ・・・が設けられている。これらセンサは、電力計、熱量計、水道メータ、ガスメータなど、エネルギーや資源の使用量を計測するセンサである。必要に応じ、１つの機器・部材に複数のセンサが取り付けられることもある。これらセンサからの計測値は信号線を介して信号の形で集積装置３に送られる。集積装置３は、センサ２ａ、２ｂ・・・により得られた多数のデータを集積する装置である。
【００１４】
一方、既設建物である業務用ビル１には、端末４と監視装置５が設けられている。端末４はリモートステーションと称されるもので、監視装置５と図示しない状態センサを信号線を介して連絡している。この状態センサは例えば冷凍機からの冷水の流量、空調機からの給気の風量、室内温度、室内湿度、など例えば空調設備の稼動状況を把握するためのセンサである。このセンサの計測値を中央監視盤などの監視装置に送り、運転状態をそのまま示しあるいは異常の有無を表示せしめている。端末４は一種のマイコンであり、複数の状態センサを受け持つ記憶容量がある。
【００１５】
集積装置３に受け入れられた信号は監視装置５と同じ仕様（データ形式、データ集積周期及び期間）に共通化され、伝送装置６に送信され、この伝送装置６からサーバ７に送信される。なお、本実施の形態では既設の建物に本発明を実施する形態であるため、電力計等のエネルギーや資源の使用量を計測するセンサを増設し、設備の異常等運転状態を監視する監視装置への端末の増設すなわち監視点数の増に費用がかかることから当該センサと集積装置を省エネルギー解析用に新設しているが、新築の建物に本発明を適用する場合など、初めから業務用ビル１で計測・監視システムを構築する場合であれば、パソコンやワークステーションなどを使った監視装置に端末４を連絡させ、端末４に前記の状態センサとセンサ２（エネルギーや資源の使用量を計測するセンサ）を連絡させるように構成してもよい。
【００１６】
伝送装置６は例えばモデムであり、これも監視装置や集積装置と一体に構成できる。一般には前記状態センサで計測した値を中央監視盤に表示し必要に応じて警報する等にとどまっていたが、本発明ではこれを構成機器・部材の設置された業務用ビル１とは離れた場所に設置されたサーバ７に、エネルギーや資源の使用量計測センサ２により計測された値を所定の信号に変換して送信する。
【００１７】
サーバ７には、前記「複数の建物」ごとに、これら運転データのほか、次のデータが保管される。
【００１８】
まず、建物概要と設備の諸元（設計条件）が挙げられる。すなわち建物の用途、延床面積、各室の熱負荷（潜熱・顕熱）・設計温湿度、外気設計温湿度、構成機器・部材のリスト、空調機コイルの入口温度、コイル仕様（面積、設計風量など）、送風機定格出力とファン特性、風量制御方式、熱媒の流量制御方式、運転時間、熱源廻りでのヘッダ還水温度、二次側流量、冷凍機やボイラなど熱源機器の仕様・機器特性、冷却塔など熱源補機の仕様・機器特性、運転制御方式などである。換言すれば、建物竣工時の設計図に盛り込まれたデータであり、後述するエネルギーマネージャーの知識・経験により参照あるいは活用されるデータである。
【００１９】
次に、運転データｙが挙げられる。すなわち、実際に運転されている建築設備のデータであり、稼動状況を示す運転データとエネルギーや資源の使用量を示すデータである。
前者では例えば空調空気吹出口からの吹出温湿度・吹出風量、空調機への外気取入量、空調機コイルでの熱媒としての冷水の流量、同コイル出口温度、加湿量、冷凍機やボイラなどの熱源機器に流れる熱媒としての冷水の温度と流量（機器入口または出口での計測値）・処理熱量、冷却塔など熱源機器の補機での冷却水などの熱媒温度・流量が例示できる。換言すれば建物の建築設備の実際の運転データであり、設計された能力が出ているか、異常があるか等設備監視のため従来一般に中央監視盤等に送信されていたデータである。
後者は例えば電力、熱量、水道使用量、ガス使用量など、エネルギーや資源の使用量のデータである。これらを計測するためのセンサは、建築設備を構成する個々の機器・部材に取り付けられ、あるいは建物に設置された分電盤・動力盤や水道管・ガス管の各系統に分岐する箇所に設けられる。
【００２０】
さらに事業用データｘが挙げられる。すなわち前記複数の建物と前記複数の家屋とでデータのやり取りをさせ、それを管理するためのデータである。このデータに関しては建物ごとではなく１つのマトリクスとして形成されている。具体的には、エネルギーマネージャーとして登録された技術者（以下「登録技術者」という。）の情報（業務経歴、能力格付、保有する公的資格、システムの運用事業者の施す教育の受講歴などの少なくとも１つとしての個人能力情報）、および前記複数の家屋に設置された伝送装置の情報（メールアドレス）、ならびに前記複数の家屋に設置された解析装置と受け持つ前記複数の建物のうちの一部の建物の相関情報（どの技術者が「複数の建物」のうちのどの建物を担当しているかを理解するための情報）である。これらデータにより、システムの運用事業者は省エネルギーの必要を持つ建物の保有者と省エネルギーを達成するための知識と経験を持つ技術者とを結びつける事業を営むことができる。このほかエネルギーマネージャーとして予定された技術者にパソコンなどのデータ通信とデータ解析のための機器を貸与することを考えれば、貸与機器の管理情報等も保管してもよい。さらにサービス料金の課金のために、解析に付すために使用するデータをあらかじめ建物の保有者と取り決めておくならば、当該取り決めのデータを保管してもよい。
【００２１】
このように、サーバ７には１つの建物である業務用ビルの建物概要と設備の諸元（設計条件）と当該建物の運転データｙが、管理に付される建物の数だけ独立して保管されている。１つの事業用データｘもこのサーバ７に納められ、同一のオペレーティングシステムの上で参照される。
【００２２】
次に、このサーバから業務用ビルの建物概要と設備の諸元（設計条件）と当該建物の運転データｙを共に受け入れる伝送装置９と解析装置１０が配備された複数の家屋８側の装置構成について説明する。家屋８は、登録技術者の居住する自宅であるマンションの一室であり執務空間を兼用している。そして、システムの運用事業者が貸与したパソコンが配備されている。このパソコンは伝送装置９と解析装置（例えばハードデイスクと演算装置）１０を一体的に備えている。解析装置１０にはサーバから送信されたデータ解析用プログラムが保管されている。これらの構成は複数の家屋８に共通しており、換言すればサーバと家屋８は１：ｎ（ｎは複数）の関係である。
【００２３】
そして、登録技術者は一定周期でサーバにアクセスし前記運転データｙを取得する。この運転データｙを入力データとして、後述する解析用プログラムを用いてエネルギーの消費動向を把握し省エネルギー対策を講じる。このとき運転データは解析装置１０に一時的に保管（記憶）される。ここで、建物概要と設備の諸元（設計条件）のデータについては伝送装置９を介してサーバ７から電送を受け解析装置１０にインストールしてもよいし、随時解析装置１０を有するパソコンの画面に表示してもよい。
【００２４】
建物概要や設備の諸元は、建物の増築や改修、設備の盛り替えをしなければ変更がないため、パソコンの本発明に係るシステムの家屋８側パソコンの最初の利用時に一度印刷し、適宜参照することもできる。また、建物の増築や改修が行われたとき、あるいは登録技術者の助言その他の理由により設備の諸元が変更されたときには、システムの運用事業者が建物保有者から連絡を得て建物概要と設備の諸元（設計条件）のデータにその変更を反映し、電子メールにて家屋８側のパソコンに通知する運用をすることもできる。
【００２５】
図２と図３とは解析プログラムの具体例を示している。図２は空調機の計算概要、図３は熱源機器の計算概要である。なお、これらの計算は、管理に付される建物（「複数の建物」のうちの１つ）の建築設備の構成機器・部材それぞれごとに計算してもよいし、順次計算し最後に総合的な計算結果を出力することもできる。これらの計算は、最初に負荷パターン作成、次にシステムデータを作成、最後にシミュレーションという手順で行う。こうして登録技術者は、得られた運転データを検討し後述する改善策を担当する業務用ビルに適用したときの効果を検証することができる。計算の詳細はより詳しくは、出願人が販売する「空調システムシミュレーションプログラム」を用いて行うことができる。
【００２６】
さらに、運転データを局所的な相違を対極的に位置付けるカオス的グラフィック表現の１つである「対象化ドットパターン」によりパソコンの表示装置に表示してもよい。すなわち、例えば冷凍機に対しては電力使用量・冷却負荷・補機電力使用量から負荷率−ＣＯＰ（冷凍機成績係数）分布図を、ボイラに対しては電力使用量・燃料使用量・補機電力使用量・用水量から負荷率−ボイラ効率分布図を、ポンプについては電力使用量・熱媒の流量・受け持つ系統の熱負荷から流量−ＷＴＦ（水熱搬送効率）分布図を描画してもよい。この描画にさいして対象化ドットパターンの手法を用いるのであるが、この詳細は出願人の保有する特許第３２９４７６６号に開示されているので、説明を省略する。
【００２７】
このように本発明では、登録技術者に管理に付される建物の省エネルギー・省資源のための対策を講じる検討に寄与する手段を提供するが、実際の対策の決定には登録技術者が保有する知識・経験が活用される。コンピュータによるガイダンスシステムは多く見られるが、精度を高めても熟練技術者の知識や経験を超えるのは困難であるとの限界を認識してなされたのが本発明である。
【００２８】
登録技術者は解析プログラムの出力と稼動状況を示す運転データとエネルギーや資源の使用量を示すデータ、および建物概要と設備の諸元（設計条件）を参照して、省エネルギー・省資源の対策を立案する。この成果物はサーバ７を経由しあるいは直接建物保有者や設備の運用者のメールアドレスに電子メールで送ることもできるが、望ましくは建物保有者が会議を開催し、設備の運用者を交え登録技術者がエネルギーマネージャーの立場で実際に直接助言、指導を行うことが効果があがる。
【００２９】
なお、建物保有者の支払う報酬は定額制とすることもできるが、登録技術者の使用したデータ量に応じた額とすることもできる。その場合は例えば運転データｙの使用量に応じて課金することができ、あるいは省エネルギー対策（例えば装置の改造、運転順序・設定値の変更、制御方法の変更）後の電力使用料に応じて課金することができる。これら課金は建物１から送信されたデータをサーバ７自身で集計し建物側の監視装置５に出力することもできる。
【００３０】
【発明の効果】
このようにして本発明では高度な知識と経験を持つ技術者の社会での活躍のむニーズと、建物の保有者の省エネルギー・省資源のニーズ、さらに社会の地球温暖化防止・資源の節約のニーズに同時に応える手段を提供できる。かつ、建築設備の運用分野への研究・開発を一層進展せしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るシステムの概略を説明する図である。
【図２】本発明の解析プログラムの一例で、空調機の計算概要を示す図である。
【図３】本発明の解析プログラムの一例で、熱源機器の計算概要を示す図である。
【符号の説明】
１ 業務用ビル
２ａ、２ｂ センサ（エネルギーや資源の使用量計測センサ）
３ 集積装置
４ 端末（リモートステーション）
５ 監視装置
６ 業務用ビル側の伝送装置
７ サーバ
８ 家屋
９ 家屋側の伝送装置
１０ 解析装置

Claims (1)

1. 設備管理に付される複数の建物に設備の監視装置と伝送装置を設置し、前記設備の構成機器・部材にセンサを取り付け、このセンサからの信号を伝送装置に送信し、前記複数の建物とは離れた場所にある１箇所の建物にサーバを設置し、さらに、複数の家屋に伝送装置と解析装置を設置し、前記複数の建物の伝送装置と前記サーバと前記複数の家屋をデータの送受信可能な信号線で連絡し、前記サーバにはデータ解析用プログラムと下記事業用データｘを備えるとともに前記複数の建物の建物概要と設備の諸元（設計条件）と下記運転データｙが建物ごとに保管され、さらに、前記複数の家屋に設置された解析装置には、前記サーバから送信されたデータ解析用プログラムと、前記複数の建物のうち割り当てられた建物についての下記運転データｘが前記サーバから送信を受けて記憶されることを特徴とする、在宅エネルギーマネジメントシステム。
   事業用データｘ：エネルギーマネージャーとして登録された技術者の情報、および前記複数の家屋に設置された伝送装置の情報、ならびに前記複数の家屋に設置された解析装置と受け持つ前記複数の建物のうちの一部の建物の相関情報。
   運転データｙ：実際に運転されている建築設備の、稼動状況を示す運転データとエネルギーと資源の少なくとも一方の使用量を示すデータ。

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