JP2005241161A - 変流量変更時の消費エネルギー算出方法および省エネルギー診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 定流量方式の空調システムを変流量方式に変更した場合における消費エネルギーの簡易な算出方法を、及びそれを用いた省エネルギー診断方法を提供する。
【解決手段】 省エネルギー診断対象の建物の熱負荷を、用途別建物熱負荷データと対比することで、簡易設定を行う。かかる熱負荷データを用いることで、冷暖房熱負荷率、全負荷相当運転時間等を求め、搬送負荷率を設定する。定流量方式を変流量方式に変更したとする場合の空調ポンプ運転状況を直線式で近似し、かかる直線式と搬送負荷率を用いて、変流量に変更した時の空調ポンプの消費エネルギー量を簡単に算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空調ポンプを定流量方式で運転させる建物の空調システムで、空調ポンプを建物の熱負荷に対して変流量方式で運転させたと仮定した場合の空調ポンプの消費エネルギー算出技術に関し、特に、既設建物の空調システムの定流量方式を変流量方式に変えることでどの程度の省エネルギー効果が得られるかを判断する建物の省エネルギー診断に適用して有効な技術である。

近年、省エネルギー対策が世界的規模で求められ、建築分野においてもその対策が進められている。新規に着工する建物では、設計段階から、かかる省エネルギー対策として種々の技術が提案され、建物規模等に配慮した適切な省エネルギー技術が採用される。一方、既設の建物に対する省エネルギー対策は、建物の改修、改築、設備更新等という形で行われる。建物の省エネルギー対策では、エネルギー消費の大きな空調関連エネルギーが、重要な省エネルギー対象の一つとして挙げられる。

建物の空調は、例えば、複数階の建物の各フロアーに、それぞれ各階専用の空調機が設置され、地階等に設けた空調室の熱源機器で所定温度に調節した温水あるいは冷水（以下、簡単に空調用の温水、冷水を温調水と言う場合がある）を空調用ポンプにより各階の空調機に送り、各々の空調機側で室内空気の熱交換を行う空調システムが採用されている。かかる空調システムでは、熱源機器、ポンプ等を含めて、全体としてかなりのエネルギーが消費されている。

このような一般的な空調システムでは、その多くにおいて、地階の空調用ポンプが常に一定流量の温調水を流す定流量方式を採用している。定流量方式は、室内の空調負荷に応じて温調水の供給流量をインバータ制御により変える変流量方式に比べて、機器構成、配管構成等が簡単なため、全体として、建物の施工コストを低く抑えることができる等のメリットがあり広く採用されている。

しかし、近年、建物の維持管理費、特に空調関連費の見直し、ビル空調の排熱に基づく温暖化防止、ＣＯ₂排出削減規制等の観点から、既設建物における省エネルギー対策が求められ、かかる既設建物の空調関連設備の改修需要が発生している。かかる改修需要に際しては、既設建物におけるこれまでの空調方式と、改修後の空調方式とにおける省エネルギー効果の差を、客先に具体的に提示することが求められる。

定流量方式を採用した既存の空調方式を、必要な熱負荷に応じて流量を適宜変更する変流量方式に変更した場合、どの程度の省エネルギー効果が得られるか算出する技術が必要で、これに関しては、以下のような提案がなされている。

例えば、インバータ制御等の導入により得られる省エネルギー量を、使用する空調ポンプの口径、定格出力、運転周波数、ポンプの羽根車段数等の銘板記載のデータから、ポンプの流量−揚程特性等を精緻に特定して精度よく試算する流体機器の診断システム技術が提案されている（特許文献１参照）。

一方、定流量空調を変流量空調に変更する場合の省エネルギー効果を診断する技術ではないが、空調機の消費エネルギーの予測技術としては、例えば、それまではビル全体として把握されていた消費エネルギーを、個々の空調機単位で予測したり、あるいは、空調機の消費エネルギー予測を室内温度の設定変更を行った場合にどの程度になるか予測したりする技術が提案されている（特許文献２参照）。

また、建物の省エネルギー診断の技術としては、例えば、建物の省エネルギー診断の希望者がインターネットの所定ホームページにアクセスし、空調に関する所定のエネルギー情報を入力することで、現状の空調に関わる消費エネルギーが算出され、かかる算出結果が同種用途の建物の平均エネルギー消費と比較されて、省エネルギー診断が簡単に行えるという省エネルギー診断方法が提案されている（特許文献３参照）。

一方、省エネルギー機器の設置後における省エネルギーの評価技術として、例えば、空調の省エネルギー機器を設置した後における設置前の想定ベースラインからのズレを解析する等して実際に運転している省エネルギー機器による省エネルギー効果をオンタイムに評価する技術が提案されている（特許文献４参照）。
特開２００３−９０２８８号公報 特開平７−３２４７９４号公報 特開２００３−９１３１１号公報 特開２００４−１２３４２号公報

既設の定流量方式の空調方式を、変流量方式の空調方式に変更した場合における省エネルギー効果の算出に関しては、これまでは、対象とする既設建物の熱負荷の正確なデータが必要とされていた。

熱負荷の正確なデータ取得は、建物内への日射量の推移、建物内の居住人数、換気等による外気導入の影響等、時間毎、日毎、月毎、季節毎、様々に変動する個々の要素を、現場実測に基づき測定しなければ算出することができない。しかし、かかる現場実測は、不確定要素が極めて多く、技術的に難しい。多数の人が日常活動を行う中、熱量の出入りを緻密に測定することは極めて難しく、その結果、かかる実測にかかる時間は膨大なものとなり、且つ、費用は莫大なものとなる。

一方、建物の構造、空調施設等の施工データに基づき、コンピュータ上に対象とする既設建物の空調構成を仮想構築し、かかる仮想構築した空調構成に基づきシミュレーションを行うことで熱負荷を求める方法も提案されている。しかし、かかる方法では、仮想構築する空調構成が、既設建物の現状をどの程度正確に再現しているかが重要なポイントとなるため、再現性等を高めるためどうしてもプログラム自体が複雑となる。

例えば、かかるシミュレーションプログラムは、フォートラン等の科学技術用のプログラム言語を用いて作成される等、建築設計の実務者が、日常的に使いこなすのは複雑で難しく、手間がかかるというのが現状である。全てのデータを現場実測から求め、これに基づき熱負荷を算出する方法に比べれば、時間的にも、費用的にも、確かに改善されてはいるが、しかし、その仮想構築する空調構成の再現性の良否、使い難さ等が大きな問題点として残る。

一方、営業サイドでは、既設建物における省エネルギー対策を勧める際には、客先建物における定流量方式の既存設備のエネルギー消費量と、変流量方式に改修後のエネルギー消費量とを比較提示することで、その有用性を十分に客先に納得してもらうことが必要である。

かかる場合に、客先からは、それ程厳密なものでなくても良いが、改修することで自社建物においてはどの程度の省エネルギー効果が見込めるのか、本格的な改修要否の検討を行う前の事前検討の資料として十分に利用できる程度の技術的明細を急ぎ提出するようにとの要望が多い。また、建物改修の本格的検討に入った段階でも、客先の要望、変更希望を勘案する等して適宜修正等を行い急ぎ再見積しなければならない場合も多い。このように客先対応という観点からは、省エネルギー対策に関しての技術的提案では、迅速な客先対応が求められている。

しかし、現状は、かかる迅速な客先対応が行える程には、省エネルギー効果を短時日に試算する技術は未だ確立しているとは言えない。

そこで、本発明者は、当初から１００％の厳密さを狙うのではなく、客先の既設建物の改修要否の検討を行う意味が有るか無いかの事前判断が行える程度の一次資料的な提案が短時日に行える技術的手法の開発が必要と考えた。

本発明の目的は、定流量方式の空調システムを変流量方式に変更した場合における消費エネルギーの簡易な算出方法を提案することにある。

他の本発明の目的は、定流量方式の空調システムを変流量方式に変更した場合における消費エネルギーの簡易な算出方法を用いて、既設建物の省エネルギー診断を行う簡易な手法を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本発明は、空調ポンプを定流量方式で運転させる建物の空調システムで、前記空調ポンプを前記建物の熱負荷に対して変流量方式で運転させたと仮定した場合の前記空調ポンプの消費エネルギーを算出する変流量変更時の消費エネルギー算出方法であって、前記建物の熱負荷を、建物用途毎に熱負荷を分類した建物用途別熱負荷データから、前記建物の用途に応じて選定した熱負荷と仮定することを特徴とする。

本発明は、空調ポンプを定流量方式で運転させる建物の空調システムで、前記空調ポンプを前記建物の熱負荷に対して変流量方式で運転させたと仮定した場合の前記空調ポンプの消費エネルギーを算出する変流量変更時の消費エネルギー算出方法であって、前記変流量方式で運転させたと仮定した場合の前記空調ポンプの運転状況を、前記空調ポンプの消費電力量を示す軸と前記空調ポンプの流量を示す軸との交差２軸で構成される象限で前記交差２軸の交点を通る直線式で近似して、前記消費エネルギーを算出することを特徴とする。

本発明は、空調ポンプを定流量方式で運転させる建物の空調システムで、前記空調ポンプを前記建物の熱負荷に対して変流量方式で運転させたと仮定した場合の前記空調ポンプの消費エネルギーを算出する変流量変更時の消費エネルギー算出方法であって、前記空調ポンプの搬送負荷率を用いて、前記消費エネルギーを算出することを特徴とする。

本発明は、空調ポンプを定流量方式で運転させる建物の空調システムで、前記空調ポンプを前記建物の熱負荷に対して変流量方式で運転させたと仮定した場合の省エネルギー量を試算して省エネルギー効果を判断する省エネルギー診断方法であって、前記省エネルギー量の試算に際して、上記いずれかの変流量変更時の消費エネルギー算出方法を用いることを特徴とする。

本発明は、空調ポンプを定流量方式で運転させる建物の空調システムで、前記空調ポンプを前記建物の熱負荷に対して変流量方式で運転させたと仮定した場合の省エネルギー量を試算して省エネルギー効果を判断する省エネルギー診断方法であって、前記建物の熱負荷を建物用途毎に熱負荷を分類した建物用途別熱負荷データに基づき前記建物の熱負荷を設定するステップと、前記空調ポンプの冷暖房熱負荷率を設定するステップと、前記空調ポンプの搬送負荷率を設定するステップと、前記変流量方式で運転させたと仮定した場合の前記空調ポンプの運転状況を直線式で近似するステップと、前記変流量方式で運転させたと仮定した場合の前記空調ポンプの運転状況を近似する直線式を用いて前記空調ポンプの前記変流量方式で運転させた場合の消費エネルギーを算出するステップと、前記空調ポンプを定流量方式で運転させた場合の消費エネルギーと、前記空調ポンプを前記変流量方式で運転させた場合の消費エネルギーとを比較して、省エネルギー量を算出するステップとを有することを特徴とする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

本発明により、既設建物等における定流量方式を変流量方式に変更した場合におけるエネルギー消費量の差を簡易に算出することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する場合がある。

また、以下の説明に際して使用する図では、実際のコンピュータの画面表示を例示として挙げたため、「ｍ²」を「ｍ２」、「ｍ³」を「ｍ３」と示した略記画面表示をそのまま示してある。

また、以下、本明細書で使用する言葉については、次のように定義しておく。すなわち、「冷房負荷比」とは、年間の冷房時の除去熱量を１００とした場合の各月毎の冷房除去熱量の割合を意味する。「暖房負荷比」とは、年間の暖房時の供給熱量を１００とした場合の各月毎の暖房供給熱量の割合を意味する。「月間負荷」とは、冷房の場合は単位面積あたりの冷房年間負荷と冷房負荷比から求めた各月毎の単位面積あたりの冷房除去熱量を意味し、暖房の場合は単位面積あたりの暖房年間負荷と暖房負荷比から求めた各月毎の単位面積あたりの暖房供給熱量を意味する。

「冷房最大負荷」とは、冷房負荷ピーク時の単位面積あたりの冷房除去熱量を意味する。「暖房最大負荷」とは、暖房負荷ピーク時の単位面積あたりの暖房供給熱量を意味する。「冷房年間負荷」とは、年間の単位面積あたりの冷房除去熱量の積算値を意味する。「暖房年間負荷」とは、年間の単位面積あたりの暖房供給熱量の積算値を意味する。「全負荷相当運転時間」とは、冷房（暖房）年間負荷分の熱量をポンプの最大能力で供給した場合のポンプの必要運転時間を意味する。

「冷暖房負荷率」とは、建物の熱負荷特性から算出したポンプの必要搬送流量の最大負荷時の流量（設計流量）に対する割合を意味する。「搬送負荷率」とは、熱源やインバータの機器特性と建物の熱負荷特性から算出したポンプの必要搬送流量の最大負荷時の流量（設計流量）に対する割合を意味する。「ポンプ最低流量比」とは、熱源やインバータの機器特性から決定される必要最低の流量の最大負荷時の流量（設計流量）に対する割合を意味する。

本実施の形態で説明する省エネルギー診断方法では、図１のフロー図に示すように、大きくは、空調情報を調査取得する空調情報取得ステップＳ１００と、取得した空調情報をコンピュータに入力する空調情報入力ステップＳ２００と、入力された空調情報に基づき演算する演算ステップＳ３００とから構成されている。

本発明における空調情報取得ステップＳ１００では、省エネルギー診断の対象とする既設建物の空調情報を取得する。かかる空調情報は、省エネルギー効果の算出に際して必要な情報である。かかる情報としては、例えば、建物用途（ポンプ系統毎）、営業日数、配管システム、空調運転時間（月毎）、自動制御（台数制御の有無）、ポンプ台数、ポンプ定格流量、最低負荷時の消費電力量と流量、電力単価等が挙げられる。空調用ポンプの銘板や取り扱い説明書等、空調管理実績データ、空調管理責任者からの聞き取り等で調査して取得する。

このように取得した空調情報を、入力ステップＳ２００でコンピュータに入力することで、省エネルギー診断に必要な演算をコンピュータが行う。コンピュータによる演算ステップＳ３００は、図１に示すように、熱負荷設定ステップＳ３１０と、月間負荷率算出ステップＳ３１０と、冷暖房負荷率設定ステップＳ３３０と、搬送負荷率設定ステップＳ３４０と、変流量運転直線設定ステップＳ３５０と、変流量運転消費エネルギー算出ステップＳ３６０と、一次エネルギー算出ステップＳ３７０と、償却年数算出ステップＳ３８０とを有している。

入力ステップＳ２００では、図１に示すように、先ず、取得した空調情報のうち建物の用途をステップＳ２１０で入力する。建物用途の入力により、熱負荷設定ステップＳ３１０で省エネルギー診断の対象となる建物の熱負荷を設定する。

熱負荷設定ステップＳ３１０では、省エネルギー診断方法の診断対象とする既設建物に対して必要とされる空調用ポンプの冷暖房負荷比、年間負荷、最大負荷を設定する。本発明では、かかる冷暖房負荷比、年間負荷、最大負荷の設定に際しては、既設建物の用途を特定することで一義的に設定する手法を採用した。かかる手法を採用することで、個々の建物毎に、冷暖房負荷比、年間負荷、最大負荷を設定するに際しての現場実測等を不要とすることで、極めて短時間に診断対象既設建物の熱負荷を設定することができる。

予め、建物用途別に求めておいた平均的な冷暖房負荷比、年間負荷、最大負荷のデータを用いればよい。かかるデータとしては公表データを用いてもよく、例えば、空気調和・衛生工学会コジェネレーションシステム設計法に関する研究委員会等で公表されたデータを用いることもできる。あるいは、過去の実績データを用いて独自に作成したものでも構わない。

さらに、かかるデータは、日本全国を対象としたデータであっても構わないし、より精度を高めるためには、地域毎に複数設定しておき、既設建物の属する地域により対応するデータを適宜選択するようにしても勿論構わない。

かかる設定に際しては、例えば、図２に示すような、データシート１０をコンピュータ画面に呼び出して、入力すればよい。図２には、空調情報を入力するデータ入力シート１１と、入力結果に基づきコンピュータにより演算された省エネルギー診断結果を、空調のシステムパターン毎に示す結果表示シート１２とを同時表示するよう画面配置したものを例示している。

図３（Ａ）、（Ｂ）には、建物の用途別に設定した冷房最大負荷、冷房年間負荷を、図３（Ｃ）、（Ｄ）には建物の用途別に設定した暖房最大負荷、暖房年間負荷をそれぞれ表形式にして示した。図４（Ａ）、（Ｂ）には、建物の用途別に設定した月毎の冷房負荷比、暖房負荷比をそれぞれ表形式で示した。かかる冷房負荷比、暖房負荷比は、図１で建物の用途特定により求めた冷房年間負荷、暖房年間負荷の月別の割合を示したものである。

例えば、省エネルギー診断システムの診断対象の既設建物が、中規模事務所に該当する場合は、図５（Ａ）に示すように、図２のデータ入力シート１１に用途番号３を入力することで、冷房最大負荷が５６、冷房年間負荷が４４、暖房最大負荷が５０、暖房年間負荷が２９と一義的に設定することができる。併せて、図５（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、冷房年間負荷、暖房年間負荷の月別の割合を示す冷房負荷比、暖房負荷比も、図４（Ａ）、（Ｂ）に従って、それぞれ設定することができる。

尚、図４に示す建物用途別の冷房負荷比、暖房負荷比の合計が１００％となっていないのは、データ集計上の誤差等に基づくものである。

このように、本発明では、予め求めておいた建物用途別熱負荷データを使用することで、省エネルギー診断に際して必要な建物の熱負荷の設定を、容易に且つ迅速に行うことができる。熱負荷に際しての現場実測等は一切不要である。

熱負荷設定ステップＳ３１０で建物の用途を特定することで建物の熱負荷を設定した後は、入力ステップＳ２００のステップＳ２２０で、データ入力シート１１に営業日数、空調運転時間を入力することで、コンピュータ側の演算ステップＳ３００の月間負荷率算出ステップＳ３２０で月毎の冷暖房の負荷率を算出する。営業日数、空調運転時間に基づき算出した全負荷相当運転時間と空調運転時間との比から、月毎の冷暖房負荷率を設定する。かかる結果を、図６に表形式で示す。

すなわち、建物用途別に設定した冷房年間負荷（Ｍcal/年・ｍ²）Ａｃに、冷房負荷比Ｂｃを掛けることにより、Ｃｃ＝Ａｃ×Ｂｃとして月間冷房負荷Ｃｃを算出する。同様に、暖房年間負荷Ａｈに暖房負荷比Ｂｃを掛けて、Ｃｈ＝Ａｈ×Ｂｈとして月間暖房負荷Ｃｈを算出する。

このようにして月間の冷暖房負荷率を算出した後は、診断対象とする空調の配管システム及び熱源機器特性（最低流量比）を、入力ステップＳ２００のステップＳ２３０で、データ入力シート１１の画面からコンピュータへ入力する。

空調ポンプの消費エネルギーの算出に際しては、空調ポンプが使用されている配管システムにより算出エネルギー量が異なる。そこで、図７（Ａ）、（Ｂ）に示す各々の配管パターンのいずれに診断対象の空調システムの配管が属するか判断し、入力することとなる。配管システムとして、図７には２例を示したが、さらに細かく配管システムパターンを分類してもよく、算出エネルギー量をより実状に適った値として把握することができる。

ここでは、例えば、診断対象の空調システムが図７（Ａ）に示すシステム１のパターンであるとする。その場合の最低流量比は、空調ポンプのメーカーから出されている技術資料を参照したり、あるいはメーカーに直接問い合わせる等して確認することができ、その値を入力する。かかる入力結果に基づき、冷暖房負荷率設定ステップＳ３３０で月毎の冷暖房負荷率をそれぞれ設定する。

すなわち、先に求めた月間冷房負荷Ｃｃを冷房最大負荷Ｄｃで割り、Ｅｃ＝Ｃｃ÷Ｄｃとして冷房時の全負荷相当運転時間Ｅｃを算出する。冷房時の全負荷相当運転時間Ｅｃを冷房時の空調時間Ｆで割って、Ｇｃ＝Ｅｃ÷Ｆとして冷房負荷率Ｇｃを算出する。同様に、月間暖房負荷Ｃｈを暖房最大負荷Ｄｈで割って、Ｅｈ＝Ｃｈ÷Ｄｈとして暖房時の全負荷相当運転時間Ｅｈを算出する。算出した暖房時の全負荷相当運転時間Ｅｈを暖房時の空調時間Ｆでさらに割ることにより、暖房負荷率ＧｈをＧｈ＝Ｅｈ÷Ｆとして算出する。

このようにして算出した冷房負荷率Ｇｃと暖房負荷率Ｇｈとを足すことにより、Ｈ＝Ｇｃ＋Ｇｈとして冷暖房負荷率Ｈを算出する。その結果を、図６に示した。

かかる冷暖房負荷率を求めた後は、月毎の搬送負荷率を、搬送負荷率設定ステップＳ３４０で算出して設定する。かかる搬送負荷率という概念を用いることで、熱負荷の異なる場合のポンプの運転状況を、かかる概念を用いない場合に比べて、より精度高く把握することができる。

本発明では、搬送負荷率は、次のようにして設定した。すなわち、搬送負荷率Ｉは、既設建物の定流量空調方式で使用している空調ポンプの最低流量比Ｊと、冷暖房熱負荷率Ｈとの大小の場合分けによりそれぞれ設定する。最低流量比Ｊ＜冷暖房熱負荷率Ｈの場合には、搬送負荷率Ｉを冷暖房負荷率Ｈと設定する。Ｊ＜Ｈの場合は、Ｉ＝Ｈと設定する。一方、最低流量比Ｊ＞冷暖房熱負荷率Ｈの場合には、搬送負荷率Ｉを最低流量比Ｊと設定する。Ｊ＞Ｈの場合は、Ｉ＝Ｊと設定する。勿論、最低流量Ｊが冷暖房負荷率Ｈに等しい場合には、搬送負荷率Ｉ＝Ｊ＝Ｈとすればよい。

搬送負荷率Ｉの設定に際して、上記のように、最低流量比Ｊと冷暖房熱負荷率Ｈとの大小により場合分けを行った理由は、空調ポンプの必要流量は熱源やインバータの特性に支配されることに基づく。

このようにして搬送負荷率という概念を用いることで、定流量空調方式で使用している空調ポンプをインバータ制御により変流量空調方式として使用するとした場合に、空調ポンプをどの程度の負荷割合で運転させることで、月毎の冷暖房熱負荷に対処できるかをこれまで以上に精度高く算出することができる。

次に、入力ステップＳ２００のステップＳ２４０で、最大負荷時の消費電力量と流量を入力して、変流量運転直線設定ステップＳ３５０で、診断対象の建物の熱負荷に対して変流量方式で空調するとした場合の空調ポンプの運転状況を示す直線式を算出する。かかる直線式は、流量と消費電力量とを示す直交２軸の原点と、建物の空調最大負荷に対して実際に駆動させる空調ポンプの消費電力、流量を示す座標点の２点を通る直線として設定することができる。この様子を図８の直線ｇで示した。

すなわち、上記消費電力量と流量とを示す直交２軸で構成される象限の座標（空調ポンプの最大負荷時の消費電力量、空調ポンプの最大負荷時の流量）の点Ｐと、原点を通る直線として、変流量方式で運転するとした場合の空調ポンプの運転状況が近似される。かかる近似の有効性は、定流量空調方式を採用する建物の空調モデルを仮構築し、かかる空調モデルに対して本発明に関わる直線近似により計算した結果と、実測結果とを比較することで、ある誤差の範囲で良好な一致が見られることから確認された。

本発明者は、定流量方式で空調運転を行うシステムを仮構築し、かかる空調システムで必要となる熱負荷に対して変流量方式の空調運転を実際に行わせ、変流量空調システム稼働時の消費電力量、流量とを多数実測した。その結果は、図８の多数の＋印の実測点で示すが、かかる多数の実測点に対して、最小二乗法等を用いることで良い近似で原点を通る直線が引けることを見出した。変流量運転直線をこのように近似設定することで、より簡単に、定流量方式の空調システムを変流量方式に変更した時の空調ポンプの運転状況を示すことができると判断した。

点Ｐは、既設建物の最大負荷が発生する夏のピーク時の空調ポンプの運転実績における最大負荷ピーク時の空調ポンプの消費電力量、流量の実際値から設定することができる。かかる最大負荷時の空調ポンプの消費電力量、流量の実際の値が得られない場合には、図示はしないが、夏以外の中間期における空調ポンプの実績データの消費電力量とその時の流量とを示す点を座標点として設定してもよい。

あるいは、点Ｐを設定するための実測を行わずに済むように、座標（空調ポンプの定格消費電力量、空調ポンプの定格流量）を示す点Ｑを設定することも有効である。原点と点Ｑとを結んだ直線ｈも良い近似の変流量運転直線と言える。

図８に示す変流量運転直線設定ステップＳ３５０で算出した直線ｇは、上述のように、原点と、座標（空調ポンプの最大負荷時の消費電力量、空調ポンプの最大負荷時の流量）で示される点Ｐとを結ぶ直線である。直線ｈは、原点と、座標（空調ポンプの定格消費電力量、空調ポンプの定格流量）で示される点Ｑとを結ぶ直線である。実際の変流量運転時の消費電力量と流量とを示す点は、かかる直線ｇと直線ｈの間の範囲にあるものと推定される。

また、図８に示した点Ｓは、バイパス弁が開くポイントで、これより負荷が少なくなるに従ってバイパス弁が大きく開き、消費電力量が増大して行く。その増大傾向を点線で示す直線ｉで示す。直線ｉと直線ｇとの間の斜線を引いた部分が、省エネルギー効果として削減される対象となる部分である。

次に、ステップＳ２５０で、空調ポンプの台数、定格電気容量（定格消費電力）、定格流量、台数制御の有無を入力し、変流量時の空調ポンプの運転状況を示す直線式を用いて、変流量消費エネルギー算出ステップＳ３６０により定流量方式から変流量方式に変更した時の空調ポンプの消費エネルギーを求める。

すなわち、変流量運転消費エネルギー算出ステップＳ３６０では、診断対象の既設建物における月毎の熱負荷に対して、インバータ制御に基づく変流量空調方式を採用した場合における消費エネルギー量を、変流量運転直線設定ステップで求めた直線ｇ、あるいは直線ｈと、搬送負荷率Ｉとを用いて算出する。

すなわち、例えば、図８に示す変流量運転状況を近似させた直線ｇの原点と点Ｐとの間を搬送負荷率Ｉにより按分した点Ｒを求め、かかるＲ点に対応する消費電力が変流量方式を採用した場合における空調ポンプ１台当たりの消費エネルギーを示すこととなる。各月毎に、搬送負荷率Ｉが求められているので、各月毎の変流量方式採用時の消費電力量を求めて積算することで変流量空調方式を採用した場合の年間消費エネルギーが求められる。

コンピュータによる演算では、以下のような式を用いて空調ポンプ１台当たりの消費電力を月毎に算出する。例えば、図９に示すように、３台の空調ポンプ１、２、３に対して、定格消費電力をａ、ｂ、ｃ、定格流量をＡ、Ｂ、Ｃ、最大負荷時の消費電力をａ１、ｂ１、ｃ１、最大負荷時の流量をＡ１、Ｂ１、Ｃ１、台数をα、β、γというシステムを想定すれば、空調ポンプ１の消費電力Ｗは、以下の式で算出することができる。式中、前述の如く、空調時間をＦ、搬送負荷率をＩで示している。

０＜搬送負荷率Ｉ≦ポンプ１の定格流量／（ポンプ１、２、３の流量合計）の場合は、
ポンプ１の定格流量／（ポンプ１、２、３の流量合計）＜搬送負荷率Ｉ≦（ポンプ１の定格流量＋ポンプ２の定格流量）／（ポンプ１、２、３の流量合計）の場合は、
（ポンプ１の定格流量＋ポンプ２の定格流量）／（ポンプ１、２、３の流量合計）＜搬送負荷率Ｉ≦1の場合は、
で算出することができる。

ポンプ２、３についても同様に算出して、ポンプ１、２、３の消費電力量Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を積算することで変流量方式により運転した場合の空調ポンプの消費エネルギー量を算出することができる。

一方、定流量空調方式における空調ポンプに関わる消費エネルギー量は、既設建物で現在使用している空調ポンプの定格消費電力量に空調時間を掛けることで容易に算出することができる。

省エネルギー効果は、例えば、定流量空調における年間消費エネルギーと、変流量空調方式を採用した場合の年間消費エネルギーとの差である省エネルギー量として提示することができる。かかる様子を、図１０に改修前消費電力量、改修後消費電力量、省エネ効果、コスト効果等として示した。

また、かかる省エネルギー量を、一次エネルギー算出ステップＳ３７０で、換算して一次エネルギー量としてどの程度の量に匹敵するか等を、図１１に示すように算出する。さらには、変流量方式に変更する場合の配管システム等の施工費用等を入力ステップＳ２６０で、図１２に例示する入力画面から入力することで、イニシャルコストの試算も行うことができる。かかる試算に基づき、償却年数算出ステップＳ３８０により、図１１の下段に示すように、単純償却年数を算出して画面表示する。このようにして、省エネルギー対策を図るに当たっての初期投資金額等の見積も行うことができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

上記説明では、定流量方式の空調システムで使用している空調ポンプの変流量方式に変更した時の消費エネルギー量を算出する手段を用いて、建物の省エネルギー診断に応用した場合を示したが、本発明を変流量変更時の消費エネルギー算出のみに使用することもできるのは当然である。建物以外にも、建物の空調システムと同様に把握できる場合であれば、本発明を適用して、変流量変更時の空調ポンプの消費エネルギー量を算出することができる。

本発明は、定流量方式の空調を変流量方式の空調に変えた際の省エネルギー効果を見積もるのに利用することができる。

本発明の省エネルギー診断方法の手順を示すフロー図である。 空調情報の入力画面を示す説明図である。 （Ａ）は建物用途別の冷房最大負荷、（Ｂ）は建物用途別の冷房年間負荷、（Ｃ）は建物用途別の暖房最大負荷、（Ｄ）は建物用途別の暖房年間負荷をそれぞれ表形式で示す図である。 （Ａ）は建物用途別の月毎の冷房負荷比を、（Ｂ）は建物用途別の月毎の暖房負荷比をそれぞれ表形式で示す図である。 （Ａ）は建物用途を中規模事務所とした場合の冷房最大負荷等の熱負荷を、（Ｂ）、（Ｃ）は月毎の冷房負荷比、暖房負荷比をそれぞれ表形式で示す図である。 月間の冷暖房負荷率等の計算結果を表形式で示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ空調システムの配管システムパターンを示す図である。 変流量時の空調ポンプの運転状況を近似する直線を示す図である。 変流量時の空調ポンプの消費エネルギーを算出する際の空調ポンプの想定事項を表形式で示す図である。 省エネルギーの算出結果を示す図である。 一次エネルギー等の算出結果の画面表示の一例を示す説明図である。 変流量空調システムへ変更するに際してのイニシャルコストの試算を行うための入力画面の一例を示す説明図である。

符号の説明

１０ データシート
１１ データ入力シート
１２ 結果表示シート
１３ 計算シート
Ｓ１００ 空調情報取得ステップ
Ｓ２００ 空調情報入力ステップ
Ｓ２１０ 入力ステップ
Ｓ２２０ 入力ステップ
Ｓ２３０ 入力ステップ
Ｓ２４０ 入力ステップ
Ｓ２５０ 入力ステップ
Ｓ２６０ 入力ステップ
Ｓ３００ 演算ステップ
Ｓ３１０ 熱負荷設定ステップ
Ｓ３２０ 月間負荷率算出ステップ
Ｓ３３０ 冷暖房負荷率設定ステップ
Ｓ３４０ 搬送負荷率設定ステップ
Ｓ３５０ 変流量運転直線設定ステップ
Ｓ３６０ 変流量運転消費エネルギー算出ステップ
Ｓ３７０ 一次エネルギー算出ステップ
Ｓ３８０ 償却年数算出ステップ

Claims (5)

1. 空調ポンプを定流量方式で運転させる建物の空調システムで、前記空調ポンプを前記建物の熱負荷に対して変流量方式で運転させたと仮定した場合の前記空調ポンプの消費エネルギーを算出する変流量変更時の消費エネルギー算出方法であって、
   前記建物の熱負荷を、建物用途毎に熱負荷を分類した建物用途別熱負荷データから、前記建物の用途に応じて選定した熱負荷と仮定することを特徴とする変流量変更時の消費エネルギー算出方法。
2. 空調ポンプを定流量方式で運転させる建物の空調システムで、前記空調ポンプを前記建物の熱負荷に対して変流量方式で運転させたと仮定した場合の前記空調ポンプの消費エネルギーを算出する変流量変更時の消費エネルギー算出方法であって、
   前記変流量方式で運転させたと仮定した場合の前記空調ポンプの運転状況を、前記空調ポンプの消費電力量を示す軸と前記空調ポンプの流量を示す軸との交差２軸で構成される象限で前記交差２軸の交点を通る直線式で近似して、前記消費エネルギーを算出することを特徴とする変流量変更時の消費エネルギー算出方法。
3. 空調ポンプを定流量方式で運転させる建物の空調システムで、前記空調ポンプを前記建物の熱負荷に対して変流量方式で運転させたと仮定した場合の前記空調ポンプの消費エネルギーを算出する変流量変更時の消費エネルギー算出方法であって、
   前記空調ポンプの搬送負荷率を用いて、前記消費エネルギーを算出することを特徴とする変流量変更時の消費エネルギー算出方法。
4. 空調ポンプを定流量方式で運転させる建物の空調システムで、前記空調ポンプを前記建物の熱負荷に対して変流量方式で運転させたと仮定した場合の省エネルギー量を試算して省エネルギー効果を判断する省エネルギー診断方法であって、
   前記省エネルギー量の試算に際して、前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の変流量変更時の消費エネルギー算出方法を用いることを特徴とする省エネルギー診断方法。
5. 空調ポンプを定流量方式で運転させる建物の空調システムで、前記空調ポンプを前記建物の熱負荷に対して変流量方式で運転させたと仮定した場合の省エネルギー量を試算して省エネルギー効果を判断する省エネルギー診断方法であって、
   前記建物の熱負荷を建物用途毎に熱負荷を分類した建物用途別熱負荷データに基づき前記建物の熱負荷を設定するステップと、
   前記空調ポンプの冷暖房熱負荷率を設定するステップと、
   前記空調ポンプの搬送負荷率を設定するステップと、
   前記変流量方式で運転させたと仮定した場合の前記空調ポンプの運転状況を直線式で近似するステップと、
   前記変流量方式で運転させたと仮定した場合の前記空調ポンプの運転状況を近似する直線式を用いて前記空調ポンプの前記変流量方式で運転させた場合の消費エネルギーを算出するステップと、
   前記空調ポンプを定流量方式で運転させた場合の消費エネルギーと、前記空調ポンプを前記変流量方式で運転させた場合の消費エネルギーとを比較して、省エネルギー量を算出するステップとを有することを特徴とする省エネルギー診断方法。