JP2006242503A

JP2006242503A - 蓄熱装置の導入分析方法および蓄熱装置の導入分析システム

Info

Publication number: JP2006242503A
Application number: JP2005060415A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sato; 敬佐藤
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 2005-03-04
Filing date: 2005-03-04
Publication date: 2006-09-14

Abstract

【課題】蓄熱装置を導入する建物の実際のエネルギー使用量に基づいて導入効果の想定を行う蓄熱装置の導入分析方法、および、この方法が実装あれた蓄熱装置の導入分析システムを提供する。
【解決手段】蓄熱装置の導入分析方法を、蓄熱装置６０を導入する建物５０の建物条件、空調負荷条件、熱源・空調機器条件、および、経済条件からこの建物の空調負荷、エネルギー量、および、空調設備のコストを算出する経済性試算処理Ｓ１０と、建物５０のエネルギー使用量の実績値と空調負荷、エネルギー量、コストから蓄熱装置の導入前後の建物５０のエネルギー使用量、一次エネルギーおよびＣＯ₂排出量、並びに、空調設備のコストを出力する比較結果出力処理Ｓ２０とから構成して、蓄熱装置の導入分析システム１に実装する。
【選択図】図２

Description

本発明は、蓄熱装置を導入する建物のエネルギー使用実績に基づいて導入の効果を分析する蓄熱装置の導入分析方法、および、この方法が実装された蓄熱装置の導入分析システムに関する。

比較的規模の大きなビル等の建物においては、ＯＡ機器の稼働や冷暖房等のために大量のエネルギーを消費している。そのため、ビル管理者にとって、運用コストを削減するためには、節電等のエネルギー消費の抑制だけでなく、料金の安いエネルギーを効率的に利用することが重要である。エネルギーの効率的利用は、運用コストの抑制だけでなく、省エネルギーを実現でき、ＣＯ₂排出量を削減して地球温暖化防止等にも効果がある。このようなエネルギーの効率的利用として、例えば、電力料金の安い夜間に、電力を用いて蓄熱する（水を冷やして蓄熱する等）蓄熱装置を導入し、蓄熱されたエネルギーを昼間の空調（冷暖房）に利用する方法が知られている。このような省エネルギー装置の導入効果を分析するためのエネルギー使用量の分析方法およびエネルギー管理支援装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１４１７６２号公報

しかしながら、蓄熱装置を導入するための検討においては、導入対象の建物における実際のエネルギー使用量に基づいて導入効果を想定しなければ正確な判断はできないという課題があり、電力を用いて蓄熱する蓄熱装置の場合には、実際の電力使用量を用いて比較することにより、導入効果を的確に把握することができる。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、蓄熱装置を導入する建物の実際のエネルギー使用量に基づいて導入効果の想定を行う蓄熱装置の導入分析方法、および、この方法が実装された蓄熱装置の導入分析システムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る蓄熱装置の導入分析方法は、蓄熱装置を導入する建物の建物条件、空調負荷条件、熱源・空調機器条件、および、経済条件からこの建物の空調負荷、エネルギー量、および、空調設備のコストを算出する第１のステップ（例えば、実施形態における経済性試算処理Ｓ１０）と、建物のエネルギー使用量の実績値と空調負荷、エネルギー量、コストから蓄熱装置の導入前後の建物のエネルギー使用量、一次エネルギーおよびＣＯ₂排出量、並びに、空調設備のコストを出力する第２のステップ（例えば、実施形態における比較結果出力処理Ｓ２０）とから構成される。

このとき、第１のステップが、建物とこの建物の空調負荷に関する条件を設定して空調負荷を算出するステップ（例えば、実施形態における建物と空調負荷の設定処理Ｓ１１０）と、建物の熱源機器および空調機器に関する条件を設定してエネルギー量を算出するステップ（例えば、実施形態における熱源機器と空調機器の設定処理Ｓ１２０）と、経済条件に関する設定をしてコストを算出するステップ（例えば、実施形態における結果の表示と出力処理Ｓ１３０）とから構成されることが好ましい。

なお、蓄熱装置が電力を用いて蓄熱するものであり、エネルギー使用量の実績値が建物の電力使用量の実績値であることが好ましい。

また、本発明に係る蓄熱装置の導入分析システムは、入力装置と、出力装置と、蓄熱装置を導入する建物のエネルギー使用量の実績値が記憶されたエネルギー実績データベースと、上記いずれかの分析方法により、入力装置から入力された建物条件、空調負荷条件、熱源・空調機器条件、および、経済条件、並びに、エネルギー実績データベースから抽出されたエネルギー使用量の実績値から、蓄熱装置の導入前後のエネルギー使用量、一次エネルギーおよびＣＯ₂排出量、並びに、コストを出力装置に出力する処理装置とから構成される。

本発明に係る蓄熱装置の導入分析方法を以上のように構成すると、比較検討したい蓄熱装置のエネルギーデータを対象の建物のエネルギーデータ（実績データ）に当てはめることにより、より現実に即した蓄熱装置の比較を行うことができ、導入の効果を正確に把握することができる。

このとき、第１のステップを、空調負荷を算出するステップ、エネルギー量を算出するステップ、および、コストを算出するステップに分けることにより、それぞれの算出が容易になる。

なお、この方法を電力を用いて蓄熱する蓄熱設備に適用することにより、実際の電力使用量に当てはめて分析を行うことができ、導入効果を的確に把握することができる。

また、本発明に係る蓄熱装置の導入分析システムを以上のように構成すると、簡単な構成で、エネルギー使用量の実績値を使って蓄熱装置の比較を行うことができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。本発明は、例えば、図１０に示すように、建物５０の地下に配設されたターボ冷凍機６１を料金の安い深夜電力で駆動してそのエネルギーを地下の水蓄熱槽６２に冷水として蓄熱し、この冷水を用いて空調機６３を作動させて建物５０内の空調を行う蓄熱装置（図１０の例は水蓄熱システム）６０を導入する場合に、このような蓄熱装置６０の導入の効果を分析して出力する蓄熱装置の導入分析方法およびシステムに関するものである。

まず、図１および図２を用いて蓄熱装置６０の導入分析システム１の構成について説明する。この導入分析システム１は、入力装置（キーボード等）３および出力装置（ディスプレイ又はプリンタ）４を有する処理装置２と、導入対象の建物のエネルギー（この実施例においては電力使用量）の使用実績が記憶されているエネルギー実績データベース６とからなり、処理装置２に、入力装置３から入力された建物等の条件（建物条件、空調負荷条件、熱源・空調機器条件、および、経済条件）に基づいて経済性（エネルギー使用量、空調設備分の一次エネルギーおよびＣＯ₂排出量、空調設備分のランニングコスト）の試算を行う経済性試算処理Ｓ１０が実装された経済性試算機能５および試算結果とエネルギーの使用実績から導入効果を出力装置４に出力する比較結果出力処理Ｓ２０が実装された比較結果出力機能７から構成されている。また、エネルギー実績データベース６は、建物、すなわち、電力が供給される顧客毎に、その建物の基本情報（所在地や契約電力量等）、および、計測された電力使用量（ｋＷｈ）、最大電力、料金、３０分値等が記憶されている。なお、図１においては、経済性試算機能５、エネルギー実績データベース６、および、比較結果出力機能７を処理装置２に実装した場合について示しているが、それぞれの機能５，７およびデータベース６をそれぞれ異なる装置に実装することも可能である。

次に、経済性試算機能５および比較結果出力機能７で実行される処理Ｓ１０，Ｓ２０について説明する。まず、経済性試算処理Ｓ１０であるが、図３に示すように、建物と空調負荷の設定処理Ｓ１１０、熱源機器と空調機器の設定処理Ｓ１２０、および、結果の表示と出力処理Ｓ１３０とから構成される。以下、各処理Ｓ１１０〜Ｓ１３０について、具体的に説明する。

建物と空調負荷の設定処理Ｓ１１０は、蓄熱装置６０を導入する建物５０およびその建物５０における空調負荷の条件を設定し、この建物５０における空調設備の空調負荷計算を行う処理であり、図４に示すように、建物条件の入力処理Ｓ１１１、空調負荷条件の入力処理Ｓ１１２、および、空調負荷計算処理Ｓ１１３が順に実行される。ここで、建物条件の入力処理Ｓ１１１は、対象となる建物５０の空調面積や、階数、階高等が入力される。また、空調負荷条件の入力処理Ｓ１１２は、空調負荷原単位や最大最小月別空調負荷率等が入力される。そして、このようにして入力された条件に基づいて空調負荷計算処理Ｓ１１３により、蓄熱装置６０の導入対象建物５０における空調設備に対する空調負荷が計算される。

熱源機器と空調機器の設定処理Ｓ１２０は、導入する熱源機器の方式を選択して、その方式の熱源機器条件や空調機器条件を設定することにより、上記空調負荷に対して使用されるエネルギー量を計算する処理であり、図５に示すように、熱源機器方式選択処理Ｓ１２１により導入する熱源機器の方式が選択される。選択された方式が中央熱源方式、すなわち、建物５０の地下等に設置された熱源機器を用いて全体の空調を行う方式の場合は、まず、熱源機器条件の設定処理Ｓ１２２で、熱源システムのエネルギー種別や蓄熱の有無の選択等のシステム設定、利用温度差、蓄熱槽の容量、ＩＰＦ（アイスパッキングファクタ）等の蓄熱設定、および、製造者、機種、容量や台数等の熱源機器設定を行う。次に、空調機器条件の設定処理Ｓ１２３で、空調システム選択、低温冷風・変流量選択、二次側熱交換オプション等の設定を行う。一方、熱源機器方式選択処理Ｓ１２１で選択された方式が、個別分散方式、すなわち、複数の熱源機器（室外機）と空調機器（室内機）の組を建物５０に分散して配置することにより空調を行う方式の場合は、空調機器条件の設定処理Ｓ１２４において、製造者、機種、容量や台数等の熱源機器の設定、および、室内機形式、容量、台数等の空調機の設定を行う。

そして、以上のように設定された熱源機器および空調機器の条件設定に基づいて、エネルギー計算処理Ｓ１２５により、いずれかの方式により使用されるエネルギー量の計算を行う。なお、中央熱源方式が選択されたときに、熱源機器条件および空調機器条件の設定処理Ｓ１２２，Ｓ１２３で設定された条件に対して、実揚程、配管長、機器損失等のポンプ能力により修正を加えたり、併用式の場合の月別運転設定やピークカット詳細設定等の情報を加えたりすることにより、エネルギー計算処理Ｓ１２５の精度を向上させることができる。同様に、個別分散方式が選択されたときに、空調機器条件の設定処理Ｓ１２４で設定された条件に対して、換気条件の設定を加えたり、氷蓄熱ユニットの場合に、実揚程、配管長、機器損失等のポンプ能力により修正を加えたりすることにより、エネルギー計算処理Ｓ１２５の精度を向上させることができる。また、エネルギー計算処理Ｓ１２５において、ＣＯＰ（成績係数）の補正値を設定するように構成することによりさらに精度を向上させることができる。

結果の表示と出力処理Ｓ１３０は、経済条件を設定し、この経済条件に基づいて、熱源機器と空調機器の設定処理１２０で設定された熱源機器条件および空調機器条件から空調に関するイニシャルコストを算出し、エネルギー量から空調に関するランニングコストを算出するものであり、図６に示すとおり、コストを計算するための条件を設定する経済条件の設定処理Ｓ１３１、以上の結果および設定条件からコストを計算するコスト計算処理Ｓ１３２、および、計算結果（後述する試算結果）を例えば、ファイル形式で出力する結果出力処理Ｓ１３３が順に実行される。ここで、経済条件の設定処理Ｓ１３１は、コストを計算するための条件を設定するものであり、電気料金の契約種別、省エネルギー機器を導入するための助成制度の適用の有無、ガス・重油・水道料金の単価等が設定される。

このように、建物５０の条件を、建物と空調負荷の設定処理Ｓ１１０、熱源機器と空調機器の設定処理Ｓ１２０、および、結果の表示と出力処理Ｓ１３０に分けて入力して、それぞれの処理Ｓ１１０〜Ｓ１３０で、エネルギー使用量、空調設備分の一次エネルギーおよびＣＯ₂排出量、空調設備分のランニングコストを算出するように構成することにより、それぞれの算出が容易になる。

以上のようにして算出された空調負荷、エネルギー量およびコスト（これらをまとめて「試算結果」と呼ぶ）が比較結果出力機能７に渡される（図１）。比較結果出力機能７に実装されている比較結果出力処理２０は、この試算結果と、エネルギー実績データベース６から抽出された対象となる建物５０（需要者）の実績データとから蓄熱装置６０の導入前と導入後のエネルギー使用量、空調に関する一次エネルギーおよびＣＯ₂排出量、並びに、空調に関するランニングコストの比較を行う。そしてこの比較結果は、比較結果出力機能７により出力装置４に出力される。

例えば、エネルギー使用量は、図７に示すように、導入前（図７（ａ））と導入後（図７（ｂ））のそれぞれにおける電力および電力以外（ガス・油・水道等）の時間別の使用量をグラフにすることで比較が容易になる。このとき、導入前の電力の使用量は、エネルギー実績データベース６から抽出された実績データが用いられ、空調の電力量および電力以外の使用量は試算結果が用いられる。また、導入後の電力使用量は、実績データに試算結果が加えられ、電力以外の使用量はゼロとなる（電力により空調が実現されるため）。

一方、空調に関する一次エネルギーおよびＣＯ₂排出量も図８に示すように、導入前（図８（ａ））と導入後（図８（ｂ））のそれぞれにおける電力およびそれ以外の時間別の状態がグラフ化されることにより比較が容易になるが、この場合、いずれの数値も試算結果から算出される（ＣＯ₂排出量はエネルギー量から換算される）。このとき、図８（ｃ），（ｄ）に示すように、年間の一次エネルギー量およびＣＯ₂排出量について、電力およびそれ以外の合計を導入前後で棒グラフにして出力することにより、省エネルギーの結果およびＣＯ₂排出量の削減結果を理解することが容易になる。

また、空調に関するランニングコストも、図９に示すように導入の前後で月別のコストをグラフにすることにより比較が容易になる。この場合も、導入前の電力の使用量は、エネルギー実績データベース６から抽出された実績データが用いられ、電力以外の使用量は試算結果が用いられる。また、導入後の電力使用量は、実績データに試算結果が加えられ、電力以外の使用量はゼロとなる。なお、導入前後の年間のランニングコストを数値として表示することにより、コスト削減効果を容易に確認することができる。

以上のように、比較検討したい蓄熱装置のエネルギーデータ（試算結果）を対象の建物（需用者）のエネルギーデータ（実績データ）に当てはめることにより、より現実に即した蓄熱装置の比較を行うことができ、導入の効果を正確に把握することができる。また、導入の前後をグラフ化することにより、比較が容易になる。なお、以上のエネルギー使用量、空調に関する一次エネルギーおよびＣＯ₂排出量、並びに、空調に関するランニングコストの比較を一枚の用紙にまとめることにより、導入の効果の把握をより容易にすることができる。

本発明に係る蓄熱装置の導入分析システムの構成を示すブロック図である。本発明に係る値苦節装置の導入分析方法の構成を示すフローチャートである。経済性試算処理の流れを示すフローチャートである。建物と空調負荷の設定処理の流れを示すフローチャートである。熱源機器と空調機器の設定処理の流れを示すフローチャートである。結果の表示と出力処理の流れを示すフローチャートである。分析対象の建物のエネルギー使用量を比較するためのグラフであり、（ａ）蓄熱装置導入前の状態を示し、（ｂ）導入後の状態を示している。分析対象の建物の一次エネルギーおよびＣＯ₂排出量を比較するためのグラフであり、（ａ）蓄熱装置導入前の状態を示し、（ｂ）導入後の状態を示し、（ｃ）は年間の一次エネルギー量を示し、（ｄ）は年間のＣＯ₂排出量を示している。分析対象の建物のランニングコストを比較するためのグラフであり、（ａ）蓄熱装置導入前の状態を示し、（ｂ）導入後の状態を示している。蓄熱装置の構成を示す説明図である。

符号の説明

１導入分析システム
２処理装置
３入力装置
４出力装置
６エネルギー実績データベース
５０建物
６０蓄熱装置
Ｓ１０経済性試算処理（第１のステップ）
Ｓ２０比較結果出力処理（第２のステップ）
Ｓ１１０建物と空調負荷の設定処理（空調負荷を算出するステップ）
Ｓ１２０熱源機器と空調機器の設定処理（エネルギー量を算出するステップ）
Ｓ１３０結果の表示と出力処理（コストを算出するステップ）

Claims

蓄熱装置を導入する建物の建物条件、空調負荷条件、熱源・空調機器条件、および、経済条件から前記建物の空調負荷、エネルギー量、および、空調設備のコストを算出する第１のステップと、
前記建物のエネルギー使用量の実績値と前記空調負荷、前記エネルギー量、前記コストから前記蓄熱装置の導入前後の前記建物のエネルギー使用量、一次エネルギーおよびＣＯ₂排出量、並びに、前記空調設備のコストを出力する第２のステップとから構成されることを特徴とする蓄熱装置の導入分析方法。
前記第１のステップが、
前記建物と前記建物の前記空調負荷に関する条件を設定して前記空調負荷を算出するステップと、
前記建物の熱源機器および空調機器に関する条件を設定して前記エネルギー量を算出するステップと、
前記経済条件に関する設定をして前記コストを算出するステップとから構成されることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱装置の導入分析方法。
前記蓄熱装置が、電力を用いて蓄熱するものであり、前記エネルギー使用量の実績値が前記建物の電力使用量の実績値であることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄熱装置の導入分析方法。
入力装置と、
出力装置と、
蓄熱装置を導入する建物のエネルギー使用量の実績値が記憶されたエネルギー実績データベースと、
請求項１〜３のいずれかに記載の分析方法により、前記入力装置から入力された建物条件、空調負荷条件、熱源・空調機器条件、および、経済条件、並びに、前記エネルギー実績データベースから抽出された前記エネルギー使用量の実績値から、前記蓄熱装置の導入前後のエネルギー使用量、一次エネルギーおよびＣＯ₂排出量、並びに、コストを前記出力装置に出力する処理装置とから構成されることを特徴とする蓄熱装置の導入分析システム。