JP2008236904A - ビルエネルギー管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】建物の運用に悪影響を与えることなく、建物で使用されるエネルギーの実績値を目標値以下にする。
【解決手段】省エネルギーに関する年間の目標値を設定し、ある時点においてその年間目標を達成するために今後消費可能なエネルギー使用量を、月、日、時単位にブレークダウンし、最終的に今現在使用してよいエネルギー量を算出、表示し、現在の消費量をその値と比較することによって、多い場合にはその差分だけの負荷を自動遮断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、業務用ビルなどのエネルギーを管理して省エネルギー化を達成するビルエネルギー管理装置に関する。

地球温暖化を背景に、省エネルギー化に対するニーズが急速に高まってきている。特に業務用ビルのエネルギー増加は著しく、省エネルギー化推進のため省エネルギー法の改正や各種支援策など国家としての対策がとられてきており、ビルのオーナーとしても社会的責任が問われるようになった。このような背景にあって、ビルの省エネルギー手法としてＢＥＭＳ（ビルエネルギーマネジメントシステム）の導入が推奨され、普及している。

ＢＥＭＳとは、ＩＴ技術などを活用してエネルギーデータを収集し管理することで、効率的な設備運用を行うことで省エネルギー化を図るものである。
特開２００５−０７３４１５号公報

ところで、このようなＢＥＭＳでは、帳票、グラフ形式などを使用して、エネルギーデータを統計的に管理するという方法で、エネルギーの消費量を管理している。

さらに、１年、あるいは１ヶ月などのある程度の期間が経った上で、その期間のエネルギー積算値を目標値と比較し、達成／未達の判定を行ない、次ステップとして改善のためのアクションを検討し実行している（いわゆる、ＰＬＡＮ→ＤＯ→ＣＨＥＣＫ→ＡＣＴＩＯＮのサイクルによる運用であった）。

具体的には、図７に示す如く月単位のエネルギー消費量について、ベースライン（省エネルギー実施前の値、一般に過去３年の平均値などを用いる）、計画値（省エネルギー化による各月のエネルギー消費量を予測した計画値）、現時点までの実績値をプロットしたグラフを使用して、年間目標値を達成できるように各負荷の稼働時間を決めている。

この際、８月までの実績値は、月によって計画値を下回っている（計画以上に省エネルギーできている）月もあったり、計画値をオーバーしている（計画通り省エネルギーできていない）月もあって、年間の省エネルギー効果を計画通り達成できるかどうかが定量的につかみにくい。

つまり、結果の管理が主体であったため、年あるいは月の途中段階で、このままの運用を継続していくと、省エネルギー効果が年間目標値に達するのかどうかの判断が難しく、仮に省エネルギー効果が足りないまま推移していたとしても、年間目標を達成するためにあとどの位の量だけ省エネルギーをする必要があるのか、どれ位の負荷を止めればよいのか、などの具体的な判断とアクションが取りにくかった。

このように、従来の技術ではエネルギーを結果として管理しているため、後になって効果が未達であることが判明しても、残された期間で巻き返すだけの大幅な省エネルギー効果を得るような運用が取れないことがあり得る。ＰＤＣＡ（ＰＬＡＮ→ＤＯ→ＣＨＥＣＫ→ＡＣＴＩＯＮ）の“Ｃ”は結果が出た段階であり、そこで初めて改善策を考え、“Ａ”は次年度に実施される。当年度の効果が未達となることに対する対策をリアルタイムに取るための機能がＢＥＭＳには無かった。

本発明は上記の事情に鑑み、建物で使用されるエネルギーの年間目標値（あるいは、月間目標値など）に対して、現在のエネルギー消費状況が問題ないのか、多すぎるのかを判断し、未達となる恐れのある場合には、達成するために現時点であとどれだけエネルギー消費量を減らせばよいか、その数値を具体的に知らせることで、エネルギー消費量の年間目標値を確実に達成することができるビルエネルギー管理装置を提供することを主たる目的としている。

上記の目的を達成するために本発明は、建物のエネルギーを管理して省エネルギー化を行うビルエネルギー管理装置において、建物で使用されるエネルギーの現時点における実績値を入力し、入力された現時点の実績値と所定期間の目標値とを照合する照合手段と、照合手段による照合結果を月形式の累積グラフ、日形式の累積グラフまたは時間形式の累積グラフのいずれかで、前記所定期間の目標値に対する現時点の状況を表示部上に表示させる表示制御手段とを備えたことを特徴としている。

また、建物のエネルギーを管理して省エネルギー化を行うビルエネルギー管理装置において、建物で使用されるエネルギーの所定期間の目標値を達成するために現時点で遮断すべき負荷容量の具体的数値を算出する算出手段と、算出された数値を表示部上に表示させる表示制御手段と備えたことを特徴としている。

さらに、建物のエネルギーを管理して省エネルギー化を行うビルエネルギー管理装置において、建物で使用されるエネルギーを年間目標値以下にするのに必要な遮断対象負荷を決める際、負荷遮断優先順位が高い順に、グループを順次、選択する選択手段と、選択されたグループ内にある各機器毎の停止可能時間に対応するように、ローテーション形式で選択したグループ内の各機器を停止制御する制御手段と備えたことを特徴としている。

なお、前記選択手段は、負荷遮断優先順位が高い順に、グループを順次、選択する際、各グループに割り当てられた負荷遮断優先順位と一斉停止割込優先順位とを比較し、
前記制御手段は、この比較結果に基づき、負荷遮断優先順位のグループに含まれる各機器のローテーション停止制御、または一斉停止割込優先順位のグループに含まれる負荷の一斉停止制御のいずれかを行うことを特徴としている。

本発明によるビルエネルギー管理装置では、建物で使用されるエネルギーの年間目標値（あるいは、月間目標値など）に対して、現在のエネルギー消費状況が問題ないのか、多すぎるのかを判断し、未達となる恐れのある場合には、達成するために現時点であとどれだけエネルギー消費量を減らせばよいか、その数値を具体的に知らせることで、エネルギー消費量の年間目標値を確実に達成させることができる。

《構成》
図１は本発明によるビルエネルギー管理装置の一実施形態を示すブロック図である。

この図に示すビルエネルギー管理装置１は、ビルを管理するオペレータなどによって操作される入力部２と、ビルに配置された各機器の動作状況、エネルギー使用状況などを表示する表示部３と、各機器の動作状況、エネルギー使用状況などを取り込む処理、入力部２から入力された制御指示に基づき、各機器の動作を制御する処理、ビルで使用されるエネルギーの目標値、実績値、ベースライン、負荷遮断優先順位などを表示部３に表示させる処理などを行うコンピュータで構成された制御部４とを備えている。

制御部４は、建物で使用されるエネルギーの現時点における実績値を入力し、入力された現時点の実績値と所定期間の目標値とを照合する照合手段４１と、照合手段４１による照合結果を月形式の累積グラフ、日形式の累積グラフまたは時間形式の累積グラフのいずれかで、前記所定期間の目標値に対する現時点の状況を表示部３上に表示させる表示制御手段４２とを備えている。また、制御部４は、建物で使用されるエネルギーの所定期間の目標値を達成するために現時点で遮断すべき負荷容量の具体的数値を算出する算出手段４３を備え、算出された数値は表示制御手段４２によって表示部３上に表示されるようになっている。さらに、制御部４は、建物で使用されるエネルギーを年間目標値以下にするのに必要な遮断対象負荷を決める際、負荷遮断優先順位が高い順に、グループを順次、選択する遮断対象選択手段４４と、選択されたグループ内にある各機器毎の停止可能時間に対応するように、ローテーション形式で選択したグループ内の各機器を停止制御する制御手段４６と、各機器に対して制御データを出力すると共に、各機器側からの出力データを入力する入出力手段４７とを備えている。この場合、遮断対象選択手段４４は、優先機器テーブル４５に登録された機器のうち負荷遮断優先順位が高い順に、グループを順次、選択する際、各グループに割り当てられた負荷遮断優先順位と一斉停止割込優先順位とを比較する機能を有する。また、制御手段４６は、この比較結果に基づき、負荷遮断優先順位のグループに含まれる各機器のローテーション停止制御、または一斉停止割込優先順位のグループに含まれる負荷の一斉停止制御のいずれかを行う。

《動作》
次に、図２〜図６を参照しながら、エネルギーに対する目標値、実績値、ベースラインの表示方法、負荷遮断優先順位の表示方法などについて、詳細に説明する。

まず、照合手段４１は、建物で使用されるエネルギーの現時点における実績値を入出力手段４７を介して入力し、入力された現時点の実績値と所定期間の目標値とを照合する。制御部４の算出手段４３は、各機器のエネルギー使用状況などを取り込んで、ビル全体で使用されたエネルギーの累計値（実績値）を算出してグラフ化することで、当月までの累計値が計画された目標値に対してどの位オーバーしているかを算出する。図２において、オーバーしている値は即ち、残された期間で計画値以上の省エネルギー効果を出すことによって挽回しなければならないエネルギー量を意味する。

そして、目標値と実績値との差を“ａ”とし、残りの月数をｂヶ月とすると、今後１ヶ月あたり平均で“ａ／ｂ”だけ計画値以上の省エネルギー効果が必要となる。

１日あたりでは、“ａ／（ｂ×３１）”だけ余計に省エネルギーする必要がある。ここで、数字の３１は月日数を示すが、月によって３０、２８などを取る。また、１時間あたりでは、“ａ／（ｂ×３１×２４）”だけ余計に省エネルギーする必要がある。

次に、算出手段４３は、このようにして計算された値を図３、図４、図５に示すように、月グラフ、日グラフ、時グラフに展開する。

図５では、残り時間“ｔ”分の時点におけるエネルギー消費量を“ｃ”とすると、もしこのまま何も対策せずに同じエネルギー消費量で推移した場合、６０分経過時点の累積値は“ｃ×６０／ｔ”となる。

この時間帯において、元の計画値（年間計画値を当月→当日→現在時刻に按分した値）を“ｄ”とすると、“（ｃ×６０／ｔ）−ｄ”だけオーバーしていることになる。さらにその計画値から“ａ／（ｂ×３１×２４）”だけ余計に省エネルギーしないと、年間の目標値は達成できない。よって、現時点において遮断すべき負荷容量は、
〔数１〕
遮断負荷容量＝［｛（ｃ×６０／ｔ）−ｄ｝
十｛ａ／（ｂ×３１×２４）｝］×（６０／ｔ）
となる。表示制御手段４２はこの数値をグラフとともに表示部３上に画面表示させる。

以上、図２〜図５のように、年間の省エネルギー目標を達成させるために現時点のエネルギー消費量で問題ないのかどうか、問題ある（オーバーする恐れのある）場合には、年間目標を達成するために必要な、現時点にける遮断負荷容量（具体的数値）をオペレータに情報提供する。

次に、上記のように算出された現時点における遮断負荷容量に対し、その容量に見合う機器を実際に遮断する機能について説明する。

まず、ビルに設けられている各機器毎に、遮断可能な負荷（遮断負荷）を優先順位付けした後、入力部２を操作することにより、遮断対象選択手段４４は、図６に示す如く表示部３に表示された設定画面上の表示された優先機器テーブル４５に登録する。

この際、遮断対象選択手段４４は、優先機器テーブル４５に示すように、遮断制御対象負荷をグルーピングし、優先順位登録する。１つのグループの中には複数の機器を、それぞれ容量、ローテーション停止可能時間とともに登録する。また、グループ単位で一斉停止可能時間と、一斉停止する場合の優先順位割り込み順位を登録する。制御手段４６は、以下の制御を実行する。

図６に示す優先機器テーブル４５の例では、必要遮断負荷に達する容量になるまで、まず優先順位“１”のグループに属する負荷（駐車場ファン等）が１台ずつ、停止可能時間にしたがってローテーション停止される。それでも満たない場合には優先順位“２”のグループに属する負荷（電気室ファンなど）が同様にローテーション停止制御に入る。このとき優先順位“１”のローテーション制御も継続している。それでも必要遮断負荷に達しない場合には、優先順位“３”のグループに入る前に、優先順位“１”の負荷が一斉停止される。それでも足りない場合に優先順位“３”のグループのローテーション制御に入る。

《効果》
このようにして、この実施形態では、ピーク時間帯だけを凌ぐことが目的の電力デマンド制御等と異なり、長期的な停止を要する省エネルギーという観点から、ビルの運用になるべく支障をきたさないように、たんなる個別停止ではなく、機器をグルーピングしてグループ単位で優先順位付けし、個々の機器の停止可能時間設定にしたがってローテーション停止制御を行う点が従来に無い機能である。

さらに、停止優先順位が低い機器グループまでローテーション制御をかけるよりは、停止優先順位の高い機器を一斉停止する方が先だ、という場合に対応するために、一斉停止制御を順位の途中に割り込ませる機能についても従来にはない。

これにより、現時点において年間の省エネルギー目標値を達成するために今後使用可能はエネルギー量の把握、それを月→日→時単位へブレークダウンすることで各々現時点の状況を累積グラフで表示することにより容易に状況を把握することができ、必要遮断負荷の数値把握、運用への影響をあまり与えないような負荷遮断制御を実行させることにより、確実かつ容易に年間の省エネルギー目標が達成することができる。

本発明によるビルエネルギー管理装置の一実施形態を示すブロック図である。 図１に示すビルエネルギー管理装置で使用される年間グラフ（累積）の一例を示す図である。 図１に示すビルエネルギー管理装置で使用される当月グラフ（累積）の一例を示す図である。 図１に示すビルエネルギー管理装置で使用される当日グラフ（累積）の一例を示す図である。 図１に示すビルエネルギー管理装置で使用される６０分グラフ（累積）の一例を示す図である。 図１に示すビルエネルギー管理装置で使用される負荷遮断優先順位登録例を示す図である。 従来から知られているビルエネルギー管理装置で使用される年間グラフの一例を示す図である。

符号の説明

１：ビルエネルギー管理装置
２：入力部
３：表示部
４：制御部
４１：照合手段
４２：表示制御手段
４３：算出手段
４４：遮断対象選択手段
４５：優先機器テーブル
４６：制御手段
４７：入出力手段

Claims (4)

1. 建物のエネルギーを管理して省エネルギー化を行うビルエネルギー管理装置において、
   建物で使用されるエネルギーの現時点における実績値を入力し、入力された現時点の実績値と所定期間の目標値とを照合する照合手段と、
   照合手段による照合結果を月形式の累積グラフ、日形式の累積グラフまたは時間形式の累積グラフのいずれかで、前記所定期間の目標値に対する現時点の状況を表示部上に表示させる表示制御手段と、
   を備えたことを特徴とするビルエネルギー管理装置。
2. 建物のエネルギーを管理して省エネルギー化を行うビルエネルギー管理装置において、
   建物で使用されるエネルギーの所定期間の目標値を達成するために現時点で遮断すべき負荷容量の具体的数値を算出する算出手段と、
   算出された数値を表示部上に表示させる表示制御手段と、
   備えたことを特徴とするビルエネルギー管理装置。
3. 建物のエネルギーを管理して省エネルギー化を行うビルエネルギー管理装置において、
   建物で使用されるエネルギーを年間目標値以下にするのに必要な遮断対象負荷を決める際、負荷遮断優先順位が高い順に、グループを順次、選択する選択手段と、
   選択されたグループ内にある各機器毎の停止可能時間に対応するように、ローテーション形式で選択したグループ内の各機器を停止制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とするビルエネルギー管理装置。
4. 請求項３に記載のビルエネルギー管理装置において、
   前記選択手段は、負荷遮断優先順位が高い順に、グループを順次、選択する際、各グループに割り当てられた負荷遮断優先順位と一斉停止割込優先順位とを比較し、
   前記制御手段は、この比較結果に基づき、負荷遮断優先順位のグループに含まれる各機器のローテーション停止制御、または一斉停止割込優先順位のグループに含まれる負荷の一斉停止制御のいずれかを行う、
   ことを特徴とするビルエネルギー管理装置。

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