JP2012237479A

JP2012237479A - 空調機用デマンド制御システム

Info

Publication number: JP2012237479A
Application number: JP2011105777A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kotani; 晃弘小谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Building Techno Service Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Building Solutions Corp
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2031-05-11
Also published as: JP5717531B2

Abstract

【課題】電力制限レベルと部屋のスケジュールとに基づいて、自動的に、建物の運用の妨げにならないように空調機を制御する空調機用デマンド制御システムを提供する。
【解決手段】空調機用デマンド制御システム１０は、デマンドの予測に基づいて電力制限レベルを設定する電力制限レベル設定部１８と、部屋１２のスケジュールを管理するスケジュール管理部２０と、電力制限レベルに基づいて、スケジュールにより確認された使用中の部屋１２に対応する空調機１４の初期設定温度を変更する設定温度変更部２２とを有する。設定温度変更部２２は、電力制御レベルが第１レベルである場合、室内温度と初期設定温度の温度差が小さい使用中の部屋１２に対応する空調機１４から、順次、その初期設定温度を室内温度に近づけるように変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、デマンドの予測に基づいて空調機を制御する空調機用デマンド制御システムに関する。

従来から、電力需要家の電力需要であるデマンドが、契約電力に基づく最大デマンドを超えないように空調機を制御するデマンド制御システムが知られている。このシステムにおいては、デマンドの予測値が最大デマンドを超える可能性がある場合、予め、負荷である空調機を停止させることで、デマンドの削減を図っている。

下記特許文献１には、デマンドコントロールによるピークカット対策として空調機を制御する空調機集中管理システムが記載されている。このシステムでは、デマンド指令により、グループ分けされた空調機が、グループごとに適当な間隔で交互に運転を行うように制御される。さらに、このシステムでは、その交互運転の最中における、同一グループ内の各空調機の停止時間を均一化するために、空調機の温度設定が変更される。

下記特許文献２には、使用空間のスケジュールと照明の点灯状況とに基づいて空調機を制御する空調負荷制御システムが記載されている。

特開２０００−１８６８７号公報特開平２−１８３７５７号公報

従来のデマンド制御システムにおいては、契約電力に基づく最大デマンドを超える可能性が大きくなるにつれて、電力制限レベルが大きくなるように設定し、この設定された電力制限レベルが大きくなるにつれて、より多くの、そしてより快適性に寄与する空調機を停止させ、最大デマンドの超過を防止する。このシステムにおいては、電力制限レベルごとに停止すべき空調機が予め設定されている。

このように、従来のデマンド制御システムでは、電力制限レベルに応じて、予め設定された空調機を自動的に停止させている。しかしながら、空調機が設置される部屋の使用目的により、その部屋に対応する空調機の停止が、建物の運用上、好ましくない例がある。例えば、部屋で重要な会議またはイベントが行われる場合、デマンド制御中であっても、建物の運用上、その部屋に対応する空調機を運転させて、快適性の維持を図る必要がある。

このような場合、一般的に、建物の管理者が、部屋のスケジュールを自ら確認して、予め設定される空調機の停止を解除するように変更している。または、建物の管理者が、部屋の使用者からの連絡により、既に停止してしまった空調機を運転させている。このようなデマンド制御直前または最中における設定変更作業は、短期間に集中的に発生するので、管理者の手間がかかってしまうという問題がある。また、単に、予め設定された空調機の停止を運転へ変更するという行為は、最大デマンド超過のリスクを高めてしまうことになるので、建物の管理者にかかるプレッシャーが大きくなり、設定変更の判断が難しくなってしまう可能性もある。

本発明の目的は、電力制限レベルと部屋のスケジュールとに基づいて、自動的に、建物の運用の妨げにならないように空調機を制御して、デマンド超過のリスク上昇を遅らせることができる空調機用デマンド制御システムを提供することにある。

本発明は、デマンドの予測に基づいて空調機を制御する空調機用デマンド制御システムにおいて、デマンドの予測に基づいて電力制限レベルを設定する電力制限レベル設定部と、空調機が設置される部屋のスケジュールを管理するスケジュール管理部と、電力制限レベル設定部により設定された電力制限レベルに基づいて、スケジュールにより確認された使用中の部屋に対応する空調機の初期設定温度を変更する設定温度変更部と、を有し、設定温度変更部は、電力制御レベルが最高レベルより小さいレベルである場合、室内温度と初期設定温度の温度差が小さい使用中の部屋に対応する空調機から、順次、その初期設定温度を室内温度に近づけるように変更することを特徴とする。

また、設定温度変更部は、前記温度差が小さい部屋の空調機ほど、その初期設定温度の変更幅を大きくすることができる。

また、設定温度変更部は、初期設定温度の変更動作から所定時間経過後、前記温度差が大きい部屋の空調機から、順次、変更された変更設定温度を、初期設定温度に近づけるように変更することができる。

また、設定温度変更部は、前記温度差が大きい部屋の空調機ほど、変更設定温度の変更幅を大きくすることができる。

また、部屋の室内温度を検出する温度検出部は、赤外線センサであることが好適である。

また、電力制限レベル設定部により設定された電力制御レベルが最高レベルである場合、使用中の部屋に対応する空調機を停止させることができる。

本発明の空調機用デマンド制御システムによれば、電力制限レベルと部屋のスケジュールとに基づいて、自動的に、建物の運用の妨げにならないように空調機を制御して、デマンド超過のリスク上昇を遅らせることができる。

本実施形態に係る空調機用デマンド制御システムの構成を示す図である。部屋のスケジュールの一例を示す図である。空調機用デマンド制御システムの制御動作の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る空調機用デマンド制御システムの実施形態について、図を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る空調機用デマンド制御システムの構成を示す図である。

空調機用デマンド制御システム（以下、単に「システム」と記す）１０は、建物の電力需要であるデマンドが契約電力に基づく最大デマンドを超えないように空調機を制御するシステムであり、デマンドの予測に基づいて空調機を制御するシステムである。

システム１０は、一つの態様では、ハードウェア資源とソフトウェアとの協働により実現される。具体的には、システム１０の機能は、記録媒体に記録された制御プログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵ（Central Processing Unit）により実行されることによって実現される。制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されることも可能であり、またはデータ信号として通信により提供されることも可能である。ただし、システム１０は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。また、システム１０は、物理的に１つの装置により実現されてもよく、または複数の装置により実現されてもよい。本実施形態のシステム１０は、１つの装置である中央監視装置により構成されるが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、デマンドを予測するデマンドコントローラと、部屋のスケジュールを管理するスケジュール管理装置と、空調機を集中的に制御及び管理する空調集中コントローラとを含む複数の装置（図示せず）から構成されてもよい。

建物は、例えば事務所ビルであり、部屋１２を複数有する。部屋１２は、ビルの１つのフロアまたは区画であり、例えばイベント会場、会議室１、会議室２、事務室を含む。また、建物には、この建物を管理する管理者が常駐する部屋、例えば防災センタがあり、この防災センタに、本実施形態のシステム１０が設置される。なお、上述した部屋１２は一例であり、本発明はこの構成に限定されない。

部屋１２には、この部屋１２に対して冷房と暖房を行う空調機１４が配置される。空調機１４は、例えば冷媒回路を有する空冷パッケージエアコンである。空調機１４には、部屋１２に設けられる温度計１６が接続される。温度計１６は、部屋１２の温度（以降、「室内温度」と記す）を検出する検出器であり、例えば赤外線センサである。赤外線センサは指向性を有するので、このセンサから離れた領域の室内温度を検出することができる。よって、赤外線センサは、部屋１２において快適性が重視される領域の室内温度を、離れた位置、例えば壁、天井及び空調機１４本体から検出することができる。なお、本実施形態では、温度計１６が赤外線センサである場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、サーミスタやバイメタルを用い、空気との接触により室内温度を検出する温度計であってもよい。また、本実施形態では、温度計１６が空調機１４に接続される場合について説明したが、この構成に限定されず、空調機１４を制御する中央監視装置、または中央監視装置と空調機との間に設けられる空調集中コントローラに接続されてもよい。

空調機１４は、温度計１６により検出された室内温度が予め設定された設定温度（以降、「初期設定温度」と記す）になるように冷房または暖房をそれぞれ行う。初期設定温度は、各部屋１２で同一の値であっても、それぞれ異なる値であってもよい。

本実施形態のシステム１０は、電力制限レベル設定部１８とスケジュール管理部２０と設定温度変更部２２とを有する。

電力制限レベル設定部１８は、電力計２４に接続される。電力計２４は、建物に設けられた電力会社の取引メータであり、例えばパルス検出器を介して電力制限レベル設定部１８に電力量を出力する。電力制限レベル設定部１８は、電力計２４により測定される電力量に基づいて、所定のデマンド時限の最終時点におけるデマンドの予測値を算出する。そして、電力制限レベル設定部１８は、その予測値と最大デマンドとに基づいて電力制限レベル（警報レベル）を設定する。この電力制限レベルは、複数の段階に設定され、予測値と最大デマンドの差が小さくなるにつれて、レベルが大きくなるように電力制限レベルを設定する。本実施形態の電力制限レベルは、第１レベルと、第１レベルより大きい第２レベルとの２つのレベルを含む。すなわち、本実施形態では、第２レベルが電力制限レベルの最高レベルである。

スケジュール管理部２０は、部屋１２のスケジュールを管理する。具体的には、スケジュール管理部２０は、使用される部屋１２の日時を管理する。スケジュール管理部２０へのスケジュールの入力は、建物を管理する管理者、または部屋１２を使用する人によって行うことができる。図２には、部屋１２のスケジュールの一例が示されている。この場合、イベント会場が１０：００から１９：００まで使用され、会議室１が９：００から１３：００まで使用され、会議室２が１３:００から１８：００まで使用され、事務所が９:００から１８:００まで使用されることがわかる。このスケジュールを確認することにより、空調機１４の運転状況を把握することができる。特に、デマンド制御が実施される夏期において、使用中の部屋１２に対応する空調機１４が冷房運転して負荷がかかる状態であることを把握することができる。なお、本実施形態では説明を省略するが、スケジュール管理部２０は、空調集中コントローラによる状態管理及びスケジュール管理に関する情報を取り込むことにより、空調機１４の運転状況を把握することも好適である。

設定温度変更部２２は、電力制限レベル設定部１８により設定された電力制御レベルに基づいて、スケジュールにより確認された使用中の部屋１２に対応する空調機１４の初期設定温度を変更する。具体的には、設定温度変更部２２は、電力制限レベルが第１レベルである場合、室内温度と初期設定温度の温度差が小さい使用中の部屋１２に対応する空調機１４から、順次、その初期設定温度を室内温度に近づけるように変更する。デマンド制御中であり、早期の電力抑制が求められているので、変更が終わるまでの時間は、数分から十数分であることが好適である。室内温度と初期設定温度の温度差は、大きさの値であり、絶対値で表される。

このように設定温度変更部２２が、空調機１４の初期設定温度を室内温度に近づけるように変更、例えば冷房運転時では初期設定温度を上げるように変更することで、空調機１４に内蔵される圧縮機の負荷が減少し、消費電力の低減を図ることができる。その結果、建物の電力抑制に寄与するので、デマンド超過のリスク上昇を確実に遅らせることができる。そして、この変更動作が自動的に行われるので、従来技術で述べた管理者による設定変更作業の手間を省くことができる。なお、初期設定温度から変更された設定温度を以降、変更設定温度と記す。

また、室内温度と初期設定温度の温度差が小さい使用中の部屋１２は、それ以外の使用中の部屋１２に比べ、快適性が良好とされている。例えば、冷房運転時において初期設定温度が２６℃である場合、室内温度２７℃の部屋１２は、室内温度２８℃の部屋１２に比べ、より快適な室内環境であると言える。このような快適性がより良好な部屋１２に対応する空調機１４から、順次、変更動作をする制御は、快適性の低下が極力抑制されるので、建物の運用の観点からも有用である。

そして、設定温度変更部２２は、上述の変更動作の際に、室内温度と初期設定温度の温度差が小さい使用中の部屋１２に対応する空調機１４ほど、その初期設定温度の変更幅を大きくすることが好適である。変更幅を大きくすることで、当然、電力抑制により寄与することができる。そして、変更幅をより大きくする対象が、温度差の小さい部屋１２であり、快適性がより良好な部屋１２であるので、他の部屋１２に比べ、不快な室内環境になってしまう可能性が低く、建物の運用の観点からも有用である。

また、設定温度変更部２２は、上述の変更動作から所定時間経過後、温度差が大きい部屋１２の空調機１４から、順次、変更設定温度を初期設定温度に近づけるように変更する。

このように設定温度変更部２２が、空調機１４の変更設定温度を初期設定温度に近づけるように変更、例えば冷房運転時では変更設定温度を下げるように変更することで、部屋１２の低下した快適性を回復させることができる。上述の変更動作から所定時間経過後、既にデマンド超過のリスクが減少しつつある場合、部屋１２の快適性の回復が自動的に図られるので、管理者による設定変更作業の手間を省くことができる。上記の所定時間は、例えば数分から十数分であり、デマンド制御に関する建物の運用履歴に応じて設定することが好適である。

一般的に、室内温度と初期設定温度の温度差が大きい使用中の部屋１２は、それ以外の部屋１２に比べ、快適性が低い。例えば、夏期の冷房運転時において初期設定温度が２６℃である場合、室内温度３０℃の部屋のほうが、室内温度２８℃の部屋に比べ、より不快な室内環境であると言える。このような快適性がより低い部屋１２に対応する空調機１４から、順次、変更動作をする制御は、より不快であると考えられる部屋１２から快適性が回復されるので、建物の運用の観点からも有用である。

一方で、この変更動作では、空調機１４に内蔵される圧縮機の負荷が上昇し、消費電力が増加してしまう。よって、デマンド超過のリスクが減少していない場合、電力制限レベルが第２レベルに上がる要因になってしまう可能性がある。

そして、設定温度変更部２２は、変更設定温度への変更動作の際に、室内温度と初期設定温度の温度差が大きい使用中の部屋１２に対応する空調機１４ほど、その変更設定温度の変更幅を大きくすることが好適である。変更幅をより大きくする対象が、温度差の大きい部屋１２、すなわち、より不快な部屋１２であるので、他の部屋１２に比べ、室内環境の大幅な改善が図られ、建物の運用の観点からも有用である。

電力制限レベルが第１レベルから第２レベルになった場合、従来技術と同様、運転中の空調機１４を停止させ、デマンドの削減が図られる。

次に、本実施形態のシステム１０の制御動作について、図３を用いて説明する。図３は、本システムの制御動作の一例を示すフローチャートである。この制御動作は、所定の間隔で繰り返し行われる。

まず、ステップＳ１０１において、電力制限レベル設定部１８により、電力計２４からの電力量に基づいて電力制限レベルが第２レベルであるか否かが判断される。電力制限レベルが第２レベルである場合、ステップＳ１０９に進み空調機を停止させる。一方、電力制限レベルが第２レベルではない場合、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２において、電力制限レベル設定部１８により、電力計２４からの電力量に基づいて電力制限レベルが第１レベルであるか否かが判断される。電力制限レベルが第１レベルである場合、ステップＳ１０３に進む。一方、電力制限レベルが第１レベルではない場合、電力量が最大デマンドを超える可能性がないと判断し、本制御動作が終了する。

ステップＳ１０３では、スケジュール管理部２０により、使用中の部屋１２があるか否かが判断される。使用中の部屋１２がある場合、ステップＳ１０４に進み、設定温度変更部２２により、使用中の部屋１２の室内温度と、その部屋１２に対応する空調機１４の初期設定温度との温度差が算出される。一方、使用中の部屋１２がない場合、電力抑制の対象となる空調機１４が全て停止していると判断し、本制御動作が終了する。

ステップＳ１０５では、設定温度変更部２２により、算出された温度差に基づいて空調機１４の初期設定温度が変更される。そして、ステップＳ１０５から所定時間経過後、ステップＳ１０６で、ステップＳ１０４と同様に、設定温度変更部２２により、室内温度と初期設定温度の温度差が算出される。ステップＳ１０７では、算出された温度差に基づいて空調機１４の変更設定温度が変更される。

その後、ステップＳ１０８で、電力制限レベル設定部１８により、電力制限レベルが第２レベルであるか否かが判断される。電力制限レベルが第２レベルである場合、ステップＳ１０９に進み、空調機１４を停止させる。一方、電力制限レベルが第２レベルではない場合、本制御動作が終了する。

本実施形態のシステム１０によれば、電力制限レベルが第１レベルであり、かつスケジュールによって使用中の部屋１２が確認されれば、自動的に、その部屋１２に対応する空調機１４の初期設定温度を変更することができる。自動的であるので、当然に、管理者の手間がかからずに運用の妨げにもならない。また、その変更動作により、部屋１２の快適性を考慮しつつ、空調機１４の圧縮機の動力が削減され、電力抑制に寄与することができる。

１０空調機用デマンド制御システム、１２部屋、１４空調機、１６温度計、１８電力制限レベル設定部、２０スケジュール管理部、２２設定温度変更部、２４電力計。

Claims

デマンドの予測に基づいて空調機を制御する空調機用デマンド制御システムにおいて、
デマンドの予測に基づいて電力制限レベルを設定する電力制限レベル設定部と、
空調機が設置される部屋のスケジュールを管理するスケジュール管理部と、
電力制限レベル設定部により設定された電力制限レベルに基づいて、スケジュールにより確認された使用中の部屋に対応する空調機の初期設定温度を変更する設定温度変更部と、
を有し、
設定温度変更部は、電力制御レベルが最高レベルより小さいレベルである場合、室内温度と初期設定温度の温度差が小さい使用中の部屋に対応する空調機から、順次、その初期設定温度を室内温度に近づけるように変更する、
ことを特徴とする空調機用デマンド制御システム。
請求項１に記載の空調機用デマンド制御システムにおいて、
設定温度変更部は、前記温度差が小さい部屋の空調機ほど、その初期設定温度の変更幅を大きくする、
ことを特徴とする空調機用デマンド制御システム。
請求項１または２に記載の空調機用デマンド制御システムにおいて、
設定温度変更部は、初期設定温度の変更動作から所定時間経過後、前記温度差が大きい部屋の空調機から、順次、変更された変更設定温度を、初期設定温度に近づけるように変更する、
ことを特徴とする空調機用デマンド制御システム。
請求項３に記載の空調機用デマンド制御システムにおいて、
設定温度変更部は、前記温度差が大きい部屋の空調機ほど、変更設定温度の変更幅を大きくする、
ことを特徴とする空調機用デマンド制御システム。
請求項１から４のいずれか１項に記載の空調機用デマンド制御システムにおいて、
部屋の室内温度を検出する温度検出部は、赤外線センサである、
ことを特徴とする空調機用デマンド制御システム。
請求項１から５のいずれか１項に記載の空調機用デマンド制御システムにおいて、
電力制限レベル設定部により設定された電力制御レベルが最高レベルである場合、使用中の部屋に対応する空調機を停止させる、
ことを特徴とする空調機用デマンド制御システム。