JP2016080339A - 熱需要推定装置、熱需要推定方法、設備制御装置、設備制御方法、設備制御システム、制御プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】流量センサを設置することなく、空調設備の熱需要を推定する。
【解決手段】空調設備（４）の冷凍機（４３）の消費電力を測定する冷凍機電力センサ（５）から冷凍機電力データを取得するデータ収集部（２１）と、冷凍機電力データが示す冷凍機（４３）の消費電力から推定熱需要量を算出し、出力する推定熱需要量算出部（２２）と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調設備の熱需要を推定する熱需要推定装置および熱需要推定方法、当該熱需要推定装置が推定した熱需要に基づいて空調設備を制御する設備制御装置、設備制御方法および設備制御システム、並びに、制御プログラムおよび記録媒体に関する。

近年、地球温暖化防止、コスト削減、改正省エネ法の要請等の観点から、オフィス、工場、家屋等の建物内に設置されている各種設備（特に空調設備）の省エネルギー化が進められている。ここで、省エネルギー化には、大きく分けて２つの手法がある。その手法とは、第１に、最低限必要なエネルギーが供給されるように各種設備の動作を制御することであり、第２に、必要なエネルギーが効率的に供給されるように各種設備の動作を制御することである。

これらの省エネ手法を実現するものとして、ＢＥＭＳ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）のようにビル全体の消費エネルギーを見える化する管理システムや、空調設備の電力および環境データ（温湿度など）等の常時計測による空調設備自動制御システムなどが存在する。

例えば、前記第２の省エネルギー化の手法として、特許文献１に、空調機に供給する往水と還水との温度差に対して流量を乗算して熱量を算出し、算出した熱量に基づいて冷凍機の運転台数の増減を制御する方法が記載されている。

特開２０１１−２１８５５号公報（２０１１年２月３日公開）

しかしながら、上述のような従来技術は、空調設備の熱需要量（空調機で必要となる熱量）を算出するために、空調設備の各機器に温度センサおよび流量センサを設置する必要がある。しかしながら、流量センサについては以下のような問題がある。第１に、流量センサは、温度センサ等の他のセンサと比較して非常に高額である。第２に、流量センサの設置に非常に手間がかかる（特に、既存の空調設備に設置する場合、空調設備を停止させなければならない。）。第３に、流量センサの設置ミスによる計測誤差が非常に大きい。第４に、流量センサについては、測定精度を維持するために定期的なメンテナンスが必要である。

そのため、前記の従来技術を適用して省エネルギー化を行っても、高い費用対効果が得られない場合がある。また、既存の空調設備に対しては、現実的に前記の従来技術を適用できない場合がある。

本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、流量センサを設置することなく、空調設備の熱需要を推定する熱需要推定装置、熱需要推定方法、設備制御装置、設備制御方法、設備制御システム、制御プログラムおよび記録媒体を実現することにある。

前記の課題を解決するために、本発明に係る熱需要推定装置は、熱交換機を備えた空調設備の熱需要を推定する熱需要推定装置であって、前記熱交換機の消費電力を測定するセンサから熱交換機電力データを取得する取得部と、前記取得部が取得した熱交換機電力データが示す熱交換機の消費電力から前記熱需要の推定値である推定熱需要量を算出する推定熱需要量算出部と、前記推定熱需要量算出部が算出した推定熱需要量を出力する出力部と、を備えることを特徴としている。

前記の構成によれば、前記熱需要推定装置は、前記熱交換機の消費電力のみから前記空調設備の熱需要を推定することができる。すなわち、前記熱需要推定装置は、流量センサを前記空調設備に設置することなく、前記空調設備の熱需要を推定することができるという効果を奏する。

本発明に係る熱需要推定装置において、前記取得部は、前記熱交換機が供給する流体の還温度を測定するセンサから流体還温度データをさらに取得し、前記取得部が取得した流体還温度データが示す前記流体の還温度と、前記空調設備において予め設定された前記流体の往温度および前記流体の流量とに基づいて、学習時における実際の前記熱需要の値である実効熱需要量を算出する実効熱需要量算出部と、前記実効熱需要量算出部が算出した実効熱需要量と、前記取得部が取得した熱交換機電力データが示す熱交換機の消費電力との関係を表す関数を導出する関数導出部と、をさらに備え、前記推定熱需要量算出部は、前記関数導出部が導出した関数を用いて、前記取得部が取得した熱交換機電力データが示す熱交換機の消費電力から前記推定熱需要量を算出してもよい。

前記の構成によれば、前記流体の往温度および前記流体の流量が前記空調設備に予め設定されており、前記実効熱需要量算出部は、その予め設定された前記流体の往温度および前記流体の流量と、センサが測定した前記流体の還温度とに基づいて実効熱需要量を算出する。前記推定熱需要量算出部は、前記関数導出部が実効熱需要量から導出した関数を用いて、前記推定熱需要量を算出する。前記関数を用いて前記推定熱需要量を算出することにより、前記推定熱需要量の推定誤差を低く抑えることができる。よって、前記熱需要推定装置は、高精度に空調設備の熱需要を推定することができる。

本発明に係る熱需要推定装置において、前記推定熱需要量算出部は、前記取得部が取得した熱交換器電力データが示す熱交換器の消費電力に予め定められた熱交換器効率を乗算して前記推定熱需要量を算出してもよい。

例えば、前記推定熱需要量算出部は、前記取得部が取得した熱交換器電力データが示す熱交換器の消費電力に予め定められた熱交換器効率を乗算した値を前記推定熱需要量として算出してもよい。また、例えば、前記推定熱需要量算出部は、前記取得部が取得した熱交換器電力データが示す熱交換器の消費電力に予め定められた熱交換器効率を乗算し、その乗算値に定数を加算した値を前記推定熱需要量として算出してもよい。

本発明に係る熱需要推定装置において、前記取得部は、前記熱交換機が供給する流体の還温度を測定するセンサから流体還温度データ、および、前記流体を循環させる流体ポンプの消費電力を測定するセンサから流体ポンプ電力データをさらに取得し、前記取得部が取得した流体ポンプ電力データが示す流体ポンプの消費電力に基づいて前記流体の流量を推定する流量推定部と、前記取得部が取得した流体還温度データが示す前記流体の還温度と、前記空調設備において予め設定された前記流体の往温度と、前記流量推定部が推定した前記流体の流量とに基づいて、学習時における実際の前記熱需要の値である実効熱需要量を算出する実効熱需要量算出部と、前記実効熱需要量算出部が算出した実効熱需要量と、前記取得部が取得した熱交換機電力データが示す熱交換機の消費電力との関係を表す関数を導出する関数導出部と、をさらに備え、前記推定熱需要量算出部は、前記関数導出部が導出した関数を用いて、前記取得部が取得した熱交換機電力データが示す熱交換機の消費電力から前記推定熱需要量を算出してもよい。

前記の構成によれば、前記実効熱需要量算出部は、前記流量推定部が流体ポンプの消費電力から推定した流量に基づいて、前記実効熱需要量を算出する。そのため、学習時において、流体ポンプの設定流量を固定しなくても、高精度に前記実効熱需要量を算出することができる。

本発明に係る熱需要推定装置において、前記取得部は、前記熱交換機が供給する流体の還温度を測定するセンサから流体還温度データ、および、前記熱交換機が供給する流体の往温度を測定するセンサから流体往温度データをさらに取得し、前記取得部が取得した流体還温度データが示す前記流体の還温度と、前記取得部が取得した流体往温度データが示す前記流体の往温度との差分である前記流体の往還温度差に基づいて前記流体の流量を推定する流量推定部と、前記取得部が取得した流体還温度データが示す前記流体の還温度と、前記取得部が取得した流体往温度データが示す前記流体の往温度と、前記流量推定部が推定した前記流体の流量とに基づいて、学習時における実際の前記熱需要の値である実効熱需要量を算出する実効熱需要量算出部と、前記実効熱需要量算出部が算出した実効熱需要量と、前記取得部が取得した熱交換機電力データが示す熱交換機の消費電力との関係を表す関数を導出する関数導出部と、をさらに備え、前記推定熱需要量算出部は、前記関数導出部が導出した関数を用いて、前記取得部が取得した熱交換機電力データが示す熱交換機の消費電力から前記推定熱需要量を算出してもよい。

前記の構成によれば、前記実効熱需要量算出部は、前記流量推定部が前記流体の往還温度差から推定した流量に基づいて、前記実効熱需要量を算出する。そのため、学習時において、流体ポンプの設定流量を固定しなくても、高精度に前記実効熱需要量を算出することができる。

本発明に係る熱需要推定装置において、前記出力部は、前記推定熱需要量算出部が算出した推定熱需要量を表示部に表示させてもよい。

前記の構成によれば、前記熱需要推定装置は、算出した推定熱需要量をユーザに通知することができる。

本発明に係る設備制御装置は、前記熱需要推定装置が推定した推定熱需要量に基づいて、前記空調設備を制御する制御部を備えてもよい。

前記の構成によれば、前記制御部は、流量センサを用いることなく推定された推定熱需要量に基づいて、前記空調設備を制御する。よって、前記設備制御装置は、安価な構成で空調設備を制御することができる。また、前記設備制御装置を既存の空調設備に容易に適用することができる。

本発明に係る設備制御装置において、前記制御部は、前記熱需要推定装置が推定した推定熱需要量と、前記熱交換機１台当たりの定格熱量とに基づいて、前記熱交換機の稼働台数を決定してもよい。

本発明に係る設備制御装置において、前記制御部は、前記熱需要に対する最適な流体往温度を示す最適流体往温度情報を参照して、前記熱需要推定装置が推定した推定熱需要量に対する最適な流体往温度を、前記熱交換機が供給する流体の設定温度として設定してもよい。

本発明に係る設備制御システムは、前記熱需要推定装置と、前記設備制御装置と、前記熱交換機の消費電力を測定するセンサと、を備えてもよい。

前記の構成によれば、前記熱需要推定装置および前記設備制御装置と同様の効果を奏する。

前記の課題を解決するために、本発明に係る熱需要推定方法は、熱交換機を備えた空調設備の熱需要を推定する熱需要推定方法であって、前記熱交換機の消費電力を測定するセンサから熱交換機電力データを取得する取得ステップと、前記取得ステップにおいて取得された熱交換機電力データが示す熱交換機の消費電力から前記熱需要の推定値である推定熱需要量を算出する推定熱需要量算出ステップと、前記推定熱需要量算出ステップにおいて算出された推定熱需要量を出力する出力ステップと、を含むことを特徴としている。

前記の構成によれば、前記熱需要推定装置と同様の効果を奏する。

本発明に係る設備制御方法は、空調設備を制御する設備制御方法であって、前記熱需要推定方法により推定された推定熱需要量に基づいて、前記空調設備を制御する制御ステップを含んでもよい。

前記の構成によれば、前記設備制御装置と同様の効果を奏する。

本発明の各態様に係る熱需要推定装置および設備制御装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記熱需要推定装置または前記設備制御装置が備える各部として動作させることにより前記熱需要推定装置または前記設備制御装置をコンピュータにて実現させる前記熱需要推定装置または前記設備制御装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

本発明は、流量センサを空調設備に設置することなく、空調設備の熱需要を推定することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態１に係る制御装置の要部構成を示すブロック図である。 前記実施形態１に係る設備制御システムの構成の一例を示すブロック図である。 冷房機能を備える空調設備の構成の一例を示す図である。 前記実施形態１に係る制御装置が実行する制御処理の一例を示すフローチャートである。 従来技術を用いて算出した空調設備の実際の熱需要量をプロットしたグラフである。 前記実施形態１に係る制御装置が推定した空調設備の推定熱需要量をプロットしたグラフである。 本発明の実施形態２に係る設備制御システムの構成の一例を示すブロック図である。 前記実施形態２に係る制御装置の要部構成の一例を示すブロック図である。 空調設備の実際の熱需要量と冷凍機の消費電力との対応関係を示す図である。 前記実施形態２に係る制御装置の学習処理の一例を示すフローチャートである。 前記実施形態２に係る制御装置が推定した空調設備の推定熱需要量をプロットしたグラフである。 本発明の実施形態３に係る設備制御システムの構成の一例を示すブロック図である。 前記実施形態３に係る制御装置の要部構成の一例を示すブロック図である。 前記実施形態３に係る制御装置の学習処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態４に係る制御装置の要部構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態５に係る制御装置の要部構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態６に係る設備制御システムの構成の一例を示すブロック図である。 冷水往還温度差と冷水ポンプのインバータ周波数との対応関係を示す図である。 本発明の実施形態６に係る制御装置の要部構成の一例を示すブロック図である。

＜実施形態１＞
本発明の一実施形態（実施形態１）について図１から図６に基づいて説明すると以下の通りである。

〔設備制御システムの概要〕
まず、本実施形態に係る設備制御システムの概要について、図２に基づいて説明する。図２は、実施形態１に係る設備制御システム９の構成の一例を示すブロック図である。

図２に示すように、設備制御システム９は、制御装置（熱需要推定装置、設備制御装置）１、制御中継器２、空調設備４および冷凍機電力センサ５を備える。

（制御装置）
制御装置１は、冷凍機電力センサ５から取得したデータに基づいて、空調設備４の熱需要量を推定し、推定した熱需要量に基づいて、空調設備４を制御するものである。具体的には、制御装置１は、制御中継器２を介して、空調設備４の各機器に制御信号を送信して、空調設備４の各機器を制御する。

（制御中継器）
制御中継器２は、制御装置１から出力された制御信号を受信し、受信した制御信号を空調設備４の各機器に適した信号に変換し、当該機器に変換した制御信号を送信する。制御中継器２は、例えば、ＰＬＣ（Programmable logic controller）である。

（空調設備）
空調設備４は、所定の空間の温湿度等を調整する設備である。本実施形態に係る空調設備４の構成について図３に基づいて説明する。図３は、冷房機能を備える空調設備４の構成の一例を示す図である。

図３に示すように、空調設備４は、冷却塔４１、冷却水ポンプ４２、冷凍機４３、冷水ポンプ４４および空気調和機４５を備える。冷却塔４１は、冷却水を貯蔵するものである。冷却水ポンプ４２は、冷却塔４１に貯蔵されている冷却水を冷凍機４３に供給するものである。冷凍機４３は、冷却水を用いて冷水の温度を調整する熱交換機である。冷水ポンプ４４は、冷凍機４３から空気調和機４５に供給される冷水の流量を調整するものである。空気調和機４５は、冷水ポンプ４４により供給された冷水を用いて、外部から取り込んだ外気および／または内部で循環している内気を冷して冷気を生成し、生成した冷気を所定の空間に供給するものである。

冷凍機４３から空気調和機４５に供給される冷水の温度を冷水往温度と称する。冷凍機４３が冷水の温度を設定された温度に調整して供給するため、冷水往温度は、通常、冷凍機４３に設定された温度（設定温度）と同じ温度である。また、空気調和機４５から冷凍機４３に戻ってくる冷水の温度を冷水還温度と称する。また、冷凍機４３から空気調和機４５に供給される冷水の流量を冷水流量と称する。冷水ポンプ４４が冷凍機４３から空気調和機４５に供給する冷水の流量を調整するため、冷水流量は、通常、冷水ポンプ４４に設定された流量（設定流量）と同じ流量である。

本実施形態では、冷凍機４３は、冷凍機の冷凍機効率（ＣＯＰ：Coefficient Of Performance）が冷凍機の負荷に対して単調増加する特性を有する冷凍機とする。例えば、冷凍機４３は、ターボ式冷凍機またはスクリュー式冷凍機等の冷媒圧縮式の冷凍機である。すなわち、本実施形態に係る冷凍機４３は、高負荷時の方が低負荷時に比べて効率が良い。そのため、冷凍機４３全体として所定の熱量を供給する場合、できるだけ少ない台数で冷凍機４３を運転した方が（冷凍機４３の１台当たりの負荷を最大化する方が）、冷凍機４３全体の効率が高くなる。なお、冷凍機４３の冷凍機効率（熱交換機効率）は、いわゆる成績係数または動作係数と呼ばれるものであり、一般に、「冷凍機４３が冷水から冷却水へ移動させる熱量」を「冷凍機４３の消費電力」で除算して求められる。

図３に示す例では、空調設備４は、５つの冷却塔４１、４つの冷却水ポンプ４２、３つの冷凍機４３、４つの冷水ポンプ４４および８つの空気調和機４５を備えているが、これに限るものではない。空調設備４は、冷却塔４１、冷却水ポンプ４２、冷凍機４３、冷水ポンプ４４および空気調和機４５を、それぞれ、１または複数備えていればよい。

また、図３では、冷房機能を備える空調設備を例示しているが、暖房機能を備える空調設備または、冷暖房機能を備える空調設備であってもよい。

換言すると、冷却塔４１は、冷凍機４３が供給する流体から熱量を奪う、または当該流体に熱量を与えるための熱交換媒体を貯蔵する媒体貯蔵器である。冷却水ポンプ４２は、冷却塔４１に貯蔵されている熱交換媒体を冷凍機４３に供給する媒体ポンプである。冷凍機４３は、冷却塔４１から供給される熱交換媒体を用いて、空気調和機４５に供給する流体の温度を調整する熱交換機である。冷水ポンプ４４は、冷凍機４３から空気調和機４５に供給される流体の流量を調整する流体ポンプである。空気調和機４５は、冷水ポンプ４４により供給された流体を用いて、外部から取り込んだ外気および／または内部で循環している内気の温度を調整し、調整した外気および／または内気を所定の空間に供給するものである。

（冷凍機電力センサ）
冷凍機電力センサ５は、空調設備４の冷凍機４３の消費電力を測定するセンサである。空調設備４が複数の冷凍機４３を備えている場合、冷凍機電力センサ５は、複数の冷凍機４３のそれぞれの消費電力を測定する。冷凍機電力センサ５は、測定した冷凍機４３の消費電力を示す冷凍機電力データ（熱交換機電力データ）を制御装置１に送信する。

なお、設備制御システム９は、制御中継器２を含んでいなくてもよい。この場合、制御装置１は、制御中継器２を介さず、直接、空調設備４の各機器に制御信号を送信する。

また、図２に示す例では、設備制御システム９は、１つの制御装置１および１つの空調設備４を備えているが、これに限るものではない。設備制御システム９は、複数の制御装置１を備えていてもよいし、複数の空調設備４を備えていてもよい。

〔制御装置の構成〕
次に、本実施形態に係る制御装置１の構成について、図１に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係る制御装置１の要部構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、制御装置１は、制御部１１、記憶部１２、通信部１３、表示部１４および操作部１５を備えている。

（通信部）
通信部１３は、無線通信手段または有線通信手段によって、空調設備４、冷凍機電力センサ５等の他の装置と通信を行い、制御部１１の指示に従って、データのやりとりを行うものである。例えば、通信部１３は、制御部１１の指示に従って、冷凍機電力センサ５から冷凍機電力データを取得する。また、通信部１３は、制御部１１の指示に従って、制御中継器２に制御信号を送信する。

（表示部）
表示部１４は、制御部１１の指示に従って画像を表示するものである。表示部１４は、制御部１１の指示に従って画像を表示するものであればよく、例えば、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、有機ＥＬディスプレイなどを適用することが可能である。なお、図１に示す例では、制御装置１が表示部１４を備えているが、これに限るものではなく、制御装置１と表示部１４とが別体であってもよい。すなわち、制御装置１と別体の表示装置が、制御装置１の指示に従って画像を表示してもよい。

（操作部）
操作部１５は、ユーザが制御装置１に指示信号を入力し、制御装置１を操作するためのものである。操作部１５は、キーボード、マウス、キーパッド、操作ボタンなどの入力機器等で構成されているものであってもよい。また、操作部１５と表示部１４とが一体となっているタッチパネルであってもよい。また、操作部１５は、制御装置１と別体のリモートコントローラ等の遠隔制御装置であってもよい。

（制御部）
制御部１１は、記憶部１２から一時記憶部（不図示）に読み出されたプログラムを実行することにより、各種の演算を行うと共に、制御装置１が備える各部を統括的に制御するものである。

本実施形態では、制御部１１は、機能ブロックとして、データ収集部（取得部）２１、推定熱需要量算出部（出力部）２２、表示制御部（出力部）２３、設備制御部（制御部）２４および入力解析部２５を備える構成である。これらの制御部１１の各機能ブロックは、ＣＰＵ（central processing unit）が、ＲＯＭ（read only memory）等で実現された記憶装置に記憶されているプログラムをＲＡＭ（random access memory）等で実現された一時記憶部に読み出して実行することで実現できる。

（データ収集部）
データ収集部２１は、空調設備４の各機器に設置されたセンサから送信されるセンサデータを収集するものである。具体的には、データ収集部２１は、空調設備４の冷凍機４３に設置された冷凍機電力センサ５から冷凍機電力データを受け取る。データ収集部２１は、受け取った冷凍機電力データを推定熱需要量算出部２２に出力する。

（推定熱需要量算出部）
推定熱需要量算出部２２は、空調設備４の熱需要量を推定するものである。具体的には、推定熱需要量算出部２２は、データ収集部２１から冷凍機電力データを受け取り、記憶部１２から換算関数３１を読み出す。そして、推定熱需要量算出部２２は、受け取った冷凍機電力データが示す冷凍機４３の消費電力と、読み出した換算関数３１とに基づいて、熱需要量の推定値（推定熱需要量）を算出する。推定熱需要量算出部２２は、算出した推定熱需要量を表示制御部２３および設備制御部２４に出力する。換言すると、推定熱需要量算出部２２は、冷凍機電力データが示す冷凍機４３の消費電力から推定熱需要量を算出する。

ここで、換算関数３１とは、冷凍機４３の消費電力から空調設備４の熱需要量を推定するための関数である。例えば、推定熱需要量算出部２２は、冷凍機４３の冷凍機効率（ＣＯＰ）の定格値を換算関数３１（ｆ（ｘ）＝ａｘ）の係数ａとして用いる。この場合、推定熱需要量算出部２２は、冷凍機４３の消費電力に、冷凍機効率の定格値を乗算して推定熱需要量を算出する。

（表示制御部）
表示制御部２３は、表示部１４に画像または文字等を表示させるものである。具体的には、表示制御部２３は、推定熱需要量算出部２２から推定熱需要量を受け取り、受け取った推定熱需要量を表示部１４に表示させる。

（設備制御部）
設備制御部２４は、空調設備４の各機器を制御するものである。具体的には、設備制御部２４は、推定熱需要量算出部２２から推定熱需要量を受け取り、受け取った推定熱需要量に基づいて、空調設備４の各機器に対する制御内容を決定し、決定した制御内容を示す制御信号を、通信部１３を介して制御中継器２に送信する。

例えば、設備制御部２４は、推定熱需要量と、冷凍機４３の１台当たりの定格熱量とに基づいて、冷凍機４３の稼働台数を決定してもよい。より詳細には、設備制御部２４は、冷凍機４３の稼働台数を、推定熱需要量から冷凍機４３の１台当たりの定格熱量を除算して求めてもよい。

また、設備制御部２４は、冷凍機４３以外の空調設備４の各機器（冷却塔４１、冷却水ポンプ４２、冷水ポンプ４４）の台数制御を行ってもよい。例えば、設備制御部２４は、空調設備４の熱需要に対する最適な冷却塔４１の稼働台数を示す最適冷却塔稼働台数情報を参照して、推定熱需要量に対する最適な冷却塔４１の稼働台数を特定し、特定した台数で冷却塔４１を稼働させてもよい。なお、前記最適冷却塔稼働台数情報は、空調設備４の熱需要と、冷却塔４１の稼働台数とが対応付けられたテーブルであってよい。

また、設備制御部２４は、空調設備４の各機器（冷却塔４１、冷却水ポンプ４２、冷凍機４３、冷水ポンプ４４）の出力（負荷率、稼働率、稼働周波数等）を制御してもよい。

また、設備制御部２４は、空調設備４の熱需要に対する最適な冷水往温度を示す最適冷水往温度情報（最適流体往温度情報）を参照して、推定熱需要量に対する最適な冷水往温度を、冷水ポンプ４４の設定温度として設定してもよい。なお、前記最適冷水往温度情報は、空調設備４の熱需要と、冷水往温度とが対応付けられたテーブルであってよい。

これにより、設備制御部２４は、推定熱需要量に基づいて、自動的に空調設備４の各機器を制御することができる。

（入力解析部）
入力解析部２５は、操作部１５から指示信号を受け取り、受け取った指示信号を解析してユーザの操作内容を特定し、特定した操作内容に応じた処理を実行するものである。例えば、入力解析部２５は、ユーザが冷凍機４３の冷凍機効率を入力した場合、入力された冷凍機４３の冷凍機効率を係数とする換算関数３１を記憶部１２に格納する。

（記憶部）
記憶部１２は、制御部１１が参照するプログラムやデータ等を格納するものであり、例えば、前記の換算関数３１等を格納している。

〔制御装置の処理〕
次に、制御装置１の制御処理について図４に基づいて説明する。図４は、制御装置１が実行する制御処理の一例を示すフローチャートである。

図４に示すように、まず、データ収集部２１は、冷凍機電力センサ５から冷凍機電力データを受け取る（Ｓ１：取得ステップ）。推定熱需要量算出部２２は、冷凍機電力データが示す冷凍機４３の消費電力および換算関数３１に基づいて、推定熱需要量を算出する（Ｓ２：推定熱需要量算出ステップ）。推定熱需要量算出部２２は、算出した推定熱需要量を表示制御部２３および設備制御部２４に出力する（出力ステップ）。設備制御部２４は、推定熱需要量に基づいて、空調設備４の各機器に対する制御内容を決定し、決定した制御内容を示す制御信号を、通信部１３を介して制御中継器２に送信する（Ｓ３：制御ステップ）。制御中継器２は、制御装置１から送信された制御信号を適宜変換し、空調設備４の各機器に転送する。空調設備４の各機器は、制御信号を受信し、受信した制御信号が示す制御内容に従って動作する。また、Ｓ３の処理を実行すると共に、表示制御部２３は、推定熱需要量を表示部１４に表示させる（Ｓ４：出力ステップ）。

なお、制御装置１は、Ｓ３またはＳ４のどちらか一方の処理のみを行ってもよい。すなわち、制御装置１は、Ｓ２の処理の後、推定熱需要量を表示することなく、推定熱需要量に基づいて、空調設備４の各機器の制御のみを行ってもよい。また、制御装置１は、Ｓ２の処理の後、推定熱需要量に基づく、空調設備４の制御を行うことなく、推定熱需要量の表示部１４への表示のみを行ってもよい。

このように、本実施形態に係る制御装置１は、空調設備４に流量センサを設置することなく、空調設備４の熱需要を推定することができる。よって、本実施形態に係る制御装置１（設備制御システム９）を導入することにより、省エネルギー化に関し、高い費用対効果を得ることができる。また、流量センサを設置する必要が無いため、既存の空調設備４に対しても、本実施形態に係る設備制御システム９を容易に導入することができる。

〔実施例〕
次に、本実施形態の一実施例について説明する。

まず、従来技術を用いて算出した空調設備４の熱需要の実測値を図５に示す。図５は、縦軸を熱需要（ＭＪ）とし、横軸を時間として、従来技術を用いて算出した空調設備４の実際の熱需要量５１をプロットしたグラフである。図５に示す実際の熱需要量５１は、空調設備４に流量センサおよび温度センサを設置し、冷水流量に冷水往還温度差を乗算して求めたものである。

本実施形態に係る制御装置１が推定した空調設備４の推定熱需要量を図６に示す。図６は、縦軸を熱需要（ＭＪ）とし、横軸を時間として、本実施形態に係る制御装置１が推定した空調設備４の推定熱需要量５２をプロットしたグラフである。なお、図６に示すグラフには、図５に示す従来技術を用いて算出した空調設備４の実際の熱需要量５１も重ねてプロットしている。なお、本実施例では、換算関数３１（ｆ（ｘ）＝ａｘ）の係数ａとして冷凍機効率を使用し、負荷率１００％の冷凍機効率の値「６．０」を係数ａとしている。

図６に示す結果から、本実施形態に係る制御装置１が推定した空調設備４の推定熱需要量５２は、空調設備４の実際の熱需要量５１と比較して、熱需要量の増減はほぼ再現できている。

本実施形態に係る制御装置１が推定した空調設備４の推定熱需要量５２は、実際の熱需要量と相関の関係にあるため、冷凍機の台数制御等、空調設備４の制御に十分利用することができる。すなわち、本実施形態に係る制御装置１は、空調設備４の制御に十分利用可能な精度で、空調設備４の熱需要を推定することができる。

＜実施形態２＞
本発明の他の実施形態（実施形態２）について図７から図１１に基づいて説明すると以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施形態１において示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施形態２では、前記換算関数３１を学習により導出し、実施形態１と比べて、推定熱需要量の推定誤差を低くしている。以下、実施形態２において、実施形態１と異なる点について主に説明する。

〔設備制御システムの概要〕
まず、本実施形態に係る設備制御システムの概要について、図７に基づいて説明する。図７は、実施形態２に係る設備制御システム９ａの構成の一例を示すブロック図である。

図７に示すように、設備制御システム９ａは、設備制御システム９と比較して、制御装置１の代わりに制御装置１ａを備え、さらに冷水還温度センサ６を備える。

（制御装置）
制御装置１ａは、学習により事前に換算関数３１を導出し、導出した換算関数を用いて空調設備４の熱需要量を推定し、推定した熱需要量に基づいて空調設備４を制御するものである。制御装置１ａの構成および機能の詳細については後述する。

（冷水還温度センサ）
冷水還温度センサ６は、空気調和機４５から冷凍機４３に戻ってくる冷水の温度（冷水還温度）を測定するセンサである。空調設備４が複数の冷凍機４３を備えている場合、冷水還温度センサ６は、複数の冷凍機４３のそれぞれの冷水還温度を測定する。冷水還温度センサ６は、測定した冷水還温度を示す冷水還温度データ（流体還温度データ）を制御装置１ａに送信する。

〔制御装置の構成〕
次に、本実施形態に係る制御装置１ａの構成について、図８に基づいて説明する。図８は、実施形態２に係る制御装置１ａの要部構成の一例を示すブロック図である。図８に示すように、制御装置１ａは、実施形態１に係る制御装置１と比較して、制御部１１に代えて制御部１１ａを備え、記憶部１２に代えて、記憶部１２ａを備えている。

（記憶部）
記憶部１２ａは、実施形態１に係る記憶部１２と比較して、さらに、機器設定値３２を格納している。

機器設定値３２は、空調設備４の各機器に設定された設定値である。例えば、機器設定値３２は、冷凍機４３が供給する冷水の設定温度（すなわち、冷水往温度）、冷水ポンプ４４の設定流量、冷却塔４１、冷却水ポンプ４２、冷凍機４３および冷水ポンプ４４の稼働台数、冷却塔４１、冷却水ポンプ４２、冷凍機４３および冷水ポンプ４４の１台毎の出力値もしくは出力率（負荷率、稼働周波数等）等を含む。

機器設定値３２は、設備制御部２４により設定されてもよい。すなわち、設備制御部２４は、空調設備４に制御信号を送信すると共に、当該制御信号が示す制御内容に応じた機器設定値３２を記憶部１２ａに格納する。また、機器設定値３２は、ユーザによって設定されてもよい。すなわち、入力解析部２５は、ユーザが空調設備４の各機器の設定値を入力した場合、入力された設定値を機器設定値３２として記憶部１２ａに格納する。

（制御部）
本実施形態では、制御部１１ａは、実施形態１に係る制御部１１と比較して、データ収集部２１および推定熱需要量算出部２２に代えてデータ収集部２１ａおよび推定熱需要量算出部２２ａを備え、さらに、実効熱需要量算出部２６および換算関数導出部（関数導出部）２７を備える構成である。

また、制御部１１ａは、ユーザの操作により、学習モードと制御モードとを切り替える。制御部１１ａは、学習モード時には、後述の学習処理を実行し、制御モード時には図４に示す制御処理を実行する。なお、制御部１１ａは、学習処理を実行した後、自動的に、制御処理を続けて実行してもよい。

また、学習モード時には、空調設備４の冷水ポンプ４４に対して、固定の流量で冷水を循環させる。なお、設備制御部２４が制御信号を送信して、冷水ポンプ４４の設定流量を所定の固定値に設定してもよいし、ユーザが手動で冷水ポンプ４４の設定流量を所定の固定値に設定してもよい。

このように、学習モード時に、冷水ポンプ４４の設定流量を所定の固定値に設定し、その固定値を制御装置１に入力することにより、流量センサを空調設備４に設置しなくても、制御装置１は学習モード時の冷水流量を知ることができる。

（データ収集部）
データ収集部２１ａは、空調設備４の各機器に設置されたセンサから送信されるセンサデータを収集するものである。具体的には、データ収集部２１ａは、制御モード時には、空調設備４の冷凍機４３に設置された冷凍機電力センサ５から冷凍機電力データを受け取る。データ収集部２１ａは、受け取った冷凍機電力データを推定熱需要量算出部２２ａに出力する。一方、学習モード時には、データ収集部２１ａは、空調設備４に設置された冷水還温度センサ６から冷水還温度データ、および、空調設備４の冷凍機４３に設置された冷凍機電力センサ５から冷凍機電力データを受け取る。データ収集部２１ａは、受け取った冷水還温度データを実効熱需要量算出部２６に出力し、受け取った冷凍機電力データを換算関数導出部２７に出力する。

（実効熱需要量算出部）
実効熱需要量算出部２６は、学習モード時における空調設備４の実際の熱需要の値（実効熱需要量）を算出するものである。具体的には、実効熱需要量算出部２６は、データ収集部２１ａから冷水還温度データを受け取り、記憶部１２ａから機器設定値３２を読み出す。そして、実効熱需要量算出部２６は、受け取った冷水還温度データが示す冷水還温度と、読み出した機器設定値３２が示す予め設定された冷凍機４３の設定温度および冷水ポンプ４４の設定流量とに基づいて、学習モード時における空調設備４の実効熱需要量を算出する。より詳細には、実効熱需要量算出部２６は、設定温度（すなわち、冷水往温度）と冷水還温度との差分値に設定流量（すなわち、冷水流量）を乗算して実効熱需要量を算出する。実効熱需要量算出部２６は、算出した実効熱需要量を換算関数導出部２７に出力する。なお、実効熱需要量算出部２６は、冷水往還温度差および冷水流量に加え、さらに、冷水の比重および冷水の比熱等を考慮して、実効熱需要量を算出してもよい。

（換算関数導出部）
換算関数導出部２７は、学習モード時における空調設備４の実効熱需要量と、冷凍機４３の消費電力との対応関係を表す関数を換算関数３１として導出するものである。具体的には、換算関数導出部２７は、データ収集部２１ａから冷凍機電力データを受け取り、実効熱需要量算出部２６から実効熱需要量を受け取る。そして、換算関数導出部２７は、受け取った実効熱需要量と、受け取った冷凍機電力データが示す冷凍機４３の消費電力との対応関係を表す関数を導出する。換算関数導出部２７は、導出した関数を換算関数３１として記憶部１２ａに格納する。

例えば、換算関数導出部２７は、空調設備４全体の実効熱需要量の合計および冷凍機４３全体の消費電力の合計を冷凍機１台の定格を１００としてそれぞれ正規化して、熱負荷率および電力量負荷率に変換する。そして、換算関数導出部２７は、図９に示すように、縦軸を熱負荷率とし、横軸を電力量負荷率として、変換した熱負荷率および電力量負荷率をプロットし、各点から近似直線を求めて、前記関数を導出してもよい。

（推定熱需要量算出部）
推定熱需要量算出部２２ａは、空調設備４の熱需要量を推定するものである。具体的には、推定熱需要量算出部２２ａは、データ収集部２１から冷凍機電力データを受け取り、記憶部１２から換算関数３１、すなわち、換算関数導出部２７が導出した関数を読み出す。そして、推定熱需要量算出部２２ａは、読み出した関数を用いて、受け取った冷凍機電力データが示す冷凍機４３の消費電力に対する値を推定熱需要量として算出する。推定熱需要量算出部２２ａは、算出した推定熱需要量を表示制御部２３および設備制御部２４に出力する。換言すると、推定熱需要量算出部２２は、換算関数導出部２７が導出した関数を用いて、冷凍機電力データが示す冷凍機４３の消費電力から推定熱需要量を算出する。

（設備制御部）
本実施形態に係る設備制御部２４は、前記実施形態１において説明した処理に加え、推定熱需要量および冷水還温度に基づいて、空調設備４の各機器を制御してもよい。例えば、設備制御部２４は、空調設備４の熱需要および冷水往還温度差に対する最適な冷水流量を示す最適冷水流量情報を参照して、推定熱需要量および冷水往還温度差に対する最適な冷水流量を特定し、特定した冷水流量の値に冷水ポンプ４４の設定流量を設定してもよい。なお、前記最適冷水流量情報は、空調設備４の熱需要と、冷水往還温度差とが対応付けられたテーブルであってよい。また、設備制御部２４は、冷水還温度データが示す冷水還温度および冷凍機４３の設定温度から冷水往還温度差を算出する。

〔制御装置の処理〕
次に、本実施形態に係る制御装置１ａの学習処理について図１０に基づいて説明する。図１０は、実施形態２に係る制御装置１ａの学習処理の一例を示すフローチャートである。

図１０に示すように、まず、データ収集部２１ａは、冷水還温度センサ６から冷水還温度データ、および、冷凍機電力センサ５から冷凍機電力データを受け取る（Ｓ１１）。実効熱需要量算出部２６は、冷水還温度データが示す冷水還温度と、記憶部１２ａに格納されている機器設定値３２が示す冷凍機４３の設定温度および冷水ポンプ４４の設定流量とに基づいて、学習モード時における空調設備４の実効熱需要量を算出する（Ｓ１２）。

ここで、換算関数導出部２７は、換算関数を導出するために十分な実効熱需要量のデータ数が集まったか否かを判定する（Ｓ１３）。換算関数を導出するために十分な実効熱需要量のデータ数が集まっていない場合（換算関数が導出できない場合）（Ｓ１３でＮＯ）、Ｓ１１に戻り、再度センサデータを収集する。一方、換算関数を導出するために十分な実効熱需要量のデータ数が集まった場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、換算関数導出部２７は、学習モード時における空調設備４の実効熱需要量と、冷凍機電力データが示す冷凍機４３の消費電力との対応関係を表す関数を導出する（Ｓ１４）。換算関数導出部２７は、導出した関数を換算関数３１として記憶部１２ａに格納する（Ｓ１５）。

また、本実施形態に係る制御装置１ａの制御処理は、図４に示す実施形態１に係る制御装置１の制御処理と同じである。なお、本実施形態に係る制御処理では、上述のように、推定熱需要量算出部２２ａは、換算関数導出部２７が導出した関数を用いて、推定熱需要量を算出する。

〔実施例〕
次に、本実施形態の一実施例について説明する。

本実施形態に係る制御装置１ａが推定した空調設備の推定熱需要量、すなわち、学習により導出した関数を用いて推定した推定熱需要量を図１１に示す。図１１は、縦軸を熱需要（ＭＪ）とし、横軸を時間として、本実施形態に係る制御装置１ａが推定した空調設備４の推定熱需要量５３をプロットしたグラフである。なお、図１１に示すグラフには、図５に示す従来技術を用いて算出した空調設備４の実際の熱需要量５１および図６に示す実施形態１に係る制御装置１が推定した空調設備４の推定熱需要量５２も重ねてプロットしている。なお、本実施例では、換算関数導出部２７は、ｆ（ｘ）＝ａｘ＋ｂを換算関数として導出する。

図６に示す結果から、本実施形態に係る制御装置１ａが推定した空調設備４の推定熱需要量５３は、実際の空調設備４の実際の熱需要量５１と比較して、推定誤差は約５％であった。

そのため、学習により導出した換算関数を用いることにより、高精度に熱需要を推定することができる。よって、制御装置１ａは、より実際の熱需要に即した制御内容で空調設備４の各機器を制御することができ、より効果的に省エネルギー化を実行することができる。

＜実施形態３＞
本発明の他の実施形態（実施形態３）について図１２から図１４に基づいて説明すると以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施形態１および実施形態２において示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施形態２では、流量センサを設置することなく、冷水流量を推定するため、冷水流量（冷水ポンプ４４の設定流量）を固定しなければならない。しかしながら、空調設備４は、居室快適性の維持または設備保全のため、現場運用者の判断または既存システムの制御により、空調設備の運転内容が変更される場合がある。そのため、冷水ポンプ４４の設定流量を固定することができない場合があり、学習処理が実行できない場合がある。

そこで、本実施形態では、冷水流量が変動しても、正常に学習処理を実行できるようにする。具体的には、本実施形態では、冷水ポンプ４４の消費電力量から冷水流量を推定し、推定した冷水流量に基づいて実効熱需要量を算出する。以下、実施形態３において、実施形態２と異なる点について主に説明する。

〔設備制御システムの概要〕
まず、本実施形態に係る設備制御システムの概要について、図１２に基づいて説明する。図１２は、実施形態３に係る設備制御システム９ｂの構成の一例を示すブロック図である。

図１２に示すように、設備制御システム９ｂは、設備制御システム９ａと比較して、制御装置１ａの代わりに制御装置１ｂを備え、さらに冷水ポンプ電力センサ７を備える。

（制御装置）
制御装置１ｂは、学習により事前に換算関数３１を導出し、導出した換算関数を用いて空調設備４の熱需要量を推定し、推定した熱需要量に基づいて空調設備４を制御するものである。制御装置１ｂの構成および機能の詳細については後述する。

（冷水ポンプ電力センサ）
冷水ポンプ電力センサ７は、空調設備４の冷水ポンプ４４の消費電力を測定するセンサである。空調設備４が複数の冷水ポンプ４４を備えている場合、冷水ポンプ電力センサ７は、複数の冷水ポンプ４４のそれぞれの消費電力を測定する。冷水ポンプ電力センサ７は、測定した冷水ポンプ４４の消費電力を示す冷水ポンプ電力データ（流体ポンプ電力データ）を制御装置１ｂに送信する。

〔制御装置の構成〕
次に、本実施形態に係る制御装置１ｂの構成について、図１３に基づいて説明する。図１３は、実施形態３に係る制御装置１ｂの要部構成の一例を示すブロック図である。図１３に示すように、制御装置１ｂは、実施形態２に係る制御装置１ａと比較して、制御部１１ａに代えて制御部１１ｂを備えている。

（制御部）
本実施形態では、制御部１１ｂは、実施形態２に係る制御部１１ａと比較して、データ収集部２１ａおよび実効熱需要量算出部２６に代えてデータ収集部２１ｂおよび実効熱需要量算出部２６ｂを備え、さらに、冷水流量推定部（流量推定部）２８を備える構成である。

また、制御部１１ｂは、実施形態２に係る制御部１１ａと同様に、ユーザの操作により、学習モードと制御モードとを切り替える。制御部１１ｂは、学習モード時には、後述の学習処理を実行し、制御モード時には図４に示す制御処理を実行する。なお、制御部１１ｂは、学習処理を実行した後、自動的に、制御処理を続けて実行してもよい。

なお、本実施形態では、上述のように、実施形態２と異なり、冷水ポンプ４４の設定流量を固定せずに、学習処理を実行する。

（データ収集部）
データ収集部２１ｂは、空調設備４の各機器に設置されたセンサから送信されるセンサデータを収集するものである。具体的には、データ収集部２１ｂは、制御モード時には、空調設備４の冷凍機４３に設置された冷凍機電力センサ５から冷凍機電力データを受け取る。データ収集部２１ｂは、受け取った冷凍機電力データを推定熱需要量算出部２２ａに出力する。一方、学習モード時には、データ収集部２１ｂは、空調設備４の冷水ポンプ４４に設置された冷水ポンプ電力センサ７から冷水ポンプ電力データ、空調設備４に設置された冷水還温度センサ６から冷水還温度データ、および、空調設備４の冷凍機４３に設置された冷凍機電力センサ５から冷凍機電力データを受け取る。データ収集部２１ｂは、受け取った冷水ポンプ電力データを冷水流量推定部２８に出力し、受け取った冷水還温度データを実効熱需要量算出部２６ｂに出力し、受け取った冷凍機電力データを換算関数導出部２７に出力する。

（冷水流量推定部）
冷水流量推定部２８は、冷水流量を推定するものである。具体的には、冷水流量推定部２８は、データ収集部２１ｂから冷水ポンプ電力データを受け取り、受け取った冷水ポンプ電力データが示す冷水ポンプ４４の消費電力に基づいて、冷水流量を推定する。冷水流量推定部２８は、推定した冷水流量（推定流量）を実効熱需要量算出部２６ｂに出力する。

例えば、冷水流量推定部２８は、下記の数式（１）に基づいて、冷水流量を推定してもよい。数式（１）において、「定格流量」および「定格電力」は、１台の冷水ポンプ４４の定格流量および定格電力である。「ポンプ電力」は、冷水ポンプ電力データが示す冷水ポンプ４４の消費電力である。

また、冷水流量推定部２８は、受け取った冷水ポンプ電力データが示す冷水ポンプ４４の消費電力が一定の変動幅内に収まっている場合、冷水流量が変動していないと判断し、事前に設定した冷水ポンプ４４の設定流量を推定流量としてもよい。

（実効熱需要量算出部）
実効熱需要量算出部２６ｂは、学習モード時における空調設備４の実際の熱需要の値（実効熱需要量）を算出するものである。具体的には、実効熱需要量算出部２６ｂは、データ収集部２１ａから冷水還温度データを受け取り、記憶部１２ａから機器設定値３２を読み出し、冷水流量推定部２８から冷水ポンプ４４の推定流量を受け取る。そして、実効熱需要量算出部２６ｂは、受け取った冷水還温度データが示す冷水還温度と、読み出した機器設定値３２が示す予め設定された冷凍機４３の設定温度と、受け取った推定流量とに基づいて、学習モード時における空調設備４の実効熱需要量を算出する。より詳細には、実効熱需要量算出部２６ｂは、設定温度（すなわち、冷水往温度）と冷水還温度との差分値に推定流量を乗算して実効熱需要量を算出する。実効熱需要量算出部２６ｂは、算出した実効熱需要量を換算関数導出部２７に出力する。

〔制御装置の処理〕
次に、本実施形態に係る制御装置１ｂの学習処理について図１４に基づいて説明する。図１４は、実施形態３に係る制御装置１ｂの学習処理の一例を示すフローチャートである。

図１４に示すように、まず、データ収集部２１ｂは、冷水ポンプ電力センサ７から冷水ポンプ電力データ、冷水還温度センサ６から冷水還温度データ、および、冷凍機電力センサ５から冷凍機電力データを受け取る（Ｓ２１）。冷水流量推定部２８は、冷水ポンプ電力データが示す冷水ポンプ４４の消費電力に基づいて、冷水流量を推定する（Ｓ２２）。実効熱需要量算出部２６ｂは、冷水還温度データが示す冷水還温度と、記憶部１２ａに格納されている機器設定値３２が示す冷水往温度と、推定流量とに基づいて、学習モード時における空調設備４の実効熱需要量を算出する（Ｓ２３）。

ここで、換算関数導出部２７は、換算関数を導出するために十分な実効熱需要量のデータ数が集まったか否かを判定する（Ｓ２４）。換算関数を導出するために十分な実効熱需要量のデータ数が集まっていない場合（換算関数が導出できない場合）（Ｓ２４でＮＯ）、Ｓ１１に戻り、再度センサデータを収集する。一方、換算関数を導出するために十分な実効熱需要量のデータ数が集まった場合（Ｓ２４でＹＥＳ）、換算関数導出部２７は、学習モード時における空調設備４の実効熱需要量と、冷凍機電力データが示す冷凍機４３の消費電力との対応関係を表す関数を導出する（Ｓ２５）。換算関数導出部２７は、導出した関数を換算関数３１として記憶部１２ａに格納する（Ｓ２６）。

また、本実施形態に係る制御装置１ｂの制御処理は、図４に示す実施形態１に係る制御装置１の制御処理と同じである。なお、本実施形態に係る制御処理では、実施形態２と同様に、推定熱需要量算出部２２ａは、換算関数導出部２７が導出した関数を用いて、推定熱需要量を算出する。

＜実施形態４＞
本発明の他の実施形態（実施形態４）について図１５に基づいて説明すると以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施形態１において示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施形態４では、推定熱需要量に基づいて空調設備の原単位を評価し、その評価結果を出力する機能をさらに有している。以下、実施形態４において、実施形態１と異なる点について主に説明する。

〔制御装置の構成〕
本実施形態に係る制御装置１ｃの構成について、図１５に基づいて説明する。図１５は、実施形態４に係る制御装置１ｃの要部構成の一例を示すブロック図である。図１５に示すように、制御装置１ｃは、実施形態１に係る制御装置１と比較して、制御部１１に代えて制御部１１ｃを備えている。

（制御部）
本実施形態では、制御部１１ｃは、実施形態１に係る制御部１１と比較して、推定熱需要量算出部２２および表示制御部２３に代えて、推定熱需要量算出部２２ｃおよび表示制御部２３ｃを備え、さらに、原単位評価部２９を備える構成である。

（推定熱需要量算出部）
推定熱需要量算出部２２ｃは、空調設備４の熱需要量を推定するものである。推定熱需要量算出部２２ｃは、算出した推定熱需要量を表示制御部２３および設備制御部２４に加え、原単位評価部２９にも出力する。

（原単位評価部）
原単位評価部２９は、推定熱需要量に基づいて空調設備の原単位を評価し、その評価結果を出力するものである。具体的には、原単位評価部２９は、推定熱需要量算出部２２ｃから推定熱需要量を受け取り、受け取った推定熱需要量を、空調設備が空調を行う空間の延べ床面積で除算して原単位を算出する。そして、原単位評価部２９は、算出した原単位と、同じ空調設備４の過去の原単位、または、他の空調設備（他の場所に設置されている同種の空調設備等）の原単位とを比較する。原単位評価部２９は、比較結果を表示制御部２３ｃに出力する。

原単位評価部２９は、例えば、算出した原単位から、同じ空調設備４の過去の原単位を減算し、その減算値が所定の閾値より大きいか否かを判定し、その判定結果を表示制御部２３ｃに出力してもよい。また、原単位評価部２９は、算出した原単位の所定の期間における変動幅を特定し、特定した変動幅から、他の空調設備の原単位の変動幅を減算し、その減算値が所定の閾値より大きいか否かを判定し、その判定結果を表示制御部２３ｃに出力してもよい。また、原単位評価部２９は、算出した原単位、または、算出した原単位の所定の期間における変動幅が所定の閾値より大きいか否かを判定し、その判定結果を表示制御部２３ｃに出力してもよい。

（表示制御部）
表示制御部２３は、表示部１４に画像または文字等を表示させるものである。具体的には、表示制御部２３は、原単位評価部２９から比較結果（判定結果）を受け取り、受け取った比較結果に基づく画像等を表示部１４に表示させる。

例えば、表示制御部２３は、原単位（または変動幅）が所定の閾値より大きいことを示す判定結果を受け取った場合、『あなたの施設の原単位は、ここ最近、異常な上昇（または変動）が確認されています。おそらく、外気温、人の出入り、発熱設備等の影響が考えられます。適切な需要かどうか、状況を確認してみてください。』等の文字を表示部１４に表示させてもよい。

これにより、制御装置１ｃは、ユーザに対して、外的要因（外気温の変化）、内的要因（人の出入り、設備の発熱等）等に関して、空調設備４の状態の確認を促すことができ、省エネルギー化を維持させることができる。

なお、本実施形態を、実施形態１の変形例として説明しているが、本実施形態に係る構成は、実施形態２および実施形態３にも適用可能である。

＜実施形態５＞
本発明の他の実施形態（実施形態５）について図１６に基づいて説明すると以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施形態１において示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施形態５では、実施形態１に係る制御装置１を、熱需要を推定し出力する熱需要推定装置と、推定熱需要量に基づいて空調設備４の各機器を制御する設備制御装置とに分離している。以下、実施形態５において、実施形態１と異なる点について主に説明する。

〔制御装置の構成〕
本実施形態に係る制御装置１ｄの構成について、図１６に基づいて説明する。図１６は、実施形態５に係る制御装置１ｄの要部構成の一例を示すブロック図である。図１６に示すように、制御装置１ｄは、熱需要推定装置１００および設備制御装置２００を備える。

〔熱需要推定装置の構成〕
図１６に示すように、熱需要推定装置１００は、制御部１１０、記憶部１２０、通信部１３０、表示部１４０および操作部１５０を備える。

記憶部１２０、通信部１３０、表示部１４０および操作部１５０は、実施形態１に係る記憶部１２、通信部１３、表示部１４および操作部１５と同じ機能を有する。

制御部１１０は、機能ブロックとして、データ収集部２１、推定熱需要量算出部２２、表示制御部２３および入力解析部２５を備える構成である。

推定熱需要量算出部２２は、算出した推定熱需要量を、表示制御部２３に出力すると共に、通信部１３０を介して、設備制御装置２００に送信する。

〔設備制御装置の構成〕
図１６に示すように、設備制御装置２００は、制御部２１０、記憶部２２０および通信部２３０を備える。

記憶部１２０および通信部１３０は、実施形態１に係る記憶部１２および通信部１３と同じ機能を有する。

制御部２１０は、機能ブロックとして、設備制御部２４を備える構成である。

設備制御部２４は、通信部２３０を介して、推定熱需要量算出部２２から推定熱需要量を取得し、取得した推定熱需要量に基づいて、空調設備４の各機器を制御する。

なお、本実施形態に係る構成は、実施形態１だけではなく、実施形態２〜４の何れにも適用可能である。

＜実施形態６＞
本発明の他の実施形態（実施形態６）について図１７から図１９に基づいて説明すると以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施形態１〜３において示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施形態３では、冷水ポンプ４４の消費電力量から冷水流量を推定していたが、これに代えて、本実施形態では、冷水往還温度差から冷水流量を推定する。すなわち、本実施形態でも、実施形態３と同様に、冷水流量が変動しても、正常に学習処理を実行することができる。以下、実施形態６において、実施形態３と異なる点について主に説明する。

〔設備制御システムの概要〕
まず、本実施形態に係る設備制御システムの概要について、図１７に基づいて説明する。図１７は、実施形態６に係る設備制御システム９ｅの構成の一例を示すブロック図である。

図１７に示すように、設備制御システム９ｅは、設備制御システム９ｂと比較して、制御装置１ｂ、冷水還温度センサ６、冷水ポンプ電力センサ７の代わりに、それぞれ制御装置１ｅ、冷水還温度センサ６ｅ、冷水往温度センサ８を備え、さらに、冷水ポンプ制御装置４６を備える。

（制御装置）
制御装置１ｅは、学習により事前に換算関数３１を導出し、導出した換算関数を用いて空調設備４の熱需要量を推定し、推定した熱需要量に基づいて空調設備４の冷水ポンプ４４以外の機器を制御するものである。制御装置１ｅの構成および機能の詳細については後述する。

（冷水還温度センサ）
冷水還温度センサ６ｅは、冷水還温度センサ６と同じ機能を有し、空気調和機４５から冷凍機４３に戻ってくる冷水の温度（冷水還温度）を測定するセンサである。冷水還温度センサ６ｅは、測定した冷水還温度を示す冷水還温度データを制御装置１ｅおよび冷水ポンプ制御装置４６に送信する。

（冷水往温度センサ）
冷水往温度センサ８は、冷凍機４３から空気調和機４５に供給される冷水の温度（冷水往温度）を測定するセンサである。空調設備４が複数の冷凍機４３を備えている場合、冷水往温度センサ８は、複数の冷凍機４３のそれぞれの冷水往温度を測定する。冷水往温度センサ８は、測定した冷水往温度を示す冷水往温度データ（流体往温度データ）を制御装置１ｅおよび冷水ポンプ制御装置に送信する。

（冷水ポンプ制御装置）
冷水ポンプ制御装置４６は、空調設備４に含まれる冷水ポンプ４４の稼働台数および各冷水ポンプ４４の出力（稼働率）を制御して、冷水流量を制御するものである。具体的には、冷水ポンプ制御装置４６は、冷水還温度センサ６ｅおよび冷水往温度センサ８から冷水還温度データおよび冷水往温度データを受け取り、冷水還温度データが示す冷水還温度と冷水往温度データが示す冷水往温度との差分である冷水往還温度差を算出する。そして、冷水ポンプ制御装置４６は、所定のアルゴリズムを用いて、算出した冷水往還温度差から冷水ポンプ４４の稼働台数および各冷水ポンプ４４の出力を決定し、決定した稼働台数および出力で冷水ポンプ４４が動作するように、冷水ポンプ４４を制御する。冷水ポンプ制御装置４６は、冷水ポンプ４４が定格値で動作すると仮定することにより、冷水ポンプ４４が決定した稼働台数および出力で動作した場合の冷水流量に制御することができる。

本実施形態では、冷水ポンプ制御装置４６は、冷水往還温度差と、冷水ポンプ４４の出力との対応関係を示す冷水ポンプ出力制御情報を格納する記憶部（不図示）を備えており、冷水ポンプ出力制御情報を参照して、冷水往還温度差に対応する冷水ポンプ４４の出力を決定する。この場合、冷水ポンプ制御装置４６は、空調設備４に含まれる全ての冷水ポンプ４４が冷水往還温度差に対応する出力で動作するように制御する。すなわち、冷水ポンプ制御装置４６は、空調設備４に含まれる各冷水ポンプ４４が同一の出力で動作するように制御する。

ここで、冷水ポンプ出力制御情報とは、例えば、図１８に示すような情報であってよい。図１８は、冷水往還温度差と冷水ポンプ４４のインバータ周波数との対応関係を示すグラフである。図１８に示すように、冷水往還温度差の値（絶対値）が大きくなるほど、インバータ周波数（冷水ポンプ４４の出力）も大きくなる。冷水ポンプ出力制御情報は、図１８に示すものに限らず、冷水往還温度差と冷水ポンプ４４の出力とが増加の関係にあるものであれば任意でよい。

〔制御装置の構成〕
次に、本実施形態に係る制御装置１ｅの構成について、図１９に基づいて説明する。図１９は、実施形態６に係る制御装置１ｅの要部構成の一例を示すブロック図である。図１９に示すように、制御装置１ｅは、実施形態３に係る制御装置１ｂと比較して、制御部１１ｂ、記憶部１２ａに代えて、それぞれ制御部１１ｅ、記憶部１２ｅを備えている。

（記憶部）
記憶部１２ｅは、実施形態３に係る記憶部１２ａと比較して、さらに、冷水ポンプ出力制御情報３３を格納している。冷水ポンプ出力制御情報３３は、冷水ポンプ制御装置４６の記憶部に格納されている冷水ポンプ出力制御情報と同一のものである。換言すると、本実施形態では、冷水ポンプ制御装置４６が使用する前記所定のアルゴリズムが記憶部１２ｅに格納されていればよい。前記所定のアルゴリズムとは、冷水往還温度差から冷水ポンプ４４の稼働台数および各冷水ポンプ４４を決定するためのアルゴリズムである。

（制御部）
本実施形態では、制御部１１ｅは、実施形態３に係る制御部１１ｂと比較して、データ収集部２１ｂ、設備制御部２４、実効熱需要量算出部２６ｂ、冷水流量推定部２８に代えて、それぞれデータ収集部（取得部）２１ｅ、設備制御部（制御部）２４ｅ、実効熱需要量算出部２６ｅ、冷水流量推定部（流量推定部）２８ｅを備える構成である。

（データ収集部）
データ収集部２１ｅは、空調設備４の各機器に設置されたセンサから送信されるセンサデータを収集するものである。具体的には、データ収集部２１ｅは、制御モード時には、空調設備４の冷凍機４３に設置された冷凍機電力センサ５から冷凍機電力データを受け取る。データ収集部２１ｅは、受け取った冷凍機電力データを推定熱需要量算出部２２ａに出力する。一方、学習モード時には、データ収集部２１ｅは、空調設備４に設置された冷水還温度センサ６ｅから冷水還温度データ、空調設備４に設置された冷水往温度センサ８から冷水往温度データ、および、空調設備４の冷凍機４３に設置された冷凍機電力センサ５から冷凍機電力データを受け取る。データ収集部２１ｅは、受け取った冷水還温度データおよび冷水往温度データを冷水流量推定部２８ｅおよび実効熱需要量算出部２６ｅに出力し、受け取った冷凍機電力データを換算関数導出部２７に出力する。

（冷水流量推定部）
冷水流量推定部２８ｅは、冷水往還温度差に基づいて冷水流量を推定するものである。具体的には、冷水流量推定部２８ｅは、データ収集部２１ｅから冷水還温度データおよび冷水往温度データを受け取り、冷水還温度データが示す冷水還温度と冷水往温度データが示す冷水往温度との差分である冷水往還温度差を算出する。そして、冷水流量推定部２８ｅは、冷水ポンプ制御装置４６が使用するアルゴリズムと同じアルゴリズムを記憶部１２ｅから読み出し、読み出したアルゴリズムに基づいて、算出した冷水往還温度差から冷水流量を推定する。冷水流量推定部２８ｅは、推定した冷水流量（推定流量）を実効熱需要量算出部２６ｅに出力する。

本実施形態では、冷水流量推定部２８ｅは、記憶部１２ｅから冷水ポンプ出力制御情報３３を読み出し、読み出した冷水ポンプ出力制御情報３３を参照して、算出した冷水往還温度差に対応する冷水ポンプ４４の出力（インバータ周波数）を特定する。そして、冷水流量推定部２８ｅは、冷水ポンプ４４の定格値を参照して、空調設備４に含まれる冷水ポンプ４４の全てが特定した出力で動作した場合の冷水流量を特定する。

換言すると、冷水流量推定部２８ｅは、冷水往還温度差に基づいて、冷水ポンプ制御装置４６が制御した冷水流量を推定する。

（実効熱需要量算出部）
実効熱需要量算出部２６ｅは、学習モード時における空調設備４の実際の熱需要の値（実効熱需要量）を算出するものである。具体的には、実効熱需要量算出部２６ｂは、データ収集部２１ｅから冷水還温度データおよび冷水往温度データを受け取り、冷水流量推定部２８ｅから冷水ポンプ４４の推定流量を受け取る。そして、実効熱需要量算出部２６ｅは、受け取った冷水還温度データが示す冷水還温度と、受け取った冷水往温度データが示す冷水往温度と、受け取った推定流量とに基づいて、学習モード時における空調設備４の実効熱需要量を算出する。より詳細には、実効熱需要量算出部２６ｅは、冷水往温度と冷水還温度との差分値に推定流量を乗算して実効熱需要量を算出する。実効熱需要量算出部２６ｅは、算出した実効熱需要量を換算関数導出部２７に出力する。

（設備制御部）
設備制御部２４ｅは、空調設備４の冷水ポンプ４４以外の各機器を制御するものである。すなわち、設備制御部２４ｅは、空調設備４の冷却塔４１、冷却水ポンプ４２、冷凍機４３および空気調和機４５を制御する。

なお、本実施形態に係る制御装置１ｅの学習処理は、図１４に示す実施形態３に係る制御装置１ｂの学習処理と同じである。

また、本実施形態では、制御装置１ｅが、冷水ポンプ制御装置４６が有する冷水ポンプ出力制御情報と同じ冷水ポンプ出力制御情報３３を有し、冷水往還温度差から冷水ポンプ４４の稼働台数および出力を特定しているが、これに限るものではない。例えば、冷水ポンプ制御装置４６が、決定した冷水ポンプ４４の稼働台数および出力を制御装置１ｅに通知し、制御装置１ｅは、当該通知に基づいて、冷水流量を推定してもよい。

また、制御装置１ｅと冷水ポンプ制御装置４６とが一体であってもよい。

また、実施形態４または５の構成を本実施形態にも適用可能である。

＜ソフトウェアによる実現例＞
制御装置１、１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄの制御ブロック（特に制御部１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１０および２１０）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、制御装置１、１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄは、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、前記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、前記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が前記プログラムを前記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。前記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、前記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して前記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、前記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、熱交換機を備えた空調設備を制御するシステムに利用することができる。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 制御装置（熱需要推定装置、設備制御装置）
４ 空調設備
５ 冷凍機電力センサ
６ 冷水還温度センサ
７ 冷水ポンプ電力センサ
８ 冷水往温度センサ
９ 設備制御システム
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｅ データ収集部（取得部）
２２、２２ａ、２２ｃ 推定熱需要量算出部（出力部）
２３、２３ｃ 表示制御部（出力部）
２４、２４ｅ 設備制御部（制御部）
２６、２６ｂ、２６ｅ 実効熱需要量算出部
２７ 換算関数導出部（関数導出部）
２８、２８ｅ 冷水流量推定部（流量推定部）
４３ 冷凍機（熱交換機）
１００ 熱需要推定装置
２００ 設備制御装置

Claims (15)

1. 熱交換機を備えた空調設備の熱需要を推定する熱需要推定装置であって、
   前記熱交換機の消費電力を測定するセンサから熱交換機電力データを取得する取得部と、
   前記取得部が取得した熱交換機電力データが示す熱交換機の消費電力から前記熱需要の推定値である推定熱需要量を算出する推定熱需要量算出部と、
   前記推定熱需要量算出部が算出した推定熱需要量を出力する出力部と、を備えることを特徴とする熱需要推定装置。
2. 前記取得部は、前記熱交換機が供給する流体の還温度を測定するセンサから流体還温度データをさらに取得し、
   前記取得部が取得した流体還温度データが示す前記流体の還温度と、前記空調設備において予め設定された前記流体の往温度および前記流体の流量とに基づいて、学習時における実際の前記熱需要の値である実効熱需要量を算出する実効熱需要量算出部と、
   前記実効熱需要量算出部が算出した実効熱需要量と、前記取得部が取得した熱交換機電力データが示す熱交換機の消費電力との関係を表す関数を導出する関数導出部と、をさらに備え、
   前記推定熱需要量算出部は、前記関数導出部が導出した関数を用いて、前記取得部が取得した熱交換機電力データが示す熱交換機の消費電力から前記推定熱需要量を算出することを特徴とする請求項１に記載の熱需要推定装置。
3. 前記推定熱需要量算出部は、前記取得部が取得した熱交換器電力データが示す熱交換器の消費電力に予め定められた熱交換器効率を乗算して前記推定熱需要量を算出することを特徴とする請求項１に記載の熱需要推定装置。
4. 前記取得部は、前記熱交換機が供給する流体の還温度を測定するセンサから流体還温度データ、および、前記流体を循環させる流体ポンプの消費電力を測定するセンサから流体ポンプ電力データをさらに取得し、
   前記取得部が取得した流体ポンプ電力データが示す流体ポンプの消費電力に基づいて前記流体の流量を推定する流量推定部と、
   前記取得部が取得した流体還温度データが示す前記流体の還温度と、前記空調設備において予め設定された前記流体の往温度と、前記流量推定部が推定した前記流体の流量とに基づいて、学習時における実際の前記熱需要の値である実効熱需要量を算出する実効熱需要量算出部と、
   前記実効熱需要量算出部が算出した実効熱需要量と、前記取得部が取得した熱交換機電力データが示す熱交換機の消費電力との関係を表す関数を導出する関数導出部と、をさらに備え、
   前記推定熱需要量算出部は、前記関数導出部が導出した関数を用いて、前記取得部が取得した熱交換機電力データが示す熱交換機の消費電力から前記推定熱需要量を算出することを特徴とする請求項１に記載の熱需要推定装置。
5. 前記取得部は、前記熱交換機が供給する流体の還温度を測定するセンサから流体還温度データ、および、前記熱交換機が供給する流体の往温度を測定するセンサから流体往温度データをさらに取得し、
   前記取得部が取得した流体還温度データが示す前記流体の還温度と、前記取得部が取得した流体往温度データが示す前記流体の往温度との差分である前記流体の往還温度差に基づいて前記流体の流量を推定する流量推定部と、
   前記取得部が取得した流体還温度データが示す前記流体の還温度と、前記取得部が取得した流体往温度データが示す前記流体の往温度と、前記流量推定部が推定した前記流体の流量とに基づいて、学習時における実際の前記熱需要の値である実効熱需要量を算出する実効熱需要量算出部と、
   前記実効熱需要量算出部が算出した実効熱需要量と、前記取得部が取得した熱交換機電力データが示す熱交換機の消費電力との関係を表す関数を導出する関数導出部と、をさらに備え、
   前記推定熱需要量算出部は、前記関数導出部が導出した関数を用いて、前記取得部が取得した熱交換機電力データが示す熱交換機の消費電力から前記推定熱需要量を算出することを特徴とする請求項１に記載の熱需要推定装置。
6. 前記出力部は、前記推定熱需要量算出部が算出した推定熱需要量を表示部に表示させることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の熱需要推定装置。
7. 前記請求項１〜６の何れか１項に記載の熱需要推定装置が推定した推定熱需要量に基づいて、前記空調設備を制御する制御部を備えることを特徴とする設備制御装置。
8. 前記制御部は、前記熱需要推定装置が推定した推定熱需要量と、前記熱交換機１台当たりの定格熱量とに基づいて、前記熱交換機の稼働台数を決定することを特徴とする請求項７に記載の設備制御装置。
9. 前記制御部は、前記熱需要に対する最適な流体往温度を示す最適流体往温度情報を参照して、前記熱需要推定装置が推定した推定熱需要量に対する最適な流体往温度を、前記熱交換機が供給する流体の設定温度として設定することを特徴とする請求項７に記載の設備制御装置。
10. 前記請求項１〜６の何れか１項に記載の熱需要推定装置と、
    前記請求項７〜９の何れか１項に記載の設備制御装置と、
    前記熱交換機の消費電力を測定するセンサと、を備えることを特徴とする設備制御システム。
11. 熱交換機を備えた空調設備の熱需要を推定する熱需要推定方法であって、
    前記熱交換機の消費電力を測定するセンサから熱交換機電力データを取得する取得ステップと、
    前記取得ステップにおいて取得された熱交換機電力データが示す熱交換機の消費電力から前記熱需要の推定値である推定熱需要量を算出する推定熱需要量算出ステップと、
    前記推定熱需要量算出ステップにおいて算出された推定熱需要量を出力する出力ステップと、を含むことを特徴とする熱需要推定方法。
12. 空調設備を制御する設備制御方法であって、
    前記請求項１１に記載の熱需要推定方法により推定された推定熱需要量に基づいて、前記空調設備を制御する制御ステップを含むことを特徴とする設備制御方法。
13. 請求項１〜６の何れか１項に記載の熱需要推定装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、コンピュータを前記各部として機能させるための制御プログラム。
14. 請求項７〜９の何れか１項に記載の設備制御装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、コンピュータを前記各部として機能させるための制御プログラム。
15. 請求項１３または１４に記載の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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