JP4334410B2

JP4334410B2 - シミュレーション装置及びシミュレーション方法

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Publication number: JP4334410B2
Application number: JP2004153869A
Authority: JP
Inventors: 正人藤原; 和雄伊藤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-05-24
Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2024-05-24
Also published as: JP2005338966A

Description

本発明は、シミュレーション装置及びシミュレーション方法、特に、空調機器や熱量の吸放出を行う電気機器等が存在する環境空間を新たに形成しようとする場合に、新環境形成後の消費エネルギ量をシミュレートする技術に関する。

従来から、既存の店舗や施設（以下、店舗・施設という）のリニューアルを行う場合や、店舗・施設の新規開設を行う場合、当該店舗・施設で使用する機器を導入した場合に予想される年間の消費エネルギ量やランニングコストを事前に算出し、店舗・施設をリニューアルや新規開設を行おうとする顧客に提示することが好ましい。例えば、リニューアルや新規開設が頻繁に行われるコンビニエンスストア等の店舗においては、特に消費エネルギの大きいエアコン等の空調機器や冷蔵・冷凍ショーケース等の冷凍機に関しては、導入前に消費電力やランニングコストに関する検討を注意深く行うことが望まれる。

従来、このような場合、リニューアルまたは新規開設しようとする店舗・施設に侵入する熱負荷量を計算し、さらにその熱負荷量が空調機器やショーケース等にどのように影響するか、またその熱負荷量がどのように分割処理されるか等をシミュレーションして、消費エネルギ量やランニングコストの計算を行っている。具体的には、まず、リニューアルまたは新規開設しようとする店舗・施設の規模（総床面積や容積）、内部の空気温湿度、外気温湿度、外壁・窓面積等に基づく各種熱伝導計算により店舗・施設に侵入する熱負荷量を算出する。続いて、使用するエアコンや冷蔵・冷凍ショーケース等のカタログデータ等から各機器の定格消費電力や定格能力を得ると共に、各機器の例えば年間運転時間を算出する。これらの算出結果から導入しようとしている機器の年間消費エネルギ量やそれに要する電気料金、ランニングコスト等を算出する。

しかし、上述の方法は、カタログデータ等の定格消費電力や定格能力を用いて簡易的に予測計算したものであるため、機器導入後に実際に測定される実測値に対して必ず誤差を含んでいる。なお、誤差を含む測定値に対する対応として、実測された測定値に対して補正を施し、現実の値に近いものを算出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−３２４０１４号公報

しかし、従来の予測補正手法は、店舗・施設に新規の機器を導入してからの実測データが必要であるため、顧客への事前提案の目的には適当な手法ではない。また、仮に、模擬的な環境を形成して、事前に提案しようとする機器の実測データを収集する場合でも、その測定のために多くの測定センサの準備や、パラメータの設定等が必要になり、提案のために行う作業が膨大であると共に煩雑で好ましくない。

さらに、一般に、使用される消費エネルギ量の各計算式が簡易化されているため、現実の店舗・施設の環境を模擬することは困難であり、これが誤差の増大を招いていた。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、空調機器や熱量の吸放出を行う電気機器等が存在する環境空間を新たに形成しようとする場合に、新環境形成後の消費エネルギ量のシミュレーションを新環境形成前の段階で、簡便な方法で容易に精度よく行うことのできるシミュレーション装置及びシミュレーション方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様は、新たに形成された少なくとも空調機器と冷凍機が存在する環境空間において、該新環境形成後の前記空調機器及び冷凍機の消費エネルギ量をシミュレートするシミュレーション装置であって、前記新環境に類似する既存環境における熱負荷計算で必要とされる熱負荷計算用パラメータと、前記既存環境における前記空調機器及び冷凍機の定格入力と定格出力との比を示す第１定格COP値と、前記既存環境における前記空調機器及び冷凍機の実消費エネルギ量と、前記新環境における前記熱負荷計算用パラメータと、前記新環境における前記空調機器及び冷凍機の定格入力と定格出力との比を示す第２定格COP値の入力を受付ける入力部と、前記入力部で入力された前記既存環境における前記熱負荷計算用パラメータを用いて前記空調機器及び冷凍機の処理する第１熱量を計算し、該第１熱量と前記入力部で入力された前記第１定格COP値を用いて、前記空調機器及び冷凍機の第１消費エネルギ量を計算し、また、前記入力部で入力された前記新環境における前記熱負荷計算用パラメータを用いて前記空調機器及び冷凍機の処理する第２熱量を計算し、該第２熱量と前記入力部で入力された前記第２定格COP値を用いて、前記空調機器及び冷凍機の第２消費エネルギ量を計算する消費エネルギ計算部と、前記消費エネルギ計算部で計算された前記第１消費エネルギと、前記入力部で入力された前記既存環境における前記空調機器及び冷凍機の実消費エネルギ量との比である誤差率を計算する誤差取得部と、前記誤差取得部において取得した誤差率に基づき、前記消費エネルギ計算部で計算された前記第２消費エネルギ量を補正し、前記新環境の第２消費エネルギ量を予測する予測部と、前記第２消費エネルギ量を表示する表示部とを含むことを特徴とするシミュレーション装置を提供する。

ここで、新環境に類似する既存環境とは、既に存在している環境に類似する環境であれば任意である。例えば、既存環境に改良を行い新環境を形成する場合は、改良前の環境が最も類似する環境の一つとなる。また、全く新たな場所に新規に環境を形成する場合には、他の場所に存在する環境の中から類似する環境が選択されることになる。また、既存環境における実消費エネルギ量の算出方法は任意であるが、容易に取得できるデータとしては、例えば、エネルギ料金、つまり電気料金やガス料金等に基づいて得られる消費エネルギ量を利用することができる。

この構成によれば、既存環境における使用機器の計算上の消費エネルギ量を算出すると共に、その既存環境における実消費エネルギ量を取得し、両者間に存在する誤差率を得ている。さらに、新環境における使用機器の計算上の消費エネルギ量に取得した誤差率を適応し補正する。この場合、消費エネルギ量の計算手法は既存環境と新環境とで同じ手法を用いるため、既存環境において得た誤差率を新環境に適用することにより、既存環境における計算上の消費エネルギ量と実消費エネルギ量との関係と同等の関係が新環境においても得ることが可能となり、新環境の消費エネルギ量のシミュレーション精度を向上することができる。

なお、この態様のシミュレーション装置において、少なくとも既存環境における、環境の規模、所在地、環境運用形態のいずれか一つである検索キーと対応付けて、既存環境の前記誤差率を保存している既存データ記憶部を備え、前記入力部は、少なくとも新環境における、環境の規模、所在地、環境運用形態のいずれか一つである特徴項目の入力を受付け、前記誤差取得部は、前記入力部から入力された前記特徴項目を用いて、前記既存データ記憶部に前記検索キーと対応付けられて保存されている前記誤差率の中から、前記特徴項目と一致する前記検索キーを有する前記誤差率を検索して、取得するようにしてもよい。
また、この態様のシミュレーション装置において、誤差率取得部は、新環境形成前の旧環境における前記空調機器および冷凍機の計算上の消費エネルギ量と、実消費エネルギ量との間の実誤差に基づく誤差率を算出することができる。また、シミュレーション装置の誤差率取得部は、新環境の特徴項目と一致する特徴項目を有する既存環境を検索し、誤差率を取得するようにしてもよい。さらに、シミュレーション装置の誤差率取得部は、少なくとも新環境の規模、所在地、環境運用形態のいずれか一つに基づいて、新環境と類似する既存環境を検索するようにしてもよい。

また、この態様のシミュレーション装置において、さらに、既存環境における省エネルギ制御時の省エネルギ効果率を取得する効果率取得部を含み、予測部は、取得された省エネルギ効果率に基づき、予測した新環境の消費エネルギ量をさらに補正することも好適である。

この構成によれば、新環境の省エネルギ制御時の消費エネルギ量の予測のシミュレーション精度を容易に向上することができる。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現方法、装置、システム、記憶媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、新環境に類似する既存環境で得られる計算上の消費エネルギ量と、実消費エネルギ量とに基づく誤差率を新環境で得られる計算上の消費エネルギ量に適用するので、既存環境における計算上の消費エネルギ量と実消費エネルギ量との関係と同等の関係が新環境においても得ることが可能となり、新環境のおける消費エネルギ量のシミュレーション精度を容易に向上することができる。

本発明の実施の形態におけるシミュレーション装置は、空調機器や、冷設機器などの電気機器が混在する店舗や施設などの略密閉空間において、その略密閉空間内の機器のリニューアル、例えば、店舗・施設の建物自体や内部容積等は既存のものを利用するが、機器の一部入れ替え、または全面的な入れ替えを行う場合や、全く新たに略密閉空間を形成する場合、つまり、店舗・施設の新規開設を行う場合に、リニューアルまたは新規開設に伴う新たな機器における消費エネルギ量を、リニューアルまたは新規開設前の段階でシミュレートするものである。以下の説明では、空気調和装置（いわゆるエアコン）等の空調機器と冷却用ショーケース等の電気機器とが混在する食品店舗のリニューアルまたは新規開設（新環境の形成）における消費エネルギ量を計算するシミュレーション技術を示す。

図１には、本実施の形態に係るシミュレーション装置１０の機能概念ブロック図が示されている。このシミュレーション装置１０は、大別して、店舗・施設に対する空調機器や電気機器のシミュレーション時に主に演算処理を行うシミュレーション部１２と、当該シミュレーション部１２に対して情報の入力を行ったり、入力した情報や演算結果等の表示を行うユーザインターフェース部１４、シミュレーション部１２で使用する各種データを保存、または追加記憶可能な既存データ記憶部１６、各機器の省エネルギ制御を行う場合に使用するデータを記憶する省エネルギデータ記憶部１８、各データ記憶部を管理する管理部２０，２２、及び本実施の形態で特徴的機能を果たす誤差取得部２４、効果率取得部２６等で構成されている。

ユーザインターフェース部１４は、ユーザがパラメータ値として利用する店舗・施設の環境情報、例えば店舗・施設の床や壁の面積、ガラス面積、標準日照熱取得時間等の情報や、各機器のパラメータ値、例えば、定格消費電力や定格能力、運転時間等の入力、及び後述する検索キー等の入力を行う入力部２８や入力されたパラメータの表示やシミュレーション結果、その他操作手順等を表示可能な表示部３０を含むＧＵＩ（グラフィカル・ユーザ・インタフェース）である。

また、既存データ記憶部１６には、例えば、リニューアルする前の現存の店舗・施設に関して環境を決定するデータやリニューアルや新規開設を行おうとする新たな店舗・施設に類似する店舗・施設に関して環境を決定するデータが記憶されている。具体的には、既存の店舗・施設の床や壁の面積、ガラス面積、ガラスの遮蔽係数、熱透過率、標準日照熱取得時間等、店舗・施設の特徴を示す情報がそれぞれ関連付けが行われた状態で多数記憶され、必要に応じて任意に読み出せるようになっている。なお、店舗・施設をリニューアルする場合には、これらの情報は、現在把握可能なデータなので、前述のように、ユーザが入力部２８を介して入力してもよし、記憶されたものを読み出してもよい。また、入力部２８を介して一度入力された情報は、関連付けを行いながら順次既存データ記憶部１６に追加記憶していくようにすることが好適である。

また、省エネルギデータ記憶部１８には、既存の店舗・施設に含まれる機器を通常制御で稼働した場合と省エネルギ制御で稼働した場合とで、どの程度の変化が得られるかを示す省エネルギ効果率が店舗・施設ごとに多数記憶されている。すなわち、店舗・施設をリニューアルする場合は、リニューアル前の現存する店舗・施設における省エネルギ効果率が読み出され、新規開設する場合には、新規開設しようとする店舗・施設に類似する店舗・施設の省エネルギ効果率が選択され読み出され利用される。既存データ記憶部１６、省エネルギデータ記憶部１８のデータ構造例は後述する。

管理部２０，２２は、既存データ記憶部１６、省エネルギデータ記憶部１８のデータの入出力を管理している。また、誤差取得部２４は、シミュレーション対象となる店舗・施設に対して使用可能な誤差率が既存の店舗・施設のデータとして既存データ記憶部１６に記憶されている場合には、そのデータを検索取得するし、使用可能な誤差率が存在しない場合には、後述する手順により誤差率を算出する。

本実施の形態において、誤差率とは、例えば、既存の店舗・施設において、過去一定期間の機器の消費エネルギ量の実測値と、シミュレーション部１２に含まれる消費エネルギ計算部１２ａによって計算した機器の消費エネルギ量の計算値とで比較を行い、その誤差に基づいて求めたものである。例えば、店舗・施設のリニューアルの場合には、リニューアル前の店舗・施設における消費エネルギ量の実測値、例えば、電気料金請求書やガス料金請求書等の計測値に基づく実消費エネルギ量を入力部２８を介して入力すると共に、リニューアル前の店舗・施設の特徴情報や使用機器の定格消費電力、定格能力、一定期間の運転時間（例えば一ヶ月）等に基づき消費エネルギ量の計算値を求めて誤差率を算出する。もちろん、リニューアする店舗・施設に適用可能な誤差率が既存データ記憶部１６に存在する場合には、そのデータを読み出してきてもよい。

ここで取得する誤差率は、要するに、既存の店舗・施設において、計算値を実測値に変換する係数である。従って、消費エネルギ計算部１２ａにより同様な計算方法で、リニューアルする店舗・施設の特徴情報や使用機器の定格消費電力、定格能力、一定期間の運転時間（例えば一ヶ月）等に基づき消費エネルギ量を計算した場合、シミュレーション部１２の予測部１２ｂで、そのリニューアル後の計算値に誤差率を反映させることにより、算出した計算値を既存の店舗・施設で得られる実測値と同程度の精度の値に変換することが可能になる。

また、効果率取得部２６は、シミュレーション対象となる店舗・施設に対して使用可能な省エネルギ効果率が存在する場合、その効果率を選出し、予測部１２ｂに提供する。予測部１２ｂでは、シミュレーション対象となる店舗・施設に対しリニューアル後の予測値が誤差を抑制された状態で算出されている場合には、さらに省エネルギ効果率を補正後の計算値に適用することにより省エネルギ制御時のシミュレーションの値も既存の店舗・施設で得られる実測値と同程度の精度に変換することが可能になる。

なお、新規に店舗・施設を開設する場合、リニューアルとは異なり、対象とする店舗・施設が存在しない。この場合、新規開設する店舗・施設と類似する既存施設を抽出し、その店舗・施設から得られる誤差率や省エネルギ効果率を用いることにより、誤差を十分低減した消費エネルギ量や省エネルギの程度を得ることができる。

図２は、店舗・施設３２における熱量移動を示すための概念図である。店舗・施設３２には、室外機３４および室内機３６を含む空調機器と、冷凍機３８およびショーケース４０を含む冷設機器とが存在する。店舗・施設３２には、外部から負荷熱量Qshopが侵入し、このうち空調機器は熱量Qairを、冷設機器は熱量Qscを処理することになる。すなわち、Qshop＝Qair＋Qscである。

以下のシミュレーション機能に関する実施の形態では、店舗・施設３２への負荷熱量や冷設機器および空調機器の処理熱量の計算において、１）店舗・施設、空調機器、ショーケース等の対象が集中定数系とした場合における、熱負荷計算式の定式化、２）定常特性のみを考慮した熱負荷計算式の定式化、という前提条件を設定している。

本実施の形態のシミュレーション部１２の消費エネルギ計算部１２ａは、ユーザが入力部２８から入力した各種環境データに基づき、店舗・施設３２への侵入負荷熱量Qshop、ショーケース４０への侵入負荷熱量Qsc、空調機器の処理熱量Qairを計算する。

なお、この演算機能は、シミュレーション装置１０において、ＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。プログラムは、シミュレーション装置１０に内蔵されていてもよく、また記録媒体に格納された形態で外部から供給されるものであってもよい。シミュレーション装置１０は、専用の端末機として存在してもよく、また所期のプログラムをダウンロードすることで機能するパーソナルコンピュータなどの汎用機として存在してもよい。したがってこれらの演算がハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者に理解されるところである。

一例として、店舗・施設をリニューアルする場合のシミュレーションについて説明する。なお、前述のように店舗・施設のリニューアルとは、店舗・施設はそのままで、既存機器の入れ替えを行うような場合であり、対象となる店舗・施設における機器の運転実績が存在するため、基本的には、この運転実績等を活用する。

（１）店舗・施設への侵入負荷熱量Qshopの計算
消費エネルギ計算部１２ａは、室内温湿度条件を設定し、店舗・施設３２内の空気温湿度、外気温湿度、外壁・窓面積、照明機器等の店舗・施設３２の環境条件を考慮して、ある時刻において店舗・施設３２へ侵入する負荷熱量Qshopを計算する。この場合、サンプリング時間は、例えば、１時間等を設定することができる。

＜計算式＞
・店舗・施設３２への侵入負荷熱量：Qshop[kcal/h]＝室内負荷量[kcal/h]＋外気負荷量[kcal/h]
（室内負荷量）
以下の負荷熱量の合計値とする。
・太陽ふく射熱（ガラス面）[kcal/h]＝Ａ×Ｓ×ＳＣ
Ａ：ガラス面積[m2]、Ｓ：標準日射熱取得[kcal/(m2・h)]、ＳＣ：しゃへい係数
・伝導熱＋ふく射熱（外壁・屋根）[kcal/h]：Ａ×Ｋ×ＥＴＤ
Ａ：壁・屋根の面積[m2]、Ｋ：熱通過率[kcal/(m2・h・℃)]、ＥＴＤ：実効温度差[℃]
・伝導熱（屋根以外、ガラス、間仕切り等）[kcal/h]：Ａ×Ｋ×Ｔ
Ａ：壁・屋根の面積[m2]、Ｋ：熱通過率[kcal/(m2・h・℃)]、Ｔ：室内外の温度差[℃]
・内部発生熱（人体）[kcal/h]：ｍ×q
ｍ：人数 q：１人当りの人体からの発生熱量[kcal/(h・人)]＝102
・内部発生熱（照明（蛍光灯））[kcal/h]：ワット数[W]・1.08
（外気負荷量）：換気用、換気回数法 [kcal/h]
0.28×n×V×(t1-t2) ＋ 720×n×V×(x1-x2)
n：回数[回/h]、Ｖ：店舗・施設容積[m3]、t1,t2：室内外の温度[℃]、x1,x2：室内外の絶対湿度[kg/kg']

なお、後述するが、本実施の形態において、実消費エネルギは、入手し易い電力使用量（電気料金等に記載されている）を使用し、その単位は、「ｋＷ」であるため、熱量[kcal/h]は、×（1/860）として、その単位をエネルギ量[kW]とする。

（２）各機器の運転時間のの設定
空調機（室外機３４，室内機３６）や冷凍機３８（ショーケース４０）等の機器の１年における運転時間の設定を行う。この場合、例えば、空調機の年間運転時間s1、冷凍機３８の年間運転時間s2とする。

（３）各機器の消費エネルギ量の計算
各機器には、カタログ等に定格入力と定格出力との比を示す定格ＣＯＰ値がある。空調機器（室外機）の消費エネルギ量w1は、定格COPairと、負荷熱量Qshopと、通常運転で空調機器が処理する熱量の割合である、空調負荷係数αと、から計算する。すなわち、w1＝Qshop×α／COPairである。同様に冷凍機３８（ショーケース４０）の消費エネルギ量w2は、定格COPscと、負荷熱量Qshopと、通常運転で冷凍機３８が処理する熱量の割合を示す冷凍機負荷係数βと、から計算する。すなわち、w2＝Qshop×β／COPscである。

（４）各機器の年間総消費エネルギ量の計算
計算により求めた各機器に消費エネルギ量と運転時間から年間の総消費エネルギ量が計算できる。つまり、空調機器（室外機）の総消費エネルギ量w1totalはw1×s1である。また、冷凍機３８の総消費エネルギ量w2totalはw2×s2である。従って、年間の総消費エネルギ量wはw1total＋w2totalとなる。なお、これらの機器を稼働した際のランニングコストは、年間の消費電力量に基づき電気料金として算出する。

（５）各機器の実消費エネルギ量の取得
ある期間、例えば１年間の運転実績である電力使用量を利用する。この場合、特に実績検出用のセンサ等を設ける必要がないので、容易に所望のデータを取得できるという利点がある。また、ランニングコストの実績が必要な場合にも電力料金等をそのまま利用することができる。

（６）誤差率の計算
前述したように、既存の店舗・施設において、過去一定期間の機器の消費エネルギ量の実測値と、シミュレーション部１２に含まれる消費エネルギ計算部１２ａによって計算した機器の消費エネルギ量の計算値とで比較を行い、その誤差に基づいて求めたものである。従って、計算結果として得られる総消費エネルギ量wとし、実測値として得られる実消費エネルギ量をWとした場合、誤差率は、（w−W）／wで求めることができる。

（７）リニューアル店舗・施設の総消費エネルギ量の計算
上述の（１）〜（４）の手順において、リニューアル店舗・施設で変化する条件、すなわち使用す機器の定格ＣＯＰ値や運転時間等を用いて同様に総消費エネルギ量を計算する。

（８）リニューアル店舗・施設の総消費エネルギ量の補正
リニューアル店舗・施設の総消費エネルギ量に対し、算出した誤差率を乗算することにより、リニューアル前の店舗・施設における計算上の消費エネルギ量と実消費エネルギ量との関係と同等の関係をリニューアル後の店舗・施設においても得ることが可能となり、リニューアル店舗・施設のシミュレーション精度を向上することができる。

なお、店舗・施設を新規開設する場合には。上述したような開設前の店舗・施設が存在しないため、新規開設する店舗・施設と同等の特徴を有する店舗・施設を既存データ記憶部１６から検索し、その店舗・施設の誤差率を使用する。一方、新規開設する店舗・施設における店舗・施設の総消費エネルギ量は、店舗・施設の仕様や機器の仕様から上述の手順に従って算出することができる。従って、新規開設の店舗・施設の総消費エネルギ量の補正をリニューアル店舗・施設の総消費エネルギ量の補正と同様に行うことができる。

ところで、店舗・施設のリニューアルや新規開設を行う場合、その店舗・施設に含まれる各機器が省エネルギ制御された場合の有効性をシミュレーションして、リニューアルや新規開設を行う顧客に提示することにより付加価値が向上する。そこで、本実施の形態においては、補正されて精度が向上した新環境（リニューアル後、または新規開設後）の消費エネルギ量を用いて、新環境の機器に対し省エネルギ制御を導入した状態でシミュレーションを行うようにしている。

つまり、既存環境（既に存在する店舗・施設）において、店舗・施設の特徴毎に省エネルギ効果率を省エネルギデータ記憶部１８に登録しておき、新環境（リニューアル後、または新規開設後）と同等として分類される店舗・施設の省エネルギ効果率をその中から選択し、精度が向上した新環境の消費エネルギ量を再補正している。ここで、省エネルギ効果率とは、例えば、年間消費エネルギ量や年間コストにかける係数である。なお、省エネルギ制御の具体的な手法は任意であり、例えば、空調機器の設定温度変更や間欠運転を行った場合、とそうでない場合との比によって示す。従って、省エネルギ制御導入時の年間消費エネルギ量＝通常運転時の年間消費エネルギ量×省エネルギ効果率と表すことができる。

以下、図３のフローチャートを用いて、シミュレーション装置１０の動作手順を説明する。

まず、ユーザは、ユーザインターフェース部１４を用いて、シミュレーション対象の店舗・施設が、リニューアルを目的とするものか新規開設を目的とするかを入力する（Ｓ１００）。もし、リニューアルの場合（Ｓ１００のＹ）、シミュレーション部１２は表示部３０を介して入力部２８による熱負荷計算用のパラメータの入力をユーザに要求し入力させる（Ｓ１０１）。すなわち、上述の（１）で必要とれるリニューアル対象となる店舗・施設の床や壁の面積、ガラス面積、標準日照熱取得時間等の情報（リニューアル前の店舗・施設の旧環境の情報）を入力させる。

続いて、店舗・施設内の機器の運転時間を入力させる（Ｓ１０２）。機器の運転時間は、通常リニューアル前後で同じであるが、異なる場合には、前後それぞれの運転時間を入力することになる。さらに、リニューアル前後の機器の定格入力と定格出力との比を示す定格ＣＯＰ値等の新旧機器のデータを入力させる（Ｓ１０３）。

この状態で、シミュレーション部１２の消費エネルギ計算部１２ａは、リニューアル前の消費エネルギ量の計算を行う（Ｓ１０４）。すなわち、上述の（１）〜（４）の処理を行う。続いて、ユーザに、入力部２８を用いて、実消費エネルギ量（上述の（５））の入力を行わさせる（Ｓ１０５）。その結果、誤差取得部２４は、算出されたリニューアル前の消費エネルギ量及び入力された実消費エネルギ量に基づいて、誤差率の算出（上述の（６））を行う（Ｓ１０６）。

なお、ユーザが入力部２８を介して入力した情報や、消費エネルギ計算部１２ａ、誤差取得部２４が算出した算出結果は、前述したように、リニューアル前の店舗・施設の既存環境データとして、相互に関連付けて既存データ記憶部１６に記憶保存し、次回のシミュレーション時に適宜使用するようにしてもよい。また、既に実質的に同じ店舗・施設の誤差率等が既存データ記憶部１６に記憶されている場合には、その誤差率を読み出して利用することも可能である。

続いて、消費エネルギ計算部１２ａは、ユーザが入力部２８を介して入力したリニューアル後の店舗・施設の消費エネルギ量の計算（上述の（７））を行い（Ｓ１０７）、その結果を予測部１２ｂに提供する。予測部１２ｂは、誤差取得部２４で既に計算されている誤差率を取得し、両者を乗算して消費エネルギ量の補正を行い（Ｓ１０８）、リニューアルする店舗・施設の機器通常運転時の消費エネルギ量を予測算出する。

一方、シミュレーション部１２がステップ（Ｓ１００）でシミュレーション対象の店舗・施設がリニューアルではない（Ｓ１００のＮ）、つまり、新規開設であると判断した場合、シミュレーション部１２は、表示部３０を介して入力部２８による熱負荷計算用のパラメータの入力を要求しユーザに入力させる（Ｓ１０９）。すなわち、上述の（１）で必要とれる新規開設対象となる店舗・施設の床や壁の面積、ガラス面積、標準日照熱取得時間等の情報を入力させる。

続いて、新規開設の店舗・施設内の機器の運転時間を入力させ（Ｓ１１０）、さらに、新規導入する機器の定格入力と定格出力との比を示す定格ＣＯＰ値等のデータを入力させる（Ｓ１１１）。新規開設の店舗・施設では、これらの情報は例えば企画書等に基づいて入力させることになる。

続いて、シミュレーション部１２は、新規開設する店舗・施設と類似する既存環境、すなわち既存の店舗・施設の誤差率を検索するための検索キーの入力を要求し、ユーザに入力させる（Ｓ１１２）。本実施の形態では、簡易な検索キーの入力により、類似する店舗・施設が検索できるようになってる。ここで、既存環境の検索キーとは、例えば、店舗・施設の特徴事項を示すキーである。図４（ａ）には、一例として店舗に関する検索キーとその店舗の誤差率（例えば、１０％や１２％等）が対応付けられたテーブルの例が示されている。なお、この誤差率は、いうまでもなく、「＋」及び「−」が存在する。コンビニエンスストアや全国展開の店舗では、建屋や使用機器の共通化が行われている場合が多い。例えば、店舗の機器配置やその運転のさせ方等は店舗の種類毎で共通化してる場合が多く、消費エネルギ量の誤差も店舗毎に特徴が現れる。同様に、消費エネルギ量の誤差は、店舗の規模、すなわち総床面積によっても特徴付けすることができる。また、店舗の所在地による温湿度の変化も消費エネルギ量の変化に関与するため、店舗の所在地によっても消費エネルギ量の特徴付けを行うことができる。

従って、例えば、店舗の広さ（規模）、店舗の所在地、運用形態（店舗の種別等）等の新規店舗の特徴項目を特定することにより新規開設する店舗と類似する特徴を有する既存の店舗を検索することができる。本実施の形態において誤差率を検索するテーブルは、簡略化のため各データが店舗コード、総床面積コード、所在地コード等のようにコード化されてリレーションデータベースを構築し既存データ記憶部１６に記憶されている。例えば、店舗コードは、店舗の運用形態を示すもので図４（ｂ）に示すように過去に誤差率を計算した店舗のチェーン名が、「１＝○○チェーン」や「２＝○○コンビニ」のようにコード化されている。また、店舗規模を示す指標となる店舗の総床面積コードは、図４（ｃ）に示すように「１＝１０００ｍ^２」や「２＝１１００ｍ^２」のように登録されている。また、誤差率を計算した店舗の所在地が図４（ｄ）に示すように「１＝北海道地区」や「２＝東北地区」のようにコード化され登録されている。ユーザが、各項目のコードを順次入力することにより、誤差取得部２４は、新規開設する店舗を抽出し（Ｓ１１３）、さらにその誤差率を検索する（Ｓ１１４）。このとき、ユーザは、コード番号を直接入力してもよいし、プルダウン方式で表示されるコード番号を選択するようにしてもよい。もちろん、プルダウン方式で表示される「○○チェーン」や「１１０ｍ^２」等を選択するようにしてもよい。

続いて、消費エネルギ計算部１２ａは、ユーザが入力部２８を介して入力した新規開設の店舗・施設の消費エネルギ量の計算（上述の（７））を行い（Ｓ１１５）、その結果を予測部１２ｂに提供する。予測部１２ｂは、誤差取得部２４で既に取得されている誤差率と計算上の消費エネルギ量を乗算し、消費エネルギ量の補正を行い（Ｓ１０８）、新規開設する店舗・施設の機器通常運転時の消費エネルギ量を算出する。

シミュレーション部１２は、リニューアルまたは新規開設の店舗・施設の消費エネルギの予測が完了したら、入力部２８からユーザが省エネルギ制御時（省エネルギモード）のシミュレーションを要求しているか否かの判断を行う（Ｓ１１６）。もし、省エネルギモードのシミュレーションを要求していない場合には（Ｓ１１６のＮ）、シミュレーション部１２は、補正された消費エネルギ量やその他の演算結果をユーザインターフェース部１４の表示部３０を介してユーザに提示する（Ｓ１１７）。

一方、ステップ（Ｓ１１６）で省エネルギモードの要求があると判断して場合（Ｓ１１１６のＹ）、シミュレーション部１２は管理部２２、効果率取得部２６を介して省エネルギデータ記憶部１８の検索を行いリニューアルまたは新規開設の店舗・施設の省エネルギ効果率を取得する（Ｓ１１８）。

前述したように、省エネルギ効果率は、既存の店舗・施設において既に計算されたものが省エネルギデータ記憶部１８に記憶されている。この省エネルギ効果率も店舗・施設の形態や広さ、所在地等の影響を受けるため個々に特徴付けることができる。すなわち、図５（ａ）に示すように、誤差率と同様に、店舗に関する検索キーとその店舗の省エネルギ効果率を対応付けてテーブル化することができる。図５（ａ）では、一例として店舗コード、総床面積コード、所在地コードが示され、省エネルギ効果率（例えば、２０％や２５％等）が関連付けられている。もちろん省エネルギ効果率も「＋」の場合と「−」の場合が存在する。また、各コードは、図５（ｂ）〜図５（ｄ）に示すように、店舗チェーン名や総床面積、所在地エリア等がそれぞれ関連付けられ、ユーザが、各項目のコードを順次入力することにより、効果率取得部２６は、新規開設する店舗に類似する店舗の省エネルギ効果率を取得する。取得した省エネルギ効果率は、予測部１２ｂに提供され、先に予測したリニューアルまたは新規開設の店舗・施設の通常運転時の消費エネルギ量に乗算し予測値の再補正を行い、省エネルギ制御時の消費エネルギ量を算出する（Ｓ１１９）。

このようにして算出された省エネルギ制御時の消費エネルギ量はユーザインターフェース部１４の表示部３０を介してユーザに提示される（Ｓ１１７）。図６には、表示部３０に提示されるシミュレーション結果の一例が示されている。なお、図６の場合、省エネルギ制御を行わない場合と行った場合の、年間消費エネルギ量（消費電力量）と年間ランニングコストを示している。もちろん、この他、入力した店舗・施設情報や、類似検索した店舗・施設情報等を表示することも好適である。

また、本実施の形態において、図４、図５は複数種類の店舗、例えば、「○○チェーン」とか「○○コンビニ」等を対象にシミュレーションを行う場合のテーブル例を示しているが、例えば、同じ系列の店舗・施設内、例えば「○○コンビニ」内のみでシミュレーションを行う場合には、店舗コードが不要になり、既存データ記憶部１６や省エネルギデータ記憶部１８のデータ構造を簡略化することができる。もちろん、他のコードに関しても、総床面積が一つに統一されている場合や、所在地が、特定地域に限定されている場合には、該当する項目の検索キーを省略することができる。また、上述の検索キー以外の検索キーを設定してもよく、検索キーの数が多いほど、類似度の高い店舗・施設を検索することが可能になり、本実施の形態のシミュレーション精度を向上することができる。

本実施の形態におけるシミュレーション技術を利用することにより、食品店舗のような空調機器とショーケースが混在する空間において、リニューアルまたは新規開設しようとする店舗のトータルの消費エネルギ量をリニューアルまたは新規開設前に高精度でシミュレートすることができる。また、省エネルギ制御時のシミュレートも可能になる。もちろん、誤差率や省エネルギ効果率を取得する場合の入力項目を適宜選択することにより、シミュレーション内容を適宜変化させることができる。例えば、季節ごとの外気温湿度値を利用した、季節ごとのシミュレーションを行うことも可能である。なお、本実施の形態例のシミュレーション技術は、食品店舗以外の店舗にも適用することができ、さらには店舗とは異なる施設においても同様に適用することが可能である。

本実施の形態において、リニューアルの場合、その都度筆よな既存環境のデータを入力して計算を行う例を示したが、新規開設の場合と同様に、リニューアル後の環境に類似する既存環境の店舗・施設を検索してシミュレーションするようにしてもよい。

また、本実施の形態の場合、既存データ記憶部１６や省エネルギデータ記憶部１８のデータは、各店舗・施設毎にこれまで建設してきたものに関する情報、あるいは今後の計画等の情報が集約されて保存される。このデータは、各店舗・施設業者などから提供される情報をもとに、作成することができる。また、このようなデータベース技術を利用することにより、シミュレーション用パラメータ値に関する事前調査作業や、入力作業の負荷が軽減される。よって、店舗数増加時のシミュレーション作業や、店舗変更時のシミュレーション作業を効率的に行うことが可能となる。また、各機器の消費エネルギ量計算においては、熱負荷を処理する空調機器（室外機）や冷凍機の消費電力を計算するだけでなく、照明機器や空調機器（室内機）、ショーケース、その他機器の消費電力を、計算に含めてもよい。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。なお本発明はこの実施の形態に限定されることなく、そのさまざまな変形例もまた、本発明の態様として有効である。

例えば、実施の形態では、店舗・施設内の負荷熱量を吸収する冷設機器を例としたが、熱を放出する機器が存在する場合であっても同様に、本発明によるシミュレーション技術を利用することができる。例えば、コンビニにおいてドリンク缶などを温めるための機器が存在するが、これは、ドリンク缶を一定温度に保つように電力制御されるものであって、熱の放出と吸収の違いはあるものの、それ以外については冷設機器と同様にモデル化することが可能である。したがって、本発明は、店舗や施設内に熱を吸収する電気機器だけでなく、放熱する電気機器が存在する場合であっても、本実施の形態と同様なシミュレーションを行うことができ、同様な効果を得ることができる。

実施の形態に係るシミュレーション装置の機能概念ブロック図である。店舗・施設における熱量移動を示すための概念図である。実施の形態に係るシミュレーション装置の動作を説明するフローチャートである。実施の形態に係るシミュレーション装置の既存データ記憶部の記憶内容を説明する説明図である。実施の形態に係るシミュレーション装置の省エネルギデータ記憶部の記憶内容を説明する説明図である。実施の形態に係るシミュレーション装置のシミュレーション結果の表示例を説明する説明図である。

符号の説明

１０シミュレーション装置、１２シミュレーション部、１２ａ消費エネルギ計算部、１２ｂ予測部、１４ユーザインターフェース部、１６既存データ記憶部、１８省エネルギデータ記憶部、２０，２２管理部、２４誤差取得部、２６効果率取得部、２８入力部、３０表示部、３２店舗・施設。

Claims

新たに形成された少なくとも空調機器と冷凍機が存在する環境空間において、該新環境形成後の前記空調機器及び冷凍機の消費エネルギ量をシミュレートするシミュレーション装置であって、
前記新環境に類似する既存環境における熱負荷計算で必要とされる熱負荷計算用パラメータと、前記既存環境における前記空調機器及び冷凍機の定格入力と定格出力との比を示す第１定格COP値と、前記既存環境における前記空調機器及び冷凍機の実消費エネルギ量と、前記新環境における前記熱負荷計算用パラメータと、前記新環境における前記空調機器及び冷凍機の定格入力と定格出力との比を示す第２定格COP値の入力を受付ける入力部と、
前記入力部で入力された前記既存環境における前記熱負荷計算用パラメータを用いて前記空調機器及び冷凍機の処理する第１熱量を計算し、該第１熱量と前記入力部で入力された前記第１定格COP値を用いて、前記空調機器及び冷凍機の第１消費エネルギ量を計算し、また、前記入力部で入力された前記新環境における前記熱負荷計算用パラメータを用いて前記空調機器及び冷凍機の処理する第２熱量を計算し、該第２熱量と前記入力部で入力された前記第２定格COP値を用いて、前記空調機器及び冷凍機の第２消費エネルギ量を計算する消費エネルギ計算部と、
前記消費エネルギ計算部で計算された前記第１消費エネルギと、前記入力部で入力された前記既存環境における前記空調機器及び冷凍機の実消費エネルギ量との比である誤差率を計算する誤差取得部と、
前記誤差取得部において取得した誤差率に基づき、前記消費エネルギ計算部で計算された前記第２消費エネルギ量を補正し、前記新環境の第２消費エネルギ量を予測する予測部と、
前記第２消費エネルギ量を表示する表示部とを含む
ことを特徴とするシミュレーション装置。
少なくとも既存環境における、環境の規模、所在地、環境運用形態のいずれか一つである検索キーと対応付けて、既存環境の前記誤差率を保存している既存データ記憶部を備え、
前記入力部は、少なくとも新環境における、環境の規模、所在地、環境運用形態のいずれか一つである特徴項目の入力を受付け、
前記誤差取得部は、前記入力部から入力された前記特徴項目を用いて、前記既存データ記憶部に前記検索キーと対応付けられて保存されている前記誤差率の中から、前記特徴項目と一致する前記検索キーを有する前記誤差率を検索して、取得することを特徴とする請求項１記載のシミュレーション装置。
さらに既存環境における省エネルギ制御時の省エネルギ効果率を取得する効果率取得部を含み、前記予測部は、取得された省エネルギ効果に基づき、予測した新環境の第２消費エネルギ量をさらに補正することを特徴とする請求項１または２に記載のシミュレーション装置。
前記新環境は、リニューアルする店舗・施設であることを特徴とする請求項１または請求項３記載のシミュレーション装置。
前記新環境は、新規開設する店舗・施設であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のシミュレーション装置。