JP5113568B2

JP5113568B2 - 環境制御システム

Info

Publication number: JP5113568B2
Application number: JP2008064875A
Authority: JP
Inventors: 昌史村上; 真明寺野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2028-03-13
Also published as: JP2009222260A

Description

本発明は、消費電力量を予測しながら対象空間の環境（温度や照明など）を制御する環境制御システムに関するものである。

近年、エネルギコストを削減するために、需要家自らがデマンド（需要電力）を予測し、需要電力（デマンドメータで計測される３０分間の積算値）が契約電力を超えないように機器（空調機器や照明機器など）を制御するデマンド制御（電力デマンド制御）を行うシステムが普及してきている（例えば、特許文献１参照）。特に、年間の最大需要電力によって電力会社との契約電力が決定され、当該契約電力に応じて電力料金（基本料金）が増減することになるので、需要家にとっては最大需要電力を平準化することが電力料金の低減に大きく影響することになる。尚、特許文献１に記載されている従来システムでは、需要家が予め設定したスケジュールに従って機器を制御している。
特開２００５−３４１６４６号公報

しかしながら、上記従来例では複数の対象空間のスケジュールを設定する作業に多大な手間と時間が掛かってしまい、しかも、テナントビルのように対象空間の利用形態（店舗又は事務所）が頻繁に変更される建物においては、利用形態の変更に伴ってスケジュールを修正しなければならない。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、環境調整機器をデマンド制御する際に設定されるスケジュールを容易且つ適切に修正することができる環境制御システムを提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、それぞれに利用者が存在する複数の対象空間の環境を整える１乃至複数種類の環境調整機器と、環境調整機器が環境を整えるために消費する電力量を監視し、全ての対象空間で消費される電力量の合計が所定値を超えると予測される場合に予め決められたスケジュールに従って消費電力量を減らすように環境調整機器を制御するデマンド制御装置と、対象空間に存在する利用者によってデマンド制御装置によるデマンド制御を解除する要求の入力を受け付ける入力装置とを備え、デマンド制御装置は、入力装置で受け付けた解除要求を解析して各対象空間毎に解除要求の頻度を求める解析手段と、各対象空間毎に各種類の環境調整機器に対する前記スケジュールを設定するスケジュール設定手段と、前記消費電力量の合計が所定値を超えるか否かを予測する予測手段と、予測手段により消費電力量の合計が所定値を超えると予測されたときに前記スケジュールに従って消費電力量を減らすように環境調整機器を制御する制御手段とを有し、スケジュール設定手段は、解析手段で求めた解除要求の頻度に基づき、当該頻度が相対的に低い対象空間の環境を整える環境調整機器を、当該頻度が相対的に高い対象空間の環境を整える環境調整機器よりも優先的に制御手段の対象とするようにスケジュールを修正することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、デマンド制御装置において、スケジュール設定手段は、解析手段で求めた解除要求の頻度に基づき、当該頻度が相対的に低い対象空間の環境を整える環境調整機器を、当該頻度が相対的に高い対象空間の環境を整える環境調整機器よりも優先的に制御手段の対象とするようにスケジュールを修正するので、制御手段による制御（デマンド制御）を解除する頻度の低い対象空間の環境調整機器を優先的に制御するようにスケジュールを修正することができる。その結果、環境調整機器をデマンド制御する際に設定されるスケジュールを容易且つ適切に修正することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、入力装置は複数の対象空間毎に設けられ、制御手段は、入力装置で解除要求を受け付けたときに当該解除要求を入力した利用者が居る対象空間の環境調整機器に対する制御手段の制御を解除し、スケジュール設定手段は、該解除時点における状況を記憶し、当該状況に応じてスケジュールを修正することを特徴とする。

請求項２の発明によれば、例えば、時刻や天候などの状況に応じてスケジュールを修正することができる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、対象空間の温度環境を整える空調機器、並びに対象空間の照明環境を整える照明機器の少なくとも２種類の前記環境調整機器を備え、前記対象空間に外部から光を取り込むための開口部が設けられており、デマンド制御装置は、当該外部の明るさを検出する明るさ検出手段を有し、スケジュール設定手段は、明るさ検出手段で検出する明るさが所定の基準値以下であるときに照明機器を制御対象とする優先度を下げるようにスケジュールを修正することを特徴とする。

請求項３の発明によれば、開口部から取り込まれる光が少ないときは、照明機器によらなければ対象空間の照明環境を整えることができないから、明るさ検出手段で検出する外部の明るさが所定の基準値以下であるときには、照明機器を制御対象とする優先度を下げるようにスケジュールを修正することで利用者にとっての利便性が向上する。

本発明によれば、環境調整機器をデマンド制御する際に設定されるスケジュールを容易且つ適切に修正することができる。

以下、テナントビルの各フロアに設けられた店舗や事務所などを対象空間とし、空調機器によって対象空間の温度環境を調整し、照明機器（照明器具）によって対象空間の照明環境を調整するとともに当該テナントビル全体の需要電力が所定値（契約電力）を超えないようにデマンド制御を行う環境制御システムに本発明の技術思想を適用した実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態の環境制御システムは、図１に示すように、温度環境を整えるための空調機器１及び照明環境を整えるための照明機器２の２種類の環境調整機器と、空調機器１と照明機器２を各々個別に制御するデマンド制御装置３と、対象空間に存在する利用者の操作入力を受け付ける入力装置４とを備えている。尚、図１では環境調整機器（空調機器１及び照明機器２）、入力装置４をそれぞれ１組ずつしか図示していないが、環境調整機器並びに入力装置４は各対象空間毎にそれぞれ設けられており、別の場所に設置されている１台のデマンド制御装置３とは各々通信線で接続されている。

空調機器１は、各対象空間（店舗や事務所）に設置される複数の室内機と、熱交換器や熱源機器のように熱媒体を各室内機に供給する熱供給器たる室外機とからなるマルチ型のものである。尚、空調機器１では、対象空間に設置された温度センサ（図示せず）の温度、つまり対象空間の温度が設定温度（デマンド制御装置３によって設定される温度）と一致するように各室内機及び室外機が制御される。

照明機器２は、対象空間の天井に設置される高周波点灯専用型の複数の蛍光灯照明器具からなり、天井に設置される照度センサ（図示せず）で検出する照度が設定照度（デマンド制御装置３によって設定される照度）と一致するように調光制御される。

入力装置４は、１乃至複数の操作釦（図示せず）を有し、デマンド制御装置３によるデマンド制御が行われて空調機器１や照明機器２が停止されたり、あるいは空調機器１の設定温度や照明機器２の設定照度が変更されたときに、当該停止あるいは設定値（設定温度及び設定照度）の変更（すなわち、デマンド制御）を解除してほしいという利用者の要求を、利用者が操作釦を操作して入力する操作入力として受け付けてデマンド制御装置３に伝送するものである。但し、入力装置４では予め利用者に付与されているＩＤ番号の操作入力を受け付けたときにのみ解除要求を受け付け、デマンド制御装置３に対しては解除要求とともに解除要求を入力したＩＤ番号を伝送するようになっている。

デマンド制御装置３は、入力装置４から伝送される要求（デマンド制御解除の要求＜以下、「解除要求」と略す。＞）を解析する解析部３０、各対象空間の照度（屋内照度）とテナントビルの外（屋外）の照度（屋外照度）並びに各対象空間の温度（屋内温度）と屋外温度を各別に計測するセンサ部３１、解除履歴を記憶する解除履歴記憶部３２、デマンド制御のスケジュールを記憶するスケジュール記憶部３３、解析部３０の解析結果に応じてスケジュール記憶部３３に記憶しているスケジュールを修正するスケジュール修正部３４、テナントビル全体のデマンド（需要電力＜消費電力量の合計＞）を計測するデマンド計測部３５、デマンド計測部３５で計測するデマンドの３０分間毎の積算デマンド値が所定値を越えるか否かを予測するデマンド予測部３６、デマンド予測部３６により積算デマンド値が所定値を超えると予測されたときにスケジュール記憶部３３に記憶されているスケジュールに従って需要電力（消費電力量）を減らすように環境調整機器を制御する制御部３７を具備している。但し、所定値は契約電力を超えない適当な値に設定される。

デマンド予測部３６は、図２に示すようにデマンド計測部３５でリアルタイムに計測される需要電力を積算し、当該積算値とその増加速度に基づいて、３０分間毎の積算デマンド値が所定値を越えるか否かを予測し、超えると予測したときにデマンド警報を制御部３７に出力する。スケジュール記憶部３３に記憶されるスケジュールは、デマンド予測部３６からデマンド警報が出力されたときに、需要電力を減少させるためにデマンド制御の対象とする優先度を各対象空間に対して設定したものである。例えば、各対象空間に「高」，「中」，「低」の３段階の優先度が設定されているとすれば、最初に優先度が「低」に設定されている対象空間、次に優先度が「中」に設定されている対象空間、最後に優先度が「高」に設定されている対象空間、という順序でデマンド制御の対象とされる。

制御部３７は、デマンド予測部３６から出力されるデマンド警報を受け取ると、スケジュール記憶部３３に記憶されているスケジュールを参照し、まず最初に優先度が「低」に設定されている対象空間の空調機器１又は照明機器２の少なくとも何れか一方に対して、消費電力量を減らす方向へ設定温度や設定照度を変更するか、あるいは空調機器１を停止若しくは照明機器２を消灯させる制御（デマンド制御）を実行する。そして、デマンド予測部３６から再度デマンド警報を受け取ると、制御部３７は次に優先度が「中」に設定されている対象空間の空調機器１又は照明機器２の少なくとも何れか一方に対してデマンド制御を実行し、それでもデマンド予測部３６から再度デマンド警報を受け取った場合、最後に優先度が「高」に設定されている対象空間の空調機器１又は照明機器２の少なくとも何れか一方に対してデマンド制御を実行する。

ここで、デマンド制御装置３によって環境調整機器のデマンド制御が実行されている対象空間においては、設定温度や設定照度の変更あるいは環境調整機器の停止（又は消灯）に対して不満を感じる利用者が存在する場合がある。そのように不満を感じる利用者が入力装置４に自己のＩＤ番号と解除要求を入力すると、当該ＩＤ番号並びに解除要求が入力装置４からデマンド制御装置３の解析部３０に伝送される。

解析部３０は、入力装置４から受け取ったＩＤ番号に基づいて解除要求の対象である対象空間を特定し、解除履歴記憶部３２に記憶されている解除履歴を更新する。解除履歴記憶部３２では、解除要求を受け取った時刻並びにセンサ部３１で検出される屋内温度や屋内照度と対応付けて解除要求の回数（解除回数）を対象空間毎に記憶している。

スケジュール記憶部３３に記憶されているスケジュールは、図３に示すように対象空間イ，ロ，ハ，…毎に優先度、解除回数、解除時の屋内温度、屋内照度が登録されたものであって、図示例では１３：００〜１６：００の時間帯（図３（ａ）参照）と、１６：００〜２０：００の時間帯（図３（ｂ）参照）の何れに属するかでそれぞれ別のスケジュールが用意されている。但し、図示例では対象空間ヘがデマンド制御の対象から除外されている。

スケジュール修正部３４は、解析部３０で解析された解除履歴に基づき、一定時間内における解除回数の多い対象空間ほど優先度が高く（数値が大きく）なるようにスケジュール記憶部３３に記憶されているスケジュールを修正する。例えば、１３：００〜１６：００の時間帯のスケジュールでは、対象空間ロに対する解除回数が５回で最も多く、以下、対象空間ハの３回、対象空間ホの２回、対象空間イ，ニの０回という順番になっており（図３（ａ）参照）、１６：００〜２０：００の時間帯のスケジュールでは、対象空間イに対する解除回数が３回で最も多く、以下、対象空間ハの２回、対象空間ロ，ニ，ホの０回という順番になっている（図３（ｂ）参照）。そして、スケジュール修正部３４により解除回数に応じて修正された１３：００〜１６：００の時間帯のスケジュールを図３（ｃ）に示し、１６：００〜２０：００の時間帯のスケジュールを図３（ｄ）に示す。図３（ｃ）に示すように、１３：００〜１６：００の時間帯の修正後のスケジュールでは、解除回数が最も少ない対象空間イ，ニの優先度が最も低い数値「１」に修正され、以下、解除回数の少ない順番に対象空間ホ，ハ，ロの優先度が「３」，「４」，「５」に修正される。また、図３（ｄ）に示すように、１６：００〜２０：００の時間帯の修正後のスケジュールでは、解除回数が最も少ない対象空間ロ，ホ，ニの優先度が最も低い数値「１」に修正され、以下、解除回数の少ない順番に対象空間ハ，イの優先度が「４」，「５」に修正される。

而して、解除回数の少ない対象空間では利用者がデマンド制御の解除要求を行う確率が相対的に低いと考えられるので、解除回数の多い対象空間よりも解除回数の少ない対象空間に対して優先的にデマンド制御を行うようにスケジュールを修正することができ、利用者の不満を抑えつつ必要なデマンド制御を実行することができるとともに、デマンド制御のスケジュールを容易且つ適切に修正することができる。尚、上述のように時間帯別のスケジュールを設定している理由は、例えば、頻繁に解除要求を行う利用者が特定の時間帯にだけ対象空間に滞在して他の時間帯には不在であったり、営業時間や勤務時間の関係で利用者が存在する時間帯が対象空間毎に異なるためである。

さらに、特定の利用者のみが頻繁に解除要求を行う対象空間がある場合、別途設けられる入退室管理システムから当該特定の利用者の在室情報をデマンド制御装置３で取得し、その在室情報に応じてスケジュール修正部３４が当該対象空間のスケジュールを修正するようにしてもよい。例えば、図４（ａ）に示すように解除要求をした利用者Ａ，Ｂ，Ｃ，…、各利用者Ａ，Ｂ，Ｃ，…毎の解除回数、入退室管理システムから取得した各利用者Ａ，Ｂ，Ｃ，…の在／不在情報、解除要求を受けたときの屋内温度Ｔ１１，…並びに屋内照度Ｌ１１，…と各対象空間毎に解除要求を受けたときの屋内温度及び屋内照度の平均値Ｔｎ，Ｌｎ（ｎ＝１，２，３）をデータテーブルとしてデマンド制御装置３の解除履歴記憶部３２に記憶しておく。そして、対象空間ハで頻繁に解除要求を行う利用者Ｆが不在であるときには、スケジュール修正部３４が利用者Ｆを除く他の利用者の解除履歴に基づいて当該対象空間ハの優先度を判断し、図４（ｂ）に示すように対象空間ハの優先度を低くするようにスケジュールを修正すれば、利用者（この場合は利用者Ｆ）の不満を招くこと無しに対象空間ハの環境調整機器に対してデマンド制御を実行することができる。

次に、図５のフローチャートを参照しながら本実施形態の動作を説明する。まず、デマンド計測部３５においてテナントビル全体のデマンドを計測する（ステップＳ１）。デマンド予測部３６ではデマンドの３０分間の積算デマンド値を予測し（ステップＳ２）、その予測値が所定値を越えるか否かを判断する（ステップＳ３）。予測値が所定値を超えると判断したデマンド予測部３６からデマンド警報が出力されると、制御部３７がスケジュールに従い、優先度の低い対象空間の環境調整機器（空調機器１又は照明機器２の少なくとも何れか一方）に対してデマンド制御を実行する（ステップＳ４）。またこうした一連のプロセスが繰り返し為され（ステップＳ５），遂次，３０分間での積算デマンド値が所定値を超過しないかの判断を行い，もし積算デマンド値が所定値を超過しそうな場合では，次に優先度の低い環境調整機器より順にデマンド制御を実行する。尚、ここでは示さないが，デマンド制御の対象時間となる３０分が経過すると，積算デマンド値はゼロにリセットされる。また，このデマンド制御の対象時間は３０分間に限らず，その電力形態に応じて適宜変更されるものである。

一方、解析部３０ではセンサ部３１から屋内温度と屋外温度並びに屋内照度と屋外照度の検出値を取得するとともに、図示しない時計から現在時刻を取得し（ステップＳ６）、さらに入退室管理システムから利用者の在／不在情報を取得し（ステップＳ７）、解除履歴記憶部３２の解除履歴を更新する。スケジュール修正部３４では、解除履歴記憶部３２に記憶されている解除履歴（図４（ａ）参照）に基づいて各対象空間の優先度を判断してスケジュール記憶部３３から読み出したスケジュールを修正し（ステップＳ８）、スケジュール記憶部３３に記憶されているスケジュールを修正したスケジュールに更新する（ステップＳ９）。

尚、対象空間の開口部（窓）から入射する外光（主に昼光）が少ない場合（夜間、あるいは曇天や雨天の場合）、照明機器２によらなければ対象空間の照明環境を整えることができないから、センサ部３１で検出する屋外照度が所定の基準値以下であるときには、スケジュール修正部３４が照明機器２を制御対象とする優先度を下げるようにスケジュールを修正することが望ましく、これによって利用者にとっての利便性が向上するものである。

また、利用者からの解除要求に基づいて制御部３７がデマンド制御を解除する際に解除時点の屋内温度と屋内照度をセンサ部３１から取得し、デマンド制御時に変更する設定温度及び設定照度の上限値を修正する。例えば、解除要求を受け取ったときの屋内温度がＴ１であったときに、制御部３７では、次回のデマンド制御時に屋内温度Ｔ１に対して所定値（例えば、０．３℃）だけ快適な方向（冷房の場合は下げる方向、暖房の場合は上げる方向）へ設定温度を修正する。

本発明の実施形態を示すシステム構成図である。同上におけるデマンド予測の説明図である。（ａ）〜（ｄ）は同上におけるスケジュールの説明図である。（ａ）は同上における解除履歴のデータテーブル、（ｂ）はスケジュールの説明図である。同上の動作説明用のフローチャートである。

符号の説明

１空調機器（環境調整機器）
２照明機器（環境調整機器）
３デマンド制御装置
４入力装置
３０解析部（解析手段）
３３スケジュール記憶部
３４スケジュール修正部（スケジュール設定手段）
３５デマンド監視部
３６デマンド予測部（予測手段）
３７制御部（制御手段）

Claims

それぞれに利用者が存在する複数の対象空間の環境を整える１乃至複数種類の環境調整機器と、環境調整機器が環境を整えるために消費する電力量を監視し、全ての対象空間で消費される電力量の合計が所定値を超えると予測される場合に予め決められたスケジュールに従って消費電力量を減らすように環境調整機器を制御するデマンド制御装置と、対象空間に存在する利用者によってデマンド制御装置によるデマンド制御を解除する要求の入力を受け付ける入力装置とを備え、
デマンド制御装置は、入力装置で受け付けた解除要求を解析して各対象空間毎に解除要求の頻度を求める解析手段と、各対象空間毎に各種類の環境調整機器に対する前記スケジュールを設定するスケジュール設定手段と、前記消費電力量の合計が所定値を超えるか否かを予測する予測手段と、予測手段により消費電力量の合計が所定値を超えると予測されたときに前記スケジュールに従って消費電力量を減らすように環境調整機器を制御する制御手段とを有し、
スケジュール設定手段は、解析手段で求めた解除要求の頻度に基づき、当該頻度が相対的に低い対象空間の環境を整える環境調整機器を、当該頻度が相対的に高い対象空間の環境を整える環境調整機器よりも優先的に制御手段の対象とするようにスケジュールを修正することを特徴とする環境制御システム。
入力装置は複数の対象空間毎に設けられ、制御手段は、入力装置で解除要求を受け付けたときに当該解除要求を入力した利用者が居る対象空間の環境調整機器に対する制御手段の制御を解除し、スケジュール設定手段は、該解除時点における状況を記憶し、当該状況に応じてスケジュールを修正することを特徴とする請求項１記載の環境制御システム。
対象空間の温度環境を整える空調機器、並びに対象空間の照明環境を整える照明機器の少なくとも２種類の前記環境調整機器を備え、前記対象空間に外部から光を取り込むための開口部が設けられており、デマンド制御装置は、当該外部の明るさを検出する明るさ検出手段を有し、スケジュール設定手段は、明るさ検出手段で検出する明るさが所定の基準値以下であるときに照明機器を制御対象とする優先度を下げるようにスケジュールを修正することを特徴とする請求項２記載の環境制御システム。