JP5183102B2 - 空調負荷算出システム、方法及びプログラム - Google Patents

Description

建物のエネルギー使用量に基づいてその建物の空調負荷を簡易かつ的確に算出する空調負荷算出システム、方法及びプログラムに関する。

建物の空調負荷を算出するには、これまで学会等で業種別にまとめられた空調負荷に係る既存の一般的なデータに基づいて、当該建物の延床面積を勘案して算出するという簡易な方法があった。しかしながら、この方法で用いられるのは、各業種の統計による平均的な値であって、同業種内での営業形態の違い（例えば、ホテル業において、シティホテル、リゾートホテル、ビジネスホテル等の違い）や地域性等は反映しておらず、大きな誤差が生じる可能性がある。

また、別の方法として、当該建物の詳細条件（各部屋の大きさ、方位、壁材、窓面積、内部発熱量等）を既存シミュレーションプログラムに入力することによるものがあった。この方法によれば、空調負荷をより適格に算出することができるものの、当該建物の詳細条件が必要となる。しかし、設計の前段階ではこのような詳細条件は決まっていないことが多く、その場合にはこの方法を用いることはできない。

さらに、例えば、特許文献１に開示された技術は、建築仕様、家族構成、家族構成院のライフスタイルとして空調の使い方、窓開放の仕方を含む空調負荷計算のための各種データに基づいて、対象建物全体の空調負荷を算出するものであるが、依然として入力項目が多く手間がかかるとの問題がある。
特開２００３−３４３８９４号公報

本発明は、このような課題に対して、簡易かつ的確に建物の空調負荷を推計することを目的とする。

第１の発明は、既存建物におけるエネルギーの使用実績から、当該既存建物の空調負荷を算出する空調負荷算出システムであって、
前記既存建物の第１の所定期間にわたる時刻毎のエネルギー使用量に係るデータと、前記既存建物の空調設備容量と、の入力を受付ける入力部と、
前記既存建物について、前記入力部で入力を受付けた前記第１の所定期間の時刻毎のエネルギー使用量に係るデータに基づいて、前記第１の所定期間に含まれる前記第１の所定期間でエネルギー使用量が最も少ない第２の所定期間を選定するエネルギーベース期間判定部と、
前記エネルギーベース期間判定部で選定された第２の所定期間におけるエネルギー使用量に係るデータに基づいて、前記第１の所定期間の前記エネルギーベース使用量を算定するエネルギーベース使用量推定部と、
前記入力部で入力を受付けた前記既存建物におけるエネルギー使用量に係るデータと、前記エネルギーベース使用量推定部で算出した前記エネルギーベース使用量と、に基づいて、前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量を算出するエネルギー空調カーブ推定部と、
前記入力部で入力を受け付けた前記既存建物の空調設備容量と、前記エネルギー空調カーブ推定部で算出された前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量のピーク値とに基づいて、前記既存建物におけるエネルギー使用量と空調負荷との換算値を算出する換算値算出部と、
前記既存建物について、前記換算値算出部で算出した換算値と、前記エネルギー空調カーブ推定部で算出された前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量と、に基づいて、前記既存建物の前記第１の所定期間の時刻毎の空調負荷を算出する総空調カーブ推定部と、
を備えることを特徴とする空調負荷算出システムである。

第２の発明は、第１の発明に記載の空調負荷算出システムにおいて、
エネルギーベース期間判定部は、前記第２の所定期間において定期的にはない特別な休業日を含む第２の所定期間を除外した上で、前記第２の所定期間を選定することを特徴とする空調負荷算出システムである。

第３の発明は、第１又は２の発明に記載の空調負荷算出システムにおいて、
前記エネルギー空調カーブ推定部は、前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量の算出において、特別な休業日には前記第２の所定期間の休日に相当するエネルギー使用量を割り振って算出することを特徴とする空調負荷算出システムである。

第４の発明は、第１〜３の発明の何れかに記載の空調負荷算出システムにおいて、
前記入力部は、前記既存建物におけるエネルギー使用量のうち季節的に変動するものであって空調負荷に拠らないエネルギー使用量についても入力を受付け、
前記エネルギー空調カーブ推定部は、前記入力部で入力を受付けた前記季節的に変動するものであって空調負荷に拠らないエネルギー使用量を除外して前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量を算出すること
を特徴とする空調負荷算出システムである。

第５の発明は、第１〜４の発明の何れかに記載の空調負荷算出システムにおいて、
前記総空調カーブ推定部で算出された前記既存建物の前記第１の所定期間の時刻毎の空調負荷を表示する表示部を備えることを特徴とする空調負荷算出システムである。

第６の発明は、第５の発明の何れかに記載の空調負荷算出システムにおいて、
前記エネルギーベース期間判定部が選定した第２の所定期間が適切であるか否かの判断について入力を受付ける選定結果承認受付部を備え、
前記選定結果承認受付部が、前記エネルギーベース期間判定部の選定結果が適切でないとの入力を受付けた場合には、再度、前記エネルギーベース期間判定部において前回選定したものとは異なる第２の所定期間を選定することを特徴とする空調負荷算出システムである。

第７の発明は、第５又は６の発明の何れかに記載の空調負荷算出システムにおいて、
前記エネルギー空調カーブ推定部が算出した前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量が適切であるか否かの判断について入力を受付ける算出結果承認受付部を備え、
前記算出結果承認受付部が、前記エネルギー空調カーブ推定部の算出結果が適切でないとの入力を受付けた場合には、再度、前記エネルギー空調カーブ推定部において前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量を算出することを特徴とする空調負荷算出システムである。

第８の発明は、第１〜７の発明の何れかに記載の空調負荷算出システムにおいて、
前記入力部は、その既存建物において冷房が使用される期間と暖房が使用される期間との入力を受付け、
また、前記入力部は、冷房と暖房とのそれぞれについて、前記空調設備容量の入力を受付け、
前記換算値算出部は、前記入力を受付けた冷房及び暖房のそれぞれの空調設備容量と、前記エネルギー空調カーブ推定部で算出された前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量のピーク値とに基づいて、前記冷房使用期間及び前記暖房使用期間のそれぞれについての前記既存建物におけるエネルギー使用量と空調負荷との換算値を算出することを特徴とする空調負荷算出システムである。

本発明によれば、簡易かつ的確に建物の空調負荷を算出することができる。

図１は、本発明の一実施形態である熱負荷計算システム１のハードウェア構成を示す図である。熱負荷計算システム１は、ＣＰＵ２、メモリ３、記憶装置４、記録媒体読取装置５、入力装置６、及び出力装置７等を備えている。

記憶装置４に記憶されているプログラムがメモリ３に読み出され、ＣＰＵ２はメモリ３に格納されたプログラムを実行する。ここで、記憶装置４とは例えばハードディスクドライブ等である。また、記録媒体読取装置５は、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体８に記録されたプログラムを読み取り、記憶装置４に格納することもできる。入力装置６は、キーボードやマウス等である。また、出力装置７は、ディスプレイやプリンタ等である。

図２は、本発明の一実施形態である空調負荷算出システム１の全体構成図である。同図に示すように、本実施形態の空調負荷算出システム１は、入力部１０、エネルギーベース期間判定部２０、エネルギーベース使用量推定部３０、エネルギー空調カーブ推定部４０、換算値算出部５０、総空調カーブ推定部６０、表示部８１、判定結果承認受付部８２、算出結果承認受付部８３などを備えている。各機能部１０〜６０、８１〜８３は、ＣＰＵ２が記憶装置４に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより実現される。

入力部１０は、キーボードやマウス等の入力装置の他、通信手段も備え空調負荷算出システム１の外部のデータベース等から情報を受付けることができるものであって、当該既存建物の第１の所定期間にわたる時刻毎のエネルギー使用量に係るデータと、当該既存建物の空調設備能力と、を関連付けて記憶している。ここで使用されるエネルギーとは、電力やガス等であるが、この実施例では電力を想定して説明する。また、ここで言う第１の所定期間とは、季節変動によるエネルギーの使用量の変化を観察できるのに十分な期間であって、例えば、１年間である。以下、本実施例においては第１の所定期間は、１年間として説明する。

エネルギーベース期間判定部２０は、入力部１０で入力を受付けた１年間の時刻毎の電力使用量に係るデータに基づいて、１年間よりも短い第２の所定期間であって、１年間で電力使用量が最も少ない第２の所定期間を選定する。ここで、第２の所定期間とは、以下の空調負荷の算出を行う基礎となる単位期間であって、その長さは例えば１週間である。以下、この実施例においては、第２の所定期間の長さは、１週間であるものとして説明する。

一般に、高温多湿である夏季や寒冷である冬季には空調を盛んに利用するので空調負荷が大きいが、春季及び秋季は空調をあまり利用しないので、一般に空調負荷が小さい。したがって、中間期において電力使用量の少ないのは、空調負荷がほとんどないためと考えられる。そこで、エネルギーベース期間判定部２０では、１年間で電力使用量が最も少ない週を選定する。

なお、空調負荷は、一般に営業日の方が休業日よりも空調負荷が大きいので、土曜日・日曜日以外の祝日（振替休日を含む）並びに、８月中旬の盆及び年末年始等の特別な休業日（特許請求の範囲で言う「前記第２の所定期間において定期的にはない特別な休業日」に相当。以下、「特別な休業日」と言う。）を含む週については、休日が多い分、空調負荷は小さくなると考えられるので、この選定対象から除外してもよい。

図２は、ある電力消費者についての電力使用量、年間ベース使用量、及び使用電力量のうちの季節変動分の１年間の変化の一例を示すグラフである。図２では、電力使用量を一日単位で集計した毎日の電力使用量を示している。同図において、符号Ａで指し示した週が、一週間の電力使用量の合計が最小となる週である。この週は、５月の暑くもなく寒くもない季節で冷暖房の電力使用がほとんどなく、したがって、冷暖房等の季節変動による電力消費の増加要因をほとんど含まない週であるので、この週の電力使用量が季節変動によらずに一年を通じて最低限必要な電力の使用量であると考えられる。そこで、この週の電力使用電力量を５２回繰返したものを、年間ベース使用量として算定する。このとき、特別な休業日に対しては，符号Ａで指し示した週の休日に相当する電力使用量を割り振って，年間ベース使用量としてもよい。そして、実際の電力使用量から年間ベース使用量を差し引くことにより、使用電力量のうちの季節変動分を算出することができる。

エネルギーベース使用量推定部３０は、当該類似する既存建物について、エネルギーベース期間判定部２０で選定された週における電力使用量に係るデータに基づいて、１年間の電力ベース使用量を算定する。エネルギーベース期間判定部２０で選定された週は、季節変動による空調負荷がほとんどないと考えられるので、この週を１年間５２週に換算することで、季節変動による空調負荷を除外した１年間の電力ベース使用量を算定できる。

なお、祝日や盆暮れの休業日等を含む週については、エネルギーベース期間判定部２０で選定した週のうち土曜日又は日曜日のデータを祝日に準用してもよい。

エネルギー空調カーブ推定部４０は、入力部１０で入力を受付けた１年間の時刻毎の電力使用量に係るデータと、エネルギーベース使用量推定部３０で算出した電力ベース使用量と、に基づいて、当該既存建物の空調に使用されている時刻毎の電力使用量を算出する。具体的には、電力総使用量から季節変動を含まない電力ベース使用量を差引いて、1年間の時刻毎の季節変動分の電力使用量を算出し、この季節変動分は、ほとんどが空調負荷によるものと考えられるので、これを空調に使用された時刻毎の電力使用量とみなす。

表示部８１は、エネルギー空調カーブ推定部４０で算出された当該既存建物の空調に使用されている時刻毎の電力使用量を表示する。そして、判定結果承認受付部８２は、エネルギーベース期間判定部２０が選定した週が適切であるか否かの判断結果の入力を受付け、エネルギーベース期間判定部２０の選定結果が適切でないとの入力を受付けた場合には、再度、エネルギーベース期間判定部２０において前回選定したものとは異なる週を選定する。また、算出結果承認受付部８３は、エネルギー空調カーブ推定部４０が算出した当該既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量が適切であるか否かの判断結果の入力を受付け、エネルギー空調カーブ推定部４０の算出結果が適切でないとの入力を受付けた場合には、再度、エネルギー空調カーブ推定部４０において当該既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量を算出する。

換算値算出部５０は、当該既存建物について、入力部１０で入力を受付けた電力使用量に基づいて、空調負荷に係る電力使用量を空調負荷に換算するための換算値を算出する。

本実施形態では、当該既存建物について空調設備全ての空調負荷の実測が困難である等実測値を入手できないものとして、当該既存建物の空調設備容量と空調に用いられた電力使用量の最大値とを対比させることにより、電力使用量に対する空調負荷の換算値を推定する。具体的には、入力部１０は、予め当該既存建物の空調設備容量を記憶する。そして、その空調設備容量と空調に用いられた電力使用量のピーク値を対比させることにより、換算値算出部５０において電力使用量に対する空調負荷の換算値を算出する。

これらの換算する換算値に関する情報は、予め算出したものを入力部１０で記憶させておくこととしてもよく、その場合は、後述する総空調カーブ推定部６０では入力部１０で記憶させておいた換算値を用いる。

総空調カーブ推定部６０は、エネルギー空調カーブ推定部４０で算出した空調に使用されている時刻毎の電力使用量と、換算値算出部５０で算出した当該既存建物における電力使用量に対する空調負荷の換算値と、を掛け合わせることで、当該既存建物の時刻毎の空調負荷を算出する。

以上の通り、本実施形態の空調負荷算出システム１によれば、ある建物の１年間の時刻毎の空調負荷を電力等のエネルギー使用量のデータに基づいて、簡易にかつ的確に推計することができる。また、この算出の際には、休業日や空調以外の季節変動要因等を勘案することができ、より正確に算出することができる。この推定において、例えば、既存建物において使用されるエネルギーが電力である場合、空調機器が電気式熱源であれば空調負荷は電力使用量に反映され、空調機器が非電気式熱源であれば空調負荷はこの空調に係る補助動力（ポンプやファン等）に使用される電力使用量に反映されているので、空調負荷は電力使用量に反映される。

空調負荷算出システム１によって推計された当該既存建物の１年間の時刻毎の空調負荷は、当該既存建物で空調に用いられるエネルギーの節約や当該既存建物の最適な空調設備の診断に関するコンサルティングサービスに用いることができる。さらに、当該既存建物と類似する建物を新たに建設する計画があれば、当該既存建物の空調負荷からその新しい建物の空調負荷を推計することもできる。

なお、以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

本発明の実施形態である空調負荷推定システム１のハードウェア構成を示す図である。 本発明の実施形態である空調負荷算出システム１の全体構成図である。 空調負荷に係るデータの一例を示すグラフである。

符号の説明

１ 空調負荷算出システム
２ ＣＰＵ
３ メモリ
４ 記憶装置
５ 記録媒体読取装置
６ 入力装置
７ 出力装置
１０ 入力部
２０ エネルギーベース期間判定部
３０ エネルギーベース使用量推定部
４０ エネルギー空調カーブ推定部
５０ 換算値算出部
６０ 総空調カーブ推定部
８１ 表示部
８２ 判定結果承認受付部
８３ 算出結果承認受付部

Claims (10)

1. 既存建物におけるエネルギーの使用実績から、当該既存建物の空調負荷を算出する空調負荷算出システムであって、
   前記既存建物の第１の所定期間にわたる時刻毎のエネルギー使用量に係るデータと、前記既存建物の空調設備容量と、の入力を受付ける入力部と、
   前記既存建物について、前記入力部で入力を受付けた前記第１の所定期間の時刻毎のエネルギー使用量に係るデータに基づいて、前記第１の所定期間に含まれる前記第１の所定期間でエネルギー使用量が最も少ない第２の所定期間を選定するエネルギーベース期間判定部と、
   前記エネルギーベース期間判定部で選定された第２の所定期間におけるエネルギー使用量に係るデータに基づいて、前記第１の所定期間の前記エネルギーベース使用量を算定するエネルギーベース使用量推定部と、
   前記入力部で入力を受付けた前記既存建物におけるエネルギー使用量に係るデータと、前記エネルギーベース使用量推定部で算出した前記エネルギーベース使用量と、に基づいて、前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量を算出するエネルギー空調カーブ推定部と、
   前記入力部で入力を受け付けた前記既存建物の空調設備容量と、前記エネルギー空調カーブ推定部で算出された前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量のピーク値とに基づいて、前記既存建物におけるエネルギー使用量と空調負荷との換算値を算出する換算値算出部と、
   前記既存建物について、前記換算値算出部で算出した換算値と、前記エネルギー空調カーブ推定部で算出された前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量と、に基づいて、前記既存建物の前記第１の所定期間の時刻毎の空調負荷を算出する総空調カーブ推定部と、
   を備えることを特徴とする空調負荷算出システム。
2. 請求項１に記載の空調負荷算出システムにおいて、
   エネルギーベース期間判定部は、前記第２の所定期間において定期的にはない特別な休業日を含む第２の所定期間を除外した上で、前記第２の所定期間を選定することを特徴とする空調負荷算出システム。
3. 請求項１又は２に記載の空調負荷算出システムにおいて、
   前記エネルギー空調カーブ推定部は、前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量の算出において、特別な休業日には前記第２の所定期間の休日に相当するエネルギー使用量を割り振って算出することを特徴とする空調負荷算出システム。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の空調負荷算出システムにおいて、
   前記入力部は、前記既存建物におけるエネルギー使用量のうち季節的に変動するものであって空調負荷に拠らないエネルギー使用量についても入力を受付け、
   前記エネルギー空調カーブ推定部は、前記入力部で入力を受付けた前記季節的に変動するものであって空調負荷に拠らないエネルギー使用量を除外して前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量を算出すること
   を特徴とする空調負荷算出システム。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の空調負荷算出システムにおいて、
   前記総空調カーブ推定部で算出された前記既存建物の前記第１の所定期間の時刻毎の空調負荷を表示する表示部を備えることを特徴とする空調負荷算出システム。
6. 請求項５の何れかに記載の空調負荷算出システムにおいて、
   前記エネルギーベース期間判定部が選定した第２の所定期間が適切であるか否かの判断について入力を受付ける選定結果承認受付部を備え、
   前記選定結果承認受付部が、前記エネルギーベース期間判定部の選定結果が適切でないとの入力を受付けた場合には、再度、前記エネルギーベース期間判定部において前回選定したものとは異なる第２の所定期間を選定することを特徴とする空調負荷算出システム。
7. 請求項５又は６の何れかに記載の空調負荷算出システムにおいて、
   前記エネルギー空調カーブ推定部が算出した前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量が適切であるか否かの判断について入力を受付ける算出結果承認受付部を備え、
   前記算出結果承認受付部が、前記エネルギー空調カーブ推定部の算出結果が適切でないとの入力を受付けた場合には、再度、前記エネルギー空調カーブ推定部において前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量を算出することを特徴とする空調負荷算出システム。
8. 請求項１〜７の何れかに記載の空調負荷算出システムにおいて、
   前記入力部は、その既存建物において冷房が使用される期間と暖房が使用される期間との入力を受付け、
   また、前記入力部は、冷房と暖房とのそれぞれについて、前記空調設備容量の入力を受付け、
   前記換算値算出部は、前記入力を受付けた冷房及び暖房のそれぞれの空調設備容量と、前記エネルギー空調カーブ推定部で算出された前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量のピーク値とに基づいて、前記冷房使用期間及び前記暖房使用期間のそれぞれについての前記既存建物におけるエネルギー使用量と空調負荷との換算値を算出することを特徴とする空調負荷算出システム。
9. ある既存の建物におけるエネルギーの使用実績から、前記既存建物の空調負荷を算出する空調負荷算出方法であって、
   コンピュータが、
   前記既存建物の第１の所定期間にわたる時刻毎のエネルギー使用量に係るデータと、前記既存建物の空調設備容量と、の入力を受付けるステップと、
   前記既存建物について、前記入力を受付けた前記第１の所定期間の時刻毎のエネルギー使用量に係るデータに基づいて、前記第１の所定期間よりも短い第２の所定期間であって、前記第１の所定期間でエネルギー使用量が最も少ない第２の所定期間を選定するステップと、
   前記選定された第２の所定期間におけるエネルギー使用量に係るデータに基づいて、前記第１の所定期間の前記エネルギーベース使用量を算定するステップと、
   前記入力を受付けた前記既存建物におけるエネルギー使用量に係るデータと、前記算出した前記エネルギーベース使用量と、に基づいて、前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量を算出するステップと、
   前記算出した前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量のピーク値と、前記入力を受け付けた前記既存建物の空調設備容量とに基づいて、前記既存建物におけるエネルギー使用量と空調負荷との換算値を算出するステップと、
   前記既存建物について、前記算出した換算値と、前記算出された前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量と、に基づいて、前記既存建物の前記第１の所定期間の時刻毎の空調負荷を算出するステップと、
   を含むことを特徴とする空調負荷算出方法。
10. ある既存の建物におけるエネルギーの使用実績から、前記既存建物の空調負荷を算出する空調負荷算出プログラムであって、
    コンピュータに、
    前記既存建物の第１の所定期間にわたる時刻毎のエネルギー使用量に係るデータと、前記既存建物の空調設備容量と、の入力を受付けるステップと、
    前記既存建物について、前記入力を受付けた前記第１の所定期間の時刻毎のエネルギー使用量に係るデータに基づいて、前記第１の所定期間よりも短い第２の所定期間であって、前記第１の所定期間でエネルギー使用量が最も少ない第２の所定期間を選定するステップと、
    前記選定された第２の所定期間におけるエネルギー使用量に係るデータに基づいて、前記第１の所定期間の前記エネルギーベース使用量を算定するステップと、
    前記入力を受付けた前記既存建物におけるエネルギー使用量に係るデータと、前記算出した前記エネルギーベース使用量と、に基づいて、前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量を算出するステップと、
    前記算出した前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量のピーク値と、前記入力を受け付けた前記既存建物の空調設備容量とに基づいて、前記既存建物におけるエネルギー使用量と空調負荷との換算値を算出するステップと、
    前記既存建物について、前記算出した換算値と、前記算出された前記既存建物の空調に使用されている時刻毎のエネルギー使用量と、に基づいて、前記既存建物の前記第１の所定期間の時刻毎の空調負荷を算出するステップと、
    を実行させることを特徴とする空調負荷算出プログラム。

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