JPH071511B2

JPH071511B2 - セントラル冷暖房装置の料金算出方法および同料金算出装置

Info

Publication number: JPH071511B2
Application number: JP309092A
Authority: JP
Inventors: 恭一関口; 昭壁田
Original assignee: 日立ビル施設エンジニアリング株式会社
Priority date: 1992-01-10
Filing date: 1992-01-10
Publication date: 1995-01-11
Anticipated expiration: 2010-01-11
Also published as: JPH05189659A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、細分化された負荷側機
器を備えたセントラル冷暖房装置において、多数の負荷
側機器ごとに適正な料金を自動的に算出する方法、およ
び自動的に算出する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】集合住宅やテナントビルなどの空調を行
う場合、空調負荷が細分化され、かつそれらの空調負荷
の時間帯が雑多であって、監視，制御が困難である。集
合住宅においては、居住している多数の家族のそれぞれ
が独自の生活様式を有しているので空調負荷のパターン
が多様であることは避け難い。テナントビルにおいては
集合住宅に比してこうした問題が少ないとされてきた
が、最近ではテナントビルにおいても空調負荷のパター
ンが多様化する傾向にある。このように、細分化された
空調負荷のそれぞれが多様なパターンを有しているとい
う条件下においては、従来一般に電動式パッケージエア
コンを用いた個別空調方式が用いられていて、セントラ
ル冷暖房は適用できないとされていた。その理由は、多
様化した空調時間帯や負荷変動に対応して緻密な監視，
制御が困難なこと、および、多数の空調負荷のそれぞれ
について個別に、適正な料金を算出できないことであっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】集合住宅やテナントビ
ルにおける個別空調方式とセントラル冷暖房方式とを比
較すると、個別空調方式は一般に設備コストもランニン
グコストも割高である。また、ビル全体としての受電容
量も大きく設定しなければならない。また、個別空調方
式ではビルの外壁に多数の屋外機が設置されてビルの美
観を損ねるという問題も有る。セントラル冷暖房方式は
経済的に有利であるにも拘らず、使い勝手の面から昨今
のビル空調にマッチしないとして敬遠されている。この
ように、集合住宅の各家庭やテナントビルの各入居者
が、多少のコスト高を承知で使い勝手の良いことを求め
るのは、現状ではやむを得ないことではあるが、エネル
ギー資源の節約という社会的な要請に背くものである。
特に、エネルギー資源に乏しい我国の産業を考え合わせ
ると、国家的養成に背くものと言っても過言ではない。
本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであって、集
合住宅やテナントビルなどのように負荷が細分化されて
いる冷暖房設備において、集中熱源機として、ランニン
グコストが安く、ビル全体の受電容量を抑制し得る吸収
式冷温水機を用い、かつ、各居住者のそれぞれが負荷側
機器を自由に操作することができ、しかも各負荷側機器
ごとに適正な料金を自動的に算出し得る方法、および、
上記の方法を実施するに好適な算出装置を提供すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに創作した本発明の基本的原理は、多数の空調負荷
（例えばファンコイルユニット）を、空調時間帯が類似
しているもの毎のグループに区分して配管系を構成し、
グループ単位の監視、制御を行うとともに、消費電力料
金，ガス料金，水道料金等を合計したランニングコスト
を、上記多数の空調負荷（例えばファンコイルユニッ
ト）毎の利用エネルギ量に比例配分するものである。上
述の原理に基づく具体的な手法として本発明に係る方法
は、グループ毎に区分した多数の負荷側機器をグループ
毎に接続した複数の配管系と、上記複数の配管系のそれ
ぞれに設けられた電動弁と、上記多数の負荷側機器に冷
温水を供給する複数の吸収式冷温水機およびその補機よ
りなる機器と、以上に述べた各機器の運転戻り信号を入
力されるとともに、該各機器に対して運転指令信号を出
力するセントラル冷暖房装置の料金を算定する方法であ
って、前記の各機器が消費した電力をコンピュータに入
力して金額に換算し、同じく、消費した水道水量を前記
のコンピュータに入力して金額に換算し、同じく、消費
した燃料ガス量を前記のコンピュータに入力して金額に
換算し、前記各機器に要した付帯経費を前記のコンピュ
ータに入力し、上記の入力値に基づいて、前記のコンピ
ュータにより当該冷暖房設備のランニングコストを算出
し、一方、前記負荷側機器の戻り信号に基づいて、多数
の負荷側機器のそれぞれについて利用したエネルギ量を
算出し、前記のランニングコストを、多数の負荷側機器
それぞれの利用エネルギ量に比例配分することを特徴と
する。

【０００５】また、上記の発明方法を実施するために構
成した本発明に係る料金の算定装置は、グループ毎に区
分した多数の負荷側機器をグループ毎に接続した複数の
配管系と、上記複数の配管系のそれぞれに設けられた電
動弁と、上記多数の負荷側機器に冷温水を供給する複数
の吸収式冷温水機およびその補機よりなる機器と、以上
に述べた各機器の運転戻り信号を入力されるとともに、
該各機器に対して運転指令信号を出力するセントラル冷
暖房装置の料金を算出する装置であって、上記の各機器
が消費する電力を検出する電力量計と、水道水量を検出
する水量計と、燃料ガス量を検出するガス流量計とを具
備しており、上記電力量計の出力信号と、水量計の出力
信号と、ガス流量計の出力信号とを入力されて、電気料
金，水道料金およびガス料金を算出する演算機能を有す
るとともに、多数の負荷側機器のそれぞれについて、利
用エネルギ量を算出する演算機能を有し、かつ、料金合
計を各負荷側機器の利用エネルギについて比例配分する
演算機能を有するコンピュータを具備していることを特
徴とする。

【０００６】

【作用】上記の算出装置を用いて前記の算出方法を実施
すると、電気料金，ガス料金，水道料金などのランニン
グコストが自動的に集計されるとともに、多数の負荷側
機器（例えばファンコイルユニット）毎に利用したエネ
ルギ量が算出され、かつ、前記のランニングコストが上
記の利用エネルギ量について比例配分されて、適正な料
金が自動的に算出される。

【０００７】

【実施例】図１は本発明に係る料金算出装置を備えたセ
ントラル冷暖房設備の１実施例を示す系統図である。吸
収式冷温水機の負荷側機器としてのファンコイルユニッ
トは多数配置されている。本発明において多数とは１０
以上の整数を言うものとする。これら多数のファンコイ
ルユニットを、その使用条件に基づいて同一ないし類似
の負荷パターン（すなわち負荷率と負荷時間帯との関係
状態）に区分し、同一ないし類似の負荷パターンを有す
るファンコイルユニット１ａ₁，同１ａ₂，同１ａ₃をグ
ループａとして一つの配管系を形成し、電動弁２ａおよ
び流量計３を介して可変流量形の冷温水２次ポンプ４の
吐出口に接続する。この冷温水２次ポンプ４は冷温水往
ヘッダ５から冷温水を供給され、後述のごとく前記流量
計３を介して多数の負荷側機器（ファンコイルユニッ
ト）に冷温水を圧送して循環させる。負荷側機器を流通
した冷温水は２次冷温水戻り温度センサ６を経て冷温水
還ヘッダ７に流入する。図示の１ｂ₁，１ｂ₂，１ｂ
₃は、相互に負荷パターンの類似するファンコイルユニ
ットであって一つの配管系として接続され、電動弁２ｂ
を介してｂグループとして前記流量計３の下流側に分岐
接続されている。同様に、負荷パターンの類似するファ
ンコイルユニット１ｃ₁，１ｃ₂，１ｃ₃は、ｃグループ
として電動弁２ｃを介して前記流量計３の下流側に分岐
接続されている。前記流量計３の出力信号は流量調節計
８を介して動力回路盤９のインバータ１０に接続され、
インタフェイス盤１１を介してコンピュータ１２に入力
される。同様に、前記の電動弁２ａ，同２ｂ，同２ｃの
開閉指令信号および開閉戻り信号もインタフェイス盤１
１を介してコンピュータ１２に接続されている。上記の
コンピュータ１２には、前記ファンコイルユニットの能
力および冷温水流量、並びに、次に詳述する吸収式冷温
水機１５の能力を予め入力しておく。本実施例（図１）
においては、前記冷温水還ヘッダ７と冷温水往ヘッダ５
との間に５基の吸収式冷温水機１５が並列に接続されて
いる。これら５基の吸収式冷温水機１５のそれぞれは、
冷温水１次ポンプ１６を備えており、かつ、冷却水ポン
プ１７を介して冷却塔１８に接続されている。そして、
これらの機器で消費される電力Ｅは発振式電力量計１９
によりインターフェイス盤１１を介してコンピュータ１
２に入力される。また消費されるガスＧは発振式ガス流
量計２０で、消費される水Ｗは発振式水量計２１で、そ
れぞれインタフェイス盤１１を介してコンピュータ１２
に入力される。これらのデータは、後述の空調エネルギ
ー課金計算、冷温水可変流量制御、および冷温水発生機
の運転台数制御に用いられる。前記のコンピュータ１２
には居住者リスト、各居住者のファンコイルユニットの
配分、電気，ガス，水道のエネルギー単価、および料金
計算式を入力し、記憶させておく。以上のように構成さ
れた装置（図１）において、各居住者が各居住区内に設
けられているファンコイルユニットのスイッチ（図示せ
ず）を任意に操作すると、その運転戻り信号をコンピュ
ータ１２が検知し、吸収式冷温水機１５とその補機に対
して運転指令を出力し、電動弁に対しては開指令を出力
する。複数基（本例において５機）の吸収式冷温水機１
５は、負荷総量の大小に応じて必要台数だけ運転する。
すなわち、戻り信号を入力されたファンコイルユニット
の能力の合計量をその時点における総負荷量とし、この
総負荷量に比して必要かつ充分な台数（端数は切り上げ
て計算して算出する）の吸収式冷温水機１５を運転す
る。その算定方法の１例を次に示す。ファンコイルユニ
ットの総数を２００台とし、それぞれのファンコイルユ
ニットの能力を、ＦＣＵ−１，ＦＣＵ−２，ＦＣＵ−３
………ＦＣＵ−２００と表わすことにする。そして、各
ファンコイルユニットの能力が、であり、 α₁＋α₂＋…………α₂₀₀＝αｔとする。一方、吸収式冷温水機１５の１基の能力をＱｋ
ｃａｌ／ｈとすると、その数は５基であるから、Ｑ×５＝Ｑｔ…………………（１）ここで、αｔとＱｔとは必ずしも同値ではないので、Ｋ＝Ｑｔ／αｔ………………（２）という係数Ｋを設ける。

【０００８】ここで、ＦＣＵ−１，ＦＣＵ−５，ＦＣＵ
−１２に戻り信号が有ったとすると、 α１＋α５＋α１２…………（３）従って、吸収式冷温水機の必要運転台数は、Ｋ×（α１
＋α５＋α１２）／Ｑとなり、この値を切り上げた数字
を要求運転台数Ｎとする。

【０００９】上記の要求運転台数Ｎの算出は、各機器が
標準条件で定格の能力を発揮するものと仮定して、負荷
側機器が必要とするカロリーを熱源機器１基の能力で除
したものである。しかし、実際の運転状態においては各
機器が定格状態で作動するとは限らず、若干の余裕を以
って作動している場合が多い。従って、必ずしも上記の
運転台数Ｎの吸収式冷温水機１５を運転しなくても良い
場合が有る。例えば外気温が余り高くないときに冷房運
転を行ったり、外気温が余り低くない時に暖房運転を行
う場合は、前記のようにして算出した台数Ｎを運転しな
くても足りる。このような、運転状態における余裕の程
度の状態（負荷率）は、２次冷温水戻り温度センサ６に
よって検出される２次冷温水の戻り温度によって判断し
得る。すなわち、定格状態における２次冷温水は冷温水
往ヘッダ５から７℃で流出し、冷温水還ヘッダ７に１２
℃で流入する。この冷温水ヘッダ７に流入する２次冷温
水の戻り温度が１２℃よりも低ければ運転状態に余裕が
有り、１２℃よりも高ければ余裕が無いことになる。そ
こで、２次冷温水戻り温度に基づいて算出する必要運転
台数Ｎ′を、次のように設定する。冷房運転の場合、実際の運転においては、前述した要求運転台数Ｎと、上
記の温度による必要運転台数Ｎ′とをコンピュータ１２
が比較演算し、いずれか低い方の値をとって吸収式冷温
水機１５の運転台数を決定し、運転指令信号を出力して
運転の監視・制御を行う。また、前記と同様にして暖房
運転の場合は、なお、定格運転状態における暖房時の２次冷温水は６０
℃で流出し、５５．５℃で流入する。暖房運転の場合
も、前述した冷房運転の場合と同様にＮとＮ′との内で
いずれか小さい方の値をとる。なお、冷，暖房いずれの
場合においても、条件の境界付近での頻繁な運転台数の
変化を避ける（Ｎ台目またはＮ′台目の吸収式冷温水機
１５の頻繁な発停動作を防止する）ため、不感時間を設
けることが望ましい。また、吸収式冷温水機の運転台数
制御については、５基の吸収式冷温水機１５およびその
付属機器の運転時間累計が平均化するよう、運転の優先
順位を変更するローテーション機能を設けることも、公
知技術を適用して行い得る。さらに、いずれかの吸収式
冷温水機１５およびその付属機器が故障した場合は、該
故障機をスキップして次の吸収式冷温水機を運転するス
キップ動作機能を付加しておくことが望ましい。

【００１０】次に、電動弁２ａ，２ｂ〜の開閉制御、お
よび同弁の開閉制御による冷温水の流量制御について説
明する。多数（本例において２００個）のファンコイル
ユニット１ａ₁，１ａ₂，１ａ₃，１ｂ₁，１ｂ₂〜の内の
何れかが運転されると、この運転を開始したファンコイ
ルユニットの運転戻り信号がコンピュータ１２に入力さ
れる。該コンピュータ１２には、前述のごとく総べての
ファンコイルユニットに関する各種の情報が入力されて
いて、運転戻り信号を受けたファンコイルユニットが属
している配管系グループに接続されている電動弁（２
ａ，もしくは２ｂ，又は２ｃ〜の内の、いずれか１個以
上）のみを開弁させ、他の電動弁は閉じておく。各電動
弁の開閉状態が決定されると、冷温水の流量は開状態に
ある電動弁の必要流量の合計となり、可変流量形の冷温
水２次ポンプ４はインバータ１０により次に述べるよう
にして可変流量制御される。すなわち、コンピュータ１
２は流量調節計８に対して、必要流量に相当する制御用
アナログ信号を出力し、又は、ポンプの回転速度−流量
特性に基づいてインバータ１０に対して必要回転速度に
相当する制御用アナログ信号を出力する。また、ファン
コイルユニットの運転戻り信号、電動弁の開閉戻り信
号、吸収式冷温水機とその補機器の運転状態（運転・停
止・故障など）戻り信号はインタフェイス盤１１を介し
て瞬時にコンピュータ１２が入力検知できるようになっ
ているので、画面表示装置１３によって運転状態を表示
することができる。上記の表示は図であっても表であっ
ても良い。図２は監視画面の１例である。どのような形
で運転状態を表示させるかは任意に設定することができ
る。また、プリンタ１４によってプリントアウトしても
良い。このようにして冷暖房設備を構成している各種機
器の一括監視が可能である。

【００１１】上述のようにして運転状態を監視し制御す
ると同時に、次に述べるようにして冷暖房料金に関する
課金算定を自動的に行わせる。各居住者がファンコイル
ユニットを操作して運転状態にすると、コンピュータ１
２はその運転戻り信号によってこれを検知し、当該ファ
ンコイルユニットの運転時間タイマをカウントし始め
る。このタイマは、当該ファンコイルユニットが停止状
態になるとカウントを停止する。上記のタイマは、料金
決算の決算日に至るまで積算を続け、料金決算日に運転
時間にファンコイルユニットの能力を乗じ、当該ファン
コイルユニットの利用熱量を算出する。上記の能力と
は、負荷側機器（本例においてはファンコイルユニッ
ト）の時間当たり熱量の意であって、例えばｋｃａｌ／
ｈで表される。算出の具体的な方法は次のごとくであ
る。ファンコイルユニットＦＣＵ−１の時間当たり熱量
をα₁ｋｃａｌ／ｈとし、その使用時間をｔ₁ｈとする。
ファンコイルユニットＦＣＵ−２の時間当たり熱量をα
₂ｋｃａｌ／ｈとし、その使用時間をｔ₂ｈとする。ファ
ンコイルユニットＦＣＵ−３の時間当たり熱量をα₃ｋ
ｃａｌ／ｈとし、以下同様にしてＦＣＵ−４からＦＣＵ
−１９９までについて時間当たり熱量と使用時間とを定
めて、ファンコイルユニットＦＣＵ−２００の時間当た
り熱量をα₂₀₀ｋｃａｌ／ｈとし、その使用時間をｔ₂₀₀
ｈとする。これにより、各ファンコイルユニットの冷暖
房利用料金（ランニングコスト原価）は、電気料金＋ガ
ス料金＋水道料金＋付帯経費を、当該ファンコイルユニ
ットの時間当たり熱量×使用時間について比例配分して
求められる。すなわち、（電気料金＋ガス料金＋水道料金＋付帯経費）×（当該
ファンコイルユニットの時間当たり熱量×当該ファンコ
イルユニットの使用時間）÷（α₁ｔ₁＋α₂ｔ₂＋α₃ｔ₃
＋…………＋α₂₀₀ｔ₂₀₀）となる。上記の算式における（当該ファンコイルユニットの時間
当たり、熱量×当該ファンコイルユニットの使用時間）
という項の意味は、負荷側機器の能力（すなわち時間当
たり熱量）に時間を乗じたものであり、当該負荷側機器
の受益量として料金算定の根拠となる。なお、上記の能
力はコンピュータの記憶回路にインプットしておく。居
住者が複数のファンコイルユニットを利用している場合
は、予めコンピュータ１２に入力しておけば、居住者ご
との冷暖房利用料金を自動的に算出してプリンタ１４で
打ち出すことができる。

【００１２】

【発明の効果】セントラル冷房の料金を各受益者に対し
て合理的かつ公正に配分するように計算しようとする場
合、算定要素には常数（例えば各受益者が占有している
負荷側機器の個数やその能力（ｋｃａｌ／ｈ）と、変数
（例えば電気，ガス，水道の使用量）とが有る。本発明
の方法によれば、料金計算に必要な常数を予めコンピュ
ータに与えておくとともに、料金計算に必要な変数が従
量計器からコンピュータに入力されるので、適正な料金
計算が自動的に行なわれる。また本発明の装置は、前記
の演算を行なう機能を有するコンピュータと、前記の変
数を該コンピュータに入力する手段とを具備しているの
で、前記の発明方法を実施するに好適である。特に、上
記発明装置のコンピュータに、各負荷側機器の能力（時
間当たり熱量）を記憶する記憶回路と、運転時間を算定
するタイマ回路とを設けて（能力×運転時間）を算出で
きるようにしておくと、各負荷側機器の利用エネルギ量
が自動的に算出されるので、この算出値に基づいて適正
な受益者負担となるような料金算出をすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例における吸収式冷温水機を用
いた冷暖房設備の配管および制御系統図である。

【図２】上記実施例に係る吸収式冷温水機を用いた冷暖
房設備における監視画面の平面図である。

【符号の説明】

１ａ₁，１ａ₂，１ａ₃，１ｂ₁，１ｂ₂，１ｂ₃，１ｃ₁，
１ｃ₂，１ｃ₃…負荷側機器としてのファンコイルユニッ
ト、２ａ，２ｂ，２ｃ…電動弁、３…流量計、４…冷温
水２次ポンプ、５…冷温水往ヘッダ、６…２次冷温水戻
り温度センサ、７…冷温水還ヘッダ、８…流量調節計、
９…動力回路盤、１０…インバータ、１１…インタフェ
イス盤、１２…コンピュータ、１３…画面表示装置、１
４…プリンタ、１５…吸収式冷温水機、１６…冷温水１
次ポンプ、１７…冷却水ポンプ、１８…冷却塔、１９…
発振式電力量計、２０…発振式水量計、２１…発振式ガ
ス流量計。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】グループ毎に区分した多数の負荷側機器
をグループ毎に接続した複数の配管系と、上記複数の配
管系のそれぞれに設けられた電動弁と、上記多数の負荷
側機器に冷温水を供給する複数の吸収式冷温水機および
その補機よりなる機器と、以上に述べた各機器の運転戻
り信号を入力されるとともに、該各機器に対して運転指
令信号を出力するセントラル冷暖房装置の料金を算定す
る方法であって、前記の各機器が消費した電力をコンピ
ュータに入力して金額に換算し、同じく、消費した水道
水量を前記のコンピュータに入力して金額に換算し、同
じく、消費した燃料ガス量を前記のコンピュータに入力
して金額に換算し、前記各機器に要した付帯経費を前記
のコンピュータに入力し、上記の入力値に基づいて、前
記のコンピュータにより当該冷暖房設備のランニングコ
ストを算出し、一方、前記負荷側機器の戻り信号に基づ
いて、多数の負荷側機器のそれぞれについて利用したエ
ネルギ量を算出し、前記のランニングコストを、多数の
負荷側機器それぞれの利用エネルギ量に比例配分するこ
とを特徴とする、セントラル冷暖房装置の料金算出方
法。
【請求項２】グループ毎に区分した多数の負荷側機器
をグループ毎に接続した複数の配管系と、上記複数の配管系のそれぞれに設けられた電動弁と、上記多数の負荷側機器に冷温水を供給する複数の吸収式
冷温水機およびその補機よりなる機器と、以上に述べた各機器の運転戻り信号を入力されるととも
に、該各機器に対して運転指令信号を出力するセントラ
ル冷暖房装置の料金を算出する装置であって、上記の各機器が消費する電力を検出する電力量計と、水
道水量を検出する水量計と、燃料ガス量を検出するガス
流量計とを具備しており、上記電力量計の出力信号と、水量計の出力信号と、ガス
流量計の出力信号とを入力されて、電気料金，水道料金
およびガス料金を算出する演算機能を有するとともに、
多数の負荷側機器のそれぞれについて、利用エネルギ量
を算出する演算機能を有し、かつ、料金合計を各負荷側
機器の利用エネルギについて比例配分する演算機能を有
するコンピュータを具備していることを特徴とする、セ
ントラル冷暖房装置の料金算出装置。
【請求項３】前記のコンピュータは、前記多数の負荷
側機器のそれぞれについて、その能力を記憶する記憶回
路と、その運転時間を算定するタイマ回路とを有してお
り、上記の能力に運転時間を乗じて負荷側機器ごとに利
用エネルギ量を算出するものであることを特徴とする、
請求項２に記載したセントラル冷暖房装置の料金算出装
置。