WO2011129025A1 - 相互学習による建築物の省エネルギー化ユニット及びシステム - Google Patents

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WO2011129025A1
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unit
building
energy
internal
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文平 馬郡
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Magori Bumpei
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    • G06Q50/10Services
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    • G06Q50/163Real estate management

Definitions

  • the present invention relates to a unit and a system capable of saving energy or minimizing carbon dioxide emission during the operation of a building (hereinafter, these are collectively referred to as energy saving unless otherwise described separately) Specifically, the present invention relates to an energy saving unit capable of saving energy with reference to operation conditions of other buildings other than the building to be energy saved, and a system using the energy saving unit.
  • Patent Document 1 As a system for that purpose, for example, in Patent Document 1, the energy consumption of an artificially operated equipment machine is measured, and when the energy consumption becomes largely dissociated from a target value that is artificially determined in advance. A system for outputting a warning or the like is disclosed. Further, Patent Document 2 directly controls facilities based on the measured energy consumption value of the facilities and the management target value determined by the system. At that time, for example, a comfort index for air conditioning is used as the management target value. A method using (Predicted Mean Vote (PMV)) or the like as a target is disclosed. Patent Document 3 uses a simulation for optimizing the operation condition, and the simulation result based on the first operation condition is used as the operation data when the building is actually operated under the first operation condition.
  • PMV Predicted Mean Vote
  • the degree of energy saving in the target building does not depend on the knowledge and technology of the person in charge of operation of the building, and energy saving equivalent to other buildings achieving the best energy saving. It is an object to propose a unit capable of performing the above and a system using the unit.
  • a first aspect of the invention is a unit for energy saving of a building, which includes an input means for receiving information from sensors handled by the unit, a communication means capable of communicating with other units, and the unit is installed.
  • Unit-specific information storage means in which information on the position, structure, and environmental conditions of the target building and information specifying the unit's responsible sensors and facilities are stored in a format in which information can be exchanged between different units
  • an identification unit for identifying, from the unit specific information, an internal unit that is another unit installed in the target building and an external unit that is another unit installed in a building other than the target building, and the identification Read the energy calculation formula of the internal unit identified by the means, select one of the operational conditions prepared in advance for the unit, and
  • An internal optimization means for optimizing the energy balance of the target building and a means for searching for another unit having a building condition related to the unit, by constructing an overall energy calculation formula and performing a simulation,
  • related unit search means for searching including a unit determined as an external unit by the identification means,
  • the identification unit and the internal optimization unit are executed after the unit is newly installed in the target building or restarted.
  • a relationship table for specifying in advance whether the operation of the facility in charge affects other facilities in terms of energy is provided, and the optimization of the internal optimization unit is performed based on the information in the relationship table It is desirable to switch the processing range.
  • the related unit search means is for searching for other units that will control the equipment in charge in the same pattern as the unit in terms of energy balance.
  • at least two stages, the initial stage when a unit is newly installed or restarted in the target building, and the stage when another unit is newly installed or restarted in the subsequent steady operation, are optimal for energy saving. It is desirable to perform the conversion process.
  • an optimization process performed in a range of a plurality of operation conditions stored in the unit in advance and an optimization process performed in a range of a plurality of operation conditions read by searching for related units are performed. It is desirable to perform at least three stages of optimization processing. It is desirable that at least one of the optimization processes is executed by a genetic algorithm.
  • a second aspect of the invention is a building energy-saving system characterized in that any one of the above units is connected to each other via a communication network.
  • the unit is in parallel with any other unit and can be installed and removed flexibly.
  • new operation condition candidates be introduced into the system when a new unit is added or an existing unit is restarted.
  • a third aspect of the invention is a server for energy saving of a building, wherein the server can communicate with a plurality of clients, information on the position, structure, and environmental conditions of the target building where the clients are installed, and Client specific information storage means in which information identifying the client's responsible sensors and facilities is stored in a format that can be compared between different clients, and internal clients that are other clients installed in the target building And an identification unit that identifies an external client that is another client installed in a building other than the target building based on the client-specific information, and an energy calculation formula of the internal client identified by the identification unit is read out, and the server Select one of the operational conditions prepared in advance, and An internal optimization means for optimizing the energy balance of the target building by constructing a calculation formula and a means for searching for another client having a building condition related to the client, the other client as In addition to other internal clients, the client can be searched from related client search means for searching including clients determined as external clients by the identification means, and other internal clients and external clients searched by the related client search means. And
  • a fourth aspect of the invention is an energy saving system comprising the server described above and a plurality of clients communicatively connected to the server, wherein the client receives information from sensors in charge.
  • An energy saving system comprising: a means, an operating means for operating a facility in charge, and a communication means capable of communicating with the server.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a system in which a plurality of units are communicably connected via a communication net.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the unit.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an outline of the initial process flow of the unit.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the relationship between the unit initial processing unit and other means.
  • FIG. 5 is a flowchart showing detailed processing of step S100.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the relationship between the internal / overall optimization processing unit and other means.
  • FIG. 7 is a flowchart showing detailed processing in step S200.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the relationship between the internal / local optimization processing unit and other means.
  • FIG. 9 is a flowchart showing detailed processing in step S300.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the relationship between the related unit search processing unit and other means.
  • FIG. 11 is a flowchart showing detailed processing of step S400.
  • FIG. 12 is a block diagram showing the relationship between the inner / outer part optimization processing unit and other means.
  • FIG. 13 is a flowchart showing detailed processing in step S500.
  • FIG. 14 is a flowchart showing an outline of an initial processing flow of a unit in charge of a plurality of facilities.
  • FIG. 15 is a flowchart showing an outline of the steady process flow of the unit.
  • FIG. 16 is a block diagram showing the relationship between the operation processing unit and other means.
  • FIG. 17 is a block diagram showing the relationship between the additional partial optimization processing unit and other means.
  • FIG. 18 is a flowchart showing detailed processing in step S800.
  • FIG. 19 is a flowchart showing an outline of a steady process flow of a unit in charge of a plurality of facilities.
  • FIG. 20 is a diagram showing a
  • a building here is a building or a collection of two or more buildings where humans or machines consume energy in the daytime or nighttime to perform various activities.
  • the use of the building may be any of an office, a house, a factory, a commercial building, a hotel, a hospital, or the like, or may be a collection of buildings for a plurality of uses.
  • the unit is managing energy as a whole, multiple buildings, road equipment, lighting equipment, traffic equipment, parking equipment, power equipment for power transmission and power generation, It may be a certain area including equipment.
  • the target unit when focusing on a specific unit (hereinafter referred to as the target unit), the specific building in which it is installed is called the target building, It is distinguished from other buildings where the unit is installed.
  • a plurality of units installed in the target building are referred to as internal units including the target unit of interest, and a unit installed in another building other than the target building is referred to as an external unit.
  • equipment means things including the building equipment and equipment machinery provided in the target building
  • building equipment is a material that is installed as part of the building and is outside and inside the building.
  • a device that serves as an entrance / exit for controlling exchange and energy exchange For example, a window or a vent having an opening / closing mechanism (hereinafter, simply referred to as a window), a door such as a door or shutter having an opening / closing mechanism.
  • a window or a vent having an opening / closing mechanism
  • a door such as a door or shutter having an opening / closing mechanism.
  • roofs, fences, louvers, etc. hereinafter simply referred to as doors
  • building equipment also includes elements such as fixed roofs and walls that come in contact with the outside air, and ordinary glass windows that often ignore the entry and exit of heat in daily operations.
  • the equipment machine is a machine that consumes or generates energy in accordance with its operation and can be controlled arbitrarily through an operation panel, equipment control unit, etc., and directly consumes energy or indirectly.
  • Machinery that affects the energy consumption of buildings for example, air conditioners, ventilation equipment, lighting equipment, heat source equipment, boilers, cooling towers, heat pump air conditioners and other equipment, water supply / drainage pumps, hot water supply equipment, fuel cells, etc.
  • Electric equipment such as gas equipment, power receiving / transforming equipment, generators, storage batteries, capacitors, etc., equipment that uses electric energy such as refrigerators, hot storage, copying machines, computers, printers, fossil fuels such as gas stoves, oil stoves, etc.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a schematic configuration of an embodiment of an energy saving system using units.
  • a plurality of units 1 are installed in each of the buildings 50 to 52 surrounded by a broken line in the figure, and each unit is in charge of sensors 21 and 31 for its own part of the target building.
  • an equipment control unit 42 capable of controlling equipment.
  • Each unit is connected to be communicable with each other via the communication network 12, and can communicate with each other autonomously.
  • Each unit 1 may be connected to the communication network 12 by connecting each unit 1 to the communication network 12 independently, or by constructing a wireless or wired LAN inside the building, and connecting the communication network together from the LAN. 12 may be connected.
  • the communication network may be a network that can communicate with each other between units, and specifically, a closed wireless or wired network such as the Internet, a mobile phone network, a PHS network, and an intranet is exemplified.
  • One unit is installed for each relatively close range where there is little trouble in connection or there are few obstacles to connection, such as the same room, the same floor, and the same electrical outlet of the target building. In the entire building, multiple units should be installed. In this way, there are changes such as subsequent renovations and increases / decreases in equipment, despite the fact that many of the sensors and equipment are scattered apart from each other due to the structure of the target building. However, it is only necessary to install or abolish a new unit only for the changed part. That is, since each unit is equal and has a parallel relationship with no superiority or inferiority relationship, it is possible to construct a system that can be flexibly changed according to the structure of buildings and the installation / decommissioning of facilities.
  • the connection between each unit and the responsible equipment or responsible sensors may be wired or wireless.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of one unit.
  • the unit is a computer including information storage means 200 such as a hard disk and a flash memory, a control unit 100 including a computer program read from the storage means 200, and a CPU operating by the computer program.
  • the communication means 10 for obtaining external data such as rainfall, wind speed, wind direction, etc. from the Japan Meteorological Agency etc. via the communication network as needed.
  • the environment sensor input means 20 that receives information from the environment sensor 21 that measures the environment such as temperature, humidity, wind direction, atmospheric pressure, sunlight, the number of people in the room, and the like, and the equipment 41 that the unit is in charge of by the person
  • Knit has various interfaces, such equipment operating means 40 for the device class 41 can be controlled via the installation control 42 in charge.
  • the storage means 200 will be described.
  • the information stored in the storage means of each unit is generated and stored according to a protocol common to other units, and information can be compared and exchanged with each other. The same applies to information on the structure and environment of buildings, measurement information of sensors, and energy balance calculation formulas and operating conditions of facilities.
  • the unit specific information table 210 is information unique to each unit, for example, identification information for identifying a unit and distinguishing it from other units, a name, address, latitude / longitude, zip code, etc. for identifying a target building Building identification information, usage of the target building, information identifying the location where the unit in the building is installed, identification information and installation position information of the responsible sensors, identification information and type and installation position of the responsible equipment Stores information, total floor area, air-conditioning area, etc. of the range that the unit is responsible for.
  • the structure information of the entire building or the unit charge range specifically the basic structure information such as whether the building is wooden or reinforced concrete, the floor number of the charge range, the position of the window or door, the direction of the window or wall
  • it stores identification information such as the heat insulation performance of the wall, whether the other side of the wall is outside air, a corridor or a room, and environmental information specific to the target building, for example, on the outer wall surface of the target building under clear sky Stores daily information on how many hours of sunlight per day.
  • the internal unit identification table 220 stores information that identifies which unit is an internal unit installed in the target building among a plurality of units constituting the system. This table is generated by the initial processing after the unit is installed by the processing of the unit initial processing unit 110. Also, a new unit is added to the system and added if it is an internal unit. This table is prepared in a range where other units are also installed in the building other than the target building, so that they are installed in those other units and the target building to save energy. This is to distinguish the internal unit. By storing this table, it is possible to easily identify the internal unit and the external unit without searching each time, and it is possible to easily obtain the energy balance of the target building.
  • the relationship table 230 specifies what kind of other equipment is primarily affected in terms of energy when each assigned equipment operates, and specifies the operation conditions of the affected equipment. It is a table that specifies how to change.
  • the relationship table 230 is predetermined for each equipment type in charge, and information is input and stored after the equipment type in charge of the unit is determined. This table is provided because the control of various types of equipment primarily affects the control of other types of equipment via temperature, sunshine, etc., so that the effects can be specified in advance. is there.
  • the relationship table when any change occurs in at least one of the internal units, for example, a new internal unit is added, a new software is added to at least one internal unit, a setting value change of any equipment is changed. If there is a change or the equipment in charge is changed or removed, the relationship table of the existing unit is corrected. When a new unit is added to the system, the relationship table of the existing unit is added based on the relationship table stored in the new unit.
  • the operating status of the window opening and closing device and ventilation fan changes the room temperature and humidity by ventilation, so that air conditioning
  • air conditioning refers to the case where the operating load of the machine is affected, the case where the operating status of the manufacturing machinery or office machinery influences the operating load of the air conditioner due to the heat generated by the operation.
  • the amount of sunlight taken into the room changes depending on the operating state of the device that adjusts the angle of the blinds, this includes the case where the lighting load or air conditioning load is affected.
  • the operation status of an air conditioner that air-conditions a room affects the operation status of other rooms connected to the room or the air conditioners in the hallway.
  • the case where the operation status of the air conditioner affects the operation load of a chiller or a refrigerator installed in the room under the influence of the air conditioner is included.
  • the presence of walls with low thermal insulation performance, the presence of sunny walls installed on the south side, and the presence of poorly sunny walls affect the air conditioning load of the internal space partitioned from the outside air by the walls. Including cases. The same applies to glass windows and fixed roofs. On the other hand, normal lighting loads in offices, etc., generate a certain amount of heat by lighting, but the amount is relatively small, so the influence on other equipment can be almost ignored, so it is stored in the relationship table You don't have to.
  • the internal unit information table 240 stores information on energy balance calculation formulas and operation information read from each internal unit and used in actual operation according to the calculation item information stored in the unit specific information table 210. It is a table. By preparing this table, the energy simulation of the entire target building can be performed at any time inside the unit. This table is updated every time the information on the energy balance calculation formula and the operation information used in each unit is changed.
  • the relational expression / condition table 250 is prepared by storing in advance a plurality of combinations of energy balance calculation formulas and operation conditions that are considered to be suitable for the equipment in charge of the unit before installing a new unit.
  • the energy balance calculation formula is a formula to calculate the energy balance of the charge range by adding calculation items that generate and consume energy for the charge range of the unit, and the operating conditions depend on the season, time zone, and usage characteristics of the building It defines what weight is assigned to which element or range for control.
  • the annual energy consumption may be reduced by controlling only one day of 365 days a year in a different pattern from the other days, and conversely, the factors that influence the daily situation are accurately controlled. It may be better to do it. The same thing happens during the day, and it can happen every season. For example, in winter air conditioning, it is desirable to control the amount of solar radiation mainly, but in summer air conditioning, there may be operational conditions such that it is better to control personnel movement mainly. Control efficiency can be improved by including these elements.
  • energy can be saved throughout the day and night, or by reducing the amount of heat generated on weekdays by reducing the amount of heat generated on weekends, energy can be saved in units of one week.
  • a plurality of types of operation conditions that are considered suitable for each facility are prepared in advance. In this way, operational conditions and the like that are considered suitable for the assigned range are examined in advance, and some candidates are stored in the relational expression / condition table 250.
  • the control history information table 260 is a table that stores a history of what kind of control has been performed in the past for the equipment in charge of the unit. By preparing such a table, it is possible to return the operation conditions and the like once employed in the actual operation to the original operation conditions and the like according to the subsequent change in the situation. In addition, if the operational conditions determined to be effective in improving energy conservation in the prior simulation are found to be ineffective in subsequent actual operations, the original conditions are restored by performing an autocorrelation evaluation. It becomes possible. In addition, for example, operating conditions that were optimal for a certain season one year ago, but were not adopted due to changes in the subsequent seasons, are used again when the same season comes around again. It becomes possible.
  • the optimum formula / condition specifying table 270 is an energy balance calculation that is determined to be optimum in the optimization process with respect to calculation items necessary for calculating the energy balance of the target building and other internal units and the equipment in charge of the target unit. It is a table storing expressions and operating conditions. This table stores calculation items, energy balance calculation formulas, and operation conditions by the processing of the unit initial processing unit 110, and is updated each time they are changed by the optimization processing.
  • the related unit identification table 280 stores identification information and the like of related units extracted by the related unit search unit 140 by searching each unit regardless of the internal unit or the external unit with reference to the search range table 310 described later. It is a table.
  • the related unit refers to a unit that may use a new operation condition that may improve the level of energy saving of the target unit or the target building. From the viewpoint of searching for such units, the related unit search unit 140 selects and searches for search items in advance based on the characteristics of the equipment in charge. For example, a building unit having the same type as that of the target building or a building unit having the same type of equipment as the assigned facility, etc., and the related unit identification table 280 includes the identification information of the related unit. And information about which search item is hit.
  • This table is generated by the search process of the initial process, and is updated in the subsequent steady process when a new unit is added or the content of the existing unit is changed and restarted.
  • the measurement information table 290 is a table for storing measurement information sent from the responsible sensors at any time. A simulation in the optimum process is performed using information stored in this table.
  • the search range table 300 searches the system for a range that can be said to be a related unit, that is, a unit that will control equipment according to a pattern that is energetically similar to the target unit, with respect to search items when searching for related units.
  • This is a table in which searchable items and their ranges are specified and stored in advance. Search items that can easily identify related units, such as the use of buildings, the type of equipment, the total floor area of buildings and areas in charge, the air conditioning area, the basic structure of buildings, the range of areas in charge, etc. Daily information and the like can be used, and are preliminarily determined and stored on the premise of the scope of the target unit and the characteristics of the equipment in charge.
  • the range that can be said to be a related unit for example, when the search item is a building use, and the use of the target building is a normal office, the normal office consumes a large amount of energy during the daytime on weekdays. Since it is usually a small pattern on weekends and public holidays, the buildings of related units are used in the same normal offices as well as hospitals, schools and factories that do not operate late at night, which may have similar energy consumption patterns. Etc. are searched. In addition, if the use of the target building is a family apartment, not only family apartments but also detached houses that are considered to have similar energy consumption patterns are searched for as the range of related units.
  • the search item of the type of equipment it is possible to search for a unit in charge of equipment that is considered to exhibit the same type of behavior in terms of energy balance as the equipment in charge.
  • the equipment of the target building is a combination of a turbo chiller and three cold / hot water pumps
  • search items such as the total floor area and the air-conditioning area
  • search items such as the total floor area and the air-conditioning area
  • each area in the range increased or decreased by ⁇ 50% is in charge It is stipulated to search for units.
  • the range is determined from the viewpoint of searching for items that show similar patterns in terms of energy.
  • the numerical range to be increased or decreased may be appropriately changed and used as necessary.
  • the related units searched in such a range are similar to the target unit in terms of energy balance, and the skill and knowledge of the engineers managing the related units are excellent for the target unit. May have applied operational conditions that are superior to current operational conditions for energy conservation. Therefore, it is possible to introduce better operational conditions by searching for such related units.
  • the storage unit 200 includes other information that is necessary for the operation of the unit, such as a basic program that controls the entire flow including the initial processing flow and the steady processing flow, but is not illustrated in FIG. Is also stored.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an initial process flow of the target unit in such a case.
  • an initial processing flow will be described with reference to FIGS.
  • step S100 When one new unit is installed in the target building, the initial flow of FIG. 3 starts, and first, an initial processing step regarding the target unit is executed (step S100).
  • the relationship between the unit initial processing unit 110 that executes this step and other means inside the unit is shown in FIG.
  • the arrows in FIG. 4 indicate the main flow direction of information, and so on.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the details of step S100 in more detail. In the flow of FIG. 5, first, all other units of the system are searched, and the building name and address that can identify the building where the target unit is installed are read from the unit specific information table 210 of each unit.
  • the unit installed in the same building as the target unit is specified, and the identification information is set as the internal unit in the internal unit specification table 220.
  • the unit initial processing unit 110 and the unit specific information table 210 function as an identification unit that distinguishes each unit from other units.
  • the internal unit specifying table 220 can be used as an identification means.
  • the calculation item information for calculating the energy balance of the range in charge of the internal unit is read from the unit specific information table of each internal unit. Further, the calculation item information of the range in charge of the target unit is read from the unit specific information table 210. The data is read and stored in the latest / condition identification table 270 (step S120). Subsequently, based on the calculation item information read from the other internal units, the energy balance calculation formulas and operation conditions of the assigned range are read from each internal unit and stored in the latest formula / condition specifying table 270 (step S130). . In addition, the process of S120 step and S130 step is preparation for performing the energy balance simulation of the whole object building in an object unit.
  • the calculation item for calculating the energy balance of the target unit in charge, the energy balance calculation formula, and the operating conditions are transmitted to the other internal units.
  • the other internal units that have received the information store the information in their latest state / condition identification table (step S140). This is to allow optimization in other internal units including newly added units.
  • each internal unit reflects the changed information in the relationship table transmitted from the target unit in its own relationship table. This is because the target unit is in charge of new equipment and sensors that other existing internal units do not have information on, or other existing internal units ignore the elements that are ignored as having little effect. If the target unit is used to improve control accuracy, or if the target unit has been restarted after removing some of the existing internal unit equipment, This is a process for performing the optimization process in the internal unit more appropriately.
  • step S200 the operation of the equipment in charge of the target unit is optimized within the range of the energy balance calculation formula and the operating conditions stored in advance in the target unit.
  • the optimization process is performed on the entire target building in the case where the facility in charge affects other facilities in terms of energy.
  • FIG. 6 shows the relationship between the internal / overall optimization processing unit 120 that executes this step and other processing units.
  • step S200 a set of energy balance calculation formulas and operation conditions as candidates for the equipment in charge of the target unit is selected from the relational expression / condition table 250 (step S210).
  • the selection may be performed with some priority, but in this example, selection is made in order from the one stored in the head of the table.
  • step S215 step it is determined whether or not the facility in charge of the target unit has an energetically influence on other facilities of the target building, that is, whether or not there is a relationship. If there is no relationship, the flow branches left and proceeds to step S255, and if there is a relationship, the flow branches downward and proceeds to step S220. In this way, if there is a relationship, it is not possible to separate only the part in charge of the target unit from the others for optimization, and the energy balance of the entire target building cannot be separated. This is because optimization simulation or the like needs to be performed, but conversely, if there is no relationship, only the portion in charge of the target unit needs to be optimized. Note that the optimization when there is no relationship is performed in the subsequent step S300.
  • step S220 when there is a relationship, the operation condition of the portion in charge of the internal unit taken into the internal unit information table 240 is read and changed based on the relationship table.
  • a fan that takes in outside air has been newly installed when the room temperature has been adjusted to a predetermined appropriate temperature in the summer by using only an air conditioner.
  • the fan operating condition is set to operate the fan when the room temperature is higher than the appropriate temperature and the outside air is 3 ° C. lower than the room temperature. In this case, energy is required to operate the fan, but if the outside air temperature is much lower than the room temperature, the room temperature is lowered by the driving of the fan, so the operation of the fan affects the air conditioning load of the air conditioner.
  • the driving energy of the air conditioner is larger than the driving energy of the fan. Therefore, the operating condition of the air conditioner is changed from the continuous operation until then to the time when the fan operates. It is preferable to change the operating conditions to stop. Thus, further energy saving can be achieved by appropriately changing the operation conditions based on the relationship.
  • the existing unit controls the lighting equipment so that the number of lighting lamps is adjusted according to the number of people in the room, the angle of the blinds attached to the windows is adjusted.
  • the case that equipment was newly installed is raised.
  • the angle of the blinds so that a lot of sunlight can enter the room during the daytime in winter when the weather is fine, it is possible to prevent any trouble from occurring even if the illumination lamp at the window is turned off. Therefore, when the angle of the blind is adjusted as such, it is preferable from the viewpoint of energy saving to change the operating condition of the lighting equipment so that the lighting lamp at the window is turned off.
  • taking sunlight into the room also affects the air conditioning load, so the operating conditions of the air conditioner are also changed.
  • lighting lamps must be lit by closing the blinds and blocking sunlight, but the air conditioning load will be reduced, so the lighting and air conditioning facilities will be operated to save more energy. The condition will be changed.
  • step S225 data read out from the internal unit information table 240 and appropriately changed for the entire target building including the portion in charge of the target unit, the energy balance calculation formula and operating conditions of the target unit selected in step S210 And the data of the measurement information table 290, an energy simulation for one day is performed to calculate the assumed energy consumption (step S225).
  • the flow skips step S225 and immediately proceeds to step S230.
  • step S230 it is determined whether or not the assumed daily energy consumption of the entire target building is lower than the current daily energy consumption (step S230). If the assumed energy consumption is equal to or greater than the current energy consumption, the flow branches to the left and proceeds to step S255. If the assumed energy consumption is smaller than the current energy consumption, the flow branches downward and proceeds to step S235. In this case, the combination of the energy balance calculation formula selected as a candidate in step S210 and the operation conditions may be more effective in energy saving than the current one, so that further demonstration operation is performed.
  • the step S230 is executed for the first time, the current daily energy consumption data and the assumed daily energy consumption data do not exist, so the flow skips the step S230 and goes to the step S235. Move.
  • step S235 the energy balance calculation formula and operation conditions changed in step S220 are transmitted to other internal units (step S235). This is because the test operation can be performed on the entire internal unit by changing each unit operation condition to one corresponding to the candidate operation condition.
  • step S240 the test operation is performed for one day, the measurement information from the sensors is stored in the measurement information table, and the actual energy balance is calculated. Subsequently, in step S245, the actual energy balance obtained in step S240 is compared with the energy balance under the conventional conditions used so far, and the energy balance calculated in step S240 is compared with the conventional energy balance. Further, it is determined whether or not energy is saved (step S245).
  • the flow unconditionally branches to the left and proceeds to the step S255.
  • the energy balance calculation formula and operation conditions selected as candidates are regarded as conventional, and the following processing is performed.
  • step S245 when the energy balance calculated in step S240 is more energy-saving than the conventional energy balance, the combination of candidates selected in step S210 is more effective in terms of energy saving in actual measurement. Therefore, the test operation is continued as an actual operation as it is, the result is stored in the optimum formula / condition specifying table 270 and the control history information table 260, and the flow branches to the left and proceeds to step S255.
  • step S245 if the energy balance calculated in step S240 is not the same or less than the conventional energy balance, the candidate selected in step S210 is not particularly effective in terms of energy saving in actual measurement. Since it was found that there was no such operation, an operation to cancel the conditions used in the test operation of the candidate is performed, the setting of the target unit is returned before step S210, and all the internal units are set in step S235. An instruction to cancel the contents transmitted to change and return to the previous state is transmitted (step S250), and the process proceeds to step S255.
  • step S255 the relational expression / condition table 250 is searched to determine whether or not all combinations of candidate energy balance calculation formulas and operation conditions have been tested for the equipment in charge of the target unit (step S210). If there are candidates that have not been tested, branch to the right and go to step S210. If a new candidate is selected and all candidates are tested, all combinations have been tested. Branches down and ends the process. This completes the entire flow of FIG. 7, that is, step S200 of FIG.
  • step S200 when the facility in charge affects the other facilities in terms of the operation of the facility in charge of the target unit, optimization for energy saving is performed on the entire target building. Process. This is because when each facility does not affect other facilities in terms of energy, the scope of optimization processing must be the entire target building, and only the scope of responsibility of the target unit. The amount of processing and time required for the optimization process differ greatly depending on which case is possible, so that optimization for energy saving can be performed with less processing. is there.
  • step S300 in FIG. 3. Unlike the step S200, this step processes a case where the assigned equipment can be regarded as having no energy relationship with the assigned equipment of other internal units. Therefore, an optimization process for only the equipment in charge of the target unit may be performed.
  • Step S300 is shown in detail in the flowchart of FIG. FIG. 8 shows the relationship between the internal / local optimization processing unit 130 that executes step S300 and other means.
  • a set of candidate energy calculation formulas and combinations of operation conditions is selected from the relational expression / condition table 250 for the equipment in charge of the target unit (step S310). For this selection, one set may be selected from those determined to be unrelated in step S215 in FIG. 7, but in this example, the same selection process as in step S215 is simply performed again. Yes. Subsequently, with reference to the relationship table 230, it is determined whether or not the facility in charge of the target unit has an energy influence on the other facilities of the target building, that is, whether there is a relationship (step S320). If there is an energy relationship with other equipment, the flow branches to the left and proceeds to step S390 to determine whether there is a next candidate.
  • step S330 the flow branches down to step S330, and the selected energy balance calculation formula, operation conditions, data in the measurement information table 290, and the data regarding the assigned range of the target unit Is used to perform an energy simulation for one day, and the assumed energy consumption is calculated (step S330).
  • the flow skips step S330 and proceeds to step S340 because there is no necessary data as in the process in step S225 of FIG.
  • step S340 it is determined whether or not the assumed daily energy consumption in the target range of the target unit is lower than the current daily energy consumption (step S340). If the assumed energy consumption is equal to or greater than the current energy consumption, the flow branches to the left and proceeds to step S390. If the assumed energy consumption is smaller than the current energy consumption, the flow branches downward and proceeds to step S350 to actually perform the test operation. In addition, when installing a unit and moving to S340 step first, a flow skips S340 step and moves to the test operation of S350 step.
  • step S350 a test operation is performed for one day, measurement information from sensors is stored in a measurement information table, and an actual energy balance is calculated. Subsequently, in step S360, the actual energy balance obtained in step S350 is compared with the energy balance under the conventional conditions used so far, and the energy balance calculated in step S350 is compared with the conventional energy balance. Further, it is determined whether or not energy is saved. If the assumed energy consumption is greater than or equal to the current energy consumption, it is clear that it is not possible to save more energy, so the flow branches down and proceeds to step S380. In step S380, the control performed using the candidate combination for the test operation is returned to the state before the test operation, and the process proceeds to step S390.
  • step S350 in step S360 is more energy-saving than the conventional energy balance
  • the candidate combinations selected in step S310 are more effective in terms of energy saving in actual measurement. Since it was proved, the test operation is continued as an actual operation as it is, the results are stored in the state-of-the-art / condition table 270 and the control history table 260, and the flow branches right from the S360 step to the S370 step. . Note that when the unit is first installed and the process proceeds to step S360, there is no data in the measurement information table 290 measured by the assigned sensors, so the flow unconditionally branches to the right and proceeds to step S370.
  • the energy balance calculation formula and operation conditions selected as candidates are regarded as conventional, and the following processing is performed.
  • step S370 the energy balance calculation formula and operation conditions selected in step S310 are transmitted to another internal unit for simulation in the other internal unit, and the flow proceeds to step S390.
  • step S390 it is determined whether or not there is a candidate combination that has not been selected in step S310 in the combination of the energy balance calculation formula and the operation condition of the portion in charge stored in advance in the relational expression / condition table 250. If so, the process returns to step S310 to select a new candidate combination and continue the process.
  • step S400 a related unit is searched.
  • the related unit here refers to a unit that may use a new operation condition or the like that can improve the level of energy saving of the target unit (and the target building) from the current level.
  • this related unit search not only internal units installed in the target building but also external units installed in buildings other than the target building are set as search targets. By doing in this way, it is possible to widely search for better operating conditions for energy saving without being limited to the technology for energy saving used in the target building and the knowledge of the person in charge. become.
  • FIG. 11 shows an example of a detailed flowchart of the related unit search in step S400.
  • search items such as the positional relationship in the building, such as the number of floors and directions, and the daily rate of the outer wall in the assigned range can be selected and used in advance according to the characteristics of the target building and the assigned facility.
  • search for example, a search with a unique name of a centrifugal chiller is performed to search for a device including the device with the same device name, or a COP (equipment operating efficiency) value is included within a certain range. Search for items that are within a certain range, and search for items that have a high degree of approximation of the external environment of the unit, or the degree of approximation of the operation pattern You can search for things like those that contain high values.
  • the search range table 300 determines in advance which units are hit in the related unit search process for these search items.
  • FIG. 10 shows the relationship between the related unit search processing unit 140 that performs related unit search and other means.
  • step S410 the usage of the target building of the target unit and the unit installed in the building of the usage in the similar range with reference to the search range table are searched, and the identification information And the result indicating that it is related to the usage is stored in the related unit specifying table 280 (step S410).
  • the assigned units of the target unit and the units having the same assigned facilities are narrowed down with reference to the search range table, and the result is stored in the related unit specifying table 280. (Step S420).
  • step S420 From the group of units searched in step S420, further narrow down the units having the total floor area of the assigned range of the target unit and the assigned floor area of the assigned range that can be said to be the similar range by referring to the search range table, and the result Is stored in the related unit identification table 280 (step S430).
  • step S430 Subsequently, out of the group of units searched in step S430, further narrow down the units having the air-conditioning area of the assigned range of the target unit and the air-conditioning area of the assigned range that can be said to be the similar range with reference to the search range table, The result is stored in the related unit identification table 280 (step S440). Finally, the priority is assigned from the unit having the highest number of hits in each step from the first to a predetermined number, and is left in the related unit specification table 280 as a related unit (step S450). Units with a small number of hits are likely to be unsuitable for the operating conditions of the target unit, and it is desirable to continue the test operation for at least one day. If there are too many candidates, it takes days to optimize.
  • the load of optimization processing is reduced by reducing the number of examination candidates.
  • the number of examination candidates is limited to 30. Since the units are narrowed down in each step in this way, it becomes possible to select units with operating conditions more suitable for the equipment in charge of the target unit. This completes the flow search process of FIG. 11, that is, step S400 of FIG. 3, and then proceeds to step S500 of FIG.
  • FIG. 12 shows the relationship between the internal / external part optimization processing unit 150 that executes step S500 and other means.
  • the detailed flow of step S500 is shown in the flowchart of FIG.
  • a unit with a high priority is selected from the related unit identification table 280, and the operating conditions and the like of the equipment in charge corresponding thereto are set as assumed conditions (step S510).
  • step S510 the operating conditions and the like of the equipment in charge corresponding thereto are set as assumed conditions
  • step S520 combine this assumption with the energy balance calculation formulas and operation conditions of the target unit and other internal units read from the optimal / condition identification table 270, and perform a simulation that covers the entire internal unit. Is calculated (step S520).
  • the relationship table 230 is not referred to here, in the related unit, the structure of the target unit and the target building is generally different, and the relationship data of the related unit does not correspond to the target unit. There is a possibility. Therefore, it is desirable to simulate not only the area in charge but also the entire internal unit.
  • the assumed energy balance is compared with the current energy balance to determine whether or not the assumed energy balance is more energy saving (step S530). If the assumed energy balance is not more energy saving, the flow branches to the left and proceeds to step S580. Also, if the assumed energy balance is more energy saving, the flow branches down to step S540, where the assumed conditions are transmitted to other internal units to prepare for the test operation. Subsequently, the process proceeds to step S550, where a test operation is performed for one day to determine whether the energy can actually be saved from the current condition according to the assumed conditions, and the test energy balance is measured. Next, it is determined whether or not the test energy balance is more energy-saving than the current energy balance (step S560).
  • step S580 it is determined whether there is a related unit that has not yet been selected in the related unit identification table 280. If it remains, the process returns to step S510 to repeat the flow, and if not, the process ends. To do. This completes the flow of FIG. 13, that is, the S500 step of FIG. 3, and the initial processing of FIG. 3 when a new unit is added to the system or the setting of an existing unit is changed and restarted. The flow ends.
  • FIG. 14 shows a flowchart example corresponding to the flowchart of FIG. 3 when the assigned units of the target unit are three of a, b, and c.
  • FIG. 14 shows a flowchart example corresponding to the flowchart of FIG. 3 when the assigned units of the target unit are three of a, b, and c.
  • three steps of Sa200 step, Sb200 step, and Sc200 step are provided in FIG.
  • FIG. 14 there are provided Sa300 steps, etc., in charge of processing related to three of the assigned facilities a, b, c corresponding to each of the steps S300 and S500 in FIG. 3.
  • the necessary steps may be increased in accordance with the number of facilities.
  • each unit controls the equipment in charge and controls the energy balance of the area in charge on a daily basis based on the operation conditions determined to be optimal and the measurement information from the sensors.
  • the overall flow is shown in FIG.
  • the daily operation process is performed (step S600).
  • FIG. 16 shows the relationship between the operation processing unit 170 that executes daily operation processing and other means.
  • the unit routinely controls the operation of the assigned equipment using the measurement information of the assigned sensors and the operation conditions.
  • Equipment control is performed using operation conditions determined according to the characteristics and status of each equipment and target values included in the operating conditions.
  • the target value is, for example, a formula set by initial assumption or a correlation formula calculated from monitoring data (autocorrelation, correlation with others, regression formula, multiple regression, etc.) according to external conditions such as outside temperature, humidity, and internal personnel. It may be determined in advance using an equation or the like.
  • the comfort index is because the heat and cold felt by humans depend on temperature, humidity, radiation temperature, air flow velocity, human activity, clothing wear (CLO value), thermal resistance, etc. This is calculated using the comfort equation developed by Fanger, taking into account the above factors, and using CO 2 concentration and CO concentration as necessary.
  • PMV 0, statistically 95% of people feel comfortable without being hot or cold, the numbers fluctuate within the range of plus or minus 3, and when PMV becomes positive, 95% of people feel hot and negative It means to feel cold.
  • the minimum illuminance required for the work that is assumed to be performed in each room based on the size of each room, the size and position of the window, the daily illuminance, and the information on the number of people in the room.
  • a control target value is set based on a predetermined calculation formula for each room with respect to the number of illuminations obtained and their positions. This is because, in a place where sufficient illuminance can be obtained for daily work by sunshine, it is energy saving to turn off the lights.
  • the equipment is a window opening / closing device, the temperature, humidity, rainfall, air volume, wind direction, etc. outside the building, and information such as whether the temperature, humidity, working hours, etc.
  • each room is in advance. Based on the determined calculation formula, it is determined whether or not ventilation is performed by opening each window so as to reduce the operating energy of the air conditioner while maintaining the comfort index, and set as a control target value for each window. For example, when the outside air temperature is lower than the room temperature, it is more energy efficient to open the window and ventilate the air conditioner than to cool it.
  • the type and number of devices that have been on standby for a predetermined time or more in advance when the power is on are previously determined.
  • the control target values are determined so that they are turned off, and thereafter the control target value is used to control the power supply to be turned off so that the number of waiting devices is reduced.
  • Control is performed using the target value set in this way and the operating conditions including the target value.
  • the interval during which the control is performed once is relatively long and short in the case of air conditioning control, for example. It is desirable to set a unit time of about 5 to 10 minutes.
  • step S700 determines whether there is a newly added unit in the system or a unit that has been restarted due to a change in facilities.
  • the internal unit search process from another unit is determined based on whether or not the internal unit search process has been performed after the previous daily operation process of the target unit has been completed. In a system that includes multiple buildings, there are routine restarts due to the addition of new units and changes in equipment. This is because it can be taken in quickly. If there is no added unit, the flow branches to the left and returns to step S600, and the daily operation process is performed again. If there is a unit that has been added, the flow branches down to determine whether the added unit is a related unit according to the same search items and search range as the flow in FIG. Determine (step S710).
  • step S800 An additional partial optimization process is executed (step S800).
  • the relationship with other means of the additional partial optimization processing unit 160 that executes this step S800 is shown in FIG.
  • a detailed flowchart of step S800 is shown in FIG.
  • the additional partial optimization process of FIG. 18 is performed except that the added unit specified in steps S700 to S710 is selected and used instead of the related unit searched in the initial process selected in the flow of FIG. Since the processing is performed in the same manner as the flow of FIG. 13, detailed description thereof is omitted. Therefore, even in this flow, better operating conditions are always searched for due to the addition of new units or the restart of existing units, so as time passes, each unit will have multiple buildings where the units are installed. By learning each other about the optimum conditions in the system, it becomes possible to improve the level of energy saving of the entire system. This ends the step S800, and the flow returns to the daily operation process again. Thereafter, the unit repeatedly executes the flow of FIG. 15 until some break operation is performed.
  • FIG. 15 is an example of the daily operation processing flow when one unit is in charge of one piece of equipment.
  • FIG. 18 shows an example of a flow in the case where one unit is in charge of three facilities a, b, and c as in FIG. Comparing FIG. 18 and FIG. 15, the daily operation processing at step S600 in FIG. 15 corresponds to the three responsible facilities a, b, and c in FIG. 18, and the three operations of Sa600 step, Sb600 step, and Sc600 step are performed. The difference is that one step is provided.
  • the operation processing of the three responsible facilities is executed in order, then the optimization processing related to the additional unit is performed, and the daily operation processing of the responsible facilities is performed again. In this way, even when there are a plurality of responsible facilities, it becomes possible to perform processing without any particular problem.
  • the present invention is not limited to the specific modes of the above-described embodiments, and various modifications can be made.
  • the table configuration of the storage unit and the step contents of the flow of each control unit are specifically described. However, even if various modifications and order changes are made to these, substantially the same functions are provided. May be able to achieve.
  • the operation conditions that are candidates for examination are selected in order from the top of the table, or the priorities are selected in advance. The selection may be made randomly, or may be made using an artificial intelligence technique such as a genetic algorithm.
  • the unit can select an appropriate condition from among control methods, set values, variables, etc. in various environments, such as temperature and humidity conditions of outside air and ease of use of the building. Minimize. First, a simulation is performed according to a specific setting and a control method, or actual control is started. As a result, when the expected minimum is not reached, the setting is changed a little and simulation is performed again to determine a difference from the assumed minimum. This is repeated while changing a plurality of control methods, set values, and variables, and a result that can be finally determined to be the minimum is recorded as an optimization result, and then the result is reused.
  • the unit can set conditions for control by measuring and recording various conditions such as outside air temperature, humidity, and wind direction. It is possible to analyze what control conditions are appropriate in accordance with a combination of measured values of a plurality of sensors.
  • the logic of the optimization process may be single or may be used in combination. For example, all optimization processes may be the same logic, or at least one may be different logic.
  • the source of new operating conditions is explained when it is supplied from a unit newly installed in the system, or when an existing unit is restarted due to addition or change of equipment, etc.
  • the operation condition suitable at a certain point in the past can be called again by autocorrelation processing of measurement information of one unit.
  • room conditions such as temperature, humidity, solar radiation, rainfall, wind speed, and other outside air conditions, and the number of internal personnel, lighting load, outlet load, production load, etc. Since there may be a time zone that is very similar to that, it is desirable to change the optimization condition in time series based on autocorrelation for this similar time zone. For example, the operating conditions that were optimal in one summer due to seasonal fluctuations, etc., are likely to be optimal again in the summer of the following year, even if they are changed without being suitable for the next winter. is there.
  • the energy simulation is described in the case where the initial processing and the steady processing are performed using measurement information for one day.
  • the energy simulation can be performed in less than one day when the assigned range is in the activity state. .
  • the system is constructed as an aggregate of units, but the system can be configured as a server client system.
  • An example of the configuration is shown in FIG. In FIG. 20, the server 3 and the client 2 (only one client is shown for the sake of simplicity) are communicably connected via the communication network 12.
  • the server 3 is provided with the control means 100 and the storage means 200 among the functions of the unit 1 shown in FIG. Thereby, a server performs the optimization process regarding storage of various data, and an object building.
  • the client 2 connected to the server 3 so as to be communicable is provided with an interface function between the responsible sensors 21 and 31 and the responsible equipment 41 and the server 3 among the functions of the unit 1, and sensor input means 20, a minimum client control unit 3 and a client storage unit 4 capable of controlling the facility operation unit 40 and the communication unit 10 are provided.
  • the function of the unit is divided into a server and a client, the description regarding the above unit may be interpreted by replacing the unit with the client or the server according to the function.
  • the optimization process related to the target building may be performed uniquely only by the server, and it is not necessary to perform the same for each internal unit as in the configuration example of FIG.
  • the system has an intermediate configuration between FIG. 2 and FIG. 20 and the optimization process is performed on the server side, but the daily control of the facilities based on the result may be performed on the client side.
  • a system as an aggregate of units and a server client system may be mixed. In this case, information is exchanged with each other, but the optimization process may be performed uniquely by each unit or server with respect to each responsible portion.
  • the above unit is an example in which a computer program and hardware as software stored in the unit operate in cooperation. However, instead of software, specialized hardware that performs each operation of the software part is used. It may be configured.
  • an input device, a display, a printer, and the like may be connected to the unit as peripheral devices.
  • the input device refers to an input device such as a keyboard and a mouse.
  • the display means a CRT (Cathode Ray Tube) or a liquid crystal display device.
  • the storage means is built in the unit. However, the storage means may be in another device and accessed by communication.
  • the storage means includes a hard disk device, a magneto-optical disk device, a nonvolatile memory such as a flash memory, a recording medium such as a CD-ROM that can only be read, a volatile memory such as a RAM, or a combination thereof.
  • It can be used to control the energy balance and carbon dioxide emissions of buildings and to save energy and reduce carbon dioxide emissions.

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Abstract

 建築物における省エネルギー化が、建築物の運用を行う担当者の知識や技術に依存せず、最善の省エネルギー化を達成している他の建築物と同等の省エネルギー化が行えるユニットを提案する。 ユニットのセンサー情報の受信手段と、他ユニットとの通信手段と、対象建築物情報とセンサーと設備の情報が、情報交換可能に格納された手段と、内部ユニットと他建築物の外部ユニットとを固有情報により識別する手段と、内部ユニットのエネルギー計算式等を読み出し、用意された運用条件を選択し、対象建築物全体のシミュレーションを行い最適化する手段と、他内部ユニットと外部ユニットから、関連ユニットを検索する手段と、関連ユニットから運用条件を読み出し、シミュレーションを行って最適化する手段と運用条件とセンサー情報により、設備類を操作する手段とを備えた。

Description

相互学習による建築物の省エネルギー化ユニット及びシステム
 本発明は、建築物の運用時における省エネルギー化または二酸化炭素排出量の極小化を図ること(以下、特に両者を分けて記載しない限り、これらをまとめて省エネルギー化という)ができるユニット及びシステムに関し、具体的には、省エネルギー化の対象となる建築物以外の他の建築物の運用条件を参照して省エネルギー化することができる省エネルギーユニット及びそれを用いたシステムに関する。
 住宅、工場、オフィスビル、商業ビル、ホテル、病院等といった建築物の運用時における省エネルギー化のためには、対象となる建築物に設けられた窓やドアの開閉状況、部屋の利用状況、在室人員、空調、エアコン、換気装置やボイラー等の稼働状況といった、建築物の各種設備類の動作状況が、何らかの方法で管理されなければならない。
 そのためのシステム等として、例えば、特許文献1には、人為的に操作された設備機械のエネルギー消費を計測し、エネルギー消費があらかじめ人為的に定められた目標値との解離が大きくなった場合に警告等を出力するシステムが開示されている。また、特許文献2には、設備類の計測されたエネルギー消費値と、システムが定める管理目標値とに基づき、設備類を直接制御し、その際、管理目標値として、例えば、空調に関して快適指数(Predicted Mean Vote(PMV))等を目標として用いる方法が開示されている。また、特許文献3には、運用条件の最適化のためにシミュレーションを用い、第一の運用条件で建物が実際に運用された場合の運用データに、第一の運用条件に基づいたシミュレーションの結果と第二の運用条件に基づいたシミュレーションの結果との比を掛けて、第二の運用条件で建物が運用されたと仮定した場合の運用データを算出することで、シミュレーションの精度を改善し、熟練者による操作、管理又は調整の必要性を大幅に低減させた建物運用最適化支援システムが開示されている。
 しかし、これらのシステムは、いずれも対象となる建築物の運用を別個独立に行っているだけであり、省エネルギー化の程度がその建築物の運用管理を行う担当者個人の知識や技術に依存してしまう問題点がある。また、同一の環境条件や建築構造を有する建築物は二つと無いことから、個別の建築物において省エネルギー化を図ったとしても、その建築物が理想的にはどの程度まで省エネルギー化できるのかを客観的に把握することはできない。さらに、たくさんの建築物や設備の中には、対象建築物の運用より優れた運用を行っているものが存在している可能性があるが、環境条件の違いを認識したうえで、そのような設備や建築物を見つけ出して、対象建築物の省エネルギー化のために参照することもできない。これらのため、建築物ごとの省エネルギー化の程度が、実質的に区々で不十分なものになってしまう問題点がある。
特開2005-261050号公報 特開2007-162982号公報 特開2008-40865号公報
 本発明は、対象建築物における省エネルギー化の程度が、その建築物の運用を行う担当者の知識や技術に依存せず、最善の省エネルギー化を達成している他の建築物と同等の省エネルギー化が行えるユニット、及びそれを用いたシステムを提案することを課題とする。
 発明の第1は、建築物の省エネルギー化のためのユニットであって、ユニットが担当するセンサー類からの情報を受け取る入力手段と、他のユニットと相互に通信可能な通信手段と、ユニットが設置された対象建築物の位置、構造、環境条件の情報及び、ユニットの担当センサー類と担当設備類とを特定する情報が、異なるユニット間で情報交換可能な形式で格納されたユニット固有情報格納手段と、対象建築物に設置された他ユニットである内部ユニットと、対象建築物以外の建築物に設置された他ユニットである外部ユニットとを、前記ユニット固有情報により識別する識別手段と、前記識別手段により識別された内部ユニットのエネルギー計算式を読み出し、ユニットにあらかじめ用意された運用条件のいずれかを選択し、対象建築物全体のエネルギー計算式を構成してシミュレーションを行い、対象建築物のエネルギー収支を最適化する内部最適化手段とユニットと関連した建築条件を有する他のユニットを検索する手段であって、前記他のユニットとして、他の内部ユニットに加え、前記識別手段により外部ユニットと判定されるユニットを含めて検索する関連ユニット検索手段と、関連ユニット検索手段により検索された他の内部ユニット及び外部ユニットから、ユニットに対応する運用条件を読み出し、読み出した運用条件と全体エネルギー計算式とを用いてシミュレーションを行い、対象建築物のエネルギー収支を最適化する内外部分最適化処理手段と、前記の最適化された運用条件と前記担当センサー類からの情報とに基づいて、ユニットが担当する設備類を操作する操作手段と、を備えたことを特徴とするユニットである。
 ここで、前記の識別手段と前記の内部最適化手段とが、ユニットが新たに対象建築物に設置されたか、または再起動されたあとに実行されることは望ましい。また、前記の担当設備類の動作が他の設備類にエネルギー的に影響を及ぼすか否かをあらかじめ特定する関係性テーブルを備え、前記関係性テーブルの情報により、前記内部最適化手段の最適化処理を行う範囲を切り替えることは望ましい。また、前記の関連ユニット検索手段は、ユニットと、エネルギー収支的に同様のパターンにより担当設備類の制御を行うであろう他のユニットを検索するものであることは望ましい。また、ユニットが対象建築物に新しく設置されたか再起動された初期段階と、その後の定常運転において他のユニットが新しく設置されたか再起動された段階と、の少なくとも二段階において、省エネルギー化の最適化処理を行うことは望ましい。また、前記初期段階では、ユニットにあらかじめ格納された複数の運用条件の範囲で行う最適化処理と、関連ユニットの検索により読み出された複数の運用条件の範囲で行う最適化処理とを行い、少なくとも三段階の最適化処理を行うことは望ましい。また、前記の最適化処理の少なくとも1つが、遺伝的アルゴリズムにより実行されるものであることは望ましい。
 発明の第2は、前記のいずれかのユニットが、通信ネットを介して互いに通信可能に接続されていることを特徴とする建築物の省エネルギー化システムである。ここで、前記のユニットが、他のいずれのユニットとも並列関係にあり、柔軟に設置・廃止ができることは望ましい。また、新たなユニットが追加されるか、又は既設のユニットが再起動された場合に、新たな運用条件の候補がシステムに導入されることは望ましい。
 発明の第3は、建築物の省エネルギー化のためのサーバであって、サーバが複数のクライアントと通信可能な通信手段と、クライアントが設置された対象建築物の位置、構造、環境条件の情報及び、クライアントの担当センサー類と担当設備類とを特定する情報が、異なるクライアント間で比較対象可能な形式で格納されたクライアント固有情報格納手段と、対象建築物に設置された他クライアントである内部クライアントと、対象建築物以外の建築物に設置された他クライアントである外部クライアントとを、前記クライアント固有情報により識別する識別手段と、前記識別手段により識別された内部クライアントのエネルギー計算式を読み出し、サーバにあらかじめ用意された運用条件のいずれかを選択し、対象建築物全体のエネルギー計算式を構成してシミュレーションを行い、対象建築物のエネルギー収支を最適化する内部最適化手段と、クライアントと関連した建築条件を有する他のクライアントを検索する手段であって、前記他のクライアントとして、他の内部クライアントに加え、前記識別手段により外部クライアントと判定されるクライアントを含めて検索する関連クライアント検索手段と、関連クライアント検索手段により検索された他の内部クライアント及び外部クライアントから、クライアントに対応する運用条件を読み出し、読み出した運用条件と全体エネルギー計算式とを用いてシミュレーションを行い、対象建築物のエネルギー収支を最適化する内外部分最適化処理手段と、を備えたことを特徴とするサーバである。
 発明の第4は、前記に記載のサーバと、前記サーバと通信可能に接続された複数のクライアントとを備えた省エネルギー化システムであって、前記クライアントは、担当するセンサー類からの情報を受け取る入力手段と、担当する設備類を操作する操作手段と、前記サーバと通信可能な通信手段とを備えたものであることを特徴とする省エネルギー化システムである。
 個別の建築物の運用を担当する個人の技術や知識に依存することなく、客観的に最適な運用条件で省エネルギー化や二酸化炭素排出量の極小化を図ることが可能になる。対象建築物の省エネルギー化において、対象建築物以外の他の建築物を含めた多くの建築物のうちで最高の省エネルギー化や二酸化炭素排出量の極小化を達成している建築物の省エネルギー化条件を参照できるため、それとほぼ同等の最高の省エネルギー化や二酸化炭素排出量の極小化が、時間の経過に伴い自動的に達成できる。
図1は、複数のユニットを通信ネットを介して互いに通信可能に接続したシステムの概念図である。 図2は、ユニットの概略構成を示したブロック図である。 図3は、ユニットの初期処理フローの概略を示したフローチャートである。 図4は、ユニット初期処理部と他の手段との関係を示したブロック図である。 図5は、S100ステップの詳しい処理を示したフローチャートである。 図6は、内部・全体最適化処理部と他の手段との関係を示したブロック図である。 図7は、S200ステップの詳しい処理を示したフローチャートである。 図8は、内部・局所最適化処理部と他の手段との関係を示したブロック図である。 図9は、S300ステップの詳しい処理を示したフローチャートである。 図10は、関連ユニット検索処理部と他の手段との関係を示したブロック図である。 図11は、S400ステップの詳しい処理を示したフローチャートである。 図12は、内外部分最適化処理部と他の手段との関係を示したブロック図である。 図13は、S500ステップの詳しい処理を示したフローチャートである。 図14は、複数の設備類を担当するユニットの初期処理フローの概略を示したフローチャートである。 図15は、ユニットの定常処理フローの概略を示したフローチャートである。 図16は、運用処理部と他の手段との関係を示したブロック図である。 図17は、追加部分最適化処理部と他の手段との関係を示したブロック図である。 図18は、S800ステップの詳しい処理を示したフローチャートである。 図19は、複数の設備類を担当するユニットの定常処理フローの概略を示したフローチャートである。 図20は、クライアントサーバ型のシステムにした場合の概略構成を示した図である。
 図面も参照しながら、発明の実施の形態について説明する。ここにいう建築物とは、その内部または周辺で人間又は機械が日中や夜間にエネルギーを消費して様々な活動を行っている一の建物または二以上の建物の集合体であって、一体としてエネルギー管理を行っている単位を言う。建築物の用途は、事務所、住宅、工場、商業ビル、ホテル、病院等のいずれでも良いし、複数の用途の建物の集合体であっても良い。さらには、一体としてエネルギー管理を行っている単位であれば、互いに隣接又は近接して建設された複数の建物、道路設備、照明設備、交通設備、駐車設備、送電や発電を行う電力設備、給湯設備等を含む一定の地域であっても良い。
 なお、説明の便のために、特定の一のユニット(以下、これを対象ユニットということがある)に注目した場合に、それが設置されている特定の建築物を対象建築物と言い、他のユニットが設置されている他の建築物と区別して説明する。また、対象建築物に設置された複数のユニットを、注目している対象ユニットを含めて内部ユニットと言い、対象建築物以外の他の建築物に設置されているユニットを外部ユニットと言う。
 また、設備類とは、対象建築物に備えられた建築装置と設備機械とを含めたものを言い、建築装置とは、建築物の一部として設置され、建築物の外と内との物質交換やエネルギー交換を制御しつつ行うための出入り口となる装置であり、例えば、開閉機構を有する窓や換気口(以下、代表して単に窓という)、開閉機構を有するドアやシャッター等の扉類や同様に稼働可能な屋根、庇、ルーバー等(以下、代表して単にドアという)を言う。さらに、建築装置には、外気に接する固定屋根や壁や通常のガラス窓のような、日常の運用では多くの場合に熱の出入りを無視する要素も含む。このような要素は日常的に制御することは困難であるが、省エネルギー化のためには改善すべき要素と考えられるからである。また、設備機械とは、動作に伴いエネルギーを消費または生成する機械類であって、操作パネルや設備制御部等を介して任意に制御できるものを言い、エネルギーを直接消費するか又は間接的に建築物のエネルギー消費に影響する機械類、例えば、空調機、換気機器、照明機器、熱源機器、ボイラー、冷却塔、ヒートポンプエアコン等の設備機器類、給排水ポンプ、給湯機器、燃料電池などの給排水衛生ガス機器、受変電設備、発電機、蓄電池、キャパシター等の電気設備機器及び、冷蔵庫、温蔵庫、複写機、コンピュータ、プリンタ等の電気エネルギーを利用する機器、ガスコンロ、石油ストーブ等の化石燃料を利用する機器類等が挙げられ、さらには、太陽光発電装置や風力発電装置のごとく自らエネルギーを生成できる機械類も挙げられる。
 図1は、ユニットを用いた省エネルギーシステムの実施形態例の概略構成を示した概念図である。図中の破線で囲まれた建築物50~52のそれぞれに複数のユニット1が設置されており、各ユニットは、対象建築物のうちの自らの担当部分について、センサー類21、31と担当する設備類を制御できる設備制御部42とを備えている。そして、各ユニットは通信ネット12を介して相互に通信可能に接続されており、相互に自律的に通信することができる。各ユニット1の通信ネット12との接続方法は、各ユニット1が独立して通信ネット12に接続するのでも良いし、建築物内部で無線又は有線でLANを構築し、LANからまとめて通信ネット12に接続する形態等でも良い。通信ネットは、ユニット間で相互に通信可能なネットであれば良く、具体的には、インターネット、携帯電話網、PHS網、イントラネット等のクローズドな無線又は有線のネットワークが例示される。
 ユニットは、対象建築物の同じ部屋ごと、同じ階ごと、同じ電気コンセントごとのように、接続の手間がかからないか又は接続への支障が少ない比較的近接した範囲ごとにユニットを一台ずつ設置し、建築物全体では複数台のユニットが設置されるようにする。このようにすることで、対象建築物の構造上、センサー類や設備類の多くは互いに離れた位置に点在しているにも係わらず、その後の増改築や設備の増減などの変更があっても、その変更された部分だけについて、新たなユニットを設置したり廃止したりすればよい。つまり、各ユニットはいずれも対等で優位劣位の関係がない並列関係にあるから、建築物の構造や設備類の設置・廃止に応じて柔軟に変化可能なシステムを構築することができる。なお、各ユニットと担当設備類や担当センサー類との接続は、有線によるものでもよいし、無線によるものでも良い。
 図2は、ユニット一台の概略構成を示したブロック図である。ユニットは、ハードディスクやフラッシュメモリのごとき情報の記憶手段200と、記憶手段200から読み出したコンピュータプログラムと、それにより動作するCPUとからなる制御部100とを備えたコンピュータであり、さらに、通信ネット12に接続してユニット間で通信可能にすると共に、気象庁他から雨量、風速、風向き等の外部データを通信ネットを経由して随時入手するための通信手段10、ユニットに接続されて、建築物の周辺や内部の、温度、湿度、風向、気圧、日照、室内にいる人数等の環境を計測する環境センサー21からの情報を受け付ける環境センサー入力手段20、ユニットが担当する設備類41が人間等によりシステム外部から操作されたことを、操作センサー31を介して感知する操作感知手段30、ユニットが担当する設備類41を設備制御部42を介して制御できる設備操作手段40等の各種のインターフェイスを備えている。なお、簡単のために、以下では、まず対象ユニットの担当設備類が一つだけの場合で説明し、その後、図13で、対象ユニットの担当設備類が複数である場合の処理について説明する。
 まず記憶手段200について説明する。なお、各ユニットの記憶手段に格納される情報は、いずれも他のユニットと共通のプロトコルに従って生成・格納されており、ユニット間で互いに情報の比較対照や情報交換を行うことができる。このことは建築物の構造や環境に関する情報やセンサー類の計測情報、また、設備類のエネルギー収支計算式や運用条件に関しても同様である。
 ユニット固有情報テーブル210は、個々のユニットに特有の情報、例えば、ユニットを特定して他のユニットと区別するための識別情報、対象建築物を特定できる名称、住所、緯度・経度、郵便番号等の建築物特定情報、対象建築物の用途、建築物中のユニットが設置されている位置を特定する情報、担当センサー類の識別情報や設置位置情報、担当設備類の識別情報や種類や設置位置情報、ユニットが担当する範囲の延べ床面積や空調面積等を格納している。さらには、対象建築物の全部またはユニット担当範囲の構造情報、具体的には、建築物が木造か鉄筋コンクリートか等の基本構造情報、担当範囲の階数、窓やドアの位置、窓や壁の方角、壁の断熱性能、壁の向こう側が外気か廊下か部屋か等の識別情報を格納しており、また、対象建築物特有の環境情報、例えば、対象建築物のどの外壁面に、晴天下で一日のうちに何時間太陽光があたるかの日当たり情報等を格納している。また、ユニット担当範囲のエネルギー収支を計算するために必要な計算項目情報等も格納している。これらはユニットが最初に設置される際に、あらかじめ入力され格納される。このような情報を格納することで、ユニットがどの建築物のどの設備類を制御対象にしているのかが特定でき、後述の内部ユニットと外部ユニットとを区別することも可能になる。
 内部ユニット特定テーブル220は、システムを構成する複数のユニットのうち、いずれのユニットが、対象建築物に設置された内部ユニットであるかを特定する情報を格納している。このテーブルは、ユニット初期処理部110の処理により、ユニットが設置されたあとの初期処理で生成される。また、新しいユニットがシステムに追加され、それが内部ユニットであった場合に追記される。このテーブルを用意しているのは、対象建築物以外の建築物にも他のユニットが設置されていることから、それらの他のユニットと対象建築物に設置されて省エネルギー化を図る範囲である内部ユニットとを区別するためである。このテーブルを格納していることで、いちいち検索を行わなくとも容易に内部ユニットと外部ユニットとを識別することができ、対象建築物のエネルギー収支を容易に求めることが可能になる。
 関係性テーブル230は、各担当設備類が動作した場合に、エネルギー的に他のどのような設備類の動作に一次的に影響を及ぼすかを特定し、影響を受ける設備類の運用条件をどのように変化させるかを特定したテーブルである。関係性テーブル230は、担当設備類ごとにあらかじめ定められており、ユニットが担当する設備類が確定したあとに情報が入力・格納される。このテーブルが設けられているのは、各種の設備類の制御は、他の設備類の制御に対し、温度や日照等を介して一次的に影響を与えるため、その影響をあらかじめ特定するためである。関係性テーブルは、内部ユニットの少なくとも1つに何らかの変化が生じた場合、例えば、新たな内部ユニットが加わる、新たなソフトウェアが少なくとも1つの内部ユニットに加わる、いずれかの設備機器の設定値変更があったり、担当設備機器が変更になったり撤去されたりした等の場合に、既設ユニットの関係性テーブルが修正される。新しいユニットがシステムに追加された場合には、新しいユニットに格納された関係性テーブルに基づいて既設ユニットの関係性テーブルが追記される。
 ちなみに、設備類がエネルギー的に他の設備類に一次的に影響を及ぼす場合とは、例えば、窓の開閉装置や換気ファンの動作状況が、換気により室内温度や湿度を変化させることで、空調機の動作負荷に影響を与える場合や、製造機械類や事務機械類の動作状況が、動作に伴う発熱によりやはり空調機の動作負荷に影響を与える場合等をいう。また、ブラインドの角度を調整する装置の動作状況により、室内への太陽光の取り入れ量が変化するから、照明負荷や空調負荷に影響を与える場合も含む。また、ある部屋を空調する空調機の動作状況が、その部屋につながった他の部屋や廊下の空調機の動作状況に影響する場合も含む。また、空調機の動作状況が、空調機の影響下にある室内に設置された冷水器や冷蔵庫等の動作負荷に影響する場合を含む。また、断熱性能の低い壁の存在や南側に設置されて日当たりの良い壁の存在や逆に日当たりの悪い壁の存在などが、その壁によって外気から仕切られている内部空間の空調負荷に影響する場合を含む。これはガラス窓や固定屋根に関しても同様である。一方、事務室等の通常の照明負荷は、点灯により一定の発熱が生じるもののその量が比較的小さいことから、他の設備類への影響をほぼ無視することができるから、関係性テーブルに格納しなくともよい。
 このような関係性テーブルを格納していることで、設備類間のエネルギー的な影響の有無が明らかになり、また、影響を受ける設備類の運用をどのように変化させればよいかが特定されるから、省エネルギー化に向けた最適化処理がより簡単になる。
 内部ユニット情報テーブル240は、ユニット固有情報テーブル210に格納されている計算項目情報に従って、各内部ユニットから読み出した、実際の運用で使用されているエネルギー収支計算式の情報と運用情報とを格納したテーブルである。このテーブルを用意していることで、ユニット内部で対象建築物全体のエネルギーシミュレーションを随時行うことができるようになる。このテーブルは、各ユニットで用いられるエネルギー収支計算式の情報と運用情報とが変更されるたびに、その変更に応じて更新される。
 関係式・条件テーブル250は、新たなユニットを設置する前に、ユニットの担当設備類に適すると思われるエネルギー収支計算式と運用条件との組み合わせを複数組あらかじめ用意し、格納したものである。エネルギー収支計算式は、ユニットの担当範囲に関してエネルギーの生成や消費を生じる計算項目を加えて、担当範囲のエネルギー収支を求める式であり、運用条件とは、季節や時間帯、建物の利用特性によりどの要素や範囲にどの程度の重みをつけて制御するか、を定めたものである。
 自然環境を考えて制御をおこなう場合、エネルギー収支の変動には様々なパターンがあり得るため、期間に関係なく担当範囲全体を支配する要件は何かとか、期間限定で支配的になる要因は何かとかが問題となる。例えば、一年365日のうち、ある一日だけを他の日と異なるパターンで制御することで年間のエネルギー消費が低減することもあるし、逆に毎日の状況を左右する要因を正確に制御した方がいい場合もあり得る。同様なことは一日のうちにも生じるし、また、季節ごとに生じることもある。例えば、冬の空調では日射量をメインに制御するのが望ましいが、夏の空調では人員移動をメインに制御をした方がいいという運用条件等があり得る。これらの要素を含めることにより制御の効率化を図ることができる。
 さらに、担当設備に関しても同様であり、例えば、短時間運転で省エネルギーになるものと長時間運転で省エネルギーになるものとがあるし、冷水をつくる冷凍機の中には外気温度・湿度の違いによって効率が変化するものがある。また、夜に熱量をためて昼間の発生熱量を低減することで、昼夜トータルでの省エネルギーを図ったり、土日に熱量をためて平日の発生熱量を減らすことで、一週間を単位として省エネルギーを図れる場合もあるので、それぞれの設備類にとって適すると考えられる運用条件等をあらかじめ複数種類用意しておく。このようにして、担当範囲に適すると考えられる運用条件等を、あらかじめ検討していくつかの候補を関係式・条件テーブル250に格納しておく。
 このようにすることで、まずはこの組み合わせから最適化の条件を探索することができるから、最適条件に到達しやすくなる。また、システムに新たなユニットが設置されるごとに、それまでに各ユニットで使用されているものと異なるエネルギー収支計算式や運用条件がシステムに導入される可能性があるから、他のユニットでもより省エネルギー化のレベルが向上する可能性が生じる。
 制御履歴情報テーブル260は、ユニットの担当設備類に関して、過去にどのような制御を行ったかの履歴を格納したテーブルである。このようなテーブルを用意することで、いったんは実運転に採用された運用条件等を、その後の状況変化に伴い、元の運用条件等に戻すことが可能になる。また、事前のシミュレーションでは省エネルギー化の改善に効果があると判断された運用条件が、その後の実運用で効果が無いことが判明した場合に、自己相関による評価を行うことにより元の条件に戻すことが可能になる。また、例えば、一年前のある季節には最適であったが、その後の季節の変化で最適ではなくなって採用されなくなっていた運用条件を、再び同じ季節が巡ってきた際に再度用いるようなことも可能になる。
 最適式・条件特定テーブル270は、対象建築物のエネルギー収支の計算に必要な計算項目と、他の内部ユニットと対象ユニットの担当設備類とに関して、最適化処理で最適と判断されたエネルギー収支計算式と運用条件とを格納したテーブルである。このテーブルは、ユニット初期処理部110の処理により計算項目とエネルギー収支計算式と運用条件とが格納され、最適化処理によりそれらが変更されるたびに更新される。
 関連ユニット特定テーブル280は、関連ユニット検索部140が、後述の検索範囲テーブル310を参照して、内部ユニットや外部ユニットを問わずに各ユニットを検索して抽出した関連ユニットの識別情報等を格納したテーブルである。ここで関連ユニットとは、対象ユニットや対象建築物の省エネルギー化のレベルを改善できる可能性のある新たな運用条件等を用いているかもしれないユニットを言う。関連ユニット検索部140は、そのようなユニットを探索する観点から、担当設備類の特性等に基づいて検索項目をあらかじめ選択して検索する。例えば、対象建築物と用途が同種である建築物のユニットや、担当設備類と同種の設備類を備えている建築物のユニット等であり、関連ユニット特定テーブル280には、関連ユニットの識別情報といずれの検索項目にヒットしたかの情報を格納している。このテーブルは、初期処理の検索処理で生成され、その後の定常処理では、新たなユニットが追加されたり、既設のユニットの内容が変更されて再起動された場合に更新される。
 計測情報テーブル290は、担当センサー類から随時送られてくる計測情報を格納するテーブルである。このテーブルに格納された情報を用いて、最適処理におけるシミュレーションが行われる。
 検索範囲テーブル300は、関連ユニットを検索する際の検索項目に関して、関連ユニットと言える範囲、すなわち、対象ユニットとエネルギー的に同様のパターンにより設備類の制御を行うであろうユニットを、システムから探索できる検索項目とその範囲をあらかじめ特定して格納したテーブルである。検索項目としては、関連ユニットを特定し易いであろう検索項目、例えば、建築物の用途、設備類の種類、建築物や担当範囲の延べ床面積、空調面積、建築物の基本構造、担当範囲の日当たり情報等を用いることができ、対象ユニットの担当範囲と担当設備類の特性を前提としてあらかじめ定めて格納されている。
 関連ユニットといえる範囲の具体例としては、例えば、検索項目が建築物の用途の場合、対象建築物の用途が通常のオフィスであれば、通常のオフィスは平日の昼間のエネルギー消費が大きくて夜間や土日祝日は小さいパターンをとるのが普通だから、関連ユニットの建築物の用途としては、同じ通常のオフィスに加え、同様のエネルギー消費パターンをとるであろう病院、学校、深夜操業を行わない工場等が検索されるようにしている。また、対象建築物の用途が家族用マンションであれば、関連ユニットの範囲としては家族用マンションのみならず、エネルギー消費パターンが近いと考えられる一戸建て住居も検索されるようにしている。
 同様に、設備類の種類という検索項目に関しても、担当設備類とエネルギー収支的に同種類の挙動を示すと考えられる設備類を担当するユニットを検索できるようにしている。例えば、対象建築物の設備類がターボ式冷凍機と冷温水ポンプ3台の組み合わせの場合に、同等のターボ式冷凍機に冷水ポンプを2台または1台を組み合わせた設備類を担当するユニットも検索されるようにしている。これは、3台の冷温水ポンプは最大容量運転の時に利用するが、温度負荷が小さい場合には2台または1台で運転する場合もあり、ポンプの運転台数が異なる各々の場合ごとに最もエネルギー効率のよい運転条件が異なることから、それぞれの場合の運転条件を互いに参照可能であることによる。
 また、延べ床面積や空調面積という検索項目に関しては、エネルギー的に同様のパターンを示すと考えられる範囲を特定しておけば良く、ここでは、±50%増減した範囲のそれぞれの面積を担当するユニットを検索するように定めている。他の検索項目に関しても同様に、エネルギー的に同様のパターンを示すものを検索する観点で範囲を定めている。もっとも増減する数値範囲は必要に応じて適宜変更して用いればよい。
 このような範囲で検索された関連ユニットは、対象ユニットにとって、ユニットが制御すべき条件がエネルギー収支の観点から近似しており、しかも、関連ユニットを管理している技術者の技能や知識が優れたりしていた場合に、省エネルギー化に関する現行の運用条件より優れた運用条件を適用している可能性がある。そこで、そのような関連ユニットを検索することで、より優れた運用条件が導入可能になる。
 なお、記憶手段200には、例えば、初期処理フロー及び定常処理フローを含む全体のフローを制御する基本プログラムのように、ユニットの動作には必要であるが、図2には図示されない他の情報も格納されている。
 次に、図1に示したシステムに新たなユニット一台が追加されたか、または図1のシステムにおいて既設のユニットの一台がその設定を変更されて再起動したかの場合における、そのユニットを対象ユニットとする処理フローを例に挙げて、図2に示されたユニットの制御部100の機能の説明を行う。図3は、そのような場合に、対象ユニットの初期処理フローを示したフローチャートである。以下、図3~図13を用いて初期処理フローの説明を行う。
 新たなユニット一台が対象建築物に設置された場合に、図3の初期フローがスタートし、まず対象ユニットに関する初期処理ステップが実行される(S100ステップ)。このステップを実行するユニット初期処理部110とユニット内部の他の手段との関係を図4に示した。図4の矢印は情報の主な流れ方向を示すもので、以下同様である。図5は、S100ステップの内容をさらに詳しく示したフローチャートである。図5のフローでは、まず、システムの他のユニット全部を検索し、各ユニットのユニット固有情報テーブル210から、対象ユニットが設置された建築物を特定できる建築物名称と住所とを読み出し、これらを対象ユニットが設置された建築物の名称や住所と比較して、対象ユニットと同じ建築物に設置されたユニットを特定し、特定されたユニットを内部ユニットとしてその識別情報を内部ユニット特定テーブル220に格納する(S110ステップ)。これにより、いちいち他のユニットを検索しなくとも内部ユニットを容易に特定することが可能になるから、対象ユニットでエネルギー収支のシミュレーションを行う範囲を簡単に特定できるようになる。つまり、ユニット初期処理部110とユニット固有情報テーブル210は、各ユニットを他のユニットから区別する識別手段として機能する。なお、それらの代替として、内部ユニット特定テーブル220を識別手段とすることもできる。
 次に、各内部ユニットのユニット固有情報テーブルから、その内部ユニットの担当範囲のエネルギー収支を計算する計算項目情報を読み出し、さらに、対象ユニットが担当する範囲の計算項目情報をユニット固有情報テーブル210から読み出し、最新式・条件特定テーブル270に格納する(S120ステップ)。続いて、他の内部ユニットから読み出した計算項目情報に基づいて、それぞれの内部ユニットから担当範囲のエネルギー収支計算式と運用条件とを読み出し、最新式・条件特定テーブル270に格納する(S130ステップ)。なお、S120ステップとS130ステップの処理は、対象ユニットにおいて対象建築物全体のエネルギー収支のシミュレーションを行うための準備である。
 次に、対象ユニットの担当範囲のエネルギー収支を計算する計算項目とエネルギー収支計算式と運用条件とを他の内部ユニットに送信する。これを受信した他の内部ユニットは、それらの情報を自らの最新式・条件特定テーブルに格納する(S140ステップ)。これは他の内部ユニットにおいて、新たに追加されたユニットを含めて最適化が行えるようにするためである。
 次に、対象ユニットにあらかじめ格納された関係性テーブル230の情報を読み出して他の内部ユニットに送信する(S150ステップ)。各内部ユニットでは、対象ユニットから送信された関係性テーブルの情報のうち、変更された情報を自らの関係性テーブルに反映する。これは、対象ユニットが他の既設の内部ユニットが情報を有さない新たな設備類やセンサー類を担当している場合や、他の既設の内部ユニットでは影響が小さいとして無視していた要素を対象ユニットでは取り入れて制御精度の向上を図るような場合や、さらには、対象ユニットが既設の内部ユニットの設備類の一部を撤去してから再起動したものであるような場合に、他の内部ユニットでの最適化処理をより適切に行うための処理である。
 これで図5のフロー、すなわち、図3のS100ステップが終了し、続いてS200ステップの処理に移る。S200ステップでは、対象ユニットの担当設備類の動作に関して、対象ユニットにあらかじめ格納していたエネルギー収支計算式と運用条件の範囲で最適化処理を行う。また、担当設備類が他の設備類にエネルギー的に影響を及ぼす場合に関して、対象建築物全体に対して最適化処理を行う。このステップを実行する内部・全体最適化処理部120と他の処理部との関係を図6に示した。
 また、S200ステップのフローを、図7のフローチャートでさらに詳しく示した。S200ステップがスタートすると、まず関係式・条件テーブル250から、対象ユニットの担当設備について候補となるエネルギー収支計算式と運用条件とを一組選択する(S210ステップ)。選択はなんらかの優先順位を設けて行っても良いが、この例ではテーブルの先頭に格納されたものから順番に選択している。
 次に、関係性テーブル230を参照し、対象ユニットの担当設備類が対象建築物の他の設備類に対しエネルギー的に影響を及ぼすか否か、すなわち関係性が有るか否かを判定する(S215ステップ)。関係性が無い場合は、フローは左に分岐してS255ステップに移り、関係性がある場合は、下に分岐してS220ステップに移る。このように関係性の有無で切り分けているのは、関係性が有る場合は、最適化のためには対象ユニットの担当部分だけを他から切り離すことができず、対象建築物全体でエネルギー収支の最適化のシミュレーション等を行う必要があるが、逆に関係性が無い場合は、対象ユニットの担当部分だけの最適化を行えばよいからである。なお、関係性が無い場合の最適化に関しては、続くS300ステップで行う。
 関係性がある場合のS220ステップでは、内部ユニット情報テーブル240に取り込んだ内部ユニットの担当部分の運用条件を読み出して、関係性テーブルに基づいて変更する。ここで、関係性有りの例としては、従来、夏場に空調機だけを用いて連続運転して、室温をあらかじめ定めた適正温度に調整していた場合に、外気を取り入れるファンを新たに設備類として設置し、ファンの運用条件として、室温が適性温度より高くかつ外気が室温より3℃以上低い場合にファンを運転するように設定されている、というようなケースが上げられる。この場合、ファンを運転するにはエネルギーを必要とするが、外気温が室温よりそれなりに低ければ、ファンの駆動により室温が低下するから、ファンの運転は空調機の空調負荷に影響を及ぼす。そして、外気億が低いなどの一定条件下ではファンの駆動エネルギーより空調機の駆動エネルギーの方が大きくなるから、空調機の運用条件を、それまでの連続運転からファンが稼働する時間帯には停止する旨の運用条件に変更した方が好ましい。このように関係性に基づいて運用条件を適切に変えることにより、さらなる省エネルギー化を図ることができる。
 また、他の関係性がある例としては、室内に居る人数により照明ランプの点灯数を調整するように既設のユニットが照明設備を制御していた場合に、窓につけたブラインドの角度を調整する設備類を新たに設置した、というケースが上げられる。この場合、冬場の晴天時の昼間に、多くの太陽光が室内に入りやすいようにブラインドの角度を調整することで、窓際の照明ランプを消灯しても支障が生じない状態にすることができるから、ブラインドの角度がそのように調整された場合には、照明設備の運用条件を窓際の照明ランプを消灯するように変更することが省エネルギーの観点から好ましい。なお、この例では、太陽光を室内に取り込むことにより、空調負荷にも影響を与えることになるから、空調機の運用条件も変更されることになる。逆に夏場には、ブラインドを閉じて太陽光を遮断することで、照明ランプは点灯しなければならないが、空調負荷は下がることになので、より省エネルギー化されるように照明設備や空調設備の運用条件が変更されることになる。
 このように、関係性テーブルに基づいて、それぞれの影響を受ける設備類の運用条件が適切に変更されるので、対象建築物全体として省エネルギー化が促進されることになる。
 次に、対象ユニットの担当部分を含む対象建築物の全体に対して、内部ユニット情報テーブル240から読み出して適宜変更されたデータと、S210ステップで選択された対象ユニットのエネルギー収支計算式と運用条件と計測情報テーブル290のデータとを用いて、一日分のエネルギーシミュレーションを行い、想定消費エネルギーを演算する(S225ステップ)。なお、ユニットを設置して最初にS225ステップに移った場合は、担当センサー類で計測された計測情報テーブル290のデータが存在しないので、フローはS225ステップを飛ばして直ちにS230ステップに移る。
 次に、対象建築物全体の一日の想定消費エネルギーが、現状の一日の消費エネルギーより低くなるか否かを判定する(S230ステップ)。想定消費エネルギーが現状の消費エネルギーと同じか大きい場合には、フローは左に分岐してS255ステップに移行する。想定消費エネルギーが現状の消費エネルギーより小さい場合には、フローは下に分岐してS235ステップに移行する。この場合は、S210ステップで候補として選択されたエネルギー収支計算式と運用条件の組み合わせが現状のものよりさらに省エネルギー化に効果がある可能性があるので、さらに実証運転を行うためである。なお、ユニットを設置して最初にS230ステップを実行する場合は、現状の一日の消費エネルギーのデータも一日の想定消費エネルギーのデータも存在しないので、フローはS230ステップを飛ばしてS235ステップに移る。
 S235ステップでは、他の内部ユニットに対し、S220ステップで変更されたエネルギー収支計算式と運用条件とが送信される(S235ステップ)。各ユニット運用条件を候補の運用条件等に対応するものに変更することで、内部ユニット全体で試験運用を行えるようにするためである。そして、S240ステップで試験運用が一日行われ、センサー類からの計測情報が計測情報テーブルに格納されて、実際のエネルギー収支が演算される。続いて、S245ステップではS240ステップで求められた実際のエネルギー収支が、それまでに使用されていた従来条件でのエネルギー収支とを比較し、S240ステップで演算されたエネルギー収支が従来のエネルギー収支よりさらに省エネルギー化されているか否かを判定する(S245ステップ)。なお、ユニットを設置して最初にS245ステップを実行する場合は、担当センサー類で計測された計測情報テーブル290のデータが存在しないので、フローは無条件に左に分岐してS255ステップに移り、候補として選択されたエネルギー収支計算式と運用条件とを従来のものとみなして、以下の処理が行われる。
 S245ステップで、S240ステップで演算されたエネルギー収支が従来のエネルギー収支より省エネルギー化されている場合は、S210ステップで選択された候補の組み合わせは実際の計測で省エネルギーの点でより有効であったことが実証されたので、試験運転をそのまま実運転として継続し、結果を最適式・条件特定テーブル270と制御履歴情報テーブル260に格納し、フローは左に分岐してS255ステップに移る。
 一方、S245ステップで、S240ステップで演算されたエネルギー収支が従来のエネルギー収支より省エネルギー化されていないか同じである場合は、S210で選択された候補は実際の計測では省エネルギーの点で特に有効ではなかったことが判明したことになるので、その候補の試験運転で用いた条件等を取り消す操作を行い、対象ユニットの設定をS210ステップの前に戻すと共に、全内部ユニットに対して、S235ステップで変更する旨を送信した内容を取り消してそれ以前の状態に戻す指令を送信し(S250ステップ)、S255ステップに移る。
 S255ステップでは、関係式・条件テーブル250を検索して、対象ユニットの担当設備について候補となるエネルギー収支計算式と運用条件との組み合わせを全部試験したか否かを判断し(S210ステップ)、まだ試験していない候補が有る場合は、右に分岐してS210ステップに移り、新たな候補を選択して全部の候補を試験終了するまで処理を継続し、全部の組み合わせを試験済みである場合には下に分岐して処理を終了する。これで図7のフローの全部、すなわち図3のS200ステップが終了する。
 このように、S200ステップでは、対象ユニットの担当設備類の動作に関して、担当設備類が他の設備類にエネルギー的に影響を及ぼす場合に、対象建築物全体に対して省エネルギー化のための最適化処理を行う。これは、各設備類がエネルギー的に他の設備類に影響したりしなかったりするために、最適化処理を行う範囲を対象建築物全体にしなければならない場合と、対象ユニットの担当範囲だけに限定できる場合とが混在しており、いずれの場合であるかによって、最適化処理に要する処理量や処理時間が大きく異なるため、より少ない処理で省エネルギー化への最適化が行えるようにするためである。
 次に、図3のS300ステップに移るが、このステップはS200ステップとは異なり、担当設備類が他の内部ユニットの担当設備類とエネルギー的な関係が無いとみなせる場合を処理する。そのため、対象ユニットの担当設備類だけを対象とした最適化処理を行えばよい。S300ステップを図9のフローチャートに詳しく示した。なお、S300ステップを実行する内部・局所最適化処理部130とその他の手段との関係を図8に示した。
 図9のフローがスタートすると、対象ユニットの担当設備類に関して、関係式・条件テーブル250から候補となるエネルギー計算式と運用条件の組み合わせとを一組選択する(S310ステップ)。この選択は図7のS215ステップで関係性がないと判定されたものの中から一組を選択するようにしてもよいが、この例では単純にS215ステップと同様の選択処理を再度行うようにしている。続いて、関係性テーブル230を参照し、対象ユニットの担当設備類が対象建築物の他の設備類に対してエネルギー的な影響、すなわち関係性が有るか否かを判定する(S320ステップ)。他の設備類とのエネルギー的な関係性が有る場合は、フローは左に分岐してS390ステップに移り、次の候補の有無を判定する。一方、エネルギー的な関係性が無い場合には、フローは下に分岐してS330ステップに移り、対象ユニットの担当範囲に関して、選択されたエネルギー収支計算式と運用条件と計測情報テーブル290のデータとを用いて、一日分のエネルギーシミュレーションを行い、想定消費エネルギーを演算する(S330ステップ)。なお、ユニットを設置して最初にS330ステップに移った場合は、図7のS225ステップでの処理と同様に、必要なデータが無いのでフローはS330ステップを飛ばしてS340ステップに移る。
 次に、対象ユニットの対象範囲における一日の想定消費エネルギーが、現状の一日の消費エネルギーより低くなるか否かを判定する(S340ステップ)。想定消費エネルギーが現状の消費エネルギーと同じか大きい場合には、フローは左に分岐してS390ステップに移行する。想定消費エネルギーが現状の消費エネルギーより小さい場合には、フローは下に分岐してS350ステップに移行して、実際に試験運転を行う。なお、ユニットを設置して最初にS340ステップに移った場合は、フローはS340ステップを飛ばしてS350ステップの試験運転に移る。
 S350ステップで試験運転が一日行われ、センサー類からの計測情報が計測情報テーブルに格納されて、実際のエネルギー収支が演算される。続いて、S360ステップではS350ステップで求められた実際のエネルギー収支と、それまでに使用されていた従来条件でのエネルギー収支とを比較し、S350ステップで演算されたエネルギー収支が従来のエネルギー収支よりさらに省エネルギー化されているか否かを判定する。想定消費エネルギーが現状の消費エネルギーより大きいか同じ場合には、より省エネルギー化することができないことが明らかなので、フローは下に分岐してS380ステップに移行する。S380ステップでは、試験運転のために候補の組み合わせを用いて行った制御を、試験運転の前の状態に戻し、S390ステップに移行する。
 一方、S360ステップで、S350ステップで演算されたエネルギー収支が従来のエネルギー収支より省エネルギー化されている場合は、S310ステップで選択された候補の組み合わせは実際の計測で省エネルギーの点でより有効であったことが実証されたので、試験運転をそのまま実運転として継続し、結果を最新式・条件テーブル270と制御履歴テーブル260に格納して、フローはS360ステップから右に分岐してS370ステップに移る。なお、ユニットを設置して最初にS360ステップに移った場合は、担当センサー類で計測された計測情報テーブル290のデータが存在しないので、フローは無条件に右に分岐してS370ステップに移り、候補として選択されたエネルギー収支計算式と運用条件とを従来のものとみなして、以下の処理が行われる。
 S370ステップでは、他の内部ユニットに対し、S310ステップで選択されたエネルギー収支計算式と運用条件とが、他の内部ユニットにおけるシミュレーションのために送信されて、フローはS390ステップに移る。S390ステップでは、関係式・条件テーブル250にあらかじめ格納された担当部分のエネルギー収支計算式と運用条件の組み合わせにおいて、S310ステップで選択されなかった候補の組み合わせが残っているか否かを判定し、残っていればS310ステップに戻って新たな候補の組み合わせを選択して処理を継続し、残っていなければ処理を終了する。
 このようにすることで、他の設備類との関係性がない担当範囲に関しては、結果的に担当設備類に関して最適なエネルギー収支計算式と運用条件を選択できることになるうえ、対象ユニットの担当範囲内で最適化処理を行うので、他の内部ユニットの担当範囲に関する演算が不要となる。これで図9のフローの全部、すなわち図3のS300ステップが終了する。
 以上のように、S200ステップとS300ステップを順次実行することにより、互いにまたは一方的に、エネルギー収支上の影響を及ぼしたり及ぼさなかったりする各種の設備類の初期処理における最適化を、より少ない処理時間で実行することが可能になる。
 このように、新たに設置されるユニットや新たな設備類の設置などにより再起動されたユニットには、新たに得られた省エネルギー化の知識やそれに基づく改良技術を取り込むことができるから、より適切に省エネルギー化を計ることが可能になる。さらに、後述の関連ユニット検索及びそれに続く内外部分最適化処理を経ることにより、既設のユニットに対して、新たなユニット等の新たな技術や知識に基づく改良された運用条件等が、時間の経過と共にシステム内に拡がっていき、その結果、対象建築物のみならず、ユニットが設置された全部の建築物の省エネルギーレベルが、各建築物の担当者の知識等に係わらず、徐々に向上していく、すなわちシステムに含まれる建築物全体の省エネルギーレベルが時間経過と共に向上して、レベルがそろっていくという効果が生じる。
 図3に戻り、続いてS400ステップに移る。S400ステップでは、関連ユニットを検索する。ここにいう関連ユニットとは、対象ユニット(及び対象建築物)の省エネルギー化のレベルを現状より改善できる新たな運用条件等を用いているかもしれないユニットを言う。そして、この関連ユニット検索では、対象建築物に設置されている内部ユニットのみならず、対象建築物以外の建築物に設置されている外部ユニットをも検索対象とする。このようにすることで、対象建築物に用いられている省エネルギー化のための技術や担当者の知識に限定されることなく、省エネルギー化のためのより良い運用条件等を広く探索することが可能になる。
 S400ステップの関連ユニット検索の詳しいフローチャートの例を図11に示した。対象ユニットより優れた運用条件等を用いているかもしれない関連ユニットの検索の仕方は、様々に行うことができ、特に制限されるものではないが、ここでは、建築物用途、担当設備類の種類、担当範囲の延べ床面積、担当範囲の空調面積の各検索項目で検索する例を示した。この他、地域(緯度、経度、標高)、建築物の延べ床面積、建築物周辺の平均気温、建築物の延べ床面積当たりの一日の平均出入り人数または利用者数または収容人員、担当範囲の階数や方角等の建築物における位置関係、担当範囲の外壁の日当たり率等の検索項目を、対象建築物や担当設備類の特性によりあらかじめ選択して用いることができる。さらに検索例を具体的に示せば、例えば、ターボ冷凍機という固有名称で検索して同じ装置名称の装置を含むものを検索したり、COP(機器の運転効率)の数値が一定範囲内に含まれるものを検索したり、冷凍能力等の利用時の能力の数値が一定範囲内に含まれるものを検索したり、ユニットの外部環境の近似度が高いものを検索したり、運転パターンの近似度が高いものを含むものを検索したり、というごとき検索が上げられる。
 これらの検索項目に対して、関連ユニット検索処理でどのようなユニットがヒットするかは、検索範囲テーブル300であらかじめ定めている。関連ユニット検索を行う関連ユニット検索処理部140と他の手段との関係を図10に示した。
 図11のフローで関連ユニット検索がスタートすると、対象ユニットの対象建築物の用途と、検索範囲テーブルを参照して同類と言える範囲の用途の建築物に設置されたユニットを検索し、その識別情報と用途に関して関連する旨の結果を関連ユニット特定テーブル280に格納する(S410ステップ)。S410ステップで検索されたユニットの群のうち、さらに、対象ユニットの担当設備類と、検索範囲テーブルを参照して同類の担当設備類を有するユニットを絞り込み、結果を関連ユニット特定テーブル280に格納する(S420ステップ)。S420ステップで検索されたユニットの群のうち、さらに、対象ユニットの担当範囲の延べ床面積と、検索範囲テーブルを参照して同類の範囲といえる担当範囲の延べ床面積を有するユニットを絞り込み、結果を関連ユニット特定テーブル280に格納する(S430ステップ)。
 続いて、S430ステップで検索されたユニットの群のうち、さらに、対象ユニットの担当範囲の空調面積と、検索範囲テーブルを参照して同類の範囲といえる担当範囲の空調面積を有するユニットを絞り込み、結果を関連ユニット特定テーブル280に格納する(S440ステップ)。最後に、各ステップでヒットした回数が多いユニットから優先順位を1番からあらかじめ定めた数まで付与し、関連ユニットとして関連ユニット特定テーブル280に残す(S450ステップ)。ヒット数が少ないユニットは、対象ユニットの運用条件等には適さない可能性が高いこと、試験運転は短くとも一日間は続けることが望ましく、検討候補の数が多すぎると最適化に日数を要することから、検討候補の数を絞ることで最適化処理の負荷を低減するためである。この例では、検討候補の数を30個に限定している。このように各ステップでユニットを絞り込んでいくので、より対象ユニットの担当設備類に適した運用条件のユニットを選択できるようになる。これで、図11のフローの検索処理、すなわち図3のS400ステップが終了したので、続いて、図3のS500ステップに移る。
 S500ステップを実行する内外部分最適化処理部150と他の手段との関係を図12に示した。また、S500ステップの詳しいフローを図13のフローチャートに示した。図13の処理がスタートすると、関連ユニット特定テーブル280から優先順位の高いユニットを選択し、それに対応する担当設備類の運用条件等を想定条件に設定する(S510ステップ)。続いて、最適式・条件特定テーブル270から読み出した対象ユニット及び他の内部ユニットのエネルギー収支計算式と運用条件に、この想定条件を組み合わせ、内部ユニット全体を範囲とするシミュレーションを行い、想定エネルギー収支を演算する(S520ステップ)。なお、ここでは関係性テーブル230を参照していないが、これは、関連ユニットでは、対象ユニットと対象建築物の構造が一般に異なっており、関連ユニットの関係性データが対象ユニットに対応していない可能性が有る。そのため、担当範囲のみならず、内部ユニット全体に対してシミュレーションすることが望ましいことによる。
 続いて、この想定エネルギー収支を現状のエネルギー収支と比較し、想定エネルギー収支がより省エネルギーになっているか否かを判定する(S530ステップ)。想定エネルギー収支がより省エネルギー的になっていない場合は、フローは左に分岐してS580ステップに移る。また、想定エネルギー収支がより省エネルギー的になっている場合は、フローは下に分岐してS540ステップに移り、想定条件を他の内部ユニットに送信して試験運転の準備を行う。続いてS550ステップに移り、想定条件により実際に現状より省エネルギー化しうるかの試験運転を1日間行い、試験エネルギー収支を測定する。次に、試験エネルギー収支が現状のエネルギー収支より省エネルギー化されているか否かが判定され(S560ステップ)、省エネルギー化されている場合は、想定条件を最適式・条件特定テーブル270に格納して、フローは左に分岐してS580ステップに移る。また、省エネルギー化されていない場合は、フローは下に分岐して全内部ユニットの設定を試験運転の前の状態に戻して(S570ステップ)、やはりS580ステップに移る。S580ステップでは、関連ユニット特定テーブル280に未だ選択されていない関連ユニットが残っているか否かを判定し、残っている場合はS510ステップに戻ってフローを繰り返し、残っていない場合は、処理を終了する。これで図13のフロー、すなわち、図3のS500ステップが終了し、新しいユニットがシステムに追加されるか、または、既設のユニットの設定が変更されて再起動された場合の図3の初期処理フローが終了する。
 このように、新しいユニットが追加されるなどした場合の初期処理で、関連ユニットを検索して、より適した運用条件等を検索して採用できるようにしているので、ユニット間で互いにより良い運用条件等を検索し合うことで、時間の経過と共に、ユニットを設置した複数の建築物が、最適な条件等を互いに参照し合うことで省エネルギー化のレベルを向上させていくことが可能になる。これにより、ユニットが設置されたいずれの建築物も、徐々にその時点における最高の省エネルギー化レベルに漸近的に近づいていくことになるから、ユニットが設置された全部の建築物の省エネルギー化レベルが向上し、レベルがそろっていくことになる。
 さて、図3~図13まで、簡単のために、新しく追加等されたユニットには担当設備類が一つだけであることを前提にして説明したが、実際には、各ユニットは比較的近くに設置されている複数の設備類を担当することになる。設置の簡便さと装置費用の低減化のためである。そこで、対象ユニットの担当設備類がa、b、cの三つである場合における、図3のフローチャートに対応するフローチャート例を図14に示す。図3のフローチャートと比較すると、図3のS200ステップに対応して、図14で担当設備a、b、cに関する処理をそれぞれ担当するSa200ステップ、Sb200ステップ、Sc200ステップの三つが設けられている。同様に、図14では、図3のS300ステップ、S500ステップの各々に対応して、担当設備類a、b、cの三つに関する処理を担当するSa300ステップ等が設けられている。このように、担当設備類が複数の場合は、その数に対応して必要なステップを増加させればよい。
 次に、初期処理が終了したあとの、既設のユニットの定常状態における処理について説明する。定常状態では、各ユニットは最適と判定された運用条件等とセンサー類からの計測情報とに基づいて、担当設備類を制御して担当範囲のエネルギー収支を日常的にコントロールする。その全体フローを図15に示した。初期処理に続いて定常処理がスタートすると、日常運用処理を行う(S600ステップ)。日常運用処理を実行する運用処理部170と他の手段との関係を図16に示した。このステップでは、ユニットは担当センサー類の計測情報と運用条件とを用いて、担当設備類の動作を日常的に制御する。
 設備類の制御は、各設備ごとの特性と状況に応じて定められた運用条件とそれに含まれる目標値を用いて行う。目標値は、例えば、外気温度、湿度、内部人員などの外部条件に応じて、初期想定で設定した数式、もしくはモニタリングデータから算出した相関式(自己相関、他との相関、回帰式、重回帰式ほか)を用いて、あらかじめ定めればよい。例えば、空調機では、担当センサー類からの温度や湿度等の情報を用い、室内ごとに快適指数(PMV=Predicted Mean Vote)がゼロになる温度と湿度とを求めて、空調機の制御目標値としている。なお、快適指数とは、人間が感じる暑さや寒さが、温度、湿度、輻射温度、気流速度、人の活動量、衣服の着衣量(CLO値)や熱抵抗などに左右されることから、これらの要素を加味し、必要によりCO2濃度やCO濃度も活用して、Fangerの開発した快適方程式を用いて計算したものをいう。PMV=0で統計的に95%の人が暑くも寒くもなく快適に感じ、これからプラスマイナス3の範囲内で数字が変動して、PMVがプラスになると95%の人が暑く感じ、マイナスになると寒く感じることを意味する。
 また、設備機械が照明設備の例では、各部屋の大きさ、窓の大きさと位置、日照度、収容人員の情報から、各室内で行うと想定されている作業に必要な最低限の照度が得られる照明数とその位置について、部屋ごとにあらかじめ定められた計算式に基づいて制御目標値を設定する。日照により日常作業に十分な照度が得られる場所では、消灯するのが省エネルギーになるからである。また、設備類が窓開閉装置の例では、建築物外部の温度、湿度、雨量、風量、風向等の情報と、各室内の温度、湿度、勤務時間内か否か等の情報とから、あらかじめ定められた計算式に基づいて、快適指数を維持しながら空調機の運転エネルギーが小さくなるように、各窓を開いて換気を行うか否かを決定して窓ごとの制御目標値とする。たとえば、外気温が室内温度より低い場合に、空調機を冷房運転するより窓を開けて換気を行った方が省エネルギーになるからである。
 また、担当設備類がパーソナルコンピュータやプリンタ等の事務機器の場合では、従来使用時において、電源がONであるがあらかじめ定めた一定時間以上にわたって待ち状態を続けている機器の種類と台数とをあらかじめ特定し、これらがOFFとなるように制御目標値を定め、それ以降にはその制御目標値を用いて待ち状態の機器を少なくするよう電源をOFFに制御したり、また、在室人員をCO2センサーや画像センサー、赤外線センサー等により計測し、室内に居る人間の人数に応じて、あらかじめ定めた計算式で稼働しておくべき機器の種類と台数を定めておき、それ以上の機器の電源をOFFにするように設定したりする。このような事務機器は無駄にエネルギーを消費していると考えられるからである。
 このように設定された目標値とそれを含む運用条件とを用いて制御を行うが、その際の制御が一回り行われる間のインターバルは、例えば、空調制御の場合は比較的長くとり、短くとも5~10分程度の単位時間となるように設定するのが望ましい。また、夏は天井に反射光を、冬はブラインドからの光を床に落とすように、太陽光の日射角度の変化に合わせて昼光利用のブラインド角度の制御を変える場合には、制御間のインターバルは1分程度に設定し、外的要因、この場合は日射量の変化、に対して制御を行っていくのが望ましい。
 S600ステップで担当設備の制御が少なくとも一回り行われると、フローはS700ステップに移行して、システム内に新しく追加されたユニットや、設備類の変更により再起動されたユニットが有るか否かを、他のユニットからの内部ユニット検索処理が、対象ユニットの前回の日常運用処理が終了してから後に有ったか否かにより判定する。複数の建築物を包含するシステム内には、日常的に新しいユニットの追加や設備類の変更に伴う再起動が生じており、それらに伴いシステム内にもたらされる新しい運用条件等を、対象ユニット内に速やかに取り込むためである。もし追加等されたユニットが無かった場合は、フローは左に分岐してS600ステップに戻り、再び日常運用処理を行う。また、追加等されたユニットが有った場合には、フローは下に分岐して、図11のフローと同じ検索項目と検索範囲に従って、追加等されたユニットが関連ユニットであるか否かを判定する(S710ステップ)。
 追加等されたユニットが関連ユニットではない場合は、フローは左に分岐してS600ステップに戻り、日常運用処理を行う。追加等されたユニットが関連ユニットだった場合は、フローは下に分岐して、関連ユニットと判断されたユニットを関連ユニットテーブルに優先順位をつけて格納する(S720ステップ)。続いて、追加部分最適化処理が実行される(S800ステップ)。このS800ステップを実行する追加部分最適化処理部160の他の手段との関係を図17に示した。また、S800ステップの詳しいフローチャートを図18に示した。
 図18の追加部分最適化処理は、図13のフローにおいて選択される初期処理で検索された関連ユニットに代えて、S700~S710ステップにより特定された追加等されたユニットを選択して用いる以外は、図13のフローと同様に処理がなされるので詳しい説明は省略する。従って、このフローにおいても、より良い運用条件等が新しいユニットの追加や既設ユニットの再起動を起因として常に検索されるから、時間の経過と共に、各ユニットが、ユニットが設置された複数の建築物における最適な条件等を互いに学習し合うことで、システム全体の省エネルギー化のレベルを向上させていくことが可能になる。これでS800ステップが終了し、フローは再び日常運用処理に戻る。以下、何らかのブレーク操作がなされるまで、ユニットは図15のフローを繰り返し実行する。
 図15は一つのユニットが一つの設備類を担当している場合の日常運用処理フローの例である。次に、図14のように一つのユニットが複数の設備類を担当している場合について説明する。図18には、図14と同様に、一つのユニットが三つの設備類a、b、cを担当している場合のフロー例を示した。この図18と図15とを対比すると、図15におけるS600ステップの日常運用処理が、図18では三つの担当設備類a、b、cに対応して、Sa600ステップ、Sb600ステップ、Sc600ステップの三つのステップが設けられている点が異なる。すなわち、三つの担当設備類の運用処理を順に実行し、ついで追加ユニットに係わる最適化処理を行って、再び担当設備類の日常運用処理を行う。このようにすることで、担当設備類が複数の場合も特に問題なく処理を行うことが可能になる。
 以上、本発明の実施形態について具体的に説明してきたが、本発明は上記の実施形態の具体的態様に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記では、記憶部のテーブル構成や、各制御部のフローのステップ内容を具体的に説明しているが、これらに様々な変型や順序の入れ替え等を行っても、実質的に同じ機能を達成することができる場合がある。また、例えば、上記では検討候補となる運用条件等をテーブルの先頭から順番に選択したり、または、あらかじめ優先順位を付して選択したりしている場合で説明したが、検討候補を乱数によりランダムに選択しても良いし、さらには遺伝的アルゴリズム等の人工知能技術を用いて選択を行うようにしても良い。
 遺伝的アルゴリズムを用いる場合でも、上記のフローにより同様に実行することができる。遺伝的アルゴリズムを用いて、ユニットは、外気の温度湿度条件、建築の使い勝手等さまざまに変化する環境の中で、制御方法、設定値、変数等のうちから条件を適宜選択して、エネルギー収支を最小化する。まずは、ある特定の設定と制御方法とによりシミュレーションするか又は実際に制御し始める。その結果、あらかじめ想定された最小に到達しなかった場合に、設定を少し変更して再度シミュレーション等を行い、想定された最小との差異を判定する。これを複数の制御方法、設定値、変数を変更しながら繰り返し、最終的に最小と判断できる結果を最適化結果として記録し、その後はこの結果を再利用する。ユニットは、様々な条件、例えば、外気温や湿度や風向き等を測定し記録することで、制御の際の条件設定を行うことが可能になる。複数のセンサーの測定値の組み合わせに対応して、どのような制御条件が良いのかを分析することが可能になる。なお、最適化処理のロジックは単一でも良いし、複数を組み合わせて用いても良い。例えば、全部の最適化処理を同じロジックにしてもよいし、少なくとも1つを異なるロジックにしてもよい。
 また、上記では、省エネルギー化と二酸化炭素排出量の極小化とを同じように取り扱って説明しているが、場合によっては両者に実際的な違いが生じることがある。そのような場合は、ユニットやシステムが、省エネルギー化と二酸化炭素排出量の極小化とのどちらを目的として動作させるのかをあらかじめ定めておけばよい。なお、二酸化炭素排出量の極小化を目的とする場合は、上記説明のうちでエネルギーやエネルギー消費に関する部分を二酸化炭素排出量に読み替えればよい。
 また、上記では、新しい運用条件の源泉を、新しくシステムに設置されるユニットから供給される場合や、設備類の追加や変更などで既設のユニットが再起動された場合で説明しているが、これに加えて、一つのユニットの計測情報の自己相関処理により、過去のある時点で適していた運用条件を再度呼び出せるようにすることが望ましい。1年のうちには、ある時間帯の温度、湿度、日射、雨量、風速ほかの外気条件や、内部人員数、照明負荷、コンセント負荷、生産負荷他の使い方のごとき室内条件が、他の時間帯のそれと極めて似ている時間帯があり得るので、この類似の時間帯に関しては、自己相関に基づいて時系列に最適化条件を変えることが望ましい。例えば、季節の変動等により、ある夏場で最適であった運用条件は、次の冬場には適さずに変更されたとしても、翌年の夏場では再度最適な運用条件になる可能性が高いからである。
 また、上記では、エネルギーシミュレーションは、初期処理、定常処理共に一日分の計測情報を用いて行う場合で説明しているが、担当範囲が活動状況にある一日未満の時間で行うこともできる。また、定常状態に入った後は、一週間、一月、四季(三ヶ月)、の各期間を区切ってそれぞれ行うことが望ましい。人間活動や季節変化の周期性のために、短期的には省エネルギーになっても、長期では省エネルギーにならない場合があるからである。長期的な運用では省エネルギーにならない場合は、自己相関により設備類の運用条件を短期に切り替えていけばよい。
 また、上記では、ユニットの集合体としてシステムを構築したが、システムをサーバクライアントシステムとして構成することも可能である。その構成例を図20に示す。図20では、サーバ3とクライアント2(簡単のためにクライアントは1つだけを図示した)とが通信ネット12を介して通信可能に接続されている。サーバ3には、図2に示されたユニット1の機能のうち制御手段100と記憶手段200とを、サーバが担当する複数のユニットごとに設けている。これにより、サーバが各種データの格納と対象建築物に関する最適化処理を行う。また、サーバ3に通信可能に接続されたクライアント2は、ユニット1の機能のうち、担当センサー類21、31や担当設備類41とサーバ3との間のインターフェイス的な機能を備え、センサー入力手段20や設備操作手段40等と通信手段10とを制御できる最低限のクライアント制御部3とクライアント記憶部4とを備えている。この構成例では、ユニットはサーバとクライアントとに機能が分割されていることになるから、上記のユニットに関する説明を、その機能に応じて、ユニットをクライアントまたはサーバに読み替えて解釈すればよい。
 このようにすると、対象建築物に関する最適化処理はサーバだけで一意的に行えばよく、図2の構成例のように内部ユニットごとに重複して行う必要が無くなる。一方で、サーバ3がダウンすれば、サーバが担当する対象建築物の日常的な制御が全部ダウンするデメリットも生じる。そのため、システムを図2と図20の中間的な構成とし、最適化処理はサーバ側で行うが、その結果に基づく設備類の日常的な制御はクライアント側で行う構成としても良い。さらに、ユニットの集合体としてのシステムとサーバクライアントシステムとが混在しても良い。この場合、互いに情報交換を行うが、最適化処理に関してはそれぞれの担当部分に関して、それぞれのユニットやサーバで一意的に行えばよい。
 上記のユニットは、ユニットに格納されたソフトウェアとしてのコンピュータプログラムとハードウェアとが協動して動作する例であるが、ソフトウェアに代えて、ソフトウェア部分の各動作を行う専門のハードウェアを用いて構成してもよい。ユニットには、上記以外に周辺機器として入力装置、ディスプレイ、プリンタ等が接続されていてもよい。ここで、入力装置とはキーボード、マウスなどの入力デバイスをいう。ディスプレイとは、CRT(Cathode Ray Tube)や液晶表示装置などを言う。また、上記の記憶手段は、ユニットに内蔵するものであるが、他の装置内にあり、通信によりアクセスする形態にすることもできる。記憶手段は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリや、CD-ROM等の読み出しのみが可能な記録媒体、RAMのような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成される。
 建築物のエネルギー収支や二酸化炭素排出量を制御し、省エネルギー化や二酸化炭素排出量の低減化を図るために用いることができる。

Claims (12)

  1.  建築物の省エネルギー化のためのユニットであって、ユニットが担当するセンサー類からの情報を受け取る入力手段と、他のユニットと相互に通信可能な通信手段と、
     ユニットが設置された対象建築物の位置、構造、環境条件の情報及び、ユニットの担当センサー類と担当設備類とを特定する情報が、異なるユニット間で情報交換可能な形式で格納されたユニット固有情報格納手段と、
     対象建築物に設置された他ユニットである内部ユニットと、対象建築物以外の建築物に設置された他ユニットである外部ユニットとを、前記ユニット固有情報により識別する識別手段と、
     前記識別手段により識別された内部ユニットのエネルギー計算式を読み出し、ユニットにあらかじめ用意された運用条件のいずれかを選択し、対象建築物全体のエネルギー計算式を構成してシミュレーションを行い、対象建築物のエネルギー収支を最適化する内部最適化手段と
     ユニットと関連した建築条件を有する他のユニットを検索する手段であって、前記他のユニットとして、他の内部ユニットに加え、前記識別手段により外部ユニットと判定されるユニットを含めて検索する関連ユニット検索手段と、
     関連ユニット検索手段により検索された他の内部ユニット及び外部ユニットから、ユニットに対応する運用条件を読み出し、読み出した運用条件と全体エネルギー計算式とを用いてシミュレーションを行い、対象建築物のエネルギー収支を最適化する内外部分最適化処理手段と、
     前記の最適化された運用条件と前記担当センサー類からの情報とに基づいて、ユニットが担当する設備類を操作する操作手段と、を備えたことを特徴とするユニット。
  2.  前記の識別手段と前記の内部最適化手段とが、ユニットが新たに対象建築物に設置されたか、または再起動されたあとに実行されることを特徴とする請求項1に記載のユニット。
  3.  前記の担当設備類の動作が他の設備類にエネルギー的に影響を及ぼすか否かをあらかじめ特定する関係性テーブルを備え、前記関係性テーブルの情報により、前記内部最適化手段の最適化処理を行う範囲を切り替えることを特徴とする請求項1に記載のユニット。
  4.  前記の関連ユニット検索手段は、ユニットと、エネルギー収支的に同様のパターンにより担当設備類の制御を行うであろう他のユニットを検索するものであることを特徴とする請求項1に記載のユニット。
  5.  ユニットが対象建築物に新しく設置されたか再起動された初期段階と、その後の定常運転において他のユニットが新しく設置されたか再起動された段階と、の少なくとも二段階において、省エネルギー化の最適化処理を行うことを特徴とする請求項1に記載のユニット。
  6.  前記初期段階では、ユニットにあらかじめ格納された複数の運用条件の範囲で行う最適化処理と、関連ユニットの検索により読み出された複数の運用条件の範囲で行う最適化処理とを行い、少なくとも三段階の最適化処理を行うことを特徴とする請求項5に記載のユニット。
  7.  前記の最適化処理の少なくとも1つが、遺伝的アルゴリズムにより実行されるものであることを特徴とする請求項1に記載のユニット。
  8.  請求項1~7のいずれかのユニットが、通信ネットを介して互いに通信可能に接続されていることを特徴とする建築物の省エネルギー化システム。
  9.  前記のユニットが、他のいずれのユニットとも並列関係にあることを特徴とする請求項8の省エネルギー化システム。
  10.  新たなユニットが追加されるか、又は既設のユニットが再起動された場合に、新たな運用条件の候補がシステムに導入されることを特徴とする請求項9に記載の省エネルギー化システム。
  11.  建築物の省エネルギー化のためのサーバであって、サーバが複数のクライアントと通信可能な通信手段と、
     クライアントが設置された対象建築物の位置、構造、環境条件の情報及び、クライアントの担当センサー類と担当設備類とを特定する情報が、異なるクライアント間で比較対象可能な形式で格納されたクライアント固有情報格納手段と、
     対象建築物に設置された他クライアントである内部クライアントと、対象建築物以外の建築物に設置された他クライアントである外部クライアントとを、前記クライアント固有情報により識別する識別手段と、
     前記識別手段により識別された内部クライアントのエネルギー計算式を読み出し、サーバにあらかじめ用意された運用条件のいずれかを選択し、対象建築物全体のエネルギー計算式を構成してシミュレーションを行い、対象建築物のエネルギー収支を最適化する内部最適化手段と、
     クライアントと関連した建築条件を有する他のクライアントを検索する手段であって、前記他のクライアントとして、他の内部クライアントに加え、前記識別手段により外部クライアントと判定されるクライアントを含めて検索する関連クライアント検索手段と、
     関連クライアント検索手段により検索された他の内部クライアント及び外部クライアントから、クライアントに対応する運用条件を読み出し、読み出した運用条件と全体エネルギー計算式とを用いてシミュレーションを行い、対象建築物のエネルギー収支を最適化する内外部分最適化処理手段と、
     を備えたことを特徴とするサーバ。
  12.  請求項11に記載のサーバと、前記サーバと通信可能に接続された複数のクライアントとを備えた省エネルギー化システムであって、前記クライアントは、担当するセンサー類からの情報を受け取る入力手段と、担当する設備類を操作する操作手段と、前記サーバと通信可能な通信手段とを備えたものであることを特徴とする省エネルギー化システム。
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