(57)【要約】【課題】  簡単なパラメータにより運転開始時間偏差を演算して複数の系統で順次起動を制御して建物全体のピーク消費電力量を低減する。【解決手段】  空調負荷に関する情報を計測する計測手段１、２と、計測手段により計測された計測情報に乗算する係数を記憶する係数記憶手段３と、運転日前休日数を判定するための情報を記憶する休日情報記憶手段４と、計測手段により計測された計測情報と係数記憶手段に記憶された係数を乗算して運転開始時間偏差を演算する演算手段５と、演算手段により演算された運転開始時間偏差と休日開けか否かの判定に基づきマルチエアコンを複数のグループに分割した複数の系統に対して所定の優先順に従って順次起動の制御を行う運転制御手段９とを備え、空調負荷に関する計測情報と休日開けか否かの判定に応じて複数の系統に対する時間差による順次起動の制御を行う。【選択図】    図１
2006029694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチエアコンを複数のグループに分割した複数の系統により運転の分散制御を行うマルチエアコンの予冷・予熱分散制御システムであって、
空調負荷に関する情報を計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された計測情報に乗算する係数を記憶する係数記憶手段と、
運転日前休日数を判定するための情報を記憶する休日情報記憶手段と、
前記計測手段により計測された計測情報と前記係数記憶手段に記憶された係数を乗算して運転開始時間偏差を演算する演算手段と、
前記演算手段により演算された運転開始時間偏差と休日開けか否かの判定に基づき前記複数の系統に対して所定の優先順に従って順次起動の制御を行う運転制御手段と
を備え、前記空調負荷に関する計測情報と休日開けか否かの判定に応じて前記複数の系統に対する時間差による順次起動の制御を行うようにしたことを特徴とするマルチエアコンの予冷・予熱分散制御システム。
【請求項２】
前記空調負荷に関する情報として、少なくとも日射量、外気温度、室内温度を含むことを特徴とする請求項１に記載のマルチエアコンの予冷・予熱分散制御システム。
【請求項３】
前記計測手段により計測された計測情報は、前記空調負荷に関する情報の累積された計測情報であることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載のマルチエアコンの予冷・予熱分散制御システム。
【請求項４】
前記計測手段により計測された計測情報は、累積外気温に累積日射量を加えたものであることを特徴とする請求項１に記載のマルチエアコンの予冷・予熱分散制御システム。
【請求項５】
前記計測手段により計測された計測情報は、室内温度と空調時設定温度との偏差であることを特徴とする請求項１に記載のマルチエアコンの予冷・予熱分散制御システム。
【請求項６】
前記係数は、少なくとも負荷変換係数、建物蓄熱係数を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のマルチエアコンの予冷・予熱分散制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチエアコンを複数のグループに分割した複数の系統により建物のデマンド計算時間毎の使用電力量を制御するマルチエアコンの予冷・予熱分散制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の事務所ビルにおいては、電力使用量の約４０％が空調設備で消費されている。空調設備における消費電力量は、外部気象条件（外部気温、日射等）、建物の蓄熱状況（夜間、休日等）によって大きく変動する。特に夏季・冬季のピーク負荷時の建物の蓄熱状況により休日開けの空調運転時に空調負荷が増大するので、これに伴い消費電力量も増大する。従来の空調制御システムでは、建物全体の受電電力量のピークを低減するために空調設備を通常の運転時間より早めに運転する予冷・予熱制御が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、電力料金は、基本料金と従量料金からなっている。基本料金は、最大使用電力量（デマンド電力量）といった電力の使われ方によって決定される。図１０は或る建物における各年、月別のデマンド電力量の例を示す図であり、デマンド電力量は、この図１０に示すように季節により大きく変化し、業務用電力の場合、１年間の期間中に最も消費電力量が多かった３０分間の実績で決定される。したがって、３６５日×２４時間×２＝１７，５２０回のうち最も大きい消費電力量が年間の電気料金のうちの基本料金を決定することになる。このため、できるだけ平準的な電力消費を実現することが電力料金の低減につながる。
【特許文献１】特開平０６−６７７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の予冷・予熱制御では、室内環境を営業開始時間に適正値収束させることに主眼がおかれ、設定温度に到達するまでの到達時間、その到達時間がサービス開始時刻までの残り時間より少ないか否かなどの演算を行っている。そのためにまた、外気条件、室内温度、空調機能力など多くのパラメータにより運転時間を算出したり、さらには、設定温度へ到達できるか否かに応じて予冷・予熱定数を補正するなど、演算処理が複雑になっている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであって、簡単なパラメータにより運転開始時間偏差を演算して複数の系統で順次起動を制御することにより建物全体のピーク消費電力量を低減できるようにするものである。
【０００６】
そのために本発明は、マルチエアコンを複数のグループに分割した複数の系統により運転の分散制御を行うマルチエアコンの分散制御システムであって、空調負荷に関する情報を計測する計測手段と、前記計測手段により計測された計測情報に乗算する係数を記憶する係数記憶手段と、運転日前休日数を判定するための情報を記憶する休日情報記憶手段と、前記計測手段により計測された計測情報と前記係数記憶手段に記憶された係数を乗算して運転開始時間偏差を演算する演算手段と、前記演算手段により演算された運転開始時間偏差と休日開けか否かの判定に基づき前記複数の系統に対して所定の優先順に従って順次起動の制御を行う運転制御手段とを備え、前記空調負荷に関する計測情報と休日開けか否かの判定に応じて前記複数の系統に対する時間差による順次起動の制御を行うようにしたことを特徴とする。
【０００７】
前記空調負荷に関する情報として、少なくとも日射量、外気温度、室内温度を含むことを特徴とし、前記計測手段により計測された計測情報は、前記空調負荷に関する情報の累積された計測情報であり、累積外気温に累積日射量を加えたものであり、室内温度と空調時設定温度との偏差であることを特徴とし、前記係数は、少なくとも負荷変換係数、建物蓄熱係数を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、空調負荷に関する情報を計測して係数を乗算して演算した運転開始時間偏差によりマルチエアコンを複数のグループに分割した複数の系統に対して所定の優先順に従って順次起動の制御を行うので、簡単なパラメータと演算により起動時より建物全体のピーク消費電力量を低減できる。
【０００９】
しかも、夏季・冬季のピーク負荷時の建物の蓄熱状況により休日開け空調運転開始時に空調負荷が特別に増大し、これに伴い消費電力が増大するが、デマンド値を超えるほどの発生頻度は年間で数回程度である。このようなピーク消費電力量が予測される場合に対応させて、空調設備を通常の運転時間より早めに運転することにより建物全体の受電電力量のピークの低減を図り、電力料金の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係るマルチエアコンの予冷・予熱分散制御システムの実施の形態を説明する図である。図中、１は蓄熱負荷情報センサ、２はセンサ情報累積部、３は係数記憶部、４は休日情報記憶部、５は運転開始時間偏差演算部、６は電力量予測演算部、７は設定電力量記憶部、８は間欠遮断時間演算部、９は運転制御部を示す。
【００１１】
図１において、蓄熱負荷情報センサ１は、建物の蓄熱負荷に相関する情報を計測するものであり、例えば日射量、外気温度、室内温度などを計測するものである。センサ情報累積部２は、蓄熱負荷情報センサ１により計測された蓄熱負荷に相関する情報について、例えば前回空調終了時から登録された空調開始時刻のＮ時間前（通常は２時間程度前）までを累積するものである。係数記憶部３は、センサ情報累積部２に累積された値に基づき運転開始時間偏差を計算するための係数を記憶するものであり、休日情報記憶部４は、休日開け（運転日前休日数）を判定するため年間カレンダーや週間スケジュール等を記憶するものである。運転開始時間偏差演算部５は、センサ情報累積部２に累積された値に係数記憶部３に記憶された係数を乗算して空調開始時間偏差を求めるものである。
【００１２】
電力量予測演算部６は、デマンド計算時間を３０分として、３０分デマンド予測を行うため、例えば受電電力計の電力量パルスを常時計測することにより、所定時間での電力量を計測、積算して３０分間での予測電力量を演算するものである。設定電力量記憶部７は、予め設定されたデマンド値（設定電力量）として、電力会社との契約電力量を記憶しておくものである。間欠遮断時間演算部８は、電力量予測演算部６により求められた予測電力量と設定電力量記憶部７に記憶されたデマンド値との偏差から間欠遮断時間を演算し、あるいは、運転開始時間偏差演算部５よりセンサ情報の累積した値や係数、カレンダー等を受け取り予測電力量に換算して、その予測電力量とデマンド値との偏差から間欠遮断時間を演算するものである。
【００１３】
運転制御部９は、運転開始時間偏差演算部５により演算され設定された空調開始時間偏差、間欠遮断時間演算部８により演算され設定された間欠遮断時間に基づき、さらに休日情報記憶部４に記憶された年間カレンダーや週間スケジュール等に基づき休日開け（運転日前休日数）を判定して複数の系統Ａ、Ｂ、……からなるマルチエアコンに対してそれぞれの運転開始時の順次起動制御、間欠・ローテーション運転による間欠遮断の切り換え制御を行うものである。
【００１４】
このように本実施形態では、デマンド計算時間毎に使用される予測電力量を演算し、その予測電力量が予め設定されたデマンド値を超えるか否かを判定して予測電力量が前記デマンド値を超える場合に当該超える電力量ΔＰに応じた間欠遮断時間を演算することにより、その間欠遮断時間に基づき、マルチエアコンを複数のグループに分割した複数の系統Ａ、Ｂ、Ｃに対して所定の優先順に従って間欠・ローテーション運転による間欠遮断の切り換え制御を行い、このことにより、デマンド計算時間内での使用電力量がデマンド値の範囲内となるようにするものである。
【００１５】
図２はマルチエアコンの系統別順次起動運転を説明する図、図３は３０分デマンド予測を説明する図、図４はマルチエアコンの系統別間欠・ローテーション運転を説明する図、図５は電力量予測演算処理の概要を説明する図である。
【００１６】
運転開始時間偏差演算部５により空調開始時刻のＮ時間前（通常は２時間程度前）に対して調整すべき空調開始時間偏差を演算すると、運転制御部９によるマルチエアコンの系統別順次起動運転では、図２に示すように空調開始時刻より空調開始時間偏差で決まる時間前からまず系統Ａを起動し、次にＫ３（定数）遅延させて系統Ｂ、さらにＫ３遅延させて系統Ｃと、Ｋ３ずつ遅延させて順次起動運転を行う。この空調開始時間偏差Ｎ′は、負荷変換係数をＫ１（定数）、建物蓄熱係数をＫ２（定数）とすると、例えば外気温度を建物の蓄熱負荷に相関する情報とした場合、
Ｎ′＝累積外気温×Ｋ１×Ｋ２
の数式により求められ、
日射量を建物の蓄熱負荷に相関する情報とした場合、
Ｎ′＝累積日射量×Ｋ１×Ｋ２
の数式により求められ、
外気温度と日射量を建物の蓄熱負荷に相関する情報とした場合、
Ｎ′＝（累積外気温＋累積日射量／α）×Ｋ１×Ｋ２
ただし、α：定数（日射変換係数）
の数式により求められ、
室内温度を建物の蓄熱負荷に相関する情報とした場合、
Ｎ′＝（室内温度と空調時設定温度の偏差）×Ｋ１×Ｋ２
ただし、α：定数（日射変換係数）
の数式により求められる。
【００１７】
近年の空調設備システムでは、個別空調対応のビルマルチシステムが多く採用されており、複数の系統で構成されている。また、系統別のオン／オフ制御が可能になっている。このため全ての系統を同時刻に運転するのではなく、建物の蓄熱負荷に相関する情報を計測し、当日が休日開け（運転日前休日数）か否かを加味し運転開始時間を決定して、系統別に優先度に従って順次起動を行うことによって、空調機器の運転開始時のピーク消費電力量を分散させることができる。なお、空調負荷に関する情報を計測し累積する時間を運転開始前の数時間乃至１０数時間とする場合には、休日開けか否かに関係なく年間カレンダーや週間スケジュール等も使用されない。また、運転開始前の空調負荷に関する情報を計測した値を累積することなく演算に使用してもよい。
【００１８】
３０分デマンド予測では、図３に示すようにデマンド計算時間を３０分としてデマンド計算時間毎の初期の一定時間に使用される電力量を計測、積算した値に基づき予測電力量を演算する。そして、予測電力量が求められると、間欠遮断時間演算部３による間欠遮断時間演算は、予測電力量がデマンド値をオーバーするか否かを判定して、予測電力量がデマンド値を超える場合には予測電力量と設定電力量（デマンド値）との差ΔＰを求め、この差の電力量ΔＰに基づき、次の演算により間欠遮断時間ＴA を求める。
【００１９】
【数１】
2006029694.tif 000003
ここで、最小間欠遮断時間Ｔ0 は、空調機器の特性によって決定される（通常３分程度）。
【００２０】
このようにして求められた間欠遮断時間ＴA により、間欠・ローテーション運転では、図４に示すように予め設定される優先度に基づく優先順に従って系統Ａを間欠遮断時間ＴA だけオフにし、次に系統Ｂに切り換えて間欠遮断時間ＴA 、さらにその後系統Ｃに切り換えて間欠遮断時間ＴA だけ順にオフにする。
【００２１】
このようにマルチエアコンの間欠・ローテーション運転では、Ｎ個のグループ設定を行い、これら各グループのうち順次優先度の高いグループから切り換えて間欠遮断運転を行う。優先度は、期間設定機能により季節別、つまり、季節（冷房モード、暖房モード）によって上下階により変更する。そして、再演算により空調機器以外の負荷も含めて予測電力量が間欠・ローテーション運転中に低減した場合には、間欠・ローテーション運転がリセットされる。
【００２２】
電力量予測演算部１の電力量予測演算処理は、例えば図５に示すように毎時０分、３０分を予測演算開始時刻として、その時刻になるのを待ち（ステップＳ１１）、予測演算開始時刻になると、例えば電力量を積算して保持するレジスタをリセットし（ステップＳ１２）、しかる後、このレジスタに受電電力量計より受信される電力量パルスを計数して電力量を積算し保持する（ステップＳ１３）。予測演算開始時刻（デマンド開始時刻）からＮ分経過（例えば１０分）を積算時間終了とすると、その間電力量の積算を継続して積算時間終了を判定し（ステップＳ１４）、その積算した電力量の値から３０分後の予測電力量を演算する（ステップＳ１５）。
【００２３】
図６は本発明に係るマルチエアコンの予冷・予熱分散制御システムの他の実施の形態を示す図、図７はマルチエアコンの系統別順次起動運転によるピーク消費電力量の削減効果を説明する図である。
【００２４】
図６に示す本発明に係るマルチエアコンの予冷・予熱分散制御システムでは、電力制御装置１１でトランスジューサ１２の受電電力量パルスを常時計測し、センサ１３、１４から日射量や外気温度などの空調負荷に関する情報を取得し、また、これらの受電電力量や、空調負荷に関する情報、系統の運転制御情報を外部通信部よりインターネットを通してホストコンピュータ１５と通信するように構成されている。そして、先の実施形態のシステムと同様、電力制御装置１１が系統別順次起動運転、間欠・ローテーション運転による間欠遮断の切り換え制御を行うと共に、ホストコンピュータ１５では、実績日射量や実績外気温度を取得すると共に、建物の建築仕様から熱負荷を計算して空調負荷を予測し、例えば運転開始時間偏差Ｎ′を
Ｎ′＝空調開始時刻空調負荷／空調機定格能力
により計算して電力制御装置１１に運転指示を送る。このことにより、電力制御装置１１はホストコンピュータ１５からの運転指示に基づく運転制御を行う。これらの制御を実現することにより、特に起動時に現れるピーク消費電力量は、図７（Ａ）から（Ｂ）に示すように削減することができる。
【００２５】
図８はオン／オフ制御とインバータ制御のエアコンを組み合わせ運転したときのＣＯＰ（成績係数）の変化の例を示す図、図９はオフ回数に対応する平均ＣＯＰ（成績係数）の傾向を説明する図である。
【００２６】
インバータ制御（ロ）のエアコンでは、図８に示すようにオン／オフ制御（イ）のエアコンを組み合わせ軽負荷運転にしている（Ｌ）の領域の方が、オン／オフ制御（イ）のエアコンを停止させた（Ｒ）の領域の方よりＣＯＰ（成績係数）は悪くなる。また、オン／オフ制御（イ）のエアコンでは、図９に示すように単位時間当たりでオフ回数が増えるのに伴いＣＯＰ（成績係数）は悪くなる。これらのことから明らかなようにエアコンをオフにする回数を減らすと、全体としてＣＯＰ（成績係数）を良くすることができ、したがって、オフの時間を長くすることによりエアコンのＣＯＰ（成績係数）を良くすることができる。
【００２７】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定するものではなく、種々の変形が可能である。例えばマルチエアコンの各系統をどのようなグループに設定するかは、当該建物の各グループ（複数系統）の重要度（室内環境）、消費電力量および目標とする契約電力量により任意に設定可能とされることはいうまでもない。また、空調機器の間欠・ローテーション運転は、室内環境にほとんど影響を与えることなく省エネルギーを実現できるので、予測電力量に関わらず間欠・ローテーション運転を行うようにしてもよいし、ピーク負荷時に有効な制御を行うものとして、基準値を設けて該基準値を超えたことを条件に所望の運転制御を行うようにしてもよい。
【００２８】
近年の空調機器は、軽負荷時にインバータ制御を行う機能を有するものがあるが、空調機器の制御機能を考慮しない間欠運転は、室内環境を悪化させる場合がある。制御適応期間を設けて当該期間を常時省エネ運転モードとして間欠・ローテーション運転を行い、春や秋の中間期には常時省エネ運転モードを活用しないようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るマルチエアコンの予冷・予熱分散制御システムの実施の形態を説明する図である。
【図２】マルチエアコンの系統別順次起動運転を説明する図である。
【図３】３０分デマンド予測を説明する図である。
【図４】マルチエアコンの系統別間欠・ローテーション運転を説明する図である。
【図５】電力量予測演算処理の概要を説明する図である。
【図６】本発明に係るマルチエアコンの予冷・予熱分散制御システムの他の実施の形態を示す図である。
【図７】マルチエアコンの系統別順次起動運転によるピーク消費電力量の削減効果を説明する図である。
【図８】オン／オフ制御とインバータ制御のエアコンを組み合わせ運転したときのＣＯＰ（成績係数）の変化の例を示す図である。
【図９】オフ回数に対応する平均ＣＯＰ（成績係数）の傾向を説明する図である。
【図１０】或る建物における各年、月別のデマンド電力量の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…蓄熱負荷情報センサ、２…センサ情報累積部、３…係数記憶部、４…休日情報記憶部、５…運転開始時間偏差演算部、６…電力量予測演算部、７…設定電力量記憶部、８…間欠遮断時間演算部、９…運転制御部
【図１】
2006029694.tif 000004
【図２】
2006029694.tif 000005
【図３】
2006029694.tif 000006
【図４】
2006029694.tif 000007
【図５】
2006029694.tif 000008
【図６】
2006029694.tif 000009
【図７】
2006029694.tif 000010
【図８】
2006029694.tif 000011
【図９】
2006029694.tif 000012
【図１０】
2006029694.tif 000013