(57)【要約】【課題】顧客施設の各設備機器の最適化制御を低コストで支援することができる最適化制御支援システムを提供する。【解決手段】顧客施設１２の空調設備、換気設備、電気設備等は、中央監視装置２０により監視及び制御が行われており、顧客施設１２に設置されたローカルサーバ３０は中央監視装置２０からエネルギー管理に必要なデータを収集し、蓄積する。一方、エネルギー管理に関するサービスを提供するサービス提供施設１０にはセンターサーバ４０が設置され、そのセンターサーバ４０とローカルサーバ３０は、ＩＳＤＮ、ＩＰ−ＶＰＮ等の通信ネットワークを介して接続されている。センターサーバ４０は、顧客施設１２のローカルサーバ３０から前記データを取得し、各設備での消費エネルギーを最小にする最適化制御パラメータを最適化シミュレータにより算出し、その制御パラメータを顧客施設１２に提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の顧客施設における各顧客施設に設置され、該各顧客施設に設置された所定の設備の各設備機器の運転状態に関するデータを収集するデータ収集手段と、
前記各顧客施設に設置され、通信ネットワークを通じて外部の施設と通信可能に接続される顧客側データ通信手段と、
サービス提供施設に設置され、前記通信ネットワークを通じて前記各顧客施設の顧客側データ通信手段と通信可能に接続されるサービス提供側データ通信手段と、
前記サービス提供施設に設置され、前記顧客側データ通信手段、前記通信ネットワーク、及び、前記サービス提供側データ通信手段を通じて、前記データ収集手段により収集されたデータを取得するデータ取得手段と、
前記サービス提供施設に設置され、前記データ取得手段により取得されたデータに基づいて各顧客施設の前記設備における消費エネルギー、運転コスト、又は、排出二酸化炭素量のうち少なくとも１つが最小となるように前記設備の各設備機器を制御するための制御パラメータを算出する最適化制御パラメータ演算手段と、
前記各顧客施設に設置され、前記サービス提供側データ通信手段、前記通信ネットワーク、及び、前記顧客側データ通信手段を通じて、前記最適化制御パラメータ演算手段により算出された制御パラメータを取得する制御パラメータ取得手段と、
を備えたことを特徴とする最適化制御支援システム。
【請求項２】
前記各顧客施設において、前記制御パラメータ取得手段により取得された制御パラメータに基づいて前記設備の各設備機器を制御する制御手段、又は、前記制御パラメータ取得手段により取得された制御パラメータによる制御内容を示す情報を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項１の最適化制御支援システム。
【請求項３】
前記サービス提供施設に設置され、前記最適化制御パラメータ演算手段により算出された制御パラメータにより前記各顧客施設の前記設備の各設備機器を制御した場合の消費エネルギーの理論値を算出する消費エネルギー演算手段と、
前記各顧客施設に設置され、前記サービス提供側データ通信手段、前記通信ネットワーク、及び、前記顧客側データ通信手段を通じて、前記消費エネルギー演算手段により算出された消費エネルギーの理論値を取得する消費エネルギー理論値取得手段と、
前記各顧客施設に設置され、前記データ収集手段により収集されたデータに基づいて前記設備における消費エネルギーの実測値を算出すると共に、前記消費エネルギー理論値取得手段により取得された消費エネルギーの理論値を比較し、その差を消費エネルギーの無駄値として算出する消費エネルギー無駄値演算手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１又は２の最適化制御支援システム。
【請求項４】
前記各顧客施設に設置された所定の設備は空調設備であることを特徴とする請求項１、２又は３の最適化制御支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は最適化制御支援システムに係り、特に業務用ビル等の施設における空調設備等の各設備機器の最適化制御を支援する最適化制御支援システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、業務用ビル等においてビルエネルギーマネジメントシステム（ＢＥＭＳ：Building and Energy Management System）が導入されるようになっている。ＢＥＭＳは、施設内における空調設備、照明設備、防災設備、防犯設備などの建築設備を対象とし、各種センサ、メータにより室内環境やエネルギー消費の状況、各設備機器の運転状況等を監視し、各設備機器の最適な運転管理や制御を行うものとして知られており、このＢＥＭＳによって、室内環境やエネルギー性能の最適化が図られている。近年では地球環境への配慮から省エネルギーの重要性と共にＢＥＭＳによるエネルギー管理の重要性が高まっている。
【０００３】
また、特許文献１において、空調設備の制御に関して、室内負荷や機器の運転状況等をリアルタイムにモニタリングし、最適化シミュレータを用いて最も省エネ効果が得られる状態での運転を可能にする最適化制御システムが提案されている。
【特許文献１】特許３７８３８５９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような最適化制御システムを各顧客施設に導入しようとすると、顧客施設毎に最適化制御を行うための最適化シミュレータが必要になるため、イニシャルコストや維持費が高くなるという問題があった。また、最適化シミュレータをメンテナンスできる専門員を各顧客施設に派遣する必要があるため、人的コストや人的負担が高くなるという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、顧客施設の各設備機器の最適化制御を低コストで支援することができる最適化制御支援システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の最適化制御支援システムは、複数の顧客施設における各顧客施設に設置され、該各顧客施設に設置された所定の設備の各設備機器の運転状態に関するデータを収集するデータ収集手段と、前記各顧客施設に設置され、通信ネットワークを通じて外部の施設と通信可能に接続される顧客側データ通信手段と、サービス提供施設に設置され、前記通信ネットワークを通じて前記各顧客施設の顧客側データ通信手段と通信可能に接続されるサービス提供側データ通信手段と、前記サービス提供施設に設置され、前記顧客側データ通信手段、前記通信ネットワーク、及び、前記サービス提供側データ通信手段を通じて、前記データ収集手段により収集されたデータを取得するデータ取得手段と、前記サービス提供施設に設置され、前記データ取得手段により取得されたデータに基づいて各顧客施設の前記設備における消費エネルギー、運転コスト、又は、排出二酸化炭素量のうち少なくとも１つが最小となるように前記設備の各設備機器を制御するための制御パラメータを算出する最適化制御パラメータ演算手段と、前記各顧客施設に設置され、前記サービス提供側データ通信手段、前記通信ネットワーク、及び、前記顧客側データ通信手段を通じて、前記最適化制御パラメータ演算手段により算出された制御パラメータを取得する制御パラメータ取得手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、複数の顧客施設における設備機器の最適化制御を行うための演算をサービス提供施設に設置された１台のコンピュータ（最適化シミュレータ）で行うことができるため、各顧客施設に最適化シミュレータを導入する必要がなく、イニシャルコストや維持費を低減することができる。また、専門員を各顧客施設に派遣する必要がなく、サービス提供施設において一人の専門員が複数の顧客施設を管理することができるため、人的コストや人的負担が低減される。
【０００８】
請求項２に記載の最適化制御支援システムは、請求項１に記載の発明において、前記各顧客施設において、前記制御パラメータ取得手段により取得された制御パラメータに基づいて前記設備の各設備機器を制御する制御手段、又は、前記制御パラメータ取得手段により取得された制御パラメータによる制御内容を示す情報を表示する表示手段を備えたことを特徴している。
【０００９】
本発明は、各顧客施設においてサービス提供施設の最適化シミュレータによって提供された制御パラメータを有効に利用する具体的形態を示したもので、その制御パラメータによって自動的又は半自動的に各設備機器を制御するようにしてもよいし、その制御パラメータに従った制御内容を示す情報を表示することによって設備管理者などが各設備機器の制御内容を変更するようにしてもサービス提供施設から提供された制御パラメータを有効に利用することができる。
【００１０】
請求項３に記載の最適化制御支援システムは、請求項１又は２に記載の発明において、前記サービス提供施設に設置され、前記最適化制御パラメータ演算手段により算出された制御パラメータにより前記各顧客施設の前記設備の各設備機器を制御した場合の消費エネルギーの理論値を算出する消費エネルギー演算手段と、前記各顧客施設に設置され、前記サービス提供側データ通信手段、前記通信ネットワーク、及び、前記顧客側データ通信手段を通じて、前記消費エネルギー演算手段により算出された消費エネルギーの理論値を取得する消費エネルギー理論値取得手段と、前記各顧客施設に設置され、前記データ収集手段により収集されたデータに基づいて前記設備における消費エネルギーの実測値を算出すると共に、前記消費エネルギー理論値取得手段により取得された消費エネルギーの理論値を比較し、その差を消費エネルギーの無駄値として算出する消費エネルギー無駄値演算手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、各顧客施設において、設備機器の最適化制御を行ったときの消費エネルギーの理論値と、実測値との比較によって無駄な消費エネルギーを定量的に把握することができ、例えば、この結果から設備の劣化度合いを定量的に把握することが可能となる。
【００１２】
請求項４に記載の最適化制御支援システムは、請求項１、２又は３に記載の発明において、前記各顧客施設に設置された所定の設備は空調設備であることを特徴としている。本発明は、最適化制御支援の対象を空調設備に限定したもので、本発明のように特定設備に関する最適化制御の支援であっても、省エネルギー等に寄与することができるため有効である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る最適化制御支援システムによれば、顧客施設の各設備機器の最適化制御を低コストで支援することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面に従って本発明に係る最適化制御支援システムを実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明が適用されるビル等の管理システムの全体構成を示すシステム構成図である。同図の施設管理システムは、最適化制御の支援等に関するサービスを提供する業者のサービス提供施設１０と、サービスの提供を受ける顧客施設１２とにおいて構築される。同図では、１つのサービス提供施設１０と１つの顧客施設１２との間で管理システムが構築されているが、実際には顧客施設は複数存在し、管理システムを構成するサービス提供施設１０側の設備（センターサーバ４０等）は、複数の顧客施設に対して共用されるようになっている。
【００１６】
同図において、顧客施設１２内には、ガス設備、衛生設備、電気設備、換気設備、空調設備、受電設備等の建築設備が所要の場所に所要の機器構成によって設置されている。また、顧客施設１２内には、中央監視装置２０が設置されており、各設備における構成機器（設備機器）がＬＡＮ等の施設内通信ネットワークにより中央監視装置２０と通信可能に接続されている。中央監視装置２０では日常的な施設管理に必要な処理が行われており、この中央監視装置２０によって各設備の設備機器の運転状態の監視、制御等が行われるようになっている。これにより、中央監視装置２０と各設備との間において、従来からビル等に適用されている施設（ビル）管理システム１４が構築されている。
【００１７】
また、顧客施設１２には、上記施設管理システム１４の施設内通信ネットワークに接続されたローカルサーバ３０が設置されている。ローカルサーバ３０は、例えば一般的なコンピュータのハードウェア構成を有し、そのコンピュータにおいて実行されるソフトウェアのプログラムによってＷＷＷサーバとしての機能やエネルギー監視装置としての機能等を備えている。
【００１８】
ＷＷＷサーバの機能によれば、例えば、ＩＰ−ＶＰＮ、ＩＳＤＮ、インターネット等の顧客施設１２の外部に通じる通信ネットワーク（通信回線）によって外部のコンピュータ等と通信を行うことを可能にする。後述のようにこの機能によってサービス提供施設１０のセンターサーバ４０との間で通信が行われ、サービス提供施設１０が提供する最適化制御に関する支援（後述）等のサービスを受けることができる。
【００１９】
エネルギー監視装置の機能によれば、主として次のような処理がローカルサーバ３０によって実行され、この機能によって、顧客施設１２にＢＥＭＳ（Building and Energy Management System）が構築される。まず、施設管理システム１４から、エネルギー管理等に必要な現場データがローカルサーバ３０に収集され、蓄積される。現場データとしては、各設備、各設備機器に設置されたメータやセンサで得られたデータ等、顧客施設１２内における各設備機器の運転状態や室内環境に関するデータが含まれる。
【００２０】
また、その収集、蓄積された現場データに基づいて顧客施設１２内での消費エネルギーに関する情報等の算出処理が行われ、その情報が設備管理者や施設利用者などに提供される。例えば、ローカルサーバ３０のモニタには、施設全体の消費エネルギーや、用途別、系統別、又は、フロア別に分類した消費エネルギーが時間や日単位で図２に示すようにグラフ表示される。設備管理者はそのエネルギー情報によって顧客施設１２内での消費エネルギーの現状把握等を行うことができる。施設内通信ネットワークに接続されている施設利用者用のコンピュータ３２からも、ローカルサーバ３０にアクセスしてローカルサーバ３０と同様のエネルギー情報をモニタで確認することができる。
【００２１】
一方、サービスを提供するサービス提供施設１０内には、センターサーバ４０が設置され、顧客施設１２内のローカルサーバ３０と通信ネットワークを通じて通信可能に接続される。センターサーバ４０は、例えば一般的なコンピュータのハードウェア構成を有し、そのコンピュータにおいて実行されるソフトウェアのプログラムによって以下のような処理が実行される。
【００２２】
まず、顧客施設１２内のローカルサーバ３０へのデータ送信要求によって、ローカルサーバ３０で収集・蓄積された現場データが通信ネットワークを通じてセンターサーバ４０に送信され、取得される。これによってセンターサーバ４０に顧客施設１２の現場データが収集、蓄積される。センターサーバ４０は、その収集したデータに基づいて各種演算、分析を行い、顧客施設１２における各設備の機能性分析、評価等を行う。分析、評価の内容としては顧客施設１２での消費エネルギー、運転コスト、省エネ効果、室内環境の快適性、各種効率（熱源ＣＯＰ等）、運転・制御状態等がある。また、それらの分析、評価の結果はセンターサーバ４０のモニタに表示され、センターサーバ４０を操作している専門員が顧客施設１２の状況を把握することができるようになっている。また、分析、評価の結果を顧客施設１２のオーナーや設備管理者に報告するためのレポートの作成もセンターサーバ４０で行うことができるようになっている。
【００２３】
また、センターサーバ４０において単に分析や評価が行われるだけでなく、室内環境の快適性向上、省エネルギー、省コスト、ピークカット、環境負荷低減等を目的として、顧客施設１２の各設備機器の最適な制御を支援する情報がセンターサーバ４０からローカルサーバ３０に送信され、顧客施設１２において、各設備機器を最適化制御するための支援をサービス提供施設１０から受けることができるようになっている。
【００２４】
続いて、最適化制御支援について特に顧客施設１２の空調設備を対象にする場合を例に説明する。
【００２５】
上記のようにサービス提供施設１０のセンターサーバ４０は、顧客施設１２のローカルサーバ１２から通信ネットワークを通じて現場データを取得すると、室内負荷や各機器の運転状況を把握し、最適化シミュレーション（最適化演算）により例えば最も省エネ効果が得られる運転状態となるような制御パラメータを算出する。制御パラーメータは、各設備機器の運転状態（動作）を直接的又は間接的に決める値であり、各設備機器や各設備機器をコントロールする装置において設定される熱源機器の運転台数や設定値等を示す。尚、このようような最適化シミュレーションを行うセンターサーバ４０の機能又はセンターサーバ４０そのものを最適化シミュレータという。また、最適化シミュレータはサービス提供施設１０においてセンターサーバ４０と通信可能でセンターサーバ４０と必要なデータを共有できるコンピュータが実装していてもよい。
【００２６】
空調設備における最適化制御について図３を参照しながら詳説する。中央方式の熱源を持った空調設備において室内温熱環境を維持することを前提とした場合に、同図に示すように冷水温度を高くすれば冷凍機の消費エネルギーは減少するが、熱搬送系のポンプや空調機での消費エネルギーが増大する。従って、冷水温度だけを見ても総合の消費エネルギーが変動し、消費エネルギーを最小にする最適点が存在することが分かる。このようなシミュレーションを冷水温度だけでなく、冷却水温度、冷却水流量、冷水流量等の各種パラメータについても同様の処理を行うことにより、あらゆる条件の中で最も消費エネルギーが低くなるポイントを探し出し、そのとき状態での運転を行うための制御パラメータを算出する。このようにして算出した制御パラメータに従って空調設備の各機器を制御することによって空調設備の最適化制御が可能となる。尚、最適化制御として算出する制御パラメータは、消費エネルギーが最小となるように制御するための制御パラメータに限らず、例えば、運転コスト、又は、排出二酸化炭素量が最小となるように制御するための制御パラメータであってもよい。また、最適化シミュレータは、シミュレータ設定ファイルを変えるだけで各顧客施設の各設備に固有のシミュレータとすることが可能である。
【００２７】
センターサーバ４０（最適化シミュレータ）によって得られた制御パラメータは、センターサーバ４０から顧客施設１２のローカルサーバ３０に最適化制御を支援する情報として送信され、保存される。
【００２８】
ローカルサーバ３０では、その制御パラメータを受信すると、例えば、センターサーバ４０から制御パラメータを受信した旨をモニタ等を通じて設備管理者に通知する。設備管理者は、その通知を受けた場合に、センターサーバ４０からの制御パラメータに従って各設備機器の制御や調整を実施するか否かを判断する。実施すると判断してその旨の指示入力を入力装置で行うと、ローカルサーバ３０は、センターサーバ４０からの制御パラメータに従って各設備機器の制御や調整を行う。
【００２９】
尚、設備管理者の確認なく、センターサーバ４０からの制御パラメータに従って各設備機器の制御や調整を行うようにすることもできる。また、ローカルサーバ４０がセンターサーバ４０からの制御パラメータに従って各設備機器を直接的に制御する態様であってもよいし、中央監視装置２０にその制御パラメータを与えて各設備機器を制御することによって間接的に制御する態様であってよく、センターサーバ４０から制御パラメータに従ってどのように各設備機器を制御するかは特定の態様に限らない。更に、センターサーバ４０からの制御パラメータによる制御内容を示す情報を単にローカルサーバ４０のモニタ等に表示することによって設備管理者等に最適化制御を行うための情報を与え、設備管理者等がその情報に基づいて中央監視装置２０等を操作して各設備機器の制御内容を変更する等の措置を行うようにしてもよい。即ち、センターサーバ４０からの制御パラメータをどのように利用するかは特定の場合に限らない。
【００３０】
また、センターサーバ４０における最適化シミュレータは、最適化制御を実施した場合に顧客施設１２内の各空調設備で要する消費エネルギーの理論値（理論エネルギー）を算出する演算機能を有しており、その理論値が顧客施設１２のローカルサーバ３０に送信されて保存される。各空調設備で要する消費エネルギーの理論値は、各空調設備のセンサから得られた実測値、天気予報データ、又は過去のデータから予測される予測値を用いて室内負荷や装置負荷を計算し、全ての機器特性を理論解析したシミュレーションを行うことによって算出される。
【００３１】
顧客施設１２のローカルサーバ３０では、上記のように収集した現場データから求めた各空調設備での消費エネルギーの実測値と、センターサーバ４０から取得した理論値とを比較し、その差（実測値−理論値）を求めることによって消費エネルギーの無駄値を算出する。この無駄値の時系列変化を把握することによって、設備の劣化度合いを定量的に把握することが可能となる。
【００３２】
以上のようなサービス提供施設１０における最適化制御の制御パラメータの算出や消費エネルギーの理論値の算出は、例えば、３０分に１回程度行われ、顧客施設１２にその結果が最適化制御支援の情報として送信される。
【００３３】
また、サービス提供施設１０は、複数の顧客施設によって共用され、複数の顧客施設に最適化制御支援の情報提供のサービスが行われるが、１つの顧客施設に対して１回分の情報を提供するための演算に約１分を要するとした場合に、１台のセンターサーバ４０（最適化シミュレータ）を用いて約（３０分／１分＝）３０施設に対してサービスを提供することができる。
【００３４】
このように、顧客施設１２では、最適化シミュレータを施設内に導入することなく、最適化シミュレータによる最適化制御を実施することができ、最適化シミュレータを施設内に導入する場合に比べてのイニシャルコストやランニングコストの低減を図ることができる。また、複数の顧客施設に対して１つの最適化シミュレータのみで対応することができるため、最適化シュミレータによる最適化制御支援のサービスを提供する企業においてもコストの低減やメンテナンスの手間の低減が図れる。
【００３５】
尚、上記説明では、顧客施設１２の空調設備を対象とした最適化制御の制御パラメータの算出と消費エネルギーの理論値の算出を行う場合について説明したが、空調設備と同様の演算方法を用いて空調設備以外の設備についても最適化シミュレータを用いて最適化制御の制御パラメータや消費エネルギーの理論値を算出することができ、それらの設備に関しても最適化制御支援の情報を顧客施設１２に提供できるようにすることができる。
【００３６】
また、制御パラメータとして、各設備機器の動作許容範囲を制限する上限値や下限値を示すものもある。例えば、空調設備におけるＶＡＶ風量、空調機風量、ファンインバータ周波数、冷温水コイル流量、冷温水ポンプ流量、冷温水ポンプ台数、熱源機器運転台数等の適切な上限値と下限値も制御パラメータとして求め、顧客施設１２のローカルサーバ３０に送信することも可能である。その際、それらの制御パラメータは、負荷予測によって求めることも可能である。例えば、空調設備の制御パラメータに関して、次の日の天気予報、日射予測量、その他の条件をインターネットを通じて取得し、時間毎の熱負荷、風量、熱量を計算する。そして、時間毎にそれらの上限値と下限値を決定するということも可能である。これにより、季節や時間に応じた制御パラメータを用いた運転が可能となる。例えば空調設備におけるファンのモータの制御において、インバータ装置から出力される交流電圧の変更可能な周波数の上限値と下限値を負荷予測によって決定することも可能である。
【００３７】
また、顧客施設１２における消費エネルギー、消費コスト、ピーク値、環境負荷性能、快適性について適切な管理値を制御パラメータとして求め、顧客施設１２のローカルサーバ３０に送信することも可能である。管理値は顧客施設１２のローカルサーバ３０において実測値と比較されるもので、実測値と管理値との偏差に基づいて各種警報、制御、調整等が行われる。
【００３８】
また、センターサーバ４０には各所の顧客施設における現場データを収集することができるため、各顧客施設における最適な制御パラメータを、他の顧客施設のデータを考慮に入れて決めることができる。
【００３９】
また、顧客施設１２における各設備機器の状態等は、従来、その設備機器を提供したメーカが、その設備機器に個別の通信手段を設けて把握し、必要なときにメンテナンスを行うようにしているが、上記システムでは、ローカルサーバ３０及び通信ネットワークを通じて、各設備機器の情報を得ることができるため、設備機器を提供した各メーカは、センターサーバ４０と同様に通信ネットワークに接続してローカルサーバ３０から必要な情報を取得するか、又は、センターサーバ４０を通じて必要な情報を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明が適用されるビル等の管理システムの全体構成を示すシステム図
【図２】エネルギー情報の表示例
【図３】空調設備の最適化制御の説明に使用した説明図
【符号の説明】
【００４１】
１０…サービス提供施設、１２…顧客施設、１４…施設管理システム、２０…中央監視装置、３０…ローカルサーバ、４０…センターサーバ
【図１】
2008025908.tif 000003
【図２】
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【図３】
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