省エネに寄与するグリーンセンサネットワークシステムの構築と実証実験

スマービル用低コスト・メンテナンスフリーグリーンセンサネットワークシステムの開発
技術研究組合ＮＭＥＭＳ技術研究機構
清水 昭浩

ＮＭＥMＳ技術研究機構

発表内容

１．背景と目的
２．開発テーマ概要・目標
３．開発内容と取り組み
４．大規模商業ビル用ＧＳＮシステムの開発
５．活用分野６．まとめ

ＮＭＥMＳ技術研究機構

１．背景と目的
 大規模なビルでは、省エネ法により年1％の省エネが義務付けられているが、更なる省エネの推進が必要。
 特に、商業施設はエネルギー消費原単位が大きい。
大規模商業ビルにグリーンセンサネットワークシステムを構築し、エネルギー消費量を10％削減することを目標

駐車場を除く値で見ると商業施設は、ホテル、病院同様にエネルギー消費原単位が高い
出典：省エネルギーセンターホームページ
http://www.eccj.or.jp/commercial_bldg/

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１．背景と目的
 大規模商業ビルでは、省エネと快適性の両立が重要⇒ エネルギーや室内環境の見える化が必要
既存技術（ＢＥＭＳ、中央監視装置）との比較
内容見える化、エネルギー管理

既存技術（BEMS、中央監視装置）
・電力等の系統単位レベルでのトレンド等
・エネルギー管理

自動制御

・ビルごとの省エネ制御
・遠隔監視・制御

データ管理

・ビルごとのサーバで管理（一部クラウドサービス利用）センサ設置数・通常配線工事有り
・定期的なメンテ要

グリーンセンサネットワーク
・電力等の機器単位レベルでの見える化、環境の見える化
・エネルギー管理・自立電源・無線機能（配線工事不要）・メンテナンスフリー

・ビルごとの最適制御- 省エネと快適性の両立
・複数ビルの最適制御
・ビッグデータ解析を活用した
予測制御
・投資回収年数が長い
・蓄積データ容量に制約有り

・クラウドサービス利用（複数ビルデータの一元管理）

・投資回収年数が短い（目標：3年以下）

センサコストや配線工事費用の制約によって・センサが高価であるため設置・安価なため多数設置が可センサによる監視点数が限定
個数は最小限・センサの設置、追加、移動が・センサ設置に技能を要する

容易

グリーンセンサネットワークの活用により、配線工事を不要
センサを多数設置しながらシステムを低コスト化
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２．開発テーマ概要・目標
H24年度：郊外型大規模商業ビル
無線NW構築

H25年度：都心型複合商業ビル
無線NW+クラウド環境構築

H25年度：都心型大規模商業ビル
無線NW+クラウド環境構築

H26年度：大規模クリーンルーム
無線NW+クラウド環境構築

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３．開発内容と取り組み
 大規模商業ビル用ＧＳＮシステムの開発内容と取り組み
ａ） 郊外型大規模商業ビルでのＧＳＮシステム構築

・ センサの無線性能の検証＋ＧＣＯＮ～クラウド環境の検証ｂ） 都心型複合商業ビルでのＧＳＮシステム構築

・データ分析システム（室内環境の見える化システム）の開発

ｃ） 都心型大規模商業ビルでのＧＳＮシステム構築

・省エネ提案、省エネ効果の検証

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４．大規模商業ビル用ＧＳＮシステムの開発
1) データ分析システム（室内環境の見える化システム）の開発の目的
 大規模商業ビルにおいては、省エネルギーと室内環境の快適性の両立が重要⇒ 省エネルギーと快適性はトレードオフの関係
ex. 室内温度 ： 冷房時、設定温度を上げれば省エネ⇔ 室温を上げ過ぎると作業環境が悪化
CO2濃度 ： 夏期、冬期の外気取入量の削減は省エネ⇔ 削減しすぎるとCO2濃度は上昇し作業環境が悪化
省エネルギーと快適性の両立のためには、エネルギーの見える化とともに室内環境の見える化が重要
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４．大規模商業ビル用ＧＳＮシステムの開発
 室内環境の見える化システムの開発
トレンドグラフだけではムダ、ムラの早期発見は難しい

市販のコンター図ソフトウエアでは、どこを見える化しているかわからない

コンター図により、室内環境をリアルタイムで可視化→室内の温度等のムラを評価
冷し過ぎ、暖め過ぎを発見し、省エネ改善

建物画像ファイル上に各種センサのアイコンをプロット⇒可視化が容易
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４．大規模商業ビル用ＧＳＮシステムの開発
 室内環境の見える化システムの特徴
・ 施設管理者が、容易に環境を把握→ web上でリアルタイムで閲覧可能
・ センサの追加、変更に容易に対応

設定画面の一例

・ 中央監視装置との連携も可能 → 省エネの自動化
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４．大規模商業ビル用ＧＳＮシステムの開発
2) 実証実験での省エネ提案、省エネ効果の検証
 大規模商業ビルの特性･ 全体のエネルギーのうち、空調が約40％、照明・コンセントが30～40％、冷凍・冷蔵が5～10％・ 面積の広い物品販売エリアは、在館者の時間的、空間的変動が大→ 温度等のムラの発生→ 過大な外気取り入れ量 ⇒ 取入量の適正化による省エネ
・ １階出入口からの外気侵入が大きな空調負荷となる可能性が大・ エスカレータ等の吹き抜け空間が、室内環境に悪影響を与える可能性有り
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４．大規模商業ビル用ＧＳＮシステムの開発
 都心型大規模複合商業ビル（延床面積約90,000㎡）での検証･ 吹き抜けロビーに無線温湿度センサ 32台、無線ＣＯ２センサ 6台(920ＭＨｚ)設置、無線ＮＷを構築⇒ 吹き抜け空間の環境評価
外気取入量の適正化による省エネ

共用吹抜けロビー

EPS
無線アンテナ

無線温湿度センサ

GCON（NTTデータ）

クラウド（NTTデータ）

BOXコンピュータ

920MHz3G/LTE
インターネット

受信器
従来型
無線CO2センサ

手動データ収集

社内
データサーバ

センサの設置状況

ＮＭＥMＳ技術研究機構

４．大規模商業ビル用ＧＳＮシステムの開発
 吹き抜け大空間での環境（温度、ＣＯ２）の見える化と省エネ提案⇒ 温度分布の見える化により、空調機の省エネ運転が可能
ＣＯ２濃度分布の見える化により、 外気量のミニマム制御が可能
温度分布

空調停止1時間後 1時間程度の停止ならあまり温度変化がない
間欠運転可能

営業時間終了1時間前の空調運転停止
外気量の大幅な削減

外気量の削減を抑える
ミニマム制御可能平均450ppm

平均700ppm

27ｍ

ＣＯ２濃度分布外気取入ダクトのダンパでの外気量制御
AM 11:00
PM 17:00
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４．大規模商業ビル用ＧＳＮシステムの開発
 都心型大規模商業ビル（延床面積約64,000㎡）での検証
・ 店舗 4フロアに無線温湿度センサ(920ＭＨｚ) 130台、赤外線アレイセンサ(有線) 16台等を設置、無線ＮＷを構築⇒ 温度等のムラの評価、１階出入口からの外気侵入の評価
夜間営業時間外の空調運転方式の評価等
・ ＧＣＯＮを 4台設置、クラウドと接続
店舗（4フロア）
無線温湿度センサ

クラウド（NTTデータ）
GCON 4台

920MHz
受信器

3G/LTE

BOXコンピュータ

インターネット
赤外線アレイ
センサ（有線）

手動データ収集

社内
データサーバ

見える化（タブレット端末）

１Ｆのセンサ及びＧＣＯＮの配置

ＮＭＥMＳ技術研究機構

４．大規模商業ビル用ＧＳＮシステムの開発
 １Fの室内温度の見える化と省エネ提案
出入口から外気が進入し ⇒ 外気進入を抑制して室内温度が上昇
省エネ

室内温度が低く ⇒ 空調の設定温度を温度ムラが発生変更して省エネ
ＮＭＥMＳ技術研究機構

４．大規模商業ビル用ＧＳＮシステムの開発
 室内環境の見える化と省エネ提案

ナイトパージ：夜間に屋外の冷たい空気を取り入れ、建物躯体等を冷却する外気冷房方式

 省エネ対策試験：夜間営業時間外の空調運転方式の改善
対策前
外気

冷
水
空調機

対策後
排気

飲食店
におい！

③
外気

冷水
空調機

排気

飲食店におい！

②
外気

昭和通側

冷水
空調機

排気

①
JR側

・夜間作業時は、換気のみで冷房は停止
・ナイトパージは可能であるが近隣の飲食店の臭いが入るため停止中① においのない1Fのみ外気ダンパを開けて外気を導入② エスカレータシャフトを活用し、暖気を自然上昇③ 上部階は外気導入を停止し、排気ファンのみ運転

 室内環境の評価 ⇒ ほぼ同等
室内温度は25.0～28.3℃で分布（外気温度23.9℃）

室内温度は24.8～28.1℃で分布（外気温度23.7℃）
近隣からの飲食店のにおい無し

年間で10万kWhの電力削減と試算
ＮＭＥMＳ技術研究機構

４．大規模商業ビル用ＧＳＮシステムの開発
・ 省エネポテンシャルの予測
省エネ項目

省エネ率

1.空調設定温度の緩和

1.5%

2. 1Fの外気進入の抑制

0.4%

3.ナイトパージでの換気方法の見直し

2.7%

4.空調機の間引き運転

7.1%

5. 取入外気量の削減

1.8%

合 計

13.4%

温湿度センサによる見える化→ ＣＯ２センサによる見える化※省エネ率は、空調での電力消費量に対する比率

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５．活用分野
 大規模業務用ビル・工場及び地域エリアでのエネルギー管理と省エネルギーの実現
 省エネルギーと快適性を両立する新たな制御システムへの展開

ＮＭＥMＳ技術研究機構

６．まとめ 大規模商業施設等を対象として、計4施設においてグリーンセンサネットワークシステムを構築し、無線通信性能等を検証
 データ分析システムとして室内環境の見える化システムを開発、室内環境のムダ・ムラの早期発見を実現
 グリーンセンサで得られたデータを活用し、各種省エネ提案を実施、省エネポテンシャルとしては、都心型大規模商業ビルで13％と推定

ＮＭＥMＳ技術研究機構