ENEPRO21の概要説明(株)E .I .エンジニアリング

11.Enepro21の概要
分散型発電設備と集中熱電設備

・新規設計
・既存設備の分析
・省エネ検討・設備リニューアル

高精度に効率よく検討できるソフト
Energy simulation Software【開発の基本理念】①②

地域の負荷特性に合った高効率なシステム設計に柔軟に対応できること。
既存設備の年間運転を正確に再現でき、これをベースケースとして正確な省エネ診断、及びリニューアルの提案ができること。
③ エネルギー関係者の誰もが使いやすい「汎用技術ソフト」であること。
④ Online-Helpを充実させ、計算式も公開してブラックボックスをなくすこと。
2

【基本構造】
熱電設備

出力
シミュレーションを行う

必要条件を設定
電力・冷水・温水
蒸気・給湯負荷エネルギー消費量・運転コスト
CO2・Noｘ・Soｘ の環境負荷システムCOP 等

主な必要条件の設定① 熱電負荷、外気温度、外気湿球温度、冷水・温水の供給温度および戻り温度② 熱電設備の機器構成の設定③ 機器性能データ、環境負荷評価データ、料金データ、気象データの設定④ 機器の運転パターン（運転優先順位）の設定
これらの設定の下で、汎用システムフローで構築された任意のシステムについてシミュレーションを正確に実行します。
3

2.Enepro21の特徴
特長 １． 既存設備を正確に再現
既存設備の年間運転実績を高い精度で再現でき、シミュレーションによる消費エネルギーと、実設備の消費エネルギーとの差を1～2%の誤差範囲に収めることができます。これを実現できるのは、電力、熱及び流量のバランス計算により、運転状態の正確な再現ができるためです。バランス計算は各エネルギーバランスが相互に影響するため、それぞれのバランスの繰り返し計算と同時に全バランスを通した全体の繰り返し計算によりバランス点を見いだしています。
バランス計算は、次の順序で計算① 冷熱バランス② 温熱バランス③ 低冷水バランス④ 低圧蒸気バランス⑤ 高圧蒸気バランス⑥ 給湯バランス⑦ 電力バランス⑧ 排熱バランス

冷熱、温熱及び低冷熱バランスについては、熱バランスだけでなく2次側空調機が要求する冷水、低冷水、及び温水の“流量”バランスもとり、必要な冷凍機台数及び冷凍機の分担負荷率を決めています。
4

特長 2.

広範囲な熱電システムを容易に構築

汎用システムフローの機器を任意に組み合わせて、熱電負荷に最適なシステムを容易に構築することができます。

5

更に、次に示す項目を熱電システムにフレキシブルに組み入れることができ、バランス計算を正確に行います。

①②③
④
⑤

一次ポンプ方式、二次ポンプ方式、フリークーリングの組み込み
未利用エネルギーの海水、河川水、下水、地下水を、熱源水又は冷却水として利用
電力、冷水、温水、蒸気及び排温水を他の設備から受入れて利用再生可能エネルギーの太陽光発電、太陽熱利用と熱電設備を一体としたシステム
GEコージェネ、GTコージェネを組み合わせてのフレキシブルな運転・ 逆潮を起こさない最低売電量制御運転
・ 売電を意図した最大発電運転
・ 蒸気負荷に合わせた熱主運転⑥ GEの排温水利用の順位を任意に設定
ジェネリンク、排温水回収熱交、給湯設備の熱利用の優先順位を負荷に応じて自由に設定⑦ 蓄熱システムのフレキシブルな運転・ 蓄熱しながらの放熱運転
・ 夜間及び昼間の時間帯の蓄熱運転
・ 逆詰で蓄熱運転
・ 蓄熱機器の運転を6パターンで設定
・ 最優先での放熱運転
・ 運転優先機器順位での放熱運転など
6

特長 3.

実際の運転に即して運転条件を設定できる柔軟性

次に示す項目を設定することが可能です。
① 負荷パターンに応じて時間帯ごとに機器の運転優先順位を設定。
② 発電設備の多用な電力系統モードへの対応。
・熱電設備の電力負荷のみに対応
・需要家の電力負荷のみに対応
・熱電設備プラス需要家の電力負荷への対応」 など。
③ 冷凍機ごとに冷水出口温度を変更した際のCOPの自動補正④ 設備の経年変化に伴う能力低下やCOP劣化などの反映⑤ 冷却塔の冷水出口温度を月ごとに設定⑥ 蓄熱インバータターボ冷凍機の蓄熱時の負荷率を月ごとに設定⑦ 蓄熱槽の蓄熱効率を月ごとに設定⑧ 冷却塔ファンの制御の設定：定速、ポール変換（４P⇔6P、４P⇔8P）、インバータ制御➈ ポンプの制御方法の設定：定流量制御、圧力一定制御、調節弁による制御、インバータ制御➉ 定流量ポンプとインバータ制御ポンプの組合せ運転7

特長 4.
①

エネルギー関係者の誰もが容易に使える汎用技術ソフト

システムフロー図により、視覚的にシステムの構築が可能

8

② 各熱源機のモデルは機能でまとめられているため、関連する機器を接続不要。
例えば冷熱機器については冷水ポンプ、冷却水ポンプ、付属冷却塔などの付属機器が主要機器の設定と同時に組み込まれます。

9ポンプ自動設定、付属冷却塔の自動設定機能→さらにユーザーの手間を減らす

・ ポンプの自動設定 ： ポンプ容量の自動計算、JISに基づくポンプ効率のデータ入力補助機能があります。

・付属冷却塔の自動設定 ： Enepro21データベースからの機器のダウンロードデータに基づいてデータを自動設定できます。

10

③ その他の補助機能も充実
・ 蒸気の圧力からエンタルピーの自動入力機能

・ 計算結果をExcel形式で出力→グラフの出力と合わせて報告書を作成

・その他多数の便利な機能があります。詳しくは、「Enepro21の操作説明動画」にて紹介しています。
④ Enepro21データベースが利用可能
シミュレーションに必要な条件設定を容易に行えるようにEnepro21データベースが整備されています。

11

⑤ 詳細なオンラインヘルプ機能
Window画面ごとに、詳細なオンラインヘルプが表示でき、入力方法及び計算内容についても公開しています。
ガスエンジンのヘルプ画面 ： フローモデルや計算式を表示

12

3. Enepro21 データベースの紹介
Enepro21活用データ集①②③④⑤

機器性能データ
環境負荷評価データ
電力料金データ
ガス料金データ
温度データ

Enepro21 活用データ集のトップページ

画期的なシステム「Enepro21活用データ集」から、必要なデータをダウンロードしてEnepro21に取り込むと、各種のデータが自動的に設定される。

最新のメーカーデータを使った、さまざまなケーススタディを簡単に行うことが可能！
ユーザーがこれらのデータを入手する困難さと、データの検討や入力に関わる時間を抜本的に解決！
13

①機器性能データ

機器メーカの選定

シリーズ名の選定

機種の選定

14

【型番の選定画面】

15

【機器の詳細画面】

メーカのホームページへ

機器データダウンロード

16

【ETI-50のデータをEnepro21 に取り込んだ機器性能画面】

部分負荷特性グラフ

17【インバータ冷凍機の負荷率とCOPグラフ】

冷水7℃ COP性能

冷水7℃ COP性能

蓄熱5℃ COP性能蓄熱5℃ COP性能

冷却水15℃に設定（冷水7℃モード、蓄熱5℃モード）

冷却水20℃に設定（冷水7℃モード、蓄熱5℃モード）
18

①インバータターボ冷凍機のCOP特性

・冷却水温度4点以上に対してそれぞれ負荷率対COPデータ6組（①～⑥）を設定しCOP特性を
規定
・冷却水温度はそれぞれ一定（負荷率に対しては変化させない）
・最小の負荷率⑥は原則として運転下限負荷率とし、通常は20％・最低の冷却水温度は冷却水運転下限温度とする
・インバータターボの場合、冷却水温度によって形が変わるので、グラフに示すように負荷率6点に対してそれぞれの負荷率対COPを4次多項式で回帰している。

【インバータターボ冷凍機

COPグラフ作成】
19

冷凍機の最低運転負荷率は通常20%。
20%以下の負荷率の場合、実際の運転ではON-OFF運転領域に入る。
一方、電力消費量計算では20%以下の負荷率でも計算する必要があるため、ON-OFF運転状態を連続運転で模擬し、その時のCOPは回帰式を20%以下まで外挿している。
10%以下の負荷率までCOPを外挿するとCOPが非常に小さくなり、電力消費量計算に大きな誤差を含むことがあるため、負荷率10%以下ではCOPは一定と仮定して計算している。
電力消費量計算では、計算時間帯の冷凍機の冷却水温度に対してその冷却水温度を挟む2つの回帰式を選択し、その時間帯の負荷率でのCOPの2つの値から当該冷却水温度でのCOPを内挿して計算している。
【インバータターボ冷凍機

COPグラフ】20

②ターボ冷凍機・吸収冷凍機等のCOP特性

冷凍機の最低運転負荷率は通常20%であるため、20%以下の負荷率では実際の運転ではON-OFF運転に入る。
一方、電力・ガス消費量計算では20%以下の負荷率でも計算する必要があるため、ON-OFF運転状態を連続運転で模擬し、その時のCOPは回帰式を20%以下まで外挿している。
ただし10%以下の負荷率までCOPを外挿するとCOPが非常に小さくなり、電力・ガス消費量計算に大きな誤差を含むことがあるため、負荷率10%以下ではCOPは一定と仮定して計算している。
COP－冷却水温度特性の近似方法は2次多項式の回帰式で4点に基づき作成。
この2式により、冷却水温度と機器の負荷率から機器の運転ＣＯＰが決まる。
21

②環境負荷評価データ

電力会社の選定

年度及び排出係数の選定
・実排出係数・調整後排出係数

買電電力の一次エネ
ルギー換算や、システ
ムCOPの算出に使用22【Enepro21に読み込まれた環境負荷データ】

23

③電力料金データ④ガス料金データ【Enepro21に読み込まれた電力料金・ガス料金画面】

契約電力または契約ガスを入力

契約種別が表示される

24

⑤温度データ【温度データの選択画面】

外気温度・外気湿球温度
河川水温度
海水温度

全国28地点より地域の選択5年間の平均データ

25

【Enepro21に読み込まれた外気温度・外気湿球温度データ】

26

4.計算の実行とアウトプット【サンプルモデルのシステム構成（延床面積10万平方メートルの複合ビル）】

27

5. 不適切な設定の対策【ワーニングメッセージの表示】
間違った設定や記載漏れがあった場合、ワーニングメッセージを表示し、注意喚起を行います。
ワーニング機能により、間違ったシミュレーションを行うことを防ぐことができます。
事例 1.

機器の優先順位で出口温度の設定忘れ

事例 2.

機器の優先順位に同じ機器が設定されている場合

28

事例 3．

機器の設定温度差に異常がある場合アウトプットの計算開始時に、異常設定についてワーニングを表示

事例 4．

負荷に対して、能力・台数が不足している場合年間の計算を止めることなく、優先順位の最後に設定されている機器を自動的に追起動してバランス計算を継続。
自動起動した時間帯は右側にワーニングとして記載。
年間計算完了後にこのワーニングに従って機器を追加するか、又は機器の能力を変更する等の修正が可能。
29

6. Enepro21の活用
Enepro21に習熟していただき、さまざまな使い方を工夫して地球温暖化防止にご活用ください。

① 既存熱電設備の分析
現状の運転データから年間の現状負荷を作成↓
機器の性能を分析して現状の性能を入力し、現状の負荷に合わせた運転パターンの情報を入力↓
年間のエネルギー消費量のシミュレーションを行う
・シミュレーション結果と実際のエネルギー消費量の相違が1～2%の誤差範囲で再現可能。
・機器性能や運転パターンが熱電設備の運転実態を正確に反映。
・この現状再現のケースファイルが省エネルギー対策およびシステム改善検討のベースケースとなる。

② 機器運転方法の再検討① で再現した現状再現のケースファイルを、種々の設定を変更してシミュレーションした結果と比較することにより、次のような検討を行うことができます。
・負荷に見合うように設定した機器が適切に割り付けられた運転計画になっているか
・能力の異なる機器が適切な運転順位で運転されているか
・冷却水温度と機器効率の関係、機器出口温度と機器負荷率を考慮した運転がなされているか30

③ 設備リニューアルの検討
既存熱源設備の現状再現結果

比較

導入検討機器に置き換えて行ったシミュレーション結果

適切な機器選定が可能

機器単体だけでの性能比較では、熱電設備全体の運転状況が正確には反映できず、部分負荷特性や性能の冷却水温度依存性、内部動力などが正しく評価されません。
したがって機器単体で計算したエネルギー消費量と実際の消費量には大きな差が出てしまいます。

④ 設備リニューアル後の検証
設備リニューアル後の1年間の運転をシミュレーション

リニューアルされた機器だけを以前の機器に置き換えて1年間の運転をシミュレーション

エネルギー使用量の差を定量的に算出可能

31

⑤ 最適運転の検討及び運転員の研修への活用
次の手順により、熱電機器の最適な運転を検討することができます。
運転員の技術向上にもつながり、運転員の研修としても活用できます。
１）

２）
３）
４）

５）

1週間の実際の熱電負荷を作成します。
熱電負荷プログラムは１ヶ月8パターンの負荷を設定できるので、パターン１～パターン７に１週間分の負荷を順番に設定日に入力します。
事前にベースケースで作成したケースファイルに、1）で作成した熱電負荷プログラムを接続します。
パターン（設定日）ごとに実績の機器運転パターン及び運転のパラメータを設定します。
パターン（設定日）ごとにシミュレーションを実施し、設定日のエネルギー消費量とシミュレーション結果を比較してほぼ合致することを確認します。
もし相違が大きい場合は、機器の運転パターン及びパラメータの設定に違いがないかを確認して必要に応じて修正します。
パターン（設定日）ごとに機器の運転パターン及びパラメータを変更してシミュレーションを実施し、実運転結果と比較検討することにより運転の改善策を見出すことができます。

32

7. Enepro21の実績および特許① 国土交通省により認証
国土交通省の新設熱電プラント及び大規模リニューアルの「建築物省エネ法申請書類作成のガイドライン」において「Enepro21」がシミュレーションソフトとして認証されました。

② ライセンス実績
大手設計会社、エネルギー会社、熱供給会社、機器メーカ及び大学等の日本を代表する企業様に2008年からEnepro21をご利用頂き、実質日本のエネルギーシミュレーションソフトのデファクトスタンダードとなっています。
・㈱日本設計・㈱日建設計 ・㈱関電エネルギーソリューション
・国際石油開発帝石㈱・東京ガス㈱・東京ガスエンジニアリングソリューションズ㈱・㈱九電工
・東京熱供給㈱・三菱電機（最先端総合研究所）㈱ ・新宿南エネルギーサービス㈱・Daigasエナジー㈱・大阪ガス㈱・東邦ガス㈱ ・竹中工務店
・横浜国立大学大学院 ・工学院大学
・芝浦工業大学（ 敬称略、順不同）③ 特許
国内特許と米国特許を取得
名称 「熱電設備のシミュレーションシステム」 特許番号：第4564594号 米国特許：S8,396,605B2
名称 「熱電設備のシミュレーションシステムおよび熱電設備運転方法」 特許番号：第6118973
名称 「熱源機器の負荷率決定法」
特許番号：6847428④ 受賞歴
・ 第22回 中小企業優秀新技術・新製品賞
・ 第27回 空気調和・衛生工学会振興賞

ソフトウェア部門「優秀賞」「環境貢献特別賞」 受賞「技術振興賞」 受賞
33