JP2008232531A - リモート性能監視装置及びリモート性能監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空調システムに係る監視データを取得して、空調システムの運用条件を決定する。
【解決手段】監視対象ビル５１の空調システムに係る監視データを取得して、空調システムの運用条件を決定するリモート性能監視装置１は、監視対象ビル５１の空調システムに備えられた各空調設備の性能特性に関する監視データを、監視対象ビルの監視データ収集装置５から受信する監視データ受信手段１１と、監視対象ビル５１及び空調設備毎に特性関数を算出する特性関数算出手段１２と、特性関数を用いて、各空調設備の消費エネルギーの合計が最小になる運用条件データを算出する運用条件算出手段１３と、運用条件算出手段１３によって算出された運用データを監視データ収集装置５に送信する運用条件送信手段１４を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、監視対象ビルの空調システムに係る監視データを取得して、空調システムの運用条件を決定するリモート性能監視装置及びリモート性能監視方法に関する。

従来より、監視対象装置を監視対象装置が設置された現場から離れて監視するリモート監視に関する多数の技術が公表されている。このリモート監視に関する技術は、空調システムなどのビル設備の監視にも応用されている。

通信技術の発展に伴い、空調システムから必要な信号を取得し、この信号を遠方の監視センターに伝える技術がある。今までは各ビルにおいて専門家が現場に立会い監視をする必要があったところ、この技術によれば、常時、少数の専門家により多数地点の空調システムの監視が可能になる。これにより多くの便益が得られている。

遠隔監視に関する技術として、メーカ独自の通信規約とデファクト通信規格の両立を図るために、２つの通信ラインを平行して設置し、遠隔にて監視する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１は、２つの通信ラインを平行して設置し、遠隔にて空気調和装置を監視する方法を開示している。

また、リモート監視で取得したデータから、建物の状況を分析する装置がある（例えば、特許文献２参照。）。この特許文献２が開示している建物設備管理の分析装置は、建物に配置される設備の運転状態を管理するために必要な情報を収容した通信信号を受信する通信インタフェースと、受信した通信信号から情報を取り出して分析データ記憶部に記憶する分析データ収集処理部と、設備の運転状態がその管理目標に到達しない場合に管理目標未到達の原因を推論する推論処理プログラムを予め記憶する推論ルール記憶部と、推論処理プログラムに従って情報を分析して原因を推論する推論部と、推論部の推論結果を表示する出力部とを備える。これにより、設備の運転状態が管理目標に到達しない場合に、管理目標未到達の原因を推論する。

又、空調システムについては、流体を取り扱うため精度が悪く、故障の予兆の検出、故障判定における実機個体差の吸収、故障原因の判定が出来ないと言う問題があった。これを解決するため、冷凍サイクル装置の圧力および温度等冷媒に関するもしくはその他の計測量を複数検出し、これらの計測量から複合変数のような状態量を演算し、演算結果を用いて装置の正常異常を判断する流体回路診断方法がある（特許文献３参照。）。この特許文献３に記載の方法によれば、正常運転時に学習させると現在の状態が判断でき、強制的に異常運転を行わせて学習させたり、現在運転中に異常運転状態を演算させると、マハラノビスの距離の変化から運転限界などの故障予知が可能になる。このような特許文献３に記載の方法によれば、確実な診断を簡単な構成で実現できるという解決方法を提示しており、遠方での異常監視に大きな効果がある。

このように、特許文献１乃至特許文献３に記載の技術では、リモート監視するための信号をやり取りするための基本的な信号の送り出し機能及び受け取り機能を備えている。特許文献２に記載の技術は更に、設備の管理目標未達の原因を推論する論理機能を有している。一方、特許文献３に記載の技術は、監視対象の設備機器の異常又は正常を判断するための論理機能を有している。
特開２００５−２７４１２５号公報 特開２００５−１８２４４１号公報 特開２００５−３５１６１８号公報

しかし、上述した特許文献１乃至特許文献３は、リモート監視によって設備機器の故障を検出するに止まり、各設備機器の特定に応じて適切に運用を支援することはできなかった。例えば、ビルなどの建物は、場所、大きさ、構造、収容人数などの様々な条件があり、各建物の条件を考慮して最適な運用を行うことは、省コスト及び省エネルギーの観点から重要である。

そこで本発明の目的は、建物の条件考慮して、建物の空調システムの最適な運用を支援可能なリモート性能監視装置及びリモート性能監視方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の第１の特徴は、監視対象ビルの空調システムに係る監視データを取得して、空調システムの運用条件を決定するリモート性能監視装置に関する。即ち本発明の第１の特徴に係るリモート性能監視装置は、監視対象ビルの空調システムに備えられた各空調設備の性能特性に関する監視データを、監視対象ビルの監視データ収集装置から受信する監視データ受信手段と、監視データに基づいて、監視対象ビル及び空調設備毎に特性関数を算出する特性関数算出手段と、特性関数を用いて、各空調設備の消費エネルギーの合計が最小になる運用条件データを算出する運用条件算出手段とを備える。

本発明の第２の特徴は、監視対象ビルの空調システムに係る監視データを取得して、空調システムの運用条件を決定するリモート性能監視方法に関する。即ち本発明の第２の特徴に係るリモート性能監視方法は、監視対象ビルの空調システムに備えられた各空調設備の性能特性に関する監視データを、監視対象ビルの監視データ収集装置から受信する監視データ受信ステップと、監視データに基づいて、監視対象ビル及び空調設備毎に特性関数を算出する特性関数算出ステップと、特性関数を用いて、各空調設備の消費エネルギーの合計が最小になる運用条件データを算出する運用条件算出ステップとを備える。

本発明によれば、建物の条件考慮して、建物の空調システムの最適な運用を支援可能なリモート性能監視装置及びリモート性能監視方法を提供することができる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

（最良の実施の形態）
（リモート性能監視システム）
図１は、本発明の最良の実施の形態に係るリモート性能監視システム９のシステム構成図である。リモート性能監視システム９は、監視対象ビル５１と、監視対象ビル５１を監視する監視データ収集装置５と、リモート性能監視装置１を備えている。図１に示す例では、一つの監視対象ビル５１と一つの監視データ収集装置５を備えるが、複数の監視対象ビル５１と複数の監視データ収集装置５を備えても良い。監視データ収集装置５とリモート性能監視装置１は、インターネットなどの通信ネットワーク７によって相互に接続されている。

監視対象ビル５１には、空調に関する空調設備が備えられている。監視対象ビル５１が中央熱源タイプの空調システムを使用している場合、空調設備は、中央熱源機、冷却塔、空調機、冷水ポンプ、冷却水ポンプ及び空気ファンなどである。監視対象ビル５１がビルマルチタイプである場合、空調設備は、室外機及び室内機を含む空調機などである。監視対象ビル５１の空調システムについては、後に詳述する。

監視データ収集装置５は、例えば監視対象ビル５１の内部に設置される情報機器である。監視データ収集装置５は、監視対象ビル５１に設けられた各空調設備と電気的に接続されている。監視データ収集装置５は、監視対象ビル５１の各空調設備から各空調設備の性能特性を示す監視データを収集し、リモート性能監視装置１に送信する。この監視データは、監視対象ビル５１の各空調設備が測定しているデータである。監視データには、各空調設備の消費エネルギーの他に、各空調設備の性能特性に関するデータも含まれる。例えば空調設備が中央熱源機である場合、監視データは、中央熱源機が製造した冷水の冷水温度と、冷水流量と、中央熱源機に取り込まれた冷却水の冷却水温度と、冷却水流量が含まれる。更に監視データ収集装置５は、監視データに基づいて、リモート性能監視装置１によって出力された各空調設備の運用条件を受信する。監視データ収集装置５は、受信した運用条件を参考にして、監視対象ビル５１の各空調設備の設定を決定しても良い。又、監視データ収集装置５は、受信した運用条件を監視対象ビル５１に備えられた各空調設備の運用条件に適用する機能を備えても良い。

リモート性能監視装置１は、監視対象ビル５１の空調システムに係る監視データを取得して、空調システムの運用条件を決定する。具体的には、リモート性能監視装置１は、監視データ収集装置７から受信した監視データに基づいて、監視対象ビル５１及び監視対象ビル５１の各空調設備の性能特性を決定する。更にリモート性能監視装置１は、決定した各性能特性に基づいて、監視対象ビル５１の空調システムにおいてエネルギー効率が最良となるように、各空調設備の運用条件を決定し、監視データ収集装置７に送信する。

（リモート性能監視装置）
次に、図１を参照して本発明の最良の実施の形態に係るリモート性能監視装置１について詳述する。

リモート性能監視装置１は、中央処理制御装置１０と、記憶装置２０と、通信制御装置３０を備えている。リモート性能監視装置１は、中央処理制御装置１０、記憶装置２０及び通信制御装置３０の他に、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バスなどの各装置を備えている。中央処理制御装置１０は、リモート性能監視装置１で実行される処理を制御するための装置である。記憶装置２０は、中央処理制御装置１０が処理する際に用いるデータや、処理結果のデータを記憶するための装置である。通信制御装置３０は、リモート性能監視装置１が通信ネットワーク７と接続するためのインタフェースとなる装置である。

中央処理制御装置１０には、リモート性能監視プログラムがリモート性能監視装置１にインストールされることにより、監視データ受信手段１１、特性関数算出手段１２、運用条件算出手段１３及び運用条件送信手段１４が実装される。中央処理制御装置１０によって、記憶装置２０は、監視データ記憶部２１及び特性データ記憶部２２を備えている。

監視データ受信手段１１は、監視対象ビル５１の空調システムに備えられた各空調設備の性能特性に関する監視データを、監視対象ビル５１の監視データ収集装置５２から受信する。ここで性能特性とは、監視対象ビル５１の空調システムに備えられた空調設備について、その性能を評価する指標である。性能特性は、空調システムのタイプや空調設備毎に設定されても良い。

監視データ受信手段１１は、通信ネットワーク７及び通信制御装置３０を介して、監視データ収集装置５から監視データを受信する。監視データ受信手段１１は、監視データ収集装置５に監視データ取得に関するリクエストを送信することにより、監視データ収集装置５から監視データを取得しても良い。又、監視データ収集装置５が定期的に監視データをリモート性能監視装置１に送信することにより、監視データ受信手段１１は、監視データを受信しても良い。監視データ受信手段１１は、複数の監視データ収集装置５から複数の監視対象ビル５１について、監視対象ビル毎に監視データを受信しても良い。

監視データ受信手段１１は、受信した監視データを記憶装置２０の監視データ記憶部２１に記憶する。監視データ受信手段１１は、監視対象ビル５１の識別子、受信日時などを関連づけて、監視データを監視データ記憶部２１に記憶する。

特性関数算出手段１２は、監視対象ビル５１及び監視対象ビル５１に備えられた空調設備毎に特性関数を算出する。特性関数算出手段１２は、監視対象ビル５１の性能特性を示す特性関数を算出するとともに、各空調設備について各空調設備の性能特性を示す特性関数を算出する。空調設備毎の特性関数は、例えば、空調設備の劣化等によって変化する機器特性である。特性関数算出手段１２は、監視データ受信手段１１によって監視データ記憶部２１に所定期間の監視データが蓄積されると、取得された監視データに基づいて、特性関関数を求める。

特性関数を求めるためには、厳密な数理計画法を用いて最適解を求める方法や、各空調設備毎の特性について線形近似して、線形代数方程式を求め、その線形代数方程式を特定関数として出力する方法がある。

ここでは、線形代数方程式を用いて特定関数を求める方法について説明する。例えば、監視対象ビル５１の空調システムの中央熱源機について特定関数を求める場合、特性関数算出手段１２は、監視データ受信手段１１が受信した監視データに対する中央熱源機のＣＯＰ（エネルギー消費効率）を、一次関数ｆ＝ａｘ＋ｂで近似する。ここで、ＣＯＰとは、消費電力１ｋＷ当たりの冷房又は暖房の能力を表した値である。ｘは、中央熱源機が製造した冷水の冷水温度と、冷水流量と、中央熱源機に取り込まれた冷却水の冷却水温度と、冷却水流量の要素を含むベクトルである。特性関数算出手段１２は、この一次関数ｆ＝ａｘ＋ｂを中央熱源機の特性関数として出力する。

特性関数算出手段１２は、監視対象ビル５１及び各空調機器について算出した特性関数の情報を、特性データとして記憶装置２０の特性データ記憶部２２に記憶する。特性関数算出手段１２は、監視対象ビル５１及び特性関数の種類をキーとして、特性関数を記憶する。

特性関数算出手段１２の処理は、記憶装置２０の監視データ記憶部２１に一定期間の監視データが蓄積されると実行される。特性関数算出手段１２の処理は、外部からのリクエストに応じて実行されても良いし、一定期間おきに周期的に実行されても良い。特性関数算出手段１２によって出力された監視対象ビル５１及び各空調機器の特性関数は、特性データ記憶部２２に蓄積される。

運用条件算出手段１３は、記憶装置２０の特性データ記憶部２２に記憶された特性関数を用いて、各空調設備の消費エネルギーの合計が最小になる運用条件データを算出する。運用条件算出手段１３は、記憶装置２０の特性データ記憶部２２から所定の監視対象ビル５１に関連する特性関数を抽出する。運用条件算出手段１３は、抽出された各特性関数を制約条件として最適運用条件を求める。このとき、評価関数Ｊは、運用条件算出手段１３が運用条件を算出する対象となる監視対象ビル５１に設けられた各空調設備の消費エネルギーで表現される。運用条件データは、空調設備毎に設定されることが好ましい。運用条件算出手段１３は、１ヶ月に一度などの所定のタイミングで、運用条件を算出しても良い。また運用条件算出手段１３は、ユーザからのリクエストなどに応じて、運用条件を算出しても良い。

例えば、空調システムが中央熱源タイプの場合、運用条件算出手段１３が算出する運用条件は、冷却塔の運用条件、中央熱源機の運用条件及び水量などである。評価関数Ｊは、評価関数Ｊ＝Σ（中央熱源機の消費エネルギー＋空気ファンの消費エネルギー＋冷水ポンプの消費エネルギー＋冷却水ポンプの消費エネルギー＋冷却塔の消費エネルギー）で表される。

又、運用条件算出手段１３は、監視対象ビル５１の立地点の気象データを用いて、年間のビルシステムＣＯＰを評価しても良い。ビルシステムＣＯＰとは、空調に要した年間エネルギーと年間の空調負荷の比である。ビルシステムＣＯＰが大きいビルは、効率よく空調されていると評価される。

運用条件送信手段１４は、監視対象ビル５１の空調設備について決定した運用条件データを、通信ネットワーク７を介して監視データ収集装置５に送信する。

この様な本発明の最良の実施の形態に係るリモート性能監視装置１は、監視データ収集装置５から逐次、監視対象ビル５１の空調システムの空調設備に関する監視データを取得する。この監視データが一定期間取得されると、リモート性能監視装置１は、特性関数を算出して記憶装置２０の特性データ記憶部２２に記憶する。更に、所定のタイミングで、記憶装置２０の特性データ記憶部２２に記憶された特性関数に基づいて、監視対象ビル５１の空調システムの最適な運用条件を決定し、監視対象ビル５１の監視データ収集装置５に送信する。

これにより、本発明の最良の実施の形態に係るリモート性能監視装置１によれば、監視対象ビル５１の監視データを取得するだけではなく、その監視データに基づいて最適な運用条件を決定することができるので、監視対象ビル５１の省エネルギー及び省コストに貢献することができる。また、この運用条件を決定する際に、専門家が管理監督することにより、監視対象ビル５１のそれぞれに専門家を配置しなくても、専門家のアドバイスを受けて空調システムの運用管理に貢献することができる。

（リモート監視方法）
図２を参照して、本発明の最良の実施の形態に係るリモート監視方法を説明する。

まずステップＳ１０１において監視データ受信部１１は、監視データ収集装置５から、監視対象ビル５１の空調設備の監視データを受信する。ステップＳ１０２において監視データ受信部１１は、ステップＳ１０１で受信した監視データを、記憶装置２０の監視データ記憶部２２に記憶する。

ステップＳ１０３において特性関数算出手段１２は、監視データ記憶部２１に所定期間の監視データが蓄積されているか否かを判定する。蓄積されていないと判定された場合、特性関数算出手段１２は処理を実行せず、ステップＳ１０１に戻り、新たな監視データが送信されるのを待機する。ステップＳ１０３において、所定期間の監視データが蓄積されていると判定された場合、ステップＳ１０４において特性関数算出手段１２は、ステップＳ１０２で監視データ記憶部２１に記憶した監視データに基づいて、監視対象ビル及び空調設備毎に特性関数を算出する。特性関数算出手段１２は、空調設備毎の特性関数を、記憶装置２０の特性データ記憶部２２に記憶する。

ステップＳ１０５において、所定のタイミングであるか否かを判定する。所定のタイミングでないと判定された場合、ステップＳ１０１に戻り、新たな監視データが送信されるのを待機する。

一方、ステップＳ１０５において所定のタイミングであると判定された場合、ステップＳ１０６において運用条件算出手段１３は、記憶装置２０の特性データ記憶部２２に記憶された特性関数に基づいて、監視対象ビル５１の運用システムに最適な運用条件を算出する。ステップＳ１０７において運用条件送信手段１４は、ステップＳ１０４で算出された運用条件を、監視データ収集装置５に送信する。

（中央熱源タイプの空調システム）
次に、図３乃至図６を参照して、監視対象ビル５１の空調システムが中央熱源タイプの場合について説明する。

まず図３を参照して中央熱源タイプの空調システムを説明する。中央熱源タイプの空調システム１００は、空調機１０１ａ及び１０１ｂ、冷水ポンプ１０４、中央熱源機１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ及び１０５ｄ、冷却水ポンプ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ及び１０６ｄ、冷却塔１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ及び１０７ｄを備えている。

空調機１０１ａは、部屋Ａに設けられている外気導入型空調機である。空調機１０１ａは、コイル１０２ａ及び空気ファン１０３ａを備えている。コイル１０２ａは、冷水ポンプにより供給された冷水で、空気ファン１０３ａにより供給された空気を冷却する。空気ファン１０３ａは、コイル１０２ａで冷却するために、部屋Ａの空気を取り込み、冷却された空気を部屋Ａに放出する。空調機１０１ｂも、空調機１０１ａと同様の構成を備える。

中央熱源機１０５ａは、空調機１０１ａ及び１０１ｂのコイル１０２ａ及び１０２ｂに、冷却された水を供給するための熱源である。中央熱源機１０５ａからは冷却された水が放出され、コイル１０２ａ及び１０２ｂで空気に触れて熱を持った戻り冷水が取り込まれる。中央熱源機１０５ｂ、１０５ｃ及び１０５ｄも、中央熱源機１０５ａと同様の構成を備える。

冷却塔１０７ａは、中央熱源機１０５ａに取り込まれた戻り冷水の熱を外気に逃がすものである。冷却塔１０７ａは、冷却水ポンプ１０６ａで冷却塔１０７ａの上部に送られた冷却水が上部で散水され、冷却塔ファンからの気流と接触して一部が蒸発して自らの温度を下げ、下部のタンクに貯水した後、設備に再循環させる。冷却塔１０７ｂ、１０７ｃ及び１０７ｄも、冷却塔１０７ａと同様の構成を備える。

図３に示す図では、空調システムが冷房運転する時について説明したが、暖房運転をする場合は、冷水が温水になる。

監視ビル対象５１が図３に示した空調システムを有する場合、リモート性能監視装置１は、図４に示すデータを送受信する。リモート性能監視装置１の監視データ受信手段１１は、監視対象ビル５１の監視データ収集装置５から、外気温度・湿度、冷却水温度・流量、冷水温度・流量、環気給気量・温度・湿度、空気ファンの消費エネルギー、冷水ポンプの消費エネルギー、中央熱源機消費エネルギー、冷却塔消費エネルギー、空調機負荷、冷水流量などの監視データを受信する。リモート性能監視装置１の運用条件送信手段１４は、冷却水温度・送還温度差の指示、冷水温度・送還温度差の指示、監視対象ビルのシステムＣＯＰなどの運用条件を、監視対象ビル５１の監視データ収集装置５に送信する。

ここで、図５を参照して、リモート性能監視装置の監視データ受信手段１１が受信するデータの一例を説明する。図５では、随時送信される各監視データを、時系列に表示している。図５（ａ）は、冷却塔、冷水ポンプ、中央熱源機、空気ファンの各空調設備の消費電力のグラフである。図５（ｂ）は、空調機が設置されている部屋の室内温度及び室内湿度のグラフである。図５（ｃ）は、冷却水の流量、温度及び冷却塔に戻る冷却水の温度のグラフである。図５（ｄ）は、中央熱源機のＣＯＰのグラフである。

リモート性能監視装置１の監視データ受信手段１１が上記の様な監視データを受信すると、特性関数算出手段１２は、監視対象ビルの特性関数として、外気温度及び外気湿度に対する監視対象ビル５１の空調負荷の関数を出力する。ここで空調負荷は、リモート性能監視装置１の監視データ受信手段１１が受信するデータである。また空調負荷は、監視データ受信手段１１が受信するデータに基づいて、リモート性能監視装置１で算出されても良い。

更に、リモート性能監視装置１の特性関数算出手段１２は、空調システムの各空調機器について下記の関数を出力する。特性関数算出手段１２は、下記に記載する関数以外の関数についても算出しても良い。

（１）中央熱源機について、中央熱源機が製造した中央熱源機が製造した冷水の冷水温度と、冷水流量と、冷却水の冷却水温度と、冷却水流量に対する中央熱源機の効率ＣＯＰの関数
（２）冷却塔について、外気温度と、外気湿度と、冷却塔に戻る冷却水の冷却水温度と、冷却水流量に対する冷却塔の熱交換効率の関数
（３）空調機（コイル）について、空調機の冷水水量と、空気流量と、空気温度と、空気湿度に対する空調機（コイル）の熱貫流率の関数
（４）空調機（空気ファン）について、空気ファンの消費エネルギーと空調負荷の関数
（５）冷水ポンプについて、冷水ポンプと冷水流量（バイパスを除く）の関数
（６）冷却水ポンプについて、冷却水ポンプと冷水流量の関数
特性関数算出手段１２は、各関数についてｆ＝ａｘ＋ｂで近似して、近似された関数を各特性関数として出力する。

運用条件算出手段１３は、最適な運用条件を算出する。このとき運用条件算出手段１３は、特性関数算出手段１２で出力された特性関数を制約条件として、空調負荷を調節して、各空調設備の消費エネルギーの合計が最も小さくなる運用条件を最適運用条件として出力する。

運用条件算出手段１３が算出する運用条件は、冷却塔の運用条件、中央熱源機の運用条件及び水量などである。評価関数Ｊは、評価関数Ｊ＝Σ（中央熱源機の消費エネルギー＋空気ファンの消費エネルギー＋冷水ポンプの消費エネルギー＋冷却水ポンプの消費エネルギー＋冷却塔の消費エネルギー）で表される。

又、年間のビルシステムＣＯＰを算出する際は、上述した外気温度及び外気湿度に対する監視対象ビル５１の空調負荷の関数と、監視対象ビル５１の立地点の気象データを用いて評価する。この様に算出された年間のビルシステムＣＯＰは、その年の起床やビルのテナントの稼働率などの利用状況により変化するものではあるが、１年間実際にデータを取得して算出された評価値として評価される。

（ビルマルチタイプの空調システム）
図６乃至図８を参照して、監視対象ビル５１の空調システムがビルマルチタイプの場合について説明する。

まず図６を参照してビルマルチタイプの空調システムを説明する。ビルマルチタイプの空調システムは、室外機２０１と、室内機２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ、２０２ｅ、２０２ｆを備えている。室外機２０１は、各室内機の熱負荷をまとめて処理する。図６の例では、室内機２０２ａが空調制御するゾーンである部屋は、図７の様に設置されている。室内機２０２ａは、部屋Ａに設けられ室外機の操作によって部屋Ａの空調を制御している。室内機２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ、２０２ｅ、２０２ｆも、室内機２０２ａと同様である。

監視ビル対象５１が図６に示した空調システムを有する場合、リモート性能監視装置１は、図８に示すデータを送受信する。リモート性能監視装置１の監視データ受信手段１１は、監視対象ビル５１の監視データ収集装置５から、外気温度・湿度、環気給気量・温度・湿度、空気ファンの消費エネルギー、空調機の消費エネルギー、空調機負荷などの監視データを受信する。リモート性能監視装置１の運用条件送信手段１４は、空調機ＣＯＰ、ゾーン毎の空調負荷、監視対象ビル５１のシステムＣＯＰなどの運用条件を、監視対象ビル５１の監視データ収集装置５に送信する。

リモート性能監視装置１の監視データ受信手段１１が上記の様な監視データを受信すると、特性関数算出手段１２は、監視対象ビルの特性関数として、外気温度及び外気湿度に対する監視対象ビル５１の空調負荷の関数を出力する。ここで空調負荷は、リモート性能監視装置１の監視データ受信手段１１が受信するデータである。また空調負荷は、監視データ受信手段１１が受信するデータに基づいて、リモート性能監視装置１で算出されても良い。

更に、リモート性能監視装置１の特性関数算出手段１２は、空調システムについて下記の関数を出力する。特性関数算出手段１２は、下記に記載する関数以外の関数についても算出しても良い。

（１）室外機及び室内機を含む空調機について、外気温度、室内負荷に対する空調機のＣＯＰ関数
（２）室内機について、空調機の冷水水量と、空気流量と、空気温度と、空気湿度に対する空調機（コイル）の熱貫流率の関数
ここで、室内負荷は、特定の空調機が空調しているゾーンにおける空調の負荷であって、空調機負荷と同様である。

運用条件算出手段１３は、最適な運用条件を算出する。このとき運用条件算出手段１３は、特性関数算出手段１２で出力された特性関数を制約条件として、空調負荷を調節して、各空調設備の消費エネルギーの合計が最も小さくなる運用条件を最適運用条件として出力する。

運用条件算出手段１３が算出する運用条件は、空調機ＣＯＰ、ゾーン空調負荷などである。評価関数Ｊは、評価関数Ｊ＝Σ（室外機の消費エネルギー＋室内機の消費エネルギー）で表される。

又、年間のビルシステムＣＯＰを算出する際は、上述した外気温度及び外気湿度に対する監視対象ビル５１の空調負荷の関数と、監視対象ビル５１の立地点の気象データを用いて評価する。この様に算出された年間のビルシステムＣＯＰは、その年の起床やビルのテナントの稼働率などの利用状況により変化するものではあるが、１年間実際にデータを取得して算出された評価値として評価される。

本発明の最良の実施の形態に係るリモート性能監視装置１によれば、監視対象ビル５１の監視データを取得するだけではなく、その監視データに基づいて最適な運用条件を決定することができる。従ってリモート性能監視装置１は、監視対象ビル５１の省エネルギー及び省コストに貢献することができる。

また、この運用条件を決定する際に、専門家が管理監督することにより、監視対象ビル５１のそれぞれに専門家を配置しなくても、専門家のアドバイスを受けて空調システムの運用管理に貢献することができる。従って、本発明の最良の実施の形態に係るリモート性能監視装置１によれば、各監視対象ビル５１毎に情報を処理する場合に比べて、効率的にビルの空調設備の管理をすることができる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の最良の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

例えば、各空調システムにおける特性関数は、空調システムの種別や監視対象ビルの特性などに応じて適切な特性関数が選択されることが好ましい。

本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことはもちろんである。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

図１は、本発明の最良の実施の形態に係るリモート性能監視システムのシステム構成と、リモート性能監視装置の機能ブロックを説明する図である。 図２は、本発明の最良の実施の形態に係るリモート性能監視システムの処理を説明するフローチャートである。 図３は、一般的な中央熱源タイプの空調システムの一例を説明する図である。 図４は、本発明の最良の実施の形態に係るリモート性能監視装置において、中央熱源タイプの空調システムに適用する場合の入出力データを説明する図である。 図５は、本発明の最良の実施の形態に係るリモート性能監視システムにおいて、受信する監視データの一例である。 図６は、一般的なビルマルチタイプの空調システムの一例を説明する図である。 図７は、一般的なビルマルチタイプの空調システムにおいて、室内機器の設置の一例を説明する図である。 図８は、本発明の最良の実施の形態に係るリモート性能監視装置において、ビルマルチタイプの空調システムに適用する場合の入出力データを説明する図である。

符号の説明

１…リモート性能監視装置
５…監視データ収集装置
７…通信ネットワーク
９…リモート性能監視システム
１０…中央処理制御装置
１１…監視データ受信手段
１２…特性関数算出手段
１３…運用条件算出手段
１４…運用条件送信手段
２０…記憶装置
２１…監視データ記憶部
２２…特性データ記憶部
３０…通信制御装置
５１…監視対象ビル
１００…空調システム（中央熱源タイプ）
１０１…空調機
１０２…コイル
１０３…空気ファン
１０４…冷水ポンプ
１０５…中央熱源機
１０６…冷水ポンプ
１０７…冷却塔
２００…空調システム（ビルマルチタイプ）
２０１…室外機
２０２…室内機

Claims (15)

1. 監視対象ビルの空調システムに係る監視データを取得して、前記空調システムの運用条件を決定するリモート性能監視装置であって、
   前記監視対象ビルの空調システムに備えられた各空調設備の性能特性に関する監視データを、前記監視対象ビルの監視データ収集装置から受信する監視データ受信手段と、
   前記監視データに基づいて、前記監視対象ビル及び前記空調設備毎に特性関数を算出する特性関数算出手段と、
   前記特性関数を用いて、前記各空調設備の消費エネルギーの合計が最小になる運用条件データを算出する運用条件算出手段
   とを備えることを特徴とするリモート性能監視装置。
2. 前記監視対象ビルの特性関数を算出する場合、
   前記監視データ受信手段は、前記監視対象ビルの空調負荷と外気温度と外気湿度を受信し、
   前記特性関数算出手段は、前記外気温度及び外気湿度に対する前記空調負荷の関数を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のリモート性能監視装置。
3. 前記空調システムが中央熱源タイプの場合、
   前記空調設備は、中央熱源機、冷却塔、空調機、冷水ポンプ、冷却水ポンプ及び空気ファンのいずれか一つ以上の空調設備である
   ことを特徴とする請求項１に記載のリモート性能監視装置。
4. 前記空調設備が中央熱源機の場合、
   前記監視データ受信手段は、前記中央熱源機が製造した冷水の冷水温度と、冷水流量と、前記中央熱源機に取り込まれた冷却水の冷却水温度と、冷却水流量を受信し、
   前記特性関数算出手段は、前記特性関数として前記中央熱源機のエネルギー消費効率を算出する
   ことを特徴とする請求項３に記載のリモート性能監視装置。
5. 前記空調設備が冷却塔の場合、
   前記監視データ受信手段は、外気温度と、外気湿度と、前記冷却塔に戻る冷却水の冷却水温度と、冷却水流量を受信し、
   前記特性関数算出手段は、前記特性関数として前記冷却塔の熱交換効率を算出する
   ことを特徴とする請求項３に記載のリモート性能監視装置。
6. 前記空調設備が空調機の場合、
   前記監視データ受信手段は、冷水水量と、前記空調機の環気及び給気の空気流量と、空気温度と、空気湿度を受信し、
   前記特性関数算出手段は、前記特性関数として前記空調機の熱貫流率を算出する
   ことを特徴とする請求項３に記載のリモート性能監視装置。
7. 前記空調設備が冷水ポンプの場合、
   前記監視データ受信手段は、前記冷水ポンプの消費エネルギーと、冷水流量を受信し、
   前記特性関数算出手段は、前記特性関数として前記冷水水量に対する前記消費エネルギの関数を算出する
   ことを特徴とする請求項３に記載のリモート性能監視装置。
8. 前記空調設備が冷却水ポンプの場合、
   前記監視データ受信手段は、前記冷却水ポンプの消費エネルギーと、冷却水流量を受信し、
   前記特性関数算出手段は、前記特性関数として前記冷却水量に対する前記消費エネルギの関数を算出する
   ことを特徴とする請求項３に記載のリモート性能監視装置。
9. 前記空調設備が空気ファンの場合、
   前記監視データ受信手段は、前記空気ファンの消費エネルギーと、空調負荷を受信し、
   前記特性関数算出手段は、前記特性関数として前記空調負荷に対する前記空気ファンの消費エネルギーの関数を算出する
   ことを特徴とする請求項３に記載のリモート性能監視装置。
10. 前記空調システムがビルマルチタイプの場合、
    前記空調設備は、室外機及び室内機を含む空調機である
    ことを特徴とする請求項１に記載のリモート性能監視装置。
11. 前記空調設備が空調機の場合、
    前記監視データ受信手段は、外気温度と、前記空調機の空調負荷を受信し、
    前記特性関数算出手段は、前記特性関数として前記空調機のエネルギー消費効率の関数を算出する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のリモート性能監視装置。
12. 監視対象ビルの空調システムに係る監視データを取得して、前記空調システムの運用条件を決定するリモート性能監視方法であって、
    前記監視対象ビルの空調システムに備えられた各空調設備の性能特性に関する監視データを、前記監視対象ビルの監視データ収集装置から受信する監視データ受信ステップと、
    前記監視データに基づいて、前記監視対象ビル及び前記空調設備毎に特性関数を算出する特性関数算出ステップと、
    前記特性関数を用いて、前記各空調設備の消費エネルギーの合計が最小になる運用条件データを算出する運用条件算出ステップ
    とを備えることを特徴とするリモート性能監視方法。
13. 前記監視対象ビルの特性関数を算出する場合、
    前記監視データ受信ステップは、前記監視対象ビルの空調負荷と外気温度と外気湿度を受信し、
    前記特性関数算出ステップは、前記外気温度及び外気湿度に対する前記空調負荷の関数を算出する
    ことを特徴とする請求項１２に記載のリモート性能監視方法。
14. 前記空調システムが中央熱源タイプの場合、
    前記空調設備は、中央熱源機、冷却塔、空調機、冷水ポンプ、冷却水ポンプ及び空気ファンのいずれか一つ以上の空調設備である
    ことを特徴とする請求項１２に記載のリモート性能監視方法。
15. 前記空調システムがビルマルチタイプの場合、
    前記空調設備は、室外機及び室内機を含む空調機である
    ことを特徴とする請求項１２に記載のリモート性能監視方法。

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