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1 人工知能が実現する新しい省エネ空調制御システム 東電ユークエスト株式会社 2010/9/16 1

2 省エネをめぐる背景 動向 省エネ空調制御システム と PI System 省エネとスマートグリッド 2

3 省エネをめぐる背景 ~ 地球温暖化 気候変動に関する政府間パネル報告書 (Intergovernmental Panel on Climate Change: IPCC) 気候変化とその影響に関する観測結果 - 気候システムの温暖化には疑う余地がない 20 世紀半ば以降に観測された全球平均気温の上昇のほとんどは 人為起源の温室効果ガスの増加によってもたらされた可能性がかなり高い 適切な緩和策の実施により 今後数十年にわたり 世界の温室効果ガス排出量の伸びを相殺 削減できる 緩和策を推進するための国際的枠組み確立における気候変動枠組条約及び京都議定書は将来的に向けた緩和努力の基礎を築いた 世界の人為起源温室効果ガスの年間排出量 3

4 地球温暖化対策の動き 京都議定書先進国全体の温室効果ガスの総排出量を 2008 年から 2012 年までの期間中に 1990 年に比べて少なくとも 5% 削減することを目標日本は 6% 削減 2008 年 5 月改正省エネ法公布 出典 : 2008 年度 ( 平成 20 年度 ) 温室効果ガス排出量について 環境省 国連気候変動枠組み条約第 15 回締結国会議 (COP15) コペンハーゲン協定 の全会一致での採択を断念同協定に 留意する との決議を採択して閉幕拘束力なし 2012 年に期限切れとなる京都議定書以降の温暖化対策について 合意の期限を設けることも見送った 4

5 日本における省エネの動き 改正省エネ法 経済産業省資源エネルギー庁 年 省エネを推進することを目的とした エネルギーの使用の合理化に関する法律 ( 省エネ法 ) 施行 2009 年 エネルギーの使用の合理化に関する法律の一部を改正する法律 ( 改正省エネ法 ) 施行改正点 工場 事業場単位 企業単位 特定連鎖化事業者も対象に エネルギー統括管理者の創設事業者全体での判断基準の遵守中長期的にみて年平均 1% 以上のエネルギー消費原単位の低減努力 東京都環境確保条例 都内大規模事業所を対象とした 温室効果ガス排出総量削減義務 排出量取引制度中小規模事業所を対象とした 地球温暖化対策報告書制度 CO2 削減を図る目標 2020 年までに温暖化ガスの排出量を 2000 年度比で 25% 削減 出典 : 2008 年度 ( 平成 20 年度 ) 温室効果ガス排出量について 環境省 5

6 省エネルギーの意義 エネルギー有効利用エネルギーの需給逼迫と高価格化への対策が必要地球温暖化対策省エネは CO2 発生抑制につながる 法の遵守エネルギーを使用する者は その使用の合理化に努めなければならない コスト削減省エネは光熱費削減に直接寄与する 企業 組織の評価省エネ推進は社会的な評価につながる 6

7 とは は 建物のエネルギー消費の約 40% を占める空調設備を対象に 空調の運用を適切に制御して省エネルギーを図るシステムである 省エネルギー対策 高効率設備の導入リニューアル短期回収可能な設備投資 運用による省エネ対策設定温度の適正化外気冷房空調立ち上り時間の短縮 エネルギー消費構造 ( 省エネルギーセンター発行 オフィスの省エネルギー による ) 7

8 とは は 空調機の運転状況や室内環境 エネルギー使用量などのデータを収集し 自動制御による省エネ運転を行うシステムです データセンターのサーバから エネルギーの見える化と省エネ制御をお客様に提供します データセンター 24 時間エネルギー監視と制御を行い エネルギーの見える化と省エネをお客様に提供いたします データベース 天気予報サイト インターネット 顧客建物 空調機を制御し 省エネを実現します HVAC オフィス サーバ ゲートウェイ装置 メータ エネルギーと建物環境を監視し 省エネ制御の計画と設定を行い 省エネの成果を報告します 概略 8

9 の特徴 多様な省エネ空調制御 揺らぎを持たせた室温制御 PMV(Predicted Mean Vote: 温熱環境評価指数 ) 制御 間欠運転 外気冷房 起動時間の短縮制御 室温に応じた自動起動 2 段階自動停止 運転モード選択 省エネ空調制御 デマンド制御 緊急時調整制御 その他 故障検出 9

10 監視ツール : トレンドグラフ トレンドを表示するためにパラメータを指定する ポイントを選択する ( 最大 16 点 ) 時間間隔を設定する (1 日値 1 時間値 15 分値 ) 表示形式を設定する ( 折れ線 棒グラフ 非表示 ) カーソルを合わせると値が表示される 15 分値 1 時間値 1 日値 折れ線 棒グラフ 非表示が選択可能 最大 16 点登録可能 10

11 監視ツール : ダッシュボード ダッシュボードは 3 種類のモニタ画面とランチャー設定画面がある 1. 目標と実績 2. 環境 3. エネルギー使用状況 11

12 エネルギー分析ツール Cool Brain には 省エネ分析のための監視と報告書作成のツールがある データセンタ インターネット 顧客サイト 操作オフィス エネルギーと環境の監視と省エネ報告書 エネルギー分析グラフ ツール 初期導入エネルギー分析 簡易エネルギー報告システム エネルギー報告書作成支援システム 12

13 エネルギー分析グラフツール 1. PMV トレンドグラフ 2. 空気線図自動スケールトレンドグラフ 3. 外気温度とkWh 散布図 4. 室温と設定温度ヒストグラム 5. 室温と設定温度トレンドグラフ

14 エネルギー報告書作成支援システム 省エネ報告書作成支援システム :ESRS は エネルギー分析のためにエネルギー使用結果をまとめて報告書を作成する 14

15 実施例 : 病院施設概要 施設概要 : 地上 5F 地下 1F( 南棟 北棟の2 棟 ) 24 時間救急 302 病床 ( 職員数 756 名 ) 延床面積 : 26,483 m2 エネルギー使用量 ( 建物全体 ): 電気 : 約 750 万 kwh(2007 年度実績 ) 空調設備 : ビルマルチ エアコン 空調運転時間 : 24 時間 実証実験対象フロア : 1Fを除く南棟共用部の全フロアー ( 約 1,800m2 ) 実証実験対象設備 : ビルマルチ エアコン ( 東芝製 ) 室外機 :23 台 室内機 :56 台 ( 建物全体 : 室内機 330 台 ) 計測 制御ポイント数 :582ポイント 実証実験工事概要 : ゲートウェイおよび通信機器 ビルマル接続用 Lon 変換器 電力量計取付 22 台 新設部 ビルマル室外機 実証実験エリアは 1F を除く南棟共用部の全フロア 室内機 16 台 室内機 10 台 室内機 10 台 5F 4F 3F 室内機 12 台 2F 1F 北棟 電力量計 室内機 8 台 倉庫 B1F ゲートウェイ インターネット接続 南棟 15 2F 平面図 制御対象エリア

16 実施例 : 導入工事の概要 室内機 :56 台 ビルマル室外機 :23 台 1 通信機器設置 LON 変換機 ilon100 ゲートウェイ 4 空調機設定 2 空調機配線 3 電力量計設置 インターネット接続 < 設置工事 > < 設置工事 > オペレーションデータセンター 5 制御情報設定 16

17 実証実験事例 ( 病院 ) 省エネ評価 空調電力量の比較 既存制御と比較して 平日の 24 時間 ( 日量 ) で 24% の削減 日中 (9 時 ~17 時 )18% 夜間 (17 時 ~9 時 )32% を削減 夜間の停止制御 ( 夕方および 23 時 ) の効果が高いと想定される 省エネ制御と既存制御における室内温度分布の差は 0.8 病院の希望運用温度 26 に追従 削減効果比較 ( 制御別 ) 電力量は 1 日の平均 Wh 室外機電力量 (1 時間単位 :Wh) 80,000 70,000 60,000 50,000 40,000 空調消費電力量と外気温の相関 平日 9 時 ~17 時 1 時間あたりの電力消費量 y = x R 2 = y = x R 2 = 省エネ制御 26 固定制御既存制御省エネ制御 26 固定制御既存制御 期間 :7/7~8/29 24 時間平均 9 時 ~17 時 17 時 ~9 時 既存制御 (9 日 ) 26 固定 (9 日 ) 既存制御時と省エネ制御時の室温ヒストグラム 既存制御 :7/2-27, 8/11-17 AiEMS 制御 :7/28-8/10, 8/18-29 省エネ制御 (20 日 ) 電力量 (Wh) 927, , ,572 既存制御との比 - -11% -24% 電力量 (Wh) 526, , ,169 既存制御との比 - -11% -18% 電力量 (Wh) 400, , ,403 既存制御との比 - -12% -32% 40% 35% 30% 25% 30,000 y = x R 2 = % 15% 10% 頻度 20, 外気温 ( 平均 : ) 温度 [ ] % 0% 17

18 Total Energy Solution for Large-scale systems by INTERCAP ENERGY SYSTEMS Building Service Portal Energy Saving Control PI System Supervisory Control and Data Acuisition Platform Building Service Portal Building 18

19 System Diagram and Interfaces of IUE OSIsoft Stack CoolBrain Stack Cloud One Instance OSIsoft PI Enterprise CoolBrain server CePORT stack Client MDF One Instance OSIsoft PI PI Web Interfcae ODBC CoolBrain GW Security Human Resources Active Directory Others Mechanical Room Multiple Instances as Required OSIsoft PI Node (I/F) BMS PI SDK BACnet /IP IES BSP PI System の特長 豊富なインターフェース群 効率的なリアルタイム DB 豊富な DB 検索とアクセス ツール群 19

20 Enterprise Level System Archtecture Intercap Energy Management Center CoolBrain Server Internet Intercap Building 1 Building 2 OSISoft Factory Data Repository OSISoft Building 1 Building 2 Building 3 Building 4 Building 5 CoolBrain CePORT BSP Factory UI, Reports & Applications CoolBrain CePORT BSP Building 3 Building 4 Building 5 Building OSIsoft Interfaces Factory #1 Factory #2 Building OSISoft Interfaces 20

21 スマートグリッド 電力の流れを供給側 需要側の両方から制御し 最適化できる送電網 電力系や制御機器等を通信ネットワーク化 自動的に需給調整 停電対策 ( 米国 ) 再生可能エネルギーへの対応 ピークシフトによる電力設備の有効活用と需要家の省エネ 再生可能エネルギーへの対応不安定な発電量 : 太陽光や風力などは天候や気候に左右 逆潮流の問題 需給調整 電力プール : 大型の蓄電池を設置 電気自動車の蓄電池としての代替利用 出典 : 次世代エネルギーシステムに係る国際標準化に向けて 経済産業省 次世代エネルギーシステムに係る国際標準化に関する研究会 21

22 BEMS から統合 BEMS CEMS へ 住宅 ビル等への高効率な冷暖房 給湯 調理 照明等の効果的な組込み 人の好みや行動パターンを用いた省エネ 当該技術の効果把握や予測手法の開発 住宅 ビル全体での総合的な省エネ性能 環境性能 利便性向上 出典 クラスター型エネルギーマネジメントシステム (CEMS) の開発 クリーンエネルギー,

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