專利名稱：建筑物的能量管理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及以最佳的狀態(tài)管理在建筑物中消耗的電力等能量，大 幅度地進行節(jié)能的基于計算機的能量管理系統(tǒng)。
背景技術：
當前，對于建筑物等，提出了各種用于控制所供給的電力而進行 節(jié)能的系統(tǒng)。然而，這些系統(tǒng)往往在電力需要者設置受變電設備
(power reception/distribution facility)接收電力供給時，在電力公 司與需要者之間進行基于供電條款的供給合同，在此基礎上進行與合 同電力有關的控制。本發(fā)明發(fā)明者們提出的r節(jié)電控制裝置以及節(jié)能 系統(tǒng)」(參照專利文獻1)也是其中之一。該發(fā)明使用作為合同電力 的監(jiān)視用計量器而使用的最大需要電力計(最大需求計)，在對于大 型店鋪等中的營業(yè)不產(chǎn)生妨礙的狀態(tài)下，通過對每種裝置建立順序
(即，建立等級)進行對于空調(diào)設備、冷凍設備、原動機設備、照明 設備等電力消耗裝置的電力供給的控制，另外，通過進行進度控制和 峰值截止控制，降低耗電，使耗電不超過最大需求設定值，從而可以 謀求降低合同電力。
對于建筑物，當前對每種設備對應地，在電氣設備中導入電子穩(wěn) 定器、轉換器等，在機械設備中導入空調(diào)熱源、泵類的臺數(shù)控制以及 傳感器、轉換器控制，正在推進一定的節(jié)能.然而，由于沒有構成在 不同季節(jié)、不同期間和24小時的不同時間內(nèi)，在建筑物整體以及各 層、各房間的每一個中控制多余動作的適宜的建筑物整體的控制系 統(tǒng)，根據(jù)消耗能量的最大值進行動作，因此現(xiàn)狀是還難以得到充分的 節(jié)能效果。
專利文獻l:特開2003 - 23729號>^報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供通過以最佳的狀態(tài)管理在建筑物中消耗 的電力等能量，大幅度地進行節(jié)能，實現(xiàn)建筑物中的節(jié)能的基于計算 機的能量管理系統(tǒng)。
為了達到上述目的，本發(fā)明是管理包括建筑物的空調(diào)設備在內(nèi)的 控制對象機器的消耗能量的能量管理系統(tǒng)，特征是具備接收表示建筑 物的使用電力的信號，預測每個預定時間的使用電力的需求預測單 元、接收上述需求預測，發(fā)生警報的需求警報發(fā)生單元、在上述每個 預定時間中，根據(jù)預先確定的程序接通/關斷上述控制對象機器使得減 少多余負荷的數(shù)字控制單元。
上述數(shù)字控制單元最好按照根據(jù)時間指定多個接通/關斷圖形的 程序，讀出并控制當前時刻的所存儲的接通/關斷圖形。而且，上述數(shù) 字控制單元存儲的上述圖形可以對每個控制單位錯開上述控制對象 機器的每個預定時間的關斷時間。
進而，最好具備根據(jù)對上述每個預定時間以減少多余負荷的方式 預先確定上述控制對象機器的輸出的程序，控制額定運行的輸出比例 的模擬控制單元。
另外，具備監(jiān)視預先設定的溫度的溫度監(jiān)視單元，該溫度監(jiān)視單 元當檢測出的溫度超過或者低于上述預先設定的溫度時，可以中止基 于上述程序的控制。
另外，還具備測定外部空氣的溫度/濕度的溫度/濕度測定單元、 根據(jù)來自上述溫度/濕度測定單元的外部空氣的溫度/濕度，計算比焓 的比焓計算單元、在冷氣運行時，把計算出的比焓與預先設定的不同 月份、不同時間的比焓進行比較，修正成更適宜的程序的修正單元， 能夠用修正了的最佳程序進行控制，
上述修正單元可以在暖氣運行時，把由上述溫度/濕度測定單元 測定的溫度與預先設定的不同月份、不同時間的溫度進行比較，修正 成更適宜的程序。
上述能量管理系統(tǒng)是通過計算已有的電氣設備、機械設備的各機 器容量和建筑物整體所必需的能量，調(diào)查多余能量，在每個電氣設備、 機械設備的各機器中進行控制，通過使在設計建設時計算并設置的最 大消耗容量的各設備在全年進行必要而且最佳的動作，大幅度地控制 多余能量的系統(tǒng)。
并且是具有即使異常氣溫、收容人員增加以及業(yè)態(tài)發(fā)生變更，也 保全建筑物內(nèi)的舒適的功能的系統(tǒng)。


圖1表示本發(fā)明的能量管理系統(tǒng)的整體結構。
圖2表示計算機控制系統(tǒng)的功能。 圖3表示數(shù)字控制的處理流程。 圖4表示模擬控制的處理流程。 圖5表示溫度監(jiān)視控制的處理流程。 圖6表示需求預測的處理流程。 圖7表示計算多余負荷的順序。 圖8說明計算每個月的多余負荷。
圖9表示用于根據(jù)每個時刻的平均溫度，計算每個月的多余負荷 的平均溫度的例子.
圖10表示某個控制單位的接通/關斷的控制圖形。
圖ll是用于讀出控制圖形的程序例。
圖12是用于模擬控制的圖形例。
圖13是模擬控制的程序例。
圖14是設定溫度的例子.
圖15表示冷氣運行時的修正流程。
圖16表示暖氣運行時的修正流程。
圖17-l是表示全年氣象推移數(shù)據(jù)的上旬部分的表.
圖17-2是表示全年氣象推移數(shù)據(jù)的中旬部分的表.
圖17-3是表示全年氣象推移數(shù)據(jù)的下旬部分的表，
具體實施例方式
使用

本發(fā)明的實施形態(tài)。
本發(fā)明的能量管理系統(tǒng)是通過在電氣設備、機械設備的各機器的 每一個中進行控制使得消除空調(diào)設備等的多余運行，把按照在設計建 設時計算并設置的最大消耗容量設置的各設備在全年進行必要而且 最佳的動作，大幅度控制能量的系統(tǒng)。而且是具有即使異常氣溫、收 容人員增加以及業(yè)務形態(tài)發(fā)生變更也保全建筑物內(nèi)的舒適的功能的 系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的能量管理系統(tǒng)，各設備機器的動作、控制的狀況用 線路與顧客的公司、管理公司等連接，能夠從現(xiàn)場、顧客公司、管理 公司等實時地利用個人計算機進行監(jiān)視。另外，根據(jù)基于作為外因的
個人計算機進行變更對應。
另外，在計算機系統(tǒng)萬一發(fā)生了故障的情況下，通過經(jīng)由預先設 定的旁路在各設備中實時地通電，設備機器能夠動作，保全建筑物的 舒適。
另外，在以下說明的計算機系統(tǒng)的節(jié)能對象設備如下. .電氣設備(受變電設備、電燈、動力設備) -機械設備(換氣設備、空調(diào)設備、給排水衛(wèi)生設備) 圖l表示本發(fā)明的能量管理系統(tǒng)的整體結構.
在設置于髙壓受電設備ioo上的電力^s司的累計電力計vct上
連接脈沖檢測器110，把脈沖檢測器110連接到計算機控制系統(tǒng)200。 經(jīng)由斷路器Z-DS、高壓真空斷路VCB，從變壓器Trl、 Tr2、 Tr3、 Tr4，高壓受電設備100的電路保護器(circuit breaker) MCB， 經(jīng)過配電盤172、 174、 176、 178和電路保護器MCB，向各負荷設備 182、 184、 186、 188供給電力，計算機控制系統(tǒng)200還與各負荷設備 182、 184、 186、 188連接，對負荷設備根據(jù)負荷設備的種類進行數(shù)字 或模擬的控制或監(jiān)視等。在負荷設備中，有照明設備、各插座、空調(diào)
設備、機械設備等。
圖2中表示計算機控制系統(tǒng)200的結構。該計算機控制系統(tǒng)200 設置在節(jié)能對象的建筑物內(nèi)。
圖2中，運算控制單元220是執(zhí)行控制/監(jiān)視程序，進行計算機 控制系統(tǒng)整體的監(jiān)視/控制的運算裝置。對于由運算控制單元220通過
模擬輸出控制功能223、控制圖形修正功能222、溫度監(jiān)視功能224、 需求監(jiān)視/控制功能225、通信功能226、自診斷功能227在后面詳細 說明。
通信裝置250根據(jù)通信功能226的控制，經(jīng)由線路連接計算機控 制系統(tǒng)200與遠程監(jiān)視裝置270。輸入輸出裝置210是與作為各負荷 設備的空調(diào)機186、室外機等187、壓力/C02傳感器192或溫度傳感 器194等傳感器以及表示消耗電力的脈沖檢測器110等的接口 。作為 接口，根據(jù)連接對象，具備輸出數(shù)字輸出的數(shù)字輸出裝置(DO)212、 輸出模擬輸出的模擬輸出裝置(AO) 213、用于模擬輸入的模擬輸入 裝置(AI) 214、用于溫度輸入的溫度輸入裝置(TI) 215、用于數(shù)字 輸入的數(shù)字輸入裝置(DI) 216、用于脈沖輸入的脈沖輸入裝置(PI) 217等。
顯示裝置(觸摸屏)240是進行節(jié)能對象機器的控制運行狀態(tài)的 顯示的裝置，由于還是觸摸屏，因此也能夠輸入。另外還檢測各裝置 的故障，用控制盤面的燈/蜂鳴器(lamp-buzzer)發(fā)生警報進行通知， 電源裝置230對于裝置整體供給電源.
遠程監(jiān)視裝置(設置在遠方監(jiān)視場所)270經(jīng)由通信裝置271與 計算機控制系統(tǒng)200進行信息的收發(fā)，能夠得到節(jié)能對象機器的控制 /運行狀態(tài)的監(jiān)視、日報、月報數(shù)據(jù)。另外，通過向節(jié)能對象設備發(fā)送 各種控制信息，還能夠從遠方更新控制信息.為此，具備基于計算機 程序的節(jié)能程序設定功能272、歷史數(shù)據(jù)收集功能274、控制運行狀 況顯示功能276、故障自動通知功能278等，遠程監(jiān)視裝置270可以 是與通常的個人計算機相同的結構。
<運算控制單元220的各功能>
運算控制單元220通過執(zhí)行計算機程序，實現(xiàn)各功能。以下詳細 地說明各功能。
(程序運行功能221) 根據(jù)圖3、圖4表示的流程圖詳細地說明程序運行功能221。分 類為數(shù)字控制(運行/停止)(參照圖3)和模擬控制(轉速控制) (參照圖4)，如下所示，根據(jù)控制程序由計算機控制系統(tǒng)200進行 控制。
1) 根據(jù)預先制作的控制數(shù)值，從遠程監(jiān)視裝置270根據(jù)節(jié)能程 序設定功能272輸入控制程序(控制月/時刻/控制圖形)。關于該控 制程序在后面詳細說明。
2) 在負荷設備的每個控制對象機器中分析的控制月/時刻/控制圖 形的運行/停止信號作為運行(繼電器接點(relay contact)'閉，)停 止(繼電器接點'開，)信號，輸出到數(shù)字輸出裝置212。
3 )接收到信號的數(shù)字輸出裝置212向空調(diào)機186或者室外機等 187的繼電器驅(qū)動裝置(未圖示)傳遞運行(繼電器接點'閉，)停止 (繼電器接點'開，)的信號，進行繼電器單元的勵磁(繼電器接點'閉，) 或者開放(繼電器接點'開，)而進行控制。
4) 空調(diào)機186把繼電器單元勵磁(繼電器接點'閉，)了的信號 判定為運行，成為運行狀態(tài)。另外，繼電器單元開放(繼電器接點'開，) 了的信號成為停止，空調(diào)機成為停止狀態(tài)，自動地控制運行/停止.
5) 在室外機、空氣處理裝置等187的轉速控制的情況下，向模 擬輸出控制功能223傳遞所分析的轉速控制值，經(jīng)由模擬輸出裝置 213，把旋轉控制數(shù)值變換成為模擬值4 ~ 20mA，經(jīng)由端子板(terminal block)單元，輸出到轉換器裝置，進行轉速控制.
以下，根據(jù)圖3的流程圖說明程序控制的處理.所輸入的控制程 序當從遠程監(jiān)視裝置270發(fā)送(S302 )，由計算機控制系統(tǒng)200接收 (S304)時，保存在運算控制單元220的存儲器內(nèi)的保存區(qū)中。保存 在保存區(qū)中的控制程序?qū)ω摵稍O備的每個控制對象機器，根據(jù)控制月
/時刻/控制圖形，輸出運行(接通)/停止(關斷)/轉速而進行控 制。
新發(fā)送來的控制程序的數(shù)據(jù)在1小時中，在0分和30分被更新 (S306， S308)，執(zhí)行控制。這是因為需要電力(需求)是通過了預 先確定的期間的電力的平均值， 一般，根據(jù)供電條款確定該r預先確 定的期間」，是30分。而且，把1個月之間的該需求(需要電力) 的最大值稱為最大需要電力(最大需求)。程序控制也在l小時中的 每個0分和30分進行，與該需求監(jiān)視同步進行。
接著，判定控制對象的控制種類(S310)，例如，在轉速控制等 模擬控制的情況下，進入到圖4表示的流程圖的控制。模擬控制中的 程序控制在后面的模擬控制的內(nèi)容中說明。
進而，在數(shù)字控制的情況下，如果檢測出偏離了設定溫度的溫度 異常(S312中"是")，則解除程序控制(S314)，輸出使對象控制 機器強制地成為運行狀態(tài)的信號(S322)。關于溫度監(jiān)視，使用圖5 的流程圖在后面詳細地說明。
進行程序控制的情況下，取得當前的年月日、時刻(S316)，從 控制程序取得這時的控制圖形(S318).取得以后，判定控制圖形在 當前的氣象狀況下是否是最佳圖形，如果在溫度和濕度中存在與控制 圖形的偏離，則可以進行圖形修正(S319)。關于該圖形修正處理 (S319)在后面詳細說明。根據(jù)在這里得到的最佳控制圖形，判定對 象機器的運行/停止(S320)，輸出運行指令(S322)或者輸出停止指 令(S324),而且，從數(shù)字輸出裝置212向控制對象機器輸出控制信 號。由此，才艮據(jù)在程序控制中確定的圖形，對象機器暫時停止(關斷) 運行。在顯示裝置240或者遠程監(jiān)視裝置270上顯示當前的運行狀況 (S328)。關于該控制程序在后面詳細說明。
另外，關于控制圖形修正處理(S319)也可以根據(jù)需要進行. (模擬輸出控制功能223)
模擬控制根據(jù)預先制作的控制數(shù)值，在遠程監(jiān)視裝置的節(jié)能程序 設定功能272中，輸入控制設定數(shù)據(jù)(控制對象機器與監(jiān)視裝置(傳
感器)的關聯(lián)、監(jiān)視裝置的上限/下限的設定值、向轉換器的輸出范圍、 目標需求值等)。根據(jù)所輸入的控制設定數(shù)據(jù)，在模擬輸出控制功能
223中，對每個負荷設備的控制對象機器，設定監(jiān)視裝置的上P艮/下限 的設定值、向轉換器的輸出范圍而進行控制。如果偏離監(jiān)視裝置的設 定值，則進行額定運行。
具體地說明來自壓力、溫度傳感器的信號與控制的關聯(lián)。 由壓力傳感器192或者溫度傳感器194檢測出的控制監(jiān)視壓力值 或者溫度值變換成電信號的模擬值，傳遞到模擬輸入裝置214或溫度 輸入裝置215。所接收的模擬信號值傳遞到運算控制單元220的模擬 輸出控制功能223。在模擬輸出控制功能223中，根據(jù)來自壓力傳感 器或者溫度傳感器的值，變換成控制信號，用來自模擬輸出裝置213 或者數(shù)字輸出裝置212的轉換器控制輸出信號對控制對象機器187進 行控制。
對象機器根據(jù)接收到的轉換器控制輸出信號的模擬信號值，進行 室外機、空氣處理裝置、泵的控制對象機器的頻率變更，執(zhí)行空調(diào)機 自動風量控制、空氣處理裝置自動風量控制、泵自動流量控制。
在進行額定運行的情況下，從數(shù)字輸出裝置212向控制對象機器 187發(fā)送轉換器額定運行信號.控制對象機器187如果接收到轉換器 額定運行信號，則中止基于模擬輸出控制的轉速控制，按照由轉換器 設定了的額定值(例如47Hz)恢復執(zhí)行運行額定運行。
使用圖4說明模擬控制的流程.
如果從模擬輸入裝置(AI) 214進行模擬輸入，則作為控制監(jiān)視 信號取入(S404)，建立與控制對象機器的對應(S406).而且，如 果控制監(jiān)視信號偏離設定值，則作為警報輸出(S408).例如，如果 某個房間的上限溫度設定為29"，則在超過了 29"的情況下，中止 模擬控制(S426)，向?qū)ο髾C器輸出額定信號(S428)。對象機器接 收來自輸入輸出裝置的接點輸出214的額定信號，開始額定運行.
另外，控制對象機器作為根據(jù)開關(接點)的連鎖(interlock) 信號，能夠輸出可輸出信號.從數(shù)字輸入裝置216取入該開關(值)
(S420)，在該開關沒有接通的情況下(OFF) (S422)，不進行模 擬控制，進行額定運行(S428)。在可輸出信號是ON的情況下，進 行模擬控制(S424 )。
模擬控制在監(jiān)視信號的設定值內(nèi)的情況下，與控制監(jiān)視信號相對 應，通過計算控制輸出信號值進行(S410)。這是通常的模擬控制。
當上述的可輸出信號是ON時，為了把計算出的控制信號輸出到 對象機器(S432)，輸出到輸入輸出裝置的模擬輸出裝置(AO) 213。
該值變換成顯示值(S434)，顯示在顯示裝置上(S436)。
在模擬控制中，也根據(jù)機器進行程序控制。這就是圖3中的A， 判定當前的年月日、時刻(S412)，判定與其相應的控制圖形(S414)。 這里也與數(shù)字控制相同，判定在當前的氣象狀況下其控制圖形是否是 最佳圖形，如果濕度、溫度存在與控制圖形的偏離，則也可以進行圖 形修正(S415)。關于該處理在后面進行說明。而且，計算與控制圖 形相對應的控制輸出信號值(S416)。該動作例如通過空氣調(diào)和器的 風扇的控制等進行。以后的控制與上述相同。 (溫度監(jiān)視功能224)
用圖5詳細地說明圖3中的溫度監(jiān)視功能。溫度監(jiān)視功能在超過 了設定溫度時，進行程序控制或者需求控制(最大電力量的控制)的 解除。
在圖5的流程圖中，輸入來自溫度輸入裝置215的室內(nèi)溫度 (S504)，檢查運行模式是冷氣控制還是熱風控制(S506)，判定各 自的設定溫度(S508, S514),在溫度監(jiān)視動作(S510， S516)中， 把分別在冷氣控制、熱風控制中判定的溫度與檢測出的室內(nèi)溫度進行 比較，檢查是否是異常溫度(S510, S516).在異常的情況下(S510, S516中"是")，解l^序運行控制/需求控制(S512) 在正常溫度 的情況下，進械序運行控制/需求控制(S518)。在前面進行了程序運 行控制/需求控制的解除的情況下，再次開始程序運行控制/需求控制. (需求監(jiān)視/控制功能225)
需求監(jiān)視/控制由于在與電力公司的合同中確定最大電力量，因
此是在其范圍內(nèi)供給電力的控制。用圖6的流程圖說明該控制。
圖6中，安裝在圖1的電力計Wh中的脈沖檢測器IIO所檢測的 脈沖從輸入輸出裝置210的脈沖輸入裝置217取入到運算控制單元 220 (S604),根據(jù)脈沖輸入的累計值計算當前的需求值，同時，在 顯示裝置上顯示其值(S606 )。從該值根據(jù)下式計算預測需求值 (S608)。 [數(shù)l]
預測需求值=當前需求值xAt/APx (30-t)
這里，At/AP是預測系數(shù)，(30-t)是30分鐘累計時間的多 余時間，At是監(jiān)視時間間隔(例如10秒)，AP是監(jiān)視時間間隔中的 電力變化量。
在該預測需求值超過了預先設定的目標需求值的情況下，發(fā)生 16階段的警報(S608)，根據(jù)16階段的警報，對于設定進度運行的 r需求切斷對象機器J發(fā)出停止信號，依次進行控制。 (通信功能226)
在本系統(tǒng)中，能夠用遠程監(jiān)視裝置270收集/顯示計算機控制系 統(tǒng)200的監(jiān)視/控制的歷史數(shù)據(jù)、運行控制狀況。
該動作通過從遠程監(jiān)視裝置270經(jīng)由通信裝置271、 250把各請 求信號傳遞到計算機控制系統(tǒng)200來進行。
在計算機控制系統(tǒng)200中，判定為接收到的請求信號是歷史數(shù)據(jù) 請求信號，向遠程監(jiān)視裝置270返送保存在系統(tǒng)中的歷史數(shù)據(jù)(最大 24個月部分的電力使用量總計數(shù)據(jù)、亊件歷史總計數(shù)據(jù)等)，能夠進 行顯示或者印刷。
計算機控制系統(tǒng)200在判定為接收到的請求信號是運行控制顯 示請求信號的情況下，通過例如以3秒周期向遠程監(jiān)視裝置270發(fā)送 保存在系統(tǒng)中的r需求監(jiān)視數(shù)據(jù)」r進度運行狀況數(shù)據(jù)J r轉換器運 行狀況數(shù)據(jù)J r監(jiān)視溫度/設定值數(shù)據(jù)J等，能夠?qū)π畔⑦M行識別對應。
另外，還能夠從遠程監(jiān)視裝置270制作/變更用于進行基于圖形 的程序控制的圖形等。 (自診斷功能227)
根據(jù)作為計算機監(jiān)視系統(tǒng)200的功能之一的自診斷功能，判定計 算機自身是否有故障。
在用自診斷功能檢測出故障的情況下(CPU故障、輸入輸出裝 置故障)，保存故障機器和錯誤代碼，把該數(shù)據(jù)向遠程監(jiān)視裝置270 自動發(fā)送的同時，自動地解除控制，各控制負荷設備進行額定運行， 保全建筑物的舒適。
當用自診斷功能檢測出了故障時，在檢測出了 rCPU異常J的 情況和『電源裝置異常J的情況下，點亮計算機監(jiān)視系統(tǒng)的控制盤面 上的rcPU異常J的燈的同時，使故障蜂鳴器鳴叫。
在上述的自診斷功能中，在設備機器中發(fā)生了故障的情況下，能 夠捕捉其故障信號，向遠程監(jiān)視裝置270通知。
設備機器的故障由數(shù)字輸入裝置216檢測在設備機器故障時輸 出的接點信號，由運算控制單元220判定故障設備機器名，從通信裝 置250向遠程監(jiān)視裝置270通知該故障設備。在遠程監(jiān)視裝置270中 根據(jù)控制運行狀況顯示功能276在監(jiān)視器上顯示所通知的故障設備 名，能夠通知設備的故障，
以上說明了本計算機監(jiān)視系統(tǒng)200的概略，
以下，詳細地說明本計算機監(jiān)視系統(tǒng)200中的程序控制。
<程序控制>
使用圖7~14，詳細地說明本發(fā)明的程序控制， 該程序控制通常僅是需求控制，但制作空調(diào)/換氣設備的動作控 制程序使得精密地估計建筑物的負荷，以使空調(diào)/換氣設備沒有過剩地 動作的方式進行極其細致的控制，據(jù)此控制空調(diào)/換氣設備.圖7是制 作用于進行這種程序控制的程序的流程圖。
圖7中，首先進行對象建筑物的負荷/換氣計算(S702).
(1) 建筑物的設備容量的計算中，根據(jù)用途、功能、規(guī)模、場 所等內(nèi)外因素，確定電氣設備、機械設備的結構、容量、種類.
(2) 在建筑物中消費的能量數(shù)值在電氣設備、機械設備都使用
的狀況下，設為建筑物的最大收容時、最大動作時。另外，在氣候現(xiàn) 象方面在盛夏、隆冬最大，在時間方面中午、午夜成為最大。
(3)換氣設備的負荷與建筑物內(nèi)的人數(shù)等相關，通過對此估計 實際的使用狀況，計算多余負栽。
該負荷計算例如能夠通過在社團法人空氣調(diào)和.衛(wèi)生工學會「設 計用最大熱負荷計算法J (丸善1989年12月發(fā)行)中記載的計算法 進行。而且，也計算設置在對象建筑物中的空調(diào)/換氣設備的容量 (S704)。
另外，關于建設時的電氣設備、機械設備的容量，合計在建筑物 中消耗的能量中的最大數(shù)值、把隨時間的老化和布局變更等也估計在 內(nèi)的數(shù)值，設定最大負荷數(shù)值。
把通過這些計算得出的作為必需的熱/換氣負荷與空調(diào)/換氣設備
的容量進行比較，能夠把握其差作為多余負荷(S706)。由此，依據(jù) 本計算機控制系統(tǒng)200選擇進行節(jié)能控制的節(jié)能對象機器(S708)。 這樣，上述建筑物的負荷計算由于對各房間、各地板等用相同的空調(diào) 設備進行控制的每個單位計算，因此能夠選擇節(jié)能對象機器。而且， 對每個節(jié)能對象機器計算負荷多余率(S710)。從最近的該地方的每 月平均氣溫計算每個月的全年的氣溫變化系數(shù)(S712)。從該氣溫變 化系數(shù)計算各月的一天中的每一個小時的平均負荷多余率。
根據(jù)圖8、圖9,詳細地說明圖7的各階段的計算方法。圖8(a) 表示把建筑物的負荷計算與空調(diào)機器的容量進行比較，對于某個空調(diào) 單位計算負荷多余率的情況.首先，作為r設備容量J表示關于冷氣 和熱風的容量。作為r冷氣負荷J 、 r暖氣負荷j示出的部分表示進 行了建筑物的負荷計算的結果.這里由于按照最大計算，因此r冷氣 負荷J在8月份，r暖氣負荷J在l月份進行計算。關于r冷氣負荷J 對于9時、12時、14時、16時進行了計算.這些冷氣與暖氣的r設 備容量』與r冷氣負荷」、r暖氣負荷」的差是r多余容量」。而且， 用r設備容量J除該差，計算r多余率J 。對于r冷氣負荷j ，把多 余率進行平均，計算r平均負荷j ,
換氣的多余通過按照實際使用狀況的最大值估計建筑物內(nèi)的人
數(shù)等，能夠從取入外部空氣的必要性計算最大的r多余率」(參照圖 8 "))。
另外，使用圖9說明各月的r不同月份空調(diào)動作系數(shù)」。圖9 作為例子表示7月和8月的每小時的平均氣溫。首先，作為r不同小 時的平均氣溫1」計算9時~16時的平均氣溫，作為r不同小時的平 均氣溫2J計算除此以外的每小時的氣溫的平均，把這兩個平均氣溫 相加后除以2，由此計算為「24小時的平均氣溫J 。關于進行冷氣的 期間(4月~11月)，計算出與8月的「24小時的平均氣溫」的比作 為r氣溫變化系數(shù)」(7月是0.87)。對于所有的月份計算該r氣溫 變化系數(shù)J ,乘以8月的動作率(l-多余率=1-0.18 = 0.82)，計 算各月的r不同月份空調(diào)動作系數(shù)j 。 7月的情況下，能夠按照{(diào)8 月的動作率(0.82) } x {7月的氣溫變化系數(shù)(0.87) } = {7月的 不同月份空調(diào)動作系數(shù)(0.71) }來計算.
圖8 (b)中的各月的每小時的多余率根據(jù)該圖9中表示的r不 同月份空調(diào)動作系數(shù)J ，在冷氣的情況下，按照(8月的每小時的多 余率)x (8月的r不同月份空調(diào)動作系數(shù)j /各月的r不同月份空調(diào) 動作系數(shù)」)來計算。
關于暖氣(12月~4月)也與冷氣的情況相同，以l月為基準計 算多余率，而與冷氣的情況不同，計算為如果有溫升則多余率降低。
動作率是(l-多余率)，以此為基礎制作控制程序。圖10、圖 ll表示數(shù)字控制的控制程序的例子.圖10按照控制單位對空調(diào)機的 每個系列(16系列)，表示30分鐘的對每1分鐘控制停止時間與運 行時間的控制圖形的例子.如果在30分鐘期間停止1分鐘，則動作 率是29/30為97%,如圖lO的系統(tǒng)No.l那樣，如果在30分鐘期間 停止3分鐘則成為90%的動作率。按照控制單位，如圖10那樣存在 多個系列的情況下，如果控制成使得在各個系列錯開停止，則在降低 峰值電力的同時，電機等的起動電流也沒有重疊，因此很理想。在該 控制圖形中編號，多個控制圖形保存在計算機控制系統(tǒng)200的存儲裝
置中，能夠根據(jù)編號特定讀出。圖11中說明該過程。
圖11表示對每個30分鐘設定讀出哪個控制圖形的控制程序。這 樣的控制程序保存在計算機控制系統(tǒng)200的存儲裝置內(nèi)，根據(jù)當前時 刻，能夠極其細致地設定用哪個控制圖形進行控制。
關于模擬控制也能夠進行程序控制。圖12、圖13中說明模擬控 制的程序控制。
在模擬的程序控制的情況下，不是像停止/運行那樣進行2值化 的控制，而是像圖12表示的控制圖形那樣，用根據(jù)每30分鐘的最大 輸出(額定輸出)的比例表示。在模擬控制的程序控制中，也在多個 控制圖形中編號，保存在計算機控制系統(tǒng)200的存儲裝置中，根據(jù)編 號能夠特定讀出控制圖形。
根據(jù)號碼進行的讀出如在圖13中用對于排氣風扇(換氣設備) 的例子表示的那樣，對每個機器設定。對每個月的每個機器利用編號 設定控制圖形，作為全年的進度，保存在計算機控制系統(tǒng)200的存儲 裝置內(nèi)。
圖14表示在圖5中說明過的溫度監(jiān)視功能的進度/需求的設定溫 度。這樣，表示冷氣時的上限和暖氣時的下限的設定溫度。能夠?qū)γ?個空調(diào)系統(tǒng)設定這些。
(控制圖形修正功能222)
關于控制圖形修正功能222 (即，圖3的S319，圖4的S415)， 根據(jù)圖15、圖16的流程圖以及圖17-1、圖17-2、圖17-3進行說 明。
在圖3或者圖4的流程圖中，根據(jù)當前的年月日、時刻，從控制 程序取得此時的控制圖形(S318, S414)，而判定其控制圖形在當前 的氣象狀況下是否是最佳圖形，如果在溫度/濕度方面與控制圖形有偏 離則進行圖形修正的功能就是該圖形修正功能。
修正流程在圖15中，首先判斷是正在進行冷氣運行還是正在進 行暖氣運行(S1501)，分為控制對象機器正在進行冷氣運行的情況 (圖15)和正在進行暖氣運行的情況(圖16)這兩種修正流程。圖
15的冷氣運行時，由外部空氣的溫度傳感器192，外部溫度從溫度輸 入裝置215，外部濕度從模擬輸入裝置214分別輸入到運算控制單元 220 (S1503, S1504)。在運算單元中，從所輸入的溫度和濕度計算 作為外部空氣的潮濕空氣總熱量的比焓(S1505)。把計算出的比焓 的值與基于預先設定的控制程序、表示為不同月份、不同期間(上、 中、下旬)、不同時間(9時、12時、14時、16時、18時、20時、 22時、24時、2時、4時、6時)的全年氣象推移數(shù)據(jù)(圖17-1 (上 旬)，圖17-2(中旬)、圖17-3(下旬)已存儲)的比焓值進 行比較，判斷計算出的當前的比焓值與在全年氣象推移數(shù)據(jù)中表示的 比焓值中的哪個月份相當，判定最佳控制圖形。例如，以下說明判定 6月1日9時的控制圖形的情況。
首先，判定修正時刻(S1506)。時刻取為9時、12時、14時、 16時、18時、20時、22時、24時、2時、4時、6時這11個點。這 與上述的程序控制的圖形制作時的負荷計算時刻一致。在時刻不一致 的情況下，不進行圖形修正，按照現(xiàn)狀的控制圖形繼續(xù)進行控制。由 于本次測定時間與9時相互一致，因此進入到圖形修正的判定過程， 從測定日是6月1日判定為是上旬的期間(S1507)。由從6月1日9 時的溫度/濕度計算出的外部空氣比焓例如是69.81 (kj/kgDA)的情 況下，根據(jù)圖17-1、圖17-2、圖17-3的全年氣象推移表的上旬、 9時的項目(參照圖17 - 1), 了解到與8月的比焓相當(S1508, S1510 )。 這種情況下，盡管是6月但判斷為是8月的氣象狀況，修正控制圖形 使得把8月的控制圖形投入到控制程序中進行控制(S1511)。
在上述的外部空氣比焓69.81 ( kj / kgDA)相當于6月的比焓的 情況下，不進行圖形修正，按照現(xiàn)狀圖形繼續(xù)進行控制(S1509).
其次，使用圖16，說明暖氣運行時的圖形修正流程.暖氣運行 時，根據(jù)外部空氣溫度傳感器，外部空氣溫度從溫度輸入裝置215輸 入到運算控制單元220 ( S1603 )。把所輸入的溫度值與在基于預先設 定的控制程序、表示為不同月份、不同期間(上、中、下旬)、不同 時間(9時、12時、14時、16時、20時、22時、24時、2時、4時、
6時)的全年氣象推移數(shù)據(jù)(圖17-1 (上旬)、圖17-2 (中旬)、 圖17-3 (下旬))的溫度值進行比較，判斷計算出的當前的溫度值 相當于在全年氣象推移數(shù)據(jù)中表示的溫度值的哪個月份，判定最佳控 制圖形(S1608)。在判定的相應月與當前控制月相同的情況下，不 進行圖形修正，按照現(xiàn)狀圖形進行控制(S1609)，在相應月與當前 控制月不同的情況下，修正控制圖形使得把相應月的控制圖形投入到 控制程序中進行控制(S1610， S1611)。
權利要求
1.一種能量管理系統(tǒng)，該能量管理系統(tǒng)管理包括建筑物的空調(diào)設備在內(nèi)的控制對象機器的消耗能量，其特征在于具備，接收表示建筑物的使用電力的信號，預測每個預定時間的使用電力的需求預測單元；接收上述需求預測，發(fā)生警報的需求警報發(fā)生單元；對每個上述預定時間，為了減少多余負荷，根據(jù)預先確定的程序接通/關斷上述控制對象機器的數(shù)字控制單元。
2. 根據(jù)權利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于， 上述數(shù)字控制單元按照根據(jù)時間指定多個接通/關斷圖形的程序，讀出當前時刻所存儲的接通/關斷圖形而進行控制。
3. 根據(jù)權利要求2所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于， 上述數(shù)字控制單元所存儲的上述圖形在每個控制單位中錯開上述控制對象機器的每個預定時間的關斷時間。
4. 根據(jù)權利要求1~3的任一項所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在 于還具備根據(jù)對上述每個預定時間以減少多余負荷的方式預先確定上述 控制對象機器的輸出的程序，控制額定運行的輸出比例的模擬控制單 元。
5. 根據(jù)權利要求1~4的任一項所迷的能量管理系統(tǒng)，其特征在于，還具備監(jiān)視預先設定的溫度的溫度監(jiān)視單元， 該溫度監(jiān)視單元當檢測出的溫度超過或者低于上述預先設定的 溫度時，中止基于上述程序的控制。
6. 根據(jù)權利要求1~5的任一項所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在 于還具備，測定外部空氣的溫度/濕度的溫度/濕度測定單元；根據(jù)來自上述溫度/濕度測定單元的外部空氣的溫度/濕度，計算 比焓的比焓計算單元；在冷氣運行時，把計算出的比焓與預先設定的不同月份、不同時間的比焓進行比較，修正成更適宜的程序的修正單元。
7.根據(jù)權利要求6所述的能量管理系統(tǒng)，其特征在于， 上述修正單元在暖氣運行時，把由上述溫度/濕度測定單元測定的溫度與預先設定的不同月份、不同時間的溫度進行比較，修正成更適宜的程序。
全文摘要
本發(fā)明提供通過以最佳的狀態(tài)管理在建筑物中消耗的電力等能量，大幅度地進行節(jié)能的能量管理系統(tǒng)，在進行能量管理系統(tǒng)的控制的計算機控制系統(tǒng)(200)中，在進行程序控制的情況下，取得當前的年月日、時刻，從控制程序取得此時的控制圖形，判定空調(diào)機器(186)的運行(接通)/停止(關斷)，輸出運行指令或者輸出停止指令，而且，從數(shù)字輸出裝置(212)向空調(diào)機(186)輸出控制信號，由此，根據(jù)該程序控制中確定的圖形，空調(diào)機(186)暫時停止(關斷)運行，在顯示裝置(240)或者遠程監(jiān)視裝置(270)中顯示當前的運行狀況。
文檔編號H02J13/00GK101116232SQ200580047909
公開日2008年1月30日 申請日期2005年9月28日 優(yōu)先權日2005年2月8日
發(fā)明者三輪和夫 申請人:三輪和夫