省エネ空調システム

1.一般室用空調制御システム

快適度を保ったまま四季に合わせた温湿度の自動調整を行い、ピークカット・デマンドの連動制御で“人と地球にやさしい、快適性と省エネ”を両立した、省エネ制御システムです。

空調コントローラはオープンネットワーク(ISO/IEC14908)により室内温湿度・外気温湿度を取り込み、その情報を元に、室内機単位に自動で温度・風量をコントロールします。

電力コントローラはデマンド電力を監視し、快適性を損なうことなく段階的な空調の制御を行います。また、スケジュール運転やピークカット(設備別・全体の系統に対応)照明制御等にも連動します。設備別に小規模導入し、充分検証を行い、大規模システム構築を無理・無駄なく対応させることができます。

快適・省エネ空調制御システム
年間設備総合にて、10~20%の省エネを可能とします。

メリット

  • 室内の温度は快適さを保ったまま、四季を通して自動的に室温設定が空調コントローラより設定されますので、職員の操作が軽減されます(業務の省力化)。
  • 部屋の設備状況に合わせて、空調コントロールで調整できます。部屋の位置(窓が南向き等)や環境(運動量・性別・個人の差異)にも対応可能です。

空調制御システムの概要と仕組み

同じ室温でも、空調下と窓際等、環境により感じ方が違います。

人間の暑さ、寒さの感覚(温冷感覚)を表す指標は、PMV(温冷感)理論が有名です。そのPMV理論の欠点を補うため、発汗を含めた熱平衡式に基づく温熱指数である新有効温度ET(New Effective Temperature)を取り入れて提唱されたのが、ASHRAE(米国暖房・冷房・空気調和学会)が採用している標準有効温度(SET:Standard New Effective Temperature)です。

本空調制御システムは、快適度の指標として標準有効温度(SET)を用い、外気温、日時(季節・昼夜)を加味しながら、室温が快適な範囲になるよう空調機を自動制御(室温変動設定)し、省エネ運転を行います。

2011年3月の東日本大震災より、電力供給の制御などによるデマンド制御を1歩進めたピークカット制御と、空調設備内と全体の設備の統計による制御とを取り入れた、“人と地球にやさしい、快適性と省エネ”を両立させた省エネシステムに一新しました。

特許名称
空調制御装置と制御プログラム及びデマンド制御装置と制御プログラム並びに空調制御システム

特許番号
特許第3871699号(登録日:2006/10/27)

2.インバータ式空調機に対応 空調制御(サーバ室向け)

インバータ式電算機用空調機へ、オープンネットワーク(ISO/IEC14908)を利用した省エネ最適制御導入により、既存設備比較で32.9%の省エネを実測しました。

JEITAの基準では、サーバ室の運用範囲は室温:20~27℃、湿度:40~70%です。この環境を保ちながら、空調設備を環境や負荷に応じた最適化を行うとともに、停電時の再起動(突入電流防止制御)やデマンド制御にも対応しています。2012年7月には、インバータ型空調機に特許第3871699号の機能を取り入れ、新制御システムとして確立いたしました。

メリット

  • 室温を適温範囲に収めながら、空調機の運転電力低減、各空調機の運転時間平滑化等により、空調機の運転を最適化することで、総合的な省エネをします。
  • 外気温度がサーバ室内より低い時、直接外気(直接方式)を利用してサーバ室を冷房することで、空調機の運転を停止して省エネを行います。吸気・排気用の外壁面の面積が確保された場合、外気導入による運用可能な温湿度は露点温度を算出し、雨量も考慮しても、年間を通じて50%の外気が導入でき、25%以上の省エネが可能です。

(吸気・排気用の外壁面の面積が確保された場合)

※1 運用可能な時間の50%は、気象庁千葉2009年データより時間単位で算出した値

サーバー室の空調省エネ制御の仕組み(空調機運転最適化制御+外気導入制御)

実運用での実績データ(2012年6月2日~2012年7月末計測データ)

空調機本体の運転設定による通常運用時と、空調機を空調コントローラで省エネ制御した場合の空調機の消費電力と電算室の温度の推移比較を下記に示します。外気導入は設置環境により未実施です。

床下送風式サーバ室専用空調機の更新前と更新後の消費電力、および室内外の温度記録より、32.9%の省エネ化が記録されました(事前試算では、本件設置環境下で年間30%の省エネが可能)。

更新前:空冷式15PS空調機(レヒート式制御なし)
消費電力:19Kw 稼働平均 8.49Kw 室内温度:27.7℃ 外気温度:18.7℃
更新後:空冷式15PS空調機(インバータ式制御あり)
消費電力:16Kw 稼働平均 5.72Kw 室内温度:24.1℃ 外気温度:25.2℃
実運用での実績データ図(2012年6月2日~2012年7月末計測データ)
空調機本体の運転設定による通常運用時と、空調機を空調コントローラで省エネ制御した場合の空調機の消費電力と電算室の温度の推移比較

3.冷媒レヒート式空調機(従来型)空調制御(サーバ室向け)

レヒート式電算機用空調機へ、オープンネットワーク(ISO/IEC14908)を利用した、省エネ最適制御を導入したことにより、既存設備比較で63.8%、全体で28.6%の省エネを実測しました。

JEITAの基準では、サーバ室の運用範囲は室温:20~27℃、湿度:40~70%です。この環境を保ちながら、空調設備を環境や負荷に応じた最適化を行うとともに、停電時の再起動(突入電流防止制御)やデマンド制御にも対応しています。従来型だけでなく、2012年7月にインバータ型空調機にも特許第3871699号の機能を取り入れ、新制御システムとして確立いたしました。

室温を適温範囲に収めながら、空調機の運転電力低減、各空調機の運転時間平滑化・送風モード(要改修)等により、空調機の運転を最適化することで、総合的な省エネを実行します。

吸気・排気用外壁面の面積が確保された場合、外気温度がサーバ室内より低いときに、直接外気(直接方式)を利用してサーバ室を冷房することで、空調機の運転を停止して電力の省エネを実行します。外気導入による運用可能な温湿度は露点温度を算出し、雨量も考慮しても年間を通じて50%の外気導入が可能となり、25%以上の省エネが可能です。

サーバー室の空調省エネ制御の仕組み(空調機運転最適化制御+外気導入制御)

実運用での実績データ(2006年2月~2011年11月計測データ)

空調機本体の運転設定による通常運用時と、空調機を空調コントローラで省エネ制御した場合の空調機の消費電力と電算室の温度・湿度の推移比較を下記に示します。

床下送風式サーバ室専用空調機の、更新前と更新後の消費電力と温度記録は良好範囲であり、63.8%と驚きの省エネ率が記録されました(施工前の手動運転・省エネは、台数を含め、自動運転の試算値は50%提案)。

更新前:空冷式15PS空調機(レヒート式制御なし)
消費電力:19Kw×2 稼働平均 39.95Kw 温度:29.0℃ 湿度:38.7%
更新後:空冷式15PS空調機(レヒート式制御あり)
消費電力:19Kw×1 稼働平均 14.48Kw 温度:24.0℃ 湿度:45.5%
実運用での実績データ図(2006年2月~2011年11月計測)
空調機本体の運転設定による通常運用時と、空調機を空調コントローラで省エネ制御した場合の空調機の消費電力と電算室の温度・湿度の推移比較

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