新日本空調
6つの運転モードから熱源設備を自在に制御
建物の省エネ・運転コスト削減
「最適解」をAIで導き出せ！
建物におけるエネルギー消費量の約3割※1を占める熱源設備。運転コスト削減の実現に向け、課題は熱源設備の省エネとBCP（事業継続計画）、人材不足への対応だ。新日本空調はAIを活用し最適制御を行う。従来の自動運転とは一線を画す「EnergyQuest® Cloud（エナジークエスト クラウド）」の革新性とは。
※1 参照：環境省「建築物のエネルギー消費状況」（ZEB PORTAL - ネット・ゼロ・エネルギー・ビル（ゼブ）ポータル掲載）
最新の熱源設備を導入するだけでは、期待する省エネ効果は得られない。適切に運用して初めて省エネは実現できる。「お客様から、省エネ性能の高い熱源設備が自動でうまく動かず、結局手動で運用しているとお聞きすることがあります」と、新日本空調事業推進本部ファシリティーソリューションセンター開発運用課課長の山本泰嗣氏は言う。
（左）新日本空調 事業推進本部 ファシリティーソリューションセンター 開発運用課 課長 山本泰嗣 氏
（右）同センター センター長 満潮誠 氏
熱源設備は、空調機のために冷熱や温熱を作り出し供給する。BCPの観点から、エネルギーとして電気とガスを併用するハイブリッド型も増加。構成の複雑化が進む。「省エネ・運転コスト削減に向けて、どうすべきか。運転コストの上昇は数字で把握できても、要因が分からなければ対策を打てません」(山本氏)
同社は建物のエネルギー最適化を探求する業界のトップランナーだ。省エネ、運転コスト削減などの要請が高まる中、熱源設備の課題とは何か。同センター長の満潮誠氏は言及する。
「勘と経験に基づく運用は、ベテラン人材の退職などで継続できなくなるリスクがあります。人材不足で若手育成も難しいのが現状です。そうした課題を解決する鍵がAI活用。従来、自動運転では故障リスク回避のために安定性を重視してきました。ただ、それでは本当の意味での省エネは難しい。当社が目指したのは、AIを活用した最適制御で省エネと安定性を両立する自動運転です」
未来の先読みで変動に対応
「1億通り以上」でも即座に立案
●図1 「EnergyQuest Cloud」導入前後の効果熱源設備全体のエネルギー消費量を、自動で約24％削減可能
15年前、同社はソフトウエアに強い山本氏をはじめ、アルゴリズム、設備機械など各分野のスペシャリストを社内選抜。「最適制御プロジェクト」をスタートさせた。「故障しない運用のあり方など、各メンバーが見識を持っています。知見を集め、議論を重ね、仮説と検証を繰り返し最適解の方向性を導き出しました」（山本氏）
同社はプロジェクトから導いた“解”を自動運転に組み込み、人の介在なしで持続的な省エネ効果を実現。注目のサービス「EnergyQuest Cloud」（図1）は、3つの機能で構成される（図2）。
●図1 「EnergyQuest Cloud」導入前後の効果熱源設備全体のエネルギー消費量を、自動で約24％削減可能
●図2 「EnergyQuest Cloud」3つの基本機能データに基づき熱負荷を予測。選択したモードに合わせた運転計画の立案。予測と計画を見直しながら熱源機を制御。これら3つの機能を自動運用できる
1つ目が「熱負荷※2予測」。気象データと過去の熱負荷データから、AIが翌日の熱負荷を予測する。一般的に自動制御は、熱源機の運転順序が固定され、熱負荷の変動に後追いで対応する。同社はデータに基づく熱負荷予測で最適な順序と変動を先読みした運転を可能にし、制御の高度化を実現。過剰な運転を抑止する。
2つ目が「運転計画の立案」。熱負荷予測結果に加え、「省エネ」「省コスト」など計6種類の運転モードから希望を選択することで、AIが各モードに合わせた運転計画を立案する。他社との決定的な違いは、計画立案に要する時間だ。「例えば熱源機が8台構成の場合、組み合わせは4万通り。さらに熱量、流量、温度など様々な要素が絡むと1億通りを超えます。業界では一般的に、計画立案には30分～1時間程度かかります。これが当社ではおよそ10分です。機械学習に加え、様々なアルゴリズムを用いてこのスピードを実現しています」と山本氏は話し、付け加える。
「いくら正確な予測をしても予期せぬ外乱などにより熱負荷は変わるため、短いスパンで運転計画を見直さないと運転の最適化を実現できません。計画立案に時間がかかると、省エネ面でのロスだけでなく、安定性にも影響を及ぼします」
3つ目が「熱源機の自動運転」。計画を見直しながら自動運転を実行する。「EnergyQuest Cloud」の革新性は、6種類の運転モードに対し複数同時に最適制御が行える点にある。「優先する効果を複数選択することで、お客様の希望に合わせた自動運転を実現できます」（山本氏）
※2 熱負荷：建物内の湿度・温度を一定に保つために必要な熱の量。
自動で常時最適な状態に
人材不足解消・省エネ実現
さらに同社は「EnergyQuest® ファミリ」を提供し、熱源設備の運用における多様なニーズに応えている（図3）。「EQデータグラス®」は建物内のエネルギー消費量を見える化。現状把握、課題抽出、効果検証などをサポートする。AIを活用したシミュレーションツール「EQプランナー®」は、任意の熱源構成や運転方法による消費エネルギーを算出。最適な組み合わせの検討を支援する。
●図3 「EnergyQuest ファミリ」のラインアップ企業の状況、幅広いニーズに応じて様々なラインアップを用意。一部無料体験も可能で、気軽に検討を開始できる
「EnergyQuest Cloud」は、電力の平準化にも寄与すると満潮氏は説明する。「ガスと電気のハイブリッドで利用する大型熱源設備において、『EnergyQuest Cloud』を活用すれば、電力需要予測に基づきガス系と電気系熱源機の最適な運転を自動で行うことで電力需要のピークを小さくし、平準化が可能です。自動で常に最適化を維持でき、人材不足の解消とともに省エネ、運転コスト削減効果を最大化できます」
クラウドベースゆえに、「Energy Quest ファミリ」は他社サービスと組み合わせて新たな価値を生み出せる。「GHG（温暖化ガス）排出量算定ツールと『EQデータグラス』間でデータ連携を行い、GHG排出量の把握に加え、根拠となる設備のエネルギー消費量の分析までワンストップで提供するサービスを開始しました。今後も脱炭素社会の実現に向け、様々な方法でお客様の脱炭素化に向けた開発やサービスを加速させていきます」（満潮氏）
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