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発明の名称 集合住宅用のエネルギー消費量演算装置、並びに、集合住宅用のエネルギー消費量演算プログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−99502(P2003−99502A)
公開日 平成15年4月4日(2003.4.4)
出願番号 特願2001−289656(P2001−289656)
出願日 平成13年9月21日(2001.9.21)
代理人 【識別番号】100107308
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 修一郎
発明者 鎌田 元康 / 前 真之 / 二宮 秀與 / 鍋島 美奈子 / 西口 智 / 窪田 明美
要約 課題
全エネルギー消費量予測のための情報入力に手間がかからず、しかも、予測対象の集合住宅に適合した状態で全エネルギー消費量を予測することができる集合住宅用のエネルギー消費量演算装置を提供する。

解決手段
集合住宅の各戸のエネルギー消費の特性を表わす特性条件を入力する入力手段I、その特性条件に対する各戸のエネルギー消費の関係を表わすエネルギー消費関連情報を記憶する記憶手段R、入力手段Iにて各戸に対応して入力された特性条件と記憶手段Rに記憶されているエネルギー消費関連情報に基づいて、各戸についての設定期間内に消費するエネルギー消費量を求めて、その求めた各戸のエネルギー消費量を全戸分積算して集合住宅の全エネルギー消費量を求める演算手段C、及び、その演算手段Cにて演算された全エネルギー消費量を出力する出力手段Oを備える集合住宅用のエネルギー消費量演算装置。
特許請求の範囲
【請求項1】 集合住宅の各戸のエネルギー消費の特性を表わす特性条件を入力する入力手段、その特性条件に対する各戸のエネルギー消費の関係を表わすエネルギー消費関連情報を記憶する記憶手段、前記入力手段にて各戸に対応して入力された前記特性条件と前記記憶手段に記憶されている前記エネルギー消費関連情報に基づいて、各戸についての設定期間内に消費するエネルギー消費量を求めて、その求めた各戸のエネルギー消費量を全戸分積算して集合住宅の全エネルギー消費量を求める演算手段、及び、その演算手段にて演算された全エネルギー消費量を出力する出力手段を備える集合住宅用のエネルギー消費量演算装置。
【請求項2】 前記演算手段が、エネルギーの種類に区分して、区分したエネルギーの種類ごとの全エネルギー消費量を求めるように構成されている請求項1記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置。
【請求項3】 前記演算手段は、複数に区分したエネルギーの種類のうち、厨房関係と、給湯関係と、厨房用、給湯用及び空調用以外の電気関係とのそれぞれのエネルギーについては、各戸の在宅特性、各戸のエネルギー消費特性、各戸の入居者特性及び日特性を含む前記特性条件に基づいて、全エネルギー消費量を求めるように構成されている請求項2記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置。
【請求項4】 前記演算手段は、複数に区分したエネルギーの種類のうち、空調関係のエネルギーについては、各戸の建物条件、各戸の空調条件、日特性及び地域特性を含む前記特性条件に基づいて、全エネルギー消費量を求めるように構成されている請求項2記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置。
【請求項5】 前記入力手段は、各戸に影響する特性条件については、その特性条件に含まれる各要素条件に対応する戸数を前記集合住宅の入居全戸数に対する比率にて入力することにより、前記各戸に影響する特性条件を入力するように構成されている請求項1〜4のいずれか1項に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置。
【請求項6】 前記演算手段は、前記各要素条件を、前記比率に対応する戸数の各戸に対して、乱数を発生させることにより割り当てるように構成されている請求項5記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置。
【請求項7】 前記演算手段が前記エネルギー消費量を求める期間を変更設定する期間設定手段が設けられている請求項1〜6のいずれか1項に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置。
【請求項8】 前記記憶手段に、前記演算手段が前記エネルギー消費量を求める期間における気象条件が記憶され、前記演算手段が、前記記憶手段に記憶されている前記気象条件に合わせたエネルギー消費量を求めるように構成されている請求項1〜7のいずれか1項に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置。
【請求項9】 前記記憶手段に記憶されているエネルギー消費関連情報が、実測データに基づいて設定されている請求項1〜8のいずれか1項に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置。
【請求項10】 集合住宅の全エネルギー消費量を予測するためにコンピュータを、集合住宅の各戸のエネルギー消費の特性を表わす特性条件を入力する入力手段、その特性条件に対する各戸のエネルギー消費の関係を表わすエネルギー消費関連情報を記憶する記憶手段、前記入力手段にて各戸に対応して入力された前記特性条件と前記記憶手段に記憶されている前記エネルギー消費関連情報に基づいて、各戸についての設定期間内に消費するエネルギー消費量を求めて、その求めた各戸のエネルギー消費量を全戸分積算して集合住宅の全エネルギー消費量を求める演算手段、及び、その演算手段にて演算された全エネルギー消費量を出力する出力手段として機能させるための集合住宅用のエネルギー消費量演算プログラム。
【請求項11】 集合住宅の全エネルギー消費量を予測するためにコンピュータを、集合住宅の各戸のエネルギー消費の特性を表わす特性条件を入力する入力手段、その特性条件に対する各戸のエネルギー消費の関係を表わすエネルギー消費関連情報を記憶する記憶手段、前記入力手段にて各戸に対応して入力された前記特性条件と前記記憶手段に記憶されている前記エネルギー消費関連情報に基づいて、各戸についての設定期間内に消費するエネルギー消費量を求めて、その求めた各戸のエネルギー消費量を全戸分積算して集合住宅の全エネルギー消費量を求める演算手段、及び、その演算手段にて演算された全エネルギー消費量を出力する出力手段として機能させるための集合住宅用のエネルギー消費量演算プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、集合住宅の全エネルギー消費量を予測する装置、並びに、集合住宅の全エネルギー消費量を予測するためのコンピュータ用のプログラム及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】集合住宅の熱源の設計や住戸内機器の設計を行うに当たり、集合住宅の全エネルギー消費量を評価することは重要であるが、従来、集合住宅の全エネルギー消費量を予測することができるようにした装置やコンピュータ用のプログラム(以下、単にプログラムと称する場合が有る)はなかった。ちなみに、戸建て住宅の1戸分のエネルギー消費量を予測するものとして、下記のような2つのプログラムがあった。その一つは、「HOMES(建築環境・省エネルギー機構IBEC作成)」(以下、戸建て住宅用の第1従来技術と称する場合がある)であり、他の一つは、「住宅設備委員会「住宅のエネルギーシミュレーション」小委員会作成プログラム」(以下、戸建て住宅用の第2従来技術と称する場合がある)である。戸建て住宅用の第1従来技術は、使用者が、計算対象住宅の住民一人一人について、行動スケジュール、使用機器種類、使用頻度等を入力すると、プログラム内に用意されている平均的な機器容量を積算して、月合計の形で消費エネルギーを計算するものである。戸建て住宅用の第2従来技術は、「NHK国民生活時間調査」をもとにして、あらかじめ各世代男女の平均的な行動スケジュールがプログラム内に整理されていて、使用者は家族構成(構成人数、性別、年齢等)を入力することで、その行動スケジュールから家族全体のスケジュールが合成され、各時刻における住民の行為種類が決定され、一方、行為種類ごとに、使用される機器に関して既存調査やカタログ値などから集められた機器容量が決められており、これを積算してエネルギー消費を計算するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来は、集合住宅の全エネルギー消費量を予測することができる装置やコンピュータ用のプログラムがなかったので、集合住宅の全エネルギー消費量を予測することができなかった。
【0004】そこで、上記の2つの戸建て住宅用の従来技術を用いて、集合住宅の各住戸のエネルギー消費量を求めると共に求めたエネルギー消費量を積算して、集合住宅の全エネルギー消費量を予測しようとすることが考えられるが、そのように集合住宅の全エネルギー消費量を予測するにしても、以下のような問題があった。即ち、戸建て住宅用の第1従来技術では、戸建て住宅を対象とする場合でも、使用者は、計算対象住宅の住民全員に関して、行動スケジュール、使用機器種類、使用頻度等を入力する必要があり、これを集合住宅用として使用しようとすると、計算対象の集合住宅の全住戸について、各住戸の住民一人一人の行動スケジュール、使用機器種類、使用頻度等を知る必要があるが、このようなことは一般には困難であり、仮に、各住戸の住民一人一人の行動スケジュール、使用機器種類、使用頻度等を知ることができたとしても、それらを全住戸について入力する必要があり、入力作業に膨大な手間がかかることになる。しかも、各住戸について住民一人一人の行動スケジュール、使用機器種類、使用頻度等を入力しても、住戸単位で見ると、住戸間でエネルギー消費行為を差別化し難いことから、そのように住民一人一人の行動スケジュール、使用機器種類、使用頻度に基づいて求めた各戸のエネルギー消費量を積算しても、予測対象の集合住宅に適合した状態で全エネルギー消費量を予測し難かった。
【0005】又、戸建て住宅用の第2従来技術では、同一世代男女の行動スケジュールはそれぞれ一つずつしか用意されていないので、これらを積み上げた家族全体の生活スケジュールは、同一構成の家族ではまったく同じものになってしまうが、現実には個々の家族ごとに生活パターンは異なる。従って、戸建て住宅用の第2従来技術を用いて、集合住宅の全エネルギー消費量を求めようとしても、集合住宅には同一構成の家族が多数入居しているので、そのような同一構成の家族の住戸について、現実の生活スケジュールの差、即ち、各戸のエネルギー消費行為の差を考慮した状態で、エネルギー消費量を求め難く、延いては、全エネルギー消費量の予測対象の集合住宅に適合した状態で全エネルギー消費量を予測し難かった。
【0006】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、全エネルギー消費量予測のための情報入力に手間がかからず、しかも、予測対象の集合住宅に適合した状態で全エネルギー消費量を予測することができる集合住宅用のエネルギー消費量演算装置、並びに、集合住宅用のエネルギー消費量演算プログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】〔請求項1記載の発明〕請求項1に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置の特徴構成は、集合住宅の各戸のエネルギー消費の特性を表わす特性条件を入力する入力手段、その特性条件に対する各戸のエネルギー消費の関係を表わすエネルギー消費関連情報を記憶する記憶手段、前記入力手段にて各戸に対応して入力された前記特性条件と前記記憶手段に記憶されている前記エネルギー消費関連情報に基づいて、各戸についての設定期間内に消費するエネルギー消費量を求めて、その求めた各戸のエネルギー消費量を全戸分積算して集合住宅の全エネルギー消費量を求める演算手段、及び、その演算手段にて演算された全エネルギー消費量を出力する出力手段を備えることにある。請求項1に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置によれば、記憶手段に、予め、集合住宅の各戸のエネルギー消費の特性を表わす特性条件に対する各戸のエネルギー消費の関係を表わすエネルギー消費関連情報が記憶されていて、入力手段により集合住宅の各戸の特性条件を入力すると、演算手段により、入力手段にて各戸に対応して入力された特性条件と記憶手段に記憶されているエネルギー消費関連情報に基づいて、各戸についての設定期間内に消費するエネルギー消費量が求められ、その求められた各戸のエネルギー消費量が全戸分積算されて集合住宅の全エネルギー消費量が求められ、そのように求められた全エネルギー消費量が出力手段に出力される。つまり、本発明の発明者らは、集合住宅の全エネルギー消費量を予測対象の集合住宅に適合した状態で求めるべく鋭意研究した結果、住戸単位のエネルギー消費の特性を表わす特性条件に基づいて、各戸のエネルギー消費量を求めると、上記の戸建て住宅用の第1従来技術の如き、各戸の住民一人一人の行動スケジュール、使用機器種類、使用頻度等に基づく場合に比べて、各戸のエネルギー消費量を住戸間でエネルギー消費行為を差別化した状態で求め易いので、予測対象の集合住宅に適合した状態で全エネルギー消費量を予測し易いことを見出した。請求項1に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置は、上記の如き研究結果に基づくものであり、予め、集合住宅の各戸の特性条件とエネルギー消費関連情報とを対応付けて記憶手段に記憶させておく。そして、入力手段により、全エネルギー消費量の予測対象の集合住宅の各戸について特性条件を入力するようにし、演算手段により、予測対象の集合住宅の各戸について、入力手段に入力された特性条件に対応するエネルギー消費関連情報を記憶手段から読み出して、設定期間内に消費するエネルギー消費量を求め、続いて、その求めた各戸のエネルギー消費量を全戸分積算して集合住宅の全エネルギー消費量を求めるようにし、その求めた全エネルギー消費量を出力手段に出力するようにしてある。住戸単位のエネルギー消費の特性を表わす特性条件として、例えば、各戸の家族構成を示す入居者特性、各戸のエネルギー消費の多少を示すエネルギー消費特性等を見出したが、これら入居者特性及びエネルギー消費特性といった各戸に対応する情報は、上記の戸建て住宅用の第1従来技術の如き、住民一人一人の行動スケジュール、使用機器種類、使用頻度といった各戸の住民一人一人に対応する情報に比べて、簡素なものである。従って、集合住宅の全エネルギー消費量を求めるために入力手段に入力する情報としては、計算対象の集合住宅に含まれる各戸の特性条件だけで良く、このような各戸の特性条件の情報は簡素なものであるので、入力に手間がかからない。又、予測対象の集合住宅毎に、集合住宅に含まれる各戸夫々について特性条件を入力して、各戸毎に各戸に対応する特性条件に基づいてエネルギー消費量を求めて、その求めた各戸のエネルギー消費量を全戸分積算して全エネルギー消費量を求めるので、予測対象の集合住宅に適合した状態で全エネルギー消費量を求めることができる。その結果、全エネルギー消費量予測のための情報の入力に手間がかからず、しかも、予測対象の集合住宅に適合した状態で全エネルギー消費量を予測することができる集合住宅用のエネルギー消費量演算装置を提供することができるようになった。
【0008】〔請求項2記載の発明〕請求項2に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置の特徴構成は、前記演算手段が、エネルギーの種類に区分して、区分したエネルギーの種類ごとの全エネルギー消費量を求めるように構成されていることにある。請求項2に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置によれば、演算手段により、エネルギーの種類に区分して、区分したエネルギーの種類ごとの全エネルギー消費量が求められる。つまり、例えば、電気(給湯、暖房及び冷房以外、以下、一般電気と称する場合がある)、厨房、給湯、暖房及び冷房等のエネルギー用途(エネルギーの種類に相当する)毎に、集合住宅の全エネルギー消費量が求められるので、エネルギー用途別に熱源や住戸内機器の設計を行うことができる。従って、エネルギー用途毎に求められる全エネルギー消費量に基づいて、エネルギー用途別に熱源や住戸内機器の設計を行うことができるので、集合住宅の熱源や住戸内機器の設計を一層適切に行うことができる。
【0009】〔請求項3記載の発明〕請求項3に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置の特徴構成は、前記演算手段は、複数に区分したエネルギーの種類のうち、厨房関係と、給湯関係と、厨房用、給湯用及び空調用以外の電気関係とのそれぞれのエネルギーについては、各戸の在宅特性、各戸のエネルギー消費特性、各戸の入居者特性及び日特性を含む前記特性条件に基づいて、全エネルギー消費量を求めるように構成されていることにある。請求項3に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置によれば、厨房関係と、給湯関係と、一般電気関係とのそれぞれのエネルギーについては、演算手段により、各戸の在宅特性、各戸のエネルギー消費特性、各戸の入居者特性及び日特性を含む前記特性条件に基づいて、全エネルギー消費量が求められる。つまり、厨房関係、給湯関係及び一般電気関係のそれぞれのエネルギー消費に関しては、在宅特性(在宅時間の長短等を示す)、エネルギー消費特性(エネルギー消費の多少を示す)、入居者特性(家族構成等を示す)、及び、日特性(平日、休日、季節、天気等を示す)等の特性条件に比較的影響を受け易いので、それらの特性条件に基づいて、演算手段により全エネルギー消費量が求めるようにすることで、全エネルギー消費量を精度良く求めることができる。従って、厨房関係、給湯関係及び一般電気関係の夫々について全エネルギー消費量を精度良く予測することができる。
【0010】〔請求項4記載の発明〕請求項4に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置の特徴構成は、前記演算手段は、複数に区分したエネルギーの種類のうち、空調関係のエネルギーについては、各戸の建物条件、各戸の空調条件、日特性及び地域特性を含む前記特性条件に基づいて、全エネルギー消費量を求めるように構成されていることにある。請求項4に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置によれば、空調関係のエネルギーについては、演算手段により、各戸の建物条件、各戸の空調条件、日特性及び地域特性を含む前記特性条件に基づいて、全エネルギー消費量が求められる。つまり、空調関係のエネルギー消費に関しては、建物条件、空調条件(空調使用時間帯、設定温度等を示す)、日特性及び地域特性等の特性条件に比較的影響を受け易いので、それらの特性条件に基づいて、全エネルギー消費量が求めるようにすることで、全エネルギー消費量を精度良く求めることができる。従って、空調関係の全エネルギー消費量を精度良く予測することができる。
【0011】〔請求項5記載の発明〕請求項5に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置の特徴構成は、前記入力手段は、各戸に影響する特性条件については、その特性条件に含まれる各要素条件に対応する戸数を前記集合住宅の入居全戸数に対する比率にて入力することにより、前記各戸に影響する特性条件を入力するように構成されていることにある。請求項5に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置によれば、各戸に影響する特性条件については、その特性条件に含まれる各要素条件に対応する戸数を集合住宅の入居全戸数に対する比率にて入力することにより、集合住宅の各戸について、特性条件を設定する。つまり、各戸に影響する特性条件については、各戸毎に、特性条件に含まれる各要素条件を入力するのではなく、各要素条件毎に、要素条件が同じである住戸の戸数の入居全戸数に対する比率を入力することにより、集合住宅の各戸について、特性条件を設定するようにしてある。従って、全エネルギー消費量予測のための情報入力の手間を一段を省くことができる。
【0012】〔請求項6記載の発明〕請求項6に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置の特徴構成は、前記演算手段は、前記各要素条件を、前記比率に対応する戸数の各戸に対して、乱数を発生させることにより割り当てるように構成されていることにある。請求項6に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置によれば、要素条件が、入居全戸数に対する比率に対応する戸数の各戸に対して、乱数を発生させることにより割り当てられる。つまり、特性条件は集合住宅に含まれる各住戸についてランダムに発生すると考えられるので、特性条件に含まれる各要素条件を、入居全戸数に対する比率に対応する戸数の各戸に対して、乱数を発生させることにより割り当てるようにして、ランダム性を考慮した状態で割り付けることにより、現実に即した状態で、集合住宅に含まれる各住戸について特性条件を設定して、現実に即した状態で、演算手段により、集合住宅の全エネルギー消費量を求めることができる。従って、全エネルギー消費量予測のための情報入力の手間を一段を省くことができるようにしながら、予測対象の集合住宅に一段と適合した状態で全エネルギー消費量を予測することができる。
【0013】〔請求項7記載の発明〕請求項7に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置の特徴構成は、前記演算手段が前記エネルギー消費量を求める期間を変更設定する期間設定手段が設けられていることにある。請求項7に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置によれば、期間設定手段により、演算手段がエネルギー消費量を求める期間を変更設定することができる。従って、全エネルギー消費量を求める期間を変更設定することができるので、必要とする期間のみの全エネルギー消費量を短時間に求めることができる。
【0014】〔請求項8記載の発明〕請求項8に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置の特徴構成は、前記記憶手段に、前記演算手段が前記エネルギー消費量を求める期間における気象条件が記憶され、前記演算手段が、前記記憶手段に記憶されている前記気象条件に合わせたエネルギー消費量を求めるように構成されていることにある。請求項8に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置によれば、記憶手段に、演算手段がエネルギー消費量を求める期間における気象条件が記憶されていて、演算手段により、気憶手段に記憶されている気象条件に合わせたエネルギー消費量が求められる。従って、天候、外気温等の気象条件が考慮された状態で、エネルギー消費量が求められるので、予測対象の集合住宅に一段と適合した状態で全エネルギー消費量を予測することができる。
【0015】〔請求項9記載の発明〕請求項9に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置の特徴構成は、前記記憶手段に記憶されているエネルギー消費関連情報が、実測データに基づいて設定されていることにある。請求項9に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置によれば、記憶手段に記憶されているエネルギー消費関連情報が、実測データに基づいて設定されていて、例えば、カタログ値等に基づいて設定されている場合に比べて、各戸の特性条件が反映された状態で、エネルギー消費関連情報が得られる。従って、各戸の特性条件が反映された状態のエネルギー消費関連情報に基づいて全エネルギー消費量を求めるので、予測対象の集合住宅に適合した状態で且つ精度良く全エネルギー消費量を予測することができる。
【0016】〔請求項10記載の発明〕請求項10に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算プログラムの特徴は、集合住宅の全エネルギー消費量を予測するためにコンピュータを、集合住宅の各戸のエネルギー消費の特性を表わす特性条件を入力する入力手段、その特性条件に対する各戸のエネルギー消費の関係を表わすエネルギー消費関連情報を記憶する記憶手段、前記入力手段にて各戸に対応して入力された前記特性条件と前記記憶手段に記憶されている前記エネルギー消費関連情報に基づいて、各戸についての設定期間内に消費するエネルギー消費量を求めて、その求めた各戸のエネルギー消費量を全戸分積算して集合住宅の全エネルギー消費量を求める演算手段、及び、その演算手段にて演算された全エネルギー消費量を出力する出力手段として機能させることにある。請求項10に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算プログラムによれば、コンピュータが記憶手段として機能して、予め、集合住宅の各戸のエネルギー消費の特性を表わす特性条件に対する各戸のエネルギー消費の関係を表わすエネルギー消費関連情報が記憶され、コンピュータが入力手段として機能して、集合住宅の各戸の特性条件が入力され、続いて、コンピュータが演算手段として機能して、入力手段にて各戸に対応して入力された特性条件と記憶手段に記憶されているエネルギー消費関連情報に基づいて、各戸についての設定期間内に消費するエネルギー消費量が求められ、その求められた各戸のエネルギー消費量が全戸分積算されて集合住宅の全エネルギー消費量が求められ、続いて、コンピュータが出力手段として機能して、演算手段にて求められた全エネルギー消費量が出力される。つまり、請求項10に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算プログラムは、請求項1に記載の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置と同様に、上述の如き研究結果に基づくものであり、予め、コンピュータを記憶手段として機能させて、集合住宅の各戸の特性条件とエネルギー消費関連情報とを対応付けて記憶させておく。そして、コンピュータを入力手段として機能させて、計算対象の集合住宅の各戸について特性条件を入力するようにし、続いて、コンピュータを演算手段として機能させて、計算対象の集合住宅の各戸について、入力手段に入力された特性条件に対応するエネルギー消費関連情報を記憶手段から読み出して、設定期間内に消費するエネルギー消費量を求め、その求めた各戸のエネルギー消費量を全戸分積算して集合住宅の全エネルギー消費量を求めるようにし、続いて、コンピュータを出力手段として機能させて、演算手段にて求めた全エネルギー消費量を出力するようにしてある。従って、集合住宅の全エネルギー消費量を求めるために入力手段により入力する情報としては、計算対象の集合住宅に含まれる各戸の特性条件だけで良く、このような各戸の特性条件の情報は簡素なものであるので、入力に手間がかからない。又、予測対象の集合住宅毎に、集合住宅に含まれる各戸夫々について特性条件を入力して、各戸毎に各戸に対応する特性条件に基づいてエネルギー消費量を求めて、その求めた各戸のエネルギー消費量を全戸分積算して全エネルギー消費量を求めるので、予測対象の集合住宅に適合した状態で全エネルギー消費量を求めることができる。その結果、全エネルギー消費量予測のための情報入力に手間がかからず、しかも、予測対象の集合住宅に適合した状態で全エネルギー消費量を予測することができる集合住宅用のエネルギー消費量演算プログラムを提供することができるようになった。
【0017】〔請求項11記載の発明〕請求項11に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された集合住宅用のエネルギー消費量演算プログラムの特徴は、集合住宅の全エネルギー消費量を予測するためにコンピュータを、集合住宅の各戸のエネルギー消費の特性を表わす特性条件を入力する入力手段、その特性条件に対する各戸のエネルギー消費の関係を表わすエネルギー消費関連情報を記憶する記憶手段、前記入力手段にて各戸に対応して入力された前記特性条件と前記記憶手段に記憶されている前記エネルギー消費関連情報に基づいて、各戸についての設定期間内に消費するエネルギー消費量を求めて、その求めた各戸のエネルギー消費量を全戸分積算して集合住宅の全エネルギー消費量を求める演算手段、及び、その演算手段にて演算された全エネルギー消費量を出力する出力手段として機能させることにある。請求項11に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された集合住宅用のエネルギー消費量演算プログラムによれば、請求項10に記載のプログラムと同様に、コンピュータが、記憶手段、入力手段、演算手段及び出力手段として機能する。つまり、入力手段により計算対象の集合住宅に含まれる各戸の特性条件が入力されると、演算手段により、予測対象の集合住宅の各戸について、入力手段に入力された特性条件に対応するエネルギー消費関連情報が記憶手段から読み出され、設定期間内に消費するエネルギー消費量が求められ、その求められた各戸のエネルギー消費量が全戸分積算されて集合住宅の全エネルギー消費量が求められ、続いて出力手段により、演算手段にて求られ全エネルギー消費量が出力される。従って、全エネルギー消費量予測のための情報入力に手間がかからず、しかも、予測対象の集合住宅に適合した状態で全エネルギー消費量を予測することができる集合住宅用のエネルギー消費量演算プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することができるようになった。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明の集合住宅用のエネルギー消費量演算装置CE(以下、単にエネルギー消費量演算装置と称する場合が有る)を備えた集合住宅用エネルギー消費量シミュレーションシステム(以下、単にエネルギー消費シミュレーションシステムと称する場合が有る)の概略構成を示し、このエネルギー消費シミュレーションシステムには、エネルギー消費量演算装置CEの他に、住宅のエネルギー消費量演算用データ作成装置DE(以下、単にエネルギー消費量演算用データ作成装置と称する場合が有る)を備えて構成してある。
【0019】図1に示すように、エネルギー消費シミュレーションシステムは、マイクロコンピュータを用いて構成した演算処理部1、その演算処理部1に内蔵されて各種情報を記録する記憶部2、各種情報を入力するキーボード3及びマウス4、情報記録媒体Mから情報を読み取る読み取り部5、並びに、各種情報を出力するディスプレイ6及びプリンタ7等を主要構成要素として備えて構成してある。尚、情報記録媒体Mとしては、FD、CD、DVD、MO等種々のものがあるが、読み取り部5は、情報記録媒体Mの種類(例えば、CD)に対応したものを設けてある。
【0020】記憶部2には、エネルギー消費量演算用データ作成装置DEの各種処理を実行するデータ作成用プログラム部P1、エネルギー消費量演算装置CEの各種処理を実行する消費エネルギー積算用プログラム部P2、及び、データ作成用プログラム部P1にて処理された情報を記憶部2にデータベース部Bとして記録する記録用プログラム部100からなるプログラムを記録してあり、演算処理部1は、記憶部2に記録されているプログラムにより、キーボード3やマウス4から入力される情報、読み取り部5にて読み取られた情報及び記憶部2に記録されている情報を種々に処理して、処理結果をデータベース部Bに記憶させたり、ディスプレイ6やプリンタ7に出力するように構成してある。
【0021】データ作成用プログラム部P1、消費エネルギー積算用プログラム部P2及び記録用プログラム部100の各プログラムは、情報記録媒体Mに記録して提供し、それらプログラムを読み取り部5にて読み取らせて、記憶部2に記録する。
【0022】要するに、データ作成用プログラム部P1にて、キーボード3等から入力された集合住宅の各住戸のエネルギー消費関連実測データを、予め定められている分類条件に基づいて分類して、基本データとしてデータベース部Bに分類条件毎に記録する。そして、分類条件が集合住宅の各戸のエネルギー消費の特性を表わす特性条件に対応し、分類条件に基づいて分類されてデータベース部Bに記録されている基本データがエネルギー消費関連情報に相当し、消費エネルギー積算用プログラム部P2にて、キーボード3やマウス4から入力された特性条件とデータベース部Bに記録されている基本データとに基づいて、各戸についての設定期間内に消費するエネルギー消費量を求めて、その求めた各戸のエネルギー消費量を全戸分積算して集合住宅の全エネルギー消費量を求め、求めた全エネルギー消費量をディスプレイ6やプリンタ7を通じて出力させるようになっている。尚、エネルギー消費関連実測データとしては、各住戸におけるエネルギー消費量の実測データ、及び、各住戸に対するアンケート調査により得られた特性条件に関する情報を含む。
【0023】先ず、エネルギー消費量演算用データ作成装置DEについて説明を加える。図2に示すように、データ作成用プログラム部P1は、データ入力部200、電気・厨房用ガス・給湯関係の基本データ整理部300及び空調関係の基本データ整理部400とから構成してある。データ入力部200は、キーボード3等を通じて複数の用途のエネルギー消費関連実測データを入力処理するように構成し、電気・厨房用ガス・給湯関係の基本データ整理部300は、入力部200に入力された複数の用途のエネルギー消費関連実測データのうち、厨房用、給湯用及び空調用以外の電気消費関連の実測データ(以下、電気関連実測データと略記する場合が有る)と、厨房用ガス消費関連の実測データ(以下、厨房用ガス関連実測データと略記する場合が有る)と、給湯用エネルギー関連の実測データ(以下、給湯関連実測データと略記する場合が有る)とのそれぞれを、在宅特性、エネルギー消費特性、入居者特性(家族特性に相当する)及び日特性を含む分類条件毎に分類するように構成し、空調関係の基本データ整理部400は、データ入力部200に入力された空調用エネルギー消費関連の実測データ(以下、空調関連実測データ)を、建物特性、日特性及び地域特性を含む分類条件毎に分類するように構成してある。
【0024】データ入力部200には、各住戸の複数の用途(複数種類に相当する)のエネルギー消費関連実測データとして、エネルギー消費量の実測データが日付に対応した状態で入力されると共に、測定対象の集合住宅の地域、各住戸の家族構成を示す入居者特性、各住戸の建物条件(主方位、妻か中間かの配置、階、住戸面積を示す住戸プラン等)、暖房及び冷房夫々の使用時間帯及び設定温度等についてアンケート調査により得られた情報が入力される。尚、家族構成としては、例えば、単身者、夫婦+子供の場合は夫が勤労者で妻が専業主婦の家族及び共働きの家族、高齢者家族等に分類する。厨房用ガス関連実測データとして、ガス消費量と時間との関係を示すガス消費実測データが入力される。又、給湯関連実測データとして、給湯装置からの給湯量及び給湯温度、並びに、前記給湯装置からの湯に混合すべく給水される水の給水量及び給水温度が時間と対応付けられた状態で入力される。又、電気関連実測データとして、給湯用及び空調用を除く電力消費量が時間と対応付けられた状態で入力される。又、空調関連実測データとして、消費エネルギー量が時間と対応付けられた状態で入力されると共に、空調するための設定温度が入力される。
【0025】電気・厨房用ガス・給湯関係の基本データ整理部300について説明を加える。電気・厨房用ガス・給湯関係の基本データ整理部300は、基本的には、実測期間の計測値を住戸毎に1日ずつ切り出し、更に、地域・年の影響を取り除いた形に変換するものであり、電気、厨房用ガス及び給湯関係それぞれの用途により整理の仕方が異なる。図2及び図3に示すように、電気・厨房用ガス・給湯関係の基本データ整理部300は、データ入力部200に入力されたエネルギー消費関連実測データを前処理する実測データ前処理部310、計算対象の住戸の在宅特性を類推処理する在宅特性類推部320、計算対象の住戸のエネルギー消費特性を類推処理する消費特性類推部330、データ入力部200に入力されたエネルギー消費関連実測データ又は前処理部310にてエネルギー消費関連実測データが前処理された前処理後データを整理データとして、予め定められた分類条件である在宅特性、エネルギー消費特性、入居者特性及び日特性に基づいて分類処理する分類部340とから構成してある。
【0026】実測データ前処理部310は、厨房用ガス関連実測データを前処理するための厨房用前処理と、給湯関連実測データを前処理するための給湯用前処理を実行する。従って、給湯用及び空調用以外の電気関連実測データは前処理せずにそのまま用いることになるが、給湯用及び空調用以外の電気関連実測データは、季節や地域の影響を受け難いので、実測データをそのまま用いことができるのである。
【0027】厨房用前処理について説明を加える。厨房用前処理は、厨房用ガス消費には、暖房用ガス消費に比べた場合に、以下のような特徴が有ることに基づくものである。
・ガスの使用時間が短い暖房用が1日の中で長時間継続して使用されるのに対し、厨房用は短時間に断続的に使用される場合が多い。
・ガス消費量の変動が大きい暖房用が比較的安定しているのに対し、厨房用は使用時間中の変動が大きい。
・時刻分布の集中暖房用が1日の中で広い時間帯に渡って長時間使用されるのに対し、厨房用は1日の中である時間帯に集中する傾向がある。
【0028】厨房用ガス消費に上記の如き特徴があるに基づいて、以下のステップ1〜4にて、ガス消費実測データから厨房用ガス消費量を分離する。従って、ガス消費実測データとしては、厨房用及び暖房用それぞれのガス消費量が含まれていて、厨房用及び暖房用以外のガス消費は含まれていないものを扱うものとする。
ステップ1;移動平均によるノイズの消去ガス消費実測データに数次の移動平均を施し,測定値に含まれる短時間の変動を除去する。
【0029】ステップ2;個々の消費の仮判定個々の消費は単独の厨房用・暖房用であると仮定して、行為の仮判定を行う。厨房用ガス消費に関する非暖房期における知見等から、時間的に連続した個々のガス消費を仮分類する。即ち、使用時間が厨房用と暖房用の間の閾値である設定時間tsよりも短い場合には厨房用と、長い場合には暖房用とそれぞれ仮判定する。設定時間tsは、例えば1時間程度に設定する。
【0030】ステップ3;厨房用と仮判定された行為の用途確定厨房用と仮判定されたガス使用時間に厨房作業時間の特徴が表れていれば、厨房用に決定する。それ以外は暖房用と判断する。
ステップ4;暖房用と仮判定された暖房用仮判定データ部分の分離および確定図10の(A)〜(C)に示すように、暖房用仮判定データ部分の中には、暖房単独のものと、暖房用と厨房用が重なっているものがある。まず、暖房用仮判定データ部分の中での消費の時間変動から、変動が小さければ暖房用単独と確定する。変動が大きければ暖房用と厨房用が混在していると判定し、重なりあった消費から個々の消費を以下の方法で分離する。まず、暖房用はほぼ一定で,その上に厨房分が乗っていると仮定する。測定されたガス消費量は図10の(C)のように厨房用と暖房用の合計となっている。図10の(D)に示すように、このガス使用時間内におけるガス消費量の最小ガス消費量を判定して,全体から減じる。図10の(E)に示すように、この操作により,連続するガス使用時間が複数のガス使用時間に分割される。分割されたガス使用時間をそれぞれ設定時間tsと比較し,これより時間が短ければ厨房用と見なして確定し、長ければ、図10の(F)に示すように、再度最小ガス消費量を判定して減じる操作を繰り返し、全てのガス使用時間が設定時間ts以下になったら終了する。尚、ガス機器の最小インプットに対応して設定した設定ガス消費量以上の区間において、ガス消費量の変化が略一定となる各区間のうちガス消費量が最少となる区間のガス消費量を、最小ガス消費量として判定する。尚、図10において、t1及びt3はts以下であり、t2はtsよりも長い。
【0031】即ち、実測データ前処理部310は、ガス消費実測データにおいて、設定時間tsよりも短いガス消費時間帯のデータ部分を厨房用ガス消費量と仮判定し、設定時間tsよりも長いガス消費時間帯のデータ部分を暖房用仮判定データ部分として仮判定し、続いて、厨房用ガス消費量と仮判定したデータ部分の時間が厨房作業時間と対応しているときは、そのデータ部分を厨房用ガス消費量と決定し、厨房作業時間と対応していないときはそのデータ部分を暖房用ガス消費量と決定し、且つ、暖房用仮判定データ部分からその暖房用仮判定データ部分における最小ガス消費量を判定し、前記暖房用仮判定データ部分から前記最小ガス消費量を減じたデータにおいて、設定時間tsよりも短いガス消費時間帯のデータ部分を厨房用ガス消費量と決定し、設定時間ts以上のガス消費時間帯のデータ部分があるときは、そのデータ部分からそのデータ部分における最小ガス消費量を判定してその最小ガス消費量を減じ、得られたデータにおいて設定時間tsよりも短いガス消費時間帯のデータ部分を厨房用ガス消費量と決定する操作を、全てのガス消費時間帯が設定時間tsよりも短くなるまで繰り返すように構成してある。
【0032】次に、給湯用前処理について説明を加える。図11に示すように、毎時刻の給水の実測データ及び給湯装置からの給湯の実測データに基づき、給湯消費の有無を判別し、給湯消費が有るときは、時間的に連続した1つの給湯・給水の消費行為を、1つの湯消費として、下記の数1に示す数式により、湯消費量Vyu及び湯熱量Hyuを求める。
【0033】
【数1】
yu=Vwater +Vhotyu=Vwater ×Twater +Vhot ×Thot【0034】但し、Vyu:湯消費量(L)
yu:湯熱量(kJ)
water 、Vhot :給水量、給湯量(L)
water 、Thot :給水温度、給湯温度【0035】即ち、実測データ前処理部310は、給湯量、給湯温度、給水量及び給水温度の実測データに基づいて、給湯量と給水量とを加えたものを湯消費量として求め、並びに、給湯量と給湯温度との積と、給水量と給水温度との積とを加えたものを湯熱量として求める前処理を実行するように構成してある。
【0036】在宅特性類推部320について説明を加える。在宅特性類推部320は、消費エネルギー発生状況から在宅状況を類推し、実測対象住戸の実測日における在宅状況を判断する。類推方法としては、在宅している者がいなければ発生しない給湯・厨房用ガスなどを用いる。これらの消費が発生していればその時刻は在宅しているものとし、長時間消費がなければ不在とする。本実施形態では、図12に示すように、在宅特性を、後述のA〜Fの6種類に類推する。
【0037】消費特性類推部330について説明を加える。消費特性類推部330は、各用途の消費エネルギーの日合計量・月合計量を元に、他住戸との関係や文献値に基づいて、図13に示すように、多消費型から少消費型の消費特性を類推する。即ち、給湯用及び空調用以外の電気については4水準、厨房用ガスについては3水準、給湯については3水準を類推する。
【0038】分類部340について説明を加える。分類部340は、入力データが厨房用ガス関連実測データのときは、実測データ前処理部310にて分離された厨房用ガス消費量を基本データとして、在宅特性、エネルギー消費特性、入居者特性及び日特性に基づいて分類処理する。具体的には、厨房用ガス消費量の時間変動(例えば、15分間隔で1 日中)の基本データを、在宅特性、エネルギー消費特性、入居者特性及び日特性にてラベリングする。
【0039】入力データが給湯関連実測データのときは、実測データ前処理部310にて求められた湯消費量及び湯熱量を基本データとして、在宅特性、エネルギー消費特性、入居者特性及び日特性に基づいて分類処理する。具体的には、湯消費量及び湯熱量の時間変動(例えば、15分間隔で1 日中)の基本データを、在宅特性、エネルギー消費特性、入居者特性及び日特性にてラベリングする。入力データが電気関連実測データのときは、電気関連実測データである電力消費量のデータそのものを基本データとして、在宅特性、エネルギー消費特性、入居者特性及び日特性に基づいて分類処理する。具体的には、電力消費量の時間変動(例えば、15分間隔で1 日中)の基本データを、在宅特性、エネルギー消費特性、入居者特性及び日特性にてラベリングする。
【0040】上記のように厨房用ガス関連実測データ、給湯関連実測データ及び電気関連実測データを分類部340にて分類するに当たっての分類条件の一つである日特性としては、実測データの測定日から導き出される季節(例えば、春、夏及び冬の3条件)及び曜日(例えば、休日及び平日の2条件)、並びに、実測データの測定日と気象台観測データから導き出される天候(例えば、晴れ、曇り及び雨の3条件)が含まれる。
【0041】空調関係の基本データ整理部400について説明を加える。図2及び図4に示すように、空調関係の基本データ整理部400は、空調関連実測データから空調(暖房・冷房)を行う時間帯及び設定温度を含む空調条件を抽出する使用条件抽出部410と、その使用条件抽出部410にて抽出された空調条件、一般的と思われる建物条件及び気象条件に基づいて計算条件の組み合わせを作成する計算条件整理部420と、その計算条件整理部420にて作成された各計算条件夫々について、所定の熱負荷計算プログラムにより空調用エネルギー消費量を求める消費エネルギー計算部430と、その消費エネルギー計算部430にて求められた各計算条件毎の空調用エネルギー消費量を基本データとして、各計算条件を分類条件として分類する分類部440とから構成してある。尚、予め、空調関連実測データの基本データ整理処理に必要となる情報として、一般的と思われる建物条件(壁仕様、プラン、建具、窓、配置条件を含む)を既存の建物から抽出・整理して、一般的建物条件としてデータベース部Bに記憶させてあり、又、計算対象地域の日時の気象データもデータベース部Bに記憶させてある。
【0042】計算条件整理部420について説明を加えると、計算条件整理部420は、建物条件としての計算対象住戸プラン(例えば、60m2 、80m2 ,100m2)、建物条件としての住戸配置条件(主方位、妻か中間かの配置、階)、空調の使用時間帯パターン(平日)、空調の使用時間帯パターン(休日)、空調の設定温度(例えば、26°C、28°C、30°C)、計算対象地域及び計算対象年度の組合わせにより計算条件を作成する。組み合わせ数は下記の数2に示す数式の通りである。
【0043】
【数2】Cnum =Rplan×Rpos×ASwday×ASwend×RT×Rg×Y【0044】C:条件組み合わせ数Rplan:計算対象住戸プラン数Rpos:住戸配置条件数ASwday:空調の使用時間帯パターン数(平日)
ASwend:空調の使用時間帯パターン数(休日)
RT:空調の設定温度Rg:計算対象地域数Y:計算対象年度数【0045】消費エネルギー計算部430について説明を加える。消費エネルギー計算部430は、計算条件整理部420にて作成された各計算条件について、所定の熱負荷計算プログラムにより、空調機器の消費エネルギーを計算する。所定の熱負荷計算プログラムとしては、例えば、住宅用熱負荷計算プログラムBRIMAP (「住宅・建築 省エネルギー機構」参照)を使用することができる。即ち、建物条件および外界気象条件が与えられた場合に、建物内部の室内温度を一定に保つために消費されるエネルギー( 熱負荷) の計算方法については、長期間にわたり幅広い検討が行われており、すでに理論と解法は確立されているので、室内熱負荷計算の概要について簡単に説明するにとどめる。
【0046】建物内の隣室間において、部屋jから部屋iに流入する熱量は下記の数3に示す数式で示される。外気に面する部分についても、ほぼ同様の式が用いられる。
【0047】
【数3】

【0048】建物内の各部屋に関してそれぞれ前述の式が用いられるので、問題は各部屋の室温に関する連立方程式となる。この連立方程式をSOR法などにより解くことで、各部屋の室温が計算される。計算対象時刻に空調が行われている部屋においては、室温設定条件に従って室温が決定され、計算対象時刻に室温を保つために必要な熱量、すなわち空調熱負荷が計算される。ただし空調機の容量をこの空調熱負荷が上回っている場合は、空調機容量分のみが処理されたとして室温が再度計算される。計算対象時刻に空調が行われていない部屋においては、室温(自然室温)が計算される。
【0049】分類部440について説明を加えると、分類部440は、消費エネルギー計算部430にて計算された空調用エネルギー消費量を基本データとして分類条件(計算条件に相当する)に基づいて分類処理する。具体的には、空調用エネルギー消費量の時間変動(例えば、15分間隔で1 日中)の基本データを、分類条件にてラベリングする。つまり、分類条件は、建物特性(住戸プラン及び配置条件を含む)、空調条件(設定温度、空調使用時間を含む)、日特性(平日及び休日を含む)、及び、地域特性を含む。
【0050】記録用プログラム部100について説明を加えると、記録用プログラム部100は、電気・厨房用ガス・給湯関係の基本データ整理部300の分類部340にて分類された各基本データ、及び、空調関係の基本データ整理部400の分類部440にて分類された各基本データを、データベース部Bに分類条件毎に分類した状態で記録する。
【0051】つまり、分類部340,440にて分類処理するエネルギー消費関連実測データには、実測データそのもの、実測データを実測データ前処理部310にて処理したデータ、並びに、実測データを使用条件抽出部410及び消費エネルギー計算部430にて処理したデータが含まれる。
【0052】次に、データ作成用プログラム部P1全体の処理手順について、図5ないし図9の夫々にて示すフローチャートに基づいて説明する。図5に示すように、データ入力部200にて、厨房用ガス関連実測データ、給湯関連実測データ、電気関連実測データ及び空調関連実測データ夫々を各別に入力処理し、厨房用ガス関連実測データ、給湯関連実測データ及び電気関連実測データの夫々が入力されたときは、電気・厨房用ガス・給湯関係の基本データ整理部300により入力データを分類条件毎に分類処理する基本データ整理処理を実行し、分類処理された基本データを記録用プログラム部100にてデータベース部Bに分類条件毎に記録する記録処理を実行し、空調関連実測データが入力されたときは、空調関係の基本データ整理部400により入力データを分類条件毎に分類する基本データ整理処理を実行して、分類処理された基本データを記録用プログラム部100にてデータベース部Bに分類条件毎に記録する記録処理を実行する。
【0053】図6に示すように、厨房用ガス関連実測データの基本データ整理処理は、実測データ前処理部310にて、ガス消費実測データから厨房用ガス消費量を分離する前処理を実行し、続いて、在宅特性類推部320にて、ガス消費実測データに基づいて在宅特性を類推し、続いて、消費特性類推部330にて、ガス消費実測データに基づいてエネルギー消費特性を類推し、続いて、ガス消費実測データと共に入力された測定日に基づいて日特性を求める日特性導出処理を実行し、続いて、分類部340にて、厨房用ガス消費量を基本データとして、在宅特性、エネルギー消費特性、入居者特性及び日特性に基づいて分類する分類処理を実行する。
【0054】図7に示すように、給湯関連実測データの基本データ整理処理は、実測データ前処理部310にて、毎時刻の給水の実測データ及び給湯装置からの給湯の実測データに基づいて湯消費量及び湯熱量を求める前処理を実行し、続いて、在宅特性類推部320にて、ガス消費実測データに基づいて在宅特性を類推し、続いて、消費特性類推部330にて、前記湯消費量に基づいてエネルギー消費特性を類推し、続いて、前記実測データと共に入力された測定日に基づいて日特性を求める日特性導出処理を実行し、続いて、分類部340にて、湯消費量及び湯熱量を基本データとして、在宅特性、エネルギー消費特性、入居者特性及び日特性に基づいて分類処理する。
【0055】図8に示すように、電気関連実測データの基本データ整理処理は、在宅特性類推部320にて、ガス消費実測データに基づいて在宅特性を類推し、続いて、消費特性類推部330にて、電力消費量のデータに基づいてエネルギー消費特性を類推し、続いて、前記実測データと共に入力された測定日に基づいて日特性を求める日特性導出処理を実行し、続いて、分類部340にて、電力消費量のデータそのものを基本データとして、在宅特性、エネルギー消費特性、入居者特性及び日特性に基づいて分類処理する。
【0056】図9に示すように、空調関連実測データの基本データ整理処理は、使用条件抽出部410にて、暖房冷房の消費エネルギーの時間経過に伴う実測データ及び空調の設定温度等を含む空調関連実測データから空調を行う時間帯及び設定温度を含む空調条件を抽出する空調条件抽出処理を実行する。続いて、一般的建物条件を読み出し、続いて、計算条件整理部420にて、計算対象住戸プラン、住戸配置条件、空調の使用時間帯パターン(平日)、空調の使用時間帯パターン(休日)、空調の設定温度、計算対象地域及び計算対象年度の組合わせにより計算条件を整理する計算条件整理処理を実行する。続いて、計算対象の地域・日時の気象条件を読み出しながら、消費エネルギー計算部430にて、計算対象の日の1日の空調機器の消費エネルギーを計算する消費エネルギ−計算処理を実行し、1日分の計算が終了すると、次の計算対象の日の1日分の空調機器の消費エネルギーを計算することを計算対象期間が終了するまで繰り返し、計算対象期間の計算が終了すると、分類部440にて、各計算条件を分類条件として分類する分類処理を実行する。上記の空調関連実測データの基本データ整理処理は、全対象地域及び全計算条件の組み合わせについて実行する。
【0057】次に、エネルギー消費量演算装置CEについて説明を加える。図2及び図14に示すように、エネルギー消費量演算装置CEの各種処理を実行する消費エネルギー積算用プログラム部P2は、条件入力部500、住戸特性割り当て部600、用途別消費エネルギー積算部700、計算結果整理部800及び出力部900とから構成してある。
【0058】条件入力部500は、キーボード3やマウス4を通じて入力される特性条件を入力処理するように構成し、住戸特性割り当て部600は条件入力部500にて入力処理された特性条件を計算対象の集合住宅の各住戸に割り当てるように構成し、用途別消費エネルギー積算部700は、住戸特性割り当て部600にて住戸毎に割り当てられた特性条件に基づいて、エネルギー用途(エネルギーの種類に相当する)別にデータベース部Bから住戸毎に特性条件にあう基本データを選択して住戸毎に積み上げて、設定期間内に消費するエネルギー消費量を求め、更に、求めた各住戸のエネルギー消費量をエネルギー用途別に全住戸分積算して集合住宅の全エネルギー消費量を求めるように構成し、計算結果整理部800は、用途別消費エネルギー積算部700にて求められたエネルギー用途別の全エネルギー消費量を有用なように種々に整理するように構成し、出力部900は、計算結果整理部800にて整理されたデータをディスプレイ6やプリンタ7に出力するように構成してある。
【0059】図15に基づいて、条件入力部500について説明を加える。条件入力部500は、入力者の負担を軽減するために、必須条件入力部510と詳細条件入力部520とから構成してある。必須条件入力部510は、個々の集合住宅毎に積算に不可欠で容易に調べることができる特性条件の入力処理を実行する。入力者はすべての特性条件を必ず入力する必要がある。詳細条件入力部520は、住民の在宅状況やエネルギー消費特性などの、重要であるが入力者が必ずしも容易には調べることができない条件の入力処理を実行する。
【0060】必須条件入力部510は、計算対象年度を入力する計算対象年入力部511、計算対象地域を入力する計算地域入力部512、計算対象集合住宅の住戸数を入力する住戸数入力部513、計算対象集合住宅における実際に住民が入居している住戸の割合を入力する入居率入力部514、計算対象の集合住宅における各住戸の住戸プラン(床面積)・主方位・階からなる住戸条件の組み合わせについて、各組み合わせに対応する住戸数を入力する住戸条件入力部515、入居が予想される住民の家族特性を各家族特性別に集合住宅の入居全戸数に対する比率にて入力する家族特性入力部516とから構成してある。
【0061】詳細条件入力部520は、入居住戸の日々の在宅特性を入力する在宅特性入力部521、各住戸の暖房特性(年間を通しての使用期間、平日休日の各使用時間帯及び設定温度)を入力する暖房条件入力部522、各住戸の冷房特性(年間を通しての使用期間、平日休日の各使用時間帯及び設定温度)を入力する冷房条件入力部523、給湯用及び空調用以外の電気エネルギー消費におけるエネルギー消費特性を入力する電気条件入力部524、給湯におけるエネルギー消費特性を入力する給湯条件入力部525、厨房用ガスにおけるエネルギー消費特性を入力する厨房ガス条件入力部526とから構成してある。
【0062】条件入力部500は、図26に示す如き基本入力画面をディスプレイ6に表示し、この入力用基本画面により、各入力処理を実行する。計算対象年入力部511、計算地域入力部512、住戸数入力部513及び入居率入力部514は、それぞれこの基本入力画面にてデータの入力処理を実行する。
【0063】住戸条件入力部515は、基本入力画面において「住戸配置の設定」ボタンがクリックされると、住戸条件入力画面(図示省略)をディスプレイ6に表示して、住戸プラン(床面積)、主方位・階の配置条件からなる各住戸条件組み合わせの住戸数の入力処理を実行する。つまり、住戸条件入力部515により、各住戸に特性条件を割り当てる住戸特性割り当て条件として、住戸プラン及び配置条件の割り当て条件が入力される。
【0064】家族特性入力部516は、基本入力画面において「入居住戸家族構成」ボタンがクリックされると、家族構成入力画面(図示省略)をディスプレイ6に表示して、「単身者」、「夫婦+子供で妻が専業主婦」、「夫婦+子供で共働き」及び「高齢者家族」等の各家族特性に対応する住戸数を入居全戸数に対する比率にて入力する処理を実行する。つまり、家族特性入力部516により、住戸特性割り当て条件として、「単身者」、「夫婦+子供で妻が専業主婦」、「夫婦+子供で共働き」及び「高齢者家族」等の家族特性からなる家族特性の割り当て条件が入力される。
【0065】在宅特性入力部521は、前記家族構成入力画面において「在宅状況の設定」ボタンがクリックされると、在宅状況入力画面(図示省略)をディスプレイ6に表示して、平日、休日夫々について、「終日在室」、「日中に短時間外出」、「日中に長時間外出」、「午後不在」、「午前中不在」及び「終日不在」のA〜Fの6パターンの各パターンに対応する住戸数を入居全戸数に対する比率にて入力する処理を実行する。つまり、在宅特性入力部521により、住戸特性割り当て条件として、平日及び休日の夫々についてA〜Fの6パターンからなる在宅特性の割り当て条件が入力される。
【0066】暖房条件入力部522は、基本入力画面において「暖房関係」ボタンがクリックされると、暖房使用状況入力画面(図示省略)をディスプレイ6に表示して、年間を通しての暖房の使用期間を入力すると共に、平日及び休日それぞれについて各使用時間帯に対応する住戸数、各設定温度に対応する住戸数を入居全戸数に対する比率にて入力する処理を実行する。つまり、暖房条件入力部522により、住戸特性割り当て条件として、平日休日の各使用時間帯及び設定温度からなる暖房条件(空調条件に相当する)の割り当て条件が入力される。冷房条件入力部523は、基本入力画面において「冷房関係」ボタンがクリックされると、冷房使用状況入力画面(図示省略)をディスプレイ6に表示して、年間を通しての冷房の使用期間を入力すると共に、平日及び休日それぞれについて各使用時間帯に対応する住戸数、各設定温度に対応する住戸数を入居全戸数に対する比率にて入力する処理を実行する。つまり、冷房条件入力部523により、住戸特性割り当て条件として、平日休日の各使用時間帯及び設定温度からなる冷房条件(空調条件に相当する)の割り当て条件が入力される。
【0067】電気条件入力部524は、基本入力画面において「電気関係」ボタンがクリックされると、電気関係エネルギー消費特性入力画面(図示省略)をディスプレイ6に表示して、「多消費型」、「準多消費型」、「標準型」及び「節約型」の夫々の電気関係エネルギー消費特性に対応する住戸数を入居全戸数に対する比率にて入力する処理を実行する。つまり、電気条件入力部524により、住戸特性割り当て条件として、「多消費型」、「準多消費型」、「標準型」及び「節約型」からなる電気エネルギー消費特性の割り当て条件が入力される。
【0068】給湯条件入力部525は、基本入力画面において「給湯関係」ボタンがクリックされると、給湯関係エネルギー消費特性入力画面(図示省略)をディスプレイ6に表示して、「多消費型」、「標準型」及び「節約型」の夫々のエネルギー消費特性に対応する住戸数を入居全戸数に対する比率にて入力する処理を実行する。つまり、給湯条件入力部525により、住戸特性割り当て条件として、「多消費型」、「標準型」及び「節約型」からなる給湯エネルギー消費特性の割り当て条件が入力される。
【0069】厨房ガス条件入力部526は、基本入力画面において「厨房関係」ボタンがクリックされると、厨房関係エネルギー消費特性入力画面(図示省略)をディスプレイ6に表示して、「多消費型」、「標準型」及び「節約型」の夫々のエネルギー消費特性に対応する住戸数を入居全戸数に対する比率にて入力する処理を実行する。つまり、厨房ガス条件入力部526により、住戸特性割り当て条件として、「多消費型」、「標準型」及び「節約型」からなる厨房ガス消費特性の割り当て条件が入力される。
【0070】住戸特性割り当て部600について説明を加える。住戸特性割り当て部600は、条件入力部500にて入力された住戸特性割り当て条件に基づき、各住戸について、住戸プラン、配置条件、家族特性、在宅特性、暖房条件、冷房条件、電気エネルギー消費特性、給湯エネルギー消費特性及び厨房ガス消費特性の各割り当て条件を割り当てる。条件入力部500では、入力を簡便にするため、各項目に対する割り当て条件は各型にあてはまる住戸の入居全個数に対する割合で入力されており、この住戸特性割り当て部600では、この割合から個々の住戸1戸1戸に対して1つの型をモンテカルロ法により割り当てる。図27に割り当て例の一例を示す。
【0071】モンテカルロ法は、計算機を用いて乱数を発生させることである確率に従って1つの特性値(パラメーター)を割り当てるものであり、周知であるので詳細な説明は省略して、以下に簡単に説明するに止める。
1 ・P2 〜Pn :特性に関する型1〜nの夫々の発生確率(0〜1)(特性割り当て条件)
Ran:一様分布乱数(0〜1の間の任意の数をとる)とすると、このとき、1≦k≦nとなるkの中で、下記の数4に示す数式が成立するものがこの住戸に割り当てられる型となる(k型)。
【0072】
【数4】

【0073】図16に基づいて、用途別消費エネルギー積算部700について説明を加える。用途別消費エネルギー積算部700は、計算対象日の年月日より日特性としての季節と曜日を決定すると共に、その日の天候に関する日特性としての気象条件をデータベース部Bから読み込む日特性生成部710、入居各住戸の在宅特性および日特性にしたがってモンテカルロ法により在宅状況を決定する在宅状況生成部720、電気に関する消費エネルギーを積算する電気積算部730、給湯に関する消費エネルギーを積算する給湯積算部740、厨房ガスに関する消費エネルギーを積算する厨房ガス積算部750、暖房に関する消費エネルギーを積算する暖房積算部760及び冷房に関する消費エネルギーを積算する冷房積算部770から構成してある。
【0074】図17に示すように、電気積算部730は、計算対象日における計算対象住戸に関して、まず条件選択部731で曜日・季節・天候からなる日特性と在宅特性と電気エネルギー消費特性の各特性条件を整理し、そのすべての特性条件に適合する基本データをデータベース部Bの中の電気関係から選択する。なお、特性条件に適合する基本データが複数ある場合には、ランダム選択部732にてモンテカルロ法に基づいてランダムに1つの基本データを選択する。基本データには電力消費量の時刻変動が記録されており、この変動が電気消費量積算部733にて全住戸分にわたって積み上げられる。これにより、すべての住戸に影響を与える日特性を全住戸にわたりそろえた上で、在宅特性とエネルギー消費特性を考慮しつつ、日々のランダム性を考慮しつつ消費電力の時刻変動を積み上げることが可能となる。
【0075】図18に示すように、給湯積算部740は、計算対象日における計算対象住戸に関して、まず条件選択部741で曜日・季節・天候からなる日特性と在宅特性と給湯エネルギー消費特性の各特性条件を整理し、そのすべての特性条件に適合する基本データをデータベース部Bの中の給湯関係から選択する。なお、特性条件に適合する基本データが複数ある場合には、ランダム選択部742にてモンテカルロ法に基づいてランダムに1つの基本データを選択する。基本データは、湯消費量と湯熱量の時刻変動が記録されているので、この湯消費量と湯熱量を、給水温度計算部743にて計算した給水温度に基づいて、給湯熱負荷計算部744にて実際の消費エネルギーである給湯熱負荷を計算して、この給湯熱負荷の時刻変動が給湯消費エネルギー積算部745にて全住戸分にわたって積み上げられる。
【0076】尚、給水温度計算部743は、外気温度からの給水温度の推定式に基づいて給水温度を推定する。外気温度からの給水温度の推定式については、「給湯設備設計用基本データの検討・整備に関する研究委員会」空気調和・衛生工学会などからすでに提案が行われている。推定式に関してはいくつかの形があるが、本実施形態では、当日の外気温度のみを説明変数とする下記の数5に示す線形単回帰式を用いる。
【0077】
【数5】Twater =ai ×Tair +bi【0078】但し、TWater :推定給水温度Tair :計算対象地域の計算日の外気温度ai ,bi :地域Iにおける係数(東京では、ai =0.8516,bi =2.473)
【0079】但し、集合住宅においてはプラント内部でいったん貯水槽に貯水することが多いため、給水温度が通年高めになる傾向がある。そのため、本実施形態ではプラントの通年での温度上昇補正係数Cplant を加えて、以下の数6に示す数式を用いる。
【0080】
【数6】Twater =ai ×Tair +bi +Cplant【0081】又、給湯熱負荷計算部744は、以下の数7に示す数式により、給湯熱負荷を計算する。
【0082】
【数7】
load=Hyu−(Vyu×Twater )×4.2【0083】但し、Hload:給湯熱負荷[ kJ]Hyu:湯の熱量(kJ)
yu:湯の消費量(L)
【0084】図19に示すように、厨房ガス積算部750は、計算対象日における計算対象住戸に関して、まず条件選択部751で曜日・季節・天候からなる日特性と在宅特性と厨房ガス消費特性の各特性条件を整理し、そのすべての特性条件に適合する基本データをデータベース部Bの中の厨房ガス関係から選択する。なお、特性条件に適合する基本データが複数ある場合には、ランダム選択部752にてモンテカルロ法に基づいてランダムに1つの基本データを選択する。基本データには厨房ガス消費量の時刻変動が記録されており、この厨房ガス消費量の時刻変動が厨房ガス消費量積算部753にて全住戸分にわたって積み上げられる。
【0085】暖房積算部760及び冷房積算部770は同様であるので、図20に基づいてまとめて説明する。計算対象日が条件入力部500で入力された空調期間内であるか否かが判断され、計算期間でなければ計算は翌日に移る。次に計算対象住戸における在宅特性から、不在日であればその日には空調用消費エネルギーが発生しなかったとして次の住戸に計算が移る。計算対象日が空調期間中で計算対象住戸が不在でなければ、空調用消費エネルギーが発生したとして条件選択部761,771において基本データの選択が行われる。空調条件(空調使用時間帯、設定室温)、住戸プラン、配置条件、計算対象集合住宅の立地する地域を条件として、その条件の組み合わせに適合する基本データをデータベースBの空調関係から選択する。他用途と異なり、一つの条件組み合わせに適合する基本データは1つのみである。基本データには、計算対象日におけるある条件組み合わせ下での空調関係消費エネルギーの計算結果が時刻変動の形で記録されている。選択された基本データは空調消費エネルギー積算部762,772にて、計算対象日における全住戸分に当たって積み上げられる。
【0086】図21に基づいて、計算結果整理部800について説明を加える。計算結果整理部800は、前述の用途別消費エネルギー積算部700の各積算部730,740,750,760,770にて計算された集合住宅における消費エネルギーの時刻変動(本実施形態では15分間隔)を要約して、有用な計算結果として整理する。用途別消費エネルギー積算部700の積算結果は、計算期間中の各日における計算対象集合住宅内全住戸合計の消費エネルギーの時刻変動という形をとる。そこで、積算整理部810により各日の積算結果を全用途の消費エネルギーの時刻変動の形として整理する。又、合計平均処理部820により、その月平均の時刻変動や日合計値等の合計値・平均値を整理する。統計値処理部830により、設計時に必要となる平均値やピーク値などの統計値を整理する。
【0087】出力部900は、用途別消費エネルギー積算部700の各積算部730,740,750,760,770にて計算された集合住宅における消費エネルギーの時刻変動、積算整理部810にて計算された全用途の消費エネルギーの時刻変動、合計平均処理部820にて計算された月平均の時刻変動や日合計値等の合計値・平均値、並びに、統計値処理部830にて計算された平均値やピーク値などの統計値を、ディスプレイ6やプリンタ7に出力する。図28は、全用途の消費エネルギーの時刻変動の出力例を示し、図29は、消費電力の日合計値の変化及び分布、並びに、消費電力のピーク値の出力例を示す。
【0088】次に、消費エネルギー積算用プログラム部P2全体の処理手順について、図22ないし図25の夫々にて示すフローチャートに基づいて説明する。図22に示すように、条件入力部500にて、キーボード3やマウス4を通じて入力される特性条件を入力処理する特性条件入力処理を実行し、住戸特性割り当て部600にて、条件入力部500にて入力された住戸特性割り当て条件に基づき、各住戸について、住戸プラン、配置条件、家族特性、在宅特性、暖房条件、冷房条件、電気エネルギー消費特性、給湯エネルギー消費特性及び厨房ガス消費特性の各割り当て条件を割り当てる住戸特性割り当て処理を実行し、用途別消費エネルギー積算部700にて、電気、給湯、厨房ガス、暖房及び冷房の用途別に消費エネルギーを積算する用途別消費エネルギー積算処理を実行し、計算結果整理部800にて、用途別の消費エネルギー積算結果を整理する計算結果整理処理を実行し、出力部900にて、用途別消費エネルギー積算部700や計算結果整理部800の計算結果をディスプレイ6やプリンタ7に出力する出力処理を実行する。
【0089】図23に示すように、特性条件入力処理は、図26に示す如き基本入力画面に基づいて必須の特性条件を入力する必須条件入力処理、及び、必須条件以外の特性条件を入力する詳細条件入力処理を実行し、図26に示す如き基本入力画面における「計算開始」ボタンがクリックされると、必須条件が全て入力されているか否かを判別して、必須条件が全て入力されているときはリターンし、入力されていないときは、残りの必須条件が入力されるのを待つ。
【0090】図24に示すように、住戸特性割り当て処理は、住戸プラン、配置条件、家族特性、在宅特性、暖房条件、冷房条件、電気エネルギー消費特性、給湯エネルギー消費特性及び厨房ガス消費特性の各割り当て条件のうち、特性条件入力処理にて入力された特性条件を、計算対象の集合住宅の全住戸について割り当てる処理を実行する。但し、空き住戸については、割り当てない。
【0091】図25に示すように、用途別消費エネルギー積算処理は、日特性生成部710にて、データベース部Bから計算対象日の年月日より日特性としての季節と曜日を決定すると共に日特性としてのその日の天候に関する気象条件を読み込む日特性生成処理を実行し、在宅状況生成部720にて、入居各住戸の在宅特性および日特性にしたがってモンテカルロ法により在宅状況を決定する在宅状況生成処理を実行し、電気積算部730、給湯積算部740、厨房ガス積算部750暖房積算部760及び冷房積算部770にて、電気、給湯、厨房用ガス、暖房及び冷房の各用途別に1日の消費エネルギーを積算する処理を全入居住戸について終了するまで繰り返し、全入居住戸について終了すると、計算対象期間すべての計算が終了していなければ、次の日に移り、再び日特性生成処理から1日の消費エネルギー積算のループを繰り返し、計算対象期間が終了すれば、用途別消費エネルギー積算処理を終了する。
【0092】上記のように構成したエネルギー消費シミュレーションシステムにおいて、集合住宅の各戸のエネルギー消費の特性を表わす特性条件を入力する入力手段Iは、演算処理部1、キーボード3、マウス4、及び、消費エネルギー積算用プログラム部P2の条件入力部500にて構成してある。又、特性条件に対する各戸のエネルギー消費の関係を表わすエネルギー消費関連情報を記憶する記憶手段Rは、演算処理部1、記憶部2及び記録用プログラム部100にて構成してある。又、入力手段Iにて各戸に対応して入力された特性条件と記憶手段Rに記憶されているエネルギー消費関連情報に基づいて、各戸についての設定期間内に消費するエネルギー消費量を求めて、その求めた各戸のエネルギー消費量を全戸分積算して集合住宅の全エネルギー消費量を求める演算手段Cは、演算処理部1、並びに、消費エネルギー積算用プログラム部P2の住戸特性割り当て部600、用途別消費エネルギー積算部700及び計算結果整理部800にて構成してある。又、その演算手段Cにて演算された全エネルギー消費量を出力する出力手段Oは,演算処理部1、消費エネルギー積算用プログラム部P2の出力部900、ディスプレイ6及びプリンタ7にて構成してある。又、演算手段Cがエネルギー消費量を求める期間を変更設定する期間設定手段Sは、演算処理部1、キーボード3、マウス4、及び、消費エネルギー積算用プログラム部P2の条件入力部500にて構成してある。
【0093】〔別実施形態〕次に別実施形態を説明する。
(イ) エネルギー用途別(エネルギーの種類に相当する)に区分して、区分したエネルギー用途ごとの全エネルギー消費量を求めるように、演算手段Cを構成するに当たって、エネルギー用途は、上記の実施形態において例示した用途に限定されるものではなく、上記の実施形態において例示した用途から一部を省略したり、あるいは、風呂用ガス用途等、新たな用途を追加しても良い。あるいは、演算手段Cを、1種類のエネルギーの全エネルギー消費量を求めるように構成しても良い。あるいは、演算手段Cを、ガス及び電気の2種類のエネルギーの全エネルギー消費量を求めるように構成しても良い。
【0094】(ロ) 特性条件及び分類条件の夫々は、上記の実施形態において例示したものに限定されるものではなく、上記の実施形態において例示したものから一部を省略しても良く、その場合、特性条件及び分類条件夫々は1種類になっても良く、あるいは、所得層、職業、立地(都心、郊外)等の新たなものを追加しても良い。
【0095】(ハ) エネルギー消費量を求める期間を変更設定するように構成するに当たっては、期間の設定は、年度、月、日等種々の単位で設定できるように構成することができる。
【0096】(ニ) 用途別消費エネルギー積算部700にて消費エネルギーの時刻変動を求めるに当たっての時間間隔は、上記の実施形態において例示した15分間隔に限定されるものではなく、適宜変更可能である。又、用途別消費エネルギー積算部700にて消費エネルギーの時刻変動を求めるときの時刻変動における時間か区画を変更設定する手段を設けても良い。
【0097】(ホ) エネルギー消費量演算用データ作成装置DEの各種処理を実行するデータ作成用プログラム部P1及び記録用プログラム部100や、エネルギー消費量演算装置CEの各種処理を実行する消費エネルギー積算用プログラム部P2は、演算処理部1により、インターネット等のウェブを介してダウンロードして記憶部2に記録するように構成しても良い。
【0098】(ヘ) 上記の実施形態においては、本発明による集合住宅用のエネルギー消費量演算装置CEを、住宅のエネルギー消費量演算用データ作成装置DEを共に備えた集合住宅用エネルギー消費量シミュレーションシステムにて提供する場合について例示したが、集合住宅用のエネルギー消費量演算装置CE単独で供給することができる。




 

 


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