CN102042659A - 湿度推定装置和湿度推定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使在未设置湿度测量器的建筑物中也能推定出用于空调控制的室内湿度值的湿度推定装置和湿度推定方法。具有：进气流量推定部(11)，根据取得的空调机的进气扇的转速和预先设定的风扇差压，计算空调机的推定进气流量；进气绝对湿度推定部(12)，根据取得的进气温度值和预先设定的进气相对湿度，计算空调机的推定进气绝对湿度值；室内水蒸气发生量推定部(13)，根据取得的室内温度值和输入的该室内的在室者的人数和活动量，计算推定室内水蒸气发生量；以及室内绝对湿度推定部(14)，根据计算出的推定进气流量、推定进气绝对湿度值和推定室内水蒸气发生量，计算该室内的推定湿度值。

Description

湿度推定装置和湿度推定方法 

技术领域

本发明涉及在进行大厦、医院等建筑物室内的空调控制的空调机中，对空调设定值的计算中所利用的室内湿度值进行推定的湿度推定装置和湿度推定方法。 

背景技术

一般来说，空调相关的能量消耗占建筑设备整体的消耗能量的大约一半，推进空调控制的节能化对建筑设备整体的节能化有很大贡献。 

另一方面，在作为舒适空间的事务所大厦等的室内，要求满足在室者的热感觉即所谓的舒适性。虽然该舒适性的确保与节能化是相反的两个方面，但通过抑制超过了在室者感到舒适的范围的过剩能量消耗，就能节省能量的浪费。 

因此，为了兼顾舒适性的确保和节能化，广泛采用了使用被称作PMV的舒适性指数的控制。在此，对舒适性指标PMV进行说明。 

所谓PMV是使用(a)空气温度、(b)相对湿度、(c)平均辐射温度、(d)气流速度、(e)活动量(人体的内部发热量)、(f)着衣量这6个因素作为影响人对于冷热的热感觉的变量所求出的舒适性指标。 

人的发热量是对流产生的放射量、辐射产生的散热量、来自人的蒸发热量、呼吸产生的散热量和蓄热量的合计，在这些热平衡式成立的情况下，人体的热感觉中立，是不热也不冷的舒适状态。反之，在热平衡式失衡的情况下，人体感到冷或热。 

丹麦工科大学的Fanger教授在1967年发表了舒适方程式的导出，以它为出发点，从欧美人的许多被测者的民意测验中统计分析出人体的热负荷和人的冷热感，并将人体的热负荷和人的冷热感建立连接，提出了PMV(Predicted Mean Vote：预测平均回答)。近年在ISO标准中也采纳PMV并在最近经常使用。 

成为冷热感指标的PMV用以下7个阶段评价尺度的数值来表示。 

+3：炎热 

+2：暖和 

+1：稍暖 

0：不热也不冷、舒适 

-1：稍凉 

-2：凉 

-3：寒冷 

再有，人舒适的PMV值的范围是-0.5～+0.5。 

上述6个变量中，表示作业强度的活动量通常使用代谢量met的单位，着衣量使用clo的单位。 

单位met(代谢当量)表示代谢量，以热感觉舒适状态中的安静时代谢为基准，1met用下述式(1)表示。 

[数学式1] 

1met＝58.2W/m²＝50kcal/m²·h    (1) 

此外，单位clo(衣着热阻)表示衣服的热绝缘性，1clo是在气温21℃、相对湿度50％、气流5cm/s以下的室内，来自体表的散热量与1met的代谢平衡时的着衣状态下的值，换算成通常的热阻值，用下述式(2)表示。 

[数学式2] 

1clo＝0.155m²·℃/W＝0.18m²·h·℃/kcal    (2) 

通过使用下述式(3)，在舒适范围内(-0.5＜PMV＜+0.5)，冷气时，在更炎热的方向一侧设定PMV目标值，暖气时，在更寒冷的方向一侧设定PMV目标值，由此能够实现空调负荷的减轻，能够达到节能。 

[数学式3] 

PMV＝(0.352e^-0.042M/A+0.032)*L    (3) 

在此，M：活动量[kcal/h] 

      A：人体表面积[m²] 

      L：人体热负荷[kcal/m²h](根据Fanger的舒适方程式计算) 

      e：自然对数的底 

以上是有关PMV的说明。 

作为利用该PMV等既确保在室者的舒适性又实现节能化的技术，例如有专利文献1中记载的环境能量管理系统。该系统由应用了主体技术的装置 和系统构成，利用主体装置所具有的自主控制功能、逻辑组功能和分级功能；以及管理器(manager)装置所具有的从主体装置收集数据的功能、统一管理·控制主体装置的功能、热环境计算和能量最优化计算功能以及基于得到的计算结果的空气调节设备的控制功能，来实现室内热环境的最优化和能量消耗最小化的兼顾。 

【专利文献1】日本特开2006-331372号公报 

可是，影响人的舒适性的参数有很多，例如温度、湿度、风速等，在上述专利文献1中记载的环境能量管理系统中，灵活运用了主体功能，通过热环境计算和能量最优化计算功能以及根据得到的计算结果的空气调节设备的控制功能，来实现室内热环境的最优化和能量消耗最小化的兼顾。 

但是，人感受到的舒适性不仅是热环境，也很大程度地依赖于湿度，因此也期望湿度环境的控制，但由于在很多建筑物中未设置湿度测量器，因此有不能够进行湿度环境的控制的问题。 

发明内容

本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种即使在未设置湿度测量器的建筑物中也能推定出用于空调控制中的室内湿度值的湿度推定装置和湿度推定方法。 

用于达到上述目的的本发明的湿度推定装置与空调机连接，其特征在于，具有：进气流量推定部，取得上述空调机的进气扇的运转控制信息，根据该进气扇的运转控制信息和预先设定的风扇差压，计算上述空调机的推定进气流量；进气绝对湿度推定部，取得上述空调机的进气温度值，根据该进气温度值和预先设定的进气相对湿度值，计算上述空调机的推定进气绝对湿度值；室内水蒸气发生量推定部，取得上述空调机的控制对象的室内的室内温度值，根据该室内温度值和输入的该室内的在室者的人数和活动量，计算推定室内水蒸气发生量；以及室内绝对湿度推定部，根据在上述进气流量推定部中计算出的上述空调机的推定进气流量、在上述进气绝对湿度推定部中计算出的上述空调机的推定进气绝对湿度值和在上述室内水蒸气发生量推定部中计算出的推定室内水蒸气发生量，计算该室内的推定绝对湿度值。 

此外，本发明的湿度推定方法的特征在于，与空调机连接的湿度推定装置执行：进气流量推定步骤，取得上述空调机的进气扇的运转控制信息，根 据该进气扇的运转控制信息和预先设定的风扇差压，计算上述空调机的推定进气流量；进气绝对湿度推定步骤，取得上述空调机的进气温度值，根据该进气温度值和预先设定的进气相对湿度值，计算上述空调机的推定进气绝对湿度值；室内水蒸气发生量推定步骤，取得上述空调机的控制对象的室内的室内温度值，根据该室内温度值和输入的该室内的在室者的人数和活动量，计算推定室内水蒸气发生量；以及室内绝对湿度推定步骤，根据在上述进气流量推定步骤中计算出的上述空调机的推定进气流量、在上述进气绝对湿度推定步骤中计算出的上述空调机的推定进气绝对湿度值和在上述室内水蒸气发生量推定步骤中计算出的推定室内水蒸气发生量，计算该室内的推定绝对湿度值。 

发明效果： 

根据本发明的湿度推定装置和湿度推定方法，即使在未设置湿度测量器的建筑物中也能推定出用于空调控制中的室内湿度值。 

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式涉及的湿度推定装置的结构的方框图。 

图2是示出本发明的一个实施方式涉及的湿度推定装置的工作的流程图。 

图3是将本发明的一个实施方式涉及的湿度推定装置的进气流量推定部中所保持的进气流量表的信息图表化后的图。 

图4是将本发明的一个实施方式涉及的湿度推定装置的进气绝对湿度推定部中所保持的进气湿度表的信息图表化后的图。 

图5是将本发明的一个实施方式涉及的湿度推定装置的室内水蒸气发生量推定部中所保持的水蒸气发生量表的信息图表化后的图。 

具体实施方式

<一个实施方式涉及的湿度推定装置的结构> 

参照图1，说明本发明的一个实施方式涉及的湿度推定装置10的结构。 

本实施方式中的湿度推定装置10设置在对建筑物的室内进行空气调节的空调机内，具有进气流量推定部11、进气绝对湿度推定部12、室内水蒸 气发生量推定部13、和室内绝对湿度推定部14。在本实施方式中，假设在空调控制对象的室内设置有多个(n台)空调机1～n。 

进气流量推定部11从空调机1～n内的DDC(Direct Digital Controller：直接数字控制器，未图示)等中取得控制中的进气扇的转速作为进气扇的运转控制信息，根据该进气扇的转速和预先设定的风扇差压，计算每个空调机1～n的推定进气流量。 

进气绝对湿度推定部12从空调机1～n内的DDC等中取得控制中的进气温度值，根据该进气温度值和预先设定的进气相对湿度值，计算每个空调机1～n的推定进气绝对湿度值。 

室内水蒸气发生量推定部13从设置在空调控制对象的室内中的温度传感器取得室内温度值，根据该室内温度值和输入的该室内的在室者的人数和活动量，计算推定室内水蒸气发生量。 

室内绝对湿度推定部14根据在进气流量推定部11中计算出的每个空调机1～n的推定进气流量、在进气绝对湿度推定部12中计算出的每个空调机1～n的推定进气绝对湿度值、和在室内水蒸气发生量推定部13中计算出的推定室内水蒸气发生量，计算该室内的推定湿度值。 

<一个实施方式涉及的湿度推定装置的工作> 

下面，参照图2的流程图，说明本实施方式涉及的湿度推定装置10的工作。 

首先，在进气流量推定部11中，从空调机1～n内的DDC等中取得控制中的进气扇的转速(按照设Max转速为100％时的比例来表示)作为进气扇的运转控制信息，根据该进气扇的转速和预先设定的风扇差压，计算每个空调机1～n的推定进气流量(S1)。 

在进气流量推定部11中预先保持有进气流量表，该进气流量表表示出了如图3中用图表表示的、有关进气扇的多个转速(设Max转速为100％时的、例如35％、50％、100％的转速)的风扇差压与进气流量的关系，例如，在取得的进气扇的转速是50％，预先设定的差压是p值的情况下，根据图3中示出的推定进气流量表，计算出进气流量q作为推定进气流量。根据各进气扇的风扇特性，对每个空调机1～n预先设定有该进气流量表。 

此外，在进气绝对湿度推定部12中，从空调机1～n内的DDC等中取得控制中的进气温度值，根据该进气温度值和预先设定的进气相对湿度，计 算出每个空调机1～n的推定进气绝对湿度值(S2)。 

在进气绝对湿度推定部12中预先保持有进气湿度表，该进气湿度表表示出了如图4的图表表示的、有关多个进气相对湿度值(例如50％、70％、90％)的进气温度值与进气绝对湿度值的关系，例如，在取得的进气温度值是r度，预先设定的进气相对湿度是90％的情况下，根据图4的进气湿度表，计算出进气绝对湿度值s作为推定绝对湿度值。该进气湿度表是空气线图的一部分，是不根据条件进行变化而固定的信息。 

此外，在室内水蒸气发生量推定部13中，从设置在空调控制对象的室内中的温度传感器取得室内温度值，根据该室内温度值和输入的该室内的在室者的活动量和人数，计算出推定室内水蒸气发生量(S3)。 

在室内水蒸气发生量推定部13中预先保持有水蒸气发生量表，该水蒸气发生量表表示出了如图5的图表表示的、有关多个活动量Met(例如，Met＝1.0、1.2、2.6)的室内温度值与从一个人产生的水蒸气发生量的关系，例如，在取得的室内温度值是t度，按照在室者的室内活动状况预先设定的活动量Met是1.2的情况下，根据图5的水蒸气发生量表，计算出从一个人产生的水蒸气发生量u作为推定水蒸气发生量。然后，通过将该推定水蒸气发生量乘以在室者的人数，来计算出空调控制对象的室内的推定室内水蒸气发生量。 

接着，在室内绝对湿度推定部14中，根据在进气流量推定部11中计算出的每个空调机1～n的推定进气流量、在进气绝对湿度推定部12中计算出的每个空调机1～n的推定进气绝对湿度值、和在室内水蒸气发生量推定部13中计算出的推定室内水蒸气发生量，根据下述式(4)计算出该室内的推定湿度值Hr(S4)。 

[数学式4] 

$H_r=\frac{\mathrm{lw}/\mathrm{\&rho;}+F_{\mathrm{sa}}^1{H}_{\mathrm{sa}}^1+...F_{\mathrm{as}}^n{H}_{\mathrm{sa}}^n}{F_{\mathrm{sa}}^1+...F_{\mathrm{sa}}^n}---\left(4\right)$

在此，ρ是空气的密度(kg/m³) 

每个空调机1～n的推定进气流量(m³/hr) 

每个空调机1～n的推定进气湿度(kg/kgDA) 

1w推定室内蒸汽发生量(kg/hr)。 

根据上述式，通过用从空调控制对象的室内的在室者产生的水蒸气量和进气 中所包含的水蒸气量的总和，除以进气流量的总和，来用每单位进气流量的水蒸气量表示推定湿度值Hr。 

利用这样地计算出的该室内的推定湿度值，在各空调机1～n中计算出PMV，用于空调控制对象的室内的空调控制。 

根据以上的本实施方式，即使在未设置湿度测量器的建筑物中也能够推定室内绝对湿度值，通过利用该推定的室内绝对湿度值，就能进行不仅考虑了室内温度，还考虑了室内湿度的空调控制，能够对室内热环境的最优化和能量消耗最小化的兼顾有贡献。 

在本实施方式中，图3中示出了进气扇的转速是设Max转速为100％时的35％、50％、100％时的进气流量表，在除此以外的转速时，可以使用根据这些已知的转速值利用插补处理计算出的值，来推定进气流量。 

此外，图4中示出了进气相对湿度值是50％、70％、90％时的进气湿度表，在设定的进气相对湿度是除此以外的值时，可以使用根据这些已知的进气相对湿度值利用插补处理计算出的值，来推定进气绝对湿度值。 

此外，图5中示出了活动量是1.0、1.2、2.6时的水蒸气发生量表，在输入的活动量是除此以外的值时，可以使用根据这些已知的活动量利用插补处理计算出的值，来推定水蒸气发生量。 

此外，在本实施方式中，说明了在进气流量推定部11中计算推定进气流量时使用了进气扇的转速作为运转控制信息的情况，但也可以取而代之，根据用转换器控制进气扇的旋转时的频率值、或者示出从进气扇的固定的多个运转模式中所选择的运转模式(例如，“强模式”、“中模式”、“弱模式”)的信息，计算推定进气流量。该情况下，假设在进气流量表中预先保持有表示用转换器控制进气扇的旋转时的多个频率值或者与进气扇的运转模式有关的风扇差压、与进气流量之间的关系的值。 

符号的说明 

10…湿度推定装置 

11…进气流量推定部 

12…进气绝对湿度推定部 

13…室内水蒸气发生量推定部 

14…室内绝对湿度推定部。 

Claims (5)

1.一种湿度推定装置，与空调机连接，其特征在于，具有：

进气流量推定部，取得上述空调机的进气扇的运转控制信息，根据该进气扇的运转控制信息和预先设定的风扇差压，计算上述空调机的推定进气流量；

进气绝对湿度推定部，取得上述空调机的进气温度值，根据该进气温度值和预先设定的进气相对湿度值，计算上述空调机的推定进气绝对湿度值；

室内水蒸气发生量推定部，取得上述空调机的控制对象的室内的室内温度值，根据该室内温度值和输入的该室内的在室者的人数和活动量，计算推定室内水蒸气发生量；以及

室内绝对湿度推定部，根据在上述进气流量推定部中计算出的上述空调机的推定进气流量、在上述进气绝对湿度推定部中计算出的上述空调机的推定进气绝对湿度值和在上述室内水蒸气发生量推定部中计算出的推定室内水蒸气发生量，计算该室内的推定绝对湿度值。

2.根据权利要求1所述的湿度推定装置，其特征在于，

在上述空调控制对象的室内设置多个空调机，

在上述进气流量推定部中，对每个空调机计算推定进气流量，

在上述进气绝对湿度推定部中，对每个空调机计算推定进气绝对湿度值，

在上述室内绝对湿度推定部中，根据在上述进气流量推定部中计算出的每个空调机的推定进气流量、在上述进气绝对湿度推定部中计算出的每个空调机的推定进气绝对湿度值和在上述室内水蒸气发生量推定部中计算出的推定室内水蒸气发生量，计算该室内的推定绝对湿度值。

3.根据权利要求1或2所述的湿度推定装置，其特征在于，

上述进气扇的运转控制信息是进气扇的转速、用转换器控制进气扇的旋转时的频率值、或者示出从进气扇的固定的多个运转模式中选择的运转模式的信息。

4.一种湿度推定方法，其特征在于，与空调机连接的湿度推定装置执行：

进气流量推定步骤，取得上述空调机的进气扇的运转控制信息，根据该进气扇的运转控制信息和预先设定的风扇差压，计算上述空调机的推定进气流量；

进气绝对湿度推定步骤，取得上述空调机的进气温度值，根据该进气温度值和预先设定的进气相对湿度值，计算上述空调机的推定进气绝对湿度值；

室内水蒸气发生量推定步骤，取得上述空调机的控制对象的室内的室内温度值，根据该室内温度值和输入的该室内的在室者的人数和活动量，计算推定室内水蒸气发生量；以及

室内绝对湿度推定步骤，根据在上述进气流量推定步骤中计算出的上述空调机的推定进气流量、在上述进气绝对湿度推定步骤中计算出的上述空调机的推定进气绝对湿度值和在上述室内水蒸气发生量推定步骤中计算出的推定室内水蒸气发生量，计算该室内的推定绝对湿度值。

5.根据权利要求4所述的湿度推定方法，其特征在于，

在上述控制对象的室内设置多个空调机，

在上述进气流量推定步骤中，对每个空调机计算推定进气流量，

在上述进气绝对湿度推定步骤中，对每个空调机计算推定进气绝对湿度值，

在上述室内绝对湿度推定步骤中，根据在上述进气流量推定步骤中计算出的每个空调机的推定进气流量、在上述进气绝对湿度推定步骤中计算出的每个空调机的推定进气绝对湿度值和在上述室内水蒸气发生量推定步骤中计算出的推定室内水蒸气发生量，计算该室内的推定湿度值。

Images