CN102374618A - 空调控制装置以及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空调控制装置及方法，对利用分布系统热流动解析法得到的操作量进行空调控制所产生的误差进行修正。在空调估算控制开始后，通过空调反馈控制判定部(15C)，将空调空间(30)内的对象场所(j)中测得的测量温度(TM)与通过热流动解析处理部(15B)得到的对象场所(j)中的估算温度(TS)之间的温度误差(ΔTSM)、和针对该温度误差(ΔTSM)预先设定的容许范围(TL)进行比较，由此判定是否向用于修正温度误差(ΔTSM)的针对对象场所(j)的空调反馈控制进行切换，在判定为需要空调反馈控制的情况下，由空调指示部(15D)指示空调系统(20)开始执行将对象场所(j)的估算温度(TS)作为设定温度(TSP)的空调反馈控制动作。

Description

空调控制装置以及方法
技术领域
本发明涉及空调控制技术，尤其是涉及用于利用分布系统热流动解析法来控制空间内的目的场所的空调环境的空调控制技术。
背景技术
在使空间内维持期望的空调环境的情况下，在应进行空气调和的空调空间内设置空调设备，并且在代表空调空间的各个区域的位置上配置温度传感器，根据温度传感器的输出来决定空调设备所提供的调和空气的风量、风向、温度等的操作量。
另一方面，在办公室等较大的空间内，通常对于成为热源的人、照明、电气设备等的配置及阻碍空气流通的桌子、椅子、隔板等的配置来说都是优先考虑工作效率，不会优先考虑空调控制来设计这种室内的布局。所以，空调设备的吹出口和温度传感器的位置关系、即所谓的温度干扰只能变强(例如，参照非专利文献1等)。
因此，在构成多个普通的单环反馈控制系统的方式中，这样的温度干扰导致操作量难以稳定，难以进行良好的控制。例如，若转移到期望的空调环境时温度变化幅度较大，则会在控制状态上产生偏差，由于成为如各反馈控制系统各自探索整个系统的稳定状态那样的混乱动作，所以操作量变的不稳定。
专利文献1：日本特许第4016066号公报
非专利文献1：広井和男、“デイジタル計装制御システムの基礎と応用”、工業技術社、pp.152-156、1987.10
非专利文献2：加藤信介·小林光·村上周三、“不完全混合室内における換気効率·温熱環境形成効率評価指標に関する研究第2報-CFDに基づく局所領域の温熱環境形成寄与率評価指標の開発”、東大生研：空気調和·衛生工学論文集No.69、pp.39-47、1998.4
发明内容
对于发生这种复杂的温度干扰的空调空间，作为得到稳定的操作量的方法，可以想到利用分布系统热流动解析法的方法。如果利用该分布系统热流动解析法，则基于设定的设计目标，通过求解针对该设计目标的非线性问题的摄动伴随方程，分析由针对设计参数的变化的设计目标的变化比例定义的灵敏度，由此能够设计期望的热对流场或物质扩散场(例如参照专利文献1等)。
因此，利用分布系统热流动解析法，能够根据输入的空调空间的空调状况来估算该空调空间的温度及气流的分布，并基于该分布和该空调空间内的目的场所中的目标温度，算出满足目标温度所需的、表示设置于空调空间的各小空间中的风速、风向、温度的变化程度的灵敏度，基于该灵敏度数据计算包括各吹出口的新的调和空气的吹出速度及吹出温度、和从各吸入口吸入室内空气的吸入速度的操作量。
由此，由于期望的环境状态作为整个系统的稳定状态而被分析，所以可以得到稳定的操作量，能够有效地接近期望的温热环境状态。特别是在空调启动时等设定值难以决定的情况下，通过利用分布系统热流动解析法设定操作量，能够在短时间内达到作为目标的温热环境状态。
但是，这样的分布系统热流动解析法终究是仿真，需要将成为控制对象的空调空间和干扰等模型化。因此，即使通过得到的操作量来控制空调设备，也会有问题存在，例如，有时会在基于仿真的估算温度分布和实际的空调空间中的温度分布之间产生温度误差。
本发明是为了解决这样的问题而完成的，其目的在于，提供一种能够修正利用通过分布系统热流动解析法得到的操作量来进行空调控制时产生的误差的空调控制技术。
为了实现这样的目的，本发明涉及的空调控制装置，具备利用分布系统热流动解析法，根据输入的空调空间的空调状况估算该空调空间的温度以及气流的分布，并根据该分布和该空调空间内的目的场所的目标温度来估算与空调控制有关的操作量的热流动解析处理部，并且，进行根据通过该热流动解析处理部得到的操作量，通过空调系统调整设置在空调空间的各吹出口的调和空气的吹出速度和吹出温度，由此控制空调空间整体的空调环境的空调估算控制，该空调控制装置具备：空调反馈控制判定部，在开始了空调估算控制后，该空调反馈控制判定部根据预先规定的空调估算控制的效果的结束条件，进行切换至空调反馈控制的判定；和空调指示部，在由空调反馈控制判定部判定为向空调反馈控制进行切换的情况下，该空调指示部向空调系统指示开始执行将估算温度作为设定温度的空调反馈控制动作。
此时，也可以构成为，通过空调反馈控制判定部对一定的判定时间内的特定的对象场所的测量温度变化和稳态判定温度幅度进行比较，由此确认该对象场所的温度场是否稳定，在确认为该对象场所的温度场稳定的情况下，判定为向针对该对象场所的空调反馈控制进行切换。
另外，可以构成为，在开始了空调估算控制后，通过空调反馈控制判定部将测量温度和由通过热流动解析处理部得到的特定的对象场所中的估算温度构成的基准温度之间的温度误差，与针对该温度误差预先设定的容许范围进行比较，由此判定是否向用于修正温度误差的、针对对象场所的空调反馈控制的进行切换。
而且，可以构成为，通过空调反馈控制判定部对测量温度、和由从该测量温度开始往前追溯了一定的判定时间而在特定的对象场所中测量出的测量温度构成的基准温度进行比较，根据所得到的对象场所的测量温度变化计算该对象场所的测量温度梯度，在该对象场所的测量温度在该对象场所的估算温度以上、且测量温度梯度在预先设定的对应于温度误差的测量温度的基准梯度以上的情况下，以及在该对象场所的测量温度小于该对象场所的估算温度、且测量温度梯度小于预先设定的对应于温度误差的测量温度的基准梯度的情况下，判定为向针对该对象场所的空调反馈控制进行切换。
而且，可以构成为，在空调估算控制开始后经过了一定的待机时间的时间点上，通过空调反馈控制判定部对是否向空调反馈控制切换进行判定。
而且，本发明涉及的空调控制方法，被用于空调控制装置，该空调控制装置具备利用分布系统热流动解析法，根据输入的空调空间的空调状况估算该空调空间的温度以及气流的分布，并根据该分布和该空调空间内的目的场所的目标温度来估算与空调控制有关的操作量的热流动解析处理部，并且，进行根据通过该热流动解析处理部得到的操作量，通过空调系统调整设置在空调空间的各吹出口的调和空气的吹出速度和吹出温度，由此控制空调空间整体的空调环境的空调估算控制，该空调控制方法包含：空调反馈控制判定步骤，在开始了空调估算控制后，空调反馈控制判定部根据预先规定的空调估算控制的效果的结束条件，进行切换至空调反馈控制的判定；和空调指示步骤，在由空调反馈控制判定步骤判定为向空调反馈控制进行切换的情况下，空调指示部向空调系统指示开始执行将估算温度作为设定温度的空调反馈控制动作。
此时，可以构成为，在空调反馈控制判定步骤中，通过对一定的判定时间内的特定的对象场所的测量温度变化与稳态判定温度幅度进行比较，确认该对象场所的温度场是否稳定，在确认为该对象场所的温度场稳定的情况下，判定为向针对该对象场所的空调反馈控制进行切换。
而且，可以构成为，在空调反馈控制判定步骤中，在开始了空调估算控制后，将测量温度和由通过热流动解析处理部得到的特定的对象场所中的估算温度构成的基准温度之间的温度误差，与针对该温度误差预先设定的容许范围进行比较，由此判定是否向用于修正温度误差的、针对对象场所的空调反馈控制进行切换。
而且，可以构成为，在空调反馈控制判定步骤中，对测量温度、和由从该测量温度开始往前追溯了一定的判定时间而在特定的对象场所中测量出的测量温度构成的基准温度进行比较，根据所得到的对象场所的测量温度变化计算该对象场所的测量温度梯度，在该对象场所的测量温度在该对象场所的估算温度以上、且测量温度梯度在预先设定的对应于温度误差的测量温度的基准梯度以上的情况下，以及在该对象场所的测量温度小于该对象场所的估算温度、且测量温度梯度小于预先设定的对应于温度误差的测量温度的基准梯度的情况下，判定为向针对该对象场所的空调反馈控制进行切换。
另外，可以构成为，在空调反馈控制判定步骤中，在空调估算控制开始后经过了一定的待机时间的时间点上，对是否向空调反馈控制切换进行判定。
根据本发明，能够通过由空调系统进行的针对对象场所的个别的空调反馈控制动作，来调整利用通过分布系统热流动解析法得到的操作量进行了空调控制时产生的误差。因此，能够向空调空间内的居住者提供居住者所设定的舒适的空调环境。
附图说明
图1是表示第1实施方式涉及的空调控制装置的构成的框图。
图2是表示空调控制装置中的空调控制动作的流程图。
图3是边界条件数据的构成例。
图4是测量温度数据的构成例。
图5是分布数据的构成例。
图6是目的数据的构成例。
图7是表示第1实施方式涉及的空调估算控制处理的流程图。
图8是表示第1实施方式涉及的空调反馈控制处理的流程图。
图9是表示第1实施方式涉及的空调反馈控制动作的说明图。
图10是作为空气调和对象的空调空间的构成例。
图11是表示仿真结果的说明图。
图12是表示第2实施方式涉及的空调反馈控制处理的流程图。
图13是表示温度误差和基准梯度之间的关系的说明图。
图14是表示第2实施方式涉及的空调反馈控制动作的说明图。
图15是表示第2实施方式涉及的空调反馈控制动作的另一说明图。
图16是表示第3实施方式涉及的空调反馈控制处理的流程图。
图17是表示第3实施方式涉及的空调反馈控制动作的说明图。
图中符号说明：
10…空调控制装置；11…通信I/F部；12…操作输入部；13…画面显示部；14…存储部；14A…设定条件数据；14B…边界条件数据；14C…测量温度数据；14D…分布数据；14E…目的数据；14F…操作量数据；14G…设定温度数据；15…运算处理部；15A…数据输入部；15B…热流动解析处理部；15C…空调反馈控制判定部；15D…空调指示部；20…空调系统；21…空调处理部；22…温度传感器；23…供气调整部；30…空调空间；TM…测量温度；Δt…判定时间；ΔTMM…测量温度变化；TD…稳态判定温度幅度，TS…估算温度，ΔTSM…温度误差，TL…容许范围，TSP…设定温度，a…测量温度梯度，A…基准梯度，tW…待机时间，tE…结束待机时间。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[第1实施方式]
首先参照图1，对本发明的第1实施方式涉及的空调控制装置进行说明。图1是表示第1实施方式涉及的空调控制装置的构成的框图。
该空调控制装置10作为整体，由个人计算机或服务器装置等信息处理装置构成，具有如下功能：通过对进行空调空间30的空气调和的空调系统20进行控制，从而控制空调空间30的目的场所中的空调环境。
空调控制装置10中特别设置有热流动解析处理部，并进行基于在该热流动解析处理部所得到的操作量，在空调系统20中调整设置于空调空间30中的各吹出口的调和空气的吹出速度和吹出温度，由此来控制空调空间30整体的空调环境的空调估算控制，其中，上述热流动解析处理部利用分布系统热流动解析法，根据输入的空调空间30的空调状况估算该空调空间30的温度及气流的分布，并且基于该分布和该空调空间30内的目的场所中的目标温度，估算与空调控制有关的操作量。
对于本实施方式来说，在这样的空调控制装置10中，在开始了空调估算控制后，将在空调空间30内的对象场所中测量的测量温度和在热流动解析处理部所得到的对象场所中的估算温度之间的温度误差，与对该温度误差预先设定的容许范围进行比较，由此判定是否向用于修正温度误差的针对对象场所的空调反馈控制进行切换，在判定为切换至空调反馈控制的情况下，向空调系统20指示开始执行将估算温度作为设定温度的空调反馈控制动作。
[空调控制装置]
接着，参照图1及图2对本实施方式涉及的空调控制装置10的构成进行详细说明。图2是表示空调控制装置中的空调控制动作的流程图。
在该空调控制装置10中，作为主要功能部而设置有通信接口部(以下称为通信I/F部)11、操作输入部12、画面显示部13、存储部14及运算处理部15。
通信I/F部11由专用的数据通信电路构成，具有和经由通信线路L连接的空调系统等外部装置进行数据通信的功能。
操作输入部12由键盘或鼠标等操作输入装置构成，具有检测操作者的操作并输出到运算处理部15的功能。
画面显示部13由LCD、PDP等画面显示装置构成，具有根据来自运算处理部15的指示，将操作菜单或输入输出数据等各种信息进行画面显示的功能。
存储部14由硬盘或半导体存储器等存储装置构成，具有存储运算处理部15中所利用的各种处理信息或程序14P的功能。
程序14P是被读取到运算处理部15中执行的程序，预先经由通信I/F部11从外部装置或记录介质保存到存储部14中。
存储部14中所存储的主要处理信息有设定条件数据14A。设定条件数据14A是表示与空调空间30有关的位置及形状、空调系统20中生成的调和空气的吹出口等对空调空间30的空调环境带来影响的构成要素相关的位置及形状的空间条件数据、表示与配置于空调空间30中的各发热体有关的配置位置以及发热量、乃至形状的发热体数据等、成为进行热流动分析处理时的设定条件的各种数据，其预先经由通信I/F部11被从空调系统20等外部装置或记录介质输入，并被保存到存储部14。
运算处理部15具备CPU等微处理器和其外围电路，具有通过从存储部14读取并执行程序14P来实现各处理部的功能。
在运算处理部15中实现的主要处理部有，数据输入部15A、热流动解析处理部15B、空调反馈控制判定部15C及空调指示部15D。
数据输入部15A具有将经由通信I/F部11从空调系统20等外部装置或记录介质输入的、与空调空间30相关的设定条件数据14A预先保存到存储部14的功能和、经由通信I/F部11从空调系统20取得边界条件数据14B和测量温度数据14C的功能。边界条件数据14B是表示基于从设置于空调空间30的吹出口吹出的调和空气的吹出速度及吹出温度等、对空调空间30的空调环境带来影响的构成要素的针对该空调环境的影响度。测量温度数据14C包括由设置于空调空间30的温度传感器22测量出的测量温度。
另外，数据输入部15A具有如下功能，即每隔一定时间、或者根据设定条件数据14A、边界条件数据14B、或测量温度数据14C的变化，判定空调控制时间点的到来，并对应该空调控制时间点的到来而新生成用于新的空调控制的设定条件数据14A、边界条件数据14B、或者测量温度数据14C。
对于设定条件数据14A，可以通过利用了操作输入部12的操作者操作来输入，也可以基于经由通信I/F部11从各种系统获得的数据，生成与空调空间30有关的设定条件数据14A。
图3是边界条件数据的构成例。在此，按照包含于空间条件数据中的构成要素中的、对空调空间30的空调环境带来的影响发生变化的每个构成要素，作为该时间点的边界条件而登记有以风速、风向、温度表示的影响度。例如，对于“吹出口”，登记有从该吹出口吹出的调和空气的吹出速度u、v、w(三维分量)及吹出的调和空气的空气温度T，对于“吸入口”，登记有从该吸入口吸入的室内空气的吸入速度u、v、w(三维分量)。
图4是测量温度数据的构成例。在此，对于空调空间30内的对象场所j，登记有该对象场所的位置x、y、z(三维分量)和由设置于该对象场所的温度传感器22测量出的空气温度T。另外，对象场所j不仅限于一处，能够在可控制的范围内(得到解的范围)设定多个。
热流动解析处理部15B具有如下功能：利用分布系统热流动解析法，根据表示输入的空调空间30的空调状况的边界条件数据14B以及设定条件数据14A，估算表示该空调空间30的温度及气流分布的分布数据14D的功能、通过利用了操作输入部12的操作者的数据输入操作，得到表示空调空间30内的目的场所中的目标温度的目的数据14E的功能、基于该分布数据14D和目的数据14E来估算表示与空调控制有关的操作量的操作量数据14F的功能。
分布系统热流动解析法是以CFD(Computational Fluid Dynamics：数值流体力学)为基础，将对象空间分割为网状的小空间，并对相邻的小空间之间的热流进行分析的技术。对于热流动解析处理部15B中估算分布数据14D的功能，例如采用利用了分布系统热流动解析法的顺序分析的非专利文献2等的公知技术即可。而且，对于估算操作量数据14F的功能，例如采用利用了分布系统热流动解析法的反分析的专利文献1等的公知技术即可。
图5是分布数据的构成例。在此，按照将空调空间30分割成网状而设定的每个小空间的位置x、y、z(3维分量)，作为风速分布数据而登记有该小空间中的室内空气的风速uCFD、vCFD、wCFD(3维分量)，并且作为温度分布数据而登记有该小空间中的室内空气的空气温度TCFD。
图6是目的数据的构成例。在此，作为目的场所i的空间条件而登录有位置x、y、z(3维分量)和形状(大小)dx、dy、dz(3维分量)，并且作为边界条件登记有该目的场所i的目标温度T。另外，目的场所i不仅限于一处，能够在可控制的范围内(得到解的范围)设定多个。
空调反馈控制判定部15C具有以下功能：在开始了基于在热流动解析处理部15B所得到的操作量数据14F来控制空调空间30整体的空调环境的空调估算控制之后，通过对测量温度数据14C中包含的空调空间30内的对象场所j中测量出的测量温度TM和与对象场所j相关的基准温度进行比较，判定是否向针对对象场所j的空调反馈控制进行切换。
空调指示部15D具有以下功能：为了将空调空间30内的目的场所i设为目标温度，经由通信I/F部11向空调系统20指示进行基于在热流动解析处理部15B所得到的操作量数据14F来控制空调空间30整体的空调环境的空调估算控制的功能、和在由空调反馈控制判定部15C判定为向空调反馈控制进行切换时，经由通信I/F部11向空调系统指示开始执行以估算温度TS为设定温度TSP的空调反馈控制动作的功能。
[空调系统]
接着参照图1对本实施方式涉及的空调系统20的构成进行说明。
空调系统20中，作为主要功能部而设置有空调处理部21、温度传感器22及供气调整部23。该空调系统20，除了这些功能部以外，具有和在大厦和店铺等的居室中设置的普通空调设备相同的构成。
空调处理部21由具有CPU等微处理器和其外围电路的运算处理部构成，具有以下功能：根据经由通信线路L的来自空调控制装置10的空调估算控制指示，基于该指示中通知的操作量来控制供气调整部23，从而调整向设置于空调空间30的空调设备的供气，由此进行空调空间30整体的空气调和的功能、和根据来自空调控制装置10的空调反馈控制指示，控制供气调整部23，以使得由对象场所j的温度传感器22测量出的测量温度TM成为该指示中通知的与对象场所j相关的设定温度TSP，从而调整向与对象场所j相关的空调设备的供气，由此执行空调反馈控制的功能。对于空调反馈控制，在空调空间30设置有中央空调设备的情况下利用VAV的本地环路控制即可，在空调空间30设置有单独的空调设备的情况下利用该单独的空调设备的本地环路控制即可。
温度传感器22由普通的温度传感器构成，具有测量设置于空调空间30的对象场所j的温度，并输出到空调处理部21的功能。
供气调整部23由阀门等空气流量调整设备构成，具有对应来自空调处理部21的控制来调整向设置于空调空间30的空调设备的供气的功能。
[第1实施方式的动作]
接着参照图2、图7及图8，对本实施方式涉及的空调控制装置的动作进行说明。图7是表示第1实施方式涉及的空调估算控制处理的流程图。图8是表示第1实施方式涉及的空调反馈控制处理的流程图。
[空调估算控制动作]
首先，参照图2及图7对本实施方式涉及的空调控制装置的空调估算控制动作进行说明。
空调控制装置10的运算处理部15在启动时、或者根据操作者操作，开始图7的空调控制处理。在空调控制处理的执行开始之前，设定条件数据14A被预先保存在存储部14中。
首先，数据输入部15A经由通信I/F部11，与空调系统20进行数据通信，取得空调空间30的各吹出口的吹出速度u、v、w(3维分量)及空气温度T、和各吸入口的吸入速度u、v、w(3维分量)等边界条件数据14B，并且取得表示空调空间30内的对象场所j中的测量温度TM的测量温度数据14C(步骤100)。
接着，热流动解析处理部15B从存储部14取得设定条件数据14A(步骤101)，并且基于该设定条件数据14A和在数据输入部15A生成的边界条件数据14B，通过分布系统热流动解析法对空调空间30的状况进行顺序分析，由此计算表示空调空间30的温度及气流的分布的分布数据14D(步骤102)。
之后，热流动解析处理部15B，通过利用了操作输入部12的操作者的数据输入操作，取得表示空调空间30内的目的场所中的目标温度的目的数据14E(步骤103)，并且对该目的数据14E和分布数据14D进行比较，由此确认与空调空间30的目的场所相关的偏离的有无(步骤104)。
在此，在从分布数据14D得到的目的场所的空气温度和在目的数据14E中指定的目标温度之差是在预先设定的阈值温度差以下的温度差的情况下，判定为没有空调环境的偏离(步骤105：否)，并转移到后述的步骤108。
另一方面，在从分布数据14D得到的目的场所的空气温度和在目的数据14E中指定的目标温度之差是超过了预先设定的阈值温度差的温度差的情况下，热流动解析处理部15B判定为有空调环境的偏离(步骤105：是)，基于分布数据14D和目的数据14E，通过分布系统热流动解析法对空调空间30的温度及气流的分布进行反分析，由此计算满足目的数据所需的、表示各小空间中的风速、风向、温度的变化程度的灵敏度数据，并基于该灵敏度数据反向计算包含各吹出口的新的调和空气的吹出速度及吹出温度、和从各吸入口吸入室内空气的吸入速度的操作量数据14F(步骤106)。
相应地，空调指示部15D经由通信I/F部11向空调系统20指示进行空调估算控制，即、基于热流动解析处理部15B计算出的操作量数据14F来控制空调空间30整体的空调环境(步骤107)。
之后，数据输入部15A，每隔一定期间，或根据新得到的边界条件数据和发热体数据的变化，判定空调估算控制时间点的到来(步骤108)，并对应空调控制时间点的到来(步骤108：是)来返回到步骤100，开始新的空调估算控制。
[空调反馈控制动作]
接着，参照图2及图8，对本实施方式涉及的空调控制装置的空调反馈控制动作进行说明。
空调控制装置10的运算处理部15，在上述的图7的空调估算控制处理被执行之后，开始图8的空调反馈控制处理。
空调反馈控制判定部15C，首先从在数据输入部15A取得的测量温度数据14C中提取对象场所j的测量温度TM(步骤110)，并计算表示从当前时刻t往前追溯了判定时间Δt时的测量温度TM的变化的测量温度变化ΔTMM(绝对值)(步骤111)。
在此，比较测量温度变化ΔTMM和存储部14中预先设定的稳态判定温度幅度TD(步骤112)，在测量温度变化ΔTMM比稳态判定温度幅度TD大的情况下(步骤112：否)，空调反馈控制判定部15C返回到步骤110，反复进行确认直到对象场所j中的温度场稳定。
另一方面，在测量温度变化ΔTMM在稳态判定温度幅度TD以内的情况下(步骤112：是)，由于能够确认对象场所j中的温度场已稳定，所以空调反馈控制判定部15C从在热流动解析处理部15B得到的分布数据14D中提取估算温度TS作为对象场所j的基准温度(步骤113)，并计算当前时刻t时的对象场所j的估算温度TS和实际的测量温度TM之间的温度误差ΔTSM(绝对值)(步骤114)。
在此，比较温度误差ΔTSM和在存储部14中预先设定的容许范围TL(步骤115)，在温度误差ΔTSM比容许范围TL大的情况下(步骤115：是)，空调反馈控制判定部15C判定为向用于修正温度误差ΔTSM的针对对象场所j的空调反馈控制进行切换，并向空调指示部15D通知将对象场所j的估算温度TS设定为对象温度j的新的设定温度TSP的设定温度数据14G(步骤116)。
空调指示部15D经由通信I/F部11向空调系统指示开始执行基于该设定温度数据14G将对象场所j的估算温度TS作为设定温度TSP的空调反馈控制动作(步骤117)，并结束一系列的空调反馈控制处理。
另一方面，在温度误差ΔTSM在容许范围TL以内的情况下(步骤115：否)，空调反馈控制判定部15C结束一系列的空调反馈控制处理。
图9是表示第1实施方式涉及的空调反馈控制动作的说明图。这里，在时刻t0空调估算控制开始，对象场所j的测量温度TM从温度Tt0 M缓慢下降，在时刻t1变成温度Tt1 M，在之后的当前时刻t单调下降到温度Tt M。
在此，时刻t1相当于从当前时刻t往前追溯了判定时间Δt的时刻，测量温度变化ΔTMM通过ΔTMM＝abs(Tt1 M-Tt M)求得。函数abs()是求出绝对值的函数。
如果该测量温度变化ΔTMM在稳态判定温度幅度TD以内，则判定为对象场所j的温度场是稳定的，测量温度变化ΔTMM不是暂时性的，需要通过针对对象场所j的空调反馈控制进行修正。
另外，温度误差ΔTSM由ΔTSM＝abs(TS-Tt M)求得。如果该温度误差ΔTSM比容许范围TL大，则根据对象场所j的估算温度TS和实际的测量温度TM之间的偏离较大而判定为向用于修正该温度误差ΔTSM的针对对象场所j的空调反馈控制进行切换。并且，由空调系统20开始以对象场所j的估算温度TS作为设定温度TSP的空调反馈控制动作。
[仿真结果]
图10是成为空气调和的对象的空调空间的构成例。在此，空调空间30的天花板上配置有4个吹出口A、B、C、D和9个吸入口，空调空间30的地板上存在有由计算机等构成的3个发热体。另外，空调空间30中分别设定有成为空调估算控制的目的的目的场所i和成为空调反馈控制的对象的对象场所j。
图11是表示仿真结果的说明图。这里，对于空调估算控制开始的时刻t0、空调反馈控制开始的时刻t、和从空调反馈控制开始经过了一定时间后的时刻t2，表示了空调空间30内的各处的温度和风量的变化。
首先，对于目的场所i，在空调估算控制执行前的时刻t0，估算温度为27.9[℃]、目的温度为25.0[℃]，但通过执行空调估算控制，在时刻t，估算温度变化成25.0[℃]，可知与当初的目的温度相一致。
另外，对于吹出口A～D，在空调估算控制执行前的时刻t0，吹出空气的风速分别是1.00[m/s]，温度分别是26.0[℃]，但通过执行空调估算控制，在时刻t，吹出空气的风速分别变为1.33[m/s]、1.11[m/s]、1.13[m/s]、1.05[m/s]，温度分别变为23.4[℃]、23.6[℃]、25.2[℃]、25.5[℃]，可知进行了空调估算控制。
并且，对于吹出口A，在空调反馈控制执行后的时刻t2，吹出空气的风速变为0.85[m/s]，温度变为23.9[℃]，可知对于吹出口A进行了空调反馈控制。
由此，对于对象场所j，在空调估算控制执行后的时刻t，估算温度TS为24.9[℃]，测量温度TM为24.5[℃]，温度误差ΔTSM为0.4[℃]，执行利用与估算温度TS相等的24.9[℃]作为设定温度TSP的空调反馈控制，在之后的时刻t2，测量温度变化为24.5[℃]，可知通过空调反馈控制的进行，测量温度TM变得与估算温度TS相等。
[第1实施方式的效果]
这样，在本实施方式中，在开始了空调估算控制之后，通过由空调反馈控制判定部15C对在空调空间30内的对象场所j测量出的测量温度TM和与对象场所j相关的基准温度进行比较，判定是否向用于修正温度误差ΔTSM的针对对象场所j的空调反馈控制进行切换，当判定为向空调反馈控制进行切换时，由空调指示部15D向空调系统20指示开始执行以对象场所j的估算温度TS作为设定温度TSP的空调反馈控制动作。
由此，可以通过空调系统20的空调反馈控制动作，调整利用通过分布系统热流动解析法得到的操作量进行了空调控制时产生的误差。
因此，能够向空调空间30内的居住者提供由居住者设定的舒适的空调环境。
另外，在本实施方式中，在空调反馈控制判定部15C中，通过对一定的判定时间Δt中的对象场所j的测量温度变化ΔTMM和稳态判定温度幅度TD进行比较，确认该对象场所j中的温度场是否稳定，在确认了该对象场所j中的温度场稳定之后，基于温度误差ΔTSM判定是否向针对该对象场所j的空调反馈控制进行切换，因此能够在确认了测量温度变化ΔTMM不是暂时性的，需要通过针对对象场所j的空调反馈控制来进行修正之后，判定为向空调反馈控制进行切换。
由此，在测量温度变化ΔTMM是暂时性的情况下，不会判定为切换至空调反馈控制，能够避免不合理的空调反馈控制的执行。
另外，在本实施方式中，在开始了空调估算控制后，通过将对象场所j中的测量温度TM和作为在热流动解析处理部15B得到的对象场所j中的基准温度的估算温度ΔTSM，与针对该温度误差ΔTSM预先设定的容许范围TL进行比较，判定是否向用于修正温度误差ΔTSM的针对对象场所j的空调反馈控制进行切换，当判定为向空调反馈控制进行切换时，由空调指示部15D向空调系统20指示开始执行以对象场所j的估算温度TS作为设定温度TSP的空调反馈控制动作，因此能够正确地判定是否向针对对象场所j的空调反馈控制进行切换。
[第2实施方式]
接着，参照图12对本发明的第2实施方式涉及的空调控制装置10进行说明。图12是表示第2实施方式涉及的空调反馈控制处理的流程图。
在第1实施方式中，以在对是否向空调反馈控制切换进行判定时，确认该时间点上的对象场所j的温度场的稳定性的情况为例进行了说明。在本实施方式中，对基于对象场所j的测量温度TM的梯度a，估算测量温度TM将来能否收敛于容许范围TL内，由此来判断向空调反馈控制的切换的情况进行说明。
本实施方式中，空调反馈控制判定部15C具有以下功能：将对象场所j的测量温度TM和、由根据测量温度TM往前追溯了一定的判定时间Δt而在对象场所j测量出的测量温度构成的基准温度相比较，并根据得到的对象场所j的测量温度变化ΔTMM计算对象场所j中的测量温度梯度a的功能、和将预先设定的与温度误差ΔTSM对应的测量温度TM的基准梯度A(ΔTSM)和测量温度梯度a相比较，在对象场所j的测量温度TM在对象场所j的估算温度TS以上、且测量温度梯度a在基准梯度A(ΔTSM)以上的情况下，以及在对象场所j的测量温度TM比对象场所j的估算温度TS小、且测量温度梯度a在基准梯度-A(ΔTSM)以下的情况下，判定为向针对该对象场所的空调反馈控制进行切换的功能。
另外，关于本实施方式涉及的空调控制装置10中的其他构成，与第1实施方式相同，在此省略详细说明。
[第2实施方式的动作]
接着，参照图12，作为本实施方式涉及的空调控制装置10的动作，说明空调反馈控制动作。
空调控制装置10的运算处理部15，在上述的图7的空调估算控制处理被执行后，开始图12的空调反馈控制处理。
空调反馈控制判定部15C，首先从在数据输入部15A取得的测量温度数据14C中提取对象场所j的测量温度TM(步骤200)，从在热流动解析处理部15B得到的分布数据14D中提取对象场所j的估算温度TS(步骤201)，计算当前时刻t上的对象场所j的估算温度TS和实际的测量温度TM间的温度误差ΔTSM(绝对值)(步骤202)。
接着，空调反馈控制判定部15C，根据表示从当前时刻t往前追溯了判定时间Δt的测量温度TM的变化的测量温度变化ΔTMM，计算判定时间Δt内的测量温度TM的梯度a＝ΔTMM/Δt(步骤203)，并基于存储部14中预先设定的变换表或函数式，取得温度误差ΔTSM的基准梯度A(ΔTSM)(步骤204)。
图13是表示温度误差和基准梯度间的关系的说明图。在此，表示在测量误差ΔTSM的正和负的各自的区域，对应于温度误差ΔTSM的增加基准梯度A(ΔTSM)单调递减的关系。该关系被由空调空间30的面积和空调系统20的空调设备能力所决定的温度变化的时间常数所影响，预先通过实验等得到即可。该关系可以通过变换表表现，也可利用函数式。
接着，比较测量温度TM和估算温度TS(步骤205)，在测量温度TM在估算温度TS以上的情况下(步骤205：是)，空调反馈控制判定部15C比较测量温度梯度a和基准梯度A(ΔTSM)(步骤206)。
在此，在测量温度梯度a在基准梯度A(ΔTSM)以上的情况下(步骤206：是)，预测对象场所j的测量温度TM在将来不会收敛于容许范围TL内，因此空调反馈控制判定部15C判定为向用于修正温度误差ΔTSM的针对对象场所j的空调反馈控制进行切换，向空调指示部15D通知将对象场所j的估算温度TS设定为对象场所j的新的设定温度TSP的设定温度数据14G(步骤207)。
空调指示部15D经由通信I/F部11向空调系统指示开始执行基于该设定温度数据14G来将对象场所j的估算温度TS作为设定温度TSP的空调反馈控制动作(步骤208)，并结束一系列的空调反馈控制处理。
另一方面，在步骤206，在测量温度梯度a比基准梯度A(ΔTSM)小的情况下(步骤206：否)，空调反馈控制判定部15C结束一系列的空调反馈控制处理。
另外，在步骤205，在测量温度TM小于估算温度TS的情况下(步骤205：否)，空调反馈控制判定部15C比较测量温度梯度a和基准梯度-A(ΔTSM)(步骤209)。
在此，在测量温度梯度a比基准梯度-A(ΔTSM)小的情况下(步骤209：是)，预测对象场所j的测量温度TM在将来会脱离容许范围TL，因此空调反馈控制判定部15C判定为向用于修正温度误差ΔTSM的针对对象场所j的空调反馈控制进行切换，向空调指示部15D通知将对象场所j的估算温度TS设定为对象场所j的新的设定温度TSP的设定温度数据14G(步骤207)。
空调指示部15D经由通信I/F部11向空调系统指示开始执行基于该设定温度数据14G来将对象场所j的估算温度TS作为设定温度TSP的空调反馈控制动作(步骤208)，并结束一系列的空调反馈控制处理。
另一方面，在步骤209，在测量温度梯度a在基准梯度-A(ΔTSM)以上的情况下(步骤209：否)，空调反馈控制判定部15C结束一系列的空调反馈控制处理。
图14是表示第2实施方式涉及的空调反馈控制动作的说明图。这里，在时刻t0空调估算控制开始，对象场所j的测量温度TM从温度Tt0 M缓慢下降，在之后的当前时刻t单调下降到温度Tt M，该测量温度的梯度成为a。
在这种情况下，在时刻t的测量温度TM在估算温度TS以上，但是根据测量温度梯度a比基准梯度-A(ΔTSM)小，测量温度TM缓慢变化(在这里为减小)的情况，可以预测测量温度TM在将来会收敛于容许范围TL内。
图15是表示第2实施方式涉及的空调反馈控制动作的另一说明图。在这种情况下，在时刻t的测量温度TM小于估算温度TS，但是根据测量温度梯度a比基准梯度-A(ΔTSM)大，测量温度TM变化较大(在这里为减小)的情况，可以预测测量温度TM在将来会脱离容许范围TL。
[第2实施方式的效果]
这样，在本实施方式中，在空调反馈控制判定部15C中，根据一定的判定时间内的对象场所j的测量温度变化ΔTMM计算对象场所j的测量温度梯度a，并和预先设定的与温度误差ΔTSM相应的测量温度TM的基准梯度A(ΔTSM)相比较，在测量温度TM在估算温度TS以上，且测量温度梯度a在基准梯度A(ΔTSM)以上的情况下，以及在测量温度TM比估算温度TS小，且测量温度梯度a比基准梯度-A(ΔTSM)小的情况下，判定为向针对对象场所j的空调反馈控制进行切换。
由此，在开始了空调估算控制之后，不用等到对象场所j的温度场稳定从而能够确认测量温度TM是处于还是脱离容许范围TL内的时间点，能够提前判定是否向针对对象场所j的空调反馈控制进行切换。因此，在判定为向针对对象场所j的空调反馈控制进行切换的情况下，能够在空调估算控制开始之后较短的时间内就开始空调反馈控制，其结果可以提前对对象场所j的温度误差进行修正。
[第3实施方式]
接着，参照图16说明本发明的第3实施方式涉及的空调控制装置10。图16是表示第3实施方式涉及的空调反馈控制处理的流程图。
在第1实施方式中，以在对是否向空调反馈控制切换进行判定时确认该时间点上的对象场所j的温度场的稳定性的情况为例进行了说明。在本实施方式中，对在开始了空调估算控制之后经过了一定的待机时间tW的时间点上，判定是否向针对对象场所j的空调反馈控制进行切换的情况进行说明。
本实施方式中，空调反馈控制判定部15C具有以下功能：对空调估算控制开始之后的经过时间Δt进行计时的功能、和对经过时间Δt和存储部14中设定的待机时间tW进行比较，在经过时间Δt成为了待机时间tW以上的时间点上，判定为向针对对象场所j的空调反馈控制进行切换的功能。
另外，本实施方式涉及的空调控制装置10中的其他构成，与第1实施方式相同，在此省略详细说明。
[第3实施方式的动作]
接着参照图16，作为本实施方式涉及的空调控制装置10的动作而说明空调反馈控制动作。
空调控制装置10的运算处理部15，在上述的图7的空调估算控制处理被执行后，开始图16的空调反馈控制处理。
空调反馈控制判定部15C，首先对从基于热流动解析处理部15B的空调估算控制的开始执行开始到当前时刻为止的经过时间Δt进行计时(步骤300)，并对经过时间Δt和存储部14中设定的待机时间tW进行比较(步骤301)。
在此，在经过时间Δt比待机时间tW小的情况下(步骤301：否)，返回到步骤300。
另一方面，在经过时间Δt在待机时间tW以上的情况下(步骤301：是)，空调反馈控制判定部15C判定为向针对对象场所j的空调反馈控制进行切换，向空调指示部15D通知将对象场所j的估算温度TS设定为对象场所j的新的设定温度TSP的设定温度数据14G(步骤302)。
空调指示部15D经由通信I/F部11向空调系统指示开始执行基于该设定温度数据14G来将对象场所j的估算温度TS作为设定温度TSP的空调反馈控制动作(步骤303)，并结束一系列的空调反馈控制处理。
图17是表示第3实施方式涉及的空调反馈控制动作的说明图。这里，在时刻t0空调估算控制开始，对象场所j的测量温度TM从温度Tt0 M缓慢下降，在之后的当前时刻t单调下降到温度Tt M。
在这种情况下，与测量温度TM无关，在从时刻t0经过了待机时间tW的时刻t2，判定是否向针对对象场所j的空调反馈控制进行切换。
[第3实施方式的效果]
这样，本实施方式中，在空调反馈控制判定部15C中，在从空调估算控制开始后经过了一定的待机时间tW的时间点上，判定是否向针对对象场所的空调反馈控制进行切换，因此能够非常简化空调反馈控制判定部15C的判定处理。
[实施方式的扩展]
以上，参照实施方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述实施方式。对于本发明的构成和详细内容，能够在本发明的范围内进行本领域技术人员能够理解的各种变更。
另外，在各实施方式中，以通过使用了分布系统热流动解析法的空调估算控制，将目的场所i中的目标温度作为目的数据来控制空调空间30整体的空调环境，并通过空调反馈控制对此时产生的对象场所j的温度误差进行修正的情况为例进行了说明，但不限于此。例如，在空调估算控制中，也可以通过用目的场所i的风速或湿度代替目标温度来作为目的数据进行输入，将这些风速或湿度作为目标的状态量。另外，在空调反馈控制中，也可以构成为，用对象场所j的风速或湿度的误差来代替温度误差，通过空调反馈控制对对象场所j的风速或湿度的误差进行修正。

Claims (10)

1.一种空调控制装置，其特征在于，具备热流动解析处理部，该热流动解析处理部利用分布系统热流动解析法，根据输入的空调空间的空调状况来估算该空调空间的温度以及气流的分布，并根据该分布和该空调空间内的目的场所的目标温度来估算与空调控制有关的操作量，并且，该空调控制装置进行空调估算控制，在该空调估算控制中，根据由该热流动解析处理部得到的所述操作量，通过空调系统调整在所述空调空间设置的各吹出口的调和空气的吹出速度和吹出温度，由此控制所述空调空间整体的空调环境，该空调控制装置具备：
空调反馈控制判定部，在所述空调估算控制开始后，该空调反馈控制判定部根据预先规定的空调估算控制的效果的结束条件，进行切换至空调反馈控制的判定；和
空调指示部，在由所述空调反馈控制判定部判定为向空调反馈控制进行切换的情况下，该空调指示部指示所述空调系统开始执行将所述估算温度作为设定温度的空调反馈控制动作。
2.根据权利要求1所述的空调控制装置，其特征在于，
所述空调反馈控制判定部对一定的判定时间内的特定的对象场所的测量温度变化和稳态判定温度幅度进行比较，由此确认该对象场所的温度场是否稳定，在确认为该对象场所的温度场稳定的情况下，判定为向针对该对象场所的所述空调反馈控制进行切换。
3.根据权利要求1所述的空调控制装置，其特征在于，
在所述空调估算控制开始后，所述空调反馈控制判定部将所述测量温度和基准温度之间的温度误差，与针对该温度误差预先设定的容许范围进行比较，由此判定是否向用于修正所述温度误差的针对所述对象场所的空调反馈控制进行切换，所述基准温度是由通过所述热流动解析处理部得到的特定的对象场所中的估算温度构成的。
4.根据权利要求1所述的空调控制装置，其特征在于，
所述空调反馈控制判定部对所述测量温度和由从该测量温度开始往前追溯了一定的判定时间而在特定的对象场所中测量出的测量温度构成的基准温度进行比较，根据所得到的所述对象场所的测量温度变化来计算该对象场所的测量温度梯度，在该对象场所的所述测量温度在该对象场所的所述估算温度以上、且所述测量温度梯度在预先设定的对应于所述温度误差的所述测量温度的基准梯度以上的情况下，以及在该对象场所的所述测量温度小于该对象场所的所述估算温度、且所述测量温度梯度小于预先设定的对应于所述温度误差的所述测量温度的基准梯度的情况下，判定为向针对该对象场所的所述空调反馈控制进行切换。
5.根据权利要求1所述的空调控制装置，其特征在于，
在所述空调估算控制开始后经过了一定的待机时间的时间点上，所述空调反馈控制判定部对是否向所述空调反馈控制切换进行判定。
6.一种空调控制方法，其特征在于，被用于空调控制装置，该空调控制装置具备热流动解析处理部，该热流动解析处理部利用分布系统热流动解析法，根据输入的空调空间的空调状况来估算该空调空间的温度以及气流的分布，并根据该分布和该空调空间内的目的场所的目标温度来估算与空调控制有关的操作量，并且，该空调控制装置进行空调估算控制，在该空调估算控制中，根据由该热流动解析处理部得到的所述操作量，通过空调系统调整在所述空调空间设置的各吹出口的调和空气的吹出速度和吹出温度，由此控制所述空调空间整体的空调环境，该空调控制方法包含：
空调反馈控制判定步骤，在开始了所述空调估算控制后，空调反馈控制判定部根据预先规定的空调估算控制的效果的结束条件，进行切换至空调反馈控制的判定；和
空调指示步骤，在由所述空调反馈控制判定步骤判定为向空调反馈控制进行切换的情况下，空调指示部指示所述空调系统开始执行将所述估算温度作为设定温度的空调反馈控制动作。
7.根据权利要求6所述的空调控制方法，其特征在于，
在所述空调反馈控制判定步骤中，通过对一定的判定时间内的特定的对象场所的测量温度变化与稳态判定温度幅度进行比较，确认该对象场所的温度场是否稳定，在确认为该对象场所的温度场稳定的情况下，判定为向针对该对象场所的所述空调反馈控制进行切换。
8.根据权利要求6所述的空调控制方法，其特征在于，
在所述空调反馈控制判定步骤中，在开始了所述空调估算控制后，将所述测量温度和基准温度之间的温度误差，与针对该温度误差预先设定的容许范围进行比较，由此判定是否向用于修正所述温度误差的针对所述对象场所的空调反馈控制进行切换，所述基准温度是由通过所述热流动解析处理部得到的特定的对象场所中的估算温度构成的。
9.根据权利要求6所述的空调控制方法，其特征在于，
在所述空调反馈控制判定步骤中，对所述测量温度和由从该测量温度开始往前追溯了一定的判定时间而在特定的对象场所中测量出的测量温度构成的基准温度进行比较，根据所得到的所述对象场所的测量温度变化计算该对象场所的测量温度梯度，在该对象场所的所述测量温度在该对象场所的所述估算温度以上、且所述测量温度梯度在预先设定的对应于所述温度误差的所述测量温度的基准梯度以上的情况下，以及在该对象场所的所述测量温度小于该对象场所的所述估算温度、且所述测量温度梯度小于预先设定的对应于所述温度误差的所述测量温度的基准梯度的情况下，判定为向针对该对象场所的所述空调反馈控制进行切换。
10.根据权利要求6所述的空调控制方法，其特征在于，
在所述空调反馈控制判定步骤中，在所述空调估算控制开始后经过了一定的待机时间的时间点上，对是否向所述空调反馈控制切换进行判定。
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