JP2000035242A - 空調システム制御装置 - Google Patents
空調システム制御装置Info
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Abstract
室する時刻までに部屋を快適な状態にするための効率の
良い機器の組み合わせとその運転スケジュールの作成を
目的とする。 【解決手段】 空調機器群制御部1は、室内の人の在不
在を検知する人検知センサ2の出力と、室内外の環境を
計測するセンサ3〜8の出力と、前記人検知センサ2の
出力に基づいて在室率を予測する在室予測部9の算出結
果とから、室内の温熱的な環境や空気質を効率良く改善
するための複数の空調機器10〜21の運転スケジュー
ルを決定することにより、部屋の使用者が入室する時刻
までに部屋を快適な状態にすることができる。
Description
適な状態に効率良く到達させることを目的とし、複数の
空調機を制御する空調システム制御装置に関する。
5―093539号公報に記載されたものが知られてい
る。図12に従来の空調システム制御装置の構造を示
す。温熱環境量取得手段48により、温熱情報(室温、
輻射、湿度、活動量)を室内のセンサ40−43から得
る。次に温熱快適度計算手段49により現在の室内の温
熱快適度を計算する。また、空調機器状態量取得手段5
0は、空調機器44−47の状態量を取得する。PMV
寄与率計算手段51は、ある空調機器の設定をある量だ
け変えたときにどれだけPMV値が変化するかを表す値
(PMV寄与率)を計算する。次にエネルギー消費率計
算手段52で、ある空調機の設定をある量だけ変えたと
きにどれだけエネルギー消費量が変化するかを表す値
(エネルギー消費率)を計算する。
について、同じエネルギー量でどのくらいPMV値を変
化させることができるかをあらわす値(PMV制御効
率)を計算する。空調機器設定決定手段54では、PM
V制御効率値の最大なものを選択する。ただし選択した
機器の制御範囲の限界でその機器だけでPMV最適値に
到達させることができない場合は、選択した機器を除い
て次にPMV制御効率値が良い機器を選択するというよ
うに、PMV最適値に到達できるまで繰り返す。空調機
器制御手段55では、空調機器設定決定手段54で決定
した機器の設定値を各空調機器44−47に設定する。
動を開始してすぐに目的の室内環境に達成させることが
できないので、人が入室してすぐに快適に感じられるよ
うにするには入室する以前から空調機器を作動させてお
くことが必要である。しかし、人の在不在の検知をせず
に空調機器を作動させておくと消費エネルギーの増大を
招くことになるので効率良く機器を作動させるための制
御方法がの確立されていないという課題を有している。
に使用者が入室する時刻までに部屋を快適な状態にする
ための効率の良い機器の組み合わせとその運転スケジュ
ールの作成することを目的とする。
に本発明は、入室時刻を予測しその時刻までに室内を温
熱的に快適な状態にするため、設置されているあらゆる
空調機器の中からもっとも効率良く快適な環境にするた
めの機器の組み合わせと動作順序と制御量を決定し、そ
れに基づいて空調機器を制御するように構成したもので
ある。
ケジュールが作成でき、かつ部屋の利用者が入室してか
らすぐ快適に感じられることが可能となる。
は、エアコン、加湿器などの室内の複数の空調機器と、
室内外の温熱的環境を計測する温度センサ、湿度センサ
などの環境計測センサと、室内の人の在不在を検出する
人検知センサと、人検知センサの検知情報にもとづいて
現在から未来の在室予測率を算出する在室予測装置と、
前記環境計測センサと人検知センサの計測情報と使用者
がリモコンを介して発信する快適性と省エネ性のどちら
をより優先するのかを表した重み信号を用いて空調機器
の組み合わせと制御順序と制御量を決定する運転スケジ
ュール算出手段と、前記在室予測装置が算出する予測在
室率から室内を温熱的に快適な状態にする時刻を算出す
る目標到達時刻決定手段と、前記運転スケジュール算出
手段と前記目標到達時刻決定手段の算出結果を用いて空
調機器に対して制御信号を出力する制御信号出力手段と
を有する空調システム制御装置であり、室内環境を温熱
的に快適な室内環境に効率よく到達させるための複数の
空調機器の運転スケジュールを作成することができる。
また使用者がリモコンを介して快適性と省エネ性のどち
らをより重視するのかを申告することができるので、使
用者の価値感に合った効率的な運転スケジュールを作成
することができるという作用を有する。
の計測結果と使用者がリモコンを介して発信する室内温
熱環境の変更内容を表した信号とから運転スケジュール
算出手段が保持している温熱的に快適であると定義した
室内環境を変更し、その変更内容を運転スケジュール算
出手段に出力する快適領域変更手段を有する請求項1記
載の空調システム制御装置であり、部屋の利用者の空調
に対する好みが反映される快適環境を定義することがで
きるという作用を有する。
の計測結果と空調機器の消費電力量を計測するための電
力計の計測結果から運転スケジュール算出手段が保持し
ている或る室内温熱環境から別の室内温熱環境に遷移す
るために必要な時間と遷移中に作動する空調機器の消費
電力量を変更し、その変更内容を運転スケジュール算出
手段に出力するコスト変更手段を有する請求項1または
2記載の空調システム制御装置であり、空調システムを
実際に設置した部屋においての室内環境の遷移時間と消
費エネルギーが分かるので、精度の高い空調機器の運転
スケジュールを立てることができるという作用を有す
る。
のいずれかに記載の空調システム制御装置において、各
部屋の空調システム制御装置から出力される運転スケジ
ュールから複数の部屋で同時に実現不可能なスケジュー
ル見つけ、対象の部屋の空調システム制御装置に対して
運転スケジュールを立て直す命令を出力する運転スケジ
ュール調整手段とを有する空調システム制御装置であ
り、複数の部屋を同時に空調できるマルチエアコン等の
空調機器に対しても適切な運転スケジュールを作成する
ことができるという作用を有する。
〜図11を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は本発明による空調システム制御
装置の全体構成図を示したものである。図中の空調機器
群制御部1は、室内の温熱的な環境や空気質を効率良く
改善するために、室内に設置している複数の空調機器の
運転スケジュールを決定するものである。
の人の在不在を検知する人検知センサ2から出力される
在不在判定信号Hと、室内の環境を計測する温度センサ
3、湿度センサ4、輻射センサ5、ガスセンサ6、風速
センサ7と室外の環境を計測する温度センサ3、湿度セ
ンサ4、ガスセンサ6、風速センサ7、日射量センサ8
から出力される環境情報信号Eと、在不在判定信号Hを
入力信号として受け取りその時点から未来の在室率を予
測する在室予測装置から出力される予測在室率信号P
と、空調機器の使用者が快適性と省エネ性のどちらを重
視するのかをリモコンから発信する重み信号wである。
空調機器群制御部1では、これらの信号を受け取り室内
の温熱的な環境や空気質を効率良く改善するための各機
器の運転スケジュールを立て、その運転スケジュールに
沿って各空調機器に対し空調機器群制御信号Cを出力す
る。図中には空調機器の例として、エアコン10、扇風
機11、換気扇12、加湿器13、除湿器14、空気清
浄器15、電動ブラインド16、電動窓17、床暖房1
8、ファンヒータ19、こたつ20、温水暖房21を記
載しているが、他の機器も使用できる。
ては、松下電工株式会社が製造販売している「ふるいま
いセンサ」が存在する。また在室予測装置の具体例とし
ては、特開平8−61741号公報が知られている。
たブロック図である。23は環境情報信号Eと重み信号
wと在不在判定信号Hを入力信号として受け取り、現在
の部屋の環境状態から快適状態に効率良く到達するため
の機器の組み合わせとその動作順序を算出し、機器の組
み合わせと動作順序をパス信号Paとして、現在から快
適な温熱環境に到達するまでの所要時間を所要時間信号
Tpaとして出力する運転スケジュール算出手段であ
る。24は予測在室率信号Pと現在時刻を入力信号とし
て受け取り、部屋が快適な環境状態に到達していなけれ
ばならない時刻を決定し、その時刻を目標到達時刻信号
Tinとして出力する目標到達時刻決定手段である。2
5はパス信号Paと所要時間信号Tpaと目標到達時刻
信号Tinと現在時刻を入力信号として受け取り、各空
調機器の運転スケジュールを決定し、空調機器群制御信
号Cを出力する制御信号出力手段である。以下に運転ス
ケジュール算出手段23と目標到達時刻決定手段24と
制御信号出力手段25の動作について順番に説明する。
すように温度、湿度、二酸化炭素といった部屋の温熱的
環境や空気質の指標を座標軸とした環境パラメータ空間
を保持している。環境パラメータ空間内には複数の状態
が定義されており、環境情報信号Eが入力されると、最
も近傍の状態にマッピングし、その状態を現在の環境を
示している点とする。また環境パラメータ空間内にある
全ての状態の間には予めコストが決められている。例え
ば状態iから状態jに遷移する場合のコストをCjiと
すると、Cjiは、例えば以下の式で計算する。
大きさや壁の材質などの建物情報、室内外の環境情報、
各空調機器の性能情報、各空調機器の制御量から決ま
り、計算機シミュレーションが可能である。
空調機器の組み合わせや各空調機器の設定が複数存在す
る場合は、最小値のコストをCjiとする。
じられる快適領域をあらかじめ定義しておき、現在の温
熱環境がこの快適領域に含まれていない場合、最小のコ
ストで快適領域に到達するためには、どの状態をどの順
序で遷移するのがよいか、そのパスを決定する。
適性の原理が成立し、例えば良く知られた動的計画法を
用いて最小コストのパスを求めることができる。快適領
域内に含まれる全ての状態についてそれぞれ現在の状態
からの最小のコストで到達するパスを探索する。次に、
この中で最小のコストで到達できるパスを見つけ、その
パスに対応する状態を最終的に目指す室内温熱環境に決
定し、その状態までのパスと状態間を遷移するのに利用
した空調機器とその制御量をパス信号Paとして出力す
る。また決定したパス上の各状態間の移動所要時間を所
要時間信号Tpaとして出力する。
いるが、3次元以上の場合も同様の動作が可能である。
説明する。目的到達時刻決定手段24の内部には予め決
定した閾値Tmを保持している。在室予測装置9から出
力された予測在室率信号Pをもとに現在時刻から未来に
おいて最初にPが閾値Tmを超える時刻を目標到達時刻
信号Tinとして出力する。
る。制御信号出力手段25では現在の状態から最終到達
状態までの所要時間Tpaと、現在時刻Tnと目標到達
時刻Tinまでの差分Tin−Tnの大小関係を比較
し、
器に対する制御量を空調機器銀制御信号Cとして出力す
る。また、
器に対し空調機器群制御信号Cを出力する。
パス信号Paと所要時間信号Tpaの具体的内容で説明
する。図4の表は運転スケジュール算出手段23から出
力されたパス信号Paと所要時間信号Tpaの内容を示
している。制御信号出力手段25は、まずパス信号Pa
の設定の内容に従ってエアコンに対し冷房、設定温度2
5度、風量弱で運転するように命令を出力する。そして
所要時間信号Tpaの内容に従って40分経過後は、エ
アコンに対し停止する命令を出力する。次に除湿器に対
して運転を開始する命令を出力する。そして所要時間信
号Tpaの内容に従って20分間作動させた後は、除湿
機に対し停止命令を出力する。
内環境を温熱的に快適な室内環境に効率よく到達させる
ための複数の空調機器の運転スケジュールを作成するこ
とができる。また使用者がリモコンを介して快適になる
までの時間を重視するのか、消費電力を重視するのかを
申告することができるので、使用者の価値感に合った効
率的な運転スケジュールを作成することができる。
における空調機器群制御部1の構成を示したブロック図
である。実施の形態1の空調機器群制御部1と構成上で
異なる点は、空調機器群制御部1の内部に新たに快適領
域変更手段26を設けた点と、運転スケジュール算出手
段23から快適領域信号Coが出力される点と、リモコ
ン22から室内環境変更申告信号Rcが出力される点で
ある。以下に本実施の形態について、その動作を説明す
る。
制御部1に対して設定するためのボタン等の手段をリモ
コンに設ける。例えば現状の室内環境に対して室温の高
低、風量の大小、湿度の高低などを申告できるようにし
ておく。これらの設定内容はリモコンから室内温熱環境
変更申告信号Rcとして空調機器群制御部1に対して発
信される。快適領域変更手段26は、リモコンからの室
内環境変更申告信号Rcと環境情報信号Eと、運転スケ
ジュール算出手段23から出力される快適領域信号Co
を入力とし、運転スケジュール算出手段が記憶している
快適領域を変更するかどうか判定し、変更する場合は変
更内容を快適領域変更信号Dcとして運転スケジュール
算出手段に対して出力する。快適領域信号Coは、運転
スケジュール算出手段23が内部に保持している環境パ
ラメータ空間の快適領域に含まれる状態の集合である。
以下に快適領域変更手段26の動作を説明する。
明した流れ図である。まず入力信号の1つである環境情
報信号Eを受け取り、Eに最近傍の状態Nを決める(S
60)。この状態Nと運転スケジュール算出手段から出
力された快適領域信号Coとして送られてきた快適領域
に含まれる状態の集合Coを比較し、状態Nが集合Co
に含まれていない場合はそのまま終了する(S61)。
含まれている場合は、状態Nに位置している場合で過去
L回以上リモコンから同じ内容の申告がされた場合は快
適領域を変更する(S62)。ただしLは正整数であ
る。L回未満の場合は終了する。
念図である。現在の室内温熱環境が状態Nで快適領域に
含まれているにも関わらず、過去L回同一の室内温熱環
境変更申告がリモコンから発信された場合は、状態Nを
快適領域から外す。この処理が終了すると快適領域変更
手段26は新しい快適領域に含まれる状態の集合を快適
領域変更信号Dcとして出力する。
により部屋の利用者の空調に対する好みが反映される快
適領域を求めることができる。
の空調機器群制御部1の構成を示したブロック図であ
る。実施の形態1と構造上で異なる点は、空調機器群制
御部1の内部に新たにコスト変更手段27を設けた点
と、運転スケジュール算出手段27から遷移時間信号S
tと遷移エネルギー信号Seが出力される点と、図1に
示した空調機器10〜21の合計消費電力を測定する電
力計28を加えた点である。以下に本実施の形態の動作
を説明する。
記憶している環境パラメータ空間内の任意の状態間を遷
移するのに必要な時間と移動させるために作動する空調
機器の消費電力量をそれぞれ遷移時間信号Stと遷移エ
ネルギー信号Seとして出力する。
10〜21の合計消費電力量を測定し、電力値信号Re
として出力する。
Reと環境情報信号Eと遷移時間信号Stと遷移エネル
ギー信号Seを入力信号として受け取り、実際にある状
態間を移動するのにかかった時間trを求め遷移時間信
号Stと比較する。比較の結果trとStの差が予め決
めた範囲外であればtrを修正遷移時間信号Ctとして
出力する。同様にある状態間を移動するのにかかった累
積消費電力値sumWと遷移エネルギー信号Seを比較
し、sumWとSeの差が予め決めた範囲外であればs
umWを修正遷移エネルギー信号Ceとして出力する。
した流れ図である。環境情報信号Eの最近傍状態がiに
なった時点(S90)から電力値信号Reの累積値Su
mWの記録を開始するとともに(S91)、その時の時
刻を変数t1に記録する(S92)。その後、室内環境
が変化してEの最近傍状態がiと異なる状態jになった
とき、Reの累積値の記録を終了するとともに(S9
3、S94)、その時の時刻を変数t2に記録する(S
95)。実際に状態iからjへ移動するのにかかった時
間を以下の式から求める(S96)。
記憶していた状態iから状態jに遷移時間Stとの差分
Δtを以下の式で求める。
ている閾値T1、T2と比較し(S97)、T1以下ま
たはT2以上の場合は、trを修正遷移時間信号Ctと
して出力する(S98)。
手段27が記憶している状態iから状態jに遷移する消
費電力量Seとの差分ΔWを以下の式で求める。
ている閾値T3、T4と比較し(S99)、T3以下ま
たはT4以上の場合は、SumWを修正遷移エネルギー
信号Ceとして出力する(S100)。
更手段27から出力される修正遷移時間信号Ct及び修
正遷移エネルギー信号Ceに基づいて、内部に保持して
いる環境パラメータ空間内の状態間の移動時間と消費電
力値を更新する。
より、空調システムを実際に設置した部屋の特性を反映
することができるので、精度の高い空調機器の運転スケ
ジュールを立てることができる。
は、図2に示した実施の形態1での空調機器群制御部1
に運転スケジュール算出手段27を新たに加えた例とし
て記述したが、図5に示した実施の形態2の空調機器群
制御部1にコスト変更手段27を加えることも可能であ
る。
4における空調システム制御装置の全体構成を示したブ
ロック図である。ただし各部屋の空調機器群制御部1の
入出力信号は、図10に示したもの以外では図1に示し
たものと同様の信号が存在するが、煩雑さを避けるため
に省略している。なお空調機器群制御部1の構造は、実
施の形態1〜3のいずれかとする。
るパス信号Pa、所要時間信号Tpa、目標到達時刻信
号Tinは、運転スケジュール調整手段29に入力され
る。運転スケジュール調整手段29は、すべての部屋の
空調機器群制御部1から出力されるパス信号Pa、所要
時間信号Tpa、目標到達時刻信号Tinを受け取り、
スケジュール内に同時に実現できない箇所が存在しない
かを調査する。例えば室外機が1台で複数の部屋を空調
するマルチエアコンの場合、同時に異なる運転モード
(例:部屋1は暖房、部屋2、3は冷房)を実現できな
い。このような箇所がないかを調査する。図11を用い
て運転スケジュール調整手段29の動作を説明する。
ケジュール中に同時に実現できない箇所が含まれてい
る。斜線部分が同時に実現できない運転スケジュールで
ある。運転スケジュール調整手段29では斜線部分を見
つけ出し、運転スケジュールを調整する役割を果たす。
まず部屋1と部屋2から出力された目標到達時刻Tin
を比較し、Tinが時間的に後の部屋の空調機器群制御
部1に対して再スケジューリング命令信号Rskを出力
する。すなわち、より早く室内環境を快適領域に到達さ
せなければならない部屋の運転スケジュールを優先す
る。再スケジューリング命令信号Rskの内容は、パス
信号Paの中で変更すべき状態の集合である。再スケジ
ューリング命令信号Rskが送られた部屋の空調機器群
制御部1は、Rskでリストアップされた状態を通過し
ない運転スケジュールを新たに作成し、再び運転スケジ
ュール調整手段29に対してパス信号Pa、所要時間信
号Tpa、目標到達時刻信号Tinを出力する。
ュールが存在しなくなるまで繰り返す。
けることにより、複数の部屋を同時に空調できるマルチ
エアコン等の空調機器に対しても適切な運転スケジュー
ルを作成することができる。
熱的に快適になるまでの時間と消費電力のどちらをより
優先するのか、部屋の使用者が予め申告した価値判断に
基づいて入室予測時刻までに部屋を快適にするための空
調機器の効率良い運転スケジュールを立てて、その運転
スケジュールに基づいて空調機器を制御することにより
入室するまでに部屋を温熱的に快適な状態にしておくこ
とができるという有利な効果が得られる。
装置を示すブロック図
の構成を示したブロック図
る環境パラメータ空間の概念図
の構成を示したブロック図
成を示したブロック図
制御装置の全体構成を示したブロック図
示した図
ロック図
Claims (4)
- 【請求項1】 室内に設置される複数の空調機器と、室
内外の温熱的環境を計測する環境計測センサと、室内の
人の在不在を検出する人検知センサと、人検知センサか
らの計測情報に基づいて現在から未来の予測在室率を算
出する在室予測部と、前記環境計測センサからの計測情
報と人検知センサからの計測情報と使用者がリモコンを
介して発信する快適性と省エネ性のどちらをより優先す
るのかを表した重み信号を受けて、内部に保持している
温熱的に快適であると定義した室内温熱環境と或る室内
温熱環境から別の室内温熱環境に遷移するために必要な
時間と遷移中に作動する機器の消費電力量から空調機器
の組み合わせと制御順序と制御量を算出する運転スケジ
ュール算出手段と、前記在室予測装置が算出する予測在
室率から室内を温熱的に快適な状態にする時刻を算出す
る目標到達時刻決定手段と、前記運転スケジュール算出
手段と前記目標到達時刻決定手段の算出結果を用いて空
調機器に対して制御信号を出力する制御信号出力手段と
を有することを特徴とする空調システム制御装置。 - 【請求項2】 環境計測センサの計測情報と使用者がリ
モコンを介して発信する設定温度の変更などの室内温熱
環境の変更内容を表した信号とから運転スケジュール算
出手段が保持している温熱的に快適であると定義した室
内温熱環境を変更し、その変更内容を運転スケジュール
算出手段に出力する快適領域変更手段を有することを特
徴とする請求項1記載の空調システム制御装置。 - 【請求項3】 環境計測センサの計測情報と空調機器の
消費電力量を計測するための電力計の計測情報を用いて
運転スケジュール算出手段が保持している或る室内環境
から別の室内環境に遷移するために必要な時間と遷移中
に作動する空調機器の消費電力値を変更し、その変更内
容を運転スケジュール算出手段に出力するコスト変更手
段を有することを特徴とする請求項1または2記載の空
調システム制御装置。 - 【請求項4】 各部屋の空調システム制御装置から出力
される運転スケジュールから複数の部屋で同時に実現不
可能なスケジュールを見つけ、対象の部屋の空調システ
ム制御装置に対して運転スケジュールを立て直す命令を
出力する運転スケジュール調整手段を有することを特徴
とする請求項1乃至3のいずれかに記載の空調システム
制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20157298A JP3374754B2 (ja) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | 空調システム制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20157298A JP3374754B2 (ja) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | 空調システム制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000035242A true JP2000035242A (ja) | 2000-02-02 |
JP3374754B2 JP3374754B2 (ja) | 2003-02-10 |
Family
ID=16443293
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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---|---|
JP (1) | JP3374754B2 (ja) |
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