JP2001082782A - 空調制御装置 - Google Patents

空調制御装置

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JP2001082782A
JP2001082782A JP25959399A JP25959399A JP2001082782A JP 2001082782 A JP2001082782 A JP 2001082782A JP 25959399 A JP25959399 A JP 25959399A JP 25959399 A JP25959399 A JP 25959399A JP 2001082782 A JP2001082782 A JP 2001082782A
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temperature
conditioning control
air
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pmv
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Kenzo Yonezawa
憲造 米沢
Tomio Yamada
富美夫 山田
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 快適空調制御において最適な室温設定値を演
算するために必要な、快適性指標ＰＭＶの算出に用いる
平均輻射温度を、快適空調制御時に平均輻射温度の値を
計測する測定器を利用することなく、精度良く、安価に
求める。 【解決手段】 空調制御装置１は、ＰＭＶ演算部１１
と、平均輻射温度演算部１２とを備えている。平均輻射
温度演算部１２は、ＰＭＶの算出に必要な平均輻射温度
について、室内温度、外気温度を説明変数とする統計モ
デルを作成する手段と、事前に計測した平均輻射温度等
の計測データを用いて、上記統計モデルのモデルパラメ
ータを算出する手段と、空調制御の開始後に、上記モデ
ルパラメータを用いた上記統計モデルに室内温度、外気
温度を入力して空調制御時の平均輻射温度を求める手段
と、して機能される。ＰＭＶ演算部１１は、平均輻射温
度演算部１２で求まる空調制御時の平均輻射温度の他
に、空調制御時における室内温度、室内湿度が入力さ
れ、また、固定値として着衣量、活動量が与えられて、
所定の演算処理を行うことで、ＰＭＶ値を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、多目的イ
ンテリジェント・ビル、オフィスビル、住居ビルなどの
各種ビルにおいて、居住者の快適性を保持し、同時に省
エネを実現する空調制御装置に係り、特に、快適空調制
御時に平均輻射温度の値を計測する測定器を利用するこ
となく、精度良く、安価に求めることができる空調制御
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】空調制御本来の目的は、適正な室内温度
環境を確保することである。また、それができる限り少
ないエネルギー実現できることが望ましい。
【０００３】人間の快適性を考えて、適正な室内温度環
境を確保するにあたっては、暑さや寒さに対する人間の
温度感覚を考慮することが重要である。これに影響を与
える変数として次のものがある。
【０００４】空気温度、相対湿度、平均輻射温
度、気流速度、活動状態（人体の内部発熱量）、
着衣状態 人の発熱量は、対流による放射量輻射による放射量、輻
射による放射量、人からの蒸発熱量、呼吸による放熱量
及び蓄熱量の合計で、これらの熱平衡式が成立している
場合は、人体が熱的に中立であり、暑くも寒くもない快
適状態である。逆に、熱平衡式が崩れた場合は、人体が
暑さ寒さを感じる。デンマーク工科大学のＦａｎｇｅｒ
教授は、１９６７年に快適方程式の導出を発表し、これ
を出発点として人体の熱負荷と人間の温冷感を、欧米人
の多数の被験者のアンケートから統計分析して結び付
け、ＰＭＶ（Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ Ｍｅａｎ Ｖｏｔ
ｅ：予測平均回答）を提案した。これは、近年、ＩＳＯ
規格にも取り上げられ最近よく用いられるようになっ
た。温冷感の指標となるＰＭＶは、次の７段階評価尺度
による数値として表す。
【０００５】 ＋３：暑い ＋２：暖かい ＋１：やや暖かい ０：やや暖かい −１：やや涼しい −２：涼しい −３：寒い なお、快適な範囲は−０．５〜＋０．５である。
【０００６】上記、六つの変数のうち作業強度を表す活
動状態は、通常、代謝量はｍｅｔの単位で、着衣状態は
ｃｌｏの単位を用いる。
【０００７】ｍｅｔ（メット）は代謝量を表す単位で、
熱的に快適な状態における安静時代謝を基準とし、次に
示す関係にある。
【０００８】
【数１】 ｃｌｏ（クロ）は衣服の熱絶縁性を表す単位で、１ｃｌ
ｏとは、気温２１℃、相対湿度５０、気流５ｃｍ／ｓ以
下の室内で、体表面からの放射量が１ｍｅｔの代謝と平
衡するような着衣状態での値で、通常の熱抵抗値に換算
すると、次に示す関係にある。
【０００９】
【数２】 なお、ＰＭＶの詳しい内容については、下記の参考文献
を参照されたい。
【００１０】（参考文献）＊特開平５−１２６３８０号
公報（発明の名称：空調制御装置） ＊空気調和・衛生工学会（編）：空気調和・衛生工学便
覧巻第１編・第３章ＰＭＶの前記６変数に対する変化
は、多次元なので非常に複雑であるが、一つの変数に対
する変化は２次元の図で表せる。この特性の例を表した
のが、図８、図９である。但し、図８は室温（空気温
度）とＰＭＶの関係例を、また、図９は風速（気流速
度）とＰＭＶの関係例を、それぞれプロットしたもので
ある。
【００１１】これら各図で変化させなかった変数の条件
は下記の通りである。例えば、図８では、室温以外の値
は下記の値で固定である。
【００１２】実線（冬季） 室温（空気温度） ２２℃ 平均輻射温度 ２２℃ 相対湿度 ５０％ 風速（気流速度） ０．１ｍ／ｓ 着衣量 １．０ｃｌｏ 活動量 １．２ｍｅｔ 点線（夏季） 室温（空気温度） ２５℃ 平均輻射温度 ２５℃ 相対湿度 ５０％ 風速（気流速度） ０．１ｍ／ｓ 着衣量 ０．５ｃｌｏ 活動量 １．２ｍｅｔ このように、快適空調制御に用いる快適性指標ＰＭＶを
算出するためには、平均輻射温度の値が必要となる。そ
こで、一般に、平均輻射温度を計測するために、その平
均輻射温度計測用の測定器を用いる。例えば、特開平５
−１２６３８０号公報に開示された快適空調制御システ
ムは、図１０のブロック図に示すように構成していた。
【００１３】同図に示すように、この快適空調制御シス
テムでは、空調制御装置１０１で算出された室温設定値
がＤＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｔｒ
ｏｌｌｅｒ）１０２Ａに与えられ、また、外部より予め
ＤＤＣ１０２Ａに湿度設定値が与えられている。ＤＤＣ
１０２Ａは、室内１０４の温度、湿度がこれらの設定値
と一致するように、各バルブ１０５、１０６、１０７を
介して空調機１０３を制御する。また、制御演算に使用
するため、室内１０４で測定された計測値がＤＤＣ１０
２Ｂを介して空調制御装置１０１に供給されている。
【００１４】空調制御装置１０１は、ニューラルネット
ワークＮＮを主要構成部とするニューロＰＭＶ演算部１
１１と、アンケートにより収集されたデータをニューラ
ルネットワークＮＮに供給する設定部１１２と、演算さ
れたニューロＰＭＶの変化量△ＰＭＶを演算する変化量
演算部１１３と、前記ニューロＰＭＶと△ＰＭＶとを入
力して室温設定値をファジイ推論により演算するファジ
イ演算部１１４と、演算された室温設定値の変化量を累
積加算して室温設定値を求める加算部１１５とを備えて
いる。
【００１５】ニューロＰＭＶ演算部１１１は、ニューロ
ＰＭＶを学習により求めるニューラルネットワークＮＮ
と、初期のＰＭＶをＰＭＶ演算式により求めるＰＭＶ演
算部１１１Ａと、ニューラルネットワークＮＮの各層間
の重みを演算する逆伝搬学習部１１１Ｂと、学習時にお
いて設定部１１２側に切り替わる切り替えスイッチ１１
１Ｃとを備え、着衣状態、活動状態、室内１０４の温
度、室内１０４の湿度、平均輻射温度、気流速度の各変
数を入力してニューロＰＭＶを演算する。このため、室
内１０４には、温度計１４１と、平均輻射温度計１４２
と、気流速度計１４３と、湿度計１４４とが設けられ、
その計測値である温度、平均輻射温度、気流速度、湿度
の各変数がＤＤＣ１０２Ｂを介してニューロＰＭＶ演算
部１１１に供給されている。なお、前記着衣状態と活動
状態は、外部より設定される値である。
【００１６】変化量演算部１１３は、ニューロＰＭＶを
入力してその前回値との差を演算しＰＭＶ変化量△ＰＭ
Ｖをファジイ演算部１１４に供給する。
【００１７】ファジイ演算部１１４には、ここでは詳細
説明を省略するがファジイ制御ルールテーブルとメンバ
ーシップ関数とから室温設定の変化が求められる。
【００１８】加算部１１５は、室温設定値の変化量を累
積加算して室温設定値を求め、ＤＤＣ１０２Ａに供給す
る。
【００１９】このように構成した従来の快適空調制御シ
ステムでは、気流速度の平均値、室内温度、平均輻射温
度、活動状態、湿度着衣状態等の快適性指標ＰＭＶに影
響を与えるプロセス値を基に、快適性指標ＰＭＶを求
め、それが快適な範囲にあるかをチェックし、もし快適
範囲を外れていれば、省エネも考慮して快適性指標ＰＭ
Ｖが快適な範囲に入るように室温設定値を求める。
【００２０】快適性指標ＰＭＶの算出には、平均輻射温
度の値が必要であるが、これを計測する測定器が高価な
ため、これを各部屋に設置することが難しく、室温と同
じとみなしたり、下記に示すような壁温計算の伝熱モデ
ルで推定した内壁温度を用いて算出している。
【００２１】《部屋・壁温伝熱モデル》部屋の壁を、外
壁（窓有り）、床、内壁、天井に分け、その壁の構造は
二つの層（例えばコンクリートと断熱材）で近似する
（図１１を参照）。状態方程式は次の通りである。
【００２２】
【数３】 《平均輻射温度の算出》室内にある人体（あるいは物で
もよい）と、これを取り巻く周辺の壁その他物体との間
の熱放射による熱の流れｑ１は、近似的に、
【数４】 で示される。但し、Ａｒは人体の表面積、Ｔは人体の絶
対温度、Ｔｒは取り巻いている物体の全体の温度状況を
一つの温度で代表されるもので、平均輻射温度（あるい
は平均放射温度）と呼ばれる。σはステファン・ボルツ
マンの定数である。普通の室では、Ｔｒは近似的に、
【数５】 と書かれる。但し、εｉは放射率、Ｔ， Ｂｉは伝熱モデ
ルのＴＢｉを絶対温度で表したものである。室内で用い
られる内装材や家具のεｉは約１．０であるので、Ｔｒ
は次式のようになる。
【００２３】
【数６】 つまり、平均輻射温度Ｔｒは、壁面温度と面積とを乗じ
て和をとり、全表面積で除した値となる。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、快適
空調制御に用いる快適性指標ＰＭＶの算出には、平均輻
射温度の値が必要であるが、これを計測する測定器が高
価であり、これを各部屋に設置することが難しい。従っ
て、従来の場合においては、平均輻射温度を室温と同じ
とみなしたり、壁温計算の伝熱モデルで推定した内壁温
度を用いて算出していため、快適空調制御に誤差が生じ
る可能性が高いという問題があった。
【００２５】本発明は上記事情に鑑み、快適空調制御に
おいて最適な室温設定値を演算するために必要な、快適
性指標ＰＭＶの算出に用いる平均輻射温度を、快適空調
制御時に平均輻射温度の値を計測する測定器を利用する
ことなく、精度良く、安価に求めることができる空調制
御装置を提供することを目的としている。
【００２６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は次のように構成している。請求項１で
は、快適空調制御に快適性指標ＰＭＶを用いる空調制御
装置おいて、前記ＰＭＶの算出に必要な平均輻射温度に
ついて、室内温度および外気温度を説明変数とする統計
モデルを作成する手段と、空調制御の開始前に計測した
平均輻射温度、室内温度および外気温度の各計測データ
を用いて前記統計モデルのモデルパラメータを算出する
手段と、前記モデルパラメータを用いた前記統計モデル
に室内温度、外気温度を入力して空調制御時の平均輻射
温度を求める手段とを備えたことを特徴としている。
【００２７】請求項２では、快適空調制御に快適性指標
ＰＭＶを用いる空調制御装置において、ＰＭＶの算出に
必要な平均輻射温度について、室内温度、外気温度およ
び窓面日射量を説明変数とする統計モデルを作成する手
段と、空調制御の開始前に計測した平均輻射温度、室内
温度、外気温度および窓面日射量の計測データを用いて
前記統計モデルのモデルパラメータを算出する手段と、
前記モデルパラメータを用いた前記統計モデルに室内温
度、外気温度および窓面日射量を入力して空調制御時の
平均輻射温度を求める手段とを備えたことを特徴として
いる。
【００２８】請求項３では、快適空調制御に快適性指標
ＰＭＶを用いる空調制御装置において、ＰＭＶの算出に
必要な平均輻射温度について、現在室内温度、ｍサンプ
リング周期前の室内温度、現在外気温度およびｍサンプ
リング周期前の外気温度を説明変数とする統計モデルを
作成する手段と、空調制御の開始前に計測した平均輻射
温度、室内温度および外気温度の計測データを用いて前
記統計モデルのモデルパラメータを算出する手段と、前
記モデルパラメータを用いた前記統計モデルに現在室内
温度、ｍサンプリング周期前の室内温度、現在外気温度
およびｍサンプリング周期前の外気温度を入力して空調
制御時の平均輻射温度を求める手段とを備えたことを特
徴としている。
【００２９】請求項４では、快適空調制御に快適性指標
ＰＭＶを用いる空調制御装置において、ＰＭＶの算出に
必要な平均輻射温度について、現在室内温度、ｍサンプ
リング周期前の室内温度、現在外気温度、ｍサンプリン
グ周期前の外気温度および窓面日射量を説明変数とする
統計モデルを作成する手段と、空調制御の開始前に計測
した平均輻射温度、室内温度および外気温度の計測デー
タを用いて前記統計モデルのモデルパラメータを算出す
る手段と、前記モデルパラメータを用いた前記統計モデ
ルに現在室内温度、ｍサンプリング周期前の室内温度、
現在外気温度、ｍサンプリング周期前の外気温度および
窓面日射量を入力して空調制御時の平均輻射温度を求め
る手段とを備えたことを特徴としている。
【００３０】請求項５では、快適空調制御に快適性指標
ＰＭＶを用いる空調制御装置において、ＰＭＶの算出に
必要な平均輻射温度について、室内温度、室内温度の平
方、外気温度および外気温度の平方を説明変数とする統
計モデルを作成する手段と、空調制御の開始前に計測し
た平均輻射温度、室内温度および外気温度の計測データ
を用いて前記統計モデルのモデルパラメータを算出する
手段と、前記モデルパラメータを用いた前記統計モデル
に室内温度、室内温度の平方、外気温度および外気温度
の平方を入力して空調制御時の平均輻射温度を求める手
段とを備えたことを特徴としている。
【００３１】請求項６では、快適空調制御に快適性指標
ＰＭＶを用いる空調制御装置において、ＰＭＶの算出に
必要な平均輻射温度について、室内温度、室内温度の平
方、外気温度、外気温度の平方および窓面日射量を説明
変数とする統計モデルを作成する手段と、空調制御も開
始前に計測した平均輻射温度、室内温度および外気温度
の計測データを用いて、前記統計モデルのモデルパラメ
ータを算出する手段と、前記モデルパラメータを用いた
前記統計モデルに室内温度、室内温度の平方、外気温
度、外気温度の平方および窓面日射量を入力して空調制
御時の平均輻射温度を求める手段とを備えたことを特徴
としている。
【００３２】請求項７では、請求項２、４、６のいずれ
かに記載の空調制御装置において、前記窓面日射量とし
て、計測値の替わりに計算値を用いることを特徴として
いる。
【００３３】本発明の請求項１〜請求項７の空調制御装
置においては、平均輻射温度に影響を及ぼす説明変数を
用いて平均輻射温度についての統計モデルを作成し、空
調制御の開始前に、例えば室内に計測器を持ち込んで事
前に計測した説明変数データを用いて統計モデルのモデ
ルパラメータを算出し、空調制御の開始後は、モデルパ
ラメータを用いた統計モデルに説明変数データを入力し
て空調制御時の平均輻射温度を求めることができる。
【００３４】よって、最適な室温設定値を演算するため
に必要な、快適性指標ＰＭＶの算出に用いる平均輻射温
度を、快適空調制御時に平均輻射温度の値を計測する測
定器を利用することなく、精度良く、安価に求めること
ができる。その結果、例えば、多目的インテリジェント
・ビル、オフィスビル、住居ビルなどの各種ビルにおい
て、居住者の快適性を保持し、同時に省エネを実現する
快適空調制御に好適なものとなる。
【００３５】
【発明の実施の形態】〈本発明の基本原理〉本発明によ
る空調制御装置は、先に説明したように、平均輻射温度
に影響を及ぼす説明変数を用いて平均輻射温度について
の統計モデルを作成し、空調制御の開始前に、例えば計
測器を持ち込んで事前に計測した説明変数データを用い
て統計モデルのモデルパラメータを算出し、空調制御の
開始後は、モデルパラメータを用いた統計モデルに説明
変数データを入力して空調制御時の平均輻射温度を求め
るものである。
【００３６】そして、本発明による空調制御装置の各実
施形態では、統計解析手法として重回帰分析を用いるの
で、まず、この重回帰分析について説明する。
【００３７】重回帰分析は、ある変量を、その変量を決
定する要因と考えられる複数の変量の線形結合で表し、
それらの間の構造を分析あるいは学習する手法である。
【００３８】例えば、結果となる変量をｙ、原因と考え
られる変量をｘ１，ｘ２，・・・，ｘｒとする。そし
て、これらのデータが次のように与えられているものと
する。
【００３９】
【表１】 ｙは目的変数あるいは従属変数、ｘ１，ｘ２，・・・，
ｘｒは説明変数あるいは独立変数と呼ばれる。ｘ１，ｘ
２，・・・，ｘｒからｙを予測学習する線形モデルを、
【数７】 とする。ｅｉはｘｉ１，ｘｉ２，・・・，ｘｉｒではｙ
ｉを説明しきれない誤差を表す。ここで、誤差の平方和
Σｅｉ ２を最小にするａ０，ａ１，ａ２，・・・，ａｒ
を、ａ０，ａ１，ａ２，・・・，ａｒとする。この係数
の求め方の説明はここでは省略する。 この回帰係数が
決定すると、ｙｉの理論値は、
【数８】 で計算される。
【００４０】〈第１の実施形態〉図１は、本発明による
空調制御装置の請求項１に対応する第１の実施形態の機
能構成を示すブロック図である。同図に示すように、空
調制御装置１は、ＰＭＶ演算部１１と、平均輻射温度演
算部１２とを備えている。
【００４１】平均輻射温度演算部１２は、ＰＭＶの算出
に必要な平均輻射温度について、室内温度、外気温度を
説明変数とする統計モデルを作成する手段と、空調制御
を開始する前に、例えば室内に計測器を持ち込んで事前
に計測した平均輻射温度、室内温度、外気温度の計測デ
ータを用いて、前記統計モデルのモデルパラメータを算
出する手段と、空調制御の開始後に、前記モデルパラメ
ータを用いた前記統計モデルに室内温度、外気温度を入
力して空調制御時の平均輻射温度を求める手段と、して
機能される。
【００４２】ＰＭＶ演算部１１は、平均輻射温度演算部
１２で求まる空調制御時の平均輻射温度の他に、空調制
御時における室内温度、室内湿度が入力され、また、固
定値として着衣量、活動量が与えられて、所定の演算処
理を行うことで、ＰＭＶ値を出力する。
【００４３】こうして求めたＰＭＶ値を用いることで、
空調制御システムでは、快適空調制御を行える。
【００４４】この請求項１の発明に対応する一実施形態
の実施例について説明する。空調制御を行う対象ビルが
例えば一般事務所ビルであれば、ＰＭＶ値に影響を与え
る活動量は、１．２ｍｅｔで、着衣量は夏の冷房時であ
れば、０．５ｃｌｏ、冬の暖房時であれば、１．０ｃｌ
ｏというふうに、ほとんどの場合、予め決まっている。
【００４５】よって、ＰＭＶ演算部１１の入力変数であ
る活動量と着衣量は、空調制御時に固定値である。ま
た、気流速度ｖがｖ≦０．１ｍ／ｓでは、ＰＭＶの値は
ｖによって変化しないし（図５の風速とＰＭＶの関係図
参照）、空調制御が定風量方式の時、ｖは一定とみなせ
る（例えばｖ≡０．１ｍ／ｓ）。
【００４６】平均輻射温度演算部１２の統計モデルは、
平均輻射温度をｙ（目的変数）として、下記の重回帰モ
デルとする。
【００４７】
【数９】 上記の説明変数ｘ１、ｘ２は、下記の通りとする。
【００４８】ｘ１＝Ｔａ：室内温度、ｘ２＝Ｔｏ：外気
温度 このモデルのパラメータａｉは、事前に平均輻射温度計
を調整時にだけ持ち込み、平均輻射温度、室内温度、外
気温度の各データを数週間計測して、このデータから重
回帰分析により求める。空調制御の開始後の空調制御時
には、上記重回帰モデルに、室内温度及び外気温度を入
力して、空調制御時の平均輻射温度を求め、この求めた
平均輻射温度の値をＰＭＶ演算部１１に入力してＰＭＶ
値を求めて快適空調制御を行う。
【００４９】〈第２の実施形態〉図２は、本発明による
空調制御装置の請求項２に対応する第２の実施形態の機
能構成を示すブロック図である。同図に示すように、空
調制御装置２は、ＰＭＶ演算部２１と、平均輻射温度演
算部２２とを備えている。
【００５０】平均輻射温度演算部２２は、ＰＭＶの算出
に必要な平均輻射温度について、室内温度、外気温度、
窓面日射量を説明変数とする統計モデルを作成する手段
と、空調制御を開始する前に、事前に計測した平均輻射
温度、室内温度、外気温度、窓面日射量の計測データを
用いて、上記統計モデルのモデルパラメータを算出する
手段と、空調制御の開始後に、上記モデルパラメータを
用いた上記統計モデルに室内温度、外気温度、窓面日射
量を入力して空調制御時の平均輻射温度を求める手段
と、して機能される。
【００５１】ＰＭＶ演算部２１は、平均輻射温度演算部
２２で求まる空調制御時の平均輻射温度の他に、空調制
御時の室内温度、室内湿度が入力され、また、固定値と
して着衣量、活動量が与えられて、所定の演算処理を行
うことで、ＰＭＶ値を出力する。
【００５２】こうして求めたＰＭＶ値を用いることで、
空調制御システムでは、快適空調制御を行える。
【００５３】この請求項２の発明に対応する一実施形態
の実施例について説明する。この実施例では、請求項１
の発明に対応する実施例と同様に、平均輻射温度演算部
２２の統計モデルは、平均輻射温度をｙ（目的変数）と
して、下記の重回帰モデルとする。
【００５４】
【数１０】 上記の説明変数ｘ１、ｘ２、ｘ３は、下記の通りとす
る。
【００５５】ｘ１＝Ｔａ：室内温度、ｘ２＝Ｔｏ：外気
温度、ｘ３＝Ｉ：窓面日射量（Ｗ／ｍ２） このモデルのパラメータａｉは、事前に平均輻射温度計
を調整時にだけ持ち込み、平均輻射温度、室内温度、外
気温度、窓面日射量の各データを数週間計測して、この
データから重回帰分析により求める。空調制御の開始後
の空調制御時には、上記重回帰モデルに、室内温度及び
外気温度を入力して、空調制御時の平均輻射温度を求
め、この求めた平均輻射温度の値をＰＭＶ演算部２１に
入力してＰＭＶ値を求めて快適空調制御を行う。なお、
窓面日射量は、ビル外壁４面に１台づつ設置した日射量
計からの信号を用いる。
【００５６】〈第３の実施形態〉図３は本発明による空
調制御装置の請求項３に対応する第３の実施形態の機能
構成を示すブロック図である。同図に示すように、図１
と同様に、空調制御装置３は、ＰＭＶ演算部３１と、平
均輻射温度演算部３２とを備えている。
【００５７】平均輻射温度演算部３２は、ＰＭＶの算出
に必要な平均輻射温度について、現在室内温度、ｍサン
プリング周期前の室内温度、現在外気温度、ｍサンプリ
ング周期前の外気温度を説明変数とする統計モデルを作
成する手段と、空調制御を開始する前に、事前に計測し
た平均輻射温度、室内温度、外気温度の計測データを用
いて、上記統計モデルのモデルパラメータを算出する手
段と、空調制御の開始後に、上記モデルパラメータを用
いた上記統計モデルに現在室内温度、ｍサンプリング周
期前の室内温度、現在外気温度、ｍサンプリング周期前
の外気温度を入力して空調制御時の平均輻射温度を求め
る手段と、して機能される。
【００５８】ＰＭＶ演算部３１は、平均輻射温度演算部
３２で求まる空調制御時の平均輻射温度の他に、空調制
御時の室内温度、室内湿度が入力され、また、固定値と
して着衣量、活動量が与えられて、所定の演算処理を行
うことで、ＰＭＶ値を出力する。
【００５９】こうして求めたＰＭＶ値を用いることで、
空調制御システムでは、快適空調制御を行える。
【００６０】この請求項３の発明に対応する一実施形態
の実施例について説明する。この実施例では、請求項１
の発明に対応する実施例と同様に、平均輻射温度演算部
２２の統計モデルは、平均輻射温度をｙ（目的変数）と
して、下記の重回帰モデルとする。
【００６１】
【数１１】 上記の説明変数ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４は、下記の通り
とする。
【００６２】ｘ１＝Ｔａ（ｎ）：現在室内温度、ｘ２＝
Ｔａ（ｎ−ｍ）：ｍサンプリング周期前の室内温度、ｘ
３＝Ｔｏ（ｎ）：現在外気温度、ｘ４＝Ｔｏ（ｎ−
ｍ）：ｍサンプリング周期前の外気温度 このモデルのパラメータａｉは、事前に平均輻射温度計
を調整時にだけ持ち込み、平均輻射温度、室内温度、外
気温度の各データを数週間計測して、このデータから重
回帰分析により求める。空調制御の開始後の空調制御時
には、上記重回帰モデルに、現在室内温度、ｍサンプリ
ング周期前の室内温度現在外気温度、ｍサンプリング周
期前の外気温度を入力して、空調制御時の平均輻射温度
を求め、この求めた平均輻射温度の値をＰＭＶ演算部３
１に入力してＰＭＶ値を求めて快適空調制御を行う。な
お、説明変数のｍサンプリング周期前の値は、平均輻射
温度演算部３２に室内温度、外気温度の各メモリ機能を
設けておけばよい。
【００６３】〈第４の実施形態〉図４は本発明による空
調制御装置の請求項４に対応する第４の実施形態の機能
構成を示すブロック図である。同図に示すように、図２
と同様に、空調制御装置４は、ＰＭＶ演算部４１と、平
均輻射温度演算部４２とを備えている。
【００６４】平均輻射温度演算部４２は、ＰＭＶの算出
に必要な平均輻射温度について、現在室内温度、ｍサン
プリング周期前の室内温度、現在外気温度、ｍサンプリ
ング周期前の外気温度、窓面日射量を説明変数とする統
計モデルを作成する手段と、空調制御を開始する前に、
事前に計測した平均輻射温度、室内温度、外気温度の計
測データを用いて、上記統計モデルのモデルパラメータ
を算出する手段と、空調制御の開始後に、上記モデルパ
ラメータを用いた上記統計モデルに現在室内温度、ｍサ
ンプリング周期前の室内温度、現在外気温度、ｍサンプ
リング周期前の外気温度、窓面日射量を入力して空調制
御時の平均輻射温度を求める手段と、して機能される。
【００６５】ＰＭＶ演算部４１は、平均輻射温度演算部
４２で求まる空調制御時の平均輻射温度の他に、空調制
御時の室内温度、室内湿度が入力され、また、固定値と
して着衣量、活動量が与えられて、所定の演算処理を行
うことで、ＰＭＶ値を出力する。
【００６６】こうして求めたＰＭＶ値を用いることで、
空調制御システムでは、快適空調制御を行える。
【００６７】この請求項４の発明に対応する一実施形態
の実施例について説明する。この実施例では、請求項１
の発明に対応する実施例と同様に、平均輻射温度演算部
４２の統計モデルは、平均輻射温度をｙ（目的変数）と
して、下記の重回帰モデルとする。
【００６８】
【数１２】 上記の説明変数ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，ｘ５は、下記
の通りとする。
【００６９】ｘ１＝Ｔａ（ｎ）：現在室内温度、ｘ２＝
Ｔａ（ｎ−ｍ）：ｍサンプリング周期前の室内温度、ｘ
３＝Ｔｏ（ｎ）：現在外気温度、ｘ４＝Ｔｏ（ｎ−
ｍ）：ｍサンプリング周期前の外気温度、ｘ５＝Ｉ：窓
面日射量（Ｗ／ｍ２） このモデルのパラメータａｉは、事前に平均輻射温度計
を調整時にだけ持ち込み、平均輻射温度、室内温度、外
気温度の各データを数週間計測して、このデータから重
回帰分析により求める。空調制御の開始後の空調制御時
には、上記重回帰モデルに、現在室内温度、ｍサンプリ
ング周期前の室内温度現在外気温度、ｍサンプリング周
期前の外気温度、窓面日射量を入力して、空調制御時の
平均輻射温度を求め、この求めた平均輻射温度の値をＰ
ＭＶ演算部４１に入力してＰＭＶ値を求めて快適空調制
御を行う。なお、説明変数のｍサンプリング周期前の値
は、平均輻射温度演算部４２に室内温度、外気温度の各
メモリ機能を設けておけばよい。また、窓面日射量は、
ビル外壁４面に１台づつ設置した日射量計からの信号を
用いる。
【００７０】〈第５の実施形態〉図５は本発明による空
調制御装置の請求項５に対応する一実施形態の機能構成
を示すブロック図である。
【００７１】同図に示す空調制御装置５は、図１と同様
に、ＰＭＶ演算部５１と、平均輻射温度演算部５２とを
備えている。
【００７２】平均輻射温度演算部５２は、ＰＭＶの算出
に必要な平均輻射温度について、室内温度、室内温度の
平方、外気温度、外気温度の平方を説明変数とする統計
モデルを作成する手段と、空調制御を開始する前に、事
前に計測した平均輻射温度、室内温度、外気温度の計測
データを用いて、上記統計モデルのモデルパラメータを
算出する手段と、空調制御の開始後に、上記モデルパラ
メータを用いた上記統計モデルに室内温度、室内温度の
平方、外気温度、外気温度の平方を入力して空調制御時
の平均輻射温度を求める手段と、して機能される。
【００７３】ＰＭＶ演算部５１は、平均輻射温度演算部
５２で求まる空調制御時の平均輻射温度の他に、空調制
御時の室内温度、室内湿度が入力され、また、固定値と
して着衣量、活動量が与えられて、所定の演算処理を行
うことで、ＰＭＶ値を出力する。
【００７４】こうして求めたＰＭＶ値を用いることで、
空調制御システムでは、快適空調制御を行える。
【００７５】この請求項５の発明に対応する一実施形態
の実施例について説明する。この実施例では、請求項１
の発明に対応する実施例と同様に、平均輻射温度演算部
５２の統計モデルは、平均輻射温度をｙ（目的変数）と
して、下記の重回帰モデルとする。
【００７６】
【数１３】 上記の説明変数ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４は、下記の通り
とする。
【００７７】ｘ１＝Ｔａ：室内温度、ｘ２＝（Ｔ
ａ）２：ｘ３＝Ｔｏ：外気温度、ｘ４＝（Ｔｏ）２ このモデルのパラメータａｉは、事前に平均輻射温度計
を調整時にだけ持ち込み、平均輻射温度、室内温度、外
気温度の各データを数週間計測して、このデータから重
回帰分析により求める。空調制御の開始後の空調制御時
には、上記重回帰モデルに、室内温度、室内温度の平
方、外気温度、外気温度の平方を入力して、空調制御時
の平均輻射温度を求め、この求めた平均輻射温度の値を
ＰＭＶ演算部５１に入力してＰＭＶ値を求めて快適空調
制御を行う。
【００７８】〈第６の実施形態〉図６は本発明による空
調制御装置の請求項６に対応する第６の実施形態の機能
構成を示すブロック図である。同図に示すように、図２
と同様に、空調制御装置６は、ＰＭＶ演算部６１と、平
均輻射温度演算部６２とを備えている。
【００７９】平均輻射温度演算部６２は、ＰＭＶの算出
に必要な平均輻射温度について、室内温度、室内温度の
平方、外気温度、外気温度の平方、窓面日射量を説明変
数とする統計モデルを作成する手段と、空調制御を開始
する前に、事前に計測した平均輻射温度、室内温度、外
気温度の計測データを用いて、上記統計モデルのモデル
パラメータを算出する手段と、空調制御の開始後に、上
記モデルパラメータを用いた上記統計モデルに室内温
度、室内温度の平方、外気温度、外気温度の平方、窓面
日射量を入力して空調制御時の平均輻射温度を求める手
段と、して機能される。 ＰＭＶ演算部６１は、平均輻
射温度演算部６２で求まる空調制御時の平均輻射温度の
他に、空調制御時の室内温度、室内湿度が入力され、ま
た、固定値として着衣量、活動量が与えられて、所定の
演算処理を行うことで、ＰＭＶ値を出力する。
【００８０】こうして求めたＰＭＶ値を用いることで、
空調制御システムでは、快適空調制御を行える。
【００８１】この請求項６の発明に対応する一実施形態
の実施例について説明する。この実施例では、請求項１
の発明に対応する実施例と同様に、平均輻射温度演算部
６２の統計モデルは、平均輻射温度をｙ（目的変数）と
して、下記の重回帰モデルとする。
【００８２】
【数１４】 上記の説明変数ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，ｘ５は、下記
の通りとする。
【００８３】ｘ１＝Ｔａ：室内温度、ｘ２＝（Ｔ
ａ）２：ｘ３＝Ｔｏ：外気温度、ｘ４＝（Ｔｏ）２、ｘ
５＝Ｉ：窓面日射量（Ｗ／ｍ２） このモデルのパラメータａｉは、事前に平均輻射温度計
を調整時にだけ持ち込み、平均輻射温度、室内温度、外
気温度、窓面日射量の各データを数週間計測して、この
データから重回帰分析により求める。空調制御の開始後
の空調制御時には、上記重回帰モデルに、室内温度、室
内温度の平方、外気温度、外気温度の平方、窓面日射量
を入力して、空調制御時の平均輻射温度を求め、この求
めた平均輻射温度の値をＰＭＶ演算部６１に入力してＰ
ＭＶ値を求めて快適空調制御を行う。なお、窓面日射量
は、ビル外壁４面に１台づつ設置した日射量計からの信
号を用いる。
【００８４】〈第７の実施形態〉図７は本発明による空
調制御装置の請求項７に対応する第７の実施形態の機能
構成を示すブロック図である。同図に示すように、図２
と同様に、空調制御装置７は、ＰＭＶ演算部７１と、平
均輻射温度演算部７２とを、基本的に備えていて、説明
変数に窓面日射量を含む態様で重回帰モデルとする統計
モデルを作成し、重回帰モデルに、窓面日射量を含むデ
ータを入力して空調制御時の平均輻射温度を求める。よ
って、この実施形態は、請求項２、請求項４、請求項６
の各発明に適用できる構成のものである。
【００８５】そして、この実施形態おいては、窓面日射
量の値として、計測値の替わりに計算値を用いるため、
空調制御装置７は、ＰＭＶ演算部７１と、平均輻射温度
演算部７２との他に、窓面日射量計算部７３を備えてい
る。
【００８６】窓面日射量計算部７３の実施例では、下記
のように窓面日射量の値を計算する機能構成としてい
る。
【００８７】一般に、年間空調負荷プログラムや空調シ
ステム・シミュレーション・プログラムでは、外気温
度、外気湿度、日射量などを気象データとして用いる必
要がある。このうち、日射量は観測値を用いて統計処理
を行って設計値を求める方法と、太陽位置等から計算で
求める方法とがある。窓面日射量計算部７３の実施例
は、後者の太陽位置等から計算で求める方法を用いて窓
面日射量の値を計算するものにしている。
【００８８】〈参考文献〉 『空調システム標準シミュレーションプログラム ＨＡ
ＳＰ／ＡＣＳＳ／８５０２プログラム解説書、日本建築
設備士協会、１９８６』この実施例では、固定値として
ビルの所在する経度、緯度、窓面の方位角、大気透過率
等を与え、入力変数としては、月、日、時間３時間毎の
雲量（あるいは天候）などを与えて窓面日射量の値を計
算することができる。
【００８９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、平均輻射温度に影響を及ぼす説明変数を用い
て平均輻射温度についての統計モデルを作成し、空調制
御の開始前に、例えば室内に計測器を持ち込んで事前に
計測した説明変数データを用いて統計モデルのモデルパ
ラメータを算出し、空調制御の開始後は、モデルパラメ
ータを用いた統計モデルに説明変数データを入力して空
調制御時の平均輻射温度を求めることができる。
【００９０】よって、最適な室温設定値を演算するため
に必要な、快適性指標ＰＭＶの算出に用いる平均輻射温
度を、快適空調制御時に平均輻射温度の値を計測する測
定器を利用することなく、精度良く、安価に求めること
ができる。
【００９１】その結果、例えば、多目的インテリジェン
ト・ビル、オフィスビル、住居ビルなどの各種ビルにお
いて、居住者の快適性を保持し、同時に省エネを実現す
る快適空調制御に好適な空調制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による空調制御装置の請求項１に対応す
る一実施形態の機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による空調制御装置の請求項２の発明に
対応する一実施形態の機能構成を示すブロック図であ
る。
【図３】本発明による空調制御装置の請求項３の発明に
対応する一実施形態の機能構成を示すブロック図であ
る。
【図４】本発明による空調制御装置の請求項４の発明に
対応する一実施形態の機能構成を示すブロック図であ
る。
【図５】本発明による空調制御装置の請求項５の発明に
対応する一実施形態の機能構成を示すブロック図であ
る。
【図６】本発明による空調制御装置の請求項６の発明に
対応する一実施形態の機能構成を示すブロック図であ
る。
【図７】本発明による空調制御装置の請求項７の発明に
対応する一実施形態の機能構成を示すブロック図であ
る。
【図８】室温（空気温度）とＰＭＶの関係を示した説明
図である。
【図９】風速（気流速度）とＰＭＶの関係例を示した説
明図である。
【図１０】従来の快適空調制御システムの一例の全体構
成を示すブロック図である。
【図１１】部屋・壁温の伝熱モデルの構成を示す説明図
である。
【符号の説明】
１〜７ 空調制御装置 １１，２１，３１，４１，５１，６１，７１ ＰＭＶ演
算部 １２，２２，３２，４２，５２，６２，７２ 平均輻射
温度演算部 ７３ 窓面日射量計算部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 快適空調制御に快適性指標ＰＭＶを用い
    る空調制御装置おいて、 前記ＰＭＶの算出に必要な平均輻射温度について、室内
    温度および外気温度を説明変数とする統計モデルを作成
    する手段と、 空調制御の開始前に計測した平均輻射温度、室内温度お
    よび外気温度の各計測データを用いて前記統計モデルの
    モデルパラメータを算出する手段と、 前記モデルパラメータを用いた前記統計モデルに室内温
    度、外気温度を入力して空調制御時の平均輻射温度を求
    める手段と、 を備えたことを特徴とする空調制御装置。
  2. 【請求項２】 快適空調制御に快適性指標ＰＭＶを用い
    る空調制御装置において、 ＰＭＶの算出に必要な平均輻射温度について、室内温
    度、外気温度および窓面日射量を説明変数とする統計モ
    デルを作成する手段と、 空調制御の開始前に計測した平均輻射温度、室内温度、
    外気温度および窓面日射量の計測データを用いて前記統
    計モデルのモデルパラメータを算出する手段と、 前記モデルパラメータを用いた前記統計モデルに室内温
    度、外気温度および窓面日射量を入力して空調制御時の
    平均輻射温度を求める手段と、 を備えたことを特徴とする空調制御装置。
  3. 【請求項３】 快適空調制御に快適性指標ＰＭＶを用い
    る空調制御装置において、 ＰＭＶの算出に必要な平均輻射温度について、現在室内
    温度、ｍサンプリング周期前の室内温度、現在外気温度
    およびｍサンプリング周期前の外気温度を説明変数とす
    る統計モデルを作成する手段と、 空調制御の開始前に計測した平均輻射温度、室内温度お
    よび外気温度の計測データを用いて前記統計モデルのモ
    デルパラメータを算出する手段と、 前記モデルパラメータを用いた前記統計モデルに現在室
    内温度、ｍサンプリング周期前の室内温度、現在外気温
    度およびｍサンプリング周期前の外気温度を入力して空
    調制御時の平均輻射温度を求める手段と、 を備えたことを特徴とする空調制御装置。
  4. 【請求項４】 快適空調制御に快適性指標ＰＭＶを用い
    る空調制御装置において、 ＰＭＶの算出に必要な平均輻射温度について、現在室内
    温度、ｍサンプリング周期前の室内温度、現在外気温
    度、ｍサンプリング周期前の外気温度および窓面日射量
    を説明変数とする統計モデルを作成する手段と、 空調制御の開始前に計測した平均輻射温度、室内温度お
    よび外気温度の計測データを用いて前記統計モデルのモ
    デルパラメータを算出する手段と、 前記モデルパラメータを用いた前記統計モデルに現在室
    内温度、ｍサンプリング周期前の室内温度、現在外気温
    度、ｍサンプリング周期前の外気温度および窓面日射量
    を入力して空調制御時の平均輻射温度を求める手段と、 を備えたことを特徴とする空調制御装置。
  5. 【請求項５】 快適空調制御に快適性指標ＰＭＶを用い
    る空調制御装置において、 ＰＭＶの算出に必要な平均輻射温度について、室内温
    度、室内温度の平方、外気温度および外気温度の平方を
    説明変数とする統計モデルを作成する手段と、 空調制御の開始前に計測した平均輻射温度、室内温度お
    よび外気温度の計測データを用いて前記統計モデルのモ
    デルパラメータを算出する手段と、 前記モデルパラメータを用いた前記統計モデルに室内温
    度、室内温度の平方、外気温度および外気温度の平方を
    入力して空調制御時の平均輻射温度を求める手段と、 を備えたことを特徴とする空調制御装置。
  6. 【請求項６】 快適空調制御に快適性指標ＰＭＶを用い
    る空調制御装置において、 ＰＭＶの算出に必要な平均輻射温度について、室内温
    度、室内温度の平方、外気温度、外気温度の平方および
    窓面日射量を説明変数とする統計モデルを作成する手段
    と、 空調制御も開始前に計測した平均輻射温度、室内温度お
    よび外気温度の計測データを用いて、前記統計モデルの
    モデルパラメータを算出する手段と、 前記モデルパラメータを用いた前記統計モデルに室内温
    度、室内温度の平方、外気温度、外気温度の平方および
    窓面日射量を入力して空調制御時の平均輻射温度を求め
    る手段と、 を備えたことを特徴とする空調制御装置。
  7. 【請求項７】 請求項２、４、６のいずれかに記載の空
    調制御装置において、 前記窓面日射量として、計測値の替わりに計算値を用い
    る、 ことを特徴とする空調制御装置。
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