JP2001227791A - 空調負荷予測方法およびその装置 - Google Patents
空調負荷予測方法およびその装置Info
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Abstract
ルゴリズムを用い、空調負荷を精度よく予測する。 【解決手段】 ステップSP1において建造物の床温度
を検出し、ステップSP2において、時系列的に検出し
た床温度に基づいて季節が変化したか否かを判定する。
そして、季節が変化していないと判定された場合には、
ステップSP3において従前の予測アルゴリズムを用い
て空調負荷の予測を行い、そのまま元の処理に戻る。逆
に季節が変化したと判定された場合には、ステップSP
4において、変化した季節に応じた予測アルゴリズムを
選択して空調負荷の予測を行い、そのまま元の処理に戻
る。
Description
およびその装置に関し、さらに詳細にいえば、少なくと
も温熱情報の測定値を用いて所定の予測アルゴリズムに
基づいて空調負荷を予測し、予測した空調負荷に基づい
て蓄熱運転を行わせる蓄熱空調システムに好適に適用さ
れる、空調負荷予測方法およびその装置に関する。
熱運転、放熱運転、または蓄電運転、放電運転を行うよ
うにした空調システムが提案されている。
予測を行う方法として、(1)気温、躯体温度、室内温
度を変数とする平滑式を用いて室内負荷を求める方法
(特公昭55−6814号公報参照)、(2)外気エン
トロピーを求め、その傾きにより翌日の予測負荷熱量を
求める方法(特許第2780526号公報参照)、
(3)過去の負荷実績に基づく簡易な空調負荷予測方法
(特開平11−141929号公報参照)、(4)過去
48時間の外気温度および外気湿度の実測値と、年間の
データ(式、表により決定論的に与えられるデータ)を
用いて翌日の時刻毎熱負荷を予測する方法(特許第28
74000号公報参照)が提案されている。
6814号公報に記載された方法を採用した場合には、
外気温度の変化を考慮して季節の変化による修正を行っ
て室内負荷を求めてはいるが、年ごとに変動する季節の
変化を明確に検出するまでには至っていない。
された方法を採用した場合には、外気エントロピーの変
化が季節変動による負荷の変化に相関が高いことを利用
して負荷熱量を予測するようにしているが、建造物など
が持つ固有のモデルの変化を捉えていないので、季節の
変化を検出することができないとともに、季節に応じた
予測アルゴリズムを用いて負荷を予測することもできな
いという不都合がある。
れた方法を採用した場合には、あくまでも簡易な空調負
荷の予測を行うことができるだけであり、季節の変化を
検出することができず、ひいては季節に応じた予測アル
ゴリズムを採用することもできないので、空調負荷の予
測精度が低下してしまう。
方法を採用した場合には、予測熱負荷を算出するための
データ(日射量、什器・躯体温度、室内温度など)は全
て推定値であり、算出アルゴリズムも周期定常熱負荷理
論に依っている。したがって、多大な計算による計算結
果が全ての建物モデル、年によって変動する季節変化に
十分に対応できるとは言い難い。
たものであり、季節の変化を検出して、季節に応じた予
測アルゴリズムを用い、空調負荷を精度よく予測するこ
とができる空調負荷予測方法およびその装置を提供する
ことを目的としている。
方法は、空調空間を規定する建造物の温度情報を検出
し、検出した温度情報から季節の変化を検出し、季節の
変化が検出されたことに応答して、変化後の季節に対応
する予測アルゴリズムを選択して空調負荷の予測を行う
方法である。
物の温度情報として空調空間を規定する建造物の床温度
を検出する方法である。
物の床温度を、空調システムの室内機の吸い込み温度お
よび外気温度から推定する方法である。
床温度と他の階の床温度との差の、最上階の床温度に対
する割合を用いて季節の変化を検出する方法である。こ
こで、他の階は最低階であることが好ましいが、地面の
温度影響を余り受けない階の内の最低階であることが一
層好ましい。
化の検出を行うに当たってヒステリシスを設ける方法で
ある。
も温熱情報の測定値を用いて所定の予測アルゴリズムに
基づいて空調負荷を予測し、予測した空調負荷に基づい
て蓄熱運転を行わせる空調システムに適用される方法で
ある。
を規定する建造物の温度情報を検出する温度情報検出手
段と、検出した温度情報から季節の変化を検出する季節
変化検出手段と、季節の変化が検出されたことに応答し
て、変化後の季節に対応する予測アルゴリズムを選択し
て空調負荷の予測を行う空調負荷予測手段とを含むもの
である。
情報検出手段として、建造物の温度情報として空調空間
を規定する建造物の床温度を検出するものを採用するも
のである。
情報検出手段として、建造物の床温度を、空調システム
の室内機の吸い込み温度および外気温度から推定するも
のを採用するものである。
節変化検出手段として、最上階の床温度と他の階の床温
度との差の、最上階の床温度に対する割合を用いて季節
の変化を検出するものを採用するものである。ここで、
他の階は最低階であることが好ましいが、地面の温度影
響を余り受けない階の内の最低階であることが一層好ま
しい。
節変化検出手段として、季節の変化の検出を行うに当た
ってヒステリシスを設けるものを採用するものである。
とも温熱情報の測定値を用いて所定の予測アルゴリズム
に基づいて空調負荷を予測し、予測した空調負荷に基づ
いて蓄熱運転を行わせる空調システムに適用されるもの
である。
間を規定する建造物の温度情報を検出し、検出した温度
情報から季節の変化を検出し、季節の変化が検出された
ことに応答して、変化後の季節に対応する予測アルゴリ
ズムを選択して空調負荷の予測を行うのであるから、年
によって変動する季節変化を精度よく検出することがで
き、季節変化の検出結果に基づいて予測アルゴリズムを
選択することにより、空調負荷を精度よく予測すること
ができる。
記建造物の温度情報として空調空間を規定する建造物の
床温度を検出するのであるから、床温度を検出すること
により季節変化の検出精度を高めることができるほか、
請求項1と同様の作用を達成することができる。この場
合には、建造物の熱特性情報を含んだ床温度を計測して
熱負荷を予測しているのであるから、全ての建物モデ
ル、年によって変動する季節変化に十分に対処すること
ができる。
記建造物の床温度を、空調システムの室内機の吸い込み
温度および外気温度から推定するのであるから、床温度
を検出するためのセンサを不要にすることができるほ
か、請求項2と同様の作用を達成することができる。
上階の床温度と他の階の床温度との差の、最上階の床温
度に対する割合を用いて季節の変化を検出するのである
から、建造物の固有のモデルの変化を精度よく検出する
ことができ、ひいては請求項2または請求項3と同様の
作用を達成することができる。ここで、他の階の床温度
として最低階の床温度を採用すれば上記検出精度を高め
ることができ、他の階の床温度として地面の温度影響を
余り受けない階の内の最低階を採用すれば上記検出精度
を一層高めることができる。
節の変化の検出を行うに当たってヒステリシスを設ける
のであるから、季節の変化を必要以上に頻繁に検出する
という不都合の発生を防止することができるほか、請求
項4と同様の作用を達成することができる。
なくとも温熱情報の測定値を用いて所定の予測アルゴリ
ズムに基づいて空調負荷を予測し、予測した空調負荷に
基づいて蓄熱運転を行わせる空調システムに適用される
のであるから、空調負荷を精度よく予測することができ
ることに起因して、空調システムにおける蓄熱運転を良
好に行わせることができる。
度情報検出手段によって、空調空間を規定する建造物の
温度情報を検出し、季節変化検出手段によって、検出し
た温度情報から季節の変化を検出する。そして、季節の
変化が検出されたことに応答して、空調負荷予測手段に
よって、変化後の季節に対応する予測アルゴリズムを選
択して空調負荷の予測を行うことができる。
を精度よく検出することができ、季節変化の検出結果に
基づいて予測アルゴリズムを選択することにより、空調
負荷を精度よく予測することができる。
記温度情報検出手段として、建造物の温度情報として空
調空間を規定する建造物の床温度を検出するものを採用
するのであるから、床温度を検出することにより季節変
化の検出精度を高めることができるほか、請求項7と同
様の作用を達成することができる。この場合には、建造
物の熱特性情報を含んだ床温度を計測して熱負荷を予測
しているのであるから、全ての建物モデル、年によって
変動する季節変化に十分に対処することができる。
記温度情報検出手段として、建造物の床温度を、蓄熱空
調システムの室内機の吸い込み温度および外気温度から
推定するものを採用するのであるから、床温度を検出す
るためのセンサを不要にすることができるほか、請求項
8と同様の作用を達成することができる。
前記季節変化検出手段として、最上階の床温度と他の階
の床温度との差の、最上階の床温度に対する割合を用い
て季節の変化を検出するものを採用するのであるから、
建造物の固有のモデルの変化を精度よく検出することが
でき、ひいては請求項8または請求項9と同様の作用を
達成することができる。ここで、他の階の床温度として
最低階の床温度を採用すれば上記検出精度を高めること
ができ、他の階の床温度として地面の温度影響を余り受
けない階の内の最低階を採用すれば上記検出精度を一層
高めることができる。
前記季節変化検出手段として、季節の変化の検出を行う
に当たってヒステリシスを設けるものを採用するのであ
るから、季節の変化を必要以上に頻繁に検出するという
不都合の発生を防止することができるほか、請求項10
と同様の作用を達成することができる。
少なくとも温熱情報の測定値を用いて所定の予測アルゴ
リズムに基づいて空調負荷を予測し、予測した空調負荷
に基づいて蓄熱運転を行わせる空調システムに適用され
るのであるから、空調負荷を精度よく予測することがで
きることに起因して、空調システムにおける蓄熱運転を
良好に行わせることができる。
発明の空調負荷予測方法およびその装置の実施の態様を
詳細に説明する。なお、以下の説明においては、蓄熱運
転を行うようにした空調システムに適用されたものを例
にとっている。
施態様を示すブロック図である。
(この明細書において床温度とは、床の表面温度であっ
てもよいが、コンクリート、スラブなど、建造物の躯体
を構成する構造体の表面あるいは内部の温度であること
が好ましい。)を検出する床温度センサ1と、床温度セ
ンサ1からの出力信号を取り込む床温度測定部2と、取
り込んだ信号を順次記憶するメモリ3と、メモリ3から
信号を取り出して季節変化の検出を行う季節変化検出部
4と、複数の予測アルゴリズムを保持する予測アルゴリ
ズム保持部5と、季節変化の検出結果に基づいて予測ア
ルゴリズムを選択する予測アルゴリズム選択部6と、選
択された予測アルゴリズムを用いて空調負荷を予測する
空調負荷予測部7とを含んでいる。
施態様を説明するフローチャートである。
検出し、ステップSP2において、時系列的に検出した
床温度に基づいて季節が変化したか否かを判定する。
た場合には、ステップSP3において従前の予測アルゴ
リズムを用いて空調負荷の予測を行い、そのまま元の処
理に戻る。逆に季節が変化したと判定された場合には、
ステップSP4において、変化した季節に応じた予測ア
ルゴリズムを選択して空調負荷の予測を行い、そのまま
元の処理に戻る。
と最上階の床温度との推移)を実測し、模式的に表現し
たグラフを図3に示す。なお、実線が最上階の床温度
を、破線が2階の床温度を示している。
には床温度の変化が少なく(安定しており)、春、秋に
は床温度の変化が大きい(不安定である)。
越えるか否かに基づいて季節の変化を検出することがで
きる。
冬には床温度の最大値と最小値との差が小さく、春、秋
には床温度の最大値と最小値との差が大きい。
差が所定の閾値を越えるか否かに基づいて季節の変化を
検出することができる。
返されるので、季節の変化が検出されれば、次の季節が
分かる。そして、例えば、夏、冬には予測アルゴリズム
としてカルマンフィルタを採用し、春、秋には予測アル
ゴリズムとしてニューラルネットワークを採用する。こ
の結果、季節に応じた予測アルゴリズムを採用して、精
度よく空調負荷を予測することができる。
実施態様を示すブロック図である。
(室内温度)を検出する室内温度センサ11と、外気温
度を検出する外気温度センサ13と、室内温度センサ1
1からの出力信号を取り込む室内温度測定部12と、外
気温度センサ13からの出力信号を取り込む外気温度測
定部14と、取り込んだ信号を順次記憶するメモリ15
と、メモリ15に記憶された信号に基づいて床温度を推
定し、メモリ15に供給する床温度推定部16と、メモ
リ15から床温度推定信号を取り出して季節変化の検出
を行う季節変化検出部17と、複数の予測アルゴリズム
を保持する予測アルゴリズム保持部18と、季節変化の
検出結果に基づいて予測アルゴリズムを選択する予測ア
ルゴリズム選択部19と、選択された予測アルゴリズム
を用いて空調負荷を予測する空調負荷予測部10とを含
んでいる。
実施態様を説明するフローチャートである。
(室内温度)を検出し、ステップSP2において外気温
度を検出し、ステップSP3において、室内温度と外気
温度から建造物の床温度を推定し、ステップSP4にお
いて、時系列的に検出した床温度に基づいて季節が変化
したか否かを判定する。
た場合には、ステップSP5において従前の予測アルゴ
リズムを用いて空調負荷の予測を行い、そのまま元の処
理に戻る。逆に季節が変化したと判定された場合には、
ステップSP6において、変化した季節に応じた予測ア
ルゴリズムを選択して空調負荷の予測を行い、そのまま
元の処理に戻る。
度+β×前日の21時の室内温度+γ(ただし、α=
0.64、β=0.26、γ=2.89)の演算を行う
ことにより達成できる。この式は、実際のビルにおいて
取得した床温度、室内温度より推定に適したデータ「1
日平均室内温度」、「前日21時の室内温度」を用いて
統計処理(重回帰分析)して導かれた、平均床温度に対
する「重回帰式」である。この推定を採用した場合に
は、図6中にAで示す予測床温度が得られ、Bで示す実
測床温度に対する誤差が、Cに示すように、±0.5℃
以下であった。ただし、蓄熱空調システムの室内機の吸
い込み温度、または外気温度を用いて床温度を予測する
ことも可能である。これらの場合にも、例えば、上記と
同様に重回帰分析を行って「重回帰式」を導けばよい。
様に、床温度から季節の変化を検出し、季節に応じた予
測アルゴリズムを採用して精度よく空調負荷を予測する
ことができる。
に他の実施態様を示すブロック図である。
の床温度を検出する第1床温度センサ21と、建造物の
最低階(地面の温度の影響を余り受けない階のうちの最
低階であることが好ましい)の床温度を検出する第2床
温度センサ23と、第1床温度センサ21からの出力信
号を取り込む第1床温度測定部22と、第2床温度セン
サ23からの出力信号を取り込む第2床温度測定部24
と、取り込んだ信号を順次記憶するメモリ25と、メモ
リ25から両床温度信号を取り出して季節変化の検出を
行う季節変化検出部26と、複数の予測アルゴリズムを
保持する予測アルゴリズム保持部27と、季節変化の検
出結果に基づいて予測アルゴリズムを選択する予測アル
ゴリズム選択部28と、選択された予測アルゴリズムを
用いて空調負荷を予測する空調負荷予測部29とを含ん
でいる。
に他の実施態様を説明するフローチャートである。
床温度を検出し、ステップSP2において建造物の最低
階(地面の温度の影響を余り受けない階のうちの最低階
であることが好ましい)の床温度を検出し、ステップS
P3において、時系列的に検出した両床温度を用いて季
節が変化したか否かを判定する。
た場合には、ステップSP4において従前の予測アルゴ
リズムを用いて空調負荷の予測を行い、そのまま元の処
理に戻る。逆に季節が変化したと判定された場合には、
ステップSP5において、変化した季節に応じた予測ア
ルゴリズムを選択して空調負荷の予測を行い、そのまま
元の処理に戻る。
P3の判定の一例を詳細に説明するフローチャートであ
る。
(最上階の床温度−最低階の床温度)/最上階の床温
度}を算出する。ただし、従前の係数Aとの平均を算出
して新たな係数Aとしてもよい。
Aが係数の最大値AMAXよりも大きいか否かを判定す
る。A>AMAXであると判定された場合には、ステップ
SP33において係数の最大値AMAXを係数Aに設定す
る。
はステップSP33の処理が行われた場合には、ステッ
プSP34において、係数の最大値AMAXの半値AL(=
AMA X/2)を算出し、ステップSP35において、過
去の係数Aoldが半値ALよりも大きいか否かを判定す
る。
合には、ステップSP36において、係数Aが半値AL
よりも小さいか否かを判定し、逆に、Aold>ALでない
と判定された場合には、ステップSP37において、係
数Aが半値ALよりも大きいか否かを判定する。そし
て、ステップSP36においてA<ALであると判定さ
れた場合、またはステップSP37においてA>ALで
あると判定された場合には、ステップSP38におい
て、季節が変化したことを検出する。
Lでないと判定された場合、ステップSP37において
A>ALでないと判定された場合、またはステップSP
38の処理が行われた場合には、ステップSP39にお
いて、係数Aを過去の係数A oldとし、そのまま元の処
理に戻る。
AMAX=0.2、夏、冬ならばAold=0、春、秋ならば
Aold=0.2)を与えておく。
ば、図10に模式的に示すように、季節に応じて係数A
が増減する。そして、この係数Aを半値ALと比較する
ことにより、季節の変化を検出することができる。
SP3の判定の他の例を詳細に説明するフローチャート
である。
(最上階の床温度−最低階の床温度)/最上階の床温
度}を算出する。ただし、従前の係数Aとの平均を算出
して新たな係数Aとしてもよい。
Aが係数の最大値AMAXよりも大きいか否かを判定す
る。A>AMAXであると判定された場合には、ステップ
SP33において係数の最大値AMAXを係数Aに設定す
る。
はステップSP33の処理が行われた場合には、ステッ
プSP34において、第1閾値ALu{=係数の最大値A
MAXの半値AL(=AMAX/2)+B}、第2閾値A
Ld{=係数の最大値AMAXの半値AL(=AMAX/2)−
B}を算出し、ステップSP35において、過去の係数
A oldが第1閾値ALuよりも大きいか否かを判定する。
場合には、ステップSP36において、係数Aが第1閾
値ALuよりも大きいか否かを判定する。逆に、Aold<
ALuでないと判定された場合には、ステップSP37に
おいて、過去の係数Aoldが第2閾値ALdよりも大きい
か否かを判定する。ステップSP37においてAold>
ALdであると判定された場合には、ステップSP38に
おいて、係数Aが半値ALdよりも小さいか否かを判定す
る。そして、ステップSP36においてA>A Luである
と判定された場合、またはステップSP38においてA
<ALdであると判定された場合には、ステップSP39
において、季節が変化したことを検出する。
Luでないと判定された場合、ステップSP37において
Aold>ALdでないと判定された場合、ステップSP3
8においてA<ALdでないと判定された場合、またはス
テップSP39の処理が行われた場合には、ステップS
P40において、係数Aを過去の係数Aoldとし、その
まま元の処理に戻る。
2)を予め定めておく。
検出する処理にヒステリシスを持たせているので、季節
変化の判定が頻繁に発生することを防止することができ
る。
夏、冬には差が小さく、春、秋には差が大きいのである
から、所定の閾値との大小を比較することにより、季節
の変化を検出することができる。
うようにした空調システムのみならず、蓄電運転運転を
行うようにした空調システムにも適用することができ
る。
季節変化を精度よく検出することができ、季節変化の検
出結果に基づいて予測アルゴリズムを選択することによ
り、空調負荷を精度よく予測することができるという特
有の効果を奏する。
により季節変化の検出精度を高めることができるほか、
請求項1と同様の効果を奏する。
のセンサを不要にすることができるほか、請求項2と同
様の効果を奏する。
の変化を精度よく検出することができ、ひいては請求項
2または請求項3と同様の効果を奏する。
に頻繁に検出するという不都合の発生を防止することが
できるほか、請求項4と同様の効果を奏する。
測することができることに起因して、空調システムにお
ける蓄熱運転を良好に行わせることができるという特有
の効果を奏する。
節変化を精度よく検出することができ、季節変化の検出
結果に基づいて予測アルゴリズムを選択することによ
り、空調負荷を精度よく予測することができるという特
有の効果を奏する。
により季節変化の検出精度を高めることができるほか、
請求項7と同様の効果を奏する。
のセンサを不要にすることができるほか、請求項8と同
様の効果を奏する。
ルの変化を精度よく検出することができ、ひいては請求
項8または請求項9と同様の効果を奏する。
上に頻繁に検出するという不都合の発生を防止すること
ができるほか、請求項10と同様の効果を奏する。
予測することができることに起因して、空調システムに
おける蓄熱運転を良好に行わせることができるという特
有の効果を奏する。
すブロック図である。
明するフローチャートである。
表現した図である。
示すブロック図である。
説明するフローチャートである。
誤差の一例を示す図である。
態様を示すブロック図である。
態様を説明するフローチャートである。
の一例を詳細に説明するフローチャートである。
定の他の例を詳細に説明するフローチャートである。
ンサ 13 外気温度センサ 16 床温度推定部 21 第1床温度センサ 23 第2床温度センサ
Claims (12)
- 【請求項1】 空調空間を規定する建造物の温度情報を
検出し、 検出した温度情報から季節の変化を検出し、 季節の変化が検出されたことに応答して、変化後の季節
に対応する予測アルゴリズムを選択して空調負荷の予測
を行うことを特徴とする空調負荷予測方法。 - 【請求項2】 前記建造物の温度情報として空調空間を
規定する建造物の床温度を検出する請求項1に記載の空
調負荷予測方法。 - 【請求項3】 前記建造物の床温度を、空調システムの
室内機の吸い込み温度および外気温度から推定する請求
項2に記載の空調負荷予測方法。 - 【請求項4】 最上階の床温度と他の階の床温度との差
の、最上階の床温度に対する割合を用いて季節の変化を
検出する請求項2または請求項3に記載の空調負荷予測
方法。 - 【請求項5】 季節の変化の検出を行うに当たってヒス
テリシスを設ける請求項4に記載の空調負荷予測方法。 - 【請求項6】 少なくとも温熱情報の測定値を用いて所
定の予測アルゴリズムに基づいて空調負荷を予測し、予
測した空調負荷に基づいて蓄熱運転を行わせる空調シス
テムに適用される請求項1から請求項5の何れかに記載
の空調負荷予測方法。 - 【請求項7】 空調空間を規定する建造物の温度情報を
検出する温度情報検出手段(1)(11)(13)(1
6)(21)(23)と、 検出した温度情報から季節の変化を検出する季節変化検
出手段(4)(17)(26)と、 季節の変化が検出されたことに応答して、変化後の季節
に対応する予測アルゴリズムを選択して空調負荷の予測
を行う空調負荷予測手段(7)(10)(29)と、 を含むことを特徴とする空調負荷予測装置。 - 【請求項8】 前記温度情報検出手段(1)(21)
(23)は、建造物の温度情報として空調空間を規定す
る建造物の床温度を検出するものである請求項7に記載
の空調負荷予測装置。 - 【請求項9】 前記温度情報検出手段(11)(13)
(16)は、建造物の床温度を、空調システムの室内機
の吸い込み温度および外気温度から推定するものである
請求項8に記載の空調負荷予測装置。 - 【請求項10】 前記季節変化検出手段(26)は、最
上階の床温度と他の階の床温度との差の、最上階の床温
度に対する割合を用いて季節の変化を検出するものであ
る請求項8または請求項9に記載の空調負荷予測装置。 - 【請求項11】 前記季節変化検出手段(26)は、季
節の変化の検出を行うに当たってヒステリシスを設ける
ものである請求項10に記載の空調負荷予測装置。 - 【請求項12】 少なくとも温熱情報の測定値を用いて
所定の予測アルゴリズムに基づいて空調負荷を予測し、
予測した空調負荷に基づいて蓄熱運転を行わせる空調シ
ステムに適用されるものである請求項7から請求項11
の何れかに記載の空調負荷予測装置。
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---|---|---|---|
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