JP2001227792A - 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

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JP2001227792A JP2000043605A JP2000043605A JP2001227792A JP 2001227792 A JP2001227792 A JP 2001227792A JP 2000043605 A JP2000043605 A JP 2000043605A JP 2000043605 A JP2000043605 A JP 2000043605A JP 2001227792 A JP2001227792 A JP 2001227792A
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能成 佐々木
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一朗 山口
Satoru Hashimoto
哲 橋本
Takeaki Hase
健章 長谷
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ないデータで最適な予測因子を選択して空
調負荷を高精度に予測する。 【解決手段】 複数個のセンサ1と、各センサ1からの
出力信号を時系列的に保持する予測候補因子保持部2
と、最適な予測候補因子を保持している予測候補因子保
持部2を選択して予測因子とする選択部3と、選択され
た予測因子を入力として予測アルゴリズムを用いて翌日
の空調負荷を予測する空調負荷予測部4とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、蓄熱空調システ
ムにおいて、所定の期間における所定の予測因子に基づ
いて翌日の空調負荷を予測するための方法およびその装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、電力需要が少ない時間帯に蓄
熱運転を行って蓄熱槽に蓄熱し、電力需要が大きい時間
帯に蓄熱槽からの放熱を行うことによって電力需要の平
準化を達成するようにした蓄熱空調システムが提案され
ている。
【0003】このような蓄熱空調システムにおいては、
蓄熱量が過剰にならないようにするとともに、不足しな
いようにすることが必要であるから、所定期間の予測因
子を用いて翌日の空調負荷を予測し、予測空調負荷に応
じた量の蓄熱を行うことが一般的に行われている。
【0004】具体的には、予測最高気温でモデル(相関
式)を分類し、モデルを用いて空調負荷を予測する方
法、および複数の物理量をデータベース化し、このデー
タベースを用いて季節を特定し、特定された季節に応じ
て空調負荷を予測する方法(特開平6−131323号
公報参照)が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】予想最高気温でモデル
を分類する方法を採用した場合には、季節を正確に特定
できない可能性が高く、ひいては空調負荷の予測精度が
低下してしまう可能性が高い。
【0006】さらに説明する。
【0007】空調負荷を予測するために最適な予測因子
は季節に応じて変化することが知られている。したがっ
て、使用する因子を固定すると空調負荷の予測精度が低
下してしまうことになる。
【0008】また、季節に切り替わりは毎年変化し、同
じではないので、予め予測因子を換える日を特定するこ
とができない。
【0009】この結果、季節の特定精度が低い場合に
は、モデルを換えるべきであるにも拘わらず、従前のモ
デルを用いて空調負荷の予測を行い、またはモデルを換
えるべきでないにも拘わらず、モデルを換えて空調負荷
の予測を行う可能性が高くなってしまい、ひいては空調
負荷の予測精度が低下してしまうことになるという不都
合がある。
【0010】複数の物理量をデータベース化し、このデ
ータベースを用いて季節を特定し、特定された季節に応
じて空調負荷を予測する方法を採用した場合には、1年
間を通じてのデータを用いてデータベースを作成してお
くことが必要であり、データベースを作成するために多
大の労力が必要になるとともに、著しいコストアップを
招いてしまうという不都合がある。
【0011】
【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、少ないデータで最適な予測因子を選択し
て空調負荷を高精度に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。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1の空調負荷予測
方法は、空調負荷を予測するための複数の予測候補因子
の中から、最新の所定期間での最適な予測候補因子を選
択して予測因子として採用し、最新の所定期間における
採用した予測因子に基づいて空調負荷を予測する方法で
ある。
【0013】請求項2の空調負荷予測方法は、空調負荷
を予測するための複数の予測候補因子の中から使用可能
な予測候補因子を抽出し、抽出された予測候補因子の中
から最新の所定期間での最適な予測候補因子を選択して
予測因子として採用する方法である。
【0014】請求項3の空調負荷予測方法は、複数の予
測候補因子を複数のグループに分類し、各グループ毎に
請求項1または請求項2の方法を行う方法である。
【0015】請求項4の空調負荷予測方法は、最新の所
定期間を最適な所定期間に設定し、最適な所定期間にお
ける採用した予測因子に基づいて空調負荷を予測する方
法である。
【0016】請求項5の空調負荷予測装置は、空調負荷
を予測するための複数の予測候補因子の中から、最新の
所定期間での最適な予測候補因子を選択して予測因子と
して採用する予測因子採用手段と、最新の所定期間にお
ける採用した予測因子に基づいて空調負荷を予測する空
調負荷予測手段とを含むものである。
【0017】請求項6の空調負荷予測装置は、前記予測
因子採用手段として、空調負荷を予測するための複数の
予測候補因子の中から使用可能な予測候補因子を抽出
し、抽出された予測候補因子の中から最新の所定期間で
の最適な予測候補因子を選択して予測因子として採用す
るものを採用するものである。
【0018】請求項7の空調負荷予測装置は、前記予測
因子採用手段として、複数の予測候補因子を複数のグル
ープに分類し、各グループ毎に空調負荷を予測するため
の複数の予測候補因子の中から、最新の所定期間での最
適な予測候補因子を選択して予測因子として採用し、ま
たは空調負荷を予測するための複数の予測候補因子の中
から使用可能な予測候補因子を抽出し、抽出された予測
候補因子の中から最新の所定期間での最適な予測候補因
子を選択して予測因子として採用するものを採用するも
のである。
【0019】請求項8の空調負荷予測装置は、最新の所
定期間を最適な所定期間に設定する期間設定手段をさら
に含み、前記空調負荷予測手段として、最適な所定期間
における採用した予測因子に基づいて空調負荷を予測す
るものを採用するものである。
【0020】
【作用】請求項1の空調負荷予測方法であれば、空調負
荷を予測するための複数の予測候補因子の中から、最新
の所定期間での最適な予測候補因子を選択して予測因子
として採用し、最新の所定期間における採用した予測因
子に基づいて空調負荷を予測するのであるから、空調負
荷の予測精度を高めることができる。
【0021】請求項2の空調負荷予測方法は、空調負荷
を予測するための複数の予測候補因子の中から使用可能
な予測候補因子を抽出し、抽出された予測候補因子の中
から最新の所定期間での最適な予測候補因子を選択して
予測因子として採用するのであるから、センサなどの不
具合により何れかの予測因子が使用できなくなったよう
な場合に、使用可能な予測因子の中から最適な予測因子
を選択することにより、空調負荷の予測の信頼性を高め
ることができる。
【0022】請求項3の空調負荷予測方法であれば、複
数の予測候補因子を複数のグループに分類し、各グルー
プ毎に請求項1または請求項2の方法を行うのであるか
ら、互いに相関の高い因子の重複による精度の低下を避
けることができ、空調負荷の予測精度を一層高めること
ができる。
【0023】請求項4の空調負荷予測方法であれば、最
新の所定期間を最適な所定期間に設定し、最適な所定期
間における採用した予測因子に基づいて空調負荷を予測
するのであるから、空調負荷の予測精度を一層高めるこ
とができる。
【0024】請求項5の空調負荷予測装置であれば、予
測因子採用手段によって、空調負荷を予測するための複
数の予測候補因子の中から、最新の所定期間での最適な
予測候補因子を選択して予測因子として採用し、空調負
荷予測手段によって、最新の所定期間における採用した
予測因子に基づいて空調負荷を予測することができる。
【0025】したがって、空調負荷の予測精度を高める
ことができる。
【0026】請求項6の空調負荷予測装置であれば、前
記予測因子採用手段として、空調負荷を予測するための
複数の予測候補因子の中から使用可能な予測候補因子を
抽出し、抽出された予測候補因子の中から最新の所定期
間での最適な予測候補因子を選択して予測因子として採
用するものを採用するのであるから、センサなどの不具
合により何れかの予測因子が使用できなくなったような
場合に、使用可能な予測因子の中から最適な予測因子を
選択することにより、空調負荷の予測の信頼性を高める
ことができる。
【0027】請求項7の空調負荷予測装置であれば、前
記予測因子採用手段として、複数の予測候補因子を複数
のグループに分類し、各グループ毎に空調負荷を予測す
るための複数の予測候補因子の中から、最新の所定期間
での最適な予測候補因子を選択して予測因子として採用
し、または空調負荷を予測するための複数の予測候補因
子の中から使用可能な予測候補因子を抽出し、抽出され
た予測候補因子の中から最新の所定期間での最適な予測
候補因子を選択して予測因子として採用するものを採用
するのであるから、互いに相関の高い因子の重複による
精度の低下を避けることができ、空調負荷の予測精度を
一層高めることができる。
【0028】請求項8の空調負荷予測装置であれば、最
新の所定期間を最適な所定期間に設定する期間設定手段
をさらに含み、前記空調負荷予測手段として、最適な所
定期間における採用した予測因子に基づいて空調負荷を
予測するものを採用するのであるから、空調負荷の予測
精度を一層高めることができる。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、この
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、以下の実施態様は、蓄熱空調シ
ステムに適用されるものとして説明している。
【0030】図1はこの発明の空調負荷予測装置の一実
施態様を示すブロック図である。
【0031】この空調負荷予測装置は、複数個のセンサ
1と、各センサ1からの出力信号(予測候補因子)を時
系列的に保持する予測候補因子保持部2と、最適な予測
候補因子を保持している予測候補因子保持部2を選択し
て予測因子とする選択部3と、選択された予測因子を入
力としてニューラルネットワーク、カルマンフィルタな
どの予測アルゴリズムを用いて翌日の空調負荷を予測す
る空調負荷予測部4とを有している。
【0032】前記センサ1としては、外気温度、建造物
の躯体温度、室内温度、湿度、日照時間などを検出する
ものが例示できる。
【0033】前記選択部3は、例えば、重回帰分析を行
って最適な予測候補因子を保持している予測候補因子保
持部2を選択して予測因子とするものである。ここで、
重回帰分析による予測因子の選択は、例えば、目的変数
(日、時刻別空調負荷など)をn種の予測候補因子によ
り表し、偏相関係数(大きいほど有為)、AIC基準
(有為な予測候補因子を抽出)、F値(有為な予測候補
因子を抽出)などを用いて最適な予測候補因子を抽出す
ることにより達成される。したがって、季節に応じて最
適の予測候補因子を選択することができる。
【0034】前記偏相関係数を選択した場合には、PR
h=−rhy/(rhh・ryy1/2の演算を行ってh番目の
予測候補因子についての偏相関係数PRhを求める。そ
して、偏相関係数PRhが大きい予測候補因子を選択す
る。ただし、rhh、ryy、rh yはRzz=[rij]の逆行
列の(h,h)成分、(y,y)成分、(h,y)成分
である。Rzzは、予測候補因子(n個)と空調負荷予測
値(y番目とする)を一緒にした(n+1)個の変数間
の相関係数行列である。rijはi番目とj番目の変数の
相関係数である。
【0035】前記AIC基準を採用した場合には、ΔA
IC=k・log[(1−Rh-1 2)/(1−Rh 2)]−
2の演算を行ってh番目の予測候補因子についてのΔA
ICを求める。そして、ΔAICが負となる予測候補因
子を選択する。ただし、Rhはh番目までの予測候補因
子による重相関係数、kはデータ数である。
【0036】前記F値を採用した場合には、F0=(k
−h−1)(Rh 2−Rh-1 2)/(1−Rh 2)の演算を行
ってF0を求め、F0≧Finならば該当する予測候補
因子を含め、F0<Foutならば対当する予測候補因
子を含めない。ただし、Rhはh番目までの予測候補因
子による重相関係数、kはデータ数、Fin、Fout
は予め設定された定数、例えば、Fin=Fout=2
に設定される。
【0037】前記空調負荷予測部4は、例えば、ニュー
ラルネットワーク、カルマンフィルタなどを用いて将来
の空調負荷を予測するものである。
【0038】図2はこの発明の空調負荷予測方法の一実
施態様を説明するフローチャートである。ステップSP
1において、各予測候補因子を時系列的に検出し、ステ
ップSP2において、重回帰分析を行って最適な予測候
補因子を抽出し、ステップSP3において、抽出された
予測候補因子を予測因子として翌日の空調負荷を予測
し、そのまま元の処理に戻る。
【0039】上記の何れかの実施態様を採用した場合に
は、季節などに応じて最適の予測候補因子を選択できる
ので、空調負荷の予測精度を高めることができる。
【0040】図3はこの発明の空調負荷予測装置の他の
実施態様を示すブロック図である。
【0041】この空調負荷予測装置が図1の空調負荷予
測装置と異なる点は、予測候補因子保持部2と選択部3
との間に、正常な予測候補因子のみを選択部3に供給す
る正常因子抽出部5をさらに設けた点のみである。
【0042】前記正常因子抽出部5は、値が得られなか
った因子、予想される上下限値を越える値を有する因子
などを異常な予測候補因子であると認識し、これら以外
の因子を正常な予測候補因子と認識して選択部3に供給
するものである。
【0043】図4はこの発明の空調負荷予測方法の他の
実施態様を説明するフローチャートである。
【0044】このフローチャートが図2のフローチャー
トと異なる点は、ステップSP1とステップSP2との
間に、正常な予測候補因子のみを抽出するステップSP
1aを設けた点のみである。
【0045】図3または図4の実施態様を採用した場合
には、センサなどの異常により正常な値が得られなくな
った予測候補因子が存在するような状態において、正常
な値が得られる予測候補因子のみを抽出し、これらの中
から最適の予測候補因子を選択することができる。この
結果、空調負荷の予測の信頼性を高めることができる。
【0046】図5はこの発明の空調負荷予測装置のさら
に他の実施態様を示すブロック図である。
【0047】この空調負荷予測装置は、複数の予測候補
因子のそれぞれを保持する第1予測候補因子保持部11
と、複数の予測候補因子を入力として重回帰分析を行っ
て有効な予測候補因子を抽出する重回帰分析部12と、
抽出された予測候補因子を表すデータを保持する第2予
測候補因子保持部13と、複数の予測候補因子の組み分
けを行う組分け部14と、組み分けされた予測候補因子
を入力として所定の予測アルゴリズム(ニューラルネッ
トワーク、カルマンフィルタなど)を用いて空調負荷の
予測を行う予測モデル部15と、予測された空調負荷を
保持する第1予測空調負荷保持部16と、第2予測候補
因子保持部13に保持されている予測候補因子を入力と
して何れかの第1予測空調負荷保持部16を選択する選
択部17と、選択された予測空調負荷を最終的に選択さ
れた予測空調負荷として保持する第2予測空調負荷保持
部18とを有している。
【0048】前記組み分け部14は、3種〜全種の予測
候補因子を組として組み分けを行うものである。
【0049】この実施態様を採用した場合には、最適の
予測候補因子の組み分けに基づく空調負荷の予測を行う
ことができ、互いに相関の高い因子の重複による精度の
低下を避けることができ、空調負荷の予測精度を高める
ことができる。
【0050】図6はこの発明の空調負荷予測方法のさら
に他の実施態様を説明するフローチャートである。
【0051】ステップSP1において、予測候補因子の
組み分けでモデル化を行い、ステップSP2において、
各モデル毎に予測アルゴリズムを用いて空調負荷を予測
し、ステップSP3において、重回帰分析を行って予測
候補因子を抽出し、ステップSP4において、抽出され
た予測候補因子に対応する空調負荷予測結果を選択し
(ただし、重回帰分析の各手法毎に選択された予測候補
因子に対応するモデルでの空調負荷予測結果を平均して
予測空調負荷としてもよい)、そのまま元の処理に戻
る。
【0052】ただし、2種以上の手法で抽出された予測
候補因子に対応するモデルでの予測結果を採用してもよ
い。選択基準を3種〜全種としてもよい。
【0053】また、予測候補因子を内的因子、外的因
子、建築物による因子に訳、各部類毎に、最も相関の高
い因子のみを採用することも可能である。内的因子Ai
としては室内温度、室内湿度などが例示でき、外的因子
Biとしては外気温度、外湿度などが例示でき、建築物
による因子Ciとしては躯体温度などが例示できる。
【0054】例えば、重回帰分析により抽出され、相関
の高い順に、B2、A2、B1、C3、C2、B3、A
1と並べられたとすると、A2、B2、C3を予測因子
として採用する。
【0055】上記の方法を採用することにより、各手法
による抽出結果の違いが考慮され、信頼性が向上する。
すなわち、複数手法の結果を平均することにより、予測
が大きく外れることが回避される。さらに、異常な予測
値を排除するためには、平均の際に最大値や最小値を除
いたり、中央値を用いたりするることができる。
【0056】以上の各実施態様においては、各予測候補
因子にk個のデータ(例えば、k日分のデータ)が用い
られている。
【0057】ただし、季節に応じて最適な個数が変化す
るので、以下の手順で個数を更新することが好ましい。
【0058】先ず、k個、k+δ個、k−δ個のデータ
で空調負荷の予測を行う。ただし、その日の空調負荷予
測値としては個数をk個に設定した場合の予測値を採用
する。
【0059】次いで、実績空調負荷値と比較してkを増
減する。すなわち、実空調負荷値が得られた段階で各個
数での予測値の評価を行い、好ましい個数に移行する。
例えば、k個のデータによる予測結果が最も実績値に近
ければ、kは増減させない。ただし、k+δ個のによる
予測結果が最も実績値に近ければ、kを、例えば1だけ
増加させる。逆に、k−δ個のによる予測結果が最も実
績値に近ければ、kを、例えば1だけ減少させる(ただ
し、k>予測候補因子数)。
【0060】また、δ(>0)としては、例えば、δ=
1が採用される。
【0061】
【発明の効果】請求項1の発明は、空調負荷の予測精度
を高めることができるという特有の効果を奏する。
【0062】請求項2の発明は、請求項1の効果に加
え、センサなどの不具合により何れかの予測因子が使用
できなくなったような場合に、使用可能な予測因子の中
から最適な予測因子を選択することにより、空調負荷の
予測の信頼性を高めることができるという特有の効果を
奏する。
【0063】請求項3の発明は、請求項1または請求項
2の効果に加え、互いに相関の高い因子の重複による精
度の低下を避けることができ、空調負荷の予測精度を一
層高めることができるという特有の効果を奏する。
【0064】請求項4の発明は、請求項1から請求項3
の何れかの効果に加え、空調負荷の予測精度を一層高め
ることができるという特有の効果を奏する。
【0065】請求項5の発明は、空調負荷の予測精度を
高めることができるという特有の効果を奏する。
【0066】請求項6の発明は、請求項5の効果に加
え、センサなどの不具合により何れかの予測因子が使用
できなくなったような場合に、使用可能な予測因子の中
から最適な予測因子を選択することにより、空調負荷の
予測の信頼性を高めることができるという特有の効果を
奏する。
【0067】請求項7の発明は、請求項5または請求項
6の効果に加え、互いに相関の高い因子の重複による精
度の低下を避けることができ、空調負荷の予測精度を一
層高めることができるという特有の効果を奏する。
【0068】請求項8の発明は、請求項5から請求項7
の何れかの効果に加え、空調負荷の予測精度を一層高め
ることができるという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の空調負荷予測装置の一実施態様を示
すブロック図である。
【図2】この発明の空調負荷予測方法の一実施態様を説
明するフローチャートである。
【図3】この発明の空調負荷予測装置の他の実施態様を
示すブロック図である。
【図4】この発明の空調負荷予測方法の他の実施態様を
説明するフローチャートである。
【図5】この発明の空調負荷予測装置のさらに他の実施
態様を示すブロック図である。
【図6】この発明の空調負荷予測方法のさらに他の実施
態様を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
3 選択部 4 空調負荷予測部 5 正常因子抽出部 12 重回帰分析部 15 予測モデル部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 能成 滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の2 ダイキン工業株式会社滋賀製作所内 (72)発明者 山口 一朗 滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の2 ダイキン工業株式会社滋賀製作所内 (72)発明者 橋本 哲 滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の2 ダイキン工業株式会社滋賀製作所内 (72)発明者 長谷 健章 滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の2 ダイキン工業株式会社滋賀製作所内 Fターム(参考) 3L060 AA03 AA08 CC01 CC02 CC03 CC06 CC08 CC19 EE41 5H004 GA15 GB20 HB01 JB07 JB23 KC23 KC26 KC28 KD42

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空調負荷を予測するための複数の予測候
    補因子の中から、最新の所定期間での最適な予測候補因
    子を選択して予測因子として採用し、最新の所定期間に
    おける採用した予測因子に基づいて空調負荷を予測する
    ことを特徴とする空調負荷予測方法。
  2. 【請求項2】 空調負荷を予測するための複数の予測候
    補因子の中から使用可能な予測候補因子を抽出し、抽出
    された予測候補因子の中から最新の所定期間での最適な
    予測候補因子を選択して予測因子として採用する請求項
    1に記載の空調負荷予測方法。
  3. 【請求項3】 複数の予測候補因子を複数のグループに
    分類し、各グループ毎に請求項1または請求項2の方法
    を行う請求項1または請求項2に記載の空調負荷予測方
    法。
  4. 【請求項4】 最新の所定期間を最適な所定期間に設定
    し、最適な所定期間における採用した予測因子に基づい
    て空調負荷を予測する請求項1から請求項3の何れかに
    記載の空調負荷予測方法。
  5. 【請求項5】 空調負荷を予測するための複数の予測候
    補因子の中から、最新の所定期間での最適な予測候補因
    子を選択して予測因子として採用する予測因子採用手段
    (3)(5)(12)と、最新の所定期間における採用
    した予測因子に基づいて空調負荷を予測する空調負荷予
    測手段(4)(15)とを含むことを特徴とする空調負
    荷予測装置。
  6. 【請求項6】 前記予測因子採用手段(3)(5)(1
    2)は、空調負荷を予測するための複数の予測候補因子
    の中から使用可能な予測候補因子を抽出し、抽出された
    予測候補因子の中から最新の所定期間での最適な予測候
    補因子を選択して予測因子として採用するものである請
    求項5に記載の空調負荷予測装置。
  7. 【請求項7】 前記予測因子採用手段(3)(5)(1
    2)は、複数の予測候補因子を複数のグループに分類
    し、各グループ毎に空調負荷を予測するための複数の予
    測候補因子の中から、最新の所定期間での最適な予測候
    補因子を選択して予測因子として採用し、または空調負
    荷を予測するための複数の予測候補因子の中から使用可
    能な予測候補因子を抽出し、抽出された予測候補因子の
    中から最新の所定期間での最適な予測候補因子を選択し
    て予測因子として採用するものである請求項5または請
    求項6に記載の空調負荷予測装置。
  8. 【請求項8】 最新の所定期間を最適な所定期間に設定
    する期間設定手段をさらに含み、前記空調負荷予測手段
    (4)(15)は、最適な所定期間における採用した予
    測因子に基づいて空調負荷を予測するものである請求項
    5から請求項7の何れかに記載の空調負荷予測装置。
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