JP2004324908A

JP2004324908A - ビル設備制御装置

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Publication number: JP2004324908A
Application number: JP2003116034A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Amano; 昌幸天野; Masashi Murakami; 昌史村上
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】消費エネルギーと快適性とを総合的に勘案して設備機器を制御することのできるビル設備制御装置を提供する。
【解決手段】構造同定部１１によりアンケートを実施し制御対象機器２の動作に対する人間の要求を収集し、この要求に基づき機器２の動作を決定する視的環境、温熱環境及び省エネルギーの各要素に対する重み係数を算出する。また、モデル演算部１４により外気温度と日射量からＰＭＶ、窓面輝度、機器２の消費エネルギーを算出し、効用変換部１５によりこれらの値を効用度に変換する。そして、統合化部１６により前述の効用度と重み係数から統合化効用関数を用いて統合化効用度を導出し、最適評価部１７により省エネルギー等の前述の各要素の点で総合的に各意思決定者を最も満足させられ最大の統合化効用度を導出する。制御部１３によりこの効用値に対応する設定温度及びスラット角で機器２を動作させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物内に設置される空調設備や照明設備などの設備機器の動作を制御するビル設備制御装置の技術分野に属し、特に、快適性及び省エネルギー化の設備機器の動作に対する複数の要求に対して最適な動作を実現するビル設備制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下記特許文献１には、事務所や工場などのビル内に設置される空調設備及び照明設備のトータルの省エネルギー化を図るべく、季節、天候及びゾーンごとに複数のブラインドのスラット角を設定し、空調設備及び照明設備の各消費エネルギーの和が最小となるスラット角を予め学習して記憶しておき、実際にブラインドのスラット角を制御する際には、記憶された複数のスラット角の中から、その時点の季節、天候及びゾーンに対応するスラット角を検索し、このスラット角に基づいてブラインドを制御する技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３３０２８００号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、空調設備や照明設備等の設備機器の運転は、ビルの利用者の要求を正確に把握することなく、ビルの管理者によって一方的に管理されている場合がある。この場合、ビルの管理者は、低コスト化の点から快適性より省エネルギーを重視する傾向が大きい。
【０００５】
しかしながら、室内環境はそのビル内で作業するビルの利用者の作業効率に大きく影響を与えるため、ビルの管理者が、快適性より省エネルギーを重視した場合、作業効率の低下を招来する虞がある。
【０００６】
一方、作業効率を省エネルギーより重視して設備機器の管理を行った場合には、例えば室内に誰もいないのに空調設備を運転させること等によるエネルギーの浪費や、例えば空調設備の設定温度を必要以上に高くしたり低くしたりする等による電力の過剰供給によって、設備機器の運転コストの増加を招来する虞がある。
【０００７】
このように、いずれか一方の立場の人間の要求にしたがって設備機器を動作せるようにすると、快適性か省エネルギーかのいずれか一方が重視されることで、他方の立場の人間が不利益を被る可能性が高いことから、快適性と省エネルギーとを総合的に判断した上で設備機器を動作させることができれば、立場の異なる人を適度に満足させることができると考えられるが、このような構成を実現するものは商品化されてもいないし、提案もなされていない。
【０００８】
なお、前述の特許文献１は、空調設備及び照明設備のトータルの省エネルギー化を図るものであって、省エネルギー化と快適性の両立を実現するものではない。
【０００９】
本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、消費エネルギーと快適性とを総合的に勘案して設備機器を制御することのできるビル設備制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、建物内に設置される設備機器の動作に対する人間の要求を収集する収集手段と、前記収集された要求に基づき、前記設備機器の動作を決定する複数の要素に対する重み付けをそれぞれ行い重み係数を算出する重み付け手段と、前記設備機器の消費エネルギーを算出する消費エネルギー算出手段と、前記建物内の快適性に係る指標の値を算出する快適性算出手段と、前記消費エネルギーと前記快適性に係る指標の値と前記重み係数とを用いて、前記消費エネルギー及び前記快適性の評価を行う評価手段と、前記評価手段により最良と評価される消費エネルギー及び快適性に係る指標の値で前記設備機器を動作させる制御手段とを備えることを特徴とするビル設備制御装置である。
【００１１】
この発明によれば、収集手段により、建物内に設置される設備機器の動作に対する人間の要求が収集されると、重み付け手段により、前記収集された要求に基づいて、設備機器の動作を決定する複数の要素に対する重み付けがそれぞれ行われ重み係数が算出される。
【００１２】
一方、消費エネルギー算出手段により、前記設備機器の消費エネルギーが算出されるとともに、快適性算出手段により、前記建物内の快適性に係る指標の値が算出される。
【００１３】
そして、評価手段により、前記消費エネルギーと前記快適性に係る指標の値と前記重み係数とを用いて、前記消費エネルギー及び前記快適性の評価が行われ、制御手段により、前記評価手段で最良と評価される消費エネルギー及び快適性に係る指標の値で前記設備機器が動作される。
【００１４】
このように、建物内に設置される設備機器に対する人間の要求を収集し、収集された要求に基づいて、最良と評価される消費エネルギー及び快適性に係る指標の値を導出して、これらの値で設備機器を動作させるようにしたので、消費エネルギーと快適性とを総合的に勘案して設備機器を制御することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のビル設備制御装置において、前記重み付け手段は、前記収集された要求に基づいて前記複数の要素を階層的に構造化した後、前記各要素の重み係数を算出することを特徴とするものである。
【００１６】
この発明によれば、収集された要求に基づいて複数の要素を階層的に構造化した後、前記各要素の重み係数を算出するようにしたので、設備機器の動作を決定する複数の要素間の関係を適切に把握することができる。その結果、各要素に対して適切な重み係数を算出することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のビル設備制御装置において、前記評価手段は、前記消費エネルギー及び前記快適性に係る指標の値をそれぞれ人間の満足度を示す数値に変換する変換関数を有し、この満足度を示す数値と前記重み係数とを用いて前記評価を行うものであり、前記収集手段により要求が収集される毎に、この収集された要求に応じて前記変換関数を変更することを特徴とするものである。
【００１８】
この発明によれば、収集手段により要求が収集される毎に、この収集された要求に応じて変換関数を変更するようにしたので、設備機器の動作に対する人間の要求が変化した場合でも、その変化に応じて設備機器の動作を適切に制御することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のビル設備制御装置において、前記複数の要素に前記重み係数が予め複数パターン設定されており、前記評価手段は、前記収集された要求に対応するパターンの重み係数を用いて、前記消費エネルギー及び前記快適性の評価を行うことを特徴とするものである。
【００２０】
この発明によれば、前記複数の要素に重み係数を予め複数パターン設定し、前記評価手段は、前記収集された要求に対応するパターンの重み係数を用いて、前記消費エネルギー及び前記快適性の評価を行うようにしたので、省エネルギーを重視した動作を設備機器に行わせるか、快適性を重視した動作を設備機器に行わせるかを比較的簡単に決定することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について説明する。
【００２２】
図１に示すように、制御システム１は、ビル内に設置される制御対象設備（設備機器に相当）２と、制御対象設備２の動作を制御する設備制御装置３と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）４と、制御対象設備２の動作を制御するのに必要な室内外の環境状態を検出する検出部５とを備えてなる。
【００２３】
制御対象設備２として、例えば空調設備６、照明設備７及びブラインド設備８がある。また、本実施形態では、前述の空調設備６等の動作を制御すべく、検出部５として、外気温度を計測する温度計９と、日射量を計測する日射計１０とを備えている。そして、温度計９により計測される外気温度や日射計１０により計測される日射量に応じて、空調設備６は設定温度が、ブラインド設備８はスラット角がそれぞれ設備制御装置３により制御される。
【００２４】
この制御システム１において、特に、本実施形態では、次のような点を考慮して制御対象設備２の動作を制御するようにしている。
【００２５】
すなわち、制御対象設備２が配設されるビルの所有者と利用者とで、快適性（室内環境）と省エネルギー化の点について、制御対象設備２に対する要求や要望が異なる場合が多い。また、ビルの利用者であっても、その利用者が性別によって、あるいは身体的なハンデの有無によって制御対象設備２に対する要求や要望が異なることも多々ある。
【００２６】
そこで、本実施形態においては、このように立場の異なる人々の様々な要求や要望から、快適性と省エネルギー化とを総合的にみて最適と考えられる設定内容で制御対象設備２を動作させるようにしている。なお、室内環境は、室内の温度に係る温熱環境と、室内の明るさや窓越しに見える景観や眺望に係る視的環境とに大別することができる。
【００２７】
さらに、室内環境、とりわけ窓面を中心とする空間の環境制御は、室外の環境の影響を受けやすく、快適性やエネルギー消費量が、室外の環境に応じて複雑に変化する。この変化に伴って、快適性や省エネルギー化に対する利用者の要求も複雑に変化するものと考えられる。また、眺望による心理的な効果も利用者の要求に影響すると考えられる。
【００２８】
そこで、本実施形態では、快適性やエネルギー消費量を示す要素として、例えば「作業効率」、「温感」、「雰囲気」及び「コスト」を挙げ、これら複数の要素が複雑に絡み合った環境制御の問題に対し、前述の要素間の関係とそれぞれの重要度とを明確にすることで、快適性とエネルギー消費量との重要度の比率を求めるようにしている。
【００２９】
前述のような構成を実現すべく、図１に示すように、設備制御装置３は、構造同定部１１、最適化部１２及び制御部１３を備えている。なお、構造同定部１１は、収集手段及び重み付け手段に相当する。
【００３０】
構造同定部１１は、ビルの所有者及び利用者（以下、総称して意志決定者という）に、室内環境及び省エネルギー化についてのアンケートをＰＣ４を用いて実施し、ビル管理（室内環境やその環境を維持するために要するコスト）に対する要求や要望、あるいは感想を収集した後、このアンケート結果に基づいて、以下に説明するように、「作業効率」、「温感」、「雰囲気」及び「コスト」の各要素を階層的に構造化し、各要素の重要度を表す重み係数や各意思決定者の要求の重要度を表す重み係数を算出するものである。
【００３１】
なお、本実施形態においては、ビルの利用者を、さらに男性の利用者、女性の利用者、及び身体的弱者に分類する。
【００３２】
図２は、重み係数の算出方法の説明図である。
【００３３】
図２（ａ）は、所有者及び各利用者が要求する制御対象設備２の運転に関する、「作業効率」、「温感」、「雰囲気」及び「コスト」の各要素の階層構造化を行うべく、アンケート結果に基づき、周知のＩＳＭ（ＩｎｔｅｒｐｒｅｔｉｖｅＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＭｏｄｅｌｉｎｇ）法に従って生成した関係行列（ＢｉｎａｒｙＭａｔｒｉｘ）の一例を示すものである。
【００３４】
図２（ａ）に示すように、関係行列は、横の要素をｉ、縦の要素をｊとしたとき、要素ｊが要素ｉに影響を与える場合は、第ｉ行第ｊ列目を「１」、影響を与えない場合は、「０」として生成されたものである。
【００３５】
例えば、図２（ａ）においては、温感は作業効率に影響を与えるというアンケート結果から、第２行第１列目を「１」とする一方、コストは作業効率に影響を与えないというアンケート結果から、第４行第１列目を「０」としている。
【００３６】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す関係行列に基づいて解析された前述の各要素の階層構造をネットワーク図として示したものである。なお、関係行列からネットワーク図を生成する方法は周知であるため、詳細には説明しないが、例えば関係行列から可達行列（ＲｅａｃｈａｂｉｌｉｔｙＭａｔｒｉｘ）を求め、この可達行列を用いて各要素をレベル分割（ＬｅｖｅｌＰａｒｔｉｔｉｏｎ）することにより生成することができる。
【００３７】
図２（ｂ）に示す階層構造のネットワーク図は、上層に「作業効率」及び「コスト」の要素が、下層に「温感」及び「雰囲気」の要素が位置するとともに、「温感」及び「雰囲気」は「作業効率」に影響を与え、「作業効率」を除く他の要素間では相互に影響を与えるものではない旨を示す。
【００３８】
したがって、空調設備６、照明設備７及びブラインド設備８の最適運転を行うという課題に対し、図３に示すような階層構造を構成することができる。すなわち、この階層構造は、図３に示すように、意思決定者の要素（所有者、男性利用者、女性利用者及び身体的弱者）を最上層（第１の階層という）とし、その下の階層（第２の階層という）に、「作業効率」及び「コスト」の要素が位置し、さらにその下の階層（第３の階層という）に「雰囲気」及び「温感」の要素が位置し、さらにその下の階層（第４の階層という）に、制御対象設備２の運転内容を決定する「視的環境」、「温熱環境」及び「省エネ」の要素が位置するものである。
【００３９】
次に、構造同定部１１は、周知の階層分析法（ＡＨＰ法、ＡｎａｌｙｔｉｃＨｉｅｒａｒｃｈｙＰｒｏｃｅｓｓ）により、意思決定者の要求に対する重み付け（意思決定者の要求に対する重要度の比率の設定）を行う。
【００４０】
図２（ｃ）は、アンケートの結果から、所有者並びに男性、女性及び身体的弱者の各利用者の要求の重み係数を前述のＡＨＰ法により決定して構成されるペア比較マトリックスの一例を示したものである。
【００４１】
図２（ｃ）に示すように、ペア比較マトリックスは、横の要素をｉ、縦の要素をｊとしたとき、要素ｉに対する要素ｊの要求の重要度の大小を比較（一対比較）し、第ｉ行第ｊ列目に、その重要度に応じた数値（重み係数）を設定したものである。
【００４２】
例えば、図２（ｃ）に示すように、所有者に対する男性利用者の要求の重要度を示す重み係数が２．０となっていることから、男性の利用者の要求の重要度は所有者より２倍高いというアンケート結果が得られたことが判る。
【００４３】
図２（ｄ）は、図２（ｃ）に示すペア比較マトリックスに基づいて、各意志決定者の要求に対する重み係数（第１の階層における相対的な重み係数）の算出を行ったものである。なお、図２（ｄ）に示す各要素（所有者、男性利用者、女性利用者及び身体的弱者）の重み係数は、例えば次のようにして算出される。
【００４４】
図２（ｃ）において、構造同定部１１は、要素ｉ（または要素ｊ）の数をｎとすると、要素ｊごとに、当該要素に対して設定されたすべての重み係数を乗算して得られる乗算値のｎ乗根を算出する（以下、この値を幾何平均値という）。次に、構造同定部１１は、各要素ｊについて算出された各幾何平均値の合計を算出する。そして、構造同定部１１は、この幾何平均値の合計に対する、当該要素ｊについて算出された幾何平均値の割合を算出する。これにより、図２（ｄ）に示す各重み係数が得られる。
【００４５】
例えば、所有者の重み係数を算出する場合、所有者に対して設定された重み係数は、図２（ｃ）に示すように、「１．０」，「０．５」，「０．３」及び「０．２」であるから、所有者の幾何平均値は（１．０×０．５×０．３×０．２）^１／４より、約０．４１５となる。
【００４６】
これと同様の演算方法により、構造同定部１１は、男性利用者、女性利用者及び身体的弱者の幾何平均値「０．６６９」，「１．１５９」及び「２．９４３」を求め、この合計「５．１８６」を算出する。したがって、所有者の要求に対する重み係数は、０．４１５／５．１８６≒０．０８となる。このようにして、各意思決定者の要求に対する重み係数を算出する。
【００４７】
次に、構造同定部１１は、同じくＡＨＰ法により、室内環境やエネルギー消費量を決定する各要素（作業効率、温感、雰囲気、及びコスト）の重み付けを行う。
【００４８】
ここで、上述したように、温感及び雰囲気はそれぞれ作業効率に影響を与える一方、作業効率を除く要素間では相互に影響を与えない（図２（ｂ）参照）ことから、作業効率とコストとの相対的な重み付け（一対比較）と、温感と雰囲気との相対的な重み付けとを行えばよい。
【００４９】
図２（ｅ）は、各意思決定者における作業効率とコストとの一対比較のうち、利用者における作業効率とコストとの一対比較についてのアンケート結果を表すペア比較マトリックスを示したものである。
【００５０】
図２（ｅ）によれば、作業効率に対するコストの重要度を示す重み係数が０．２となっていることから、利用者にとっては、コストよりも作業効率が５倍重視されるというアンケート結果が得られたことが判る。
【００５１】
そして、図２（ｅ）に示すペア比較マトリックスに基づき、上述した各意思決定者の要求に対する重み係数の算出の場合と同様の算出方法により、図２（ｆ）に示すように、利用者についての第２の階層における相対的な重み係数は、「作業効率」が「０．８３」、「コスト」が「０．１７」と算出される。
【００５２】
図２（ｇ）は、所有者及び利用者における温感と雰囲気との一対比較のうち、利用者における温感と雰囲気との一対比較についてのアンケート結果を表すペア比較マトリックスを示したものである。
【００５３】
図２（ｇ）によれば、温感に対する雰囲気の重要度を示す重み係数が５．０となっていることから、利用者にとっては、温感よりも雰囲気が５倍重視されるというアンケート結果が得られたことが判る。
【００５４】
そして、図２（ｆ）に示すペア比較マトリックスに基づき、上述した各意思決定者の要求に対する重み係数の算出の場合と同様の算出方法により、図２（ｈ）に示すように、利用者についての第３の階層における相対的な重み係数は、「温感」が０．１７、「雰囲気」が０．８３と算出される。
【００５５】
さらに、所有者における作業効率とコストとの一対比較、及び温感と雰囲気との一対比較を行った結果、所有者についての第２の階層における「作業効率」及び「コスト」の各要素の相対的な重み係数は、「作業効率」及び「コスト」がそれぞれ０．５、所有者についての第３の階層における「温感」及び「雰囲気」の各要素の相対的な重み係数がそれぞれ０．５と算出されたものとすると、第１〜第３の階層における各要素の相対的な重み係数は、図４に示すようなものとなる。
【００５６】
図４は、各意思決定者についての第１〜第３の階層における各要素の相対的な重み係数を算出したものである。
【００５７】
図４において、例えば男性利用者についての第２の階層における「作業効率」及び「コスト」の相対的な重み係数は、「作業効率」が０．８３、「コスト」が０．１７である一方、作業効率に影響を与える「雰囲気」及び「温感」の第３の階層における相対的な重み係数は、「雰囲気」が０．８３、「温感」が０．１７であるから、男性利用者についての第１〜第３の階層における「雰囲気」の相対的な重み係数は０．８３×０．８３≒０．６９、「温感」の相対的な重み係数は、０．８３×０．１７≒０．１４と算出される。
【００５８】
次に、構造同定部１１は、制御対象設備２の運転内容を決定する「視的環境」、「温熱環境」及び「省エネ」の要素の重み付けを行う。
【００５９】
図３は、階層全体における「視的環境」、「温熱環境」及び「省エネ」の要素の重み付けを行ったものを示したものである。
【００６０】
図３において、例えば、階層全体における「視的環境」の重み係数は、第１の階層における男性利用者の重み係数「０．１３」と、男性利用者についての第１〜第３の階層における「雰囲気」の重み係数「０．６９」との乗算値と、第１の階層における女性利用者の重み係数「０．２３」と女性利用者についての第１〜第３の階層における「雰囲気」の重み係数「０．６９」との乗算値と、第１の階層における身体的弱者の重み係数「０．５６」と身体的弱者についての第１〜第３の階層における雰囲気の重み係数「０．６９」との乗算値と、第１の階層における所有者の重み係数「０．０８」と所有者についての第１〜第３の階層における雰囲気の重み係数「０．２５」との乗算値との和（約０．６５）により算出される。
【００６１】
構造同定部１１は、定期的（例えば各季節や一年ごと）に所有者及び利用者に対してアンケートを実施し、このアンケートの結果に応じて、前述の重み係数の変更や修正を行う。
【００６２】
最適化部１２は、モデル演算部１４、効用変換部１５、統合化部１６及び最適評価部１７を備える。
【００６３】
モデル演算部１４は、空調負荷・温熱環境予測モデル演算部１８及び照明電力・視的環境予測モデル演算部１９を備える。なお、モデル演算部１４は、消費エネルギー算出手段及び快適性算出手段に相当する。
【００６４】
空調負荷・温熱環境予測モデル演算部１８は、所定の演算式に基づいて、温度計９及び日射計１０が示す外気温度及び日射量等から、エネルギー消費量及び温熱環境指標（ＰｒｅｄｉｃｔｅｄＭｅａｎＶｏｔｅ以下、ＰＭＶという）を算出するものである。
【００６５】
照明電力・視的環境予測モデル演算部１９は、所定の演算式に基づいて、外気温度及び日射量等から、エネルギー消費量及び窓面輝度を算出するものである。
【００６６】
効用変換部１５は、モデル演算部１４でそれぞれ算出されたエネルギー消費量、ＰＭＶ及び窓面輝度が、利用者及び所有者の要求をどの程度満たしているかを評価すべく、エネルギー消費量、ＰＭＶ及び窓面輝度をそれぞれ満足度（以下、効用度という）に変換するもので、エネルギー効用変換部２０、視的環境効用変換部２１及び温熱環境効用変換部２２を備える。
【００６７】
エネルギー効用変換部２０は、例えば図５に示す効用関数を用いて、空調負荷・温熱環境予測モデル演算部１８及び照明電力・視的環境予測モデル演算部１９により算出されるエネルギー消費量の和を効用度に変換するものである。
【００６８】
図５は、エネルギー効用変換部２０により用いられる効用関数の一例を示す図であり、横軸は、空調設備６の室内設定温度及びブラインド設備８のスラット角をパラメータとして制御対象設備２により消費されるエネルギーを示し、縦軸は、効用度を示す。
【００６９】
図５に示す効用関数は、エネルギー消費量がＥ１のとき効用度が１、エネルギー消費量がＥ２のとき効用度が０となり、効用度がＥ１とＥ２の間においては、エネルギー値に応じて効用度を直線的に減少させるものである。
【００７０】
エネルギー効用変換部２０は、例えば、モデル演算部１４により制御対象設備２のエネルギー消費量が「１０００」と算出された場合、図５に示す効用関数を用いて「０．６」と算出する。
【００７１】
視的環境効用変換部２１は、照明電力・視的環境予測モデル演算部１９により算出される窓面輝度を、所定の効用関数を用いて効用度に変換するものである。
【００７２】
視的環境効用変換部２１は、効用度変換処理に用いる効用関数として、当該制御システム１の導入時においては、予め設定された、例えば図６又は図７に示すような効用関数を用いる。
【００７３】
図６は、グレア（外光の反射）が気になる人について、窓面輝度をパラメータとして予め設定した効用関数を示したものであり、図７は、窓の開放感を好む人について、窓面輝度をパラメータとして予め設定した効用関数を示したものである。
【００７４】
図６に示すように、グレアが気になる人は、或る小さい窓面輝度Ｌ１のときに効用度が１となり、窓面輝度がその窓面輝度Ｌ１から増加するに伴って急激に効用度が低下する傾向が強くなる。一方、図７に示すように、窓の開放感を好む人は、或る窓面輝度Ｌ２まで増加し、その窓面輝度Ｌ２から比較的大きな範囲で効用度が１となる傾向が強い。
【００７５】
このように、窓の開放感を好むのかグレアを嫌うのかは、例えば作業内容等に応じて決定されるため、視的環境効用変換部２１は、例えば制御システム１の導入時に実施するアンケートの結果に応じて、利用者が窓の開放感を好むのか、あるいはグレアを嫌うのかを判断し、その判断結果に応じていずれか一方の効用関数を用いるようにしている。
【００７６】
さらに、視的環境効用変換部２１は、制御システム１の導入時に設定された効用関数について、定期的に実施するアンケートにより、窓面輝度に対する利用者の要求や要望を取り入れて変更や修正を行う。
【００７７】
例えば、制御システム１の導入時に、図６に示すグレアが気になる人の効用関数が採用されたものとすると、アンケートが実施されるたびに、該アンケートで得られた窓面輝度に対する利用者の要求や要望を所定の変換方法により効用度に変換し、図８に示すように、前述の窓面輝度と効用度とに対応する座標にプロットしていく。そして、プロットされた点、もしくはその点の近傍をできる限り多く通るように効用関数を変更する。
【００７８】
温熱環境効用変換部２２は、空調負荷・温熱環境予測モデル演算部１８から出力されるＰＭＶの値を、所定の効用関数を用いて効用度に変換するものである。温熱環境効用変換部２２は、視的環境効用変換部２１と同様、効用度変換処理に用いる効用関数として、初期設定時においては、予め設定された効用関数を用い、それ以降、定期的に行うアンケートにより、ＰＭＶ値に対する利用者の要求や要望を取り入れて変更や修正を行う。
【００７９】
統合化部１６は、多目的な効用（上述したエネルギー効用、視的環境効用及び熱環境効用）を統合化するものである。すなわち、統合化部１６は、構造同定部１１により出力される重み係数と、効用変換部１５により出力される効用度とから、下記式（１）に示す統合化効用関数（前述の各効用を統合化した単一の評価関数）に基づき、統合化効用度を算出する。
【００８０】

ｗ１：省エネの重み係数
ｗ２：温熱環境の重み係数
ｗ３：視的環境の重み係数
最適評価部１７は、統合化部１６により算出される統合化効用度が最大となるスラット角及び設定温度の組み合わせを導出するものである。本制御システム１においては、アンケートを実施するたびに、空調設備６の設定温度及びブラインド設備８のスラット角を複数回変動させる。最適評価部１７は、設定温度及びスラット角の変化毎に、統合化部１６により算出される統合化効用度が最大となったか否かを判定し、最大となったときのスラット角と設定温度の値を導出する。最大の統合化効用度は、省エネルギー、温熱環境及び視的環境の点を、総合的に、所有者、男性利用者、女性利用者及び身体的弱者に最も満足させることのできる値である。なお、効用変換部１５、統合化部１６及び最適評価部１７が評価手段に相当する。
【００８１】
制御部（制御手段に相当）１３は、最適評価部１７により最大の統合化効用度が導出されるまで、空調設備６の設定温度及びブラインド設備８のスラット角を変動させるとともに、最適評価部１７により最大の統合化効用度が導出されると、この統合化効用度に対応する設定温度及びスラット角に基づいて、空調設備６及びブラインド設備８の動作を制御するものである。
【００８２】
次に、制御システム１における制御処理について説明する。
【００８３】
図９は、制御システム１における制御処理を示すフローチャートである。
【００８４】
図９に示すように、まず、構造同定部１１により、アンケートが実施され（ステップ♯１）、すべての意思決定者による回答が終了すると、構造同定部１１により、アンケート結果が収集される（ステップ♯２）。次に、構造同定部１１により、前述のアンケート結果に基づいて、重み係数が算出される（ステップ♯３）。
【００８５】
一方、この時点で設定されている空調設備６の設定温度及びブラインド設備８のスラット角と、温度計９及び日射計１０が示す外気温度及び日射量とに基づいて、モデル演算部１４により、エネルギー消費量及びＰＭＶ、照明電力及び窓面輝度が算出された（ステップ♯４）後、効用変換部１５により、これらの値に基づいて効用度が算出される（ステップ♯５）。
【００８６】
そして、統合化部１６により、構造同定部１１により算出された重み係数と、効用変換部１５により算出された効用度とから、前述の式（１）に示す統合化効用関数に基づき統合化効用度が算出され（ステップ♯６）、この統合化効用度が最大の値であるか否かが判定される（ステップ♯７）。
【００８７】
判定の結果、算出された統合化効用度が最大の値でない場合（ステップ♯７でＮＯ）には、制御部１３により空調設備６の設定温度及びブラインド設備８のスラット角が所定量変動され、その上でステップ♯４〜♯７の処理が繰り返される。
【００８８】
そして、ステップ♯６で算出された統合化効用度が最大の値であるとき（ステップ♯７でＹＥＳ）には、制御部１３により、この統合化効用度に対応する設定温度及びスラット角で運転するように、空調設備６及びブラインド設備８の動作が制御される（ステップ♯８）。
【００８９】
このように、ビル内に設置される制御対象設備２に対するビルの所有者、男性利用者、女性利用者及び身体的弱者の要求をそれぞれ収集し、この収集された要求に基づいて、省エネルギー、温熱環境及び視的環境の点を、総合的に、所有者、男性利用者、女性利用者及び身体的弱者に最も満足させることのできる最大の統合化効用度が得られる設定温度及びスラット角で制御対象設備２を動作させるようにしたので、消費エネルギーと快適性とを総合的に勘案して制御対象設備２を制御することができ、その結果、ビルの所有者、男性利用者、女性利用者及び身体的弱者に対して、快適性と省エネルギーとを両立して適度に満足させることができる。
【００９０】
また、各意思決定者の要求や要望に基づいて、「作業効率」、「温感」、「雰囲気」及び「コスト」等の複数の要素を階層的に構造化した上で、それらの要素に重み付けを行うようにしたので、制御対象設備２の動作を決定する複数の要素間の関係を適切に把握することができ、その結果、各要素への重み付けを適切に行うことができる。
【００９１】
また、アンケートを実施する度に、各意思決定者の要求や要望に応じて効用変換部１５において用いられる効用関数を変更するようにしたので、制御対象設備２の動作に対する各個人の要求等が変わった場合でも、その変化に応じて制御対象設備２の動作を適切に制御し、各意思決定者に対して快適性と省エネルギーとを両立して適度に満足させることができる。
【００９２】
なお、本実施形態においては、収集手段及び重み付け手段は構造同定部１１に集約した構成としているが、各手段が各々分離された構成であっても勿論よい。また、消費エネルギー算出手段及び快適性算出手段についても、本実施形態においてはモデル演算部１４に集約した構成としているが、各手段が各々分離された構成であっても勿論よい。
【００９３】
本発明は、前述の実施形態に限らず、次の変形形態（１）〜（７）が採用可能である。
（１）前述の実施形態においては、室内環境やエネルギー消費量を決定する要素として、「作業効率」、「温感」、「雰囲気」及び「コスト」を挙げ、これらの要素を階層構造化して、要素間の重み係数を算出するようにしたが、これに限らず、「作業効率」、「温感」、「雰囲気」及び「コスト」の各要素の関係を明確化しないで、前述のＡＨＰ法を用いて、「温熱環境」、「視的環境」及び「省エネ」の重み係数を算出するようにしてもよい。
（２）前述の実施形態では、ＩＳＭ法を用いて「作業効率」、「温感」、「雰囲気」及び「コスト」の各要素の階層構造化を行うようにしたが、これに限らず、ＩＳＭ法の代わりに周知のＦＳＭ（ＦｕｚｚｙＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＭｏｄｅｌｉｎｇ）法を用いてもよい。
（３）効用変換部１５で用いる効用関数は、上述したものに限られるものではなく、他の効用関数も採用可能である。また、前述の実施形態においては、照明電力・視的環境予測モデル演算部１９により算出された窓面輝度を効用度に変換するようにしたが、これに限らず、所定の装置により計測した窓面輝度を効用度に変換するようにしてもよい。
（４）温熱に係る快適性の指標としてＰＭＶを用いたが、これに限らず、有効温度（ＥＴ，ＥｆｆｅｃｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）や標準有効温度（ＳＥＴ，ＳｔａｎｄａｒｄＮｅｗＥｆｆｅｃｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）等の他の指標を用いてもよい。
（５）視的な快適性の指標として窓面輝度を用いたが、これに限らず、例えばグレア感予測指標であるＰＧＳＶ（ＰｒｅｄｉｃｔｅｄＧｌａｒｅＳｅｎｓａｔｉｏｎＶｏｔｅ）等の他の指標を用いてもよい。
（６）前述の実施形態においては、各意思決定者の重み係数や、「作業効率」、「温感」、「雰囲気」及び「コスト」の各要素の重み係数をＡＨＰ法により算出することで、「温熱環境」、「視的環境」及び「省エネ」の重み係数を導出するようにしたが、これに限らず、「温熱環境」、「視的環境」及び「省エネ」の重み係数を予め複数パターン設定しておいてもよい。
【００９４】
図１０は、アンケート結果に応じて、予め複数パターン設定された「温熱環境」、「視的環境」及び「省エネ」の重み係数のうち１の重みパターンを示したものであり、図１０に示す重みパターンは、「温熱環境」、「視的環境」及び「省エネ」の重み係数は、それぞれ「０．４６」、「０．４５」及び「０．１１」と予め設定されている。
【００９５】
そして、構造同定部１１において、アンケートの結果（各意思決定者の要求）に相応しい重みパターンを前述の複数の重みパターンの中から選択し、統合化部１６において、そのパターンの重み係数を用いて統合化効用度を算出するようにするとよい。
【００９６】
この場合、前述のようなＩＳＭ法を用いた各要素の階層構造化やＡＨＰ法による重み係数の演算を要しないため、省エネルギーを重視して制御対象機器２を動作させるか、快適性を重視して制御対象機器２を動作させるかを簡単に決定することができる。
（７）前述の実施形態では、空調設備６の設定温度及びブラインド設備８のスラット角を変化させて、最大の統合化効用度を導出し、この統合化効用度に対応する設定温度及びスラット角で空調設備６及びブラインド設備８の動作を制御するようにしたが、これに限らず、照明設備７の照明強度を制御できる機能を有している場合には、照明強度も変化させて最大の統合化効用度を導出し、この統合化効用度に対応する設定温度、スラット角及び照明強度で空調設備６、ブラインド設備８及び照明設備７の動作を制御するようにしてもよい。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、建物内に設置される設備機器に対する人間の要求を収集し、収集された要求に基づいて、最良と評価される消費エネルギー及び快適性に係る指標の値を導出して、これらの値で設備機器を動作させるようにしたので、消費エネルギーと快適性とを総合的に勘案して設備機器を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】制御システムの構成図である。
【図２】重み係数の算出方法の説明図である。
【図３】階層全体における「視的環境」、「温熱環境」及び「省エネ」の要素の重み付けを行ったものを示した図である。
【図４】各意思決定者についての第１〜第３の階層における各要素の相対的な重み係数を算出した図である。
【図５】エネルギー効用変換部により用いられる効用関数の一例を示す図である。
【図６】グレア（外光の反射）が気になる人について、窓面輝度をパラメータとして予め設定した効用関数を示した図である。
【図７】窓の開放感を好む人について、窓面輝度をパラメータとして予め設定した効用関数を示した図である。
【図８】アンケート結果に基づく効用関数の変更方法の説明図である。
【図９】制御システムにおける制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】他の実施形態の説明図である。
【符号の説明】
１制御システム
２制御対象設備
３設備制御装置
５検出部
６空調設備
７照明設備
８ブラインド設備
９温度計
１０日射計
１１構造同定部
１２最適化部
１３制御部
１４モデル演算部
１５効用変換部
１６統合化部
１７最適評価部

Claims

建物内に設置される設備機器の動作に対する人間の要求を収集する収集手段と、
前記収集された要求に基づき、前記設備機器の動作を決定する複数の要素に対する重み付けをそれぞれ行い重み係数を算出する重み付け手段と、
前記設備機器の消費エネルギーを算出する消費エネルギー算出手段と、
前記建物内の快適性に係る指標の値を算出する快適性算出手段と、
前記消費エネルギーと前記快適性に係る指標の値と前記重み係数とを用いて、前記消費エネルギー及び前記快適性の評価を行う評価手段と、
前記評価手段により最良と評価される消費エネルギー及び快適性に係る指標の値で前記設備機器を動作させる制御手段と
を備えることを特徴とするビル設備制御装置。
前記重み付け手段は、前記収集された要求に基づいて前記複数の要素を階層的に構造化した後、前記各要素の重み係数を算出することを特徴とする請求項１に記載のビル設備制御装置。
前記評価手段は、前記消費エネルギー及び前記快適性に係る指標の値をそれぞれ人間の満足度を示す数値に変換する変換関数を有し、この満足度を示す数値と前記重み係数とを用いて前記評価を行うものであり、前記収集手段により要求が収集される毎に、この収集された要求に応じて前記変換関数を変更することを特徴とする請求項１または２に記載のビル設備制御装置。
前記複数の要素に前記重み係数が予め複数パターン設定されており、前記評価手段は、前記収集された要求に対応するパターンの重み係数を用いて、前記消費エネルギー及び前記快適性の評価を行うことを特徴とする請求項１に記載のビル設備制御装置。