JP2006234243A - エリア内環境制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】不在ゾーンにおいて現境制御機器を停止させる場合にあっても、省エネルギーを図りつつ隣接ゾーンに居る人への快適性、更に作業性の低下を防ぐことができるエリア内環境制御システムを提供することにある。
【解決手段】制御部５は、スイッチ３１，３２の停止の操作信号或いは人体感知センサ４４の不在検知情報を受け、これらの信号、情報を停止指示として、当該不在若しくは不在となる一のゾーン１の環境制御と隣接する二のゾーン１の環境制御を、一のゾーン１の環境評価値と二のゾーン１の環境評価値との差が予め記憶部５３に格納している制御条件に登録している所定値以下となるように前記一のゾーン１の空調機器２１，照明器具２２を制御する制御信号を生成するとともに、一のゾーン１の空調機器２１，照明機器２２に対する停止制御が完了するまでの制御時間の長さが長くなるほど前記所定値を大きく設定する機能とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、大面積の事務所フロアのようなエリア内に分割形成した各ゾーンに設置された環境制御機器をゾーン毎に制御するエリア内環境制御システムを提供することにある。

従来、一つのフロアを複数のゾーンに分割し、ゾーン毎に温度、湿度、照明等の環境要因を個別に制御する環境制御システムは、広く知られ、普及している。こうした環境制御システムにおいては、エネルギーの無駄を省くため、ゾーン毎に人が存在するか否かを熱線式人体感知センサなどを用いて検知し、人の居ない不在ゾーンについては空調機器を停止させたり、照明機器を消灯させたりすることにより、省エネルギーを図る制御方式が採用されているものがある（例えば特許文献１）。
特開平１１−２３３２６９号公報（段落番号００３０，００３４，００３５）

ところで、上述のような制御方式においては、隣接ゾーンに居る人が感じる不快感、違和感に関する配慮がなく、人が居ないからといっていきなり空調機器が停止して隣接ゾーンの温度が上がったり、照明機器が消灯或いは低照度への変化することによる驚き、不快が発生する。更に、空調機器の停止、照明機器の消灯後の安定状態に入っても、不在ゾーンとの不均一な温度環境や、コントラストの差がもたらす違和感（例えば照明の場合ならぼんやりした感じ）が不快や不満の申告までには至らないまでも、作業性を大きく低下させることになり、結果としてオフィスの生産性を著しく低下させることがある。

不在ゾーンの環境制御機器の停止は、また一方で隣接ゾーンに別の環境制御機器、例えば空調機器の停止があれば隣接ゾーンへの熱的侵入として発生し、そのためこれに対する処理を行う必要が生じ、必ずしも省エネルギーになるとは限らないという問題があった。

本発明は、上述の点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、不在ゾーンにおいて現境制御機器を停止させる場合にあっても、省エネルギーを図りつつ隣接ゾーンに居る人への快適性、更に作業性の低下を防ぐことができるエリア内環境制御システムを提供することにある。

上述の目的を達成するために、請求項１の発明では、複数のゾーンに分割されたエリア内の照明及び／又は空調の環境を前記ゾーン毎に制御する環境制御機器と、該環境制御機器を制御する制御部とを備えた環境制御システムであって、前記ゾーン毎の環境評価値を取得する環境検出手段と、前記ゾーン毎の環境制御機器の動作抑制を指示する指示手段とを備え、前記制御部は、前記指示手段により一のゾーンの環境制御機器の動作抑制が指示されたときに、前記一のゾーンの環境評価値と該一のゾーンに隣接する二のゾーンの環境評価値との差が所定値以下となるように前記一のゾーンの環境制御機器を制御するとともに、一のゾーンの環境制御機器に対する動作抑制制御が完了するまでの制御時間の長さが長くなるほど前記所定値を大きく設定することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、大面積の事務所フロアのようなエリアにおいても、人が居なくなる一のゾーンが発生する場合、当該一のゾーンの指示手段によって当該ゾーンの環境制御機器の動作抑制制御の指示を行うことにより、不必要な環境制御機器の動作を抑制して、エネルギー消費の削減を図ることが可能となり、しかも制御部が環境検出手段により検出された一のゾーンの環境評価値と、一のゾーンに隣接する二のゾーンにおいて検出される環境評価値との間の差を所定値以上にならないよう制御することによって、一のゾーンの環境制御機器の動作抑制制御が開始された時点から制御が完了するに至る過程での環境の変化を緩やかにすることができる。また環境の変化を緩やかにするため二のゾーンに居る人が環境の変化を容易に知覚することがなく、結果二のゾーンに居る人が不快に感じたり、不具合、違和感を抱かないように快適性を維持しつつ、適切な範囲で省エネルギーを図ることができ、更に環境制御機器の動作抑制制御が完了するまでの制御時間が長いほど、不快、不具合を感じる隣接するゾーン間の環境評価値の差の値を大きく取ることで、快適性が損なわれることなく、制御時間が短い条件よりも大きな省エネルギー効果を得ることが可能となる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記制御部は、前記一のゾーン内の環境評価値の変化を補ぎなうように前記二のゾーンの前記環境制御機器を制御することを特徴とする。

請求項２の発明によれば、一のゾーンにおいて停止制御が開始され、該一のゾーンの環境が変化するにつれて、その影響を受ける隣接する二のゾーンの環境の変化を補うように二のゾーンの環境制御機器を連動動作させることが可能になり、一のゾーンの環境変化に呼応して二のゾーン在住者が是とする環境状態を、快適性の許容範囲を拡張する向きにすることが可能となって、更に省エネルギー性を向上させる効果が期待できる。

請求項３の発明では、請求項１の発明において、前記環境制御機器は、空調機器及び照明機器からなり、前記制御部は前記一のゾーンに居る人の環境に対する影響度と前記空調機器の消費エネルギーと、前記照明機器の消費エネルギーにより定まる指標を算出して該指標が省エネルギーで且つ隣接する前記二のゾーンに居る人へ与える快適性が最良となるように前記一のゾーン及び前記二のゾーンの前記空調機器及び前記照明機器を制御することを特徴とする。

請求項３の発明によれば、複合的な指標によって照明機器及び空調機器を制御することで、二のゾーンに居る人への悪影響が少なく、且つ空調機器の消費エネルギーと照明機器の空調エネルギーとの和からなる環境制御のためのエネルギー消費を最小限に抑えることが可能となり、その結果二のゾーンに居る人への影響度を最大限まで許容し、不快、不具合が発生せず、問題とならないレベルまで、環境の諸条件を緩和して省エネルギー化を更に追求できる。

請求項４の発明では、請求項３の発明において、前記照明機器は出力光の色温度を変化させる機能を有し、前記制御部は、前記指標の算出に前記照明機器の色温度を関係させることを特徴とする。

第４の発明によれば、一のゾーンの空調機器停止、照明機器の消灯により、隣接する二のゾーンに居る人に温度或いは光的に何らかの影響を及ぼすのを除去若しくは軽減するように、二のゾーンの照明機器の出力光の色温度を変化させて、前記所定値を省エネルギー性の高い条件まで更に緩和した環境制御が可能となる。

本発明は、大面積の事務所フロアのようなエリアにおいても、人が居なくなる一のゾーンが発生する場合、当該一のゾーンの指示手段によって当該ゾーンの環境制御機器の動作抑制制御の指示を行うことにより、不必要な環境制御機器の動作を抑制して、エネルギー消費の削減を図ることが可能となり、しかも制御部が環境検出手段により検出された一のゾーンの環境評価値と、一のゾーンに隣接する二のゾーンにおいて検出される環境評価値との間の差を所定値以上にならないよう制御することによって、一のゾーンの環境制御機器の動作抑制制御が開始された時点から制御が完了するに至る過程での環境の変化を緩やかにすることができる。また環境の変化を緩やかにするため二のゾーンに居る人が環境の変化を容易に知覚することがなく、結果二のゾーンに居る人が不快に感じたり、不具合、違和感を抱かないように快適性を維持しつつ、適切な範囲で省エネルギーを図ることができ、更に環境制御機器の動作抑制制御が完了するまでの制御時間が長いほど、不快、不具合を感じる隣接するゾーン間の環境評価値の差の値を大きく取ることで、快適性が損なわれることなく、制御時間が短い条件よりも大きな省エネルギー効果を得ることが可能となるという効果がある。

以下本発明を一実施形態により説明する。

図１（ａ）は本実施形態のエリア内環境制御システムの一実施形態を示しており、例えば事務所フロアのようなエリアを複数のゾーン１（１_１〜１_５）に分割し、ゾーン１毎に、それぞれのゾーン１の環境を制御するには十分な能力を有する環境制御機器２を設置してある。本実施形態の場合の環境制御機器２としては空調環境を提供する空調機器２１及び照明環境を提供する照明機器２２からなる。更に空調機器２１及び照明機器２２の稼動、停止を指示する指示手段としてのスイッチ３１及び３２を各ゾーン１に設けてある。

また各ゾーン１には夫々の環境評価値を検出するための環境検出手段４を設けてある。この環境検出手段４は温度センサ４１、湿度センサ４２、照度センサ４３、更に指示手段の一つとしての人体感知センサ４４とからなり、ゾーン１を代表する環境評価値が得られる位置に設置される。

制御部５は図１（ｂ）に示すように信号送受信部５１と、演算処理部５２と、データ格納用の記憶部５３とを備えており、信号送受信部５１には各ゾーン１の空調機器２１，照明機器２２に制御信号を送り、また夫々のスイッチ３１，３２の操作信号を受け取るための信号線６１，６２を接続し、また環境検出手段４の各センサ４１〜４４の検知信号を集約するために各センサ４１〜４２との間を信号線６３により接続してある。

演算処理部５２は、各ゾーン１に設けたスイッチ３１，３２の運転の操作信号を信号線６１，６２を介して受けて、空調機器２１の運転，照明機器２２の点灯を開始させる機能、環境検出手段４の各センサ４１〜４３から信号線６３を介して送られてくる検知信号に基づいて所定の指標値（制御目標値）を算出し、この算出結果に対応した制御信号を生成して空調機器２１，照明機器２２に信号送受信部５１と信号線６１，６２を介して送って制御する機能、またスイッチ３１，３２の停止の操作信号或いは人体感知センサ４４の不在検知情報を受け、これらの信号、情報を停止指示として、当該不在若しくは不在となる一のゾーン１の環境制御と隣接する二のゾーン１の環境制御を、一のゾーン１の環境評価値と二のゾーン１の環境評価値との差が予め記憶部５３に格納している制御条件に登録している所定値以下となるように前記一のゾーン１の空調機器２１，照明器具２２の動作を抑制制御する制御信号を生成するとともに、一のゾーン１の空調機器２１，照明機器２２に対する動作抑制制御（停止制御）が完了するまでの制御時間の長さが長くなるほど前記所定値を大きく設定する機能とを備えている。

例えば図２（ａ）に示すように斜線を入れている中央のゾーン１_３に設置した人体感知センサ４４からの人体検知信号がなくなるか、スイッチ３１，３２から停止の操作信号が送られてくると、制御部５の演算処理部５２は当該ゾーン１_３における在席者が居ない又は居なくなるものと判断し、当該ゾーン１_３の空調機器２１，照明機器２２に運転停止（動作抑制）の制御信号を信号線６１，６２を介して送って、必要のない環境制御を停止（抑制）することにより環境制御に対するエネルギー消費をできるだけ抑える方向に制御を行う。

ここで、省エネルギーを重視するあまり、図２（ｂ）の（イ）で示すように空調機器２１、照明機器２２を完全に停止、消灯させてその消費エネルギーを低減させると、急激に環境状態も変化することになり、その快適性は図２（ｂ）の（ロ）で示すように低下する。 そこで空調機器２１に対しては、図３（ａ）に示すように隣接する二のゾーン（例えば１_２，１_４）の在席者が不快に感じない不快性の閾値Ｌ１以下である許容範囲（所定値）αにゾーン１_３の温度設定値を設けることにより、図２（ｂ）の(ハ）に示すようにある程度の省エネルギー効果と図２（ｂ）の(ニ）に示すように在席者の快適性を損なわない制御を行うようにしている。尚図３（ｂ）は照明機器２２の場合の在席者が不快に感じない不快性の閾値Ｌ２以下の許容範囲（所定値）βと照度の関係を示している。

而して不在又は不在となる一のゾーン１の環境制御機器２を即時に停止させると図２（ｂ）の（イ）に示す如く省エネルギー効果は大きいが、隣接する二のゾーン１の在席者の快適性を損ない易くなり、不快を与え、生産性の低下が起きる可能性が高いが、図２（ｂ）の（ハ）に示すように制御することで、省エネルギー性はやや低下するものの、隣接するゾーン１の在席者の快適性については図２（ｂ）の（ニ）のように比較的良い状態で維持することが可能となる。

ところで、空調機器２１、照明機器２２の停止、若しくは所定値への緩和については、図４（ａ），（ｂ）に示すように停止の指示があった時点ｔ１から停止制御が完了するまでの時間Ｔ１及びＴ２も重要である。つまり図４（ａ）に示すように一のゾーン１の照明機器２２を、また図４（ｂ）に示すように一のゾーン１の空調機器２１を時間Ｔ１で停止させる場合には一のゾーン１と二のゾーン１との環境評価値（温度或いは照度）の差（所定値）はＡ１或いはＢ１のように小さくなって、そのため所定値以下とするための範囲が小さくなるが、時間Ｔ１よりもＴ２のように長くすることで、所定値はＡ２或いはＢ２と長くすることができ、そのため所定値以下とするための範囲が大きくなる。つまり安定に至る時間が長いほど、隣接する二のゾーン１の在席者にとって環境状態の変化を知覚しにくくなり、それゆえ不快に感じることが減少し、温度（冷房の場合）、照度は瞬時に停止したり、短い時間で停止するよりもエネルギー消費状態の低い状態まで環境状態を制御でき、すなわち所定値を緩和することが可能となる。

而して本実施形態では、一のゾーン１の環境制御機器２を停止させる場合には停止に至るまでの時間を長くして、その一のゾーン１と二のゾーン１との環境評価値（温度或いは照度）の差（所定値）を大きくし、これにより隣接する二のゾーン１の在席者にとって環境状態の変化を知覚しにくくしつつ、エネルギー消費状態の低い状態まで環境状態を制御するようになっている。

上述したように二のゾーン１の在席者の快適性或いは不快性と空調、照明などからなる環境の制御のための総エネルギーとの間には、基本的に図５に示すような関係がある。すなわち、空調機器２１及び照明機器２の消費エネルギーを合算した総消費エネルギーが大きいほど快適性の高い或いは不快の少ない環境創造が可能である。そして比較的投入エネルギーの大きい領域Ｘでは図示するようにエネルギーの変化に対して快適性の低下は小さいが、あるエネルギーがあるレベル以下になると、快適性が一挙に低下する。

そこでこのような条件をうまく活用することにより、快適性を比較的損なうことなく、環境制御機器２の制御を行うことが可能であることが分かる。つまり、空調条件と照明条件は個々に独立として作用するのではなく、相互作用が生じることも予想されるため、例えば同じ投入エネルギー量であったとしても、快適性が損なわれないような条件も存在する。照明の色温度条件もこのような効果を得るための環境要因の一つである。一般的に、照明の色温度と体感される温度感覚（以下温冷感）とには関係があるとされ，色温度の低い青味がかった照明下であれば比較的涼しく、また逆に赤味がかった低色温度の照明下では暖かく錯覚する効果が知られている。

そこで本実施形態では照明機器２２として出力光の色温度を変化させることができる可変色照明機器を用い、制御部５でこの照明機器２２の出力光を下記のように制御するようなっている。つまり、制御部５は、例えば冷房時に不在若しくは不在となる一のゾーン１の空調機器２１が停止し、隣接する二のゾーン１へ熱侵入が生じるようなケースでは、この二のゾーン１の照明機器２２の出力光の色温度を高く（青味かかった光色）することにより、二のゾーン１の温度が比較的高温となっても当該ゾーン１の在席者がこの温度上昇を許容することができ、結果省エネルギーとなる環境制御を可能としている。

ここで、上述した総消費エネルギーと在席者の快適性との関係をこうした考え方を適用することにより、更に全体としてのエネルギー消費を低減することも可能となる。図６（ａ）に示すように、例えばゾーン１２が不在者ゾーンとなった場合、その両側に隣接するゾーン１１，１３についても、空調機器２１，照明機器２２の総消費エネルギーを図６（ｃ）に示すよう図６（ｂ）に示すように快適性の低下をあまり招かない程度とした環境制御を実施することによって、全体としての省エネルギーを図ることができるもできる。

尚図７（ａ）は一のゾーン１の照明機器２２に消灯指示を与えてから消灯完了に至る迄の時間を例えば３０分とした場合における一のゾーン１の照度の制御目標値の遷移（Ｉ）を示すと共に、この一のゾーン１の照度の制御目標値に対応して隣接する二のゾーン１における照度の制御目標値の遷移（II)）を示している。同様に図７（ｂ）は一のゾーン１の空調機器２１に停止指示を与えてから停止完了に至る迄の時間を例えば３０分とした場合における一のゾーン１の温度の制御目標値の遷移（Ｉ）を示すと共に、この一のゾーン１の温度の制御目標値に対応して隣接する二のゾーン１における温度の制御目標値の遷移（II)）を示している。このように停止（消灯）指示から３０分というような長い時間をかけて一のゾーンの制御目標値を遷移させながら停止完了に至らすことで、隣接する二のゾーン１における制御目標値を一のゾーン１との間の環境差を小さくすることができる、つまり快適性を損なわない制御目標値を設定することができるのである。

図８は、上述のような時間をかけた環境制御のための制御条件テーブルの一例を示しており、不在ゾーンとなった一のゾーン１と、隣接する在席の二のゾーン１における空調機器２１の制御により設定される指標値（制御目標値）、照明機器２２の調光制御による照度、出力光の色温度、空調機器２１の消費エネルギー、照明機器２２の消費エネルギー、更に全ゾーンの総消費エネルギーの評価、二のゾーンの在席者の快適性の評価を、一のゾーン１での環境制御の停止までの時間毎に表化したものであり、制御部５の記憶部５１に予め格納され、システムを構築する実際のフロアの個々の特性に応じて、こうした制御条件を選択設定され、各ゾーン１の環境評価値に従い制御するのである。

（ａ）は一実施形態のシステム構成図、（ｂ）は一実施形態に用いる制御部の構成図である。 （ａ）は一実施形態の動作説明用のシステム構成図、（ｂ）は一実施形態の消費エネルギーと快適性の比較説明図である。 （ａ）は一実施形態に用いる空調制御の温度と快適性の許容範囲との関係説明図、（ｂ）は一実施形態に用いる照明制御の照度と快適性の許容範囲との関係説明図である。 （ａ）は一実施形態における一のゾーンの照明機器の停止指示時点から停止時点までの時間と、一のゾーンの照度と二のゾーンの照度との差に対応する所定値の遷移の関係説明図、（ｂ）は一実施形態における一のゾーンの空調機器の停止指示時点から停止時点までの時間と、一のゾーンの温度と二のゾーンの温度との差に対応する所定値の遷移の関係説明図である。 一実施形態における二のゾーンにおける在席者の快適性と当該ゾーンの総消費エネルギーの関係説明図である。 一実施形態の一制御例における各ゾーンにおける快適性と総消費エネルギーの関係説明図である。 （ａ）は一実施形態の各ゾーンの照度の制御目標値の遷移図、（ｂ）は一実施形態の各ゾーンの温度の制御目標値の遷移図である。 一実施形態の環境制御のための制御条件テーブルの一部省略せる例図である。

符号の説明

１ ゾーン
２ 環境制御機器
２１ 空調機器
２２ 照明機器
３１、３２ スイッチ
４ 環境検出手段
４１ 温度センサ
４２ 湿度センサ
４５ 照度センサ
４４ 人体感知センサ
５ 制御部
５１ 信号送受信部
５２ 演算処理部
５３ 記憶部
６１〜６３ 信号線

Claims (4)

1. 複数のゾーンに分割されたエリア内の照明及び／又は空調の環境を前記ゾーン毎に制御する環境制御機器と、該環境制御機器を制御する制御部とを備えた環境制御システムであって、前記ゾーン毎の環境評価値を取得する環境検出手段と、前記ゾーン毎の環境制御機器の動作抑制を指示する指示手段とを備え、
   前記制御部は、前記指示手段により一のゾーンの環境制御機器の動作抑制が指示されたときに、前記一のゾーンの環境評価値と該一のゾーンに隣接する二のゾーンの環境評価値との差が所定値以下となるように前記一のゾーンの環境制御機器を制御するとともに、一のゾーンの環境制御機器に対する動作抑制制御が完了するまでの制御時間の長さが長くなるほど前記所定値を大きく設定することを特徴とするエリア内環境制御システム。
2. 前記制御部は、前記一のゾーン内の環境評価値の変化を補ぎなうように前記二のゾーンの前記環境制御機器を制御することを特徴とする請求項１記載のエリア内環境制御システム。
3. 前記環境制御機器は、空調機器及び照明機器からなり、前記制御部は前記一のゾーンに居る人の環境に対する影響度と前記空調機器の消費エネルギーと、前記照明機器の消費エネルギーにより定まる指標を算出して該指標が省エネルギーで且つ隣接する前記二のゾーンに居る人へ与える快適性が最良となるように前記一のゾーン及び前記二のゾーンの前記空調機器及び前記照明機器を制御することを特徴とする請求項１記載のエリア内環境制御システム。
4. 前記照明機器は出力光の色温度を変化させる機能を有し、前記制御部は、前記指標の算出に前記照明機器の色温度を関係させることを特徴とする請求項３記載のエリア内環境制御システム。
   

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