JP2008232533A - 空調制御システム、およびこれに利用する在室者管理システム、在室者管理サーバ - Google Patents

Abstract

【課題】 在室者の体感に合わせた空調制御を行うことができる空調制御システムを提供する。
【解決手段】 空調制御対象となる室内の環境に基づいて計測ＰＭＶ値を演算する計測ＰＭＶ値演算部２１１と、室内に入室が許可された登録対象者により入力されたＰＭＶ値を登録対象者ごとに個人別ＰＭＶ値として記憶する個人別ＰＭＶ値記憶部１４１と、室内にいる登録対象者である在室者により保持された無線ＩＤタグ１２から発信された在室者識別情報に基づいて在室者を特定する在室者特定部１４２と、特定された在室者の個人別ＰＭＶ値の平均値である平均ＰＭＶ値を算出する平均ＰＭＶ値演算部２１２と、算出された平均ＰＭＶ値に基づいて目標ＰＭＶ値を設定する目標ＰＭＶ値設定部２１３と、算出された計測ＰＭＶ値と目標ＰＭＶ値との偏差に基づいて空調制御対象の室温を制御するための制御値を算出する制御値演算部２１５とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ビル内の空調を制御するための空調制御システム、およびこれに利用する在室者管理システム、在室者管理サーバに関する。

従来、オフィスビルなどでは、人が感じる快適度を示す指数であるＰＭＶ（Predicted Mean Vote）値を利用した空調制御が広く行われている。

このＰＭＶ値とは、ファンガー（Ｆａｎｇｅｒ）氏によって提案されたもので、同氏により発表された快適方程式により、快適度を７段階（＋３；暑い，＋２；暖かい，＋１；やや暖かい，０；どちらでもない、快適，−１；やや涼しい，−２；涼しい，−３；寒い）で表現したものでこの値が０の時が快適となる。

ＰＭＶ値は、暑い、寒いなどの気温の変化だけではなく、代謝量（身体の活動状況）、着衣量、温度、湿度、平均輻射温度、気流速度の６つの要素を組み合わせて快適さの指数から算出されるため、より人間の体感に合った空調制御を行うことができる。

ＰＭＶ値を利用した技術として、特許文献１に示す空調制御システムがある。

この特許文献１の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、快適性指標であるＰＭＶ値を求め、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ＰＭＶが快適な範囲に入るように室温設定値を求める。
特開平５−１２６３８０号公報

しかし、このＰＭＶ値は同じ環境下にあっても人により異なるものであり、上記のような従来のＰＭＶ値を利用した空調制御システムでは、空調が制御されている空間に実際に在室している在室者の体感に合わせて制御を行うことはできないという問題があった。

よって本発明の目的は、在室者の体感に合わせた空調制御を行うことができる空調制御システム、およびこれに利用する在室者管理システム、在室者管理サーバを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の空調制御システムは、人間の温熱感覚に影響を与える複数のプロセス変数を入力し、これらの入力されたプロセス変数から快適性指標としてのＰＭＶ値である第１ＰＭＶ値を演算する第１ＰＭＶ値演算部と、空調制御対象となる室内に入室が許可された者として予め登録された登録対象者により入力されたＰＭＶ値を、前記登録対象者ごとに個人別ＰＭＶ値として記憶する個人別ＰＭＶ値記憶部と、前記室内にいる前記登録対象者である在室者に保持され、この在室者を識別する在室者識別情報を発信する無線ＩＤタグと、前記無線ＩＤタグから発信された在室者識別情報に基づいて在室者を特定する在室者特定部と、前記在室者特定部で特定された在室者の前記個人別ＰＭＶ値を抽出する個人別ＰＭＶ値抽出部と、前記個人別ＰＭＶ値抽出部で抽出された個人別ＰＭＶ値を取得し、取得した個人別ＰＭＶ値の平均値である平均ＰＭＶ値を算出する平均ＰＭＶ値演算部と、前記平均ＰＭＶ値演算部で算出された平均ＰＭＶ値に基づいて、前記在室者が快適と感じる環境にするための前記第１ＰＭＶ値の目標値を算出し、この目標値を第２ＰＭＶ値として設定する第２ＰＭＶ値設定部と、前記第１ＰＭＶ値演算部で算出された第１ＰＭＶ値と、前記第２ＰＭＶ値設定部で設定された第２ＰＭＶ値との偏差を算出し、この偏差に基づいて前記空調制御対象の室温を制御するための制御値を算出する制御値演算部とを備えることを特徴とする。

また、本発明の在室者管理システムは、空調制御対象となる室内に入室が許可された者として予め登録された登録対象者により入力されたＰＭＶ値を、前記登録対象者ごとに個人別ＰＭＶ値として記憶する個人別ＰＭＶ値記憶部と、前記室内にいる前記登録対象者である在室者に保持され、この在室者を識別する在室者識別情報を発信する無線ＩＤタグと、前記無線ＩＤタグから発信された在室者識別情報に基づいて在室者を特定する在室者特定部と、前記在室者特定部で特定された在室者の前記個人別ＰＭＶ値を抽出する個人別ＰＭＶ値抽出部とを備えることを特徴とする。

また、本発明の在室者管理サーバは、空調制御対象となる室内に入室が許可された者として予め登録された登録対象者により入力されたＰＭＶ値を、前記登録対象者ごとに個人別ＰＭＶ値として記憶する個人別ＰＭＶ値記憶部と、前記室内にいる前記登録対象者である在室者に保持されこの在室者を識別する在室者識別情報を発信する無線ＩＤタグから発信された在室者識別情報を取得し、この在室者識別情報に基づいて在室者を特定する在室者特定部と、前記在室者特定部で特定された在室者の前記個人別ＰＭＶ値を抽出する個人別ＰＭＶ値抽出部とを備えることを特徴とする。

本発明の空調制御システム、およびこれに利用する在室者管理システム、在室者管理サーバによれば、在室者の体感に合わせた空調制御を行うことができる。

〈一実施形態による空調制御システムの構成〉
本発明の一実施形態による空調制御システムの構成について、図１を参照して説明する。

本実施形態による空調制御システム１は、在室者管理システム１０と中央監視システム２０とがルータ３０で接続されることにより構成されている。

ここでは、空調制御が行われる室内に、４人の在室者Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが在室しているものとする。

在室者管理システム１０は、在室者が操作するＰＣ（Personal Computer）１１と、在室者が保持する無線ＩＤタグ１２と、アンテナ１３と、在室者管理サーバ１４とを有する。

このＰＣ１１と、アンテナ１３と、在室者管理サーバ１４とはＬＡＮ（Local Area Network）１５を介して接続されている。

中央監視システム２０は、空調制御装置２１と、ＤＤＣ（Direct Digital Controller）２２Ａおよび２２Ｂと、熱源機２３と、空調機２４と、計測部２５とを有する。

本実施形態による空調制御システム１の詳細な構成を図２に示す。

ＰＣ１１Ａは在室者Ａが操作するパーソナルコンピュータであり、ＰＣ１１Ｂは在室者Ｂが操作するパーソナルコンピュータであり、ＰＣ１１Ｃは在室者Ｃが操作するパーソナルコンピュータであり、ＰＣ１１Ｄは在室者Ｄが操作するパーソナルコンピュータである。

これらのＰＣ１１Ａ〜１１Ｄは、在室者Ａ〜Ｄがそれぞれ室内において「暑い」「寒い」等、不快に感じたときに、その度合いを入力ＰＭＶ値として、「＋３」（暑い）、「＋２」（暖かい）、「＋１」（やや暖かい）、「−１」（やや涼しい）、「−２」（涼しい）、「−３」（寒い）の値を在室者Ａ〜Ｄの操作により入力する。

無線ＩＤタグ１２Ａは在室者Ａが保持するＩＤタグであり、無線ＩＤタグ１２Ｂは在室者Ｂが保持するＩＤタグであり、無線ＩＤタグ１２Ｃは在室者Ｃが保持するＩＤタグであり、無線ＩＤタグ１２Ｄは在室者Ｄが保持するＩＤタグである。

これらの無線ＩＤタグ１２Ａ〜１２Ｄは、保持される在室者Ａ〜Ｄを識別する在室者識別情報を発信する。

アンテナ１３は、空調制御対象の室内に設置され、無線ＩＤタグ１２Ａ〜１２Ｄから発信された在室者識別情報を受信し、在室者管理サーバ１４に送信する。

在室者管理サーバ１４は、個人別ＰＭＶ値記憶部１４１と、在室者特定部１４２と、個人別ＰＭＶ値抽出部１４３とを有する。

個人別ＰＭＶ値記憶部１４１は、ＰＣ１１Ａ〜１１Ｄで入力された入力ＰＭＶ値を取得し、個人ごとに個人別ＰＭＶ値を算出して記憶する。

この個人別ＰＭＶ値の算出方法には、過去に蓄積された対象者のすべての入力ＰＭＶ値の平均値を求めることで算出する方法、または、予め設定された期間（例えば「過去１ヶ月」等）に入力された対象者の入力ＰＭＶ値の平均値を求めることで算出する方法などがある。

在室者特定部１４２は、予め登録された無線ＩＤタグ１２を保持する社員等に関する識別情報を含む登録情報を記録した登録者識別情報テーブルを保持し、アンテナ１３から受信した在室者識別情報を登録者識別情報テーブルで照合することにより在室者を特定して在室者の登録情報を取得して個人別ＰＭＶ値抽出部１４３に送出する。

個人別ＰＭＶ値抽出部１４３は、個人別ＰＭＶ値記憶部１４１に記憶された個人別ＰＭＶ値の中から、在室者特定部１４２から取得した在室者の登録情報に対応する在室者の個人別ＰＭＶ値を抽出し、中央監視システム２０に送信する。

中央監視システム２０の空調制御装置２１は、平均ＰＭＶ値演算部２１２と、目標ＰＭＶ値設定部２１３と、計測ＰＭＶ値演算部２１１と、スイッチ２１４と、制御値演算部２１５とを有する。

計測ＰＭＶ値演算部２１１は、後述する計測部２５で計測された空調制御対象の室内の環境と、予め入力される在室者の着衣状況および活動状況とに基づいたＰＭＶ値を計測ＰＭＶ値（第１ＰＭＶ値）として算出する。

平均ＰＭＶ値演算部２１２は、個人別ＰＭＶ値抽出部１４３から在室者の個人別ＰＭＶ値を受信し、これらの個人別ＰＭＶ値の平均値を平均ＰＭＶ値として算出する。

目標ＰＭＶ値設定部２１３は、平均ＰＭＶ値演算部２１２で算出された平均ＰＭＶ値に基づいて前記在室者が快適と感じる環境にするための計測ＰＭＶ値の目標値を目標ＰＭＶ値（第２ＰＭＶ値）として算出し、設定する。

スイッチ２１４は、目標ＰＭＶ値設定部２１３からの目標ＰＭＶ値の出力と、計測ＰＭＶ値演算部２１１からの計測ＰＭＶ値の出力とを切り替える。

制御値演算部２１５は、スイッチ２１４の切り替えにより、目標ＰＭＶ値と計測ＰＭＶ値とを取得してこれらの偏差ΔＰＭＶ値を算出し、この偏差ΔＰＭＶ値に基づいて熱源機２３の制御値を算出する。

ＤＤＣ２２Ａは、制御値演算部２１５で算出された制御値に従って、熱源機２４を制御する。

ＤＤＣ２２Ｂは、後述する計測部２５から入力された計測値を計測ＰＭＶ値演算部２１１に送信する。

熱源機２３は、温冷水により空調機２４に熱源を供給するものであり、ＤＤＣ２２Ａの制御により動作する。

空調機２４は空調制御対象の室内に設置され、熱源機２３により供給された熱源により動作する。

計測部２５は、空調制御対象の室内に設置され、この室内の環境を計測する、温度計２５１、平均輻射温度計２５２、気流速度計２５３、および湿度計２５４から構成され、それぞれ計測した計測値をＤＤＣ２６に入力する。

〈一実施形態による空調制御システムの動作〉
本実施形態による空調制御システム１の動作について、図３のシーケンス図を参照して説明する。

本実施形態による空調制御システム１の在室者管理システムでは、空調制御対象の室内にあり在室者Ａ〜Ｄが操作するＰＣ１１により、各在室者が「暑い」「寒い」等、不快に感じたときに、その度合いを入力ＰＭＶ値として、「＋３」（暑い）、「＋２」（暖かい）、「＋１」（やや暖かい）、「−１」（やや涼しい）、「−２」（涼しい）、「−３」（寒い）の値が入力ＰＭＶ値として在室者Ａ〜Ｄの操作により適宜入力されることにより、在室者管理サーバ１４の個人別ＰＭＶ値記憶部１４１では個人ごとのＰＭＶ値である個人別ＰＭＶ値が算出され記憶されている。

また、本実施形態においては、空調制御対象の室内に現在４人の在室者Ａ〜Ｄがいるものとする。

また、本実施形態による中央監視システムでは、空調制御対象の室内に設置された計測部２５の温度計２５１、平均輻射温度計２５２、気流速度計２５３、および湿度計２５４で計測された計測値がＤＤＣ２２Ｂを介して所定間隔で計測ＰＭＶ値演算部２１１において取得され、計測ＰＭＶ値演算部２１１において取得されたこれらの計測値とあらかじめ入力された在室者の着衣状況および活動状況とに基づいて計測ＰＭＶ値が所定間隔で算出されている。

このような状況において、まず在室者Ａ〜Ｄによりそれぞれ保持されている無線ＩＤタグ１２Ａ〜１２Ｄから在室者識別情報が発信され、この発信された在室者識別情報がアンテナ１３で受信される（Ｓ１）。

次に、アンテナ１３で受信された在室者識別情報が在室者管理サーバ１４の在室者特定部１４２で取得される。

在室者特定部１４２には、予め登録された無線ＩＤタグ１２を保持する社員等に関する識別情報を含む登録情報が記録された登録者識別情報テーブルが保持されており、取得した在室者識別情報がこの登録者識別情報テーブルで照合されることにより在室者が特定され在室者の登録情報が取得される（Ｓ２）。

在室者特定部１４２で特定され得られた在室者の登録情報は、個人別ＰＭＶ値抽出部１４３に送出される。

個人別ＰＭＶ値抽出部１４３では、個人別ＰＭＶ値記憶部１４１に記憶された個人別ＰＭＶ値の中から、在室者特定部１４２から取得された在室者の登録情報に対応する在室者の個人別ＰＭＶ値が抽出され、中央監視システム２０に送信される（Ｓ３）。

中央監視システム２０の空調制御装置２１では、個人別ＰＭＶ値抽出部１４３から送信された在室者の個人別ＰＭＶ値がルータ３０を介して取得され（Ｓ４）、平均ＰＭＶ値演算部２１２においてこの在室者の個人別ＰＭＶ値の平均値である平均ＰＭＶ値が算出される（Ｓ５）。

平均ＰＭＶ値演算部２１２で算出された平均ＰＭＶ値に基づいて、在室者が快適と感じる環境にするための計測ＰＭＶ値の目標値が目標ＰＭＶ値として目標ＰＭＶ値設定部２１３において設定される（Ｓ６）。

このようにして目標ＰＭＶ値設定部２１３において設定された目標ＰＭＶ値と、計測ＰＭＶ値演算部２１１で算出された計測ＰＭＶ値とは、スイッチ２１４を介して制御値演算部２１５に送出される。

制御値演算部２１５では、取得された目標ＰＭＶ値設定部２１３で設定された目標ＰＭＶ値と計測ＰＭＶ値演算部２１１で算出された計測ＰＭＶ値との偏差ΔＰＭＶ値が算出され（Ｓ７）、この偏差ΔＰＭＶ値に基づいて熱源機２３の制御値が算出される（Ｓ８）。

制御値演算部２１５で算出された熱源機２３の制御値はＤＤＣ２２Ａを介して熱源機２３に送出され、この制御値により熱源機２３が制御される（Ｓ９）。

熱源機２３が制御されることにより、現在在室している在室者に対して最適な状態に調和された空気が空調機２４から空調制御対象の室内に供給される（Ｓ１０）。

図４は、時間（ｔ）の経過により在室者が異なることにより変化する平均ＰＭＶ値（ａ）と、この平均ＰＭＶ値（ａ）が変化することにともなって変化する目標ＰＭＶ値（ｂ）との関係を示すグラフである。

図４において、時間ｔ０〜ｔ１の時間は平均ＰＭＶ値（ａ）が０よりもやや低い値（−１付近）であり、在室者の体感の平均は「やや涼しい」と判断され、在室者が快適と感じる環境にするための目標ＰＭＶ値（ｂ）が０よりもやや高い値である「１」に設定される。

また、時間ｔ１〜ｔ２の間は平均ＰＭＶ値（ａ）が時間ｔ０〜ｔ１のときよりもさらに低い値（−２付近）になり、在室者の体感の平均は「涼しい」と判断され、目標ＰＭＶ値（ｂ）は「２」に設定される。

また、時間ｔ２〜ｔ３の間は平均ＰＭＶ値（ａ）が高くなり（＋２．５付近）、在室者の体感の平均は「暖かい〜暑い」と判断され、目標ＰＭＶ値（ｂ）は「−２．５」に設定される。

また、時間ｔ３以降は平均ＰＭＶ値（ａ）が時間ｔ０〜ｔ１のときと同じ程度の値（−１付近）になり、在室者の体感の平均は「涼しい」と判断され、目標ＰＭＶ値（ｂ）は「１」に設定される。

以上の実施形態によれば、オフィスビルなどの室内において在室者の変化に対応して空調制御を行うため、在室者の体感に合わせた制御を行うことができる。

本発明の一実施形態による空調制御システムの構成を示す全体図である。 本発明の一実施形態による空調制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による空調制御システムの動作を示すシーケンス図である。 本発明の一実施形態による空調制御システムにおいて算出される平均ＰＭＶ値と目標ＰＭＶ値の変化を示すグラフである。

符号の説明

１…空調制御システム
１０…在室者管理システム
１１Ａ〜１１Ｄ…ＰＣ
１２Ａ〜１２Ｄ…タグ
１３…アンテナ
１４…在室者管理サーバ
２０…中央監視システム
２１…空調制御装置
２２…ＤＤＣ
２４…熱源機
２４…空調機
２５…計測部
２６…ＤＤＣ
３０…ルータ
１４１…個人別ＰＭＶ値記憶部
１４２…在室者特定部
１４３…個人別ＰＭＶ値抽出部
２１１…計測ＰＭＶ値演算部
２１２…平均ＰＭＶ値演算部
２１３…目標ＰＭＶ値設定部
２１４…スイッチ
２１５…制御値演算部
２５１…温度計
２５２…平均輻射温度計
２５３…気流速度計
２５４…湿度計

Claims (3)

1. 人間の温熱感覚に影響を与える複数のプロセス変数を入力し、これらの入力されたプロセス変数から快適性指標としてのＰＭＶ値である第１ＰＭＶ値を演算する第１ＰＭＶ値演算部と、
   空調制御対象となる室内に入室が許可された者として予め登録された登録対象者により入力されたＰＭＶ値を、前記登録対象者ごとに個人別ＰＭＶ値として記憶する個人別ＰＭＶ値記憶部と、
   前記室内にいる前記登録対象者である在室者に保持され、この在室者を識別する在室者識別情報を発信する無線ＩＤタグと、
   前記無線ＩＤタグから発信された在室者識別情報に基づいて在室者を特定する在室者特定部と、
   前記在室者特定部で特定された在室者の前記個人別ＰＭＶ値を抽出する個人別ＰＭＶ値抽出部と、
   前記個人別ＰＭＶ値抽出部で抽出された個人別ＰＭＶ値を取得し、取得した個人別ＰＭＶ値の平均値である平均ＰＭＶ値を算出する平均ＰＭＶ値演算部と、
   前記平均ＰＭＶ値演算部で算出された平均ＰＭＶ値に基づいて、前記在室者が快適と感じる環境にするための前記第１ＰＭＶ値の目標値を算出し、この目標値を第２ＰＭＶ値として設定する第２ＰＭＶ値設定部と、
   前記第１ＰＭＶ値演算部で算出された第１ＰＭＶ値と、前記第２ＰＭＶ値設定部で設定された第２ＰＭＶ値との偏差を算出し、この偏差に基づいて前記空調制御対象の室温を制御するための制御値を算出する制御値演算部と、
   を備えることを特徴とする空調制御システム。
2. 空調制御対象となる室内に入室が許可された者として予め登録された登録対象者により入力されたＰＭＶ値を、前記登録対象者ごとに個人別ＰＭＶ値として記憶する個人別ＰＭＶ値記憶部と、
   前記室内にいる前記登録対象者である在室者に保持され、この在室者を識別する在室者識別情報を発信する無線ＩＤタグと、
   前記無線ＩＤタグから発信された在室者識別情報に基づいて在室者を特定する在室者特定部と、
   前記在室者特定部で特定された在室者の前記個人別ＰＭＶ値を抽出する個人別ＰＭＶ値抽出部と、
   を備えることを特徴とする在室者管理システム。
3. 空調制御対象となる室内に入室が許可された者として予め登録された登録対象者により入力されたＰＭＶ値を、前記登録対象者ごとに個人別ＰＭＶ値として記憶する個人別ＰＭＶ値記憶部と、
   前記室内にいる前記登録対象者である在室者に保持されこの在室者を識別する在室者識別情報を発信する無線ＩＤタグから発信された在室者識別情報を取得し、この在室者識別情報に基づいて在室者を特定する在室者特定部と、
   前記在室者特定部で特定された在室者の前記個人別ＰＭＶ値を抽出する個人別ＰＭＶ値抽出部と、
   を備えることを特徴とする在室者管理サーバ。

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