JP2008241149A - 空調制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】空調設備装置の動作を復帰させる復帰温度を省エネルギ側に設定し且つ利用者の要望を用いて空調設備装置の動作を制御することで、できる限り空調設備装置を停止させて省エネルギを図り、且つ快適性を保持できる空調制御システムを提供することにある
【解決手段】空調設備装置１は停止温度Ｔ２と復帰温度Ｔ１の間で空調制御装置２によりオン・オフ制御される。また空調制御装置２は、空調設備装置１の停止中にサーバ５の要望情報取得部５０で取得された利用者の要望情報の内、空調設備装置１を動作させたい要望数が基準数以上となったことを示す動作指示を受けると空調設備装置１を動作させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビル等の空調制御を行う空調制御システムに関するものである。

近年、温暖化による省エネルギーの社会的要求が高まっている。現在の省エネルギー法は、民生部門に対して、機器単体の省エネルギー性能の向上だけでなく、ＢＥＭＳ（Building and Energy Management System）などを利用した管理面での省エネルギーも義務付けている。

しかし、ビル管理の実態として、ビル管理者は必ずしも快適性および省エネルギーの観点から冷房、暖房等の空調装置を適切に運用しているわけではない。特に、省エネルギーと快適性とが複雑に関係する居住空間の温熱環境管理（例えば、温度管理）に関しては、管理の容易さから慣習的な目標温度を設定し、温熱環境を享受する利用者からのクレームによって設定値を変更する場合が一般的である。

つまり、建物や居住者の特性を十分に考慮しないで温度管理を行うため、居住空間は必ずしも利用者の快適な状態に保たれず、さらには空調装置で消費されるエネルギーの無駄が発生する場合がある。また、利用者はビル管理者の管理する温熱環境下におり、自己の温熱環境をコントロールできないことに対して不満がある利用者もいる。

このような空調制御の温度管理がもたらす問題に対して、利用者の温熱環境に対する要望を各個人が操作するパーソナルコンピュータ端末（以下、パソコンと称す）からリアルタイムで収集し、収集された各要望に基づいて目標温度を設定する方法があり、利用者が要望する温熱環境と目標温度とをリアルタイムに関連付け、時々刻々と変化する利用者特性や、居住空間の実際の温度と検出温度との差などの各建物の特性に応じて温熱環境を変化させることを可能にしている。（例えば、特許文献１参照）。

一方、空調制御において省エネルギを図る方法としては、ある所定の温度範囲で、空調設備装置をオン・オフ制御する方法もある。この制御方法は、多くの建物に適用が容易な上に、負荷の小さい中間期（春や秋）に空調の停止時間を長くすることができ、利用者の不満を抑えながら省エネルギが図れるという特徴がある。
特開２００４−２０５２０２号公報

ところで、上述の空調設備装置をオン・オフ制御する方法を採用している従来の空調制御システムでは、実際の利用者の要望を申告として収集できなかったため、建物の管理者が状況を見て、利用者が満足する快適側に制御パラメータ（オン・オフ制御の温度値）を設定しているのが一般的であった。

この場合、管理者の負担が大きく、しかも快適側に制御パラメータを設定するため、省エネルギを犠牲にしてしまうという課題があった。

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、空調設備装置をオン・オフ制御するシステムにおいて、空調設備装置の動作を復帰させる復帰温度を省エネルギ側に設定し且つ利用者の要望を用いて空調設備装置の動作を制御することで、できる限り空調設備装置を停止させて省エネルギを図り、且つ快適性を保持できる空調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、所定空間の空調制御を行う空調設備装置と、前記所定空間の温度を取得する温度センサと、前記空調設備装置の動作停止中に前記温度センサが取得する所定空間の温度が予め設定した復帰温度になったときに、前記空調設備装置の動作を行わせ、前記復帰温度に対して空調による温度遷移側に設定した停止温度になったときに、前記空調設備装置の動作を停止させる制御を行う空調制御装置とを備えるとともに、前記所定空間に存在する利用者からの空調に対する要望を入力する要望入力装置と、該要望入力装置により入力された要望情報を取得する要望情報取得部とを備え、前記空調制御装置は、前記空調設備装置の停止中に該要望情報取得部で取得された要望情報の内、前記空調設備装置を動作させたい要望数が基準数以上となったときに前記空調設備装置を動作させることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、空調設備装置のオン・オフ制御を行うシステムにおいて、利用者の要望を反映させて空調設備装置を動作させることができるので、空調設備装置の動作を復帰させる復帰温度を省エネルギ側に設定して動作停止ができる限り長くなるようしても、利用者の不満発生を抑えることができ、その結果、快適性を保持しつつ、省エネルギ化が図れ、しかも制御パラメータの設定のための管理者の負担を無くすことができる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記空調制御装置は、前記所定空間の温度が前記停止温度となって空調設備装置の動作を停止させてから第１の所定時間内に入力された要望情報の内、前記空調設備装置を動作させたい要望数が基準数以上あるときに前記空調設備装置を動作させることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、外気温が高い或いは寒い場合に、利用者の要望に応えて空調設備装置の動作を再開させることができるので、停止による利用者の不快感の高まりを抑えることができる。

請求項３の発明では、請求項１の発明において、前記空調設備装置は冷房と暖房の二つの動作モードを有し、前記空調制御装置は、前記所定空間の温度が前記停止温度となって前記空調設備装置の動作を停止させてから第２の所定時間以上経過しても前記空調設備装置の動作させたい要望数が基準数以上とならないときに前記空調設備装置の動作モードを切り替えることを特徴とする。

請求項３の発明によれば、季節の変わり目を利用者の要望数の減少に基づいて判断し、空調設備装置の動作モードの切り替えを自動的に行え、管理者の負担を一層軽減できる。

請求項４の発明では、請求項１乃至３の何れかの発明において、前記空調制御装置が復帰した場合の温度を新しい復帰温度として更新する場合、前記停止温度を前記復帰温度から所定値分快適側の温度としていることを特徴とする。

請求項４の発明によれば、要望に応じて居住者特性を考慮した復帰温度を提供でき、それに応じて停止温度をシフトすることで、停止できる温度帯を保持できるので省エネルギ性を保持したまま快適性を向上させることができる。

請求項５の発明では、請求項３又は４の発明において、前記空調制御装置は、前記空調設備装置の動作モードを切り替えてから第３の所定時間を経過するまで当該動作モードの動作を維持する。

請求項５の発明によれば、動作モードの切り替えが頻繁に行われるのを防ぐことができる。

本発明は、空調設備装置のオン・オフ制御を行うシステムにおいて、利用者の要望を反映させて空調設備装置を動作させることができるので、空調設備装置の動作を復帰させる復帰温度を省エネルギ側に設定して動作停止ができる限り長くなるようしても、利用者の不満発生を抑えることができ、その結果、快適性を保持しつつ、省エネルギ化が図れ、しかも制御パラメータの設定のための管理者の負担を無くすことができるという効果がある。

以下本発明を実施形態により説明する。
(実施形態１）
本実施形態の空調制御システムは、図１に示すように空調システム（Ｉ）と、制御システム（II)とからなり、空調システム（Ｉ）は、利用者が居住する部屋空間や事務作業者等が利用するオフィス等の部屋空間に設置される空調設備装置１と、この空調設備装置１のオン・オフのための動作復帰の復帰温度Ｔ１及び動作停止の停止温度Ｔ２と、利用者の要望情報に基づいた制御システム(II)側から送られてくる動作内容指示とに基づいて空調設備装置１のオン．オフを制御する空調制御装置２と、空調設備装置１の運転履歴情報を記憶する運転履歴記憶部３とからなる。

空調設備装置１は、冷房と暖房の動作を切り替えることができる冷暖房両用の装置からなり、その吸い込み口には空調対象の所定空間の温度を測定する温度センサ４を付設し、その温度センサ４の計測温度データを空調制御装置２に送るようになっている。

制御システム（II)は、利用者が使用するＰＣ端末からなる要望入力装置７と、ＬＡＮ等のネットワーク６を介してこれら要望入力装置７との間に接続され、また制御用の信号線(或いはネットワーク６）等によって空調システム（Ｉ）の空調制御装置２と接続されたサーバ５とで構成される。

サーバ５は、要望入力装置７で入力された利用者の空調に対する要望情報を、要望入力装置７からのアクセスによって取得する通信機能を備えた要望情報取得部５０と、この要望情報取得部５０で取得する要望情報を記憶保持する要望情報記憶部５１と、運転履歴記憶部３からの情報に基づいて空調設備装置１の運転停止時間を計測する運転停止時間計測部５２と、要望情報記憶部５１で記憶した要望情報と運転停止時間計測部５２の計測する時間とに基づき、後述するように空調設備装置１の動作内容を決定して空調制御装置２に動作内容を送る動作指示決定部５２と、制御システムから構成される。

次に本実施形態の空調制御システムの動作を図２に示すフローチャートに基づいて説明する。

而して、システムの動作が開始すると、空調制御装置２は運転履歴記憶部３から最新の空調設備装置１の動作モードの情報を取得するとともに、取得した動作モードに対応する図３（ａ）に示すように復帰温度Ｔ１及び停止温度Ｔ２とをセットする(Ｓ１）。ここで例えば冷房の動作モードの場合に、冷房の復帰温度Ｔ１を従来のオンオフ制御の場合に設定されている復帰温度Ｔ１’よりも省エネルギ効果を得るために高く設定する。暖房の場合には復帰温度は冷房とは逆に停止温度が高く、復帰温度は低く設定され、この復帰温度を省エネルギのために従来の復帰温度よりも低めに設定する。

而して動作モード取得後、空調制御装置２は、一定の待機時間（第３の所定時間）が経過するまで、空調設備装置１に対する制御処理を停止する待機状態となる（Ｓ２）。そして待機時間が経過すると、空調設備装置１は、空調設備装置１が停止中か否かをチェックし（Ｓ３）、停止中の場合には現在の温度センサ４の計測温度が復帰温度Ｔ１以上か否かをチェックし(Ｓ４）、復帰温度Ｔ１未満であれば、制御システム（II)のサーバ５の動作指示決定部５２から要望情報の内動作の要望数が所定の基準数を越えたことを示す動作指示があるか否かをチェックする(Ｓ５）。

動作指示決定部５２は要望情報記憶部５１に記憶している最新の一定時間内に入力された利用者からの要望情報を所定時間間隔で呼び出してその要望情報の内、冷房時期であれば温度を下げたいとする要望数が一定基準数以上あれば、また暖房時期であれば温度を上げたいとする要望数が一定基準数以上あれば、空調設備装置１の動作を決定して動作指示を空調制御装置２へ送るようになっている。

従って、空調制御装置２は、温度センサ４の計測温度が復帰温度Ｔ１未満であっても要望情報に基づく動作指示があれば、空調設備装置１を動作させる（Ｓ６）。

一方、Ｓ４において、温度センサ４の計測温度が復帰温度Ｔ１以上あれば、動作指示がなくても空調制御装置２は空調設備装置１を動作させる。

図３（ａ）ではｔ１は温度センサ４の計測温度Ｔｘが復帰温度Ｔ１となって空調設備装置１が動作を開始した時点を示し、▼は温度を下げたい要望を示しており、この要望数が多ければｔ１より早く空調設備装置１の動作が開始されることになる。

さて、空調設備装置１が動作を開始すると、空調制御装置２によって動作情報が運転履歴記憶部３に書き込まれる。この動作情報はサーバ５の動作停止時間計測部５３に送られ、動作停止時間計測部５３は停止時間の時間計測中であれば、計測を停止して計測時間をリセットする。

さて、空調動作が始まると、温度センサ４の計測温度Ｔｘは空調制御方向、冷房であれば下がり、暖房であれば上昇することになる、空調制御装置２は計測温度Ｔｘをチェックし（Ｓ７）、停止温度Ｔ２に計測温度Ｔｘが達すると（図３（ａ）のｔ２）、空調制御装置２は空調設備装置１を停止させる(Ｓ８）。この停止情報は運転履歴記憶部３に記憶され、また運転履歴記憶部３を介してサーバ５の動作停止時間計測部５３に送られる。

停止情報を受け取った動作停止時間計測部５３は時間計測を開始し（Ｓ９）、この時間計測情報は動作指示決定部５２に取り込まれ、動作指示決定部５２は計測時間が第１の所定時間ｔａを経過するまでに、空調設備装置１の動作を要望情報の数が所定の基準数に達するか否かをチェックし（Ｓ１０）、この所定時間ｔａ内に動作の要望数が基準数に達すると動作指示を空調制御装置２に送る。これにより、空調制御装置２は、ステップＳ５を経て空調設備装置１の動作を再開させる。

つまり外気温などが高く利用者からの不満を示す要望情報が多くなるような場合には、復帰温度Ｔ１に空調対象空間の温度が戻るまえに、空調設備装置１の動作を再開させるのである。図３（ｂ）のＴｘａは外気温の高い場合の計測温度の遷移を示す。Ｔｘｂは外気温があまり高くない場合の計測温度の遷移を示す。

この動作再開により、上述のように動作情報を受け取った動作停止時間計測部５３は計測動作を停止し、計測時間をリセットする。

一方、空調設備装置１の動作が停止したまま、つまり第１の所定時間ｔａを経過するまでに要望数が基準数に達せず、第１の所定時間ｔａが経過した後、動作停止時間計測部５３の計測時間が第２の所定時間ｔｂ（≫ｔａ）を計測するまでに温度センサ４の計測温度Ｔｘが復帰温度Ｔ１までに達することがない場合、計測時間がｔｂを経過した時点（Ｓ１１）で動作指示決定部５２は空調設備装置１の動作モードを切り替える動作指示を空調制御装置２に送る。

また第１所定時間ｔａを経過するまでに、要望数が基準数を達成せずに温度センサ４の計測温度Ｔｘが復帰温度Ｔ１までに達する場合、頻繁に間欠運転が繰り返され、その環境に対して不満を感じる居住者は何度も申告しなければならないため、そのしつこさに不満を感じかねない。その場合は所定時間ｔｃの間、間欠運転制御を停止することもでき、しつこく申告しないといけないことに対する不満を抑えることができる。

更に、またこの現象は室内負荷が大きいためと予想されることから、冷房負荷が大きくなると予想される外気温度が高い場合もしくは暖房負荷が大きくなると予想される外気温度が低い場合は、外気温度センサより収集される外気温度が所定の温度以上もしくは以下の場合上記の間欠運転を停止することもでき、上記と同等の効果を得ることができる。

この動作指示を受けた空調制御装置２は空調設備装置１の動作モードを切り替える制御を行う。これにより冷房が現在のモードであれば暖房モードに、また暖房モードであれば冷房モードに切り替える。つまり春や秋など空調を必要としない期間であることを、動作停止状態が第２の所定時間ｔｂが経過するまで継続するということから判断し、自動的に動作モードを切り替えるのである。図３（ｂ）のＴｘｃはこの空調を必要としない期間と判断される計測温度の遷移を示す。

そしてこの切り替えから待機時間が経過するまで、空調制御装置２は空調設備装置１の制御処理を停止する。つまり動作モードの切り替えにより復帰温度Ｔ１と停止温度Ｔ２がモードに対応する温度にセットされるため、待機時間を設けなければ、空調設備装置１が動作を直ちに開始しても停止温度Ｔ２に達し、この動作停止状態が第２の所定期間ｔｂを超えるまで継続するような事態が発生し、動作モードが切り替わるようなことが頻繁に発生することになる。これを防ぐために設けたのが待機時間である。

一方、動作停止してから計測時間が第２の所定時間ｔｂを経過するまでに、計測温度Ｔｘが復帰温度Ｔ１に戻ると、空調制御装置２は動作停止中の空調設備装置１の動作を再開させる制御を行う。

また復帰温度を履歴情報として記憶する復帰温度履歴記憶部を備え、前記履歴情報から統計的に処理された最適な復帰温度を設定することもでき、概ね居住者が許容でき、省エネルギを満たす温度で空調運転を再開することができる。また外気温度と履歴情報を関連付けて記憶させ、外気温度から復帰温度を決定することもできる。

以上の空調制御装置において建物内のほかの空調制御装置と復帰運転のタイミングが重複していまいデマンドのピーク量が増加することを回避するため、制御装置がお互いに通信を行いデマンドピークが重ならないように復帰のタイミングをずらすこともできる。

かようにして本実施形態では、空調設備装置１のオン・オフ制御を行う空調制御システムにおいて、利用者の要望を反映させて空調設備装置１を動作させることができるので、空調設備装置１の動作を復帰させる復帰温度Ｔ１を省エネルギ側に設定して動作停止ができる限り長くなるようしても、利用者の不満発生を抑えることができ、その結果、快適性を保持しつつ、省エネルギ化が図れ、しかも制御パラメータの設定のための管理者の負担を無くすことができることになる。

一実施形態のシステム構成図である。 一実施形態の動作説明用フローチャートである。 一実施形態における空調時の温度センサの計測温度の説明図である。

符号の説明

（Ｉ） 空調システム
１ 空調設備装置
２ 空調制御装置
３ 運転履歴記憶部
４ 温度センサ
(II) 制御システム
５ サーバ
５０ 要望情報取得部
５１ 要望情報記憶部
５２ 動作指示決定部
５３ 動作停止時間計測部
６ ネットワーク
７ 要望入力装置

Claims (5)

1. 所定空間の空調制御を行う空調設備装置と、前記所定空間の温度を取得する温度センサと、前記空調設備装置の動作停止中に前記温度センサが取得する所定空間の温度が予め設定した復帰温度になったときに、前記空調設備装置の動作を行わせ、前記復帰温度に対して空調による温度遷移側に設定した停止温度になったときに、前記空調設備装置の動作を停止させる制御を行う空調制御装置とを備えるとともに、前記所定空間に存在する利用者からの空調に対する要望を入力する要望入力装置と、該要望入力装置により入力された要望情報を取得する要望情報取得部とを備え、
   前記空調制御装置は、前記空調設備装置の停止中に該要望情報取得部で取得された要望情報の内、前記空調設備装置を動作させたい要望数が基準数以上となったときに前記空調設備装置を動作させることを特徴とする空調制御システム。
2. 前記空調制御装置は、前記所定空間の温度が前記停止温度となって空調設備装置の動作を停止させてから第１の所定時間内に入力された要望情報の内、前記空調設備装置を動作させたい要望数が基準数以上あるときに前記空調設備装置を動作させることを特徴とする請求項１記載の空調制御システム。
3. 前記空調設備装置は冷房と暖房の二つの動作モードを有し、
   前記空調制御装置は、前記所定空間の温度が前記停止温度となって前記空調設備装置の動作を停止させてから第２の所定時間以上経過しても前記空調設備装置の動作させたい要望数が基準数以上とならないときに前記空調設備装置の動作モードを切り替えることを特徴とする請求項１記載の空調制御システム。
4. 前記空調制御装置が復帰した場合の温度を新しい復帰温度として更新する場合、前記停止温度を前記復帰温度から所定値分快適側の温度としていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の空調制御システム。
5. 前記空調制御装置は、前記空調設備装置の動作モードを切り替えてから第３の所定時間を経過するまで当該動作モードの動作を維持することを特徴とする請求項３又は４記載の空調制御システム。

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