JP2009041856A - 空調制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】空調制御システムについて、適度な快適性を実現しつつ省エネ性をより一層高めることができるようにする。
【解決手段】空調制御システムは、制御対象とする１台または複数台の空調機２に対して空調管理装置５で生成の基準温度を目標温度として設定できるようにされるとともに、空調空間１ごとに設けられているリモコン４を通じた操作で目標温度の変更要求が発生した場合に、基準温度とは異なる実行温度を当該変更要求発生の空調空間における目標温度として設定できるようにされており、さらに温度変更要求が一定時間以上発生しないことを条件に、基準温度を所定の単位量だけ省エネ方向に変更するようにされている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空調機を制御する空調制御システムに関し、特に省エネ性を重視した空調制御に適した空調制御システムに関する。

空調制御システム、特に省エネ性を重視した空調制御システムでは、エンタルピー計算などにより省エネ的に最適とされる空調状態の目標値、例えば目標温度を求め、それに基づいて一律的に空調制御を行うようになっている場合が多い。このような空調制御システムは、省エネ性という点では優れているものの、空調空間（空調機による空調の対象とされる空間；例えばビルや住宅などにおける個々の居室や共用空間など）の快適性に問題を残す。すなわち省エネ的に最適として計算上で求めた目標温度が空調空間の実情に合っていないと快適性に劣る空調状態となってしまうし、また制御対象となっている空調空間が複数ある場合に、それら各空調空間では空調についての条件がそれぞれ異なるなどのことから、一律な目標温度による制御であると、全ての空調空間で快適な空調状態が得られるとは限らない。

そこで、空調空間ごとの実情を取り入れた制御も必要になる。例えば特許文献１に開示の制御技術はそのような例である。特許文献１の「空気調和システム」では、予め定めてある規定温度を目標温度とする省エネ性の高い空調状態を基本とする制御を行うようにし、規定温度よりも消費エネルギが大きくなる温度への変更がリモコンを通じて要求された場合には、目標温度を規定温度からその要求温度に変更するとともに、要求温度への変更後に一定時間経過したら、目標温度を規定温度に自動的に戻すようにしており、このような制御により快適性を適度に実現しつつ省エネ性を高めることができるようにしている。

特開２００５−１６９１５号公報

空調空間をその居住者などが不快と感じることのない温度にはある程度の幅がある。つまり空調における温度については、ある程度の幅を持った非不快温度範囲があるということである。したがってその非不快温度範囲における最大省エネ温度を目標温度として制御を行うようにするのが省エネ性向上にとって有効となる。このような観点からすると、上述の従来の制御技術は省エネ性が必ずしも十分でない。すなわち従来の制御技術は、予め定めてある基準温度（規定温度）を固定的なものとして制御を行うようにしている。そのため基準温度が非不快温度範囲に関して空調空間の実情に合わない場合がある。つまり基準温度での空調状態が不快とならないとして、その基準温度が非不快温度範囲における最大省エネ温度となっていない場合を生じる。そしてそのようになった場合には、結果として省エネ性が不十分になってしまう。

また空調空間をその居住者などが不快と感じて目標温度を変更する場合、その変更はともすれば過剰になることがある。こうしたことを考慮すると、上述の従来の制御技術は省エネ性が必ずしも十分でない。すなわち従来の制御技術は、変更要求に応じて基準温度と異なる温度を目標温度として設定できるようにすることで空調空間ごとの実情を取り入れることができるようにするについて、変更要求における温度をそのまま実行上の目標温度とするようにしており、そのために快適性に関して過剰な目標温度を実行上で許容することになる場合が起こり得る。そしてそのようになった場合には、結果として省エネ性が不十分になってしまう。

本発明は以上のような知見に基づいてなされたものであり、その課題は、所定の基準温度を目標温度とする制御を基本としつつも、空調空間ごとの温度変更要求が発生した場合に基準温度とは異なる実行温度に目標温度を設定できるようにすることで空調空間ごとの実情を取り入れることができるようになっている空調制御システムについて、適度な快適性を実現しつつ省エネ性をより一層高めることができるようにすることにある。

本発明では上記課題を解決するために、制御対象とする１台または複数台の空調機に対して空調管理手段で生成される基準温度を目標温度として設定できるようにされるとともに、前記空調機により空調される空調空間ごとの温度変更要求が発生した場合に、前記基準温度とは異なる実行温度を当該変更要求発生の空調空間における目標温度として前記空調機に設定できるようにされている空調制御システムにおいて、前記温度変更要求が一定時間以上発生しないことを条件に、前記基準温度を所定の単位量だけ省エネ方向に変更するようにされていることを特徴としている。

このような空調制御システムでは、演算的に求めるなどして空調管理手段で生成した基準温度についてそれを順次省エネ方向に変更しつつ、空調空間の居住者などからの不満の有無を温度変更要求の有無として判定することができる。このことは、温度変更要求の有無を通じて、空調空間における非不快温度範囲での最大省エネ温度を求めることになる。このため基準温度を空調空間の実情に合ったものとすることができる。つまり基準温度を空調空間における非不快温度範囲での最大省エネ温度に常に保つことができ、快適性を適度に実現しつつ省エネ性をより一層高めることができる。

また本発明では上記課題を解決するために、制御対象とする１台または複数台の空調機に対して空調管理手段で生成される基準温度を目標温度として設定できるようにされるとともに、前記空調機により空調される空調空間ごとの温度変更要求が発生した場合に、前記基準温度とは異なる実行温度を当該変更要求発生の空調空間における目標温度として前記空調機に設定できるようにされている空調制御システムにおいて、前記温度変更要求が前記空調機の消費エネルギを減少させる方向に目標温度を変更する省エネ方向変更要求であった場合には、当該省エネ方向変更要求における温度または当該省エネ方向変更要求における温度を省エネ方向に変更した温度を前記実行温度とするようにし、前記変更要求が前記空調機の消費エネルギを増大させる方向に目標温度を変更する非省エネ方向変更要求であった場合には、当該非省エネ方向変更要求における温度を省エネ方向に変更した温度を前記実行温度とするようにされていることを特徴としている。

本空調制御システムでは、温度変更要求があった場合、特に非省エネ方向変更要求があった場合に、その変更要求における温度を省エネ方向に変更した温度を実行温度として目標温度とするようにしている。このため変更要求における変更温度が結果として過剰なものとなっていることにより、快適性に関して過剰な目標温度を実行上で許容するという事態を効果的に防ぐことができ、これにより快適性を適度に実現しつつ省エネ性をより一層高めることができる。

また本発明では、上記のような空調制御システムについて、前記非省エネ方向変更要求における温度を省エネ方向に変更した温度は、前記非省エネ方向変更要求発生時における前記目標温度を所定の単位量だけ非省エネ方向に変更した温度として求めるのを好ましい形態としており、また前記省エネ方向変更要求における温度を省エネ方向に変更した温度は、当該省エネ方向変更要求における温度を所定の単位量だけ省エネ方向に変更した温度として求めるのを好ましい形態としている。

以上のような本発明によれば、所定の基準温度を目標温度とする制御を基本としつつも、空調空間ごとの温度変更要求が発生した場合に基準温度とは異なる実行温度に目標温度を設定できるようにすることで空調空間ごとの実情を取り入れることができるようになっている空調制御システムについて、適度な快適性を実現しつつ省エネ性をより一層高めることができる。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１に、一実施形態による空調制御システムの構成を模式化して示す。本実施形態の空調制御システムは、ビルなどにおける複数の空調空間１（空調空間１ａ、１ｂ、１ｃ、…）のそれぞれに設けられている複数の空調機２（空調機２ａ、２ｂ、２ｃ、…）を制御対象とする場合であり、それぞれ空調機２ごとに設けられる空調制御装置３（空調制御装置３ａ、３ｂ、３ｃ、…）とリモコン４（リモコン４ａ、４ｂ、４ｃ、…）、それに各空調制御装置３による各空調機２の制御を一括的に管理する空調管理装置５を備えている。

空調制御装置３は、後述のようにして空調管理装置５により設定される目標空調状態、具体的には目標温度に基づいて空調機２の運転状態を制御する。すなわち目標温度に基づいたフィードバック制御などにより空調機２の運転状態を制御することで、空調空間１の温度を目標温度に維持する。ここで、図１では空調制御装置３が直接的に空調機２に接続する状態としてあるが、これは空調制御装置３と空調機２が信号方式などについて同一の場合で、両者の信号方式などが異なる場合には両者の間にインターフェース用のＩ／Ｏ装置などを介在させることになる。また図１では簡略化のために空調機２を室内機として示してあるが、実際的には空調機２は室内機と室外機で構成される。

リモコン４は、後述の省エネ空調モード時に空調管理装置５が設定する基準温度による目標温度での空調状態を空調空間１の居住者などが不快と感じた場合に、その目標温度に対して変更要求を行うのに用い、また後述の自由空調モードにおける空調空間１ごとの自由な目標温度の設定に用いる遠隔操作手段である。そのためにリモコン４は、例えば図２に示すような構成とされる。この例のリモコン４は、空調空間１の壁などに固定的に設置される固定タイプであり、操作部１１と表示部１２を備えている。操作部１１は、温度設定部１３を有し、この温度設定部１３に設けられている温度設定ボタン１４により変更要求に係る温度設定や自由な目標温度の設定を行えるようにされている。表示部１２は、ＬＣＤなどで構成され、設定された目標温度などを表示するのに機能する。

空調管理装置５は、空調管理手段であり、コンピュータシステムを用いて構成され、それぞれプログラムとして形成されるモード設定部１５、基準空調状態設定部１６、実行空調状態設定部１７の各機能部を有している。また空調管理装置５は、例えばＬＡＮや公衆通信網などによる通信網６を介して各空調制御装置３に接続するようにされている。

モード設定部１５は、省エネ空調モードと自由空調モードを空調空間１ごとに選択的に設定するのに用いられる。省エネ空調モードでは、管理対象の空調空間１のそれぞれに対して空調管理装置５が省エネ性の高い目標温度を設定する。一方、自由空調モードでは、空調空間１の居住者などがその空調空間１について自由に目標温度を設定する。こうした両モードの選択的設定は、例えばモード設定部１５により空調管理装置５の表示画面（図示せす）に表示される選択画面で空調管理装置５の運営管理者などが行うようにすることができる。

基準空調状態設定部１６は、省エネ空調モードでの基準となる空調状態のために基準温度による目標温度の設定を行う。すなわち基準空調状態設定部１６は、例えば管理対象の空調空間１ａ、１ｂ、１ｃ、…の全てが省エネ空調モードとなっている場合であれば、これら空調空間１ａ、１ｂ、１ｃ、…に共通のものとして基準温度Ｔｓ（℃）を自動演算で求めて生成し、まずこの基準温度Ｔｓを空調空間１ａ、１ｂ、１ｃ、…それぞれにおける目標温度として設定する。それから基準温度Ｔｓによる目標温度での空調状態に対して空調空間１の居住者などから不満がないことを条件に、基準温度Ｔｓを所定の単位量、例えば１℃だけ省エネ方向に変更する。この基準温度の変更は、例えば冷房運転時であれば、Ｔｓ＋１℃による目標温度での空調状態に対して不満がないことを条件に、基準温度Ｔｓ＋１℃をさらにＴｓ＋２℃に変更するというように、順次的に繰り返す。

このような基準温度の順次的変更を行うことにより、空調空間１における上述の非不快温度範囲での最大省エネ温度を求めることができ、したがって基準温度を空調空間１の実情に合ったものとすることができる。この結果、基準温度を空調空間１における非不快温度範囲での最大省エネ温度に常に保つことができ、快適性を適度に実現しつつ省エネ性をより一層高めることができる。

実行空調状態設定部１７は、省エネ空調モードでの運転時に管理対象の空調空間１ａ、１ｂ、１ｃ、…ごとの実情を取り入れた制御とするための実行温度による目標温度の設定を行う。すなわち実行空調状態設定部１７は、空調空間１ａ、１ｂ、１ｃ、…それぞれの居住者などが現在の空調状態を不快と感じた場合に行う目標温度の変更要求を受け付け、その変更要求における温度に応じた実行温度を求め、それを目標温度として設定する。この場合の実行温度は、変更要求が省エネ方向変更要求なのか非省エネ方向変更要求なのかに応じて異なる。ここで、省エネ方向変更要求とは、空調機２の消費エネルギを減少させる方向に目標温度を変更する変更要求であり、非省エネ方向変更要求とは、空調機２の消費エネルギを増大させる方向に目標温度を変更する変更要求である。

省エネ方向変更要求の場合は、当該省エネ方向変更要求における温度または当該省エネ方向変更要求における温度を省エネ方向に変更した温度を実行温度とする。具体的には、例えば基準温度Ｔｓによる目標温度で冷房運転がなされている状態で省エネ方向変更要求が出され、その省エネ方向変更要求における温度が「Ｔｓ＋ΔＴ」であったとする。この場合、ΔＴが一定以上、例えば２℃以上であれば、「Ｔｓ＋ΔＴ」をそのまま実行温度とする。一方、ΔＴが１℃であれば、「Ｔｓ＋ΔＴ」を所定の単位量、例えば１℃だけ省エネ方向に変更した温度「Ｔｓ＋ΔＴ＋１」を実行温度とする。

一方、非省エネ方向変更要求の場合は、当該非省エネ方向変更要求における温度を省エネ方向に変更した温度を実行温度とする。具体的には、当該非省エネ方向変更要求発生時における目標温度を所定の単位量だけ非省エネ方向に変更した温度を実行温度とする。例えば基準温度Ｔｓによる目標温度で冷房運転がなされている状態で非省エネ方向変更要求が出されたとすると、目標温度Ｔｓを所定の単位量、例えば１℃だけ非省エネ方向に変更した温度「Ｔｓ−１」を実行温度とする。この場合、当該非省エネ方向変更要求における温度が「Ｔｓ−ΔＴ」であり、「ΔＴ」が２℃以上であっても、実行温度は「Ｔｓ−１」とする。つまり非省エネ方向変更要求については、その要求における温度幅に関係なく、所定の温度幅についてだけ目標温度の変更を許容するということである。

このような制御とすることにより、変更要求における変更温度が結果として過剰なものとなっていることで快適性に関して過剰な目標温度を実行上で許容するという事態を効果的に防ぐことができ、これにより快適性を適度に実現しつつ省エネ性をより一層高めることができる。

以下では、以上のような空調制御システムでなされる省エネ空調モードによる空調制御の例を説明する。省エネ空調モードにおける空調制御処理は、一例として図３に示すような流れとなり、ステップ１０１〜ステップ１１３の各処理過程を含む。まず、基準空調状態設定部１６が基準温度Ｔｓを算出する（ステップ１０１）。次いで、省エネ空調モードとなっている各空調空間１（ここでは空調空間１ａ、１ｂ、１ｃ、…の全てが省エネ空調モードとなっているとする）それぞれの目標温度として基準温度Ｔｓを一律に設定する（ステップ１０２）。続くステップ１０３以下の各処理は、実行空調状態設定部１７により空調空間１ａ、１ｂ、１ｃ、…ごとになされる処理となる。

ステップ１０３では、現在の目標温度に対し変更要求があるかを判定する。変更要求なしの場合はステップ１０４に進む。ステップ１０４では、第１の維持時間ｔ１が経過しているか判定する。ここで、第１の維持時間ｔ１は、変更要求なしの状態で基準温度による目標温度を維持する時間として予め定めてある時間である。ステップ１０４の判定結果が肯定的な場合には基準温度（これはステップ１０１で算出した基準温度であったり、それを変更して得られる基準温度であったりする）を１℃だけ省エネ方向に変更し（ステップ１０５）、それからステップ１０３に戻る。一方、ステップ１０４の判定結果が否定的な場合にはステップ１０３に戻る。

ステップ１０３で変更要求ありであった場合は、ステップ１０６に進んで変更要求が省エネ方向であるかを判定する。ステップ１０６で省エネ方向と判定されれば変更要求が省エネ方向変更要求であるので、ステップ１０７に進み、変更要求における温度について判定する。具体的には、省エネ方向変更要求における温度がその時点での基準温度に対して一定以上（図の例では２℃以上）省エネ方向であるかを判定する。ステップ１０７の判定結果が肯定的な場合には、ステップ１０８に進み、変更要求における温度を実行温度とし、それを目標温度に設定した後、ステップ１０３に戻る。一方、ステップ１０７の判定結果が否定的な場合には、ステップ１０９に進み、変更要求における温度を所定の単位量（図の例では１℃）だけ省エネ方向に変更した温度を実行温度とし、それを目標温度として設定した後、ステップ１０３に戻る。

ステップ１０６で省エネ方向でないと判定されれば、変更要求が非省エネ方向変更要求であるので、ステップ１１０に進み、その非省エネ方向変更要求発生時の目標温度を所定の単位量（図の例では１℃）だけ非省エネ方向に変更した温度を実行温度とし、それを目標温度として設定する。続くステップ１１１では、現在の目標温度に対し変更要求があるかを判定する。変更要求ありの場合はステップ１０６に戻り、変更要求なしの場合はステップ１１２に進む。

続くステップ１１２では、第２の維持時間ｔ２が経過しているか判定する。ここで、第２の維持時間ｔ２は、非省エネ方向変更要求に応じて設定した実行温度による目標温度を維持する時間として予め定めてある時間である。ステップ１１２の判定処理は、第２の維持時間ｔ２経過となるまで繰り返す。ステップ１１２で第２の維持時間ｔ２経過となったらステップ１１０で設定の目標温度をその時点での基準温度による目標温度に戻し（ステップ１１３）、それからステップ１０３に戻る。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、これは代表的な例に過ぎず、本発明は、その趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。例えば、インターネットのような公衆通信網を通じて携帯端末により目標温度の変更要求などの操作を行えるようにするのも好ましい形態の１つで、このような形態とすることにより、利便性をより高めることができる。また以上の実施形態では、非省エネ方向変更要求における温度を省エネ方向に変更した温度として、非省エネ方向変更要求発生時における目標温度を所定の単位量だけ非省エネ方向に変更した温度を用いるようにしていたが、これに限られず、非省エネ方向変更要求における温度自体を省エネ方向変更要求の場合と同様に省エネ方向に変更するようにしてもよい。

一実施形態による空調制御システムの構成を示す図である。 リモコンの構成を示す図である。 省エネ空調モードにおける空調制御処理の流れを示す図である。

符号の説明

１ 空調空間
２ 空調機
５ 空調管理装置（空調管理手段）

Claims (4)

1. 制御対象とする１台または複数台の空調機に対して空調管理手段で生成される基準温度を目標温度として設定できるようにされるとともに、前記空調機により空調される空調空間ごとの温度変更要求が発生した場合に、前記基準温度とは異なる実行温度を当該変更要求発生の空調空間における目標温度として前記空調機に設定できるようにされている空調制御システムにおいて、
   前記温度変更要求が一定時間以上発生しないことを条件に、前記基準温度を所定の単位量だけ省エネ方向に変更するようにされていることを特徴とする空調制御システム。
2. 制御対象とする１台または複数台の空調機に対して空調管理手段で生成される基準温度を目標温度として設定できるようにされるとともに、前記空調機により空調される空調空間ごとの温度変更要求が発生した場合に、前記基準温度とは異なる実行温度を当該変更要求発生の空調空間における目標温度として前記空調機に設定できるようにされている空調制御システムにおいて、
   前記温度変更要求が前記空調機の消費エネルギを減少させる方向に目標温度を変更する省エネ方向変更要求であった場合には、当該省エネ方向変更要求における温度または当該省エネ方向変更要求における温度を省エネ方向に変更した温度を前記実行温度とするようにし、前記変更要求が前記空調機の消費エネルギを増大させる方向に目標温度を変更する非省エネ方向変更要求であった場合には、当該非省エネ方向変更要求における温度を省エネ方向に変更した温度を前記実行温度とするようにされていることを特徴とする空調制御システム。
3. 前記非省エネ方向変更要求における温度を省エネ方向に変更した温度は、前記非省エネ方向変更要求発生時における前記目標温度を所定の単位量だけ非省エネ方向に変更した温度として求めるようにされていることを特徴とする請求項２に記載の空調制御システム。
4. 前記省エネ方向変更要求における温度を省エネ方向に変更した温度は、当該省エネ方向変更要求における温度を所定の単位量だけ省エネ方向に変更した温度として求めるようにされていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の空調制御システム。

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