JP2009145033A

JP2009145033A - 空調システムで所在環境の快適性を制御する方法

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Publication number: JP2009145033A
Application number: JP2008022953A
Authority: JP
Inventors: Kun-Cheng Tsai; 坤成蔡; ▲うぇい▼君 ▲つ▼; Wei-Jyun Tu
Original assignee: Institute for Information Industry
Current assignee: Institute for Information Industry
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2028-02-01
Also published as: TWI401399B; TW200925525A; JP4864019B2

Abstract

【課題】複数の環境因子調整装置を含んだ空調システムで環境の温冷快適性を制御する方法を提供する。
【解決手段】省エネルギーモードに入るかを決定する段階と、ａ目的ＰＭＶ値を生成する段階と、ｂ複数の環境因子を検出しＰＭＶ値を生成して現在温冷快適性検出値とする段階と、ｃ目的ＰＭＶ値と現在温冷快適性検出値の差に基づいて複数の調整装置に複数のＰＭＶ−ＥＥＲ値を算出する段階と、ｄ複数の環境因子調整装置のうち最大ＰＭＶ−ＥＥＲ値を有するものを判別し温冷快適性を調整する段階と、ｅ調整後の環境のＰＭＶ値を計算し現在温冷快適性検出値を更新する段階と、ｆ現在温冷快適性検出値と目的ＰＭＶ値の差が所定の閾値を下回るかを判断する段階と、ｇ現在温冷快適性検出値と目的ＰＭＶ値の差が所定の閾値を下回らない場合に段階ｃ、ｄ、ｅ、ｆを現在温冷快適性検出値と目的ＰＭＶ値の差が所定の閾値を下回るようになるまで繰り返す段階とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は複数の環境因子調整装置を含んだ空気調和（略して空調）システムで所在環境の温冷快適性（ｔｈｅｒｍａｌｃｏｍｆｏｒｔｌｅｖｅｌ）を制御する方法に関し、特に省エネルギー機能を最適化できる温冷快適性を制御する方法に関する。

ＩＳＯ７７３０とＡＳＨＲＡＥ５５標準では、所在環境の温冷快適性の評価基準としてＰＭＶ（予測平均申告）とＰＰＤ（予測不快者率）が挙げられている。ＰＭＶは同じ環境にいる大部分の人の温冷感を示し、ＰＰＤは温熱環境に対する不快者の百分比を示す。ＰＭＶ−ＰＰＤ指標では、人体活動量、着衣量、空気温度、平均輻射温度、気流速度、空気湿度など６つの要素が考慮され、両者の対応関係については図１を参照する。

一般の建物に設けられた室内環境の温冷快適性制御システムは、主として現在の環境温度や湿度に基づいて空気を調和し、温冷快適性については総合的な評価を行わないため、温冷快適性に影響する他の因子が考慮されないという欠点がある。例えば、空気温度を理想値に調整しても、気流速度や空気湿度を同時に考慮しなければ、十分に快適とは言えない。

従来の温冷快適性制御システムは単一の因子（例えば温度や湿度）のみ評価対象とし、冷房システムの場合はＥＥＲ（エネルギー消費効率）を改善し、除湿システムの場合はＥＦ（エネルギー係数）を改善するほかない。なお、従来の温冷快適性制御システムはエネルギー消費量が多い。

本発明は上記従来の問題を解決するため、複数の環境因子調整装置を含んだ空調システムで環境の温冷快適性を制御する方法を提供することを課題とする。

本発明は空調システムで所在環境の温冷快適性を制御する方法を提供する。該空調システムは複数の環境因子調整装置を含む。該方法は、省エネルギーモードに入るかを決定する段階と、省エネルギーモードに入った後に行われる、（ａ）入力信号に基づいて目的ＰＭＶ（予測平均申告）値を生成する段階と、（ｂ）現在環境より複数の環境因子を検出し、ＰＭＶ値を生成して現在温冷快適性検出値とする段階と、（ｃ）上記目的ＰＭＶ値と現在温冷快適性検出値の差に基づいて、複数の調整装置にそれぞれ対応する複数のＰＭＶ−ＥＥＲ（エネルギー消費効率）値を算出する段階と、（ｄ）上記複数の環境因子調整装置のうち最大なＰＭＶ−ＥＥＲ値を有するものを判別し、これで所在環境の温冷快適性を調整する段階と、（ｅ）上記調整後の環境のＰＭＶ値を計算し、現在温冷快適性検出値を更新する段階と、（ｆ）現在温冷快適性検出値と目的ＰＭＶ値の差が所定の閾値を下回るかを判断する段階と、（ｇ）現在温冷快適性検出値と目的ＰＭＶ値の差が所定の閾値を下回らない場合に、上記段階（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）を、現在温冷快適性検出値と目的ＰＭＶ値の差が所定の閾値を下回るようになるまで繰り返す段階とを含むことを特徴とする温冷快適性の制御方法。

本発明は空調システムで所在環境の快適性を改善するとともに、空調システムのエネルギー消費を節約することができる。

かかる装置の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図示を参照して以下に説明する。

本明細書及び特許請求の範囲で特定の装置を指す用語について、当業者に周知のとおり、メーカーによって別の用語で同一の装置を呼ぶことが可能である。そのため、本明細書及び特許請求の範囲は用語で装置を特定するのでなく、専ら機能を区別の基準とする。なお、本明細書及び特許請求の範囲に用いる「含む」という文言は限定的に捉えるべきでなく、「含むがそれに限らない」と解すべきである。

図２を参照する。図２は本発明による空調システムで所在環境の温冷快適性を制御する方法のフローチャートである。空調システムには複数の環境因子調整装置、例えば温度調整装置、湿度調整装置、風量調整装置などが含まれる。実質的に同様の結果が得られる限り、図２に示すステップは順番どおりに実行する必要がなく、継続的に実行する必要もない。言い換えれば、下記ステップの間に他ステップを入れても可能である。

ステップ１００：開始。
ステップ１１０：省エネルギーモードに入るかを決定する。省エネルギーモードに入らない場合はステップ１２０に進み、そうでない場合はステップ１３０に進む。
ステップ１２０：従来の空調モードに入る。
ステップ１３０：入力信号の受信有無を判断する。入力信号を受信した場合はステップ１４０に進み、そうでない場合はステップ２１０に進む。
ステップ１４０：入力信号に基づいて目的ＰＭＶ（予測平均申告）値を生成する。
ステップ１５０：現在環境より複数の環境因子を検出し、ＰＭＶ値を生成して現在温冷快適性検出値とする。
ステップ１６０：上記目的ＰＭＶ値と現在温冷快適性検出値の差に基づいて、複数の調整装置にそれぞれ対応する複数のＰＭＶ−ＥＥＲ（エネルギー消費効率）値を算出する。
ステップ１７０：上記複数の環境因子調整装置のうち最大なＰＭＶ−ＥＥＲ値を有するものを判別し、これで所在環境の温冷快適性を調整する。
ステップ１８０：調整後の環境のＰＭＶ値を計算して、現在温冷快適性検出値を更新する。
ステップ１９０：現在温冷快適性検出値と目的ＰＭＶ値の差が所定の閾値を下回るかを判断する。現在温冷快適性検出値と目的ＰＭＶ値の差が所定の閾値を下回らない場合はステップ１６０に戻り、そうでない場合はステップ１３０に戻る。
ステップ２００：終了。

上記複数の環境調整装置として温度調整装置、湿度調整装置、風量調整装置が用いられた場合、ステップ１３０による入力信号として温度調整信号、湿度調整信号、風量調整信号があり、ステップ１５０による複数の環境因子として温度、湿度、気流速度がある。

ステップ１６０によるＰＭＶ−ＥＥＲ値はＰＭＶの改善に費やすエネルギーを示す（ＰＭＶ−ＥＥＲ＝ΔＰＭＶ／ΔＰ）。ステップ１９０による所定の閾値は０．０１か０．５を下回らないように設定されている。もっとも注意すべきは、上記は本発明の一実施例に過ぎず、本発明を限定するものと解すべきではない。

冷房装置のＰＭＶ−ＥＥＲ値の計算方法については、ΔＴを求めた後に、下記式１によりＥＥＲでエネルギー消費状況を求める。

ｔ：動作時間（ｈｒ）
ΔＴ：温度変化（℃）
Ｃ_ｐ：比熱容量
ρ：空気密度
Ｖ：空気体積（ｍ^３）
Ｃ_ｃａｐ：冷却能力（ｋｃａｌ／ｈｒ）

除湿装置のＰＭＶ−ＥＥＲ値の計算方法については、Δｈを求めた後に、下記式２によりＥＦでエネルギー消費状況を求める。

ｔ：動作時間（ｈｒ）
ΔＴ：相対湿度変化（％）
ρ_{ｗ，ｍａｘ}：飽和湿度（ｇ／ｍ^３）
Ｖ：空気体積（ｍ^３）
Ｈ_ｃａｐ：除湿能力（ｇ／ｈｒ）

送風装置のＰＭＶ−ＥＥＲ値の計算方法については、Δｖを求めた後に、下記式３によりＥＦでエネルギー消費状況を求める。

ｔ：動作時間（ｈｒ）
Δｖ：気流速度変化（ｍ／ｓ）
Ｖ _ａ：気流通過面積（ａｉｒｔｈｒｏｕｇｈａｒｅａ，ｍ^２）
Ａ_ｃａｐ：送風能力（ｍ^３／ｓ）
ＡＲ_ｃａｐ：気流通過領域送風能力（ｂｌｏｗｉｎｇａｉｒｔｈｒｏｕｇｈａｒｅａｃａｐａｃｉｔｙ，ｍ^３／ｓ）
ＦＰ：ファン電力（ｋｗ）

例えば温度３０℃、湿度８０％の環境で、上記空調システム（温度調整装置と湿度調整装置を含む）に２５℃の温度調整信号を入力すれば、空調システムはこの信号に基づいて目的ＰＭＶ値を生成すると同時に、現在環境より複数の環境因子を検出してＰＭＶ値を生成して現在温冷快適性検出値とする。次に目的ＰＭＶ値と現在温冷快適性検出値の差に基づいて温度調整装置のＰＭＶ−ＥＥＲ値と湿度調整装置ＰＭＶ−ＥＥＲ値を求め、そのどちらのＰＭＶ−ＥＥＲ値が最大であるかを判断し、最大のＰＭＶ−ＥＥＲ値を有するもので所在環境の温冷快適性を調整する。例えば、空調システムは温度を２７℃に調整してから湿度を５０％に調整することで、より少ないエネルギーで入力温度２５℃に一致するかそれに近いＰＭＶ値に調節する。

以上は本発明に好ましい実施例であって、本発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、本発明の精神の下においてなされ、本発明に対して均等の効果を有するものは、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。

本発明は従来の動作条件を変えたのみであり、当然実施可能である。

ＰＭＶとＰＰＤの対応関係を表す説明図である。本発明による空調システムで所在環境の温冷快適性を制御する方法のフローチャートである。

符号の説明

１００〜２００ステップ

Claims

空調システムで所在環境の温冷快適性を制御する方法であって、該空調システムは複数の環境因子調整装置を含み、該方法は、
省エネルギーモードに入るかを決定する段階と、
省エネルギーモードに入った後に行われる、
（ａ）入力信号に基づいて目的ＰＭＶ（予測平均申告）値を生成する段階と、
（ｂ）現在環境より複数の環境因子を検出し、ＰＭＶ値を生成して現在温冷快適性検出値とする段階と、
（ｃ）上記目的ＰＭＶ値と現在温冷快適性検出値の差に基づいて、複数の調整装置にそれぞれ対応する複数のＰＭＶ−ＥＥＲ（エネルギー消費効率）値を算出する段階と、
（ｄ）上記複数の環境因子調整装置のうち最大なＰＭＶ−ＥＥＲ値を有するものを判別し、これで所在環境の温冷快適性を調整する段階と、
（ｅ）上記調整後の環境のＰＭＶ値を計算し、現在温冷快適性検出値を更新する段階と、
（ｆ）現在温冷快適性検出値と目的ＰＭＶ値の差が所定の閾値を下回るかを判断する段階と、
（ｇ）現在温冷快適性検出値と目的ＰＭＶ値の差が所定の閾値を下回らない場合に、上記段階（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）を、現在温冷快適性検出値と目的ＰＭＶ値の差が所定の閾値を下回るようになるまで繰り返す段階とを含むことを特徴とする温冷快適性の制御方法。
前記複数の環境因子調整装置は温度調整装置、湿度調整装置、及び風速調整装置を含み、前記複数の環境因子は温度、湿度、及び気流速度を含むことを特徴とする請求項１記載の温冷快適性の制御方法。
前記入力信号は温度調整信号、湿度調整信号、及び風速調整信号を含むことを特徴とする請求項２記載の温冷快適性の制御方法。
前記方法は更に、
（ｈ）現在温冷快適性検出値と目的ＰＭＶ値の差が所定の閾値を下回った場合に、他の入力信号の受信有無を判断する段階と、
（ｉ）他の入力信号が受信された場合に、前記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）を繰り返す段階と、
（ｊ）他の入力信号が受信されなかった場合に、動作を終了する段階とを含むことを特徴とする請求項１記載の温冷快適性の制御方法。
前記所定の閾値は０．０１を下回らないことを特徴とする請求項１記載の温冷快適性の制御方法。
前記所定の閾値は０．５を下回らないことを特徴とする請求項１記載の温冷快適性の制御方法。