JP2010112658A - 空調機制御装置および空調機制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】室内に設置されたセンサによる計測のタイミングや予め定められたパターンによらず、室内環境の変化に応じて空調機の制御を行い、室内環境を安定状態に保つ空調機制御装置を提供する。
【解決手段】空調機が空調対象とする空間の室内環境の変化を示す室内状態情報を取得し、室内状態情報に基づいて、外乱値を算出し、取得した室内状態情報と、算出した外乱値とに基づいて、室内状態情報を取得した時点から一定時間経過後の室内状態情報の予測値を算出し、算出した予測値に基づいて、空調機の動作を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンピュータ装置などが集約的に設置されるサーバルームやオフィスビルなどの室内の空調制御を行う空調機制御装置および空調機制御方法に関する。

従来、コンピュータ装置などが集約的に設置されるサーバルームやオフィスビルなどの室内の空調制御では、空調対象の空間に設置されたセンサにより取得された値に基づいたフィードバック制御が行われている。このような空調制御を行う空調機制御装置は、例えば、室内に設置される温度センサが一定時間ごとに検出する温度が、予め定められた閾値を超えると室内の温度を下げ、室内環境が定められた安定状態に戻るように空調機の動作を制御する。
ところで、特許文献１には、空調対象の建物設計時の設定等を参考に作成されたパターンに応じて熱負荷を予測し、エネルギー管理を行ってコストを削減する技術が記載されている。
特開２００７−１０２０４号公報

しかしながら、従来技術のように室内に設置されたセンサによって一定時間ごとの計測時点に取得された情報に基づいて空調制御が行われる場合、予め定められた閾値を超える変化が室内環境に起こり、センサによってその変化が検出された後でなければ、空調の制御を行うことができない。これでは、室内環境が変化してセンサにより変化が検出された後、空調制御により室内環境が安定状態に戻るまでの間に室内のラックや機器等に負担がかかるとともに、室内環境を安定状態にするための空調機の負荷も過大なものとなる。
ここで、同じ室内空間を、複数の空調機がそれぞれの空調対象とするゾーンの空調を行う場合、いずれかの空調機が故障すれば、そのゾーンに隣接したゾーン同士が混合され、混合損失が発生する。このような場合にも、隣接するゾーンの空調機には過大な負荷がかかることとなる。
ここで、特許文献１の技術のように予め作成されたパターンに基づいて熱負荷を予測する場合には、予め作成されたパターンの想定を超える温度変化やゾーンの変化に対応することはできない。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、室内に設置されたセンサによる計測のタイミングや予め定められたパターンによらず、室内環境の変化に応じて空調機の制御を行い、室内環境を安定状態に保つ空調機制御装置および空調機制御方法を提供する。

上述した課題を解決するために、本発明は、設置された空調機の動作を制御し、空調機が空調対象とする空間の室内環境を定められた一定範囲内に保つように空調する空調機制御装置であって、室内環境の変化を示す室内状態情報を取得する室内状態取得部と、室内状態情報に基づいて、室内環境の変化に対する不確定要素である外乱を示す外乱値を算出する外乱値算出部と、室内状態情報と、外乱値算出部が算出した外乱値とに基づいて、室内状態取得部が室内状態情報を取得した時点から一定時間経過後の室内状態情報の予測値を算出する室内状態予測部と、室内状態予測部が算出した予測値に基づいて、空調機の動作を制御する動作制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、空調機の空調能力を示す能力値が予め記憶される空調機情報記憶部と、室内状態取得部が取得した室内状態情報と、空調機情報記憶部に記憶された能力値と、室内状態予測部が算出した室内状態情報の予測値に応じて、空調機が室内環境を一定範囲内に保つように空調する能力を示す値である期待能力値を算出する期待能力算出部と、発揮能力算出部に算出された期待能力値が、空調機情報記憶部に記憶された能力値を超える場合、警報を出力する出力部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、室内に設置される複数の空調機のそれぞれが空調対象とする空間同士の接地面積を示す情報が記憶される空間情報記憶部を備え、外乱値算出部は、空調機情報記憶部に記憶された複数の空調機毎の空調能力と、室内状態取得部が空調機の空調対象とする空間毎に取得した室内状態情報と、空間情報記憶部に記憶された複数の空調機が空調対象とする空間同士の接地面積に基づいて算出した複数の空間の間の移動熱量に基づいて、外乱値を算出することを特徴とする。

また、本発明は、室内に設置された空調機の動作を制御し、空調機が空調対象とする空間の室内環境を定められた一定範囲内に保つように空調する空調機制御装置を用いた空調機制御方法であって、室内状態取得部が、室内環境の変化を示す室内状態情報を取得するステップと、外乱値算出部が、室内状態情報に基づいて、室内環境の変化に対する不確定要素である外乱を示す外乱値を算出するステップと、室内状態予測部が、室内状態情報と、外乱値算出部が算出した外乱値とに基づいて、室内状態取得部が室内状態情報を取得した時点から一定時間経過後の室内状態情報の予測値を算出するステップと、動作制御部が、室内状態予測部により算出された予測値に基づいて、空調機の動作を制御するステップと、を備えることを特徴とする空調機制御方法である。

以上説明したように、本発明によれば、空調機が空調対象とする空間の室内環境の変化を示す室内状態情報を取得し、室内状態情報に基づいて、外乱値を算出し、取得した室内状態情報と、算出した外乱値とに基づいて、室内状態情報を取得した時点から一定時間経過後の室内状態情報の予測値を算出し、算出した予測値に基づいて、空調機の動作を制御するようにしたので、室内状態情報を取得した後、再度室内状態情報を取得することなく室内環境の変化を予測して室内環境の変化に応じた空調制御を行うことが可能となる。これにより、例えば、室内状態情報を取得するセンサの計測タイミングや予め定められた予測パターンによらず、室内環境を安定状態に保つことができる。

また、本発明によれば、取得した室内状態情報と、空調機情報記憶部に記憶された空調機の能力値と、算出した室内状態情報の予測値に応じて、期待能力値を算出し、算出した期待能力値が、空調機情報記憶部に記憶された能力値を超える場合、警報を出力するようにしたので、空調機の空調対象となる空間の室内環境を一定範囲内に保つ空調機の期待能力が、室内に設置された空調機の能力を超える場合に警報することができる。これにより、ユーザは、室内環境が一定範囲内を超えることを予測値に基づいて事前に知ることが可能となる。

また、本発明によれば、室内に設置される複数の空調機のそれぞれが空調対象とする空間同士の接地面積を示す情報が記憶される空間情報記憶部を備え、複数の空調機毎の空調能力と、空調機が空調対象とする空間毎に取得した室内状態情報と、空調情報記憶部に記憶された複数の空調機が空調対象とする空間同士の接地面積に基づいて算出した複数の空間の間の移動熱量に基づいて、外乱値を算出するようにしたので、複数の空調機を用いて室内環境の空間の空調を行う場合にも、それぞれの空調機と空間とに応じた空調制御を行うことが可能となる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態による空調制御システム１の構成を示す図である。空調制御システム１は、空調対象とする室内に設置された複数の空調機１０（空調機１０−１、空調機１０−２、空調機１０−３）と、それぞれの空調機１０が空調対象とするゾーンにそれぞれ設置されたセンサ２０（センサ２０−１、センサ２０−２、センサ２０−３）と、空調機１０およびセンサ２０に接続された空調機制御装置１００とを備えている。ここで、複数の空調機１０（空調機１０−１、空調機１０−２、空調機１０−３）は同様の構成であり、個別に説明する必要のない場合は空調機１０として説明する。複数のセンサ２０（センサ２０−１、センサ２０−２、センサ２０−３）は同様の構成であり、個別に説明する必要のない場合はセンサ２０として説明する。

空調制御システム１が空調対象とする室内には、コンピュータ機器等が設置された複数のラックが備えられている。空調機１０−１が冷却を担当する第１のゾーンと、空調機１０−２が冷却を担当する第２のゾーンと、空調機１０−３が冷却を担当する第３のゾーンとが、本実施形態における空調制御の対象となる空間である。このようなゾーンは、ゾーンに設置されたコンピュータ機器やラックの発熱量や、そのゾーンの空調を担当する空調機１０の能力に基づいて、ゾーン内の室内環境を安定状態に保つために予め定められる領域である。このように、各々の空調機１０は予め定められたゾーンと呼ばれる制御対象の空間を冷却する。すなわち、ゾーンは、空調制御対象の領域を複数の領域に仮想的に分割し、この分割された領域をゾーンとし、１台あるいは複数台の空調機１０が自身に割り当てられたゾーンを空調する。ここで、領域の範囲やラックの発熱量はゾーンにより異なることとして良く、それぞれの空調機１０の温度設定も異なることとしても良い。空調機１０は、自身が担当するゾーンを、各ゾーンに配設されたラックの発熱量に応じて適切に冷却する。

空調機１０は、自身が担当するゾーンの室内状態に応じてゾーンの空調、冷却を行う。空調機１０は、自身の動作を制御する制御部、記憶部などを有するコンピュータ装置を備える。また、空調機１０は、検出部１１を備えている。検出部１１は、自身が備える温度センサや湿度センサによって構成され、自身周辺の室内状態を示す値（例えば、温度や湿度）を検出する。空調機１０は、検出部１１が取得する室内状態を示す値に応じて生成する室内状態情報に基づいて、空調制御を行う。空調機１０には、自身の記憶部に予め定められた設定温度または設定湿度などの設定値が記憶されており、検出部１１が検出した温度または湿度などの測定値が設定値の範囲を超える場合は、空調の負荷を上げ、室内環境を設定値に保つように動作する。

また、空調機制御装置１００は、自身の給気温度（Ｔ_ｓａ）、給気風量（Ｆ_ｓａ）、現在の発揮能力（Ｑ）、検出部１１が取得した外気温度（Ｔ_ｏａ）、外気湿度（Ｗ_ｏａ）などの自身と自身の周辺環境の状態を示す情報が含まれる空調機状態情報を、空調機制御装置１００に出力する。
センサ２０は、いずれかの空調機１０が空調対象とするゾーンに設置され、その地点の温度や湿度、またはゾーン内に設置されたラックの発熱量（消費電力量）などを検出し、ゾーン状態情報として空調機制御装置１００に出力する。

空調機制御装置１００は、室内状態取得部１１０と、外乱値算出部１３０と、ゾーン情報記憶部１２０と、室内状態情報記憶部１４０と、室内状態予測部１５０と、動作制御部１６０と、期待能力算出部１７０と、空調機情報記憶部１８０と、出力部１９０とを備えており、複数の空調機１０の空調動作の制御を行う。

室内状態取得部１１０は、複数の空調機１０のそれぞれから出力される空調機状態情報と、複数のセンサ２０から出力されるゾーン状態情報との室内状態情報を取得する。室内状態取得部１１０は、予め定められる計測タイミングごとに、室内状態情報を取得することにより、室内環境の変化を算出することが可能である。

ゾーン情報記憶部１２０には、空調対象となる室内のそれぞれのゾーンに関するゾーン情報が記憶される。ゾーン情報には、対応するゾーンを担当する空調機の識別情報と、対応するゾーンにおける年間負荷計算の結果値と、対応するゾーンの熱容量および時定数と、隣接するゾーンの識別情報と、隣接するゾーンとの接地面積との情報が含まれるゾーン情報が予め記憶される。

外乱値算出部１３０は、室内状態取得部１１０が取得した室内状態情報と、ゾーン情報記憶部１２０に記憶されたゾーンの熱容量とに基づいて、室内環境の変化に対する不確定要素である外乱を示す外乱値を算出する演算部である。外乱値算出部１３０は、予め定められた以下の熱平衡式（１）により、ゾーンの外乱を示すＱ_{ｏｔｈｅｒ}を求める。

ここで、左辺の（Ｃ_ｆｕｒ＋Ｃ_ａｉｒ）は、ゾーンの熱容量を示す定数であり、ゾーン情報記憶部１２０に予め記憶されている。ｄＴ_ｉ÷ｄｔは、図２に示すように、時間に応じた室温の変化を示す計測値である。Ｑ_{ｅｑｕｉｐ}の上部にドットが付加されて示される項（以下、Ｑ_{ｅｑｕｉｐ}（ドット）と記す）は、消費電力を示す計測値である。Ｑ_ｗａｌｌ（ドット）は、外界からの貫流熱であり、ゾーン情報記憶部１２０に記憶された熱負荷計算結果より推測される。ここでは、年間熱負荷計算結果に基づいて、図３に示すような貫流熱負荷の散布図が予め生成される。これにより、外気温度と、室温とに応じた貫流熱負荷が算出できる。

Ｑ_ｍｌ（ドット）は、隣室ゾーンからの流入熱、移動熱量である。Ｑ_ｍｌ（ドット）は、例えば、動的シミュレーションであるＨＶＡＣＳＩＭ＋の混合損失モデルに基づいて算出される。例えば、図４に示すように、Ｚｏｎｅ１とＺｏｎｅ２とのゾーンが隣接する場合、Ｚｏｎｅ１におけるゾーンの高さをＨ、ゾーンの幅をＷ、ゾーンにおける空調機からの供給点から他のゾーンの接地面までをＸＬＰとし、ゾーンの体積をＶ１とし、室温をＴ１とし、空調機からの給気風量をＧ１とし、給気温度をＳＡＴ１とする。同様にＺｏｎｅ２における各値を定義すると、図５に示されるプログラム式により、流入熱を算出することができる。図５では、Ｚｏｎｅ１の混合損失の熱量（ｋｃａｌ）がＸＭＬ１として、Ｚｏｎｅ２の混合損失の熱量（ｋｃａｌ）がＸＭＬ２として算出されている。ＸＭＬ１とＸＭＬ２との値は、それぞれ１／８６０が乗ぜられて単位がｋｗに変更され、ＯＵＴ（１）またはＯＵＴ（２）としてそれぞれの移動熱量が算出できる。

上記式（１）におけるＱ_Ｓ（ドット）は、空調機からの供給熱量であり、計測値よりＦ_ｓａ×（Ｔ−Ｔ_ｓａ）によって求めることができる。Ｑ_{ｏｔｈｅｒ}（ドット）は、室内環境の変化に対する不確定要素である外乱を示しており、その他の熱量である。このＱ_{ｏｔｈｅｒ}（ドット）は計測不可能であり、上記式（１）をこの項について解くことにより、Ｑ_{ｏｔｈｅｒ}（ドット）を得る。ここで、複数の空調機１０のうちいずれかの空調機１０が故障した際には、故障した空調機１０の負荷を、隣接する空調機１０に案分すれば良い。例えば、図６に示されるように、空調機１０−２が故障した場合は、空調機１０−１が第４のゾーンを、空調機１０−３が第５のゾーンを担当し、空調機１０−２の負荷を空調機１０−１と空調機１０−３とに案分する。また、外乱値算出部１３０は、式（１）にて用いた各値と、算出したＱ_{ｏｔｈｅｒ}（ドット）の値を、室内状態情報記憶部１４０に記憶させる。

また、同様に、湿度に関する以下平衡式（２）により、Ｘ_{ｏｔｈｅｒ}を算出する。ここで、ρ_ｉＶ_ｉｅ_ｍは、ゾーンの含水量を示す定数である。ｄＷ_ｉ÷ｄｔは、絶対湿度変化を示す計測値である。Ｑ_{ｅｑｕｉｐ}÷ｈ_ｆｇは、機器からの潜熱負荷を示す計測値である。Ｆ_ｓａ（ドット）（Ａ_ｓａ−Ｗ_ｉ）は、空調機からの供給負荷を示す計測値である。Ｘ_{ｏｔｈｅｒ}（ドット）は、室内環境の変化に対する不確定要素である外乱を示しており、その他の熱量である。

室内状態情報記憶部１４０には、室内状態取得部１１０が取得した室内状態情報と、外乱値算出部１３０が算出した外乱値とが記憶される。室内状態情報記憶部１４０には、一定間隔毎に室内状態取得部１１０に取得され外乱値算出部１３０に算出された値が記憶される。図７は、室内状態情報記憶部１４０に記憶される室内状態情報のデータ例を示す図である。図７に示されるように、室内状態情報記憶部１４０には、室内状態取得部１１０が取得した最新（ｔ）の室内状態情報と、一定間隔前（ｔ−１、ｔ−２、・・・）における室内状態情報とが記憶される。

室内状態予測部１５０は、室内状態情報記憶部１４０に記憶された室内状態情報に基づいて、室内状態取得部１１０が最新の室内状態を取得した時点（ｔ）の一定時間後（ｔ＋１、ｔ＋２、ｔ＋３、・・・）の室温を予測する。室内状態予測部１５０は、例えば、図８に示すように、室内状態情報記憶部１４０に記憶された消費電力、貫流熱、流入熱、空調機からの供給熱量、その他の熱量との室内状態情報の値から、移動平均により将来の室内状態情報の予測値を算出する。また、室内状態予測部１５０は、室内状態情報の予測値に基づいて、以下式（３）により将来の室温変化を算出する。

そして、上記式（３）に基づいて、以下式（４）により、将来の室温（Ｔ_{ｉ、ｔ＋１}）の予測値を算出する。ここで、時定数τは既知であるとする。

上記式（３）と上記式（４）とにより、室内を完全混同と想定した場合の熱収支に一次遅れの要素を加味して、室内温度を算出することができる。また、同様に室内湿度Ｗ_{ｉ、ｔ＋１}を算出することもできる。
動作制御部１６０は、室内状態情報記憶部１４０が算出した将来の室温の予測値を、空調機１０が備えるそれぞれの検出部１１に入力することで、検出部１１やセンサ２０による計測タイミングによらず、空調機１０に室内状態情報を入力し、空調を制御する。

空調機情報記憶部１８０には、空調機１０の機器特性を示す空調機情報が記憶されている。機器特性とは、空調機メーカーから予め提供された空調機に関する情報であり、成績係数ＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）で表わされる。例えば、メーカーから提供される空調機情報は、外気に対するＣＯＰ特性及び室温に対するＣＯＰ特性を考慮することにより、空調機１０の最大能力を表わす能力値が含まれている。

期待能力算出部１７０は、室内状態予測部１５０が算出した室温の将来の予測値に応じて、ゾーンの室内環境を設定値に保つ空調機１０の期待能力の予測値を算出する。期待能力算出部１７０は、算出した期待能力の予測値が、空調機情報記憶部１８０に記憶された対応する空調機１０の能力値を超えている場合は、出力部１９０に警告を出力する。例えば、期待能力算出部１７０は、室内状態情報記憶部１４０に記憶された室温と湿度の組み合わせから、室内空気の比エンタルピーｈ_ｉ、ｎを求める。また、期待能力算出部１７０は、室内状態情報記憶部１４０に記憶された空調機の給気温度と湿度の組み合わせから給気の比エンタルピーｈ_ｓａ、ｎを求める。また、期待能力算出部１７０は、室内状態情報記憶部１４０に記憶された外気温度と湿度の組み合わせから室内空気の比エンタルピーｈ_ｏａ、ｎを求める。ここで、空調機の能力は、Ｑ_ｎ＝Ｆ_ｓａ×（ｈ_ｉ、ｎ−ｈ_ｓａ、ｎ）となる。期待能力算出部１７０は、外気温度と室温とに応じた空調機の期待能力値を示す図９に示されるような表に対応する情報を自身の記憶領域に記憶しており、室温と外気温度に応じた空調機の期待能力を算出する。また、期待能力算出部１７０は、室内の比エンタルピーと外気の比エンタルピーを比較し、外気冷房運転時間を推測し、図示しない換気ファンなどの動作制御を行うようにしても良い。また、特定の時刻に室内をある一定温度にする場合、室内状態情報記憶部１４０に記憶された室内状態情報によって示される室内トレンドから空調運転変更時間を推測するようにしても良い。

出力部１９０は、期待能力算出部１７０から入力される警報を出力する。出力部１９０は、例えばディスプレイであり、期待能力算出部１７０から入力される画面情報に所定の画像処理をして画面上に警報を表示する。また、例えば、出力部１９０はスピーカーであることとして警告音を出力するようにしても良い。

次に、図１０を参照して、本発明による空調制御システム１が、空調の制御を行う動作例を説明する。
まず、室内状態取得部１１０は、複数の空調機１０のそれぞれから出力される空調機状態情報と、複数のセンサ２０から出力されるゾーン状態情報との室内状態情報を取得する（ステップＳ１）。ここでは、図７に示したように、現在時点（ｔ）と一定間隔前の時点（ｔ−１）との計測時点での室内状態情報が室内状態情報記憶部１４０に記憶されている。外乱値算出部１３０は、室内状態取得部１１０が取得した室内状態情報と、ゾーン情報記憶部１２０に記憶されたゾーンの熱容量とに基づいて、空調対象のゾーンに対する外乱値を算出する（ステップＳ２）。そして、室内状態予測部１５０は、室内状態情報記憶部１４０に記憶された室内状態情報に基づいて、室内状態取得部１１０が最新の室内状態を取得した時点（例えば、ｔ）の一定時間後（例えば、ｔ＋１）の室温の予測値を算出する（ステップＳ３）。

動作制御部１５０は、室内状態情報記憶部１４０が算出した室温の予測値を、空調機１０が備えるそれぞれの検出部１１に入力し、空調機１０の動作を制御する（ステップＳ４）。そして、期待能力算出部１７０は、室内状態予測部１５０が算出した室温の将来の予測値に応じて、ゾーンの室内環境を設定値に保つように動作する空調機１０の期待能力の予測値を算出する（ステップＳ５）。そして、期待能力算出部１７０が、算出した複数の期待能力の予測値が、空調機情報記憶部１８０に記憶された対応する空調機１０の能力値を超えると判定した場合は（ステップＳ６：ＹＥＳ）、出力部１９０に警告を出力する（ステップＳ７）。

一方、ステップＳ６で、期待能力算出部１７０が、算出した期待能力の予測値は空調機情報記憶部１８０に記憶された対応する空調機１０の能力値を超えないと判定した場合は、外乱値算出部１３０が、定められた一定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ８）。ここで、一定時間とは、計測タイミングよりも短い間隔であり、空調機制御装置１００が外乱値を予測し、空調機１０に室温の予測値を入力して空調機１０の動作制御を行う間隔に応じて定められる。外乱値算出部１３０が、一定時間が経過したと判定すると（ステップＳ８：ＹＥＳ）、予め定められた計測タイミングであるか否かを判定する（ステップＳ９）。

ステップＳ９で、外乱値算出部１３０が、予め定められた計測タイミングではないと判定すれば（ステップＳ９：ＮＯ）、ステップＳ２に戻り、以降、計測タイミングとなるまで、ステップＳ２からステップＳ８までの処理を繰り返す。一方、ステップＳ９で、外乱値算出部１３０が、予め定められた計測タイミングであると判定すれば（ステップＳ９：ＹＥＳ）、ステップＳ１に戻る。そして、室内状態取得部１１０は、再び複数の空調機１０のそれぞれから出力される空調機状態情報と、複数のセンサ２０から出力されるゾーン状態情報との室内状態情報を取得し、ステップＳ１からステップＳ９までの処理を繰り返す。

以上説明したように、本実施形態によれば、室内状態予測部１５０によって将来におけるゾーンの室温を予測して算出することにより、室温が上昇してラックに負担がかかってしまう前に、空調機の負荷を即座に上げ、空調機１０に予測した室温の値を入力として温度を下げる制御を行うことが可能となる。
また、本実施形態によれば、複数の空調機１０のうちいずれかの空調機１０が故障しても、今まで計測し続けてきたラックの消費電力を基に、即座に他の空調機１０に予測した室温の値を送ることになるから、室内の温度が十分に高くなることはない。その結果、ラックの温度が上昇する前に、事前に室内を冷却することができる。

このように、空調機制御装置１００は、空調機１０やゾーンの情報を経時的に取得することで室内の状態を迅速に把握し、各ゾーンの変化状態を考慮することにより、空調機１０を制御することで、ゾーンを快適な状態に保つようにする。
また、空調機１０が故障しない場合であっても、空調機制御装置１００が、経時的に取得した各ゾーンの消費電力を基にして、移動平均などの推測手法を用いて将来のラックの消費電力を予想することで、室温が上昇する場合、事前に空調機１０に予測の室温を送ることが可能である。

また、本実施形態の空調機制御装置１００の構成によれば、外乱値算出部１３０と室内状態予測部１５０と期待能力算出部１７０とのそれぞれの演算部がそれぞれの処理を並列して処理することができ、演算結果を効率よく即座に空調機１０−１の制御に反映させることが可能となる。
また、各演算部や各記憶部が単一のコンピュータ装置に収容されているため、配線が簡素化され、空調制御システム１全体をコンパクトにすることが可能となる。

このように、本実施形態によれば、ゾーンの温度が上昇する前に、事前に空調機１０の動作を制御することにより、空調機１０やラックに過大な負荷を与えることなく、ゾーンを安定して冷却した状態に保つことができるようになる。

なお、本実施形態では、室内状態予測部１５０は、室内状態情報の経時的な変化から、移動平均により将来の室内情報の予測値を算出することとしたが、例えば、確率密度関数、ニューラルネットワークなどを用いて将来の室内状態の予測値を算出するようにしても良い。

また、本実施形態では、空調機１０と、センサ２０と、ゾーンとはそれぞれ３つを例として説明したが、それぞれひとつでも良いし、２または４以上の複数個でも良い。また、ひとつのゾーンに複数のセンサ２０を設置するようにしても良い。
また、室内状態取得部１１０は、一定間隔毎に室内環境の変化を示す室内状態情報を複数回取得しても良いし、室内状態予測部１５０による予測処理が可能となる一定以上の室内状態情報を取得した後は、新たに室内状態情報を取得しないようにしても良い。

また、本実施形態では、期待能力算出部１７０は、算出した期待能力値と空調機情報記憶部１８０に記憶された空調機能力とを比較して、空調機能力が発揮能力より低い場合は、出力部１９０に警報を出力するようにしたが、ネットワークを介して外部のビル管理システムなどにも同様の警報を送信するようにしても良い。

なお、本発明における処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより空調機の制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

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図である。 本発明の一実施形態により算出する時間と温度変化の関係を示す図である。 本発明の一実施形態により算出する外気温度と貫流熱との関係を示す図である。 本発明の一実施形態による混合損失モデルの計算式に用いる定義の概念を示す図である。 本発明の一実施形態による混合損失モデルで用いるプログラム式の例を示す図である。 本発明の一実施形態による複数の空調機のうちいずれかの空調機が故障した場合を示す図である。 本発明の一実施形態による室内状態情報記憶部に記憶されるデータ例を示す図である。 本発明の一実施形態による室内状態予測部による予測処理の概念を示す図である。 本発明の一実施形態による外気温度と室温に応じた空調機能力値を示す図である。 本発明の一実施形態による空調制御システムの動作例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 空調制御システム
１０ 空調機
１１ 検出部
２０ センサ
１００ 空調機制御装置
１１０ 室内状態取得部
１２０ ゾーン情報記憶部
１３０ 外乱値算出部
１４０ 室内状態情報記憶部
１５０ 室内状態予測部
１６０ 動作制御部
１７０ 期待能力算出部
１８０ 空調機情報記憶部
１９０ 出力部

Claims (4)

1. 室内に設置された空調機の動作を制御し、前記空調機が空調対象とする空間の室内環境を定められた一定範囲内に保つように空調する空調機制御装置であって、
   前記室内環境の変化を示す室内状態情報を取得する室内状態取得部と、
   前記室内状態情報に基づいて、前記室内環境の変化に対する不確定要素である外乱を示す外乱値を算出する外乱値算出部と、
   前記室内状態情報と、前記外乱値算出部が算出した前記外乱値とに基づいて、前記室内状態取得部が前記室内状態情報を取得した時点から一定時間経過後の前記室内状態情報の予測値を算出する室内状態予測部と、
   前記室内状態予測部が算出した前記予測値に基づいて、前記空調機の動作を制御する動作制御部と、
   を備えることを特徴とする空調機制御装置。
2. 前記空調機の空調能力を示す能力値が予め記憶される空調機情報記憶部と、
   前記室内状態取得部が取得した前記室内状態情報と、前記空調機情報記憶部に記憶された前記能力値と、前記室内状態予測部が算出した前記室内状態情報の予測値に応じて、前記空調機が前記室内環境を前記一定範囲内に保つように空調する能力を示す値である期待能力値を算出する期待能力算出部と、
   前記発揮能力算出部に算出された前記期待能力値が、前記空調機情報記憶部に記憶された前記能力値を超える場合、警報を出力する出力部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の空調機制御装置。
3. 前記室内に設置される複数の前記空調機のそれぞれが空調対象とする空間同士の接地面積を示す情報が記憶される空間情報記憶部を備え、
   前記外乱値算出部は、前記空調機情報記憶部に記憶された前記複数の空調機毎の前記空調能力と、前記室内状態取得部が前記空調機の空調対象とする空間毎に取得した前記室内状態情報と、前記空間情報記憶部に記憶された前記複数の空調機が空調対象とする前記空間同士の接地面積に基づいて算出した前記複数の空間の間の移動熱量に基づいて、前記外乱値を算出する
   ことを特徴とする請求項２に記載の空調機制御装置。
4. 室内に設置された空調機の動作を制御し、前記空調機が空調対象とする空間の室内環境を定められた一定範囲内に保つように空調する空調機制御装置を用いた空調機制御方法であって、
   室内状態取得部が、前記室内環境の変化を示す室内状態情報を取得するステップと、
   外乱値算出部が、前記室内状態情報に基づいて、前記室内環境の変化に対する不確定要素である外乱を示す外乱値を算出するステップと、
   室内状態予測部が、前記室内状態情報と、前記外乱値算出部が算出した前記外乱値とに基づいて、前記室内状態取得部が前記室内状態情報を取得した時点から一定時間経過後の前記室内状態情報の予測値を算出するステップと、
   動作制御部が、前記室内状態予測部により算出された前記予測値に基づいて、前記空調機の動作を制御するステップと、
   を備えることを特徴とする空調機制御方法。

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