JP2015055449A - 情報処理装置、情報処理方法、プログラム、および記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】外調機の消費電力量を低減させると共に、熱源機器を高効率で動作させることが可能な、外調機の動作割合および熱源機器の動作台数をそれぞれ算出する。【解決手段】空調制御装置１は、外調機が動作しない場合に削減される負荷に対する、所定数の冷凍機の上限能力の合計と、熱媒体の予測需要との差分の割合に基づき、外調機の動作割合を算出する。また、特定の時間帯における冷凍機の動作台数として、上記所定数を算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、外調機の動作を制御するための情報を生成する情報処理装置、情報処理方法、プログラム、および記録媒体に関する。

室内に人がいる場合、室内の空気が循環しないと、時間と共に室内の二酸化炭素の濃度が上昇する。濃度が上昇しすぎるのは人にとって危険である。そこで、室内の二酸化炭素濃度の上昇を防ぐ措置を取る必要が生ずる。これを実現するための装置として外調機が知られている。外調機は、室外の空気（外気）を室内に取り入れて居室内の空気を循環させ、これによって室内の二酸化炭素濃度を低下させる。

室内外の気温が互いに異なる場合、外調機が外気をそのまま取り入れると、室内外の気温差に基づき室内の気温が変化する。例えば夏の暑い日に外気をそのまま室内に取り入れると、室内の気温は上昇する。逆に、冬の寒い日は室内の気温が低下する。いずれも、室内の人にとっては望ましくない。

そこで、一般に、外調機は、外気を室内に取り入れる際、その温度を調整する。例えば、室外の気温が室内よりも高い場合には、外気を冷やしてから室内に取り入れる。逆の場合は外気を暖めてから室内に取り入れる。これらの措置によって、室内の気温変化を最小限に留めようとする。

外調機は、通常、熱源機器から供給される熱媒体（主に水）を用いて、外気の温度を調整する。そのため、外調機が室外の空気を室内に取り入れるとき、室内外の温度差に応じた一定の負荷が、熱源機器に掛かることになる。

外調機の動作制御には様々な手法がある。その一つは、設計された量の外気を、常に室内に取り入れることである。この場合、外気が過剰に室内に取り入れられ、その結果、外調機の電力量が過剰の増加する恐れがある。また、外気を処理するための熱エネルギーが常に一定量必要であるため、熱エネルギーを無駄に使用してしまう恐れもある。

そこで、省エネルギーの観点から、外調機の動作を、状況に応じて変化させる手法がある。たとえば、百貨店などの店舗において、平日に取り入れる外気の量を、日曜日および祭日の半分に減らす手法がある。また、室内の二酸化炭素濃度を自動的に検知し、その結果に基づき、外気ダンパの開度を調整する手法もある。いずれも、必要に応じて外調機による外気の取り入れ量を低減することによって、外調機の消費電力量および熱源機器への負荷を低減することが実現できる。

特許文献１には、外気冷房を行う場合、給気温度Ｔｐｖと給気温度設定値Ｔｓｐとの偏差に応じたダンパ開度ＭＶ（ｔ）を制御出力として求め、外気ダンパのダンパ開度ＭＶを制御する空調制御装置が開示されている。この装置によれば、外気温度と還気温度との温度差に拘わらず、常に適切な外気冷房制御を維持することができる。

特開平１１−２１１１９０号公報（１９９９年８月６日公開）

しかしながら、上述のような各従来技術には、熱源機器の制御については何ら考慮されていない。そのため、熱源機器を高効率で動作させることができないという問題がある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものである。そして、その目的は、外調機の消費電力量を低減させると共に、熱源機器を高効率で動作させることが可能な、外調機の動作割合および熱源機器の動作台数をそれぞれ算出することができる情報処理装置を実現することにある。

〔まとめ〕
本発明に係る情報処理装置は、上記の課題を解決するために、
特定の時間帯において外調機が動作しない場合に、当該外調機に対して熱媒体を供給する複数の熱源機器から上記特定の時間帯において削減される負荷を算出する負荷算出手段と、
上記特定の時間帯における上記熱媒体の予測需要から、所定数の上記熱源機器の上限能力の合計を引いた差分を算出する差分算出手段と、
上記負荷に対する上記差分の割合に基づき、上記特定の時間帯における上記外調機の動作割合を算出する動作割合算出手段と、
上記予測需要および上記動作割合に基づき、上記特定の時間帯において上記外調機が上記動作割合に基づき動作する場合の、上記熱媒体の需要を算出する需要算出手段と、
上記特定の時間帯における上記熱源機器の動作台数として、上記所定数を算出する動作台数算出手段とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、情報処理装置は、特定の時間帯において外調機を完全に停止させた場合に削減可能な負荷に対する、差分の割合を、特定の時間帯における外調機の動作割合として算出する。そのため、特定の時間帯において外調機を動作割合だけ停止させれば、特定の時間帯において実際に削減される負荷は、差分に等しくなる。

特定の時間帯において、閉割合に基づき外調機を制御した場合における、熱媒体の実際の需要は、予測需要から、特定の時間帯において実際に削減される負荷（＝差分）を引いた値である。予測需要は、上限能力の合計に差分に加えたものであるため、特定の時間帯における実際の需要は、所定数分の熱源機器の上限能力の合計に理論的に一致する。すなわち、情報処置装置が算出される閉割合は、特定の時間帯において、所定数の冷凍機８を上限能力ぎりぎりで動作させることを可能にする動作割合である。情報処理装置は、この所定数を、特定の時間帯において動作させる熱源機器の台数として算出する。

以上のように、情報処理装置は、外調機の消費電力量を低減させると共に、熱源機器を高効率で動作させることが可能な、外調機の動作割合および熱源機器の動作台数をそれぞれ算出することができる。

本発明に係る情報処理装置では、さらに、
上記動作割合に基づき動作することを指示する制御信号を、上記外調機に出力する第１の出力手段をさらに備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、外調機を自動的に制御することができる。

本発明に係る情報処理装置では、さらに、
上記特定の時間帯において上記動作台数だけ動作することを指示する制御信号を、上記複数の熱源機器に出力する第２の出力手段をさらに備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、各熱源機器を自動的に制御することができる。

本発明に係る情報処理装置では、さらに、
上記動作割合算出手段は、上記特定の時間帯において上記外調機が停止する時間の割合を、上記動作割合として算出することが好ましい。

上記の構成によれば、算出された動作割合に基づき、特定の時間帯において外調機を一定時間停止させることによって、動作対象の熱源機器を高効率で動作させることが可能になる。

本発明に係る情報処理装置では、さらに、
上記動作割合算出手段は、上記特定の時間帯において複数の上記外調機のうち停止する上記外調機の割合を、上記動作割合として算出することが好ましい。

上記の構成によれば、算出された動作割合に基づき、特定の時間帯において一定数の外調機を完全に停止させることによって、動作対象の熱源機器を高効率で動作させることが可能になる。

本発明に係る情報処理装置では、さらに、
上記外調機の出口付近における内気エンタルピを算出する内気エンタルピ算出手段と、
上記特定の時間帯における外気エンタルピを算出する外気エンタルピ算出手段とをさらに備え、
上記負荷算出手段は、上記内気エンタルピおよび上記外気エンタルピに基づき、上記負荷を算出することが好ましい。

上記の構成によれば、負荷を正確に算出することができる。

本発明に係る情報処理装置では、さらに、
上記内気エンタルピ算出手段は、予め定められた上記出口付近の温度および湿度に基づき、上記内気エンタルピを算出することが好ましい。

本発明に係る情報処理装置では、さらに、
上記外気エンタルピ算出手段は、上記特定の時間帯における外気の予測温度および予測湿度に基づき、上記外気エンタルピを算出することが好ましい。

本発明に係る情報処理装置では、さらに、
上記複数の熱源機器は冷凍機であり、
上記負荷算出手段は、上記外気エンタルピから上記内気エンタルピを引いた値に基づき、上記負荷を算出することが好ましい。

上記の構成によれば、居室内の冷房を効率的に行うことができる。

本発明に係る情報処理装置では、さらに、
上記複数の熱源機器は加熱機であり、
上記負荷算出手段は、上記内気エンタルピから上記外気エンタルピを引いた値に基づき、上記負荷を算出することが好ましい。

上記の構成によれば、居室内の暖房を効率的に行うことができる。

本発明に係る情報処理装置では、さらに、
上記動作割合は、上記外調機を停止させる割合であり、
上記動作割合算出手段は、算出した上記動作割合が、上記外調機の出口付近における二酸化炭素濃度に基づき予め定められた最小動作割合を下回る場合、上記動作割合を上記最小動作割合に決定することが好ましい。

上記の構成によれば、外調機が過剰に動作して、その消費電力が上昇することを防止できる。

本発明に係る情報処理装置では、さらに、
上記動作割合は、上記外調機を停止させる割合であり、
上記動作割合算出手段は、算出した上記動作割合が、上記外調機の出口付近における二酸化炭素濃度に基づき予め定められた最大動作割合を上回る場合、上記動作割合を上記最大動作割合に決定することが好ましい。

上記の構成によれば、居室内の二酸化炭素濃度が過剰に上昇することを防止することができる。

本発明に係る情報処理方法は、上記の課題を解決するために、
特定の時間帯において外調機が動作しない場合に、当該外調機に対して熱媒体を供給する複数の熱源機器から上記特定の時間帯において削減される負荷を算出する負荷算出工程と、
所定数の上記熱源機器の上限能力の合計と、上記特定の時間帯における上記熱媒体の予測需要との差分を算出する差分算出工程と、
上記負荷および上記差分に基づき、上記特定の時間帯における上記外調機の動作割合を算出する動作割合算出工程と、
上記予測需要および上記動作割合に基づき、上記特定の時間帯において上記外調機が上記動作割合に基づき動作する場合の、上記熱媒体の需要を算出する需要算出工程と、
上記特定の時間帯における上記熱源機器の動作台数として、上記所定数を算出する動作台数算出工程とを含んでいることを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明に係る情報処理装置と同様の作用効果を奏する。

上述した各情報処理装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記情報処理装置が備える各手段として動作させることにより上記情報処理装置をコンピュータにて実現させる情報処理装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

本発明は、外調機の消費電力量を低減させると共に、熱源機器を高効率で動作させることが可能な、外調機の動作割合および熱源機器の動作台数をそれぞれ算出することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る空調制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る空調制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る空調制御システムにおける、特定の日の一日分の時間帯と冷水需要との関係の例を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態において空調制御装置が行う全体的な処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態において、負荷算出部が、閉割合を算出する際の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態において、需要算出部が、特定の時間帯において外調機を制御した場合の冷水需要を算出する際の処理の流れを説明するフローチャートである。 本発明の第１の実施形態において、動作台数算出部が、時間帯Ｄにおいて外調機を制御した場合における、冷凍機の動作台数を算出する際の処理の流れを説明するフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る空調制御システムにおける、特定の日の一日分の時間帯と、空調制御装置によって算出された、冷水の予測需要、外調機を制御した場合の冷水需要、および閉割合との関係の例を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態において、各時間帯における外調機の閉割合および冷凍機の動作台数を、表形式にしたデータを示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る空調制御システムにおける、特定の日の一日分の時間帯と冷水需要との関係の例を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態に係る空調制御システムにおける、特定の日の一日分の時間帯と、空調制御装置によって算出された、冷水の予測需要、外調機を制御した場合の冷水需要、および閉割合との関係の例を示すグラフである。 本発明の第４の実施形態に係る空調制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１〜第４の各実施形態に係る空調制御システムの変形例を示す図である。

〔実施形態１〕
本発明に係る一実施形態について、図１〜図５を参照して以下に説明する。

（空調制御システム１００の概要）
図２は、本発明の第１の実施形態に係る空調制御システム１００の構成を示すブロック図である。この図に示すように、空調制御システム１００は、空調制御装置１（情報処理装置）、外調機４、内調機６、２台の冷凍機８（熱源機器）、２台の冷却塔１０、２台のポンプ１２、２台のポンプ１４、ヘッダ１６、ヘッダ１８、および２台のポンプ２０を備えている。

空調制御システム１００は、居室２内の空調を制御するシステムである。本実施形態における空調の制御とは、居室２の冷房である。内調機６は、居室２内の空気を自身の内部に取り込み、冷やしてから居室２に再度提供する。これにより、居室２内を冷房する。外調機４は、居室２の外気を居室２内に取り込む。これにより、居室２内の空気を循環させ、居室２内の二酸化炭素濃度の上昇を防ぐ。

外気の気温は、居室２内の気温よりも高い場合が多い。そこで外調機４は、外気を冷やしてから居室２に取り入れる。これにより、外気をそのまま格納内に取り入れる場合に比べて、取り入れた外気によって居室２内の温度が上昇する程度を緩和する。通常、外調機４は、外気を居室２の温度よりも下げてから居室２に取り入れることによって、居室２を冷房するように設定されている。

内調機６および外調機４のいずれも、冷水を用いて空気を冷やす。空調制御システム１００では、２台の冷凍機８が、冷水を内調機６および外調機４に提供する。

空調制御システム１００では、冷凍機８ごとに、対応する冷却塔１０およびポンプ１２が設けられている。冷却塔１０は、外気を用いて水を冷却し、ポンプ１２を通じて、対応する冷凍機８に供給する。冷凍機８は、所定の冷媒（水等）を介して、冷却塔１０から提供された冷却水と、自身の内部を循環する水との熱交換を行う。これにより、冷却水は温められてぬるくなり、内部を巡回する水は冷やされて冷水となる。各ポンプ１４は、対応する冷凍機８の動作中に動作しており、対応する冷凍機８内の冷水を、共通のヘッダ１６に送る。ヘッダ１６は、各冷凍機８から送られた冷水が合流する水の通り道である。ヘッダ１６に送られた冷水は、ヘッダ１６から分岐して、外調機６および内調機６に送られる。

冷凍機８において熱交換に用いられた冷却水は、再び、対応する冷却塔１０に戻される。冷却塔１０は、冷凍機８において温められた水を再度、外気を用いて冷却する。

内調機６および外調機４において空気の冷却に用いられた冷水は、ヘッダ１８に送られる。ヘッダ１８は、送られた水が合流する水の通り道である。各ポンプ２０は、対応する冷凍機８の動作中に動作しており、ヘッダ１８内の水を、対応する冷凍機８に提供する。冷凍機８は、こうして循環された水を、冷却塔１０から提供される冷却水を用いて冷やす。図２に示すように、空調制御システム１００では、冷凍機８ごとに、対応するポンプ１４および２０が設けられている。２台のポンプ１４および２台のポンプ２０は、いずれも、対応する冷凍機８に個別に接続されている。

空調制御システム１００では、空調制御装置１が、外調機４、冷凍機８、および冷却塔１０に所定の制御信号を送信することによって、これらの装置の動作を制御する。詳しくは後述するが、空調制御装置１は、外調機４が動作する各時間帯において、１台の冷凍機８を高効率で動作させると共に、残りの１台は停止させるように、外調機４の動作割合を算出する。これにより、外調機４の消費電力を抑制すると共に、冷凍機８を高効率で動作させることを実現する。

（空調制御装置１の構成）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る空調制御装置１の構成を示すブロック図である。この図にしめすように、空調制御装置１は、負荷算出部２２（負荷算出手段、内気エンタルピ算出手段、外気エンタルピ算出手段）、差分算出部２４（差分算出手段）、動作割合算出部２６（動作割合算出手段）、需要算出部２８（需要算出手段）、動作台数算出部３０（動作台数算出手段）、および出力部３２（第１の出力手段、第２の出力手段）を備えている。

（パラメータについて）
空調制御装置１のメモリには、予め、下記の各パラメータが格納されている。

・エンタルピ算出用の物理定数
・冷水需要に対する最大外気負荷割合
・外調機４の台数Ｎ
・外調機４の出口付近における定格風量
・外調機４の出口付近における空気密度
・外調機４の出口付近における温度
・外調機４の出口付近における湿度
・外調機４の最小閉割合
・外調機４の最大閉割合
・外調機４の動作開始時刻
・外調機４の動作終了時刻
・冷凍機８の上限能力
・冷水の予測需要
・外気の予測温度
・外気の予測湿度。

空調制御装置１は、これらのパラメータを用いて、各時間帯における外調機４の動作割合、および動作させる冷凍機８の数を算出する。さらに、算出した動作割合に基づき外調機４が動作する場合の、冷水の需要も算出する。以下に、これらのパラメータについて補足する。

エンタルピ算出用の物理定数は、アントワン定数などの、エンタルピを算出するために用いられる式に含まれる物理定数のことである。

冷水需要に対する最大外気負荷割合は、冷水の全需要のうち、外気の負荷が閉める割合のことである。言い換えると、単位時間あたりに各冷凍機８によって供給される冷水の合計量における、単位時間あたりに外調機４によって用いられる冷水量の割合のことである。

外調機４の出口付近における定格風量、空気密度、温度、および湿度は、予め算出されている固定値である。すなわち、空調制御装置１は、外調機４が動作中の全ての時間帯において一定の風量で外気を居室２内に送り込み、これによって、外調機４の出口付近における空気密度、温度、および湿度が一定に値に保たれることを前提としている。

外調機４の最小閉割合（最小動作割合）および最大閉割合（最大動作割合）は、居室２内の二酸化炭素濃度に基づき予め算出されている固定値である。最小閉割合は、外調機４が過剰に動作することを防ぐために設定されている。一方、最大閉割合は、居室２内の二酸化炭素濃度が過剰に上昇することを防ぐために設定されている。

外調機４の動作開始時刻および動作終了時刻は、一日のうち、外調機４の動作を開始させる時刻、および終了させる時刻のことである。本実施形態では、動作開始時刻は７時であり、動作終了時刻は１９時である。

冷凍機８の上限能力とは、単位時間あたりに冷凍機８が水から奪う熱エネルギーのことである。

冷水の予測需要は、所定のシミュレータを用いて予め算出された、外調機４の動作割合の算出対象である日における、一日分の冷水需要の予測値である。一日分の冷水需要は、例えば、過去の同時期の日における一日分の冷水需要の測定値に基づき、算出することができる。または、外調機４の動作割合の算出対象である日の前日において測定した、一日分の冷水需要の測定値に基づき、算出することもできる。本実施形態では、特定の時刻は１時間ごとに設定されており、かつ、各時間帯の長さはいずれも１時間である。具体的には、特定の時刻は６時、７時、および８時のように、分の値がゼロである各時刻のことである。空調制御装置１には、２４時間分の１時間ごとの冷水の予測需要が予め入力されている。より具体的には、０時台の予測需要、１時台の予測需要、・・・および２３時台の予測需要からなる、合計２４個の予測需要が入力されている。

外気の予測温度は、所定のシミュレータを用いて予め算出された、外調機４の動作割合の算出対象である日における外気の予測温度である。一日分の外気の予測温度は、例えば、過去の同時期の日における一日分の外気温度の測定値に基づき、算出することができる。または、外調機４の動作割合を算出する対象となる日の前日において測定した、一日分の外気温度の測定値に基づき、算出することもできる。空調制御装置１には、２４時間分の１時間ごとの外気の予測温度が予め入力されている。より具体的には、０時台の予測温度、１時台の予測温度、・・・および２３時台の予測温度からなる、合計２４個の予測温度が入力されている。

外気の予測湿度は、所定のシミュレータを用いて予め算出された、外調機４の動作割合の算出対象である日における一日分の外気湿度の予測値である。一日分の外気の予測湿度は、例えば、過去の同時期における日の一日分の外気湿度の測定値に基づき、算出することができる。または、外調機４の動作割合を算出する対象となる日の前日において測定した、一日分の外気湿度の測定値に基づき、算出することもできる。空調制御装置１には、２４時間分の１時間ごとの外気の予測湿度が予め入力されている。より具体的には、０時台の予測湿度、１時台の予測湿度、・・・および２３時台の予測湿度からなる、合計２４個の予測湿度が入力されている。

なお、空調制御装置１がシミュレータの機能を兼ね備えており、冷水の予測需要、外気の予測温度、および外気の予測湿度を、自ら算出してもよい。

（冷水の予測需要）
図３は、本実施形態に係る空調制御システム１００における、特定の日の一日分の時間帯と冷水需要との関係の例を示すグラフである。この図において、横軸は時間帯（ｈ）を示す、縦軸は冷水需要（ＭＪ／ｈ）を示す。図３のグラフには、各時間帯における冷水の予測需要４２を示す。本実施形態では、２４時間分の各時間帯における予測需要４２が、空調制御装置１に用意されている。また、本実施形態では、外調機４は６時台から１８時台まで動作し、それ以外の時間帯においては動作しないので、６時台から１８時台以外の時間帯では予測需要４２はゼロである。

図３において、部材番号４４は１台分の冷凍機８の上限能力を示し、部材番号４６は予測需要４２と上限能力４４との差分４６を示す。差分４６がゼロよりも大きい時間帯では、冷水の予測需要が１台分の冷凍機８の上限能力よりも大きい。この予測需要どおりの冷水需要があった場合、１台の冷凍機８をフルに動作させても、需要分の冷水を提供することができない。そのため２台の冷凍機８を動作させる必要が生ずる。この場合、もう１台の冷凍機８は、差分４６に対応するだけの冷水を供給さえすればよいので、その動作効率はフル動作の場合に比べて遙かに低くてよい。実際には、各冷凍機８には互いに均等な負荷が掛かるので、差分４６がゼロよりも大きい時間帯では、２台の冷凍機８の動作効率はいずれも低くなっている。

そこで、空調制御システム１００において、空調制御装置１は、差分４６に着目し、実際の需要が差分４６の分だけ予測需要よりも減るように、外調機４を制御する。詳しくは後述するが、空調制御装置１による外調機４の制御によって、空調制御システム１００における冷凍機８の全体的な動作効率を高くすると共に、外調機４の消費電力を削減することが可能となる。

（空調制御処理）
本実施形態において空調制御装置１が行う空調処理の流れについて、以下に説明する。図４は、本実施形態において空調制御装置１が行う全体的な処理の流れを示すフローチャートである。

本実施形態では、空調制御装置１は、翌日以降の特定の日を対象に、その日の各時間帯における外調機４の動作割合および冷凍機８の動作台数を算出する。以下では、７時から１９時の間に外調機４が動作する日を算出の対象とする例を説明する。

空調制御装置１は、外調機４が動作する時間帯ごとに、外調機４の動作割合および冷凍機８の動作台数を算出する。残りの時間帯では、これらを算出しない。したがって、以下の例では、まず空調制御装置１は、外調機４が動作する時間帯を１つ指定する。以下では、指定した時間帯を時間帯Ｄと表現する。

（内気エンタルピの算出）
空調制御装置１において、負荷算出部２２が、外調機４の出口付近における内気エンタルピ（ｋＪ／ｋｇ）を算出する（ステップＳＳ１）。その手順は次の通りである。

負荷算出部２２は、まず、次の式に基づき、外調機４の出口付近における水の蒸気圧を算出する。
ｌｏｇ_１０Ｐ＝α−β÷（Ｔ_ｉｎ＋γ）
この式において、Ｐは、水の蒸気圧である。Ｔ_ｉｎは、外調機４の出口近辺における温度（Ｋ）である。α、β、およびγはアントワン定数である。

次に、負荷算出部２２は、次の式に基づき、外調機４の出口付近における水の飽和蒸気圧（ｍｍＨｇ）を算出する。
ｐｗｓ＝７．５００６２×Ｐ
この式において、ｐｗｓは水の飽和蒸気圧である。

次に、負荷算出部２２は、次の式に基づき、外調機４の出口付近における水の絶対湿度（ｋｇ／ｋｇＤＡ）を算出する。
Ｙ＝Ｈ_ｉｎ×（０．６２２×１．００４×ｐｗｓ）÷（７６０−１．００４×ｐｗｓ）÷１００
この式において、Ｙは、水の絶対湿度である。Ｈ_ｉｎは、外調機４の出口付近における湿度である。

次に、負荷算出部２２は、次の式に基づき、外調機４の出口付近における内気エンタルピ（ｋＪ／ｋｇ）を算出する。

Ｅ_ｉｎ＝Ｃｇ×Ｔ_ｉｎ＋（ｈｖ_０＋Ｃｖ×Ｔ_ｉｎ）×Ｙ
この式において、Ｅ_ｉｎは内気エンタルピであり、Ｃｇは乾き空気の定圧比熱（ｋＪ／ｋｇ／Ｋ）であり、ｈｖ_０は１気圧かつ０℃の水の蒸発潜熱（ｋＪ／ｋｇ）であり、Ｃｖは水蒸気の定積比熱（ｋＪ／ｋｇ／Ｋ）である。

（外気エンタルピの算出）
負荷算出部２２は、メモリに格納されている、時間帯Ｄにおける外気の予測温度および予測湿度を選択する。負荷算出部２２は、これらの予測温度および予測湿度を用いて、外気エンタルピ（ｋＪ／ｋｇ）を算出する。その手順は次の通りである。

負荷算出部２２は、まず、次の式に基づき、外気における水の蒸気圧を算出する。
ｌｏｇ_１０Ｐ＝α−β÷（Ｔ_ｏｕｔ＋γ）
この式において、Ｐは外気における水の蒸気圧であり、Ｔ_ｏｕｔは時間帯Ｄにおける外気の予測温度である。

次に、負荷算出部２２は、次の式に基づき、水の飽和蒸気圧（ｍｍＨｇ）を算出する。
ｐｗｓ＝７．５００６２×Ｐ
次に、負荷算出部２２は、次の式に基づき、外気における水の絶対湿度を算出する。
Ｙ＝Ｈ_ｏｕｔ×（０．６２２×１．００４×ｐｗｓ）÷（７６０−１．００４×ｐｗｓ）÷１００
この式において、Ｙは外気における水の絶対湿度であり、Ｈ_ｏｕｔは、時間帯Ｄにおける外気の予測湿度である。

次に、負荷算出部２２は、次の式に基づき、外気エンタルピを算出する。

Ｅ_ｏｕｔ＝Ｃｇ×Ｔ_ｉｎ＋（ｈｖ_０＋Ｃｖ×Ｔ_ｉｎ）×Ｙ
この式において、Ｅ_ｏｕｔは外気エンタルピである。

（負荷の算出）
負荷算出部２２は、算出した内気エンタルピおよび外気エンタルピに基づき、時間帯Ｄにおいて外調機４が動作しない場合に、外調機４に対して熱媒体を供給する２台の冷凍機８から時間帯Ｄにおいて削減される負荷（ＭＪ／ｈ）を算出する（ステップＳ３）。その際、負荷算出部２２は次の式を用いる。

Ｌ＝（Ｅ_ｏｕｔ−Ｅ_ｉｎ）×Ｗ×Ｍ×１０００×Ｎ
この式において、Ｌは負荷であり、Ｗは外調機４の出口付近における定格風量（ｍ^３／ｈ）であり、Ｍは外調機４の出口付近における空気密度（ｋｇ／ｍ^３）であり、Ｎは外調機４の台数である。本実施形態では、冷凍機８は冷水を用いて外気を冷やすので、外気の温度が通常は内気よりも高い状況、すなわち、外気エンタルピが内気エンタルピよりも大きい状況である。したがって負荷算出部２２は、削減可能な負荷の値を正の値として算出するために、外気エンタルピから内気エンタルピを引く。

（差分の算出）
次に、差分算出部２４が、１台分の冷凍機８の上限能力と、時間帯Ｄにおける冷水の予測需要との差分を算出する。差分算出部２４は、算出した差分を動作割合算出部２６に出力する。

（閉割合の算出）
動作割合算出部２６は、算出された負荷および差分に基づき、時間帯Ｄにおける外調機４の動作割合を算出し、需要算出部２８、動作台数算出部３０、および出力部３２に出力する（ステップＳ５）。本実施形態では、動作割合として、時間帯Ｄを含む特定の時間帯において外調機４が停止（閉鎖）する時間の割合を算出する。この時間の割合を以下では閉割合と表記する。たとえば、時間帯Ｄが７時から８時までの１時間であり、かつ閉割合が３３％である場合、外調機４は、時間帯Ｄにおいて、１時間のうちの３３％の時間、すなわち３分の１時間は動作しないことを意味する。

図５は、本実施形態において空調制御装置１が閉割合を算出する際の処理の流れを示すフローチャートである。この図に示すように、まず、動作割合算出部２６は、負荷算出部２２によって算出された、削減可能な負荷がゼロよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１における判定の結果が「否」であるとき（Ｎｏ）、動作台数算出部３０は、閉割合をゼロに決定する（ステップＳ１２）。これにより、閉割合の算出処理は終了する。

ステップＳ１１における判定の結果が「偽」であれば、時間帯Ｄにおいて削減可能な負荷がゼロ以下である。これは、内気エンタルピが外気エンタルピ以上であること、すなわち、外気の熱エネルギーが内気の熱エネルギー以下であることを意味する。この場合、外気をそのまま室内に取り入れても、室内の気温はまったく変化しないかまたは低下する。したがって外調機４は外気を冷やす必要がないので、外調機４がどれだけ動作しても各冷凍機８に負荷が掛かることはない。そこで動作割合算出部２６は、閉割合をゼロに決定することによって、時間帯Ｄにおいて外調機４が完全に動作することを決定する。ここでいう完全に動作するとは、時間帯Ｄにおいて外調機４がまったく停止せずに動作し続けることを意味する。

一方、ステップＳ１１における判定の結果が「真」であるとき（Ｙｅｓ）、動作割合算出部２６は、差分がゼロよりも大きいか否かを決定する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３における判定の結果が「偽」であるとき（Ｎｏ）、差分算出部２４は、閉割合を最小閉割合に決定する（ステップＳ１４）。これにより、閉割合の算出処理は終了する。

ステップＳ１３における判定の結果が「偽」であれば、時間帯Ｄにおける１台分の冷凍機８の上限能力が、時間帯Ｄにおける冷水需要以上である。これは、冷凍機８の能力に余裕があるため、外調機４をできる限り動作させた方が望ましいことを意味する。一方で、外調機４をあまりに過剰に動作させることは、外調機４の消費電力および冷凍機８の負荷をそれぞれ増大させることになるので、好ましくない。そこで動作割合算出部２６は、閉割合を最小閉割合に決定することによって、時間帯Ｄにおいて一定量の外気が居室２内に取り込まれるようにする。これにより、居室２内の二酸化炭素濃度の上昇を押さえつつ、外調機４の消費電力および冷凍機８の負荷の低減を実現することができる。

一方、ステップＳ１３における判定の結果が「真」であるとき（Ｙｅｓ）、動作割合算出部２６は、負荷に対する差分の割合に基づき、時間帯Ｄにおける外調機４の閉割合（％）を算出する（ステップＳ１５）。本実施形態では、動作割合算出部２６は、閉割合＝差分÷負荷×１００の式を用いることによって閉割合を算出する。

この式によって算出された閉割合は、時間帯Ｄにおいて外調機４を完全に停止させた場合に削減可能な負荷のうち、予測需要と上限能力との差分が占める値に一致する。そこで、時間帯Ｄにおいて、外調機４を、１時間のうち閉割合だけ停止させれば、時間帯Ｄにおいて実際に削減される負荷は、予測需要と上限能力との差分に一致する。時間帯Ｄにおける実際の需要は、予測需要から、時間帯Ｄにおいて実際に削減される負荷を引いた値である。したがって、時間帯Ｄにおける実際の冷水需要は、１台分の冷凍機８の上限能力に理論的に一致することになる。すなわち、本実施形態において動作割合算出部２６が算出する閉割合は、１台の冷凍機８を上限能力ぎりぎりで動作させることを可能にする動作割合である。

動作割合算出部２６は、算出した閉割合が、最小閉割合よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６における判定の結果が「真」であるとき（Ｙｅｓ）、動作割合算出部２６は、閉割合を最小閉割合に決定する（ステップＳ１４）。これは、算出した閉割合が小さすぎる結果、時間帯Ｄにおいて外調機４が過剰に動作してその消費電力が高くなりすぎることを、未然に防ぐための措置である。これにより、閉割合の算出処理は終了する。

一方、ステップＳ１６における判定の結果が「偽」であるとき（Ｎｏ）、動作割合算出部２６は、算出した閉割合が最大閉割合よりも大きいか否かを算出する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７における判定の結果が「真」であるとき（Ｙｅｓ）、動作割合算出部２６は、閉割合を最大閉割合に決定する（ステップＳ１８）。これは、算出した閉割合が高すぎると時間帯Ｄにおいて外調機４が充分に動作せず、その結果、居室２内の二酸化炭素濃度が過剰に上昇してしまうことを、未然に防ぐための措置である。これにより、閉割合の算出処理は終了する。

一方、ステップＳ１７における判定の結果が「偽」であるとき（Ｎｏ）、すなわち、算出した閉割合が最小閉割合以上かつ最大閉割合以下である場合、動作割合算出部２６は、閉割合を算出値に決定する（ステップＳ１９）。これにより、閉割合の算出処理は終了する。

（外調機４制御後の冷水需要の算出）
動作割合算出部２６は、ステップＳ５において最終的に決定した閉割合を、需要算出部２８および動作台数算出部３０に出力する。需要算出部２８は、時間帯Ｄにおいて外調機４を制御した場合の冷水需要を算出し（ステップＳ６）、出力部３２に出力する。この処理について、図６を参照して以下に説明する。

図６は、本実施形態に係る空調制御装置１が、時間帯Ｄにおいて外調機４を制御した場合の冷水需要を算出する際の処理の流れを説明するフローチャートである。この図にしめすように、需要算出部２８は、まず、時間帯Ｄにおける予測需要と、時間帯Ｄにおける閉割合とに基づき、時間帯Ｄにおいて外調機４を制御した場合の冷水需要を算出する（ステップＳ２１）。このとき、需要算出部２８は、時間帯Ｄにおける冷水需要＝予測需要−閉割合×削減可能な負荷÷１００の式を用いる。閉割合が最小閉割合以上かつ最大閉割合以下の場合、このとき算出される冷水需要は、１台分の冷凍機８の上限能力に理論的に一致する。

需要算出部２８は、算出した冷水需要がゼロよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２２）。ステップＳにおける判定の結果が「真」であるとき（Ｙｅｓ）、冷水需要の算出処理を終了する。一方、ステップＳにおける判定の結果が「偽」であるとき（Ｎｏ）、需要算出部２８は、冷水の予測需要に対する最大外気負荷割合に基づき、外調機４を制御した場合の冷水需要を算出する（ステップＳ２３）。需要算出部２８は、ステップＳ２１で算出した値は廃棄し、ステップＳ２３で算出した値を、時間帯Ｄにおける冷水需要として決定する。

外調機４が動作する時間帯では、冷水需要は必ず存在するはずである。したがって、ステップＳ２１において算出した冷水需要がゼロ以下になることは、本来はありえない。しかしながら、計算の都合上、そのように算出されることはありえる。例えば、外調機４の制御によって削減可能な負荷があまりにも高く算出された場合がそうである。この場合、閉割合の値は非常に小さく算出され、その結果、閉割合が最小閉割合に決定されてしまう。すると、削減可能な負荷×最小閉割合÷１００の値が、予測需要以上になってしまう場合が生ずる。

そこで、需要算出部２８は、算出した冷水需要がゼロ以下である場合、冷水需要＝予測需要×（１００−最大外気負荷割合）÷１００の式を用いて、時間帯Ｄにおける冷水需要を算出する。これにより、外調機４が外気を処理するために必要な負荷が予測需要から除かれた値を、時間帯Ｄにおける冷水需要として算出する。

（冷凍機８の動作台数の算出）
動作台数算出部３０は、時間帯Ｄにおいて外調機４を制御した場合における、冷凍機８の動作台数を算出する（ステップＳ７）、この処理について、図７を参照して以下に説明する。

図７は、本実施形態において、動作台数算出部３０が、時間帯Ｄにおいて外調機４を制御した場合における、冷凍機８の動作台数を算出する際の処理の流れを説明するフローチャートである。この図に示すように、動作台数算出部３０は、まず、外調機４を制御した場合の冷水需要が、１台分の冷凍機８の上限能力を上回るか否かを判定する（ステップＳ３１）。ステップＳ３１における判定の結果が「真」であるとき（Ｙｅｓ）、需要算出部２８は、冷凍機８の動作台数を２台に決定する（ステップＳ３２）。これは、外調機４を制御したとしても依然として１台分の冷凍機８では需要に対応するのに十分な冷水を供給できないからである。

一方、ステップＳ３１における判定の結果が「偽」であるとき（Ｎｏ）、動作台数算出部３０は、冷凍機８の動作台数を１台に決定する（ステップＳ３３）。なお、このとき冷水需要は、１台分の上限能力に、理論的には一致している。したがって、動作対象となる１台の冷凍機８は、高効率で動作する。

（制御信号の出力）
出力部３２は、外調機４の動作割合、外調機４を制御した場合の冷水需要、および冷凍機８の動作台数に基づき、所定の制御信号を生成して出力する。具体的には、まず、算出された閉割合に基づき時間帯Ｄにおいて動作することを指示する制御信号を、外調機４に出力する。外調機４は、この制御信号を受信したあと、現在の時刻が時間帯Ｄにおける開始時刻になったときに、制御信号によって指示される閉割合に基づき動作するように、自身の設定を変更する。すなわち、時間帯Ｄのうち閉割合の分だけは停止するようする。

さらに、出力部３２は、時間帯Ｄにおいて、算出した動作台数だけの冷凍機８が動作することを指示する制御信号を、各冷凍機８に出力する。具体的には、動作台数が２台の場合、出力部３２は、各冷凍機８に対して、時間帯Ｄにおいて動作することを指示する制御信号を出力する。一方、動作台数が１台の場合、一方の冷凍機８に対しては時間帯Ｄにおいて動作することを指示する制御信号を出力すると共に、他方の冷凍機８に対しては時間帯Ｄにおいて停止することを指示する制御信号を出力する。各冷凍機８は、現在の時刻が、時間帯Ｄにおける開始時刻になったときに、制御信号によって指示される内容に基づき動作または停止する。これにより、時間帯Ｄにおいて動作する冷凍機８の数が、算出された動作台数に確実に一致するようになる。

出力部３２による制御信号の出力は、動作割合等の算出後、直ちには行わなくても良い。たとえば、時間帯Ｄの開始時刻になった直後に、外調機４および冷凍機８に出力してもよい。この場合、外調機４および冷凍機８は、制御信号を受信すると直ちに、制御信号に基づき動作内容を変更する。

空調制御装置１は、外調機４が動作する各時間帯を対象に、図４に示す一連の処理を繰り返し実行する。これによって、外調機４が動作する全時間帯における、閉割合、冷水需要、および冷凍機８の動作台数を算出する。

（制御例）
図８は、本実施形態に係る空調制御システム１００における、特定の日の一日分の時間帯と、空調制御装置１によって算出された、冷水の予測需要、外調機４を制御した場合の冷水需要、および閉割合との関係の例を示すグラフである。この図において、４８は各時間帯における外調機４の閉割合を示す。また、５０は、各時間帯における外調機４を制御した場合の冷水需要を示す。また、５２はおよび５４は、最小閉割合および最大閉割合をそれぞれ示す。

外調機４および冷凍機８は、図８に示すグラフの通りに、各時間帯において制御される。外調機４は、７時台の時間帯から１７時台の時間帯の間において動作し、その他の時間帯では動作しない。したがって、図８においては、０時台の時間帯から６時台の時間帯、および１８時台の時間帯から２３時台の時間帯は、閉割合を図示していない。各時間帯における外調機４の閉割合は、必ず、最小閉割合５２と最大閉割合５４との間にある。

図８に示すように、外調機４が動作する各時間帯において、外調機４を制御した場合の冷水需要５０は、冷水の予測需要４２よりも小さい。したがって、空調制御装置１が、各時間帯の閉割合に基づく制御信号を外調機４に送信することによって、外調機４における消費電力を削減することができる。

また、６時台の時間帯、１０時台の時間帯、および１２時台から１６時台の各時間帯においては、外調機４を制御した場合の冷水需要５０は、１台分の冷凍機８の上限能力４４にほぼ等しいか、またはわずかに下回っている。したがって、これらの時間帯では、冷凍機８の動作台数を１台に調節することができる。これにより、もう１台の冷凍機８を動作させる必要がないので、その分の消費電力を削減することができる。さらには、冷水需要が、動作する１台の冷凍機８の上限能力にほぼ等しいか、またはわずかに下回るため、１台の冷凍機８は、高効率で動作する。

以上のように、本実施形態では、空調制御装置１は、外調機４の消費電力量を低減させると共に、冷凍機８を高効率で動作させることが可能な、外調機４の動作割合および冷凍機８の動作台数をそれぞれ算出することができる。また、算出結果に基づき、冷凍機８が高効率で動作するように、外調機４の動作を制御することができる。これにより、効率的な空調制御システム１００を実現することできる。

（冷却塔１０の制御）
上述したように、空調制御システム１００では、冷凍機８ごとに冷却塔１０が設けられている。ある冷凍機８が停止する時間帯において、対応する冷却塔１０を動作させるのは電力の無駄である。そこで、空調制御装置１は、算出された冷凍機８の動作台数に基づき、冷却塔１０の動作または停止を指示する制御信号を生成して、各冷却塔１０に送信してもよい。たとえば、ある冷凍機８に対して時間帯Ｄにおいて停止することを指示する制御信号を送信する場合には、対応する冷却塔１０に対しても、時間帯Ｄにおいて停止することを指示する制御信号を送信する。これにより、冷凍機８のみを停止させる場合にくらべて、より多くの消費電力を削減することができる。

また、空調制御システム１００において、各冷凍機８には、対応するポンプ１４および１８も設けられている。そこで出力部３２は、ある冷凍機８に対して時間帯Ｄにおいて停止することを指示する制御信号を送信する場合には、対応するポンプ１４および１８に対しても、時間帯Ｄにおいて停止することを指示する制御信号を送信してもよい。これにより、よりいっそう消費電力を削減することができる。

（手動制御）
空調制御装置１は、上述した各制御信号を、必ずしも出力する必要は無い。すなわち、空調制御装置１は、外調機４、冷凍機８、および冷却塔１０を自動制御しなくてもよい。その代わりに、空調制御装置１は、算出した各時間帯の外調機４の閉割合、冷水需要、および冷凍機８の動作台数を、データとして出力する。たとえば、図９に示す表形式データを生成し、表示装置に出力する。図９は、本実施形態において、各時間帯における外調機４の閉割合および冷凍機８の動作台数を、表形式にしたデータを示す図である。空調制御システム１００の管理者は、この表形式データを視認して、外調機４および冷凍機８を手動で制御する。たとえば、各時間帯において、算出した閉割合に基づき動作することを、外調機４に手動で設定する。また、各時間帯において動作すべきか停止すべきかを、各冷凍機８に手動で設定する。このような手動制御によっても、冷凍機８が高効率で動作するように、外調機４の動作を制御することができることに変わりは無い。

〔実施形態２〕
本発明に係る第２の実施形態について、以下に説明する。なお、上述した第１の実施形態と共通する各部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

特に図示していないが、本実施形態に係る空調制御システム１００は、複数台の外調機４を備えている。したがって、空調制御装置１において、パラメータＮは１よりも大きい数である。

本実施形態では、動作割合算出部２６は、時間帯Ｄにおける外調機４の動作割合として、時間帯Ｄにおいて全外調機４のうち停止させる外調機４の割合を算出する。たとえば、外調機４の台数が１０台であり、かつ、算出された動作割合が３０％である場合は、時間帯Ｄにおいて、１０台の外調機４のうち７０％（すなわち７台）を完全に動作させ、一方、残りの３０％（すなわち３台）を完全に停止させることに相当する。この動作割合の算出方法は、第１の実施形態における閉割合の算出方法と同じである。

出力部３２は、算出された動作割合に基づき、時間帯Ｄにおいて動作させる外調機４と、停止させる外調機４とを選択する。そして、動作させる各外調機４に対しては、時間帯Ｄにおいて完全に動作することを指示する制御信号を送信する。一方、停止させる各外調機４に対しては、時間帯Ｄにおいて完全に停止することを指示する制御信号を送信する。この結果、たとえば、時間帯Ｄにおいて、１０台の外調機４のうち７台は動作し続け、残りの３台は完全に停止する。この制御によって時間帯Ｄにおいて実際に削減される負荷は、動作台数として３０％の閉割合が算出され、この閉割合に基づき全外調機４の動作が制御される場合の負荷に等しい。いずれの場合も、すべての外調機４を時間帯Ｄにおいて完全に停止させた場合に削減可能な負荷のうち３０％が、時間帯Ｄにおいて実際に削減されるからである。

したがって、本実施形態においても、時間帯Ｄにおいて各外調機４を制御した場合の実際の冷水需要は、１台分の冷凍機８の上限能力に理論的に一致することになる。したがって空調制御装置１は、冷凍機８が高効率で動作するように、各外調機４の動作を制御することができる。これにより、効率的な空調制御システム１００を実現することできる。

〔実施形態３〕
本発明に係る第３の実施形態について、図６を参照して以下に説明する。なお、上述した第１の実施形態と共通する各部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

特に図示していないが、本実施形態に係る空調制御システム１００には、３台の冷凍機８を備えている。したがって、内調機６および外調機４には最大で３台分の冷凍機８の上限能力の合計に対応する冷水が供給されうる。

図１０は、本実施形態に係る空調制御システム１００における、特定の日の一日分の時間帯と冷水需要との関係の例を示すグラフである。この図において、横軸は時間帯（ｈ）を示し、縦軸は冷水需要（ＭＪ／ｈ）を示す。また、部材番号５４は１台分の冷凍機８の上限能力を示し、部材番号５６は２台分の冷凍機８の上限能力を示し、部材番号４８は予測需要４２と上限能力の合計５６との差分４６を示す。

本実施形態では、空調制御装置１は、３台のうちの２台の冷凍機８が、いずれも上限能力ぎりぎりのレベルで動作するように、外調機４の動作台数を制御する。これを実現するために、差分算出部２４は、２台分の冷凍機８の上限能力の合計５６と、時間帯Ｄにおける冷水の予測需要４２との差分５８を算出する。これにより、算出された閉割合に基づき時間帯Ｄにおいて外調機４の動作が制御される場合、時間帯Ｄにおける実際の冷水需要は、上限能力の合計５６に理論的に一致することになる。

本実施形態に係る空調制御装置１は、時間帯Ｄにおいて外調機４を完全に停止させた場合に削減可能な負荷に対する、差分の割合を、時間帯Ｄにおける外調機４の閉割合として算出する。そのため、時間帯Ｄにおいて外調機４を閉割合だけ停止させれば、時間帯Ｄにおいて実際に削減される負荷は、差分に等しくなる。

時間帯Ｄにおいて、閉割合に基づき外調機４を制御した場合における、冷水の実際の需要は、予測需要から、時間帯Ｄにおいて実際に削減される負荷（＝差分）を引いた値である。予測需要は、２台（所定数）分の冷凍機８の上限能力の合計に差分に加えたものであるため、時間帯Ｄにおける実際の冷水需要は、２台分の熱源機器の上限能力の合計に理論的に一致する。すなわち、空調制御装置１が算出する閉割合は、時間帯Ｄにおいて、２台の冷凍機８を上限能力ぎりぎりで動作させることを可能にする閉割合である。空調制御装置１は、時間帯Ｄにおいて外調機４を制御した場合の冷水需要が、２台分の冷凍機８の上限能力の合計を上回るか否かを判定する。そして、上回る場合は冷凍機８の動作台数を３台に決定し、そうでない場合は２台に決定する。後者の場合、動作対象となる２台の冷凍機８は、高効率で動作する。

以上のように、本実施形態においても、空調制御装置１は、外調機４の消費電力量を低減させると共に、各冷凍機８を高効率で動作させることが可能な、外調機４の動作割合および冷凍機８の動作台数をそれぞれ算出することができる。

〔実施形態４〕
本発明に係る第４の実施形態について、図６を参照して以下に説明する。なお、上述した第１から第３の実施形態と共通する各部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施形態では、空調制御装置１は、直近の１時間分の時間帯のみを対象に、外調機４の閉割合、外調機４の動作を制御した場合の冷水需要、および冷凍機８の動作台数を算出する。これにより、冷凍機８の運転開始時刻から運転終了時刻までの各時間帯における閉割合等を、まとめて算出する場合に比べて、算出終了までの要する時間を短くすることができる。

図１１は、本実施形態に係る空調制御システム１００における、特定の日の一日分の時間帯と、空調制御装置１によって算出された、冷水の予測需要、外調機４を制御した場合の冷水需要、および閉割合との関係の例を示すグラフである。この図において、４８は各時間帯における外調機４の閉割合を示す。また、５０は、各時間帯における外調機４を制御した場合の冷水需要を示す。

図１１に示す例では、空調制御装置１は、特定の日の１１時台までの閉割合等を、時間帯ごとに、その直前の時間帯において算出を完了している。空調制御装置１には、１１時台において、その次の時間帯である１２時台における冷水予測需要、外気の予測温度、および外気の予測温度に基づき、１２時台における外調機４の閉割合、外調機４の動作を制御した場合の冷水需要、および冷凍機８の動作台数を算出する。そして、１２時台が始まった直後に、１２時台における制御信号を集める、冷凍機８、および冷却塔１０に出力する。

１２時台における冷水予測需要、外気の予測温度、および外気の予測温度は、その直前の時間帯である１１時台において、所定のシミュレータによって算出され、空調制御装置１に提供される。このときシミュレータは、１１時台における実際の冷水需要、外気の測定温度および測定湿度を用いて、１２時台における冷水予測需要、外気の予測温度、および外気の予測温度を算出してもよい。これにより、第１の実施形態のように一日分の冷水予測需要等をその前日にまとめて算出する場合に比べて、予測の精度を高めることができる。したがって、空調制御装置１は、各時間帯における閉割合等を、より適切に算出することができる。

なお、このシミュレータの機能を、空調制御装置１が有していても良い。この場合、居室２の外には、図示しない温度センサおよび湿度センサが配置されており、空調制御装置は、これらのセンサを用いて、現在の外気温度および外気湿度を測定する。そして、測定値に基づき、次の時間帯における外気の予測温度および予測湿度を算出し、次の時間帯において削減可能な負荷の算出に用いる。

〔実施形態５〕
本発明に係る第５の実施形態について、図６を参照して以下に説明する。なお、上述した第１から第４の実施形態と共通する各部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１２は、本実施形態に係る空調制御システム１００ａの構成を示すブロック図である。この図に示すように、空調制御システム１００ａは、空調制御装置１、外調機４、内調機６、２台の加熱機８ａ（熱源機器）、２台のポンプ１２、２台のポンプ１４、ヘッダ１６、およびヘッダ１８を備えている。

空調制御システム１００ａは、居室２内の空調を制御するシステムである。本実施形態における空調の制御とは、居室２の暖房である。内調機６は、居室２内の空気を自身の内部に取り込み、温めてか居室２に再度提供する。これにより、居室２内を暖房する。外調機４は、居室２の外気を居室２内に取り込む。これにより、居室２内の空気を循環させ、居室２内の二酸化炭素濃度の上昇を防ぐ。

内調機６および外調機４のいずれも、温水を用いて空気を温める。空調制御システム１００ａでは、２台の加熱機８ａが、温水を内調機６および外調機４に提供する。

空調制御システム１００では、加熱機８ａは、電力を消費して水を温め、ポンプ１４を通じてヘッダ１６に送る。ヘッダ１６は、温水を内調機６および外調機４に送る。内調機６および外調機４において空気の加熱に用いられた温水は、ヘッダ１８に送られる。ヘッダ１８は、送られた水が合流する水の通り道である。各ポンプ２０は、対応する加熱機８の動作中に動作しており、ヘッダ１８内の水を、対応する加熱機８ａに提供する。加熱機８ａは、こうして循環された水を再び加熱する。

空調制御システム１００ａにおける外調機４および加熱機８ａの制御は、基本的に、第１の実施形態に係る空調制御システム１００のものと同じである。ただし一部に相違点があるので、以下では、その相違点を説明する。

本実施形態では、加熱機８ａの上限能力が、パラメータとして、空調制御装置１のメモリに予め格納されている。負荷算出部２２は、算出した内気エンタルピおよび外気エンタルピに基づき、時間帯Ｄにおいて外調機４が動作しない場合に、外調機４に対して熱媒体を供給する２台の加熱機８ａから時間帯Ｄにおいて削減される負荷を算出する。その際、負荷算出部２２は次の式を用いる。

Ｌ＝（Ｅ_ｉｎ−Ｅ_ｏｕｔ）×Ｗ×Ｍ×１０００×Ｎ
この式において、Ｌは負荷であり、Ｅ_ｉｎは内気エンタルピであり、Ｅ_ｏｕｔは外気エンタルピであり、Ｗは外調機４の出口付近における定格風量であり、Ｍは外調機４の出口付近における空気密度であり、Ｎは外調機４の台数である。本実施形態では、加熱機８ａは温水を用いて外気を加熱するので、外気の温度が通常は内気よりも低い状況、すなわち、内気エンタルピが外気エンタルピよりも大きい状況をしている。したがって負荷算出部２２は、削減可能な負荷の値を正の値として算出するために、内気エンタルピから外気エンタルピを引き算する。

差分算出部２４は、１台分の加熱機８ａの上限能力と、時間帯Ｄにおける温水の予測需要との差分を算出する。

負荷および差分の算出処理以外は、第１の実施形態における処理と同じである。したがって、本実施形態では、空調制御装置１は、加熱機８ａが高効率で動作するように、外調機４の動作を制御することができる。これにより、効率的な空調制御システム１００ａを実現することできる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
空調制御装置１制御ブロックは、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、空調制御装置１は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

たとえば、空調制御システム１００は、図１３に示すような構成のものであってもよい。図１３は、第１〜第４の各実施形態に係る空調制御システム１００の変形例を示す図である。この図に示す例では、各ポンプ１４は１台の冷凍機８のみに対応しているのではなく、いずれも２台のポンプ１４の両方に対応している。言い換えると、各ポンプ１４は、２台の冷凍機８から冷水を吸引できるように、各冷凍機８に接続されている。各冷凍機８から送られる冷水は、各ポンプ１４に入る前にいったん合流する。合流した冷水は、その後、再び分かれて各ポンプ１４に入る。また、各ポンプ１４は、共通の水路を通じてヘッダ１６に接続されている。各ポンプ１４から送られた冷水は、それぞれ個別にヘッダ１６に入るのではなく、共通の水路においていったん合流し、それからヘッダ１６に入る。２台の冷凍機８の両方が動作するとき、２台のポンプ１４も両方とも動作する。一方、いずれか１台の冷凍機８のみが動作するとき、いずれか１台のポンプ１４のみが動作する。

また、図１３に示す例では、各ポンプ２０は、共通の水路を通じてヘッダ１８に接続されている。ヘッダ１８から送られた水は、共通の水路の途中で分岐し、各ポンプ２０に入る。各ポンプ２０は、図２と同様に、対応する冷凍機８にのみ接続されている。しかし図１３に示すポンプ１４と同様に、各ポンプ２０が、共通の水路を通じて、２台の冷凍機８の両方に接続されていてもよい。２台の冷凍機８の両方が動作するとき、２台のポンプ１２０も両方とも動作する。一方、いずれか１台の冷凍機８のみが動作するとき、対応する１台のポンプ２０のみが動作する。

なお、第５の実施形態に係る空調制御システム１００ａにおいても、２台のポンプ１４３および２台のポンプ２０を、図１３に示すような構成とすることができる。

また、空調制御装置１は、外調機４等の制御をリアルタイムで行っても良い。この場合、空調制御装置１は、居室２の外に設けられた図示しない温度センサおよび湿度センサを用いて、現在の実際の外気温度および外気湿度を測定する。そして、実際の外気温度および外気湿度を用いて、現在の実際の外気エンタルピを算出する。さらに、算出した外気エンタルピを用いて、現時点において外調機４を停止した場合に削減可能な負荷を算出する。また、算出した負荷を用いて、現時点おける外調機４の閉割合を算出し、その結果に基づく制御信号を、直ちに外調機４に出力する。これにより、外調機４の動作は、算出された閉割合に基づきリアルタイムで制御される。

また、空調制御装置１は、外調機４の動作割合として、外調機４に備えられるダンパの開放度を算出してもよい。あるいは、ファンを制御するインバータが外調機４に備えられる場合、そのインバータの動作周波数を算出してもよい。いずれの場合も、算出された開放度または周波数に基づき外調機４の動作が制御されることによって、時間帯Ｄにおいて実際に削減される負荷が、算出された差分に等しくなるような開放度または周波数を算出する。

本発明は、空調制御システムを構成する外調機および熱源機器を制御するための情報を生成する情報処理装置として、幅広く利用することができる。

１ 空調制御装置（情報処理装置）
２ 居室
４ 内調機
６ 外調機
８ 冷凍機（熱源機器）
８ａ 加熱機（熱源機器）
１０冷却塔
２２ 負荷算出部（負荷算出手段、内気エンタルピ算出手段、外気エンタルピ算出手段）
２４ 差分算出部（差分算出手段）
２６ 動作割合算出部（動作割合算出手段）
２８ 需要算出部（需要算出手段）
３０ 動作台数算出部（動作台数算出手段）
３２ 出力部（第１の出力手段、第２の出力手段）
１００，１００ａ 空調制御システム

Claims (15)

1. 特定の時間帯において外調機が動作しない場合に、当該外調機に対して熱媒体を供給する複数の熱源機器から上記特定の時間帯において削減される負荷を算出する負荷算出手段と、
   所定数の上記熱源機器の上限能力の合計と、上記特定の時間帯における上記熱媒体の予測需要との差分を算出する差分算出手段と、
   上記負荷に対する上記差分の割合に基づき、上記特定の時間帯における上記外調機の動作割合を算出する動作割合算出手段と、
   上記予測需要および上記動作割合に基づき、上記特定の時間帯において上記外調機が上記動作割合に基づき動作する場合の、上記熱媒体の需要を算出する需要算出手段と、
   上記特定の時間帯における上記熱源機器の動作台数として、上記所定数を算出する動作台数算出手段とを備えていることを特徴とする情報処理装置。
2. 上記動作割合に基づき動作することを指示する制御信号を、上記外調機に出力する第１の出力手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
3. 上記特定の時間帯において上記動作台数だけ動作することを指示する制御信号を、上記複数の熱源機器に出力する第２の出力手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
4. 上記動作割合算出手段は、上記特定の時間帯において上記外調機が停止する時間の割合を、上記動作割合として算出することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
5. 上記動作割合算出手段は、上記特定の時間帯において複数の上記外調機のうち停止する上記外調機の割合を、上記動作割合として算出することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
6. 上記外調機の出口付近における内気エンタルピを算出する内気エンタルピ算出手段と、
   上記特定の時間帯における外気エンタルピを算出する外気エンタルピ算出手段とをさらに備え、
   上記負荷算出手段は、上記内気エンタルピおよび上記外気エンタルピに基づき、上記負荷を算出することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
7. 上記内気エンタルピ算出手段は、予め定められた上記出口付近の温度および湿度に基づき、上記内気エンタルピを算出することを特徴とする請求項６に記載の情報処理装置。
8. 上記外気エンタルピ算出手段は、上記特定の時間帯における外気の予測温度および予測湿度に基づき、上記外気エンタルピを算出することを特徴とする請求項６に記載の情報処理装置。
9. 上記複数の熱源機器は冷凍機であり、
   上記負荷算出手段は、上記外気エンタルピから上記内気エンタルピを引いた値に基づき、上記負荷を算出することを特徴とする請求項６に記載の情報処理装置。
10. 上記複数の熱源機器は加熱機であり、
    上記負荷算出手段は、上記内気エンタルピから上記外気エンタルピを引いた値に基づき、上記負荷を算出することを特徴とする請求項６に記載の情報処理装置。
11. 上記動作割合は、上記外調機を停止させる割合であり、
    上記動作割合算出手段は、算出した上記動作割合が、上記外調機の出口付近における二酸化炭素濃度に基づき予め定められた最小動作割合を下回る場合、上記動作割合を上記最小動作割合に決定することを特徴とする請求項１のいずれか１項に記載の情報処理装置。
12. 上記動作割合は、上記外調機を停止させる割合であり、
    上記動作割合算出手段は、算出した上記動作割合が、上記外調機の出口付近における二酸化炭素濃度に基づき予め定められた最大動作割合を上回る場合、上記動作割合を上記最大動作割合に決定することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
13. 特定の時間帯において外調機が動作しない場合に、当該外調機に対して熱媒体を供給する複数の熱源機器から上記特定の時間帯において削減される負荷を算出する負荷算出工程と、
    所定数の上記熱源機器の上限能力の合計と、上記特定の時間帯における上記熱媒体の予測需要との差分を算出する差分算出工程と、
    上記負荷および上記差分に基づき、上記特定の時間帯における上記外調機の動作割合を算出する動作割合算出工程と、
    上記予測需要および上記動作割合に基づき、上記特定の時間帯において上記外調機が上記動作割合に基づき動作する場合の、上記熱媒体の需要を算出する需要算出工程と、
    上記特定の時間帯における上記熱源機器の動作台数として、上記所定数を算出する動作台数算出工程とを含んでいることを特徴とする情報処理方法。
14. 請求項１に記載の情報処理装置を動作させるプログラムであって、コンピュータを、上記情報処理装置が備えている上記各手段として機能させるためのプログラム。
15. 請求項１４に記載のプログラムを記録しているコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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