JP2016061447A - Air-conditioning control device, air-conditioning control method and computer program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、空調制御装置、空調制御方法及びコンピュータプログラムに関する。 Embodiments described herein relate generally to an air conditioning control device, an air conditioning control method, and a computer program.
空間内を所望の温湿度環境にするには空調機と空間内の現状を把握するためのセンサを空間内に配置し、センサの結果を用いて風量、温度及び風向をフィードバックするのが一般的である。また、空調機を有する大空間の場合では、空間を複数に区分してそれぞれの区分でフィードバック制御することが多い。しかし、様々な要因(例えば、家具、家電、人など)の影響によってそれぞれの区分で温度干渉が生じてしまい、その結果、操作量が不安定になり精度の高い空調制御を行うことができない。 In order to create a desired temperature / humidity environment in the space, it is common to place an air conditioner and a sensor for grasping the current state of the space in the space, and feed back the air volume, temperature, and direction using the sensor results. It is. In the case of a large space having an air conditioner, the space is often divided into a plurality of sections and feedback control is performed in each section. However, due to the influence of various factors (for example, furniture, home appliances, people, etc.), temperature interference occurs in each section. As a result, the operation amount becomes unstable, and highly accurate air conditioning control cannot be performed.
また、1つの空調機に複数の吹出口が接続されている場合、いずれかの吹出口の風量を増加させると他の吹出口の風量が減少する。このような影響を考慮せずに制御量を決定した場合、空調機の給気量を超えた制御量となってしまう可能性があるため、空調制御が不安定になってしまう場合があった。 In addition, when a plurality of air outlets are connected to one air conditioner, increasing the air volume at one of the air outlets decreases the air volume at the other air outlets. If the control amount is determined without considering such influence, the air-conditioning control may become unstable because the control amount may exceed the air supply amount of the air conditioner. .
本発明が解決しようとする課題は、安定した空調制御を行うことができる空調制御装置、空調制御方法及びコンピュータプログラムを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an air conditioning control device, an air conditioning control method, and a computer program capable of performing stable air conditioning control.
実施形態の空調制御装置は、建物内に設けられた複数の吹出口から所定の温度の空気を給気する空調機を制御する空調制御装置であって、記憶部と、選択部と、空調制御部と、を持つ。記憶部は、前記吹出口毎に設けられている、風量を調節可能な開閉弁それぞれの制御量の組み合わせ毎に、当該制御量の組み合わせにおける前記吹出口それぞれの風量を対応付けて記憶する。選択部は、前記記憶部に記憶されている前記風量、目標温度とに基づいて、前記開閉弁それぞれの制御量を選択する。空調制御部は、選択された前記開閉弁の制御量の組み合わせに基づいて前記開閉弁の制御量を制御する。 An air conditioning control device of an embodiment is an air conditioning control device that controls an air conditioner that supplies air at a predetermined temperature from a plurality of air outlets provided in a building, and includes a storage unit, a selection unit, and air conditioning control And have a department. A memory | storage part matches and memorize | stores the air volume of each said blower outlet in the combination of the said control amount for every combination of the controlled variable of each on-off valve which is provided for every said blower outlet and can adjust an air volume. The selection unit selects a control amount of each of the on-off valves based on the air volume and the target temperature stored in the storage unit. The air conditioning control unit controls the control amount of the on-off valve based on the selected combination of the control amounts of the on-off valve.
以下、実施形態の空調制御装置を、図面を参照して説明する。
図1は、実施形態における空調制御システム100のシステム構成を表すシステム構成図である。
空調制御システム100は、空調機10、空調制御装置20、開閉弁33−1〜33−3及び温度センサ34−1〜34−3を備える。なお、以下の説明では、開閉弁33−1〜33−3について特に区別しない場合には開閉弁33と記載する。また、以下の説明では、温度センサ34−1〜34−3について特に区別しない場合には温度センサ34と記載する。
Hereinafter, an air conditioning control device of an embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system configuration diagram illustrating a system configuration of an air
The air
空調機10は、空調制御装置20の制御に応じた風量、吹出し温度、風向で空気を各部屋に給気する。
空調制御装置20は、空調機10の風量、吹出し温度、風向を制御する装置である。また、空調制御装置20は、ダクト30内に設置された開閉弁33の開閉を制御する。また、空調制御装置20は、温度センサ34から各部屋の温度の値(温度値)を取得する。
開閉弁33は、ダクト30内に設けられ、空調制御装置20の制御によって弁の制御量が調節可能な弁である。弁の制御量とは、例えば弁の開度である。
温度センサ34は、各部屋に設けられ、部屋の温度を検出する。温度センサ34は、検出した温度値を空調制御装置20に出力する。
The
The air
The on-off
The temperature sensor 34 is provided in each room and detects the temperature of the room. The temperature sensor 34 outputs the detected temperature value to the air
以下、空調制御システム100の具体的な構成について図1を用いて説明する。
図1に示されるように、空調機10と各部屋(部屋32−1及び32−2)とは、ダクト30を介して接続される。空調機10から給気された空気は、ダクト30内を通り分岐地点31にて各吹出口(吹出口1〜吹出口3)に分配される。そして、各吹出口から各部屋に空気が給気される。また、分岐地点31と各吹出口との間には、それぞれ開閉弁33(図1では、開閉弁33−1〜33−3)が備えられる。開閉弁33によって、分配された空気の流量が調節される。各開閉弁33と各吹出口との間には、不図示の風量計が設置され、検出された風量の値(風量値)が各風量計から空調制御装置20に出力される。また、温度センサ34によって検出された温度の値(温度値)が各温度センサ34から空調制御装置20に出力される。
Hereinafter, a specific configuration of the air
As shown in FIG. 1, the
以下の説明では、吹出口、開閉弁33及び温度センサ34がそれぞれ3つの場合を例に説明する。なお、空調制御システム100は、吹出口、開閉弁33及び温度センサ34を4つ以上備えるように構成されてもよい。
In the following description, a case where there are three outlets, on-off
(第1の実施形態)
図2は、第1の実施形態にかかる空調制御装置20の構成を表す概略ブロック図である。
空調制御装置20は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリや補助記憶装置などを備え、空調制御プログラムを実行する。空調制御プログラムの実行によって、空調制御装置20は、取得部201、相互作用テーブル記憶部202、入力部203、室温分布推定部204、シミュレーション結果記憶部205、候補制御量算出部206、制御可能量抽出部207、空調制御部208を備える装置として機能する。なお、空調制御装置20の各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、空調制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM(Read Only Memory)、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である。また、空調制御プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。
(First embodiment)
FIG. 2 is a schematic block diagram showing the configuration of the air
The air
取得部201は、各種情報を取得する。例えば、取得部201は、温度センサ34及び風量計から温度値及び風量値を取得する。取得部201は、各開閉弁33の制御量の全ての組み合わせにおいて風量計によって検出されたそれぞれの風量値を取得する。ここで、各開閉弁33の制御量の全ての組み合わせとは、各開閉弁33の各開度の組み合わせである。例えば、取得部201は、開閉弁33−1の開度を15度、開閉弁33−2の開度を15度、開閉弁33−3の開度を15度とした際の組み合わせにおいて風量計によって検出されたそれぞれの風量値を取得する。このように、取得部201は、開閉弁33の制御量の組み合わせ毎に、吹出口それぞれの風量を事前に取得する。そして、取得部201は、取得した吹出口それぞれの風量を相互作用テーブル記憶部202に記憶させる。各開閉弁33の制御量は、空調制御部208によって制御される。
The
また、取得部201は、種々のセンサ類から建物内の温度に影響を与える要因(熱負荷情報)を取得する。熱負荷情報には、外界の温度及び日射による熱量などの温熱外部要因と、建物内に存在する家電機器や人などの発熱量などの温熱内部要因が存在する。取得部201は、屋外に備えられた温度センサ(不図示)や日射計(不図示)から温熱外部要因を取得する。取得部201は、日射計(不図示)の代わりにPV(Photo Voltaics)パネルの発熱量から計算によって日射による熱量を計算してもよい。また、取得部201は、建物内に設置された家電機器の発熱量を各家電機器が備える熱量計などから取得する。あるいはユーザが、各家電機器の定格消費電力を予め手入力で設定してもよい。また、取得部201は、建物内に備えられた人感センサによって人の存在を検知すると、例えば1人あたり100Wとして熱量に換算し、建物内の人が発する熱量を取得してもよい。
Moreover, the
相互作用テーブル記憶部202は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。相互作用テーブル記憶部202は、相互作用テーブルを記憶する。相互作用テーブルは、各開閉弁33の制御量の全ての組み合わせにおける風量値を含むレコード(以下、「風量実測値レコード」という。)によって構成される。
The interaction
入力部203は、キーボード、ポインティングデバイス(マウス、タブレット等)、タッチパネル、ボタン等の既存の入力装置を用いて構成される。入力部203は、ユーザの指示を空調制御装置20に入力する際にユーザによって操作される。入力部203は、建物内の制御対象となる場所(以下、「対象箇所」という。)及び目標温度の入力を受け付ける。また、入力部203は、入力装置を空調制御装置20に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、入力部203は、入力装置においてユーザの入力に応じて生成された入力信号を空調制御装置20に入力する。
The
室温分布推定部204は、建物の構造データと、吹出口それぞれが吹出す風量とを入力として、建物内の空間毎の温度の変化をシミュレーションによって算出する。室温分布推定部204は、例えばCFDに基づいて、空間毎の温度の時間変化を推定する。CFDとは、流体の動きを計算するシミュレーション手法である。また、室温分布推定部204は、建物の構造データや、シミュレーションに必要な、例えば建物の壁の比熱などの種々のデータを予め記憶している。吹出口から吹出される風量とは、各吹出口に備えられる各風量計によって検出された風量である。室温分布推定部204は、CFDによる処理を全ての吹出口の風量の組み合わせに対して行う。
The room temperature
シミュレーション結果記憶部205は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。シミュレーション結果記憶部205は、シミュレーション結果テーブルを記憶している。シミュレーション結果テーブルは、室温分布推定部204のシミュレーション結果に関する情報を含むレコード(以下、「シミュレーション結果レコード」という。)によって構成される。
The simulation
候補制御量算出部206は、熱負荷情報と、シミュレーション結果テーブルと、目標温度と対象箇所とに基づいて、シミュレーション結果テーブルに記憶されている各吹出口の風量の組み合わせのうち、対象箇所の温度が目標温度に最も近くなる各吹出口の風量の組み合わせを候補制御量としてシミュレーション結果テーブルから抽出する。これは、シミュレーション結果テーブルに記録されている全ての風量の組み合わせのうち、最適な風量の組み合わせを見つけ出す最適化問題に帰着することができる。ここで、候補制御量算出部206は、最適化問題を遺伝的アルゴリズムのような発見的手法によって算出してもよい。
Candidate control
制御可能量抽出部207は、相互作用テーブルと、候補制御量とに基づいて相互作用テーブルに記録されている開閉弁33の制御量の組み合わせの中から候補制御量と各風量値が最も近い組み合わせを制御可能量として抽出する。
空調制御部208は、開閉弁33の制御量を制御する。また、空調制御部208は、制御可能量抽出部207によって抽出された制御可能量に基づいて空調制御を行う。
The controllable
The air
図3は、相互作用テーブルの具体例を示す図である。
相互作用テーブルは、風量実測値レコード40を複数有する。風量実測値レコード40は、吹出口1における風量、吹出口2における風量及び吹出口3における風量など空調機10に接続されている各吹出口における風量の各値を有する。吹出口1における風量の値は、吹出口1付近に備えられる開閉弁33−1の開度が所定の開度である場合に風量計によって検出された風量を表す。吹出口2における風量の値は、吹出口2付近に備えられる開閉弁33−2の開度が所定の開度である場合に風量計によって検出された風量を表す。吹出口3における風量の値は、吹出口3付近に備えられる開閉弁33−3の開度が所定の開度である場合に風量計によって検出された風量を表す。なお、図3では、弁(開閉弁33)の開度を全て○で表しているが、○にはそれぞれの吹出口から吹出される風量の流量を制御している開閉弁33の開度の値が割り当てられる。例えば、開閉弁33の開度の最大値が90度である場合、○には0〜90までの値が割り当てられる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a specific example of the interaction table.
The interaction table has a plurality of air volume
図3に示される例では、相互作用テーブルには各開閉弁33の制御量の全ての組み合わせにおける風量値が記録されている。例えば、図3において、相互作用テーブルの最上段に記録されている風量実測値レコード40は、吹出口1における風量値が“1(弁の開度〇度)”、吹出口2における風量値が“1(弁の開度〇度)”、吹出口3における風量値が“2.5(弁の開度〇度)”である。すなわち、吹出口1付近に備えられる開閉弁33−1の開度が○度である場合に風量計によって検出された風量が“1(m/s)”であり、吹出口2付近に備えられる開閉弁33−2の開度が○度である場合に風量計によって検出された風量が“1(m/s)”であり、吹出口3付近に備えられる開閉弁33−3の開度が○度である場合に風量計によって検出された風量が“2.5(m/s)”であることが表されている。
In the example shown in FIG. 3, the airflow values for all combinations of control amounts of the on-off
以上のように、相互作用テーブルには、各吹出口に対応する開閉弁33の開度の組み合わせ毎に各吹出口における風量が記憶される。本実施形態の場合、開閉弁33の開度の組み合わせの数は、(91)3になる。
As described above, the air volume at each outlet is stored in the interaction table for each combination of opening degrees of the on-off
次に、図4を用いて、室温分布推定部204が建物内の空間を分割した分割空間毎の温度の時間変化を推定するために用いるシミュレーション手法の一例について説明する。図4は、CFDによるシミュレーションの具体例を示す図である。
室温分布推定部204は、まずシミュレーション対象となる建物のCADデータなどの構造データを用いて2次元や3次元の建物モデルを作成する。次に、室温分布推定部204は、モデル化した建物を、例えば図4に示すように格子状に区切り、各格子41−1〜41−k(kは2以上の整数)に対して空気の圧力、温度、風量など計算に必要な初期条件を与える。本実施形態では、例えば各吹出口(図4では、矢印42−1〜42−3)から吹出される風量を初期条件として与える。そして、室温分布推定部204は、各格子41−1〜41−kにおける温度を解析する。なお、建物内の空間を分割する場合の分割された空間は、格子状でなくてもよい。例えば、室温分布推定部204は、建物内の空間を、それぞれ大きさや形状が異なる空間に区切ってもよい。
Next, an example of a simulation method used by the room temperature
The room temperature
室温分布推定部204は、上述した処理を各吹出口1〜3の風量の組み合わせ全てに対して行う。また、各格子41−1〜41−kにはそれぞれ温度センサが備えられているものとする。そして、室温分布推定部204は、算出した各格子41−1〜41−kにおける温度値と、温度センサによって検出された温度値との差分を各格子41−1〜41−kにおける温度変化量としてシミュレーション結果テーブルに記録する。上述した処理によって生成されるシミュレーション結果テーブルを図5に示す。
The room temperature
図5は、シミュレーション結果テーブルの具体例を示す図である。
シミュレーション結果テーブルは、シミュレーション結果レコード50を複数有する。シミュレーション結果レコード50は、吹出口1における吹出し風量、吹出口2における吹出し風量、吹出口3における吹出し風量、格子40−1における温度変化量、格子40−2における温度変化量、・・・及び格子40−kにおける温度変化量の各値を有する。吹出口1における吹出し風量の値は、初期条件として与えられた吹出口1から吹出される風量を表す。吹出口2における吹出し風量の値は、初期条件として与えられた吹出口2から吹出される風量を表す。吹出口3における吹出し風量の値は、初期条件として与えられた吹出口3から吹出される風量を表す。格子40−1〜格子40−kにおける温度変化量の値は、同じシミュレーション結果レコード50の初期条件によってシミュレーションされた結果算出された分割空間毎の温度値と、各分割空間に備えられている温度センサによって検出された温度値との差分を表す。
FIG. 5 is a diagram illustrating a specific example of the simulation result table.
The simulation result table has a plurality of simulation result records 50. The
図5に示される例では、シミュレーション結果テーブルにはシミュレーション結果が記録されている。例えば、図5において、シミュレーション結果テーブルの最上段に記録されているシミュレーション結果レコード50は、吹出口1における吹出し風量の値が“1”、吹出口2における吹出し風量の値が“1”、吹出口3における吹出し風量の値が“2.5”、格子40−1における温度変化量の値が“0.5℃”、格子40−2における温度変化量の値が“0.7℃”、格子40−kにおける温度変化量の値が“1.4℃”である。すなわち、初期条件として与えられた吹出口1から吹出される風量が“1(m/s)”、吹出口2から吹出される風量が“1(m/s)”、吹出口3から吹出される風量が“2.5(m/s)”である場合に、シミュレーションされた結果算出された格子40−1における温度値と、格子40−1に備えられている温度センサによって検出された温度値との差分が“0.5℃”であり、算出された格子40−2における温度値と、格子40−2に備えられている温度センサによって検出された温度値との差分が“0.7℃”であり、算出された格子40−kにおける温度値と、格子40−kに備えられている温度センサによって検出された温度値との差分が“1.4℃”であることが表されている。
In the example shown in FIG. 5, the simulation result is recorded in the simulation result table. For example, in FIG. 5, the
室温分布推定部204は、事前にCFDによるシミュレーションを行うことによってシミュレーション結果テーブルを作成しておく。ここで、事前とは、ユーザが空調制御装置20を操作して空調制御を行う前である。
The room temperature
図6は、相互作用テーブルの生成処理の流れを示すフローチャートである。
空調制御部208は、各開閉弁33の開度を調節する(ステップS101)。例えば、空調制御部208は、各開閉弁33が開放可能な開度のうちいずれかの開度に調節する。空調制御部208が調節する開度の順番は予め設定されていてもよい。取得部201は、調節された各開閉弁33の開度の組み合わせの場合における風量値を各風量計から取得する(ステップS102)。取得部201は、取得した風量値を相互作用テーブル記憶部202に記録する(ステップS103)。この際、取得部201は、風量値とともに各開閉弁33の開度の情報も対応付けて記録する。空調制御部208は、各開閉弁33の開度の全ての組み合わせにおける風量値が全て取得されたか否か判定する(ステップS104)。各開閉弁33の開度の全ての組み合わせにおける風量値が全て取得された場合(ステップS104−YES)、空調制御装置20は相互作用テーブルの生成処理を終了する。
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of an interaction table generation process.
The air
一方、各開閉弁33の開度の全ての組み合わせにおける風量値が全て取得されていない場合(ステップS104−NO)、ステップS101以降の処理が繰り返し実行される。なお、この場合、空調制御部208は、ステップS101の処理において、風量値を取得していない各開閉弁33の開度に調節する。すなわち、再度ステップS101以降の処理が実行される場合、相互作用テーブルに記録されていない各開閉弁33の開度の組み合わせに調節される。
On the other hand, when all the airflow values for all combinations of the opening degrees of the on-off
図7は、空調制御装置20の制御処理の流れを示すフローチャートである。なお、図7の処理では、相互作用テーブル及びシミュレーション結果テーブルが既に生成されて、それぞれ相互作用テーブル記憶部202及びシミュレーション結果記憶部205に記憶されている場合を例に説明する。
候補制御量算出部206は、熱負荷情報と、シミュレーション結果テーブルと、目標温度と対象箇所とに基づいて、対象箇所の温度が目標温度に最も近くなる各吹出口の風量の組み合わせを候補制御量としてシミュレーション結果テーブルから抽出する(ステップS201)。制御可能量抽出部207は、ステップS201の処理で抽出された候補制御量と、相互作用テーブルとに基づいて制御可能量を抽出する(ステップS202)。例えば、ステップS201の処理で算出した候補制御量は、CFDシミュレーションによって得られた風量値であるが、吹出口の相互作用を考慮していないため、実現可能な風量値でない可能性がある。そこで、制御可能量抽出部207は、相互作用テーブルに記録されている組み合わせの中から候補制御量に最も近い組み合わせを選択し、選択した組み合わせを制御可能量として抽出する。これにより、実現可能な組み合わせを制御量として出力することができる。
FIG. 7 is a flowchart showing the flow of control processing of the air
The candidate control
空調制御部208は、制御量を決定する(ステップS203)。具体的には、まず空調制御部208は、ステップ203の処理で抽出された制御可能量によって空調機10及び開閉弁33を制御した場合の対象箇所の温度と目標温度との温度差を算出する。例えば、空調制御部208は、CFDにより再度シミュレーションを行い、温度差を算出する。なお、この際のCFDの初期条件としては、ステップ203の処理で抽出された制御可能量が用いられる。次に、空調制御部208は、算出した温度差が許容範囲内に収まるか否か判定する。温度差が許容範囲内に収まらない場合、空調制御部208は初期値の値を所定の方法で変更し、差分が許容範囲内となるまで処理を繰り返す。
一方、温度差が許容範囲内に収まる場合、空調制御部208はステップ203の処理で抽出された制御可能量を、空調機10及び開閉弁33を制御するための制御量に決定する。そして、空調制御部208は、決定した制御量で空調機10及び開閉弁33を制御する(ステップS204)。
The air
On the other hand, when the temperature difference falls within the allowable range, the air
以上のように構成された空調制御装置20によれば、CFDによるシミュレーション結果と熱負荷情報とに基づいて、対象箇所の温度が目標温度と最も近い吹出口の風量値が候補制御量として抽出され、抽出された候補制御量に基づいて相互作用テーブルに記録されている各開閉弁33の各開度の組み合わせの中から候補制御量に最も近い組み合わせを制御可能量として抽出される。そして、空調制御装置20は、抽出した制御可能量によって制御した場合の対象箇所と目標温度の温度差が許容範囲内に収まる場合に、その制御可能量を制御量として用いて制御を行う。したがって、空調制御装置20は、制御可能量に基づいて制御を行う。つまり、実現不可能な制御量で空調制御を行ってしまうおそれが無くなる。そのため、安定した空調制御を行うことが可能になる。
According to the air
また、事前にCFDによるシミュレーションを行った結果が用いられるため、リアルタイムでシミュレーションを行う必要がない。そのため、制御に必要な演算量を大幅に減少させることが可能になる。 In addition, since the result of simulation by CFD is used in advance, it is not necessary to perform simulation in real time. Therefore, it is possible to greatly reduce the amount of calculation required for control.
(第2の実施形態)
図8は、第2の実施形態にかかる空調制御装置20aの構成を表す概略ブロック図である。
第2の実施形態にかかる空調制御装置20aは、ユーザが選択した、制御時に考慮する項目(以下、「対象項目」という。)の優先度に応じて制御量を決定し、決定した制御量で空調機10の制御を行う。対象項目は、例えば目標温度へ達する速さ、消費電力の軽減及び風量の強さなどがある。以下の説明では、対象項目が目標温度へ達する速さ、消費電力の軽減及び風量の強さである場合を例に説明する。以下、空調制御装置20aの具体的な構成について説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a schematic block diagram showing the configuration of the air
The air
空調制御装置20aは、バスで接続されたCPUやメモリや補助記憶装置などを備え、空調制御プログラムを実行する。空調制御プログラムの実行によって、空調制御装置20aは、取得部201、相互作用テーブル記憶部202、入力部203a、室温分布推定部204、シミュレーション結果記憶部205、候補制御量算出部206、制御可能量抽出部207、空調制御部208a、消費電力モデル記憶部209、評価値算出部210を備える装置として機能する。なお、空調制御装置20aの各機能の全て又は一部は、ASICやPLDやFPGA等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、空調制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えば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である。また、空調制御プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。
The air
第2の実施形態にかかる空調制御装置20aは、入力部203及び空調制御部208に代えて入力部203a及び空調制御部208aを備える点、消費電力モデル記憶部209及び評価値算出部210を新たに備える点で空調制御装置20と構成が異なる。空調制御装置20aは、他の構成については空調制御装置20と同様である。そのため、空調制御装置20a全体の説明は省略し、入力部203a、空調制御部208a、消費電力モデル記憶部209及び評価値算出部210について説明する。
The air
入力部203aは、キーボード、ポインティングデバイス(マウス、タブレット等)、タッチパネル、ボタン等の既存の入力装置を用いて構成される。入力部203aは、ユーザの指示を空調制御装置20に入力する際にユーザによって操作される。入力部203aは、対象箇所、対象項目の優先度及び目標温度の入力を受け付ける。また、入力部203aは、入力装置を空調制御装置20aに接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、入力部203aは、入力装置においてユーザの入力に応じて生成された入力信号を空調制御装置20aに入力する。
The
消費電力モデル記憶部209は、消費電力モデルを記憶している。消費電力モデルとは、空調機10からの吹出し温度と、空調機10から給気される風量とが求まると消費電力が一意に決定されるモデルである。消費電力モデルは、予め算出されて消費電力モデル記憶部209に記憶されている。
評価値算出部210は、制御可能量抽出部207によって抽出された制御可能量と、ユーザに入力された対象項目とに基づいて、評価関数を用いて制御可能量に対する評価値を算出する。
空調制御部208aは、空調機10が給気する空気の温度を所定の温度に制御するとともに、空調機10が給気する空気の温度及び風量を取得する。また、空調制御部208aは、評価値算出部210によって算出された評価値に基づいて制御量とする制御可能量を選択する。例えば、空調制御部208aは、評価値が最も高い制御可能量を制御量として選択する。そして、空調制御部208aは、選択した制御量に基づいて空調制御を行う。
The power consumption
The evaluation
The air
図9は、空調制御装置20aの制御処理の流れを示すフローチャートである。なお、図7と同様の処理については、図9において図7と同様の符号を付して説明を省略する。なお、図9の処理開始時には、空調機10から吹出される空気の温度が室温であるとする。
ステップS201及び202の処理が終了すると、空調制御部208aは抽出された制御可能量に基づいて、対象項目の各項目該当する値を算出する(ステップS301)。
FIG. 9 is a flowchart showing a flow of control processing of the air
When the processes of steps S201 and 202 are completed, the air
具体的には、本実施形態では、対象項目が目標温度へ達する速さ、消費電力の軽減及び風量の強さである。そのため、空調制御部208aは、抽出された制御可能量に基づいて、目標温度へ達する速さ、消費電力の軽減及び風量の強さの各項目に該当する所定の値を算出する。以下、各項目に該当する所定の値を算出する処理について説明する。
(目標温度へ達する速さに該当する所定の値を算出する場合)
空調制御部208aは、制御可能量によって空調機10及び開閉弁33を制御した場合の対象箇所の温度と目標温度との温度差を算出する。この算出された温度差の値が、目標温度へ達する速さに該当する所定の値である。
Specifically, in the present embodiment, the speed at which the target item reaches the target temperature, the reduction in power consumption, and the strength of the air volume. Therefore, the air-
(When calculating a predetermined value corresponding to the speed at which the target temperature is reached)
The air
(消費電力の軽減に該当する所定の値を算出する場合)
空調制御部208aは、消費電力モデル記憶部209に記憶されている消費電力モデルと、空調機10の吹出し温度と、空調機10の吹出し風量とに基づいて、消費電力を決定する。この決定された消費電力の値が、消費電力の軽減に該当する所定の値である。
(風量の強さに該当する所定の値を算出する場合)
空調制御部208aは、制御可能量によって示される風量の平均値を算出する。この算出された風量の平均値の値が、風量の強さに該当する所定の値である。
空調制御部208aは、算出した対象項目に該当する各項目の値と、制御可能量とを対応付けて記憶する。
(When calculating a predetermined value corresponding to reduction in power consumption)
The air
(When calculating a predetermined value corresponding to the strength of the air volume)
The air
The air
次に、空調制御部208aは、空調機10の吹出し温度が上限以上又は下限未満であるか否か判定する(ステップS302)。空調機10の吹出し温度が上限以上又は下限未満ではない場合(ステップS302−NO)、空調制御部208aは空調機10が冷房の機能で動作している場合には温度を所定分(例えば、1℃)下げるように制御する。また、空調制御部208aは、空調機10が暖房の機能で動作している場合には温度を所定分(例えば、1℃)上げるように制御する(ステップS303)。その後、ステップS201以降の処理が繰り返し実行される。
Next, the air
ステップS302の処理において、空調機10の吹出し温度が上限以上又は下限未満である場合(ステップS302−YES)、空調制御部208aは対応付けて記憶している対象項目に該当する各項目の値と、制御可能量とを評価値算出部210に出力する。入力部203aは、ユーザから対象項目の優先度の入力を受け付ける。対象項目の優先度の入力がなされると、評価値算出部210は入力された対象項目の優先度に基づいて重み係数を決定する(ステップS304)。評価値算出部210は、例えば対象項目の優先度が高いほど重み係数が高くなるように決定してもよい。その後、評価値算出部210は、決定した重み係数と、対象項目に該当する各項目の値と、空調制御部208aから出力された全ての制御可能量に対する評価値を算出する(ステップS305)。
In the process of step S302, when the blowing temperature of the
具体的には、評価値算出部210は、評価値=α・関数g(目標温度との温度差)+β・関数f(消費電力)+γ・関数h(風速の平均値)という評価関数を用いて制御可能量毎に評価値を算出する。ここで、α、β、γの各値は、重み係数を表す。また、関数f(消費電力)は、消費電力の値が小さいほど値が大きくなる関数が用いられる。評価値算出部210は、算出した制御可能量毎の評価値を空調制御部208aに出力する。評価値算出部210は、制御可能量の中で、算出した評価値の値が最も高い制御可能量を制御量として決定する(ステップS306)。そして、空調制御部208は、決定した制御量で空調機10及び開閉弁33を制御する(ステップS307)。
Specifically, the evaluation
以上のように構成された空調制御装置20aによれば、ユーザの優先度に応じて制御量が決定される。そして、決定された制御量によって空調制御が行われる。空調制御装置20は、制御量を決定する際、制御可能量の中から評価値が高い制御可能量が選択される。つまり、実現不可能な制御量で空調制御を行ってしまうおそれが無くなる。そのため、安定した空調制御を行うことが可能になる。さらに、ユーザの優先度に合わせつつ、対象箇所の温度を制御することが可能になる。
また、事前にCFDによるシミュレーションを行った結果が用いられるため、リアルタイムでシミュレーションを行う必要がない。そのため、制御に必要な演算量を大幅に減少させることが可能になる。
According to the air
In addition, since the result of simulation by CFD is used in advance, it is not necessary to perform simulation in real time. Therefore, it is possible to greatly reduce the amount of calculation required for control.
以下、第2の実施形態における空調制御装置20aの変形例について説明する。
本実施形態では、対象項目が、目標温度へ達する速さ、消費電力の軽減及び風量の強さの各項目である場合を例に説明したが、対象項目は上述した項目に限定される必要がない。対象項目として、その他の項目にユーザが所望する項目が設けられてもよい。このように構成される場合、評価値算出部210は以下の評価関数を用いて各制御可能量の評価値を算出する。
(評価関数)
評価値=α・関数g(目標温度との温度差)+β・関数f(消費電力)+γ・関数h(風速の平均値)+・・・+ζ・関数e(ユーザが所望する項目)
なお、ζの各値は、重み係数を表す。
Hereinafter, a modified example of the air-
In the present embodiment, the case where the target item is each item of the speed to reach the target temperature, the reduction of power consumption, and the strength of the air volume has been described as an example, but the target item needs to be limited to the above-described items. Absent. As target items, items desired by the user may be provided in other items. When configured in this way, the evaluation
(Evaluation function)
Evaluation value = α · function g (temperature difference from target temperature) + β · function f (power consumption) + γ · function h (average value of wind speed) +... + Ζ · function e (item desired by user)
Each value of ζ represents a weighting coefficient.
各実施形態では、取得部201が各開閉弁33の制御量の全ての組み合わせにおいて風量計によって検出された風量値を取得する構成を示したが、これに限定される必要はない。例えば、取得部201は、内挿や外挿によって各開閉弁33の制御量の組み合わせの一部を補間することによって一部の風量値を取得してもよい。具体的には、各開閉弁33(例えば、3つの開閉弁33−1〜33−3)の制御量(例えば、弁の開度)の組み合わせとして、開閉弁33−1の開度が30度であり、開閉弁33−2の開度が45度であり、開閉弁33−3の開度が60度である場合を例に説明する。この場合、取得部201は、開閉弁33−1の開度が30度の際に取得された風量値と、開閉弁33−3の開度が60度の際に取得された風量値との平均値が開閉弁33−2の開度が45度の際の風量値として取得する。
このように構成される場合、各開閉弁33の制御量の全ての組み合わせを風量計から取得する必要がない。そのため、各開閉弁33の制御量の全ての組み合わせにおいて風量値を取得する時間を短縮することができる。
また、取得部201は、ニューラルネットワーク等によって一部の検出結果を利用して学習し、他の組み合わせの結果を導くことによって風量値を取得してもよい。
In each embodiment, although the
When configured in this way, it is not necessary to acquire all combinations of control amounts of the on-off
Further, the
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、吹出口毎に設けられている、風量を調節可能な開閉弁の制御量の全ての組み合わせと、前記全ての組み合わせにおいて検出された風量とを対応付けて記憶する相互作用テーブル記憶部202(記憶部)と、相互作用テーブル記憶部202に記憶されている風量に基づいて、空調機10及び開閉弁33を制御するための開閉弁33の制御量の組み合わせを選択する制御可能量抽出部207(選択部)と、選択された開閉弁33の制御量の組み合わせに基づいて開閉弁33の制御量を制御する空調制御部208とを持つことにより、安定した空調制御を行うことができる。
According to at least one embodiment described above, all combinations of control amounts of the on-off valves that can adjust the air volume provided for each outlet are associated with the air volumes detected in all the combinations. And the control amount of the on-off
上述した各実施形態の空調制御装置20及び空調制御装置20aは、プログラムによって実現されてもよい。空調制御装置20及び空調制御装置20aの上記機能を実現するプログラムは、例えば、家庭内等における機器による消費電力を管理するシステムであるHEMS(Home Energy Management System)に用いられるサーバ、スマートメータ、スマートタップ、クラウドコンピュータ、その他、消費電力を管理するためのサーバ上で動作してもよい。また、上記のプログラムを非一時的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制御処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OS(Operating System)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。
The air
また、空調制御装置20及び空調制御装置20aは、コンピュータプロセッサにロードされて実行された場合に、コンピュータ読み取り可能なインストラクションを含むコンピュータプログラム製品であってよい。この場合、空調制御装置20及び空調制御装置20aは、インターネット等の外部のネットワークを介してダウンロードされたプログラムをインストールすることによりソフトウェア的に実現されてもよい。
Further, the air
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…空調機,20、20a…空調制御装置,34−1〜34−3…温度センサ,201…取得部,202…相互作用テーブル記憶部,203、203a…入力部,204…室温分布推定部,205…シミュレーション結果記憶部,206…候補制御量算出部,207…制御可能量抽出部(選択部),208、208a…空調制御部,209…消費電力モデル記憶部,210…評価値算出部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記吹出口毎に設けられている、風量を調節可能な開閉弁それぞれの制御量の組み合わせ毎に、当該制御量の組み合わせにおける前記吹出口それぞれの風量を対応付けて記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている前記風量と、目標温度とに基づいて、前記開閉弁それぞれの制御量を選択する選択部と、
選択された前記開閉弁の制御量の組み合わせに基づいて前記開閉弁の制御量を制御する空調制御部と、
を備える空調制御装置。 An air conditioning control device that controls an air conditioner that supplies air at a predetermined temperature from a plurality of air outlets provided in a building,
A storage unit that is provided for each of the air outlets and stores the air volume of each of the air outlets in the combination of the control amounts in association with each control amount of each control amount that can adjust the air volume;
A selection unit that selects a control amount of each of the on-off valves based on the air volume stored in the storage unit and a target temperature;
An air-conditioning control unit that controls the control amount of the on-off valve based on the selected combination of control amounts of the on-off valve;
An air conditioning control device.
前記温度変化記憶部に記憶されている分割空間毎の温度の時間変化の情報と、目標温度とに基づいて、前記温度変化記憶部に記憶されている前記吹出口それぞれから吹出す風量の組み合わせに対応付けられている前記吹出す風量のうち、建物内の制御対象である位置の温度が前記目標温度と最も近くなる前記吹出す風量を候補制御量として選択する候補制御量選択部と、
をさらに備え、
前記選択部は、選択された前記候補制御量と、前記記憶部に記憶されている前記風量とに基づいて、前記記憶部に記憶されている前記吹出口それぞれの風量のうち、前記候補制御量と最も近くなる風量を制御可能量として選択する、請求項1又は2に記載の空調制御装置。 A temperature change storage unit that stores a time change in temperature for each divided space obtained by dividing the space in the building in the combination of the airflows to be blown out for each combination of airflows blown out from each of the air outlets;
Based on the information on the time change of the temperature for each divided space stored in the temperature change storage unit and the target temperature, to the combination of the air volume blown out from each of the outlets stored in the temperature change storage unit A candidate control amount selection unit that selects, as a candidate control amount, the amount of air to be blown out, the temperature of the position to be controlled in the building being the closest to the target temperature, among the associated air amounts to be blown out;
Further comprising
Based on the selected candidate control amount and the air volume stored in the storage unit, the selection unit selects the candidate control amount among the air volumes of the air outlets stored in the storage unit. The air-conditioning control apparatus according to claim 1 or 2, wherein the closest air volume is selected as a controllable quantity.
前記選択部は、前記所定の温度において、制御可能量を選択し、
前記空調制御部は、分割空間毎の温度と、目標温度とに基づいて前記建物内の制御対象である位置の温度と前記目標温度との温度差を取得し、さらに、前記空調機が給気する空気の温度及び風量に基づいて、予め消費電力が決定されているモデルから消費電力の値を取得する取得処理と、前記制御可能量と、前記温度差と、前記消費電力の値とを対応付けて記憶しておく記憶処理とを実行し、前記空調機が給気する空気の温度が所定の上限以上又は所定の下限未満であるか否か判定し、前記空調機が給気する空気の温度が所定の上限以上又は所定の下限未満のいずれでもない場合に前記空調機が給気する空気の温度を変更して、変更後の温度で上記各処理を実行し、前記空調機が給気する空気の温度が所定の上限以上又は所定の下限未満である場合に、対応付けて記憶している前記制御可能量と、前記温度差と、前記消費電力の値とを含む情報をそれぞれ出力し、
前記空調制御部からそれぞれ出力された前記情報に基づいて、情報毎に評価値を算出する評価値算出部をさらに備え、
前記空調制御部は、算出された前記評価値が最も高い情報に含まれる前記制御可能量に対応付けられている各吹出口それぞれの風量に基づいて前記制御を行う、請求項3から5のいずれか1項に記載の空調制御装置。 The air conditioning control unit controls the temperature of air supplied by the air conditioner to a predetermined temperature, acquires the temperature and air volume of air supplied by the air conditioner,
The selection unit selects a controllable amount at the predetermined temperature,
The air conditioning control unit obtains a temperature difference between the target temperature and the temperature of the position to be controlled in the building based on the temperature of each divided space and the target temperature, and the air conditioner supplies air Corresponding acquisition processing for acquiring power consumption value from a model for which power consumption has been determined in advance based on the temperature and air volume of the air, the controllable amount, the temperature difference, and the power consumption value Storage process is performed, and it is determined whether the temperature of the air supplied by the air conditioner is equal to or higher than a predetermined upper limit or lower than a predetermined lower limit, and the air supplied from the air conditioner is determined. When the temperature is neither higher than a predetermined upper limit or lower than a predetermined lower limit, the temperature of the air supplied by the air conditioner is changed, the above processes are executed at the changed temperature, and the air conditioner is supplied with air. The temperature of the air is higher than the predetermined upper limit or lower than the predetermined lower limit Case, and the controllable amount of associates and stores, and the temperature difference, and outputs the information including the value of the power consumption,
Based on the information output from the air conditioning control unit, an evaluation value calculation unit that calculates an evaluation value for each information is further provided.
6. The air conditioning control unit according to claim 3, wherein the air conditioning control unit performs the control based on an air volume of each air outlet associated with the controllable amount included in the information having the highest calculated evaluation value. The air conditioning control device according to claim 1.
前記吹出口毎に設けられている、風量を調節可能な開閉弁それぞれの制御量の組み合わせ毎に、当該制御量の組み合わせにおける前記吹出口それぞれの風量を対応付けて記憶する記憶部に記憶されている前記風量、目標温度とに基づいて、前記開閉弁それぞれの制御量を選択する選択ステップと、
選択された前記開閉弁の制御量の組み合わせに基づいて前記開閉弁の制御量を制御する空調制御ステップと、
を有する空調制御方法。 An air conditioning control method in an air conditioning control device that controls an air conditioner that supplies air at a predetermined temperature from a plurality of outlets provided in a building,
For each combination of control amounts of each on-off valve that can adjust the air volume, provided for each of the air outlets, the air volume of each of the air outlets in the combination of the control amounts is stored in association with each other. A selection step of selecting a control amount of each of the on-off valves based on the air volume and the target temperature,
An air conditioning control step for controlling the control amount of the on-off valve based on the selected combination of control amounts of the on-off valve;
An air conditioning control method.
前記吹出口毎に設けられている、風量を調節可能な開閉弁それぞれの制御量の組み合わせ毎に、当該制御量の組み合わせにおける前記吹出口それぞれの風量を対応付けて記憶する記憶部に記憶されている前記風量、目標温度とに基づいて、前記開閉弁それぞれの制御量を選択する選択ステップと、
選択された前記開閉弁の制御量の組み合わせに基づいて前記開閉弁の制御量を制御する空調制御ステップと、
を実行させるためのコンピュータプログラム。 A computer program for causing a computer to execute as an air conditioning control device that controls an air conditioner that supplies air at a predetermined temperature from a plurality of air outlets provided in a building,
For each combination of control amounts of each on-off valve that can adjust the air volume, provided for each of the air outlets, the air volume of each of the air outlets in the combination of the control amounts is stored in association with each other. A selection step of selecting a control amount of each of the on-off valves based on the air volume and the target temperature,
An air conditioning control step for controlling the control amount of the on-off valve based on the selected combination of control amounts of the on-off valve;
A computer program for running.
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