JP2016195555A - 温度管理システム - Google Patents
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Abstract
Description
(a)ハウス内の温度が少し下がった程度ではエアコンが全力で運転しないため、ハウス内の温度低下に歯止めがかからず、すぐに重油暖房機が稼働してしまう。
(b)重油暖房機は、微妙な温度コントロールがしづらい設備であるため、ひとたび重油暖房機が稼働するとハウス内の温度が上昇に転じ、エアコンの設定温度とハウス内温度の差が小さくなることでエアコンは出力を下げるため、重油暖房機の稼働時間が必要以上に長くなってしまう。場合によっては、エアコンが頻繁に止まってしまう。
(c)エアコンが霜取りに入ると重油暖房機が稼働し、霜取りが終わった時点で、設定温度とハウス内温度の差が小さくなることでエアコンは出力を下げるため、両方が運転した状態となる。これを解決するために、エアコンの独立数を増やし、霜取りが重ならないようにするとなると、設備投資や基本料金が高くなってしまう。
<本実施例のシステム構成>・・・最初に、図1を参照して、本実施例の植物栽培用等のハウス内の温度管理システム(以下「温度管理システム」とする)の構成について説明する。図1は、本実施例のシステム構成を示す図である。本実施例の温度管理システム10は、植物が生育されるハウス内の温度管理を行うものであって、図1に示すように、ハウス12の内外に設けられる各種装置と、該各種装置の運転を制御する制御部52を備えた制御装置50により構成されている。
(例1)ステップ2開始時刻を設定中に、ステップ1開始時刻と重なった場合
ステップ2 20:30→30分減→20:00
ステップ1 20:00→19:30(自動で30分ずれる)
(例2)ステップ1開始時刻を設定中にステップ2開始時刻と重なった場合
ステップ1 20:30→30分増→21:00
ステップ2 21:00→21:30(自動で30分ずれる)
という具合である。設定を終了するときは、変更中のステップ表示キーを押す、またはその他のステップ表示キーを押す、または30秒以上操作をしないことにより、ステップ表示ランプが消灯して、設定を記憶する。ロックが必要であれば、前記ロックキー162aを押してロックランプ162bを点灯させる。
ステップ1は、8:00〜12:00までで設定温度は16℃、
ステップ2は、12:00〜16:00までで設定温度は20℃、
ステップ3は、16:00〜20:00までで設定温度は16℃、
ステップ4は、20:00〜8:00までで設定温度は12℃、
という具合である。そして、以降、このステップを繰り返す。
(a)外気温度が予め指定した基準の温度(以下「外気基準」又は「外気基準値」という)を下回ると、前記操作パネル60で設定した室内設定温度に対して、外気温度の下がり方に応じて、所定の条件のもとで、前記室内設定温度に補正値(加算値)を加え、空調機22の停止点(空調機OFF点)を上げて運転出力を大きくする、
(b)上記加算は、シフト開始時刻からシフト終了時刻の間で、指定した時間帯のみ行う、
(c)送信信号(電気、通信信号)の接続が可能な空調機22であれば、空調機22自身の有する停止温度の設定値そのものを上げる、
こととしている。
<運転制御の具体例1>
前記加温器28については、前記室内温度検出部32で検出した室内温度が、
(i)前記操作パネル60で設定した室内設定温度以下でONとし、
(ii)「前記室内設定温度+加温器感度幅」以上でOFF、
とする。なお、前記(i)及び(ii)において、上述したように、ステップ1で勾配昇温をする場合には、前記「室内設定温度」は、勾配計算後の値に読み替えるものする。
(1)外気温度が、外気基準値以上の場合は、前記室内温度が、
「前記室内設定温度+入点」以下でON、
「前記室内設定温度+入点+HP感度幅」以上でOFF、
とする。ここでいう「入点」とは、空調機22がONするまでの幅(偏差値)、いわゆる「HP入点」であり、前記操作パネル60によって、前記表1に示すように、0.0℃〜5.0℃の間で、0.1℃刻みで設定可能となっている。また、前記「HP感度幅」についても、前記操作パネル60によって、前記表1に示すように、0.2℃〜5.0℃の間で、0.1℃刻みで設定可能となっている。本実施例では、前記入点は、HP入点と後述する加温器入点で共通に設定される。
「前記室内設定温度+加算値+入点」以下でON、
「前記室内設定温度+加算値+入点+HP感度幅」以上でOFF、
とする。ここで、前記「加算値」は、次の通り計算される。
加算値=「シフト℃/℃」×(外気基準値−外気温度)
前記「シフト℃/℃」とは、外気温1℃に対する上げ幅であり、前記操作パネル60によって、0.0℃〜5.0℃の間で0.1℃刻みで設定可能である。また、前記加算値の上限は、「最大加算幅」で制限される。該「最大加算幅」は、上述した保守モードにおいて、操作パネル60で設定可能となっており、前記表2に示す例では、0.0℃〜9.9℃の間で0.1℃刻みで設定可能となっている。また、初期値は5.0℃に設定されている。
外気基準値:10℃
外気温度:7℃
最大加算幅:5℃
シフト℃/℃:1.5℃
現在ステップの室内設定温度(ツマミ設定):15℃
の場合、
加算値=1.5×(10−7)=4.5(℃)
であるため、補正後設定温度は、15℃(現在の設定温度(ツマミ設定温度))+4.5℃(加算値)=19.5℃となる。
そして、この補正後の設定温度が、前記操作パネル60の温度表示器100に表示される。図5には、外気温度と加算値の関係がグラフで示されている。
(a)前記室内温度が「HP用設定+入点」以下の時は、30℃に設定する。
(b)前記室内温度が「HP用設定+入点+HP感度幅」以上の時は、OFFにする。
(c)前記(a)及び(b)以外の場合は、
設定温度={14℃×(HP用設定+入点+HP感度幅−現在室内温度)/HP感度幅}+16℃、に設定する。これをまとめると、以下の表3の通りである。
前記加温器28については、前記室内温度検出部32で検出した室内温度が、
(i)「前記室内設定温度−入点」以下でONとし、
(ii)「前記室内設定温度−入点+加温器感度幅」以上でOFFとする。
具体例1と同様に、前記(i)及び(ii)において、ステップ1で勾配昇温をする場合には、前記「室内設定温度」は、勾配計算後の値に読み替えるものする。また、前記「入点」とは、ここでは、前記加温器28がONするまでの幅(偏差)であって、本実施例では、前記空調機入点(HP入点)と共通であり、前記操作パネル60によって設定される)。
(1)外気温度が、外気基準値以上の場合は、前記室内温度が、
「前記室内設定温度」以下でON、
「前記室内設定温度+HP感度幅」以上でOFFとする。
(2)外気温度が、外気基準値未満の時は、前記室内温度が、
「前記室内設定温度+加算値」以下でON、
「前記室内設定温度+加算値+HP感度幅」以上でOFFとする。
前記「加算値」の計算方法は、前記具体例1と同様である。
(3)空調機22の設定変更(HP制御)例を示すと次の通りである。なお、ここで「HP用設定」とは、前記具体例1と同様に「室内設定温度(ツマミ設定)+加算値」を示す。
(a)前記室内温度が「HP用設定」以下の時は、30℃に設定する。
(b)前記室内温度が「HP用設定+HP感度幅」以上の時は、OFFにする。
(c)前記(a)及び(b)以外の場合は、
設定温度={14℃×(HP用設定+HP感度幅−現在室内温度)/HP感度幅}+16℃、に設定する。
(1)複数台あるうちのいずれかの空調機22が除霜に入ったことを検知したら、
(2)除霜に入っている期間と、除霜が終了してからの一定時間(除霜後温度加算時間)の間、
(3)所定の「除霜中加算値」を室内設定温度にたして、空調機22の停止点(空調機OFF点)を上げて運転出力を大きくする、
ことにより、除霜以外で運転中の空調機22の能力を上げることとした。なお、前記除霜時加算値の加算は、シフト開始時刻からシフト終了時刻の間のみ行う。本実施例では、この除霜時加算を行う時間は、前記外気シフト補正のシフト開始時刻・終了時刻と共通である。また、前記「除霜後温度加算時間」は、前記操作パネル60を保守モードにすることで、0〜99分の間で1分刻みで設定可能である(前記表2参照)。また、前記「除霜時加算値」も、前記操作パネル60を保守モードにすることで、「除霜中加算値」を、0〜99分の間で1分刻みで設定可能である(前記表2参照)。
(1)まず、加温器28がONからOFFになった時点から温度の変化を監視し、
(2)空調機22のOFFを超えた時点から、一定の時間は空調機22をOFFしないようにする。
これにより、空調機22をなるべく停止しないようにして、空調機22の稼働率を上げ、逆に加温器28の稼働率を下げることで経費を低減できる(加温器28の2位置制御については、前記図4(A)、加温器28の制御フローについては前記図12を参照)。
(1)まず、加温器28がONからOFFになった時点から温度の変化を監視し、
(2)外気温度が、前記外気基準値未満の時、空調機(HP)22のOFF点を超えた場合、入点(言い換えれば、2回目のOFF点)までは、空調機22をOFFしないようにする。
これにより、空調機22をなるべく停止しないようにすることで稼働率を上げ、逆に加温器28の稼働率を下げることで経費を低減できる。
(1)まず、加温器28がONからOFFになった時点から温度の変化を監視し、
(2)空調機22のOFFを超えた時点から、計算で得た時間は、空調機をOFFしないようにする。
これにより、空調機22をなるべく停止しないようにして、空調機22の稼働率を上げ、逆に加温器28の稼働率を下げることで経費を低減できる。空調器22をOFFにしない時間の計算は、例えば、
・外気温度が外気基準値以上の場合は「0」とし、
・外気温度が外気基準値未満の場合は、「設定した時間×(外気基準値−外気温度)」により求める。
制御例3の加温出力のONOFF、HP出力のONOFF、ハウス12内の測定温度の経時変化のグラフは、前記制御例1のグラフ(図6)と同様であり、図6では、t2→t3までの時間と、t6→t7までの時間が一定であるが、制御例3では計算で求められる。
11月のように比較的外が暖かいときは、制御例1で、
12月や3月のように比較的外が寒いときは、制御例3で、
1月や2月のような厳寒期は、制御例2で、
制御するという具合である。
(1)温度管理システム10が、ハウス12内の温度調節を行う温度調節手段(空調機22及び加温器28)と、前記ハウス12内の温度を検出する室内温度検出部32と、前記ハウス12外の温度を検出する外気温度検出部34と、前記ハウス内の設定温度を含む前記温度調節手段の運転制御機能に関する条件を設定する操作パネル60と、制御部52を備えている。そして、前記制御部52は、前記外気温度検出部34により検出されたハウス12外の外気温が、所定の外気基準値を下回ったときに、前記操作パネル60で設定された設定温度に、前記外気温の低下に応じた加算値を加えて前記設定温度を補正し、該補正後の設定温度に基づいて、前記温度調節手段の運転を制御することとしたので、外気温の低下に応じて室内温度を適切に上げることができる。
(2)前記温度調節手段として、燃料の燃焼により加温する加温器28と、ヒートポンプ式の空調機22を併用し、前記補正後の設定温度に基づいて前記空調機22の運転を制御することとしたので、空調機22の稼働率を高め、不足分のみ加温器28も運転することとしたので、省エネに効果がある。
(4)換気装置30の作動時における加温制御遅延を行うこととしたので、換気によりハウス12内の温度が一時的に低下しても、一定時間は加温器28や空調機22を起動させないことで、無駄に空調機22や加温器28が起動して経費がかかることを防止できる。
(5)除霜による能力落ち込み補正機能を設けたので、複数台あるうちのいずれかの空調機22が除霜に入っても、その他の空調機22の稼働率をアップさせることで全体の暖房能力を維持し、加温器28がONして経費が増すのを防止することができる。
(6)ステップ4からステップ1へ移るときに、徐々に設定温度を上げるように勾配昇温を行うことで、ハウス12内が急に温度上昇して空気中の水分が、果実の部分などに結露して付着し、病気や裂果などが発生することを防止できる。
(1)前記実施例で示した温度管理システム10の全体構成は一例であり、同様の効果を奏するように適宜設計変更可能である。例えば、前記メモリ70に記憶する情報も一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。
(2)前記実施例で示したフローチャートも一例であり、同様の効果を奏する範囲内で、必要に応じて適宜処理手順を変更してよい。
(3)前記実施例では、外気温に基づく設定温度の補正に加え、各種の制御処理を行うこととしたが、これも一例であり、これらの処理は必要に応じて適宜行えばよい。また、必ずしも図8に示す順番に行う必要はなく、実際には、いくつかの制御処理と、前記外気温に基づく設定温度の補正は平行して実行されていてもよい。
(5)前記実施例で示した操作パネル60の構成も一例であり、同様の効果を奏する範囲内で、入力部、表示部の構成は適宜変更可能である。また、前記操作パネルにおける各種情報の表示態様も一例であり、例えば、ランプの点灯を点滅にしたり、色を変えたりしてもよい。
(6)電気式ヒートポンプ(EHP)を採用している場合、外部監視器40のデマンドメータ42などから信号を受け、契約電力の上限の使用料の場合、HPの運転を停止して、回復するまでは加温器28のみの運転としてもよい。契約電力には上限があり、これを超えると契約以上の金額を払わなくてはならず、1回でも大きなデマンド値がでると1年間はそのデマンド値が適用された料金となるのを防止することができる。
(8)前記ハウス12内に警報機36を設け、警報出力、異常出力を行うようにしてもよい。例えば、測定室内温度が上限警報温度を上回ったとき、測定室内温度が下限警報温度を下回ったときに、制御部52が警報出力をONにする。また、上限/下限警報温度の他に、温度センサ異常などの異常が発生すると警報出力をONにしてもよい。
(9)前記実施例では、空調機22を最大限稼働させ、加温器28を補助的に用いることとしたが、これも一例であり、燃料価格や電気料金の変動により、空調機22よりも加温器28を運転するほうが安い場合には、加温器28のみを用いるようにしてもよい。例えば、夜間は深夜電力で電気代を下げているが、契約時間外の昼間、化石燃料単価の方が安くなった場合は、設定の切替により昼間の空調機22の運転を中止する,更に化石燃料が安くなり、深夜契約電力を下回る場合は、設定の切替により昼夜ともに空調機22を使用せずに運転を行うようにしてもよい。
(10)前記実施例では、空調機22として、電気式ヒートポンプを用いる場合を例に挙げて説明したが、ガスヒートポンプ(GHP)を採用するようにしてもよい。その場合、ガス料金と、加温器28の燃料価格の変動に応じて、いずれを運転するか切替るようにしてもよい。また、電気式ヒートポンプと、ガス式ヒートポンプを併用し、これらの電気料金やガス料金と、加温器28の燃料価格の変動に応じて最も適切な手段を運転させるようにしてもよい。
12:ハウス
22:空調機(HP)
24:室内機
26:室外機
28:加温器
30:換気装置
32:室内温度検出部
34:外気温度検出部
36:警報機
40:外部監視器
42:デマンドメータ
50:制御装置
52:制御部
60:操作パネル
62:入力部
64:表示部
70:メモリ
72:設定情報部
74:測定情報部
80:時計
82:タイマ
100:温度表示器
102:出力モニターランプ
102a:冷房ランプ
102b:HPランプ
102c:加温ランプ
102d:警報ランプ
104:外部入力ランプ
106:タイマ表示部
108:円形48点時刻表示ランプ
110a〜110d:現在ステップ表示ランプ
112:開始時刻変更右回りキー
114:開始時刻変更左回りキー
120,130,140,150:ステップ表示部
122,132,142,152:温度設定ツマミ
124,134,144,154:ステップ表示キー
126,136,146,156:ステップ表示ランプ
160a:運転キー
160b:運転ランプ
162a:ロックキー
162b:ロックランプ
164:表示切替キー
166:設定変更アップキー
168:設定変更ダウンキー
170:カバー内パネル
172:外気温度キー/ランプ
174:補正後設定キー/ランプ
176:入点キー/ランプ
178:外気基準キー/ランプ
180:シフト℃/℃キー/ランプ
182:換気遅延キー/ランプ
184:シフト開始キー/ランプ
186:加温感度キー/ランプ
188:HP感度キー/ランプ
190:下限警報キー/ランプ
192:上限警報キー/ランプ
194:時計の分表示キー/ランプ
196:時計の時表示キー/ランプ
198:シフト終了キー/ランプ
Claims (14)
- 植物が生育されるハウス内の温度管理を行う温度管理システムであって、
暖房,冷房のいずれか又は両方によって、前記ハウス内の温度調節を行う温度調節手段と、
前記ハウス内の温度を検出する室内温度検出手段と、
前記ハウス外の温度を検出する室外温度検出手段と、
前記ハウス内の設定温度を含む前記温度調節手段の運転制御機能に関する条件を設定する設定手段と、
前記室外温度検出手段により検出されたハウス外の外気温が、所定の外気基準値を下回ったときに、前記設定手段により設定された設定温度に、前記外気温の低下に応じた加算値を加えて前記設定温度を補正し、該補正後の設定温度に基づいて、前記温度調節手段の運転を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする温度管理システム。 - 前記制御手段は、
前記室外温度検出手段により検出された外気温が、前記外気基準値を下回ったときは、
前記外気基準値と検出された外気温の差に、所定の係数を乗じて加算値を算出し、
該算出された加算値を、前記設定温度に加えて、前記補正後の設定温度とすることを特徴とする請求項1記載の温度管理システム。 - 前記温度調節手段が、
燃料の燃焼により加温する加温器と、
ヒートポンプ式の空調機と、
を含んでおり、
前記制御手段は、
前記補正後の設定温度が得られたときは、該補正後の設定温度に基づいて、前記空調機の運転を制御することを特徴とする請求項1又は2記載の温度管理システム。 - 前記制御手段は、
前記加温器の運転のON・OFFを監視し、
前記加温器の運転がOFFになった時点から、前記ハウス内の温度変化を監視し、
前記室内温度が、前記空調機の運転を停止する温度として設定されている空調機OFF点を超えた時点から一定時間は前記空調機の運転を継続し、
前記一定時間経過時に、前記室内温度が前記空調機OFF点を下回っていれば前記空調機の運転を継続し、前記室内温度が前記空調機OFF点を下回っていなければ前記空調機の運転を停止することを特徴とする請求項3記載の温度管理システム。 - 前記制御手段は、
前記室外温度検出手段により検出されたハウス外の外気温が、前記外気基準値を下回るときは、
前記加温器の運転がOFFになった時点から、前記ハウス内の温度変化を監視し、
前記一定時間経過時を判断の基準とする運転制御に替えて、
前記室内温度が、前記空調機OFF点を2回目に超えたときに、前記空調機の運転を停止することを特徴とする請求項4記載の温度管理システム。 - 前記空調機が複数台あるときに、
前記制御手段は、
前記複数台の空調機の運転を監視し、いずれかの空調機が除霜に入ったことを検知したら、
除霜中と、除霜終了後の一定時間の間は、
前記設定温度に所定の除霜時加算値を加え、該除霜時加算値を加えた後の設定温度に応じて、除霜中以外の空調機の運転を制御することを特徴とする請求項3〜5のいずれか一項に記載の温度管理システム。 - 前記空調機が、電気式のヒートポンプであり、
前記制御手段に、デマンドメータからの信号入力が可能であって、
前記制御手段は、入力された信号を監視し、
電力の使用量の上限を超える前に、前記空調機の運転を停止し、デマンド値が回復するまでは、前記加温器のみを運転することを特徴とする請求項3〜6のいずれか一項に記載の温度管理システム。 - 前記空調機が、電気式のヒートポンプであり、
前記制御手段からの送信信号を、前記ヒートポンプが受信可能なときは、
前記制御手段は、
前記ヒートポンプ自身が有する停止温度の設定値そのものを調節することを特徴とする請求項3〜7のいずれか一項に記載の温度管理システム。 - 前記空調機が、電気式のヒートポンプであるときに、
前記制御手段は、
電気の深夜料金と昼間料金、および前記加温器の燃料費から、前記空調機と加温器の運転費用を時間帯ごとに算出し、いずれか安く運転できる方を運転し、他方の運転を停止する切替機能を有することを特徴とする請求項7又は8記載の温度管理システム。 - 前記空調機が、ガス式のヒートポンプであるときに、
前記制御手段は、
ガスの料金と、前記加温器の燃料費から、前記空調機と加温器の運転費用を算出し、いずれか安く運転できる方を運転し、他方の運転を停止する切替機能を有することを特徴とする請求項3〜6のいずれか一項に記載の温度管理システム。 - 前記ハウスが換気手段を有しており、
前記制御手段は、
前記換気手段の動作を監視し、
該換気手段の運転中と、運転停止後の一定時間は、前記温度調節手段による加温を行わないことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の温度管理システム。 - 前記設定手段は、
一日を経時的に任意の複数のステップに区切り、各ステップの開始時刻と、各ステップにおけるハウス内の温度を設定可能であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の温度管理システム。 - 前記制御手段は、
前記設定手段による勾配昇温の指定があったときには、
設定温度の低いステップから、設定温度の高いステップに移行する際に、徐々に温度が上がるように前記設定温度を修正し、該修正後の設定温度に基づいて、前記温度調節手段の運転を制御することを特徴とする請求項12記載の温度管理システム。 - 前記運転制御機能が、
前記温度調節手段の入点,外気基準,シフト温度,シフト運転時間,換気遅延,温度調節手段の感度,勾配昇温、オーバーシュート時間、除霜時能力落ち込みの設定、
を含むことを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の温度管理システム。
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