JP2020070972A - Optimal start control device for air conditioning system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、空調機の前倒し運転を制御する空調システムの最適起動制御装置に関する。 The present invention relates to an optimum start-up control device for an air conditioning system that controls forward operation of an air conditioner.
オフィスビル及び住居ビル等の各種ビルに用いられる空調機システムの中には、予め設定された時刻において、空調制御対象室の室内室温が目標室内温度に到達するように、空調機を前倒し運転するものが提供されている。そして、このような、従来の空調システムとしては、例えば、特許文献1に開示されている。
In some air conditioner systems used in various buildings such as office buildings and residential buildings, the air conditioners are operated forward so that the room room temperature of the room subject to air conditioning control reaches the target room temperature at a preset time. Things are offered. Then, such a conventional air conditioning system is disclosed in, for example,
上記従来の空調システムは、空調機の前倒し運転を、算出した最適起動時刻から開始することにより、予め設定された時刻において、室内温度が目標室内温度に到達するようにしている。このとき、上記従来の空調システムは、空調機の前倒し運転制御時に、単位時間当たりの室内温度変化量となるゲインを使用しているが、このゲインを一律な値としていた。 In the above-described conventional air conditioning system, the room temperature reaches the target room temperature at the preset time by starting the forward operation of the air conditioner from the calculated optimum start time. At this time, the above-mentioned conventional air conditioning system uses a gain that is the amount of change in the indoor temperature per unit time during the forward operation control of the air conditioner, but this gain is a uniform value.
これにより、上記従来の空調システムは、今回の最適起動時刻における室内温度と目標室内温度との温度差が、前回の温度差と異なるにも関わらず、毎回同じ値となるゲインを使用することになる。この結果、上記従来の空調システムは、余分な前倒し運転、または、前倒し運転不足を招くおそれがあり、快適な室内環境を得ることができない。 As a result, the above conventional air conditioning system uses the gain that has the same value every time, even though the temperature difference between the indoor temperature and the target indoor temperature at the optimum start time of this time is different from the previous temperature difference. Become. As a result, the above-described conventional air conditioning system may cause an excessive forward operation or a shortage of the advanced operation, and cannot obtain a comfortable indoor environment.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、空調機における前倒し運転時の制御性を向上させることにより、快適な室内環境を得ることができる空調システムの最適起動制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and by improving the controllability of an air conditioner during forward running, an optimum start control device for an air conditioning system that can obtain a comfortable indoor environment. The purpose is to provide.
この発明に係る空調システムの最適起動制御装置は、予め設定されたスケジュール時刻に室内温度が目標室内温度に到達するように、空調機を前倒し運転させる空調システムの最適起動制御装置において、室内温度を計測する室温計測手段と、室温計測手段によって計測された過去の室内温度と、目標室内温度とに基づいて、空調機の前倒し運転時間を算出し、当該前倒し運転時間をスケジュール時刻から差し引くことにより、空調機の最適起動時刻を算出する最適起動時刻算出手段と、最適起動時刻における室温計測手段によって計測された室内温度と目標室内温度との温度差と、最適起動時刻算出手段によって算出された前倒し運転時間とに基づいて、単位時間当たりの室内温度変化量の実績値となる実績ゲインを算出する実績ゲイン算出手段と、最適起動時刻における温度差と、実績ゲイン算出手段によって算出された実績ゲインとの関係を、記録していく記録手段と、記録手段に記録された関係を学習し、この学習した関係から予測ゲインを決定する予測ゲイン決定手段と、最適起動時刻算出手段によって算出された最適起動時刻の経過後に、予測ゲイン決定手段によって決定された予測ゲインに基づいて、空調機を制御する空調機制御手段に動作指示を行う動作指示手段とを備えることを特徴とするものである。 The optimum start-up control device for an air conditioning system according to the present invention controls the room temperature in the optimum start-up control device for an air-conditioning system in which an air conditioner is moved forward so that the room temperature reaches a target room temperature at a preset time. Room temperature measuring means to measure, the past room temperature measured by the room temperature measuring means, based on the target room temperature, by calculating the forward operating time of the air conditioner, by subtracting the forward operating time from the schedule time, Optimal start time calculating means for calculating the optimum start time of the air conditioner, temperature difference between the room temperature measured by the room temperature measuring means and the target room temperature at the optimum start time, and the forward running operation calculated by the optimum start time calculating means Actual gain calculation that calculates the actual gain that is the actual value of the indoor temperature change amount per unit time based on Means, the temperature difference at the optimum start time, and the relationship between the actual gain calculated by the actual gain calculation means and the recording means for recording the relationship recorded in the recording means and the recording means are learned. Predictive gain determining means for determining the predictive gain, and air conditioner control means for controlling the air conditioner based on the predictive gain determined by the predictive gain determining means after the optimal start time calculated by the optimal start time calculating means has elapsed. And an operation instruction means for giving an operation instruction.
この発明によれば、空調機における前倒し運転時の制御性を向上させることにより、快適な室内環境を得ることができる。 According to the present invention, a comfortable indoor environment can be obtained by improving the controllability of the air conditioner during forward operation.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
先ず始めに、本発明の着眼点について説明する。ビル等の建物においては、空調制御対象室の使用開始時刻に、予め快適な室内環境になっていることが望まれる場合がある。そこで、本出願人は、居住者の室内環境に対する快適性には、空調機の制御開始時における室内温度と空調制御対象室の目標室内温度との温度差と、単位時間当たりの室内温度変化量となるゲインとが、大きく関係していることを見出した。従って、本発明に係る空調システムの最適起動制御装置は、ゲインを学習するものではなく、上記温度差とゲインとの関係を学習することにより、最適な予測ゲインを決定し、その最適な予測ゲインを用いて、空調機の前倒し運転を制御するものである。 First, the points of interest of the present invention will be described. In a building such as a building, it may be desired that a comfortable indoor environment is created in advance at the use start time of the air-conditioning controlled room. Therefore, the present applicant considers the comfort of the resident to the indoor environment as the temperature difference between the indoor temperature at the start of control of the air conditioner and the target indoor temperature of the air conditioning control target room, and the indoor temperature change amount per unit time. It has been found that there is a large relationship between the gain and the gain. Therefore, the optimum start-up control device for the air conditioning system according to the present invention does not learn the gain, but determines the optimum predicted gain by learning the relationship between the temperature difference and the gain. Is used to control the forward operation of the air conditioner.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る空調システム1の概略構成図である。この空調システム1は、監視装置11、上位コントローラ12、下位コントローラ13、及び、空調機14等を備えている。それらは、通信回線を介して接続されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
監視装置11は、上位コントローラ12を管理すると共に、上位コントローラ12及び下位コントローラ13を介して、空調機14を監視または制御するものである。具体的には、監視装置11は、下位コントローラ13が空調機14から取得した、当該空調機14の運転状態に関する空調機情報を、上位コントローラ12を介して収集する。そして、監視装置11は、その収集した空調情報に基づいて、上位コントローラ12及び下位コントローラ13を介して、空調機14に対する動作指示を行う。
The monitoring device 11 manages the
上位コントローラ12は、監視装置11から送信された動作指示に基づいて、下位コントローラ13を監視または制御するものである。
The
下位コントローラ13は、上位コントローラ12から送信された動作指示に基づいて、空調機14を監視または制御するものである。また、下位コントローラ13は、予め設定された周期で、空調機14から空調機情報を取得し、この取得した空調機情報を、上位コントローラ12を介して、監視装置11に送信する。なお、下位コントローラ13は、空調機制御手段を構成するものである。
The
空調機14は、空調制御対象室に設けられており、給気風量及び給気温度を制御することにより、その室内温度及び室内湿度を調整可能とするものである。また、空調機14は、予め設定されたスケジュール情報に従って、運転が制御されている。スケジュール情報は、例えば、空調機14のスケジュール起動時刻及びスケジュール停止時刻等を含む情報である。即ち、スケジュール起動時刻は、空調制御対象室の使用開始時刻であり、スケジュール停止時刻は、空調制御対象室の使用終了時刻である。
The
ここで、上位コントローラ12は、最適起動制御装置20を備えている。この最適起動制御装置20は、予め設定されたスケジュール起動時刻において、室内温度が、予め設定された目標室内温度に到達するように、空調機14をスケジュール起動時刻に対して前倒し運転させるものである。
Here, the
次に、最適起動制御装置20の構成について、図2及び図3を用いて詳細に説明する。図2は、実施の形態1に係る最適起動制御装置20の構成を示したブロック図である。図3は、空調機14の最適起動時刻における温度差とゲインとの関係を示した散布図である。
Next, the configuration of the optimum
最適起動制御装置20は、目標室内温度設定手段21、室温計測手段22、最適起動時刻算出手段23、実績ゲイン算出手段24、記録手段25、予測ゲイン決定手段26、及び、動作指示手段27を有している。
The optimum
目標室内温度設定手段21は、空調制御対象室の目標室内温度を予め設定するものである。また、室温計測手段22は、空調制御対象室の室内温度を計測するものである。 The target room temperature setting means 21 presets the target room temperature of the air conditioning control target room. Further, the room temperature measuring means 22 measures the room temperature of the air conditioning control target room.
最適起動時刻算出手段23は、空調機14の最適起動時刻を算出するものである。具体的には、最適起動時刻算出手段23は、目標室内温度設定手段21によって予め設定された目標室内温度と、室温計測手段22によって計測された過去の室内温度とに基づいて、空調機14の前倒し運転時間を算出する。そして、最適起動時刻算出手段23は、その算出した前倒し運転時間をスケジュール起動時刻から差し引くことにより、当該空調機14の最適起動時刻を算出する。
The optimum start time calculation means 23 calculates the optimum start time of the
実績ゲイン算出手段24は、空調機14の前倒し運転制御時における単位時間当たりの室内温度変化量の実績値となる実績ゲインを算出するものである。具体的には、実績ゲイン算出手段24は、最適起動時刻における室温計測手段22によって計測された室内温度と目標室内温度設定手段21によって予め設定された目標室内温度との温度差(以下、「最適起動時刻における温度差」と記す)と、最適起動時刻算出手段23によって算出された前倒し運転時間とに基づいて、実績ゲインを算出する。
The actual gain calculating means 24 calculates an actual gain that is an actual value of the indoor temperature change amount per unit time during the forward operation control of the
記録手段25は、最適起動時刻における温度差と実績ゲイン算出手段24によって算出された実績ゲインとの関係を、継続的に記録していくものである。この記録手段25は、例えば、図3に示した散布図(分布図)を有しており、この散布図を用いて、最適起動時刻における温度差と実績ゲインとの関係を記録していく。この図3に示した散布図は、相互に関係がある温度差及びゲインを、それぞれ横軸及び縦軸に採って、最適起動時刻における温度差と実績ゲインとの対応点を打点(プロット)したグラフである。
The
予測ゲイン決定手段26は、記録手段25によって記録された、最適起動時刻における温度差と実績ゲインとの関係を学習し、この学習した関係から予測ゲインを決定するものである。この予測ゲイン決定手段26は、例えば、図3に示した散布図に、最適起動時刻における温度差と実績ゲインとの対応点の分布度合いに基づいて、近似曲線を追加し、この近似曲線上の点を、最適起動時刻における温度差と予測ゲインとの対応点とすることにより、当該予測ゲインと決定する。なお、図3に示した近似曲線は、線形近似曲線としている。 The predictive gain determination means 26 learns the relationship between the temperature difference and the actual gain recorded at the optimum start time recorded by the recording means 25, and determines the predictive gain from the learned relationship. The predictive gain determination means 26 adds an approximate curve to the scatter diagram shown in FIG. 3, for example, based on the degree of distribution of corresponding points between the temperature difference and the actual gain at the optimum start time, and on the approximate curve. The point is set as the corresponding point between the temperature difference at the optimum start time and the prediction gain, and the prediction gain is determined. The approximation curve shown in FIG. 3 is a linear approximation curve.
また、図3に示した点線は、実施の形態1に係る最適起動制御装置20を備えていない従来の空調システムによって、空調機14の前倒し運転を制御する際に設定される予測ゲインである。即ち、従来の予測ゲインは、空調機14の最適起動時刻における温度差に関わらず、一定値となるものである。これに対して、最適起動制御装置20によって算出した予測ゲインは、過去に算出した実績ゲインに、最適起動時刻における温度差を加味し続けたものとなっている。言い換えれば、最適起動制御装置20によって算出した予測ゲインは、最適起動時刻における温度差と実績ゲインとの関係を学習することによって得られたものである。
In addition, the dotted line shown in FIG. 3 is a predicted gain set when controlling the forward operation of the
動作指示手段27は、最適起動時刻算出手段23によって算出された最適起動時刻の経過後に、予測ゲイン決定手段26によって決定された予測ゲインに基づいて、下位コントローラ13に動作指示を行う。即ち、下位コントローラ13は、予測ゲイン決定手段26によって決定された予測ゲインに基づいて、空調機14の前倒し運転を制御する。
The operation instructing means 27 gives an operation instruction to the
以上より、実施の形態1に係る空調システム1の最適起動制御装置20は、予め設定されたスケジュール時刻に室内温度が目標室内温度に到達するように、空調機14を前倒し運転させるものであって、室内温度を計測する室温計測手段22と、過去の室内温度と目標室内温度とに基づいて、空調機14の前倒し運転時間を算出し、当該前倒し運転時間をスケジュール時刻から差し引くことにより、空調機14の最適起動時刻を算出する最適起動時刻算出手段23と、最適起動時刻における室内温度と目標室内温度との温度差と、前倒し運転時間とに基づいて、単位時間当たりの室内温度変化量の実績値となる実績ゲインを算出する実績ゲイン算出手段24と、最適起動時刻における温度差と実績ゲインとの関係を記録していく記録手段25と、記録手段25に記録された上記関係を学習し、この学習した関係から予測ゲインを決定する予測ゲイン決定手段26と、最適起動時刻の経過後に、予測ゲインに基づいて、空調機14を制御する下位コントローラ13に動作指示を行う動作指示手段27とを備えている。これにより、空調システム1の最適起動制御装置20は、空調機14における前倒し運転時の制御性を向上させることにより、快適な室内環境を得ることができる。
As described above, the optimum
なお、本願発明は、その発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは、実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。 In the invention of the present application, any constituent element of the embodiment can be modified or any constituent element of the embodiment can be omitted within the scope of the invention.
1 空調システム
11 監視装置
12 上位コントローラ
13 下位コントローラ
14 空調機
20 最適起動制御装置
21 目標室内温度設定手段
22 室温計測手段
23 最適起動時刻算出手段
24 実績ゲイン算出手段
25 記録手段
26 予測ゲイン決定手段
27 動作指示手段
1 Air Conditioning System
Claims (2)
前記室内温度を計測する室温計測手段と、
前記室温計測手段によって計測された過去の室内温度と、前記目標室内温度とに基づいて、前記空調機の前倒し運転時間を算出し、当該前倒し運転時間を前記スケジュール時刻から差し引くことにより、前記空調機の最適起動時刻を算出する最適起動時刻算出手段と、
前記最適起動時刻における前記室温計測手段によって計測された室内温度と前記目標室内温度との温度差と、前記最適起動時刻算出手段によって算出された前倒し運転時間とに基づいて、単位時間当たりの室内温度変化量の実績値となる実績ゲインを算出する実績ゲイン算出手段と、
前記最適起動時刻における前記温度差と、前記実績ゲイン算出手段によって算出された実績ゲインとの関係を、記録していく記録手段と、
前記記録手段に記録された関係を学習し、この学習した関係から予測ゲインを決定する予測ゲイン決定手段と、
前記最適起動時刻算出手段によって算出された最適起動時刻の経過後に、前記予測ゲイン決定手段によって決定された予測ゲインに基づいて、前記空調機を制御する空調機制御手段に動作指示を行う動作指示手段とを備える
ことを特徴とする空調システムの最適起動制御装置。 In the optimal start control device of the air conditioning system that operates the air conditioner forward so that the room temperature reaches the target room temperature at the preset schedule time,
Room temperature measuring means for measuring the room temperature,
Based on the past indoor temperature measured by the room temperature measuring means and the target indoor temperature, the forward operation time of the air conditioner is calculated, and the forward operation time is subtracted from the schedule time to obtain the air conditioner. An optimum start time calculating means for calculating the optimum start time of
Based on the temperature difference between the room temperature measured by the room temperature measuring means and the target room temperature at the optimum start time, and the forward running time calculated by the optimum start time calculating means, the room temperature per unit time An actual gain calculating means for calculating an actual gain that is an actual value of the amount of change,
Recording means for recording the relationship between the temperature difference at the optimum start time and the actual gain calculated by the actual gain calculating means,
A prediction gain determining means for learning the relationship recorded in the recording means, and determining a prediction gain from the learned relationship;
After the elapse of the optimum start time calculated by the optimum start time calculation means, an operation instruction means for giving an operation instruction to the air conditioner control means for controlling the air conditioner based on the prediction gain determined by the prediction gain determination means. An optimum start-up control device for an air-conditioning system, comprising:
前記関係に対応した対応点を打点して記録した散布図を有し、
前記予測ゲイン決定手段は、
前記散布図に近似曲線を追加し、当該近似曲線を用いて予測ゲインを決定する
ことを特徴とする請求項1記載の空調システムの最適起動制御装置。 The recording means is
It has a scatter diagram in which the corresponding points corresponding to the above relationships are plotted and recorded,
The predictive gain determination means,
The optimum startup control device for an air conditioning system according to claim 1, wherein an approximate curve is added to the scatter diagram, and the predicted gain is determined using the approximate curve.
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