JP3469943B2 - 蓄熱式暖房システムの熱量投入の制御方法 - Google Patents

蓄熱式暖房システムの熱量投入の制御方法

Info

Publication number
JP3469943B2
JP3469943B2 JP17568694A JP17568694A JP3469943B2 JP 3469943 B2 JP3469943 B2 JP 3469943B2 JP 17568694 A JP17568694 A JP 17568694A JP 17568694 A JP17568694 A JP 17568694A JP 3469943 B2 JP3469943 B2 JP 3469943B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat storage
energization
time
temperature
equation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP17568694A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0842866A (ja
Inventor
良晴 浅野
康通 難波
信男 伊藤
Original Assignee
住化プラステック株式会社
良晴 浅野
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 住化プラステック株式会社, 良晴 浅野 filed Critical 住化プラステック株式会社
Priority to JP17568694A priority Critical patent/JP3469943B2/ja
Publication of JPH0842866A publication Critical patent/JPH0842866A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3469943B2 publication Critical patent/JP3469943B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Landscapes

  • Central Heating Systems (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は蓄熱式暖房システムの制
御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】潜熱蓄熱式の床暖房システムは、室の使
用開始前特に深夜に、床下の潜熱蓄熱材に電熱により蓄
熱し、その蓄熱された熱で使用時に床暖房をするもので
ある。この方式の床暖房は、割安な深夜電力供給時間帯
に通電が行なわれ蓄熱するもので、通電により蓄熱材が
所定の温度に達すると温度センサー等により通電が遮断
され、所定の温度まで低下すると通電が再開されるとい
うように、通電開始から通電終了までの間を通して蓄熱
電力のON−OFF運転がなされるのが一般的である。
場合によっては季節、気候条件により、通電時間(以
下、蓄熱時間ということがある)が深夜電力供給時間帯
に比べ大幅に少なくて済むことが予想される場合には、
経験的に蓄熱時間を予想して床暖房性能が確保されるよ
うに、タイマー等により所定時間のON−OFF運転す
ることも行なわれる。
【0003】また、蓄熱時間の制御でなく、加熱ヒータ
ー回路の増減により床暖房面積を調節することによって
室内への蓄熱エネルギーの調節を行なうことも一般に行
なわれている。しかしながら、より制御性能を向上する
ためには、特開昭63−62012号公報に記載されて
いるように過去の外気温データと床暖房の昇温特性を幾
通りかメモリーに記憶させておいて、暖房しようとする
ときの外気温度を測定し、過去の記憶させたデータから
近似したモードにより昇温特性を判定し電源投入時刻を
判定する方法が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】冬期の暖房期間は通常
11月〜3月の5ケ月間であるが、1〜2月の厳寒期と
その前後の緩暖期では床暖房システムの運転方法は異な
る筈である。床暖房システムの設計施工にあたっては、
その建物の構造、冬期の外気温等を考慮して厳寒期にお
いても暖房効果が確保出来るよう熱負荷量を計算して、
加熱電源および蓄熱材を設計している。深夜電力供給時
間を通して加熱電源を投入した場合には、厳寒期の暖房
熱負荷に対しては十分であるが、緩暖期に対しては蓄熱
が過剰になり、深夜電力の供給の終了前に蓄熱材が所定
の温度に達し、以後温度センサーにより電源がON−O
FF運転となり、無駄な電源投入となる。
【0005】また、季節、気候条件や、暖房状況により
蓄熱時間を予想してタイマー等でON−OFF運転する
方法では極めて感覚的なもので、実際の暖房条件を快適
に維持することは困難である。加熱ヒータ回路の増減に
より床暖房面積を調節する方法では、部屋の中で暖房し
ているところと暖房をしていないところができ、快適な
暖房が得られ難い。そこで、例えば特開昭63−620
12号公報に記載されているような方法も提案されてい
るが、経験的に外気温と床暖房の昇温特性の典型的なモ
ードを幾通りもメモリーに記憶させ、電源投入時間を判
定させるというこのような方法はかなり複雑な測定装置
と長期間の時間を要するものと思われる。
【0006】本発明では、季節や気候条件により異なる
必要な通電時間(蓄熱時間)の変化を数値解析法により
求め、季節や気候条件に応じた通電開始時刻を決定する
ことにより、無駄な電力消費を省き、経済的な床暖房シ
ステムの運転を可能とする制御方法を提案しようとする
ものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明はつぎに記す発明
からなる。 〔1〕通電開始前の蓄熱式暖房システムの蓄熱材温度お
よび室温を含む2以上の温度測定位置要素iの時間要素
jにおける温度θijと必要な通電時間Tの関係を表す
ものとして求められる簡易的な予測式(1)
【数3】 に、Tおよびθijの実測値を入力して、多変量解析に
より、前記式(1)の係数aijおよび定数項bを求め
ることにより重回帰式を得て、該重回帰式にθijの実
測値を入力して通電時間Tを求め、通電終了時刻(潜熱
蓄熱材の放熱により床暖房が開始される時刻)よりT時
間前に通電を開始するよう制御されていることを特徴と
する蓄熱式暖房システムの熱量投入の制御方法。
【0008】〔2〕重回帰式が、下式(2)で表される
ものである前記項〔1〕記載の蓄熱式暖房システムの熱
量投入の制御方法。
【数4】 T=−a10θ10+a11θ11−a12θ12 −a20θ20+a21θ21−a22θ22+b ───(2) θ1j :蓄熱材上面温度(℃) θ2j :室温(℃)(j =0,1,2 )
【0009】〔3〕蓄熱式暖房システムが蓄熱式床暖房
システムである前記項〔1〕または〔2〕記載の蓄熱式
暖房システムの熱量投入の制御方法。
【0010】潜熱蓄熱式床暖房システムの蓄熱状態をよ
り明確にするために、図1に潜熱蓄熱材の加熱時の温度
と蓄熱量の関係を示す。図1において潜熱蓄熱量qLH
外の蓄熱量は顕熱蓄熱量qSHを表す。図1において、蓄
熱量q(ただし、q≧qm2 またはq≦qm1 )と熱量
投入開始温度θとの間には式(3)が成り立つ。
【数5】 q=Cγ1 (θmax−θm)+Cγ2 (θm−θ)+qLH ───(3) (ただし、θ<θ1 ) Cγ1 :潜熱蓄熱材の液体状態の容積比熱(kcal/
3 ・℃) Cγ2 :潜熱蓄熱材の固体状態の容積比熱(kcal/
3 ・℃)
【0011】外気温一定とすれば、熱量投入時の蓄熱率
g(t)は式(4)の時間の関数で表すことができる。
【数6】 SH(t):顕熱蓄熱量(kcal/h) qLH(t):潜熱蓄熱量(kcal/h) qH :投入熱量(kcal/h)
【0012】外気温の変化の影響を考慮して、蓄熱量の
投入直前まで自然状態で低下する各温度Pi(t)の予
測値はラグランジェの補間公式を適用すれば式(5)で
表される。
【数7】
【0013】蓄熱量のレベルの初期値をq0 と置くと、
蓄熱量(q−q0 )は外気温の変化を考慮した蓄熱率h
{g(t),Pi(t)}によって式(6)で表され
る。
【数8】
【0014】式(6)を基に簡易的な予測式(1)が得
られる。
【数9】
【0015】通電時間Tの解析 潜熱蓄熱式の床暖房システムの蓄熱材上面の温度変動と
熱投入ヒータ通電の24時間運転状況の一例を図2に示
す。ここで、通電開始時刻t0 を23時、通電時間Tは
蓄熱材上面温度が最初にθmax 35℃に達するまでの時
間とする。通電時間Tの経過後は温度センサーによりO
N−OFF運転を2回繰り返し、電力供給終了時刻7時
以降は蓄熱材よりの放熱により床暖房されていることが
わかる。
【0016】同様な測定データよりTと温度要素θijの
実測値を入力し、多変量解析によりTの予測式(1)の
係数aij、定数項bを求め、重回帰式を得ることができ
る。例えば、求められる重回帰式は下式(2)で表され
るものである。
【数10】 T=−a10θ10+a11θ11−a12θ12 −a20θ20+a21θ21−a22θ22+b ───(2) θ1j :蓄熱材上面温度(℃) θ2j :室温(℃)(j =0,1,2 )
【0017】その予測精度が十分あれば前記式(1)お
よび(2)は床暖房設備を設置した建物における通電時
間Tを予測する固有式となり、季節や気候条件等にかか
わらず、その時点、時点での測定値をインプットすれば
その時点、時点での通電時間Tが予測される。したがっ
て深夜電力の供給終了時からT時間前に通電開始を設定
して運転すれば、投入熱量によりθmax 35℃に最初に
到達した時点で、電力供給も終了することになる。図2
に示す2回のON−OFF運転の繰り返し通電による無
駄な電力を省くことができ、経済的な床暖房システムの
制御を行なうことができる。
【0018】
【実施例】
実施例1 長野県S中学の鉄筋コンクリート造3階建ての教室に潜
熱蓄熱式電気床暖房を2.130m2 施工した。図3に
床暖房施工床断面図を示した。平成4年12月1日か
ら、平成5年3月18日まで、表1に基づく床暖房運転
スケジュールにて蓄放熱面積100%、77.2%、5
1.5%の運転が行なわれた。温度測定は教室中央部の
床下床蓄熱材上面温度および室温を熱電対温度計にて2
4時間連続測定した。測定したデータから標本数を、全
館運転を含む蓄放熱面積77.2%運転、100%運転
の合計43とった。
【0019】
【表1】 運転スケジュール ─────────────────────────────────── 期間 蓄放熱面積 期間 蓄放熱面積 ─────────────────────────────────── 平成 4.12. 1〜12. 8 77.2% 平成 5. 2.17〜 3. 1 100.0 % 4.12. 9〜12.31 51.5% 5. 3. 2〜 3.12 77.2 % 5. 1. 1〜 2. 3 77.2% 5. 3.13〜 3.18 77.2 % 5. 2. 4〜 2.16 100.0% ─────────────────────────────────── 平成 5.12. 1〜12. 2 77.2% 平成 6. 1. 1〜 2.28 77.2 % 平成 5.12. 3〜12.31 51.5% 平成 6. 3. 1〜 3.19 51.5 % ─────────────────────────────────── (休日および長期休暇のときの通電は停止した)
【0020】時間間隔数を2とし、△tを20分とし、
説明変数の温度測定位置要素を蓄熱材上面温度および室
温とした場合、これらの温度の実測値、通電時間の実測
値および式(1)からaij、bはコンピュータにより求
められ、以下に記す重回帰式(7)が得られた。
【数11】 T=−24.23θ10+121.97θ11−100.20θ12 −92.78θ20+167.83θ21−96.43θ22 +611.50 ───(7) θ1 j :蓄熱材上面温度(℃) θ2 j :室温(℃) (jは0、1および2 、それぞれ23時、22時40
分および22時20分に対応する)
【0021】通電時間の実測値と予測式(7)による計
算値の精度を図4の(a)に示す。相関係数はγ=0.
952と、通電時間の予測値と実測値はよい一致がみら
れ、十分実用に耐えられるものであることがわかった。
【0022】つぎに平成5年1月のデータより、通電時
間Tは4〜5時間の値が予測式(7)より計算されたの
で、平成6年1月24日(月)から平成6年1月28日
(金)の間、5時間(午前3時から午前8時まで)通電
を行ない、平成5年1月25日(月)から平成5年1月
29日(金)の間の従来の方法による10時間(午後1
0時から午前8時まで)通電時の日積算投入熱量を比較
し図5に示した。図5から、厳寒期において約20%の
消費電力が節約されることを確認した。
【0023】また、緩暖期においては、ON−OFF運
転の回数が増えるため、大幅な消費電力の節約が予想さ
れるので、熱負荷量の類似している平成5年12月13
日(月)から平成5年12月17日(金)の間の従来の
方法による10時間(午後10時から午前8時まで)通
電時と、平成6年3月7日(月)から平成6年3月11
日(金)の間の5時間(午前3時から午前8時まで)通
電時の測定データを比較し、その結果を図6に示した。
予想どおり、約50%の消費電力の節約が達成されるこ
とを確認した。
【0024】なお、厳寒期の平成6年1月17日〜21
日および緩暖期の平成6年3月7日〜11日の各5日
間、男子生徒192名、女子生徒161名の計353名
について教室での温熱環境のアンケート調査を実施し、
おおむね良好な温熱環境が得られていることも確認し
た。
【0025】実施例2 また、時間間隔数を2とし、△tを20分とし、説明変
数の温度測定位置要素を蓄熱材上面温度、床表面温度お
よび室温の3点とした以外は実施例1と同様に解析し、
以下に記す重回帰式(8)が得られた。
【0026】
【数12】 T=−19.76θ10+88.63θ11−68.97θ12 −107.30θ20+54.63θ21+25.93θ22 +32.00θ30+89.13θ31−113.99θ32 +555.64 ───(8) θ1 j :蓄熱材上面温度(℃) θ2 j :床表面温度(℃) θ3 j :室温(℃) (jは0、1および2 、それぞれ23時、22時40
分および22時20分に対応する)
【0027】通電時間の実測値と予測式(8)による計
算値の精度を図4の(b)に示す。相関係数はγ=0.
982と、通電時間の予測値と実測値はよい一致がみら
れ、十分実用に耐えられるものであることがわかった。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は床暖房時
の潜熱蓄熱材上面温度および室温のみを通電開始前、少
なくとも3点測定すれば対象床暖房建物に必要な暖房投
入熱量に必要な通電時間を予測することが容易にでき、
前日の測定値を用いて翌日の通電時間を制御することに
より、消費電力が削減され、経済的なかつ快適な暖房が
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】潜熱蓄熱材の加熱時の温度と蓄熱量の関係を表
す。
【図2】ヒーターの通電状況と蓄熱材上面の温度変動を
表す。
【図3】床断面の詳細図を表す。
【図4】通電時間の実測値に対する予測値の誤差。
【図5】厳寒期における消費電力の比較を表す。
【図6】緩暖期における消費電力の比較を表す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 信男 東京都中央区新川2丁目27番1号 住友 化学工業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24D 11/00 G05D 23/19

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】通電開始前の蓄熱式暖房システムの蓄熱材
    温度および室温を含む2以上の温度測定位置要素iの時
    間要素jにおける温度θijと必要な通電時間Tの関係
    を表すものとして求められる簡易的な予測式(1) 【数1】 に、Tおよびθijの実測値を入力して、多変量解析に
    より、前記式(1)の係数aijおよび定数項bを求め
    ることにより重回帰式を得て、該重回帰式にθijの実
    測値を入力して通電時間Tを求め、通電終了時刻(潜熱
    蓄熱材の放熱により床暖房が開始される時刻)よりT時
    間前に通電を開始するよう制御されていることを特徴と
    する蓄熱式暖房システムの熱量投入の制御方法。
  2. 【請求項2】重回帰式が下式(2)で表されるものであ
    る請求項1記載の蓄熱式暖房システムの熱量投入の制御
    方法。 【数2】
  3. 【請求項3】蓄熱式暖房システムが蓄熱式床暖房システ
    ムである請求項1または2記載の蓄熱式暖房システムの
    熱量投入の制御方法。
JP17568694A 1994-07-27 1994-07-27 蓄熱式暖房システムの熱量投入の制御方法 Expired - Fee Related JP3469943B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17568694A JP3469943B2 (ja) 1994-07-27 1994-07-27 蓄熱式暖房システムの熱量投入の制御方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17568694A JP3469943B2 (ja) 1994-07-27 1994-07-27 蓄熱式暖房システムの熱量投入の制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0842866A JPH0842866A (ja) 1996-02-16
JP3469943B2 true JP3469943B2 (ja) 2003-11-25

Family

ID=16000473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17568694A Expired - Fee Related JP3469943B2 (ja) 1994-07-27 1994-07-27 蓄熱式暖房システムの熱量投入の制御方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3469943B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5932694B2 (ja) * 2013-03-21 2016-06-08 株式会社東芝 温熱システム、及び温熱制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0842866A (ja) 1996-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6478233B1 (en) Thermal comfort controller having an integral energy savings estimator
US5244146A (en) Energy-conserving thermostat and method
US8086353B2 (en) Heating system control based on required heating power
US5115967A (en) Method and apparatus for adaptively optimizing climate control energy consumption in a building
US5197666A (en) Method and apparatus for estimation of thermal parameter for climate control
US4361273A (en) Electronic humidity control
US7043341B2 (en) Swimming pool and spa heater control system and method
US6402043B1 (en) Method for controlling HVAC units
US20060124629A1 (en) Water heater control system and method for controlling temperature with same
JPS62202960A (ja) 温水加熱制御装置
RU2376530C1 (ru) Способ управления системой с большой теплоемкостью
JPS6383536A (ja) 加熱および冷却装置の温度制御方法および装置
JPS6262267B2 (ja)
Rekstad et al. Control and energy metering in low temperature heating systems
JP3469943B2 (ja) 蓄熱式暖房システムの熱量投入の制御方法
GB2065334A (en) Energy Conservation in a Central Heating System
EP3306204A1 (en) Hot-water heating system, control device, and control method
JP3536445B2 (ja) 蓄熱式暖房システムの熱量投入の制御方法
JP2537784B2 (ja) 蓄熱冷暖房装置の運転制御方法
US11371731B2 (en) Humidification apparatus and method
JP2006038387A (ja) 蓄熱式床暖房装置
JPS6338855A (ja) 蓄熱槽の温度制御方法
KR102586980B1 (ko) 단일 냉난방기가 턴 온된 경우의 대상 구역의 온도 변화량을 예측하는 장치 및 방법
JP7511138B2 (ja) 給湯システム
JPH0743169B2 (ja) 通電制御形電気温水器の沸上げ制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080905

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080905

Year of fee payment: 5

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D04

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080905

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090905

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100905

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100905

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110905

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees