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
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Description
御方法に関する。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
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。
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。
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。
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以
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。
m3 ・℃) Cγ2 :潜熱蓄熱材の固体状態の容積比熱(kcal/
m3 ・℃)
g(t)は式(4)の時間の関数で表すことができる。
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。
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。
られる。
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。
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。
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。
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。
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。
分および22時20分に対応する)
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。
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。
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。
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。
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。
分および22時20分に対応する)
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。
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。
す。
表す。
Claims (3)
- 【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。 - 【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】 - 【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。
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 |
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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 |
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JPH0842866A JPH0842866A (ja) | 1996-02-16 |
JP3469943B2 true JP3469943B2 (ja) | 2003-11-25 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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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 |
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JP (1) | JP3469943B2 (ja) |
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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 |
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1994
- 1994-07-27 JP JP17568694A patent/JP3469943B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0842866A (ja) | 1996-02-16 |
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