JP3536445B2 - 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
の制御方法に関する。
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。
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。
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−OFF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。
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。
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。
からなる。 〔1〕通電時間Tと通電開始前の温度要素θi との関係
を示す予測式(1)
θi は温度測定位置要素i の通電開始前の温度、ai は
θi の係数、bi は定数項であり、θi は、蓄熱材温度
θ1 、床温度θ2 、室内温度θ3 および外気温度θ4 を
含む群から選ばれるものであり、床温度θ2 を必須の温
度要素θi とする。)に、Tおよびθi の実測値を入力
して、多変量解析により該式(1)の係数ai および定
数項bi を求めることにより重回帰式を得て、次に、得
られた重回帰式にθi の実測値を入力し、通電時間Tを
求めて、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。
床表面温度θ2 と通電時間Tの関係を表すものとして求
められる簡易的な予測式(2)
数、b2 は定数項を表す。)に、Tおよびθ2 の実測値
を入力して、多変量解析により、前記式(1)の係数a
2 および定数項b2 を求めることにより重回帰式を求
め、次に、得られた重回帰式にθ2 の実測値を入力し、
通電時間Tを求めて、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。
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。
温度、室内温度および外気温度等の温度測定位要素i の
温度要素θi との関係を示す予測式は、次のように表さ
れる。
解析によりTの予測式(1)の係数ai および定数項b
i を求めて、重回帰式を得ることができる。ここで、温
度要素θi に関する該重回帰式の予測精度が十分あれ
ば、前記予測式(1)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、時点での通電開始前の温
度要素θi を得られた重回帰式に入力すれば、その時
点、時点での必要な通電時間Tを予測することができ
る。
における通電開始前の温度要素θi、すなわち蓄熱材温
度θ1 、床温度θ2 、室内温度θ3 および外気温度θ4
について、各々単独または組合せによる重回帰式と予測
精度を示す相関係数を求めたところ、温度要素θi とし
て床温度θ2 を用いることにより十分に予測精度の高い
重回帰式を得ることができることを見いだし、本発明を
完成させるに至った。以下、本発明を実施例により具体
的に説明する。
れた潜熱蓄熱式電気床暖房につき、蓄熱材温度θ1 、床
温度θ2 、室内温度θ3 および外気温度θ4 を、熱電対
温度計にて24時間連続測定した。測定されたデータか
ら通電開始前の温度要素θi と通電時間Tにつき、45
標本を作製した。それらのデータを表1および表2に示
した。
(蓄熱材温度θ1 、床温度θ2 、室内温度θ3 および外
気温度θ4 )につき、各々単独または組み合わせた予測
式(2)の重回帰式および実測値Tとの相関係数rを求
めた。その結果を表3に示した。
関係数rは0.9560と高い予測精度が得られることが認め
られた。床温度と床温度以外の温度要素との組合せにお
いても、床温度単独の場合と比較して、予測精度の向上
は殆ど認められないことから、温度要素としては通電前
の床温度θ2 のみの予測式(1)について、多変量解析
して求めた次の重回帰式(3)で、通電時間Tを精度高
く予測することができることがわかった。
の間に高い相関があることがわかった。そして、θ2 と
Tとの線形回帰式により、蓄熱に必要最小限の通電時間
が予測可能であることがわかった。そこで、この線形回
帰式を用いて通電時間を予測しヒーターへの通電時間を
制御(以下、このことを予測制御ということがある。)
した場合の消費電力削減効果および暖房効果を検証する
ため、平成7年3月22日から27日の期間に、某化学
会社の鉄筋コンクリート造の研究所講堂の潜熱貯蓄熱式
電気床暖房装置を用いて上記の予測制御方式による実験
運転を行った。比較実験として同年3月13日から17
日の期間に非制御運転も行った。消費電力および暖房効
果(室内温度の推移)を比較した結果を表4および表5
に示した。
御を行った場合には、平均して51.3%の消費電力が
削減された。また暖房効果についても、各時間帯での室
内温度は21℃前後を保持しており、快適な暖房が達成
されていたことがわかる。
(線形回帰式)は、非制御運転における通電時間Tと床
温度θ2 の測定値をもとにして作成した。以下にその予
測式を記す。
いて、実測値(純蓄熱分)と上記式(4)によって求め
た計算値との相関を図1に示す。
度θ2 を測定すれば、対象建物の暖房投入熱量に必要な
通電時間Tを精度高く予測することができる。この予測
制御の方式を蓄熱式暖房システムに組み込んで運転する
ことにより、消費電力が削減され、経済的なかつ快適な
暖房が可能となった。
Claims (2)
- 【請求項1】通電開始前の蓄熱式暖房システムの床温度
θ2 と通電時間Tの関係を表すものとして求められる簡
易的な予測式(2) 【数2】T=a2θ2+b2───(2) (ここで、θ2は通電開始前の床温度、a2はθ2の係
数、b2は定数項を表す。)に、Tおよびθ2の実測値を
入力して、多変量解析により、該式(2)の係数a2お
よび定数項b2を求めることにより重回帰式を得て、次
に、得られた重回帰式にθ2の実測値を入力し、 通電時間Tを求めて、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】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 |
---|---|---|---|
JP17616695A JP3536445B2 (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 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 |
---|---|---|---|
JP17616695A JP3536445B2 (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 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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JPH0926147A JPH0926147A (ja) | 1997-01-28 |
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Family
ID=16008825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP17616695A Expired - Fee Related JP3536445B2 (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 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) | JP3536445B2 (ja) |
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JP2008298389A (ja) * | 2007-06-01 | 2008-12-11 | Tetsuzo Fukuda | 床暖房システム |
JP5988217B2 (ja) * | 2013-01-11 | 2016-09-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 部屋の熱特性推定装置、プログラム |
-
1995
- 1995-07-12 JP JP17616695A patent/JP3536445B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0926147A (ja) | 1997-01-28 |
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