JP5373532B2 - 空調操作装置および空調操作方法 - Google Patents
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Description
オフィスビルなどでは、居住者やコンピュータ類が実質的に室内の発熱物となるので、冬期でも昼間は冷房を行なう必要がある。冷たい外気を取り入れて冷房を行なう外気冷房により、空調機などによって空気を冷却するためのエネルギーを節約できるので、外気冷房を利用することは省エネルギーという観点では極めて有効である。
また、本発明の空調操作装置の1構成例において、前記居住者が設定する条件は、前記完全外気冷房モードに切り換えるまでの遅延時間である切換ディレイであり、前記切換手段は、居住者からの前記切換ディレイの設定を受け付ける切換ディレイ設定手段と、前記切換ディレイの設定が行われた時刻に前記切換ディレイを加えた時刻を前記完全外気冷房モードへの切換時刻として、この切換時刻に達したときに前記完全外気冷房モードへの切り換えを実行する自動切換手段とを含むことを特徴とするものである。
また、本発明の空調操作装置の1構成例において、前記居住者が設定する条件は、室温の許容温度と、居住者が室温を許容温度以下にして欲しいと望む時間帯の最終時刻であり、前記切換手段は、居住者からの前記最終時刻の設定を受け付ける最終時刻設定手段と、居住者からの前記許容温度の設定を受け付ける許容温度設定手段と、前記外気冷房時室温推定値算出手段の算出結果に基づいて、前記許容温度以下の室温を前記最終時刻まで維持できることを条件として前記完全外気冷房モードへの切換時刻を設定し、この切換時刻に達したときに前記完全外気冷房モードへの切り換えを実行する自動切換手段とを含むことを特徴とするものである。
また、本発明の空調操作装置の1構成例において、前記外気冷房時室温推定値算出手段は、単位時間あたりの室温変化を逐次算出する数式に基づき、シミュレーションにより前記室温推定値を算出することを特徴とするものである。
また、本発明の空調操作装置の1構成例において、前記外気冷房時室温推定値算出手段は、前記完全外気冷房モードにおける室温変化の時定数と室内の収束温度とを、最大外気ダンパ開度で外気が取り入れられる場合を想定して算出し、この時定数と収束温度に基づき、任意の時間における前記室温推定値を算出することを特徴とするものである。
熱交換式空調機を停止して完全に外気冷房のみの状態(完全外気冷房)にする場合、室内の発熱物や外気温度の条件によっては、外気冷房のみでの冷房能力が不足することにより、すぐに熱交換式空調機を再起動しなければならなくなる可能性がある。すなわち、完全外気冷房を活用した省エネルギー行動自体が、その性質上、熱交換式空調機側の発停を伴う可能性を高くするのである。したがって、発明者は、完全外気冷房にして消費エネルギーを低減するという居住者の意図に反して熱交換式空調機を再起動しなければならないという可能性を低減するために、居住者の判断で完全外気冷房を行なう場合において、室温推定値が表示されることが好ましいことに着眼した。
室内にいる居住者が、例えば会議目的で部屋を利用している場合に、完全外気冷房に切り換えた後にどのぐらいの時間だけ会議を継続するかによって、完全外気冷房にするかどうかの判断も異なってくる。したがって、室温推定値の表示は、単に最終的な室温の上昇幅だけを推定して表示するのではなく、時間の経過に合わせて室温がどのように推移するかを推定して表示できることが好ましい。
例えば、完全外気冷房に切り換えると30分後の室温推定値が約28℃、60分後の室温推定値が約31℃、90分後の室温推定値が約33℃になる、といったように室温推定値が表示されているとする。会議が現時点から60分継続する予定のときに、30分後に室温が約28℃になったとしても居住者は許容できるが、60分後に室温が約31℃になると許容できないとする。この場合、室温推定値の確認時点で完全外気冷房にするかどうかを判断しなければならないので、居住者は、消費エネルギーを低減したいという意欲があったとしても、完全外気冷房にするという操作を選択できない。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係る空調システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態は、上記発明の原理1,2に対応するものである。空調システムの各構成の配置は図13に示したとおりであるので、図13の符号を用いて本実施の形態の空調システムについて説明する。
完全外気冷房時の室温を推定する方法は、対象とする部屋や空調設備の条件などにより異なるので、理解を容易にするために比較的単純な例を示す。
部屋100−1の室温計測値Dは、室温センサ110−1によって計測される。空調操作装置1−1の室温情報取得部11は、制御装置2を介して部屋100−1の室温計測値Dを取得する。
E=(D−C)V+(D−A)S(θ) ・・・(1)
RΔF/Δt=−(F−A)S(θp)+E ・・・(2)
R(F’−F)/Δt=−(F−A)S(θp)+E ・・・(3)
F’=F+{−(F−A)S(θp)+E}Δt/R ・・・(4)
F’=F+{−(F−A)S(θp)+(D−C)V+(D−A)S(θ)}Δt/R
・・・(5)
F’=F+{−(F−A)S(θp)+E}Δt/R ・・・(6)
F’=F{1−S(θp)Δt/R}
+{A+E/S(θp)}{S(θp)Δt/R} ・・・(7)
F’=F{1−Δt/T}+GΔt/T ・・・(8)
T=R/S(θp) ・・・(9)
G=A+E/S(θp)=A+{(D−C)V+(D−A)S(θ)}/S(θp)
・・・(10)
F’(t)=D+(G−D){1−exp(−t/T)} ・・・(11)
なお、実用上は、時定数Tなどの値を、算出するのではなく、実際の変化に合うように予め固定値として調整しておくようにしてもよい。
E=(D−C)V+(D−A)S(θ)=0.0[℃m3/min.] ・・(12)
T=R/S(θp)=100.0[min.] ・・・(13)
G=A+E/S(θp)=18.0[℃] ・・・(14)
F’(t)=D+(G−D){1−exp(−t/T)}
=25.0−7.0{1−exp(−t/100.0)} ・・・(15)
E=(D−C)V+(D−A)S(θ)
=10.0[℃m3/min.] ・・・(16)
T=R/S(θp)=100.0[min.] ・・・(17)
G=A+E/S(θp)=28.0[℃] ・・・(18)
F’(t)=D+(G−D){1−exp(−t/T)}
=25.0+3.0{1−exp(−t/100.0)} ・・・(19)
E=(D−C)V+(D−A)S(θ)
=20.0[℃m3/min.] ・・・(20)
T=R/S(θp)=100.0[min.] ・・・(21)
G=A+E/S(θp)=38.0[℃] ・・・(22)
F’(t)=D+(G−D){1−exp(−t/T)}
=25.0+13.0{1−exp(−t/100.0)} ・・・(23)
E=(D−C)V+(D−A)S(θ)
=30.0[℃m3/min.] ・・・(24)
T=R/S(θp)=100.0[min.] ・・・(25)
G=A+E/S(θp)=48.0[℃] ・・・(26)
F’(t)=D+(G−D){1−exp(−t/T)}
=25.0+23.0{1−exp(−t/100.0)} ・・・(27)
なお、室温推定値を常時算出し常時提示するようにしてもよいし、居住者の要求に応じて算出して提示するようにしてもよい。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態は、上記発明の原理3に対応するものである。本実施の形態においても、空調システムの構成は第1の実施の形態と同様であるので、図1の符号を用いて説明する。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。本実施の形態は、上記発明の原理3に対応するものである。本実施の形態においても、空調システムの構成は第1の実施の形態と同様であるので、図1の符号を用いて説明する。
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。本実施の形態は、上記発明の原理3に対応するものである。本実施の形態においても、空調システムの構成は第1の実施の形態と同様であるので、図1の符号を用いて説明する。
Claims (14)
- 熱交換式空調機と外気冷房機とが併用される空調システムにおける空調操作装置であって、
外気温度計測値を取得する外気温度情報取得手段と、
室温計測値を取得する室温情報取得手段と、
熱交換式空調機および外気冷房機の状態情報を取得する空調機状態情報取得手段と、
主として熱交換式空調機の効果を増減させることにより室温制御を実行する熱交換式空調機主体の冷房モードから、熱交換式空調機を停止させて外気冷房機の効果のみを増減させることにより室温制御を実行する完全外気冷房モードに切り換えた後の室温推定値を、前記外気温度計測値と室温計測値と熱交換式空調機の状態情報と外気冷房機の状態情報に基づいて算出する外気冷房時室温推定値算出手段と、
前記室温推定値を居住者が認識できるように提示する外気冷房時室温推定値提示手段と、
居住者が設定する条件に基づく切換可否判断の結果もしくは居住者からの切換指示入力に応じて、前記完全外気冷房モードへの切り換えを実行する切換手段とを備えることを特徴とする空調操作装置。 - 請求項1記載の空調操作装置において、
前記居住者が設定する条件は、前記完全外気冷房モードへの切換時刻であり、
前記切換手段は、
居住者からの前記切換時刻の設定を受け付ける切換時刻設定手段と、
前記切換時刻に達したときに前記完全外気冷房モードへの切り換えを実行する自動切換手段とを含むことを特徴とする空調操作装置。 - 請求項1記載の空調操作装置において、
前記居住者が設定する条件は、前記完全外気冷房モードに切り換えるまでの遅延時間である切換ディレイであり、
前記切換手段は、
居住者からの前記切換ディレイの設定を受け付ける切換ディレイ設定手段と、
前記切換ディレイの設定が行われた時刻に前記切換ディレイを加えた時刻を前記完全外気冷房モードへの切換時刻として、この切換時刻に達したときに前記完全外気冷房モードへの切り換えを実行する自動切換手段とを含むことを特徴とする空調操作装置。 - 請求項1記載の空調操作装置において、
前記居住者が設定する条件は、室温の許容温度と、居住者が室温を許容温度以下にして欲しいと望む時間帯の最終時刻であり、
前記切換手段は、
居住者からの前記最終時刻の設定を受け付ける最終時刻設定手段と、
居住者からの前記許容温度の設定を受け付ける許容温度設定手段と、
前記外気冷房時室温推定値算出手段の算出結果に基づいて、前記許容温度以下の室温を前記最終時刻まで維持できることを条件として前記完全外気冷房モードへの切換時刻を設定し、この切換時刻に達したときに前記完全外気冷房モードへの切り換えを実行する自動切換手段とを含むことを特徴とする空調操作装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の空調操作装置において、
前記外気冷房時室温推定値算出手段は、前記完全外気冷房モードにおいて最大外気ダンパ開度で外気が取り入れられる場合を想定して前記室温推定値を算出することを特徴とする空調操作装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の空調操作装置において、
前記外気冷房時室温推定値算出手段は、単位時間あたりの室温変化を逐次算出する数式に基づき、シミュレーションにより前記室温推定値を算出することを特徴とする空調操作装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の空調操作装置において、
前記外気冷房時室温推定値算出手段は、前記完全外気冷房モードにおける室温変化の時定数と室内の収束温度とを、最大外気ダンパ開度で外気が取り入れられる場合を想定して算出し、この時定数と収束温度に基づき、任意の時間における前記室温推定値を算出することを特徴とする空調操作装置。 - 熱交換式空調機と外気冷房機とが併用される空調システムにおける空調操作方法であって、
外気温度計測値を取得する外気温度情報取得手順と、
室温計測値を取得する室温情報取得手順と、
熱交換式空調機および外気冷房機の状態情報を取得する空調機状態情報取得手順と、
主として熱交換式空調機の効果を増減させることにより室温制御を実行する熱交換式空調機主体の冷房モードから、熱交換式空調機を停止させて外気冷房機の効果のみを増減させることにより室温制御を実行する完全外気冷房モードに切り換えた後の室温推定値を、前記外気温度計測値と室温計測値と熱交換式空調機の状態情報と外気冷房機の状態情報に基づいて算出する外気冷房時室温推定値算出手順と、
前記室温推定値を居住者が認識できるように提示する外気冷房時室温推定値提示手順と、
居住者が設定する条件に基づく切換可否判断の結果もしくは居住者からの切換指示入力に応じて、前記完全外気冷房モードへの切り換えを実行する切換手順とを備えることを特徴とする空調操作方法。 - 請求項8記載の空調操作方法において、
前記居住者が設定する条件は、前記完全外気冷房モードへの切換時刻であり、
前記切換手順は、
居住者からの前記切換時刻の設定を受け付ける切換時刻設定手順と、
前記切換時刻に達したときに前記完全外気冷房モードへの切り換えを実行する自動切換手順とを含むことを特徴とする空調操作方法。 - 請求項8記載の空調操作方法において、
前記居住者が設定する条件は、前記完全外気冷房モードに切り換えるまでの遅延時間である切換ディレイであり、
前記切換手順は、
居住者からの前記切換ディレイの設定を受け付ける切換ディレイ設定手順と、
前記切換ディレイの設定が行われた時刻に前記切換ディレイを加えた時刻を前記完全外気冷房モードへの切換時刻として、この切換時刻に達したときに前記完全外気冷房モードへの切り換えを実行する自動切換手順とを含むことを特徴とする空調操作方法。 - 請求項8記載の空調操作方法において、
前記居住者が設定する条件は、室温の許容温度と、居住者が室温を許容温度以下にして欲しいと望む時間帯の最終時刻であり、
前記切換手順は、
居住者からの前記最終時刻の設定を受け付ける最終時刻設定手順と、
居住者からの前記許容温度の設定を受け付ける許容温度設定手順と、
前記外気冷房時室温推定値算出手順の算出結果に基づいて、前記許容温度以下の室温を前記最終時刻まで維持できることを条件として前記完全外気冷房モードへの切換時刻を設定し、この切換時刻に達したときに前記完全外気冷房モードへの切り換えを実行する自動切換手順とを含むことを特徴とする空調操作方法。 - 請求項8乃至11のいずれか1項に記載の空調操作方法において、
前記外気冷房時室温推定値算出手順は、前記完全外気冷房モードにおいて最大外気ダンパ開度で外気が取り入れられる場合を想定して前記室温推定値を算出することを特徴とする空調操作方法。 - 請求項8乃至11のいずれか1項に記載の空調操作方法において、
前記外気冷房時室温推定値算出手順は、単位時間あたりの室温変化を逐次算出する数式に基づき、シミュレーションにより前記室温推定値を算出することを特徴とする空調操作方法。 - 請求項8乃至11のいずれか1項に記載の空調操作方法において、
前記外気冷房時室温推定値算出手順は、前記完全外気冷房モードにおける室温変化の時定数と室内の収束温度とを、最大外気ダンパ開度で外気が取り入れられる場合を想定して算出し、この時定数と収束温度に基づき、任意の時間における前記室温推定値を算出することを特徴とする空調操作方法。
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