JP5385696B2

JP5385696B2 - 空調設備制御装置

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Publication number: JP5385696B2
Application number: JP2009148647A
Authority: JP
Inventors: 敏也盛永
Original assignee: Mitsubishi Electric Building Techno-Service Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Building Techno-Service Co Ltd
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2009-06-23
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2029-06-23
Also published as: JP2011007359A

Description

本発明は、過去のデータから予測した空調負荷に基づいて空調設備を制御する空調設備制御装置に関し、特に空調負荷の算出方法の改良に関する。

従来から、人が快適に活動できる室内環境を確保するために、その室内の空調負荷に基づいて室内の冷暖房、換気、加湿そして除湿などを行う空調設備を制御する空調設備制御装置が知られている。空調負荷とは、建物構造体を通過してくる熱負荷、窓を通過してくる熱負荷、室内で発生する熱負荷、外気による熱負荷などのことである。

下記特許文献１には、過去の熱負荷実績データに基づいて、日単位あるいは時間単位の熱負荷を予測するビル空調熱負荷予測装置が記載されている。このビル空調熱負荷予測装置は、熱負荷需要の傾向の変化に影響を与える外気温度などの変化パターンとビル内人員変動パターンとに基づいて過去の熱負荷実績データを補正して熱負荷予測値を算出し、熱負荷の予測値の精度の向上を図っている。

下記特許文献２には、室内のＣＯ２濃度計による計測値と変化率とから推定された在室人員数に基づいて、空調負荷の一つである人の熱負荷を算出する空調制御装置が記載されている。

特許第３３５０２７７号公報特開２００８−２９８２９６号公報

上記特許文献１のビル空調熱負荷予測装置は、空調負荷のなかで人の発熱負荷と外気処理負荷とがビル内の人数の変動により大きく変動することに着目し、ビル内の過去の人数変動パターンに基づいて、人の発熱負荷と外気処理負荷を予測するようにしている。ここで、人数変動パターンとは、ビル内の時間単位在室率および在室率の一日の平均等のデータである。しかしながら、この文献には、時間単位在室率などの具体的な算出方法について開示されていない。

上記特許文献２の空調制御装置においては、室内のＣＯ２濃度計の計測結果に基づいて在室人員数を算出するようにしている。しかしながら、この算出方法では、実際に在室人員をカウントしていないので、在室人員数を正確に把握することはできない。在室人員数が不正確であるために、在室人員に起因する空調負荷を正確に把握することができず、空調負荷全体を正確に予測することが困難になる。空調負荷が正確に予測されないと、この空調負荷に基づく空調設備の制御も最適に行うことができない問題がある。

室内にいる利用者の人数を正確に把握するために、ビルのセキュリティに用いられる入退室管理装置から過去の在室利用者の人数を把握する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、利用者の入退室が頻繁に行なわれていた場合、時点、すなわち瞬時の在室利用者の人数が頻繁に変動してしまう。そうすると、この人数に基づいて予測される空調負荷も頻繁に変動してしまうため、空調設備の制御がハンチングしてしまうという問題がある。

本発明の目的は、過去の実績に基づいて在室利用者に起因する負荷を正確に予測することで、空調設備を最適に制御することができる空調設備制御装置を提供することにある。

本発明は、利用者の入退室を管理する入退室管理部と、入退室管理部の利用者情報を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された過去の利用者情報に基づいて、在室利用者の平均人数を予測する在室平均人数予測部と、在室平均人数予測部により予測された平均人数に基づいて、在室利用者に起因する負荷である利用者負荷を算出する利用者負荷算出部と、利用者負荷算出部により算出された利用者負荷とこの負荷以外の空調負荷とに基づいて、空調設備を制御する空調設備制御部と、を有し、入退室管理部の利用者情報は、利用者が室内に滞在する滞在時間を含み、在室平均人数予測部は、空調負荷を算出しようとする所定時間と同じ過去の時間帯における、室内に滞在した利用者の滞在時間を合計して累積滞在時間を算出し、この累積滞在時間をその所定時間で除して平均人数を予測することを特徴とする。

また、在室人数予測部は、空調負荷を算出しようとする曜日と同じ曜日の過去の利用者情報に基づいて、平均人数を予測することができる。

また、在室人数予測部は、空調負荷を算出しようとする月と同じ月の過去の利用者情報に基づいて、平均人数を予測することができる。

また、在室人数予測部の予測に用いられる過去の利用者情報と、前記所定時間に対応する最新の利用者情報とに基づいて、在室人数予測部により予測された平均人数を補正する平均人数補正部を有することができる。

また、平均人数補正部は、最新の利用者情報が過去の利用者情報にはない利用者の滞在時間の情報を有する場合、平均人数を増加させることができる。

また、平均人数補正部は、最新の利用者情報が過去の利用者情報にある利用者の滞在時間の情報を有しない場合、平均人数を減少させることができる。

また、利用者負荷は、利用者による熱負荷を含み、空調設備制御部は、この熱負荷に基づいて室内の冷暖房を行う空調設備を制御することができる。

また、利用者負荷は、さらに、利用者の炭酸ガス発生量に基づいて導入される外気による熱負荷を含み、空調設備制御部は、この炭酸ガス発生量に基づいて室内の換気を行う空調設備を制御するとともに、外気による熱負荷に基づいて室内の冷暖房を行う空調設備を制御することができる。

また、利用者負荷は、さらに、利用者による水分蒸発量と前記外気とに基づく加湿負荷を含み、空調設備制御部は、この加湿負荷に基づいて室内の加湿を行う空調設備を制御することができる。

また、利用者負荷は、さらに、利用者による水分蒸発量と前記外気に基づく除湿負荷を含み、空調設備制御部は、この除湿負荷に基づいて室内の除湿を行う空調設備を制御することができる。

本発明の空調設備制御装置によれば、過去の実績に基づいて在室利用者に起因する負荷を正確に予測することで、空調設備を最適に制御することができる。

本実施形態における空調設備制御装置の構成を示す図である。入退室管理部の利用者情報に基づいて、空調負荷を算出しようとする所定時間と同じ過去の時間帯における、在室利用者の平均人数を算出する方法を説明する図である。別の本実施形態における空調設備制御装置の構成を示す図である。

以下、本発明に係る空調設備制御装置の実施形態について、図１を用いて説明する。一例として、一つの居室を挙げ、この居室を対象にする空調設備を制御する空調設備制御装置について説明する。なお、本発明は、この態様に限らず、建物全体を対象にする空調設備、または複数の居室をそれぞれ対象にする空調設備をまとめて制御する空調設備制御装置にも適用することができる。

図１は、本実施形態の空調設備制御装置１０の構成を示す図である。本実施形態の空調設備制御装置１０は、居室１２を対象にする空調設備を制御する装置である。居室１２に設置された空調設備とは、居室１２の冷暖房、加湿及び除湿を行う空調機１４と、居室１２の換気を行う換気装置１６である。本実施形態の空調設備は、空調機１４と換気装置１６から構成される場合について説明したが、この構成に限定されず、空調設備が、これらの機器１４，１６の機能をすべて含む一つの装置であってもよく、または各機能、すなわち冷暖房、換気、加湿及び除湿を別個に有する複数の装置から構成されてもよい。

居室１２は、利用者が利用する部屋であり、例えばオフィスビルなどの建物の執務スペースや会議室である。居室１２には、利用者の出入り口となる扉１８が設けられている。

空調機１４は、ファン、コイル及び加湿器（図示せず）を内蔵している。コイルで冷却または加熱された空気をファンが居室１２内に送り出すことにより、空調機１４は居室１２の冷房または暖房を行う。また、コイルがこれを通過する空気を露点温度より低下させることにより、空調機１４は居室１２の除湿を行う。さらに、加湿器がコイルで加熱された空気に水分を放出することにより、空調機１４は居室１２の加湿を行う。

空調機１４には、空調機１４を操作する操作部（図示せず）が接続されている。操作部は、リモコン、複数台の空調機を操作する集中コントローラなどである。操作部は、空調機１４の運転及び停止、居室１２内の設定温度の調整、風向き及び風速の調整などを行うことができる。なお、居室１２を対象にする空調機１４の台数が一台に限らず複数台とすることができる。

換気装置１６は、給気用と排気用のファン及び熱交換器（図示せず）を内蔵している。給気用ファンが外気を居室１２内に送り出すとともに、排気用ファンが室内空気を居室１２の外部へ送り出すことにより、換気装置１６は外気と室内空気を交換して居室１２内の換気を行う。また、換気装置１６は、この内部において外気と室内空気が熱交換器を通過するように風路を切り替えることにより、外気と室内空気の間で熱交換を行う。なお、換気装置１６に内蔵される熱交換器は、顕熱と潜熱を含む全熱を交換する全熱交換器であっても、顕熱のみを交換する顕熱交換器であってもよい。

このように、換気装置１６は、外気と室内空気を交換する換気運転と、外気と室内空気を交換するとともに外気を室内空気の間で熱を交換する熱交換運転とをすることができ、これらの運転を切り替えることができる。

換気装置１６には、換気装置１６を操作する操作部（図示せず）が接続されている。操作部は、リモコン、複数台の熱交換機を操作する集中コントローラなどである。操作部は、換気装置１６の運転及び停止、換気運転と熱交換運転の切り替え、風速の調整などを行うことができる。

本実施形態の換気装置１６は、換気機能のほかに熱交換機能を有する場合について説明したが、この構成に限定されない。換気装置１６は、換気機能のみを有することもできる。また、換気装置１６はコイルを内蔵し、このコイルにより、外気による熱負荷を処理することもできる。さらに、換気装置１６は加湿器を内蔵し、この加湿器により、導入される外気を加湿することもできる。また、本実施形態においては、換気装置１６が、これに内蔵された給気用と排気用のファンで換気を行う、いわゆる第１種機械換気である場合について説明したが、この構成に限定されない。換気装置１６が給気用のファンのみを内蔵して換気を行う、いわゆる第２種機械換気であってもよく、または換気装置１６が排気用のファンのみを内蔵して換気を行う、いわゆる第３種機械換気であってもよい。

空調設備制御装置１０は、居室１２に対する利用者の入退室を管理する入退室管理部２０と、入退室管理部２０の利用者情報を記憶する記憶部２２とを有する。入退室管理部２０には、利用者が所持する記憶媒体に記憶された記憶媒体情報を読み取る記憶媒体情報読取部２４と、扉１８の電気錠（図示せず）とが接続されている。

記憶媒体情報読取部２４は、扉１８の付近であって、居室１２の外側、例えば共用部と、居室１２の内側とにそれぞれ設置される。利用者が所持する記憶媒体とは、例えばカードや携帯端末のことである。記憶媒体に記憶された記憶媒体情報とは、記憶媒体を所持するユーザ本人であることを証明する情報（ＩＤ）であり、例えば複数の文字を含むＩＤ番号や図形からなる情報である。記憶媒体情報読取部２４は、記憶媒体に対し接触または非接触で記憶媒体情報を読み取り、その情報を入退室管理部２０に送信する。本実施形態においては、記憶媒体情報読取部２４が記憶媒体情報を読み取る場合について説明したが、この構成に限定されず、ユーザ本人であることを証明する情報であれば、記憶媒体情報読取部２４は、指紋または静脈などの生体情報を読み取り、その情報を入退室管理部２０に送信することもできる。

入退室管理部２０は、各種情報、具体的には利用者の個人情報を記憶している。利用者の個人情報とは、ＩＤ番号と、これに対応する入退室許可居室番号とのことである。入退室許可居室番号とは、入退室が許可される居室に番号を付したものである。

入退室管理部２０は、記憶媒体情報読取部２４が読み取った記憶媒体情報と、入退室管理部２０に記憶された個人情報とを照合して、利用者の入退室を管理する。具体的には、利用者の入室時、入退室管理部２０は、居室１２の外側の記憶媒体情報読取部２４から記憶媒体情報である例えばＩＤ番号を受信する。そして、入退室管理部２０は、記憶媒体情報読取部２４からのＩＤ番号と、記憶部からのＩＤ番号を照合し、一致したＩＤ番号に対応する入退室許可番号に基づいて入室の確認を行う。居室１２の入退室許可番号がある場合、入退室管理部２０は、利用者の入室を確認するとともに、扉１８の電気錠に解錠指令を送信する。このとき、記憶媒体情報読取部２４が、利用者の入室が許可された旨を音声またはランプ等の表示により報知してもよい。一方、居室１２の入退室許可番号がない場合、入退室管理部２０は、利用者の入室を許可せず、扉１８の電気錠は施錠状態のままとなる。このとき、記憶媒体情報読取部２４が、利用者の入室が許可されない旨を音声またはランプ等の表示により報知してもよい。

利用者の退室時、入退室管理部２０は、居室１２の内側の記憶媒体情報読取部２４からＩＤ番号を受信する。そして、入退室管理部２０は、記憶媒体情報読取部２４からのＩＤ番号と、記憶部からのＩＤ番号を照合し、それらが一致することにより退室の確認を行う。ＩＤ番号が一致した場合、入退室管理部２０は、利用者の退室を確認するとともに、扉１８の電気錠に解錠指令を送信する。このとき、記憶媒体情報読取部２４が、利用者の退室が許可された旨を音声またはランプ等の表示により報知してもよい。

入退室管理部２０は、利用者の入室を確認した時点と退室を確認した時点とに基づいて、その利用者が居室１２に滞在していた滞在時間を算出し、この滞在時間の情報を利用者情報として管理する。そして、記憶部２２は、この利用者情報を記憶する。また、入退室管理部２０は、利用者の入室を確認しているにもかかわらず利用者の退室を確認していない場合には、利用者の入室を確認した時点と現時点とに基づいて、その利用者が居室１２に滞在している滞在時間を算出し、この滞在時間の情報を最新の利用者情報の一つとして管理する。なお、最新の利用者情報には、滞在時間の情報以外に、居室１２に滞在していいない利用者の情報、言い換えれば居室１２に入室していない利用者の情報も含まれる。

また、空調設備制御装置１０は、記憶部２２に記憶された過去の利用者情報に基づいて、在室利用者の平均人数Ｍを予測する在室平均人数予測部２６を有する。

在室平均人数予測部２６は、居室１２の空調負荷を算出しようとする所定時間Ｔと同じ過去の時間帯における、利用者の滞在時間を合計して累積滞在時間を算出し、この累積滞在時間を所定時間Ｔで除することにより、所定時間Ｔにおける在室利用者の平均人数Ｍを予測する。

在室平均人数予測部２６が在室利用者の平均人数Ｍを予測する方法の一例について、図２を用いて説明する。一例として、過去の利用者情報が、平均人数Ｍを予測しようとする曜日と同じ曜日（例えば１週間前の曜日）の情報であり、そして居室１２の空調負荷を算出しようとする所定時間Ｔが１時間（例えば９時から１０時）である場合を挙げ、この利用者情報に基づいて、在室平均人数予測部２６が平均人数Ｍを予測する方法について説明する。なお、本発明は、過去の利用者情報が、平均人数Ｍを予測しようとする曜日と同じ曜日の情報に限らず、在室利用者の人数の変動が同じ傾向を示すのであれば、平均人数Ｍを予測しようとする月と同じ月（例えば１年前の月）の情報、平均人数Ｍを予測しようとする季節と同じ季節の情報、またはこれらの組み合わせの情報とすることもできる。また、本発明は、所定時間Ｔが１時間である場合に限らず、算出しようとする空調負荷に応じて、１時間より短くすることも、長くすることもできる。

図２には、居室１２に対する利用者ＡからＥの入退室状況の視認性を良くするために、利用者ＡからＥの入退室状況が棒グラフ状に示されている。ここで、対象となる利用者の数が５人であるが、本発明はこの数に限定されず、利用者の数が５人より多くても、または少なくてもよい。

９時から１０時までの時間における各利用者ＡからＥの滞在時間は、以下の通りである。すなわち、利用者Ａは９時から１０時までの間を通じて居室１２に滞在していたので、利用者Ａの滞在時間は６０分である。利用者Ｂは、９時６分に入室して９時５４分に退室したので、利用者Ｂの滞在時間は４８分である。利用者Ｃは、９時前に入室して９時１２分に退室し、その後９時２４分に入室して１０時過ぎても居室１２に滞在していたので、利用者Ｃの滞在時間は４８分である。利用者Ｄは、９時６分に入室して９時１２分に退室し、その後９時４２分に入室して９時４８分に退室したので、利用者Ｄの滞在時間は１２分である。利用者Ｅは、９時４８分に入室して１０時過ぎても居室１２に滞在していたので、利用者Ｄの滞在時間は１２分である。９時から１０時までの時間における利用者ＡからＥまでの滞在時間を合計すると１８０分になる。この時間が累積滞在時間である。そして、この累積滞在時間を所定時間Ｔ、すなわち６０分で割ると平均人数Ｍである３人が算出される。算出される平均人数Ｍは、在室利用者の人数の変動が同じ傾向を示す過去の時間帯における人数であるので、この人数を、空調負荷を算出しようとする所定時間Ｔにおける在室利用者の人数とみなすことができる。なお、図２に示される、１０時から１１時までの時間における平均人数Ｍである２．７人も上述のようにして算出することができるので、詳細な説明は省略する。

このような在室平均人数予測部２６の算出方法によれば、空調負荷を算出しようとする所定時間Ｔと同じ過去の時間帯における、在室利用者の入退室状況から平均人数Ｍを、上述のような具体的な手法を用いて予測することができる。また、在室平均人数予測部２６の算出方法においては、従来技術のＣＯ２濃度に基づく推定在室人員数に対して、入退室管理部２０の利用者情報に基づく在室利用者の人数であるので、その人数を正確に把握することができる。さらに、在室平均人数予測部２６の算出方法においては、上述したような平均人数Ｍを予測するので、従来技術のように入退室管理部の過去の時点ごとカウントされた在室利用者の人数のように頻繁に変動するものではない。このため、後述する在室利用者に起因する負荷の頻繁な変動が抑制されるので、空調設備の制御におけるハンチングが抑制される。その結果、本実施形態の空調設備制御装置１０は、空調設備の制御性の向上を図ることができる。

また、本実施形態の空調設備制御装置１０は、過去の利用情報と最新の利用情報に基づいて、在室人数予測部２６により予測された平均人数Ｍを補正する平均人数補正部２８を有する。この構成により、現時点または将来における在室利用者の人数により近い平均人数Ｍを予測することができる。平均人数Ｍの具体的な補正方法について以下に説明する。

平均人数補正部２８は、最新の利用者情報が過去の利用者情報にはない利用者の滞在時間の情報を有する場合、平均人数Ｍを増加させる。具体的には、図２においては、過去の利用者情報、すなわち居室１２の空調負荷を算出しようとする所定時間Ｔと同じ過去の時間帯における、利用者ＡからＥの滞在時間の情報に基づいて平均人数Ｍを予想していた。しかし、入退室管理部２０の最新の利用者情報に、例えば、過去の利用者情報にはない利用者Ｆの滞在時間の情報がある場合、その最新の利用者情報に基づいて平均人数Ｍを１人分増加させる。このように最新の利用者情報に基づいて平均人数Ｍを増加させる補正を行うことにより、空調負荷を算出しようとする所定時間における在室利用者の人数により近い平均人数Ｍを予測することができる。

また、平均人数補正部２８は、最新の利用者情報が過去の利用者情報にある利用者の滞在時間の情報を有しない場合、平均人数Ｍを減少させる。具体的には、図２においては、過去の利用者情報、すなわち居室１２の空調負荷を算出しようとする所定時間Ｔと同じ過去の時間帯における、利用者ＡからＥの滞在時間の情報に基づいて平均人数Ｍを予想していた。しかし、入退室管理部２０の最新の利用者情報に、例えば、過去の利用者情報にある利用者Ａの滞在時間の情報がない場合、その最新の利用者情報に基づいて平均人数Ｍを１人分減少させる。このように最新の利用者情報に基づいて平均人数Ｍを減少させる補正を行うことにより、空調負荷を算出しようとする所定時間における在室利用者の人数により近い平均人数Ｍを予測することができる。

また、空調設備制御装置１０は、平均人数補正部２８により補正された平均人数Ｍに基づいて、在室利用者に起因する負荷である利用者負荷を算出する利用者負荷算出部３０を有する。利用者負荷とは、利用者による熱負荷と、利用者の炭酸ガス発生量に基づいて導入される外気による熱負荷と、その外気と利用者による水分蒸発量とに基づく加湿及び除湿負荷とである。なお、利用者負荷算出部３０は、平均人数補正部２８により補正された平均人数Ｍより精度が若干低下する、在室平均人数予測部２６により予測された平均人数Ｍに基づいて、利用者負荷を算出することができる。

利用者による熱負荷は、人間の代謝機能に基づく熱放射による負荷である。人間一人あたりの発生熱量は、例えば顕熱が６３Ｗ／人であり、潜熱が６９Ｗ／人である。利用者による熱負荷は、この発生熱量と平均人数Ｍに基づいて算出することができる。なお、所定時間Ｔが１時間ではない場合は、所定の係数により上述の発生熱量を補正する必要がある。

利用者の炭酸ガス発生量は、人間の代謝機能による二酸化炭素の発生量である。人間一人当たりの炭酸ガス発生量は、例えば０．０２ｍ³／ｈ・人であり、建築基準法において、居室の必要換気量として２０ｍ³／ｈ以上の外気を導入することと、中央管理方式の空調調和設備の場合、室内の二酸化炭素濃度を１０００ｐｐｍ以下にすることとが規定されている。この規定を満たすためには、一般的に３０ｍ³／ｈ・人程度の換気量が必要となり、この換気量と平均人員Ｍとに基づいて居室１２に導入される外気の流量を算出することができる。そして、外気による熱負荷は、温湿度が居室１２と異なる外気が居室１２に持ち込む熱の負荷のことであり、通常、上述の外気の流量と室内外の温湿度とに基づいて算出することができる。このため、利用者負荷算出部３０には、居室１２に設けられた温度センサ３２と湿度センサ３４が接続され、さらに屋外に設けられた温度センサ３６と湿度センサ３８が接続されおり、これらのセンサ３２，３４，３６，３８からの各種検出結果と上述した外気の流量とに基づいて外気による熱負荷が算出される。また、過去の気象情報（例えば数日前または一年前の情報）と上述した外気の流量とに基づいて外気による熱負荷を予測することもできる。なお、所定時間Ｔが１時間ではない場合は、所定の係数により上述の換気量を補正する必要がある。

利用者による水分蒸発量は、人間の代謝機能による水分、すなわち呼気に含まれる水分や汗の蒸発量である。この水分蒸発量と平均人員Ｍとに基づいて居室１２の湿度の増加量を算出することができる。また、上述した居室１２に導入される外気の流量と、居室１２と外気の温湿度状態とに基づいて、夏期の場合には主に除湿量を、冬期の場合には主に加湿量を算出することができる。加湿負荷は、主に冬期の負荷であり、上述した加湿量と居室１２の湿度の増加量とに基づいて算出することができる。この算出方法によれば、外気導入に伴って必要となる加湿量の一部が利用者による水分蒸発量により補われるので、加湿器の加湿量を軽減することができる。一方、除湿負荷は、主に夏期の負荷であり、上述した除湿量と居室１２の湿度の増加量とに基づいて算出することができる。この算出方法によれば、外気導入に伴って必要となる除湿量の他に利用者による水分蒸発量が除湿の対象となるので、除湿制御の精度の向上を図ることができる。

さらに、空調設備制御装置１０は、上述した利用者負荷以外の空調負荷を算出する空調負荷算出部４０と、利用者負荷とこの負荷以外の空調負荷とに基づいて、空調設備を制御する空調設備制御部４２とを有する。利用者負荷以外の空調負荷とは、建物構造体を通過してくる熱負荷、窓を通過してくる熱負荷、室内で発生する熱負荷などである。室内で発生する熱負荷には、人体による熱負荷（利用者負荷に相当）を除く、照明による熱負荷およびＯＡ機器のよる熱負荷などが含まれる。

空調負荷算出部４０には、居室１２の温度センサ３２及び湿度センサ３４と、居室１２で消費される電力を計測する電力計（図示せず）と、居室１２のペリメータ廻りの赤外線放射エネルギを感知する放射温度センサ４４とが接続される。建物構造体を通過してくる熱負荷と窓を通過してくる熱負荷は、温度センサ３２と放射温度センサ４４との各種検出結果に基づいて算出される。照明による熱負荷およびＯＡ機器のよる熱負荷は、電力計の検出結果に基づいて算出される。また、過去の空調負荷情報（例えば数日前または一年前の情報）に基づいて空調負荷を予測してもよい。なお、空調負荷算出部４０による空調負荷の算出または予測方法は、上述した構成に限定されず、周知の算出または予測方法を採用することができる。

そして、空調設備制御部４２は、利用者負荷算出部３０と空調負荷算出部４０により算出された空調負荷に基づいて、空調設備、すなわち空調機１４と換気装置１６を制御する。

本実施形態の空調設備制御装置１０によれば、在室平均人数予測部２６と平均人数補正部２８により、変動要素である在室利用者の人数を正確に予測することができ、利用者負荷算出部３０により、変動負荷である、在室利用者に起因する負荷を正確に予測することできるので、その負荷に基づいて空調設備を最適に制御することができる。

本実施形態においては、一つの居室１２の在室利用者の予測人数に基づいて、居室１２の空調負荷を算出する場合について説明したが、この構成に限定されない。複数の居室の在室利用者の予測人数に基づいて、それぞれの居室の空調負荷を算出してもよい。また、建物全体に滞在する人数を予測して、この予測人数に基づいて建物全体の負荷を算出し、建物全体の空調設備、または熱源設備を制御することも可能である。

次に、別の実施形態の空調設備制御装置１０について、図３を用いて説明する。図３は、別の実施形態の空調設備制御装置１０の構成を示す図である。なお、上記実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

上記実施形態においては、在室平均人数予測部２６が、在室利用者の平均人数Ｍを予測した。そして、利用者負荷算出部３０が、この平均人数Ｍに基づいて利用者負荷を算出した。すなわち、利用者負荷算出部３０が、平均人数Ｍに対して、人間一人当たりの発熱量、炭酸ガス発生量及び水分蒸発量から得られる熱負荷量及び加湿・除湿負荷量を乗じることで、在室利用者に起因する負荷である利用者負荷を算出していた。しかし、人間の代謝量には個人差があるので、上述のような平均人数Ｍと一般的な単位負荷とを用いて算出された利用者負荷と、実際の利用者負荷とには若干の誤差が生じてしまう。そこで、この実施形態においては、各利用者固有の代謝量を考慮して、利用者負荷を算出することができるようにした。次に、利用者負荷の算出方法について具体的に説明する。

空調設備制御装置１０は、記憶部２２に記憶された過去の利用者情報に基づいて、在室利用者毎の滞在時間を予測する利用者毎滞在時間予測部４６を有する。

利用者毎滞在時間予測部４６が在室利用者毎の滞在時間を予測する方法の一例について、図２を用いて説明する。なお、上述したように、図２には、居室１２に対する利用者ＡからＥの入退室状況の視認性を良くするために、利用者ＡからＥの入退室状況が棒グラフ状に示されている。ここで、所定時間Ｔは１時間とするが、本発明は１時間に限定されず、所定時間Ｔは１時間より長くても、または短くてもよい。また、対象となる利用者の数が５人であるが、本実施形態はこの数に限定されず、利用者の数が５人より多くても、または少なくてもよい。

９時から１０時までの時間における各利用者ＡからＥの滞在時間は、以下の通りである。すなわち、利用者Ａは９時から１０時までの間を通じて居室１２に滞在しているので、利用者Ａの滞在時間は６０分である。利用者Ｂは、９時６分に入室して９時５４分に退室しているので、利用者Ｂの滞在時間は４８分である。利用者Ｃは、９時前に入室して９時１２分に退室し、その後９時２４分に入室して１０時まで居室１２に滞在しているので、利用者Ｃの滞在時間は４８分である。利用者Ｄは、９時６分に入室して９時１２分に退室し、その後９時４２分に入室して９時４８分に退室しているので、利用者Ｄの滞在時間は１２分である。利用者Ｅは、９時４８分に入室して１０時まで居室１２に滞在しているので、利用者Ｄの滞在時間は１２分である。したがって、９時から１０時までの時間における各利用者ＡからＥの滞在時間は、利用者Ａが６０分、利用者Ｂが４８分、利用者Ｃが４８分、利用者Ｄが１２分、利用者Ｅが１２分となる。このような各利用者の滞在時間は、在室利用者の滞在時間の変動が同じ傾向を示す過去の時間帯における各利用者の滞在時間であるので、この滞在時間を、空調負荷を算出しようとする所定時間Ｔにおける各利用者の滞在時間とみなすことができる。このようにして、利用者毎滞在時間予測部４６は、空調負荷を算出しようとする所定時間Ｔと同じ過去の時間帯における、利用者毎の滞在時間を算出することができる。

また、空調設備制御装置１０は、過去の利用情報と最新の利用情報に基づいて、利用者毎滞在時間予測部４６により予測された在室利用者毎の滞在時間を補正する滞在時間補正部４８を有する。この構成により、現時点または将来における在室利用者毎の滞在時間により近い滞在時間を予測することができる。滞在時間の具体的な補正方法について以下に説明する。

滞在時間補正部４８は、最新の利用者情報が過去の利用者情報にはない利用者の滞在時間の情報を有する場合、利用者の滞在時間を増加させる。具体的には、図２においては、過去の利用者情報、すなわち居室１２の空調負荷を算出しようとする所定時間Ｔと同じ過去の時間帯における、利用者ＡからＥの滞在時間の情報に基づいて利用者毎の滞在時間を予想していた。しかし、入退室管理部２０の最新の利用者情報に、例えば、過去の利用者情報にはない利用者Ｆの滞在時間の情報がある場合、その最新の利用者情報に基づいて利用者を１人分増加させ、その利用者の滞在時間を追加させる。このように最新の利用者情報に基づいて利用者の滞在時間を増加させる補正を行うことにより、空調負荷を算出しようとする所定時間における在室利用者毎の滞在時間により近い滞在時間を予測することができる。

また、滞在時間補正部４８は、最新の利用者情報が過去の利用者情報にある利用者の滞在時間の情報を有しない場合、利用者の滞在時間を減少させる。具体的には、図２においては、過去の利用者情報、すなわち居室１２の空調負荷を算出しようとする所定時間Ｔと同じ過去の時間帯における、利用者ＡからＥの滞在時間の情報に基づいて利用者毎の滞在時間を予想していた。しかし、入退室管理部２０の最新の利用者情報に、例えば、過去の利用者情報にある利用者Ａの滞在時間の情報がない場合、その最新の利用者情報に基づいて利用者を１人分減少させ、その利用者の滞在時間を減少させる。このように最新の利用者情報に基づいて滞在時間を減少させる補正を行うことにより、空調負荷を算出しようとする所定時間における在室利用者毎の滞在時間により近い滞在時間を予測することができる。

記憶部２２は、各利用者固有の、単位時間あたりの発生熱量、炭酸ガス発生量および水分蒸発量を利用者情報として予め設定および記憶することができる。

利用者負荷算出部３０は、記憶部２２の利用者情報と、利用者毎滞在時間予測部４６により予測される利用者毎の滞在時間とに基づいて、在室利用者に起因する負荷である利用者負荷を算出する。具体的には、利用者の滞在時間に、その利用者に対応する発生熱量、炭酸ガス発生量および水分蒸発量をそれぞれ乗じて利用者毎の利用者負荷、すなわち熱負荷、加湿及び除湿負荷を算出し、これらの負荷を合計することで、利用者負荷を算出する。この構成により、変動負荷である、在室利用者に起因する負荷を、上記実施形態より正確に算出することできるので、その負荷に基づいて空調設備を最適に制御することができる。

なお、各利用者に対応する、単位時間あたりの発生熱量、炭酸ガス発生量および水分蒸発量が個別の値である場合に限定されず、それらの単位負荷が平均値であってもよい。また、各利用者に対応する、単位時間あたりの発生熱量、炭酸ガス発生量および水分蒸発量は、性別および年齢などに基づいて設定することができる。

１０空調設備制御装置、１２居室、１４空調機、１６換気装置、２０入退室管理部、２２記憶部、２６在室平均人数予測部、２８平均人数補正部、３０利用者負荷算出部、４０空調負荷算出部、４２空調設備制御部、４６利用者毎滞在時間予測部、４８滞在時間補正部。

Claims

利用者の入退室を管理する入退室管理部と、
入退室管理部の利用者情報を記憶する記憶部と、
記憶部に記憶された過去の利用者情報に基づいて、在室利用者の平均人数を予測する在室平均人数予測部と、
在室平均人数予測部により予測された平均人数に基づいて、在室利用者に起因する負荷である利用者負荷を算出する利用者負荷算出部と、
利用者負荷算出部により算出された利用者負荷とこの負荷以外の空調負荷とに基づいて、空調設備を制御する空調設備制御部と、
を有し、
入退室管理部の利用者情報は、利用者が室内に滞在する滞在時間を含み、
在室平均人数予測部は、空調負荷を算出しようとする所定時間と同じ過去の時間帯における、室内に滞在した利用者の滞在時間を合計して累積滞在時間を算出し、この累積滞在時間をその所定時間で除して平均人数を予測する、
ことを特徴とする空調設備制御装置。
請求項１に記載の空調設備制御装置において、
在室人数予測部は、空調負荷を算出しようとする曜日と同じ曜日の過去の利用者情報に基づいて、平均人数を予測する、
ことを特徴とする空調設備制御装置。
請求項１に記載の空調設備制御装置において、
在室人数予測部は、空調負荷を算出しようとする月と同じ月の過去の利用者情報に基づいて、平均人数を予測する、
ことを特徴とする空調設備制御装置。
請求項１から３のいずれか１つに記載の空調設備制御装置において、
在室人数予測部の予測に用いられる過去の利用者情報と、前記所定時間に対応する最新の利用者情報とに基づいて、在室人数予測部により予測された平均人数を補正する平均人数補正部を有する、
ことを特徴とする空調設備制御装置。
請求項４に記載の空調設備制御装置において、
平均人数補正部は、最新の利用者情報が過去の利用者情報にはない利用者の滞在時間の情報を有する場合、平均人数を増加させる、
ことを特徴とする空調設備制御装置。
請求項４または５に記載の空調設備制御装置において、
平均人数補正部は、最新の利用者情報が過去の利用者情報にある利用者の滞在時間の情報を有しない場合、平均人数を減少させる、
ことを特徴とする空調設備制御装置。
請求項１から６のいずれか１つに記載の空調設備制御装置において、
利用者負荷は、利用者による熱負荷を含み、
空調設備制御部は、この熱負荷に基づいて室内の冷暖房を行う空調設備を制御する、
ことを特徴とする空調設備制御装置。
請求項７に記載の空調設備制御装置において、
利用者負荷は、さらに、利用者の炭酸ガス発生量に基づいて導入される外気による熱負荷を含み、
空調設備制御部は、この炭酸ガス発生量に基づいて室内の換気を行う空調設備を制御するとともに、外気による熱負荷に基づいて室内の冷暖房を行う空調設備を制御する、
ことを特徴とする空調設備制御装置。
請求項８に記載の空調設備制御装置において、
利用者負荷は、さらに、利用者による水分蒸発量と前記外気とに基づく加湿負荷を含み、
空調設備制御部は、この加湿負荷に基づいて室内の加湿を行う空調設備を制御する、
ことを特徴とする空調設備制御装置。
請求項８または９に記載の空調設備制御装置において、
利用者負荷は、さらに、利用者による水分蒸発量と前記外気に基づく除湿負荷を含み、
空調設備制御部は、この除湿負荷に基づいて室内の除湿を行う空調設備を制御する、
ことを特徴とする空調設備制御装置。