JP5798386B2 - 空調機制御装置および方法 - Google Patents
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また、本発明の空調機制御装置の1構成例において、前記緩和目標は、前記制御設定値Tset=緩和目標設定値Tsvの状態で前記要望量が所定の緩和中リミット量以下のまま持続できる時間が所定の緩和目標時間tkeep以上という条件であり、前記設定値決定手段と前記設定値変更速度決定手段とは、前記要望量が前記所定の緩和目標を満たす前記設定値変更速度α(n)を探索し、探索した設定値変更速度α(n)での制御設定値変更を、前記要望量が前記緩和中リミット量以下の範囲で繰り返すことを特徴とするものである。
また、本発明の空調機制御装置の1構成例は、さらに、前記設定値変更速度の探索履歴情報を、前記空調機器の運転モードと日時情報と共に記憶する探索履歴情報記憶手段を備え、前記設定値変更速度決定手段は、前記探索履歴情報記憶手段に記憶されている情報のうち、制御対象空間の外部環境が類似している探索履歴情報を利用して前記設定値変更速度α(n)を決定することを特徴とするものである。
また、本発明の空調機制御装置の1構成例は、制御対象空間の温熱環境に対する居住者の要望のうち、前記制御設定値Tsetを前記基準設定値Tiniよりも省エネルギー側に設定変更中に増加傾向となる可能性のある要望をトレードオフ要望とし、前記要望評価手段は、前記制御設定値Tsetを前記基準設定値Tiniよりも省エネルギー側に設定変更中で、かつ前記居住者の要望に前記トレードオフ要望が含まれる場合には、前記制御設定値Tsetを省エネルギー側に設定変更開始するときの要望量を初期値として、集計を行う現時刻までのトレードオフ要望の要望量を積算して集計し、前記居住者の要望に前記トレードオフ要望が含まれない場合には、集計を行う現時刻から所定の固定評価時間tvalだけ前の時刻を集計の開始時刻として、この開始時刻から現時刻までを集計区間として要望量を集計することを特徴とするものである。
また、本発明の空調機制御装置の1構成例において、前記設定値決定手段は、前記緩和目標を満たす設定値変更速度α(n)の探索が完了した場合に、探索した設定値変更速度α(n)での制御設定値変更を、前記要望量が前記緩和中リミット量以下の範囲で繰り返し、この設定値変更速度α(n)で前記緩和目標を満たさない繰り返し回数が所定の変更速度リトライ数Fgmaxを超えたときに、探索回数を初期化して、前記設定値変更速度α(n)の探索をし直すことを特徴とするものである。
また、本発明の空調機制御装置の1構成例は、さらに、制御対象空間の室温が前記設定値決定手段によって決定された制御設定値Tsetに整定したかどうかを判定する制御整定判定手段を備え、前記設定値決定手段は、整定後に所定の設定値維持時間twaitの経過を待った上で、前記要望評価手段が集計した要望量と所定の緩和開始リミット量とを比較し、前記要望量が前記緩和開始リミット量以下であるときに、前記設定値変更速度決定手段が決定した設定値変更速度α(n)で前記制御設定値Tsetを前記基準設定値Tiniから前記緩和目標設定値Tsvまで変更開始することを特徴とするものである。
また、本発明の空調機制御装置の1構成例において、前記設定値決定手段は、所定の探索継続条件を満たさないときに、前記設定値変更速度α(n)の探索を中止して、前記緩和目標を満たす設定値変更速度α(n)を探索できなかったことを管理者に通知することを特徴とするものである。
所定の温度からある目標温度に温度変更する場合、温度変化率を変えて目標温度に近づけると不満足状態が変化することが知られている。例えば、26℃から28℃に温度変更する場合、目標温度が同じ28℃であっても、26℃から28℃に移行する際の温度変化率を変えると、暑いという要望の発生状態(以下、要望状態)が変化する(文献「岩崎 由佳,“居住者の温冷感申告を利用した空調制御と居住者特性の分析”,名古屋大学大学院 環境学研究科 都市環境学専攻 久野覚研究室 原田昌幸研究室,2004年,<http://www.davinci.nuac.nagoya−u.ac.jp/ ̄harada/gakui_thema/gakui.htm>」)。発明者は、この知見を応用すれば要望の拮抗状態から抜け出す可能性を増大させられる点に着目した。そして、この知見を、要望申告を利用した設定値緩和制御に適用することで、省エネルギー性と快適性のバランスについて柔軟性を取り入れながらも、制御を一定の動作範囲内に収束しやすくできることに想到した。以下では、制御設定値を省エネルギー側に設定することを緩和と言う。
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。本実施の形態では、制御設定値Tset=緩和目標設定値Tsvで要望申告者数Nv≦緩和中リミット数Nvlimのまま持続できる時間が緩和目標時間tkeep以上という条件を緩和目標とし、緩和目標を満たす設定値変更速度をNv<Nvlimの範囲で探索しながら設定値緩和制御を行なう。制御目標の決定方法が独自の発明部分であり、目標が決定された機器の制御に関しては汎用の技術である。
機器制御部2は、制御目標決定部3が決定した制御設定値(本実施の形態では、室温設定値)を制御の目標値として制御機器4を制御する。
制御目標決定部3は、上記緩和目標を満たす設定値変更速度(制御設定値の変化率)を探索しながら、所定の基準設定値から所定の緩和目標設定値に向かう制御設定値Tsetを、定値目標記憶部30、制御整定判定部31、設定値変更速度決定部32および要望評価部33の各情報に基づいて逐次決定する。
定値目標記憶部30には、温度一定制御の制御設定値である基準設定値Tini[℃]と、緩和目標設定値Tsv[℃]とが予め設定されている。基準設定値Tiniは、快適性を考慮した従来の設定値であり、例えば国際的に推奨されている例では、夏で23〜26℃、冬で20〜24℃である。緩和目標設定値Tsvは、冷房/暖房などの空調の運転モードに応じて基準設定値Tiniよりも省エネルギー側に設定される設定値である。説明を簡単にするために本実施の形態では冷房時の代表例を説明するので、Tsv>Tiniである。使用している制御機器4や運転モード(暖房等)に対応して省エネルギー設定となる緩和目標設定値Tsvを適宜設定する。
この目標決定開始処理でTset=Tiniと設定されることにより、機器制御部2は、制御対象空間の室温が基準設定値Tiniになるように制御機器4の制御を開始する。
次に、設定値変更速度決定部32は、探索状態フラグFgに基づいて設定値変更速度α(n)を決定する(図3ステップS1−2)。Fg=0の場合は、予め記憶された変更速度決定方法に従って設定値変更速度α(n)を決定する。Fg≧1の場合については、ステップS1−11以降の動作で説明する。
α(n)=αs−a×(n−1) ・・・(1)
すなわち、設定値変更速度決定部32は、式(1)により設定値変更速度α(n)を決定する。なお、説明を簡単にするため、本実施の形態では式(1)によって設定値変更速度α(n)を所定の変更幅aで減少させていく例を示すが、設定値変更速度α(n)を所定の変更幅で増加させてもよいし、変更幅を可変にするなどしてももちろん構わない。
A=Tini+α(n)×F_et(tnow,t1) ・・・(2)
機器制御部2は、制御対象空間の室温が、設定値決定部34によって決定された新たな制御設定値Tsetと一致するように制御機器4を制御する。
B=(Tsv−Tini)/α(n) ・・・(3)
設定値決定部34は、式(3)で計算した値Bが、設定値緩和開始時刻t1から現在時刻tnowまでの経過時間F_et(tnow,t1)以上のとき、実績時間tmt=0とし、値Bがこの経過時間F_et(tnow,t1)未満のとき、実績時間tmtを経過時間F_et(tnow,t1)からBを引いた値F_et(tnow,t1)−Bとする。なお、ここでの現在時刻tnowとは、設定値決定部34が探索状態フラグFgを更新しようとする時点の時刻であることは言うまでもない。
実績時間tmtは式(3)により算出されるが、ステップS1−8とS1−9が繰り返される中でTset=Tsvとなった時刻をメモリに記憶するようにして、この時刻とステップS1−10時点の時刻との差から実績時間tmtを算出するなどの方法でももちろん構わない。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態では、過去の設定値緩和制御の運用履歴を活用し、設定値変更速度探索の初期値決定の際に、類似条件で緩和目標を満たした過去の設定値変更速度を利用する。図12は本実施の形態に係る空調機制御装置の構成を示すブロック図であり、図2と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の空調機制御装置1aは、第1の実施の形態の空調機制御装置1に対して運用情報記憶部6を加え、制御目標決定部3の代わりに制御目標決定部3aを設けたものである。制御目標決定部3aは、設定値変更速度決定部32の代わりに設定値変更速度決定部32aを有する。
運用情報記憶部6には、変更速度探索履歴情報が設定値緩和開始時の制御機器4の運転モード(冷房/暖房などの空調運転モード)や設定値緩和開始時の日時情報とともに記憶される。変更速度探索履歴情報とは、設定値変更速度決定部32aが決定した設定値変更速度α(n)、探索回数n、ステップS1−10で更新した探索状態フラグFg、および緩和目標維持時間tmtを含む情報である。変更速度探索履歴情報の1例を図13に示す。図13の例では、Fgmax=2、tkeep=20[分]としている。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。本実施の形態では、要望評価結果と設定値(緩和)運用実績とを実績管理情報としてユーザに提示する。図14は本実施の形態に係る空調機制御装置の構成を示すブロック図であり、図2、図12と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の空調機制御装置1bは、第1の実施の形態の空調機制御装置1に対して運用情報記憶部6bを加え、さらに提示情報生成部7と情報端末8とを加えたものである。提示情報生成部7と情報端末8とは、情報提示手段を構成している。
Claims (12)
- 温度一定制御の制御設定値である基準設定値Tiniと、この基準設定値Tiniよりも省エネルギー設定の制御設定値である緩和目標設定値Tsvとを予め記憶する定値目標記憶手段と、
制御設定値Tsetを前記基準設定値Tiniから前記緩和目標設定値Tsvへ変更する際の設定値変更速度α(n)を決定する設定値変更速度決定手段と、
制御対象空間の温熱環境に対する要望量を一定時間毎に評価する要望評価手段と、
前記設定値変更速度決定手段が決定した設定値変更速度α(n)で前記制御設定値Tsetを前記基準設定値Tiniから前記緩和目標設定値Tsvまで変更する設定値決定手段と、
制御対象空間の室温が前記設定値決定手段によって決定された制御設定値Tsetと一致するように空調機器を制御する機器制御手段とを備え、
前記設定値変更速度決定手段と前記設定値決定手段とは、前記要望量が所定の緩和目標を満たす前記設定値変更速度α(n)を繰り返し探索することを特徴とする空調機制御装置。 - 請求項1記載の空調機制御装置において、
前記要望評価手段は、前記要望量として、同一の居住者からの複数回の要望申告のうち最新の要望申告のみを残したときの要望申告者数、あるいは前記要望申告者数を制御対象空間の居住者数で除した要望申告者割合を導出することを特徴とする空調機制御装置。 - 請求項1または2記載の空調機制御装置において、
前記緩和目標は、前記制御設定値Tset=緩和目標設定値Tsvの状態で前記要望量が所定の緩和中リミット量以下のまま持続できる時間が所定の緩和目標時間tkeep以上という条件であり、
前記設定値決定手段と前記設定値変更速度決定手段とは、前記要望量が前記所定の緩和目標を満たす前記設定値変更速度α(n)を探索し、探索した設定値変更速度α(n)での制御設定値変更を、前記要望量が前記緩和中リミット量以下の範囲で繰り返すことを特徴とする空調機制御装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の空調機制御装置において、
さらに、前記設定値変更速度の探索履歴情報を、前記空調機器の運転モードと日時情報と共に記憶する探索履歴情報記憶手段を備え、
前記設定値変更速度決定手段は、前記探索履歴情報記憶手段に記憶されている情報のうち、制御対象空間の外部環境が類似している探索履歴情報を利用して前記設定値変更速度α(n)を決定することを特徴とする空調機制御装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の空調機制御装置において、
さらに、前記要望量と前記制御設定値Tsetとの履歴を、前記空調機器の運転モードと日時情報と共に記憶する運用情報記憶手段と、
この運用情報記憶手段に記憶された情報に基づいて、前記要望量と前記制御設定値Tsetの運用実績とを管理者に提示する情報提示手段とを備えることを特徴とする空調機制御装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の空調機制御装置において、
制御対象空間の温熱環境に対する居住者の要望のうち、前記制御設定値Tsetを前記基準設定値Tiniよりも省エネルギー側に設定変更中に増加傾向となる可能性のある要望をトレードオフ要望とし、
前記要望評価手段は、前記制御設定値Tsetを前記基準設定値Tiniよりも省エネルギー側に設定変更中で、かつ前記居住者の要望に前記トレードオフ要望が含まれる場合には、前記制御設定値Tsetを省エネルギー側に設定変更開始するときの要望量を初期値として、集計を行う現時刻までのトレードオフ要望の要望量を積算して集計し、前記居住者の要望に前記トレードオフ要望が含まれない場合には、集計を行う現時刻から所定の固定評価時間tvalだけ前の時刻を集計の開始時刻として、この開始時刻から現時刻までを集計区間として要望量を集計することを特徴とする空調機制御装置。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の空調機制御装置において、
前記設定値変更速度決定手段は、前記設定値変更速度α(n)の探索を実施する度に前記設定値変更速度α(n)を一定割合で変化させることを特徴とする空調機制御装置。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の空調機制御装置において、
前記設定値決定手段は、前記緩和目標を満たす設定値変更速度α(n)の探索が完了した場合に、探索した設定値変更速度α(n)での制御設定値変更を、前記要望量が前記緩和中リミット量以下の範囲で繰り返し、この設定値変更速度α(n)で前記緩和目標を満たさない繰り返し回数が所定の変更速度リトライ数Fgmaxを超えたときに、探索回数を初期化して、前記設定値変更速度α(n)の探索をし直すことを特徴とする空調機制御装置。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の空調機制御装置において、
さらに、制御対象空間の室温が前記設定値決定手段によって決定された制御設定値Tsetに整定したかどうかを判定する制御整定判定手段を備え、
前記設定値決定手段は、整定後に所定の設定値維持時間twaitの経過を待った上で、前記要望評価手段が集計した要望量と所定の緩和開始リミット量とを比較し、前記要望量が前記緩和開始リミット量以下であるときに、前記設定値変更速度決定手段が決定した設定値変更速度α(n)で前記制御設定値Tsetを前記基準設定値Tiniから前記緩和目標設定値Tsvまで変更開始することを特徴とする空調機制御装置。 - 請求項9記載の空調機制御装置において、
前記設定値決定手段は、前記要望量が前記緩和開始リミット量以下であるという条件が満たされない状態の持続時間が所定の上限を超えるか、あるいは前記要望評価手段が集計した要望量と前記緩和開始リミット量との比較回数が所定の上限を超えた場合には、前記緩和目標を満たす設定値変更速度α(n)を探索できなかったことを管理者に通知することを特徴とする空調機制御装置。 - 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の空調機制御装置において、
前記設定値決定手段は、所定の探索継続条件を満たさないときに、前記設定値変更速度α(n)の探索を中止して、前記緩和目標を満たす設定値変更速度α(n)を探索できなかったことを管理者に通知することを特徴とする空調機制御装置。 - 制御対象空間の温熱環境に対する要望量を一定時間毎に評価する要望評価ステップと、
制御設定値Tsetを、温度一定制御の制御設定値である基準設定値Tiniから、この基準設定値Tiniよりも省エネルギー設定の制御設定値である緩和目標設定値Tsvへ変更する際の設定値変更速度α(n)を決定する設定値変更速度決定ステップと、
この設定値変更速度決定ステップで決定した設定値変更速度α(n)で前記制御設定値Tsetを前記基準設定値Tiniから前記緩和目標設定値Tsvまで変更する設定値決定ステップと、
制御対象空間の室温が前記設定値決定ステップで決定した制御設定値Tsetと一致するように空調機器を制御する機器制御ステップとを備え、
前記設定値変更速度決定ステップと前記設定値決定ステップとは、前記要望量が所定の緩和目標を満たす前記設定値変更速度α(n)を繰り返し探索することを特徴とする空調機制御方法。
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