JP6469231B2 - 空調運転解析装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、空調運転解析装置およびプログラムに関する。

ビル等における空調に関して、室内の熱フローを見積もるための技術が存在する（例えば、特許文献１および２）。

特許文献１で開示されるエネルギー管理装置は、空調機が設置されたビルが存在する地域の気象条件を示す情報に基づいて、ビルの外部から内部へ流入する外部熱量の値を推定する。そのうえで、このエネルギー管理装置は、推定した外部熱量と、空調機の負荷電流から算出される空調熱量とを対比することにより、ビルの内部における内部熱量を算出しようとするものである。

特許文献２で開示されるシミュレーション装置は、空調機のカタログスペックが記録されているデータテーブルに基づいてシミュレーションを行うことにより、年間発熱量や省エネ指標を算出しようとするものである。

特開２０１４−１４２６８６号公報 特開２００６−２１４６３７号公報

しかし、上述した技術では、実際に測定された環境条件を反映したシミュレーションを行うことは難しく、その結果、熱の出入りを推測する精度が不十分だという課題がある。

特許文献１の技術では、気象条件に基づいて外部熱量の値を推定しているが、詳細な室内環境や立地条件を反映することは困難であり、精度高く外部熱量を推定することができない。また、室内における空調機による熱量を負荷電流に基づいて推定しているが、室内における空調機の配置（設置位置や台数など）を反映したシミュレーションは行っておらず、空調熱量の推定精度も不十分である。そのため、精度高く部屋の熱フローを算出することができない。

特許文献２が開示する技術においても、一般的な設計条件としてのデータ（室温や室内の人員密度、照明電力など）に基づいたシミュレーションを行うだけであり、実際の運転実績を反映した値を算出することはできない。

本発明は、このような課題を解決しようとするものであり、空調機ごとの運転状況および実際に検出された環境情報に基づいて、高い精度で部屋の熱フローを算出することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明にかかる空調運転解析装置は、
部屋に設置された設置済み空調機の空調運転データを取得する空調運転データ取得手段と、
前記部屋の構成を示す部屋情報を取得する部屋情報取得手段と、
前記部屋に設けられたセンサから環境情報データを取得する環境情報データ取得手段と、
前記取得された空調運転データと、前記取得された部屋情報と、前記取得された環境情報データと、に基づいて算出された、前記部屋の構成要素ごとで流入又は流出する熱量である熱フローを示す熱負荷データと、
前記設置済み空調機とこれから前記部屋に設置される候補となる設置候補空調機との空調能力データと、前記熱負荷データと、に基づいて、前記部屋で流入又は流出すると推定される熱量であり、かつ、前記設置候補空調機を、前記設置済み空調機が設置されている位置に設置した場合に生じると推定される前記部屋の熱フロー、を示す推定熱負荷データと、
を出力する出力手段と、を備える。

本発明によれば、空調機ごとの運転状況および実際に検出された環境情報に基づいて、高い精度で部屋の熱フローを算出することができる。

本発明の実施形態にかかる空調解析システムの概要を示す図である。 実施形態にかかる空調運転解析装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施形態にかかる空調運転解析装置が提供する機能部を示すブロック図である。 実施形態において熱フローＤＢに記録されているデータ内容を示す図である。 実施形態において設備ＤＢに記録されているデータ内容を示す図である。 実施形態における空調運転データの内容を示す図である。 実施形態における環境情報データの内容を示す図である。 実施形態における手動入力データの内容を示す図である。 空調対象の部屋の形状および構成要素の配置を示す図である。 実施形態における空調能力データの内容を示す図である。 実施形態における空調能力データの内容を示す図である。 データ記録処理の内容を示すフローチャートである。 熱負荷データ算出処理の内容を示すフローチャートである。 データ補完処理の内容を示すフローチャートである。 算出された熱負荷データの内容を示す図である。 熱負荷データに基づいて算出された温度分布データを示す図である。 推定熱負荷データ算出処理の内容を示すフローチャートである。 二つの温度分布データをユーザに対比可能な形で表示した画面を示す図である。 空調運転データに記録されている消費電力と、推定熱負荷データ算出処理により算出された消費電力とを対比可能な形で表示した画面を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。全図を通じて同一の要素には同一の番号を付す。また、以下の説明では、参照する図に従って「上」「下」「左」「右」を用いて方向を説明するが、これは理解を容易にするために用いるものであって、発明を限定する趣旨ではない。

（実施形態）
本実施形態にかかる空調運転解析装置は、空調対象の部屋の構成を示す部屋情報と、空調機の空調運転データと、また空調対象の部屋に設置されたセンサ（温度計など）から取得される環境情報データとを記録する機能を備える。また、この空調運転解析装置は、部屋情報と、記録されている空調運転データと、記録されている環境情報データとに基づいて、部屋の中においてどのような熱のフローがあるかをシミュレーションし、部屋に設置された各構成要素（窓や換気など）の熱負荷を示す熱負荷データを算出し、出力する。出力された熱負荷データには、空調対象の部屋における熱フロー、すなわち、部屋にあるどの構成要素からどの程度の熱量が供給され、またどの構成要素からどの程度の熱量が流出しているかといった、熱負荷を示す情報が含まれる。そのため、熱負荷データを参照することで、空調対象の部屋において、例えばどの熱源からどの程度の熱量が供給され、またどの構成要素からどの程度の熱量が排出されているかを知ることができる。

空調対象の部屋では、例えば窓や壁といった構成要素から室内に供給される熱量、および、これらを介して室外に流出する熱量は室内と室外の温度差などの環境要因によって変動する。そのため、これらを正確に見積もるため、本実施形態にかかる空調運転解析装置は、センサを介して温度や湿度などの環境情報を取得して記録し、これらの環境情報データを用いてシミュレーションを行う。

さらに、本実施形態にかかる空調運転解析装置は、空調対象の部屋の空調にかかわる空調機の稼働状況を空調運転データとして記録し、記録された空調運転データをシミュレーションに用いる。すなわち、本実施形態にかかる空調運転解析装置は、部屋の構成を示す情報（部屋情報）、空調機の稼働状況を示す情報（空調運転データ）、環境の変化を示す情報（環境情報データ）に基づいてシミュレーションを行うことにより、部屋の熱負荷データを算出する。

本実施形態にかかる空調解析システム１００は、図１に示すように、空調運転解析装置１と、空調対象の部屋Ａの内部に設置された室内機４Ａおよび室内機４Ｂ、また室内機４Ａおよび４Ｂと熱交換を行う室外機３、および各空調機（室外機３、室内機４Ａおよび４Ｂ）の空調運転データを取得する運転実績計測機５と、部屋Ａに設置されており温度や湿度などの環境情報を取得するセンサ６と、を備える。運転実績計測機５は、室外機３、室内機４Ａおよび室内機４Ｂとネットワーク２を介して接続されており、ネットワーク２を介して互いに情報を送受信することができる。また、空調運転解析装置１は、ネットワーク７を介して運転実績計測機５およびセンサ６と接続されており、ネットワーク７を介して互いに情報を送受信することができる。

室内機４Ａおよび室内機４Ｂは、それぞれ部屋Ａの天井部分などに設置され、部屋Ａの室温を調整するため、暖房機能および冷房機能を提供するものである。室内機４Ａは、冷媒配管を介して室外機３と接続されており、配管内の冷媒を介して室外機３と熱交換する機能を備える。すなわち、室内機４Ａは、部屋Ａの内部で得た熱を冷媒経由で室外機３に供給することができる。供給された熱を室外機３が室外に放出することにより、部屋Ａの熱を室外に放出し、室温を下げる機能（いわゆる冷房機能）を提供することができる。また逆に、室外機３が取り込んだ室外の熱を、冷媒を介して室内機４Ａが部屋Ａの内部に供給することにより、室温を上げる機能（いわゆる暖房機能）を提供することもできる。室内機４Ｂも同様に、冷媒配管を介して室外機３と接続されており、同様に部屋Ａに冷房機能および暖房機能を提供することができる。

なお、図１においては、室内機は二つ（室内機４Ａおよび４Ｂ）、室外機は一つ（室外機３）が記載されているが、室内機および室外機の数は任意である。すなわち、本実施形態にかかる空調解析システム１００は、三つ以上の室内機、または二つ以上の室外機を備えるものであってもよい。また、室内機と室外機の接続関係についても任意である。

運転実績計測機５は、定められた時間間隔（例えば、１秒など）ごとに接続された空調機（室外機３、室内機４Ａおよび室内機４Ｂ）の稼働状況を示すデータ（空調運転データ）を収集する。具体的には、運転実績計測機５は、ネットワーク２を介し、定期的に各空調機に空調運転データを報告する指示にあたる信号を出力し、各空調機からの応答信号を受信する。この空調運転データには、各空調機のその時刻の消費電力を示すデータが含まれる。他にも、空調運転データには、稼働モード（冷房または暖房）、風量などを示す情報が含まれていてもよい。運転実績計測機５は、取得した空調運転データを、そのデータを取得した時刻と対応付けたうえで、ネットワーク７を介して空調運転解析装置１に送信する。

センサ６は、例えば温度湿度計や、あるいは日照計などを備え、空調対象の部屋Ａの内部または外部に設置されている。センサ６は、設置された箇所の状態（温度、湿度、日照度など）を示す環境情報データを取得し、ネットワーク７を介して空調運転解析装置１に送信する。なお、図１には、センサは一つ（センサ６）のみが記載されているが、センサの数は任意であり、複数であってもよい。また、取得するデータの種類も上述した内容（温度、湿度、日照度など）に限定されず任意である。

空調運転解析装置１は、空調解析システム１００の備える運転実績計測機５からネットワーク７を介して空調機（室外機３、室内機４Ａおよび室内機４Ｂ）の空調運転データを取得し、記録する。空調運転データに含まれる、各時刻における各空調機の消費電力を参照することで、それぞれの時刻において各空調機から部屋に供給される熱量、または各空調機を介して室外に流出する熱量を算出することが可能となる。また、空調運転解析装置１は、センサ６から環境情報データを取得し、記録する。

ネットワーク２は、接続された機器（運転実績計測機５、室外機３、室内機４Ａおよび室内機４Ｂ）の間で情報を伝達するための任意の規格によるネットワークである。ネットワーク２は、例えばイーサネット（登録商標）に代表される有線ケーブルによるネットワーク規格に基づいて構成されてもよいし、またＷｉ−Ｆｉ（登録商標）（Wireless Fidelity）に代表される無線通信によるネットワーク規格に基づいて構成されてもよい。ネットワーク７も同様に、空調運転解析装置１と、運転実績計測機５や各センサ（センサ６等）との間で情報を伝達するための任意の規格によるネットワークである。また、本実施形態においてはネットワーク２とネットワーク７が別個に存在しているが、これらが接続された大きな一つのネットワークで各構成要素間が接続されていてもよい。

空調運転解析装置１は、図２に示されるハードウェア構成を備える。すなわち空調運転解析装置１は、装置全体の動作を制御する制御部１１０、空調運転解析装置１の制御に必要なデータを記録する記憶部１２０、ユーザによる空調運転解析装置１への操作入力を受け付ける操作部１３０、ユーザに操作情報など必要な情報を提示するディスプレイ１４０、および空調運転解析装置１をネットワーク７に接続するネットワークインタフェース１５０を備え、これらが内部バス１６０を介して互いに接続された構成を有する。

制御部１１０は、プロセッサとして動作するＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１、一時的なデータの記録領域であるＲＡＭ（Random Access Memory）１１２、制御用プログラムが記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）１１３を備える。ＣＰＵ１１１は、ＲＡＭ１１２およびＲＯＭ１１３に記憶されている制御用のプログラムに従って、空調運転解析装置１全体の動作を制御する。ＲＡＭ１１２は、ＣＰＵ１１１が使用するデータを一時的に保存する。ＲＯＭ１１３は、制御用のプログラムを記憶する。制御部１１０は、空調運転解析装置１が備える他の構成要素との間で信号を送受信することにより、これらの構成要素を制御する。

記憶部１２０は、ハードディスクドライブやフラッシュメモリ、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の不揮発性記憶装置を備え、空調運転解析装置１が稼動するために必要なデータを記憶する。特に、前述した空調運転データおよび環境情報データは、記憶部１２０にデータベースの形式で記録される。

操作部１３０は、キーボードやマウス等を備え、ユーザによる入力操作を受け付けて制御部１１０に伝達する。

ディスプレイ１４０は、液晶ディスプレイ等を備え、制御部１１０がユーザに向けて出力する情報を表示する。

ネットワークインタフェース１５０は、空調運転解析装置１をネットワーク７に接続する。空調運転解析装置１が、ネットワーク７を介して運転実績計測機５またはセンサ６から情報を受信する際、ネットワークインタフェース１５０は、他機器からネットワークを介して受信した情報を、内部バス１６０を介して制御部１１０へ送信する。

内部バス１６０は、空調運転解析装置１内の構成要素（制御部１１０、記憶部１２０、操作部１３０、ディスプレイ１４０、ネットワークインタフェース１５０等）間での情報のやり取りを中継する。例えば、制御部１１０が必要なデータを記憶部１２０から読み出すとき、制御部１１０は、内部バス１６０を介して記憶部１２０からデータを読み出す。

ここまで述べたハードウェアの構成要素を協働して動作させることにより、空調運転解析装置１は、図３に示す各機能部としての動作を実現する。具体的には、空調運転解析装置１は、必須の要素として、空調運転データ取得部１１、環境情報データ取得部１２、部屋情報取得部１４、出力部１８といった機能部を備え、さらに、データを記録するデータベース（ＤＢ：Data Base）として熱フローＤＢ２１および設備ＤＢ２２とを備える。空調運転解析装置１は、他に、任意の構成要素として、算出部１５、手動入力受信部１３、補完部１６、推定部１７といった要素を備える。

空調運転データ取得部１１は、ネットワーク７を介して運転実績計測機５から空調運転データを取得し、熱フローＤＢ２１に記録する。空調運転データ取得部１１は、例えば１秒ごとなど、規定された時間間隔で運転実績計測機５から送信されてくる空調運転データを逐次記録する。

環境情報データ取得部１２は、ネットワーク７を介して、接続されたセンサ（センサ６）から環境情報データを取得し、熱フローＤＢ２１に記録する。環境情報データには、センサ６が検出した温度、湿度、日照度などを示す情報が含まれる。環境情報データ取得部１２は、例えば１秒ごとなど、規定された時間間隔でセンサ６から環境情報データを取得し、逐次記録する。

手動入力受信部１３は、熱フローＤＢ２１に記録されている環境情報データについて、ユーザによる操作部１３０を介した入力を受け付け、記録する。手動入力受信部１３により、センサ６により取得された環境情報データには表れないデータを記録することにより、環境情報データの精度を高めることができる。

部屋情報取得部１４は、設備ＤＢ２２に記録されている、空調対象の部屋Ａの構成を示す部屋情報を取得し、算出部１５に提供する。ここで、部屋情報には、部屋Ａの形状、部屋Ａに設置されているドア、窓、照明、換気、空調機などの熱フローにかかわる機器の位置が含まれる。さらに部屋情報には、部屋Ａが備える照明、換気などの熱フロー量などを示す情報を含むものであってもよい。

算出部１５は、空調運転データ取得部１１に取得された空調運転データと、部屋情報取得部１４により取得された部屋情報と、環境情報データ取得部１２により取得された環境情報データとに基づき、空調対象の部屋Ａの熱フローを示す熱負荷データを算出する。具体的には、算出部１５は、取得した部屋情報から部屋のレイアウトを示すデータを読み出し、部屋の各構成要素（空調機、照明、換気、ドアなど）のそれぞれについて、どの構成要素から部屋に提供された熱が、どの構成要素から外部に流出しているかのシミュレーションを行う。算出部１５は、このシミュレーションにあたり、空調機から供給される（または空調機から排出される）熱量については記録されている空調運転データに基づいて算出する。また、算出部１５は、部屋においてセンサ（センサ６など）が設置されている位置の環境状態（温度や湿度）については、記録されている環境情報データと合致するようにシミュレーションを行う。算出部１５は、このような条件を満たすシミュレーションを行い、部屋の熱フローがどうであったかを算出し、算出された熱フローを示す熱負荷データを生成する。特に、算出部１５は、空調運転解析装置１の操作部１３０を介して、ユーザから熱負荷データを生成する対象の日時を示す操作入力を受け付け、対象日時の熱負荷データを生成するものであってもよい。

補完部１６は、算出部１５が熱負荷データを生成する際に、対象の日時の環境情報データが熱フローＤＢ２１に記録されていない場合に、対象の日時の環境情報データを、熱フローＤＢ２１に記録されている環境情報データに基づいて補完する。算出部１５は、シミュレーションに必要な環境情報データが熱フローＤＢ２１に記録されていない場合、補完部１６によって補完された環境情報データを用いてシミュレーションを行う。

推定部１７は、算出部１５が算出した熱負荷データと、設備ＤＢ２２に記録されている空調能力データとに基づいて、現在設置されている空調機に代えて、他の空調機を設置した場合の熱フローを推定する。設備ＤＢ２２には、現在設置されている空調機の空調能力データ（消費電力、温度効率など）、および、今後この部屋に設置される候補となる空調機の空調能力データが記録されている。推定部１７は、算出部１５が算出した熱負荷データを基に、現在設置されている空調機の空調能力データと、設置される候補となる空調機の空調能力データとに基づいて、現在設置されている空調機の位置に、設置される候補となる空調機を設置した場合の熱フローを示す推定熱負荷データを生成する。

出力部１８は、算出部１５により算出された熱負荷データを出力する。出力する形態としては、例えばディスプレイ１４０に画像データとしてデータを出力することにより、ディスプレイ１４０のスクリーンに画像データとして熱負荷データを表示するものであってもよい。あるいは、例えばネットワークインタフェース１５０を介して空調運転解析装置１に接続されたプリンターに熱負荷データを含む印刷用データを出力することにより、ハードコピーの形で出力するものであってもよい。さらに出力部１８は、熱負荷データだけでなく、推定部１７により推定された推定熱負荷データも同様の形態で出力するものであってもよい。

記憶部１２０は、上述した通り、熱フローＤＢ２１および設備ＤＢ２２を記録する。熱フローＤＢ２１には、図４Ａに示すように、空調運転データＤ１、環境情報データＤ２、手動入力データＤ３が記録されている。また、設備ＤＢ２２には、図４Ｂに示すように、レイアウトデータＤ４、および空調能力データＤ５が記録されている。ここから、これらのデータについてそれぞれ図面を参照しつつ説明する。

空調運転データＤ１は、図５に示すように、時刻を表す時刻データＤ１０と、各空調機の消費電力を示すデータ（室外機３の消費電力データＤ１１、室内機４Ａの消費電力データＤ１２、室内機４Ｂの消費電力データＤ１３）とを連結したレコードが繰り返し記録されたデータである。空調運転データ取得部１１は、運転実績計測機５から送信された空調運転データを示す情報を受信すると、受信した空調運転データからレコードを生成し、空調運転データＤ１に記録する。なお、運転実績計測機５から送信される空調運転データにはデータの欠落が含まれるケースがあり、このような場合、空調運転データ取得部１１は、欠落したデータを空欄にしてレコードを生成して空調運転データＤ１に記録する。その結果、空調運転データＤ１には、データ欠落部Ｄ１３ａが生じることもある。

環境情報データＤ２は、図６に示すように、時刻を表す時刻データＤ２０と、各センサにより取得されたデータ（センサ１によるデータＤ２１、センサ２によるデータＤ２２、センサ３によるデータＤ２３）とを連結したレコードが繰り返し記録されたデータである。また、例えばセンサ１が温度湿度計である場合、センサ１からは温度を示すデータと湿度を示すデータが得られるため、データＤ２１には温度データＤ２１１と湿度データＤ２１２が含まれる。環境情報データ取得部１２は、定期的に、接続された各センサからデータを取得し、データを取得した時刻を示す情報と、各センサから取得したデータを連結することによりレコードを生成し、環境情報データＤ２に記録する。なお、環境情報データを取得する際に、一部のセンサからデータの取得を失敗するケースがある。このような場合、環境情報データ取得部１２は、取得できなかったデータを空欄にしてレコードを生成して環境情報データＤ２に記録する。その結果、環境情報データＤ２には、データ欠落部Ｄ２２１ａが生じることもある。

手動入力データＤ３は、本実施形態においては任意の要素であり、運転実績計測機５やセンサ６では取得できない情報について、ユーザによりあらかじめ入力されたデータである。手動入力データＤ３は、一例として、図７に示すように、照明データＤ３１や、換気データＤ３２を含む。照明データＤ３１には、空調対象の部屋Ａに設置されている各照明について、その消費電力および明るさを示すデータが記録されている。また、換気データＤ３２には、空調対象の部屋Ａに設置されている各換気について、その風量および熱交換率を示すデータが記録されている。

空調対象の部屋Ａの一例を図８に示す。この例においては、壁（壁Ｗ１〜Ｗ４等）によって囲まれた部屋Ａに、図における右上部分にドアＥ１が、また下部に窓Ｅ２ａ、窓Ｅ２ｂ、窓Ｅ２ｃが設けられている。さらに部屋Ａには、照明Ｅ３ａ〜Ｅ３ｄ、および換気Ｅ４ａ〜Ｅ４ｆがそれぞれ設けられている。さらに部屋Ａには、四方の壁にそれぞれセンサ６ａ〜６ｄが設置されており、また中央部に室内機４ａ〜４ｄがそれぞれ備えられている。設備ＤＢ２２に記録されているレイアウトデータＤ４は、この部屋Ａの形状および構造、また各構成要素の位置を示すデータを記録する。このレイアウトデータＤ４は、空調対象の部屋の構成要素を示す部屋情報の一部として扱われる。

空調能力データＤ５は、図９に示すように、部屋Ａに現在設置されている各空調機について、それぞれの能力を示すデータを記録する。具体的には、空調能力データＤ５は、各空調機の温度効率および定格運転時の消費電力、また他に、室外機については駆動周波数や、室内機の風量などを示すデータを記録する。

さらに、空調能力データＤ５には、現在設置されている空調機に代えて設置することが検討されている機種の空調機について、その能力を示すデータを含むものであってもよい。具体的には、図１０に示すように、設置される候補となる各空調機の温度効率および定格運転時の消費電力、また他に、室外機については駆動周波数や、室内機の風量などを示すデータを記録するものであってもよい。

空調運転解析装置１は、ここまで説明したようなハードウェア、機能部、データなどを用い、熱フローを示す熱負荷データを生成する。その過程において、空調運転解析装置１は、図１１に示すデータ記録処理を実行することにより、空調運転データおよび環境情報データを記録する。空調運転解析装置１は、自機の起動によって、あるいは空調機の運転開始に伴ってデータ記録処理を開始する。また、空調運転解析装置１は、自機が停止するとき、あるいは接続しているすべての空調機が停止したときは、データ記録処理を終了する。

データ記録処理の最初に、空調運転解析装置１は、データ取得タイミングが到来しているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。具体的には、空調運転解析装置１は、空調運転データおよび環境情報データを前回取得してから時間が経過したか否かを検証し、経過していればデータ取得タイミングが到来していると判定する。データを前回取得してからまだ時間が経過していないと判定した場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、空調運転解析装置１は、データ取得タイミングが到来するまで待機する。

データ取得タイミングが到来したと判定した場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、空調運転解析装置１は、空調運転データを取得し記録する（ステップＳ１２０）。具体的には、空調運転解析装置１は、運転実績計測機５から空調運転データを取得し、記憶部１２０にある空調運転データＤ１に記録する。

続いて空調運転解析装置１は、環境情報データを取得し記録する（ステップＳ１３０）。具体的には、空調運転解析装置１は、ネットワーク７を介して接続されている各センサから、環境情報データを取得し、記憶部１２０にある環境情報データＤ２に記録する。

環境情報データを記録すると、空調運転解析装置１は、終了条件が充足されているか否かを判定する（ステップＳ１４０）。本実施形態においては、空調運転解析装置１は、空調運転解析装置１を停止する操作入力がユーザによってなされたこと、あるいは接続しているすべての空調機が停止したことなどを終了条件として、データ記録処理を終了する。終了条件が充足されていないと判定した場合（ステップＳ１４０：ＮＯ）、空調運転解析装置１は処理をステップＳ１１０に戻し、以降の処理を再度実行する。終了条件が充足されていると判定した場合（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）、空調運転解析装置１はデータ記録処理を終了する。

空調運転解析装置１は、このデータ記録処理を継続的に実行することにより、空調運転データおよび環境情報データをそれぞれ蓄積し、記憶部１２０に空調運転データＤ１および環境情報データＤ２として記録する。のち、空調運転解析装置１は、図１２に示す熱負荷データ算出処理を実行することにより、蓄積されたデータに基づいたシミュレーションを行い、熱フローを示す熱負荷データを生成し出力する。空調運転解析装置１は、ユーザによる操作をトリガーに熱負荷データ算出処理を開始してもよいし、また定期的（例えば、月に１度など）に、あるいは予定された時間に自動的に熱負荷データ算出処理を開始してもよい。

熱負荷データ算出処理の最初に、空調運転解析装置１は、算出対象日時を特定する（ステップＳ２１０）。例えば、空調運転解析装置１は、操作部１３０を介してユーザにより行われた操作内容で指定された日時を、算出対象日時として特定してもよい。また、自動的に熱負荷データ算出処理を実行する場合、条件に基づいて自動で算出対象日時を特定してもよい。

続いて空調運転解析装置１は、算出対象日時の空調運転データおよび環境情報データを読み出す（ステップＳ２２０）。具体的には、空調運転解析装置１は、記憶部１２０に記録されている熱フローＤＢ２１にアクセスし、空調運転データＤ１から、対象の日時の空調運転データを読み出す。また同様に、空調運転解析装置１は、環境情報データＤ２から、対象の日時の環境情報データを読み出す。

次に空調運転解析装置１は、読み出した空調運転データおよび環境情報データが、熱負荷データを算出するのに十分であるか判定する（ステップＳ２３０）。これは、前述したように、空調運転データＤ１および環境情報データＤ２には欠落（データ欠落部Ｄ１３ａおよびデータ欠落部Ｄ２２１ａ）が生じるケースがあるためである。空調運転解析装置１は、読み出した空調運転データおよび環境情報データに欠落があるか否かを検証し、欠落がなければ十分なデータがあると判定し、欠落があると十分なデータがないと判定する。

ステップＳ２３０で、熱負荷データを算出するのに十分なデータがないと判定した場合（ステップＳ２３０：ＮＯ）、空調運転解析装置１は、データ補完処理（ステップＳ２４０）を行うことにより、欠落したデータを補完する。データ補完処理の内容については後述する。

ステップＳ２３０において熱負荷データを算出するのに十分なデータがあると判定した場合（ステップＳ２３０：ＹＥＳ）、または、データ補完処理が完了すると、空調運転解析装置１は部屋情報を取得する（ステップＳ２５０）。具体的には、空調運転解析装置１は、記憶部１２０にアクセスし、設備ＤＢ２２から、部屋情報（部屋Ａの形状を示す情報、部屋Ａにおける各構成要素の位置などの情報）を読み出す。

続いて空調運転解析装置１は、熱負荷データを算出する（ステップＳ２６０）。具体的には、空調運転解析装置１は、取得された空調運転データ、環境情報データおよび部屋情報を基にしたシミュレーションを行うことにより、部屋Ａにおける熱のフローを再現した熱負荷データを算出し、記憶部１２０に記録する。

次に空調運転解析装置１は、算出した熱負荷データを出力する（ステップＳ２７０）。出力する形態としては、ディスプレイ１４０に熱負荷データを示す画像を表示してもよいし、また記憶部１２０に熱負荷データを記録してもよい。また、ネットワークインタフェース１５０を介して他の機器に熱負荷データを送信してもよい。空調運転解析装置１は、熱負荷データを出力すると、熱負荷データ算出処理を終了する。

空調運転解析装置１は、熱負荷データ算出処理を実行することにより、実際の空調運転状況を反映したデータ（空調運転データおよび環境情報データ）に基づいた熱フローを示す熱負荷データを算出する。熱負荷データ算出処理の過程で、データに欠落があることが明らかとなった場合（ステップＳ２３０：ＮＯ）、空調運転解析装置１はデータ補完処理によって欠落部分のデータを補完し、補完されたデータを用いて熱負荷データを算出することができる。ここから、データ補完処理について説明する。

空調運転解析装置１は、熱負荷データ算出処理のステップＳ２３０で、熱負荷データの算出に十分なデータがないと判定した場合に、図１３に示すデータ補完処理を開始する。

データ補完処理の最初に、空調運転解析装置１は、補完対象のデータを特定する（ステップＳ２４１）。具体的には、空調運転解析装置１は、熱負荷データ算出処理のステップＳ２２０で読み出されたデータのうち欠落している部分を特定し、そのうちの一つを補完対象のデータとして特定する。

次に空調運転解析装置１は、補完対象データを、記録されているデータに基づいて補完する（ステップＳ２４２）。空調運転解析装置１は、必要に応じて熱フローＤＢ２１にアクセスし、欠落している部分のデータを補完する。補完とは、通信エラー等によって失われたデータを、記録されている他のデータを基に推測し、そのデータを用いてデータの欠落部を補填することをいう。

本実施形態においては、空調運転解析装置１は、欠落しているデータを、記録されているデータを重み付け加算することによって補完する。具体的には、例えば部屋Ａに温度センサが四つ（センサ６ａ〜６ｄ）が設置されており、このうちセンサ６ｄによって取得されるべき温度データＴｄが欠落していたとする。この場合、空調運転解析装置１は、センサ６ａにより取得された温度データＴａ、センサ６ｂにより取得された温度データＴｂ、センサ６ｃにより取得された温度データＴｃを用い、以下の数式１に従ってＴｄを算出し、補完する。

ここで、ｗ_１、ｗ_２、ｗ_３はそれぞれ重み付け係数である。重み付け係数は、空調運転解析装置１が部屋情報に基づいて算出するものでもよいし、また別に、あらかじめ規定されているものであってもよい。さらに、同種のセンサにより取得されたデータを元に補完するだけでなく、相関のあるデータであれば他種のデータを用いてもよい。例えば、温度と湿度の間に相関がある状況下であれば、温度データを補完する場合に、湿度データを含むデータを用いて重み付け加算してもよい。

補完対象データを補完すると、次に空調運転解析装置１は、データの欠落がすべて補完されたか判定する（ステップＳ２４３）。データの欠落がすべて補完されていないと判定した場合（ステップＳ２４３：ＮＯ）、空調運転解析装置１は、処理をステップＳ２４１に戻し、以降の処理を再実行する。データの欠落がすべて補完されたと判定した場合（ステップＳ２４３：ＹＥＳ）、空調運転解析装置１はデータ補完処理を終了する。

このように、空調運転解析装置１は、データの欠落があった場合であっても、欠落部分を補完した上で熱負荷データを生成する。そのため、データの欠落があった場合であっても、実態に近いデータに基づいたシミュレーションを行うことができ、実際の熱フローを精度よく再現した熱負荷データを算出することができる。

上述した例では、一つのセンサによるデータが欠落していた場合に、他のセンサにより取得されたデータを基に欠落データを補完した。しかし、補完の形態としてはそれに限られない。例えば、一つのセンサによるデータに欠落があった場合に、当該センサが欠落データの前後に取得したデータが記録されていれば、それに基づいて欠落データを補完するものであってもよい。

算出された熱負荷データは、一例として図１４に示すように、各構成要素から供給され、あるいは流出する熱負荷（熱フロー）を示すデータとなる。空調運転解析装置１は、空調運転データに基づいて、各室内機から供給される熱フローを算出する。そのうえで、空調機から供給された熱フローの情報と、部屋のレイアウトなどの構成を示す情報（部屋情報）と、および実際の温度変化等を示す情報（環境情報データ）とを組み合わせてシミュレーションを行うことにより、各部屋の構成要素（壁、窓、天井、床等）を通じて出入りする熱量（熱フロー）を算出する。また、オプションとして、照明および換気を通じた熱フローについては、手動入力データＤ３に基づいて算出するものであってもよい。

このように、本実施形態にかかる空調運転解析装置１は、各構成要素を通じた熱の出入り（フロー）を示す熱負荷データを算出することができる。空調機の実際の運転状況を記録したデータ（空調運転データ）、部屋の形状および構成要素の位置を示す情報（部屋情報）、環境において観測されたデータ（環境情報データ）を組み合わせたシミュレーションを行っているため、空調運転解析装置１は精度高く熱フローを示す情報（熱負荷データ）を算出することができる。そのため、より正確に部屋の熱フローを算出することができる。

さらに、空調運転解析装置１は、各構成要素の熱フローを組み合わせることにより、部屋の温度分布を示す画像データを算出することも可能である。空調運転解析装置１は、各構成要素の位置、およびその構成要素が供給する熱量に基づき、部屋の位置ごとに、どの方向へ、どの程度の大きさの熱フローが存在するかをシミュレーションにより算出する。算出された熱フローと、環境情報データに記録されている各センサ位置の温度データに基づき、部屋の各位置における温度を示す二次元データ（温度分布データ）を算出する。空調運転解析装置１は、算出した温度分布データを、部屋のレイアウトを示すデータに重ねた画像を生成し、ディスプレイ１４０に、図１５に示すような温度分布データＤ６Ａとして出力することができる。

また、上述したように、空調運転解析装置１の設備ＤＢ２２には、現在設置されている空調機の空調能力データのみならず、今後この部屋に設置される候補となる空調機の空調能力データも記録されている。そのため、空調運転解析装置１は、現在設置されている空調機に代えて新たな空調機を設置した場合の稼働状況についてシミュレーションすることもできる。

空調運転解析装置１は、ユーザにより、推定熱負荷データを算出することを指示する操作がなされると、図１６に示される推定熱負荷データ算出処理を開始する。なお、ユーザは、推定熱負荷データの算出を指示する際、操作部１３０を操作し、設置候補となる空調機を特定する情報を入力する。

推定熱負荷データ算出処理の最初に、空調運転解析装置１は、すでに記録されている熱負荷データを読み出す（ステップＳ３１０）。なお、その時点で熱負荷データが記憶部１２０に記録されていない場合、空調運転解析装置１は熱負荷データ算出処理を実行して熱負荷データを算出してもよい。

次に空調運転解析装置１は、設置済み空調機の空調能力データを読み出す（ステップＳ３２０）。空調運転解析装置１は、記憶部１２０の設備ＤＢ２２にアクセスし、設置済み空調機の空調能力データを読み出す。

次に空調運転解析装置１は、設置候補空調機の空調能力データを読み出す（ステップＳ３３０）。空調運転解析装置１は、記憶部１２０の設備ＤＢ２２にアクセスし、設置候補空調機の空調能力データを読み出す。

次に空調運転解析装置１は、推定熱負荷データを算出する（ステップＳ３４０）。具体的には、空調運転解析装置１は、熱負荷データに記録されている設置済み空調機の熱フローと、記録されている空調運転データにおける設置済み空調機の消費電力とを読み出す。そして、空調運転解析装置１は、どの程度の消費電力で設置候補空調機を稼働させると、記録されている熱フローを再現できるかシミュレートする。シミュレートの結果を受け、空調運転解析装置１は、記録されている熱フローになるべく近い熱フローを再現できるときの消費電力と、その場合の熱フローとを算出し、推定熱負荷データとして記録する。

次に空調運転解析装置１は、算出した推定熱負荷データを出力する（ステップＳ３５０）。出力する形態は熱負荷データを出力する場合と同様であり、ディスプレイ１４０に推定熱負荷データを示す画像を表示する方法、または記憶部１２０に推定熱負荷データを記録する方法などが用いられる。空調運転解析装置１は、推定熱負荷データを出力すると、推定熱負荷データ算出処理を終了する。

このように、空調運転解析装置１は、現在設置されている空調機で稼働させた場合の熱フローを示す熱負荷データを基に、他の設置候補となる空調機を設置し稼働させた場合の熱フローを示す推定熱負荷データを算出し出力する。そのため、空調機の入れ替えを検討する場合に、機種の選定や、入れ替え前後での消費電力の変化の推定において判断材料を提供することができる。

空調運転解析装置１は、熱負荷データと同様の手法により、推定熱負荷データに基づいて部屋の内部の熱フローをシミュレーションすることによって部屋の温度分布データを生成することができる。その場合、例えば図１７に示すように、現行の空調機を稼働させた場合の温度分布データＤ６Ｂと、設置候補となる空調機を設置し稼働させた場合の温度分布データＤ６Ｃとを並べてディスプレイ１４０に表示することにより、ユーザにとって簡易に対比することを可能とすることができる。

本実施形態にかかる空調運転解析装置１においては、手動入力受信部１３は任意の構成要素であり、なくとも空調運転解析装置１は熱負荷データを生成することが可能である。しかし、特に、熱フローの変動が少ないと見込まれる構成要素（照明など）については、あらかじめ固定化された数値データで入力したうえでシミュレーションしたほうが、算出される熱負荷データの精度をより高くすることができる。また、本実施形態では、手動入力受信部１３が受信したデータは熱フローＤＢ２１に記録されているが、設備ＤＢ２２に記録するものでもよいし、また別のデータとして記憶部１２０に記録されるものでもよい。

上述した通り、空調運転解析装置１は推定熱負荷データ算出処理のステップＳ３４０において、他の設置候補となる空調機を設置し稼働させた場合の消費電力を算出する。空調運転解析装置１は、推定熱負荷データ算出処理において算出した消費電力を記録し、資料としてユーザに提示することも可能である。例えば、図１８に示すように、空調運転データＤ１に記録されている消費電力と、推定熱負荷データ算出処理により算出された消費電力とを対比可能な形でディスプレイ１４０に表示することで、ユーザは、空調機の入れ替え前後での消費電力の差異について認識することが可能となる。

また、上記の実施形態において、空調運転解析装置１によって実行されるプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＭＯ（Magneto-Optical Disk）、ＵＳＢメモリ、メモリカード等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布することも可能である。そして、かかるプログラムを特定のまたは汎用のコンピュータにインストールすることによって、当該コンピュータを各実施形態および変形例における機器として機能させることも可能である。

また、上記のプログラムをインターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有するディスク装置等に格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロード等するようにしてもよい。また、通信ネットワークを介してプログラムを転送しながら起動実行することによっても、上述の処理を達成することができる。さらに、プログラムの全部または一部をサーバ装置上で実行させ、その処理に関する情報をコンピュータが通信ネットワークを介して送受信しながらプログラムを実行することによっても、上述の処理を達成することができる。

なお、上述の機能を、ＯＳ（Operating System）が分担して実現する場合またはＯＳとアプリケーションとの協働により実現する場合等には、ＯＳ以外の部分のみを上記の記録媒体に格納して配布してもよく、また、コンピュータにダウンロード等してもよい。

本発明は、広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態および変形が可能である。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内およびそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

本発明は、ビル等に設置される空調制御システムに適する。

１ 空調運転解析装置、２，７ ネットワーク、３ 室外機、４Ａ，４Ｂ 室内機、４ａ〜４ｄ 室内機、５ 運転実績計測機、６ センサ、６ａ〜６ｄ センサ、１１ 空調運転データ取得部、１２ 環境情報データ取得部、１３ 手動入力受信部、１４ 部屋情報取得部、１５ 算出部、１６ 補完部、１７ 推定部、１８ 出力部、２１ 熱フローＤＢ、 ２２ 設備ＤＢ、１００ 空調解析システム、１１０ 制御部、１１１ ＣＰＵ、１１２ ＲＡＭ、１１３ ＲＯＭ、１２０ 記憶部、１３０ 操作部、１４０ ディスプレイ、１５０ ネットワークインタフェース、１６０ 内部バス、Ａ 部屋、Ｅ１ ドア、Ｅ２ａ〜Ｅ２ｃ 窓、Ｅ３ａ〜Ｅ３ｄ 照明、Ｅ４ａ〜Ｅ４ｆ 換気、Ｗ１〜Ｗ４ 壁。

Claims (8)

1. 部屋に設置された設置済み空調機の空調運転データを取得する空調運転データ取得手段と、
   前記部屋の構成を示す部屋情報を取得する部屋情報取得手段と、
   前記部屋に設けられたセンサから環境情報データを取得する環境情報データ取得手段と、
   前記取得された空調運転データと、前記取得された部屋情報と、前記取得された環境情報データと、に基づいて算出された、前記部屋の構成要素ごとで流入又は流出する熱量である熱フローを示す熱負荷データと、
   前記設置済み空調機とこれから前記部屋に設置される候補となる設置候補空調機との空調能力データと、前記熱負荷データと、に基づいて、前記部屋で流入又は流出すると推定される熱量であり、かつ、前記設置候補空調機を、前記設置済み空調機が設置されている位置に設置した場合に生じると推定される前記部屋の熱フロー、を示す推定熱負荷データと、
   を出力する出力手段と、を備える、
   空調運転解析装置。
2. 前記部屋の前記構成要素は、前記部屋に設置され、かつ、前記熱フローを生じさせる機器を含み、
   前記設置済み空調機の前記空調能力データは、前記設置済み空調機の空調能力を示し、
   前記設置候補空調機の前記空調能力データは、前記設置候補空調機の空調能力を示し、かつ、
   推定される前記部屋の前記熱フローは、前記設置済み空調機が設置されている前記位置に前記設置候補空調機を設置し、前記空調能力データで示される前記空調能力で前記設置候補空調機を運転させ、かつ、前記熱負荷データによって示される前記熱フローであって、前記空調能力データで示される前記空調能力で運転する前記設置済み空調機が生じさせる前記熱フローを、前記設置候補空調機が再現する場合に、前記部屋の前記構成要素ごとで生じると推定される熱フローを含む、
   請求項１に記載の空調運転解析装置。
3. 前記出力手段は、
   前記熱負荷データが示す前記熱フローに基づいて生成される前記部屋の温度分布を示す第１温度分布データと、
   前記推定熱負荷データが示す前記熱フローに基づいて生成される前記部屋の温度分布を示す第２温度分布データと、
   をさらに出力する、
   請求項１又は２に記載の空調運転解析装置。
4. ユーザによる、前記熱負荷データを算出する対象の日時を示す入力を受け付ける入力手段、をさらに備え、
   前記出力手段は、前記入力された日時における前記熱負荷データを出力する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の空調運転解析装置。
5. 前記環境情報データが取得されていない日時の前記環境情報データを、前記取得されている環境情報データに基づいて補完する補完手段、をさらに備え、
   前記出力手段は、前記補完された環境情報データを用いて算出された前記熱負荷データを出力する、
   請求項４に記載の空調運転解析装置。
6. 前記部屋情報は、前記部屋における前記構成要素の位置を示す位置情報を含む、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の空調運転解析装置。
7. 部屋に設置された設置済み空調機の空調運転データと、当該部屋の構成を示す部屋情報と、当該部屋に設けられたセンサにより取得された環境情報データと、に基づいて算出された、前記部屋の構成要素ごとで流入又は流出する熱量である熱フローを示す熱負荷データと、
   前記設置済み空調機とこれから前記部屋に設置される候補となる設置候補空調機との空調能力データと、前記熱負荷データと、に基づいて、前記部屋で流入又は流出すると推定される熱量であり、かつ、前記設置候補空調機を、前記設置済み空調機が設置されている位置に設置した場合に生じると推定される前記部屋の熱フロー、を示す推定熱負荷データと、
   を出力する出力手段、を備える、
   空調運転解析装置。
8. コンピュータに、
   部屋に設置された設置済み空調機の空調運転データを取得する空調運転データ取得手順、
   前記部屋の構成を示す部屋情報を取得する部屋情報取得手順、
   前記部屋に設けられたセンサから環境情報データを取得する環境情報データ取得手順、及び、
   前記取得された空調運転データと、前記取得された部屋情報と、前記取得された環境情報データと、に基づいて算出された、前記部屋の構成要素ごとで流入又は流出する熱量である熱フローを示す熱負荷データと、
   前記設置済み空調機とこれから前記部屋に設置される候補となる設置候補空調機との空調能力データと、前記熱負荷データと、に基づいて、前記部屋で流入又は流出すると推定される熱量であり、かつ、前記設置候補空調機を、前記設置済み空調機が設置されている位置に設置した場合に生じると推定される前記部屋の熱フロー、を示す推定熱負荷データと、
   を出力する出力手順、
   を実行させるプログラム。

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