JP7485970B2 - 熱負荷予測システム - Google Patents

Description

熱負荷予測システムに関する。

特許文献１（特許第５５７２７９９号公報）に示されているように、建物内の熱負荷を学習し、予測する技術がある。

特許文献１のように、室外機単位で熱負荷を学習すると、空調ゾーンごとの熱負荷を予測することが困難である、という課題がある。

第１観点の熱負荷予測システムは、建物内の空調ゾーンの熱負荷を予測する。熱負荷予測システムは、環境データ取得部と、運転データ取得部と、記憶部と、学習部と、予測部と、を備える。環境データ取得部は、空調ゾーンの熱負荷に影響する、建物の外部の環境に関する外部環境データ、及び／又は建物の内部の環境に関する内部環境データ、を取得する。運転データ取得部は、空調ゾーンの空気調和を行う空気調和機、の運転データを取得する。記憶部は、環境データ取得部、及び運転データ取得部、が取得したデータを記憶する。学習部は、記憶部から得られる学習用データを用いて、空調ゾーンの熱負荷を予測するモデル、の学習を行う。予測部は、モデルを用いて、空調ゾーンの熱負荷を予測する。空調ゾーンには、空気調和機を構成する室内機が設置される。学習用データにおける空調ゾーンの熱負荷は、空調ゾーンに設置されている室内機における熱交換量に基づいて算出される。室内機における熱交換量は、運転データに基づいて算出される。

第１観点の熱負荷予測システムでは、学習部は、記憶部から得られる学習用データを用いて、空調ゾーンの熱負荷を予測するモデル、の学習を行う。予測部は、モデルを用いて、空調ゾーンの熱負荷を予測する。学習用データにおける空調ゾーンの熱負荷は、空調ゾーンに設置されている室内機における熱交換量に基づいて算出される。その結果、熱負荷予測システムは、空調ゾーンごとに熱負荷を学習し、予測することができる。

第２観点の熱負荷予測システムは、第１観点の熱負荷予測システムであって、外部環境データは、少なくとも建物の外気温度、を含む。内部環境データは、少なくとも空調ゾーンの室内温度、を含む。

第３観点の熱負荷予測システムは、第１観点又は第２観点のいずれかの熱負荷予測システムであって、学習部は、モデルの学習を行う前に、学習用データから、欠損値又は異常値を含むレコードを除外する。

第４観点の熱負荷予測システムは、第１観点又は第２観点のいずれかの熱負荷予測システムであって、学習部は、モデルの学習を行う前に、学習用データに含まれる欠損値又は異常値を補完する。

第５観点の熱負荷予測システムは、第１観点から第４観点のいずれかの熱負荷予測システムであって、学習部は、モデルの学習を行う前に、空気調和機の運転状態、又は空気調和機のスケジュール、に基づいて、学習用データを加工する。

第５観点の熱負荷予測システムは、空気調和機の運転状態、又は空気調和機のスケジュール、に基づいて、空調ゾーンの熱負荷との関連が薄いデータを除外することにより、空調ゾーンの熱負荷を予測するモデルの精度を向上させることができる。

第６観点の熱負荷予測システムは、第１観点から第５観点のいずれかの熱負荷予測システムであって、学習部は、第１の空調ゾーンについての第１の学習用データの代わりに、第１の空調ゾーンと類似する第２の空調ゾーンについての第２の学習用データを用いる。

第６観点の熱負荷予測システムは、このような構成により、類似する空調ゾーンの間で、学習用データを共用することができる。

第７観点の熱負荷予測システムは、第１観点から第６観点のいずれかの熱負荷予測システムであって、モデルは、機械学習モデル、統計モデル、物理モデル、又はこれらの組み合わせである。

第８観点の熱負荷予測システムは、第１観点から第７観点のいずれかの熱負荷予測システムであって、学習部は、所定の単位の学習用データを用いて、モデルの学習を行う。

第９観点の熱負荷予測システムは、第１観点から第８観点のいずれかの熱負荷予測システムであって、学習部は、所定のタイミングで、モデルの更新を行う。

第１０観点の熱負荷予測システムは、第１観点から第９観点のいずれかの熱負荷予測システムであって、室内機における熱交換量は、室内機における、吸込温度、風量、及び冷媒温度、に基づいて算出される。

第１１観点の熱負荷予測システムは、第１観点から第９観点のいずれかの熱負荷予測システムであって、室内機における熱交換量は、室内機における、吸込温度、吹出温度、及び風量、に基づいて算出される。

熱負荷予測システムの概略構成図である。 空気調和機の冷媒回路を示す図である。 空気調和機の制御ブロック図である。 熱負荷予測装置の制御ブロック図である。 熱負荷予測システムの処理を説明するためのフローチャートである。

（１）全体構成
熱負荷予測システム１は、建物ＢＬ内の空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷を予測するシステムである。図１は、熱負荷予測システム１の概略構成図である。図１に示すように、熱負荷予測システム１は、空気調和機２と、熱負荷予測装置３と、を有する。空気調和機２と、熱負荷予測装置３とは、ネットワークＮＷを介して、通信可能に接続されている。ネットワークＮＷは、例えば、インターネットである。

空気調和機２は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを構成し、建物ＢＬ内の空調ゾーンＺ１，Ｚ２の空気調和を行う。本実施形態では、空気調和機２は、いわゆるビル用マルチ式空気調和システムである。図１に示すように、空気調和機２は、室内機２０ａ～２０ｃと、室外機３０と、を有する。室内機２０ａ，２０ｂは、空調ゾーンＺ１に設置されている。室内機２０ｃは、空調ゾーンＺ２に設置されている。室内機２０ａ～２０ｃと、室外機３０とは、通信線８０によって通信可能に接続されている。図２は、空気調和機２の冷媒回路５０を示す図である。図２に示すように、室内機２０ａ～２０ｃと、室外機３０とは、液冷媒連絡配管５１及びガス冷媒連絡配管５２によって接続され、冷媒回路５０を構成している。

熱負荷予測装置３は、空気調和機２等から取得する各種データに基づいて、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷を予測する。

図１に示すように、空調ゾーンＺ１，Ｚ２には、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内温度を計測する、室内温度センサ６３１，６３２が設置されている。また、建物ＢＬの外には、建物ＢＬの外気温度を計測する、室外温度センサ６５が設置されている。熱負荷予測装置３と、室内温度センサ６３１，６３２、及び室外温度センサ６５とは、ネットワークＮＷを介して、通信可能に接続されている。

（２）詳細構成
（２－１）室内機
本実施形態では、室内機２０ａ～２０ｃは、天井に設置される天井埋込型のユニットである。図２に示すように、室内機２０ａ～２０ｃは、主として、室内熱交換器２１ａ～２１ｃと、室内ファン２２ａ～２２ｃと、室内膨張弁２３ａ～２３ｃと、室内制御部２９ａ～２９ｃと、室内吸込温度センサ６１ａ～６１ｃと、室内熱交温度センサ６２ａ～６２ｃと、ガス側温度センサ６４ａ～６４ｃと、液側温度センサ６７ａ～６７ｃと、を有する。また、図２に示すように、室内機２０ａ～２０ｃは、室内熱交換器２１ａ～２１ｃの液側端と、液冷媒連絡配管５１と、を接続する液冷媒配管５３ａ１～５３ｃ１を有する。また、室内機２０ａ～２０ｃは、室内熱交換器２１ａ～２１ｃのガス側端と、ガス冷媒連絡配管５２と、を接続するガス冷媒配管５３ａ２～５３ｃ２を有する。

（２－１－１）室内熱交換器
室内熱交換器２１ａ～２１ｃは、室内熱交換器２１ａ～２１ｃを流れる冷媒と、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の空気と、の間で熱交換を行わせる。室内熱交換器２１ａ～２１ｃは、例えば、複数の伝熱フィンと、複数の伝熱管と、を有するフィン・アンド・チューブ型の熱交換器である。図２に示すように、室内熱交換器２１ａ～２１ｃの一端は、液冷媒配管５３ａ１～５３ｃ１を介して液冷媒連絡配管５１と接続される。室内熱交換器２１ａ～２１ｃの他端は、ガス冷媒配管５３ａ２～５３ｃ２を介してガス冷媒連絡配管５２と接続される。冷房運転時には、室内熱交換器２１ａ～２１ｃに液冷媒配管５３ａ１～５３ｃ１から冷媒が流入し、室内熱交換器２１ａ～２１ｃは冷媒の蒸発器として機能する。暖房運転時には、室内熱交換器２１ａ～２１ｃにガス冷媒配管５３ａ２～５３ｃ２から冷媒が流入し、室内熱交換器２１ａ～２１ｃは冷媒の凝縮器として機能する。なお、本実施形態において、室内熱交換器２１ａ～２１ｃは、フィン・アンド・チューブ型熱交換器であるが、これに限定されず、他の型式の熱交換器であっても良い。

（２－１－２）室内ファン
本実施形態において、室内機２０ａ～２０ｃは、ユニット内に室内空気を吸入して、室内熱交換器２１ａ～２１ｃにおいて冷媒と熱交換させた後に、供給空気として室内に供給するための送風機としての室内ファン２２ａ～２２ｃを有している。室内ファン２２ａ～２２ｃは、室内熱交換器２１ａ～２１ｃに、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の空気を供給するファンである。室内ファン２２ａ～２２ｃは、例えば、ターボファンやシロッコファン等の遠心ファンである。図２に示すように、室内ファン２２ａ～２２ｃは、ＤＣファンモータ等からなる室内ファンモータ２２ａｍ～２２ｃｍによって駆動される。室内ファンモータ２２ａｍ～２２ｃｍの回転数は、インバータによって制御可能である。

（２－１－３）室内膨張弁
室内膨張弁２３ａ～２３ｃは、液冷媒配管５３ａ１～５３ｃ１を流れる冷媒の圧力や流量を調節するための機構である。室内膨張弁２３ａ～２３ｃは、液冷媒配管５３ａ１～５３ｃ１に設けられる。本実施形態では、室内膨張弁２３ａ～２３ｃは、開度調節が可能な電子膨張弁である。なお、本実施形態では、膨張機構として室内機２０ａ～２０ｃそれぞれに室内膨張弁２３ａ～２３ｃを設けているが、これに限らずに、膨張機構（膨張弁を含む）を室外機３０に設けてもよいし、室内機２０ａ～２０ｃや室外機３０とは独立した接続ユニットに設けてもよい。

（２－１－４）センサ
室内吸込温度センサ６１ａ～６１ｃは、室内機２０ａ～２０ｃが吸い込む空気の温度（室内吸込温度）を計測する。室内吸込温度センサ６１ａ～６１ｃは、室内機２０ａ～２０ｃの空気の吸入口付近に設けられている。

室内熱交温度センサ６２ａ～６２ｃは、室内熱交換器２１ａ～２１ｃを流れる冷媒の温度（室内飽和温度）を計測する。冷房運転時の室内飽和温度は、室内熱交換器２１ａ～２１ｃを流れる冷媒の蒸発温度（室内蒸発温度）である。暖房運転時の室内飽和温度は、室内熱交換器２１ａ～２１ｃを流れる冷媒の凝縮温度（室内凝縮温度）である。室内熱交温度センサ６２ａ～６２ｃは、室内熱交換器２１ａ～２１ｃに設けられている。

ガス側温度センサ６４ａ～６４ｃは、ガス冷媒配管５３ａ２～５３ｃ２を流れる冷媒の温度（室内ガス側温度）を計測する。ガス側温度センサ６４ａ～６４ｃは、ガス冷媒配管５３ａ２～５３ｃ２に設けられている。

液側温度センサ６７ａ～６７ｃは、液冷媒配管５３ａ１～５３ｃ１を流れる冷媒の温度（室内液側温度）を計測する。液側温度センサ６７ａ～６７ｃは、液冷媒配管５３ａ１～５３ｃ１に設けられている。

（２－１－５）室内制御部
室内制御部２９ａ～２９ｃは、室内機２０ａ～２０ｃを構成する各部の動作を制御する。

室内制御部２９ａ～２９ｃは、室内膨張弁２３ａ～２３ｃ、及び室内ファンモータ２２ａｍ～２２ｃｍを含む、室内機２０ａ～２０ｃが有する各種機器と電気的に接続されている。また、室内制御部２９ａ～２９ｃは、室内吸込温度センサ６１ａ～６１ｃ、室内熱交温度センサ６２ａ～６２ｃ、ガス側温度センサ６４ａ～６４ｃ、及び液側温度センサ６７ａ～６７ｃを含む、室内機２０ａ～２０ｃに設けられている各種センサと通信可能に接続されている。

室内制御部２９ａ～２９ｃは、制御演算装置及び記憶装置を有する。制御演算装置は、ＣＰＵやＧＰＵ等のプロセッサである。記憶装置は、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びフラッシュメモリ等の記憶媒体である。制御演算装置は、記憶装置に記憶されているプログラムを読み出し、プログラムに従って所定の演算処理を行うことで、室内機２０ａ～２０ｃを構成する各部の動作を制御する。また、制御演算装置は、プログラムに従って、演算結果を記憶装置に書き込んだり、記憶装置に記憶されている情報を読み出したりすることができる。また、室内制御部２９ａ～２９ｃは、タイマーを有する。

室内制御部２９ａ～２９ｃは、操作用リモコン（図示省略）から送信される各種信号を、受信可能に構成されている。各種信号には、例えば、運転の開始及び停止を指示する信号や、各種設定に関する信号が含まれる。各種設定に関する信号には、例えば、設定温度や風量に関する信号が含まれる。また、室内制御部２９ａ～２９ｃは、室外機３０の室外制御部３９と、通信線８０を介して、制御信号、計測信号、各種設定に関する信号等のやりとりを行う。室内制御部２９ａ～２９ｃと、室外制御部３９とは、協働してコントローラ４０として機能する。コントローラ４０の機能については後述する。

（２－２）室外機
室外機３０は、建物ＢＬの屋上等、建物ＢＬの外に設置される。図２に示すように、室外機３０は、主として、圧縮機３１と、流路切換弁３２と、室外熱交換器３３と、室外膨張弁３４と、アキュムレータ３５と、室外ファン３６と、液側閉鎖弁３７と、ガス側閉鎖弁３８と、室外制御部３９と、室外熱交温度センサ６６と、吸入圧力センサ６８と、吐出圧力センサ６９と、を有する。また、室外機３０は、吸入管５４ａと、吐出管５４ｂと、ガス冷媒配管５４ｃ，５４ｅと、液冷媒配管５４ｄと、を有する。

吸入管５４ａは、流路切換弁３２と圧縮機３１の吸入側とを接続する。吸入管５４ａには、アキュムレータ３５が設けられる。吐出管５４ｂは、圧縮機３１の吐出側と流路切換弁３２とを接続する。ガス冷媒配管５４ｃは、流路切換弁３２と室外熱交換器３３のガス側とを接続する。液冷媒配管５４ｄは、室外熱交換器３３の液側と液冷媒連絡配管５１とを接続する。液冷媒配管５４ｄには、室外膨張弁３４が設けられている。液冷媒配管５４ｄと液冷媒連絡配管５１との接続部には、液側閉鎖弁３７が設けられている。ガス冷媒配管５４ｅは、流路切換弁３２とガス冷媒連絡配管５２とを接続する。ガス冷媒配管５４ｅとガス冷媒連絡配管５２との接続部には、ガス側閉鎖弁３８が設けられている。液側閉鎖弁３７及びガス側閉鎖弁３８は、手動で開閉される弁である。

（２－２－１）圧縮機
図２に示すように、圧縮機３１は、吸入管５４ａから低圧の冷媒を吸入し、圧縮機構（図示せず）によって冷媒を圧縮して、圧縮した冷媒を吐出管５４ｂに吐出する。

圧縮機３１は、例えば、ロータリ式やスクロール式等の容積圧縮機である。圧縮機３１の圧縮機構は、圧縮機モータ３１ｍによって駆動される。圧縮機モータ３１ｍの回転数は、インバータにより制御可能である。

（２－２－２）流路切換弁
流路切換弁３２は、冷媒の流路を、第１状態と第２状態との間で切り換える機構である。流路切換弁３２は、第１状態のとき、図２の流路切換弁３２内の実線で示されるように、吸入管５４ａをガス冷媒配管５４ｅと連通させ、吐出管５４ｂをガス冷媒配管５４ｃと連通させる。流路切換弁３２は、第２状態のとき、図２の流路切換弁３２内の破線で示されるように、吸入管５４ａをガス冷媒配管５４ｃと連通させ、吐出管５４ｂをガス冷媒配管５３ｅと連通させる。

流路切換弁３２は、冷房運転時には、冷媒の流路を第１状態とする。このとき、圧縮機３１から吐出される冷媒は、冷媒回路５０内を、室外熱交換器３３、室外膨張弁３４、室内膨張弁２３ａ～２３ｃ、室内熱交換器２１ａ～２１ｃの順に流れ、圧縮機３１へと戻る。第１状態では、室外熱交換器３３は凝縮器として機能し、室内熱交換器２１ａ～２１ｃは蒸発器として機能する。

流路切換弁３２は、暖房運転時には、冷媒の流路を第２状態とする。このとき、圧縮機３１から吐出される冷媒は、冷媒回路５０内を、室内熱交換器２１ａ～２１ｃ、室内膨張弁２３ａ～２３ｃ、室外膨張弁３４、室外熱交換器３３の順に流れ、圧縮機３１へと戻る。第２状態では、室外熱交換器３３は蒸発器として機能し、室内熱交換器２１ａ～２１ｃは凝縮器として機能する。

（２－２－３）室外熱交換器
室外熱交換器３３は、室外熱交換器３３を流れる冷媒と、建物ＢＬの外の空気との間で熱交換を行わせる。室外熱交換器３３は、例えば、複数の伝熱フィンと、複数の伝熱管と、を有するフィン・アンド・チューブ型の熱交換器である。図２に示すように、室外熱交換器３３の一端は、液冷媒配管５４ｄを介して液冷媒連絡配管５１と接続される。室外熱交換器３３の他端は、ガス冷媒配管５４ｃを介して流路切換弁３２と接続される。

冷房運転時には、室外熱交換器３３にガス冷媒配管５４ｃから冷媒が流入し、室外熱交換器３３は冷媒の凝縮器として機能する。暖房運転時には、室外熱交換器３３に液冷媒配管５４ｄから冷媒が流入し、室外熱交換器３３は冷媒の蒸発器として機能する。なお、本実施形態において、室外熱交換器３３は、フィン・アンド・チューブ型熱交換器であるが、これに限定されず、他の型式の熱交換器であっても良い。

（２－２－４）室外膨張弁
室外膨張弁３４は、液冷媒配管５４ｄを流れる冷媒の圧力や流量を調節するための機構である。図２に示すように、室外膨張弁３４は、液冷媒配管５４ｄに設けられる。本実施形態では、室外膨張弁３４は、開度調節が可能な電子膨張弁である。

（２－２－５）アキュムレータ
アキュムレータ３５は、流入する冷媒を、ガス冷媒と液冷媒とに分ける気液分離機能を有する容器である。図２に示すように、アキュムレータ３５は、吸入管５４ａに設けられる。アキュムレータ３５に流入する冷媒は、ガス冷媒と液冷媒とに分離され、上部空間に集まるガス冷媒が、圧縮機３１へと流入する。

（２－２－６）室外ファン
室外ファン３６は、室外熱交換器３３に、建物ＢＬの外の空気を供給するファンである。室外ファン３６は、例えば、プロペラファン等の軸流ファンである。図２に示すように、室外ファン３６は、ＤＣファンモータ等からなる室外ファンモータ３６ｍによって駆動される。室外ファンモータ３６ｍの回転数は、インバータにより制御可能である。

（２－２－７）センサ
室外熱交温度センサ６６は、室外熱交換器３３を流れる冷媒の温度を計測する。室外熱交温度センサ６６は、室外熱交換器３３に設けられている。

吸入圧力センサ６８は、圧縮機３１の吸入圧力を計測するセンサである。吸入圧力センサ６８は、吸入管５４ａに設けられている。吸入圧力は、冷房運転時における蒸発圧力に対応する冷媒圧力である。

吐出圧力センサ６９は、圧縮機３１の吐出圧力を計測するセンサである。吐出圧力センサ６９は、吐出管５４ｂに設けられている。吐出圧力は、暖房運転時における凝縮圧力に対応する冷媒圧力である。

（２－２－８）室外制御部
室外制御部３９は、室外機３０を構成する各部の動作を制御する。

室外制御部３９は、圧縮機モータ３１ｍ、流路切換弁３２、室外膨張弁３４、及び室外ファンモータ３６ｍを含む、室外機３０が有する各種機器に電気的に接続されている。また、室外制御部３９は、室外熱交温度センサ６６、吸入圧力センサ６８、及び吐出圧力センサ６９を含む、室外機３０に設けられている各種センサと通信可能に接続されている。

室外制御部３９は、制御演算装置及び記憶装置を有する。制御演算装置は、ＣＰＵやＧＰＵ等のプロセッサである。記憶装置は、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びフラッシュメモリ等の記憶媒体である。制御演算装置は、記憶装置に記憶されているプログラムを読み出し、プログラムに従って所定の演算処理を行うことで、室外機３０を構成する各部の動作を制御する。また、制御演算装置は、プログラムに従って、演算結果を記憶装置に書き込んだり、記憶装置に記憶されている情報を読み出したりすることができる。また、室外制御部３９は、タイマーを有する。

室外制御部３９は、室内機２０ａ～２０ｃの室内制御部２９ａ～２９ｃと、通信線８０を介して、制御信号、計測信号、各種設定に関する信号等のやりとりを行う。室外制御部３９と、室内制御部２９ａ～２９ｃとは、協働してコントローラ４０として機能する。コントローラ４０の機能については後述する。

（２－３）コントローラ
コントローラ４０は、室内制御部２９ａ～２９ｃと、室外制御部３９と、から構成される。コントローラ４０は、室内制御部２９ａ～２９ｃ及び室外制御部３９のそれぞれの制御演算装置に、それぞれの記憶装置に記憶されたプログラムを実行させることにより、空気調和機２全体の動作を制御する。なお、空気調和機２は、コントローラ４０として、室内機２０ａ～２０ｃと、室外機３０とを集中して制御する集中コントローラ（いわゆるエッジ）を有してもよい。

図３は、空気調和機２の制御ブロック図である。図３に示すように、コントローラ４０は、室内吸込温度センサ６１ａ～６１ｃ、室内熱交温度センサ６２ａ～６２ｃ、ガス側温度センサ６４ａ～６４ｃ、液側温度センサ６７ａ～６７ｃ、室外熱交温度センサ６６、吸入圧力センサ６８、及び吐出圧力センサ６９と通信可能に接続されている。また、コントローラ４０は、室内膨張弁２３ａ～２３ｃ、室内ファンモータ２２ａｍ～２２ｃｍ、圧縮機モータ３１ｍ、流路切換弁３２、室外膨張弁３４、及び室外ファンモータ３６ｍと電気的に接続されている。また、コントローラ４０は、ネットワークＮＷを介して、熱負荷予測装置３と通信可能に接続されている。コントローラ４０は、室内機２０ａ～２０ｃを介して操作用リモコンから受信する制御信号や、熱負荷予測装置３から受信する制御信号や、各種センサの計測信号等に基づいて、空気調和機２の各種機器の動作を制御する。

コントローラ４０は、主として、冷房運転と、暖房運転とを行う。また、コントローラ４０は、主として、データ送信機能を有する。

（２－３－１）冷房運転
ここでは、コントローラ４０が、室内機２０ａに冷房運転を行わせる場合について、説明する。

コントローラ４０は、例えば、操作用リモコンから、室内機２０ａを介して、冷房運転を行わせる旨の指示を受けると、流路切換弁３２を、第１状態に切り換える。そして、コントローラ４０は、室内冷媒温度が目標冷媒温度となるように、圧縮機３１の回転数、室外熱交換器３３を流れる冷媒の温度（室外熱交温度センサ６６によって計測される温度）、室外膨張弁３４の開度、及び室内膨張弁２３ａの開度等を調節する。ここで、室内冷媒温度は、室内飽和温度（冷房運転時は、室内蒸発温度）と、過熱度とを意味する。本実施形態では、室内蒸発温度は、室内熱交温度センサ６２ａの計測値である。しかし、室内蒸発温度は、吸入圧力から算出してもよい。過熱度は、室内ガス側温度から、室内蒸発温度又は室内液側温度を、差し引くことにより算出される。目標冷媒温度は、操作用リモコンから受信する設定温度に応じた温度や、熱負荷予測装置３から受信する目標冷媒温度に設定される。コントローラ４０は、目標冷媒温度を、例えば、操作用リモコン又は熱負荷予測装置３から直近に受信した温度に設定してもよい。

以上のように、各種機器の動作が制御されることにより、冷房運転時には冷媒回路５０を以下のように冷媒が流れる。

圧縮機３１が起動されると、低圧のガス冷媒が圧縮機３１に吸入され、圧縮機３１で圧縮されて高圧のガス冷媒となる。高圧のガス冷媒は、流路切換弁３２を経由して室外熱交換器３３に送られ、室外ファン３６によって供給される建物ＢＬの外の空気と熱交換を行って凝縮し、高圧の液冷媒となる。高圧の液冷媒は、液冷媒配管５４ｄを流れ、室外膨張弁３４を通過する。室内機２０ａに送られた高圧の液冷媒は、室内膨張弁２３ａにおいて、圧縮機３１の吸入圧力近くまで減圧され、気液二相状態の冷媒となって、室内熱交換器２１ａに送られる。気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器２１ａにおいて、室内ファン２２ａにより室内熱交換器２１ａへと供給される空調ゾーンＺ１の空気と熱交換を行って蒸発し、低圧のガス冷媒となる。低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡配管５２を経由して室外機３０に送られ、流路切換弁３２を経由して、アキュムレータ３５に流入する。アキュムレータ３５に流入した低圧のガス冷媒は、再び、圧縮機３１に吸入される。室内熱交換器２１ａに供給された空気の温度は、室内熱交換器２１ａを流れる冷媒と熱交換することにより低下し、室内熱交換器２１ａで冷却された空気が空調ゾーンＺ１に吹き出す。

（２－３－２）暖房運転
ここでは、コントローラ４０が、室内機２０ａに暖房運転を行わせる場合について、説明する。

コントローラ４０は、例えば、操作用リモコンから、室内機２０ａを介して、暖房運転を行わせる旨の指示を受けると、流路切換弁３２を、第２状態に切り換える。そして、コントローラ４０は、室内冷媒温度が目標冷媒温度となるように、圧縮機３１の回転数、室外熱交換器３３を流れる冷媒の温度、室外膨張弁３４の開度、及び室内膨張弁２３ａの開度等を調節する。ここで、室内冷媒温度は、室内凝縮温度（暖房運転時は、室内凝縮温度）と、過冷却度とを意味する。本実施形態では、室内凝縮温度は、室内熱交温度センサ６２ａの計測値である。しかし、室内凝縮温度は、吐出圧力から算出してもよい。過冷却度は、室内凝縮温度又は室内ガス側温度から、室内液側温度を、差し引くことにより算出される。目標冷媒温度は、操作用リモコンから受信する設定温度に応じた温度や、熱負荷予測装置３から受信する目標冷媒温度に設定される。コントローラ４０は、目標冷媒温度を、例えば、操作用リモコン又は熱負荷予測装置３から直近に受信した温度に設定してもよい。

以上のように、各種機器の動作が制御されることにより、暖房運転時には冷媒回路５０を以下のように冷媒が流れる。

圧縮機３１が起動されると、低圧のガス冷媒が圧縮機３１に吸入され、圧縮機３１で圧縮されて高圧のガス冷媒となる。高圧のガス冷媒は、流路切換弁３２を経由して室内熱交換器２１ａに送られ、室内ファン２２ａにより室内熱交換器２１ａへと供給される空調ゾーンＺ１の空気と熱交換を行って凝縮し、高圧の液冷媒となる。室内熱交換器２１ａに供給された空気の温度は、室内熱交換器２１ａを流れる冷媒と熱交換することにより上昇し、室内熱交換器２１ａで加熱された空気が空調ゾーンＺ１に吹き出す。室内熱交換器２１ａを通過した高圧の液冷媒は、室内膨張弁２３ａにおいて減圧される。減圧された液冷媒は、液冷媒連絡配管５１を経由して室外機３０に送られ、液冷媒配管５４ｄに流入する。液冷媒配管５４ｄを流れる冷媒は、室外膨張弁３４において、圧縮機３１の吸入圧力近くまで減圧され、気液二相状態の冷媒となって、室外熱交換器３３に流入する。室外熱交換器３３に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室外ファン３６によって供給される建物ＢＬの外の空気と熱交換を行って蒸発し、低圧のガス冷媒となる。低圧のガス冷媒は、流路切換弁３２を経由してアキュムレータ３５に流入する。アキュムレータ３５に流入した低圧のガス冷媒は、再び、圧縮機３１に吸入される。

（２－３－３）データ送信機能
コントローラ４０は、空気調和機２の運転データＤ３を、熱負荷予測装置３に送信する。

本実施形態では、コントローラ４０は、空気調和機２の運転データＤ３として、室内機２０ａ～２０ｃの室内吸込温度、風量、及び室内冷媒温度（室内飽和温度、及び過熱度又は過冷却度）を、熱負荷予測装置３に送信する。

本実施形態では、コントローラ４０は、室内吸込温度センサ６１ａ～６１ｃから、室内機２０ａ～２０ｃの室内吸込温度を取得する。また、コントローラ４０は、室内ファンモータ２２ａｍ～２２ｃｍの回転数から、室内機２０ａ～２０ｃの風量を取得する。また、コントローラ４０は、室内熱交温度センサ６２ａ～６２ｃから、室内機２０ａ～２０ｃの室内飽和温度を取得する。なお、室内飽和温度は、吸入圧力又は吐出圧力から算出してもよい。また、コントローラ４０は、室内ガス側温度から、室内蒸発温度又は室内液側温度を、差し引くことにより、過熱度を算出する。また、コントローラ４０は、室内凝縮温度又は室内ガス側温度から、室内液側温度を、差し引くことにより、過冷却度を算出する。

本実施形態では、コントローラ４０は、１０分毎に、空気調和機２の運転データＤ３を取得し、熱負荷予測装置３に送信する。

（２－４）熱負荷予測装置
熱負荷予測装置３は、クラウド上に設置されるコンピュータである。図４は、熱負荷予測装置３の制御ブロック図である。図４に示すように、熱負荷予測装置３は、主として、記憶部１１と、入力部１２と、表示部１３と、通信部１４と、制御部１９と、を有する。

（２－４－１）記憶部
記憶部１１は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及びＨＤＤ等の記憶装置である。記憶部１１は、制御部１９が実行するプログラムや、プログラムの実行に必要なデータ等を記憶する。

本実施形態では、記憶部１１は、特に、後述する環境データ取得部１９１が取得した外部環境データＤ１及び内部環境データＤ２と、運転データ取得部１９２が取得した運転データＤ３と、を記憶する。

（２－４－２）入力部
入力部１２は、キーボード、及びマウスである。熱負荷予測装置３に対する各種指令や、各種情報は、入力部１２を用いて入力することができる。

（２－４－３）表示部
表示部１３は、モニターである。表示部１３には、記憶部１１に記憶された各種データ等を表示することができる。

（２－４－４）通信部
通信部１４は、ネットワークＮＷを介して、空気調和機２等と通信を行うためのネットワークインターフェイス機器である。

（２－４－５）制御部
制御部１９は、ＣＰＵやＧＰＵ等のプロセッサである。制御部１９は、記憶部１１に記憶されているプログラムを読み込んで実行し、熱負荷予測装置３の様々な機能を実現する。また、制御部１９は、プログラムに従って、演算結果を記憶部１１に書き込んだり、記憶部１１に記憶されている情報を読み出したりすることができる。

図４に示すように、制御部１９は、機能ブロックとして、環境データ取得部１９１と、運転データ取得部１９２と、学習部１９３と、予測部１９４と、決定部１９５と、送信部１９６と、を有する。

（２－４－５－１）環境データ取得部
環境データ取得部１９１は、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷に影響する、建物ＢＬの外部の環境に関する外部環境データＤ１、及び建物ＢＬの内部の環境に関する内部環境データＤ２、を取得する。

外部環境データＤ１は、少なくとも建物ＢＬの外気温度、を含む。本実施形態では、外部環境データＤ１は、建物ＢＬの外気温度である。環境データ取得部１９１は、建物ＢＬの外気温度を、室外温度センサ６５から取得する。

内部環境データＤ２は、少なくとも空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内温度、を含む。本実施形態では、内部環境データＤ２は、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内温度である。環境データ取得部１９１は、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内温度を、室内温度センサ６３１，６３２から取得する。

本実施形態では、環境データ取得部１９１は、１０分毎に、外部環境データＤ１と、内部環境データＤ２とを取得する。

外部環境データＤ１と、内部環境データＤ２とは、後述する学習用データＬＤ１，ＬＤ２として用いられる。

（２－４－５－２）運転データ取得部
運転データ取得部１９２は、空気調和機２から、空気調和機２の運転データＤ３を取得する。

上述の通り、本実施形態では、運転データＤ３は、室内機２０ａ～２０ｃの室内吸込温度、風量、及び室内冷媒温度である。

本実施形態では、運転データ取得部１９２は、環境データ取得部１９１による外部環境データＤ１、及び内部環境データＤ２の取得と同じタイミングで、１０分毎に、運転データＤ３を取得する。

運転データＤ３は、後述する学習用データＬＤ１，ＬＤ２として用いられる。

（２－４－５－３）学習部
学習部１９３は、記憶部１１から得られる学習用データＬＤ１，ＬＤ２を用いて、空調ゾーンＺ１，Ｚ２ごとに、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷を予測するモデルＭ１，Ｍ２の学習を行う。

学習用データＬＤ１，ＬＤ２は、外部環境データＤ１と、内部環境データＤ２と、運転データＤ３と、から構成される。本実施形態では、モデルＭ１の学習用データＬＤ１は、空調ゾーンＺ１の室内温度、及び建物ＢＬの外気温度と、空調ゾーンＺ１の熱負荷と、を関連付けたデータである。空調ゾーンＺ２の熱負荷を予測するモデルＭ２の学習用データＬＤ２は、空調ゾーンＺ２の室内温度、及び建物ＢＬの外気温度と、空調ゾーンＺ２の熱負荷と、を関連付けたデータである。言い換えると、学習部１９３は、空調ゾーンＺ１，Ｚ２ごとに、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内温度、及び建物ＢＬの外気温度から、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷を予測するモデルＭ１，Ｍ２の学習を行う。

学習部１９３は、学習用データＬＤ１，ＬＤ２における空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷を、空調ゾーンＺ１，Ｚ２に設置されている、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける熱交換量に基づいて算出する。学習部１９３は、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける熱交換量を、運転データＤ３に基づいて算出する。

具体的には、学習部１９３は、まず、室内機２０ａ～２０ｃにおける、熱交換量、室内吸込温度、風量、及び室内冷媒温度の間に成り立つ所定の関係式を用いて、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける熱交換量を、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける、室内吸込温度、風量、及び室内冷媒温度から算出する。そして、学習部１９３は、算出した室内機２０ａ～２０ｃのそれぞれの熱交換量を、室内機２０ａ～２０ｃが設置されている空調ゾーンＺ１，Ｚ２ごとに足し合わせ、それらを空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷とする。例えば、空調ゾーンＺ１の熱負荷は、室内機２０ａの熱交換量と、室内機２０ｂの熱交換量との総和である。また、例えば、空調ゾーンＺ２の熱負荷は、室内機２０ｃの熱交換量である。

学習部１９３は、モデルＭ１，Ｍ２の学習を行う前に、前処理として、学習用データＬＤ１，ＬＤ２から、欠損値又は異常値を含むレコードを除外してもよい。また、学習部１９３は、モデルＭ１，Ｍ２の学習を行う前に、前処理として、学習用データＬＤ１，ＬＤ２に含まれる欠損値又は異常値を補完してもよい。また、学習部１９３は、モデルＭ１，Ｍ２の学習を行う前に、前処理として、空気調和機２の運転状態、又は空気調和機２のスケジュール、に基づいて、学習用データＬＤ１，ＬＤ２を加工してもよい。学習部１９３は、空気調和機２の運転状態に基づいて、例えば、室内温度を制御する運転（冷房運転、暖房運転等）以外の運転（油戻し運転、デフロスト運転等）のデータを、学習用データＬＤ１，ＬＤ２から除外してもよい。また、学習部１９３は、空気調和機２のスケジュールに基づいて、例えば、空気調和機２が停止している時間帯や、空気調和機２が送風運転を行っている時間帯等のデータを、学習用データＬＤ１，ＬＤ２から除外してもよい。

本実施形態では、モデルＭ１，Ｍ２は、深層学習モデルを想定している。深層学習モデルは、例えば、全結合のニューラルネットワークモデルである。しかし、モデルＭ１，Ｍ２は、他の機械学習モデルであってもよいし、統計モデルであってもよいし、物理モデルであってもよいし、機械学習モデル、統計モデル、及び物理モデルの組み合わせであってもよい。また、モデルＭ１，Ｍ２は、アンサンブルモデルや、グレーボックスモデルであってもよい。

本実施形態では、学習部１９３は、１週間毎に、過去１週間分の学習用データＬＤ１，ＬＤ２を用いて、モデルＭ１，Ｍ２の学習（更新）を行う。学習部１９３は、バッチ学習を行ってもよいし、ミニバッチ学習を行ってもよい。また、学習部１９３は、学習用データＬＤ１，ＬＤ２を取得する毎に、モデルＭ１，Ｍ２の学習（オンライン学習）を行ってもよい。

（２－４－５－４）予測部
予測部１９４は、モデルＭ１，Ｍ２を用いて、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷を予測する。

本実施形態では、予測部１９４は、外部環境データＤ１、内部環境データＤ２、及び運転データＤ３を取得する毎に、外部環境データＤ１、内部環境データＤ２、及び運転データＤ３を取得した時点（以下、データ取得時点と記載することがある。）から１０分後の空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷を予測する。具体的には、予測部１９４は、データ取得時点から１０分後の、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内温度、及び建物ＢＬの外気温度を、モデルＭ１，Ｍ２に入力することにより、データ取得時点から１０分後の空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷を予測する。

データ取得時点から１０分後の室内温度は、例えば、以前に取得した、室内温度と、その１０分後の室内温度と、を関連付けたデータ、によって学習したモデルを用いて予測する。また、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内温度は、１０分間では大きく変化しないという前提のもと、データ取得時点から１０分後の空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内温度として、直近に取得した空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内温度を用いてもよい。

データ取得時点から１０分後の外気温度は、例えば、以前に取得した、外気温度と、その１０分後の外気温度と、を関連付けたデータ、によって学習したモデルを用いて予測する。また、建物ＢＬの外気温度は、１０分間では大きく変化しないという前提のもと、データ取得時点から１０分後の建物ＢＬの外気温度として、直近に取得した建物ＢＬの外気温度を用いてもよい。

（２－４－５－５）決定部
決定部１９５は、予測部１９４により予測された空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷に基づいて、空気調和機２の制御目標値又は制御指令値を決定する。本実施形態では、制御目標値又は制御指令値は、室内冷媒温度の目標値である目標冷媒温度である。しかし、これに限定されず、制御目標値又は制御指令値には、当該目標冷媒温度にするための圧縮機３１の回転数等が含まれてもよい。

まず、決定部１９５は、予測部１９４により予測された空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷と、空調ゾーンＺ１，Ｚ２に設置されている室内機２０ａ～２０ｃに関する情報と、に基づいて、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃが処理する熱負荷を算出する。

例えば、決定部１９５は、予測部１９４により予測された空調ゾーンＺ１の熱負荷と、空調ゾーンＺ１に設置されている室内機２０ａ，２０ｂに関する情報と、に基づいて、それぞれの室内機２０ａ，２０ｂが処理する熱負荷に按分する。室内機２０ａ，２０ｂに関する情報は、室内機２０ａ，２０ｂの位置関係であってもよいし、室内機２０ａ，２０ｂの特性値であってもよいし、室内機２０ａ，２０ｂの運転状況であってもよいし、これらを組み合わせた情報であってもよい。

室内機２０ａ，２０ｂに関する情報が、室内機２０ａ，２０ｂの位置関係である場合、決定部１９５は、例えば、室内機２０ａ，２０ｂの位置が、ペリメーターゾーンか、インテリアゾーンか、に応じて重み付けをし、予測された空調ゾーンＺ１の熱負荷を、それぞれの室内機２０ａ，２０ｂが処理する熱負荷に按分する。

また、室内機２０ａ，２０ｂに関する情報が、室内機２０ａ，２０ｂの特性値である場合、決定部１９５は、例えば、室内機２０ａ，２０ｂの定格能力の大きさに応じて重み付けをし、予測された空調ゾーンＺ１の熱負荷を、それぞれの室内機２０ａ，２０ｂが処理する熱負荷に按分する。

また、室内機２０ａ，２０ｂに関する情報が、室内機２０ａ，２０ｂの運転状況である場合、決定部１９５は、例えば、直近に算出した室内機２０ａ，２０ｂのそれぞれの熱交換量に応じて重み付けをし、予測された空調ゾーンＺ１の熱負荷を、それぞれの室内機２０ａ，２０ｂが処理する熱負荷に按分する。

また、室内機２０ａ，２０ｂに関する情報が、室内機２０ａ，２０ｂの運転状況と特性値とを組み合わせた情報である場合、決定部１９５は、例えば、操作用リモコンの発停状態がＯＮである室内機のみを対象として、定格能力の大きさに応じて重み付けをし、予測された空調ゾーンＺ１の熱負荷を、それぞれの室内機２０ａ，２０ｂが処理する熱負荷に按分する。

また、例えば、決定部１９５は、予測部１９４により予測された空調ゾーンＺ２の熱負荷と、空調ゾーンＺ２に設置されている室内機２０ｃに関する情報と、に基づいて、室内機２０ｃが処理する熱負荷を算出する。例えば、室内機２０ｃに関する情報が、室内機２０ｃの特性値である場合、決定部１９５は、室内機２０ｃの定格能力の範囲内で、予測された空調ゾーンＺ２の熱負荷を、室内機２０ｃが処理する熱負荷とする。

次に、決定部１９５は、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃが、算出された熱負荷を処理するために必要な、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける必要冷媒温度を算出する。具体的には、決定部１９５は、室内機２０ａ～２０ｃにおける、熱交換量、室内吸込温度、風量、及び室内冷媒温度の間に成り立つ所定の関係式を用いて、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける必要冷媒温度（室内冷媒温度）を、算出された熱負荷（熱交換量）と、データ取得時点から１０分後の室内吸込温度、及び風量と、から算出する。

データ取得時点から１０分後の室内吸込温度は、例えば、以前に取得した、室内吸込温度と、その１０分後の室内吸込温度と、を関連付けたデータ、によって学習したモデルを用いて予測する。また、室内吸込温度は、１０分間では大きく変化しないという前提のもと、データ取得時点から１０分後の室内吸込温度として、直近に取得した室内吸込温度を用いてもよい。また、室内機２０ａ～２０ｃが定常状態である場合、データ取得時点から１０分後の室内吸込温度は、直近に取得した設定温度であるという前提のもと、データ取得時点から１０分後の室内吸込温度として、直近に取得した設定温度を用いてもよい。このとき、運転データ取得部１９２は、運転データＤ３として、室内機２０ａ～２０ｃの設定温度を取得しておく。

データ取得時点から１０分後の風量は、例えば、以前に取得した、風量と、その１０分後の風量と、を関連付けたデータ、によって学習したモデルを用いて予測する。また、風量は、１０分間では設定が変更されないという前提のもと、データ取得時点から１０分後の風量として、直近に取得した風量を用いてもよい。

次に、決定部１９５は、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける室内冷媒温度を、必要冷媒温度に近づけるために必要な、空気調和機２の目標冷媒温度を決定する。ここでいう、空気調和機２の目標冷媒温度は、空気調和機２を構成する室内機２０ａ～２０ｃに共通の目標冷媒温度である。言い換えると、決定部１９５は、冷媒系統に属する室内機に共通の目標冷媒温度を決定する。本実施形態では、室内機２０ａ～２０ｃは、同じ冷媒系統に属するため、決定部１９５は、室内機２０ａ～２０ｃにおける必要冷媒温度を、例えば、最大値、最小値、又は平均値によって集約することにより、空気調和機２の目標冷媒温度を決定する。

（２－４－５－６）送信部
送信部１９６は、決定部１９５により決定された目標冷媒温度を含む制御内容を、空気調和機２に送信する。

本実施形態では、空気調和機２は、熱負荷予測装置３から目標冷媒温度を受信すると、受信した目標冷媒温度を、室内機２０ａ～２０ｃにおける目標冷媒温度に設定する。空気調和機２は、操作用リモコンによって設定温度等が変更されない限り、１０分間、設定した目標冷媒温度を維持する。

（３）処理
熱負荷予測システム１の処理の一例を、図５のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１に示すように、熱負荷予測装置３は、建物ＢＬの外気温度（外部環境データＤ１）と、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内温度（内部環境データＤ２）と、室内機２０ａ～２０ｃの室内吸込温度、風量、及び室内冷媒温度（運転データＤ３）と、を取得する。

ステップＳ１を終えると、ステップＳ２に示すように、熱負荷予測装置３は、データ取得時点から１０分後の、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内温度、建物ＢＬの外気温度を、モデルＭ１，Ｍ２に入力することにより、データ取得時点から１０分後の空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷を予測する。

ステップＳ２を終えると、ステップＳ３に示すように、熱負荷予測装置３は、予測した１０分後の空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷と、室内機２０ａ～２０ｃに関する情報と、に基づいて、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃが処理する熱負荷を算出する。

ステップＳ３を終えると、ステップＳ４に示すように、熱負荷予測装置３は、算出された熱負荷を処理するために必要な、室内機２０ａ～２０ｃにおける必要冷媒温度を算出する。

ステップＳ４を終えると、ステップＳ５に示すように、熱負荷予測装置３は、室内機２０ａ～２０ｃにおける室内冷媒温度を、算出した必要冷媒温度に近づけるために必要な、空気調和機２の目標冷媒温度を決定する。

ステップＳ５を終えると、ステップＳ６に示すように、熱負荷予測装置３は、決定した目標冷媒温度を含む制御内容を、空気調和機２に送信する。

ステップＳ６を終えると、ステップＳ７に示すように、空気調和機２は、熱負荷予測装置３から目標冷媒温度を受信すると、受信した目標冷媒温度を、室内機２０ａ～２０ｃにおける目標冷媒温度に設定する。空気調和機２は、操作用リモコンによって設定温度等が変更されない限り、１０分間、設定した目標冷媒温度を維持する。

ステップＳ７を終えると、ステップＳ８に示すように、熱負荷予測装置３は、前回のモデルＭ１，Ｍ２の学習（更新）から、１週間経過したか否かを判定する。前回のモデルＭ１，Ｍ２の学習（更新）から、１週間経過した場合、ステップＳ９に進む。前回のモデルＭ１，Ｍ２の学習（更新）から、１週間経過していない場合、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ８からステップＳ９に進むと、熱負荷予測装置３は、学習用データＬＤ１，ＬＤ２を用いて、空調ゾーンＺ１，Ｚ２ごとに、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷を予測するモデルＭ１，Ｍ２の学習（更新）を行う。言い換えると、熱負荷予測装置３は、１週間毎に、モデルＭ１，Ｍ２の学習（更新）を行う。

ステップＳ９を終えると、又は、ステップＳ８からステップＳ１０に進むと、熱負荷予測装置３は、１０分間待機する。

ステップＳ１０を終えると、ステップＳ１に戻り、熱負荷予測装置３は、再び、外部環境データＤ１と、内部環境データＤ２と、運転データＤ３と、を取得する。言い換えると、熱負荷予測装置３は、１０分毎に、外部環境データＤ１と、内部環境データＤ２と、運転データＤ３と、を取得する。

（４）特徴
（４－１）
従来、建物内の熱負荷を学習し、予測する技術がある。しかし、従来のように、室外機単位で熱負荷を学習すると、空調ゾーンごとの熱負荷を予測することが困難である、という課題がある。

本実施形態の熱負荷予測システム１は、建物ＢＬ内の空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷を予測する。熱負荷予測システム１は、環境データ取得部１９１と、運転データ取得部１９２と、記憶部１１と、学習部１９３と、予測部１９４と、を備える。環境データ取得部１９１は、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷に影響する、建物ＢＬの外部の環境に関する外部環境データＤ１、及び建物ＢＬの内部の環境に関する内部環境データＤ２、を取得する。運転データ取得部１９２は、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の空気調和を行う空気調和機２、の運転データＤ３を取得する。記憶部１１は、環境データ取得部１９１、及び運転データ取得部１９２、が取得したデータを記憶する。学習部１９３は、記憶部１１から得られる学習用データＬＤ１，ＬＤ２を用いて、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷を予測するモデルＭ１，Ｍ２、の学習を行う。予測部１９４は、モデルＭ１，Ｍ２を用いて、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷を予測する。空調ゾーンＺ１，Ｚ２には、それぞれ、空気調和機２を構成する、室内機２０ａ，２０ｂ、及び室内機２０ｃが設置される。学習用データＬＤ１，ＬＤ２における空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷は、空調ゾーンＺ１，Ｚ２に設置されている、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける熱交換量に基づいて算出される。それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける熱交換量は、運転データＤ３に基づいて算出される。

熱負荷予測システム１では、学習部１９３は、記憶部１１から得られる学習用データＬＤ１，ＬＤ２を用いて、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷を予測するモデルＭ１，Ｍ２、の学習を行う。予測部１９４は、モデルＭ１，Ｍ２を用いて、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷を予測する。学習用データＬＤ１，ＬＤ２における空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷は、空調ゾーンＺ１，Ｚ２に設置されている、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける熱交換量に基づいて算出される。その結果、熱負荷予測システム１は、空調ゾーンＺ１，Ｚ２ごとに熱負荷を学習し、予測することができる。

（４－２）
本実施形態の熱負荷予測システム１では、外部環境データＤ１は、少なくとも建物ＢＬの外気温度、を含む。内部環境データＤ２は、少なくとも空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内温度、を含む。

（４－３）
本実施形態の熱負荷予測システム１では、学習部１９３は、モデルＭ１，Ｍ２の学習を行う前に、学習用データＬＤ１，ＬＤ２から、欠損値又は異常値を含むレコードを除外する。

（４－４）
本実施形態の熱負荷予測システム１では、学習部１９３は、モデルＭ１，Ｍ２の学習を行う前に、学習用データＬＤ１，ＬＤ２に含まれる欠損値又は異常値を補完する。

（４－５）
本実施形態の熱負荷予測システム１では、学習部１９３は、モデルＭ１，Ｍ２の学習を行う前に、空気調和機２の運転状態、又は空気調和機２のスケジュール、に基づいて、学習用データＬＤ１，ＬＤ２を加工する。

熱負荷予測システム１は、空気調和機２の運転状態、又は空気調和機２のスケジュール、に基づいて、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷との関連が薄いデータを除外することにより、モデルＭ１，Ｍ２の精度を向上させることができる。

（４－６）
本実施形態の熱負荷予測システム１では、モデルＭ１，Ｍ２は、機械学習モデル、統計モデル、物理モデル、又はこれらの組み合わせである。

（４－７）
本実施形態の熱負荷予測システム１では、学習部１９３は、過去１週間分（所定の単位）の学習用データＬＤ１，ＬＤ２を用いて、モデルＭ１，Ｍ２の学習を行う。

（４－８）
本実施形態の熱負荷予測システム１では、学習部１９３は、１週間毎に（所定のタイミングで）、モデルＭ１，Ｍ２の更新を行う。

（４－９）
本実施形態の熱負荷予測システム１では、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける熱交換量は、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける、室内吸込温度、風量、及び室内冷媒温度、に基づいて算出される。

（４－１０）
本実施形態の熱負荷予測システム１では、決定部１９５と、送信部１９６と、をさらに備える。決定部１９５は、予測部１９４により予測された空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷に基づいて、空気調和機２の目標冷媒温度を決定する。送信部１９６は、決定部１９５により決定された目標冷媒温度を含む制御内容を、空気調和機２に送信する。

その結果、熱負荷予測システム１は、フィードフォワード制御を行うことができる。

（４－１１）
本実施形態の熱負荷予測システム１では、決定部１９５は、予測部１９４により予測された空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷と、空調ゾーンＺ１，Ｚ２に設置されている室内機２０ａ～２０ｃに関する情報と、に基づいて、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃが処理する熱負荷を算出する。決定部１９５は、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃが、算出された熱負荷を処理するために必要な、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける必要冷媒温度を算出する。決定部１９５は、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける室内冷媒温度を、必要冷媒温度に近づけるために必要な、空気調和機２の目標冷媒温度を決定する。

（４－１２）
本実施形態の熱負荷予測システム１では、必要冷媒温度は、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける、算出された熱負荷（熱交換量）、室内吸込温度、及び風量、に基づいて算出される。

（５）変形例
（５－１）変形例１Ａ
本実施形態では、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内温度は、空調ゾーンＺ１，Ｚ２に設置された室内温度センサ６３１，６３２の計測値であった。しかし、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内温度は、室内機２０ａ～２０ｃの室内吸込温度から算出してもよい。例えば、空調ゾーンＺ１の室内温度は、室内機２０ａ，２０ｂの室内吸込温度の平均値とすることができる。言い換えると、空調ゾーンＺ１の室内温度と、室内機２０ａ，２０ｂの室内吸込温度とは、互いに代用することができる。

（５－２）変形例１Ｂ
本実施形態では、建物ＢＬの外気温度は、建物ＢＬの外に設置された室外温度センサ６５の計測値であった。しかし、建物ＢＬの外気温度は、室外機３０が吸い込む空気の温度を計測する室外吸込温度センサの計測値であってもよい。このとき、室外吸込温度センサは、室外機３０の空気の吸入口付近に設置される。言い換えると、建物ＢＬの外気温度と、室外吸込温度センサの計測値とは、互いに代用することができる。

（５－３）変形例１Ｃ
本実施形態では、熱負荷予測システム１は、複数の空調ゾーンＺ１，Ｚ２を対象とし、単一の冷媒系統を有していた。言い換えると、熱負荷予測システム１は、複数の空調ゾーンかつ単一の冷媒系統を有する系を対象としていた。しかし、熱負荷予測システム１は、単一の空調ゾーンかつ単一の冷媒系統を有する系を対象としてもよい。

また、熱負荷予測システム１は、単一の空調ゾーンかつ複数の冷媒系統、又は複数の空調ゾーンかつ複数の冷媒系統、を有する系を対象としてもよい。このとき、決定部１９５は、予測部１９４により予測された１つ又は複数の空調ゾーンの熱負荷と、空調ゾーンに設置されている室内機に関する情報と、に基づいて、室内機が処理する熱負荷を算出する。決定部１９５は、室内機が、算出された熱負荷を処理するために必要な必要冷媒温度を算出し、室内機における室内冷媒温度を必要冷媒温度に近づけるために必要な目標冷媒温度を、複数の冷媒系統ごとに決定する。

（５－４）変形例１Ｄ
本実施形態では、空気調和機２は、室内機２０ａ～２０ｃと、室外機３０と、を有していた。しかし、空気調和機２は、さらに湿度調節器や、換気装置等の外気処理用空調機を有してもよい。

例えば、学習部１９３は、室内機２０ａ～２０ｃと同様に、所定の関係式を用いて、湿度調節器や外気処理用空調機における熱交換量を算出する。学習部１９３は、室内機２０ａ～２０ｃにおける熱交換量だけでなく、湿度調節器や外気処理用空調機における熱交換量も、空調ゾーンＺ１，Ｚ２ごとに足し合わせて、学習用データＬＤ１，ＬＤ２における空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷を算出する。決定部１９５は、予測部１９４により予測された空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷を、例えば、室内機２０ａ～２０ｃが処理する熱負荷だけでなく、湿度調節器や外気処理用空調機が処理する熱負荷にも按分する。決定部１９５は、室内機２０ａ～２０ｃと同様に、湿度調節器や外気処理用空調機が、算出された熱負荷を処理するために必要な、それぞれの設定値を決定する。

（５－５）変形例１Ｅ
本実施形態では、外部環境データＤ１は、建物ＢＬの外気温度であった。しかし、外部環境データＤ１は、さらに、建物ＢＬの日射量、建物ＢＬの位置の天気予報、雲量、風速、風向、及び降水量等を含んでもよい。例えば、環境データ取得部１９１は、建物ＢＬの日射量を、建物ＢＬの外に設置された日射センサから取得する。また、例えば、予測部１９４は、データ取得時点から１０分後の日射量を、以前に取得した日射量又は代表的な日射量や、天気予報、雲量、風速、風向、降水量等の情報、によって学習したモデルを用いて予測する。また、建物ＢＬの日射量は、１０分間では大きく変化しないという前提のもと、データ取得時点から１０分後の建物ＢＬの日射量として、直近に取得した建物ＢＬの日射量を用いてもよい。

本実施形態では、内部環境データＤ２は、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内温度であった。しかし、内部環境データＤ２は、さらに、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の湿度、ＣＯ２濃度、窓・壁に到達する日射量、隣接する空調ゾーンの室内温度、外気の流出入量、及びＯＡ機器・人・照明の発熱量等を含んでもよい。

（５－６）変形例１Ｆ
本実施形態では、学習用データＬＤ１，ＬＤ２は、外部環境データＤ１と、内部環境データＤ２と、運転データＤ３と、から構成された。しかし、熱負荷予測装置３は、学習用データＬＤ１，ＬＤ２として、さらに建物ＢＬに関する情報や、空調ゾーンＺ１，Ｚ２に関する情報を用いてもよい。

建物ＢＬに関する情報は、例えば、建物ＢＬの住所、緯度経度、用途、及び壁の熱貫流率等である。空調ゾーンＺ１，Ｚ２に関する情報は、例えば、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の用途、床面積、窓面積率、ブラインドの有無、換気種別、階高、壁の長さ、設置機器（換気装置の設置台数等）、窓の遮蔽係数、窓の熱貫流率、家具等の熱容量、及び使用状況（スケジュール等）等である。

（５－７）変形例１Ｇ
本実施形態では、学習部１９３は、空調ゾーンＺ１，Ｚ２ごとに、それぞれの学習用データＬＤ１，ＬＤ２を用いて、モデルＭ１，Ｍ２の学習を行った。しかし、空調ゾーンＺ１と空調ゾーンＺ２とが、熱負荷等の観点で類似する場合、学習部１９３は、例えば、空調ゾーンＺ１についての学習用データＬＤ１の代わりに、空調ゾーンＺ２についての学習用データＬＤ２を用いて、モデルＭ１の学習を行ってもよい。

その結果、熱負荷予測装置３は、類似する空調ゾーンの間で、学習用データを共用することができる。

（５－８）変形例１Ｈ
本実施形態では、学習部１９３は、室内機２０ａ～２０ｃにおける、熱交換量、室内吸込温度、風量、及び室内冷媒温度の間に成り立つ所定の関係式を用いて、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける熱交換量を、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける、室内吸込温度、風量、及び室内冷媒温度から算出した。

しかし、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける熱交換量は、室内機２０ａ～２０ｃにおける、熱交換量、室内吸込温度、室内吹出温度、及び風量の間に成り立つ所定の関係式を用いて、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける、室内吸込温度、室内吹出温度、及び風量から算出してもよい。このとき、室内機２０ａ～２０ｃにおける室内吹出温度は、室内機２０ａ～２０ｃが吹き出す空気の温度を計測する室内吹出温度センサから取得する。室内吹出温度センサは、室内機２０ａ～２０ｃの空気の吹出口付近に設けられる。

また、学習部１９３は、さらに空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内湿度を加えて、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける熱交換量を算出してもよい。空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内湿度は、例えば、室内機２０ａ～２０ｃが吸い込む空気の湿度を計測する室内湿度センサから取得する。室内湿度センサは、室内機２０ａ～２０ｃの空気の吸込口付近に設けられる。その結果、学習部１９３は、より精度良く、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける熱交換量を算出することができる。

（５－９）変形例１Ｉ
本実施形態では、決定部１９５は、予測部１９４により予測された複数の空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷と、空調ゾーンＺ１，Ｚ２に設置されている室内機２０ａ～２０ｃに関する情報と、に基づいて、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃが処理する熱負荷を算出した。決定部１９５は、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃが、算出された熱負荷を処理するために必要な、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける必要冷媒温度を算出し、それぞれの室内機２０ａ～２０ｃにおける室内冷媒温度を、必要冷媒温度に近づけるために必要な、空気調和機２の目標冷媒温度を決定した。

しかし、熱負荷予測システム１が、複数の空調ゾーンかつ単一の冷媒系統（本実施形態に相当）、又は単一の空調ゾーンかつ単一の冷媒系統、を有する系を対象とする場合、決定部１９５は、予測部１９４により予測された１つ又は複数の空調ゾーンの熱負荷を最大値（最大熱負荷）によって集約し、最大熱負荷を処理するために必要な、当該冷媒系統の目標冷媒温度を決定してもよい。決定部１９５は、例えば、熱交換量（最大熱負荷）、圧縮機の回転数、及び目標冷媒温度の間に成り立つ所定の関係式を用いて、目標冷媒温度を決定する。このとき、運転データ取得部１９２は、運転データＤ３として、冷媒系統の圧縮機の回転数を取得しておく。

また、熱負荷予測システム１が、単一の空調ゾーンかつ複数の冷媒系統、又は複数の空調ゾーンかつ複数の冷媒系統、を有する系を対象とする場合、決定部１９５は、予測部１９４により予測された１つ又は複数の空調ゾーンの熱負荷と、空調ゾーンに設置されている室内機に関する情報と、に基づいて、室内機が処理する熱負荷を算出し、算出された熱負荷を、複数の冷媒系統ごとに最大値（最大熱負荷）によって集約し、集約された冷媒系統ごとの最大熱負荷を処理するために必要な、冷媒系統ごとの目標冷媒温度を決定してもよい。

（５－１０）変形例１Ｊ
本実施形態では、学習部１９３は、室内機２０ａ～２０ｃにおける熱交換量を、空調ゾーンＺ１，Ｚ２ごとに足し合わせて、学習用データＬＤ１，ＬＤ２における空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷を算出した。しかし、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷は、室内機２０ａ～２０ｃにおける熱交換量の分布や、室内機２０ａ～２０ｃにおける熱交換量を補正した値、に基づいて算出してもよい。

（５－１１）変形例１Ｋ
本実施形態では、環境データ取得部１９１は、外部環境データＤ１、及び内部環境データＤ２、を取得した。しかし、環境データ取得部１９１は、外部環境データＤ１、及び内部環境データＤ２の内のいずれかのみを取得してもよい。

この場合、例えば、学習部１９３は、外部環境データＤ１、及び内部環境データＤ２の内のいずれかのみを、学習用データＬＤ１，ＬＤ２として用いる。

（５－１２）変形例１Ｌ
本実施形態では、空気調和機２は、運転データＤ３として、室内熱交温度センサ６２ａ～６２ｃから、室内機２０ａ～２０ｃの室内飽和温度を取得し、これらを熱負荷予測装置３に送信した。しかし、空気調和機２は、室内飽和温度の代わりに、吸入圧力又は吐出圧力を取得し、これらを熱負荷予測装置３に送信してもよい。熱負荷予測装置３は、取得した吸入圧力又は吐出圧力から、室内飽和温度を算出する。

また、本実施形態では、空気調和機２は、運転データＤ３として、過熱度又は過冷却度を算出し、これらを熱負荷予測装置３に送信した。しかし、空気調和機２は、過熱度又は過冷却度の代わりに、室内ガス側温度又は室内液側温度を取得し、これらを熱負荷予測装置３に送信してもよい。熱負荷予測装置３は、取得した室内ガス側温度又は室内液側温度から、過熱度又は過冷却度を算出する。

（５－１３）変形例１Ｍ
本実施形態では、熱負荷予測装置３は、同時点における、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内温度、及び建物ＢＬの外気温度と、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷と、を関連付けて学習した。しかし、熱負荷予測装置３は、ある時点の空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内温度、及び建物ＢＬの外気温度と、当該時点から１０分後の空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷と、を関連付けて学習してもよい。

その結果、熱負荷予測装置３は、データ取得時点から１０分後の、空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内温度、及び建物ＢＬの外気温度を用いなくても、データ取得時点の空調ゾーンＺ１，Ｚ２の室内温度、及び建物ＢＬの外気温度を用いて、データ取得時点から１０分後の空調ゾーンＺ１，Ｚ２の熱負荷を予測することができる。

（５－１４）
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

１ 熱負荷予測システム
１１ 記憶部
２０ａ～２０ｃ 室内機
１９１ 環境データ取得部
１９２ 運転データ取得部
１９３ 学習部
１９４ 予測部
ＢＬ 建物
Ｄ１ 外部環境データ
Ｄ２ 内部環境データ
Ｄ３ 運転データ
ＬＤ１，ＬＤ２ 学習用データ
Ｍ１，Ｍ２ モデル
Ｚ１，Ｚ２ 空調ゾーン

特許第５５７２７９９号公報

Claims (9)

1. 建物（ＢＬ）内の空調ゾーン（Ｚ１，Ｚ２）の熱負荷を予測する、熱負荷予測システム（１）であって、
   前記空調ゾーンの熱負荷に影響する、前記建物の外部の環境に関する外部環境データ（Ｄ１）、及び／又は前記建物の内部の環境に関する内部環境データ（Ｄ２）、を取得する、環境データ取得部（１９１）と、
   前記空調ゾーンの空気調和を行う空気調和機（２）、の運転データ（Ｄ３）を取得する、運転データ取得部（１９２）と、
   前記環境データ取得部、及び前記運転データ取得部、が取得したデータを記憶する、記憶部（１１）と、
   前記記憶部から得られる学習用データ（ＬＤ１，ＬＤ２）を用いて、前記空調ゾーンの熱負荷を予測するモデル（Ｍ１，Ｍ２）、の学習を行う、学習部（１９３）と、
   前記モデルを用いて、前記空調ゾーンの熱負荷を予測する、予測部（１９４）と、
   を備え、
   前記空調ゾーンには、前記空気調和機を構成する、１または複数の室内機（２０ａ～２０ｃ）が設置され、
   前記学習用データにおける前記空調ゾーンの熱負荷は、前記空調ゾーンに設置されているそれぞれの前記室内機における熱交換量に基づいて算出され、
   それぞれの前記室内機における熱交換量は、それぞれの前記室内機における前記運転データに基づいて算出され、
   前記室内機における熱交換量は、前記室内機における、吸込温度、風量、及び冷媒温度、に基づいて算出される、
   熱負荷予測システム（１）。
2. 前記外部環境データは、少なくとも前記建物の外気温度、を含み、
   前記内部環境データは、少なくとも前記空調ゾーンの室内温度、を含む、
   請求項１に記載の熱負荷予測システム（１）。
3. 前記学習部は、前記モデルの学習を行う前に、前記学習用データから、欠損値又は異常値を含むレコードを除外する、
   請求項１又は２に記載の熱負荷予測システム（１）。
4. 前記学習部は、前記モデルの学習を行う前に、前記学習用データに含まれる欠損値又は異常値を補完する、
   請求項１又は２に記載の熱負荷予測システム（１）。
5. 前記学習部は、前記モデルの学習を行う前に、前記空気調和機の運転状態、又は前記空気調和機のスケジュール、に基づいて、前記学習用データを加工する、
   請求項１から４のいずれか１つに記載の熱負荷予測システム（１）。
6. 前記学習部は、第１の空調ゾーンについての第１の学習用データの代わりに、前記第１の空調ゾーンと類似する第２の空調ゾーンについての第２の学習用データを用いる、
   請求項１から５のいずれか１つに記載の熱負荷予測システム（１）。
7. 前記モデルは、機械学習モデル、統計モデル、物理モデル、又はこれらの組み合わせである、
   請求項１から６のいずれか１つに記載の熱負荷予測システム（１）。
8. 前記学習部は、所定の単位の前記学習用データを用いて、前記モデルの学習を行う、
   請求項１から７のいずれか１つに記載の熱負荷予測システム（１）。
9. 前記学習部は、所定のタイミングで、前記モデルの更新を行う、
   請求項１から８のいずれか１つに記載の熱負荷予測システム（１）。

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