JPH086949B2 - 空調制御方法 - Google Patents
空調制御方法Info
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- JPH086949B2 JPH086949B2 JP63225003A JP22500388A JPH086949B2 JP H086949 B2 JPH086949 B2 JP H086949B2 JP 63225003 A JP63225003 A JP 63225003A JP 22500388 A JP22500388 A JP 22500388A JP H086949 B2 JPH086949 B2 JP H086949B2
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- Japan
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- air conditioning
- temperature
- air
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、住宅において小型の空調装置を最適に制御
するための空調制御方法に関する。
するための空調制御方法に関する。
従来の技術 従来、住宅における空調制御は必要な時間帯のみ空調
機を運転する間欠空調方式がとられていた。したがっ
て、暖房を例にとれば、居住者が寒いと感じた時に暖房
を入れ、暖房が不要と感じたときに暖房を切る事を基本
として、暖房運転中に設定温度以上になった場合一時的
に加熱を中止し、設定温度より室温が低下した場合には
加熱を再開するための制御が空調制御の機能であった。
したがって、運転開始後短時間（10〜15分）で設定温度
に到達必要がある。しかし、空調開始直後は建物の蓄熱
負荷を処理する必要があるため、建物からの熱損失を補
うだけの定常状態での必要能力に比べて大きな熱源能力
が必要となる。この一時的な熱源能力の増加のために、
インバータが開発されてきた。
機を運転する間欠空調方式がとられていた。したがっ
て、暖房を例にとれば、居住者が寒いと感じた時に暖房
を入れ、暖房が不要と感じたときに暖房を切る事を基本
として、暖房運転中に設定温度以上になった場合一時的
に加熱を中止し、設定温度より室温が低下した場合には
加熱を再開するための制御が空調制御の機能であった。
したがって、運転開始後短時間（10〜15分）で設定温度
に到達必要がある。しかし、空調開始直後は建物の蓄熱
負荷を処理する必要があるため、建物からの熱損失を補
うだけの定常状態での必要能力に比べて大きな熱源能力
が必要となる。この一時的な熱源能力の増加のために、
インバータが開発されてきた。
一方、空調開始時の蓄熱負荷は、極論すれば24時間室
内を一定温度に保つ連続空調を行うことで解消すること
ができる。このような24時間連続空調は、米国では一般
的な空調方式であるが、間欠空調に比べてエネルギー使
用量が極端に増大するという問題点がある。日本でも、
北海道等の厳寒地域では建物の高断熱・高気密化によっ
て熱ロスを低減させることによって、小型の空調機を用
いた24時間空調方式が、間欠空調と同程度のエネルギー
使用量で実現されているが、関東以南の温暖な地域では
24時間空調は間欠空調に比べてエネルギー消費量が増大
するため住宅では採用されていない。
内を一定温度に保つ連続空調を行うことで解消すること
ができる。このような24時間連続空調は、米国では一般
的な空調方式であるが、間欠空調に比べてエネルギー使
用量が極端に増大するという問題点がある。日本でも、
北海道等の厳寒地域では建物の高断熱・高気密化によっ
て熱ロスを低減させることによって、小型の空調機を用
いた24時間空調方式が、間欠空調と同程度のエネルギー
使用量で実現されているが、関東以南の温暖な地域では
24時間空調は間欠空調に比べてエネルギー消費量が増大
するため住宅では採用されていない。
これらの中間的な方法として、空調開始時刻の数時間
前から加熱を開始することによって、蓄熱熱負荷を段階
的に処理する予熱方式があり、空調時間帯が固定されて
いるビルでは一般的に使用されていた。住宅でもタイマ
設定により予熱を行うことができるようになってきてい
るが、本来間欠空調を前提とした機器を用いているた
め、空調の立ち上がり時間分だけ空調開始時刻をシフト
するかたちになるだけで、設備容量の削減にはつながっ
ていない。
前から加熱を開始することによって、蓄熱熱負荷を段階
的に処理する予熱方式があり、空調時間帯が固定されて
いるビルでは一般的に使用されていた。住宅でもタイマ
設定により予熱を行うことができるようになってきてい
るが、本来間欠空調を前提とした機器を用いているた
め、空調の立ち上がり時間分だけ空調開始時刻をシフト
するかたちになるだけで、設備容量の削減にはつながっ
ていない。
発明が解決しようとする課題 このように、従来の間欠空調方式は空調開始時に蓄熱
負荷を処理するために過大な設備容量を必要としてい
た。したがって、空調開始時以外の通常の運転状態では
負荷率が下がるため、ON/OFF運転となり運転効率が低下
する問題点が発生している。インバータを用いても、そ
の制御範囲には限界があり、厳寒期（冷房時は酷暑期）
以外の期間における軽負荷時はインバータ領域を外れた
ON/OFF領域での運転を余儀なくされるため、この問題は
解消されない。
負荷を処理するために過大な設備容量を必要としてい
た。したがって、空調開始時以外の通常の運転状態では
負荷率が下がるため、ON/OFF運転となり運転効率が低下
する問題点が発生している。インバータを用いても、そ
の制御範囲には限界があり、厳寒期（冷房時は酷暑期）
以外の期間における軽負荷時はインバータ領域を外れた
ON/OFF領域での運転を余儀なくされるため、この問題は
解消されない。
また、間欠空調は非空調時間帯は室内環境は管理され
ないため悪化していく。特に冬期の暖房終了後は室温が
低下し翌朝の暖房開始直前に最低となるため、起床時の
室内環境は最悪の状態となり、起床時のヒートショック
が大きい。この問題は廊下やトイレ等の非空調空間でさ
らに深刻で、空調時間帯は空調室からの熱移動によって
これらのスペースの環境もある程度の水準に保持されて
いるが、非空調時間帯は熱供給源が皆無となるため室温
は著しく低下する。このため、室温の低下による室内結
露の発生や、空間移動時等の急激な温度変化によるヒー
トショックといった、健康上の問題もある。
ないため悪化していく。特に冬期の暖房終了後は室温が
低下し翌朝の暖房開始直前に最低となるため、起床時の
室内環境は最悪の状態となり、起床時のヒートショック
が大きい。この問題は廊下やトイレ等の非空調空間でさ
らに深刻で、空調時間帯は空調室からの熱移動によって
これらのスペースの環境もある程度の水準に保持されて
いるが、非空調時間帯は熱供給源が皆無となるため室温
は著しく低下する。このため、室温の低下による室内結
露の発生や、空間移動時等の急激な温度変化によるヒー
トショックといった、健康上の問題もある。
一方、連続空調をすれば室内環境は良好となるが、前
述の通り温暖な地域では間欠空調に比べて大幅な消費エ
ネルギーの増加を招くという問題点がある。
述の通り温暖な地域では間欠空調に比べて大幅な消費エ
ネルギーの増加を招くという問題点がある。
空調開始時の蓄熱負荷を軽減し、必要とされる装置容
量を低下させるためには、空調設定温度で空調を行う部
屋使用時間帯以外の室温も一定水準（ベース温度）に保
持し、蓄熱負荷が装置容量に見合ったものになる程度に
壁温を上昇させておくベース温度空調方式の採用が考え
られる。この方式は、連続空調に準じる良好室内環境を
提供しつつ、消費エネルギー量は連続空調に比較して小
量で済み、特に集合住宅等の室内の熱容量が大きいコン
クリート系の建物ではこの効果は大きい。しかし、間欠
空調と比較すると、設備容量の削減により機器運転効率
は向上するものの、常時ベース温度を維持するためのエ
ネルギーは余分に必要となる。
量を低下させるためには、空調設定温度で空調を行う部
屋使用時間帯以外の室温も一定水準（ベース温度）に保
持し、蓄熱負荷が装置容量に見合ったものになる程度に
壁温を上昇させておくベース温度空調方式の採用が考え
られる。この方式は、連続空調に準じる良好室内環境を
提供しつつ、消費エネルギー量は連続空調に比較して小
量で済み、特に集合住宅等の室内の熱容量が大きいコン
クリート系の建物ではこの効果は大きい。しかし、間欠
空調と比較すると、設備容量の削減により機器運転効率
は向上するものの、常時ベース温度を維持するためのエ
ネルギーは余分に必要となる。
本発明は、このような従来の空調方式および問題点を
解決するものであり、従来の間欠空調に比べて小型の空
調機器を用いて蓄熱負荷の問題を解消し、かつ消費エネ
ルギーの増加を抑制することができる優れた空調制御装
置を提供することを目的とするものである。
解決するものであり、従来の間欠空調に比べて小型の空
調機器を用いて蓄熱負荷の問題を解消し、かつ消費エネ
ルギーの増加を抑制することができる優れた空調制御装
置を提供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、部屋使用時間帯
以外についても保証温度を設定し、ベース温度空調が実
現できるようにするとともに、蓄熱負荷の予測を行う機
能を設けることによりベース温度の維持が不要な期間を
判定し、不必要なエネルギー消費を抑制できるようにし
たものである。
以外についても保証温度を設定し、ベース温度空調が実
現できるようにするとともに、蓄熱負荷の予測を行う機
能を設けることによりベース温度の維持が不要な期間を
判定し、不必要なエネルギー消費を抑制できるようにし
たものである。
作用 したがって、本発明によれば予測された蓄熱負荷が１
〜２時間の予熱運転によって処理可能と判定できればベ
ース温度の維持を中断することでそのために必要なエネ
ルギーを削減することができ、蓄熱負荷が大きいと予測
された時にはベース温度空調によって蓄熱負荷を削減す
ることができるため、間欠空調に比べて小型の機器での
空調が、消費エネルギーの大幅な増加無しに実現できる
という効果を有する。
〜２時間の予熱運転によって処理可能と判定できればベ
ース温度の維持を中断することでそのために必要なエネ
ルギーを削減することができ、蓄熱負荷が大きいと予測
された時にはベース温度空調によって蓄熱負荷を削減す
ることができるため、間欠空調に比べて小型の機器での
空調が、消費エネルギーの大幅な増加無しに実現できる
という効果を有する。
実施例 以下本発明の実施例について、暖房を例に説明する。
東京地区における第２図に示す間取りの住宅を対象と
して、各室の必要機器容量（ピーク負荷）および投入熱
量を評価した。第２図の住宅は、外壁はコンクリート15
0mm＋フォームポリスチレン25mm（北壁はフォームポリ
スチレンを35mm）、住戸境壁はコンクリート150mm、屋
根はコンクリート150mm＋フォームポリスチレン25mm、
床および天井はコンクリート150mmのそれぞれの壁体か
ら成っている。また、各室の空調スケジュールは第１図
のようなスケジュールとした。すなわち、暖房期におけ
る空調設定温度を22℃とし、ベース温度を15℃と設定
し、ベース温度空調を行う際は、中間温度を18℃として
部屋使用時間帯の１時間前に中間温度まで室温を上昇さ
せ、次の時刻に空調設定温度まで加熱するものとする。
また、ベース温度を外す場合は、部屋使用開始時刻の２
時間前に15℃まで昇温し、以降18℃、22℃と１時間毎に
上昇させる２時間予熱方式とした。
して、各室の必要機器容量（ピーク負荷）および投入熱
量を評価した。第２図の住宅は、外壁はコンクリート15
0mm＋フォームポリスチレン25mm（北壁はフォームポリ
スチレンを35mm）、住戸境壁はコンクリート150mm、屋
根はコンクリート150mm＋フォームポリスチレン25mm、
床および天井はコンクリート150mmのそれぞれの壁体か
ら成っている。また、各室の空調スケジュールは第１図
のようなスケジュールとした。すなわち、暖房期におけ
る空調設定温度を22℃とし、ベース温度を15℃と設定
し、ベース温度空調を行う際は、中間温度を18℃として
部屋使用時間帯の１時間前に中間温度まで室温を上昇さ
せ、次の時刻に空調設定温度まで加熱するものとする。
また、ベース温度を外す場合は、部屋使用開始時刻の２
時間前に15℃まで昇温し、以降18℃、22℃と１時間毎に
上昇させる２時間予熱方式とした。
一方、対比する間欠空調では、部屋使用時間帯のみ22
℃を維持することとした。
℃を維持することとした。
そして、居間１は１日に３回、洋室2,3および書斎は
各々１日１回部屋使用時間帯として空調設定温度で空調
を行うものとする。
各々１日１回部屋使用時間帯として空調設定温度で空調
を行うものとする。
実験結果を第３図に示す。集合住宅では中央階の住戸
は周囲を他の住戸に囲まれているため負荷は全体に小さ
いが、逆に周囲の住戸の影響を大きく受ける。一方、最
も負荷が大きくなるのは隣戸に２面しか接していない最
上階の妻側の住戸である。第３図は、この２つの両極端
の部位にある住戸に関し、隣戸条件の違いによる変動の
幅を含め、ベース温度空調と間欠空調の比較を示したも
のである。図中○は隣戸がベース温度空調、△は隣戸が
間欠空調、□は隣戸が空調をしていない場合を示し、白
ぬきは当該住戸の間欠空調を、黒ぬりは当該住戸のベー
ス温度空調の実験データを示す。同図からもわかるよう
に、隣戸を同一条件とした場合、中央階ではピーク負荷
は2/3に削減されるが負荷量の増加は17％で、ベース温
度空調の効果は大きく使用エネルギーの増加はさほど大
きくない。隣戸条件による変動は線で結んだ範囲で示さ
れており、期間負荷の変動幅は約20％である。しかし、
西妻側最上階では、ピーク負荷の削減率は27％と大きい
が、期間負荷の増加率が49％に達する。
は周囲を他の住戸に囲まれているため負荷は全体に小さ
いが、逆に周囲の住戸の影響を大きく受ける。一方、最
も負荷が大きくなるのは隣戸に２面しか接していない最
上階の妻側の住戸である。第３図は、この２つの両極端
の部位にある住戸に関し、隣戸条件の違いによる変動の
幅を含め、ベース温度空調と間欠空調の比較を示したも
のである。図中○は隣戸がベース温度空調、△は隣戸が
間欠空調、□は隣戸が空調をしていない場合を示し、白
ぬきは当該住戸の間欠空調を、黒ぬりは当該住戸のベー
ス温度空調の実験データを示す。同図からもわかるよう
に、隣戸を同一条件とした場合、中央階ではピーク負荷
は2/3に削減されるが負荷量の増加は17％で、ベース温
度空調の効果は大きく使用エネルギーの増加はさほど大
きくない。隣戸条件による変動は線で結んだ範囲で示さ
れており、期間負荷の変動幅は約20％である。しかし、
西妻側最上階では、ピーク負荷の削減率は27％と大きい
が、期間負荷の増加率が49％に達する。
第４図は西妻側最上階におけるベース温度空調と予熱
空調の切り換えによる負荷の状況を示す。図中、ケース
Ａは間欠空調で、ピーク負荷、期間負荷の基準値とし
た。ケースＢは間欠空調に、部屋使用開始時刻の２時間
前に15℃まで昇温し、以降18℃、22℃と１時間毎に上昇
させる２時間の予熱を組合わせた予熱空調、ケースＣ
は、ケースＢで述べた予熱空調と、部屋使用時間帯以外
はベース温度15℃を維持し、部屋使用開始１時間前に中
間温度18℃まで室温を上昇させ、部屋使用開始時刻に空
調設定温度22℃まで加熱するベース温度空調を切り換え
て最適化を図った最適化ベース温度空調、ケースＤは、
部屋使用時間帯以外は15℃を維持し、部屋使用開始１時
間前に中間温度18℃まで室温を上昇させ、部屋使用開始
時刻に空調設定温度22℃まで加熱する連続ベース温度空
調である。図からもわかるようにケースＣはピーク負荷
はケースＤのベース温度空調と同一であり、期間負荷は
ケースＢと同一水準の15％増で良好な制御効果が得られ
ていることがわかる。第５図は、このときの間欠空調と
ベース温度空調の切り換え条件を示したもので、■はベ
ース温度空調日、×は15℃→18℃→22℃の２時間予熱空
調日、□は予熱空調の中間温度を19℃とした場合を示し
ている。図からもわかるように、日平均外気温３℃以
下、あるいは日積算日射量1Mcal/m2以下の場合にベース
温度モードを、それ以外は予熱モードを選択すればよい
ことがわかり、これは翌日の平均外気温と日射量という
天気予報レベルの単純な予測情報から判断可能である。
空調の切り換えによる負荷の状況を示す。図中、ケース
Ａは間欠空調で、ピーク負荷、期間負荷の基準値とし
た。ケースＢは間欠空調に、部屋使用開始時刻の２時間
前に15℃まで昇温し、以降18℃、22℃と１時間毎に上昇
させる２時間の予熱を組合わせた予熱空調、ケースＣ
は、ケースＢで述べた予熱空調と、部屋使用時間帯以外
はベース温度15℃を維持し、部屋使用開始１時間前に中
間温度18℃まで室温を上昇させ、部屋使用開始時刻に空
調設定温度22℃まで加熱するベース温度空調を切り換え
て最適化を図った最適化ベース温度空調、ケースＤは、
部屋使用時間帯以外は15℃を維持し、部屋使用開始１時
間前に中間温度18℃まで室温を上昇させ、部屋使用開始
時刻に空調設定温度22℃まで加熱する連続ベース温度空
調である。図からもわかるようにケースＣはピーク負荷
はケースＤのベース温度空調と同一であり、期間負荷は
ケースＢと同一水準の15％増で良好な制御効果が得られ
ていることがわかる。第５図は、このときの間欠空調と
ベース温度空調の切り換え条件を示したもので、■はベ
ース温度空調日、×は15℃→18℃→22℃の２時間予熱空
調日、□は予熱空調の中間温度を19℃とした場合を示し
ている。図からもわかるように、日平均外気温３℃以
下、あるいは日積算日射量1Mcal/m2以下の場合にベース
温度モードを、それ以外は予熱モードを選択すればよい
ことがわかり、これは翌日の平均外気温と日射量という
天気予報レベルの単純な予測情報から判断可能である。
ここでは、室温を対象とした制御方法について述べた
が、実際の体感は壁面からの輻射温度や湿度、気流等の
合成で決定される。したがって、制御条件はこれらを合
成した体感指標に基づくものであっても差し支えないこ
とはいうまでもない。
が、実際の体感は壁面からの輻射温度や湿度、気流等の
合成で決定される。したがって、制御条件はこれらを合
成した体感指標に基づくものであっても差し支えないこ
とはいうまでもない。
なお、以上の実施例においては、暖房を例に説明した
が、冷房の場合も全く同様に構成できる。
が、冷房の場合も全く同様に構成できる。
発明の効果 以上のように、空調設定温度で空調を行う部屋使用時
間帯以外の時間帯に一定水準のベース温度に保持する
か、ベース温度に保持せずに空調時間帯直前に予熱（予
冷）することにより、負荷の大きな日についてはベース
温度空調モードによりピーク負荷を削減し、間欠空調に
比べて小型の装置で空調可能にする一方、軽負荷時には
予熱空調モードにすることでベース温度維持のためのエ
ネルギー消費を抑制することにより、間欠空調と比べて
やや多い程度の負荷総量となり、機器の運転効率の向上
も考慮すれば消費エネルギー量はほぼ同程度となり、効
果は極めて大きい。また、モードの切り替え判定も天気
予報程度の情報で可能であり、その実用性は極て高い。
間帯以外の時間帯に一定水準のベース温度に保持する
か、ベース温度に保持せずに空調時間帯直前に予熱（予
冷）することにより、負荷の大きな日についてはベース
温度空調モードによりピーク負荷を削減し、間欠空調に
比べて小型の装置で空調可能にする一方、軽負荷時には
予熱空調モードにすることでベース温度維持のためのエ
ネルギー消費を抑制することにより、間欠空調と比べて
やや多い程度の負荷総量となり、機器の運転効率の向上
も考慮すれば消費エネルギー量はほぼ同程度となり、効
果は極めて大きい。また、モードの切り替え判定も天気
予報程度の情報で可能であり、その実用性は極て高い。
第１図は本発明による空調制御方法を示す空調スケジュ
ールグラフ、第２図は本発明の実施例における測定対象
住宅平面図、第３図乃至第５図は各々本発明の実施例に
おける測定結果を示すグラフである。 １…居間、2,3…洋室、４…書斎。
ールグラフ、第２図は本発明の実施例における測定対象
住宅平面図、第３図乃至第５図は各々本発明の実施例に
おける測定結果を示すグラフである。 １…居間、2,3…洋室、４…書斎。
Claims (2)
- 【請求項１】空調設定温度で空調を行う部屋使用時間帯
以外の時間帯において予め定められた温度を維持する第
１の状態と、空調しない第２の状態とを、翌日の気象条
件である日積算日射量および平均外気温の予測値に基づ
いて選択し、部屋使用時間帯直前に予熱又は予冷するこ
とを特徴とする空調制御方法。 - 【請求項２】設定温度を室温、壁面からの輻射、気流お
よび湿度によって合成した体感温度で設定する請求項１
記載の空調制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63225003A JPH086949B2 (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | 空調制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63225003A JPH086949B2 (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | 空調制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0275847A JPH0275847A (ja) | 1990-03-15 |
| JPH086949B2 true JPH086949B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=16822557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63225003A Expired - Fee Related JPH086949B2 (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | 空調制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH086949B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112050436A (zh) * | 2019-06-05 | 2020-12-08 | 青岛海尔空调器有限总公司 | 空调器的控制方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006343026A (ja) * | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Osaka Gas Co Ltd | 集合住宅の暖房システム |
| JP2012026653A (ja) * | 2010-07-23 | 2012-02-09 | Daiwa House Industry Co Ltd | 健康暖房システム及び健康暖房方法 |
| JP2012026652A (ja) * | 2010-07-23 | 2012-02-09 | Daiwa House Industry Co Ltd | ２４時間常時空調システム |
| JP5930909B2 (ja) * | 2012-08-01 | 2016-06-08 | 三菱電機株式会社 | 空気調和機 |
| JP6705223B2 (ja) * | 2016-03-11 | 2020-06-03 | 株式会社富士通ゼネラル | 空気調和機 |
| JP7042180B2 (ja) * | 2018-07-19 | 2022-03-25 | 旭化成ホームズ株式会社 | 熱源制御装置及び熱源制御プログラム |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5942212B2 (ja) * | 1977-03-08 | 1984-10-13 | 株式会社東芝 | 空調機の予熱予冷運転制御方法 |
| JPS6024889B2 (ja) * | 1980-03-07 | 1985-06-15 | 株式会社東芝 | 予熱予冷制御方法 |
| US4620668A (en) * | 1985-04-25 | 1986-11-04 | Honeywell Inc. | Adaptive control system |
-
1988
- 1988-09-08 JP JP63225003A patent/JPH086949B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112050436A (zh) * | 2019-06-05 | 2020-12-08 | 青岛海尔空调器有限总公司 | 空调器的控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0275847A (ja) | 1990-03-15 |
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| Date | Code | Title | Description |
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