JPWO2016157480A1 - Air conditioning system controller - Google Patents
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Abstract
運転データから建物の入放熱特性と熱媒体利用装置特性とをそれぞれ学習することで、接続される熱媒体利用装置が未知である場合などにおいても、室温の応答性および安定性の向上を図る。制御指令決定部52は、特性学習部53で学習した建物特性58および放熱器特性59と外気温と設定温度とに基づいて出水温度指令基準値を決定する出水温度指令基準値決定部56と、補正係数と設定温度と室内温度とに基づいて出水温度指令補正値を決定する出水温度指令補正値決定部57と、を有し、出水温度指令基準値と出水温度指令補正値との和をとって水利用空調システム1への制御指令を決定する。By learning the building heat input / discharge characteristics and heat medium utilization device characteristics from the operation data, even when the heat medium utilization device to be connected is unknown, room temperature response and stability are improved. The control command determination unit 52 is configured to determine a water discharge temperature command reference value based on the building characteristic 58 and the radiator characteristic 59 learned by the characteristic learning unit 53, the outside air temperature, and the set temperature, A discharge water temperature command correction value determination unit 57 that determines a discharge water temperature command correction value based on the correction coefficient, the set temperature, and the room temperature, and calculates the sum of the discharge water temperature command reference value and the discharge water temperature command correction value. The control command to the water-use air conditioning system 1 is determined.
Description
本発明は、水利用空調システムなどの空調システムに用いられ、室温の応答性および安定性の向上を図る空調システム制御装置に関する。 The present invention relates to an air-conditioning system control device that is used in an air-conditioning system such as a water-utilizing air-conditioning system and that improves room temperature responsiveness and stability.
水利用空調システムは、暖房時には、熱源機により温水を生成し、生成した温水をシャワーや風呂などの給湯やラジエータや床暖房などの暖房に利用する。また、冷房時には、熱源機により冷水を生成し、生成した冷水をラジエータや床冷房などに利用する。熱源機としては、エネルギー効率の高いヒートポンプ装置やエネルギー効率は低いが低価格なボイラーなどが用いられる。
水利用空調システムでは、たとえば、冷暖房時には、設定温度と計測した室内温度の偏差に基づき、出水温度の指令値を制御する。The water-use air conditioning system generates hot water by a heat source device during heating, and uses the generated hot water for hot water supply such as a shower and bath, and heating such as a radiator and floor heating. Moreover, at the time of cooling, cold water is produced | generated with a heat source machine, and the produced | generated cold water is utilized for a radiator or a floor cooling. As the heat source device, a heat pump device with high energy efficiency or a boiler with low energy efficiency but low cost is used.
In the water-use air conditioning system, for example, at the time of cooling and heating, the command value of the water discharge temperature is controlled based on the deviation between the set temperature and the measured indoor temperature.
特許文献1には、空調熱源装置群を外気温と建物の熱負荷との関係に基づき制御することについて記載がある。特許文献1に記載された建物用空調熱源システムでは、空調熱源装置群を外気温と建物の熱負荷との関係に基づきフィードフォワード制御することによって応答性を高め、無駄な空調エネルギーが消費されることを防止して省エネルギーの実現を図っている。
特許文献2には、空気調和装置の冷媒の物理量の目標値を、建物の空調負荷特性に対応して可変に制御することについての記載がある。特許文献2に記載された空気調和装置では、冷媒の物理量の目標値を建物の空調負荷に基づき制御することにより、圧縮機の容量を安定させ、空調空間の温度変動を小さくすることを図っている。
特許文献1に開示されるような従来の建物空調熱源システムは、外気温と建物の熱負荷との関係に基づきフィードフォワード制御するため、応答性を高め、無駄な空調エネルギーが消費されることを防止して省エネルギーを実現することができる。しかし、設計熱負荷と実際の熱負荷が合致していない場合、接続される放熱器が未知である場合、ラジエータと床冷暖房のように特性が大きく異なる場合などに、妥当な制御を行い、応答性を高めることは困難であった。
Since the conventional building air conditioning heat source system as disclosed in
一方、特許文献2に開示されているような従来の空気調和装置は、学習した建物の空調負荷特性に基づき冷媒の物理量の目標値を制御するため、設計熱負荷と実際の熱負荷が合致していない場合であっても、空調空間の温度変動を小さくすることができる。しかし、接続される放熱器が未知である場合、ラジエータと床冷暖房のように特性が大きく異なる場合などに、冷媒の物理量の妥当な目標値を定めるのは困難であった。
On the other hand, the conventional air conditioner disclosed in
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、運転データから建物の入放熱特性と熱媒体利用装置特性とをそれぞれ学習することで、接続される熱媒体利用装置が未知である場合などにおいても、室温の応答性および安定性の向上を図ることのできる空調システム制御装置を提供することを目的とする。 The present invention is for solving the above-described problem, and by learning the building heat input / heat dissipation characteristic and the heat medium utilization device characteristic from the operation data, respectively, the connected heat medium utilization device is unknown. However, an object of the present invention is to provide an air conditioning system control device capable of improving the responsiveness and stability at room temperature.
本発明に係る空調システム制御装置は、ヒートポンプ装置と、前記ヒートポンプ装置で加熱または冷却した熱媒体を熱媒体利用装置へ供給する搬送装置と、を備える空調システムに用いられる空調システム制御装置であって、前記空調システムの運転データを取得する空調システムデータ取得部と、前記空調システムの運転データから建物の入放熱特性および熱媒体利用装置特性を学習する特性学習部と、室内温度が設定温度となるように前記空調システムへの制御指令を決定する制御指令決定部と、を備え、前記制御指令決定部は、前記特性学習部で決定した前記建物の入放熱特性および前記熱媒体利用装置特性と外気温と前記設定温度とに基づいて温度指令基準値を決定する温度指令基準値決定部と、補正係数と前記設定温度と前記室内温度とに基づいて温度指令補正値を決定する温度指令補正値決定部と、を有し、前記温度指令基準値と前記温度指令補正値との和をとって前記空調システムへの前記制御指令を決定するものである。 An air conditioning system control device according to the present invention is an air conditioning system control device used in an air conditioning system including a heat pump device and a transport device that supplies a heat medium heated or cooled by the heat pump device to a heat medium utilization device. An air conditioning system data acquisition unit that acquires the operation data of the air conditioning system, a characteristic learning unit that learns a building heat input / discharge characteristic and a heat medium utilization device characteristic from the operation data of the air conditioning system, and the room temperature becomes a set temperature A control command determining unit that determines a control command to the air conditioning system, and the control command determining unit includes the external heat input / discharge characteristics and the heat medium utilization device characteristics determined by the characteristic learning unit. A temperature command reference value determining unit for determining a temperature command reference value based on an air temperature and the set temperature, a correction coefficient, the set temperature, and the room A temperature command correction value determination unit that determines a temperature command correction value based on the temperature, and calculates the control command to the air conditioning system by taking the sum of the temperature command reference value and the temperature command correction value. To decide.
本発明に係る空調システム制御装置によれば、運転データから建物の入放熱特性と熱媒体利用装置特性とをそれぞれ学習し、学習した2つの特性に基づき温度指令を決定する。よって、接続される熱媒体利用装置が未知である場合などにおいても、室温の応答性および安定性の向上を図ることができる。 According to the air-conditioning system control apparatus of the present invention, the building heat input / discharge characteristics and the heat medium utilization apparatus characteristics are learned from the operation data, and the temperature command is determined based on the two learned characteristics. Therefore, even when the heat medium utilization device to be connected is unknown, room temperature response and stability can be improved.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
本発明の実施の形態の動作を行うプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列に行われる処理であるが、必ずしも時系列に処理されなくても、並列的または個別に実行される処理を含んでもよい。
また、本発明の実施の形態で説明される各機能をハードウェアで実現するか、ソフトウェアで実現するかは問わない。つまり、本実施の形態で説明される各ブロック図は、ハードウェアのブロック図と考えてもよいし、ソフトウェアの機能ブロック図と考えてもよい。たとえば、各ブロック図は、回路デバイスなどのハードウェアで実現されてもよく、図示しないプロセッサなどの演算装置上で実行されるソフトウェアで実現されてもよい。
また、本実施の形態で説明されるブロック図の各ブロックは、その機能が実施されればよく、それらの各ブロックで構成が分離されなくてもよい。なお、実施の形態1〜2のそれぞれにおいて、特に記述しない項目については実施の形態1〜2と同様とし、同一の機能および構成については同一の符号を用いて述べることとする。また、実施の形態1〜2のそれぞれは、単独で実施されてもよく、組み合わされて実施されてもよい。いずれの場合においても、下記で説明する有利な効果を奏することとなる。また、実施の形態で説明する各種具体的な設定例は一例を示すだけであり、特にこれらに限定しない。
また、以下では暖房を例として挙げているが、冷房についても同様に実施できる。その場合、以下において、床暖房は床冷房となる。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The step of describing the program for performing the operation of the embodiment of the present invention is a process performed in time series in the described order, but is executed in parallel or individually even if not necessarily processed in time series Processing may be included.
It does not matter whether each function described in the embodiment of the present invention is realized by hardware or software. That is, each block diagram described in this embodiment may be considered as a hardware block diagram or a software functional block diagram. For example, each block diagram may be realized by hardware such as a circuit device, or may be realized by software executed on an arithmetic device such as a processor (not shown).
In addition, each block in the block diagram described in this embodiment only needs to perform its function, and the configuration may not be separated by each block. In each of the first and second embodiments, items not particularly described are the same as those in the first and second embodiments, and the same functions and configurations are described using the same reference numerals. Moreover, each of Embodiments 1-2 may be implemented independently and may be implemented in combination. In either case, the advantageous effects described below can be obtained. Further, various specific setting examples described in the embodiments are merely examples, and are not particularly limited thereto.
Moreover, although heating is mentioned as an example below, it can implement similarly about cooling. In that case, in the following, floor heating is floor cooling.
実施の形態1.
(水利用空調システム1の第1構成例)
図1は、本発明の実施の形態1に係る水利用空調システム1(熱媒体利用空調システム)の概略構成の一例を示す図である。
図1に示すように、水利用空調システム1は、ヒートポンプ装置2(熱源機)、ラジエータ4、床暖房5、ポンプ3を備え、これらが配管によって接続されて熱媒体回路(搬送装置)を構成している。そして、熱媒体である水が回路内を図1の実線矢印の方向へ循環する。また、水利用空調システム1は、ヒートポンプ装置2、ポンプ3などを制御する空調システム制御装置としての水利用空調システム制御装置6を備える。水利用空調システム制御装置6は、出水温度センサ7、室内温度センサ8、返水温度センサ9、水の流量センサ10、外気温センサ11から各種検出値を取得する。
ヒートポンプ装置2やボイラーで生成された温水を利用する装置(熱媒体利用装置)であるラジエータ4および床暖房5は、ヒートポンプ装置2に対して並列に接続されている。
水利用空調システム1は、全ての機器が新規に導入され、構築されてもよい。しかし、水利用空調システム1は、たとえば、熱源機としてボイラーが設置されている既存の水利用空調システム1に対して、ヒートポンプ装置2と水利用空調システム制御装置6とが新規に導入され構築される場合なども考えられる。
(First configuration example of the water-use air conditioning system 1)
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a water-use air conditioning system 1 (heat medium use air-conditioning system) according to
As shown in FIG. 1, a water-use
The radiator 4 and the
The water-use
(水利用空調システム1の第2構成例)
図2は、本発明の実施の形態1に係る水利用空調システム1(熱媒体利用空調システム)の概略構成の別の一例を示す図である。
図2に示すように、水利用空調システム1は、ヒートポンプ装置2(熱源機)、三方弁12、タンク13、ラジエータ4、床暖房5、ポンプ3を備え、これらが配管によって接続され熱媒体回路(搬送装置)を構成している。そして、熱媒体である水が回路内を図2の実線矢印の方向へ循環する。給湯運転時には、三方弁12よりタンク13に水が流れる。一方、暖房運転時には、三方弁12よりラジエータ4および床暖房5に水が流れる。また、水利用空調システム1は、ヒートポンプ装置2、三方弁12、ポンプ3などを制御する水利用空調システム制御装置6を備える。水利用空調システム制御装置6は、出水温度センサ7、室内温度センサ8、返水温度センサ9、水の流量センサ10、外気温センサ11、タンク温度センサ14から各種検出値を取得する。
ヒートポンプ装置2やボイラーで生成された温水を利用する装置(熱媒体利用装置)であるラジエータ4、床暖房5およびタンク13は、ヒートポンプ装置2に対して並列に接続されている。
水利用空調システム1は、全ての機器が新規に導入され、構築されてもよい。しかし、水利用空調システム1は、たとえば、熱源機としてボイラーが設置されている既存の水利用空調システム1に対して、ヒートポンプ装置2と水利用空調システム制御装置6とが新規に導入され構築される場合なども考えられる。(Second configuration example of the water-use air conditioning system 1)
FIG. 2 is a diagram showing another example of a schematic configuration of the water-use air conditioning system 1 (heat medium-use air conditioning system) according to
As shown in FIG. 2, the water-use
The radiator 4, the
The water-use
(機能ブロック図:概要)
次に、上記で説明した水利用空調システム1に実装される機能について図3を用いて説明する。図3は、本発明の実施の形態1に係る水利用空調システム制御装置6の機能構成の一例を示す図である。
図3に示すように、水利用空調システム制御装置6は、水利用空調システム1と各種データなどを送受信する。たとえば、水利用空調システム制御装置6は、水利用空調システム1の入力情報を水利用空調システム1から受信する。また、たとえば、水利用空調システム制御装置6は、水利用空調システム1に制御指令を送信する。
水利用空調システム制御装置6は、建物特性58、放熱器特性59(熱媒体利用装置特性)を取得する。なお、取得方法については、後述する。建物特性58は、水利用空調システム1が設置される対象建物に関する各種物性値である。放熱器特性59は、ラジエータ4、床暖房5などの熱媒体利用装置に関する各種物性値である。
つまり、水利用空調システム制御装置6は、各種検出値による水利用空調システム1からの入力情報と、建物特性58と、放熱器特性59と、に基づいて、対象建物に設置された水利用空調システム1を制御する。
図3に示すように、水利用空調システム制御装置6は、機能構成として、データ記憶部54、制御指令決定部52、特性学習部53、水利用空調システムデータ取得部51、および制御指令部55を備えている。また、制御指令決定部52は、出水温度指令基準値決定部56および出水温度指令補正値決定部57を備えている。(Function block diagram: Overview)
Next, functions implemented in the water-use
As shown in FIG. 3, the water-use air conditioning
The water-use air conditioning
That is, the water-use air conditioning
As shown in FIG. 3, the water-use air conditioning
(機能ブロック図:詳細)
次に、水利用空調システム制御装置6の各種機能の詳細について図4〜図5を用いて説明する。図4は、本発明の実施の形態1に係る建物特性58の例を示す図である。図5は、本発明の実施の形態1に係る放熱器特性59の例を示す図である。(Function block diagram: details)
Next, details of various functions of the water-use air conditioning
(データ記憶部54)
データ記憶部54は、水利用空調システムデータ取得部51を介して取得した各種データなどを保存する。データ記憶部54は、建物特性58および放熱器特性59などを保存する。データ記憶部54は、保存している各種データを構成要素とする制御指令決定用入力データを制御指令決定部52に供給する。データ記憶部54は、制御指令決定部52の各種演算結果、たとえば、水利用空調システム1の制御指令を保存する。データ記憶部54は、保存した制御指令を制御指令部55に供給する。データ記憶部54は、保存している各種データを構成要素とする特性学習用入力データを特性学習部53に供給する。データ記憶部54は、特性学習部53の各種演算結果、たとえば、建物特性58および放熱器特性59を保存する。データ記憶部54は、保存した建物特性58および放熱器特性59を制御指令決定部52に供給する。(Data storage unit 54)
The
(建物特性58)
データ記憶部54に保存される建物特性58の詳細について説明する。図4に示すように、建物特性58は、水利用空調システム1が設置された建物の断熱性および建物の気密性を表す値であって、たとえば、以下で説明する式(1)で表される式に含まれている、入放熱特性が該当する。式(1)で表される式は、建物の熱の出入りを表したものであって、外気温と、暖房対象室の設定温度と、を入力データとして、建物の入放熱量を求めるものである。つまり、式(1)で表される式は、数式モデルであって、建物の入放熱量を予測する建物入放熱量予測モデルである。(Building characteristics 58)
Details of the
なお、建物特性58は、たとえば、建物の構造データ、すなわち、壁の材料、壁の厚さ、壁の面積、および部屋の広さなどの建物データから計算された値であってもよい。なお、建物特性58は、ユーザ操作でデータ記憶部54に予め登録(手動設定)してもよい。また、建物特性58は、水利用空調システム制御装置6の外部から随時更新されてもよい。
The building characteristic 58 may be, for example, a value calculated from building structure data, that is, building data such as wall material, wall thickness, wall area, and room size. The
(放熱器特性59)
データ記憶部54に保存される放熱器特性59の詳細について説明する。図5に示すように、放熱器特性59は、水利用空調システム1に用いられるラジエータ4や床暖房5などの放熱器の放熱性を表す値であって、たとえば、以下で説明する式(2)で表される式に含まれている、放熱特性が該当する。式(2)で表される式は、放熱器の放熱特性を表したものであって、出水温度を入力データとして、放熱器の放熱量を求めるものである。つまり、式(2)で表される式は、数式モデルであって、放熱器の放熱量を予測する放熱器放熱量予測モデルである。(Heatsink characteristics 59)
Details of the radiator characteristic 59 stored in the
なお、放熱器特性59は、たとえば、放熱器の仕様データ、すなわち、放熱器の材料、放熱器の厚さ、および放熱器の伝熱面積などの放熱器データから計算された値であってもよい。
なお、放熱器特性59は、ユーザ操作でデータ記憶部54に予め登録(手動設定)してもよい。また、放熱器特性59は、水利用空調システム制御装置6の外部から随時更新されてもよい。The radiator characteristic 59 may be, for example, a value calculated from radiator data such as the specification data of the radiator, that is, the material of the radiator, the thickness of the radiator, and the heat transfer area of the radiator. Good.
The radiator characteristic 59 may be registered (manually set) in advance in the
(特性学習部53)
特性学習部53は、制御指令決定部52で用いる特性を学習する。特性学習部53は、具体的には、制御指令決定部52の出水温度指令基準値決定部56で用いる建物特性58と放熱器特性59とを、データ記憶部54より取得した各種入力データ、もしくは、水利用空調システム1の各種計測データより学習する。
建物特性58を各種計測データより学習する場合に、上記で説明した式(1)で表される式を変換したものに各種計測データを適用することで、建物特性58が求められてもよい。
具体的には、式(3)で表される式に、外気温と、室内温度と、建物に供給した熱量データと、に基づき、建物の入放熱特性を求める。建物に供給した熱量データは、水の密度、水の比熱、水の流量、出水温度、および返水温度から計算された値であってもよい。また、建物の入放熱特性は、所定の期間における外気温と、室内温度と、建物に供給した熱量データの集計値を基に学習してもよい。たとえば、所定の期間とは、24時間などである。求めた建物の入放熱特性を建物特性58と定義する。(Characteristic learning unit 53)
The
When the
Specifically, the building heat input / discharge characteristics are obtained based on the outside air temperature, the room temperature, and the heat quantity data supplied to the building in the equation represented by Equation (3). The calorific value data supplied to the building may be a value calculated from the density of water, the specific heat of water, the flow rate of water, the temperature of outlet water, and the temperature of returning water. Further, the building heat input / dissipation characteristics may be learned on the basis of the outside air temperature in a predetermined period, the room temperature, and the total value of the heat amount data supplied to the building. For example, the predetermined period is 24 hours. The obtained heat input / output characteristic of the building is defined as a
放熱器特性59を各種計測データより学習する場合に、上記で説明した式(2)で表される式を変換したものに各種計測データを適用することで、放熱器特性59が求められてもよい。
具体的には、式(4)で表される式に、出水温度と、放熱器が供給した熱量データと、に基づき、放熱器の放熱特性を求める。放熱器が供給した熱量データは、水の密度、水の比熱、水の流量、出水温度、および返水温度から計算された値であってもよい。また、放熱器の放熱特性は、所定の期間における出水温度と、放熱器が供給した熱量データの集計値を基に学習してもよい。たとえば、所定の期間とは、24時間などである。求めた放熱器の放熱特性を放熱器特性59と定義する。Even when the radiator characteristic 59 is learned from various measurement data, even if the radiator characteristic 59 is obtained by applying the various measurement data to a result obtained by converting the expression represented by the expression (2) described above. Good.
Specifically, the heat dissipation characteristic of the radiator is obtained based on the water temperature and the heat quantity data supplied by the radiator in the equation represented by Equation (4). The calorific value data supplied by the radiator may be a value calculated from the density of water, the specific heat of water, the flow rate of water, the temperature of discharged water, and the temperature of returning water. Moreover, you may learn the thermal radiation characteristic of a heat radiator based on the total value of the water temperature in a predetermined period, and the calorie | heat amount data which the heat radiator supplied. For example, the predetermined period is 24 hours. The obtained heat dissipation characteristic of the radiator is defined as a
(制御指令決定部52)
制御指令決定部52は、水利用空調システム1の制御指令を決定する。制御指令決定部52は、具体的には、制御対象である室内温度が予め設定された室内温度を満たすように、水利用空調システム1の出水温度指令を決定する。そこで、制御指令決定部52は、上記で説明した機能を実行させるために、出水温度指令基準値決定部56および出水温度指令補正値決定部57を有している。
制御指令決定部52の機能について図6〜図10を用いて説明する。図6は、本発明の実施の形態1に係る出水温度指令基準値の一例を示す図である。図7は、本発明の実施の形態1に係る出水温度指令の変更許容範囲の一例を示す図である。図8は、本発明の実施の形態1に係る出水温度指令基準値の変更範囲を説明する図である。図9は、本発明の実施の形態1に係る制御指令決定部52の制御ブロック図の一例を示す図である。図10は、本発明の実施の形態1に係る制御指令決定部52の制御ブロック図の別の一例を示す図である。(Control command determination unit 52)
The control
The function of the control
(出水温度指令基準値決定部56)
出水温度指令基準値決定部56は、水利用空調システムデータ取得部51を介して取得した水利用空調システム1の空調対象空間の設定温度と、外気温と、建物特性58と放熱器特性59とから求まる出水温度指令基準値特性に基づいて、出水温度指令基準値を求める。出水温度指令基準値特性は、図6に示すものであり、以下で説明する式(5)で表される式に含まれている、出水温度指令基準値特性が該当する。式(5)で表される式は、建物に必要な出水温度を表したものであって、外気温と、暖房対象室の設定温度と、を入力データとして、出水温度指令基準値を求めるものである。つまり、式(5)で表される式は、数式モデルであって、建物に必要な出水温度を予測する出水温度指令基準値予測モデルである。(Water temperature command reference value determination unit 56)
The water temperature command reference
式(5)において、空調対象空間の設定温度と外気温とを入力し出水温度指令基準値を求める。なお、図8に示す通り、出水温度指令基準値は、予め設定された出水温度上限設定値および出水温度下限設定値の範囲に入ることとしてもよい。たとえば、出水温度上限設定値が50℃で、出水温度下限設定値が35℃であり、計算により求められた出水温度指令基準値が60℃で合った場合に、出水温度指令基準値は50℃となる。 In Expression (5), the set temperature and the outside air temperature of the air-conditioning target space are input to obtain the water discharge temperature command reference value. In addition, as shown in FIG. 8, it is good also as a water discharge temperature command reference value entering into the range of the water discharge temperature upper limit setting value and water discharge temperature lower limit setting value which were preset. For example, when the water discharge temperature upper limit setting value is 50 ° C., the water discharge temperature lower limit setting value is 35 ° C., and the water discharge temperature command reference value obtained by calculation is 60 ° C., the water discharge temperature command reference value is 50 ° C. It becomes.
(出水温度指令補正値決定部57)
出水温度指令補正値決定部57は、水利用空調システムデータ取得部51を介して取得した水利用空調システム1の空調対象空間の計測された室内温度と、設定温度と、補正係数に基づいて、出水温度指令補正値を求める。出水温度指令補正値は、式(6)より求まる。式(6)で表される式は、今回並びに前回の制御周期における計測された室内温度と、今回並びに前回の制御周期における設定温度と、補正係数と、を入力データとして、出水温度指令補正値を求めるものである。つまり、式(6)で表される式は、数式モデルであって、室内温度をフィードバック制御するモデルである。(Water temperature command correction value determination unit 57)
Based on the measured indoor temperature of the air-conditioning target space of the water-use
式(6)において、今回並びに前回の制御周期における計測された室内温度と、今回並びに前回の制御周期における設定温度とを入力し出水温度指令補正値を求める。
なお、補正係数は、たとえば、建物の室温応答の時定数、目標応答時定数、および制御周期などのデータから計算された値であってもよい。なお、補正係数は、ユーザ操作でデータ記憶部54に予め登録(手動設定)してもよい。また、補正係数は、水利用空調システム制御装置6の外部から随時更新されてもよい。補正係数を各種計測データより決定する場合に、補正係数を予め複数持ち、それぞれの補正係数を基に運転し、所定の期間における室内温度と設定温度の偏差の集計値を基に決定してもよい。たとえば、所定の期間とは、24時間などである。In equation (6), the measured indoor temperature in the current and previous control cycles and the set temperature in the current and previous control cycles are input to obtain the outlet water temperature command correction value.
The correction coefficient may be a value calculated from data such as a room temperature response time constant of a building, a target response time constant, and a control cycle. The correction coefficient may be registered (manually set) in advance in the
制御指令決定部52は、図9に示す通り、出水温度指令基準値と出水温度指令補正値の和をとり、出水温度指令とする。もしくは、図10に示す通り、初期起動時や設定温度変更時のみ、出水温度指令基準値と出水温度指令補正値の和を出水温度指令とし、それ以外の場合は前回の制御周期の出水温度指令と出水温度指令補正値との和を出水温度指令としてもよい。なお、図8に示す通り、出水温度指令は、予め設定された出水温度上限設定値および出水温度下限設定値の範囲に入ることとしてもよい。たとえば、出水温度上限設定値が50℃で、出水温度下限設定値が35℃であり、計算により求められた出水温度指令が60℃で合った場合、出水温度指令基準値は50℃となる。
As shown in FIG. 9, the control
(水利用空調システムデータ取得部51)
水利用空調システムデータ取得部51は、水利用空調システム1の各種データを、通信媒体を介して取得するが、通信媒体は特に限定されない。通信媒体は、たとえば、有線であってもよく、また無線であってもよい。水利用空調システムデータ取得部51は、具体的には、制御指令決定部52で必要となる水利用空調システム1の運転データを計測する。水利用空調システム1の運転データは、水利用空調システム1から供給される入力情報であって、少なくとも、水利用空調システム1が設置された部屋の室内温度を含んでいる。なお、水利用空調システム1の運転データは、水利用空調システム1が設置された部屋の設定温度を含んでもよい。(Water-use air conditioning system data acquisition unit 51)
Although the water utilization air conditioning system
なお、水利用空調システムデータ取得部51は、制御指令決定部52以外で使用されるデータ、たとえば、建物特性58および放熱器特性59を独自に算定する場合に必要なデータを計測してもよい。建物特性58および放熱器特性59を独自に算定可能なデータは、たとえば、水利用空調システム1に設置されたヒートポンプ装置2の入口の返水温度、水利用空調システム1に設置されたヒートポンプ装置2の入口の水の流量、水利用空調システム1に設置されたヒートポンプ装置2の出口の出水温度、室内温度、外気温などであればよい。また、水利用空調システムデータ取得部51は、必要であれば、室内温度を計測する温度センサなどのように、水利用空調システム1とは独立して設置された各種センサからデータを計測してもよい。
Note that the water-use air conditioning system
(制御指令部55)
制御指令部55は、水利用空調システム1の制御指令を水利用空調システム1に伝達する。制御指令部55には、制御指令を定期的に伝達するタイミングである制御指令送信周期が供給される。よって、制御指令部55は、制御指令送信周期ごとに、制御指令を水利用空調システム1に供給する。具体的には、制御指令部55は、データ記憶部54に保存されている制御指令を取得し、制御指令を水利用空調システム1に適した形式に変換後、制御指令送信周期で、制御指令として水利用空調システム1に供給する。(Control command part 55)
The
次に、上記で説明した機能構成を前提として、水利用空調システム制御装置6の動作例について説明する。
Next, on the premise of the functional configuration described above, an operation example of the water-use air conditioning
図11は、本発明の実施の形態1に係る水利用空調システム制御装置6の制御例のうち、水利用空調システム制御指令決定処理の一例を説明するフローチャートである。
(水利用空調システム制御指令決定処理)
(ステップS11)
水利用空調システム制御装置6は、設定温度と、外気温と、出水温度指令基準値特性と、に基づいて、出水温度指令基準値を決定する。たとえば、前記の式(5)によって出水温度指令基準値を決定する。FIG. 11 is a flowchart for explaining an example of the water-use air conditioning system control command determination process in the control example of the water-use air conditioning
(Water-based air conditioning system control command decision processing)
(Step S11)
The water-use air conditioning
(ステップS12)
水利用空調システム制御装置6は、出水温度指令基準値が、出水温度上限設定値と、出水温度下限設定値と、の範囲内にない場合、出水温度指令基準値を修正する。つまり、出水温度指令基準値が出水温度上限設定値を超える場合、出水温度指令基準値を出水温度上限設定値と同じ値に修正する。出水温度指令基準値が出水温度下限設定値を下回る場合、出水温度指令基準値を出水温度下限設定値と同じ値に修正する。それら以外の場合、出水温度指令基準値は修正されない。(Step S12)
The water-use air conditioning
(ステップS13)
水利用空調システム制御装置6は、設定温度と、計測された室内温度と、補正係数と、に基づいて、出水温度指令補正値を決定する。たとえば、前記の式(6)によって出水温度指令補正値を決定する。(Step S13)
The water-use air conditioning
(ステップS14)
水利用空調システム制御装置6は、出水温度指令基準値と、出水温度指令補正値と、に基づいて、出水温度指令を決定する。水利用空調システム制御装置6は、図9に示す通り、出水温度指令基準値と出水温度指令補正値との和をとり、出水温度指令とする。もしくは、図10に示す通り、初期起動時や設定温度変更時のみ、出水温度指令基準値と出水温度指令補正値との和を出水温度指令とし、それ以外の場合は前回の制御周期の出水温度指令と出水温度指令補正値との和を出水温度指令としてもよい。(Step S14)
The water-use air
(ステップS15)
水利用空調システム制御装置6は、出水温度指令が、出水温度上限設定値と、出水温度下限設定値と、の範囲内にない場合、出水温度指令を修正し、処理を終了する。つまり、出水温度指令が出水温度上限設定値を超える場合、出水温度指令を出水温度上限設定値と同じ値に修正し、処理を終了する。出水温度指令が出水温度下限設定値を下回る場合、出水温度指令を出水温度下限設定値と同じ値に修正し、処理を終了する。それら以外の場合、出水温度指令は修正されず、処理を終了する。(Step S15)
When the water temperature command is not within the range between the water temperature upper limit setting value and the water temperature lower limit setting value, the water-use air conditioning
図12は、本発明の実施の形態1に係る水利用空調システム制御装置6の制御例のうち、特性学習処理の一例を説明するフローチャートである。
(特性学習処理)
(ステップS21)
水利用空調システム制御装置6は、水利用空調システム1が安定状態であるか否かを判定する。水利用空調システム制御装置6は、安定状態であると判定した場合、ステップS22に進む。一方、水利用空調システム制御装置6は、安定状態でないと判定した場合、特性学習処理を終了する。なお、安定状態であるかを判定する場合、所定の期間において室内温度と設定温度との偏差が所定の範囲に入っているかを基に判定してもよい。たとえば、所定の期間とは30分間など、所定の範囲とは0.5℃以下などである。この場合、設定温度が20℃で、室内温度が20.5℃の状態が30分間続くと、安定状態と判定される。FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of the characteristic learning process in the control example of the water-use air conditioning
(Characteristic learning process)
(Step S21)
The water-use air conditioning
(ステップS22)
水利用空調システム制御装置6は、前回の制御周期の建物の入放熱特性と、水利用空調システム1の運転データから求めた建物への放熱量と、計測された室内温度と、外気温と、に基づいて、建物の入放熱特性を算出する。たとえば、前記の式(3)によって建物の入放熱特性(建物特性58)を算出する。(Step S22)
The water-use air-conditioning
(ステップS23)
水利用空調システム制御装置6は、前回の制御周期の放熱器の放熱特性と、水利用空調システム1の運転データから求めた建物への放熱量と、計測された出水温度と、に基づいて、放熱器の放熱特性を算出する。たとえば、前記の式(4)によって放熱器の放熱特性(放熱器特性59)を算出する。(Step S23)
The water-use air conditioning
(ステップS24)
水利用空調システム制御装置6は、建物の入放熱特性と、放熱器の放熱特性と、に基づいて、出水温度指令基準値特性を算出し、処理を終了する。たとえば、前記の式(5)に用いる図6に示す出水温度指令基準値特性として算出する。(Step S24)
The water-use air-conditioning
次に、上記で説明した水利用空調システム制御指令決定処理と特性学習処理の動作例を前提として、水利用空調システム制御装置6が水利用空調システム1を制御する動作について説明する。図13は、本発明の実施の形態1に係る水利用空調システム制御装置6の制御例のうち、水利用空調システム1の制御を実行する一連の動作例を説明するフローチャートである。
Next, the operation of the water-use air-conditioning
なお、ステップS54の処理は、図12を用いて説明した特性学習処理に動作を行わせる処理である。よって、図13のステップS31の処理に対応する特性学習処理は、図12のステップS21〜ステップS24の処理に対応する。また、ステップS56の処理は、図11を用いて説明した水利用空調システム制御指令決定処理に動作を行わせる処理である。よって、図13のステップS41の処理に対応する制御指令決定処理は、図11のステップS11〜ステップS15の処理に対応する。 Note that the processing in step S54 is processing for causing the characteristic learning processing described with reference to FIG. Therefore, the characteristic learning process corresponding to the process of step S31 of FIG. 13 corresponds to the processes of step S21 to step S24 of FIG. Moreover, the process of step S56 is a process which performs operation | movement to the water utilization air-conditioning system control command determination process demonstrated using FIG. Therefore, the control command determination process corresponding to the process of step S41 of FIG. 13 corresponds to the processes of step S11 to step S15 of FIG.
(特性学習処理)
(ステップS31)
水利用空調システム制御装置6は、特性学習処理を実行する。(Characteristic learning process)
(Step S31)
The water-use air conditioning
(水利用空調システム制御指令決定処理)
(ステップS41)
水利用空調システム制御装置6は、水利用空調システム制御指令決定処理を実行する。(Water-based air conditioning system control command decision processing)
(Step S41)
The water-use air conditioning
(水利用空調システム制御処理)
(ステップS51)
水利用空調システム制御装置6は、制御周期が到来したか否かを判定する。水利用空調システム制御装置6は、制御周期が到来した場合、ステップS52に進む。一方、水利用空調システム制御装置6は、制御周期が到来しない場合、ステップS51に戻る。(Water-use air conditioning system control processing)
(Step S51)
The water-use air conditioning
(ステップS52)
水利用空調システム制御装置6は、水利用空調システムの運転データを取得する。(Step S52)
The water-use air conditioning
(ステップS53)
水利用空調システム制御装置6は、水利用空調システムの運転データを記憶する。(Step S53)
The water-use air conditioning
(ステップS54)
水利用空調システム制御装置6は、建物特性58と放熱器特性59と出水温度指令基準値特性を学習する。具体的には、水利用空調システム制御装置6は、上記で説明したステップS31の処理を実行することで、建物特性58と放熱器特性59と出水温度指令基準値特性を学習する。(Step S54)
The water-use air conditioning
(ステップS55)
水利用空調システム制御装置6は、建物特性58と放熱器特性59と出水温度指令基準値特性を記憶する。(Step S55)
The water-use air conditioning
(ステップS56)
水利用空調システム制御装置6は、水利用空調システム1の制御指令を決定する。具体的には、水利用空調システム制御装置6は、上記で説明したステップS41の処理を実行することで、水利用空調システム1の制御指令を決定する。(Step S56)
The water-use air conditioning
(ステップS57)
水利用空調システム制御装置6は、水利用空調システム1の制御指令を記憶する。(Step S57)
The water-use air conditioning
(ステップS58)
水利用空調システム制御装置6は、制御指令送信周期が到来したか否かを判定する。水利用空調システム制御装置6は、制御指令送信周期が到来した場合に、ステップS59に進む。一方、水利用空調システム制御装置6は、制御指令送信周期が到来しない場合に、ステップS58に戻る。(Step S58)
The water-use air conditioning
(ステップS59)
水利用空調システム制御装置6は、水利用空調システム1に制御指令を送信し、処理を終了する。(Step S59)
The water-use air conditioning
(効果)
上記の構成で、水利用空調システム制御装置6は、水利用空調システム1の制御指令を決定することで、常に室温の応答性および安定性を高めるように、水利用空調システム1の制御を実行することができる。(effect)
With the above configuration, the water-use air conditioning
以上、実施の形態1では、ヒートポンプ装置2と、ヒートポンプ装置2で加熱した熱媒体を熱媒体利用装置へ供給する熱媒体回路を備える水利用空調システム1に用いられる水利用空調システム制御装置6であって、水利用空調システム1の運転データを取得する水利用空調システムデータ取得部51と、水利用空調システム1の運転データから建物特性58および放熱器特性59を学習する特性学習部53と、室内温度が設定温度となるように水利用空調システム1への制御指令を決定する制御指令決定部52と、を備え、制御指令決定部52は、特性学習部53で学習した建物特性58および放熱器特性59と外気温と設定温度とに基づいて出水温度指令基準値を決定する出水温度指令基準値決定部56と、補正係数と設定温度と室内温度とに基づいて出水温度指令補正値を決定する出水温度指令補正値決定部57と、を有し、出水温度指令基準値と出水温度指令補正値との和をとって水利用空調システム1への制御指令を決定する水利用空調システム制御装置6が構成される。
上記の構成によると、水利用空調システム制御装置6は、学習した建物特性58および放熱器特性59に基づき制御パラメータを設定することで、接続される放熱器が未知である場合でも、室温の応答性および安定性を高めることができる。As described above, in the first embodiment, the water-use air conditioning
According to the above configuration, the water-use air conditioning
また、実施の形態1では、建物特性58は、水利用空調システム1が設置された建物の断熱性および建物の気密性を表す値であり、放熱器特性59は、水利用空調システム1に用いられる放熱器の放熱性を表す値である。
上記の構成によると、水利用空調システム制御装置6は、水利用空調システム1が設置された建物や、水利用空調システム1に接続される放熱器の特性を特性学習部53にて学習することができる。In the first embodiment, the
According to the above configuration, the water-use air-conditioning
また、実施の形態1では、特性学習部53は、水利用空調システム1の運転データから建物特性58および放熱器特性59をそれぞれ周期的に学習する。
上記の構成によると、経年劣化などで放熱器や建物空調熱源システムの性能が変化した場合でも、室温の応答性および安定性を高めることができる。In the first embodiment, the
According to said structure, even when the performance of a heat radiator or a building air-conditioning heat source system changes by aged deterioration etc., the responsiveness and stability of room temperature can be improved.
また、実施の形態1では、制御指令決定部52は、初期起動時や設定温度変更時にのみ、出水温度指令基準値決定部56で決定された出水温度指令基準値を用いる。
上記の構成によると、外気温が頻繁に変化する場合に、出水温度指令の変動をできるだけ抑えることができる。In the first embodiment, the control
According to said structure, when outside temperature changes frequently, the fluctuation | variation of a water temperature command can be suppressed as much as possible.
また、実施の形態1では、制御指令決定部52は、制御周期毎に出水温度指令基準値決定部56で決定された出水温度指令基準値を用いる。
上記の構成によると、外気温が変化しても、室温を設定温度に保つことができる。Moreover, in
According to said structure, even if external temperature changes, room temperature can be kept at preset temperature.
また、実施の形態1において、制御指令決定部52は、建物特性58と放熱器特性59とを手動設定できる。
上記の構成によると、初回起動時や放熱器入れ替え時や建物の断熱改修時に、即時に室温を設定温度に保つことができる。In the first embodiment, the control
According to said structure, room temperature can be immediately maintained at preset temperature at the time of first time starting, the time of heat exchanger replacement | exchange, and the heat insulation repair of a building.
以上の説明から、水利用空調システム制御装置6は、特に顕著に、制御対象空間を常に快適な状態に保つことができる。
From the above description, the water-use air conditioning
実施の形態2.
(水利用空調システム制御装置6の機能構成のバリエーション)
実施の形態1との相違点は、制御指令部55が設けられていない点である。図14は、本発明の実施の形態2に係る水利用空調システム制御装置6の機能構成の一例を示す図である。
(Variation of functional configuration of water-use air conditioning system controller 6)
The difference from the first embodiment is that the
図14に示すように、実施の形態2における水利用空調システム制御装置6には、制御指令部55が設けられていない。ここで、データ記憶部54から水利用空調システム1に制御指令が伝達される場合には、たとえば、図示しないプロセッサまたは図示しない水利用空調システム制御装置6を統括制御する統括制御部が、データ記憶部54から水利用空調システム1に制御指令を伝達させてもよい。また、データ記憶部54に図示しないデータ制御部が構成されていれば、図示しないデータ制御部がデータ記憶部54から水利用空調システム1に制御指令を伝達してもよい。
また、制御指令決定部52から水利用空調システム1に制御指令が伝達される場合には、制御指令決定部52は、制御指令を求めた後、求めた制御指令を水利用空調システム1に伝達してもよい。As shown in FIG. 14, the water use air conditioning
When a control command is transmitted from the control
いずれの場合においても、水利用空調システム1を指定する識別子、たとえば、水利用空調システム1のアドレスがデータ記憶部54または制御指令決定部52に事前に設定されていると想定する。なお、事前に水利用空調システム1のアドレスがデータ記憶部54または制御指令決定部52に設定されていない場合には、制御指令を伝達前に、データ記憶部54または制御指令決定部52に設定されればよい。
上記の説明から、水利用空調システム制御装置6は、制御指令部55が設けられていなくても、制御指令を水利用空調システム1に伝達することができる。In any case, it is assumed that an identifier for designating the water-use
From the above description, the water-use air conditioning
1 水利用空調システム、2 ヒートポンプ装置、3 ポンプ、4 ラジエータ、5 床暖房、6 水利用空調システム制御装置、7 出水温度センサ、8 室内温度センサ、9 返水温度センサ、10 水の流量センサ、11 外気温センサ、12 三方弁、13 タンク、14 タンク温度センサ、51 水利用空調システムデータ取得部、52 制御指令決定部、53 特性学習部、54 データ記憶部、55 制御指令部、56 出水温度指令基準値決定部、57 出水温度指令補正値決定部、58 建物特性、59 放熱器特性。
1 water-use air conditioning system, 2 heat pump device, 3 pump, 4 radiator, 5 floor heating, 6 water-use air conditioning system control device, 7 water discharge temperature sensor, 8 indoor temperature sensor, 9 water return temperature sensor, 10 water flow rate sensor, DESCRIPTION OF
本発明に係る空調システム制御装置は、ヒートポンプ装置と、前記ヒートポンプ装置で加熱または冷却した水を前記ヒートポンプ装置と熱媒体利用装置との間で循環させる搬送装置と、を備える水利用空調システムに用いられる空調システム制御装置であって、前記空調システムの運転データとして、前記ヒートポンプ装置から出た前記水の温度である出水温度、空調対象室の室内温度、外気温を少なくとも取得する空調システムデータ取得部と、前記空調システムの運転データから建物の入放熱特性および熱媒体利用装置特性を学習する特性学習部と、前記室内温度が設定温度となるように前記空調システムへの制御指令を決定する制御指令決定部と、を備え、前記制御指令決定部は、前記特性学習部で決定した前記建物の入放熱特性および前記熱媒体利用装置特性と外気温と前記設定温度とに基づいて前記出水温度の出水温度指令基準値を決定する出水温度指令基準値決定部と、補正係数と前記設定温度と前記室内温度とに基づいて前記出水温度の出水温度指令補正値を決定する出水温度指令補正値決定部と、を有し、前記出水温度指令基準値と前記出水温度指令補正値との和をとって前記空調システムへの前記制御指令を決定するものである。 An air conditioning system control device according to the present invention is used in a water-use air conditioning system including a heat pump device and a transport device that circulates water heated or cooled by the heat pump device between the heat pump device and the heat medium utilization device. An air-conditioning system control device for obtaining air-conditioning system data that obtains at least the temperature of water discharged from the heat pump device, the indoor temperature of the air-conditioning target room, and the outside air temperature as operation data of the air-conditioning system When a characteristic learning unit for learning the incoming heat radiation characteristics and the heat medium utilization device characteristics of the building from the operating data of the air conditioning system, a control command for determining a control command to the air conditioning system such that the indoor temperature reaches the set temperature A determining unit, and the control command determining unit includes the building heat input / heat dissipation characteristic and the building determined by the characteristic learning unit. A water outlet temperature command reference value determining unit for determining the water outlet temperature command reference value of the water outlet temperature based the heat medium utilization device characteristics and the outside air temperature and the said set temperature, the correction coefficient and the set temperature and the indoor temperature A discharge water temperature command correction value determination unit for determining a discharge water temperature command correction value for the discharge water temperature based on the sum of the discharge water temperature command reference value and the discharge water temperature command correction value to the air conditioning system. The control command is determined.
本発明に係る空調システム制御装置は、ヒートポンプ装置と、前記ヒートポンプ装置で加熱または冷却した水を前記ヒートポンプ装置と熱媒体利用装置との間で循環させる搬送装置と、を備える水利用空調システムに用いられる空調システム制御装置であって、前記空調システムの運転データとして、前記ヒートポンプ装置から出た前記水の温度である出水温度、空調対象室の室内温度、外気温を少なくとも取得する空調システムデータ取得部と、前記空調システムの運転データから建物の入放熱特性および熱媒体利用装置特性を学習する特性学習部と、前記室内温度が空調対象室の設定温度となるように前記ヒートポンプ装置への制御指令として出水温度指令を決定する制御指令決定部と、を備え、前記制御指令決定部は、前記特性学習部で決定した前記建物の入放熱特性および前記熱媒体利用装置特性と外気温と前記設定温度とから下記の数式に基づいて前記出水温度の出水温度指令基準値を決定する出水温度指令基準値決定部と、
Claims (6)
前記空調システムの運転データを取得する空調システムデータ取得部と、
前記空調システムの運転データから建物の入放熱特性および熱媒体利用装置特性を学習する特性学習部と、
室内温度が設定温度となるように前記空調システムへの制御指令を決定する制御指令決定部と、
を備え、
前記制御指令決定部は、前記特性学習部で決定した前記建物の入放熱特性および前記熱媒体利用装置特性と外気温と前記設定温度とに基づいて温度指令基準値を決定する温度指令基準値決定部と、補正係数と前記設定温度と前記室内温度とに基づいて温度指令補正値を決定する温度指令補正値決定部と、を有し、前記温度指令基準値と前記温度指令補正値との和をとって前記空調システムへの前記制御指令を決定することを特徴とする空調システム制御装置。An air conditioning system control device used in an air conditioning system comprising: a heat pump device; and a transport device that supplies a heat medium heated or cooled by the heat pump device to a heat medium utilization device,
An air conditioning system data acquisition unit for acquiring operation data of the air conditioning system;
A characteristic learning unit that learns the heat input / discharge characteristics of the building and the heat medium utilization device characteristics from the operation data of the air conditioning system,
A control command determination unit that determines a control command to the air conditioning system so that the indoor temperature becomes a set temperature;
With
The control command determining unit determines a temperature command reference value for determining a temperature command reference value based on the heat input / discharge characteristics of the building, the heat medium utilization device characteristic, the outside air temperature, and the set temperature determined by the characteristic learning unit. A temperature command correction value determination unit that determines a temperature command correction value based on the correction coefficient, the set temperature, and the room temperature, and the sum of the temperature command reference value and the temperature command correction value And determining the control command to the air conditioning system.
前記熱媒体利用装置特性は、前記空調システムに用いられる熱媒体利用装置の放熱性を表す値である請求項1に記載の空調システム制御装置。The building heat input / dissipation characteristic is a value representing the heat insulation and building airtightness of the building where the air conditioning system is installed,
The air conditioning system control device according to claim 1, wherein the heat medium utilization device characteristic is a value representing a heat dissipation property of the heat medium utilization device used in the air conditioning system.
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