JPWO2018179285A1 - 制御装置、日射制御システム、制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

制御装置（５０）は、建物の開口部から空調装置による冷房運転の対象となる空間に入る日射を遮るオーニングと、該オーニングとは異なる装置であって開口部から空間に入る日射を遮る遮蔽装置と、を制御する。制御装置（５０）は、太陽光発電装置の発電量を取得する発電量取得部（５０３）と、開口部が配置された位置及び方向を示す情報を取得する構造情報取得部（５０１）と、オーニング及び遮蔽装置のうち、発電量と位置及び方向とから特定される、日射を遮蔽することで空間から遮断する日射熱が大きい装置を制御して日射を遮蔽させ、外気温度が空調装置による冷房運転の目標温度を下回ると、オーニングを制御して日射を遮蔽させる制御部（５０７）と、を備える。

Description

本発明は、制御装置、日射制御システム、制御方法及びプログラムに関する。

近年、いわゆるゼロエネルギービルディング（ＺＥＢ）に代表されるように、エネルギーを効率的に利用する建物が注目されている。特に日本では、ゼロエネルギーハウス（ＺＥＨ）の普及が進められている。ＺＥＢ及びＺＥＨは、建物の断熱性能が高いため、日射熱により室内が暑くなりやすい。このため、従来の冷房しない期間では熱中症の発生リスクが高くなったり、従来の冷房期間では冷房負荷の増加により冷房の消費電力が増加したりするおそれがある。一方で、暖房期間では日射熱を取り込む事で暖房消費電力を削減する事ができるが、天候によっては暑くなってしまう場合がある。

そこで、日射を遮蔽する日射遮蔽装置を用いて、空調に要するエネルギーを低減する技術を用いることが考えられる（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１には、日射情報及び外気温情報を用いて、電動シャッタ装置により建物内への太陽光の導入状況を調整することが記載されている。これにより、建物の屋内環境を適正化してエネルギー効率を改善することができる。

特開２００７−２７７８３３号公報

１つの窓に太陽光を遮る遮蔽装置が複数設けられる場合には、遮蔽装置によって異なる使い勝手及び省エネルギーへの寄与を勘案して遮蔽することが望ましい。しかしながら、特許文献１に記載の技術は、窓に取り付けられた１つのシャッタ装置によって太陽光を遮蔽するものであり、遮蔽装置が複数設けられる場合については何ら考慮されていなかった。このため、消費エネルギーの増加を抑制しつつユーザの快適性を確保することができないおそれがあった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、消費エネルギーの増加を抑制しつつユーザの快適性を確保することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の制御装置は、建物の開口部から空調装置による冷房運転の対象となる空間に入る日射を遮るオーニングと、該オーニングとは異なる装置であって開口部から空間に入る日射を遮る遮蔽装置と、を制御する制御装置であって、太陽光発電装置の発電量を取得する第１取得手段と、開口部が配置された位置及び方向を示す情報を取得する第２取得手段と、オーニング及び遮蔽装置のうち、発電量と位置及び方向とから特定される、日射を遮蔽することで空間から遮断する日射熱が大きい装置を制御して日射を遮蔽させ、外気温度が空調装置による冷房運転の目標温度を下回ると、オーニングを制御して日射を遮蔽させる制御手段と、を備える。

本発明によれば、オーニング及び遮蔽装置のうち、冷房運転の対象となる空間から遮断する日射熱が大きい装置が制御され、外気温度が空調装置による冷房運転の目標温度を下回ると、オーニングが制御される。これにより、開口部から侵入する日射熱の影響が比較的小さいときには、採光したり建物外への視界を確保したりすることが可能になる。したがって、消費エネルギーの増加を抑制しつつユーザの快適性を確保することができる。

実施の形態１に係る日射制御システムの構成を示す図 制御装置のハードウェア構成を示す図 制御装置の機能的な構成を示す図 遮蔽装置の例を示す図 制御処理を示すフロー図 ユーザによって入力される要望を示す図 日射熱予測処理を示すフロー図 日射量のデータの一例を示す図 開口部をメッシュ状に分割した状態を示す図 開口部から侵入する日射の算出を説明するための第１の図 開口部から侵入する日射の算出を説明するための第２の図 開口部のうち遮蔽領域と太陽光が入射する領域とを示す図 スケジュール設定処理を示すフロー図 省エネ制御処理を示すフロー図 スケジュール設定処理において決定された制御内容を示す図 実施の形態３に係る日射制御システムの構成を示す図 装置の優先順位を示す図

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。

実施の形態１．
図１には、実施の形態１に係る日射制御システム１００の構成が示されている。この日射制御システム１００は、日射を建物２００内に導入したり遮ったりすることで空調負荷を低減するＨＥＭＳ（Home Energy Management System）又はＢＥＭＳ（Building Energy Management System）である。日射制御システム１００は、太陽光発電装置３０と、太陽光発電装置３０の発電量を計測する計測装置４０と、空調装置６０及び遮蔽装置７０を制御する制御装置５０と、空間２０１内の空気を調和する空調装置６０と、建物２００の開口部２０２から空間２０１に入る日射を遮る遮蔽装置７０と、を有している。なお、図１において、細い実線は、通信線を表す。

建物２００は、本実施の形態では、住宅である。ただし、建物２００は、住宅以外のビルディングであってもよい。また、開口部２０２は、例えば、天窓を含む窓、又は出入口である。開口部２０２には、通常、開閉可能なガラス窓又は扉が取り付けられている。なお、図１では、空間２０１及び開口部２０２それぞれについて、代表的に１つを示しているが、建物２００は複数の空間２０１を有していてもよいし、１つの空間２０１に日射を導入する開口部２０２が複数あってもよいし、１つの開口部２０２に複数の遮蔽装置７０が取り付けられてもよい。

太陽光発電装置３０は、建物２００の敷地内又は建物２００の屋根に設置された分散型電源である。なお、建物２００がＺＥＨ住宅である場合には、このＺＥＨ住宅には、通常、太陽光発電装置３０が搭載される。太陽光発電装置３０は、例えば多結晶シリコン型のソーラーパネルと、ソーラーパネルにより発電された電力を変換して出力するパワーコンディショナと、を有している。太陽光発電装置３０によって発電された電力は、建物２００内に供給されて、空調装置６０を含む電気機器によって消費されたり蓄電装置に蓄えられたりする。また、発電された電力が過剰であれば、発電電力の余剰分が逆潮電力として商用電力系統に供給され、電力会社によって例えば固定価格で買い取られてもよい。また、太陽光発電装置３０は、系統連系することなく自立運転をしてもよいし、パワーコンディショナを備えることなく直流のまま建物２００内に電力を供給してもよい。

計測装置４０は、太陽光発電装置３０から出力される発電電力を計測する装置であり、例えば電流と電圧を検出し、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号処理をした上で交流の場合は１周期毎に有効電力（実効値）を計算する。計測装置４０は、発電電力の１分間の平均値である瞬時電力値と、１時間あたりの積算電力量と、を含む計測値を算出する。積算電力量は、１分毎に瞬時電力値の値を積算することで得ることができる。そして、計測装置４０は、発電量の計測値を繰り返し制御装置５０に通知する。本実施の形態に係る計測値の通知は、定期的に実行され、その周期は、１分間である。

制御装置５０は、建物２００内の機器を統合的に制御するＨＥＭＳコントローラ、ＢＥＭＳコントローラ又は集中コントローラである。制御装置５０は、空調装置６０及び遮蔽装置７０から、それらの稼働状態を定期的に取得することにより、空調装置６０及び遮蔽装置７０の稼働状態を監視する。また、制御装置５０は、制御指令を送信することにより空調装置６０及び遮蔽装置７０の稼働状態を変化させて、空調装置６０及び遮蔽装置７０を制御する。

図２には、制御装置５０のハードウェア構成が示されている。図２に示されるように、制御装置５０は、プロセッサ５１、主記憶部５２、補助記憶部５３、入力部５４、出力部５５、及び通信部５６を有するコンピュータとして構成される。主記憶部５２、補助記憶部５３、入力部５４、出力部５５、及び通信部５６はいずれも、内部バス５７を介してプロセッサ５１に接続されている。

プロセッサ５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含んで構成される。プロセッサ５１は、補助記憶部５３に記憶されるプログラム５８を実行することにより、後述の機能を発揮する。

主記憶部５２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含んで構成される。主記憶部５２は、補助記憶部５３からプログラム５８をロードする。そして、主記憶部５２は、プロセッサ５１の作業領域として用いられる。

補助記憶部５３は、フラッシュメモリに代表される不揮発性メモリを含んで構成される。補助記憶部５３は、プログラム５８の他に、プロセッサ５１の処理に用いられる種々のデータを記憶する。

入力部５４は、例えば入力キー及び静電容量式のポインティングデバイスを含んで構成される。入力部５４は、ユーザによって入力された情報を取得して、プロセッサ５１に通知する。

出力部５５は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）に代表される表示デバイスを含んで構成される。出力部５５は、入力部５４を構成するポインティングデバイスと一体的に形成されることで、タッチスクリーンを構成する。なお、入力部５４及び出力部５５として、人が操作するためのハードウェア構成を示したが、例えば人が操作する構成については、スマートフォンに代表される情報端末機器が現在広く普及した技術であることから、このような情報端末機器を活用することも可能である。すなわち、入力部５４及び出力部５５を省略して制御装置５０を構成して、制御装置５０と通信可能に接続された端末を制御装置５０のユーザインタフェースとして利用してもよい。

通信部５６は、外部の機器と通信するための通信インタフェース回路を含んで構成される。通信部５６は、外部から受信した信号に含まれる情報をプロセッサ５１に通知して、プロセッサ５１から出力された情報を伝送するための信号を外部の機器に送信する。

図３には、制御装置５０の機能的な構成が示されている。図３に示される制御装置５０の機能は、上述のハードウェア構成が連携して動作することで実現される。図３に示されるように、制御装置５０は、その機能として、建物２００の構造を示す情報を取得する構造情報取得部５０１と、遮蔽装置７０による遮光の有無に関するユーザの要望を受け付ける要望受付部５０２と、計測装置４０から発電量の計測値を取得する発電量取得部５０３と、種々のデータを記憶する記憶部５０４と、開口部２０２から空間２０１に入る日射熱の推移を予測する日射熱予測部５０５と、遮蔽装置７０による遮光の有無を示すスケジュールを設定するスケジュール設定部５０６と、スケジュールに従って遮蔽装置７０を制御する制御部５０７と、を有している。

構造情報取得部５０１は、主としてプロセッサ５１及び入力部５４によって実現される。構造情報取得部５０１は、建物２００の構造を示す情報として、ソーラーパネルの方位角及び傾斜角、各部屋番号に紐づけられた開口部２０２の配置された位置及び方向、並びに、開口部２０２からの日射侵入に影響する遮蔽物の位置を示す情報、各部屋の隣接関係を定義した情報、並びに、開口部２０２の各窓に設置された日射遮蔽機器に関する情報を取得する。構造情報取得部５０１は、開口部２０２の位置として、建物２００の位置を示す緯度及び経度と、建物２００の間取りとを取得する。また、構造情報取得部５０１は、開口部２０２の方向として、方位角又は１６方位で示される方向を取得する。日射侵入に影響する障害物は、例えば、庇、又は立壁である。さらに、構造情報取得部５０１は、開口部２０２の他の情報を取得する。他の情報には、開口部の大きさ、壁における設置位置、上下左右の遮蔽物の位置及び大きさが含まれる。また、他の情報には、開口部２０２それぞれに複数の遮蔽装置７０が取り付けられている場合に、複数の遮蔽装置７０の同時使用を許可するか否かが含まれる。構造情報取得部５０１は、取得したデータを記憶部５０４に格納する。

要望受付部５０２は、主としてプロセッサ５１、入力部５４及び出力部５５によって実現される。要望受付部５０２は、ユーザに対して要望の入力画面を表示することにより要望の有無を問い合わせて、要望を取得する。要望は、例えば、空間２０１への採光、空間２０１への通風、又は、部外者の建物２００への侵入の予防及びプライバシー保護を含む防犯の要望、延焼の軽減を含む防災の要望、外部からの音の侵入の防止及び空間２０１からの音漏れの防止を含む防音の要望である。要望は、日時を指定したものであってもよい。要望の日時は、例えば、朝、昼、夕方の区分に代表される予め定められた時間帯、ユーザによって指定された時間帯、平日及び休日、曜日である。さらに、要望の日時は、ユーザ自身の外出スケジュールと連動するものであってもよい。採光及び通風の要望に応えると、遮蔽装置７０が日射を空間２０１に導入することとなる。また、防犯、防災及び防音の要望に応えると、遮蔽装置７０が日射を遮蔽することとなる。要望受付部５０２は、ユーザによって入力された要望を示す要望データを記憶部５０４に格納する。ユーザによって入力される要望の詳細については、後述する。

発電量取得部５０３は、主としてプロセッサ５１及び通信部５６によって実現される。発電量取得部５０３は、計測装置４０から発電量の計測値を取得して記憶部５０４に順次格納する。記憶部５０４には、発電量の計測値を示すデータが蓄積される。

記憶部５０４は、主として主記憶部５２及び補助記憶部５３によって実現される。

日射熱予測部５０５は、主としてプロセッサ５１によって実現される。日射熱予測部５０５は、記憶部５０４に記憶されているデータから、現時点の発電量から決定した気象判定結果に基づき、現在時刻から将来の定められた時刻までにおける開口部２０２への日射熱の単位時間毎の平均値の推移を予測する。将来の定められた時刻は、例えば日付と建物２００の位置とから定まる日没時刻としてもよいし、日没時刻より後の正時（例えば１９時００分、２０時００分）としてもよい。また、単位時間は、電力量の管理の単位時間として多くの場合に用いられる３０分間或いは１時間が適当であるが、さらに短くてもよい。ただし、太陽光による発電電力の電力量データを収集する周期の２倍以上の長さの時間である必要がある。日射熱予測部５０５は、予測した日射熱の推移を示すデータを記憶部５０４に格納する。また、日射熱予測部５０５は例えば1時間毎に上記処理を行い、予測結果を更新する。

スケジュール設定部５０６は、主としてプロセッサ５１によって実現される。スケジュール設定部５０６は、ユーザの要望と日射熱の予測値とに基づいて将来の特定時間における遮蔽装置７０による日射の遮蔽のスケジュールを立案して記憶部５０４に格納することにより、特定時間のスケジュールを設定する。特定時間は、日射熱予測部５０５によって日射熱の推移が予測された時間と同等であってもよいし、１時間又は３０分間であってもよい。なお、複数の遮蔽装置７０のスケジュールはそれぞれ個別に決定される。また、複数及び全ての装置を同一のスケジュールとすることも可能である。ただし、同一のスケジュールとする場合は、同一グループ内で主とする装置を設定し、その装置に対して求めたスケジュールを他の装置に適用する。

制御部５０７は、主としてプロセッサ５１及び通信部５６によって実現される。制御部５０７は、記憶部５０４に格納されているスケジュールを参照して、スケジュールに従って遮蔽装置７０に制御指示を送信することにより、遮蔽装置７０を制御する。

図１に戻り、空調装置６０は、冷媒配管を介して接続された室内機と室外機とを含んで構成される。空調装置６０は、冷媒と外気との間で熱交換をすることにより、適当な温度の空調空気を空間２０１内に吹き出して、室温がユーザによって指定された目標温度となるように調整する。

遮蔽装置７０は、例えば、電動オーニング、電動シャッタ、電動ブラインド、又は、電動カーテンである。遮蔽装置７０は、制御装置５０からの制御指示に従って、開口部２０２に差し込む日射を空間２０１に通したり、この日射を遮ったりする。図４には、遮蔽装置７０の具体例として、電動オーニング７１、屋外の電動シャッタ７２、及び屋内の電動ブラインド７３が示されている。

図４に示されるように、電動オーニング７１は、開口部２０２への日射を遮って開口部２０２の周囲に日陰を形成する開閉式の装置である。電動オーニング７１は、日射を遮る状態において、空間２０１に居る人の建物２００外への視界及び通風を大きく遮ることはない。電動オーニング７１が建物２００外からの人の侵入を防止する効果は、比較的小さい。また、電動シャッタ７２は、開口部２０２に取り付けられたガラス戸２０３の屋外側で日射を遮る開閉式の装置である。日射を遮る状態では、電動シャッタ７２が通風及び視界を遮ることとなり、電動シャッタ７２の防犯効果が比較的高くなる。また、電動ブラインド７３は、ガラス戸２０３の屋内側で日射を遮る装置である。

続いて、制御装置５０によって実行される制御処理の一例について、図５〜１５を用いて説明する。図５に示される制御処理は、制御装置５０の電源が投入されると実行される。

まず、構造情報取得部５０１は、開口部２０２が配置された位置及び方向を含む構造情報を取得する（ステップＳ１）。具体的には、構造情報取得部５０１は、ソーラーパネル、遮蔽物、遮蔽装置７０及び開口部２０２の配置等を示す上述の構造情報の入力をユーザに促すことにより、構造情報を取得する。ステップＳ１は、通常は制御装置５０の初回起動時のみに実行される。ステップＳ１で取得された情報は記憶部５０４に保存され、設定変更の要求がない限りは保存された情報が以降の処理で用いられる。

次に、要望受付部５０２は、ユーザの要望を受け付ける（ステップＳ２）。具体的には、要望受付部５０２は、図６に例示されるように、住宅全体と各部屋について、「平日」、「休日」及び「外出」それぞれの要望を対応付けた表を表示して、「省エネ」以外の要望の入力をユーザに促す。ただし、「省エネ」は、ユーザが一般的に希望するものであるため、ユーザにより情報が入力される前の初期設定とされている。ユーザは、「省エネ」以外の要望を設定するためのボックスを指定することで表示されるプルダウンリストから「採光」、「通風」、「防犯」、「防災」又は「防音」を選択することにより、要望を入力する。なお、ここで、住宅は建物２００を意味し、各部屋は空間２０１を意味する。ステップＳ２についても、ステップＳ１と同様に、通常は制御装置５０の初回起動時のみに実行される。ステップＳ２で受け付けられた要望は記憶部５０４に保存され、設定変更の要求がない限りは保存された要望が以降の処理で用いられる。要望受付部５０２は、日射制御システム１００の運用において、遮蔽装置７０を含む機器を制御するタイミング、スケジュールを立案するタイミング、又は定期的なタイミングに、要望を受け付けてもよい。

図５に戻り、発電量取得部５０３は、計測装置４０から発電量の計測値を取得する（ステップＳ３）。

次に、日射熱予測部５０５は、日射熱予測処理を実行する（ステップＳ４）。この日射熱予測処理について、図７を用いて説明する。

日射熱予測処理において、日射熱予測部５０５は、まず、発電量の計測値から天候を判定する（ステップＳ４１）。具体的には、日射熱予測部５０５は、現在時刻の直前の一定時間における平均発電量を算出して、平均発電量を予め定められた閾値Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃと比較することにより、天候が快晴、晴、曇、及び雨のいずれかであると判定する。一定時間は、例えば３０分間である。詳細には、平均発電量が閾値Ｔａ以上であれば現在の天候が快晴であると判定され、平均発電量がＴｂ以上であって閾値Ｔａ未満であれば現在の天候が晴であると判定され、平均発電量がＴｃ以上であって閾値Ｔｂ未満であれば現在の天候は曇であると判定され、平均発電量が閾値Ｔｃ未満であれば現在の天候が雨であると判定される。Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃはそれぞれ、例えば、太陽光発電装置３０の最大発電量の８０％，５０％，２０％に相当する値である。

次に、日射熱予測部５０５は、天候から日射量を算出する（ステップＳ４２）。具体的には、日射熱予測部５０５は、建物２００の緯度及び経度、並びに現在の日時から、将来の特定時間における太陽光の仰角、方位角及び強度の推移を求める。図８には、日射熱予測部５０５によって算出された日射量の推移が例示されている。図８に示されるように、１分間毎の仰角、方位角及び強度を含む日射量の推移が予測される。なお、日射量の光量は、強度と天候係数とを乗じて得る値に等しい。天候係数は、上記閾値に基づき、以下の通り設定される。すなわち、快晴のときの係数は、１に設定され、晴れのときの係数は、｛（Ｔａ＋Ｔｂ）／２｝／（定格発電電力）、又は、｛（Ｔａ＋Ｔｂ）／２｝／（最大発電電力）に設定され、曇りのときの係数は、｛（Ｔｂ＋Ｔｃ）／２｝／（定格発電電力）、又は、｛（Ｔｂ＋Ｔｃ）／２｝／（最大発電電力）に設定され、雨のときの係数は、ゼロに設定される。なお、最大発電電力は、一定時間あたりの平均電力値の過去１年間における最大値である。

次に、日射熱予測部５０５は、算出した日射量のデータから、開口部２０２それぞれから空間２０１に入る日射量を算出して、特定時間において空間２０１に侵入する日射熱を予測する（ステップＳ４３）。具体的には、日射熱予測部５０５は、各時刻における開口部２０２の日射面積として、日射が壁、庇及び屋根によって遮蔽されない領域の面積を日射取得面積（ｍ^２）として算出し、さらに太陽高度から日射取得効率（％）を算出し、各時間について開口部２０２毎に日射熱量（ｋＷ）を求める。各空間２０１に侵入する日射熱量（ｋＷ）は、同一時間帯の各窓の値を算出することで求められる。日射取得効率は、基準日射熱量（１ｋＷ／ｍ^２）×ｓｉｎ（太陽高度）の演算式を用いて簡易的に求められる。開口部２０２それぞれの日射熱量（ｋＷ）は、日射取得効率（ｋＷ／ｍ^２）×日射取得面積（ｍ^２）の演算式を用いて求められる。なお、これらの演算式によって求められる日射取得効率及び日射熱量は、単位時間あたりの平均値である。

日射面積について、詳細には、日射熱予測部５０５は、図９に示されるように、開口部２０２を１０ｍｍ角のメッシュ状に分割して、開口部２０２と壁等の位置と日射の入射角との関係から、各メッシュについて日射が到達するときには「１」を割り当てて、日射が到達しないときには「ゼロ」を割り当てる。図１０には、太陽光線２１の一部が開口部２０２の上部に設けられた庇２０４によって遮られる場合が示されている。また、図１１には、太陽光線２１の一部が壁２０５によって遮られる場合が示されている。これにより、図１２に示されるように、開口部２０２のうち、庇２０４によって遮蔽される領域と壁２０５による遮蔽領域が求められるとともに、日射が入射する領域を得ることができる。そして、日射熱予測部５０５は、各メッシュの値を合算することにより、開口部２０２の日射面積を得る。

ステップＳ４３が終了すると、制御装置５０によって実行される処理は、図５に示される制御処理に戻る。

日射熱予測処理（ステップＳ４）が終了すると、スケジュール設定部５０６は、スケジュール設定処理を実行する（ステップＳ５）。このスケジュール設定処理について、図１３を用いて説明する。

スケジュール設定処理において、スケジュール設定部５０６は、ユーザの要望が受け付けられたか否かを判定する（ステップＳ５１）。具体的には、スケジュール設定部５０６は、「省エネ」以外の何らかの要望が受け付けられたか否かを判定する。何らの要望も受け付けられていないと判定した場合（ステップＳ５１；Ｎｏ）、スケジュール設定部５０６は、すべての遮蔽装置７０について省エネ制御を実行することを決定する（ステップＳ５２）。その後、スケジュール設定部５０６による処理は、ステップＳ６０に進む。

ここで、省エネ制御の詳細について説明する。例えば、外気温度が高く空調装置６０が冷房運転を行う時期には、制御装置５０は、太陽光の直射が入る時刻より前に遮蔽装置７０に日射を遮蔽させる。なお、直射が入らなくなる時刻以降は、遮蔽装置７０による日射の遮蔽を中止してもよいし遮蔽する状態を維持したままユーザ操作に従ってもよい。また、１つの開口部２０２にオーニングである遮蔽装置７０とオーニングとは異なる他の遮蔽装置７０との双方が取り付けられている場合には、制御装置５０は、図１４に示される省エネ制御処理を実行する。

省エネ制御処理において、スケジュール設定部５０６は、ユーザが建物２００内にいるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。スケジュール設定部５０６は、人感センサの出力からユーザがいるか否かを判定してもよいし、制御装置５０に登録されているユーザの予定表を参照して、現在時刻においてユーザが建物２００内にいるか否かを判定してもよい。

ユーザが建物２００内にいると判定した場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、スケジュール設定部５０６は、空調装置６０が冷房運転中であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

ユーザが建物２００内にいないと判定した場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、及び空調装置６０が冷房運転中ではないと判定した場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、スケジュール設定部５０６は、制御対象とする装置を選択することなく省エネ制御処理を終了する。

空調装置６０が冷房運転中であると判定した場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、スケジュール設定部５０６は、外気温度が予め定められた閾値より低いか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

外気温度が予め定められた閾値より低いと判定した場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、スケジュール設定部５０６は、オーニングを制御対象として選択する（ステップＳ１０４）。その後、スケジュール設定部５０６は、ステップＳ１０６を実行する。

一方、外気温度が予め定められた閾値より低くはないと判定した場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、スケジュール設定部５０６は、オーニングと他の遮蔽装置７０とのうち、遮断する日射熱が大きい装置を制御対象として選択する（ステップＳ１０５）。具体的には、スケジュール設定部５０６は、遮断する日射熱が大きい装置に高い優先順位を付与して、遮断する日射熱が低い装置に低い優先順位を付与する。付与した優先順位は、オーニングと他の遮蔽装置７０とを制御する制御部５０７によって参照される。

次に、スケジュール設定部５０６は、選択した装置の省エネ制御を実行することを決定する（ステップＳ１０６）。その後、スケジュール設定部５０６は、省エネ制御処理を終了する。

また、外気温度が低く空調装置６０が暖房運転を行う時期には、制御装置５０は、外気温度を空調装置６０、太陽光発電装置３０又は貯湯式給湯機（不図示）から取得して、外気温度が閾値より高い場合に限って、遮蔽装置７０を制御して日射を導入させてもよい。さらに、制御装置５０は、開口部２０２から屋外へ伝達される熱損失量と日射熱とを比較して、日射熱が熱損失量より大きい場合に限って、遮蔽装置７０を制御して日射を導入させてもよい。また、１つの開口部２０２にオーニングである遮蔽装置７０とオーニングとは異なる他の遮蔽装置７０との双方が取り付けられている場合において、暖かい日で日射を遮蔽しないと室内温度が高くなり快適性を損ねるときには、オーニングを用いることで室温上昇と眩しさとを抑制する。

また、外気温度がおおよそ快適な温度であって空調運転の必要がない時期において、制御装置５０は、外気温度が閾値を超えて、かつ日射熱が閾値を超える時間帯に、遮蔽装置７０を制御して日射を遮蔽させる。また、制御装置５０は、外気温度が閾値を下回り、かつ日射熱が閾値を超える時間帯に、遮蔽装置７０を制御して日射を導入させる。

なお、説明の理解のため、遮蔽装置７０は日射を遮蔽するか導入するかのいずれかを実行するものとしているが、遮蔽装置７０の種類によっては、日射の一部を遮蔽してもよい。例えば、遮蔽装置７０がブラインドであれば、スラット角を調整することで日射の一部を遮蔽してもよい。

また、外気温度としては、過去の気象情報から得る外気温度の予測値を用いてもよいし、前日に外部の気象予報サーバから得た当日の外気温度の予測値を用いてもよい。冷房期は、空調の目標温度が外気温度の予測値より低いときを意味し、北半球では例えば６月〜９月に相当する。また、暖房期は、空調の目標温度が外気温度の予測値より高いときを意味し、北半球では例えば１１月〜２月に相当する。

図１３に戻り、ステップＳ５１にて、ユーザの何らかの要望が受け付けられたと判定した場合（ステップＳ５１；Ｙｅｓ）、スケジュール設定部５０６は、要望に関連しない遮蔽装置７０があれば、その遮蔽装置７０について省エネ制御を実行することを決定する（ステップＳ５３）。例えば、リビングの採光のみがユーザの要望として受け付けられた場合には、リビング以外の空間に日射を導入する開口部２０２に設けられた遮蔽装置７０について、省エネ制御を実行することを決定する。

次に、スケジュール設定部５０６は、遮断日射熱の大きい順に遮蔽装置７０を順位付ける（ステップＳ５４）。具体的には、遮蔽装置７０による日射の遮蔽により空間２０１から遮断される日射熱が大きい順に、遮蔽装置７０を順位付ける。例えば、大きい窓に取り付けられたシャッタには、順位として「１」が付与されて、小さい窓に取り付けられたオーニングには、「１」より大きい順位が付与される。

次に、スケジュール設定部５０６は、遮断日射熱の大きい未選択の遮蔽装置７０を１つ選択する（ステップＳ５５）。

次に、スケジュール設定部５０６は、選択した遮蔽装置７０を要望に従って制御した場合に空調負荷となる日射熱が閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ５６）。例えば、「採光」の要望に従って空間２０１内に日射を導入した場合に、冷房負荷となる日射熱が予め定められた大きさより大きいか否かを判定する。また、「防音」の要望に従って空間２０１から日射熱を遮断した場合に、暖房負荷となる日射熱が予め定められた大きさより大きいか否かを判定する。

ステップＳ５６の判定が肯定された場合（ステップＳ５６；Ｙｅｓ）、スケジュール設定部５０６は、日射熱の導入又は遮断による省エネを要望より優先して遮蔽装置７０を制御することを決定する（ステップＳ５７）。その後、スケジュール設定部５０６は、ステップＳ５５以降の処理を実行する。

一方、ステップＳ５６の判定が否定された場合（ステップＳ５６；Ｎｏ）、スケジュール設定部５０６は、要望に従って遮蔽装置７０を制御することを決定する（ステップＳ５８）。

次に、スケジュール設定部５０６は、未選択の遮蔽装置７０があれば、その遮蔽装置７０の省エネ制御を実行することを決定する（ステップＳ５９）。

次に、スケジュール設定部５０６は、ステップＳ５１〜Ｓ５９で決定した内容に従って、特定時間におけるスケジュールを設定する（ステップＳ６０）。図１５には、図６に示される要望に従ってステップＳ５１〜Ｓ５９で決定した内容の一例が示されている。

スケジュール設定処理が終了すると、制御装置５０によって実行される処理は、図５に示される制御処理に戻る。

スケジュール設定処理（ステップＳ５）が終了すると、制御部５０７は、スケジュールに従って遮蔽装置７０を制御する（ステップＳ６）。ただし、制御部５０７は、図１４中のステップＳ１０３〜Ｓ１０５の処理で設定されたスケジュールを、現在の実際の環境に応じて変更することが好ましい。具体的には、空調装置６０による冷房運転が実行される空間２０１にオーニングと他の遮蔽装置７０とが設置される場合において、制御部５０７は、現在の外気温度が空調装置６０の冷房運転の目標温度を上回るときには、ステップＳ１０５にて高い優先順位が付与された装置をスケジュールに従って制御し、現在の外気温度が冷房運転の目標温度を下回るときには、オーニングを制御することが好ましい。

次に、制御装置５０は、ユーザによる直接の操作があるか否かを判定する（ステップＳ７）。ユーザによる直接の操作がないと判定した場合（ステップＳ７；Ｎｏ）、制御装置５０は、ステップＳ３以降の処理を繰り返す。

一方、ユーザによる直接の操作があると判定した場合（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、制御装置５０は、ユーザ操作に従って遮蔽装置７０を制御する（ステップＳ８）。この操作は、通常、省エネ制御とは異なる操作である。

次に、制御装置５０は、ユーザ操作に従った制御によって生じた省エネ効果の損失分を出力部５５に表示する（ステップＳ９）。これにより、ユーザは、自身の操作によって増加した消費エネルギーを認識することができる。なお、省エネ効果の損失分は、空調負荷となる日射熱であってもよいし、この日射熱を処理することで増加する空調装置６０の消費電力であってもよい。

その後、制御装置５０は、ステップＳ３以降の処理を繰り返す。

以上、説明したように、制御装置５０は、図１４に示される省エネ制御処理を実行した。これにより、日射を遮るだけのオーニングと、開口部２０２との気密性が高い他の遮蔽装置７０が１つの開口部２０２に取り付けられる場合において、気温の高い真夏の昼間は熱貫流による熱負荷の侵入を他の遮蔽装置７０で防止するとともに、朝方で外気温度が室温相当の場合にはオーニングを制御して採光を優先することができる。これにより、断熱性が高い建物２００においても室温の上昇を抑制することができる。また、開口部２０２から侵入する日射熱の影響が比較的小さいときには、採光したり建物外への視界を確保したりすることが可能になる。したがって、消費エネルギーの増加を抑制しつつユーザの快適性を確保することができる。

また、制御装置５０は、空調負荷となる日射熱が閾値より大きい場合には、日射熱の導入又は遮断をユーザの要望より優先して遮蔽装置７０を制御する一方、日射熱が閾値より小さい場合には、要望に従って遮蔽装置７０を制御した。一般的に消費エネルギーは電気料金に対応するため、省エネルギーはユーザが一般的に希望するものといえるが、消費エネルギーの増加量が著しいものでなければ、遮蔽装置７０に対して省エネルギーのための制御とは異なる操作をしたいという要望がある。制御装置５０は、このような要望に従って遮蔽装置７０を適当に制御することができる。ひいては、ユーザの快適性を向上させることができる。

また、制御装置５０は、太陽光発電装置３０の発電量から日射熱を算出した。これにより、太陽光発電装置３０を備える建物２００であれば、照度センサに代表されるセンサを取り付けることなく日射熱を加味した空調運転を実現することができる。

実施の形態２．
続いて、実施の形態２について、上述の実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。本実施の形態に係る制御装置５０は、天候に応じた制御パターンが予め設定される点で、実施の形態１に係るものと異なっている。

具体的には、本実施の形態に係る制御装置５０は、日射量の算出及び各空間２０１への日射取得量の算出を実行することなく、天候に応じた制御パターンを参照して、各時刻における遮蔽装置７０の制御を決定する。天候に応じた制御パターンは、温熱環境をシミュレーションにより求めた結果から最適な効果が得られるように、遮蔽装置７０の開状態、閉状態、半開状態を選択することで設定される。

本実施形態に係る制御装置５０は、保持すべきデータの量を削減することができる。また、構造情報をシミュレーションモデルとしてシミュレーションを実行することで、ユーザによる詳細な構造情報の入力を省略することができる。さらに、制御パターンを変更することで、制御装置５０による制御内容をユーザの必要に応じて変更することが容易になる。

なお、制御装置５０は、天候も含めた当日の制御パターンとして、スケジュールを展開してもよい。すなわち、雨、曇り、晴れ、快晴それぞれのケースの制御パターンを並行に展開しておいてもよい。これにより、制御装置５０は、気象情報を外部から取得して、天候の変化に対応して制御パターンを容易に変更することができる。この場合、気象情報を次に取得するまでの時間のスケジュールを立案すればよい。なお、気象情報には、現在の気象を示す情報、及び気象の予報が含まれる。

実施の形態３．
続いて、実施の形態３について、上述の実施の形態２との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態２と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。本実施の形態に係る制御装置５０は、図１６に示されるように、インターネットに代表される通信ネットワークを介してサーバ８０に接続され、サーバ８０が温熱環境のシミュレーションを実行する点で、実施の形態２に係るものと異なっている。

温熱環境のシミュレーションを実行するソフトウェアとしては、例えば、「ＳＩＭ−ＨＥＡＴ」を用いることができる。このようなソフトウェアによれば、建物２００の構造情報、空調装置６０の情報並びに日射及び気温を含む環境情報から、空調負荷及び室温の変化を計算することができる。

サーバ８０は、発電量と日射推定量とを示すデータを制御装置５０から受信して、発電量から現在の天候を判定するとともに将来の天候を示す気象予報を得て、温熱環境のシミュレーションにより、制御装置５０による遮蔽装置７０の稼働スケジュールを作成する。そして、サーバ８０は、作成したスケジュールを制御装置５０に送信して、制御装置５０は、受信したスケジュールに従って遮蔽装置７０を制御する。

また、サーバ８０は、上記実施の形態１，２に係る制御装置５０の一部の機能を有してもよい。例えば、サーバ８０は、制御装置５０の日射熱予測部５０５とスケジュール設定部５０６（図３参照）との少なくとも一方を有してもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態によって限定されるものではない。

例えば、ユーザの要望を、その要望の度合いを示すレベルとともに受け付けてもよい。この場合、スケジュール設定処理（図１３参照）中のステップＳ５６の判定で用いられる閾値を要望レベルに応じて変更すれば、ユーザの要望の度合いに応じた制御を実行することができる。具体的には、要望が強くレベルが高い場合に閾値を大きくすれば、要望に従って制御される遮蔽装置７０の数が、要望が弱くレベルが低い場合よりも増加すると考えられる。

また、オーニングと他の遮蔽装置７０とが１つの開口部２０２に取り付けられている状況で「採光」の要望が受け付けられた場合には、そのレベルが高いときにはオーニングを制御対象として選択し、レベルが低いときには日射熱に応じて省エネ効果が高い装置を選択してもよい。

また、オーニングとシャッターとが１つの開口部２０２に取り付けられている状況で「防犯」の要望が受け付けられた場合には、レベルが高いときにシャッターを閉じて、レベルが低いときにオーニングを定期的に動作させてもよい。定期的な動作は、例えば、日射を遮蔽する状態と導入する状態との相互への遷移を５分間の周期で繰り返し実行させることを意味する。これにより、防犯の要望レベルが予め定められた値に等しい場合又はこの値より高いときには、開口部２０２からの侵入者を確実に防ぐとともに、プライバシーを厳重に保護することができる。また、防犯の要望レベルが予め定められた値より低いときには、オーニングを操作する人がいるように建物２００外に対して見せかけることで、ある程度の防犯効果が期待できる。

また、制御装置５０は、建物２００に設置された太陽光発電装置３０の発電量を取得したが、これには限定されない。制御装置５０は、インターネット上のサーバから、他の建物に設置された太陽光発電装置３０の発電量を取得してもよい。この場合には、建物２００と他の建物とがある程度狭い地域にあることが望ましい。また、制御装置５０は、インターネット上のサーバから、図８に示された日射量のデータを取得してもよい。

また、制御装置５０は、遮断日射熱の大きい遮蔽装置７０を優先して省エネ制御を実行させたが、さらに省エネ効果の大きい時間帯から優先して遮蔽装置７０に省エネ制御を実行させてもよい。

また、図１４に示される省エネ制御処理では、外気温度と閾値とを比較することにより制御対象とする装置が選択されたが、これには限定されない。例えば、図１７に示されるような条件と装置との優先順位とを対応付けたテーブルを予め設定しておいて、このテーブルを参照することで制御対象とする装置を選択してもよい。図１７に示される例では、ユーザが在で、Ｔａ＜２６で、防犯の要望がなしであれば、オーニングが最初に選択される。

上記実施の形態に係る制御装置５０の機能は、専用のハードウェアによっても、また、通常のコンピュータシステムによっても実現することができる。

例えば、補助記憶部５３に記憶されているプログラム５８を、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）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し、そのプログラム５８をコンピュータにインストールすることにより、上述の処理を実行する装置を構成することができる。

また、プログラム５８をインターネットに代表される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５８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。

更に、プログラム５８の全部又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５８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又はＯＳとアプリケーションとの協働により実現する場合には、ＯＳ以外の部分のみを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してもよい。

また、制御装置５０の機能を実現する手段は、ソフトウェアに限られず、その一部又は全部を、回路を含む専用のハードウェアによって実現してもよい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、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、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及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、エネルギーの効率的な利用に適している。

１００ 日射制御システム、 ２１ 太陽光線、 ３０ 太陽光発電装置、 ４０ 計測装置、 ５０ 制御装置、 ５１ プロセッサ、 ５２ 主記憶部、 ５３ 補助記憶部、 ５４ 入力部、 ５５ 出力部、 ５６ 通信部、 ５７ 内部バス、 ５８ プログラム、 ６０ 空調装置、 ７０ 遮蔽装置、 ７１ 電動オーニング、 ７２ 電動シャッタ、 ７３ 電動ブラインド、 ８０ サーバ、 ２００ 建物、 ２０１ 空間、 ２０２ 開口部、 ２０３ ガラス戸、 ２０４ 庇、 ２０５ 壁、 ５０１ 構造情報取得部、 ５０２ 要望受付部、 ５０３ 発電量取得部、 ５０４ 記憶部、 ５０５ 日射熱予測部、 ５０６ スケジュール設定部、 ５０７ 制御部。

上記目的を達成するため、本発明の制御装置は、建物の開口部から空調装置による冷房運転の対象となる空間に入る日射を遮るオーニングと、開口部から空間に入る日射を遮るシャッターと、を制御する制御装置であって、太陽光発電装置の発電量を取得する第１取得手段と、開口部が配置された位置及び方向を示す情報を取得する第２取得手段と、防犯の要望と該要望の度合いを示す情報とを受け付ける受付手段と、オーニング及びシャッターのうち、発電量と位置及び方向とから特定される、日射を遮蔽することで空間から遮断する日射熱が大きい装置を制御して日射を遮蔽させ、外気温度が空調装置による冷房運転の目標温度を下回ると、オーニングを制御して日射を遮蔽させる制御手段と、を備え、制御手段は、受付手段によって要望が受け付けられた場合において、度合いが予め定められた値であるときには、シャッターを制御して日射を遮蔽させて、度合いが予め定められた値より小さいときには、オーニングを制御して日射の遮蔽と導入とを繰り返し実行させる。

Claims (6)

1. 建物の開口部から空調装置による冷房運転の対象となる空間に入る日射を遮るオーニングと、該オーニングとは異なる装置であって前記開口部から前記空間に入る日射を遮る遮蔽装置と、を制御する制御装置であって、
   太陽光発電装置の発電量を取得する第１取得手段と、
   前記開口部が配置された位置及び方向を示す情報を取得する第２取得手段と、
   前記オーニング及び前記遮蔽装置のうち、前記発電量と前記位置及び前記方向とから特定される、日射を遮蔽することで前記空間から遮断する日射熱が大きい装置を制御して日射を遮蔽させ、外気温度が前記空調装置による冷房運転の目標温度を下回ると、前記オーニングを制御して日射を遮蔽させる制御手段と、
   を備える制御装置。
2. 前記日射熱を前記発電量の計測値と前記位置及び前記方向とから予測する予測手段と、
   前記オーニング及び前記遮蔽装置のうち、前記予測手段によって予測された前記日射熱が大きい装置の優先順位を高く設定する設定手段と、を備え、
   前記制御手段は、現在の外気温度が前記目標温度を上回ると、前記優先順位が高く設定された装置を制御して日射を遮蔽させ、現在の外気温度が前記目標温度を下回ると、前記オーニングを制御して日射を遮蔽させる、
   請求項１に記載の制御装置。
3. 防犯の要望と該要望の度合いを示す情報とを受け付ける受付手段、をさらに備え、
   前記遮蔽装置は、シャッターであって、
   前記制御手段は、前記受付手段によって前記要望が受け付けられた場合において、前記度合いが予め定められた値であるときには、前記シャッターを制御して日射を遮蔽させて、前記度合いが前記予め定められた値より小さいときには、前記オーニングを制御して日射の遮蔽と導入とを繰り返し実行させる、
   請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 建物の開口部から空調装置による冷房運転の対象となる空間に入る日射を遮るオーニングと、
   前記オーニングとは異なる装置であって前記開口部から前記空間に入る日射を遮る遮蔽装置と、
   前記オーニングと前記遮蔽装置とを制御する制御装置と、
   を備える日射制御システムであって、
   前記制御装置は、
   太陽光発電装置の発電量を取得する第１取得手段と、
   前記開口部が配置された位置及び方向を示す情報を取得する第２取得手段と、
   前記オーニング及び前記遮蔽装置のうち、前記発電量と前記位置及び前記方向とから特定される、日射を遮蔽することで前記空間から遮断する日射熱が大きい装置を制御して日射を遮蔽させ、外気温度が前記空調装置による冷房運転の目標温度を下回ると、前記オーニングを制御して日射を遮蔽させる制御手段と、
   を有する、日射制御システム。
5. 建物の開口部から空調装置による冷房運転の対象となる空間に入る日射を遮るオーニングと、該オーニングとは異なる装置であって前記開口部から前記空間に入る日射を遮る遮蔽装置と、を制御する制御方法であって、
   前記オーニング及び前記遮蔽装置のうち、太陽光発電装置の発電量と前記開口部が配置された位置及び方向とから特定される、日射を遮蔽することで前記空間から遮断する日射熱が大きい装置を制御して日射を遮蔽させ、外気温度が前記空調装置による冷房運転の目標温度を下回ると、前記オーニングを制御して日射を遮蔽させる、制御方法。
6. 建物の開口部から空調装置による冷房運転の対象となる空間に入る日射を遮るオーニングと、該オーニングとは異なる装置であって前記開口部から前記空間に入る日射を遮る遮蔽装置と、を制御するコンピュータに、
   前記オーニング及び前記遮蔽装置のうち、太陽光発電装置の発電量と前記開口部が配置された位置及び方向とから特定される、日射を遮蔽することで前記空間から遮断する日射熱が大きい装置を制御して日射を遮蔽させ、外気温度が前記空調装置による冷房運転の目標温度を下回ると、前記オーニングを制御して日射を遮蔽させる、
   ことを実行させるためのプログラム。

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