KR101308322B1 - 공조 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 공조 공간을 목적의 공조 환경으로 제어하기 위한 조작량을 분포계 유동 해석 방법으로 산출하는 경우에도 양호한 응답성을 얻는 것을 목적으로 한다.
조작량 산출부(15B)에서, 공조 공간(30)의 공조 환경을 CFD 역해석함으로써, 공조 공간을 목적 공조 환경으로 제어하기 위한 조작량을 공조 기기(22)마다 산출하고, 상태 추정부(15C)에서, 이들 조작량을 CFD 순해석함으로써, 공조 공간(30)에 설치된 각 센서의 계측 위치에 있어서의 목적 공조 환경의 상태를 나타내는 상태 설정값을 각각 추정하며, 피드백 제어부(15D)에서, 얻어진 상태 설정값과 센서로 계측한 상태 계측값의 편차에 기초하여 연동 계수를 구하고, 이 연동 계수에 의해 각 조작량을 보정함으로써 연동 조작량을 구하여, 얻어진 각 연동 조작량을 공조 시스템(20)에 지시함으로써, 공조 기기(22)를 연동시켜 피드백 제어한다.

Description

공조 제어 장치 및 방법{AIR CONDITIONING CONTROL DEVICE AND METHOD}
본 발명은, 공조(空調) 제어 기술에 관한 것으로, 특히 공간 내의 목적 장소에 있어서의 공조 환경을 제어하기 위한 공조 제어 기술에 관한 것이다.
공간 내를 원하는 공조 환경으로 유지하는 경우, 공기 조화해야 할 공조 공간에 공조 설비를 설치하고, 이 공조 영역을 대표하는 위치에 온도 센서를 배치하여, 온도 센서의 출력에 따라 공조 기기로부터 공급되는 조화 공기의 풍량·풍향·온도 등의 조작량을 결정하는 것으로 되어 있다.
또한, 사무실 등의 넓은 공간의 경우, 예컨대 넓은 공간을 구분하여 마련한 공조 영역마다, 싱글 루프의 피드백 제어계를 복수 구성하는 형태를 생각할 수 있다.
그러나, 예컨대 사무실에서는, 열원이 되는 사람·조명·전기기기 등의 배치나, 공기 흐름의 장해가 되는 책상, 의자, 칸막이 등의 배치에 대해서는 작업 효율이 우선되어 있고, 이러한 실내 레이아웃이 공조 제어를 우선하여 설계되는 일은 없다. 이 때문에, 공조 설비의 취출구(吹出口)와 온도 센서의 위치 관계는, 소위 온도 간섭이 심해지게 된다.
따라서, 싱글 루프의 피드백 제어계를 복수 구성하는 형태에서는, 이러한 온도 간섭에 의해 조작량이 안정되기 어렵게 되어, 양호한 제어가 곤란해진다. 예컨대, 원하는 공조 환경으로 이행시킬 때에 온도 변화 폭이 크면, 제어 상태에 격차가 생겨, 전계적인 안정 상태를 각 피드백 제어계가 개별로 탐색하는 균형 잡히지 않은 동작이 되기 때문에, 조작량이 안정되지 않게 된다.
이것에 대하여, 종래, 분포계 열유동 해석 방법을 이용하여, 공간 내의 목적 장소에 있어서의 공조 환경을 제어하는 공조 제어 기술이 제안되어 있다(예컨대, 비특허문헌 1 등 참조). 이 기술은, 대상이 되는 공조 공간에 있어서의 초기의 공조 상황을 순해석함으로써, 이 공조 공간의 온도 및 기류의 분포를 나타내는 분포 데이터를 추정하고, 이 분포 데이터와 목적 장소에 있어서의 목표 온도를 역해석함으로써, 공조 제어에 관한 새로운 조작량을 추정하여, 이 새로운 조작량에 기초하여 공조 공간에 설치되어 있는 각 공조 설비의 취출구에 있어서의 취출 속도나 취출 온도를 산출하도록 한 것이다.
[특허문헌 1] 일본 특허 제4016066호 공보
[비특허문헌 1] 하라야마 카즈야·혼다 미쯔히로·카세다 쵸세이, 「분포계 시뮬레이션을 이용한 실내 임의 공간의 온열 환경 제어 기술의 개발」, 2010년도 대회, I-20, 사단법인 공기 조화·위생 공학회, 평성 2010년 9월 1일 [비특허문헌 2] 가토 신스케·고바야시 히카루·무라카미 슈조, 「불완전 혼합실 내에서의 환기 효율·온열 환경 형성 효율 평가 지표에 관한 연구 제2보-CFD에 기초한 국소 영역의 온열 환경 형성 기여율 평가 지표의 개발」, 도쿄 대학 생산 기술 연구소(東大生硏): 공기 조화·위생 공학 논문집 No. 69, pp. 39-47, 1998. 4 [비특허문헌 3] 아베 코헤이, 모모세 카즈나리, 기모토 히데오, 「수반 수치 해석을 이용한 자연 대류장의 최적화」, 일본기계학회 논문집(B편), 70권 691호, pp. 729-736, 2004.3
그러나, 이러한 종래 기술에서는, 목적 장소의 온도가 목표 온도에 도달하는 데 시간을 요하기 때문에, 양호한 응답성을 얻을 수 없다고 하는 문제점이 있었다.
전술한 바와 같이, 분포 데이터와 목적 장소에 있어서의 목표 온도를 역해석하여 공조 제어에 관한 새로운 조작량을 추정했을 경우, 얻어진 조작량은, 목적 장소의 온도가 목표 온도가 된 상태에 있어서의 정상적인 조작량을 나타내고 있다. 이 때문에, 이러한 조작량으로부터 산출된 취출 속도나 취출 온도로 각 공조 설비를 제어한 경우, 목적 장소의 온도는 목표 온도에 도달하지만, 목표 온도에 도달하기까지의 소요 시간이 길어지게 된다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위한 것으로서, 공조 공간을 목적의 공조 환경으로 제어하기 위한 조작량을 분포계 유동 해석 방법으로 산출하는 경우에도, 양호한 응답성을 얻을 수 있는 공조 제어 기술을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 공조 제어 장치는, 공조 공간에 설치된 공조 기기를 제어하는 공조 시스템에 대하여, 공조 기기에서의 조작량을 지시함으로써, 공조 공간을 임의의 목적 공조 환경으로 제어하는 공조 제어 장치로서, 공조 공간의 구성 및 공조 공간 내의 공조 환경에 미치는 영향을 나타내는 조건 데이터와, 목적 공조 환경 하에 있어서의 공조 공간 내의 목적 장소에서의 목표값을 나타내는 목적 데이터에 기초하여 공조 공간 내의 공조 환경을 분포계 유동 해석함으로써, 공조 공간을 목적 공조 환경으로 제어하기 위한 조작량을, 공조 기기마다 산출하는 조작량 산출부와, 조작량 산출부에서 얻어진 조작량을 분포계 유동 순해석함으로써, 공조 공간에 설치된 각 센서의 계측 위치에 있어서의 목적 공조 환경의 상태를 나타내는 상태 설정값을 각각 추정하는 상태 추정부와, 상태 추정부에서 추정한 상태 설정값과 센서로 계측한 상태 계측값의 편차에 기초하여, 각 조작량을 연동시켜 보정하기 위한 연동 계수를 구하고, 이 연동 계수에 의해 조작량 산출부에서 얻어진 각 조작량을 보정함으로써 연동 조작량을 구하여, 얻어진 각 연동 조작량을 공조 시스템에 지시함으로써, 공조 기기를 연동시켜 피드백 제어하는 피드백 제어부를 포함하고 있다.
이 때, 피드백 제어부에서, 미리 설정된 편차와 조작량 차분의 관계를 나타내는 공조 제어 특성에 기초하여 편차에 대응하는 새로운 조작량을 산출하고, 조작량을 새로운 조작량으로 하기 위한 계수를 연동 계수로서 산출하도록 하여도 좋다.
또한, 피드백 제어부에서, 각 센서마다 개별의 연동 계수를 구하고, 이들 개별 계수를 통계 처리함으로써, 각 센서에 공통되는 연동 계수를 구하도록 하여도 좋다.
또한, 본 발명에 따른 공조 제어 방법은, 공조 공간에 설치된 공조 기기를 제어하는 공조 시스템에 대하여, 공조 기기에서의 조작량을 지시함으로써, 공조 공간을 임의의 목적 공조 환경으로 제어하는 공조 제어 방법으로서, 조작량 산출부가, 공조 공간의 구성 및 공조 공간 내의 공조 환경에 미치는 영향을 나타내는 조건 데이터와, 목적 공조 환경 하에 있어서의 공조 공간 내의 목적 장소에서의 목표값을 나타내는 목적 데이터에 기초하여 공조 공간 내의 공조 환경을 분포계 유동 해석함으로써, 공조 공간을 목적 공조 환경으로 제어하기 위한 조작량을, 공조 기기마다 산출하는 조작량 산출 단계와, 상태 추정부가, 조작량 산출부에서 얻어진 조작량을 분포계 유동 순해석함으로써, 공조 공간에 설치된 각 센서의 계측 위치에 있어서의 목적 공조 환경의 상태를 나타내는 상태 설정값을 각각 추정하는 상태 추정 단계와, 피드백 제어부가, 상태 추정부에서 추정한 상태 설정값과 센서로 계측한 상태 계측값의 편차에 기초하여 각 조작량을 연동시켜 보정하기 위한 연동 계수를 구하고, 이 연동 계수에 의해 조작량 산출부에서 얻어진 각 조작량을 보정함으로써 연동 조작량을 구하여, 얻어진 각 연동 조작량을 공조 시스템에 지시함으로써, 공조 기기를 연동시켜 피드백 제어하는 피드백 제어 단계를 포함하고 있다.
이 때, 피드백 제어 단계에서, 미리 설정된 편차와 조작량 차분의 관계를 나타내는 공조 제어 특성에 기초하여 편차에 대응하는 새로운 조작량을 산출하고, 조작량을 새로운 조작량으로 하기 위한 계수를 연동 계수로서 산출하도록 하여도 좋다.
또한, 피드백 제어 단계에서, 각 센서마다 개별의 연동 계수를 구하고, 이들 개별 계수를 통계 처리함으로써, 각 센서에 공통되는 연동 계수를 구하도록 하여도 좋다.
본 발명에 따르면, 분포계 열유동 해석 방법을 이용하여, 공간 내의 목적 장소에 있어서의 공조 환경을 제어하는 경우에도, 양호한 응답성을 얻을 수 있다. 또한, 각 취출구로부터 취출되는 조화 공기에 대한 조작량의 밸런스를 크게 무너뜨리지 않고, 취출구마다 조화 공기를 연동시켜 피드백 제어할 수 있어, 높은 안정성을 얻을 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 공조 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 공조 시스템의 구성예를 나타낸 설명도이다.
도 3은 공조 제어 장치에서의 공조 제어 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 제1 실시형태에 따른 공조 제어 처리를 나타낸 흐름도이다.
도 5는 제1 실시형태에 따른 개별 편차의 산출예이다.
도 6은 제1 실시형태에 따른 연동 조작량의 산출예이다.
도 7은 연동 계수의 시간 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 연동 풍량의 시간 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 계측 온도의 시간 변화를 나타낸 그래프이다.
도 10은 목적 장소 온도의 시간 변화를 나타낸 그래프이다.
도 11은 제2 실시형태에 따른 연동 조작량의 산출예이다.
도 12는 제3 실시형태에 따른 개별 편차의 산출예이다.
도 13은 제3 실시형태에 따른 연동 조작량의 산출예이다.
다음에, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
[제1 실시형태]
우선, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시형태에 따른 공조 제어 장치에 대해서 설명한다. 도 1은 제1 실시형태에 따른 공조 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 2는 공조 시스템의 구성예를 나타낸 설명도이다.
이 공조 제어 장치(10)는, 전체로서, 퍼스널 컴퓨터나 서버 장치 등의 정보 처리 장치를 포함하고, 공조 시스템(20)을 제어함으로써, 공조 공간(30)의 목적 장소(X)에 있어서의 공조 환경을 제어하는 기능을 갖고 있다.
공조 시스템(20)에는, 주된 구성으로서, 공조 처리 장치(21), 공조 기기(22) 및 온도 센서(23)가 설치되어 있다.
공조 처리 장치(21)는, 전체로서, 퍼스널 컴퓨터나 서버 장치 등의 정보 처리 장치를 포함하고, 통신 회선(L)을 통해 공조 제어 장치(10)로부터 지시된 조작량에 기초하여 공조 기기(22)에 의해 각 취출구로부터 공조 공간(30)으로 취출되는 조화 공기를 제어함으로써, 공조 공간(30) 전체의 공조 환경을 제어하는 기능과, 온도 센서(23)에 의해 공조 공간(30) 내의 온도를 계측하여, 통신 회선(L)을 통해 공조 제어 장치(10)로 통지하는 기능을 갖고 있다.
도 2의 예에서는, 공조 공간(30)이 존(Z1∼Z5)의 5개의 존으로 구분되어 있다. 이들 존(Z1∼Z5)에는, 공조 기기(22)로서 VAV1∼VAV5가 각각의 존(Z1∼Z5)의 천장에 설치한 취출구(F1∼F5)에 각각 설치되어 있고, 온도 센서(23)로서 TH1∼TH5가 그 존의 벽에 각각 설치되어 있다. 이들 존(Z1∼Z5)은, 벽에 의해 공간으로서 명확하게 구분되어 있지 않고, 각각의 VAV1∼VAV5로부터 취출된 조화 공기가 서로 대류한다. 이 때문에, 존 사이에서 온도 간섭이 발생하는 상황에 있다.
VAV1∼VAV5는, 공조 처리 장치(21)를 통해 공조 제어 장치(10)로부터 지시된, 취출 풍량(Vm1∼Vm5) 등의 조작량에 기초하여 공조기(도시하지 않음)로부터 공급된 조화 공기를 조정하고, 각 취출구(F1∼F5)로부터 각각에 대응하는 존(Z1∼Z5)으로 취출하는 기능을 갖고 있다.
TH1∼TH5는, 각각에 대응하는 존(Z1∼Z5) 내의 실온(Tp1∼Tp5)을 계측하여 공조 처리 장치(21)로 통지하는 기능을 갖고 있다.
[발명의 원리]
온도 분포와 공조 공간(30) 내의 목적 장소에 있어서의 목표 온도로부터 새롭게 생성한 설정 온도 분포를 CFD 역해석하면, 각 취출구으로부터 취출되는 조화 공기에 관한, 공조 공간(30)을 설정 온도 분포로 하기 위한 조작량을 각각 추정할 수 있다. 이와 같이 하여 얻어진 조작량은, 설정 온도 분포를 유지하기 위한 정상적인 조작량이기 때문에, 공조 공간(30)의 온도 분포가 설정 온도 분포에 도달할 때까지의 도달 시간이 길다.
일반적으로, 설정값까지의 도달 시간을 단축시키는 경우, 피드백 제어가 이용된다. 피드백 제어는, 미리 설정된 제어 특성에 기초하여 설정값과 계측값의 편차에 대응하는, 이전회의 조작량에 대한 차분, 즉 조작량 차분을 구하고, 이 조작량 차분에 기초하여 대상을 제어하는 제어 방법이다.
예컨대, 피드백 제어 중 가장 일반적인 PID 제어에서는, 편차에 대한, 비례 성분(P: Proportional), 적분 성분(I: Integral), 미분 성분(D: Differential)의 3개의 성분의 조합으로 조작량 차분을 구하는 제어 특성을 이용한다. 비례 성분에 대한 계수를 Kp, 적분 성분에 대한 계수를 Ki, 미분 성분에 대한 계수를 Kd로 했을 경우, 편차에 대한 조작량 차분은, 하기 식 (1)에 의해 구할 수 있다.
조작량 차분=Kp×편차+Ki×편차의 누적값+Kd×이전회 편차와의 차 …(1)
따라서, 이러한 피드백 제어를, 예컨대 전술한 도 2에 도시된 바와 같이, 존(Z1∼Z5)마다 실행하면, 공조 공간(30)의 온도 분포가 설정 온도 분포에 도달할 때까지의 도달 시간을 단축할 수 있다. 실제로는, 존(Z1∼Z5)의 온도는, 온도 센서(TH1∼TH5)로 계측하기 위해, 이들 온도 센서(TH1∼TH5)의 위치에 있어서의 설정 온도가 필요하게 된다. 이것에 대해서는, 조작량을 CFD 순해석하면, 이들 온도 센서(TH1∼TH5)의 위치에 있어서의 설정 온도를 구할 수 있다.
이와 같이 하여, 존(Z1∼Z5)의 온도 센서(TH1∼TH5)로 계측한 계측 온도가 설정 온도가 되도록, 설정 온도와 계측 온도의 편차에 따른 조작량을 구하여 각 취출구로부터의 조화 공기를 각 존에서 독립적으로 제어한 경우, 존 사이에서의 간섭이 발생한다. 이 때문에, 각 존의 온도 센서에 있어서의 실온이 설정 온도에 도달하여도, 공조 공간(30) 내의 목적 장소에 있어서의 실온이 목표 온도에 도달하고 있는 것은 아니다. 이것은, 각 존의 온도 센서에 있어서의 실온이 설정 온도에 도달하게 하기 위한 조작량의 조합은, 복수 개 존재하기 때문이다.
따라서, 목적 장소에 있어서의 실온이 목표 온도에 도달하도록, 각 존에서의 피드백 제어를 조정할 필요가 있다. 본 발명에서는, 존 사이에서의 간섭이 그다지 변화하지 않는 경우, 목적 장소에 있어서의 실온이 목표 온도로부터 벗어나기 어려운 것에 주목하여 존 사이에서의 간섭이 그다지 변화하지 않도록, 즉 각 존에서의 조화 공기에 대한 조작량의 밸런스가 크게 무너지지 않도록, 각 존의 새로운 조작량을 연동시켜 보정하도록 한 것이다.
본 발명에서는, 조작량을 연동시켜 보정하기 위해서, 연동 계수를 도입하여, 각 존의 조화 공기에 관한 조작량과, 연동 계수를 파라미터로서 조작량을 보정한 연동 조작량을 구하는 계산식을 정의한다. 이 계산식에 대해서는, 조작량에 연동 계수를 승산함으로써 연동 조작량을 구하는 방법, 혹은, 조작량으로 설정한 조정폭에 연동 계수를 승산하여 얻어진 값을 조작량에 더하는 방법 등, 각종 계산 방법이 있다.
연동 계수를 구하는 방법에 대해서는, 분포계 유동 순해석으로 구한 조작량에 대해서, 추가로, 분포계 유동 역해석함으로써, 각 존에 설치된 센서의 계측 위치에 있어서의 공조 환경의 상태를 나타내는 상태 설정값을 각각 추정하고, 얻어진 상태 설정값과 이 센서로 얻어진 상태 계측값의 편차에 대응하는 새로운 조작량을, 미리 설정된 공조 제어 특성에 기초하여 구하여, 원래의 조작량을 새로운 조작량으로 하기 위한 계수를 연동 계수로서 계산하면 좋다.
이러한 발명의 원리에 기초하여 본 실시형태에 따른 공조 제어 장치(10)는 공조 공간(30)의 공조 환경을 CFD 역해석함으로써, 공조 공간(30)을 목적 공조 환경으로 제어하기 위한 조작량을 공조 기기(22)마다 산출하고, 얻어진 조작량을 CFD 순해석함으로써, 공조 공간(30)에 설치된 각 센서의 계측 위치에 있어서의 목적 공조 환경의 상태를 나타내는 상태 설정값을 각각 추정하며, 얻어진 상태 설정값과 센서로 계측한 상태 계측값의 편차에 기초하여 각 조작량을 연동시켜 보정하기 위한 연동 계수를 구하고, 이 연동 계수에 의해 각 조작량을 보정함으로써 연동 조작량을 구하여, 얻어진 각 연동 조작량을 공조 시스템(20)에 지시함으로써, 공조 기기(22)를 연동시켜 피드백 제어하도록 한 것이다.
[공조 제어 장치]
다음에, 도 1 및 도 3을 참조하여 본 실시형태에 따른 공조 제어 장치(10)의 구성에 대해서 상세히 설명한다. 도 3은 공조 제어 장치에 있어서의 공조 제어 동작을 나타낸 흐름도이다.
이 공조 제어 장치(10)에는, 주된 기능부로서, 통신 인터페이스부(이하, 통신 I/F부라 함)(11), 조작 입력부(12), 화면 표시부(13), 기억부(14) 및 연산 처리부(15)가 설치되어 있다.
통신 I/F부(11)는, 전용의 데이터 통신 회로를 포함하고, 통신 회선(L)을 통해 접속된 공조 시스템 등의 외부 장치와의 사이에서 데이터 통신을 행하는 기능을 갖고 있다.
조작 입력부(12)는, 키보드나 마우스 등의 조작 입력 장치를 포함하고, 오퍼레이터의 조작을 검출하여 연산 처리부(15)로 출력하는 기능을 갖고 있다.
화면 표시부(13)는, LCD나 PDP 등의 화면 표시 장치를 포함하고, 연산 처리부(15)로부터의 지시에 따라 조작 메뉴나 입출력 데이터 등의 각종 정보를 화면 표시하는 기능을 갖고 있다.
기억부(14)는, 하드디스크나 반도체 메모리 등의 기억 장치를 포함하고, 연산 처리부(15)에서 이용하는 각종 처리 정보나 프로그램(14P)을 기억하는 기능을 갖고 있다.
프로그램(14P)은, 연산 처리부(15)로 읽어내어져 실행되는 프로그램으로서, 미리 외부 장치나 기록 매체로부터 통신 I/F부(11)를 통해 기억부(14)에 저장된다.
연산 처리부(15)는, CPU 등의 마이크로 프로세서와 그 주변 회로를 가지며, 기억부(14)로부터 프로그램(14P)을 읽어들여 실행함으로써, 각종 처리부를 실현하는 기능을 갖고 있다.
연산 처리부(15)에서 실현되는 주된 처리부로서, 데이터 입력부(15A), 조작량 산출부(15B), 상태 추정부(15C), 피드백 제어부(15D) 및 공조 지시부(15E)가 있다.
데이터 입력부(15A)는, 공조 시스템(20) 등의 외부 장치나 기록 매체로부터 통신 I/F부(11)를 통해 입력된, 연산 처리부(15)에서 이용하는 각종 처리 정보를, 기억부(14)에 미리 저장하는 기능을 갖고 있다.
조작량 산출부(15B)는, 데이터 입력부(15A)에서 취득한 경계 조건 데이터(14A)와 설정 조건 데이터(14B)를 CFD 순해석함으로써, 공조 공간(30) 전체의 온도 분포 등의 공조 환경을 추정하는 기능과, CFD 순해석으로 얻어진 공조 환경과 데이터 입력부(15A)에서 취득한 목적 데이터(14C)를 CFD 역해석함으로써, 공조 공간(30)을 목적 공조 환경으로 제어하기 위한 조작량을 공조 기기(22)마다 산출하고, 조작량 데이터(14D)로서 출력하는 기능을 갖고 있다.
분포계 유동 해석 방법이란, CFD(Computational Fluid Dynamics: 수치 유체 역학)을 기본으로 하여, 경계 조건으로부터 공간의 온도나 기류 등의 분포를 수치 계산에 의해 구하는 기술이다. 일반적인 CFD에서는, 대상 공간을 메쉬형의 소공간으로 분할하고, 인접한 소공간 사이에 있어서의 열류를 해석한다.
조작량 산출부(15B)에 있어서의 CFD 순해석은, 이 분포계 유동 해석 방법을 이용하여 공조 공간(30)에 관한 경계 조건 데이터(14A) 및 설정 조건 데이터(14B)로부터, 공조 공간(30) 내의 온도 분포나 기류 분포 등의 공조 환경을 산출하는 기술이며, 구체적으로는 비특허문헌 2 등의 공지 기술을 이용하면 좋다.
한편, 조작량 산출부(15B)에 있어서의 CFD 역해석은, CFD 순해석을 행함으로써, 원하는 공조 환경을 실현하고자 하는 장소에 대한 설비의 감도(또는 기여)를 구하여, 이 감도의 크기에 의해 조작량을 조정함으로써, 목적의 공조 환경을 실현하기 위한 최종적인 조작량을 산출하는 기술이며, 구체적으로는 비특허문헌 2나 비특허문헌 3 등의 공지 기술을 이용하면 좋다.
경계 조건 데이터(14A)는, 공조 공간(30)의 공조 환경에 대한 영향도를 나타내는 데이터로서, 공조 공간(30)의 공조 환경에 부여하는 영향이 변화되는 구성 요소마다, 그 시점에 있어서의 경계 조건으로서, 풍속, 풍향·온도로 표시되는 영향도가 등록되어 있다. 이 경계 조건 데이터(14A)에는, 데이터 입력부(15A)에 의해 공조 시스템(20)으로부터 취득한, 각 공조 기기(22)로부터 취출되는 조화 공기의 취출 풍량이나 온도 등, 공조 시스템(20)에 있어서의 조화 공기의 제어 상황을 나타내는 데이터도 포함되어 있다.
설정 조건 데이터(14B)는, 공조 공간(30)에 관한 위치 및 형상이나, 공조 시스템(20)에 의해 생성된 조화 공기의 취출구 등, 공조 공간(30)의 공조 환경에 영향을 부여하는 구성 요소에 관한 위치 및 형상을 나타내는 공간 조건 데이터, 공조 공간(30)에 배치된 각 발열체에 관한 배치 위치 및 발열량, 나아가서는 형상을 나타내는 발열체 데이터 등, 열유동 해석 처리를 행할 때의 설정 조건이 되는 각종 데이터가 포함되어 있다.
목적 데이터(14C)는, 공조 공간(30) 내의 목적 장소(X)에 있어서의 목표 온도(Txs)를 나타내는 데이터이다.
조작량 데이터(14D)는, 공조 공간(30)을 목적 공조 환경으로 제어하기 위한, 공조 기기(22)마다의 조작량을 나타내는 데이터이다.
상태 추정부(15C)는, 조작량 산출부(15B)에서 얻어진 조작량 데이터(14D)에 포함되는 각 조작량을 CFD 순해석함으로써, 공조 공간(30)에 설치된 각 센서의 계측 위치에 있어서의 공조 환경의 상태를 나타내는 상태 설정값을 각각 추정하고, 상태 추정값 데이터(14E)로서 출력하는 기능을 갖고 있다.
상태 추정부(15C)에 있어서의 CFD 순해석은, 조작량 산출부(15B)에 있어서의 CFD 순해석과 동일한 기술이며, 구체적으로는 비특허문헌 2 등의 공지 기술을 이용하면 좋다.
피드백 제어부(15D)는, 상태 추정부(15C)에서 얻어진 상태 추정값 데이터(14E)에 포함되는 상태 설정값과, 공조 시스템(20)으로부터의 상태 계측값 데이터(14F)에 포함되는 각 센서로 계측한 상태 계측값의 편차에 기초하여, 각 조작량을 연동시켜 보정하기 위한 연동 계수를 구하는 기능과, 이 연동 계수에 의해 조작량 산출부(15B)에서 얻어진 각 조작량을 보정함으로써 연동 조작량을 구하는 기능과, 얻어진 각 연동 조작량을 포함하는 연동 조작량 데이터(14G)를, 공조 지시부(15E)로부터 공조 시스템(20)에 지시함으로써, 공조 기기(22)를 연동시켜 피드백 제어하는 기능을 갖고 있다.
공조 지시부(15E)는, 피드백 제어부(15D)로부터의 연동 조작량 데이터(14G) 에 포함되는 연동 조작량을, 통신 I/F부(11)를 통해 공조 시스템(20)에 지시하는 기능을 갖고 있다.
[제1 실시형태의 동작]
다음에, 도 4를 참조하여 본 실시형태에 따른 공조 제어 장치(10)의 동작에 대해서 설명한다. 도 4는 제1 실시형태에 따른 공조 제어 처리를 나타낸 흐름도이다.
공조 제어 장치(10)의 연산 처리부(15)는, 기동시 혹은 오퍼레이터 조작에 따라 도 4의 공조 제어 처리를 시작한다. 또한, 공조 제어 처리의 실행 개시에 앞서, 경계 조건 데이터(14A)나 설정 조건 데이터(14B)가 미리 기억부(14)에 저장되어 있는 것으로 한다. 여기서는, 각 공조 기기(22)로부터 취출되는 공조 공기의 풍량을 조작함으로써, 공조 공간(30) 내의 온도를 제어하는 경우를 예로서 설명한다.
우선, 조작량 산출부(15B)는, 데이터 입력부(15A)에서 취득한 경계 조건 데이터(14A)와 설정 조건 데이터(14B)를 기억부(14)로부터 읽어내어 CFD 순해석함으로써, 공조 공간(30) 전체의 공조 환경을 추정한다(단계 100).
다음에, 조작량 산출부(15B)는, CFD 순해석으로 추정한 공조 환경과, 공조 공간(30) 내의 목적 장소(X)에 있어서의 목표 온도(Txs)를 나타내는 목적 데이터(14C)를 CFD 역해석함으로써, 각 공조 기기(22)에 관한, 공조 공간(30)을 목적 공조 환경으로 제어하기 위한 조작량으로서, 각 공조 기기(22)에서의 풍량(Vsi)을 산출하여 조작량 데이터(14D)로서 출력한다(단계 101).
계속해서, 상태 추정부(15C)는, 조작량 산출부(15B)에서 얻어진 조작량 데이터(14D)에 포함되는 각 풍량(Vs)을 CFD 순해석함으로써, 공조 공간(30)에 설치된 각 온도 센서(23)의 계측 위치에 있어서의 설정 온도(Ts)를 각각 추정하고, 상태 추정값 데이터(14E)로서 출력한다(단계 102). 이 때, 상태 추정부(15C)는, 필요에 따라 경계 조건 데이터(14A)나 설정 조건 데이터(14B)를 참조한다.
이 후, 데이터 입력부(15A)는, 각 온도 센서(23)로 계측한 계측 온도(Tp)를 공조 시스템(20)으로부터 취득하여, 상태 계측값 데이터(14F)로서 기억부(14)에 저장한다(단계 110).
계속해서, 피드백 제어부(15D)는, 상태 추정부(15C)로부터의 상태 추정값 데이터(14E)에 포함되는 설정 온도(Ts)와, 기억부(14)로부터 읽어낸 상태 계측값 데이터(14F)에 포함되는 온도 센서(23)에서의 계측 온도(Tp)로부터, 이들 온도 센서(23)에서의 개별 편차(ΔT)를 산출한다(단계 111).
이 때, 개별 편차(ΔT)에 대해서는, 온도 센서(23)마다, 상태 추정부(15C)에서 추정한 상기 온도 센서(THi)의 설정 온도(Tsi)와, 상기 온도 센서(THi)에서 계측한 계측 온도(Tpi)의 개별 편차(ΔTi=Tsi-Tpi)를 구한다.
도 5는 제1 실시형태에 따른 개별 편차의 산출예이다. 여기서는, 온도 센서(TH1∼TH5)의 계측 위치에 있어서의 설정 온도(Tsi)[℃]가 각각 「26.0」, 「26.5」, 「26.5」, 「27.0」, 「25.0」이며, 온도 센서(TH1∼TH5)에서의 계측 온도(Tp)[℃]가 각각 「28.0」, 「27.0」, 「28.0」, 「27.0」, 「26.0」으로 되어 있다. 따라서, 온도 센서(TH1∼TH5)에서의 개별 편차(ΔTi)[℃]는 「2.0」, 「0.5」, 「1.5」, 「0.0」, 「1.0」이 된다.
다음에, 피드백 제어부(15D)는, 이와 같이 하여 산출한 개별 편차(ΔTi)에 기초하여, 각 조작량을 연동시켜 보정하기 위한 연동 계수(Ra)를 산출한다(단계 12).
연동 계수(Ra)의 산출 방법으로서는, 이들 개별 편차(ΔTi)와 대응하는 개별 계수(Ri)를 구하고, 이들 개별 계수(Ri)를 통계 처리함으로써, 연동 계수(Ra)를 구한다.
이 때, 개별 계수(Ri)는, 미리 설정된 편차와 조작량 차분의 관계를 나타내는 공조 제어 특성에 기초하여, 개별 편차(ΔTi)에 대응하는 새로운 조작량(Vni)을 산출하고, 조작량 산출부(15B)에서 얻어진 조작량(Vsi)을 새로운 조작량(Vni)으로 하기 위한 계수를 개별 계수(Ri)로서 산출한다.
이 때, 통계 처리로서는, 평균값 산출, 중앙값 산출, 최대값 또는 최소값 선택 등의 처리를 이용하면 좋다. 또한, 통계 처리로서, 목적 장소(X)로부터의 거리가 가장 가깝거나 혹은 먼 온도 센서(THi)의 개별 계수(Ri)를 연동 계수(Ra)로서 선택하는 처리를 행하도록 하여도 좋다.
또한, 개별 계수(Ri)의 산출 방법은, 조작량(Vs)으로부터 연동 계수(Ra)에 의해 연동 조작량(Vm)을 산출하는 산출식에 의존한다. 예컨대, 조작량(Vsi)에 연동 계수(Ra)를 승산하여 얻어진 차분 조작량을 조작량(Vsi)에 더하여 연동 조작량(Vmi)을 산출하는 경우, 개별 계수(Ri)는, 조작량(Vsi)으로 새로운 조작량(Vni)을 제산한 것을 1에서 감산함으로써 구할 수 있다. 구체적으로는, 조작량(Vsi)=100[m3/min]이고, 새로운 조작량(Vni)=120[m3/min]인 경우, 개별 계수(Ri)는 Ri=1-Vni/Vsi=1-120/100=20%가 된다.
이 후, 피드백 제어부(15D)는, 이와 같이 하여 산출한 연동 계수(Ra)에 의해 상태 추정부(15C)에서 추정한 각 조작량(Vs)을 보정하여 각 연동 조작량(Vm)을 산출하고, 연동 조작량 데이터(14G)로서 출력한다(단계 113).
도 6은 제1 실시형태에 따른 연동 조작량의 산출예이다. 여기서는, 공조 기기(VAV1∼VAV5)에 대한 조작량인 풍량(Vsi)[m3/min]이 각각 「100」, 「40」, 「60」, 「30」, 「10」으로 되어 있다. 따라서, 전술한 예에 따르면, 연동 계수(Ra)=20%인 경우, 공조 기기(VAV1∼VAV5)에 대한 연동 조작량인 연동 풍량(Vmi)[m3/min]은, 예컨대 Vmi=Vsi×(1+Ra)로 구할 수 있고, 각각 「120」, 「48」, 「72」, 「36」, 「12」가 된다.
계속해서, 공조 지시부(15E)는, 피드백 제어부(15D)에서 얻어진 연동 조작량에 기초하여, 공조 공간(30) 전체의 공조 환경을 제어하는 공조 추정 제어를, 통신 I/F부(11)를 통해 공조 시스템(20)에 지시한다(단계 114).
이 후, 피드백 제어부(15D)는, 경계 조건 데이터(14A), 설정 조건 데이터(14B) 혹은 목적 데이터(14C)에 변경이 있었던 경우(단계 115: YES), 조작량(Vs) 및 설정 온도(Ts)를 재계산하기 위해 단계 100으로 되돌아간다.
한편, 경계 조건 데이터(14A), 설정 조건 데이터(14B) 혹은 목적 데이터(14C)에 변경이 없는 경우(단계 115: NO), 새로운 계측 온도(Tp)에 따른 연동 조작량(Vm)을 계산하기 위해 단계 110으로 되돌아간다.
[동작예]
본 실시형태에 따른 공조 제어 장치(10)의 동작예에 대해서 설명한다.
도 7은, 연동 계수의 시간 변화를 나타낸 그래프로서, 횡축이 시간[min]을 나타내고, 종축이 연동 계수(Ra)[%]를 나타내고 있다. 이 예에서는, 공조 제어가 시작된 시각 T0에 있어서, 어느 정도 큰 연동 계수값을 나타내고 있고, 그 후의 시각 T1까지의 기간에 보정이 필요없다는 것을 나타내는 제로까지 저하하여, 이 이후의 시각 T2까지 제로로 일정하다.
도 8은 연동 풍량의 시간 변화를 나타낸 그래프로서, 횡축이 시간[min]을 나타내고, 종축이 연동 조작량에 대응하는 연동 풍량(Vm)[m3/min]을 나타내고 있다. 여기서는, 본 실시형태를 적용하여 피드백 제어를 행한 경우에 있어서의, 공조 기기(VAV1∼VAV5)에 대한 연동 풍량(Vm1∼Vm5)의 변화가 나타나 있다. 연동 풍량(Vm1∼Vm5)은, 공조 제어가 시작된 시각 T0에 있어서, 어느 정도 큰 조작량을 나타내고 있고, 그 후의 시각 T1까지의 기간에 원래의 풍량(Vs1∼Vs5)까지 저하하여, 이 이후의 시각 T2까지 일정하다. 이들 연동 풍량(Vm1∼Vm5)은, 개별로 증감하지 않고 서로 연동하여 변화하고 있는 것을 알 수 있다.
도 9는 계측 온도의 시간 변화를 나타낸 그래프로서, 횡축이 시간[min]을 나타내고, 종축이 계측 온도(Tp)[℃]를 나타내고 있다. 여기서는, 본 실시형태를 적용하여 피드백 제어를 행한 경우에 있어서의, 온도 센서(TH1∼TH5)에서의 계측 온도(Tp1∼Tp5)의 변화가 나타나 있다. 계측 온도(Tp1∼Tp5)는, 공조 제어가 시작된 시각 T0에 있어서, 도 5에 도시된 계측 온도(Tpi)를 각각 나타내고 있고, 그 후의 시각 T1까지의 기간에 설정 온도(Ts1∼Ts5)까지 각각 완만하게 추이하여, 이 이후의 시각 T2까지 일정하다.
도 10은 목적 장소 온도의 시간 변화를 나타낸 그래프로서, 횡축이 시간[min]을 나타내고, 종축이 목적 장소 온도(Tx)[℃]를 나타내고 있다. 여기서는, 본 실시형태를 적용하여 피드백 제어를 행한 경우에 있어서의, 목적 장소(X)에 있어서의 목적 장소 온도(Txa)의 변화와, 각 공조 기기(VAV1∼VAV5)에서의 풍량을 풍량(Vs1∼Vs5)으로 고정한 경우에 있어서의, 목적 장소(X)에 있어서의 목적 장소 온도(Txb)의 변화가 나타나 있다.
목적 장소 온도(Txa)[℃]는, 공조 제어가 시작된 시각 T0에 있어서, 초기값「27.5」를 나타내고 있고, 그 후의 시각 T1까지의 기간에 목표 온도 「26.0」까지 완만하게 추이하여, 이 이후의 시각 T2까지 일정하다. 한편, 목적 장소 온도(Txb)[℃]는, 공조 제어가 시작된 시각 T0에 있어서, 초기값 「27.5」를 나타내고 있고, 시각 T1보다 뒤의 시각 T2가 되어 비로소 목표 온도 「26.0」에 도달하고 있다.
따라서, 본 실시형태를 적용하여 피드백 제어를 행한 경우, 목표 온도까지의 도달 시간이 시각 T2에서 시각 T1로 단축되게 된다.
[제1 실시형태의 효과]
이와 같이, 본 실시형태는, 조작량 산출부(15B)에서, 공조 공간(30)의 공조 환경을 CFD 역해석함으로써, 공조 공간(30)을 목적 공조 환경으로 제어하기 위한 조작량을 공조 기기(22)마다 산출하고, 상태 추정부(15C)에서, 이들 조작량을 CFD 순해석함으로써, 공조 공간(30)에 설치된 각 센서의 계측 위치에 있어서의 목적 공조 환경의 상태를 나타내는 상태 설정값을 각각 추정하도록 한 것이다.
그리고, 피드백 제어부(15D)에서, 얻어진 상태 설정값과 센서로 계측한 상태 계측값의 편차에 기초하여, 각 조작량을 연동시켜 보정하기 위한 연동 계수를 구하고, 이 연동 계수에 의해 각 조작량을 보정함으로써 연동 조작량을 구하여, 얻어진 각 연동 조작량을 공조 시스템(20)에 지시함으로써, 공조 기기(22)를 연동시켜 피드백 제어하도록 한 것이다.
이에 따라, 공조 제어 개시로부터 공조 공간(30)이 목적 공조 환경이 될 때까지의 전체의 도달 시간을 단축할 수 있다. 공조 공간(30)을 목적의 공조 환경으로 제어하기 위한 조작량을 분포계 유동 해석 방법으로 산출하는 경우에도, 양호한 응답성을 얻을 수 있다. 또한, 각 공조 기기(22)의 취출구로부터 취출되는 조화 공기에 대한 조작량의 밸런스를 크게 무너뜨리지 않고, 취출구마다 조화 공기를 연동시켜 피드백 제어할 수 있어, 높은 안정성을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 공조 제어 장치(10)에 있어서, 공조 공간(30)의 공조 환경 중 온도 분포를 제어하는 경우를 예로서 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, 풍속, 습도, CO2 등, 공조 공간(30)에 있어서의 온도 이외의 공조 환경에 대해서도, 온도 센서(23) 대신에 이들 상태를 검출하는 센서를 이용함으로써, 전술과 동일하게 제어할 수 있어, 동일한 작용 효과를 발휘할 수 있다.
[제2 실시형태]
다음에, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 공조 제어 장치(10)에 대해서 설명한다.
제1 실시형태에서는, 피드백 제어부(15D)에 있어서 연동 조작량을 산출할 때, 연동 계수(Ra)를 조작량(Vs)에 승산하여 얻어진 차분 조작량을 조작량(Vs)에 가산함으로써 연동 조작량(Vm)을 구하는 경우를 예로서 설명하였다. 본 실시형태에서는, 미리 할당한 조정폭(Vw)에 연동 계수(Ra)를 승산한 값을 조작량(Vs)에 가산함으로써 연동 조작량(Vm)을 구하는 경우에 대해서 설명한다.
본 실시형태에 있어서, 피드백 제어부(15D)는, 조작량(Vs)에 대하여, 미리 설정된 조정률(Rw)을 승산함으로써 조정폭(Vw)을 산출하는 기능을 갖고 있다.
도 11은 제2 실시형태에 따른 연동 조작량의 산출예이다. 여기서는, 공조 기기(VAV1∼VAV5)에 대한 조작량인 풍량(Vs)[m3/min]이 각각 「100」, 「40」, 「60」, 「30」, 「10」으로 되어 있다. 따라서, 조정률(Rw)=60%(±30%)의 경우, 공조 기기(VAV1∼VAV5)에 관한 조정폭(Vwi)[m3/min]은, Vwi=Vsi×Rw로 구할 수 있고, 각각 「60」, 「24」, 「36」, 「18」, 「6」이 된다.
따라서, 연동 계수(Ra)=20%의 경우, 공조 기기(VAV1∼VAV5)에 대한 연동 조작량인 연동 풍량(Vmi)[m3/min]은, 예컨대 Vmi=Vsi+Vwi×Ra로 구할 수 있고, 각각 「112」, 「44.8」, 「67.2」, 「33.6」, 「11.2」가 된다.
[제2 실시형태의 효과]
이와 같이, 본 실시형태에서는, 미리 할당한 조정폭(Vw)에 연동 계수(Ra)를 승산한 값을 조작량(Vs)에 가산함으로써 연동 조작량(Vm)을 구할 수 있도록 하였기 때문에, 연동 조작량(Vm)의 변화를 조정폭(Vw)으로 제한할 수 있어, 높은 안정성을 얻을 수 있다.
[제3 실시형태]
다음에, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 공조 제어 장치(10)에 대해서 설명한다.
제1 실시형태에서는, 피드백 제어부(15D)에 있어서 연동 조작량을 산출할 때, 각 온도 센서(23)의 위치에 있어서의 온도에 대해서, 각각 동일한 방향으로 변화되도록, 각 취출구로부터 취출되는 조화 공기의 조작량을 조정하는 경우에 대해서 설명하였다.
그러나, 온도 센서(TH1)의 위치에서는 온도를 낮추는 방향으로 조작량을 조정하고, 온도 센서(TH2)의 위치에서는 온도를 높이는 방향으로 조작량을 조정해야 하는 경우도 있다.
본 실시형태에서는, 피드백 제어부(15D)에 있어서, 각 온도 센서(23)의 위치에서 각각 개별 방향으로 온도를 조정하는 경우, 각각의 온도 센서(23)의 위치에 있어서의 개별 편차(ΔTi)의 극성에 따라, 연동 계수(Ra)에 의한 조작량(Vs)의 증감을 결정하는 경우에 대해서 설명한다. 또한, 이하에서는, 본 실시형태를 제1 실시형태에 따른 연동 풍량의 산출 방법에 적용한 경우를 예로서 설명하지만, 이것에 한정되지 않고, 제2 실시형태에 따른 연동 풍량의 산출 방법 등, 다른 연동 풍량의 산출 방법에도 마찬가지로 하여 적용할 수 있다.
도 12는 제3 실시형태에 따른 개별 편차의 산출예로서, 제1 실시형태와 마찬가지로, 피드백 제어부(15D)에 있어서, 온도 센서(23)마다, 상태 추정부(15C)에서 추정한 상기 온도 센서(THi)의 설정 온도(Tsi)와, 상기 온도 센서(THi)로 계측한 계측 온도(Tpi)의 개별 편차(ΔTi=Tsi-Tpi)를 구하여, 이들 개별 편차(ΔTi)를 통계 처리함으로써 대표 편차(ΔT)를 구한다.
도 12의 예에서는, 온도 센서(TH1∼TH5)에 대한 설정 온도(Tsi)[℃]가 각각 「26.0」, 「26.5」, 「26.5」, 「27.0」, 「25.0」이며, 온도 센서(TH1∼TH5)에서의 계측 온도(Tpi)[℃]가 각각 「25.5」, 「27.0」, 「28.0」, 「26.5」, 「26.0」으로 되어 있다. 이 경우, 온도 센서(TH1∼TH5)에서의 개별 편차(ΔTi)[℃]는 「-0.5」, 「0.5」, 「1.5」, 「-0.5」, 「1.0」이 된다.
계속해서, 피드백 제어부(15D)는, 미리 설정된 온도 편차와 조화 공기의 조작량 차분의 관계를 나타낸 공조 제어 특성에 기초하여, 전술한 대표 편차(ΔT)에 대응하는 연동 계수(Ra)를 산출한다. 이 때, 공조 기기(VAV1∼VAV5)에 대한 연동 계수(Ra)에는, 대응하는 온도 센서(TH1∼TH5)에서의 개별 편차(ΔTi)의 극성이 부여된다.
도 13은 제3 실시형태에 따른 연동 조작량의 산출예이다. 여기서는, 공조 기기(VAV1∼VAV5)에 대한 조작량인 풍량(Vs)[m3/min]이 각각 「100」, 「40」, 「60」, 「30」, 「10」으로 되어 있다. 여기서, 공조 제어 특성에 기초하여 각 개별 편차(ΔTi)로부터 구한 연동 계수(Ra)가 Ra=20%이었을 경우, 공조 기기(VAV1∼VAV5)에 대한 연동 계수(Rai)[%]는 각각 대응하는 온도 센서(TH1∼TH5)에서의 개별 편차(ΔTi)의 극성에 기초하여 「-20」, 「+20」, 「+20」, 「-20」, 「+20」이 된다.
따라서, 연동 계수(Ra)=20%의 경우, 공조 기기(VAV1∼VAV5)에 대한 연동 조작량인 연동 풍량(Vmi)[m3/min]은, 예컨대 Vmi=Vsi×(1+Rai)로 구할 수 있고, 각각 「88.0」, 「44.8」, 「67.2」, 「26.4」, 「11.2」가 된다.
[제3 실시형태의 효과]
이와 같이, 본 실시형태에서는, 각각의 온도 센서(23)의 위치에 있어서의 개별 편차(ΔRi)의 극성에 따라, 연동 계수(Ra)에 의한 조작량(Vs)의 증감을 결정하도록 하였기 때문에, 온도 센서(23)의 위치에 있어서의 온도를, 각각 개별 방향으로 조정할 수 있어, 높은 정밀도로, 목적 장소의 온도를 목표 온도로 조정할 수 있다.
[실시형태의 확장]
이상, 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 구성이나 상세한 내용은, 본 발명의 범위 내에서 당업자가 이해할 수 있는 여러 가지 변경을 할 수 있다.
10 : 공조 제어 장치 11 : 통신 I/F부
12 : 조작 입력부 13 : 화면 표시부
14 : 기억부 14A : 경계 조건 데이터
14B : 설정 조건 데이터 14C : 목적 데이터
14D : 조작량 데이터 14E : 상태 추정값 데이터
14F : 상태 계측값 데이터 14G : 연동 조작량 데이터
15 : 연산 처리부 15A : 데이터 입력부
15B : 조작량 산출부 15C : 상태 추정부
15D : 피드백 제어부 15E : 공조 지시부
20 : 공조 시스템 21 : 공조 처리 장치
22 : 공조 기기 23 : 온도 센서
30 : 공조 공간 Z1∼Z5 : 존
VAV1∼VAV5 : 공조 기기 F1∼F5 : 취출구
TH1∼TH5 : 온도 센서 X : 목적 장소
Txs : 목표 온도 Tx, Txa, Txb : 목적 장소 온도
Ts, Tsi : 설정 온도 Tp, Tpi : 계측 온도
ΔTi : 개별 편차 Vs, Vsi : 조작량(풍량)
Ra : 연동 계수 Ri : 개별 계수
Vm, Vmi : 연동 조작량(연동 풍량) Rw : 조정률
Vw, Vwi : 조정폭

Claims (6)

  1. 공조 공간에 설치된 공조 기기를 제어하는 공조 시스템에 대하여, 상기 공조 기기에서의 조작량을 지시함으로써, 상기 공조 공간을 임의의 목적 공조 환경으로 제어하는 공조 제어 장치로서,
    상기 공조 공간의 구성 및 상기 공조 공간 내의 공조 환경에 미치는 영향을 나타내는 조건 데이터와, 상기 목적 공조 환경 하에 있어서의 상기 공조 공간 내의 목적 장소에서의 목표값을 나타내는 목적 데이터에 기초하여, 상기 공조 공간 내의 공조 환경을 분포계 유동 해석함으로써, 상기 공조 공간을 상기 목적 공조 환경으로 제어하기 위한 조작량을, 상기 공조 기기마다 산출하는 조작량 산출부와,
    상기 조작량 산출부에서 얻어진 상기 조작량을 분포계 유동 순해석함으로써, 상기 공조 공간에 설치된 각 센서의 계측 위치에 있어서의 상기 목적 공조 환경의 상태를 나타내는 상태 설정값을 각각 추정하는 상태 추정부와,
    상기 상태 추정부에서 추정한 상기 상태 설정값과 상기 센서로 계측한 상태 계측값의 편차에 기초하여, 상기 각 조작량을 연동시켜 보정하기 위한 연동 계수를 구하고, 이 연동 계수에 의해 상기 조작량 산출부에서 얻어진 상기 각 조작량을 보정함으로써 연동 조작량을 구하여, 얻어진 각 연동 조작량을 상기 공조 시스템에 지시함으로써, 상기 공조 기기를 연동시켜 피드백 제어하는 피드백 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피드백 제어부는, 미리 설정된 편차와 조작량 차분의 관계를 나타내는 공조 제어 특성에 기초하여, 상기 편차에 대응하는 새로운 조작량을 산출하고, 상기 조작량을 상기 새로운 조작량으로 하기 위한 계수를 상기 연동 계수로서 산출하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 피드백 제어부는, 상기 각 센서마다 개별의 연동 계수를 구하고, 이들 개별 연동 계수를 통계 처리함으로써, 상기 각 센서에 공통되는 상기 연동 계수를 구하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
  4. 공조 공간에 설치된 공조 기기를 제어하는 공조 시스템에 대하여, 상기 공조 기기에서의 조작량을 지시함으로써, 상기 공조 공간을 임의의 목적 공조 환경으로 제어하는 공조 제어 방법으로서,
    조작량 산출부가, 상기 공조 공간의 구성 및 상기 공조 공간 내의 공조 환경에 미치는 영향을 나타내는 조건 데이터와, 상기 목적 공조 환경 하에 있어서의 상기 공조 공간 내의 목적 장소에서의 목표값을 나타내는 목적 데이터에 기초하여, 상기 공조 공간 내의 공조 환경을 분포계 유동 해석함으로써, 상기 공조 공간을 상기 목적 공조 환경으로 제어하기 위한 조작량을, 상기 공조 기기마다 산출하는 조작량 산출 단계와,
    상태 추정부가, 상기 조작량 산출부에서 얻어진 상기 조작량을 분포계 유동 순해석함으로써, 상기 공조 공간에 설치된 각 센서의 계측 위치에 있어서의 상기 목적 공조 환경의 상태를 나타내는 상태 설정값을 각각 추정하는 상태 추정 단계와,
    피드백 제어부가, 상기 상태 추정부에서 추정한 상기 상태 설정값과 상기 센서로 계측한 상태 계측값의 편차에 기초하여, 상기 각 조작량을 연동시켜 보정하기 위한 연동 계수를 구하고, 이 연동 계수에 의해 상기 조작량 산출부에서 얻어진 상기 각 조작량을 보정함으로써 연동 조작량을 구하여, 얻어진 각 연동 조작량을 상기 공조 시스템에 지시함으로써, 상기 공조 기기를 연동시켜 피드백 제어하는 피드백 제어 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 피드백 제어 단계는, 미리 설정된 편차와 조작량 차분의 관계를 나타내는 공조 제어 특성에 기초하여, 상기 편차에 대응하는 새로운 조작량을 산출하고, 상기 조작량을 상기 새로운 조작량으로 하기 위한 계수를 상기 연동 계수로서 산출하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 피드백 제어 단계는, 상기 각 센서마다 개별의 연동 계수를 구하고, 이들 개별 연동 계수를 통계 처리함으로써, 상기 각 센서에 공통되는 상기 연동 계수를 구하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 방법.
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