KR101490609B1

KR101490609B1 - 공조 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101490609B1
Application number: KR20130090642A
Authority: KR
Inventors: 미츠히로 혼다; 유카코 사이스
Original assignee: 아즈빌주식회사
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2015-02-05
Also published as: KR20140018804A; JP5973829B2; JP2014031899A; CN103574839A; US20140039689A1; US9383736B2; CN103574839B

Abstract

본 발명은 임의의 공조 환경을 실현하는 각 파레토해에 기초하여, 공조 제어에 대한 목적에 따라 원활하게 위화감 없이 공조 환경을 천이시키는 것을 목적으로 한다.
지표 계산부(15D)가, 파레토해마다, 이 파레토해에 관한 조작량 또는/및 상태 분포에 기초하여, 공조 제어 내용의 유사성을 평가하기 위한 하나 또는 복수 종류의 지표를 계산하고, 유사도 계산부(15E)가, 파레토해마다, 이 파레토해에 관한 지표와, 파레토해 중에서 기준으로서 선택한 기준 파레토해에 관한 지표에 기초하여, 이 기준 파레토해에 대한 이 파레토해의 유사도를 계산하며, 공조 지시부(15F)가, 공조 공간에 적용하는 공조 제어 모드를 새로운 공조 제어 모드로 변경할 때, 이 새로운 공조 제어 모드에 속하는 파레토해 중, 기준 파레토해에 대한 유사도가 가장 작은 파레토해에 관한 조작량을, 공조 시스템(20)에 지시한다.

Description

공조 제어 장치 및 방법{AIR CONDITIONING CONTROL APPARATUS AND AIR CONDITIONING CONTROL METHOD}

본 발명은, 공조 제어 기술에 관한 것이며, 특히 분포계 유동 해석 방법을 이용하여 공조 기기의 조작량을 산출하는 공조 제어 기술에 관한 것이다.

공조 공간을 원하는 공조 환경으로 제어·유지하기 위해, 공조 기기로부터 공급되는 조화 공기의 풍량·풍향·온도 등의 조작량을 결정하는 기술로서, 공간내의 온도 분포나 기류 분포를 추정하는 분포계 유동 해석 방법을 이용하는 기술이 제안되어 있다(예컨대 특허문헌 1 등 참조).

이 공조 제어 기술에 의하면, 우선, 공조 공간의 공조 상황을 분포계 유동 해석 방법에 의해 순해석하여, 공조 공간의 온도 및 기류의 분포를 나타내는 분포 데이터를 산출하고, 얻어진 분포 데이터에 공조 공간내의 특정 장소에 대한 목표 온도를 가한 설정 데이터에 기초하여, 공조 공간의 온도 및 기류의 분포를 분포계 유동 해석 방법에 의해 역해석하여, 특정 장소를 목표 온도로 하기 위해 필요한, 분출구에서의 새로운 조화 공기의 분출 속도나 분출 온도를 나타내는 새로운 조작량을 역산하고 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2011-089677호 공보

비특허문헌 1: 가토 신스케·고바야시 히카루·무라카미 슈조, 「불완전 혼합실내에서의 환기 효율·온열 환경 형성 효율 평가 지표에 관한 연구 제2보-CFD에 기초하는 국소 영역의 온열 환경 형성 기여율 평가 지표의 개발」, 도쿄대 생산 기술 연구소: 공기 조화·위생 공학 논문집 No.69, pp.39-47, 1998.4

전술한 종래의 분포계 유동 해석 방법의 순해석을 이용하면, 상정한 조작량 각각에 대해서, 이 조작량을 이용하여 공조 공간을 공조 제어한 경우에 얻어지는 공조 환경을 추정할 수 있다. 따라서, 얻어진 조작량과 공조 환경의 조를, 여러 가지 공조 환경을 실현하기 위한 해(解)로서 미리 추정해 두고, 이들 해 중에서 임의의 해를 선택하고, 그 해에 포함되는 조작량으로 공조 시스템을 제어하면, 임의의 공조 환경을 용이하게 실현할 수 있다.

한편, 실제로 공조 제어를 행하는 경우, 공조 공간을 관리하는 관리자의 운용 지침이나 공조 공간을 이용하는 이용자의 의도 등, 공조 제어에 대한 복수의 목적이 존재한다. 이러한 목적에는, 서로 트레이드오프의 관계를 갖는 목적도 있다. 예컨대 공조 제어에 대한 목적의 대표적인 것으로서, 에너지 절약성과 쾌적성이 있지만, 이들은 서로 트레이드오프의 관계를 갖고 있다.

이 때문에, 미리 추정한 해 중에서 공조 제어에 이용하는 해를 선택하는 경우, 이러한 목적간의 트레이드오프가 고려된 해로서, 파레토(pareto)해(최적해)를 추출하는 것이 중요해진다. 파레토해란, 하나의 목적 함수값을 개선하기 위해서는 적어도 다른 하나 이상의 목적 함수값을 개악시키지 않을 수 없는 해, 즉 타협해이다. 즉, 파레토해는, 어떤 조건에서, 다른 해와 비교하여 높은 평가가 얻어지는 해이다.

도 5는, 파레토해를 도시하는 설명도이다. 여기서는, 에너지 절약성과 쾌적성이라는 트레이드오프의 관계에 있는 2개의 공조 제어의 목적이 선택되어 있고, 이들 목적을 평가하기 위한 목적 함수로 구한 각각의 평가값에 기초하여, 표시 화면상의 이 평가값과 대응하는 좌표 위치에, 파레토해를 포함하는 각 해의 심볼이 플롯 표시되어 있다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 이들 파레토해는, 한쪽의 에너지 절약성(또는 쾌적성)의 실현 정도를 선택하면, 이 에너지 절약성(또는 쾌적성)의 실현 정도를 만족시키면서, 다른 쪽의 쾌적성(또는 에너지 절약성)의 실현 정도가 가장 높아지는 공조 제어를 실현하는 해이다. 따라서, 파레토해는, 이들 목적간의 밸런스를 고려한 해인 것을 알 수 있다.

이와 같이 하여, 공조 환경을 제어하기 위해 조작량을 나타내는 복수의 파레토해 중에서, 어느 하나의 파레토해를 선택하여, 그 파레토해에 관한 조작량을 공조 시스템에 지시하면, 관리자의 운용 지침이나, 이용자의 의도 등, 공조 제어에 대한 복수의 목적에서, 밸런스를 고려한 공조 제어를 행하는 것이 가능해진다.

그러나, 통상, 공조 공간을 원하는 공조 환경으로 제어·유지하기 위해 조작량은, 동일한 공조 환경에 대해서 복수 존재한다. 예컨대 공조 공간내의 특정한 장소의 온도를 목표 온도까지 저하시키는 경우, 그 근처에 존재하는 분출구로부터 분출하는 조화 공기의 분출 속도를 증가시키는 방법도 있다면, 분출구로부터 분출하는 조화 공기의 분출 온도를 내리는 방법도 있다.

따라서, 에너지 절약성과 쾌적성의 실현 정도가 가까운 파레토해여도, 각각의 파레토해가 나타내는 조작량이 크게 상이한 경우가 있다.

또한, 조작량이 크게 상이한 경우, 원래의 조작량으로부터 새로운 조작량으로 이행시키는 데 시간을 요하는 경우가 있다. 예컨대 분출 온도는, 공조기에서의 열교환을 조정해야 하여, 열교환의 시상수에 의한 시간 지연이 생긴다. 또한 새로운 분출 속도나 분출 온도로 제어한 후에 대해서도, 공조 공간에서의 공기 분포나 열량 분포의 시상수에 의해, 새로운 공조 환경으로 변화될 때까지 시간 지연이 생긴다. 이 때문에, 조작량이 크게 상이한 경우, 공조 환경을 원활하게 효율적으로 천이시킬 수 없다. 또한, 이러한 조작량의 큰 차이는, 공조 공간의 이용자에 대하여 위화감을 부여하는 원인으로도 된다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위한 것이며, 임의의 공조 환경을 실현하는 각 파레토해에 기초하여, 공조 제어에 대한 목적에 따라 원활하게 위화감 없이 공조 환경을 천이시킬 수 있는 공조 제어 기술을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 공조 제어 장치는, 공조 기기를 제어하는 공조 시스템에 대하여, 이 공조 기기에서의 조작량을 지시하는 것에 의해, 공조 공간을 임의의 공조 환경으로 제어하는 공조 제어 장치로서, 상이한 복수의 상기 조작량에 대해서 분포계 유동 해석하는 것에 의해, 이들 조작량으로 얻어지는 상기 공조 환경을 나타내는 상태 분포를 각각 추정하는 분포계 유동 해석부와, 상기 조작량 및 상기 상태 분포의 조를 포함하는 해 후보마다, 미리 설정된 복수의 목적 함수에 기초하여 이 해 후보를 평가하는 것에 의해, 이들 해 후보 중에서 상기 목적 함수에 관한 파레토해를 각각 특정하는 파레토해 특정부와, 상기 목적 함수에 의해 계산한 상기 각 파레토해의 평가값에 기초하여, 상기 각 파레토해를, 미리 설정된 복수의 공조 제어 모드로 각각 분류하는 파레토해 분류부와, 상기 파레토해마다, 이 파레토해에 관한 상기 조작량 또는/및 상기 상태 분포에 기초하여, 공조 제어 내용의 유사성을 평가하기 위한 하나 또는 복수 종류의 지표를 계산하는 지표 계산부와, 상기 파레토해마다, 이 파레토해에 관한 후보 지표와, 상기 파레토해 중에서 기준으로서 선택한 기준 파레토해에 관한 기준 지표에 기초하여, 이 기준 파레토해에 대한 이 파레토해의 유사도를 계산하는 유사도 계산부와, 상기 공조 공간에 적용하는 공조 제어 모드를 새로운 공조 제어 모드로 변경할 때, 이 새로운 공조 제어 모드에 속하는 상기 파레토해 중, 상기 기준 파레토해에 대한 상기 유사도가 가장 작은 파레토해에 관한 상기 조작량을, 상기 공조 시스템에 대하여 지시하는 공조 지시부를 구비하고 있다.

또한, 상기 공조 제어 장치에 따른 일 구성예는, 상기 지표 계산부가, 상기 파레토해에 관한 상기 지표를 계산할 때, 이 파레토해에 관한 상기 조작량에 포함되는, 상기 공조 공간에 공급하는 공조 공기의 급기 온도, 그 공조 공기의 총 풍량, 또는 상기 공조 공간의 분출구에서의 분출 풍량 중, 어느 하나 또는 복수의 값을 상기 지표로서 선택하도록 한 것이다.

또한, 상기 공조 제어 장치에 따른 일 구성예는, 상기 유사도 계산부가, 상기 파레토해의 유사도를 계산할 때, 상기 종류마다 상기 후보 지표와 상기 기준 지표의 차분을 구하고, 이들 차분의 절대값에 관한 평균값, 이들 차분의 절대값에 관한 최대값, 또는 이들 차분의 제곱 평균 평방근 중 어느 하나를, 상기 유사도로서 계산하도록 한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 공조 제어 방법은, 공조 기기를 제어하는 공조 시스템에 대하여, 이 공조 기기에서의 조작량을 지시하는 것에 의해, 공조 공간을 임의의 공조 환경으로 제어하는 공조 제어 장치에서 이용되는 공조 제어 방법으로서, 분포계 유동 해석부가, 상이한 복수의 상기 조작량에 대해서 분포계 유동 해석하는 것에 의해, 이들 조작량으로 얻어지는 상기 공조 환경을 나타내는 상태 분포를 각각 추정하는 분포계 유동 해석 단계와, 파레토해 특정부가, 상기 조작량 및 상기 상태 분포의 조를 포함하는 해 후보마다, 미리 설정된 복수의 목적 함수에 기초하여 이 해 후보를 평가하는 것에 의해, 이들 해 후보 중에서 상기 목적 함수에 관한 파레토해를 각각 특정하는 파레토해 특정 단계와, 파레토해 분류부가, 상기 목적 함수에 의해 계산한 상기 각 파레토해의 평가값에 기초하여, 상기 각 파레토해를, 미리 설정된 복수의 공조 제어 모드로 각각 분류하는 파레토해 분류 단계와, 지표 계산부가, 상기 파레토해마다, 이 파레토해에 관한 상기 조작량 또는/및 상기 상태 분포에 기초하여, 공조 제어 내용의 유사성을 평가하기 위한 하나 또는 복수 종류의 지표를 계산하는 지표 계산 단계와, 유사도 계산부가, 상기 파레토해마다, 이 파레토해에 관한 상기 지표와, 상기 파레토해 중에서 기준으로서 선택한 기준 파레토해에 관한 상기 지표에 기초하여, 이 기준 파레토해에 대한 이 파레토해의 유사도를 계산하는 유사도 계산 단계와, 공조 지시부가, 상기 공조 공간에 적용하는 공조 제어 모드를 새로운 공조 제어 모드로 변경할 때, 이 새로운 공조 제어 모드에 속하는 상기 파레토해 중, 상기 기준 파레토해에 대한 상기 유사도가 가장 작은 파레토해에 관한 상기 조작량을, 상기 공조 시스템에 대하여 지시하는 공조 지시 단계를 포함하고 있다.

본 발명에 의하면, 파레토해를 재선택하는 경우, 목적에 관한 새로운 실현 정도가 가까운 파레토해 중에서, 원래의 기준 파레토해에 의한 공조 제어 내용과 가장 유사성이 높은 파레토해가, 새로운 파레토해로서 선택된다. 따라서, 이러한 새로운 파레토해에 기초하여 공조 환경을 제어하는 것에 의해, 공조 제어에 대한 공조 공간의 관리자나 이용자의 목적에 따른 공조 제어를 실현할 수 있고, 공조 공간의 이용자에 대하여, 불쾌감이나 위화감을 부여하지 않고, 효율적으로 원활하게 공조 환경을 천이시킬 수 있다.

도 1은 공조 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 공조 제어 장치에서의 공조 제어 처리를 도시하는 흐름도.
도 3은 파레토해의 분류예를 도시하는 설명도.
도 4는 공조 제어 처리를 도시하는 흐름도.
도 5는 파레토해를 도시하는 설명도.

[발명의 원리]

분포계 유동 해석 방법의 순해석을 이용하여, 상정한 조작량의 각각에 대해서, 이 조작량을 이용하여 공조 공간을 제어한 경우에 얻어지는 공조 환경을 추정하고, 얻어진 조작량과 공조 환경의 조를 포함하는 해 중에서, 공조 제어의 각 목적에 따라 파레토해를 특정하면, 전술한 도 5에 도시하는 바와 같이, 이들 목적으로 하는 실현 정도에 대해서 밸런스를 고려한 해를 얻을 수 있다. 따라서, 이들 파레토해 중 어느 하나를 선택하여, 그 파레토해에 포함되는 조작량으로 공조 시스템을 제어하면, 관리자의 운용 지침이나, 이용자의 의도 등, 공조 제어에 대한 복수의 목적에 대해서 밸런스를 고려한 공조 환경을 용이하게 실현할 수 있다.

그러나, 이들 파레토해는, 전술한 바와 같이, 각각의 목적으로 하는 실현 정도가 가까운 파레토해여도, 각각의 파레토해가 나타내는 조작량이 크게 상이한 경우가 있다. 이 때문에, 파레토해의 분포 위치와 조작량의 값에는 관계성이 없는 것이 된다.

또한, 조작량이 크게 상이한 경우, 전술한 바와 같이, 원래의 조작량으로부터 새로운 조작량으로 이행시키는 데 시간을 요하는 경우가 있어, 공조 환경을 원활하게 효율적으로 천이시킬 수 없다. 또한, 이러한 조작량의 큰 차이는, 공조 공간의 이용자에 대하여 위화감을 부여하는 원인으로도 된다.

본 발명은, 이러한 파레토해 사이에서의 조작량의 차이를, 공조 제어에서의 지식에 기초한 지표에 의해, 정량적이고 종합적으로 분석하는 것이 가능하다는 것에 착안한 것이다.

구체적으로는, 천이 전의 공조 환경을 실현하는 데 이용한 기준 파레토해와, 천이 후의 공조 환경을 실현하는 데 이용하는 새로운 파레토해에 대해서, 미리 설정된 하나 또는 복수 종류의 지표를 각각 계산하고, 이들 지표의 차분을 각각 통합하는 것에 의해, 이들 2개의 파레토해의 유사도를 계산하고, 이들 유사도에 기초하여, 지정된 공조 제어에 대한 목적으로 하는 실현 정도가 가까운 파레토해로서, 기준 파레토해와 유사도가 가장 높은 파레토해를, 새로운 파레토해로서 선택하도록 한 것이다.

다음에, 본 발명의 일 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

[본 실시형태의 구성]

우선, 도 1을 참조하여, 본 실시형태에 따른 공조 제어 장치(10)에 대해서 설명한다. 도 1은, 공조 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.

이 공조 제어 장치(10)는, 전체적으로, 퍼스널 컴퓨터나 서버 장치 등의 정보 처리 장치를 포함하고, 공조 시스템(20)을 제어하는 것에 의해, 공조 공간(50)을 원하는 공조 환경으로 제어하는 기능을 갖고 있다.

공조 시스템(20)에는, 주된 구성으로서, 공조 처리 장치(21) 및 공조 기기(22)가 설치되어 있다.

공조 처리 장치(21)는, 전체적으로, 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 분출구로부터 공조 공간(50)에 분출하는 조화 공기를 제어하는 것에 의해, 공조 공간(50) 전체의 공조 환경을 제어하는 기능을 갖고 있다.

공조 제어 장치(10)에는, 주된 기능부로서, 통신 I/F부(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(20) 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)에 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)에 판독되어 실행되는 프로그램이며, 미리 외부 장치나 기록 매체로부터 통신 I/F부(11)를 통해 기억부(14)에 저장된다.

연산 처리부(15)는, CPU 등의 마이크로프로세서와 그 주변 회로를 가지며, 기억부(14)로부터 프로그램(14P)을 읽어들여 실행하는 것에 의해, 각종 처리부를 실현하는 기능을 갖고 있다. 도 2는, 공조 제어 장치에서의 공조 제어 처리를 도시하는 흐름도이다.

연산 처리부(15)에서 실현되는 주된 처리부로서, 분포계 유동 해석부(15A), 파레토해 특정부(15B), 파레토해 분류부(15C), 지표 계산부(15D), 유사도 계산부(15E), 및 공조 지시부(15F)가 있다.

분포계 유동 해석부(15A)는, 조작량 데이터(14M)에 기초하여, 공조 기기(22)에 대한 조작량을 취할 수 있는 범위 중에서 상이한 조작량을 선택하는 기능과, 공간 데이터(14S)에 기초하여, 선택한 조작량을 분포계 유동 해석하는 것에 의해, 이들 조작량으로 얻어지는 상기 공조 환경을 나타내는 상태 분포를 각각 추정하는 기능과, 이들 조작량 및 상태 분포의 조를 해 후보 데이터(14A)로서 출력하는 기능을 갖고 있다.

분포계 유동 해석 방법이란, CFD(Computational Fluid Dynamics: 수치 유체 역학)를 기본으로 하여, 경계 조건으로부터 공간의 온도나 기류 등의 분포를 수치 계산에 의해 구하는 기술이다. 일반적인 CFD에서는, 대상 공간을 메시형의 작은 공간으로 분할하고, 인접한 작은 공간 사이에서의 열류를 해석한다. 분포계 유동 해석부(15A)는, 이 분포계 유동 해석 방법을 이용하여 공조 공간(50)을 열유동 해석 처리하는 기능을 갖고 있고, 공조 공간(50)에 관한 조작량 데이터(14M) 및 공간 데이터(14S)로부터, 공조 공간(50)내의 온도 분포나 기류 분포 등의 상태 분포를 추정한다. 이 열유동 해석 처리로 실행하는 실제 CFD 순해석 처리에 대해서는, 비특허문헌 1 등의 공지 기술을 이용하면 좋다.

조작량 데이터(14M)는, 예컨대 공조 공간(50)에 형성된 각 분출구로부터 송풍되는 조화 공기의 분출 풍량이나 분출 온도, 더 나아가서는 공조기에서의 조화 공기의 총 풍량이나 온도 등, 공조 시스템(20)에서의 조화 공기의 제어 상황을 나타내는 데이터가 포함되어 있다.

공간 데이터(14S)는, 공조 공간(50)에 관한 위치 및 형상이나, 공조 시스템(20)에서 생성된 조화 공기의 분출구 등, 공조 공간(50)의 공조 환경에 영향을 부여하는 구성 요소에 관한 위치 및 형상을 나타내는 공간 조건 데이터, 공조 공간(50)에 배치된 각 발열체에 관한 배치 위치 및 발열량, 더 나아가서는 형상을 나타내는 발열체 데이터 등, 열유동 해석 처리를 행할 때의 설정 조건이 되는 각종 데이터가 포함되어 있다.

파레토해 특정부(15B)는, 분포계 유동 해석부(15A)에서 얻어진 조작량과 상태 분포의 조를 포함하는 해 후보 데이터(14A)마다, 미리 설정된 복수의 목적 함수에 기초하여 이 해 후보를 평가하는 기능과, 이들 목적 함수로 얻어진 각 해 후보의 평가값에 기초하여, 이들 해 후보 중에서 이들 목적 함수에 관한 파레토해를 특정하는 기능과, 특정한 파레토해에 관한 조작량과 상태 분포의 조를 포함하는 파레토해 데이터(14B)를 출력하는 기능을 갖고 있다.

파레토해란, 하나의 목적 함수값을 개선하기 위해서는 적어도 다른 하나 이상의 목적 함수값을 개악시키지 않을 수 없는 해, 즉 타협해이다. 즉, 파레토해는, 어떤 조건에서, 다른 해와 비교하여 높은 평가가 얻어지는 해이다.

목적 함수로서는, 각종 공조 환경을 실현하기 위한 조작량이나, 이 공조 환경을 나타내는 상태 분포에 기초하여, 이 해의 에너지 절약성이나 쾌적성 등, 공조 제어를 평가하기 위한 공지의 함수를 이용하면 좋다. 예컨대 에너지 절약성에 대해서는, 파레토해로 얻어지는 공조 환경으로 천이할 때에 필요해지는 에너지량을 나타내는 열량으로부터 구하여도 좋고, 쾌적성에 대해서는, 공조 공간(50)내에서의 집무자의 쾌적성 지표(PMV)를 이용하여도 좋다.

파레토해 분류부(15C)는, 목적 함수로 얻어진 각 파레토해의 평가값에 기초하여, 파레토해 데이터(14B)내의 각 파레토해를, 미리 설정된 복수의 공조 제어 모드로 각각 분류하는 기능과, 이들 파레토해와 공조 제어 모드의 대응 관계를 나타내는 분류 데이터(14C)를 출력하는 기능을 갖고 있다.

공조 제어 모드는, 공조 공간(50)의 공조 제어에 대한 각 목적으로 하는 실현 정도, 즉 평가값에 기초하여 미리 분류하여 설치한, 공조 시스템(20)의 동작 모드이다. 예컨대 공조 제어에 대한 목적이 에너지 절약성과 쾌적성을 포함하고, 에너지 절약성 중시부터 쾌적성 중시까지를 5단계로 나누는 경우, 에너지 초절약 모드, 에너지 절약 모드, 표준 모드, 쾌적 모드, 초쾌적 모드의 5개의 공조 제어 모드를 설정하면 좋다. 이용자는, 이들 공조 제어 모드 중 어느 하나를 선택 조작하는 것에 의해, 공조 시스템(20)을 용이하게 제어할 수 있다.

도 3은 파레토해의 분류예를 나타내는 설명도이다. 여기서는, 에너지 절약성과 쾌적성이라는 트레이드오프의 관계에 있는 2개의 공조 제어 목적이 선택되어 있고, 각 파레토해가, 이들 지표의 밸런스를 고려한 해인 것을 알 수 있다. 도면 중, 작은 점이 파레토해 이외의 일반 해이다.

이들 파레토해는, 전술한 5개의 공조 제어 모드, 즉 에너지 초절약 모드, 에너지 절약 모드, 표준 모드, 쾌적 모드, 초쾌적 모드마다, 그룹 51∼55의 5개로 분류되어 있다. 이들 그룹 51∼55는 공조 공간(50)에 부착된 리모콘 패널(12A)의 모드 선택 버튼(12B), 즉 「에너지 초절약 모드」, 「에너지 절약 모드」, 「표준 모드」, 「쾌적 모드」, 「초쾌적 모드」에 대응하고 있고, 이들 모드 선택 버튼(12B) 중 어느 하나가 조작되는 것에 의해, 공조 제어 모드가 변경된다.

지표 계산부(15D)는, 파레토해 데이터(14B)내의 파레토해마다, 이 파레토해에 관한 조작량 또는/및 상태 분포에 기초하여, 공조 제어 내용의 유사성을 평가하기 위한 하나 또는 복수 종류의 지표를 계산하는 기능과, 파레토해에 관한 각 지표값을 나타내는 지표 데이터(14D)를 출력하는 기능을 갖고 있다.

이 지표로서는, 급기 온도, 총 풍량, 분출 풍량 등이 있다. 이들 지표는, 어느 것에 대해서도 그 변화폭이 커짐에 따라, 공조 제어의 차이가 크게 상이하고, 공조 제어 내용의 유사성이 작아지는 경향을 갖고 있다. 이들 지표에 대해서는, 공조 제어에 대한 목적, 천이 전이나 천이 후의 공조 제어 모드, 또는 지시 조작에 따라, 지표 계산부(15D)가, 복수의 지표 종류 중에서 임의로 선택하도록 하여도 좋다.

급기 온도는, 공조 공간(50)에 공급되는 공조 공기의 온도를 이용하면 좋고, 총 풍량은, 공조 공간(50)에 공급되는 공조 공기의 총 풍량을 이용하면 좋다. 또한 분출 풍량은, 공조 공간(50)에 형성된 각 분출구에서의 공조 공기의 풍량을 이용하면 좋다.

외기 등, 공조기에 도입된 공기는, 공조기에서의 열교환에 의해 온도 조정된 후, 팬으로부터 덕트를 통해 공조 공간(50)의 분출구까지 송풍되고, 분출구에 설치된 VAV(Variable Air Volume: 가변 정풍량 장치)의 팬으로부터 공조 공간(50)내에 공급된다.

이 때, 공조기에서의 열교환은, 어느 정도의 시상수를 갖고 있어, 급기 온도의 변화폭이 클수록, 천이 소요 시간도 길어진다. 공조기에 설치되어 있는 팬도 시상수를 갖고 있어, 횟수의 변화폭이 클수록, 총 풍량의 변화도 지연된다. 또한 VAV에 설치되어 있는 팬도 시상수를 갖고 있어, 횟수의 변화폭이 클수록, 분출 풍량의 변화도 지연된다.

유사도 계산부(15E)는, 지표 데이터(14D)에 포함되는 각 파레토해의 지표값을 정규화하는 기능과, 파레토해마다, 이 파레토해에 관한 후보 지표와, 파레토해 중에서 기준으로서 선택한 기준 파레토해에 관한 기준 지표에 기초하여, 이 기준 파레토해에 대한 이 파레토해의 유사도를 계산하는 기능과, 각 파레토해의 유사도를 나타내는 유사도 데이터(14E)를 출력하는 기능을 갖고 있다.

정규화에 대해서는, 지표 종류마다, 이 지표의 최소값으로부터 최대값까지의 범위가 0∼1이 되도록, 각 지표값을 보정하면 좋다. 이 때, 지표 종류 사이에서, 유사도 계산시에 고려하는 정도가 다른 경우, 지표 종류마다 미리 설정된 중요도에 기초하여, 가중을 하여도 좋다.

기준 파레토해는, 천이 전의 공조 환경에 대응하는 파레토해이고, 파레토해의 재선택시인 경우, 이제까지 선택되어 있던 파레토해에 상당하고, 이것 이외의 파레토해가 변천 목적지를 나타내는 후보가 된다.

유사도는, 기준 파레토해의 기준 지표와 후보가 되는 하나의 파레토해의 후보 지표에 대해서, 지표 종류마다 기준 지표와 후보 지표의 차분을 구하고, 이들 차분을 통계 처리하여 얻어진 대표값을 이용하면 좋다. 여기서는, 구체예로서, 3개의 유사도 계산 방법에 대해서 설명한다.

첫번째 유사도 계산 방법은, 기준 지표와 후보 지표의 차분의 절대값에 대해서 평균값을 구하는 방법이다. 기준 파레토해를 Ys로 하고, 후보가 되는 파레토해를 Yi로 하며, 지표 종류의 수를 N개로 하고, Ys 중 지표 종류(n)의 지표값을 Xsⁿ으로 하며, Yi 중 지표 종류(n)의 지표값을 Xiⁿ으로 한 경우, Ys에 대한 Yi의 유사도(Ri)는, 다음 식 (1)에 의해 구해진다.

[수학식 1]

두번째의 유사도 계산 방법은, 기준 지표와 후보 지표의 차분의 절대값의 최대값을 구하는 방법이다. 복수의 요소로부터 최대값을 선택하는 함수를 max()로 한 경우, Ys에 대한 Yi의 유사도(Ri)는, 다음 식 (2)에 의해 구해진다.

[수학식 2]

세번째의 유사도 계산 방법은, 기준 지표와 후보 지표의 차분의 제곱 평균 평방근을 구하는 방법이다. Ys에 대한 Yi의 유사도(Ri)는, 다음 식 (3)에 의해 구해진다.

[수학식 3]

공조 지시부(15F)는, 공조 공간(50)에 적용하는 공조 제어 모드를 새로운 공조 제어 모드로 변경할 때, 분류 데이터(14C)와 유사도 데이터(14E)에 기초하여 새로운 공조 제어 모드에 속하는 파레토해 중, 기준 파레토해에 대한 유사도가 가장 작은 파레토해를 선택하는 기능과, 선택한 파레토해에 관한 조작량을 공조 시스템(20)에 대하여 지시하는 기능을 갖고 있다.

[본 실시형태의 동작]

다음에, 도 2 및 도 4를 참조하여, 본 실시형태에 따른 공조 제어 장치(10)의 동작에 대해서 설명한다. 도 4는, 공조 제어 처리를 도시하는 흐름도이다.

공조 제어 장치(10)의 연산 처리부(15)는, 기동시 또는 오퍼레이터 조작에 따라, 도 4의 공조 제어 처리를 시작한다. 또한 공조 제어 처리의 실행 시작에 앞서, 파레토해 데이터(14B) 및 분류 데이터(14C)가 이미 기억부(14)에 저장되어 있는 것으로 한다.

우선, 지표 계산부(15D)는, 기억부(14)로부터 판독한 파레토해 데이터(14B) 에 포함되는 파레토해(Yi)마다, 이 파레토해에 관한 조작량 또는/및 상태 분포에 기초하여, N종류의 지표(Xiⁿ)를 계산하고, 지표 데이터(14D)로서 출력한다(단계 100).

계속해서, 유사도 계산부(15E)는, 지표 계산부(15D)로부터 출력된 지표 데이터(14D)에 포함되는 각 파레토해(Yi)의 지표(Xiⁿ)를 정규화하고(단계 101), 파레토해(Yi)마다, 기준 파레토해(Ys)에 대한 이 파레토해(Yi)의 유사도(Ri)를 계산하고, 유사도 데이터(14E)로서 기억부(14)에 저장한다(단계 102).

이 후, 공조 지시부(15F)는, 조작 입력부(12)로부터의 지시에 따라, 공조 공간(50)에 적용하는 공조 제어 모드를 새로운 공조 제어 모드로 변경할 때, 기억부(14)로부터 판독한 분류 데이터(14C)와 유사도 데이터(14E)에 기초하여, 새로운 공조 제어 모드에 속하는 파레토해(Yi) 중, 기준 파레토해(Ys)에 대한 유사도가 가장 작은 파레토해(Yi)를 선택하고(단계 103), 선택한 파레토해(Yi)에 관한 조작량을 공조 시스템(20)에 대하여 지시하고(단계 104), 일련의 공조 제어 처리를 종료한다.

따라서, 예컨대 전술한 도 3에서, 공조 환경의 천이 전에, 공조 제어 모드로서 「표준」이 선택되어 있고, 이것에 대응하는 그룹 53 중에서 파레토해(P)가 선택되어 있는 상태에서, 새로운 공조 제어 모드로서 「에너지 절약」이 선택된 경우, 이것에 대응하는 그룹(52) 중에서, 파레토해(P)와의 분포 위치에 관계없이, 공조 제어 내용의 유사성이 가장 높은 파레토해(Q)가 선택되게 된다.

[본 실시형태의 효과]

이와 같이, 본 실시형태는, 지표 계산부(15D)가, 파레토해마다, 이 파레토해에 관한 조작량 또는/및 상태 분포에 기초하여, 공조 제어 내용의 유사성을 평가하기 위한 하나 또는 복수 종류의 지표를 계산하고, 유사도 계산부(15E)가, 파레토해마다, 상기 파레토해에 관한 지표와, 파레토해 중에서 기준으로서 선택한 기준 파레토해에 관한 지표에 기초하여, 이 기준 파레토해에 대한 이 파레토해의 유사도를 계산하며, 공조 지시부(15F)가, 공조 공간(50)에 적용하는 공조 제어 모드를 새로운 공조 제어 모드로 변경할 때, 상기 새로운 공조 제어 모드에 속하는 파레토해 중, 기준 파레토해에 대한 유사도가 가장 작은 파레토해에 관한 조작량을, 공조 시스템(20)에 대하여 지시하도록 한 것이다.

이것에 의해, 파레토해를 재선택하는 경우, 목적에 관한 새로운 실현 정도가 가까운 파레토해 중에서, 원래의 기준 파레토해에 의한 공조 제어 내용과 가장 유사성이 높은, 새로운 파레토해로서 선택된다.

따라서, 이러한 새로운 파레토해에 기초하여 공조 환경을 제어하는 것에 의해, 공조 제어에 대한 공조 공간의 관리자나 이용자의 목적을 따른 공조 제어를 실현할 수 있고, 공조 공간의 이용자에 대하여, 불쾌감이나 위화감을 부여하지 않고, 효율적으로 원활하게 공조 환경을 천이시킬 수 있다.

[실시형태의 확장]

이상, 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 본 발명의 구성이나 세부 사항에는, 본 발명의 범위내에서 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: 해 후보 데이터, 14B: 파레토해 데이터, 14C: 분류 데이터, 14D: 지표 데이터, 14E: 유사도 데이터, 14M: 조작량 데이터, 14S: 공간 데이터, 14P: 프로그램, 15A: 분포계 유동 해석부, 15B: 파레토해 특정부, 15C: 파레토해 분류부, 15D: 지표 계산부, 15E: 유사도 계산부, 15F: 공조 지시부, 20: 공조 시스템, 21: 공조 처리 장치, 22: 공조 기기, 50: 공조 공간.

Claims

공조 기기를 제어하는 공조 시스템에 대하여, 상기 공조 기기에서의 조작량을 지시하는 것에 의해, 공조 공간을 임의의 공조 환경으로 제어하는 공조 제어 장치로서,
상이한 복수의 상기 조작량에 대해서 분포계 유동 해석하는 것에 의해, 이들 조작량으로 얻어지는 상기 공조 환경을 나타내는 상태 분포를 각각 추정하는 분포계 유동 해석부와,
상기 조작량 및 상기 상태 분포의 조를 포함하는 해 후보마다, 미리 설정된 복수의 목적 함수에 기초하여 상기 해 후보를 평가하는 것에 의해, 이들 해 후보 중에서 상기 목적 함수에 관한 파레토해를 각각 특정하는 파레토해 특정부와,
상기 목적 함수에 의해 계산한 상기 각 파레토해의 평가값에 기초하여, 상기 각 파레토해를, 미리 설정된 복수의 공조 제어 모드로 각각 분류하는 파레토해 분류부와,
상기 파레토해마다, 그 파레토해에 관한 상기 조작량과 상기 상태 분포 중 하나 이상에 기초하여, 공조 제어 내용의 유사성을 평가하기 위한 하나 또는 복수 종류의 지표를 계산하는 지표 계산부와,
상기 파레토해마다, 그 파레토해에 관한 후보 지표와, 상기 파레토해 중에서 기준으로서 선택한 기준 파레토해에 관한 기준 지표에 기초하여, 상기 기준 파레토해에 대한 상기 파레토해의 유사도를 계산하는 유사도 계산부와,
상기 공조 공간에 적용하는 공조 제어 모드를 새로운 공조 제어 모드로 변경할 때, 상기 새로운 공조 제어 모드에 속하는 상기 파레토해 중, 상기 기준 파레토해에 대한 상기 유사도가 가장 작은 파레토해에 관한 상기 조작량을, 상기 공조 시스템에 대하여 지시하는 공조 지시부
를 구비하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 지표 계산부는, 상기 파레토해에 관한 상기 지표를 계산할 때, 그 파레토해에 관한 상기 조작량에 포함되는, 상기 공조 공간에 공급하는 공조 공기의 급기 온도, 그 공조 공기의 총 풍량, 또는 상기 공조 공간의 분출구에서의 분출 풍량 중 어느 하나 또는 복수의 값을, 상기 지표로서 선택하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유사도 계산부는, 상기 파레토해의 유사도를 계산할 때, 상기 종류마다 상기 후보 지표와 상기 기준 지표의 차분을 구하고, 이들 차분의 절대값에 관한 평균값, 이들 차분의 절대값에 관한 최대값, 또는 이들 차분의 제곱 평균 평방근 중 어느 하나를, 상기 유사도로서 계산하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
공조 기기를 제어하는 공조 시스템에 대하여, 상기 공조 기기에서의 조작량을 지시하는 것에 의해, 공조 공간을 임의의 공조 환경으로 제어하는 공조 제어 장치에서 이용되는 공조 제어 방법으로서,
분포계 유동 해석부가, 상이한 복수의 상기 조작량에 대해서 분포계 유동 해석하는 것에 의해, 이들 조작량으로 얻어지는 상기 공조 환경을 나타내는 상태 분포를 각각 추정하는 분포계 유동 해석 단계와,
파레토해 특정부가, 상기 조작량 및 상기 상태 분포의 조를 포함하는 해 후보마다, 미리 설정된 복수의 목적 함수에 기초하여 상기 해 후보를 평가하는 것에 의해, 이들 해 후보 중에서 상기 목적 함수에 관한 파레토해를 각각 특정하는 파레토해 특정 단계와,
파레토해 분류부가, 상기 목적 함수에 의해 계산한 상기 각 파레토해의 평가값에 기초하여, 상기 각 파레토해를, 미리 설정된 복수의 공조 제어 모드로 각각 분류하는 파레토해 분류 단계와,
지표 계산부가, 상기 파레토해마다, 그 파레토해에 관한 상기 조작량과 상기 상태 분포 중 하나 이상에 기초하여, 공조 제어 내용의 유사성을 평가하기 위한 하나 또는 복수 종류의 지표를 계산하는 지표 계산 단계와,
유사도 계산부가, 상기 파레토해마다, 그 파레토해에 관한 상기 지표와, 상기 파레토해 중에서 기준으로서 선택한 기준 파레토해에 관한 상기 지표에 기초하여, 상기 기준 파레토해에 대한 상기 파레토해의 유사도를 계산하는 유사도 계산 단계와,
공조 지시부가, 상기 공조 공간에 적용하는 공조 제어 모드를 새로운 공조 제어 모드로 변경할 때, 상기 새로운 공조 제어 모드에 속하는 상기 파레토해 중, 상기 기준 파레토해에 대한 상기 유사도가 가장 작은 파레토해에 관한 상기 조작량을, 상기 공조 시스템에 대하여 지시하는 공조 지시 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 방법.