KR101644697B1

KR101644697B1 - 공조 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101644697B1
Application number: KR1020140098797A
Authority: KR
Inventors: 미츠히로 혼다
Original assignee: 아즈빌주식회사
Priority date: 2013-08-12
Filing date: 2014-08-01
Publication date: 2016-08-01
Also published as: US20150041550A1; KR20150020307A; CN104374043A; JP6235827B2; JP2015036589A

Abstract

열 해석 방법을 이용한 공조 제어에 있어서, 공조 공간의 외부로부터의 열 영향이 대폭 변동하여도, 공조 환경을 적절한 상황으로 유지한다.
데이터 입력부(15A)가, 공조 공간(30) 내에서 계측된, 공조 공간(30)을 구성하는 경계 부재의 표면 온도를 취득하고, 역해석부(15B)가, 공조 공간(30)의 구성을 나타내는 설정 조건 데이터(14B), 및 표면 온도를 포함하는 공조 공간 내의 공조 환경에의 영향을 나타내는 경계 조건 데이터(14A)에 기초하여, 공조 공간(30) 내의 공조 환경을 역해석함으로써, 공조 공간(30)을 목적 공조 환경으로 제어하기 위한 제어 설정값을 추정하며, 공조 지시부(15C)가, 역해석부(15B)에서 추정한 제어 설정값을 공조 시스템(20)에 지시한다.

Description

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

본 발명은 공조 제어 기술에 관한 것으로, 특히 공간 내의 목적 장소에 있어서의 공조 환경을 제어하기 위한 공조 제어 기술에 관한 것이다.

종래, 열 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, 상기 공조 공간의 온도 및 기류의 분포를 나타내는 분포 데이터를 추정하고, 이 분포 데이터와 목적 장소에 있어서의 목표 온도를 역해석함으로써, 공조 제어에 관한 새로운 제어 설정값을 추정하며, 이 새로운 제어 설정값에 기초하여, 공조 공간에 설치되어 있는 각 공조 설비의 분출구에 있어서의 분출 속도나 분출 온도를 산출하도록 한 것이다.

비특허문헌 1: 하라야마 가즈야·혼다 미츠히로·가세다 쵸세이 등, 「분포계 시뮬레이션을 이용한 실내 임의 공간의 온열 환경 제어 기술의 개발」, 평성22년도 대회, I-20, 사단법인 공기 조화·위생 공학회, 평성22년 9월 1일 비특허문헌 2: 가토 신스케·고바야시 히카루·무라카미 슈조, 「불완전 혼합실 내에 있어서의 환기 효율·온열 환경 형성 효율 평가 지표에 관한 연구 제2보-CFD에 기초하는 국소 영역의 온열 환경 형성 기여율 평가 지표의 개발」, 동대생연: 공기 조화·위생 공학 논문집 No.69, pp.39-47, 1998.4 비특허문헌 3: 아베 고헤이, 모모세 가즈나리, 기노모토 히데오, 「수반 수치 해석을 이용한 자연 대류장의 최적화」, 일본 기계 학회 논문집(B편), 70권 691호, pp.729-736, 2004.3

일반적으로, 열 해석 방법의 하나인 분포계 열 유동 해석 방법으로서는, 공조 공간을 목적 공조 환경으로 제어하기 위한 제어 설정값을 추정할 때, 공조 공간 내에 존재하는 발열체가 공조 환경에 끼치는 열 영향뿐만 아니라, 공조 공간의 외부의 옆방이나 외계가 공조 환경에 끼치는 열 영향도 고려할 필요가 있다. 이 때문에, 종래의 공조 제어에서는, 이들 영향의 정도를 나타내는 데이터로서, 경계 조건 데이터를 부여하는 것으로 되어 있다.

또한, 분포계 열 유동 해석 방법 대신에, 집중계 열 해석 방법 등의 다른 열 해석 방법을 이용하여, 공조 기기에 대한 원하는 제어 설정값을 추정하는 경우라도, 상기와 마찬가지로, 경계 조건 데이터를 부여하는 것으로 되어 있다.

도 6은 종래의 공조 제어 시스템을 나타내는 개략도이다. 여기서는, 공조 제어 장치에 있어서, 발열체, 옆방 실온, 외기 온도 등의 경계 조건 데이터를 역해석에 이용하여, 원하는 제어 설정값을 추정하고 있다.

경계 조건 데이터로서는, 공조 공간 내부로부터의 영향을 나타내는 내부 경계 조건 데이터와, 공조 공간 외부로부터의 영향을 나타내는 외부 경계 조건 데이터로 대별된다.

내부 환경 조건 데이터의 대표적인 것으로서는, 공조 공간 내에 존재하고 있는 사람이나 전자 기기 등의 각종 발열체의 위치, 발열량, 형상 등을 나타내는 발열체 데이터가 있다. 또한, 외부 환경 조건 데이터의 대표적인 것으로서는, 공조 공간의 동일 플로어나 상하 플로어에 존재하는 옆방의 옆방 실온과 그 인접 면적이나, 공조 공간에 인접하는 외계의 외기 온도와 그 인접 면적 등, 공조 공간에 인접하는 인접 공간에 관한 인접 공간 데이터가 있다. 이들 옆방 실온이나 외기 온도는, 예컨대 옆방이나 건물 외부에 설치한 온도 센서로 측정된 것이 이용된다.

통상, 이러한 공조 공간에 끼치는 열 영향을 나타내는 경계 조건 데이터는, 대부분 안정되어 있거나, 서서히 변화되는 것이지만, 옆방 실온이나 외기 온도 등의 인접 공간 데이터로 이루어지는 외부 환경 조건 데이터는, 대폭 급변하는 경우가 있다. 예컨대, 여름철에 있어서, 옆방에서의 냉방을 정지한 경우, 옆방 실온이 급격하게 상승하는 경우가 있다. 또한, 일조·바람·강우·강설 등의 날씨의 변화에 따라 외기 온도가 급변하는 경우도 있다.

따라서, 종래 기술에 따르면, 인접 공간에 있어서의 온도가 급변한 경우, 이것이 경계 조건 데이터에 즉시 반영되어, 열 해석 방법으로 추정되는 제어 설정값도 대폭 변동되게 된다. 이 때문에, 일시적이지만, 공조 공간 내의 공조 환경을 적절한 상황으로 유지할 수 없게 될 가능성이 있다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위한 것이며, 열 해석 방법을 이용한 공조 제어에 있어서, 공조 공간에 인접하는 인접 공간의 온도가 대폭 변동하여도, 공조 환경을 적절한 상황으로 유지할 수 있는 공조 제어 기술을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 공조 제어 장치는, 공조 공간에 설치된 공조 기기를 제어하는 공조 시스템에 대하여 제어 설정값을 지시함으로써, 상기 공조 공간을 임의의 목적 공조 환경으로 제어하는 공조 제어 장치로서, 상기 공조 공간 내에서 계측된, 상기 공조 공간을 구성하는 경계 부재의 표면 온도를 취득하는 데이터 입력부와, 상기 공조 공간의 구성을 나타내는 설정 조건 데이터, 및 상기 표면 온도를 포함하는 상기 공조 공간 내의 공조 환경에의 영향을 나타내는 경계 조건 데이터에 기초하여, 상기 공조 공간 내의 공조 환경을 역해석함으로써, 상기 공조 공간을 상기 목적 공조 환경으로 제어하기 위한 제어 설정값을 추정하는 역해석부와, 상기 역해석부에서 추정한 상기 제어 설정값을 상기 공조 시스템에 지시하는 공조 지시부를 구비하고 있다.

또한, 본 발명에 따른 상기 공조 제어 장치의 일구성예는, 상기 데이터 입력부가, 상기 공조 공간 내에 설치되어 있는 적외선 어레이 센서로 검출된 온도 분포 데이터로부터, 상기 표면 온도를 추출하도록 한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 공조 제어 방법은, 공조 공간에 설치된 공조 기기를 제어하는 공조 시스템에 대하여 제어 설정값을 지시함으로써, 상기 공조 공간을 임의의 목적 공조 환경으로 제어하는 공조 제어 장치에서 이용되는 공조 제어 방법으로서, 데이터 입력부가, 상기 공조 공간 내에서 계측된, 상기 공조 공간을 구성하는 경계 부재의 표면 온도를 취득하는 데이터 입력 단계와, 역해석부가, 상기 공조 공간의 구성을 나타내는 설정 조건 데이터, 및 상기 표면 온도를 포함하는 상기 공조 공간 내의 공조 환경에의 영향을 나타내는 경계 조건 데이터에 기초하여, 상기 공조 공간 내의 공조 환경을 역해석함으로써, 상기 공조 공간을 상기 목적 공조 환경으로 제어하기 위한 제어 설정값을 추정하는 역해석 단계와, 공조 지시부가, 역해석 단계에서 추정한 상기 제어 설정값을 상기 공조 시스템에 지시하는 공조 지시 단계를 포함하고 있다.

또한, 본 발명에 따른 상기 공조 제어 장치의 일구성예는, 상기 데이터 입력 단계가, 상기 공조 공간 내에 설치되어 있는 적외선 어레이 센서로 검출된 온도 분포 데이터로부터, 상기 표면 온도를 추출하도록 한 것이다.

본 발명에 따르면, 경계 조건 데이터로서 공조 공간을 구성하는 경계 부재의 표면 온도가 이용되기 때문에, 실제로, 옆방이나 외계로부터 공조 공간의 경계 부재를 통해 벽면에 도달한 열 영향에 기초하여, 공조 시스템에 지시하는 제어 설정값을 추정할 수 있다.

따라서, 종래의 옆방 온도나 외기 온도를 이용하여 제어 설정값을 추정하는 경우와 같이, 실제로 공조 공간이 외부로부터 받고 있는 영향과 경계 조건 데이터 사이에 미스매치가 발생하는 일은 없어진다. 이 때문에, 공조 공간에 인접하는 인접 공간의 온도가 대폭 변동하여도, 공조 환경을 적절한 상황으로 유지하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 실시형태에 따른 공조 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 본 실시형태에 따른 공조 제어 시스템을 나타내는 개략도.
도 3은 본 실시형태에 따른 공조 제어 동작을 나타내는 흐름도.
도 4는 본 실시형태에 따른 공조 제어 처리를 나타내는 흐름도.
도 5는 본 실시형태에 따른 공조 제어 동작을 나타내는 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면.
도 6은 종래의 공조 제어 시스템을 나타내는 개략도.

우선, 본 발명의 원리에 대해서 설명한다.

열 해석 방법의 하나인 분포계 열 유동 해석 방법에서는, 공조 공간을 목적 공조 환경으로 제어하기 위한 제어 설정값을 추정할 때, 공조 공간의 외부에 있어서의 요인으로부터의 공조 공간 내의 공조 환경에 대한 영향을 고려하기 때문에, 옆방의 옆방 실온이나 건물 외부의 외기 온도 등을 경계 조건 데이터로서 이용하고 있다. 또한, 분포계 열 유동 해석 방법 대신에, 다른 열 해석 방법인 집중계 열 해석 방법을 이용하는 경우도 마찬가지이다.

이 때문에, 전술한 바와 같이, 경계 조건 데이터가 급변한 경우, 그 영향을 받아, 열 해석 방법으로 추정되는 제어 설정값도 대폭 변동되게 되어, 결과로서, 공조 공간 내의 공조 환경을 적절한 상황으로 유지할 수 없게 될 가능성이 있다.

이러한 현상은, 다음과 같은 메커니즘으로 발생하고 있다고 생각된다. 예컨대, 여름철에 있어서, 옆방의 냉방이 정지되어 옆방 실온이 급상승한 경우, 이것이 경계 조건 데이터로서 입력된다. 이에 의해, 열 해석 방법에 따라, 옆방으로부터 공조 공간 내의 공조 환경에 끼치는 영향에 의해, 공조 공간의 온도 상승이 예측되어, 이 온도 상승을 상쇄하는 것 같은 제어 설정값 데이터가 도출된다. 따라서, 이 제어 설정값 데이터에 기초하여 공조 기기가 제어되어, 실내 온도의 일시적인 과도한 저하라고 하는 현상이 발생하게 된다.

이때, 경계 조건 데이터가 급변한 경우에, 공조 공간 내의 공조 환경이 부적절한 상황이 되는 원인으로서, 경계 조건 데이터가 나타내는 외부로부터의 영향이, 실제로 외부로부터 받는 영향을 적절하게 나타내지 않는 것이 생각된다. 전술한 예로 말하면, 실제로 옆방으로부터 끼치는 온도 상승에 비교하여, 보다 큰 온도 상승을 받고 있는 것을 경계 조건 데이터가 나타내고 있게 된다.

여기서, 실제로 공조 공간이 외부로부터 받고 있는 영향과 경계 조건 데이터 사이에, 미스매치가 발생하는 원인을 상세하게 분석하면, 경계 조건 데이터가 나타내는 영향에 비교하여, 실제로 옆방으로부터 받고 있는 온도 상승의 영향이 작은 것을 알 수 있다. 이것은, 실제로 외부로부터 받고 있는 온도 상승의 영향이, 공조 공간을 형성하는 내벽, 천장, 바닥 등의 경계 부재에 의해 완화되어, 바로는 영향을 끼치고 있지 않는 것을 나타내고 있다.

본 발명은, 공조 공간의 경계 부재에 있어서, 공조 공간의 외부로부터의 온도 변화가 완화·지연되는 것에 착안하여, 이들 경계 부재를 거친 후의 공조 환경에 대한 영향도를, 열 해석 방법의 경계 조건 데이터로서 이용하도록 한 것이다. 구체적으로는, 공조 공간 내에서 계측된, 공조 공간을 구성하는 경계 부재의 표면 온도를, 열 해석 방법의 경계 조건 데이터의 하나로서 이용하도록 한 것이다.

다음에, 본 발명의 일실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

[본 실시형태]

우선, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 실시형태에 따른 공조 제어 장치(10)에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 공조 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2는 본 실시형태에 따른 공조 제어 시스템을 나타내는 개략도이다.

이 공조 제어 장치(10)는, 전체로서, 퍼스널 컴퓨터나 서버 장치 등의 정보 처리 장치로 이루어지고, 열 해석 방법에 따라 추정한 제어 설정값에 기초하여 공조 시스템(20)을 제어함으로써, 공조 공간(30) 내의 공조 환경을 제어하는 기능을 가지고 있다.

공조 시스템(20)에는, 주된 구성으로서, 공조 처리 장치(21), 공조 기기(22), 온도 센서(23), 및 적외선 방사 온도계(24)가 설치되어 있다.

공조 처리 장치(21)는, 전체로서, 퍼스널 컴퓨터나 서버 장치 등의 정보 처리 장치로 이루어지고, 통신 회선(L)을 통해 공조 제어 장치(10)로부터 지시된 제어 설정값에 기초하여, 공조 기기(22)에 의해 각 분출구로부터 공조 공간(30)에 분출되는 조화 공기를 피드백 제어함으로써, 공조 공간(30) 전체의 공조 환경을 제어하는 기능과, 온도 센서(23)나 적외선 방사 온도계(24)에 의해 공조 공간(30) 내의 실내 온도나, 공조 공간(30)을 구성하는 경계 부재의 공조 공간(30)측의 표면 온도 분포를 계측하여, 통신 회선(L)을 통해 공조 제어 장치(10)에 통지하는 기능을 가지고 있다. 특히, 적외선 방사 온도계(24)로서, 서모파일형의 적외선 어레이 센서를 이용하면, 표면 온도 분포를 정확하게 계측할 수 있다.

[공조 제어 장치]

다음에, 도 1 및 도 3을 참조하여, 본 실시형태에 따른 공조 제어 장치(10)의 구성에 대해서 상세하게 설명한다. 도 3은 본 실시형태에 따른 공조 제어 동작을 나타내는 흐름도이다.

이 공조 제어 장치(10)에는, 주된 기능부로서, 통신 인터페이스부(이하, 통신 I/F부라고 함)(11), 조작 입력부(12), 화면 표시부(13), 기억부(14), 및 연산 처리부(15)가 마련되어 있다.

통신 I/F부(11)는, 전용의 데이터 통신 회로로 이루어지고, 통신 회선(L)을 통해 접속된 공조 시스템 등의 외부 장치와의 사이에서 데이터 통신을 행하는 기능을 가지고 있다.

조작 입력부(12)는, 키보드, 마우스, 터치 패널 등의 조작 입력 장치로 이루어지고, 오퍼레이터의 조작을 검출하여 연산 처리부(15)에 출력하는 기능을 가지고 있다.

화면 표시부(13)는, LCD 등의 화면 표시 장치로 이루어지고, 연산 처리부(15)로부터의 지시에 따라, 조작 메뉴나 입출력 데이터 등의 각종 정보를 화면 표시하는 기능을 가지고 있다.

기억부(14)는, 하드 디스크나 반도체 메모리 등의 기억 장치로 이루어지고, 연산 처리부(15)에서 이용하는 각종 처리 정보나 프로그램(14P)을 기억하는 기능을 가지고 있다.

프로그램(14P)은, 연산 처리부(15)에 의해 판독되어 실행되는 프로그램이며, 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 판독하여 실행함으로써, 각종 처리부를 실현하는 기능을 가지고 있다.

연산 처리부(15)에서 실현되는 주된 처리부로서, 데이터 입력부(15A), 역해석부(15B), 및 공조 지시부(15C)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 기능과, 공조 시스템(20)으로부터 통지된 표면 온도 분포에 기초하여, 공조 공간(30) 내에서 계측된, 공조 공간(30)을 구성하는 경계 부재의 표면 온도를 취득하는 기능을 가지고 있다.

표면 온도의 구체예로서는, 공조 공간(30)을 형성하는 내벽, 천장, 바닥, 문, 창문 등의 경계 부재의 표면 온도가 있다. 데이터 입력부(15A)는, 통신 I/F부(11)를 통해 공조 공간(30) 내에 설치된 적외선 방사 온도계(24)로 계측한 표면 온도 분포를 수신하고, 이 표면 온도 분포로부터, 측벽면 온도, 천장면 온도, 바닥면 온도 등의 원하는 표면 온도를 추출한다. 이때, 표면 온도 분포와 대응하는 위치 정보에 기초하여, 표면 온도 분포 중의 특정 위치에 있어서의 온도를, 주변 영역을 대표하는 표면 온도로서 추출하여도 좋고, 표면 온도 분포 중의 특정 영역에 있어서의 온도를 평균화한 것을, 주변 영역을 대표하는 대표 표면 온도로서 추출하여도 좋다.

역해석부(15B)는, 경계 조건 데이터(14A), 설정 조건 데이터(14B), 및 목적 데이터(14C)를 역해석함으로써, 공조 공간(30)을 목적 공조 환경으로 제어하기 위한 제어 설정값을 산출하여, 제어 설정값 데이터(14D)로서 출력하는 기능을 가지고 있다.

역해석부(15B)는, 분포계 열 유동 해석 방법이나 집중계 열 해석 방법 등의 열 해석 방법에 있어서의 역해석 방법을 이용한다.

이 중, 분포계 열 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 메쉬형의 소공간으로 분할하고, 인접하는 소공간 사이에 있어서의 열류를 해석한다.

분포계 열 유동 해석 방법에 있어서의 순해석은, 공조 공간(30)에 관한 경계 조건 데이터(14A) 및 설정 조건 데이터(14B)로부터, 미리 특정한 방정식 등의 모델을 이용하여, 공조 공간(30) 내의 온도 분포나 기류 분포 등의 공조 환경을 산출하는 기술이며, 구체적으로는 비특허문헌 2 등의 공지 기술을 이용하면 좋다.

한편, 분포계 열 유동 해석 방법에 있어서의 역해석은, 상기 순해석을 행함으로써, 원하는 공조 환경을 실현하고자 하는 장소에 대한 설비의 감도(또는 기여)를 구하고, 이 감도의 크기에 따라 제어 설정값을 조정함으로써, 원하는 공조 환경을 실현하기 위한 최종적인 제어 설정값을 산출하는 기술이며, 구체적으로는 비특허문헌 2나 비특허문헌 3 등의 공지 기술을 이용하면 좋다.

특히, 역해석으로서는, 기지의 여러가지 최적화 방법을 이용할 수 있다. 해(제어 설정값)의 초기값을 부여하며, 목적이 좋아지는 방향으로 서서히 갱신해 나가는 구배법, 초기값을 많이 준비하고, 그중에서 목적에 가까운 몇가지인가를 선택하며, 이들의 특징을 조합하여 다음의 해 후보를 만들어 가는 유전적 알고리즘 등이 있다.

한편, 집중계 열 해석 방법이란, 대상 공간을 1점으로 간주하고, 점에 있어서의 열의 출입을 계산함으로써, 대상 공간의 온도를 구하는 방법이다. 따라서, 대상 공간 내의 기류는 계산할 수 없지만, 분포계의 방법과 비교하여, 비약적으로 연산 시간을 단축 가능하다고 하는 메리트가 있다. 여기서 말하는 대상 공간은, 방 전체의 경우도 있고, 공조 제어 단위(VAV 단위 등)의 경우도 있다.

집중계 열 해석 방법에 있어서의 순해석에서는, 해석적으로 해가 구해지는 경우도 있고, 생각할 수 있는 모든 후보를 제어에 지장이 없는 단시간에 계산할 수 있는 경우도 있다.

경계 조건 데이터(14A)는, 공조 공간(30)의 공조 환경에 대한 영향도를 나타내는 데이터이며, 공조 공간(30)의 공조 환경에 부여하는 영향이 변화하는 구성 요소마다, 그 시점에 있어서의 경계 조건으로서, 풍속, 풍향·온도로 나타내는 영향도가 등록되어 있다.

특히, 본 발명에 있어서, 경계 조건 데이터(14A)에는, 옆방이나 외계로부터 공조 공간(30)을 형성하는 경계 부재를 거친 후의 공조 환경에 부여하는 영향도로서, 공조 공간(30) 내에서 계측되어 데이터 입력부(15A)에서 취득된, 공조 공간(30)을 구성하는 경계 부재의 표면 온도를 나타내는 데이터가 포함되어 있는 것으로 한다.

설정 조건 데이터(14B)는, 공조 공간(30)에 관한 위치 및 형상이나, 공조 시스템(20)에서 생성된 조화 공기의 분출구 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, 또한 형상을 나타내는 발열체 데이터 등, 열 유동 해석 처리를 행할 때의 설정 조건이 되는 각종 데이터가 포함되어 있다.

특히, 본 발명에 있어서, 설정 조건 데이터(14B)에는, 경계 조건 데이터(14A)에 포함되는 표면 온도와 대응하여, 그 표면 온도로 대표되는 벽면 영역의 표면 면적을 나타내는 데이터가 포함되어 있는 것으로 한다.

목적 데이터(14C)는, 공조 공간(30) 내의 목적 장소에 있어서의 목표 온도, 혹은 쾌적성이나 에너지를 나타내는 데이터이다.

제어 설정값 데이터(14D)는, 역해석부(15B)에서 구해진, 공조 공간(30)을 목적 공조 환경으로 제어하기 위한, 공조 기기(22)마다의 급기 온도나 급기 풍량 등으로 이루어지는 설정값을 나타내는 데이터이다.

공조 지시부(15C)는, 역해석부(15B)로부터의 제어 설정값 데이터(14D)에 포함되는 제어 설정값을, 통신 I/F부(11)를 통해 공조 시스템(20)에 지시하는 기능을 가지고 있다.

[본 실시형태의 동작]

다음에, 도 4를 참조하여, 본 실시형태에 따른 공조 제어 장치(10)의 동작에 대해서 설명한다. 도 4는 본 실시형태에 따른 공조 제어처리를 나타내는 흐름도이다.

공조 제어 장치(10)의 연산 처리부(15)는, 기동 시 혹은 오퍼레이터 조작에 따라, 도 4의 공조 제어 처리를 개시한다.

여기서는, 분포계 열 유동 해석 방법을 이용하여, 공조 공간(30)을 목적 공조 환경으로 제어하기 위한 제어 설정값을 추정하는 경우를 예로서 설명한다. 또한, 공조 제어 처리의 실행 개시에 앞서, 경계 조건 데이터(14A), 설정 조건 데이터(14B), 및 목적 데이터(14C)가 미리 기억부(14)에 저장되어 있는 것으로 한다.

우선, 데이터 입력부(15A)는, 통신 I/F부(11)를 통해 입력된 공조 시스템(20)으로부터의 표면 온도 분포에 기초하여, 공조 공간(30) 내에서 계측된, 공조 공간(30)을 구성하는 경계 부재의 표면 온도를 취득하여, 기억부(14)의 경계 조건 데이터(14A)에 보존한다(단계 100).

다음에, 역해석부(15B)는, 공조 시스템(20)에 지시하는 제어 설정값의 갱신이 필요한지의 여부를 판정한다(단계 101). 이때, 경계 조건 데이터(14A), 설정 조건 데이터(14B), 혹은 목적 데이터(14C)에 변경이 있었던 경우나, 전회 갱신으로부터 일정 시간 경과한 경우에, 제어 설정값의 갱신이 필요하다고 판정한다.

여기서, 갱신 불필요라고 판정된 경우(단계 101: 아니오), 역해석부(15B)는, 일정 기간 대기한 후(단계 104), 단계 100으로 되돌아간다.

한편, 갱신 필요라고 판단된 경우(단계 101: 예), 역해석부(15B)는, 데이터 입력부(15A)에서 취득한 경계 조건 데이터(14A), 설정 조건 데이터(14B), 및 목적 데이터(14C)를 기억부(14)로부터 판독하여, 분포계 열 유동 해석 방법을 이용하여 역해석함으로써, 공조 공간(30)을 목적 공조 환경으로 제어하기 위한 제어 설정값으로서, 공조 공간(30)에 설치된 각 공조 기기(22)에서의 급기 온도 및 급기 풍량을 추정하여, 제어 설정 데이터(14D)로서 출력한다(단계 102).

계속해서, 공조 지시부(15C)는, 역해석부(15B)에서 얻어진 제어 설정값 데이터(14D)에 포함되는 제어 설정값을, 통신 I/F부(11)를 통해 공조 시스템(20)에 지시하고(단계 103), 일련의 공조 제어 처리를 종료한다.

도 5는 본 실시형태에 따른 공조 제어 동작을 나타내는 시뮬레이션 결과이다. 여기서는, 여름철에 있어서, 옆방의 냉방이 정지되어 옆방 실온이 급상승한 경우에 있어서의, 공조 공간 내의 실온의 시계열 변화가 나타나 있다. 이 경우, 경계 데이터 이외의, 설정 조건 데이터나 목적 데이터는 불변이며, 공조 공간의 설정 실온은 26℃로 고정하였다.

도 5에 있어서, 특성(51)은, 종래에 따른 옆방 실온이나 외기 온도를 경계 조건 데이터로서 이용한 경우에 있어서의 실온의 시계열 변화를 나타내고 있으며, 특성(52)은, 본 발명에 따른 공조 공간의 내벽, 천장, 바닥의 표면 온도를 경계 조건 데이터로서 이용한 경우에 있어서의 실온의 시계열 변화를 나타내고 있다.

특성(51)에 따르면, 옆방 실온의 상승에 따라 공조 공간의 실온이 약 21℃까지 일단 저하한 후, 재차 원래의 실온까지 되돌아가고 있다. 따라서, 공조 공간 내의 공조 환경이 적절한 상황으로 유지되고 있지 않은 것이 나타나 있고, 공조 공간 내의 사람에 대하여, 무시할 수 없는 불쾌감을 부여하며, 큰 에너지 손실이 발생하고 있는 것을 알 수 있다.

한편, 특성(52)에 따르면, 옆방 실온이 상승하여도 공조 공간의 실온은, 거의 설정 온도 26℃로 유지되고 있다. 따라서, 공조 공간 내의 공조 환경이 적절한 상황으로 유지되고 있는 것이 나타나 있고, 공조 공간 내의 사람을 쾌적하게 만들고 있으며, 에너지 손실의 발생도 억제되고 있는 것을 알 수 있다.

[본 실시형태의 효과]

이와 같이, 본 실시형태는, 데이터 입력부(15A)가, 공조 공간(30) 내에서 계측된, 공조 공간(30)을 구성하는 경계 부재의 표면 온도를 취득하고, 역해석부(15B)가, 공조 공간(30)의 구성을 나타내는 설정 조건 데이터(14B), 및 표면 온도를 포함하는 공조 공간 내의 공조 환경에의 영향을 나타내는 경계 조건 데이터(14A)에 기초하여, 공조 공간(30) 내의 공조 환경을 역해석함으로써, 공조 공간(30)을 목적 공조 환경으로 제어하기 위한 제어 설정값을 추정하고, 공조 지시부(15C)가, 역해석부(15B)에서 추정한 제어 설정값을 공조 시스템(20)에 지시하도록 한 것이다.

이에 의해, 경계 조건 데이터(14A)으로서 공조 공간을 구성하는 경계 부재의 표면 온도가 이용되기 때문에, 실제로, 옆방이나 외계로부터 공조 공간(30)의 경계 부재를 통해 벽면에 도달한 열 영향에 기초하여, 공조 시스템(20)에 지시하는 제어 설정값을 추정할 수 있다.

[실시형태의 확장]

이상, 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 본 발명의 구성이나 상세에는, 본 발명의 범위 내에서 당업자가 이해할 수 있는 여러가지 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
14P : 프로그램 15A : 데이터 입력부
15B : 역해석부 15C : 공조 지시부
20 : 공조 시스템 21 : 공조 처리 장치
22 : 공조 기기 23 : 온도 센서
24 : 적외선 방사 온도계

Claims

공조 공간에 설치된 공조 기기를 제어하는 공조 시스템에 대하여 제어 설정값을 지시함으로써, 상기 공조 공간을 임의의 목적 공조 환경으로 제어하는 공조 제어 장치에 있어서,
상기 공조 공간 내에서 계측된, 상기 공조 공간을 구성하는 경계 부재의 표면 온도를 취득하는 데이터 입력부와,
상기 공조 공간의 구성을 나타내는 설정 조건 데이터, 및 상기 표면 온도를 포함하는 상기 공조 공간 내의 공조 환경에의 영향을 나타내는 경계 조건 데이터에 기초하여, 상기 공조 공간 내의 공조 환경을 역해석함으로써, 상기 공조 공간을 상기 목적 공조 환경으로 제어하기 위한 제어 설정값을 추정하는 역해석부와,
상기 역해석부에서 추정한 상기 제어 설정값을 상기 공조 시스템에 지시하는 공조 지시부를 구비하고,
상기 설정 조건 데이터는, 상기 경계 조건 데이터에 포함되는 상기 표면 온도와 대응하여, 상기 표면 온도가 취득된 상기 경계 부재의 표면 면적을 나타내는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 데이터 입력부는, 상기 공조 공간 내에 설치되어 있는 적외선 어레이 센서로 검출된 온도 분포 데이터로부터, 상기 표면 온도를 추출하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
공조 공간에 마련된 공조 기기를 제어하는 공조 시스템에 대하여 제어 설정값을 지시함으로써, 상기 공조 공간을 임의의 목적 공조 환경으로 제어하는 공조 제어 장치에서 이용되는 공조 제어 방법에 있어서,
데이터 입력부가, 상기 공조 공간 내에서 계측된, 상기 공조 공간을 구성하는 경계 부재의 표면 온도를 취득하는 데이터 입력 단계와,
역해석부가, 상기 공조 공간의 구성을 나타내는 설정 조건 데이터, 및 상기 표면 온도를 포함하는 상기 공조 공간 내의 공조 환경에의 영향을 나타내는 경계 조건 데이터에 기초하여, 상기 공조 공간 내의 공조 환경을 역해석함으로써, 상기 공조 공간을 상기 목적 공조 환경으로 제어하기 위한 제어 설정값을 추정하는 역해석 단계와,
공조 지시부가, 역해석 단계에서 추정한 상기 제어 설정값을 상기 공조 시스템에 지시하는 공조 지시 단계를 포함하고,
상기 설정 조건 데이터는, 상기 경계 조건 데이터에 포함되는 상기 표면 온도와 대응하여, 상기 표면 온도가 취득된 상기 경계 부재의 표면 면적을 나타내는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 방법.
제3항에 있어서,
상기 데이터 입력 단계는, 상기 공조 공간 내에 설치되어 있는 적외선 어레이 센서로 검출된 온도 분포 데이터로부터, 상기 표면 온도를 추출하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 방법.