KR101970862B1 - 공조 운전 계획 생성 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공조의 실정을 반영한 공조 운전 계획을 생성하는 것을 목적으로 한다.
공조 운전 계획 생성 장치는, 제어 대상 존마다의 실온 분포를 미리 기억하는 실온 분포 경향 등록부(3)와, 실온 분포 경향 등록부(3)가 기억하는 제어 대상 존마다의 실온 분포에 기초하여, 공조 필요도를 제어 대상 존마다 결정하는 공조 필요도 결정부(4)와, 공조 필요도 결정부(4)가 결정한 공조 필요도와 미리 정해진 공조 운전 계획 결정 룰에 기초하여, 각 제어 대상 존의 공조 기기의 운전 계획을 생성하는 공조 운전 계획 생성부(5)를 구비한다.

Description

공조 운전 계획 생성 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING AIR CONDITIONING OPERATION SCHEDULE}
본 발명은 공조의 실정을 반영한 공조 운전 계획을 생성하는 공조 운전 계획 생성 장치 및 방법에 관한 것이다.
DR(Demand Response) 대응이나 에너지 절약 등의 목적으로 대상 기기를 순서대로 정지(또는 송풍)로 하는 윤번(輪番) 운전이 있다. 특허문헌 1에 개시된 에너지 관리 시스템에서는, 축전지나 발전기 등의 전원 기기의 운전 계획의 생성에, 수요가(需要家) 시설의 재실자의 쾌적성의 지표인 쾌적성 중요도를 사용하여, 쾌적성 중요도가 높은 영역을 우선적으로 선택하고, 선택한 영역의 설비 기기에 전력을 공급하는 전원 기기의 운전 계획을 생성하고 있었다. 쾌적성 중요도로서는, 구체적으로는 영역마다(방마다)의 사용 횟수, 사용 상황 등으로 순위를 매긴 수치 데이터를 이용하고 있었다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2014-215844호 공보
특허문헌 1에 개시된 에너지 관리 시스템에서는, 방의 사용 횟수를 기초로 쾌적성 중요도를 결정하고 있다. 그러나, 이러한 쾌적성 중요도의 결정 방법을 공조에 적용하면, 공조의 실정을 쾌적성 중요도에 반영시킬 수 없어, 현실에 맞지 않은 케이스가 발생해 버린다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 공조의 실정을 반영한 정보를 채용함으로써, 현실에 따른 공조 운전 계획을 생성할 수 있는 공조 운전 계획 생성 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 공조 운전 계획 생성 장치는, 제어 대상 존마다의 실온 분포를 미리 기억하는 실온 분포 경향 등록부와, 이 실온 분포 경향 등록부가 기억하는 제어 대상 존마다의 실온 분포에 기초하여, 공조 필요도를 제어 대상 존마다 결정하는 공조 필요도 결정부와, 이 공조 필요도 결정부가 결정한 공조 필요도와 미리 정해진 공조 운전 계획 결정 룰에 기초하여, 각 제어 대상 존의 공조 기기의 운전 계획을 생성하는 공조 운전 계획 생성부를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 공조 운전 계획 생성 장치의 1 구성예에 있어서, 상기 공조 운전 계획 생성부는, 상기 공조 필요도 결정부가 결정한 공조 필요도와 상기 공조 운전 계획 결정 룰에 기초하여, 보정 실온 설정값을 제어 대상 존마다 결정하고, 이 보정 실온 설정값을 공조 운전 계획 정보로서 유지하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 공조 운전 계획 생성 장치의 1 구성예에 있어서, 상기 공조 운전 계획 생성부는, 상기 공조 필요도 결정부가 결정한 공조 필요도와 상기 공조 운전 계획 결정 룰에 기초하여, 제어 대상 존이 윤번 운전의 대상인지의 여부를 제어 대상 존마다 판정하고, 윤번 운전의 대상이라고 판정한 각 제어 대상 존의 공조 기기를 순서대로 일정 시간만큼 에너지 절약 모드로 하는 공조 운전 계획을 생성하여 유지하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 공조 운전 계획 생성 장치의 1 구성예에 있어서, 상기 공조 운전 계획 생성부는, 상기 공조 필요도 결정부가 결정한 공조 필요도와 상기 공조 운전 계획 결정 룰에 기초하여, 윤번 운전에 있어서의 에너지 절약 운용 시간을 제어 대상 존마다 결정하고, 각 제어 대상 존의 공조 기기를 각각 대응하는 에너지 절약 운용 시간만큼 에너지 절약 모드로 하는 공조 운전 계획을 생성하여 유지하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 공조 운전 계획 생성 장치의 1 구성예에 있어서, 상기 공조 운전 계획 결정 룰은, 냉방 운전 시의 냉열의 투입 또는 난방 운전 시의 온열의 투입이 상대적으로 부족한 제어 대상 존에 냉열 또는 온열이 우선적으로 투입되도록 미리 정의되는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 공조 운전 계획 생성 방법은, 제어 대상 존마다의 실온 분포를 미리 기억하는 실온 분포 경향 등록부를 참조해서, 이 실온 분포 경향 등록부가 기억하는 제어 대상 존마다의 실온 분포에 기초하여, 공조 필요도를 제어 대상 존마다 결정하는 공조 필요도 결정 단계와, 이 공조 필요도 결정 단계에서 결정한 공조 필요도와 미리 정해진 공조 운전 계획 결정 룰에 기초하여, 각 제어 대상 존의 공조 기기의 운전 계획을 생성하는 공조 운전 계획 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 의하면, 실온 분포 경향 등록부가 기억하는 제어 대상 존마다의 실온 분포에 기초하여 공조 필요도를 제어 대상 존마다 결정하고, 이 공조 필요도와 미리 정해진 공조 운전 계획 결정 룰에 기초하여, 각 제어 대상 존의 공조 기기의 운전 계획을 생성함으로써, 공조의 실정을 반영한 공조 운전 계획을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 공조 필요도와 공조 운전 계획 결정 룰에 기초하여 보정 실온 설정값을 제어 대상 존마다 결정함으로써, 공조의 실정을 반영한 공조 운전 계획을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 공조 필요도와 공조 운전 계획 결정 룰에 기초하여 윤번 운전의 대상이 되는 제어 대상 존을 결정함으로써, 공조의 실정을 반영한 공조 운전 계획을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 공조 필요도와 공조 운전 계획 결정 룰에 기초하여 윤번 운전에 있어서의 에너지 절약 운용 시간을 제어 대상 존마다 결정함으로써, 공조의 실정을 반영한 공조 운전 계획을 생성할 수 있다.
도 1은 실온 분포 경향의 재현성에 대해 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 공조 운전 계획 생성 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 공조 운전 계획 생성 장치의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 공조 운전 계획 생성 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 공조 운전 계획 생성 장치의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에서의 공조 운전 계획의 1예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 공조 운전 계획 생성 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시형태에서의 공조 운전 계획의 1예를 도시한 도면이다.
[발명의 원리]
발명자는, 공조의 실정을 반영하지 않는 정보만으로 공조의 운전 계획을 생성하면, 현실에 맞지 않은 케이스의 전형적 사상으로서, 실내 온도에 일정한 분포 경향이 발생하는 것에 착안하였다. 일반적으로, 피드백 제어의 효과에 의해 실온 설정값 근방의 범위로 실온을 제어할 수 있었다고 해도, 또한 그 범위 내에 있어서 피드백 제어로는 완전히 보상할 수 없는 실온 분포가 발생한다. 이 실온 분포의 발생은, 열원으로부터의 열매(熱媒) 반송의 물리적 거리의 변동이나, 실내의 분출구의 배치 위치나 밀도, 분출구로부터 공급되는 공기가 실내 레이아웃으로부터 받는 기류의 영향 등이 요인이다. 실온 분포는, 미리 규정할 수 없는 우연성에 의해 결정되는 사상이지만, 실내 조건에 따라 결정되는 사상이기도 하기 때문에, 재현성은 높다.
도 1의 (a)는 하계의 어느 날에 건물 내의 공조 존(Z1∼Z9)의 실온을 측정한 실측예를 도시한 도면이고, 도 1의 (b)는 하계의 다른 날에 실온을 측정한 실측예를 도시한 도면이다. 도 1의 (a), 도 1의 (b)에 의하면, 하계의 다른 기간이어도 동일한 공조 존의 실온 분포의 경향에는 유사점이 있어, 재현성이 높은 것을 알 수 있다.
발명자는, 이러한 실온 분포를, 공조의 필요도의 격차로서 파악하여, 실온 분포에 따라 공조의 운전 계획에 격차를 반영시키는 것이 타당한 것에 상도하였다.
이하의 제1 실시형태에서는, 실온 분포를 기초로 공조 필요도를 결정하고, 공조 필요도에 기초한 공조 설정값을 결정하여, 공조 운전을 행한다.
제2 실시형태에서는, 실온 분포를 기초로 공조 필요도를 결정하고, 공조 필요도에 기초해서 공조 윤번 운전의 대상을 결정하여, 공조 운전을 행한다.
제3 실시형태에서는, 실온 분포를 기초로 공조 필요도를 결정하고, 공조 필요도에 기초해서 공조 윤번 대상의 정지 시간을 결정하여, 공조 운전을 행한다.
모든 실시형태는 냉방의 예로 설명하지만, 본 발명은 난방시에도 적용 가능한 것은 물론이다.
공조 윤번 운전에서는, 대상 기기를 순서대로 에너지 절약 운용(정지, 송풍, 에너지 절약 운전 모드를 포함함)으로 하지만, 제2, 제3 실시형태의 공조 윤번 운전에서는 대상 기기를 정지시키는 예로 설명한다.
[제1 실시형태]
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 공조 운전 계획 생성 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 공조 운전 계획 생성 장치는, 정보 등록부(1)와, 공조 필요도 결정부(4)와, 공조 운전 계획 생성부(5)를 구비하고 있다. 정보 등록부(1)는, 공조 기기 등록부(2)와, 실온 분포 경향 등록부(3)로 구성된다.
공조 기기 등록부(2)에는, 실온 설정 대상이 되는 공조 기기(Qj)와, 공조 기기(Qj)가 제어하는 제어 대상 존(Zj)(j는 정수이고, j≤G, G는 전체 제어 대상 존수)과, 공조 제어 시스템이 공조 기기(Qj)를 제어할 때에 필요한 정보(예컨대, 기기를 특정하기 위한 기기 어드레스 등)가, 사용자(건물 관리자나 제어 프로바이더)에 의해 미리 등록되어 있다.
실온 분포 경향 등록부(3)에는, 제어 대상 존(Zj)마다의 실온 분포가 사용자에 의해 미리 등록되어 있다. 실온 분포 경향 등록부(3)에 등록하는 실온으로서는, 잠정적으로 거주 영역에 설치한 온도 센서의 계측 결과를 이용해도 좋고, 실온 제어용의 거주 영역 온도 센서의 계측값을 이용해도 좋다.
공조 필요도 결정부(4)는, 실온 분포 경향 등록부(3)의 정보와 미리 정해진 공조 필요도 결정 룰로부터 제어 대상 존(Zj)의 공조 필요도(Dj)를 결정한다. 공조 필요도 결정 룰은, 사용자(건물 관리자나 제어 프로바이더)에 의해 미리 등록되어 있다.
공조 운전 계획 생성부(5)는, 공조 필요도 결정부(4)가 결정한 공조 필요도(Dj)와 미리 정해진 공조 운전 계획 결정 룰로부터 제어 대상 존(Zj)의 보정 실온 설정값을 결정한다. 보정 실온 설정값은, 공조 기기 등록부(2)에 등록되어 있는 공조 기기(Qj)와 관련시켜 유지된다. 공조 운전 계획 결정 룰은, 사용자(건물 관리자나 제어 프로바이더)에 의해 미리 등록되어 있다.
다음으로, 본 실시형태의 공조 운전 계획 생성 장치의 동작을 보다 상세히 설명한다. 도 3은 공조 운전 계획 생성 장치의 동작을 설명하는 흐름도이다.
처음으로, 실온 분포 경향 등록부(3)에 미리 등록되는 실온 분포에 대해 설명한다. 본 실시형태에서는, 공조 운전 계획 생성 장치에 의해 실제로 공조 운전 계획을 생성하기 이전의 하계의 어느 날에, 대상이 되는 건물에서 공조 제어를 실시하고, 공조 제어가 안정된 상태에 있어서의 건물 내의 제어 대상 존(Zj)마다의 실온을 계측하며, 이 제어 대상 존(Zj)마다의 실온 계측값을 실온 분포로서, 실온 분포 경향 등록부(3)에 등록한다. 실온 계측값으로서는, 잠정적으로 거주 영역에 설치한 온도 센서의 계측 결과를 이용해도 좋고, 실온 제어용의 거주 영역 온도 센서의 계측값을 이용해도 좋다. 실온 분포의 1예를 표 1에 나타낸다.
Figure 112016095120211-pat00001
설명을 간단히 하기 위해서, 본 실시형태에서는 모든 제어 대상 존(Zj)이 동일한 실온 설정값 26.5℃를 설정하여 공조 제어를 실시하고, 실온이 안정 상태에 도달했을 때의 실온 분포를 계측하는 예로 설명한다.
단, 실온 설정값이 제어 대상 존(Zj)마다 상이해도 상관없다. 실온 설정값이 상이한 경우라도, 각 제어 대상 존(Zj)의 실온 계측값에 대해 제어 대상 존 사이의 설정값의 차이를 적절히 보정하는 등 하여, 대략적인 실온의 경향을 파악할 수 있으면, 미리 규정할 수 없는 우연성에 의해 결정되는 불공평한 사상의 개선은 가능하다. 단, 실온 설정값의 차이가 크면, 이 차이에 기인하는 실온의 불균형 정도를 보정 등으로 제거하는 것이 어려워지기 때문에, 실온 설정값의 차이는 작은 것이 바람직하다.
공조 필요도 결정부(4)는, 실온 분포 경향 등록부(3)에 미리 등록된 제어 대상 존(Zj)마다의 실온 분포와, 공조 필요도 결정부(4)에 미리 등록되어 있는 공조 필요도 결정 룰에 의해, 공조 필요도(Dj)를 제어 대상 존(Zj)마다 결정한다(도 3 단계 S100).
공조 필요도(Dj)는, 제어 대상 존 사이의 공조 부하의 불균형 정도 및 공조 능력의 불균형 정도를 일정한 기준으로 평가한 값이며, 미리 정해진 온도의 기준값(Tb)과 제어 대상 존(Zj)의 실온(Tj)의 편차(ΔTj)에 기초하여, 적절히 결정된다. 공조 필요도 결정 룰은, 예컨대 식 (1)과 같은 일반적인 일차식으로 정의된다.
Dj=α×ΔTj+β=α×(Tj-Tb)+β …(1)
식 (1)에 있어서, 기준값(Tb)으로서는, 전체 제어 대상 존의 실온의 평균값(Tavg)이나 실온 분포 계측 시의 실온 설정값을 채용할 수 있다. 실온 분포 계측 시의 실온 설정값이 제어 대상 존(Zj)마다 상이한 경우에는, 실온 설정값의 평균값을 채용하면 된다. α는 편차(ΔTj)의 계수, β는 오프셋이고, 이들은 제어 대상 존 사이의 공조 부하의 불균형 정도 및 공조 능력의 불균형 정도를 편차(ΔTj)에 대해 어느 정도로 어림잡을지의 파라미터이다. α, β는 기준값(Tb)의 값 등에 따라 결정하면 된다.
본 실시형태에서는, 가장 간소한 예로서, 기준값(Tb)을, 실온 분포 경향 등록부(3)에 미리 등록된 실온 분포[제어 대상 존(Zj)마다의 실온(Tj)]의 평균값(Tavg)으로 하고, 계수(α)를 -1, 오프셋(β)을 0으로 한다. 즉, 하기의 식 (2)로 본 실시형태의 공조 필요도 결정 룰을 정의한다.
Dj=(-1)×ΔTj+0=-(Tj-Tavg) …(2)
공조 필요도 결정부(4)는, 실온 분포 경향 등록부(3)에 미리 등록된 실온 분포[제어 대상 존(Zj)마다의 실온(Tj)]를 식 (2)에 대입함으로써, 공조 필요도(Dj)를 제어 대상 존(Zj)마다 결정한다. 편차(ΔTj)와, 식 (2)의 공조 필요도 결정 룰에 의해 결정된 공조 필요도(Dj)의 예를 표 2에 나타낸다.
Figure 112016095120211-pat00002
여기서는, 상기한 바와 같이, 제어 대상 존(Zj)마다의 실온(Tj)의 평균값(Tavg)=26.2℃를 기준값(Tb)으로 하고 있다.
한편, 본 실시형태에서는, 냉방시를 상정하여 계수(α)의 부호를 결정하고 있다. 즉, 공조 필요도(Dj)가 음의 수치인 경우, 대응하는 제어 대상 존(Zj)이, 다른 제어 대상 존에 비해 냉열의 투입이 부족하여(냉방 부족) 상대적으로 더운 것을 나타내고 있다. 예컨대 표 2의 예에서는, 제어 대상 존(Z2, Z6, Z9)에의 냉열의 투입이 부족한 것을 알 수 있다. 공조 필요도(Dj)가 음의 수치이고 또한 절대값이 커질수록, 공조 부하의 불균형도 및 공조 능력의 불균형도를 시정하기 위한 냉열 투입의 필요성(냉방을 강하게 할 필요성)이 증가하는 것을 의미하고 있다.
다음으로, 공조 운전 계획 생성부(5)는, 공조 필요도 결정부(4)가 결정한 공조 필요도(Dj)와, 공조 운전 계획 생성부(5)에 미리 등록되어 있는 공조 운전 계획 결정 룰에 의해, 보정 실온 설정값(T'spj)을 제어 대상 존(Zj)마다 결정하고, 보정 실온 설정값(T'spj)을, 제어 대상 존(Zj)에 대응하는 공조 기기(Qj)와 관련시킨 공조 운전 계획 정보로서 유지한다(도 3 단계 S101).
공조 운전 계획 결정 룰은, 제어 대상 존(Zj)의 표준 운용 시의 실온 설정값인 표준 운용 설정값(Tspj)에 대한 보정 실온 설정값(T'spj)의 결정 방법을 정의하고 있다. 공조 운전 계획 결정 룰은, 예컨대 이하의 식 (3)으로 표현된다.
T'spj=Tspj+Dj=Tspj-(Tj-Tavg) …(3)
즉, 식 (3)의 예에서는, 공조 운전 계획 생성부(5)는, 표준 운용 설정값(Tspj)에 공조 필요도(Dj)를 더한 값을, 제어 대상 존(Zj)의 보정 실온 설정값(T'spj)으로 한다. 식 (3)의 예에서는, 공조 필요도(Dj)가 작은, 즉 냉방이 부족한 제어 대상 존(Zj)의 보정 실온 설정값(T'spj)을 낮게 함으로써, 냉열이 우선적으로 투입되도록 하고, 공조 필요도(Dj)가 큰, 즉 냉방이 충분한 제어 대상 존(Zj)에 대해서는, 보정 실온 설정값(T'spj)을 높게 하고 있다. 식 (3)의 공조 운전 계획 결정 룰에 의해 결정된 보정 실온 설정값(T'spj)의 예를 표 3에 나타낸다.
Figure 112016095120211-pat00003
이상으로, 본 실시형태의 공조 운전 계획 생성 장치의 동작이 종료된다. BEMS(Building and Energy Management System)나 공조 운전 관리 컨트롤러 등의 공조 제어 시스템(도시하지 않음)은, 표준 운용 설정값(Tspj) 대신에, 공조 운전 계획 생성부(5)에 유지되어 있는 공조 운전 계획 정보[보정 실온 설정값(T'spj)]를, 제어 대상 존(Zj)의 공조 기기(Qj)의 실온 설정값으로서 이용하여, 공조 운전을 행한다. 각 공조 기기(Qj)는, 제어 대상 존(Zj)의 실온 계측값이 실온 설정값과 일치하도록 동작하는 것은 물론이다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 제어 대상 존(Zj)마다의 실온 분포에 기초하여 공조 필요도(Dj)를 결정하고, 공조 필요도(Dj)에 기초하여 보정 실온 설정값(T'spj)을 결정함으로써, 공조의 실정을 반영한 공조 운전 계획을 생성할 수 있다.
[제2 실시형태]
다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 대해 설명한다. 도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 공조 운전 계획 생성 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 본 실시형태의 공조 운전 계획 생성 장치는, 정보 등록부(1)와, 공조 필요도 결정부(4)와, 공조 운전 계획 생성부(5a)를 구비하고 있다. 제1 실시형태와 마찬가지로, 정보 등록부(1)는, 공조 기기 등록부(2)와, 실온 분포 경향 등록부(3)로 구성된다.
본 실시형태는, 공조 윤번 운전을 실시하는 제어 대상 존(Zj)을 나타내는 공조 운전 계획(공조 윤번 운전 계획)을, 공조 필요도(Dj)와 공조 운전 계획 결정 룰을 이용하여 결정하는 점 이외에는 제1 실시형태와 동일하다. 따라서, 공조 운전 계획 생성부(5a)에 대해서만 설명한다. 본 실시형태에 있어서도, 제1 실시형태와 마찬가지로 냉방 운전을 상정한 예로 설명한다.
공조 운전 계획 생성부(5a)는, 공조 필요도 결정부(4)가 결정한 공조 필요도(Dj)와 미리 정해진 공조 운전 계획 결정 룰로부터 윤번 운전 대상으로 하는 제어 대상 존(Zj)을 결정하고, 윤번 운전 계획을 생성한다. 윤번 운전 계획에 있어서의 제어 대상 존(Zj)은, 공조 기기 등록부(2)에 등록되어 있는 공조 기기(Qj)와 관련시켜 유지된다. 공조 운전 계획 결정 룰은, 사용자(건물 관리자나 제어 프로바이더)에 의해 미리 등록되어 있다.
한편, 윤번 운전이란, 윤번 대상인 제어 대상 존(Zj)마다 일정한 정지 시간을 할당하여 공조 기기(Qj)를 순차 정지시키고, 일순(一巡)하면 최초로 정지시킨 제어 대상 존(Zj)으로부터 동일한 운전을 반복한다고 하는 운용 방식이다. 윤번 운전은, 에너지 절약을 목적으로 하여 실시되는 경우가 많다.
다음으로, 본 실시형태의 공조 운전 계획 생성 장치의 동작을 보다 상세히 설명한다. 도 5는 공조 운전 계획 생성 장치의 동작을 설명하는 흐름도이다.
공조 기기 등록부(2)와 실온 분포 경향 등록부(3)에 등록되어 있는 정보는 제1 실시형태에서 설명한 바와 같으며, 공조 필요도 결정부(4)의 동작(도 5 단계 S100)도 제1 실시형태에서 설명한 바와 같다.
공조 운전 계획 생성부(5a)는, 공조 필요도 결정부(4)가 결정한 공조 필요도(Dj)와, 공조 운전 계획 생성부(5a)에 미리 등록되어 있는 공조 운전 계획 결정 룰에 의해, 제어 대상 존(Zj)이 윤번 운전(일정 시간 정지)의 대상인지의 여부를 제어 대상 존(Zj)마다 판정하고, 윤번 운전의 대상이라고 판정한 각 제어 대상 존(Zj)의 공조 기기(Qj)를 순서대로 일정 시간 정지시키는 공조 운전 계획 정보(공조 윤번 운전 계획 정보)를 생성하여 유지한다(도 5 단계 S102).
공조 운전 계획 결정 룰은, 윤번 운전 대상의 제어 대상 존(Zj)을 판정하는 윤번 제어 대상 존 판정 기준과, 윤번 운전의 실시 기간(연월, 요일, 윤번 운전 실시 시간대 등)과, 제어 대상 존(Zj)의 공조 기기(Qj)가 한번에 정지하는 정지 지속 시간을 정의하고 있다. 제어 대상 존(Zj)이 윤번 운전의 대상인지의 여부를 판정하기 위한 윤번 제어 대상 존 판정 기준은, 공조 필요도(Dj)와 미리 정해진 임계값(η)을 이용하여, 예컨대 이하의 식 (4)로 표현된다.
Dj≥η일 때, Fj=1
Dj<η일 때, Fj=0 …(4)
임계값(η)은 적절히 사용자(건물 관리자나 제어 프로바이더)가 설정한다. 식 (4)에 의하면, 공조 필요도(Dj)가 임계값(η) 이상일 때, 윤번 대상 플래그(Fj)의 값이 1[대응하는 제어 대상 존(Zj)이 윤번 운전 대상]이 되고, 공조 필요도(Dj)가 임계값(η)보다 작을 때, 윤번 대상 플래그(Fj)의 값이 0[대응하는 제어 대상 존(Zj)이 윤번 운전의 대상 외]이 된다.
상기한 바와 같이, 공조 필요도(Dj)가 음의 수치이고 또한 절대값이 커질수록, 냉방이 부족한 것을 나타내고 있기 때문에, 냉방이 부족한 제어 대상 존(Zj)을 윤번 운전의 대상에서 제외하고, 나머지 제어 대상 존(Zj)을 윤번 운전의 대상으로 한다. 임계값(η)=-0.5로 하고, 제1 실시형태의 표 2에서 나타낸 공조 필요도(Dj)의 예에 식 (4)를 적용한 결과를, 표 4에 나타낸다.
Figure 112016095120211-pat00004
제어 대상 존(Z2)에 대응하는 윤번 대상 플래그(F2)가 0이기 때문에, 제어 대상 존(Z2)은 윤번 운전의 대상에서 제외되고, 윤번 대상 플래그(F1, F3∼F9)가 1인 나머지 제어 대상 존(Z1, Z3∼Z9)이 윤번 운전의 대상이 되고 있다. 그리고, 공조 운전 계획 생성부(5a)는, 식 (4)에 의해 윤번 운전의 대상이라고 판정한 제어 대상 존(Zj)의 공조 기기(Qj)가, 공조 운전 계획 결정 룰로 미리 설정된 윤번 운전의 실시 기간 내에서, 미리 설정된 정지 지속 시간만큼 순서대로 정지하도록 공조 운전 계획 정보(공조 윤번 운전 계획 정보)를 생성한다.
도 6에, 공조 운전 계획 생성부(5a)가 생성한 공조 운전 계획의 1예를 도시한다. 도 6의 예에서는, 정지 지속 시간을 일률적으로 30분으로 하여, 제어 대상 존(Z1, Z3∼Z9)의 공조 기기를 각각 30분만큼 순서대로 정지시키는 것을 반복한다고 하는 공조 운전 계획이 설정되어 있다. 제어 대상 존(Z2)은 윤번 운전의 대상에서 제외되어 있기 때문에, 제어 대상 존(Z2)의 공조 기기는 정지하지 않고, 냉방 운전을 실시할 계획으로 되어 있다.
BEMS나 공조 운전 관리 컨트롤러 등의 공조 제어 시스템(도시하지 않음)은, 공조 운전 계획 생성부(5a)에 유지되어 있는 공조 운전 계획 정보에 따라, 각 제어 대상 존(Zj)의 공조 기기(Qj)의 윤번 운전을 실시한다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 제어 대상 존(Zj)마다의 실온 분포에 기초하여 공조 필요도(Dj)를 결정하고, 공조 필요도(Dj)에 기초하여 윤번 운전의 대상이 되는 제어 대상 존(Zj)을 결정함으로써, 공조의 실정을 반영한 공조 운전 계획을 생성할 수 있다.
[제3 실시형태]
다음으로, 본 발명의 제3 실시형태에 대해 설명한다. 도 7은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 공조 운전 계획 생성 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 본 실시형태의 공조 운전 계획 생성 장치는, 정보 등록부(1)와, 공조 필요도 결정부(4)와, 공조 운전 계획 생성부(5b)를 구비하고 있다. 제1 실시형태와 마찬가지로, 정보 등록부(1)는, 공조 기기 등록부(2)와, 실온 분포 경향 등록부(3)로 구성된다.
본 실시형태는, 제2 실시형태의 공조 윤번 운전의 공조 운전 계획 결정 룰에 있어서, 윤번 운전의 실시 기간 내의 총 정지 시간에 공조 필요도(Dj)에 따른 가중치[정지 시간 가중치(Wj)]를 설정하고, 이것에 기초하여 공조 운전 계획(공조 윤번 운전 계획)을 결정하는 점 이외에는 제2 실시형태와 동일하다. 따라서, 공조 운전 계획 생성부(5b)에 대해서만 설명한다.
공조 운전 계획 생성부(5b)는, 공조 필요도 결정부(4)가 결정한 공조 필요도(Dj)와 미리 정해진 공조 운전 계획 결정 룰로부터 윤번 운전 계획을 생성한다. 공조 운전 계획 결정 룰에서는, 정지 대상의 제어 대상 존의 총 정지 시간에 공조 필요도(Dj)에 따른 가중치[정지 시간 가중치(Wj)]를 설정하고, 이 정지 시간 가중치(Wj)에 기초하여 공조 운전 계획(공조 윤번 운전 계획)을 결정한다.
다음으로, 본 실시형태의 공조 운전 계획 생성 장치의 동작을 보다 상세히 설명한다. 본 실시형태에 있어서도, 처리의 흐름은 제2 실시형태와 동일하기 때문에, 도 5의 부호를 이용하여 설명한다.
공조 기기 등록부(2)와 실온 분포 경향 등록부(3)에 등록되어 있는 정보는 제1 실시형태에서 설명한 바와 같으며, 공조 필요도 결정부(4)의 동작(도 5 단계 S100)도 제1 실시형태에서 설명한 바와 같다.
공조 운전 계획 생성부(5b)는, 공조 필요도 결정부(4)가 결정한 공조 필요도(Dj)와, 공조 운전 계획 생성부(5b)에 미리 등록되어 있는 공조 운전 계획 결정 룰에 의해, 윤번 운전에 있어서의 정지 시간 가중치(Wj)를 제어 대상 존(Zj)마다 결정하고, 각 제어 대상 존(Zj)의 공조 기기(Qj)를 각각 대응하는 정지 시간 가중치(Wj)로 결정되는 총 정지 시간만큼 정지시키는 공조 운전 계획 정보(공조 윤번 운전 계획 정보)를 생성하여 유지한다(도 5 단계 S102).
공조 운전 계획 결정 룰은, 정지 시간 가중치(Wj)를 결정하기 위한 정지 가중치 판정 기준과, 윤번 운전의 실시 기간(연월, 요일, 윤번 운전 실시 시간대 등)을 정의하고 있다.
정지 가중치 판정 기준은, 공조 필요도(Dj)와 미리 정해진 임계값(ζ0, ζ1, ζ2)(ζ0<ζ1<ζ2)을 이용하여, 예컨대 이하의 식 (5)로 표현된다.
Dj≤ζ0일 때, Wj=0
ζ0<Dj<ζ1일 때, Wj=1
Dj=ζ1일 때, Wj=2
ζ1<Dj<ζ2일 때, Wj=3
ζ2<Dj일 때, Wj=4 …(5)
정지 가중치 판정 기준은, 미리 설정된 임계값(ζ0, ζ1, ζ2)을 이용하여 공조 필요도(Dj)를 다단계의 레벨로 분류하기 위한 것이며, 식 (5)의 예에서는, 공조 필요도(Dj)를 5단계로 나누고 있다. 여기서는, 공조 필요도(Dj)가 작은, 즉 냉방이 부족한 제어 대상 존(Zj)의 정지 시간 가중치(Wj)를 작게 함으로써(총 정지 시간을 짧게 한다), 냉열이 우선적으로 투입되도록 하고, 공조 필요도(Dj)가 큰, 즉 냉방이 충분한 제어 대상 존(Zj)의 정지 시간 가중치(Wj)를 크게 하고 있다(총 정지 시간을 길게 한다). ζ0=-0.5, ζ1=0.0, ζ2=0.5로 한 본 실시형태의 정지 가중치 판정 기준을 표 5에 나타낸다.
Figure 112016095120211-pat00005
공조 운전 계획 생성부(5b)는, 식 (5)에 의해 정지 시간 가중치(Wj)를 제어 대상 존(Zj)마다 결정하고, 공조 운전 계획 결정 룰로 미리 설정된 윤번 운전의 실시 기간 내에서, 각 제어 대상 존(Zj)의 공조 기기(Qj)의 총계의 운전 정지 시간이, 각각 대응하는 정지 시간 가중치(Wj)로 결정되는 총 정지 시간이 되도록 공조 운전 계획을 생성한다. 제1 실시형태의 표 2에서 나타낸 공조 필요도(Dj)의 예에 표 5의 정지 가중치 판정 기준을 적용하고, 정지 시간 가중치(Wj)를 기초로 총 정지 시간을 결정한 결과를 표 6에 나타낸다.
Figure 112016095120211-pat00006
표 6의 총 정지 시간은, 윤번 운전의 실시 기간을 임의의 1일의 8시부터 18시 사이로 하고, 정지 시간 가중치(Wj)에 따라 구한 결과이다. 제어 대상 존(Zj)의 총 정지 시간은 예컨대 이하의 식 (6)에 의해 구할 수 있다.
총 정지 시간[분/일]=Wj/(ΣWj)×Mtotal …(6)
Mtotal은 윤번 대상이 되고 있는 어느 1일의 윤번 운전의 실시 기간[분/일]이다. 즉, 제어 대상 존(Zj)의 총 정지 시간은, 상기 제어 대상 존(Zj)의 정지 시간 가중치(Wj)를, 각 제어 대상 존(Zj)의 정지 시간 가중치(Wj)의 총합(ΣWj)으로 나눈 값에 Mtotal을 곱함으로써 산출할 수 있다. 한편, 식 (6)의 값은 일(日) 단위로 산출한 총 정지 시간이지만, 총 정지 시간을 운용상 적절한 관리 기간의 단위로 적절히 산출해도 상관없다. 통상은, 낮에 공조를 이용하고, 밤은 공조를 정지하는 일 단위의 관리가 일반적이기 때문에, 본 실시형태에서는 일 단위의 총 정지 시간으로 설명하고 있다.
도 8에, 공조 운전 계획 생성부(5b)가 생성한 공조 운전 계획의 1예를 도시한다. 도 8의 예에서는, 총계의 운전 정지 시간이 총 정지 시간에 도달한 제어 대상 존(Zj)이 다음번의 정지 대상에서 제외되도록 공조 운전 계획이 설정되어 있다. 제어 대상 존(Z2)에 대응하는 정지 시간 가중치(W2)가 0이기 때문에, 제어 대상 존(Z2)의 공조 기기는 정지하지 않고, 냉방 운전을 실시할 계획으로 되어 있다.
제어 대상 존(Zj)의 총계의 운전 정지 시간이, 정지 시간 가중치(Wj)에 따라 결정한 총 정지 시간에 도달하면 되기 때문에, 예컨대, 제어 대상 존(Z1)의 공조 기기를 90분 정지시킨 후, 제어 대상 존(Z3)의 공조 기기를 60분 정지시키고, 그 후에 제어 대상 존(Z4)의 공조 기기를 90분 정지시킨다고 하는 것처럼, 각 제어 대상 존(Zj)의 공조 기기가 윤번 운전의 실시 기간 내에 1회만 정지하도록 해도 좋다.
또한, 도 8의 예에서 나타낸 바와 같이, 공조 환경의 악화를 방지하기 위해서, 연속 정지 시간이 적어지도록, 각 제어 대상 존(Zj)의 공조 기기(Qj)를 총 정지 시간보다 짧은 시간만큼 순서대로 정지시키는 것을 반복하여, 각 제어 대상 존(Zj)의 총계의 운전 정지 시간이 각각 대응하는 총 정지 시간에 도달하도록 해도 좋다.
BEMS나 공조 운전 관리 컨트롤러 등의 공조 제어 시스템(도시하지 않음)은, 공조 운전 계획 생성부(5b)에 유지되어 있는 공조 운전 계획 정보에 따라, 각 제어 대상 존(Zj)의 공조 기기(Qj)의 윤번 운전을 실시한다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 제어 대상 존(Zj)마다의 실온 분포에 기초하여 공조 필요도(Dj)를 결정하고, 공조 필요도(Dj)에 기초하여 각 제어 대상 존(Zj)의 총 정지 시간을 결정함으로써, 공조의 실정을 반영한 공조 운전 계획을 생성할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 난방시에도 적용 가능하다. 제1∼제3 실시형태를 난방시에 적용하는 경우, 공조 운전 계획 생성 장치에 의해 실제로 공조 운전 계획을 생성하기 이전의 동기(冬期)의 어느 날에, 제어 대상 존(Zj)마다의 실온 분포를 계측하여 실온 분포 경향 등록부(3)에 등록해 두면 된다.
제1∼제3 실시형태를 난방시에 적용하는 경우, 식 (1)에 있어서, 예컨대 계수(α)를 1, 오프셋(β)을 0으로 하면, 공조 필요도(Dj)가 음의 수치인 경우, 대응하는 제어 대상 존(Zj)이, 다른 제어 대상 존에 비해 온열의 투입이 부족하여(난방 부족) 상대적으로 추운 것을 나타낸다. 공조 필요도(Dj)가 음의 수치이고 또한 절대값이 커질수록, 온열 투입의 필요성이 증가하게 된다. 이러한 공조 필요도(Dj)의 결정에 의해, 제1∼제3 실시형태를 난방시에 적용하는 것이 가능하다.
또한, 제2, 제3 실시형태에서는, 공조 기기를 정지시키는 공조 윤번 운전을 실시하고 있으나, 이것에 한하는 것은 아니며, 공조 윤번 운전에 있어서는, 에너지 절약 운용(운전 정지, 송풍 모드 등을 포함하는 에너지 절약 모드에서의 운용)을 실시하면 된다. 제2 실시형태의 경우에는, 윤번 운전의 대상이라고 판정한 각 제어 대상 존(Zj)의 공조 기기(Qj)를 순서대로 일정 시간만큼 에너지 절약 모드로 하면 된다. 제3 실시형태의 경우에는, 각 제어 대상 존(Zj)의 공조 기기(Qj)를 각각 대응하는 에너지 절약 운용 시간(상기한 예에서는 총 정지 시간)만큼 에너지 절약 모드로 하면 된다.
제1∼제3 실시형태에서 설명한 공조 운전 계획 생성 장치는, CPU(Central Processing Unit), 기억 장치 및 인터페이스를 구비한 컴퓨터와, 이들 하드웨어 자원을 제어하는 프로그램에 의해 실현할 수 있다. CPU는, 기억 장치에 저장된 프로그램에 따라 제1∼제3 실시형태에서 설명한 처리를 실행한다.
본 발명은 공조의 실정을 반영한 공조 운전 계획을 생성하는 기술에 적용할 수 있다.
1: 정보 등록부 2: 공조 기기 등록부
3: 실온 분포 경향 등록부 4: 공조 필요도 결정부
5, 5a, 5b: 공조 운전 계획 생성부

Claims (10)

  1. 제어 대상 존마다의 실온 분포를 미리 기억하는 실온 분포 경향 등록부와,
    이 실온 분포 경향 등록부가 기억하는 제어 대상 존마다의 실온 분포에 기초하여, 공조 필요도를 제어 대상 존마다 결정하는 공조 필요도 결정부와,
    이 공조 필요도 결정부가 결정한 공조 필요도와 미리 정해진 공조 운전 계획 결정 룰에 기초하여, 각 제어 대상 존의 공조 기기의 운전 계획을 생성하는 공조 운전 계획 생성부를 구비하고,
    상기 실온 분포는, 제어 대상존에 대하여 공조 제어를 실시하고, 공조 제어가 안정된 상태에 있어서의 제어 대상 존마다의 실온 계측값인 것을 특징으로 하는 공조 운전 계획 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공조 운전 계획 생성부는, 상기 공조 필요도 결정부가 결정한 공조 필요도와 상기 공조 운전 계획 결정 룰에 기초하여, 보정 실온 설정값을 제어 대상 존마다 결정하고, 이 보정 실온 설정값을 공조 운전 계획 정보로서 유지하는 것을 특징으로 하는 공조 운전 계획 생성 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 공조 운전 계획 생성부는, 상기 공조 필요도 결정부가 결정한 공조 필요도와 상기 공조 운전 계획 결정 룰에 기초하여, 제어 대상 존이 윤번(輪番) 운전의 대상인지의 여부를 제어 대상 존마다 판정하고, 윤번 운전의 대상이라고 판정한 각 제어 대상 존의 공조 기기를 순서대로 일정 시간만큼 에너지 절약 모드로 하는 공조 운전 계획을 생성하여 유지하는 것을 특징으로 하는 공조 운전 계획 생성 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 공조 운전 계획 생성부는, 상기 공조 필요도 결정부가 결정한 공조 필요도와 상기 공조 운전 계획 결정 룰에 기초하여, 윤번 운전에 있어서의 에너지 절약 운용 시간을 제어 대상 존마다 결정하고, 각 제어 대상 존의 공조 기기를 각각 대응하는 에너지 절약 운용 시간만큼 에너지 절약 모드로 하는 공조 운전 계획을 생성하여 유지하는 것을 특징으로 하는 공조 운전 계획 생성 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공조 운전 계획 결정 룰은, 냉방 운전 시의 냉열의 투입 또는 난방 운전 시의 온열의 투입이 상대적으로 부족한 제어 대상 존에 냉열 또는 온열이 우선적으로 투입되도록 미리 정의되는 것을 특징으로 하는 공조 운전 계획 생성 장치.
  6. 제어 대상 존마다의 실온 분포를 미리 기억하는 실온 분포 경향 등록부를 참조해서, 이 실온 분포 경향 등록부가 기억하는 제어 대상 존마다의 실온 분포에 기초하여, 공조 필요도를 제어 대상 존마다 결정하는 공조 필요도 결정 단계와,
    이 공조 필요도 결정 단계에서 결정한 공조 필요도와 미리 정해진 공조 운전 계획 결정 룰에 기초하여, 각 제어 대상 존의 공조 기기의 운전 계획을 생성하는 공조 운전 계획 생성 단계를 포함하고,
    상기 실온 분포는, 제어 대상존에 대하여 공조 제어를 실시하고, 공조 제어가 안정된 상태에 있어서의 제어 대상 존마다의 실온 계측값인 것을 특징으로 하는 공조 운전 계획 생성 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 공조 운전 계획 생성 단계는, 상기 공조 필요도 결정 단계에서 결정한 공조 필요도와 상기 공조 운전 계획 결정 룰에 기초하여, 보정 실온 설정값을 제어 대상 존마다 결정하고, 이 보정 실온 설정값을 공조 운전 계획 정보로서 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 운전 계획 생성 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 공조 운전 계획 생성 단계는, 상기 공조 필요도 결정 단계에서 결정한 공조 필요도와 상기 공조 운전 계획 결정 룰에 기초하여, 제어 대상 존이 윤번 운전의 대상인지의 여부를 제어 대상 존마다 판정하고, 윤번 운전의 대상이라고 판정한 각 제어 대상 존의 공조 기기를 순서대로 일정 시간만큼 에너지 절약 모드로 하는 공조 운전 계획을 생성하여 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 운전 계획 생성 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 공조 운전 계획 생성 단계는, 상기 공조 필요도 결정 단계에서 결정한 공조 필요도와 상기 공조 운전 계획 결정 룰에 기초하여, 윤번 운전에 있어서의 에너지 절약 운용 시간을 제어 대상 존마다 결정하고, 각 제어 대상 존의 공조 기기를 각각 대응하는 에너지 절약 운용 시간만큼 에너지 절약 모드로 하는 공조 운전 계획을 생성하여 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 운전 계획 생성 방법.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공조 운전 계획 결정 룰은, 냉방 운전 시의 냉열의 투입 또는 난방 운전 시의 온열의 투입이 상대적으로 부족한 제어 대상 존에 냉열 또는 온열이 우선적으로 투입되도록 미리 정의되는 것을 특징으로 하는 공조 운전 계획 생성 방법.
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