WO2021019761A1 - 空気調和システムおよびシステム制御装置 - Google Patents

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WO2021019761A1
WO2021019761A1 PCT/JP2019/030208 JP2019030208W WO2021019761A1 WO 2021019761 A1 WO2021019761 A1 WO 2021019761A1 JP 2019030208 W JP2019030208 W JP 2019030208W WO 2021019761 A1 WO2021019761 A1 WO 2021019761A1
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WO
WIPO (PCT)
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humidity
temperature
room
air conditioner
air conditioning
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/030208
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English (en)
French (fr)
Inventor
吉田　昇平
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to PCT/JP2019/030208 priority patent/WO2021019761A1/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/46—Improving electric energy efficiency or saving
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioning system and a system control device for operating an air conditioning device and an outside air conditioning device.
  • energy saving In order to reduce the energy consumption of the entire building such as an office building, a large number of air conditioning systems have been proposed with the aim of reducing the energy consumption for indoor air conditioning. In the following, reducing energy consumption will be referred to as "energy saving”.
  • the user sets the comfortable temperature range and the comfortable humidity range, and automatically controls the air conditioning within the range to save energy while considering comfort.
  • An air conditioning control device that achieves an effect has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • the comfortable temperature range is set by the upper limit value and the lower limit value of the room temperature.
  • the comfortable humidity range is set by the upper limit value and the lower limit value of the indoor humidity.
  • the air conditioner controls the target temperature and the external controller controls the target absolute humidity. Therefore, in a season when the temperature is not so high and the humidity is high, such as during the rainy season in Japan, it is easy to reach the comfortable temperature range, but in order to reach the comfortable humidity range, many external air conditioners are in operation. Become. That is, the heat load of the air conditioner is small and the power consumption is small, while the heat load of the external air conditioner is large and the power consumption is large. As a result, when considering the power consumption of the system as a whole, there is a problem that energy saving control may not be sufficiently performed.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and to provide an air conditioning system and a system control device capable of improving the energy saving effect while responding to an input of a request from a user.
  • the purpose is to provide an air conditioning system and a system control device capable of improving the energy saving effect while responding to an input of a request from a user.
  • the air conditioning system includes a sensor that detects indoor temperature and humidity, an air conditioning device that circulates and harmonizes the indoor air, and an outside air conditioning that harmonizes the outside air taken into the room for ventilation in the room.
  • the device includes an air conditioner and a system control device that generates control commands for the air conditioner and the outside air conditioner.
  • the system control device receives an input of a request regarding a feeling of heat and cold from a user, and receives the input of the request and the input of the request.
  • the target temperature and the target humidity in the room are determined based on the temperature and the humidity detected by the sensor, and the target temperature and the target humidity are determined based on the temperature and the humidity detected by the sensor.
  • the heat load processed by the air conditioner and the outside air conditioner is calculated in order to reach, and the power consumption of the air conditioner and the outside air are selected from a plurality of control patterns generated based on the heat load.
  • the control pattern that minimizes the sum with the power consumption of the conditioned device is selected, and the control command is generated based on the selected control pattern.
  • the air conditioning system it is possible to improve the energy saving effect while responding to the input of the request from the user.
  • FIG. It is a figure which shows the structure of the air-conditioning system which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the structure of the air-conditioning part of an air conditioner. It is a figure which shows the structure of the air-conditioning part of an outside air conditioner. It is a figure which shows an example of the operation input part. It is a figure which shows the data for heat load calculation. It is a flowchart which showed the process flow of the air-conditioning system which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which showed the psychrometric map for determining the target temperature and the target humidity of the air conditioning system which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure explaining the method of determining the target temperature and the target humidity of the air conditioning system which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure explaining the method of determining the control command of the air conditioning system which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a flowchart which shows the process flow of the air conditioning system which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an air conditioning system 10 according to the first embodiment.
  • the air conditioning system 10 is provided for a building such as an office building, and harmonizes the indoor air in the building.
  • a building such as an office building
  • the configuration of the air conditioning system 10 according to the first embodiment will be described.
  • the air conditioning system 10 includes a system control device 1, an air conditioning device 101, an outside air conditioning device 201, a sensor 301, and a transmission communication line 401.
  • the system control device 1, the air conditioner 101, the outside air conditioner 201, and the sensor 301 are connected to each other via a transmission communication line 401, and communicate with each other.
  • the air conditioner 101 receives a control command 420 from the system control device 1 and circulates and harmonizes the air in the room.
  • the air conditioner 101 heats or cools the air in the room to supply air to the room in order to make the user feel comfortable in the room.
  • the air conditioner 101 is a multi air conditioner for buildings that sucks in indoor air, heats or cools it, and then supplies air to the room.
  • the air conditioner 101 has a communication unit 102 for communicating with the system control device 1 and an air conditioner 103 for adjusting the air in the room.
  • the air conditioning unit 103 has, for example, the configuration shown in FIG. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the air conditioning unit 103 of the air conditioner 101.
  • the air conditioning unit 103 includes an outdoor unit 104, one or a plurality of indoor units 105, a refrigerant pipe 106, and a control transmission line 107.
  • the outdoor unit 104 and each indoor unit 105 are connected via a refrigerant pipe 106, and a refrigerant for heat exchange is circulated between the outdoor unit 104 and each indoor unit 105.
  • the fluid circulating between the outdoor unit 104 and each indoor unit 105 is not limited to the refrigerant, but may be water or other thermal fluid.
  • the outdoor unit 104 and each indoor unit 105 are connected via a control transmission line 107, and signals are exchanged.
  • the outside air harmonizing device 201 receives the control command 420 from the system control device 1 and harmonizes the outside air taken into the room for ventilation in the room.
  • the outside air harmonizing device 201 heats or cools the outside air necessary for ventilation, and then supplies air to the room.
  • the outside air harmonizing device 201 has a communication unit 202 for communicating with the system control device 1 and an air conditioning unit 203 for harmonizing the outside air.
  • the air conditioning unit 203 has, for example, the configuration shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the air conditioner unit 203 of the outside air conditioner 201.
  • the air conditioning unit 203 includes an outdoor unit 204, one or a plurality of external air conditioners 205, a refrigerant pipe 206, and a control transmission line 207.
  • the outdoor unit 204 and each external air conditioner 205 are connected via a refrigerant pipe 206, and a refrigerant that exchanges heat with the outside air circulates between the outdoor unit 204 and each external air conditioner 205.
  • the fluid circulating between the outdoor unit 204 and each external conditioner 205 is not limited to the refrigerant, but may be water or other thermal fluid.
  • the outdoor unit 204 and each external regulator 205 are connected via a control transmission line 207, and signals are exchanged.
  • a total heat exchanger, a desiccant element, or the like may be provided inside each external conditioner 205.
  • the sensor 301 detects the temperature and humidity in the room and outputs it as sensing information 502. Further, the sensor 301 detects a heating element required for the heat load calculation and outputs it as sensing information 502 as well.
  • the heat-generating body to be detected includes, for example, a user existing in a room and a heat-generating device such as a personal computer. Therefore, the sensing information 502 detected by the sensor 301 includes the number of users in the room and the number of heat generating devices. However, the sensing information 502 does not necessarily have to include both the number of users in the room and the number of heat generating devices. The sensing information 502 may include only the number of people in the room of the user.
  • the senor 301 has a system control device 1, a communication unit 302 for exchanging data, and a control unit 303 that detects and outputs sensing information 502.
  • the control unit 303 has one or more sensing devices such as a thermo-viewer, a camera, a temperature sensor, a humidity sensor, and a motion sensor, and detects the above-mentioned sensing information 502.
  • the sensing information 502 may further include outside air temperature and solar load. Further, the control unit 303 has a control circuit that processes the detected sensing information 502.
  • the transmission communication line 401 is a communication line for exchanging necessary data between the system control device 1, the air conditioner 101, the outside air conditioner 201, and the sensor 301.
  • the communication performed on the transmission communication line 401 may be either wired communication or wireless communication.
  • the communication standard performed by the transmission communication line 401 may be a general communication standard such as Ethernet (registered trademark) or an original communication standard.
  • the system control device 1 receives an input of a request regarding a hot / cold feeling from a user, and determines a target temperature and a target humidity in the room based on the request and the sensing information 502. Further, the system control device 1 determines a control pattern based on the determined target temperature and target humidity, and outputs a control command 420 to each of the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201.
  • the system control device 1 may calculate the heat load 410 processed by the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201 in order to reach the target temperature and the target humidity based on the sensing information 502. In that case, the system control device 1 sets the air conditioner 101 and the outside air conditioner so that the sum of the power consumption of the air conditioner 101 and the power consumption of the outside air conditioner 201 is minimized based on the calculated heat load 410.
  • Each share ratio of the device 201 is determined. Further, the control pattern based on the sharing ratio is output as the control command 420.
  • system control device 1 may use dynamic sensing information such as the number of users in the room detected by the sensor 301 in real time as the sensing information 502 used for the calculation of the heat load 410. ..
  • the system control device 1 includes a display unit 2, an operation input unit 3, a calculation unit 4, a memory unit 5, and a communication unit 6.
  • the display unit 2 displays the current indoor hot / cold state.
  • the indoor hot / cold state includes at least room temperature.
  • the display unit 2 includes at least one display device such as a liquid crystal display or a touch panel display.
  • the operation input unit 3 receives inputs such as a set temperature, an air volume, an air direction, and a set humidity from the user. Further, the operation input unit 3 accepts an input of an intuitive request regarding a feeling of warmth and coldness such as "hot” or "cold” from the user.
  • the operation input unit 3 includes at least one input device such as a wall remote controller, a portable wireless remote controller, and a touch panel display.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the operation input unit 3.
  • the operation input unit 3 and the display unit 2 are integrally configured. Therefore, in the example of FIG. 4, the display screen 30 of the operation input unit 3 is the display unit 2.
  • the operation input unit 3 is provided with a plurality of function buttons 33, a "hot” button 31, a "cold” button 32, a menu button 34, a decision button 35, a back button 36, and the like.
  • the current hot / cold state of the room is displayed on a map for each section area of the room that is divided in advance.
  • the indoor temperature is displayed as the hot / cold state.
  • the user operates the function button 33, selects the section area to be operated from the map on the display screen 30, and presses the enter button 35.
  • the user presses the "hot” button 31 or the "cold” button 32 to input a request regarding the feeling of warmth and coldness of "hot” or "cold”.
  • the user feels the room temperature is hot he presses the "hot” button 31.
  • the user feels the room temperature is cold he presses the "cold” button 32. In this way, the user can input a request of "hot” or "cold” for each section area in the room.
  • the menu button 34 when the user presses the menu button 34, the menu is displayed on the display screen 30.
  • the display screen 30 may be composed of a touch panel display so that the "hot” button 31 and the "cold” button 32 are displayed on the display screen 30.
  • the display screen 30 is composed of a touch panel display, the user can select the display screen 30 by directly touching the section area to be operated in the map of the display screen 30.
  • the display unit 2 and the operation input unit 3 are incorporated in the system control device 1, but not limited to this case, another device such as a smartphone or a dedicated terminal separately owned by the user is used.
  • the display unit 2 and the operation input unit 3 may be used.
  • another device such as a smartphone or a dedicated terminal is provided with the same functions as the display unit 2 and the operation input unit 3 in advance.
  • necessary information is transmitted / received to / from the other device through the communication unit 6 of the system control device 1.
  • the communication between the communication unit 6 and other devices may be either wired communication or wireless communication.
  • the communication standard may be a general communication standard such as Ethernet (registered trademark), or an original communication standard.
  • the calculation unit 4 determines the target temperature and the target humidity based on the set temperature, air volume, wind direction, set humidity, and the like input from the user to the operation input unit 3.
  • the calculation unit 4 controls the operation of the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201 by feedback control so that the current temperature and humidity in the room reach the target temperature and the target humidity.
  • the calculation unit 4 receives the request.
  • the target temperature and the target humidity in the room are determined based on the sensing information 502 received from the sensor 301.
  • the sensing information 502 at this time includes the temperature and humidity in the room.
  • the calculation unit 4 calculates the heat load 410 in the room by using the heat load calculation formula 501 based on the sensing information 502 received from the sensor 301.
  • the sensing information 502 at this time includes the temperature and humidity in the room and the number of users in the room.
  • the calculation unit 4 determines an energy-saving control pattern based on the calculated heat load 410, and generates a control command 420 for the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201.
  • the control command 420 includes at least one value of a parameter for each of the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201 that changes the air conditioning capacity such as the operation timing, the frequency of the compressor, the opening degree of the throttle device, and the refrigerant temperature. Is done.
  • the calculation unit 4 is provided with control circuits such as an MCU (MicroControllerUnit), a RAM (RandomAccessMemory), and a ROM (ReadonlyMemory).
  • the calculation unit 4 communicates with the memory unit 5 in both directions, and reads information necessary for the calculation of the heat load 410 and the control command 420 from the memory unit 5. Based on the information, the arithmetic unit 4 executes the program stored in the ROM and generates the heat load 410 and the control command 420.
  • the processing circuit included in the arithmetic unit 4 is not limited to the MCU, and may be other dedicated hardware.
  • the memory unit 5 internally holds the heat load calculation data 500 required for the heat load calculation.
  • FIG. 5 is a diagram showing data 500 for heat load calculation.
  • the heat load calculation data 500 includes the heat load calculation formula 501 used by the calculation unit 4, the sensing information 502 obtained by the sensor 301, and the building interior information 503.
  • the building interior information 503 includes heat generation amount per user, heat generation amount per heat generating device, wall heat passage amount, wall body area, window glass heat passage amount, glass area, and the like. Contains information. In addition to OA equipment, heating equipment also includes lighting equipment.
  • the memory unit 5 internally holds the device information 504 of the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201.
  • the device information 504 is used when the arithmetic unit 4 determines a control pattern that saves energy.
  • the device information 504 includes characteristic data such as power consumption and air conditioning capacity for each of the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201.
  • the memory unit 5 is composed of a control circuit such as a ROM, RAM, or disk that holds a value that is a source of calculation, but is not limited to this, and may be configured by a server on a network such as a cloud.
  • the communication between the server and the communication unit 6 may be either wired communication or wireless communication, and the communication standard may be a general communication standard such as Ethernet (registered trademark) or an original communication standard.
  • the communication unit 6 has a transmission / reception device connected to the transmission communication line 401.
  • the communication unit 6 receives the sensing information 502 from the sensor 301 via the transmission communication line 401. Further, the communication unit 6 transmits the control command 420 determined by the calculation unit 4 to the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201 via the transmission communication line 401.
  • the communication between the communication unit 6 and the sensor 301 may be either wired communication or wireless communication, and the communication standard may be a general communication standard such as Ethernet (registered trademark) or an original communication standard. ..
  • the communication between the communication unit 6 and the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201 may be either wired communication or wireless communication, and the communication standard is a general communication standard such as Ethernet (registered trademark). However, it may also be an original communication standard.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a processing flow of the air conditioning system 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 6 shows a processing flow when the operation input unit 3 of the system control device 1 receives an input from a user regarding a feeling of warm / cold feeling of “hot” or “cold”.
  • step S001 the operation input unit 3 of the system control device 1 receives an input from the user regarding a hot / cold feeling of "hot” or “cold”. As a result, the air conditioning system 10 starts the flow shown in FIG.
  • step S101 the sensor 301 detects the current temperature and humidity in the room and outputs the sensing information 502.
  • step S201 the sensing information 502 obtained in step S101 is stored in the memory unit 5.
  • the calculation unit 4 acquires information on the temperature and humidity in the room from the sensing information 502.
  • step S301 the calculation unit 4 sets the target temperature and the target humidity in the room based on the input of the request from the user received in step S001 and the sensing information 502 acquired from the memory unit 5 in step S201. decide.
  • step S401 the calculation unit 4 stores the target temperature and the target humidity in the memory unit 5 based on the calculation result of step S301.
  • step S501 the sensor 301 detects the number of users in the room and the number of heat generating devices in the room, and outputs sensing information 502.
  • the number of heat generating devices in the room does not necessarily have to be detected, and may be stored in advance as fixed data in the memory unit 5.
  • step S601 the sensing information 502 obtained in step S501 is stored in the memory unit 5.
  • the calculation unit 4 harmonizes the air conditioner 101 and the outside air in order to reach the target temperature and the target humidity stored in the memory unit 5 in step S401.
  • the heat load 410 to be processed by the device 201 is calculated.
  • step S701 the calculation unit 4 sets a control pattern in which the sum of the power consumption of the air conditioner 101 and the power consumption of the outside air conditioner 201 is minimized based on the heat load 410 calculated in step S601. Select from a plurality of control patterns prepared in advance. The calculation unit 4 generates the control command 420 based on the selected control pattern.
  • the operation input unit 3 receives an input of a request regarding an intuitive feeling of warm / cold feeling of "hot” or “cold” input from the user, and stores the value in the memory unit 5.
  • Step S101 In order to grasp the current indoor temperature and humidity, the control unit 303 of the sensor 301 detects the indoor temperature and humidity.
  • the process of step S101 is not limited to the sensor 301, and when a sensor similar to the sensor 301 is mounted in the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201, the detection value of the sensor may be used.
  • Step S201 The temperature and humidity detected by the sensor 301 are transmitted via the communication unit 302 of the sensor 301 and the communication unit 6 of the system control device 1, and are stored in the memory unit 5.
  • Step S301 The calculation unit 4 calculates the target temperature and the target humidity based on the input of the request from the user received in step S001 and the sensing information 502 stored in the memory unit 5 in step S201.
  • the calculation contents will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
  • FIG. 7 is a diagram showing a psychrometric map for determining a target temperature and a target humidity of the air conditioning system 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a method of determining a target temperature and a target humidity of the air conditioning system 10 according to the first embodiment.
  • the horizontal axis represents the dry-bulb temperature and the vertical axis represents the absolute humidity.
  • the system control device 1 stores the psychrometric map shown in FIG. 7 as a temperature map in advance in the memory unit 5.
  • the temperature map may be a separate temperature map for cooling and heating.
  • the comfortable temperature range in a room is a dry-bulb temperature of 24 ° C. to 28 ° C., and the relative humidity relative to it is 40% to 70%. Therefore, the range of the dry-bulb temperature of 24 ° C. to 28 ° C. and the humidity of 40% to 70% is referred to as a comfort zone.
  • the comfort zone is divided into the following K01 to K03. Refer to FIG. 7 for each area of comfort zones K01 to K03.
  • K01 Warm even in comfort.
  • K02 Comfortable.
  • K03 It's cool even in comfort.
  • the range outside the comfort zone can be roughly divided into the following hot zones of H01 to H04 and the following cold zones of C01 to C04.
  • the hot zone of H01 to H04 and the cold zone of C01 to C04 are separated by temperature and humidity.
  • each region of the hot zone of H01 to H04 and the cold zone of C01 to C04 refers to the region separated by a solid line or a broken line in FIG. 7.
  • H01 It's very hot. H02: It's hot. H03: It's hot and hot. H04: It's hot and humid. C01: Very cold. C02: It's cold. C03: It's cold. C04: It's hot and humid.
  • threshold value and definition name that define the area of each zone are not limited to this, and can be changed according to each region or user.
  • FIG. 8 describes how to determine the target temperature and humidity based on the temperature and humidity detected by the sensor 301 and the input of the user's request for a feeling of warmth and coldness.
  • the current state of the room is point P1. That is, as indicated by point P1, the current room temperature is 29 ° C. and the humidity is 75%.
  • Point P1 is a point in the hot zone H01 outside the comfort zones K01 to K03.
  • the calculation unit 4 controls the comfort zones K01 to K03 so as to reduce the energy consumption due to air conditioning.
  • the comfort zone K01 closest to the point P1 is selected from the above.
  • the point selected from the comfort zone K01 is the point P2 closest to the point P1.
  • the calculation unit 4 updates the current target temperature and target humidity with the temperature and humidity at point P2 as new target temperatures and target humidity.
  • the user may input the request of "hot” or “cold” to the operation input unit 3 again. This case will be described below.
  • the calculation unit 4 After updating the target temperature and the target humidity based on the point P2, if the user inputs a request of "hot", the calculation unit 4 sets the temperature 1 ° C. lower than the temperature of the point P2 as the new target temperature. The humidity that is 5% lower than the humidity at point P2 is changed to the new target humidity. The point showing the new target temperature and the target humidity at this time is the point P3 in FIG.
  • the calculation unit 4 raises the temperature 1 ° C. from the temperature of the point P2 to a new target temperature. Then, the humidity increased by 5% from the humidity at point P2 is changed to the new target humidity.
  • the calculation unit 4 sets The target temperature and target humidity are adjusted according to the input of the request. Further, when making the adjustment, the calculation unit 4 changes the target temperature at an adjustment level of ⁇ 1 ° C. and changes the target humidity at an adjustment level of ⁇ 5%. In this way, the calculation unit 4 adjusts the target temperature and the target humidity at a fine adjustment level so that the temperature and humidity desired by the user are obtained as much as possible within the range of energy saving control. Set temperature and target humidity.
  • the calculation unit 4 when the user inputs a request in the direction toward the comfort zones K01 to K03 from outside the comfort zones K01 to K03, the calculation unit 4 first receives the comfort zone K01 to the closest to the current point. Select any one of K03. After that, the calculation unit 4 selects a point in which the specific enthalpy difference is minimized in the selected comfort zone area, and sets the temperature and humidity of the point as the target temperature and the target humidity.
  • the calculation unit 4 changes the target temperature and the target humidity by the amount of the control target value predetermined for each zone as described below. Specifically, when the current indoor state is the point P1 of the hot zone H01, when the user inputs a request of "cold", the calculation unit 4 will perform the calculation unit 4 based on the following control target value of the point P1.
  • the target temperature is set to 30 ° C., which is 1 ° C. higher than the temperature of 29 ° C., and the humidity of 75% at point P1 is set to 75% as it is as the target humidity without changing.
  • the above control target value can be changed according to the region or the user.
  • Step S401 The calculation unit 4 stores the target temperature and the target humidity set in step S301 in the memory unit 5 of the system control device 1.
  • Step S501 The sensor 301 detects sensing information 502 such as the number of people in the room required to calculate the heat load 410 in the room in the next step S601.
  • sensing information 502 such as the number of people in the room required to calculate the heat load 410 in the room in the next step S601.
  • An example of the sensing information 502 detected by the sensor 301 is shown in FIG.
  • the indoor heat load 410 generally includes human body heat generation, lighting heat generation, OA equipment heat generation, heat transfer from the building frame, solar heat load, outside air heat load due to draft, and ventilation. It is composed of the outside air heat load.
  • human fever is based on the number of people in the room changing in real time.
  • the heat transfer from the building frame, the solar heat load, and the outside air heat load due to the draft are based on the outside air temperature and the room temperature that change in real time.
  • the solar heat load is based on the solar load from the window surface that changes in real time. In this way, the number of people in the room, the outside air temperature, the room temperature, and the solar radiation load change in real time, and thus are dynamic sensing information.
  • step S501 these dynamic sensing information is detected by the sensor 301.
  • the value measured in advance may be stored in the memory unit 5, and the stored value may be read out and used for the heat load calculation.
  • the room temperature may be detected again in step S501, but the value detected in step S101 may be used.
  • the control unit 303 of the sensor 301 is composed of an electronic component capable of sensing dynamic sensing information and an electric circuit for controlling the electronic component.
  • the calculation of the heat load 410 performed in step S601 described later does not necessarily have to calculate all of the heat loads shown in FIG. 5, and may be only a part thereof.
  • Step S601 The sensor 301 holds the sensing information 502 detected in step S501 in the memory unit 5 of the system control device 1 via the communication unit 302 and the communication unit 6.
  • the calculation unit 4 reads the heat load calculation formula 501, the sensing information 502, and the building internal information 503, which are necessary for the heat load calculation, from the memory unit 5.
  • the calculation unit 4 calculates the heat load 410 by using the heat load calculation formula 501, the sensing information 502, and the building interior information 503.
  • the skeleton information in the skeleton of the heat load calculation formula 501 in FIG. 5 refers to the wall heat passage rate, the wall body area, the window glass heat passage rate, and the glass area of the building interior information 503. Therefore, the heat transfer from the building frame is calculated by the following formula.
  • Data such as glass area can be read from building design information, BIM (Building Information Modeling), building CAD (Computer Aided Design) data, and the like. These data are stored in the memory unit 5 in advance as building internal information 503.
  • BIM Building Information Modeling
  • CAD Computer Aided Design
  • the heat load of the human body, the heat load of the outside air due to drafts, and the heat load of the outside air due to ventilation may be calculated by the heat load calculation formula 501 of FIG. 5, but are not limited thereto.
  • the sensible heat load and the latent heat load can be calculated by the following formula. Therefore, the heat of the human body, the heat load of the outside air due to drafts, and the heat load of the outside air due to ventilation may be calculated by the heat load calculation formula 501 of FIG. 5, or may be calculated by the following formula.
  • step S701 the case where the following calculation formula is used in step S601 will be described.
  • the lighting heat generation, the OA equipment heat generation, and the solar heat load are all sensible heat loads, and there is no latent heat load, so the sensible heat load is calculated by the heat load calculation formula 501.
  • Sensible heat load Number of people in the room x sensible heat load per person
  • Latent heat load Number of people in the room x latent heat load per person (crevice wind)
  • Total heat load crevice air volume x air density x difference in enthalpy inside and outside : Gap air volume x air density x air specific heat x internal / external temperature difference
  • Latent heat load draft total heat load-crevice sensible heat load (ventilation) total heat load: number of people in the room x ventilation air volume per person x air density x internal / external enthalpy difference
  • Sensible heat load Number of people in the room x Ventilation air volume per person x Air density x Air specific heat x Temperature difference
  • Latent heat load Ventilation total heat load-Ventilation sensible heat load
  • Step S701 Since the sensible heat load and the latent heat load for reaching the target temperature and the target humidity were calculated in step S601 above, the calculation unit 4 minimizes the total energy consumption of the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201.
  • the control command 420 is determined.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a method of determining the control command 420 of the air conditioning system 10 according to the first embodiment.
  • the heat load 410 includes the sensible heat load 901 and the latent heat load 902 calculated in step S601.
  • the sensible heat load 901 shown in FIG. 9 is the sensible heat load of human body heat generation, lighting heat generation, OA equipment heat generation, heat transfer from the building frame, solar heat load, outside air heat load due to draft, and outside air heat load due to ventilation. It is a total value.
  • the latent heat load 902 shown in FIG. 9 is the total value of the latent heat load of the human body heat generation, the outside air heat load due to draft, and the outside air heat load due to ventilation.
  • the sensible heat load 901 and the latent heat load 902 are shared and processed by the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201.
  • the air-conditioning device 101 and the outside air-conditioning device 201 have different characteristics of air-conditioning ability and power consumption, the air-conditioning device 101 and the outside air-conditioning device 201 are each in consideration of the characteristics. It is more energy-saving to operate the.
  • the share ratio R1 of the air conditioner 101 is larger than the share ratio R2 of the outside air conditioner 201.
  • the sum of power consumption when the sharing ratio 903 of the control pattern A is 903 is the sum of power consumption 904.
  • the sum of power consumption is the sum of the power consumption of the air conditioner 101 and the power consumption of the outside air conditioner 201.
  • the share ratio R1 of the air conditioner 101 is smaller than the share ratio R2 of the outside air conditioner 201.
  • the sum of power consumption when the sharing ratio 905 of the control pattern B is 905 is the sum of power consumption 906.
  • the difference between the share ratio R1 and the share ratio R2 in the share ratio 903 of the control pattern A is smaller than the difference between the share ratio R1 and the share ratio R2 in the share ratio 905 of the control pattern B.
  • control pattern A there is a control pattern in which a large number of air conditioners 101 are operated as in control pattern A, or a control pattern in which a large number of outside air conditioners 201 are operated as in control pattern B, and the sharing ratios R1 and R2 are also arbitrary. Can be set to. Therefore, there are a plurality of possible control patterns.
  • the power consumption sum 904 of the control pattern A is smaller than the power consumption sum 906. In this way, the value of the sum of power consumption differs depending on the control pattern.
  • the calculation unit 4 selects the control pattern that minimizes the sum of power consumption from the plurality of possible control patterns.
  • the power consumption characteristic data and the air conditioning capacity characteristic data of each of the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201 are stored in advance in the memory unit 5 as device information 504.
  • the calculation unit 4 calculates the value of the sum of power consumption in each control pattern based on the device information 504 stored in the memory unit 5, and selects the control pattern that minimizes the sum of power consumption. Comparing the power consumption sum 904 of the control pattern A and the power consumption sum 906 of the control pattern B, the power consumption sum 904 of the control pattern A is smaller. Therefore, when there are two types of control patterns A and B, the calculation unit 4 selects the control pattern A as the optimum control pattern.
  • the calculation unit 4 generates a control command 420 for the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201 so as to have the control pattern A. Specifically, the calculation unit 4 uses the control command 420 as a parameter for varying the air conditioning capacity such as the operation timing of the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201, the frequency of the compressor, the opening degree of the throttle device, and the refrigerant temperature. Set the value. The calculation unit 4 outputs the value of the parameter as a control command 420 to the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201 via the communication unit 6 of the system control device 1.
  • the calculation unit 4 sends the determined control pattern, the air conditioning device 101, and the outside air to the memory unit 5 of the system control device 1. Information such as the characteristics and power consumption of each of the conditioned devices 201 is stored.
  • the calculation unit 4 calculates the current heat load 410 and balances the heat loads covered by each of the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201 to save energy in the air conditioner system 10 as a whole. Select.
  • the sum of power consumption of the entire air conditioning system 10 can be reduced without simply biasing the load to the outside air conditioning device 201. ..
  • the sum of power consumption of the entire air conditioning system 10 can be reduced without simply biasing the load on the air conditioning device 101.
  • the control pattern with the minimum sum of power consumption is selected from a plurality of conceivable control patterns, so that optimum control that saves energy can always be realized.
  • the air conditioning system 10 includes the system control device 1. Further, the sensor 301 detects the sensing information 502 such as the number of people in the room required for the heat load calculation in real time.
  • the system control device 1 determines the target temperature and the target humidity, further calculates the heat load 410 in the room based on the sensing information 502, and then determines the control command 420 that saves energy in the air conditioning system 10 as a whole.
  • the calculation unit 4 controls the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201 by outputting the determined control command 420 to the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201. As a result, energy saving can be achieved.
  • the air-conditioning control device described in Patent Document 1 described above is feedback control that controls based on the difference between the set temperature and set humidity initially set by the user and the current room temperature and room humidity. Therefore, for example, when the number of people in the room, which is a heat load, fluctuates greatly, the heat load suddenly increases or decreases. However, since the control is performed based on the set temperature and set humidity initially set by the user, the control response is slow and it is difficult to reach the target temperature and target humidity, or it is slow to reach the target temperature and target humidity. There was a problem.
  • the sensor 301 detects dynamic sensing information 502 such as the number of people in the room required for the heat load calculation.
  • dynamic sensing information 502 such as the number of people in the room required for the heat load calculation.
  • the operation input unit 3 of the system control device 1 accepts an input of an intuitive warm / cold feeling request from the user, such as "hot” or "cold".
  • the calculation unit 4 determines the target temperature and the target humidity in response to the input of the request.
  • the heat load 410 is calculated from the sensing information 502 obtained by the sensor 301, and the optimum control command 420 that minimizes the sum of power consumption between the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201 is determined.
  • the air conditioning system 10 according to the first embodiment can save energy while reflecting the request from the user.
  • Patent Document 1 only automatic control is performed according to the set temperature and the set humidity input by the user, and there is no function for the user to input a request other than that. Therefore, there is a problem that when the user is not satisfied with the room temperature and humidity created by the automatic control, he / she cannot input the request for the warm / cold feeling.
  • the operation input unit 3 in order to receive the input of the user's intuitive feeling of warmth and coldness, that is, "hot” or “cold”, the operation input unit 3 performs automatic control by feedback control while performing automatic control. It is possible to realize control according to the user's taste.
  • Embodiment 2 the air conditioning system 10 according to the second embodiment will be described.
  • the description of the parts that overlap with the first embodiment is omitted, and the same parts or the corresponding parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.
  • the overall configuration of the air conditioning system 10 according to the second embodiment is basically the same as that of the air conditioning system 10 according to the first embodiment shown in FIG.
  • the difference between the first embodiment and the second embodiment is that in the second embodiment, the sensor 301 senses the amount of metabolism, the amount of clothing, etc. of the human body, which are PMV (Predicated Mean Vote) elements, and the system.
  • PMV Predicated Mean Vote
  • the calculation unit 4 of the control device 1 calculates the target temperature and the target humidity based on the PMV information. Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted here.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a processing flow of the air conditioning system 10 according to the second embodiment.
  • step S202 is provided instead of step S201 of FIG. 6, and steps S302 to S304 are provided instead of step S301 of FIG.
  • steps S202 and steps S302 to S304 which are different from those in FIG. 6, will be described, and description of the other steps will be omitted.
  • step S202 the calculation unit 4 calculates the PMV value in the current room.
  • the PMV value is calculated based on the six elements of the indoor user's body metabolism, clothing amount, radiation temperature, wind speed, indoor temperature, and indoor humidity.
  • the PMV value is indicated by a numerical value from -3 to +3 as shown below.
  • the information on the amount of metabolism, the amount of clothing, the radiation temperature, and the wind speed of the human body used for calculating the PMV value is obtained by the calculation unit 4 based on the sensing information 502 obtained by the camera and the thermopile sensor of the sensor 301. Calculate and use the estimated value.
  • the calculation unit 4 calculates an estimated value of the amount of metabolism, the amount of clothes, and the radiation temperature of the human body for each user.
  • an estimated value of the wind speed may be calculated from the air volume and the wind direction set in the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201.
  • the detected value of the anemometer may be used.
  • general information on the amount of metabolism, the amount of clothing, the radiation temperature, and the wind speed of the human body may be stored in the memory unit 5 as fixed values in advance.
  • the temperature and humidity in the room the temperature and humidity detected by the sensor 301 and stored in the memory unit 5 are used as in the first embodiment.
  • the calculation unit 4 reads data of six elements of the human body's metabolic rate, clothing amount, radiation temperature, wind speed, room temperature, and room humidity from the memory unit 5 of the system control device 1.
  • the PMV value is calculated based on the data of the six elements.
  • step S303 the calculation unit 4 confirms that the input of the request from the user in step S001 is not an erroneous operation. Specifically, the calculation unit 4 displays "OK with” hot “?” On the display screen of the display unit 2. Or “Is it OK with” cold “?” Is displayed, and the user is reconfirmed that the input of the request is not an erroneous operation.
  • step S304 If the operation is not erroneous, the user presses the enter button 35 of the operation input unit 3. When the enter button 35 is pressed, the process proceeds to step S304.
  • step S304 the calculation unit 4 measures ⁇ 1 ° C. with respect to the current indoor temperature detected in step S101 and ⁇ 5% with respect to the current humidity. , Change the target temperature and target humidity in the direction requested. Specifically, when the "hot" button 31 was pressed when the PMV value was -1, -2 or -3, the temperature was changed by -1 ° C. from the current room temperature detected in step S101. The value is set as the target temperature, and the value changed by -5% from the current humidity is set as the target humidity.
  • the target temperature is set to a value changed by + 1 ° C. from the current room temperature detected in step S101.
  • the target humidity is a value changed by + 5% with respect to the humidity of.
  • the calculation unit 4 uses the sensing information 502 of the sensor 301 to calculate the metabolic amount, clothing amount, radiation temperature of the human body, which are necessary for calculating the PMV value. And find the wind speed.
  • the calculation unit 4 calculates the current PMV value from the amount of metabolism, the amount of clothes, the radiation temperature, the wind speed, and the temperature and humidity in the room of the human body.
  • the calculation unit 4 determines the target temperature and the target humidity based on the PMV value.
  • the current PMV value is calculated when the heat load calculation is performed.
  • the heat load calculation is performed after detecting the real-time indoor load information, it is possible to realize air conditioning with quick responsiveness according to the indoor load. As a result, indoor comfort can be maintained regardless of fluctuations in indoor load.
  • the operation input unit 3 of the system control device 1 receives an intuitive input of a request for a feeling of warmth and coldness from a user who is "hot” or "cold". ..
  • the calculation unit 4 determines the target temperature and the target humidity in response to the input of the request from the user.
  • the air conditioning system 10 according to the second embodiment can determine the target temperature and the target humidity by reflecting the request from the user.
  • the calculation unit 4 calculates the heat load 410 from the sensing information 502 obtained by the sensor 301, and consumes the air conditioner 101 and the outside air conditioner 201. Determine the optimum control value that minimizes the sum of power. Therefore, the air conditioning system 10 according to the second embodiment can reflect the request from the user and save energy. Further, since the sensing information 502 used for the heat load calculation is real-time dynamic sensing information such as the number of people in the room, it is possible to realize air conditioning with quick responsiveness according to a change in the heat load in the room.
  • the control is based on the PMV value, it is possible to realize the control more suitable for the user's comfort.

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Abstract

空気調和システムは、室内の温度および湿度を検出するセンサーと、室内の空気を循環調和する空気調和装置と、室内の換気のために室内に取り込む外気を調和する外気調和装置と、空気調和装置および外気調和装置に対する制御指令を生成するシステム制御装置とを備え、システム制御装置は、ユーザーからの温冷感に関する要望の入力を受け付けて、要望の入力とセンサーで検出された温度および湿度とに基づいて、室内の目標温度および目標湿度を決定し、センサーで検出された温度および湿度に基づいて、目標温度および目標湿度に到達するために空気調和装置および外気調和装置が処理する熱負荷を演算し、熱負荷に基づいて生成された複数の制御パターンの中から、空気調和装置の消費電力と外気調和装置の消費電力との和が最小となる制御パターンを選択して、選択した制御パターンに基づいて、制御指令を生成する。

Description

空気調和システムおよびシステム制御装置
　本発明は、空気調和装置および外気調和装置を稼働させる空気調和システムおよびシステム制御装置に関する。
　オフィスビルなどの建物全体の消費エネルギーを低減するため、室内の空気調和のための消費エネルギーを低減することを目的とした多数の空気調和システムが提案されている。以下では、消費エネルギーを低減させることを「省エネルギー」と呼ぶこととする。
　そのような省エネルギーを目的とした空気調和システムの１つとして、快適温度範囲および快適湿度範囲をユーザーが設定した上で、その範囲内で空調を自動制御することで、快適性を考慮しつつ省エネルギー効果を図る空調制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、ここで、快適温度範囲は、室温の上限値と下限値とで設定される。また、同様に、快適湿度範囲は、室内湿度の上限値と下限値とで設定される。
特開２０１２－８３０８６号公報
　特許文献１に記載の空調制御装置においては、空調機が目標温度制御を行い、外調機が目標絶対湿度制御を行っている。そのため、例えば日本の梅雨時期のような気温がそれほど高くなく湿度が高いシーズンでは、快適温度範囲への到達は容易であるが、快適湿度範囲への到達のために、外調機の稼働が多くなる。すなわち、空調機の熱負荷は小さく消費電力は小さいが、一方で、外調機の熱負荷は大きく消費電力が大きくなる。その結果、システム全体として消費電力を考えた場合、省エネルギー制御が十分に行われていない可能性があるという課題があった。
　本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、ユーザーからの要望の入力に応じながら、省エネルギー効果の向上を図ることが可能な、空気調和システムおよびシステム制御装置を提供することを目的とする。
　本発明に係る空気調和システムは、室内の温度および湿度を検出するセンサーと、前記室内の空気を循環調和する空気調和装置と、前記室内の換気のために前記室内に取り込む外気を調和する外気調和装置と、前記空気調和装置および前記外気調和装置に対する制御指令を生成するシステム制御装置とを備え、前記システム制御装置は、ユーザーからの温冷感に関する要望の入力を受け付けて、前記要望の入力と前記センサーで検出された前記温度および前記湿度とに基づいて、前記室内の目標温度および目標湿度を決定し、前記センサーで検出された前記温度および前記湿度に基づいて、前記目標温度および前記目標湿度に到達するために前記空気調和装置および前記外気調和装置が処理する熱負荷を演算し、前記熱負荷に基づいて生成された複数の制御パターンの中から、前記空気調和装置の消費電力と前記外気調和装置の消費電力との和が最小となる制御パターンを選択して、選択した前記制御パターンに基づいて、前記制御指令を生成する。
　本発明に係る空気調和システムによれば、ユーザーからの要望の入力に応じながら、省エネルギー効果の向上を図ることができる。
実施の形態１に係る空気調和システムの構成を示す図である。 空気調和装置の空調部の構成を示す図である。 外気調和装置の空調部の構成を示す図である。 操作入力部の一例を示す図である。 熱負荷演算用データを示す図である。 実施の形態１に係る空気調和システムの処理の流れを示したフローチャートである。 実施の形態１に係る空気調和システムの目標温度および目標湿度を決定するための空気線図マップを示した図である。 実施の形態１に係る空気調和システムの目標温度および目標湿度を決定する方法を説明する図である。 実施の形態１に係る空気調和システムの制御指令の決定方法を説明する図である。 実施の形態２に係る空気調和システムの処理の流れを示すフローチャートである。
　以下、本発明に係る空気調和システムの実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。また、本発明は、以下の実施の形態に示す構成のうち、組み合わせ可能な構成のあらゆる組み合わせを含むものである。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはそれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
　実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る空気調和システム１０の構成を示す図である。空気調和システム１０は、オフィスビルなどの建物に対して設けられ、当該建物における室内の空気の調和を行う。以下、実施の形態１に係る空気調和システム１０の構成について説明する。
　［空気調和システム１０］
　図１に示すように、空気調和システム１０は、システム制御装置１と、空気調和装置１０１と、外気調和装置２０１と、センサー３０１と、伝送通信線４０１とを有している。システム制御装置１と、空気調和装置１０１と、外気調和装置２０１と、センサー３０１とは、伝送通信線４０１を介して接続されており、相互に通信を行う。
　［空気調和装置１０１］
　空気調和装置１０１は、システム制御装置１からの制御指令４２０を受けて、室内の空気を循環調和する。空気調和装置１０１は、室内のユーザーの温冷感を快適にするために、室内の空気を加熱または冷却して、室内に給気する。
　空気調和装置１０１は、室内の空気を吸い込んで加熱または冷却した後に室内に給気するビル用マルチエアコンなどである。
　空気調和装置１０１は、図１に示すように、システム制御装置１と通信を行うための通信部１０２と、室内の空気を調和するための空調部１０３とを有している。
　空調部１０３は、例えば、図２に示す構成を有する。図２は、空気調和装置１０１の空調部１０３の構成を示す図である。図２に示すように、空調部１０３は、室外機１０４と、１台または複数台の室内機１０５と、冷媒配管１０６と、制御伝送線１０７とを備えている。室外機１０４と各室内機１０５とは冷媒配管１０６を介して接続され、室外機１０４と各室内機１０５との間で熱交換を行う為の冷媒が循環される。室外機１０４と各室内機１０５との間を循環する流体は、冷媒に限らず、水またはその他の熱流体でもよい。また、室外機１０４と各室内機１０５とは制御伝送線１０７を介して接続され、信号のやりとりが行われる。
　［外気調和装置２０１］
　外気調和装置２０１は、システム制御装置１からの制御指令４２０を受けて、室内の換気のために室内に取り込む外気を調和する。外気調和装置２０１は、換気のために必要な外気を加熱または冷却した後に室内に給気する。
　外気調和装置２０１は、図１に示すように、システム制御装置１と通信を行うための通信部２０２と、外気を調和するための空調部２０３とを有している。
　空調部２０３は、例えば、図３に示す構成を有する。図３は、外気調和装置２０１の空調部２０３の構成を示す図である。図３に示すように、空調部２０３は、室外機２０４と、１台または複数台の外調機２０５と、冷媒配管２０６と、制御伝送線２０７とを備えている。室外機２０４と各外調機２０５とは冷媒配管２０６を介して接続され、外気と熱交換をする冷媒が室外機２０４と各外調機２０５との間を循環する。室外機２０４と各外調機２０５との間を循環する流体は、冷媒に限らず、水またはその他の熱流体でもよい。また、室外機２０４と各外調機２０５とは制御伝送線２０７を介して接続され、信号のやりとりが行われる。なお、各外調機２０５の内部に、全熱交換器またはデシカント素子などを設けていてもよい。
　［センサー３０１］
　センサー３０１は、室内の温度および湿度を検出して、センシング情報５０２として出力する。また、センサー３０１は、熱負荷演算に必要な発熱体を検知して、同じくセンシング情報５０２として出力する。検知される発熱体には、例えば、室内に存在するユーザー、および、パソコンなどの発熱機器が含まれる。そのため、センサー３０１が検知するセンシング情報５０２は、ユーザーの在室人数および発熱機器の台数を含む。但し、センシング情報５０２は、ユーザーの在室人数および発熱機器の台数の両方を必ずしも含まなくてもよい。センシング情報５０２は、ユーザーの在室人数のみを含んでいてもよい。
　センサー３０１は、図１に示すように、システム制御装置１とデータを授受するための通信部３０２と、センシング情報５０２を検出して出力する制御部３０３とを有している。
　制御部３０３は、サーモビューワ、カメラ、温度センサー、湿度センサー、人感センサーなどの１以上のセンシングデバイスを有し、上述したセンシング情報５０２を検出する。センシング情報５０２は、さらに、外気温度および日射負荷を含んでいてもよい。また、制御部３０３は、検出したセンシング情報５０２の処理を行う制御回路を有している。
　［伝送通信線４０１］
　伝送通信線４０１は、システム制御装置１と、空気調和装置１０１と、外気調和装置２０１と、センサー３０１との間で、必要なデータのやりとりを行うための通信線である。伝送通信線４０１で行われる通信は、有線通信および無線通信のどちらでも構わない。また、伝送通信線４０１で行われる通信の規格は、Ethernet(登録商標)などの一般的な通信規格でも、あるいは、独自の通信規格でもよい。
　［システム制御装置１］
　システム制御装置１は、ユーザーからの温冷感に関する要望の入力を受け付けて、当該要望とセンシング情報５０２とに基づいて、室内の目標温度および目標湿度を決定する。また、システム制御装置１は、決定した目標温度および目標湿度に基づいて制御パターンを決定し、空気調和装置１０１および外気調和装置２０１のそれぞれに対して制御指令４２０を出力する。
　さらに、システム制御装置１は、センシング情報５０２に基づいて、目標温度および目標湿度に到達するために空気調和装置１０１および外気調和装置２０１が処理する熱負荷４１０を演算するようにしてもよい。その場合、システム制御装置１は、演算した熱負荷４１０に基づいて、空気調和装置１０１の消費電力と外気調和装置２０１の消費電力との和が最小となるように、空気調和装置１０１および外気調和装置２０１のそれぞれの分担比率を決定する。また、当該分担比率に基づいた制御パターンを制御指令４２０として出力する。
　さらに、システム制御装置１は、熱負荷４１０の演算に用いるセンシング情報５０２として、センサー３０１がリアルタイムで検出した室内に存在するユーザーの在室人数などの動的なセンシング情報を用いるようにしてもよい。
　図１に示すように、システム制御装置１は、表示部２と、操作入力部３と、演算部４と、メモリー部５と、通信部６とを備えている。
　［表示部２］
　表示部２は、現在の室内温冷状態を表示する。室内温冷状態には、少なくとも室温が含まれる。表示部２は、液晶ディスプレイ、タッチパネルディスプレイなどの表示装置を、少なくとも１つ備えている。
　［操作入力部３］
　操作入力部３は、ユーザーからの設定温度、風量、風向、設定湿度などの入力を受け付ける。さらに、操作入力部３は、ユーザーからの「暑い」または「寒い」などの温冷感に関する直観的な要望の入力を受け付ける。操作入力部３は、壁リモコン、可搬式ワイヤレスリモコン、タッチパネルディスプレイなどの入力装置を、少なくとも１つ備えている。
　図４は、操作入力部３の一例を示す図である。図４の例においては、操作入力部３と表示部２とが一体で構成されている。従って、図４の例では、操作入力部３の表示画面３０が、表示部２である。操作入力部３には、複数のファンクションボタン３３、「暑い」ボタン３１、「寒い」ボタン３２、メニューボタン３４、決定ボタン３５、戻るボタン３６などが設けられている。
　図４に示すように、操作入力部３の表示画面３０には、予め区画された室内の区画エリアごとに、現在の室内の温冷状態がマップで表示されている。図４の例では、室内が９個の区画エリアに予め区分されている場合を示している。また、温冷状態として、室内の温度が表示されている。ユーザーは、ファンクションボタン３３を操作して、表示画面３０のマップの中から操作したい区画エリアを選択して、決定ボタン３５を押す。次に、ユーザーは、「暑い」ボタン３１または「寒い」ボタン３２を押すことで、「暑い」または「寒い」という温冷感に関する要望を入力する。具体的には、ユーザーが室温を暑く感じている場合は、「暑い」ボタン３１を押す。また、ユーザーは室温を寒く感じている場合は、「寒い」ボタン３２を押す。このように、ユーザーは、室内の区画エリアごとに、「暑い」または「寒い」という要望を入力することができる。
　また、操作入力部３において、ユーザーがメニューボタン３４を押すことにより、表示画面３０にメニューが表示される。ユーザーは、ファンクションボタン３３を操作して、メニューの選択、運転モードの切り替え、設定温度、風量、風向、設定湿度などの入力を行う。
　なお、図４の例では、「暑い」ボタン３１および「寒い」ボタン３２を押下式スイッチから構成する例を示したが、その場合に限定されない。表示画面３０をタッチパネルディスプレイから構成して、「暑い」ボタン３１および「寒い」ボタン３２を表示画面３０上に表示するようにしてもよい。表示画面３０をタッチパネルディスプレイから構成した場合には、ユーザーが表示画面３０のマップの中の操作したい区画エリアを直接タッチすることで選択することができる。
　また、実施の形態１では、表示部２と操作入力部３とがシステム制御装置１に組み込まれているが、その場合に限らず、ユーザーが別に保有するスマートフォンまたは専用端末などの他の機器を、表示部２および操作入力部３として使用するようにしてもよい。その場合には、スマートフォンまたは専用端末などの他の機器に、表示部２および操作入力部３と同様の機能を予め持たせておく。そして、システム制御装置１の通信部６を通じて、当該他の機器との間で、必要な情報の送受信を行う。通信部６と他の機器との間の通信は、有線通信および無線通信のどちらでも構わない。また、通信の規格は、Ethernet(登録商標)などの一般的な通信規格でも、あるいは、独自の通信規格でもよい。
　［演算部４］
　演算部４は、基本的な動作として、ユーザーから操作入力部３に対して入力された設定温度、風量、風向、設定湿度などに基づいて、目標温度および目標湿度を決定する。演算部４は、現在の室内の温度および湿度が、目標温度および目標湿度に到達するように、フィードバック制御により、空気調和装置１０１および外気調和装置２０１の動作の制御を行う。
　また、空気調和装置１０１および外気調和装置２０１の動作中に、操作入力部３がユーザーからの「暑い」または「寒い」という要望の入力を受けた場合には、演算部４は、当該要望とセンサー３０１から受信したセンシング情報５０２とに基づいて、室内の目標温度および目標湿度を決定する。このときのセンシング情報５０２には、室内の温度と湿度とが含まれる。また、演算部４は、センサー３０１から受信したセンシング情報５０２に基づいて、熱負荷計算式５０１を用いて、室内の熱負荷４１０を演算する。なお、このときのセンシング情報５０２には、室内の温度および湿度と、ユーザーの在室人数とが含まれる。演算部４は、演算した熱負荷４１０に基づいて、省エネルギーとなる制御パターンを決定し、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１とに対する制御指令４２０を生成する。制御指令４２０には、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１のそれぞれに対する、稼働タイミング、圧縮機の周波数、絞り装置の開度、冷媒温度などの空調能力を変動させるパラメータの値が少なくとも１つ含まれる。
　演算部４は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read only Memory）などの制御回路を備えている。演算部４は、メモリー部５と双方向で通信を行い、メモリー部５から、熱負荷４１０および制御指令４２０の演算に必要な情報を読み込む。演算部４は、それらの情報に基づいて、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行し、熱負荷４１０および制御指令４２０を生成する。演算部４が有する処理回路としては、ＭＣＵに限定されず、他の専用のハードウェアであってもよい。
　［メモリー部５］
　メモリー部５は、熱負荷演算に必要な熱負荷演算用データ５００を内部に保持する。図５は、熱負荷演算用データ５００を示す図である。熱負荷演算用データ５００には、図５に示すように、演算部４で用いられる熱負荷計算式５０１と、センサー３０１で得られるセンシング情報５０２と、建物内部情報５０３とが含まれる。建物内部情報５０３には、図５に示すように、ユーザー１人当たりの発熱量、発熱機器１台当たりの発熱量、壁体熱通過量、壁体面積、窓ガラス熱通過量、ガラス面積などの情報が含まれる。発熱機器には、ＯＡ機器の他に、照明機器も含まれる。さらに、メモリー部５は、空気調和装置１０１および外気調和装置２０１の機器情報５０４を内部に保持する。機器情報５０４は、演算部４が省エネルギーとなる制御パターンを決定する際に用いられる。機器情報５０４には、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１とのそれぞれについての消費電力および空調能力といった特性データが含まれる。
　また、メモリー部５は、演算の元となる値を保持するＲＯＭ、ＲＡＭ、ディスクなどの制御回路で構成されているが、それに限らず、クラウドなどのネットワーク上のサーバによって構成されてもよい。サーバと通信部６との通信については、有線通信および無線通信のどちらでも構わず、通信の規格は、Ethernet(登録商標)などの一般的な通信規格でも、あるいは、独自の通信規格でもよい。
　［通信部６］
　通信部６は、伝送通信線４０１に接続された送受信装置を有している。通信部６は、伝送通信線４０１を介して、センサー３０１から、センシング情報５０２を受信する。また、通信部６は、演算部４で決定された制御指令４２０を、伝送通信線４０１を介して、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１とに送信する。通信部６とセンサー３０１との間の通信は、有線通信および無線通信のどちらでも構わず、通信規格は、Ethernet(登録商標)などの一般的な通信規格でも、あるいは、独自の通信規格でもよい。同様に、通信部６と空気調和装置１０１および外気調和装置２０１との間の通信は、有線通信および無線通信のどちらでも構わず、通信規格は、Ethernet(登録商標)などの一般的な通信規格でも、あるいは、独自の通信規格でもよい。
　［空気調和システム１０の動作］
　図６は、実施の形態１に係る空気調和システム１０の処理の流れを示したフローチャートである。図６は、システム制御装置１の操作入力部３が、ユーザーから、「暑い」または「寒い」という温冷感に関する要望の入力を受けた場合の処理の流れを示している。
　図６において、ステップＳ００１で、システム制御装置１の操作入力部３が、ユーザーから、「暑い」または「寒い」という温冷感に関する要望の入力を受け付ける。これにより、空気調和システム１０は、図６のフローを開始する。
　次に、ステップＳ１０１で、センサー３０１が、現在の室内の温度および湿度を検出して、センシング情報５０２を出力する。
　次に、ステップＳ２０１で、ステップＳ１０１で得られたセンシング情報５０２がメモリー部５に保存される。演算部４は、センシング情報５０２から室内の温度および湿度の情報を取得する。
　次に、ステップＳ３０１で、演算部４が、ステップＳ００１で受け付けたユーザーからの要望の入力と、ステップＳ２０１でメモリー部５から取得したセンシング情報５０２とに基づいて、室内の目標温度および目標湿度を決定する。
　次に、ステップＳ４０１で、演算部４は、ステップＳ３０１の演算結果に基づいて、目標温度および目標湿度をメモリー部５に格納する。
　次に、ステップＳ５０１で、センサー３０１が、室内のユーザーの在室人数および室内の発熱機器の台数を検出して、センシング情報５０２を出力する。なお、室内の発熱機器の台数は必ずしも検出しなくてもよく、メモリー部５に固定データとして予め格納しておいてもよい。
　次に、ステップＳ６０１で、ステップＳ５０１で得られたセンシング情報５０２がメモリー部５に保存される。演算部４が、センシング情報５０２と熱負荷計算式５０１と建物内部情報５０３とに基づいて、ステップＳ４０１でメモリー部５に格納した目標温度および目標湿度に到達するために空気調和装置１０１および外気調和装置２０１が処理すべき熱負荷４１０を演算する。
　次に、ステップＳ７０１で、演算部４が、ステップＳ６０１で演算した熱負荷４１０に基づいて、空気調和装置１０１の消費電力と外気調和装置２０１の消費電力との和が最小となる制御パターンを、予め用意された複数の制御パターンの中から選択する。演算部４は、選択した制御パターンに基づいて、制御指令４２０を生成する。
　以下、図６の各ステップについて、さらに詳細に説明する。
　［ステップＳ００１］
　操作入力部３は、ユーザーから入力された「暑い」または「寒い」という直感的な温冷感に関する要望の入力を受け付け、その値をメモリー部５に格納する。
　［ステップＳ１０１］
　現在の室内の温度および湿度を把握するために、センサー３０１の制御部３０３で室内の温度と湿度とを検出する。なお、ステップＳ１０１の処理は、センサー３０１に限らず、空気調和装置１０１および外気調和装置２０１内にセンサー３０１と同様のセンサーを搭載している場合は、そのセンサーの検出値を用いてもよい。
　［ステップＳ２０１］
　センサー３０１で検出された温度および湿度は、センサー３０１の通信部３０２およびシステム制御装置１の通信部６を介して送信され、メモリー部５に格納される。
　［ステップＳ３０１］
　演算部４が、ステップＳ００１で受け付けたユーザーからの要望の入力と、ステップＳ２０１でメモリー部５に保存したセンシング情報５０２とに基づいて、目標温度および目標湿度の演算を行う。その演算内容について、図７および図８を用いて説明する。図７は、実施の形態１に係る空気調和システム１０の目標温度および目標湿度を決定するための空気線図マップを示した図である。図８は、実施の形態１に係る空気調和システム１０の目標温度および目標湿度を決定する方法を説明する図である。図７および図８において、横軸は乾球温度、縦軸は絶対湿度を示す。
　システム制御装置１は、図７に示す空気線図マップを、温度マップとして、メモリー部５に予め格納している。温度マップは、冷房用と暖房用とでそれぞれ別の温度マップとしてもよい。
　例えば、図７に示すように、一般的に、室内の快適温度範囲は乾球温度２４℃～２８℃で、それに対する相対湿度は４０％～７０％と言われている。そのため、乾球温度２４℃～２８℃、且つ、湿度４０％～７０％の範囲を、快適ゾーンと呼ぶこととする。実施の形態１では、快適ゾーンを、下記のＫ０１～Ｋ０３に分割する。快適ゾーンＫ０１～Ｋ０３の各領域は、図７を参照されたい。
　Ｋ０１：快適の中でも暖かい。
　Ｋ０２：快適。
　Ｋ０３：快適の中でも涼しい。
　また、快適ゾーン外の範囲については、大きく分けて、以下のＨ０１～Ｈ０４の暑いゾーンと、以下のＣ０１～Ｃ０４の寒いゾーンとに分類できる。Ｈ０１～Ｈ０４の暑いゾーン、および、Ｃ０１～Ｃ０４の寒いゾーンは、温度と湿度とによって区分されている。具体的には、Ｈ０１～Ｈ０４の暑いゾーン、および、Ｃ０１～Ｃ０４の寒いゾーンのそれぞれの各領域は、図７において実線または破線で区切られた領域を指す。
　Ｈ０１：非常に暑い。
　Ｈ０２：暑い。
　Ｈ０３：からっとして暑い。
　Ｈ０４：蒸し暑い。
　Ｃ０１：非常に寒い。
　Ｃ０２：寒い。
　Ｃ０３：からっとして寒い。
　Ｃ０４：蒸し寒い。
　また、各ゾーンの領域を定義する閾値および定義名称などはこれに限らず、各地域またはユーザーに合わせて変更できることとする。
　図８では、センサー３０１が検出した温度および湿度と、ユーザーからの温冷感に関する要望の入力とに基づいて、どのようにして目標とする温度および湿度を決定するかを説明する。図８において、現在の室内の状態が点Ｐ１であるとする。すなわち、点Ｐ１で示されるように、現在の室温は２９℃で、湿度は７５％である。点Ｐ１は、快適ゾーンＫ０１～Ｋ０３外の暑いゾーンＨ０１の中の点である。
　このとき、室内に居るユーザーが、操作入力部３に対して「暑い」という要望を入力すると、演算部４は、空気調和による消費エネルギーが少なくなるように制御するために、快適ゾーンＫ０１～Ｋ０３の中から、点Ｐ１に最も近い快適ゾーンＫ０１を選択する。このとき、快適ゾーンＫ０１の中から選択されるポイントは、点Ｐ１に最も近い点Ｐ２である。
　次に、演算部４は、点Ｐ２の温度および湿度を、新たな目標温度および目標湿度として、現在の目標温度および目標湿度を更新する。
　しかしながら、点Ｐ２に基づく目標温度および目標湿度の更新後に、ユーザーから、操作入力部３に対して、「暑い」または「寒い」という要望の入力が再度行われる場合がある。その場合について、以下に説明する。
　点Ｐ２に基づく目標温度および目標湿度の更新後に、ユーザーから「暑い」という要望の入力があった場合は、演算部４は、点Ｐ２の温度から１℃下げた温度を新たな目標温度とし、点Ｐ２の湿度から５％下げた湿度を新たな目標湿度にする変更を行う。このときの新たな目標温度および目標湿度を示す点が、図８の点Ｐ３である。
　一方、点Ｐ２に基づく目標温度および目標湿度の更新後に、ユーザーから「寒い」という要望の入力があった場合は、演算部４は、点Ｐ２の温度から１℃上げた温度を新たな目標温度とし、点Ｐ２の湿度から５％上げた湿度を新たな目標湿度にする変更を行う。
　このように、目標温度および目標湿度を快適ゾーンＫ０１～Ｋ０３の中の点に設定した後に、ユーザーによって「暑い」または「寒い」という要望の入力が行われた場合には、演算部４が、当該要望の入力に応じて目標温度および目標湿度の調整を行う。また、当該調整を行う際に、演算部４は、目標温度に対して±１℃という調整レベルでの変更を行い、目標湿度に対して±５％という調整レベルでの変更を行う。このように、演算部４が、目標温度および目標湿度を、細かい調整レベルで調整することで、省エネルギー制御となる範囲で、可能な限り、ユーザーが所望とする温度および湿度となるように、目標温度および目標湿度を設定する。
　以上のように、快適ゾーンＫ０１～Ｋ０３外から、快適ゾーンＫ０１～Ｋ０３に向かう方向の要望の入力がユーザーによって行われた場合、演算部４は、まず、現在のポイントから最も近い快適ゾーンＫ０１～Ｋ０３のいずれか１つを選択する。その後、演算部４は、選択した快適ゾーンの領域の中で、比エンタルピー差が最小になるポイントを選択し、当該ポイントの温度および湿度を、目標温度および目標湿度とする。
　逆に、快適ゾーンＫ０１～Ｋ０３外にも関わらず、快適ゾーンＫ０１～Ｋ０３に対して反対方向に向かう要望の入力がユーザーによって行われた場合について説明する。その場合、演算部４は、下記のように、各ゾーンに対して予め定められた制御目標値の分だけ、目標温度および目標湿度を変更する。具体的には、現在の室内の状態が暑いゾーンＨ０１の点Ｐ１のときに、当該ユーザーが「寒い」という要望を入力すると、演算部４は、下記の制御目標値に基づいて、点Ｐ１の温度２９℃に対して１℃上げた３０℃を目標温度にし、点Ｐ１の湿度７５％は変更せずに、そのままの７５％を目標湿度に設定する。
　＜制御目標値＞
　Ｈ０１：目標温度＋１℃、目標湿度は変更なし
　Ｈ０２：目標温度＋１℃、目標湿度＋５％
　Ｈ０３：目標温度は変更なし、目標湿度＋５％
　Ｈ０４：目標温度＋１℃、目標湿度は変更なし
　Ｃ０１：目標温度－１℃、目標湿度は変更なし
　Ｃ０２：目標温度－１℃、目標湿度－５％
　Ｃ０３：目標温度－１℃、目標湿度は変更なし
　Ｃ０４：目標温度は変更なし、目標湿度－５％
　なお、上記の制御目標値は、地域または利用者に合わせて変更できることとする。
　［ステップＳ４０１］
　演算部４は、上記ステップＳ３０１で設定した目標温度および目標湿度を、システム制御装置１のメモリー部５に格納する。
　［ステップＳ５０１］
　センサー３０１が、次のステップＳ６０１で室内の熱負荷４１０を演算するために必要な在室人数などのセンシング情報５０２を検出する。センサー３０１が検出するセンシング情報５０２の一例を、図５に示す。
　図５に示すように、室内の熱負荷４１０は、一般的に、人体発熱と、照明発熱、ＯＡ機器発熱、建物躯体からの熱伝達、日射熱負荷、隙間風による外気熱負荷、および、換気による外気熱負荷で構成される。この中で、人体発熱は、リアルタイムに変化する在室人数に基づいている。また、建物躯体からの熱伝達、日射熱負荷、および、隙間風による外気熱負荷は、リアルタイムに変化する外気温度および室内温度に基づいている。さらに、日射熱負荷は、リアルタイムに変化する窓面からの日射負荷に基づいている。このように、在室人数、外気温度、室内温度、および、日射負荷は、リアルタイムに変化するため、動的センシング情報である。従って、ステップＳ５０１では、これらの動的センシング情報をセンサー３０１で検出する。なお、リアルタイムに変化しない他のセンシング情報については、予め測定した値をメモリー部５に保存しておき、保存された値を読み出して、熱負荷演算に用いるようにしてもよい。また、室内温度については、ステップＳ５０１で再度検出してもよいが、ステップＳ１０１で検出した値を用いてもよい。センサー３０１の制御部３０３は、動的センシング情報をセンシングできる電子部品と電子部品を制御する電気回路とから構成されている。なお、後述するステップＳ６０１で行われる熱負荷４１０の演算は、図５に示す熱負荷の全てについて必ずしも計算しなくてもよく、その一部だけでもよい。
　［ステップＳ６０１］
　センサー３０１は、通信部３０２および通信部６を介して、ステップＳ５０１で検出したセンシング情報５０２を、システム制御装置１のメモリー部５に保持する。演算部４は、熱負荷演算に必要な、熱負荷計算式５０１、センシング情報５０２、および、建物内部情報５０３を、メモリー部５から読み出す。演算部４は、熱負荷計算式５０１、センシング情報５０２、および、建物内部情報５０３を用いて、熱負荷４１０を演算する。
　図５の熱負荷計算式５０１の躯体にある躯体情報とは、建物内部情報５０３の壁体熱通過率、壁体面積、窓ガラス熱通過率、および、ガラス面積を指す。従って、建物躯体からの熱伝達は、以下の計算式で算出される。
　建物躯体からの熱伝達
　＝（外気温度－室内温度）×ガラス面積×窓ガラス熱通過率
　　＋（外気温度－室内温度）×壁体面積×壁体熱通過率
　ガラス面積などのデータは、建築設計情報、ＢＩＭ（Building Information Modeling）、または、建物ＣＡＤ（Computer Aided Design）データなどから読み取ることができる。これらのデータは、建物内部情報５０３として、予め、メモリー部５に格納されている。
　また、人体発熱、隙間風による外気熱負荷、および、換気による外気熱負荷については、図５の熱負荷計算式５０１で計算してもよいが、それに限定されない。人体発熱、隙間風による外気熱負荷、および、換気による外気熱負荷には、顕熱負荷と潜熱負荷とが存在する。顕熱負荷と潜熱負荷は、具体的には下記の計算式で算出され得る。従って、人体発熱、隙間風による外気熱負荷、および、換気による外気熱負荷については、図５の熱負荷計算式５０１で計算してもよく、あるいは、下記の計算式で計算してもよい。なお、以下のステップＳ７０１では、ステップＳ６０１で下記の計算式を用いた場合について説明する。一方、照明発熱、ＯＡ機器発熱、日射熱負荷については、すべて顕熱負荷であり、潜熱負荷はないため、熱負荷計算式５０１によって顕熱負荷が算出される。
　（人体）顕熱負荷：在室人数×１人当たりの顕熱負荷
　　　　　潜熱負荷：在室人数×１人当たりの潜熱負荷
（隙間風）全熱負荷：隙間風風量×空気密度×内外エンタルピー差
　　　　　顕熱負荷：隙間風風量×空気密度×空気比熱×内外温度差
　　　　　潜熱負荷：隙間風全熱負荷－隙間風顕熱負荷
　（換気）全熱負荷：在室人数×１人当たり換気風量
　　　　　　　　　　　　×空気密度×内外エンタルピー差
　　　　　顕熱負荷：在室人数×1人当たり換気風量×空気密度
　　　　　　　　　　　　×空気比熱×温度差
　　　　　潜熱負荷：換気全熱負荷－換気顕熱負荷
　［ステップＳ７０１］
　上記のステップＳ６０１で目標温度および目標湿度に到達するための顕熱負荷および潜熱負荷が演算されたため、演算部４は、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１のトータル消費エネルギーが最小となるような制御指令４２０を決定する。以下、図９を用いて、制御指令４２０の一例を説明する。図９は、実施の形態１に係る空気調和システム１０の制御指令４２０の決定方法を説明する図である。
　上述したように、熱負荷４１０には、ステップＳ６０１で演算した顕熱負荷９０１と潜熱負荷９０２とが含まれる。図９に示す顕熱負荷９０１は、人体発熱、照明発熱、ＯＡ機器発熱、建物躯体からの熱伝達、日射熱負荷、隙間風による外気熱負荷、および、換気による外気熱負荷の顕熱負荷の合計値である。また、図９に示す潜熱負荷９０２は、人体発熱、隙間風による外気熱負荷、および、換気による外気熱負荷の潜熱負荷の合計値である。顕熱負荷９０１および潜熱負荷９０２は、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１とが分担して処理する。このとき、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１とでは、空気調和能力の特性および消費電力の特性が互いに異なることから、当該特性を考慮して、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１とのそれぞれを効率よく稼働させたほうが省エネルギーとなる。
　例えば、図９に示す制御パターンＡの分担比率９０３では、空気調和装置１０１の分担比率Ｒ１が、外気調和装置２０１の分担比率Ｒ２よりも大きい。制御パターンＡの分担比率９０３のときの消費電力和は、消費電力和９０４となる。なお、消費電力和とは、空気調和装置１０１の消費電力と外気調和装置２０１の消費電力とを合計した値である。
　一方、図９に示す制御パターンＢの分担比率９０５では、空気調和装置１０１の分担比率Ｒ１が、外気調和装置２０１の分担比率Ｒ２よりも小さい。制御パターンＢの分担比率９０５のときの消費電力和は、消費電力和９０６となる。
　制御パターンＡの分担比率９０３における分担比率Ｒ１と分担比率Ｒ２との差は、制御パターンＢの分担比率９０５における分担比率Ｒ１と分担比率Ｒ２との差よりも小さい。
　このように、制御パターンＡのように空気調和装置１０１を多く稼働させる制御パターン、あるいは、制御パターンＢのように外気調和装置２０１を多く稼働させる制御パターンがあり、その分担比率Ｒ１、Ｒ２も任意に設定可能である。従って、想定できる制御パターンは、複数個存在する。
　また、制御パターンＡの消費電力和９０４と制御パターンＢの消費電力和９０６とを比較すると分かるように、消費電力和９０４の方が、消費電力和９０６よりも小さい。このように、制御パターンによって、消費電力和の値は異なる。
　従って、演算部４は、想定できる複数の制御パターンの中から、消費電力和が最小となる制御パターンを選択する。空気調和装置１０１と外気調和装置２０１とのそれぞれの消費電力の特性データおよび空調能力の特性データが、機器情報５０４として、メモリー部５に予め格納されている。演算部４は、メモリー部５に格納された機器情報５０４に基づいて、各制御パターンにおける消費電力和の値を算出して、消費電力和が最小となる制御パターンを選択する。制御パターンＡの消費電力和９０４と制御パターンＢの消費電力和９０６とを比較すると、制御パターンＡの消費電力和９０４の方が小さい。そのため、制御パターンが制御パターンＡ、Ｂの２種類の場合、演算部４は、制御パターンＡを最適な制御パターンとして選択する。演算部４は、制御パターンＡとなるように、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１に対する制御指令４２０を生成する。具体的には、演算部４は、制御指令４２０として、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１の稼働タイミング、圧縮機の周波数、絞り装置の開度、冷媒温度などの空調能力を変動させるパラメータの値を設定する。演算部４は、当該パラメータの値を、制御指令４２０として、システム制御装置１の通信部６を介して、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１とのそれぞれに出力する。
　また、最適な制御パターンが決定された後の空気調和制御の良否を判定するために、演算部４は、システム制御装置１のメモリー部５に、決定した制御パターンと、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１とのそれぞれの特性および消費電力などの情報とを格納する。
　このように、演算部４は、現状の熱負荷４１０を演算した上で、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１のそれぞれが賄う熱負荷をバランスさせて空気調和システム１０全体として省エネルギーとなる制御パターンを選択する。その結果、例えば日本の梅雨時期のような気温がそれほど高くなく湿度が高いシーズンでも、単に外気調和装置２０１に負荷を偏らせることなく、空気調和システム１０全体の消費電力和を小さくすることができる。また、真夏の気温が高いシーズンでも、単に空気調和装置１０１に負荷を偏らせることなく、空気調和システム１０全体の消費電力和を小さくすることができる。このように、どのようなシーズンにおいても、想定可能な複数の制御パターンの中から、消費電力和が最小の制御パターンを選択するため、常に、省エネルギーとなる最適な制御を実現することができる。
　以上のように、実施の形態１に係る空気調和システム１０は、システム制御装置１を備えている。また、センサー３０１は、熱負荷演算に必要な在室人数などのセンシング情報５０２をリアルタイムで検出する。システム制御装置１は、目標温度および目標湿度を決定し、さらに、センシング情報５０２に基づいて室内の熱負荷４１０を演算した上で、空気調和システム１０全体として省エネルギーとなる制御指令４２０を決定する。演算部４は、決定した制御指令４２０を空気調和装置１０１および外気調和装置２０１に対して出力することで、空気調和装置１０１および外気調和装置２０１を制御する。これにより、省エネルギー化を図ることができる。
　上記の特許文献１に記載の空調制御装置では、ユーザーから最初に設定された設定温度および設定湿度と現状の室内温度および室内湿度との乖離に基づく制御を行うフィードバック制御となっている。そのため、例えば、熱負荷となる在室人数などが大きく変動した場合には、熱負荷が急増または急減する。しかしながら、ユーザーから最初に設定された設定温度および設定湿度に基づいて制御しているため、制御レスポンスが遅く、目標温度および目標湿度になり辛い、あるいは、目標温度および目標湿度に到達するのが遅いという課題があった。
　これに対して、実施の形態１においては、熱負荷演算を行うときに、センサー３０１により熱負荷演算に必要な在室人数などの動的なセンシング情報５０２を検出する。このように、実施の形態１では、リアルタイムの室内負荷の情報を検出した上で、熱負荷演算を行うため、室内負荷に応じた、応答性の早い空気調和を実現することができる。その結果、室内負荷の変動にかかわらず、室内の快適性を保つことができる。
　また、システム制御装置１の操作入力部３は、「暑い」または「寒い」というユーザーからの直感的な温冷感の要望の入力を受け付ける。演算部４は、当該要望の入力に応じて、目標温度および目標湿度を決定する。また、センサー３０１で得たセンシング情報５０２から熱負荷４１０を演算し、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１との消費電力和が最小となるような最適な制御指令４２０を決定する。このように、実施の形態１に係る空気調和システム１０は、ユーザーからの要望を反映させながら、省エネルギー化を図ることができる。
　上記の特許文献１では、ユーザーから入力された設定温度および設定湿度に従って自動制御するだけで、それ以外に、ユーザーが要望を入力する機能がない。そのため、ユーザーが、自動制御によって作られた室内温度および湿度で満足できない場合に、その温冷感に対する要望を入力できないという課題があった。
　これに対して、実施の形態１では、操作入力部３が「暑い」または「寒い」というユーザーからの直感的な温冷感の要望の入力を受け付けるため、フィードバック制御による自動制御を行いながら、ユーザーの嗜好に合わせた制御を実現することができる。
　実施の形態２．
　以下、実施の形態２に係る空気調和システム１０について説明する。実施の形態２では、上記の実施の形態１と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付して示す。
　実施の形態２に係る空気調和システム１０の全体の構成は、図１に示した実施の形態１に係る空気調和システム１０と基本的に同じである。実施の形態１と実施の形態２との違いは、実施の形態２においては、センサー３０１が、ＰＭＶ（Predicated Mean Vote）要素となる、人体の代謝量、着衣量などをセンシングする点と、システム制御装置１の演算部４がＰＭＶ情報に基づいて目標温度および目標湿度の演算を行う点である。他の構成および動作については、実施の形態１と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。
　図１０は、実施の形態２に係る空気調和システム１０の処理の流れを示すフローチャートである。図６と図１０との違いは、図１０においては、図６のステップＳ２０１の代わりにステップＳ２０２が設けられ、図６のステップＳ３０１の代わりにステップＳ３０２～Ｓ３０４が設けられている点である。以下では、図６と異なるステップＳ２０２、および、ステップＳ３０２～Ｓ３０４について説明し、他のステップについては説明を省略する。
　［ステップＳ２０２］
　ステップＳ２０２では、演算部４が、現在の室内のＰＭＶ値を演算する。
　ＰＭＶ値は、室内のユーザーの人体の代謝量、着衣量、放射温度、風速、室内の温度、および、室内の湿度の６要素に基づいて演算される。ＰＭＶ値は、下記のように、－３～＋３までの数値で示される。
　＜ＰＭＶ値＞
　－３：寒い
　－２：涼しい
　－１：やや涼しい
　±０：どちらでもない
　＋１：やや暖かい
　＋２：暖かい
　＋３：暑い
　ＰＭＶ値の演算に用いる、人体の代謝量、着衣量、放射温度、および、風速の情報は、センサー３０１が有するカメラおよびサーモパイルセンサなどで得たセンシング情報５０２に基づいて、演算部４がそれらの推定値を算出して用いる。また、室内に複数のユーザーが存在する場合は、演算部４は、ユーザーごとに、人体の代謝量、着衣量、放射温度の推定値を算出する。あるいは、風速については、空気調和装置１０１および外気調和装置２０１に設定された風量および風向から、風速の推定値を演算してもよい。また、空気調和装置１０１および外気調和装置２０１に風速計が設けられていれば、当該風速計の検出値を用いてもよい。あるいは、人体の代謝量、着衣量、放射温度、および、風速の一般的な情報を予め固定値としてメモリー部５に格納しておいてもよい。室内の温度および湿度については、実施の形態１と同様に、センサー３０１が検出してメモリー部５に格納した温度および湿度を使用する。
　演算部４は、ＰＭＶ値の演算時には、システム制御装置１のメモリー部５から、人体の代謝量、着衣量、放射温度、風速、室内温度、および、室内湿度の６要素のデータを読み出して、当該６要素のデータに基づいて、ＰＭＶ値を演算する。
　［ステップＳ３０２］
　ステップＳ３０２では、演算部４が、ステップＳ００１で入力されたユーザーからの要望が、現在のＰＭＶ値に対して、ＰＭＶ値＝０に近づく方向であるか否かを判定する。判定の結果、当該要望が現在のＰＭＶ値に対してＰＭＶ＝０に近づく方向である場合には、ステップＳ３０２に進み、そうでない場合は、ステップＳ３０３に進む。
　［ステップＳ３０３］
　ステップＳ３０３では、演算部４は、ステップＳ００１のユーザーからの要望の入力が誤操作でないかを確認する。具体的には、演算部４が、表示部２の表示画面に、「「暑い」でＯＫ？」または「「寒い」でＯＫ？」などのメッセージを表示させ、要望の入力が誤操作でないかをユーザーに再確認する。
　ユーザーは、誤操作でない場合には、操作入力部３の決定ボタン３５を押す。決定ボタン３５が押された場合、ステップＳ３０４に進む。
　一方、誤操作であった場合いは、ユーザーは、操作入力部３の戻るボタン３６を押す。戻るボタン３６が押された場合、そのまま、図１０のフローの処理を終了する。
　［ステップＳ３０４］
　ステップＳ３０４では、演算部４が、ＰＭＶ値＝０となるケースの目標温度および目標湿度を決定する。ＰＭＶ値＝０となるケースとして、例えば、温度が高く、湿度が低いケース、温度は低く、湿度が高いケースというように複数のケースが存在する。そのため、演算部４は、実施の形態１のステップＳ７０１と同じアルゴリズムで、複数のケースの中から、空気調和装置１０１の消費電力と外気調和装置２０１の消費電力との消費電力和が最小となるケースを選択する。
　一方、ステップＳ３０３を経てステップＳ３０４に進んだ場合は、ステップＳ３０４において、演算部４は、ステップＳ１０１で検出した現在の室内の温度に対して±１℃、現在の湿度に対して±５％だけ、要望に応じた方向に、目標温度および目標湿度を変更する。具体的には、ＰＭＶ値が－１、－２または－３のときに、「暑い」ボタン３１が押されたときには、ステップＳ１０１で検出した現在の室内の温度に対して－１℃だけ変更した値を目標温度とし、現在の湿度に対して－５％だけ変更した値を目標湿度とする。一方、ＰＭＶ値が＋１、＋２または＋３のときに、「寒い」ボタン３２が押されたときには、ステップＳ１０１で検出した現在の室内の温度に対して＋１℃だけ変更した値を目標温度とし、現在の湿度に対して＋５％だけ変更した値を目標湿度とする。
　以上のように、実施の形態２に係る空気調和システム１０においては、演算部４が、センサー３０１のセンシング情報５０２から、ＰＭＶ値の演算に必要な、人体の代謝量、着衣量、放射温度、および、風速を求める。演算部４は、人体の代謝量、着衣量、放射温度、および、風速と、室内の温度および湿度とから、現在のＰＭＶ値を演算する。演算部４は、ＰＭＶ値に基づいて、目標温度および目標湿度を決定する。
　このように、実施の形態２においては、熱負荷演算を行うときに、現在のＰＭＶ値を演算する。このように、実施の形態２では、リアルタイムの室内負荷の情報を検出したうえで、熱負荷演算を行うため、室内負荷に応じた、応答性の早い空気調和を実現することができる。その結果、室内負荷の変動にかかわらず、室内の快適性を保つことができる。
　また、実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、システム制御装置１の操作入力部３が、「暑い」または「寒い」というユーザーから直感的な温冷感の要望の入力を受け付ける。演算部４は、ユーザーからの要望の入力に応じて、目標温度および目標湿度を決定する。このように、実施の形態２に係る空気調和システム１０は、ユーザーからの要望を反映させて、目標温度および目標湿度を決定することができる。
　さらに、実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、演算部４は、センサー３０１で得たセンシング情報５０２から熱負荷４１０を演算し、空気調和装置１０１と外気調和装置２０１との消費電力和が最小となるような最適制御値を決定する。そのため、実施の形態２に係る空気調和システム１０は、ユーザーからの要望を反映させ、且つ、省エネルギー化を図ることができる。また、熱負荷演算に用いるセンシング情報５０２は、在室人数などのリアルタイムの動的センシング情報であるため、室内の熱負荷の変化に応じた、応答性の早い空気調和を実現することができる。
　このように、実施の形態２に係る空気調和システム１０によれば、ＰＭＶ値に基づく制御であるため、ユーザーの快適性により合わせた制御を実現することができる。
　１　システム制御装置、２　表示部、３　操作入力部、４　演算部、５　メモリー部、６　通信部、１０　空気調和システム、３０　表示画面、３１　「暑い」ボタン、３２　「寒い」ボタン、３３　ファンクションボタン、３４　メニューボタン、３５　決定ボタン、３６　戻るボタン、１０１　空気調和装置、１０２　通信部、１０３　空調部、１０４　室外機、１０５　室内機、１０６　冷媒配管、１０７　制御伝送線、２０１　外気調和装置、２０２　通信部、２０３　空調部、２０４　室外機、２０５　外調機、２０６　冷媒配管、２０７　制御伝送線、３０１　センサー、３０２　通信部、３０３　制御部、４０１　伝送通信線、４１０　熱負荷、４２０　制御指令、５００　熱負荷演算用データ、５０１　熱負荷計算式、５０２　センシング情報、５０３　建物内部情報、５０４　機器情報、９０１　顕熱負荷、９０２　潜熱負荷、９０３　分担比率、９０４　消費電力和、９０５　分担比率、９０６　消費電力和。

Claims (7)

  1. 　室内の温度および湿度を検出するセンサーと、
    　前記室内の空気を循環調和する空気調和装置と、
    　前記室内の換気のために前記室内に取り込む外気を調和する外気調和装置と、
    　前記空気調和装置および前記外気調和装置に対する制御指令を生成するシステム制御装置と
    　を備え、
    　前記システム制御装置は、
    　ユーザーからの温冷感に関する要望の入力を受け付けて、
    　前記要望の入力と前記センサーで検出された前記温度および前記湿度とに基づいて、前記室内の目標温度および目標湿度を決定し、
    　前記センサーで検出された前記温度および前記湿度に基づいて、前記目標温度および前記目標湿度に到達するために前記空気調和装置および前記外気調和装置が処理する熱負荷を演算し、
    　前記熱負荷に基づいて生成された複数の制御パターンの中から、前記空気調和装置の消費電力と前記外気調和装置の消費電力との和が最小となる制御パターンを選択して、選択した前記制御パターンに基づいて、前記制御指令を生成する、
    　空気調和システム。
  2. 　前記システム制御装置は、前記ユーザーからの暑いまたは寒いという温冷感に関する前記要望の入力を受け付ける操作入力部を有する、
    　請求項１に記載の空気調和システム。
  3. 　前記システム制御装置は、予め区画された前記室内の区画エリアごとに、前記室内の温冷状態を表示する表示部を有し、
    　前記操作入力部は、前記区画エリアごとに、前記ユーザーからの前記要望の入力を受け付ける、
    　請求項２に記載の空気調和システム。
  4. 　前記センサーは、前記室内に存在するユーザーの在室人数を検出し、
    　前記システム制御装置は、
    　前記センサーで検出された前記温度、前記湿度、および、前記在室人数に基づいて、前記熱負荷を演算する、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の空気調和システム。
  5. 　前記システム制御装置は、
    　建物内部情報を格納するメモリー部を有し、
    　前記センサーで検出された前記温度、前記湿度、および、前記在室人数と、前記メモリー部に格納された前記建物内部情報とに基づいて、前記熱負荷を演算する、
    　請求項４に記載の空気調和システム。
  6. 　前記システム制御装置は、
    　前記室内に存在するユーザーの人体の代謝量、着衣量、放射温度、風速、前記温度、および、前記湿度に基づいて、前記室内の現在のＰＭＶ値を演算し、
    　前記要望の入力と前記ＰＭＶ値とに基づいて前記目標温度および前記目標湿度を決定する、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の空気調和システム。
  7. 　ユーザーからの温冷感に関する要望の入力を受け付ける操作入力部と、
    　室内の温度および湿度を含むセンシング情報を受信する通信部と、
    　前記室内の空気を循環調和する空気調和装置と前記室内の換気のために前記室内に取り込む外気を調和する外気調和装置とに対する制御指令を生成する演算部と
    　を備え、
    　前記演算部は、
    　前記操作入力部が受け付けた前記要望の入力と、前記通信部が受信した前記温度および前記湿度とに基づいて、前記室内の目標温度および目標湿度を決定し、
    　前記通信部が受信した前記温度および前記湿度に基づいて、前記目標温度および前記目標湿度に到達するために前記空気調和装置および前記外気調和装置が処理する熱負荷を演算し、
    　前記熱負荷に基づいて生成された複数の制御パターンの中から、前記空気調和装置の消費電力と前記外気調和装置の消費電力との和が最小となる制御パターンを選択して、選択した前記制御パターンに基づいて前記制御指令を生成する、
    　システム制御装置。
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