WO2023119571A1 - 空調制御装置および空調制御方法 - Google Patents

空調制御装置および空調制御方法 Download PDF

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WO2023119571A1
WO2023119571A1 PCT/JP2021/047936 JP2021047936W WO2023119571A1 WO 2023119571 A1 WO2023119571 A1 WO 2023119571A1 JP 2021047936 W JP2021047936 W JP 2021047936W WO 2023119571 A1 WO2023119571 A1 WO 2023119571A1
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pmv
room
air
air conditioning
conditioning control
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PCT/JP2021/047936
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English (en)
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Inventor
正樹 小松
Original Assignee
三菱電機ビルソリューションズ株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/62Control or safety arrangements characterised by the type of control or by internal processing, e.g. using fuzzy logic, adaptive control or estimation of values
    • F24F11/63Electronic processing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/10Temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/20Humidity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/30Velocity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2120/00Control inputs relating to users or occupants

Definitions

  • the present disclosure relates to an air conditioning control device and an air conditioning control method.
  • PMV Predicted Mean Vote
  • the PMV is an index that numerically expresses whether a person feels warm or cold.
  • the PMV is obtained by substituting the six factors of room temperature, humidity, wind speed, heat radiation, metabolic rate, and amount of clothing into the comfort equation.
  • Patent Document 1 discloses a radiation air-conditioning system that controls a plurality of air-conditioning devices installed indoors, such as air blowing means, radiation cooling means, and air-conditioning means, based on this PMV.
  • an object of the present disclosure is to provide an air conditioning control device and an air conditioning control method that provide a comfortable indoor thermal environment while improving the operating efficiency of multiple air conditioners controlled based on PMV.
  • the air conditioning control device of the present disclosure controls multiple air conditioners installed indoors based on PMV (Predicted Mean Vote).
  • the air conditioning control device includes an acquisition section, a calculation section, and a control section.
  • the acquisition unit acquires the air temperature, relative humidity, wind speed, and radiation temperature in the room, and the overall metabolic rate and clothing amount of one or more people present in the room.
  • the calculation unit calculates PMV based on the value obtained by the obtaining unit.
  • the control unit controls the plurality of air conditioners based on the PMV calculated by the calculation unit.
  • the control unit operates each of the plurality of air conditioners based on predetermined PMV numerical conditions. Numerical conditions are determined according to the priority of a plurality of air conditioners.
  • the air conditioning control method of the present disclosure is a method of controlling a plurality of air conditioners installed indoors based on PMV.
  • the air conditioning control method includes the step of acquiring the air temperature, relative humidity, wind speed, and radiation temperature in the room, and the metabolic rate and the amount of clothing of one or more people present in the room, and A step of calculating a PMV based on the value, and a step of controlling a plurality of air conditioners based on the PMV calculated by the calculating step.
  • the step of controlling operates each of the plurality of air conditioners based on a predetermined PMV numerical condition. Numerical conditions are determined according to the priority of a plurality of air conditioners.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an air conditioning control system according to Embodiment 1; FIG. It is a figure for demonstrating the calculation in an air-conditioning control apparatus, and control of a group of air-conditioning equipment.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining calculation of PMV; It is a figure for demonstrating the relationship between an air conditioner group and an environmental element. It is a figure for demonstrating the operation priority of an air conditioner group.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the PMV during cooling operation and the operation of the air conditioner group; FIG. 4 is a diagram for explaining PMV set values during cooling operation; FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between PMV during heating operation and the operation of the air conditioner group; FIG.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining PMV set values during heating operation; FIG. It is a figure for demonstrating the relationship between the surface temperature of a glass window, and operation
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the surface temperature of the glass window and the operation of the electric blinds during cooling operation;
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the surface temperature of the glass window and the operation of the electric blinds during heating operation;
  • 4 is a flowchart of processing executed by an air conditioning control device; 4 is a flowchart of cooling operation processing; 4 is a flowchart of heating operation processing;
  • FIG. 10 is a diagram for explaining calculation and control of air conditioner groups in the air conditioning control device according to Embodiment 2;
  • FIG. 4 is a diagram for explaining calculation of PMV; It is a figure for demonstrating the operation priority of an air conditioner group.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the PMV during cooling operation and the operation of the air conditioner group;
  • FIG. 4 is a diagram for explaining PMV set values during cooling operation;
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between PMV during heating operation and the operation of the air conditioner group;
  • FIG. 4 is a diagram for explaining PMV set values during heating operation;
  • FIG. 4 is a flowchart of processing executed by an air conditioning control device; 4 is a flowchart of cooling operation processing; 4 is a flowchart of heating operation processing;
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an air conditioning control system 1 according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the calculation and control of the air conditioner group 60 in the air conditioning control device 10.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an air conditioning control system 1 according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the calculation and control of the air conditioner group 60 in the air conditioning control device 10.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an air conditioning control system 1 according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the calculation and control of the air conditioner group 60 in the air conditioning control device 10.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an air conditioning control system 1 according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the calculation and control of the air conditioner group 60 in the air conditioning control device 10.
  • the air conditioning control system 1 includes an air conditioning control device 10 , a sensor group 50 installed in the room 12 , and an air conditioning equipment group 60 installed in the room 12 .
  • the air conditioning control device 10 controls the air conditioning equipment group 60 based on PMV (Predicted Mean Vote).
  • the air conditioner group 60 includes an air conditioner 61, a ceiling fan 62, a radiation panel 63 (cold radiation panel 63a, warm radiation panel 63b), a humidifier 64, and an electric unit 40.
  • the air conditioner 61 is installed on the ceiling 16 of the room 12 and performs one of cooling operation, heating operation and dehumidifying operation.
  • the cooling/heating machine 61 is also referred to as the air conditioner 61, and is also referred to as the cooler 61 during the cooling operation, and is also referred to as the heater 61 during the heating operation.
  • the ceiling fan 62 is installed on the ceiling 16 of the room 12.
  • the ceiling fan 62 is an example of a blower, and blowing air from the ceiling fan 62 can lower the sensible temperature of people in the room 12 during cooling.
  • a fan may be installed on the floor 15 as a fan.
  • a radiation panel (also referred to as a "radiation panel”) 63 is installed on the ceiling 16 of the room 12 and cools or heats the air in the room 12.
  • the radiant panels 63 include cold radiant panels 63 a that cool the air in the room 12 and warm radiant panels 63 b that heat the air in the room 12 .
  • Such a device for cooling or heating the air in the room 12 may be a floor heating panel or the like installed on the floor 15 .
  • the humidifier 64 is installed in the room 12.
  • a humidifier 64 may be placed on the floor 15 .
  • the air conditioner 61 and the humidifier 64 adjust the temperature and humidity in the room 12 .
  • the electric unit 40 is installed in the room 12.
  • Electric unit 40 includes an electric blind 41 .
  • the electric blind 41 blocks sunlight coming in from the outdoors 11 through the glass window 17. - ⁇
  • the electric blind 41 opens and closes according to a command from the electric unit 40 .
  • the angle of the electric blind 41 is changed by a command from the electric unit 40 .
  • the air conditioning control device 10 includes an IF (Interface) device 19, a PMV calculator 20, and a PMV controller 30.
  • the air conditioning control device 10 exchanges data between the PMV computing unit 20 , the PMV controller 30 , the sensor group 50 , the input unit 71 and the air conditioning equipment group 60 via the IF device 19 .
  • the IF device 19 is an example of an acquisition unit, and acquires measured values measured by each sensor group 50 and input values input from the input unit 71 .
  • the input unit 71 is a device for an operator (user) to perform various input operations, and may be configured by a terminal device (for example, a personal computer) equipped with a keyboard, mouse, and touch panel.
  • the PMV calculator 20 is an example of a calculator, and calculates PMV based on various values acquired by the IF device 19 .
  • the PMV controller 30 is an example of a control unit, and controls the air conditioner group 60 based on the PMV calculated by the PMV calculator 20 .
  • the air conditioning control device 10 further includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and a storage device.
  • the CPU, RAM, ROM, IF device 19 and storage device exchange various data through a communication bus.
  • a storage device is a storage that stores various types of information.
  • the storage device is, for example, a hard disk drive (HDD: Hard Disk Drive), a solid state drive (SSD: Solid State Drive), or the like.
  • the PMV calculator 20 and the PMV controller 30 are also devices equipped with a CPU, RAM, ROM, and storage device.
  • the configuration is not limited to such a configuration, and the air conditioning control device 10 may be configured without the PMV calculator 20 and the PMV controller 30 .
  • the air conditioning control device 10 includes a CPU, a RAM, a ROM, an IF device 19, and a storage device. It may be something to do.
  • the sensor group 50 shown in FIG. 1 includes the surface temperature sensor 51, the air temperature sensor 52, the relative humidity sensor 53, the radiation temperature sensor 54, and the wind speed sensor 55 shown in FIG.
  • the air temperature sensor 52 is installed in the room 12 and measures the air temperature in the room 12.
  • the IF device 19 acquires air temperature from the air temperature sensor 52 .
  • a relative humidity sensor 53 is installed in the room 12 and measures the relative humidity in the room 12 .
  • the IF device 19 acquires relative humidity from the relative humidity sensor 53 .
  • the radiation temperature sensor 54 is installed in the room 12 and measures the radiation temperature (average radiation temperature) of the room 12 .
  • the IF device 19 acquires the radiation temperature (average radiation temperature) from the air temperature sensor 52 .
  • the wind speed sensor 55 is installed in the room 12 and measures the wind speed (average wind speed) in the room 12 .
  • the IF device 19 acquires the wind speed (average wind speed) from the wind speed sensor 55 .
  • the surface temperature sensor 51 is attached to the glass window 17.
  • a surface temperature sensor 51 measures the surface temperature of the glass window 17 . Thereby, the surface temperature sensor 51 measures the radiation temperature from the glass window 17 . When the amount of solar radiation from the glass window 17 is large, the surface temperature is high, and when the amount of solar radiation from the glass window 17 is small, the surface temperature is low.
  • the IF device 19 acquires the surface temperature of the glass window 17 from the surface temperature sensor 51.
  • the sensor group 50 and the surface temperature sensor 51 are shown separately for the sake of convenience, but the surface temperature sensor 51 is included in the sensor group 50 .
  • the input unit 71 allows the user to input the amount of metabolism (also referred to as "activity amount”) and the amount of clothing.
  • the IF device 19 acquires the metabolic rate and the amount of clothing input through the input unit 71 .
  • Metabolism is represented by a "met value” that indicates exercise intensity.
  • the met value is 1.0 when sitting on a chair and reading, and the met value is 2.1 when packing.
  • the metabolic rate (activity level) is the metabolic rate of one or more people present in the room 12 .
  • the amount of clothing is expressed by the "clo value", which represents the insulation and moisture retention properties of clothing.
  • the clo value is 0.3, and when wearing a jacket in winter, the clo value is 1.09.
  • the metabolic rate is the amount of clothing of one or more people present in the room 12 .
  • the IF device 19 acquires air temperature, relative humidity, wind speed, radiation temperature, metabolic rate, and clothing amount.
  • the PMV calculator 20 calculates the PMV based on the values obtained by the IF device 19 .
  • the PMV controller 30 controls the air conditioner group 60 based on the PMV calculated by the PMV calculator 20 .
  • the user should check the conditions of the room 12 regarding the amount of metabolism and the amount of clothing, and input them in the input unit 71 .
  • the user confirms the state of one or more people in the room 12, and if many people are doing work with a large amount of activity such as packing work, the met value (metabolic rate) is set large, If there are many people wearing clothes, the clo value (clothing amount) is set large.
  • the input work may be performed multiple times a day, or may be performed periodically such as once every several days or once every several weeks. By doing so, the IF device 19 can acquire the metabolic rate and the amount of clothes actually present in the room 12 in near-real time.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the calculation of PMV.
  • the IF device 19 measures the air temperature (° C.) measured by the air temperature sensor 52, the relative humidity (%) measured by the relative humidity sensor 53, the radiation temperature (° C.) measured by the radiation temperature sensor 54, The wind speed (m/sec) measured by the wind speed sensor 55 and the amount of clothing (clo) and the metabolic rate (met) for which the user inputs appropriate values through the input unit 71 are obtained.
  • a plurality of sensors may be installed in the room 12. Then, the average value of the values obtained from a plurality of sensors may be calculated.
  • the IF device 19 may obtain an average radiation temperature by averaging radiation temperatures measured by a plurality of radiation temperature sensors 54 .
  • the IF device 19 may obtain an average wind speed by averaging wind speeds measured by a plurality of wind speed sensors 55 .
  • the PMV computing unit 20 computes the PMV using the comfort equation (FANGER's equation). Specifically, the PMV calculator 20 calculates the PMV based on the air temperature, relative humidity, radiation temperature, wind speed, metabolic rate, and amount of clothing acquired by the IF device 19 .
  • PMV (also called “PMV value”) is a numerical value in the range of "+3" to "-3". If the PMV is +3, the room 12 is evaluated as “hot”. If the PMV is +2, the room 12 is rated as “warm”. If the PMV is +1, the room 12 is evaluated as "slightly warm”. If the PMV is 0, the room 12 is evaluated as neutral. When the PMV is -1, the room 12 is evaluated as “slightly cool”. If the PMV is -2, the room 12 is evaluated as "cool”. If the PMV is -3, the room 12 is evaluated as "cold”.
  • the PMV calculator 20 outputs the PMV value as a signal.
  • the PMV (PMV value) output by the PMV calculator 20 and the surface temperature measured by the surface temperature sensor 51 are input to the PMV controller 30 .
  • the PMV controller 30 controls the air conditioner group 60 based on these input values.
  • cooling operation the control of the air conditioner group 60 to lower the PMV in the room 12 (lowering the temperature, etc.)
  • Raising the PMV in the room 12 e.g., raising the temperature
  • heating operation the control of the air conditioner group 60 to lower the PMV in the room 12
  • the PMV controller 30 transmits a signal to operate or stop the ceiling fan 62, the cold radiation panel 63a, and the air conditioner 61.
  • the PMV controller 30 transmits a signal (command) to operate or stop the humidifier 64, the thermal radiation panel 63b, and the air conditioner 61.
  • FIG. Further, during the cooling operation and the heating operation, it transmits an open or close signal (command) to the electric blind 41 of the electric unit 40 . Note that it is not necessary to connect all the devices described above to the PMV controller 30, and at least the air conditioner 61 may be connected. Settings such as the set temperature of each device can be changed using the remote control of each device.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the air conditioner group 60 and environmental elements.
  • Environmental elements controlled by the air conditioner group 60 include air temperature, relative humidity, radiation temperature (average radiation temperature), and wind speed (average wind speed).
  • the air temperature is controlled by the cooler 61
  • the relative humidity is controlled by the dehumidifying operation of the cooler 61
  • the average radiant temperature is controlled by the cold radiation panel 63a and the electric blind 41
  • the ceiling fan 62 or electric fan is used to average the temperature. Control the wind speed.
  • the air temperature is controlled by the heater 61
  • the relative humidity is controlled by the humidifier 64
  • the average radiation temperature is controlled by the thermal radiation panel 63b and the electric blinds 41.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation priority (also simply referred to as "priority") of the air conditioner group 60.
  • the driving priority is the order for changing (improving) the PMV with less energy consumption.
  • the air conditioner group 60 is assigned priorities (first priority to third priority) for cooling and heating respectively.
  • the ceiling fan 62 (fan) operates with the first priority
  • the cold radiation panel 63a operates with the second priority
  • the cooling/heating machine (air conditioner) 61 operates with the third priority.
  • the humidifier 64 operates with the first priority
  • the warm radiation panel 63b operates with the second priority
  • the cooling/heating machine (air conditioner) 61 operates with the third priority.
  • the ceiling fan 62, the radiant panel 63 (cold radiant panel 63a), and the air conditioner 61 are given higher priority in this order during cooling by the air conditioner group 60.
  • FIG. Also, during heating by the air conditioner group 60, the humidifier 64, the radiant panel 63 (warm radiant panel 63b), and the air conditioner 61 are arranged in order of higher priority.
  • the electric blinds 41 operate regardless of priority. During cooling, the electric blind 41 is closed when the radiation temperature from the glass window 17 (the surface temperature of the glass window 17) is high. During heating, the electric blind 41 is closed when the radiant temperature is low.
  • the ceiling fan 62, the cold radiation panel 63a, and the air conditioner 61 are all operating (ON).
  • the cooling/heating machine 61 with the third priority, the cold radiation panel 63a with the second priority, and the ceiling fan 62 with the first priority are turned off in this order.
  • the air conditioner group 60 operates (turns ON) means that the air conditioner 61 operates in any one of the heating operation, the cooling operation, and the dehumidifying operation, that the fan of the ceiling fan 62 rotates, It refers to humidification by the humidifier 64, cooling of the air by the cold radiation panel 63a, and heating of the air by the warm radiation panel 63b.
  • the amount of operation (wind speed, set temperature, etc.) is controlled by each air conditioner group 60, and the PMV controller 30 controls ON/OFF of the air conditioner group 60 only.
  • the PMV controller 30 only issues an “open” or “close” command, and the electric unit 40 controls the angle of the electric blind 41 .
  • FIG. 7 is a diagram for explaining PMV set values during cooling operation.
  • the PMV set values are PMV cooling set upper limit values SC1U to SC3U (hereinafter simply referred to as “SC1U to SC3U”) and PMV cooling set lower limit values SC1L to SC3L (hereinafter simply referred to as “SC1L to SC3L”). ) is defined.
  • SC1U (0.0) and SC1L (-0.3) are PMV setting values corresponding to the ceiling fan 62.
  • FIG. SC2U (+0.3) and SC2L (0.0) are PMV set values corresponding to the cold radiation panel 63a.
  • SC3U (+0.5) and SC3L (+0.2) are PMV setting values corresponding to the air conditioner (air conditioner) 61 .
  • the first priority ceiling fan 62 operates (turns ON). From this state, when the PMV rises to +0.3 (SC2U), the second priority cold radiation panel 63a also operates (turns ON). From this state, when the PMV increases to +0.5 (SC3U), the third-priority air conditioner 61 also operates (turns ON). That is, when the PMV is +0.5 or more, the ceiling fan 62, the cold radiation panel 63a, and the air conditioner 61 all operate (turn ON).
  • the PMV exceeds +0.5, the PMV decreases, and if the PMV becomes +0.2 (SC3L) or less, the air conditioner 61 is turned off. Furthermore, when the PMV becomes 0 (SC2L) or less, the cold radiation panel 63a is also turned off. Furthermore, when the PMV becomes -0.3 (SC1L) or less, the ceiling fan 62 is also turned off, and thus all devices are turned off.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between the PMV during the heating operation and the operation of the air conditioner group 60.
  • the humidifier 64, the warm radiation panel 63b, and the air conditioner 61 are all operating (ON).
  • the air conditioner 61 with the third priority, the thermal radiation panel 63b with the second priority, and the humidifier 64 with the first priority are turned off in this order.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining PMV set values during heating operation.
  • the PMV setting values include PMV heating setting upper limit values SH1U to SH3U (hereinafter simply referred to as "SH1U to SH3U”) and PMV heating setting lower limit values SH1L to SH3L (hereinafter simply referred to as "SH1L to SH3L”). is defined.
  • SH1U (+0.3) and SH1L (0.0) are PMV setpoints corresponding to the humidifier 64 .
  • SH2U (0.0) and SH2L (-0.3) are the PMV setting values corresponding to the thermal radiation panel 63b.
  • SH3U (-0.2) and SH3L (-0.5) are PMV set values corresponding to the air conditioner 61.
  • the first priority humidifier 64 when the PMV drops from +2 to 0 (SH1L), the first priority humidifier 64 operates. From this state, when the PMV drops to -0.3 (SH2L), the second priority thermal radiation panel 63b also operates. When the PMV drops to -0.5 (SH3L) from this state, the third priority air conditioner 61 also operates. In other words, when the PMV is -0.5 or less, both devices are turned ON.
  • the PMV when the PMV is below -0.5, the PMV increases, and if the PMV becomes -0.2 (SH3U) or more, the air conditioner 61 is turned off. Furthermore, when the PMV becomes 0 (SH2U) or more, the thermal radiation panel 63b is also turned off. Furthermore, when the PMV becomes +0.3 (SH1U) or more, the humidifier 64 is also turned off, thereby turning off all devices.
  • the PMV controller 30 operates each of the air conditioner group 60 based on the predetermined PMV numerical conditions (SH1U to SH3U, SH1L to SH3L). Numerical conditions are determined according to the priority of the air conditioner group 60 (first priority to third priority).
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the relationship between the surface temperature of the glass window 17 and the operation of the electric blind 41. As shown in FIG.
  • the electric blind 41 is controlled to be closed when the electric blind 41 is open in order to lower the radiant temperature.
  • the electric blind 41 is controlled to be closed when the electric blind 41 is open in order to increase the radiant temperature.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the relationship between the surface temperature of the glass window 17 and the operation of the electric blind 41 during cooling operation.
  • the electric blind 41 is controlled to close.
  • the electric blind 41 is controlled to open.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the relationship between the surface temperature of the glass window 17 and the operation of the electric blind 41 during heating operation.
  • the electric blind 41 is controlled to close.
  • the electric blind 41 is controlled to open.
  • the PMV controller 30 controls the electric blinds 41 based on the surface temperature of the glass window 17. Since radiant heat from the window surface also affects the indoor PMV, when the amount of transmitted solar radiation from the glass window 17 during cooling is large, the electric blind 41 is closed to reduce the influence of the warm radiation, If there is a lot of cold radiation from the glass window 17, the electric blinds 41 can be closed to mitigate the effects of the cold radiation.
  • FIG. 13 is a flow chart of processing executed by the air conditioning control device 10 .
  • a series of processes shown in this flowchart may be started periodically (for example, every 10 msec) after the air conditioning control device 10 is powered on.
  • the air conditioning control device 10 acquires air temperature, relative humidity, wind speed, and radiation temperature from the sensor group 50 .
  • the air conditioning control device 10 acquires the input values of the metabolic rate and the amount of clothing.
  • the air conditioning control device 10 calculates PMV (PMV value) based on the acquired value.
  • PMV PMV value
  • the air conditioning control device 10 acquires the PMV set value based on the priority.
  • the PMV setting values are the setting values shown in FIGS.
  • the air conditioning control device 10 determines whether or not the air conditioning operation is being performed. In the case of cooling operation (YES in S105), in S106, the air conditioning control device 10 executes the cooling operation process, and in the case of not cooling operation (NO in S105), the process proceeds to S107.
  • the air conditioning control device 10 determines whether or not it is in heating operation. In the case of heating operation (YES in S107), in S108, the air conditioning control device 10 executes heating operation processing, and the series of processing ends. If the heating operation is not performed (NO in S107), the series of processes is also terminated.
  • FIG. 14 is a flowchart of cooling operation processing. The following processing corresponds to the operations described using FIGS. 6, 7, 10 and 11. FIG.
  • the air conditioning control device 10 When the PMV becomes SC2U (+0.3) or more (YES in S205), the air conditioning control device 10 turns on the cold radiation panel 63a (S206). When the PMV becomes SC2L (0.0) or less (YES in S207), the air conditioning control device 10 turns off the cold radiation panel 63a (S208).
  • the air conditioning control device 10 When the PMV becomes SC3U (+0.5) or more (YES in S209), the air conditioning control device 10 turns on the cooler 61 (S210). When the PMV becomes SC3L (+0.2) or less (YES in S211), the air conditioning control device 10 turns off the cooler 61 (S212).
  • the air conditioning control device 10 closes the electric blinds 41 (S214).
  • the air conditioning control device 10 opens the electric blinds 41 (S216) and ends the cooling operation process.
  • FIG. 15 is a flowchart of heating operation processing. The following processing corresponds to the operations described using FIGS. 8, 9, 10 and 12.
  • FIG. 15 is a flowchart of heating operation processing. The following processing corresponds to the operations described using FIGS. 8, 9, 10 and 12.
  • FIG. 15 is a flowchart of heating operation processing. The following processing corresponds to the operations described using FIGS. 8, 9, 10 and 12.
  • FIG. 15 is a flowchart of heating operation processing. The following processing corresponds to the operations described using FIGS. 8, 9, 10 and 12.
  • the thermal radiation panel 63b When the PMV becomes SH2L (-0.3) or less (YES in S305), the thermal radiation panel 63b is turned on (S306). When the PMV becomes SH2U (0.0) or more (YES in S307), the thermal radiation panel 63b is turned off (S308).
  • the heater 61 When the PMV becomes SH3L (-0.5) or less (YES in S309), the heater 61 is turned ON (S310). When the PMV becomes SH3U (-0.2) or more (YES in S311), the heater 61 is turned off (S312).
  • the IF device 19 acquires the air temperature, relative humidity, wind speed, radiation temperature, metabolic rate, and amount of clothing in the room 12 .
  • the PMV calculator 20 calculates PMV based on the values acquired by the IF device 19 .
  • the PMV controller 30 controls the air conditioner group 60 based on the PMV calculated by the PMV calculator 20 .
  • the PMV controller 30 operates each air conditioner group 60 based on predetermined PMV numerical conditions. Numerical conditions are defined according to the priority of the air conditioner group 60 .
  • the ceiling fan 62, the radiant panel 63 (cold radiant panel 63a), and the air conditioner 61 have the highest priority in that order.
  • the humidifier 64, the radiation panel 63 (warm radiation panel 63b), and the air conditioner 61 have the highest priority in that order.
  • These devices are configured so that the higher the priority, the lower the running cost when operating.
  • the ceiling fan 62 with low running cost is operated.
  • the airflow generated by the ceiling fan 62 lowers the sensible temperature.
  • the cold radiation panel 63a with the next lowest running cost is operated.
  • the cooler 61 with the highest cooling capacity is operated although the running cost is high.
  • the humidifier 64 with low running cost is operated first. Humidification by the humidifier 64 increases the sensible temperature. However, if the PMV does not rise even with this, and the PMV falls further and the degree of discomfort increases, the thermal radiation panel 63b, which has the next lowest running cost, is operated. When the PMV does not rise and the PMV falls further and the degree of discomfort increases, the heater 61 with the highest heating capacity is operated although the running cost is high.
  • these air conditioning equipment groups 60 were operated independently, and were not controlled by the same integrated index.
  • the operation of the air conditioner group 60 is integrally controlled by a unified evaluation index PMV.
  • the electric blind 41 is included in the air conditioner group 60 controlled based on the PMV calculated by the PMV calculator 20 . Furthermore, estimated values estimated by the estimation unit 81 are used for the metabolic rate and the amount of clothing.
  • points different from the first embodiment will be described, and descriptions of points common to the first embodiment will be omitted.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining calculation and control of the air conditioner group 60 in the air conditioning control device 10 according to the second embodiment.
  • IF device 19 acquires air temperature, relative humidity, radiation temperature, and wind speed from sensor group 50, as in FIG.
  • the IF device 19 acquires input values from the input unit 71 for the metabolic rate and the amount of clothing.
  • the estimation unit 81 estimates the metabolic rate and the amount of clothing based on the image acquired from the camera 56 installed in the room 12 .
  • the IF device 19 acquires the metabolic rate and the amount of clothing estimated by the estimation unit 81 .
  • the metabolic rate and the amount of clothing in the room 12 can be acquired in real time, and the PMV calculation accuracy can be further improved.
  • the estimation unit 81 may estimate the amount of motion of a person based on the difference between a plurality of time-series images acquired from the camera 56 .
  • the estimation unit 81 may estimate the metabolic rate (active amount) based on this amount of motion (the larger the difference, the larger the metabolic rate is set).
  • the estimation unit 81 may estimate the area of the clothes worn by the person from the image acquired from the camera 56, and estimate the amount of clothing from the area of the clothes.
  • a known technique may be used to estimate the amount of motion or the area of the clothes.
  • the camera 56 may be an infrared camera.
  • the estimation unit 81 can obtain the surface temperature of each part of the human body from the image obtained from the infrared camera.
  • the estimating unit 81 acquires the surface temperature of the unclothed face, neck, arms, and the like.
  • the estimating unit 81 sets the metabolic rate (active amount) to a high value when these surface temperatures are high. If the wearer is lightly dressed or wears short sleeves, the surface temperature of the skin or clothes is detected to be high, and if the wearer is wearing a thick jacket, the surface temperature of the clothes is detected to be low.
  • the estimating unit 81 estimates the amount of clothing based on these surface temperatures (if the surface temperature is high, the amount of clothing is set to be small).
  • the PMV controller 30 operates the ceiling fan 62, the cold radiation panel 63a, and the air conditioner 61 according to priority during cooling. During heating, the PMV controller 30 operates the ceiling fan 62, the thermal radiation panel 63b, and the air conditioner 61 according to priority.
  • the PMV controller 30 operates the ceiling fan 62, the electric blind 41, the cold radiation panel 63a, and the air conditioner 61 according to the priority during cooling. During heating, the PMV controller 30 operates the humidifier 64, the electric blind 41, the thermal radiation panel 63b, and the air conditioner 61 according to priority. A detailed description will be given below with reference to FIGS. 17 to 25.
  • FIG. 17 A detailed description will be given below with reference to FIGS. 17 to 25.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining the calculation of PMV.
  • the amount of clothing and the amount of metabolism are values estimated from images acquired from the camera 56 .
  • the PMV calculator 20 calculates the FANGER equation based on the air temperature, relative humidity, radiation temperature (average radiation temperature), wind speed (average wind speed), metabolic rate, and amount of clothing acquired by the IF device 19. is used to calculate the PMV. As a result, numerical values of "+3" to "-3" are obtained as PMV values.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining the operation priority of the air conditioner group 60.
  • the ceiling fan 62, the electric blind 41, the radiant panel 63 (cold radiant panel 63a), and the air conditioner 61 have the highest priority in this order.
  • the humidifier 64, the electric blind 41, the radiation panel 63 (warm radiation panel 63b), and the air conditioner 61 have the highest priority in this order.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining the relationship between the PMV and the operation of the air conditioner group 60 during cooling operation.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining PMV set values during cooling operation.
  • PMV cooling set upper limit values SC1U to SC4U (hereinafter simply referred to as "SC1U to SC4U")
  • PMV cooling set lower limit values SC1L to SC4L (hereinafter simply referred to as "SC1L to SC4L”) as PMV set values. is defined.
  • SC1U (0.0) and SC1L (-0.3) are PMV set values corresponding to the ceiling fan 62.
  • SC2U (+0.15) and SC2L (0.0) are PMV set values corresponding to the electric blinds 41 .
  • SC3U (+0.3) and SC3L (0.0) are PMV set values corresponding to the cold radiation panel 63a.
  • SC4U (+0.5) and SC4L (+0.2) are PMV setting values corresponding to the air conditioner 61 .
  • FIG. 21 is a diagram for explaining the relationship between the PMV during the heating operation and the operation of the air conditioner group 60. As shown in FIG.
  • the humidifier 64, the electric blind 41, the warm radiation panel 63b, and the air conditioner 61 are all OFF (open).
  • the first priority humidifier 64, the second priority electric blind 41, the third priority thermal radiation panel 63b, and the fourth priority air conditioner 61 are turned on (closed) in that order. becomes.
  • FIG. 22 is a diagram for explaining PMV set values during heating operation.
  • the PMV setting values include PMV heating setting upper limit values SH1U to SH4U (hereinafter simply referred to as “SH1U to SH4U”) and PMV heating setting lower limit values SH1L to SH4L (hereinafter simply referred to as “SH1L to SH4L”). is defined.
  • SH1U (+0.3) and SH1L (0.0) are PMV setting values corresponding to the humidifier 64.
  • SH2U (0.0) and SH2L (-0.15) are PMV setting values corresponding to the electric blinds 41 .
  • SH3U (0.0) and SH3L (-0.3) are the PMV setting values corresponding to the thermal radiation panel 63b.
  • SH4U (-0.2) and SH4L (-0.5) are PMV set values corresponding to the air conditioner 61.
  • FIG. FIG. 23 is a flow chart of processing executed by the air conditioning control device 10 .
  • a series of processes shown in this flowchart may be started periodically (for example, every 10 msec) after the air conditioning control device 10 is powered on.
  • the air conditioning control device 10 acquires air temperature, relative humidity, wind speed, and radiation temperature from the sensor group 50 .
  • the air conditioning control device 10 estimates the metabolic rate and the amount of clothing based on the image acquired from the camera 56, and acquires the estimated values.
  • the air conditioning control device 10 calculates PMV based on the acquired value.
  • the air conditioning control device 10 acquires the PMV set values (see FIGS. 20 and 22) based on the priority. At S1105, the air-conditioning control device 10 determines whether or not the air-conditioning operation is being performed. In the case of cooling operation (YES in S1105), in S1106, the air conditioning control device 10 executes cooling operation processing, and in the case of non-cooling operation (NO in S1105), the processing proceeds to S1107.
  • the air conditioning control device 10 determines whether or not it is in heating operation. In the case of heating operation (YES in S1107), in S1108, the air conditioning control device 10 executes heating operation processing, and the series of processing ends. If the heating operation is not performed (NO in S1107), the series of processing ends.
  • FIG. 24 is a flowchart of cooling operation processing. The following processing corresponds to the operation described with reference to FIGS. 19 and 20.
  • FIG. 24 is a flowchart of cooling operation processing. The following processing corresponds to the operation described with reference to FIGS. 19 and 20.
  • FIG. 24 is a flowchart of cooling operation processing. The following processing corresponds to the operation described with reference to FIGS. 19 and 20.
  • FIG. 24 is a flowchart of cooling operation processing. The following processing corresponds to the operation described with reference to FIGS. 19 and 20.
  • the air conditioning control device 10 closes the electric blinds 41 (S1206).
  • the air conditioning control device 10 opens the electric blinds 41 (S1208).
  • the air conditioning control device 10 When the PMV becomes SC3U (+0.3) or more (YES in S1209), the air conditioning control device 10 turns on the cold radiation panel 63a (S1210). When the PMV becomes SC3L (0.0) or less (YES in S1211), the air conditioning control device 10 turns off the cold radiation panel 63a (S1212).
  • the air conditioning control device 10 When the PMV becomes SC4U (+0.5) or more (YES in S1213), the air conditioning control device 10 turns on the air conditioner 61 (S1214). When the PMV becomes SC4L (+0.2) or less (YES in S1215), the air conditioning control device 10 turns off the cooler 61 (S1216), and ends the cooling operation process.
  • FIG. 25 is a flowchart of heating operation processing. The following processing corresponds to the operations described with reference to FIGS.
  • the air conditioning control device 10 closes the electric blinds 41 (S1306).
  • the air conditioning control device 10 opens the electric blinds 41 (S1308).
  • the air conditioning control device 10 When the PMV becomes SH3L (-0.3) or less (YES in S1309), the air conditioning control device 10 turns on the thermal radiation panel 63b (S1310). When the PMV becomes SH3U (0.0) or more (YES in S1310), the air conditioning control device 10 turns off the thermal radiation panel 63b (S1312).
  • the air conditioning control device 10 When the PMV becomes SH4L (-0.5) or less (YES in S1313), the air conditioning control device 10 turns on the heater 61 (S1314). When the PMV becomes SH4U ( ⁇ 0.2) or more (YES in S1315), the air conditioning control device 10 turns off the heater 61 (S1316), and ends the heating operation process.
  • the electric blinds 41 are included in the air conditioner group 60 controlled based on the PMV calculated by the PMV calculator 20 .
  • the ceiling fan 62, the electric blind 41, the radiant panel 63 (cold radiant panel 63a), and the air conditioner 61 have the highest priority in this order.
  • the humidifier 64, the electric blind 41, the radiation panel 63 (warm radiation panel 63b), and the air conditioner 61 have the highest priority in this order.
  • the running cost of the electric blinds 41 is higher than that of the ceiling fan 62 and humidifier 64 and lower than that of the radiation panel 63.
  • the metabolic rate and the amount of clothing may be input by the input unit 71 as in the first embodiment. It may be configured so that the controller 30 does not control.
  • the PMV setting values and priorities described in Embodiments 1 and 2 are merely examples.
  • the priority of the ceiling fan 62 and the electric blind 41 may be the same during cooling in the second embodiment, or one of them may be higher.
  • humidifier 64 and electric blind 41 may have the same priority, or one of them may be higher. Any configuration may be used as long as the priority is determined according to the running cost.
  • the number of operating air conditioning equipment groups 60 is not limited to increasing, and the operating air conditioning equipment groups 60 may be switched. Further, equipment other than the equipment shown in the present embodiment may be added as the air conditioning equipment group 60 . In this case, the order of priority (numerical conditions) may be determined according to the running cost of the added device.
  • Air conditioning control system 10 Air conditioning control device, 11 Outdoor, 12 Indoor, 15 Floor, 16 Ceiling, 17 Glass window, 19 IF device, 20 PMV calculator, 30 PMV controller, 40 Electric unit, 41 Electric blind, 50 Sensor Group, 51 surface temperature sensor, 52 air temperature sensor, 53 relative humidity sensor, 54 radiation temperature sensor, 55 wind speed sensor, 56 camera, 60 air conditioner group, 61 air conditioner, 62 ceiling fan, 63 radiation panel, 63a cold radiation panel , 63b thermal radiation panel, 64 humidifier, 71 input section, 81 estimation section.

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Abstract

IF装置(19)は、室内(12)における、空気温度、相対湿度、風速、放射温度、代謝量および着衣量を取得する。PMV演算器(20)は、IF装置(19)が取得した値に基づきPMVを演算する。PMV制御器(30)は、PMV演算器(20)が演算したPMVに基づき空調機器群(60)を制御する。PMV制御器(30)は、空調機器群(60)の各々を、予め定められたPMVの数値条件に基づき動作させる。空調機器群(60)の優先度に応じて数値条件が定められている。

Description

空調制御装置および空調制御方法
 本開示は、空調制御装置および空調制御方法に関する。
 人間が暖かいと感じるか寒いと感じるかを数値で表す指標として、PMV(Predicted Mean Vote,予測温冷感申告)がある。室温、湿度、風速、熱放射、代謝量、着衣量といった6つの要素を快適方程式に代入することで、PMVが得られる。特開2010-38472号公報(特許文献1)には、このPMVに基づいて、室内に設置された送風手段、輻射冷却手段、空調手段といった複数の空調機器を制御する輻射空調システムが開示されている。
特開2010-38472号公報
 たとえば、上記輻射空調システムでは、いずれの空調機器も同じPMVの数値条件(いずれも0.5到達時)で動作する。PMVの数値が上昇すると不快度も上がっていくが、上記輻射空調システムにおいては、PMVの数値の大きさと各空調機器の動作との関係については特に検討されていない。PMVに基づき制御される各空調機器の制御方法や上記6つの要素の計測精度を改善し、システム全体を最適化することができれば、快適な室内の温熱環境を提供しつつ各空調機器のさらなる運転効率の向上を図ることができる。
 それゆえに、本開示の目的は、PMVに基づき制御される複数の空調機器の運転効率を向上させつつ快適な室内の温熱環境を提供する空調制御装置および空調制御方法を提供することである。
 本開示の空調制御装置は、室内に設置された複数の空調機器をPMV(Predicted Mean Vote)に基づき制御する。空調制御装置は、取得部と、演算部と、制御部とを備える。取得部は、室内における、空気温度、相対湿度、風速および放射温度と、室内に存在する1以上の人の全体の、代謝量および着衣量とを取得する。演算部は、取得部が取得した値に基づきPMVを演算する。制御部は、演算部が演算したPMVに基づき複数の空調機器を制御する。制御部は、複数の空調機器の各々を、予め定められたPMVの数値条件に基づき動作させる。複数の空調機器の優先度に応じて数値条件が定められている。
 また、本開示の空調制御方法は、室内に設置された複数の空調機器をPMVに基づき制御する方法である。空調制御方法は、室内における、空気温度、相対湿度、風速および放射温度と、室内に存在する1以上の人の全体の、代謝量および着衣量とを取得するステップと、取得するステップが取得した値に基づきPMVを演算するステップと、演算するステップが演算したPMVに基づき複数の空調機器を制御するステップとを備える。制御するステップは、複数の空調機器の各々を、予め定められたPMVの数値条件に基づき動作させる。複数の空調機器の優先度に応じて数値条件が定められている。
 上記の空調制御装置および空調制御方法によれば、PMVに基づき制御される複数の空調機器の運転効率を向上させつつ快適な室内の温熱環境を提供することができる。
実施の形態1に係る空調制御システムの構成を表わす図である。 空調制御装置における演算および空調機器群の制御を説明するための図である。 PMVの演算を説明するための図である。 空調機器群と環境要素との関係を説明するための図である。 空調機器群の運転優先順位を説明するための図である。 冷房運転時のPMVと空調機器群の動作との関係を説明するための図である。 冷房運転時のPMV設定値を説明するための図である。 暖房運転時のPMVと空調機器群の動作との関係を説明するための図である。 暖房運転時のPMV設定値を説明するための図である。 ガラス窓の表面温度と電動ブラインドの動作との関係を説明するための図である。 冷房運転時のガラス窓の表面温度と電動ブラインドの動作との関係を説明するための図である。 暖房運転時のガラス窓の表面温度と電動ブラインドの動作との関係を説明するための図である。 空調制御装置により実行される処理のフローチャートである。 冷房運転処理のフローチャートである。 暖房運転処理のフローチャートである。 実施の形態2に係る空調制御装置における演算および空調機器群の制御を説明するための図である。 PMVの演算を説明するための図である。 空調機器群の運転優先順位を説明するための図である。 冷房運転時のPMVと空調機器群の動作との関係を説明するための図である。 冷房運転時のPMV設定値を説明するための図である。 暖房運転時のPMVと空調機器群の動作との関係を説明するための図である。 暖房運転時のPMV設定値を説明するための図である。 空調制御装置により実行される処理のフローチャートである。 冷房運転処理のフローチャートである。 暖房運転処理のフローチャートである。
 以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
 [実施の形態1]
 図1は、実施の形態1に係る空調制御システム1の構成を表わす図である。図2は、空調制御装置10における演算および空調機器群60の制御を説明するための図である。
 空調制御システム1は、空調制御装置10と、室内12に設置されたセンサ群50と、室内12に設置された空調機器群60とを備える。空調制御装置10は、空調機器群60をPMV(Predicted Mean Vote)に基づき制御する。
 空調機器群60は、冷暖房機61と、天井扇62と、放射パネル63(冷放射パネル63a,温放射パネル63b)と、加湿器64と、電動ユニット40とを含む。
 冷暖房機61は、室内12の天井16に設置され、冷房運転、暖房運転および除湿運転のいずれかを行う。以下、冷暖房機61は、空調機61とも称し、冷房運転時には冷房機61とも称し、暖房運転時には暖房機61とも称する。
 天井扇62は、室内12の天井16に設置されている。天井扇62は、送風機の一例であり、天井扇62からの送風により、冷房時に、室内12に存在する人の体感温度を下げることができる。送風機として、床15に扇風機を設置してもよい。
 放射パネル(「輻射パネル」とも称する)63は、室内12の天井16に設置され、室内12の空気を冷却または加熱する。放射パネル63は、室内12の空気を冷却する冷放射パネル63aと、室内12の空気を加熱する温放射パネル63bとを含む。このような、室内12の空気を冷却または加熱する装置は、床15に設置する床暖房パネル等であってもよい。
 加湿器64は、室内12に設置されている。加湿器64は、床15に配置してもよい。本実施の形態においては、冷暖房機61および加湿器64で、室内12の温度および湿度を調整する。
 電動ユニット40は、室内12に設置されている。電動ユニット40は、電動ブラインド41を含む。電動ブラインド41は、屋外11からガラス窓17を介して取り込まれる太陽光を遮る。電動ユニット40の指令により、電動ブラインド41は開閉を行う。あるいは、電動ユニット40の指令により、電動ブラインド41の角度が変更される。電動ブラインド41が閉じる、あるいは、電動ブラインド41の角度を調整することで、ガラス窓17からの日射量を低減することができる。
 空調制御装置10は、IF(Interface)装置19と、PMV演算器20と、PMV制御器30とを含む。空調制御装置10は、IF装置19を介して、PMV演算器20、PMV制御器30、センサ群50、入力部71および空調機器群60の間のデータをやり取りする。
 IF装置19は、取得部の一例であり、各センサ群50が計測する計測値および入力部71から入力された入力値を取得する。入力部71は、オペレータ(ユーザ)が各種入力操作するための装置であって、キーボードやマウスやタッチパネルを備えた端末装置(たとえば、パーソナルコンピュータ)で構成されてもよい。
 PMV演算器20は、演算部の一例であり、IF装置19が取得した各種値に基づきPMVを演算する。PMV制御器30は、制御部の一例であり、PMV演算器20が演算したPMVに基づき、空調機器群60を制御する。
 図示しないが、空調制御装置10は、さらに、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)と、記憶装置とを含んで構成される。CPU、RAM、ROM、IF装置19および記憶装置は、通信バスを通じて各種データをやり取りする。
 CPUは、ROMに格納されているプログラムをRAMに展開して実行する。ROMに格納されているプログラムには、空調制御装置10によって実行される各種処理が記述されている。記憶装置は、各種情報を記憶するストレージである。記憶装置は、たとえば、ハードディスクドライブ(HDD:Hard Disk Drive)やソリッドステートドライブ(SSD:Solid State Drive)等である。
 また、PMV演算器20およびPMV制御器30も、CPU、RAM、ROMおよび記憶装置を備えた装置である。なお、このような構成に限らず、空調制御装置10は、PMV演算器20およびPMV制御器30を備えない構成であってもよい。この場合、空調制御装置10は、CPU、RAM、ROM、IF装置19および記憶装置を備えるものであって、当該CPUが、PMV演算器20およびPMV制御器30が実行する処理を代替して実行するものであってもよい。
 図1で示したセンサ群50は、図2で示す表面温度センサ51と、空気温度センサ52と、相対湿度センサ53と、放射温度センサ54と、風速センサ55とを含む。
 空気温度センサ52は、室内12に設置されており、室内12の空気温度を計測する。IF装置19は、空気温度センサ52から空気温度を取得する。相対湿度センサ53は、室内12に設置されており、室内12の相対湿度を計測する。IF装置19は、相対湿度センサ53から相対湿度を取得する。
 放射温度センサ54は、室内12に設置されており、室内12の放射温度(平均輻射温度)を計測する。IF装置19は、空気温度センサ52から放射温度(平均輻射温度)を取得する。風速センサ55は、室内12に設置されており、室内12の風速(平均風速)を計測する。IF装置19は、風速センサ55から風速(平均風速)を取得する。
 表面温度センサ51は、ガラス窓17に取り付けられる。表面温度センサ51は、ガラス窓17の表面温度を計測する。これにより、表面温度センサ51は、ガラス窓17からの放射温度を測定している。ガラス窓17からの日射量が多い場合には表面温度が高くなり、ガラス窓17からの日射量が少ない場合には表面温度が低くなる。
 夏場に表面温度が高くなる場合には、電動ブラインド41を閉じることでガラス窓17からの放射温度を低下させる。一方、冬場に表面温度が低くなる場合には、電動ブラインド41を閉じることでガラス窓17からの放射温度を上昇させることができる。
 IF装置19は、表面温度センサ51からガラス窓17の表面温度を取得する。なお、図1においては、便宜上、センサ群50と表面温度センサ51とを別々に図示しているが、表面温度センサ51はセンサ群50に含まれるものとする。
 入力部71は、ユーザによる代謝量(「活動量」とも称する)および着衣量の入力が可能である。IF装置19は、入力部71において入力された代謝量および着衣量を取得する。
 代謝量(活動量)は、運動強度を示す「met値」で表される。たとえば、椅子に座って読書している状態でmet値=1.0、梱包作業をしている状態でmet値=2.1といった数値で表される。本実施の形態では、代謝量(活動量)は、室内12に存在する1以上の人の代謝量である。
 着衣量は、着衣の断熱・保湿性を表す「clo値」で表される。たとえば、夏場に半袖シャツを着た状態でclo値=0.3、冬場に上着を着た状態でclo値=1.09といった数値で表される。本実施の形態では、代謝量(活動量)は、室内12に存在する1以上の人の着衣量である。
 このように、IF装置19は、空気温度、相対湿度、風速、放射温度、代謝量および着衣量を取得する。PMV演算器20は、IF装置19が取得した上記値に基づきPMVを演算する。PMV制御器30は、PMV演算器20が演算したPMVに基づき空調機器群60を制御する。
 ユーザは、代謝量および着衣量に関する室内12の状況を確認し、入力部71においてこれらを入力するようにすればよい。たとえば、ユーザは、室内12に存在する1人以上の人の状態を確認し、梱包作業等の活動量が多い作業をしている人が多ければmet値(代謝量)を大きく設定し、厚着をしている人が多ければclo値(着衣量)を大きく設定する。入力作業は、1日に複数回行ってもよいし、数日に1回、数週間に1回等、定期的に行ってもよい。このようにすることで、IF装置19は、リアルタイムに近い状態で、実際に室内12に存在する人の代謝量および着衣量を取得することができる。
 図3は、PMVの演算を説明するための図である。IF装置19は、空気温度センサ52によって計測された空気温度(℃)と、相対湿度センサ53によって計測された相対湿度(%)と、放射温度センサ54によって計測された放射温度(℃)と、風速センサ55によって計測された風速(m/sec)と、ユーザが入力部71で適正値を入力した着衣量(clo)および代謝量(met)を取得する。
 ここで、各センサは、室内12に複数設置するようにしてもよい。そして、複数のセンサから取得された値の平均値を算出するようにしてもよい。たとえば、IF装置19は、複数の放射温度センサ54によって計測された放射温度を平均した平均放射温度を取得するようにしてもよい。また、IF装置19は、複数の風速センサ55によって計測された風速を平均した平均風速を取得するようにしてもよい。
 PMV演算器20は、快適方程式(FANGERの方程式)を用いて、PMVを演算する。具体的には、PMV演算器20は、IF装置19が取得した、空気温度と、相対湿度と、放射温度と、風速と、代謝量と、着衣量とに基づき、PMVを演算する。
 PMV(「PMV値」とも称する)は、「+3」~「-3」の範囲の数値である。PMVが+3である場合は、室内12が「暑い」と評価される。PMVが+2である場合は、室内12が「暖かい」と評価される。PMVが+1である場合は、室内12が「やや暖かい」と評価される。PMVが0である場合は、室内12は中立状態であると評価される。PMVが-1である場合は、室内12が「やや涼しい」と評価される。PMVが-2である場合は、室内12が「涼しい」と評価される。PMVが-3である場合は、室内12が「寒い」と評価される。
 図2の説明に戻り、PMV演算器20は、PMV値を信号として出力する。PMV制御器30には、PMV演算器20が出力するPMV(PMV値)および表面温度センサ51によって計測された表面温度が入力される。
 PMV制御器30は、これらの入力値に基づき、空調機器群60を制御する。以下、空調機器群60の制御により、室内12のPMVを下げる(温度を下げる等)ことを「冷房運転」または「冷房」と称する。空調機器群60の制御により、室内12のPMVを挙げる(温度を上げる等)ことを「暖房運転」または「暖房」と称する。
 冷房運転時において、PMV制御器30は、天井扇62、冷放射パネル63a、冷暖房機61に対して運転または停止の信号を送信する。暖房運転時において、PMV制御器30は、加湿器64、温放射パネル63b、冷暖房機61に対して運転または停止の信号(指令)を送信する。さらに、冷房運転時および暖房運転時において、電動ユニット40の電動ブラインド41に対して開または閉の信号(指令)を送信する。なお、PMV制御器30には、上記全ての機器を接続しなくてもよく、最低限、冷暖房機61を接続すればよい。各機器の設定温度等の設定変更は、各機器のリモコンで行う。
 以下、PMV制御器30が行う空調機器群60の制御について、図4~図15を用いて詳細に説明する。図4は、空調機器群60と環境要素との関係を説明するための図である。空調機器群60が制御する環境要素には、空気温度、相対湿度、放射温度(平均放射温度)、風速(平均風速)がある。
 冷房運転時には、冷房機61により空気温度を制御し、冷房機61の除湿運転により相対湿度を制御し、冷放射パネル63aや電動ブラインド41により平均放射温度を制御し、天井扇62あるいは扇風機により平均風速を制御する。
 暖房運転時には、暖房機61により空気温度を制御し、加湿器64により相対湿度を制御し、温放射パネル63bや電動ブラインド41により平均放射温度を制御する。
 図5は、空調機器群60の運転優先順位(単に「優先順位」とも称する)を説明するための図である。運転優先順位は、少ないエネルギー使用量で、PMVを変化(改善)するための順位である。空調機器群60は、冷房時および暖房時のそれぞれについて、優先順位(第1優先~第3優先)が付けられている。冷房時においては、天井扇62(扇風機)が第1優先で動作し、冷放射パネル63aが第2優先で動作し、冷暖房機(空調機)61が第3優先で動作する。暖房時においては、加湿器64が第1優先で動作し、温放射パネル63bが第2優先で動作し、冷暖房機(空調機)61が第3優先で動作する。
 このように、本実施の形態においては、空調機器群60による冷房時において、天井扇62、放射パネル63(冷放射パネル63a)、冷暖房機61の順に優先度が高く構成されている。また、空調機器群60による暖房時において、加湿器64、放射パネル63(温放射パネル63b)、冷暖房機61の順に優先度が高く構成されている。
 電動ブラインド41は、優先順位とは無関係に動作する。冷房時においては、ガラス窓17からの放射温度(ガラス窓17の表面温度)が高いときに電動ブラインド41が閉じる。暖房時においては、放射温度が低いときに電動ブラインド41が閉じる。
 以下、PMVと空調機器群60の動作との関係、および、放射温度と電動ブラインド41の動作との関係を具体的に説明する。まず、冷房運転時について説明する。図6は、冷房運転時のPMVと空調機器群60の動作との関係を説明するための図である。PMV=0~+0.5は、冷房目標設定域であり、できる限りPMVがこの範囲に収まるように制御される。
 冷房運転時において、たとえば、現在、PMV=-2であるとする。この場合、天井扇62、冷放射パネル63a、冷暖房機(冷房機)61は、いずれも動作してない(OFFである)。室内温度の上昇等により、PMVが上昇すると、第1優先の天井扇62、第2優先の冷放射パネル63a、第3優先の冷暖房機61の順に動作する(ONになる)。
 一方、たとえば、現在、PMV=+2であるとする。この場合、天井扇62、冷放射パネル63a、冷暖房機61は、いずれも動作している(ONである)。室内温度の下降等により、PMVが下降すると、第3優先の冷暖房機61、第2優先の冷放射パネル63a、第1優先の天井扇62の順にOFFになる。
 なお、以下において、空調機器群60が動作する(ONになる)とは、冷暖房機61において暖房運転、冷房運転、除湿運転のいずれかが動作すること、天井扇62のファンが回転すること、加湿器64による加湿、冷放射パネル63aによる空気の冷却、温放射パネル63bによる空気の加熱が行われることを指す。その動作量(風速や設定温度等)は各空調機器群60により制御されるものであり、PMV制御器30は、空調機器群60のON/OFFのみを制御する。電動ブラインド41については、PMV制御器30は、「開」または「閉」の指令のみを行い、電動ブラインド41の角度については電動ユニット40が制御する。
 各空調機器群60の動作(ON/OFF)は、PMV設定値により定められる。図7は、冷房運転時のPMV設定値を説明するための図である。冷房運転時は、PMV設定値として、PMV冷房設定上限値SC1U~SC3U(以下、単に「SC1U~SC3U」と称する)およびPMV冷房設定下限値SC1L~SC3L(以下、単に「SC1L~SC3L」と称する)が定められている。
 PMVが上昇して、PMV冷房設定上限値以上となると対応する機器がONになる。一方、PMVが下降して、PMV冷房設定下限値以下となると対応する機器がOFFになる。SC1U(0.0)およびSC1L(-0.3)は、天井扇62に対応したPMV設定値である。SC2U(+0.3)およびSC2L(0.0)は、冷放射パネル63aに対応したPMV設定値である。SC3U(+0.5)およびSC3L(+0.2)は、冷暖房機(冷房機)61に対応したPMV設定値である。
 たとえば、PMVが-2から0(SC1U)に上昇した場合、第1優先の天井扇62が動作する(ONになる)。この状態から、PMVが+0.3(SC2U)に上昇した場合、さらに、第2優先の冷放射パネル63aも動作する(ONになる)。この状態から、PMVが+0.5(SC3U)に上昇した場合、さらに、第3優先の冷暖房機61も動作する(ONになる)。つまり、PMVが+0.5以上である場合は、天井扇62、冷放射パネル63a、冷暖房機61は、いずれも動作する(ONである)。
 一方、PMVが+0.5を越えている場合において、PMVが下がり、PMVが+0.2(SC3L)以下となった場合は、冷暖房機61がOFFになる。さらに、PMVが0(SC2L)以下となった場合は、冷放射パネル63aもOFFになる。さらに、PMVが-0.3(SC1L)以下となった場合は、天井扇62もOFFになり、これによりいずれの機器もOFFとなる。
 次に、暖房運転時について説明する。図8は、暖房運転時のPMVと空調機器群60の動作との関係を説明するための図である。PMV=-0.5~0は、暖房目標設定域であり、できる限りPMVがこの範囲に収まるように制御される。
 暖房運転時において、たとえば、現在、PMV=+2であるとする。この場合、加湿器64、温放射パネル63b、冷暖房機(暖房機)61は、いずれも動作してない(OFFである)。室内温度の下降等により、PMVが下降すると、第1優先の加湿器64、第2優先の温放射パネル63b、第3優先の冷暖房機61の順に動作する(ONになる)。
 一方、たとえば、現在、PMV=-2であるとする。この場合、加湿器64、温放射パネル63b、冷暖房機61は、いずれも動作している(ONである)。室内温度の上昇等により、PMVが上昇すると、第3優先の冷暖房機61、第2優先の温放射パネル63b、第1優先の加湿器64の順にOFFになる。
 これらの機器の動作は、PMV設定値により定められる。図9は、暖房運転時のPMV設定値を説明するための図である。暖房運転時には、PMV設定値として、PMV暖房設定上限値SH1U~SH3U(以下、単に「SH1U~SH3U」と称する)およびPMV暖房設定下限値SH1L~SH3L(以下、単に「SH1L~SH3L」と称する)が定められている。
 PMVが下降して、PMV暖房設定下限値以下となると対応する機器がONになる。一方、PMVが上昇して、PMV暖房設定上限値以上となると対応する機器がOFFになる。SH1U(+0.3)およびSH1L(0.0)は、加湿器64に対応したPMV設定値である。SH2U(0.0)およびSH2L(-0.3)は、温放射パネル63bに対応したPMV設定値である。SH3U(-0.2)およびSH3L(-0.5)は、冷暖房機61に対応したPMV設定値である。
 たとえば、PMVが+2から0(SH1L)に下降した場合、第1優先の加湿器64が動作する。この状態から、PMVが-0.3(SH2L)に下降した場合、さらに、第2優先の温放射パネル63bも動作する。この状態から、PMVが-0.5(SH3L)に下降した場合、さらに、第3優先の冷暖房機61も動作する。つまり、PMVが-0.5以下である場合は、いずれの機器もONとなる。
 一方、PMVが-0.5を下回っている場合において、PMVが上昇し、PMVが-0.2(SH3U)以上となった場合は、冷暖房機61がOFFになる。さらに、PMVが0(SH2U)以上となった場合は、温放射パネル63bもOFFになる。さらに、PMVが+0.3(SH1U)以上となった場合は、加湿器64もOFFになり、これによりいずれの機器もOFFとなる。
 このように、PMV制御器30は、空調機器群60の各々を、予め定められたPMVの数値条件(SH1U~SH3U,SH1L~SH3L)に基づき動作させる。数値条件は、空調機器群60の優先度(第1優先度~第3優先度)に応じて定められている。
 次に、放射温度(ガラス窓17の表面温度)と電動ブラインド41の動作との関係について説明する。図10は、ガラス窓17の表面温度と電動ブラインド41の動作との関係を説明するための図である。
 屋外11から室内12へは、ガラス窓17を介して太陽の光が取り込まれる。透過日射がある場合は、ガラス窓17の表面温度が上昇する(ガラス窓17からの放射温度が上昇する)。冷房運転時においては、放射温度を下降させるために、電動ブラインド41が開いている場合は、電動ブラインド41を閉じるように制御される。暖房運転時においては、放射温度を上昇させるために、電動ブラインド41が開いている場合は、電動ブラインド41を閉じるように制御される。
 図11は、冷房運転時のガラス窓17の表面温度と電動ブラインド41の動作との関係を説明するための図である。電動ブラインド41が開いている状態において、ガラス窓17の表面温度が上昇して40℃以上となった場合に、電動ブラインド41が閉じるように制御される。電動ブラインド41が閉じている状態において、ガラス窓17の表面温度が下降して35℃以以下となった場合に、電動ブラインド41が開くように制御される。
 図12は、暖房運転時のガラス窓17の表面温度と電動ブラインド41の動作との関係を説明するための図である。電動ブラインド41が開いている状態において、ガラス窓17の表面温度が下降して10℃以下となった場合に、電動ブラインド41が閉じるように制御される。電動ブラインド41が閉じている状態において、ガラス窓17の表面温度が上昇して15℃以以上となった場合に、電動ブラインド41が開くように制御される。
 このように、PMV制御器30は、ガラス窓17の表面温度に基づき電動ブラインド41を制御する。窓面からの放射熱も室内のPMVに影響を与えるため、冷房時のガラス窓17からの透過日射量が多い場合には、電動ブラインド41を閉じて温放射の影響を緩和し、暖房時のガラス窓17からの冷放射が多い場合には、電動ブラインド41を閉じて冷放射の影響を緩和することができる。
 図13~図15のフローチャートを用いて、空調制御装置10により実行される処理を説明する。図13は、空調制御装置10により実行される処理のフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、空調制御装置10の電源投入後に、周期的(たとえば、10msecごと)に起動するようにすればよい。
 S101において、空調制御装置10は、センサ群50から空気温度、相対湿度、風速、放射温度を取得する。S102において、空調制御装置10は、代謝量、着衣量の入力値を取得する。S103において、空調制御装置10は、取得した値に基づきPMV(PMV値)を演算する。以上、S101~S103の処理は、図2で示した通りである。
 S104において、空調制御装置10は、優先順位に基づくPMV設定値を取得する。PMV設定値は、図7,図9に示される設定値である。S105において、空調制御装置10は、冷房運転であるか否かを判断する。冷房運転である場合(S105でYES)、S106において、空調制御装置10は、冷房運転処理を実行し、冷房運転でない場合(S105でNO)、処理をS107に進める。
 S107において、空調制御装置10は、暖房運転であるか否かを判断する。暖房運転である場合(S107でYES)、S108において、空調制御装置10は、暖房運転処理を実行し一連の処理が終了する。暖房運転でない場合(S107でNO)も、一連の処理が終了する。
 図14は、冷房運転処理のフローチャートである。以下の処理は、図6,図7,図10,図11を用いて説明した動作に対応するものである。
 冷房運転処理が開始すると、S201において、空調制御装置10は、PMVがSC1U(0.0)以上になった場合(S201でYES)に、天井扇62をONにする(S202)。空調制御装置10は、PMVがSC1L(-0.3)以下になった場合(S203でYES)に、天井扇62をOFFにする(S204)。
 空調制御装置10は、PMVがSC2U(+0.3)以上になった場合(S205でYES)に、冷放射パネル63aをONにする(S206)。空調制御装置10は、PMVがSC2L(0.0)以下になった場合(S207でYES)に、冷放射パネル63aをOFFにする(S208)。
 空調制御装置10は、PMVがSC3U(+0.5)以上になった場合(S209でYES)に、冷房機61をONにする(S210)。空調制御装置10は、PMVがSC3L(+0.2)以下になった場合(S211でYES)に、冷房機61をOFFにする(S212)。
 空調制御装置10は、表面温度が40℃以上になった場合(S213でYES)に、電動ブラインド41を閉じる(S214)。空調制御装置10は、表面温度が35℃以下になった場合(S215でYES)に、電動ブラインド41を開き(S216)、冷房運転処理が終了する。
 図15は、暖房運転処理のフローチャートである。以下の処理は、図8,図9,図10,図12を用いて説明した動作に対応するものである。
 暖房運転処理が開始すると、S301において、PMVがSH1L(0.0)以下になった場合(S301でYES)に、加湿器64をONにする(S302)。PMVがSH1U(+0.3)以上になった場合(S303でYES)に、加湿器64をOFFにする(S304)。
 PMVがSH2L(-0.3)以下になった場合(S305でYES)に、温放射パネル63bをONにする(S306)。PMVがSH2U(0.0)以上になった場合(S307でYES)に、温放射パネル63bをOFFにする(S308)。
 PMVがSH3L(-0.5)以下になった場合(S309でYES)に、暖房機61をONにする(S310)。PMVがSH3U(-0.2)以上になった場合(S311でYES)に、暖房機61をOFFにする(S312)。
 表面温度が10℃以下になった場合(S313でYES)に、電動ブラインド41を閉じる(S314)。表面温度が15℃以上になった場合(S315でYES)に、電動ブラインドを開き(S316)、暖房運転処理が終了する。
 以上説明したように、この実施の形態1によれば、IF装置19は、室内12における、空気温度、相対湿度、風速、放射温度、代謝量および着衣量を取得する。PMV演算器20は、IF装置19が取得した値に基づきPMVを演算する。PMV制御器30は、PMV演算器20が演算したPMVに基づき空調機器群60を制御する。PMV制御器30は、空調機器群60の各々を、予め定められたPMVの数値条件に基づき動作させる。空調機器群60の優先度に応じて数値条件が定められている。
 空調機器群60による冷房時において、天井扇62、放射パネル63(冷放射パネル63a)、冷暖房機61の順に優先度が高い。空調機器群60による暖房時において、加湿器64、放射パネル63(温放射パネル63b)、冷暖房機61の順に優先度が高い。
 これらの機器は、優先度が高いほど動作した際のランニングコストが低くなるように構成されている。冷房時においては、まずは、ランニングコストの低い天井扇62を動作させる。天井扇62が発生させる気流により、体感温度が下がる。これにより、少ないエネルギーで涼感を得ることができる。しかし、これによっても、PMVが下がらず、さらにPMVが上昇して不快度が増した場合は、次にランニングコストの低い冷放射パネル63aを動作させる。PMVが下がらず、さらにPMVが上昇して不快度が増した場合は、ランニングコストが高いが冷却能力が最も高い冷房機61を動作させるようにしている。
 暖房時においては、まずは、ランニングコストの低い加湿器64を動作させる。加湿器64による加湿により、体感温度が上がる。しかし、これによっても、PMVが上がらず、さらにPMVが下降して不快度が増した場合は、次にランニングコストの低い温放射パネル63bを動作させる。PMVが上がらず、さらにPMVが下降して不快度が増した場合は、ランニングコストが高いが暖房能力が最も高い暖房機61を動作させるようにしている。
 こうした空調機器群60は、従来の運用では、独立して運転がされており、統合的な同一指標での運転制御が行われていなかった。本実施の形態においては、空調機器群60を統一した評価指数PMVで統合的に運転制御するものである。
 空気温度や相対湿度のみならず、平均放射温度や平均風速も考慮したPMVを用いることで、冷暖房機61のみならず、天井扇62、加湿器64、放射パネル63も含めた冷暖房制御が可能となる。冷房時には、少ない消費エネルギーでPMVを低下させる天井扇62をベースに運転し、目標のPMVに達しない場合に、放射パネル63や冷暖房機61を動作させることで、より少ない消費エネルギーで冷房運転が可能になる。暖房時には、少ない消費エネルギーでPMVを向上させる加湿器64をベースに運転し、目標のPMVに達しない場合に、放射パネル63や冷暖房機61を動作させることで、より少ない消費エネルギーで暖房運転が可能になる。
 これにより、PMVに基づき制御される複数の空調機器の運転効率を向上させつつ快適な室内の温熱環境を提供することができる。
 [実施の形態2]
 この実施の形態2では、PMV演算器20が演算したPMVに基づき制御する空調機器群60に、電動ブラインド41が含まれる。さらに、代謝量および着衣量は、推定部81により推定される推定値を用いる。以下、実施の形態1と異なる点について説明し、実施の形態1と共通する点については説明を省略する。
 図16は、実施の形態2に係る空調制御装置10における演算および空調機器群60の制御を説明するための図である。実施の形態2では、図2と同様に、IF装置19は、センサ群50から空気温度、相対湿度、放射温度および風速を取得する。IF装置19は、実施の形態1では、代謝量および着衣量を入力部71からの入力値を取得する。
 これに対し、実施の形態2では、推定部81は、室内12に設置されたカメラ56から取得した画像に基づき、代謝量および着衣量を推定する。IF装置19は、推定部81により推定された代謝量および着衣量を取得している。これにより、室内12の代謝量および着衣量をリアルタイムで取得することができ、よりPMVの演算精度を向上させることができる。
 たとえば、推定部81は、カメラ56から取得した時系列の複数の画像間の差分により、人の動作量を推定してもよい。推定部81は、この動作量に基づき、代謝量(活動量)を推定してもよい(差分が大きいほど代謝量を大きく設定する)。推定部81は、カメラ56から取得した画像から人が着ている服の面積を推定し、着衣面積から着衣量を推定するようにしてもよい。動作量あるいは服の面積の推定は公知技術を用いて行えばよい。
 あるいは、カメラ56は、赤外線カメラであってもよい。この場合、推定部81は、赤外線カメラから取得した画像から、人体の各部位の表面温度を取得することができる。推定部81は、服を着ていない顔や首や腕などの表面温度を取得する。推定部81は、これらの表面温度が高い場合に、代謝量(活動量)を高い値に設定する。また、薄着をしている場合や半袖を着ている場合に、肌や着衣部分の表面温度が高く検出され、厚手の上着を着ている場合に着衣部分の表面温度が低く検出される。推定部81は、これらの表面温度に基づき、着衣量を推定する(表面温度が高ければ着衣量が小さく設定する)。
 また、実施の形態1では、PMV制御器30は、冷房時において、優先度に応じて、天井扇62、冷放射パネル63a、冷暖房機61を動作させる。PMV制御器30は、暖房時において、優先度に応じて、天井扇62、温放射パネル63b、冷暖房機61を動作させている。
 これに対し、実施の形態2では、PMV制御器30は、冷房時において、優先度に応じて、天井扇62、電動ブラインド41、冷放射パネル63a、冷暖房機61を動作させる。PMV制御器30は、暖房時において、優先度に応じて、加湿器64、電動ブラインド41、温放射パネル63b、冷暖房機61を動作させている。以下、図17~図25を用いて詳細に説明する。
 図17は、PMVの演算を説明するための図である。着衣量および代謝量は、カメラ56から取得した画像から推定した値である。PMV演算器20は、IF装置19が取得した、空気温度と、相対湿度と、放射温度(平均放射温度)と、風速(平均風速)と、代謝量と、着衣量とに基づき、FANGERの方程式を用いてPMVを演算する。これにより、PMV値として「+3」~「-3」の数値が得られる。
 図18は、空調機器群60の運転優先順位を説明するための図である。空調機器群60による冷房時において、天井扇62、電動ブラインド41、放射パネル63(冷放射パネル63a)、冷暖房機61の順に優先度が高い。空調機器群60による暖房時において、加湿器64、電動ブラインド41、放射パネル63(温放射パネル63b)、冷暖房機61の順に優先度が高い。
 まず、図19,図20を用いて、冷房運転時について説明する。図19は、冷房運転時のPMVと空調機器群60の動作との関係を説明するための図である。
 冷房運転時において、たとえば、現在、PMV=-2であるとする。この場合、天井扇62、電動ブラインド41、冷放射パネル63a、冷暖房機61は、いずれもOFFである。以下、電動ブラインド41が開いた状態を「OFF」、電動ブラインド41が閉じた状態を「ON」と記載する。室内温度の上昇等により、PMVが上昇すると、第1優先の天井扇62、第2優先の電動ブラインド41、第3優先の冷放射パネル63a、第4優先の冷暖房機61の順にON(閉)となる。
 一方、たとえば、現在、PMV=+2であるとする。この場合、天井扇62、電動ブラインド41、冷放射パネル63a、冷暖房機61は、いずれもON(閉)である。室内温度の下降等により、PMVが下降すると、第4優先の冷暖房機61、第3優先の冷放射パネル63a、第2優先の電動ブラインド41、第1優先の天井扇62の順にOFF(開)になる。
 これらの機器の動作は、PMV設定値により定めされる。図20は、冷房運転時のPMV設定値を説明するための図である。冷房運転時には、PMV設定値として、PMV冷房設定上限値SC1U~SC4U(以下、単に「SC1U~SC4U」と称する)およびPMV冷房設定下限値SC1L~SC4L(以下、単に「SC1L~SC4L」と称する)が定められている。
 SC1U(0.0)およびSC1L(-0.3)は、天井扇62に対応したPMV設定値である。SC2U(+0.15)およびSC2L(0.0)は、電動ブラインド41に対応したPMV設定値である。SC3U(+0.3)およびSC3L(0.0)は、冷放射パネル63aに対応したPMV設定値である。SC4U(+0.5)およびSC4L(+0.2)は、冷暖房機61に対応したPMV設定値である。
 次に、図21,図22を用いて、暖房運転時について説明する。図21は、暖房運転時のPMVと空調機器群60の動作との関係を説明するための図である。
 暖房運転時において、たとえば、現在、PMV=+2であるとする。この場合、加湿器64、電動ブラインド41、温放射パネル63b、冷暖房機61は、いずれもOFF(開)である。室内温度の下降等により、PMVが下降すると、第1優先の加湿器64、第2優先の電動ブラインド41、第3優先の温放射パネル63b、第4優先の冷暖房機61の順にON(閉)となる。
 一方、たとえば、現在、PMV=-2であるとする。この場合、加湿器64、電動ブラインド41、温放射パネル63b、冷暖房機61は、いずれもON(閉)である。室内温度の上昇等により、PMVが上昇すると、第4優先の冷暖房機61、第3優先の温放射パネル63b、第2優先の電動ブラインド41、第1優先の天井扇62の順にOFF(開)になる。
 これらの機器の動作は、PMV設定値により定めされる。図22は、暖房運転時のPMV設定値を説明するための図である。暖房運転時には、PMV設定値として、PMV暖房設定上限値SH1U~SH4U(以下、単に「SH1U~SH4U」と称する)およびPMV暖房設定下限値SH1L~SH4L(以下、単に「SH1L~SH4L」と称する)が定められている。
 SH1U(+0.3)およびSH1L(0.0)は、加湿器64に対応したPMV設定値である。SH2U(0.0)およびSH2L(-0.15)は、電動ブラインド41に対応したPMV設定値である。SH3U(0.0)およびSH3L(-0.3)は、温放射パネル63bに対応したPMV設定値である。SH4U(-0.2)およびSH4L(-0.5)は、冷暖房機61に対応したPMV設定値である。
 図23~図25のフローチャートを用いて、空調制御装置10により実行される処理を説明する。図23は、空調制御装置10により実行される処理のフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、空調制御装置10の電源投入後に、周期的(たとえば、10msecごと)に起動するようにすればよい。
 S1101において、空調制御装置10は、センサ群50から空気温度、相対湿度、風速、放射温度を取得する。S1102において、空調制御装置10は、カメラ56から取得した画像に基づき代謝量および着衣量を推定し、推定値を取得する。S1103において、空調制御装置10は、取得した値に基づきPMVを演算する。以上、S1101~S1103の処理は、図16で示した通りである。
 S1104において、空調制御装置10は、優先順位に基づくPMV設定値(図20,図22参照)を取得する。S1105において、空調制御装置10は、冷房運転であるか否かを判断する。冷房運転である場合(S1105でYES)、S1106において、空調制御装置10は、冷房運転処理を実行し、冷房運転でない場合(S1105でNO)、処理をS1107に進める。
 S1107において、空調制御装置10は、暖房運転であるか否かを判断する。暖房運転である場合(S1107でYES)、S1108において、空調制御装置10は、暖房運転処理を実行し、一連の処理が終了する。暖房運転でない場合(S1107でNO)も、一連の処理が終了する。
 図24は、冷房運転処理のフローチャートである。以下の処理は、図19,図20を用いて説明した動作に対応するものである。
 冷房運転処理が開始すると、S1201において、PMVがSC1U(0.0)以上になった場合(S1201でYES)に、天井扇62をONにする(S1202)。空調制御装置10は、PMVがSC1L(-0.3)以下になった場合(S1203でYES)に、天井扇62をOFFにする(S1204)。
 空調制御装置10は、PMVがSC2U(+0.15)以上になった場合(S1205でYES)に、電動ブラインド41を閉じる(S1206)。空調制御装置10は、PMVがSC2L(0.0)以下になった場合(S1207でYES)に、電動ブラインド41を開ける(S1208)。
 空調制御装置10は、PMVがSC3U(+0.3)以上になった場合(S1209でYES)に、冷放射パネル63aをONにする(S1210)。空調制御装置10は、PMVがSC3L(0.0)以下になった場合(S1211でYES)に、冷放射パネル63aをOFFにする(S1212)。
 空調制御装置10は、PMVがSC4U(+0.5)以上になった場合(S1213でYES)に、冷房機61をONにする(S1214)。空調制御装置10は、PMVがSC4L(+0.2)以下になった場合(S1215でYES)に、冷房機61をOFFにし(S1216)、冷房運転処理が終了する。
 図25は、暖房運転処理のフローチャートである。以下の処理は、図21,図22を用いて説明した動作に対応するものである。
 暖房運転処理が開始すると、S1301において、PMVがSH1L(0.0)以下になった場合(S1301でYES)に、加湿器64をONにする(S1302)。空調制御装置10は、PMVがSH1U(+0.3)以上になった場合(S1303でYES)に、加湿器64をOFFにする(S1304)。
 空調制御装置10は、PMVがSH2L(-0.15)以下になった場合(S1305でYES)に、電動ブラインド41を閉じる(S1306)。空調制御装置10は、PMVがSH2U(0.0)以上になった場合(S1307でYES)に、電動ブラインド41を開ける(S1308)。
 空調制御装置10は、PMVがSH3L(-0.3)以下になった場合(S1309でYES)に、温放射パネル63bをONにする(S1310)。空調制御装置10は、PMVがSH3U(0.0)以上になった場合(S1310でYES)に、温放射パネル63bをOFFにする(S1312)。
 空調制御装置10は、PMVがSH4L(-0.5)以下になった場合(S1313でYES)に、暖房機61をONにする(S1314)。空調制御装置10は、PMVがSH4U(-0.2)以上になった場合(S1315でYES)に、暖房機61をOFFにし(S1316)、暖房運転処理が終了する。
 この実施の形態2によれば、PMV演算器20が演算したPMVに基づき制御する空調機器群60に、電動ブラインド41が含まれる。空調機器群60による冷房時において、天井扇62、電動ブラインド41、放射パネル63(冷放射パネル63a)、冷暖房機61の順に優先度が高い。空調機器群60による暖房時において、加湿器64、電動ブラインド41、放射パネル63(温放射パネル63b)、冷暖房機61の順に優先度が高い。
 本実施の形態において、電動ブラインド41のランニングコストは、天井扇62および加湿器64よりも高く、放射パネル63よりも低いものと仮定する。以上のように構成することで、電動ブラインド41も含めた空調機器群60を優先度に応じて、PMVに基づきシステム全体を最適に制御するため、PMVに基づき制御される複数の空調機器の運転効率をより向上させつつ快適な室内の温熱環境を提供することができる。
 なお、実施の形態2において、代謝量および着衣量は、実施の形態1と同様に入力部71により入力されるように構成してもよいし、電動ブラインド41は実施の形態1と同様にPMV制御器30が制御しないように構成してもよい。
 また、実施の形態1,2において説明したPMV設定値および優先順位は、あくまで一例である。冷房時において優先順位が高いほどPMV設定値の数値範囲が低くなり、暖房時において優先順位が高いほどPMV設定値の数値範囲が高くなるように構成されるものであればよい。また、実施の形態2の冷房時において天井扇62および電動ブラインド41の優先度は同じであってもよいし、いずれかが高くてもよい。実施の形態2の暖房時において加湿器64および電動ブラインド41の優先度は同じであってもよいし、いずれかが高くてもよい。ランニングコストに応じて優先度を定めるものであれば、どのように構成してもよい。
 また、PMVが変化した場合に、動作する空調機器群60の数を増やしていくものに限らず、動作する空調機器群60を切り変えるものであってもよい。また、空調機器群60として、本実施の形態で示した機器以外の機器を追加してもよい。この場合、追加した機器のランニングコストに応じて優先順位(数値条件)を決定するようにすればよい。
 今回開示された各実施の形態は、技術的に矛盾しない範囲で適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示により示される技術的範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
 1 空調制御システム、10 空調制御装置、11 屋外、12 室内、15 床、16 天井、17 ガラス窓、19 IF装置、20 PMV演算器、30 PMV制御器、40 電動ユニット、41 電動ブラインド、50 センサ群、51 表面温度センサ、52 空気温度センサ、53 相対湿度センサ、54 放射温度センサ、55 風速センサ、56 カメラ、60 空調機器群、61 冷暖房機、62 天井扇、63 放射パネル、63a 冷放射パネル、63b 温放射パネル、64 加湿器、71 入力部、81 推定部。

Claims (8)

  1.  室内に設置された複数の空調機器をPMV(Predicted Mean Vote)に基づき制御する空調制御装置であって、
     前記室内における、空気温度、相対湿度、風速および放射温度と、前記室内に存在する1以上の人の、代謝量および着衣量とを取得する取得部と、
     前記取得部が取得した値に基づき前記PMVを演算する演算部と、
     前記演算部が演算した前記PMVに基づき前記複数の空調機器を制御する制御部とを備え、
     前記制御部は、前記複数の空調機器の各々を、予め定められた前記PMVの数値条件に基づき動作させ、
     前記複数の空調機器の優先度に応じて前記数値条件が定められている、空調制御装置。
  2.  前記取得部は、
      前記室内に設置された温度センサから前記空気温度を取得し、
      前記室内に設置された湿度センサから前記相対湿度を取得し、
      前記室内に設置された風速センサから前記風速を取得し、
      前記室内に設置された放射温度センサから前記放射温度を取得し、
      入力部において入力された前記代謝量および前記着衣量を取得し、
     前記入力部は、ユーザが前記代謝量および前記着衣量を入力可能である、請求項1に記載の空調制御装置。
  3.  前記室内に設置されたカメラから取得した画像に基づき、前記代謝量および前記着衣量を推定する推定部をさらに備え、
     前記取得部は、
      前記室内に設置された温度センサから前記空気温度を取得し、
      前記室内に設置された湿度センサから前記相対湿度を取得し、
      前記室内に設置された風速センサから前記風速を取得し、
      前記室内に設置された放射温度センサから前記放射温度を取得し、
      前記推定部により推定された前記代謝量および前記着衣量を取得する、請求項1に記載の空調制御装置。
  4.  前記複数の空調機器は、
      前記室内に設置された送風機と、
      前記室内に設置され、前記室内の空気を冷却または加熱する放射パネルと、
      前記室内に設置された加湿器と、
      前記室内に設置され、冷房運転、暖房運転および除湿運転のいずれかを行う冷暖房機とを含み、
     前記複数の空調機器による冷房時において、前記送風機、前記放射パネル、前記冷暖房機の順に前記優先度が高く、
     前記複数の空調機器による暖房時において、前記加湿器、前記放射パネル、前記冷暖房機の順に前記優先度が高い、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の空調制御装置。
  5.  前記室内には、窓からの太陽光を遮る電動ブラインドが設置され、
     前記取得部は、前記窓に設置された表面温度センサから前記窓の表面温度を取得し、
     前記制御部は、前記表面温度に基づき前記電動ブラインドを制御する、請求項4に記載の空調制御装置。
  6.  前記PMVに基づき制御される前記複数の空調機器は、前記室内に設置され、窓からの太陽光を遮る電動ブラインドを含む、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の空調制御装置。
  7.  前記複数の空調機器は、
      前記室内に設置された送風機と、
      前記室内に設置され、前記室内の空気を冷却または加熱する放射パネルと、
      前記室内に設置された加湿器と、
      前記室内に設置され、冷房運転、暖房運転および除湿運転のいずれかを行う冷暖房機とをさらに含み、
     前記複数の空調機器による冷房時において、前記送風機、前記電動ブラインド、前記放射パネル、前記冷暖房機の順に前記優先度が高く、
     前記複数の空調機器による暖房時において、前記加湿器、前記電動ブラインド、前記放射パネル、前記冷暖房機の順に前記優先度が高い、請求項6に記載の空調制御装置。
  8.  室内に設置された複数の空調機器をPMV(Predicted Mean Vote)に基づき制御する空調制御方法であって、
     前記室内における、空気温度、相対湿度、風速および放射温度と、前記室内に存在する1以上の人の、代謝量および着衣量とを取得するステップと、
     前記取得するステップが取得した値に基づき前記PMVを演算するステップと、
     前記演算するステップが演算した前記PMVに基づき前記複数の空調機器を制御するステップとを備え、
     前記制御するステップは、前記複数の空調機器の各々を、予め定められた前記PMVの数値条件に基づき動作させ、
     前記複数の空調機器の優先度に応じて前記数値条件が定められている、空調制御方法。
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