(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプ装置と、前記ヒートポンプ装置で加熱または冷却した水を前記ヒートポンプ装置と熱媒体利用装置との間で循環させる搬送装置と、を備える水利用空調システムに用いられる空調システム制御装置であって、
前記空調システムの運転データとして、前記ヒートポンプ装置から出た前記水の温度である出水温度、空調対象室の室内温度、外気温を少なくとも取得する空調システムデータ取得部と、
前記空調システムの運転データから建物の入放熱特性および熱媒体利用装置特性を学習する特性学習部と、
前記室内温度が空調対象室の設定温度となるように前記ヒートポンプ装置への制御指令として出水温度指令を決定する制御指令決定部と、
を備え、
前記制御指令決定部は、前記特性学習部で決定した前記建物の入放熱特性および前記熱媒体利用装置特性と前記外気温と前記設定温度とから下記の数式に基づいて前記出水温度の出水温度指令基準値を決定する出水温度指令基準値決定部と、
【数２】
0005951142.tif 000009
上記の数式において、Ｔｗ，ｓは、出水温度指令基準値［Ｋ］、αは、建物の入放熱特性［ｋＷ／Ｋ］、βは、熱媒体利用装置特性としての放熱器の放熱特性［ｋＷ／Ｋ］、Ｔｓｅｔは、設定温度［Ｋ］、Ｔｏは、外気温［Ｋ］であり、
補正係数と前記設定温度と前記室内温度とに基づいて前記出水温度の出水温度指令補正値を決定する出水温度指令補正値決定部と、
を有し、
前記出水温度指令基準値と前記出水温度指令補正値との和をとって前記空調システムへの前記制御指令を決定することを特徴とする空調システム制御装置。
【請求項２】
前記建物の入放熱特性は、前記空調システムが設置された建物の断熱性および建物の気密性を表す値であり、
前記熱媒体利用装置特性は、前記空調システムに用いられる熱媒体利用装置の放熱性を表す値である請求項１に記載の空調システム制御装置。
【請求項３】
前記特性学習部は、前記空調システムデータ取得部が取得した前記空調システムの運転データから前記建物の入放熱特性および前記熱媒体利用装置特性をそれぞれ周期的に学習することを特徴とする請求項１または２に記載の空調システム制御装置。
【請求項４】
前記制御指令決定部は、初期起動時または設定温度変更時にのみ、前記出水温度指令基準値決定部で決定された前記出水温度指令基準値を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空調システム制御装置。
【請求項５】
前記制御指令決定部は、前記出水温度指令基準値決定部で決定された前記出水温度指令基準値を制御周期毎に用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空調システム制御装置。
【請求項６】
前記制御指令決定部は、前記建物の入放熱特性および前記熱媒体利用装置特性を手動設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の空調システム制御装置。
【請求項７】
前記熱媒体利用装置は、ラジエータであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の空調システム制御装置。
【請求項８】
前記出水温度指令補正値を決定する前記出水温度指令補正値決定部の補正係数は、予め複数用意し、それぞれの補正係数で所定の期間、空調装置を運転し、室内温度と設定温度の偏差の集計値を基に決定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の空調システム制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水利用空調システムなどの空調システムに用いられ、室温の応答性および安定性の向上を図る空調システム制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水利用空調システムは、暖房時には、熱源機により温水を生成し、生成した温水をシャワーや風呂などの給湯やラジエータや床暖房などの暖房に利用する。また、冷房時には、熱源機により冷水を生成し、生成した冷水をラジエータや床冷房などに利用する。熱源機としては、エネルギー効率の高いヒートポンプ装置やエネルギー効率は低いが低価格なボイラーなどが用いられる。
水利用空調システムでは、たとえば、冷暖房時には、設定温度と計測した室内温度の偏差に基づき、出水温度の指令値を制御する。【０００３】
特許文献１には、空調熱源装置群を外気温と建物の熱負荷との関係に基づき制御することについて記載がある。特許文献１に記載された建物用空調熱源システムでは、空調熱源装置群を外気温と建物の熱負荷との関係に基づきフィードフォワード制御することによって応答性を高め、無駄な空調エネルギーが消費されることを防止して省エネルギーの実現を図っている。【０００４】
特許文献２には、空気調和装置の冷媒の物理量の目標値を、建物の空調負荷特性に対応して可変に制御することについての記載がある。特許文献２に記載された空気調和装置では、冷媒の物理量の目標値を建物の空調負荷に基づき制御することにより、圧縮機の容量を安定させ、空調空間の温度変動を小さくすることを図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−９２３２７号公報
【特許文献２】特許第４０３２６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されるような従来の建物空調熱源システムは、外気温と建物の熱負荷との関係に基づきフィードフォワード制御するため、応答性を高め、無駄な空調エネルギーが消費されることを防止して省エネルギーを実現することができる。しかし、設計熱負荷と実際の熱負荷が合致していない場合、接続される放熱器が未知である場合、ラジエータと床冷暖房のように特性が大きく異なる場合などに、妥当な制御を行い、応答性を高めることは困難であった。【０００７】
一方、特許文献２に開示されているような従来の空気調和装置は、学習した建物の空調負荷特性に基づき冷媒の物理量の目標値を制御するため、設計熱負荷と実際の熱負荷が合致していない場合であっても、空調空間の温度変動を小さくすることができる。しかし、接続される放熱器が未知である場合、ラジエータと床冷暖房のように特性が大きく異なる場合などに、冷媒の物理量の妥当な目標値を定めるのは困難であった。【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、運転データから建物の入放熱特性と熱媒体利用装置特性とをそれぞれ学習することで、接続される熱媒体利用装置が未知である場合などにおいても、室温の応答性および安定性の向上を図ることのできる空調システム制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る空調システム制御装置は、ヒートポンプ装置と、前記ヒートポンプ装置で加熱または冷却した水を前記ヒートポンプ装置と熱媒体利用装置との間で循環させる搬送装置と、を備える水利用空調システムに用いられる空調システム制御装置であって、前記空調システムの運転データとして、前記ヒートポンプ装置から出た前記水の温度である出水温度、空調対象室の室内温度、外気温を少なくとも取得する空調システムデータ取得部と、前記空調システムの運転データから建物の入放熱特性および熱媒体利用装置特性を学習する特性学習部と、前記室内温度が空調対象室の設定温度となるように前記ヒートポンプ装置への制御指令として出水温度指令を決定する制御指令決定部と、を備え、前記制御指令決定部は、前記特性学習部で決定した前記建物の入放熱特性および前記熱媒体利用装置特性と外気温と前記設定温度とから下記の数式に基づいて前記出水温度の出水温度指令基準値を決定する出水温度指令基準値決定部と、
【数１】
0005951142.tif 000002
上記の数式において、Ｔｗ，ｓは、出水温度指令基準値［Ｋ］、αは、建物の入放熱特性［ｋＷ／Ｋ］、βは、熱媒体利用装置特性としての放熱器の放熱特性［ｋＷ／Ｋ］、Ｔｓｅｔは、設定温度［Ｋ］、Ｔｏは、外気温［Ｋ］であり、補正係数と前記設定温度と前記室内温度とに基づいて前記出水温度の出水温度指令補正値を決定する出水温度指令補正値決定部と、を有し、前記出水温度指令基準値と前記出水温度指令補正値との和をとって前記空調システムへの前記制御指令を決定するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る空調システム制御装置によれば、運転データから建物の入放熱特性と熱媒体利用装置特性とをそれぞれ学習し、学習した２つの特性に基づき温度指令を決定する。よって、接続される熱媒体利用装置が未知である場合などにおいても、室温の応答性および安定性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る水利用空調システムの概略構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る水利用空調システムの概略構成の別の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る水利用空調システム制御装置の機能構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る建物特性の例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る放熱器特性の例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る出水温度指令基準値の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る出水温度指令の変更許容範囲の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る出水温度指令基準値の変更範囲を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る制御指令決定部の制御ブロック図の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る制御指令決定部の制御ブロック図の別の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る水利用空調システム制御装置の制御例のうち、水利用空調システム制御指令決定処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る水利用空調システム制御装置の制御例のうち、特性学習処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態１に係る水利用空調システム制御装置の制御例のうち、水利用空調システム１の制御を実行する一連の動作例を説明するフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る水利用空調システム制御装置の機能構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
本発明の実施の形態の動作を行うプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列に行われる処理であるが、必ずしも時系列に処理されなくても、並列的または個別に実行される処理を含んでもよい。
また、本発明の実施の形態で説明される各機能をハードウェアで実現するか、ソフトウェアで実現するかは問わない。つまり、本実施の形態で説明される各ブロック図は、ハードウェアのブロック図と考えてもよいし、ソフトウェアの機能ブロック図と考えてもよい。たとえば、各ブロック図は、回路デバイスなどのハードウェアで実現されてもよく、図示しないプロセッサなどの演算装置上で実行されるソフトウェアで実現されてもよい。
また、本実施の形態で説明されるブロック図の各ブロックは、その機能が実施されればよく、それらの各ブロックで構成が分離されなくてもよい。なお、実施の形態１〜２のそれぞれにおいて、特に記述しない項目については実施の形態１〜２と同様とし、同一の機能および構成については同一の符号を用いて述べることとする。また、実施の形態１〜２のそれぞれは、単独で実施されてもよく、組み合わされて実施されてもよい。いずれの場合においても、下記で説明する有利な効果を奏することとなる。また、実施の形態で説明する各種具体的な設定例は一例を示すだけであり、特にこれらに限定しない。
また、以下では暖房を例として挙げているが、冷房についても同様に実施できる。その場合、以下において、床暖房は床冷房となる。
【００１３】
実施の形態１．
（水利用空調システム１の第１構成例）
図１は、本発明の実施の形態１に係る水利用空調システム１（熱媒体利用空調システム）の概略構成の一例を示す図である。
図１に示すように、水利用空調システム１は、ヒートポンプ装置２（熱源機）、ラジエータ４、床暖房５、ポンプ３を備え、これらが配管によって接続されて熱媒体回路（搬送装置）を構成している。そして、熱媒体である水が回路内を図１の実線矢印の方向へ循環する。また、水利用空調システム１は、ヒートポンプ装置２、ポンプ３などを制御する空調システム制御装置としての水利用空調システム制御装置６を備える。水利用空調システム制御装置６は、出水温度センサ７、室内温度センサ８、返水温度センサ９、水の流量センサ１０、外気温センサ１１から各種検出値を取得する。
ヒートポンプ装置２やボイラーで生成された温水を利用する装置（熱媒体利用装置）であるラジエータ４および床暖房５は、ヒートポンプ装置２に対して並列に接続されている。
水利用空調システム１は、全ての機器が新規に導入され、構築されてもよい。しかし、水利用空調システム１は、たとえば、熱源機としてボイラーが設置されている既存の水利用空調システム１に対して、ヒートポンプ装置２と水利用空調システム制御装置６とが新規に導入され構築される場合なども考えられる。
【００１４】
（水利用空調システム１の第２構成例）
図２は、本発明の実施の形態１に係る水利用空調システム１（熱媒体利用空調システム）の概略構成の別の一例を示す図である。
図２に示すように、水利用空調システム１は、ヒートポンプ装置２（熱源機）、三方弁１２、タンク１３、ラジエータ４、床暖房５、ポンプ３を備え、これらが配管によって接続され熱媒体回路（搬送装置）を構成している。そして、熱媒体である水が回路内を図２の実線矢印の方向へ循環する。給湯運転時には、三方弁１２よりタンク１３に水が流れる。一方、暖房運転時には、三方弁１２よりラジエータ４および床暖房５に水が流れる。また、水利用空調システム１は、ヒートポンプ装置２、三方弁１２、ポンプ３などを制御する水利用空調システム制御装置６を備える。水利用空調システム制御装置６は、出水温度センサ７、室内温度センサ８、返水温度センサ９、水の流量センサ１０、外気温センサ１１、タンク温度センサ１４から各種検出値を取得する。
ヒートポンプ装置２やボイラーで生成された温水を利用する装置（熱媒体利用装置）であるラジエータ４、床暖房５およびタンク１３は、ヒートポンプ装置２に対して並列に接続されている。
水利用空調システム１は、全ての機器が新規に導入され、構築されてもよい。しかし、水利用空調システム１は、たとえば、熱源機としてボイラーが設置されている既存の水利用空調システム１に対して、ヒートポンプ装置２と水利用空調システム制御装置６とが新規に導入され構築される場合なども考えられる。
【００１５】
（機能ブロック図：概要）
次に、上記で説明した水利用空調システム１に実装される機能について図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係る水利用空調システム制御装置６の機能構成の一例を示す図である。
図３に示すように、水利用空調システム制御装置６は、水利用空調システム１と各種データなどを送受信する。たとえば、水利用空調システム制御装置６は、水利用空調システム１の入力情報を水利用空調システム１から受信する。また、たとえば、水利用空調システム制御装置６は、水利用空調システム１に制御指令を送信する。
水利用空調システム制御装置６は、建物特性５８、放熱器特性５９（熱媒体利用装置特性）を取得する。なお、取得方法については、後述する。建物特性５８は、水利用空調システム１が設置される対象建物に関する各種物性値である。放熱器特性５９は、ラジエータ４、床暖房５などの熱媒体利用装置に関する各種物性値である。
つまり、水利用空調システム制御装置６は、各種検出値による水利用空調システム１からの入力情報と、建物特性５８と、放熱器特性５９と、に基づいて、対象建物に設置された水利用空調システム１を制御する。
図３に示すように、水利用空調システム制御装置６は、機能構成として、データ記憶部５４、制御指令決定部５２、特性学習部５３、水利用空調システムデータ取得部５１、および制御指令部５５を備えている。また、制御指令決定部５２は、出水温度指令基準値決定部５６および出水温度指令補正値決定部５７を備えている。
【００１６】
（機能ブロック図：詳細）
次に、水利用空調システム制御装置６の各種機能の詳細について図４〜図５を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る建物特性５８の例を示す図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る放熱器特性５９の例を示す図である。
【００１７】
（データ記憶部５４）
データ記憶部５４は、水利用空調システムデータ取得部５１を介して取得した各種データなどを保存する。データ記憶部５４は、建物特性５８および放熱器特性５９などを保存する。データ記憶部５４は、保存している各種データを構成要素とする制御指令決定用入力データを制御指令決定部５２に供給する。データ記憶部５４は、制御指令決定部５２の各種演算結果、たとえば、水利用空調システム１の制御指令を保存する。データ記憶部５４は、保存した制御指令を制御指令部５５に供給する。データ記憶部５４は、保存している各種データを構成要素とする特性学習用入力データを特性学習部５３に供給する。データ記憶部５４は、特性学習部５３の各種演算結果、たとえば、建物特性５８および放熱器特性５９を保存する。データ記憶部５４は、保存した建物特性５８および放熱器特性５９を制御指令決定部５２に供給する。
【００１８】
（建物特性５８）
データ記憶部５４に保存される建物特性５８の詳細について説明する。図４に示すように、建物特性５８は、水利用空調システム１が設置された建物の断熱性および建物の気密性を表す値であって、たとえば、以下で説明する式（１）で表される式に含まれている、入放熱特性が該当する。式（１）で表される式は、建物の熱の出入りを表したものであって、外気温と、暖房対象室の設定温度と、を入力データとして、建物の入放熱量を求めるものである。つまり、式（１）で表される式は、数式モデルであって、建物の入放熱量を予測する建物入放熱量予測モデルである。
【００１９】
【数１】
0005951142.tif 000003
式（１）において、Ｑｈは、建物の入放熱量［ｋＷ］、αは、建物の入放熱特性［ｋＷ／Ｋ］、Ｔｏは外気温［Ｋ］、Ｔｚは設定温度［Ｋ］である。
【００２０】
なお、建物特性５８は、たとえば、建物の構造データ、すなわち、壁の材料、壁の厚さ、壁の面積、および部屋の広さなどの建物データから計算された値であってもよい。なお、建物特性５８は、ユーザ操作でデータ記憶部５４に予め登録（手動設定）してもよい。また、建物特性５８は、水利用空調システム制御装置６の外部から随時更新されてもよい。
【００２１】
（放熱器特性５９）
データ記憶部５４に保存される放熱器特性５９の詳細について説明する。図５に示すように、放熱器特性５９は、水利用空調システム１に用いられるラジエータ４や床暖房５などの放熱器の放熱性を表す値であって、たとえば、以下で説明する式（２）で表される式に含まれている、放熱特性が該当する。式（２）で表される式は、放熱器の放熱特性を表したものであって、出水温度を入力データとして、放熱器の放熱量を求めるものである。つまり、式（２）で表される式は、数式モデルであって、放熱器の放熱量を予測する放熱器放熱量予測モデルである。
【００２２】
【数２】
0005951142.tif 000004
式（２）において、Ｑｅは、放熱器の放熱量［ｋＷ］、βは、放熱器の放熱特性［ｋＷ／Ｋ］、Ｔｗは出水温度［Ｋ］である。
【００２３】
なお、放熱器特性５９は、たとえば、放熱器の仕様データ、すなわち、放熱器の材料、放熱器の厚さ、および放熱器の伝熱面積などの放熱器データから計算された値であってもよい。
なお、放熱器特性５９は、ユーザ操作でデータ記憶部５４に予め登録（手動設定）してもよい。また、放熱器特性５９は、水利用空調システム制御装置６の外部から随時更新されてもよい。
【００２４】
（特性学習部５３）
特性学習部５３は、制御指令決定部５２で用いる特性を学習する。特性学習部５３は、具体的には、制御指令決定部５２の出水温度指令基準値決定部５６で用いる建物特性５８と放熱器特性５９とを、データ記憶部５４より取得した各種入力データ、もしくは、水利用空調システム１の各種計測データより学習する。
建物特性５８を各種計測データより学習する場合に、上記で説明した式（１）で表される式を変換したものに各種計測データを適用することで、建物特性５８が求められてもよい。
具体的には、式（３）で表される式に、外気温と、室内温度と、建物に供給した熱量データと、に基づき、建物の入放熱特性を求める。建物に供給した熱量データは、水の密度、水の比熱、水の流量、出水温度、および返水温度から計算された値であってもよい。また、建物の入放熱特性は、所定の期間における外気温と、室内温度と、建物に供給した熱量データの集計値を基に学習してもよい。たとえば、所定の期間とは、２４時間などである。求めた建物の入放熱特性を建物特性５８と定義する。
【００２５】
【数３】
0005951142.tif 000005
式（３）において、αは、建物の入放熱特性［ｋＷ／Ｋ］、ρは、水の密度［ｋｇ／Ｌ］、Ｃｐは、水の比熱［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、Ｖｗは、水の流量［Ｌ／ｓ］、Ｔｗは、出水温度［Ｋ］、Ｔｗ，ｒは、返水温度［Ｋ］、Ｔｏは、外気温［Ｋ］、Ｔｚは、室内温度［Ｋ］である。
【００２６】
放熱器特性５９を各種計測データより学習する場合に、上記で説明した式（２）で表される式を変換したものに各種計測データを適用することで、放熱器特性５９が求められてもよい。
具体的には、式（４）で表される式に、出水温度と、放熱器が供給した熱量データと、に基づき、放熱器の放熱特性を求める。放熱器が供給した熱量データは、水の密度、水の比熱、水の流量、出水温度、および返水温度から計算された値であってもよい。また、放熱器の放熱特性は、所定の期間における出水温度と、放熱器が供給した熱量データの集計値を基に学習してもよい。たとえば、所定の期間とは、２４時間などである。求めた放熱器の放熱特性を放熱器特性５９と定義する。
【００２７】
【数４】
0005951142.tif 000006
式（４）において、βは、放熱器の放熱特性［ｋＷ／Ｋ］、ρは、水の密度［ｋｇ／Ｌ］、Ｃｐは、水の比熱［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、Ｖｗは、水の流量［Ｌ／ｓ］、Ｔｗは、出水温度［Ｋ］、Ｔｗ，ｒは、返水温度［Ｋ］である。
【００２８】
（制御指令決定部５２）
制御指令決定部５２は、水利用空調システム１の制御指令を決定する。制御指令決定部５２は、具体的には、制御対象である室内温度が予め設定された室内温度を満たすように、水利用空調システム１の出水温度指令を決定する。そこで、制御指令決定部５２は、上記で説明した機能を実行させるために、出水温度指令基準値決定部５６および出水温度指令補正値決定部５７を有している。
制御指令決定部５２の機能について図６〜図１０を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態１に係る出水温度指令基準値の一例を示す図である。図７は、本発明の実施の形態１に係る出水温度指令の変更許容範囲の一例を示す図である。図８は、本発明の実施の形態１に係る出水温度指令基準値の変更範囲を説明する図である。図９は、本発明の実施の形態１に係る制御指令決定部５２の制御ブロック図の一例を示す図である。図１０は、本発明の実施の形態１に係る制御指令決定部５２の制御ブロック図の別の一例を示す図である。
【００２９】
（出水温度指令基準値決定部５６）
出水温度指令基準値決定部５６は、水利用空調システムデータ取得部５１を介して取得した水利用空調システム１の空調対象空間の設定温度と、外気温と、建物特性５８と放熱器特性５９とから求まる出水温度指令基準値特性に基づいて、出水温度指令基準値を求める。出水温度指令基準値特性は、図６に示すものであり、以下で説明する式（５）で表される式に含まれている、出水温度指令基準値特性が該当する。式（５）で表される式は、建物に必要な出水温度を表したものであって、外気温と、暖房対象室の設定温度と、を入力データとして、出水温度指令基準値を求めるものである。つまり、式（５）で表される式は、数式モデルであって、建物に必要な出水温度を予測する出水温度指令基準値予測モデルである。
【００３０】
【数５】
0005951142.tif 000007
式（５）において、Ｔｗ，ｓは、出水温度指令基準値［Ｋ］、αは、建物の入放熱特性［ｋＷ／Ｋ］、βは、放熱器の放熱特性［ｋＷ／Ｋ］、Ｔｓｅｔは、設定温度［Ｋ］、Ｔｏは、外気温［Ｋ］である。
【００３１】
式（５）において、空調対象空間の設定温度と外気温とを入力し出水温度指令基準値を求める。なお、図８に示す通り、出水温度指令基準値は、予め設定された出水温度上限設定値および出水温度下限設定値の範囲に入ることとしてもよい。たとえば、出水温度上限設定値が５０℃で、出水温度下限設定値が３５℃であり、計算により求められた出水温度指令基準値が６０℃で合った場合に、出水温度指令基準値は５０℃となる。
【００３２】
（出水温度指令補正値決定部５７）
出水温度指令補正値決定部５７は、水利用空調システムデータ取得部５１を介して取得した水利用空調システム１の空調対象空間の計測された室内温度と、設定温度と、補正係数に基づいて、出水温度指令補正値を求める。出水温度指令補正値は、式（６）より求まる。式（６）で表される式は、今回並びに前回の制御周期における計測された室内温度と、今回並びに前回の制御周期における設定温度と、補正係数と、を入力データとして、出水温度指令補正値を求めるものである。つまり、式（６）で表される式は、数式モデルであって、室内温度をフィードバック制御するモデルである。
【００３３】
【数６】
0005951142.tif 000008
式（６）において、ｔは、今回の制御周期、ｔ−１は、前回の制御周期、Ｔｗ，ａは、出水温度指令補正値［Ｋ］、Ｔｓｅｔ（ｔ）は、制御周期ｔの設定温度［Ｋ］、Ｔｚ（ｔ）は、制御周期ｔの計測された室内温度［Ｋ］、Ｋｐは、補正係数１、Ｋｌは、補正係数２である。
【００３４】
式（６）において、今回並びに前回の制御周期における計測された室内温度と、今回並びに前回の制御周期における設定温度とを入力し出水温度指令補正値を求める。
なお、補正係数は、たとえば、建物の室温応答の時定数、目標応答時定数、および制御周期などのデータから計算された値であってもよい。なお、補正係数は、ユーザ操作でデータ記憶部５４に予め登録（手動設定）してもよい。また、補正係数は、水利用空調システム制御装置６の外部から随時更新されてもよい。補正係数を各種計測データより決定する場合に、補正係数を予め複数持ち、それぞれの補正係数を基に運転し、所定の期間における室内温度と設定温度の偏差の集計値を基に決定してもよい。たとえば、所定の期間とは、２４時間などである。
【００３５】
制御指令決定部５２は、図９に示す通り、出水温度指令基準値と出水温度指令補正値の和をとり、出水温度指令とする。もしくは、図１０に示す通り、初期起動時や設定温度変更時のみ、出水温度指令基準値と出水温度指令補正値の和を出水温度指令とし、それ以外の場合は前回の制御周期の出水温度指令と出水温度指令補正値との和を出水温度指令としてもよい。なお、図８に示す通り、出水温度指令は、予め設定された出水温度上限設定値および出水温度下限設定値の範囲に入ることとしてもよい。たとえば、出水温度上限設定値が５０℃で、出水温度下限設定値が３５℃であり、計算により求められた出水温度指令が６０℃で合った場合、出水温度指令基準値は５０℃となる。
【００３６】
（水利用空調システムデータ取得部５１）
水利用空調システムデータ取得部５１は、水利用空調システム１の各種データを、通信媒体を介して取得するが、通信媒体は特に限定されない。通信媒体は、たとえば、有線であってもよく、また無線であってもよい。水利用空調システムデータ取得部５１は、具体的には、制御指令決定部５２で必要となる水利用空調システム１の運転データを計測する。水利用空調システム１の運転データは、水利用空調システム１から供給される入力情報であって、少なくとも、水利用空調システム１が設置された部屋の室内温度を含んでいる。なお、水利用空調システム１の運転データは、水利用空調システム１が設置された部屋の設定温度を含んでもよい。
【００３７】
なお、水利用空調システムデータ取得部５１は、制御指令決定部５２以外で使用されるデータ、たとえば、建物特性５８および放熱器特性５９を独自に算定する場合に必要なデータを計測してもよい。建物特性５８および放熱器特性５９を独自に算定可能なデータは、たとえば、水利用空調システム１に設置されたヒートポンプ装置２の入口の返水温度、水利用空調システム１に設置されたヒートポンプ装置２の入口の水の流量、水利用空調システム１に設置されたヒートポンプ装置２の出口の出水温度、室内温度、外気温などであればよい。また、水利用空調システムデータ取得部５１は、必要であれば、室内温度を計測する温度センサなどのように、水利用空調システム１とは独立して設置された各種センサからデータを計測してもよい。
【００３８】
（制御指令部５５）
制御指令部５５は、水利用空調システム１の制御指令を水利用空調システム１に伝達する。制御指令部５５には、制御指令を定期的に伝達するタイミングである制御指令送信周期が供給される。よって、制御指令部５５は、制御指令送信周期ごとに、制御指令を水利用空調システム１に供給する。具体的には、制御指令部５５は、データ記憶部５４に保存されている制御指令を取得し、制御指令を水利用空調システム１に適した形式に変換後、制御指令送信周期で、制御指令として水利用空調システム１に供給する。
【００３９】
次に、上記で説明した機能構成を前提として、水利用空調システム制御装置６の動作例について説明する。
【００４０】
図１１は、本発明の実施の形態１に係る水利用空調システム制御装置６の制御例のうち、水利用空調システム制御指令決定処理の一例を説明するフローチャートである。
（水利用空調システム制御指令決定処理）
（ステップＳ１１）
水利用空調システム制御装置６は、設定温度と、外気温と、出水温度指令基準値特性と、に基づいて、出水温度指令基準値を決定する。たとえば、前記の式（５）によって出水温度指令基準値を決定する。
【００４１】
（ステップＳ１２）
水利用空調システム制御装置６は、出水温度指令基準値が、出水温度上限設定値と、出水温度下限設定値と、の範囲内にない場合、出水温度指令基準値を修正する。つまり、出水温度指令基準値が出水温度上限設定値を超える場合、出水温度指令基準値を出水温度上限設定値と同じ値に修正する。出水温度指令基準値が出水温度下限設定値を下回る場合、出水温度指令基準値を出水温度下限設定値と同じ値に修正する。それら以外の場合、出水温度指令基準値は修正されない。
【００４２】
（ステップＳ１３）
水利用空調システム制御装置６は、設定温度と、計測された室内温度と、補正係数と、に基づいて、出水温度指令補正値を決定する。たとえば、前記の式（６）によって出水温度指令補正値を決定する。
【００４３】
（ステップＳ１４）
水利用空調システム制御装置６は、出水温度指令基準値と、出水温度指令補正値と、に基づいて、出水温度指令を決定する。水利用空調システム制御装置６は、図９に示す通り、出水温度指令基準値と出水温度指令補正値との和をとり、出水温度指令とする。もしくは、図１０に示す通り、初期起動時や設定温度変更時のみ、出水温度指令基準値と出水温度指令補正値との和を出水温度指令とし、それ以外の場合は前回の制御周期の出水温度指令と出水温度指令補正値との和を出水温度指令としてもよい。
【００４４】
（ステップＳ１５）
水利用空調システム制御装置６は、出水温度指令が、出水温度上限設定値と、出水温度下限設定値と、の範囲内にない場合、出水温度指令を修正し、処理を終了する。つまり、出水温度指令が出水温度上限設定値を超える場合、出水温度指令を出水温度上限設定値と同じ値に修正し、処理を終了する。出水温度指令が出水温度下限設定値を下回る場合、出水温度指令を出水温度下限設定値と同じ値に修正し、処理を終了する。それら以外の場合、出水温度指令は修正されず、処理を終了する。
【００４５】
図１２は、本発明の実施の形態１に係る水利用空調システム制御装置６の制御例のうち、特性学習処理の一例を説明するフローチャートである。
（特性学習処理）
（ステップＳ２１）
水利用空調システム制御装置６は、水利用空調システム１が安定状態であるか否かを判定する。水利用空調システム制御装置６は、安定状態であると判定した場合、ステップＳ２２に進む。一方、水利用空調システム制御装置６は、安定状態でないと判定した場合、特性学習処理を終了する。なお、安定状態であるかを判定する場合、所定の期間において室内温度と設定温度との偏差が所定の範囲に入っているかを基に判定してもよい。たとえば、所定の期間とは３０分間など、所定の範囲とは０．５℃以下などである。この場合、設定温度が２０℃で、室内温度が２０．５℃の状態が３０分間続くと、安定状態と判定される。
【００４６】
（ステップＳ２２）
水利用空調システム制御装置６は、前回の制御周期の建物の入放熱特性と、水利用空調システム１の運転データから求めた建物への放熱量と、計測された室内温度と、外気温と、に基づいて、建物の入放熱特性を算出する。たとえば、前記の式（３）によって建物の入放熱特性（建物特性５８）を算出する。
【００４７】
（ステップＳ２３）
水利用空調システム制御装置６は、前回の制御周期の放熱器の放熱特性と、水利用空調システム１の運転データから求めた建物への放熱量と、計測された出水温度と、に基づいて、放熱器の放熱特性を算出する。たとえば、前記の式（４）によって放熱器の放熱特性（放熱器特性５９）を算出する。
【００４８】
（ステップＳ２４）
水利用空調システム制御装置６は、建物の入放熱特性と、放熱器の放熱特性と、に基づいて、出水温度指令基準値特性を算出し、処理を終了する。たとえば、前記の式（５）に用いる図６に示す出水温度指令基準値特性として算出する。
【００４９】
次に、上記で説明した水利用空調システム制御指令決定処理と特性学習処理の動作例を前提として、水利用空調システム制御装置６が水利用空調システム１を制御する動作について説明する。図１３は、本発明の実施の形態１に係る水利用空調システム制御装置６の制御例のうち、水利用空調システム１の制御を実行する一連の動作例を説明するフローチャートである。
【００５０】
なお、ステップＳ５４の処理は、図１２を用いて説明した特性学習処理に動作を行わせる処理である。よって、図１３のステップＳ３１の処理に対応する特性学習処理は、図１２のステップＳ２１〜ステップＳ２４の処理に対応する。また、ステップＳ５６の処理は、図１１を用いて説明した水利用空調システム制御指令決定処理に動作を行わせる処理である。よって、図１３のステップＳ４１の処理に対応する制御指令決定処理は、図１１のステップＳ１１〜ステップＳ１５の処理に対応する。
【００５１】
（特性学習処理）
（ステップＳ３１）
水利用空調システム制御装置６は、特性学習処理を実行する。
【００５２】
（水利用空調システム制御指令決定処理）
（ステップＳ４１）
水利用空調システム制御装置６は、水利用空調システム制御指令決定処理を実行する。
【００５３】
（水利用空調システム制御処理）
（ステップＳ５１）
水利用空調システム制御装置６は、制御周期が到来したか否かを判定する。水利用空調システム制御装置６は、制御周期が到来した場合、ステップＳ５２に進む。一方、水利用空調システム制御装置６は、制御周期が到来しない場合、ステップＳ５１に戻る。
【００５４】
（ステップＳ５２）
水利用空調システム制御装置６は、水利用空調システムの運転データを取得する。
【００５５】
（ステップＳ５３）
水利用空調システム制御装置６は、水利用空調システムの運転データを記憶する。
【００５６】
（ステップＳ５４）
水利用空調システム制御装置６は、建物特性５８と放熱器特性５９と出水温度指令基準値特性を学習する。具体的には、水利用空調システム制御装置６は、上記で説明したステップＳ３１の処理を実行することで、建物特性５８と放熱器特性５９と出水温度指令基準値特性を学習する。
【００５７】
（ステップＳ５５）
水利用空調システム制御装置６は、建物特性５８と放熱器特性５９と出水温度指令基準値特性を記憶する。
【００５８】
（ステップＳ５６）
水利用空調システム制御装置６は、水利用空調システム１の制御指令を決定する。具体的には、水利用空調システム制御装置６は、上記で説明したステップＳ４１の処理を実行することで、水利用空調システム１の制御指令を決定する。
【００５９】
（ステップＳ５７）
水利用空調システム制御装置６は、水利用空調システム１の制御指令を記憶する。
【００６０】
（ステップＳ５８）
水利用空調システム制御装置６は、制御指令送信周期が到来したか否かを判定する。水利用空調システム制御装置６は、制御指令送信周期が到来した場合に、ステップＳ５９に進む。一方、水利用空調システム制御装置６は、制御指令送信周期が到来しない場合に、ステップＳ５８に戻る。
【００６１】
（ステップＳ５９）
水利用空調システム制御装置６は、水利用空調システム１に制御指令を送信し、処理を終了する。
【００６２】
（効果）
上記の構成で、水利用空調システム制御装置６は、水利用空調システム１の制御指令を決定することで、常に室温の応答性および安定性を高めるように、水利用空調システム１の制御を実行することができる。
【００６３】
以上、実施の形態１では、ヒートポンプ装置２と、ヒートポンプ装置２で加熱した熱媒体を熱媒体利用装置へ供給する熱媒体回路を備える水利用空調システム１に用いられる水利用空調システム制御装置６であって、水利用空調システム１の運転データを取得する水利用空調システムデータ取得部５１と、水利用空調システム１の運転データから建物特性５８および放熱器特性５９を学習する特性学習部５３と、室内温度が設定温度となるように水利用空調システム１への制御指令を決定する制御指令決定部５２と、を備え、制御指令決定部５２は、特性学習部５３で学習した建物特性５８および放熱器特性５９と外気温と設定温度とに基づいて出水温度指令基準値を決定する出水温度指令基準値決定部５６と、補正係数と設定温度と室内温度とに基づいて出水温度指令補正値を決定する出水温度指令補正値決定部５７と、を有し、出水温度指令基準値と出水温度指令補正値との和をとって水利用空調システム１への制御指令を決定する水利用空調システム制御装置６が構成される。
上記の構成によると、水利用空調システム制御装置６は、学習した建物特性５８および放熱器特性５９に基づき制御パラメータを設定することで、接続される放熱器が未知である場合でも、室温の応答性および安定性を高めることができる。
【００６４】
また、実施の形態１では、建物特性５８は、水利用空調システム１が設置された建物の断熱性および建物の気密性を表す値であり、放熱器特性５９は、水利用空調システム１に用いられる放熱器の放熱性を表す値である。
上記の構成によると、水利用空調システム制御装置６は、水利用空調システム１が設置された建物や、水利用空調システム１に接続される放熱器の特性を特性学習部５３にて学習することができる。
【００６５】
また、実施の形態１では、特性学習部５３は、水利用空調システム１の運転データから建物特性５８および放熱器特性５９をそれぞれ周期的に学習する。
上記の構成によると、経年劣化などで放熱器や建物空調熱源システムの性能が変化した場合でも、室温の応答性および安定性を高めることができる。
【００６６】
また、実施の形態１では、制御指令決定部５２は、初期起動時や設定温度変更時にのみ、出水温度指令基準値決定部５６で決定された出水温度指令基準値を用いる。
上記の構成によると、外気温が頻繁に変化する場合に、出水温度指令の変動をできるだけ抑えることができる。
【００６７】
また、実施の形態１では、制御指令決定部５２は、制御周期毎に出水温度指令基準値決定部５６で決定された出水温度指令基準値を用いる。
上記の構成によると、外気温が変化しても、室温を設定温度に保つことができる。
【００６８】
また、実施の形態１において、制御指令決定部５２は、建物特性５８と放熱器特性５９とを手動設定できる。
上記の構成によると、初回起動時や放熱器入れ替え時や建物の断熱改修時に、即時に室温を設定温度に保つことができる。
【００６９】
以上の説明から、水利用空調システム制御装置６は、特に顕著に、制御対象空間を常に快適な状態に保つことができる。
【００７０】
実施の形態２．
（水利用空調システム制御装置６の機能構成のバリエーション）
実施の形態１との相違点は、制御指令部５５が設けられていない点である。図１４は、本発明の実施の形態２に係る水利用空調システム制御装置６の機能構成の一例を示す図である。
【００７１】
図１４に示すように、実施の形態２における水利用空調システム制御装置６には、制御指令部５５が設けられていない。ここで、データ記憶部５４から水利用空調システム１に制御指令が伝達される場合には、たとえば、図示しないプロセッサまたは図示しない水利用空調システム制御装置６を統括制御する統括制御部が、データ記憶部５４から水利用空調システム１に制御指令を伝達させてもよい。また、データ記憶部５４に図示しないデータ制御部が構成されていれば、図示しないデータ制御部がデータ記憶部５４から水利用空調システム１に制御指令を伝達してもよい。
また、制御指令決定部５２から水利用空調システム１に制御指令が伝達される場合には、制御指令決定部５２は、制御指令を求めた後、求めた制御指令を水利用空調システム１に伝達してもよい。
【００７２】
いずれの場合においても、水利用空調システム１を指定する識別子、たとえば、水利用空調システム１のアドレスがデータ記憶部５４または制御指令決定部５２に事前に設定されていると想定する。なお、事前に水利用空調システム１のアドレスがデータ記憶部５４または制御指令決定部５２に設定されていない場合には、制御指令を伝達前に、データ記憶部５４または制御指令決定部５２に設定されればよい。
上記の説明から、水利用空調システム制御装置６は、制御指令部５５が設けられていなくても、制御指令を水利用空調システム１に伝達することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１  水利用空調システム、２  ヒートポンプ装置、３  ポンプ、４  ラジエータ、５  床暖房、６  水利用空調システム制御装置、７  出水温度センサ、８  室内温度センサ、９  返水温度センサ、１０  水の流量センサ、１１  外気温センサ、１２  三方弁、１３  タンク、１４  タンク温度センサ、５１  水利用空調システムデータ取得部、５２  制御指令決定部、５３  特性学習部、５４  データ記憶部、５５  制御指令部、５６  出水温度指令基準値決定部、５７  出水温度指令補正値決定部、５８  建物特性、５９  放熱器特性。
【要約】
運転データから建物の入放熱特性と熱媒体利用装置特性とをそれぞれ学習することで、接続される熱媒体利用装置が未知である場合などにおいても、室温の応答性および安定性の向上を図る。制御指令決定部５２は、特性学習部５３で学習した建物特性５８および放熱器特性５９と外気温と設定温度とに基づいて出水温度指令基準値を決定する出水温度指令基準値決定部５６と、補正係数と設定温度と室内温度とに基づいて出水温度指令補正値を決定する出水温度指令補正値決定部５７と、を有し、出水温度指令基準値と出水温度指令補正値との和をとって水利用空調システム１への制御指令を決定する。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0005951142.tif 000018
【図１０】
0005951142.tif 000019
【図１１】
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【図１２】
0005951142.tif 000021
【図１３】
0005951142.tif 000022
【図１４】
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