(57)【要約】  空調システム１００は、空調機２と、換気装置３と、を有する空調設備と、空調設備の動作を制御する空調設備制御システム１と、を備え、空調設備制御システム１は、ＣＯ２濃度が計画対象期間の少なくとも一部の期間に亘って基準値を超えない状態に維持される、複数のスケジュール候補を生成し、複数のスケジュール候補の中から、室内の温度が基準の温度範囲内に維持されるときの空調設備の消費電力量又は電気料金が相対的に小さいスケジュール候補を、換気装置３の換気動作のスケジュールとして採用するものである。
2015151363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調機と、換気装置と、を有する空調設備と、
前記空調設備の動作を制御する空調設備制御システムと、を備え、
前記空調設備制御システムは、
計画対象期間における室内のＣＯ２濃度を予測するＣＯ２濃度予測部と、
前記計画対象期間における前記空調機の負荷を予測する空調負荷予測部と、
前記計画対象期間における前記換気装置の換気動作のスケジュールを生成する換気スケジューリング部と、
前記計画対象期間に、前記スケジュールに基づいて前記換気装置の換気動作を制御する制御部と、を有し、
前記換気スケジューリング部は、
前記ＣＯ２濃度予測部で予測されるＣＯ２濃度が前記計画対象期間の少なくとも一部の期間に亘って基準値を超えない状態に維持される、複数のスケジュール候補を生成し、
前記複数のスケジュール候補の中から、前記室内の温度が基準の温度範囲内に維持されるときの前記空調設備の消費電力量又は電気料金が相対的に小さいスケジュール候補を、前記スケジュールとして採用する、
ことを特徴とする空調システム。
【請求項２】
前記空調設備制御システムは、
室内のＣＯ２濃度を実測するＣＯ２濃度実測部を有し、
前記制御部は、
前記ＣＯ２濃度予測部で予測されたＣＯ２濃度と、前記ＣＯ２濃度実測部で実測されたＣＯ２濃度と、の差に基づいて補正された前記スケジュールに基づいて、前記換気装置の換気動作を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記空調設備制御システムは、
外気温を予測する外気温予測部と、
外気温を実測する外気温実測部と、を有し、
前記制御部は、
前記外気温予測部で予測された外気温と、前記外気温実測部で実測された外気温と、の差に基づいて補正された前記スケジュールに基づいて、前記換気装置の換気動作を制御する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空調システム。
【請求項４】
空調機と、換気装置と、を有する空調設備の制御方法であって、
計画対象期間における室内のＣＯ２濃度を予測するＣＯ２濃度予測ステップと、
前記計画対象期間における前記空調機の負荷を予測する空調負荷予測ステップと、
前記計画対象期間における前記換気装置の換気動作のスケジュールを生成する換気スケジューリングステップと、
前記計画対象期間に、前記スケジュールに基づいて前記換気装置の換気動作を制御する制御ステップと、を備え、
前記換気スケジューリングステップは、
前記ＣＯ２濃度予測ステップで予測されるＣＯ２濃度が前記計画対象期間の少なくとも一部の期間に亘って基準値を超えない状態に維持される、複数のスケジュール候補を生成し、
前記複数のスケジュール候補の中から、前記室内の温度が基準の温度範囲内に維持されるときの前記空調設備の消費電力量又は電気料金が相対的に小さいスケジュール候補を、前記スケジュールとして採用する、
ことを特徴とする空調設備の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調システムと、空調設備の制御方法と、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の空調システムとして、空調機と、換気装置と、を有する空調設備と、空調設備の動作を制御する空調設備制御システムと、を備えたものがある。そのような空調システムでは、例えば、室内のＣＯ２濃度が計測され、その計測値が基準値以下になるように、外気が室内に供給される（例えば、特許文献１を参照。）。また、そのような空調システムでは、例えば、外気温と室内の温度とが計測され、それらの計測値と空調機の設定温度とに応じて、外気が室内に供給される（例えば、特許文献２を参照。）。また、そのような空調システムでは、例えば、室内の温度と快適温度域の中間温度とを比較した結果に応じて、外気が室内に供給される（例えば、特許文献３を参照。）。また、そのような空調システムでは、例えば、外気温と室内の温度とを比較した結果に応じて、室内に供給される外気の量、つまり換気量が決定される（例えば、特許文献４を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−７１４８９号公報（段落［００１２］〜段落［００４２］）
【特許文献２】特許第３０２８０６５号公報（段落［００３１］〜段落［００４８］）
【特許文献３】国際公開第２０１０／０１６１００号（段落［００２１］〜段落［００４２］）
【特許文献４】特開２００５−１４７５６３号公報（段落［００３３］〜段落［００７３］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の空調システム（特許文献１〜特許文献４）では、空調設備の省エネ化を図りつつＣＯ２濃度を基準値以下にすることと、空調設備の省エネ化を図るべく外気冷暖房を行うことと、の両立が困難である。つまり、空調設備の省エネ化を図りつつＣＯ２濃度を基準値以下にするためには、換気が抑制される必要があり、一方、空調設備の省エネ化を図るべく外気冷暖房を行うためには、換気が促進される必要があるため、それらを両立することが困難である。そのため、空調設備全体としての省エネ性が不十分であるという問題点があった。【０００５】
また、従来の空調システムでは、換気量が制御の時点で決定される、つまり、その時点における省エネ化が図られるものであるため、例えば１日間等の長い期間での省エネ性が不十分であるという問題点があった。【０００６】
本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、空調設備全体としての省エネ性が向上された空調システムを得るものである。また、例えば１日間等の長い期間での省エネ性が向上された空調システムを得るものである。また、そのような空調システムに用いられる空調設備の制御方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る空調システムは、空調機と、換気装置と、を有する空調設備と、空調設備の動作を制御する空調設備制御システムと、を備え、空調設備制御システムは、計画対象期間における室内のＣＯ２濃度を予測するＣＯ２濃度予測部と、計画対象期間における空調機の負荷を予測する空調負荷予測部と、計画対象期間における換気装置の換気動作のスケジュールを生成する換気スケジューリング部と、計画対象期間に、スケジュールに基づいて換気装置の換気動作を制御する制御部と、を有し、換気スケジューリング部は、ＣＯ２濃度予測部で予測されるＣＯ２濃度が計画対象期間の少なくとも一部の期間に亘って基準値を超えない状態に維持される、複数のスケジュール候補を生成し、複数のスケジュール候補の中から、室内の温度が基準の温度範囲内に維持されるときの空調設備の消費電力量又は電気料金が相対的に小さいスケジュール候補を、スケジュールとして採用するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る空調システムでは、換気スケジューリング部が、ＣＯ２濃度が計画対象期間の少なくとも一部の期間に亘って基準値を超えない状態に維持される、複数のスケジュール候補を生成し、複数のスケジュール候補の中から、室内の温度が基準の温度範囲内に維持されるときの空調設備の消費電力量又は電気料金が相対的に小さいスケジュール候補を、換気装置の換気動作のスケジュールとして採用する。そのため、空調設備の省エネ化を図りつつＣＯ２濃度を基準値以下にすることと、空調設備の省エネ化を図るべく外気冷暖房を行うことと、が両立されて、空調設備全体としての省エネ性が向上される。また、例えば１日間等の長い期間での省エネ性が向上される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空調システムの一例の、全体の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る空調システムの一例の、全体の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る空調システムの、空調設備制御システムの機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る空調システムの、最適換気スケジューリング部の機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る空調システムの変形例の、全体の構成図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る空調システムの、最適換気スケジューリング部の機能ブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る空調システムの、空調設備制御システムの機能ブロック図である。
【図８Ａ】本発明の実施の形態１における夏期の換気スケジュールを示すグラフである。
【図８Ｂ】本発明の実施の形態１における夏期の消費電力を示すグラフである。
【図９Ａ】本発明の実施の形態１における中間期の換気スケジュールを示すグラフである。
【図９Ｂ】本発明の実施の形態１における中間期の消費電力を示すグラフである。
【図１０Ａ】本発明の実施の形態１における冬期の換気スケジュールを示すグラフである。
【図１０Ｂ】本発明の実施の形態１における冬期の消費電力を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態１における条件設定部１１の実行条件を示す模式図である。
【図１２】本発明の実施の形態１における隣接換気スケジュールを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る空調システムについて、図面を用いて説明する。
なお、以下で説明する構成、動作等は、一例であり、本発明に係る空調システムは、そのような構成、動作等である場合に限定されない。また、各図において、適宜図示を簡略化又は省略している。また、重複する説明については、適宜簡略化又は省略している。
【００１１】
実施の形態１．
以下に、実施の形態１に係る空調システムを説明する。
＜全体構成＞
まず、図１及び図２を用いて、空調システム１００の全体構成を説明する。
図１及び図２は、本発明の実施の形態１に係る空調システムの一例の、全体の構成図である。
【００１２】
図１に示されるように、空調システム１００は、空調設備制御システム１と、空調機２と、換気装置３と、を備える。空調設備制御システム１は、空調コントローラ１ａと、ネットワーク１ｎと、を有する。空調コントローラ１ａと、空調機２と、換気装置３と、は、ネットワーク１ｎを介して接続され、空調コントローラ１ａは、空調機２と換気装置３とを制御する。図１では、空調コントローラ１ａと、空調機２と、換気装置３と、が、それぞれ１台である場合を示しているが、各々が複数台であってもよい。
【００１３】
ネットワーク１ｎは、ケーブルの種類、プロトコル等に応じた、複数の種類のネットワークが混在した状態で、各機器を接続する。例えば、ネットワーク１ｎに、空調設備（空調機２、換気装置３）を計測制御するための専用ネットワーク、ＬＡＮ、空調設備（空調機２、換気装置３）の各々で異なる個別専用線、等が混在していてもよい。
【００１４】
空調機２は、熱源機２ａと、室内機２ｂと、を有する。熱源機２ａは、冷媒、水等の熱媒体を冷却又は加熱する。室内機２ｂは、熱媒体と室内の空気との間で熱交換を行って、室内の温度を調整する。空調機２の代表例は、ビル用マルチエアコンである。ビル用マルチエアコンでは、１台の熱源機２ａに複数台の室内機２ｂが接続される。
【００１５】
換気装置３は、ファン３ａと、熱交換ユニット３ｂと、を有する。換気装置３は、建物外の空気を室内に取り入れるとともに、室内の空気を建物外に排出する機能を有する。ファン３ａは、そのための空気の流れを生成するための機器である。通常、建物外の空気を室内に取り入れるためのファンと、室内の空気を建物外に排出するファンと、が別個である。熱交換ユニット３ｂは、建物外から取り入れる空気と、室内から建物外に排出する空気と、の間で熱交換を行うための機器である。例えば、建物外の空気の温度及び室内の空気の温度等に応じて、熱交換ユニット３ｂを経由せずにバイパスすることが可能な構成であってもよい。なお、温度に限らず、湿度又はエンタルピー等に応じて、熱交換ユニット３ｂを経由せずにバイパスするように構成されてもよい。また、換気装置３は、熱交換ユニット３ｂを有しない構成であってもよい。
【００１６】
図２に示されるように、空調設備制御システム１は、ネットワーク１ｏを介して接続された、空調コントローラ１ａと、空調制御用計算機１ｂと、を有していてもよい。また、空調コントローラ１ａと、空調機２と換気装置３とのうちの一方又は両方と、が、機器接続用コントローラ１ｃを介して接続されていてもよい。ネットワーク１ｏは、例えば、ＬＡＮ、電話回線等である。空調制御用計算機１ｂは、空調対象である建物の内部に設置されてもよく、また、敷地内又は遠隔地で複数の建物を管理する管理センター等に設置されてもよい。
【００１７】
＜空調設備制御システム１の構成及び機能＞
次に、図３を用いて、空調設備制御システム１の構成及び機能を説明する。
図３は、本発明の実施の形態１に係る空調システムの、空調設備制御システムの機能ブロック図である。
【００１８】
空調設備制御システム１は、条件設定部１１と、最適換気スケジューリング部１２と、入出力部１３と、計測制御部１４と、記憶部１５と、を有する。空調システム１００が、図１に示されるような構成である場合には、各部の機能が、空調コントローラ１ａによって担われる。また、空調システム１００が、図２に示されるような構成である場合には、各部の機能が、空調コントローラ１ａと空調制御用計算機１ｂとによって担われる。
【００１９】
条件設定部１１は、最適な換気スケジュールを生成するための実行条件を設定する機能を有する。設定される具体的な実行条件は、例えば、最適な換気スケジュールを求める計画対象期間、ＣＯ２濃度の上限値、ＣＯ２濃度に上限値を設ける時間帯、室温を設定温度に制御する時間帯、外気冷暖房を行うか否かを判定するための基準温度、最適化の終了判定条件等である。空調設備制御システム１は、演算を行うためのプロセッサを有し、条件設定部１１の機能は、そのプロセッサによって実現される。
【００２０】
次に、図１１を用いて、条件設定部１１によって設定された実行条件について説明する。図１１は、本発明の実施の形態１における条件設定部１１の実行条件を示す模式図である。図１１に示すように、換気スケジュールを求める計画対象期間は、例えば０時〜２４時の２４時間である。また、ＣＯ２濃度に上限値を設ける時間帯は、執務者が出社するより少し前の６時から、執務者が退社する２２時までである。更に、室温を設定温度に制御する時間帯は、執務者が出社する７時から、執務者が退社する２２時までである。なお、上記の実行条件は一例であり、実際の執務者の勤務状況に応じて、例えば、実行条件は、平日，土曜日，日曜日，祝日，週１回の定時退社日等を考慮して、設定されればよい。
【００２１】
ＣＯ２濃度の上限値は、例えば法令等によって定められる基準値である１０００ｐｐｍ等である。また、設定温度は、執務環境を快適に維持するために、ビル管理者又は執務者等が設定する温度である。夏期の設定温度は、例えば冷房運転時の２７℃等であり、冬期の設定温度は、例えば暖房運転時の２０℃等である。このように、設定温度は、対象のビル等の夫々において、空調の運用方針等に応じて設定される条件であり、本発明において、設定温度は、省エネを実現するために設定が変更されない。また、設定温度は、ＣＯ２濃度の変化とは独立するものであり、設定温度とＣＯ２濃度との間に相関性はない。
【００２２】
最適換気スケジューリング部１２は、条件設定部１１で設定された条件に従って、計画対象期間の評価関数値を削減するような換気スケジュールを生成する機能を有する。最適換気スケジューリング部１２は、初期解生成部２１と、隣接換気スケジュール生成部２２と、ＣＯ２濃度予測部２３と、空調負荷予測部２４と、隣接換気スケジュール評価部２５と、最適換気スケジュール候補更新部２６と、終了判定部２７と、を有する。空調設備制御システム１は、演算を行うためのプロセッサを有し、各部の機能は、そのプロセッサによって実現される。最適換気スケジューリング部１２の各部の機能は、後に詳述される。初期解生成部２１と、隣接換気スケジュール生成部２２と、隣接換気スケジュール評価部２５と、最適換気スケジュール候補更新部２６と、は、それぞれ、本発明における「換気スケジュール生成部」の一部に相当する。
【００２３】
入出力部１３は、管理者等のユーザによって行われた入力を受け入れて、記憶部１５に情報を書き込み、記憶部１５に保存されている情報を読み出して、ユーザに表示する機能を有する。入出力部１３が記憶部１５に書き込む情報は、例えば、空調システム１００の管理情報、条件設定部１１に出力される最適化の実行条件等である。入出力部１３が記憶部１５から読み出す情報は、例えば、入力結果、最適化された換気スケジュール、空調機２と換気装置３との運転状態等である。入出力部１３は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、スイッチ等の入力部３１と、ディスプレイ等の表示部３２と、を有する。
【００２４】
計測制御部１４は、空調機２と換気装置３とから運転データを収集して、記憶部１５に書き込む計測部４１と、空調機２と換気装置３とのうちの一方又は両方への制御指令を記憶部１５から読み出して、送信する制御部４２と、を有する。空調システム１００が、温度センサ、湿度センサ、ＣＯ２濃度センサ等の各種センサを有し、計測部４１が、それらのセンサにおける計測データを収集して、記憶部１５に書き込んでもよい。
【００２５】
記憶部１５は、条件設定部１１と、最適換気スケジューリング部１２と、入出力部１３と、計測制御部１４と、によって参照される情報を記憶する機能を有する。空調設備制御システム１は、メモリ、ハードディスク等の記憶装置を有し、記憶部１５の機能は、その記憶装置によって実現される。
【００２６】
＜最適換気スケジューリング部１２の各部の機能＞
次に、図４を用いて、最適換気スケジューリング部１２の各部の機能を説明する。
図４は、本発明の実施の形態１に係る空調システムの、最適換気スケジューリング部の機能ブロック図である。
まず、最適換気スケジューリング部１２の各部の機能の概要を説明する。
【００２７】
初期解生成部２１は、最適換気スケジュール候補の初期解を生成し、その初期解の評価関数値を計算する機能を有する。
【００２８】
隣接換気スケジュール生成部２２は、最適換気スケジュール候補のスケジュールの一部を変更した隣接換気スケジュールを生成する機能を有する。
【００２９】
ＣＯ２濃度予測部２３は、隣接換気スケジュールに従って換気を行った場合の、計画対象期間におけるＣＯ２濃度の時間変化を予測する機能を有する。
【００３０】
空調負荷予測部２４は、隣接換気スケジュールに従って換気を行った場合の、計画対象期間における空調負荷の時間変化を予測する機能を有する。ここで、空調負荷とは、室内を、基準の温度、例えば冷房運転時の２７℃等に維持するために、空調機２が処理する熱量のことをいう。なお、空調負荷には、換気によって発生する処理熱量も含まれる。
【００３１】
隣接換気スケジュール評価部２５は、ＣＯ２濃度予測部２３で予測されたＣＯ２濃度及び室内の温度が、条件設定部１１で設定された制約条件を満たすか否かを判定するとともに、隣接換気スケジュールの評価関数値を計算する機能を有する。
【００３２】
最適換気スケジュール候補更新部２６は、最適換気スケジュール候補の評価関数値と、隣接換気スケジュールの評価関数値と、を比較して、最適換気スケジュール候補を隣接換気スケジュールに更新するか否かを判定し、その判定結果に応じて最適換気スケジュール候補を更新する機能を有する。
【００３３】
終了判定部２７は、換気スケジュールの最適化を終了するか否かを判定する機能を有する。
【００３４】
次に、最適換気スケジューリング部１２の各部の機能の詳細を説明する。
なお、以下では、最適換気スケジューリング部１２で行われる換気スケジュールの最適化が、１日１回の頻度で、且つ、前日に実行され、計画対象期間が、翌日の２４時間であり、時間刻みが、３０分である場合を説明している。つまり、例えば、最適換気スケジューリング部１２は、翌日の０：００〜０：３０、０：３０〜１：００、１：００〜１：３０、・・・、２３：３０〜２４：００における、換気装置３への制御指令、つまり、換気スケジュールを、毎日２２：００に決定する。換気装置３が複数台存在するときは、最適換気スケジューリング部１２は、各々に対する制御指令を決定する。空調システム１００は、換気スケジュールの最適化が、１日１回の頻度で、且つ、前日に実行され、計画対象期間が、翌日の２４時間であり、時間刻みが、３０分である場合に限定されない。例えば、換気スケジュールの最適化が、１時間に１回の頻度で実行され、計画対象期間が、直後の２時間であり、時間刻みが１５分であるように構成されてもよい。
【００３５】
また、以下では、換気装置３への制御指令が、４段階（強、中、弱、停止）の離散的な値である場合について説明している。換気装置３への制御指令は、４段階の離散的な値である場合に限定されず、換気装置３の種類に応じた４段階以外の離散的な値、例えば、１０段階の離散的な値、又はＯＮとＯＦＦとの２段階の離散的な値等であってもよい。
【００３６】
（初期解生成部２１）
初期解生成部２１は、最適化の実行条件を記憶部１５から読み出し、初期解を生成する演算をプロセッサで実行し、生成した初期解を最適換気スケジュール候補として記憶部１５に記憶させる。
【００３７】
初期解の例として、入出力部１３で管理者等のユーザが設定したデフォルトの換気スケジュール、前日に計算した結果の最適換気スケジュール、当日または過去に実際に用いられた換気スケジュール、過去１週間等の所定の期間または所定の期間のうちの平日に実際に用いられた換気スケジュールの平均、１週間前等の同一曜日を対象に計算した最適換気スケジュール、１週間前等の同一曜日に実際に用いられた換気スケジュール、計画対象期間は常時強とする換気スケジュール等が挙げられる。
【００３８】
（隣接換気スケジュール生成部２２）
隣接換気スケジュール生成部２２は、最適化の実行条件と、最適換気スケジュール候補と、を記憶部１５から読み出し、最適換気スケジュール候補のスケジュールの一部を変更した隣接換気スケジュールを生成する演算をプロセッサで実行し、生成した隣接換気スケジュールを記憶部１５に記憶させる。隣接換気スケジュール生成部２２は、３０分刻みの換気装置３の強・中・弱・停止を、翌日の２４時間分だけ求める。
【００３９】
隣接換気スケジュールは、例えば、最適換気スケジュール候補における１２：００〜１２：３０での制御指令が弱である場合に、これを中に変更したものである。この例では、隣接換気スケジュールは、１つの時間帯における制御指令を１段階だけ変更したものであるが、複数の時間帯における制御指令を変更したものであってもよく、また、例えば、２段階、３段階等だけ変更したものであってもよい。
【００４０】
次に、図１２を用いて、隣接換気スケジュールの生成について例示する。図１２は、本発明の実施の形態１における隣接換気スケジュールを示すグラフである。図１２において、最適換気スケジュール候補を破線で示し、隣接換気スケジュールを実線で示す。図１２に示すように、（Ａ），（Ｂ）の時間帯において、換気量が１段階増加されており、（Ｃ）の時間帯において、換気量が２段階減少されている。
【００４１】
以下に、具体的な隣接換気スケジュールの生成方法の一例を説明する。なお、空調負荷の符号については、空調負荷がプラス値であるとき、空調機２が冷房を行い、空調負荷がマイナス値であるとき、空調機２が暖房を行う。これにより、室内の温度が、設定温度に保たれる。
まず、冷房時の隣接換気スケジュールの生成方法のルールについて説明する。
隣接換気スケジュール生成部２２は、翌日の外気温を記憶部１５から取得し、外気温が室温の設定温度と比較して高くなる時間帯では、換気量を減少させる隣接換気スケジュールを生成する。
【００４２】
一方、外気温が室温の設定温度と比較して低くなる時間帯では、外気冷房が可能である。そのため、現在の最適換気スケジュール候補におけるその時間帯において、空調負荷がプラス値である場合、つまり、空調機２が冷房している場合には、隣接換気スケジュール生成部２２は、換気量を増加させる隣接換気スケジュールを生成する。逆に、現在の最適換気スケジュール候補におけるその時間帯の空調負荷が、マイナス値である場合、つまり、計算上、空調機２が暖房している場合には、隣接換気スケジュール生成部２２は、換気量を減少させる隣接換気スケジュールを生成する。このように、隣接換気スケジュール生成部２２が、空調負荷が加味された隣接換気スケジュールを生成するため、換気スケジュールが、過剰な換気を抑制しつつ適切な外気冷房を行うことができる換気スケジュールに、最適化されることとなる。
【００４３】
次に、暖房時の隣接換気スケジュールの生成方法のルールについて説明する。
隣接換気スケジュール生成部２２は、翌日の外気温を記憶部１５から取得し、外気温が室温の設定温度と比較して低くなる時間帯では、換気量を減少させる隣接換気スケジュールを生成する。
【００４４】
一方、外気温が室温の設定温度と比較して高くなる時間帯では、外気暖房が可能である。そのため、現在の最適換気スケジュール候補におけるその時間帯において、空調負荷がマイナス値である場合、つまり、空調機２が暖房している場合には、隣接換気スケジュール生成部２２は、換気量を増加させる隣接換気スケジュールを生成する。逆に、現在の最適換気スケジュール候補におけるその時間帯の空調負荷が、プラス値である場合、つまり、計算上、空調機２が冷房している場合には、隣接換気スケジュール生成部２２は、換気量を減少させる隣接換気スケジュールを生成する。このように、隣接換気スケジュール生成部２２が、空調負荷が加味された隣接換気スケジュールを生成するため、換気スケジュールが、過剰な換気を抑制しつつ適切な外気暖房を行うことができる換気スケジュールに、最適化されることとなる。
【００４５】
そして、冷房時及び暖房時の両方において、条件設定部１１で設定された、ＣＯ２濃度に上限値を設ける時間帯以外では、ＣＯ２濃度が上限値を超える状態又は上限値に近い状態であるにも関わらず、隣接換気スケジュール生成部２２が、換気量を減少させる隣接換気スケジュールを生成するとよい。例えば、在室者がいない深夜等が、そのような時間帯に該当する。
【００４６】
また、隣接換気スケジュール生成部２２が、条件設定部１１で設定された空調時間帯のみ、上述のルールに基づいて隣接換気スケジュールを生成するとよい。更に、隣接換気スケジュール生成部２２が、条件設定部１１で設定された空調時間帯のうちの一部の時間帯においてのみ、上述のルールに基づいて隣接換気スケジュールを生成するとよい。その一部の時間帯は、空調負荷又はＣＯ２濃度に基づいて選択されるとよい。例えば、換気量を増加させる隣接換気スケジュールを生成する場合には、空調負荷が大きい時間帯が選択されるとよく、また、換気量を減少させる隣接換気スケジュールを生成する場合には、空調負荷が小さい時間帯が選択されるとよい。また、換気量を増加させる隣接換気スケジュールを生成する場合には、ＣＯ２濃度が、条件設定部１１で設定された上限値を超える状態又は上限値に近い状態になる時間帯が選択されるとよく、また、換気量を減少させる隣接換気スケジュールを生成する場合には、ＣＯ２濃度が、条件設定部１１で設定された上限値に遠い状態になる時間帯が選択されるとよい。それらの時間帯が、確率的な方法等によって選択されてもよい。
【００４７】
なお、以上は、優先的に実施される隣接換気スケジュールの生成方法を説明したものであり、隣接換気スケジュール生成部２２は、上述の生成方法以外の生成方法によって、隣接換気スケジュールを生成してもよい。例えば、隣接換気スケジュール生成部２２が、確率的に、上述の生成方法とは逆方向に換気量が変化するような生成方法によって、隣接換気スケジュールを生成してもよい。そのような場合には、最適化における局所解への落ち込みが抑制される。また、換気量の増減に対する、空調機２の消費電力の増減と換気装置３の消費電力の増減の関係を用いて、空調機２と換気装置３の合計の消費電力量がより減少する方向に換気量を増減させるような変更を優先してもよい。
【００４８】
また、隣接換気スケジュール生成部２２が、複数の生成方法の組み合わせによって、隣接換気スケジュールを生成してもよい。隣接換気スケジュール生成部２２が、複数の生成方法を、確率的な手法によって組み合わせてもよく、また、重み付け等によって優先順位を付けて組み合わせてもよい。また、最適化の探索過程を記憶しておき、様々な組み合わせをその順番で実行してもよく、また、過去の探索で有効であった組み合わせ方を優先的に実行してもよく、また、前日までの最適化の探索過程を学習し、更に効果的な生成方法又は組み合わせを導出してもよい。
【００４９】
また、以上では、外気冷暖房の基準として、外気温を設定温度と比較する場合を説明したが、外気温の予測が外れたときの無駄な外気導入を最小限に抑えるために、外気温を設定温度と異なる温度に設定された外気冷暖房判定温度と比較してもよい。例えば、外気冷暖房判定温度は、外気冷房では、設定温度と比較して１℃だけ低い温度と設定され、外気暖房では、設定温度と比較して１℃だけ高い温度と設定される。設定温度との差が、０．５℃、２℃等であってもよい。
【００５０】
また、翌日の外気温は、インターネットの天気予報から取得されてもよく、また、別途建物に設置された外気温センサでの前日の計測値と同一の温度として取得されてもよく、また、別途建物に設置された外気温センサでの過去１週間分の計測値の１時間毎の平均温度として取得されてもよく、また、対象建物が設置された地域における、過去何年かの実測データの平均として取得されてもよい。翌日の外気温の取得方法はこれらに限定しなくてもよい。
【００５１】
（ＣＯ２濃度予測部２３）
ＣＯ２濃度予測部２３は、最適化の実行条件と、隣接換気スケジュール生成部２２で生成された隣接換気スケジュールと、を記憶部１５から読み出し、その隣接換気スケジュールを実行したときの、計画対象期間における室内のＣＯ２濃度の時間変化を予測する演算をプロセッサで実行し、予測したＣＯ２濃度の時間変化を記憶部１５に記憶させる。
【００５２】
以下に、具体的なＣＯ２濃度の予測方法の一例を説明する。
ＣＯ２濃度予測部２３は、換気量と、外気のＣＯ２濃度と、人体からのＣＯ２発生量と、を入力とし、室内のＣＯ２濃度を出力とする、ＣＯ２濃度予測モデルを用いて、隣接換気スケジュールに対する、翌日の室内のＣＯ２濃度の時間変化を予測する。ＣＯ２濃度予測モデルは、例えば、以下の式（１）で示される。
【００５３】
【数１】
2015151363.tif 000003
【００５４】
なお、ρＺは、室内のＣＯ２濃度［ｐｐｍ］である。ＣＯ２濃度予測部２３は、ρＺを算出する。
【００５５】
また、ρＯは、外気のＣＯ２濃度［ｐｐｍ］である。ρＯは、標準的な値、例えば３５０ｐｐｍ等の固定値である。外気のＣＯ２濃度がセンサによって計測され、ρＯとして、過去の計測値に基づいて２４時間の時間変化をパターン化したもの等が設定されてもよい。
【００５６】
また、ｍＯＣＣは、人体からのＣＯ２発生量［ｍ３／ｈ］である。ｍＯＣＣは、入出力部１３で管理者等のユーザが設定した値、入退室管理データの学習、統計処理等によって取得された値等である。例えば、ｍＯＣＣは、平均的な１時間毎の在室人数に、１人あたりのＣＯ２発生量を乗算した値として、推定される。１人あたりのＣＯ２発生量は、文献等に基づいて設定されるとよい。ｍＯＣＣは、過去の室内のＣＯ２濃度の計測値、換気量等から学習によって取得されてもよい。
【００５７】
また、Ｑｖｅｎｔは、換気量［ｍ３／ｈ］である。Ｑｖｅｎｔは、隣接換気スケジュールから定まる、各時刻の換気量である。
【００５８】
また、Ｑｄｒａｆｔは、隙間風量［ｍ３／ｈ］である。Ｑｄｒａｆｔは、設計データ、文献等に基づいて設定される値である。Ｑｄｒａｆｔは、過去の室内のＣＯ２濃度の計測値、換気量等から学習によって取得されてもよい。
【００５９】
また、ＶＺは、室容積［ｍ３］である。ＶＺは、設計データ、文献等に基づいて設定される値である。ＶＺは、過去の室内のＣＯ２濃度の計測値、換気量等から学習によって取得されてもよい。上記において、微分方程式によって定式化されたＣＯ２濃度の予測方法を例示したが、ＣＯ２濃度の予測方法は、これに限定されない。例えば、ＣＯ２濃度に影響を及ぼす因子のうち少なくとも一つを含む加減算等によって定式化されたものを用いてもよく、この場合、式を簡素化することができる。
【００６０】
（空調負荷予測部２４）
空調負荷予測部２４は、最適化の実行条件と、隣接換気スケジュール生成部２２で生成された隣接換気スケジュールと、を記憶部１５から読み出し、その隣接換気スケジュールを実行したときの、計画対象期間における空調機２が処理する熱量の時間変化を予測する演算をプロセッサで実行し、予測した熱量を空調負荷として記憶部１５に記憶させる。空調負荷は、前述の如く、室内を、基準の温度、例えば冷房運転時の２７℃等に維持するために、空調機２が処理する熱量であり、換気によって発生する処理熱量も含まれる。この場合、設定温度±０．５℃等のように温度範囲を設けて、基準温度（設定温度維持），上限温度，下限温度等、複数の空調負荷を予測するように構成してもよい。
【００６１】
以下に、具体的な空調負荷の予測方法の一例を説明する。
空調負荷予測部２４は、例えば、外気温、日射量、内部発熱、空調機処理熱量、室温、換気量等の時間変化の関係式である熱輸送方程式に基づいてモデル化された、建物の熱特性のモデルである建物熱特性モデルを用いて、室内を基準の温度に維持するために必要な空調機２の処理熱量の時間変化、つまり、空調負荷の時間変化を予測する。建物熱特性モデルは、例えば、翌日における、外気温、日射量、内部発熱、設定温度、換気量（隣接換気スケジュール）等を入力とし、空調機２の処理熱量、つまり、空調負荷を出力とするモデルである。建物熱特性モデルに含まれる建物の熱抵抗、熱容量等の値は、設計データを基に設定されてもよく、また、未知パラメータとして扱われ、空調機２の運転データ等から学習によって取得された値に設定されてもよい。
【００６２】
なお、空調負荷予測部２４は、空調機２の運転データ、気象データ等から統計処理によってデータの入出力関係をモデル化する、ブラックボックスモデルを用いて、空調機２の処理熱量の時間変化、つまり、空調負荷の時間変化を予測してもよい。ブラックボックスモデルは、例えば、ニューラルネットワーク等である。
【００６３】
また、空調負荷予測部２４は、過去の空調機２の運転データ等から１日の処理熱量をパターン化したものを用いて、空調機２の処理熱量の時間変化、つまり、空調負荷の時間変化を予測してもよい。
【００６４】
例えば、通常、空調機２の処理熱量は、空調機２の運転データから直接取得することが可能であるか、又は、空調機２の運転データを用いて計算することが可能である。そこで、翌日の空調負荷は、前日の実績の空調負荷と同一であるとし、その空調負荷に、前日の換気に起因する空調負荷の増加分又は減少分を減算し、翌日の隣接換気スケジュールに起因する空調負荷の増加分又は減少分を加算したものを、空調機２の処理熱量の時間変化、つまり、空調負荷の時間変化として予測する。その際、換気装置３が熱交換ユニット３ｂを有する場合には、前日の換気に起因する空調負荷の増加分又は減少分、及び、翌日の隣接換気スケジュールに起因する空調負荷の増加分又は減少分に、熱交換ユニット３ｂにおける熱交換率を加味させるとよい。
【００６５】
前日の実績の空調負荷に換えて、過去１週間の平日の実績の空調負荷の平均が用いられてもよく、また、１週間前の同じ曜日の実績の空調負荷が用いられてもよい。翌日の天気予報を取得して、過去の実績の空調負荷をその天気予報の情報を用いて補正したものが用いられてもよい。
【００６６】
また、空調機２の吹き出し口に設置された温度センサ、風量センサ等の計測値、冷媒配管に設置された温度センサ、流量センサ等の計測値等を用いて、空調機２の実績の処理熱負荷が計算され、その処理熱負荷が、空調機２の処理熱量の時間変化、つまり、空調負荷の時間変化の予測に用いられてもよい。なお、換気装置３の運転は、一般的に空調負荷に影響を及ぼすことが多い。このため、上記の各方法において、実績の換気装置３の運転データを利用する場合、空調負荷は、隣接換気スケジュールとの差異による影響を加味して計算されることが好ましい。
【００６７】
（隣接換気スケジュール評価部２５）
隣接換気スケジュール評価部２５は、最適化の実行条件と、ＣＯ２濃度予測部２３で予測されたＣＯ２濃度と、空調負荷予測部２４で予測された空調負荷と、を記憶部１５から読み出し、以下の式（２）に示される評価関数値Ｊの計算をプロセッサで実行し、その計算結果を記憶部１５に記憶させる。なお、空調負荷予測部２４での空調負荷を用いることによって、室内は基準の温度又は温度範囲に維持される。
【００６８】
【数２】
2015151363.tif 000004
【００６９】
空調機２において、空調負荷と消費電力との関係が定式化できる場合は、その関係を用いて求められた各時刻の電力を積算して１日分の電力量を算出し、その電力量を空調機２の消費電力量とする。空調機２において、空調負荷と消費電力との関係が定式化できない場合は、固定値である空調効率、外気温毎の空調効率等を用いて求められた各時刻の電力を積算して１日分の電力量を算出し、その電力量を空調機２の消費電力量とする。
【００７０】
換気装置３において、ファン回転数、段階（強、中、弱）等と消費電力との関係が定式化できる場合は、その関係を用いて求められた各時刻の電力を積算して１日分の電力量を算出し、その電力量を換気装置３の消費電力量とする。換気装置３において、ファン回転数、段階（強、中、弱）等と消費電力との関係が定式化できない場合は、テーブル化された固定値である換気効率等を用いて求められた各時刻の電力を積算して１日分の電力量を算出し、その電力量を換気装置３の消費電力量とする。
【００７１】
ペナルティ項は、ＣＯ２濃度に上限値が設けられた状態で、ＣＯ２濃度の予測値がその上限値を超える時間帯があることに対するペナルティ項であり、以下の式（３）に示される関係式で求められる。式（３）のようなペナルティ項が用いられることで、一時的にＣＯ２濃度の予測値が上限値を超えてしまう場合を許容することが可能となって、最適化の探索の進行が滞ることが抑制される。ＣＯ２濃度の予測値を法令基準値等以下に維持する必要がある場合には、ＣＯ２濃度の上限値が、法令基準値等の真の上限値と比較して小さい値に設定されるとよい。
【００７２】
【数３】
2015151363.tif 000005
【００７３】
なお、隣接換気スケジュール評価部２５が、以下の式（４）に示される評価関数値Ｊを計算してもよい。つまり、評価関数値Ｊにペナルティ項が加算されなくてもよく、そのような場合でも、換気スケジュールを最適化することが可能である。評価関数値Ｊにペナルティ項が加算される場合には、制約条件であるＣＯ２濃度が加味された最適化が実現される。
【００７４】
【数４】
2015151363.tif 000006
【００７５】
また、換気装置３の消費電力量が、空調機２の消費電力量と比較して極めて小さいことが明らかな場合等では、隣接換気スケジュール評価部２５が、以下の式（５）又は式（６）に示される評価関数値Ｊを計算してもよい。つまり、評価関数値Ｊに換気装置３の消費電力量が加算されなくてもよく、そのような場合でも、換気スケジュールを最適化することが可能である。
【００７６】
【数５】
2015151363.tif 000007
【００７７】
【数６】
2015151363.tif 000008
【００７８】
また、以上では、隣接換気スケジュール評価部２５が、消費電力量を用いて評価関数値Ｊを計算しているが、そのような場合に限定されず、隣接換気スケジュール評価部２５が、時間帯別の電気単価等が加味された電気料金を用いて評価関数値Ｊを計算してもよい。
【００７９】
（最適換気スケジュール候補更新部２６）
最適換気スケジュール候補更新部２６は、最適化の実行条件と、現在の最適換気スケジュール候補で求められた評価関数値Ｊ０と、隣接換気スケジュールで求められた評価関数値Ｊｘと、を記憶部１５から読み出し、評価関数値Ｊ０と評価関数値Ｊｘとを比較して、最適換気スケジュール候補を隣接換気スケジュールに更新するか否かを判定し、その判定結果に応じて最適換気スケジュール候補を更新する演算をプロセッサで実行し、その演算結果を記憶部１５に記憶させる。
【００８０】
以下に、具体的な、最適換気スケジュール候補を更新するか否かの判定方法の一例を説明する。
Ｊｘ＜Ｊ０である時、最適換気スケジュール候補更新部２６は、最適換気スケジュール候補を更新する。つまり、最適換気スケジュール候補更新部２６は、最適換気スケジュール候補を、隣接換気スケジュールに置き換える。
【００８１】
一方、Ｊｘ≧Ｊ０である時、最適換気スケジュール候補更新部２６は、最適換気スケジュール候補を常に更新しない、又は、最適換気スケジュール候補を更新するか否かを確率的な方法によって判定し、その判定結果に応じて更新する。
【００８２】
例えば、Δｘと定義される｜Ｊｘ−Ｊ０｜が、Δｘ≧Ｔｈ（ｋ）である時、最適換気スケジュール候補更新部２６は、Ｐ１（ｋ）の確率で、最適換気スケジュール候補を更新し、Δｘ＜Ｔｈ（ｋ）である時、Ｐ２（ｋ）の確率で、最適換気スケジュール候補を更新する。なお、ｋは、探索の回数であり、Ｔｈ（ｋ）は、ｋ回目の探索における閾値であり、Ｐ１（ｋ）及びＰ２（ｋ）は、ｋ回目の探索における確率である。Ｔｈ（ｋ）とＰ１（ｋ）とＰ２（ｋ）とのそれぞれが、最適化の探索過程で異なる値に変更されてもよい。
【００８３】
なお、更新するか否かの確率は、２段階である場合に限定されず、３段階以上の多段階であってもよい。例えば、３段階である場合には、Δｘと定義される｜Ｊｘ−Ｊ０｜が、Δｘ≧Ｔｈ１（ｋ）である時、最適換気スケジュール候補更新部２６は、Ｐ１（ｋ）の確率で、最適換気スケジュール候補を更新し、Δｘ＜Ｔｈ１（ｋ）で且つΔｘ≧Ｔｈ２（ｋ）である時、Ｐ２（ｋ）の確率で、最適換気スケジュール候補を更新し、Δｘ＜Ｔｈ２（ｋ）である時、Ｐ３（ｋ）の確率で、最適換気スケジュール候補を更新する。なお、ｋは、探索の回数であり、Ｔｈ１（ｋ）及びＴｈ２（ｋ）は、ｋ回目の探索における閾値であり、Ｐ１（ｋ）、Ｐ２（ｋ）及びＰ３（ｋ）は、ｋ回目の探索における確率である。Ｔｈ１（ｋ）とＴｈ２（ｋ）とＰ１（ｋ）とＰ２（ｋ）とＰ３（ｋ）とのそれぞれが、最適化の探索過程で異なる値に変更されてもよい。
【００８４】
（終了判定部２７）
終了判定部２７は、最適化の実行条件を記憶部１５から読み出し、最適化の探索を終了するか否かを判定する演算をプロセッサで実行する。
【００８５】
以下に、具体的な、最適化の探索を終了するか否かの判定方法の一例を説明する。
終了判定部２７は、最適化を開始してからの経過時間が所定の基準時間を経過したか否か、評価関数値Ｊが所定の目標値以下に達したか否か、評価関数値Ｊの減少率が所定の減少率以下に達した否か等を判定基準として、最適化の探索を終了するか否かを判定する。
【００８６】
＜変形例＞
隣接換気スケジュール生成部２２は、複数の隣接換気スケジュールを生成してもよい。そのような場合には、隣接換気スケジュール評価部２５は、生成した複数の隣接換気スケジュールの全てを評価する。また、最適換気スケジュール候補更新部２６は、複数の隣接換気スケジュールのうちのいずれか１つの隣接換気スケジュールと、現在の最適換気スケジュール候補とを比較して、上記処理を行う。複数の隣接換気スケジュールのうちのどの隣接換気スケジュールと、現在の最適換気スケジュール候補と、が比較されてもよいが、最も評価関数値Ｊが小さい隣接換気スケジュールと、現在の最適換気スケジュール候補と、が比較されることが好ましい。
【００８７】
また、空調システム１００は、換気装置３によって取り込まれる建物外の空気が、空調機２で、室内に戻される空気と混合されるものであってもよい。そのような場合等では、換気装置３への制御指令（強、中、弱、停止）が、取り込むことができる建物外の空気の量、実際に取り込まれる空気の温度、実際に取り込まれる空気の湿度等を加味して、決定されるとよい。
【００８８】
図５は、本発明の実施の形態１に係る空調システムの変形例の、全体の構成図である。
図５に示されるように、換気装置３は、ファン３ａと、熱交換ユニット３ｂと、熱源機３ｃと、熱交換器３ｄと、加湿器３ｅと、除湿器３ｆと、ヒータ３ｇと、のうちの少なくとも１つを構成要素とするものであってもよい。
【００８９】
熱源機３ｃと、熱交換器３ｄと、加湿器３ｅと、除湿器３ｆと、ヒータ３ｇと、は、建物外の空気を室内に取り入れる前に、その空気の温度、湿度等を調整するために用いられる。熱源機３ｃは、冷媒、水等の熱媒体を冷却または加熱するものである。熱交換器３ｄは、熱源機３ｃの熱媒体と、建物外から取り入れる空気と、の間で熱交換を行うものである。加湿器３ｅは、建物外の空気を室内に取り入れる前に、空気の湿度を上げるためのものである。除湿器３ｆは、建物外の空気を室内に取り入れる前に、空気の湿度を下げるためのものである。ヒータ３ｇは、建物外の空気を室内に取り入れる前に、空気の温度を上げるためのものである。
【００９０】
そのような場合には、空調負荷予測部２４は、空調機２と換気装置３とで処理する熱負荷の合計を空調負荷として予測する。また、隣接換気スケジュール評価部２５は、これらの構成要素の合計の消費電力量又は電気料金を、換気装置３の消費電力量又は電気料金として、評価関数値Ｊを計算する。
【００９１】
ここで、図８〜図１０を用いて、換気スケジュールによる省エネについて説明する。図８Ａは、本発明の実施の形態１における夏期の換気スケジュールを示すグラフである。図８Ａにおいて、横軸は時刻、縦軸はＣＯ２濃度，換気量である。図８Ｂは、本発明の実施の形態１における夏期の消費電力を示すグラフである。図８Ｂにおいて、横軸は時刻、縦軸は消費電力であり、この消費電力は、空調電力に換気電力を加算したものである。また、図８Ａ，図８Ｂにおいて、最適換気スケジュールを実線で示し、一定換気（通常換気）を破線で示す。
【００９２】
図８Ａに示すように、夏期に冷房が行われている場合、日中は外気温が高いため、換気が抑制される。これにより、換気電力を削減するだけでなく、暑い外気の導入が減少されることによる空調電力の削減も実現される。なお、換気が抑制されると、ＣＯ２濃度が上昇するため、午前中に換気が実行される。これにより、ＣＯ２濃度が予め下げられる。本発明においては、図８Ａに示すように、各時刻の換気量の調整によるＣＯ２濃度の時間変化を予測して、ＣＯ２濃度が上限値１０００ｐｐｍ未満に抑えられる。また、図８Ｂに示すように、午前中の換気促進により、空調電力及び換気電力の加算値は若干増加するものの、日中の換気抑制により、空調電力及び換気電力の加算値は大幅に削減される。このため、１日における消費電力は削減され、最適な換気の時間シフトを実現することができる。
【００９３】
図９Ａは、本発明の実施の形態１における中間期の換気スケジュールを示すグラフである。図９Ａにおいて、横軸は時刻、縦軸はＣＯ２濃度，換気量である。図９Ｂは、本発明の実施の形態１における中間期の消費電力を示すグラフである。図９Ｂにおいて、横軸は時刻、縦軸は消費電力であり、この消費電力は、空調電力に換気電力を加算したものである。また、図９Ａ，図９Ｂにおいて、最適換気スケジュールを実線で示し、一定換気（通常換気）を破線で示す。図９Ａに示すように、夏期と冬期との間である中間期の日中に外気冷房が行われている場合、外気温が設定温度よりも低ければ、換気が促進される。これにより、冷房の作用が換気で賄われる分だけ、空調電力を削減することができる。なお、内部発熱等による空調負荷の大小により、適正な外気冷房量が存在し、必ずしも換気量が最大になるまで換気が行われるものではない。例えば、午前中は、人体から発生する熱、機器から発生する熱、又は外部から侵入する熱等が小さく且つ外気温度が極めて低い場合には、換気が若干抑制される。また、日中は、人体から発生する熱、機器から発生する熱、又は外部から侵入する熱等が大きくなった時点で、換気が促進される。
【００９４】
本発明においては、図９Ａに示すように、各時刻の換気量の調整によるＣＯ２濃度の時間変化を予測して、ＣＯ２濃度が上限値１０００ｐｐｍ未満に抑えられる。また、図９Ｂに示すように、午前中の換気抑制により、空調電力及び換気電力の加算値は若干減少し、日中の換気促進により、空調電力及び換気電力の加算値は大幅に削減される。このように、本発明は、一日全体を通して各時刻の最適な換気量を決定することができる。なお、午前中に換気が促進された方が省エネになる場合、それに基づいた換気スケジュールが採用される。
【００９５】
図１０Ａは、本発明の実施の形態１における冬期の換気スケジュールを示すグラフである。図１０Ａにおいて、横軸は時刻、縦軸はＣＯ２濃度，換気量である。図１０Ｂは、本発明の実施の形態１における冬期の消費電力を示すグラフである。図１０Ｂにおいて、横軸は時刻、縦軸は消費電力であり、この消費電力は、空調電力に換気電力を加算したものである。また、図１０Ａ，図１０Ｂにおいて、最適換気スケジュールを実線で示し、一定換気（通常換気）を破線で示す。図１０Ａに示すように、冬期に暖房が行われている場合、終日外気温が低いため、換気が抑制される。これにより、換気電力が削減されるだけでなく、寒い外気の導入が減少されることによる空調電力の削減も実現される。なお、換気が抑制されると、ＣＯ２濃度が上昇するため、一日のうちのいずれかの時間帯において換気が実行される。これにより、ＣＯ２濃度が下げられる。図１０Ａにおいては、換気が夕方以降に実施される。
【００９６】
本発明においては、図１０Ａに示すように、各時刻の換気量の調整によるＣＯ２濃度の時間変化を予測して、ＣＯ２濃度が上限値１０００ｐｐｍ未満に抑えられる。また、図１０Ｂに示すように、午前中の換気抑制により、空調電力及び換気電力の加算値は減少され、日中の換気抑制により、空調電力及び換気電力の加算値も減少される。なお、夕方の換気実行により、空調電力及び換気電力の加算値は若干増加する。このように、本発明は、換気の抑制及び促進によって空調電力及び換気電力の増減が計算され、最適な換気スケジュールが求められる。これにより、一日全体を通して各時刻の最適な換気量を決定することができる。なお、冬期に冷房が行われる建物においては、日中に換気が促進される換気スケジュールが採用される。いずれの時間帯において冷房又は暖房が運転されるかは、空調負荷予測部２４によって決定される。なお、一日のうち、例えば午前中に暖房運転が行われ、午後に冷房運転が行われるようにしてもよい。
【００９７】
図８〜図１０は、いずれも本発明の換気スケジュールの一例を簡易的に示したものであり、換気スケジュールは、これらに限定されない。例えば、図８，図９では、一定換気と最適換気スケジュールとは、夕方以降の換気量が同一であるが、相違してもよい。また、図８〜図１０では、一定換気及び最適換気スケジュールは、午前中、日中及び夕方以降の換気量が一定であるが、実際には、例えば３０分刻みで、強，中，弱，停止のいずれかが選択される。また、図８〜図１０では、最適換気スケジュールは、一定換気と比較されているが、ＣＯ２濃度が計測されつつ換気量が逐次決定される制御もある。なお、このような制御は、本発明における最適換気スケジュールを求めるための解空間の一部であり、本発明における最適換気スケジュールは、このような制御よりも更に省エネが実現される。
【００９８】
＜空調システムの作用＞
空調システム１００では、隣接換気スケジュール評価部２５によって、ＣＯ２濃度が計画対象期間の少なくとも一部の期間に亘って基準値を超えない状態に維持される、隣接換気スケジュール（つまり、スケジュール候補）が生成され、最適換気スケジュール候補更新部２６によって、最適換気スケジュール候補と隣接換気スケジュールとのうちの（つまり、複数のスケジュール候補のうちの）、空調設備の消費電力量又は電気料金が相対的に小さい換気スケジュールが採用される。そのため、空調設備の省エネ化を図りつつＣＯ２濃度を基準値以下にすることと、空調設備の省エネ化を図るべく外気冷暖房を行うことと、が両立されて、空調設備全体としての省エネ性が向上される。また、例えば１日間等の長い期間での省エネ性が向上される。
【００９９】
実施の形態２．
以下に、実施の形態２に係る空調システムを説明する。
なお、以下では、実施の形態１に係る空調システムと重複する説明は、適宜簡略化又は省略している。
実施の形態２に係る空調システムでは、最適換気スケジューリング部１２において、換気スケジュールの最適化を、連続最適化問題を利用して行う点で、実施の形態１に係る空調システムと異なる。
【０１００】
つまり、実施の形態２に係る空調システムは、実施の形態１に係る空調システムのような、換気装置３への制御指令が４段階（強、中、弱、停止）の離散的な値であるものにおいて、最適換気スケジューリング部１２が、換気装置３への制御指令が連続的な値であると仮定して、換気スケジュールの最適化を行うものである。空調負荷と消費電力との関係は、簡易的に２次式でモデル化する場合もあり、換気装置３への制御指令が連続的な値である場合には、そのようなモデルを用いることが可能となる。そのため、最適換気スケジューリング部１２がそのような機能を有することで、最適換気スケジューリング部１２で解かれる問題が二次計画問題として定式化されて、一般的な解法を用いることが可能となるため、最適化の演算を高速化することが可能となる。なお、制約条件として、ＣＯ２濃度の上限値、各機器の制約される動作等の情報が用いられるとよい。
【０１０１】
＜最適換気スケジューリング部１２の構成及び機能＞
図６を用いて、最適換気スケジューリング部１２の構成及び機能を説明する。
図６は、本発明の実施の形態２に係る空調システムの、最適換気スケジューリング部の機能ブロック図である。
【０１０２】
最適換気スケジューリング部１２は、初期解生成部２１に換えて、連続最適化部５１と、連続最適換気スケジュール離散化部５２と、を有する。
【０１０３】
（連続最適化部５１）
連続最適化部５１は、換気装置３への制御指令が連続的な値（例えば、定格比０〜１００％の値）であるとして、換気スケジュールを生成し、その換気スケジュールを連続最適換気スケジュールとして、記憶部１５に記憶させる機能を有する。
【０１０４】
（連続最適換気スケジュール離散化部５２）
連続最適換気スケジュール離散化部５２は、連続最適換気スケジュールを記憶部１５から読み出し、その連続最適換気スケジュールにおける換気装置３への制御指令を４段階（強・中・弱・停止）に離散化した、換気スケジュールを生成し、その換気スケジュールを最適換気スケジュール候補の初期値として、記憶部１５に記憶させる機能を有する。
【０１０５】
以下に、具体的な連続最適換気スケジュールの離散化の方法の一例を説明する。
例えば、換気装置３への制御指令が強である場合に定格比１００％となり、換気装置３への制御指令が中である場合に定格比６０％となり、換気装置３への制御指令が弱である場合に定格比４０％となり、換気装置３への制御指令が停止である場合に定格比０％となる場合には、連続最適換気スケジュールのある時刻の出力が、定格比１００％〜６０％である場合に強とし、定格比６０％〜４０％である場合に中とし、定格比４０％〜１０％である場合に弱とし、定格比１０％〜０％である場合に停止とする。なお、その他の離散化の方法が用いられてもよい。
【０１０６】
以降は、実施の形態１に係る空調システムと同様の手順によって、最適換気スケジュールを取得する。
【０１０７】
＜変形例＞
換気装置３への制御指令が、４段階（強、中、弱、停止）以外の離散的な値、例えば、１０段階の離散的な値であってもよい。段階の数が大きくなる程、効果が顕著となる。
【０１０８】
また、換気装置３が、連続的な値を制御指令として与えることができるものであってもよい。そのような場合では、連続最適化部５１で生成された連続最適換気スケジュールが、最適換気スケジュール候補となる。
【０１０９】
また、換気装置３に与えることができる制御指令が、定格比０％〜１００％の連続値ではなく、例えば、１５％〜１００％の連続値であってもよい。そのような場合には、隣接換気スケジュール生成部２２が、換気装置３がＯＮ状態である場合とＯＦＦ状態である場合とで演算を異ならせつつ、隣接換気スケジュールを生成し、隣接換気スケジュール評価部２５が、この隣接換気スケジュールに対する評価関数値Ｊを求めることによって、連続最適化問題が解かれるとよい。
【０１１０】
＜空調システムの作用＞
空調システム１００では、最適換気スケジューリング部１２が、換気装置３への制御指令が連続的な値であると仮定して、換気スケジュールの最適化を行う。そのため、最適解を得るまでに要する時間が短縮される。
【０１１１】
実施の形態３．
以下に、実施の形態３に係る空調システムを説明する。
なお、以下では、実施の形態１及び実施の形態２に係る空調システムと重複する説明は、適宜簡略化又は省略している。
実施の形態３に係る空調システムでは、空調設備制御システム１において、最適換気スケジュールを補正する点で、実施の形態１に係る空調システムと異なる。
【０１１２】
つまり、最適換気スケジューリング部１２で生成された最適換気スケジュールは、前日に行われたＣＯ２濃度等の予測に基づくものである。そのため、制御実行時、つまり、最適換気スケジューリング部１２で生成された最適換気スケジュールを実際に運用して換気装置３を制御する時に、その予測が外れた分だけ最適換気スケジュールを補正することで、空調システム１００の省エネ性が更に向上される。
【０１１３】
＜空調設備制御システム１の構成及び機能＞
次に、図７を用いて、空調設備制御システム１の構成及び機能を説明する。
図７は、本発明の実施の形態３に係る空調システムの、空調設備制御システムの機能ブロック図である。
【０１１４】
空調設備制御システム１は、条件設定部１１と、最適換気スケジューリング部１２と、入出力部１３と、計測制御部１４と、記憶部１５と、に加えて、スケジュール補正部１６を有する。また、計測部４１は、ＣＯ２濃度実測部（図示せず）を有している。以下の説明において、予測ＣＯ２濃度とは、前日に最適換気スケジュールが立案されたときの１日のＣＯ２濃度変化の予測結果をいう。また、実測ＣＯ２濃度とは、制御当日にＣＯ２濃度実測部によって計測されたデータを記憶部１５に記憶したものをいう。
【０１１５】
（スケジュール補正部１６）
スケジュール補正部１６は、記憶部１５から最適換気スケジュールを読み込み、その最適換気スケジュールを補正して、計測制御部１４に出力する。
【０１１６】
以下に、最適換気スケジュールの補正方法の一例を説明する。
ある時刻での、最適換気スケジュールにおける予測ＣＯ２濃度をＸｐ、実測ＣＯ２濃度をＸｒとする。スケジュール補正部１６は、予測誤差であるＸｒ−Ｘｐと、条件設定部１１に設定された所定のＣＯ２濃度許容誤差Ｒと、を比較して、その比較結果に応じて補正を行う。スケジュール補正部１６は、その比較と補正とを、例えば、３０分周期で行う。
【０１１７】
｜Ｘｒ−Ｘｐ｜≦Ｒである時、つまり、予測誤差が小さい時は、スケジュール補正部１６は、最適換気スケジュールにおける換気装置３への制御指令を補正せずに、計測制御部１４に出力する。
【０１１８】
Ｘｒ−Ｘｐ＞Ｒである時、つまり、実測ＣＯ２濃度が高い時、スケジュール補正部１６は、最適換気スケジュールにおける換気装置３への制御指令を１段階上げる補正をして、計測制御部１４に出力する。例えば、最適換気スケジュールにおける換気装置３への制御指令が中である場合には、強に補正する。
【０１１９】
Ｘｒ−Ｘｐ＜−Ｒである時、つまり、実測ＣＯ２濃度が低い時、スケジュール補正部１６は、冷房時で、且つ、外気温＜設定温度であれば、最適換気スケジュールにおける換気装置３への制御指令を補正せずに、計測制御部１４に出力する。なお、換気量が増加した場合の換気装置３の消費電力の増加量よりも、空調機２の消費電力の減少量の方が大きい場合、換気量が増加するように補正してもよい。
【０１２０】
Ｘｒ−Ｘｐ＜−Ｒである時、つまり、実測ＣＯ２濃度が低い時、スケジュール補正部１６は、冷房時で、且つ、外気温≧設定温度であれば、最適換気スケジュールにおける換気装置３への制御指令を１段階下げる補正をして、計測制御部１４に出力する。例えば、最適換気スケジュールにおける換気装置３への制御指令が中である場合には、弱に補正する。
【０１２１】
Ｘｒ−Ｘｐ＜−Ｒである時、つまり、実測ＣＯ２濃度が低い時、スケジュール補正部１６は、暖房時で、且つ、外気温≧設定温度であれば、最適換気スケジュールにおける換気装置３への制御指令を補正せずに、計測制御部１４に出力する。
【０１２２】
Ｘｒ−Ｘｐ＜−Ｒである時、つまり、実測ＣＯ２濃度が低い時、スケジュール補正部１６は、暖房時で、且つ、外気温＜設定温度であれば、最適換気スケジュールにおける換気装置３への制御指令を１段階下げる補正をして、計測制御部１４に出力する。例えば、最適換気スケジュールにおける換気装置３への制御指令が中である場合には、弱に補正する。
【０１２３】
＜変形例＞
スケジュール補正部１６が、予測誤差であるＸｒ−Ｘｐと、条件設定部１１に設定された複数のＣＯ２濃度許容誤差Ｒと、を比較して、その比較結果に応じて補正を行ってもよい。例えば、条件設定部１１に、第１のＣＯ２濃度許容誤差Ｒ１と、第２のＣＯ２濃度許容誤差Ｒ２（Ｒ１＞Ｒ２）と、が設定され、スケジュール補正部１６が、Ｘｒ−Ｘｐ＞Ｒ１である時、最適換気スケジュールにおける換気装置３への制御指令を２段階上げる補正をし、Ｘｒ−Ｘｐ≧Ｒ２である時、最適換気スケジュールにおける換気装置３への制御指令を１段階上げる補正をする。
【０１２４】
また、ＣＯ２濃度の予測誤差又はスケジュール補正の結果等に応じて、その後のＣＯ２濃度の時間変化を、最適換気スケジュール立案時の予測ＣＯ２濃度に基づいて補正し、次のスケジュール補正時の予測ＣＯ２濃度として用いてもよい。
【０１２５】
また、スケジュール補正部１６が、空調負荷の予測が外れた場合、外気温の予測が外れた場合等において、同様の補正を行ってもよい。
【０１２６】
なお、最適換気スケジューリング部１２は、外気温予測部（図示せず）を有しており、また、計測部４１は、外気温実測部（図示せず）を有している。これらは、例えば外気温の予測が外れた場合に使用されるものである。外気温予測部は、インターネット等により本システムの外部から入手した情報、又は外気温実測部で過去に実測されたデータ等に基づいて、翌日の外気温を予測する。そして、外気温予測部は、その予測結果を、予測外気温として記憶部１５に記憶する。例えば、外気温実測部は、気象予報サービス等から得られる外気温をインターネットから取得し、それをそのまま記憶部１５に記憶する。外気温実測部において過去に実測されたデータの利用方法としては、例えば、前日の１時間毎の外気温変化を翌日の予測外気温とする方法、又は過去１週間の１時間毎の平均外気温の時間変化を翌日の予測外気温とする方法等が挙げられる。
【０１２７】
スケジュール補正部１６は、外気温の予測誤差、即ち前日の予測外気温と当日の実測外気温との差に基づいて、換気スケジュールを補正する。例えば、スケジュール補正部１６は、冷房運転時に、実測外気温が予測外気温よりも１℃以上低いときに、換気量を１段階増加させる。また、例えば、スケジュール補正部１６は、暖房運転時に、実測外気温が予測外気温よりも１℃以上高いときに、換気量を１段階増加させる。これにより、更に省エネを実現することができる。なお、上記において、温度閾値を１℃、換気量の増加幅を１段階とした場合について例示しているが、これに限定されない。
【０１２８】
なお、スケジュール補正部１６は、ＣＯ２濃度の予測誤差による補正と共に、換気量を減少させる補正も行う。この場合、スケジュール補正部１６は、法令等の基準が存在するＣＯ２濃度の増加が許容される範囲で、換気量を減少させる補正を行う。スケジュール補正部１６は、ＣＯ２濃度の予測誤差による補正と同様に、スケジュール補正の結果に応じて、その後のＣＯ２濃度の時間変化を、最適換気スケジュール立案時の予測ＣＯ２濃度に基づいて補正し、次のスケジュール補正時の予測ＣＯ２濃度として用いてもよい。また、スケジュール補正部１６は、インターネット等から最新の予測外気温を定期的に取得して、その後の外気温変化も加味されたスケジュール補正を行うようにしてもよい。
【０１２９】
＜空調システムの作用＞
空調システム１００では、制御実行時に、予測が外れた分だけ最適換気スケジュールが補正される。そのため、空調設備全体としての省エネ性が更に向上される。また、例えば１日間等の長い期間での省エネ性が更に向上される。
【０１３０】
以上、実施の形態１〜実施の形態３について説明したが、本発明は各実施の形態の説明に限定されない。例えば、実施の形態の全て又は一部、変形例等を組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【０１３１】
１  空調設備制御システム、１ａ  空調コントローラ、１ｂ  空調制御用計算機、１ｃ  機器接続用コントローラ、１ｎ、１ｏ  ネットワーク、２  空調機、２ａ  熱源機、２ｂ  室内機、３  換気装置、３ａ  ファン、３ｂ  熱交換ユニット、３ｃ  熱源機、３ｄ  熱交換器、３ｅ  加湿器、３ｆ  除湿器、３ｇ  ヒータ、１１  条件設定部、１２  最適換気スケジューリング部、１３  入出力部、１４  計測制御部、１５  記憶部、１６  スケジュール補正部、２１  初期解生成部、２２  隣接換気スケジュール生成部、２３  ＣＯ２濃度予測部、２４  空調負荷予測部、２５  隣接換気スケジュール評価部、２６  最適換気スケジュール候補更新部、２７  終了判定部、３１  入力部、３２  表示部、４１  計測部、４２  制御部、５１  連続最適化部、５２  連続最適換気スケジュール離散化部、１００  空調システム。
【図１】
2015151363.tif 000009
【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８Ａ】
2015151363.tif 000016
【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
2015151363.tif 000018
【図９Ｂ】
2015151363.tif 000019
【図１０Ａ】
2015151363.tif 000020
【図１０Ｂ】
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【図１１】
2015151363.tif 000022
【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年7月10日(2015.7.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係る空調システムは、空調機と、換気装置と、を有する空調設備と、空調設備の動作を制御する空調設備制御システムと、を備え、空調設備制御システムは、計画対象期間における室内のＣＯ２濃度を予測するＣＯ２濃度予測部と、計画対象期間における空調機の負荷を予測する空調負荷予測部と、計画対象期間における換気装置の換気動作のスケジュールを生成する換気スケジューリング部と、計画対象期間に、スケジュールに基づいて換気装置の換気動作を制御する制御部と、を有し、換気スケジューリング部は、ＣＯ２濃度予測部で予測されるＣＯ２濃度が計画対象期間の少なくとも一部の期間に亘って基準値を超えない状態に維持される、複数のスケジュール候補を生成し、複数のスケジュール候補の中から、室内の温度が基準の温度範囲内に維持されるときの空調設備の、計画対象期間で積算した合計の消費電力量又は電気料金が相対的に小さいスケジュール候補を、スケジュールとして採用するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調機と、換気装置と、を有する空調設備と、
前記空調設備の動作を制御する空調設備制御システムと、を備え、
前記空調設備制御システムは、
計画対象期間における室内のＣＯ２濃度を予測するＣＯ２濃度予測部と、
前記計画対象期間における前記空調機の負荷を予測する空調負荷予測部と、
前記計画対象期間における前記換気装置の換気動作のスケジュールを生成する換気スケジューリング部と、
前記計画対象期間に、前記スケジュールに基づいて前記換気装置の換気動作を制御する制御部と、を有し、
前記換気スケジューリング部は、
前記ＣＯ２濃度予測部で予測されるＣＯ２濃度が前記計画対象期間の少なくとも一部の期間に亘って基準値を超えない状態に維持される、複数のスケジュール候補を生成し、
前記複数のスケジュール候補の中から、前記室内の温度が基準の温度範囲内に維持されるときの前記空調設備の、前記計画対象期間で積算した合計の消費電力量又は電気料金が相対的に小さいスケジュール候補を、前記スケジュールとして採用する、
ことを特徴とする空調システム。
【請求項２】
前記空調設備制御システムは、
室内のＣＯ２濃度を実測するＣＯ２濃度実測部を有し、
前記制御部は、
前記ＣＯ２濃度予測部で予測されたＣＯ２濃度と、前記ＣＯ２濃度実測部で実測されたＣＯ２濃度と、の差に基づいて補正された前記スケジュールに基づいて、前記換気装置の換気動作を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記空調設備制御システムは、
外気温を予測する外気温予測部と、
外気温を実測する外気温実測部と、を有し、
前記制御部は、
前記外気温予測部で予測された外気温と、前記外気温実測部で実測された外気温と、の差に基づいて補正された前記スケジュールに基づいて、前記換気装置の換気動作を制御する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空調システム。
【請求項４】
空調機と、換気装置と、を有する空調設備の制御方法であって、
計画対象期間における室内のＣＯ２濃度を予測するＣＯ２濃度予測ステップと、
前記計画対象期間における前記空調機の負荷を予測する空調負荷予測ステップと、
前記計画対象期間における前記換気装置の換気動作のスケジュールを生成する換気スケジューリングステップと、
前記計画対象期間に、前記スケジュールに基づいて前記換気装置の換気動作を制御する制御ステップと、を備え、
前記換気スケジューリングステップは、
前記ＣＯ２濃度予測ステップで予測されるＣＯ２濃度が前記計画対象期間の少なくとも一部の期間に亘って基準値を超えない状態に維持される、複数のスケジュール候補を生成し、
前記複数のスケジュール候補の中から、前記室内の温度が基準の温度範囲内に維持されるときの前記空調設備の、前記計画対象期間で積算した合計の消費電力量又は電気料金が相対的に小さいスケジュール候補を、前記スケジュールとして採用する、
ことを特徴とする空調設備の制御方法。
【国際調査報告】
2015151363.tif 000024
2015151363.tif 000025
2015151363.tif 000026
2015151363.tif 000027