(57)【要約】【課題】日射量計が日陰になっているとき、予測演算で得られた予測日射量を使用し、それ以外のとき、日射量計で得られた計測日射量を使用し、実測データを多用した輻射温度演算を行うことによって快適性指標値“ＰＭＶ”の精度を大幅に向上させ、快適な空調を実現する。【解決手段】  日射量計１０で得られた計測日射量“Ｉｍ(t)”と、日射量予測部２で得られた予測日射量“Ｉｐ(t)”との比率が予め設定されている計測異常判定しきい値“Ｈ(t)”を下回っているとき、建物の屋上などに設置されたアンテナなどによって、日射量計１０が日陰になっていると判断して、予測動作で得られた予測日射量“Ｉｐ(t)”を使用し、それ以外のときには、日射量計１０で得られた計測日射量“Ｉｍ(t)”を使用して、快適性指標値“ＰＭＶ”を演算する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の所定場所、または建物の近傍に配置された日射量計によって得られる計測日射量を使用して快適性指標値ＰＭＶを計算するとともに、この快適性指標値ＰＭＶに基づき、前記建物の空調を制御する空調制御システムにおいて、
予め設定されている予測演算を行って予測日射量を計算する日射量予測部と、
この日射量予測部で得られた予測日射量と前記日射量計で得られた計測日射量との関係が予め設定されている条件を満たしているとき、前記日射量計で得られた計測日射量を選択し、また前記条件を満たしていないとき、前記日射量予測部で得られた予測日射量を選択する日射量推定部と、
この日射量推定部で選択された計測日射量、または予測日射量を使用して快適性指標値ＰＭＶを計算するＰＭＶ演算部と、
を備えたことを特徴とする空調制御システム。
【請求項２】
建物の所定場所、または建物の近傍に配置された日射量計によって得られる計測日射量を使用して快適性指標値ＰＭＶを計算するとともに、この快適性指標値ＰＭＶに基づき、前記建物の空調を制御する空調制御システムにおいて、
予め設定されている予測演算を行って予測日射量を計算する日射量予測部と、
前記日射量計に対する障害物情報に基づき、日射遮断時間帯を計算し、障害物によって、前記日射量計が日陰になっている間、前記日射量予測部で得られた予測日射量を選択し、それ以外のときには、前記日射量計で得られた計測日射量を選択する日射量推定部と、
この日射量推定部で選択された計測日射量、または予測日射量を使用して快適性指標値ＰＭＶを計算するＰＭＶ演算部と、
を備えたことを特徴とする空調制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、快適性指標値ＰＭＶを使用して空調を制御する空調制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
快適性指標値ＰＭＶを用いた空調制御装置に関する技術として、従来、特許第３０４９２６６号、第３３６１０１７号などが知られている。
【０００３】
これら特許第３０４９２６６号、第３３６１０１７号では、快適性指標値ＰＭＶに影響を与える変数入力として、温度、湿度、輻射温度、気流速度、着衣量、活動量などが使用される。
【０００４】
この際、これら温度、湿度、輻射温度、気流速度、着衣量、活動量のいずれかが測定できない場合、例えば平均輻射温度計が無い場合、建物外表面に入射する日射量と、外気温度と、室内温度とを使用して、壁温変化を予測するとともに、この予測結果に基づいて、輻射温度を計算し、快適性指標値ＰＭＶを求めている。
【０００５】
しかしながら、多くの建物では、日射量計も設置されていない事が多く、また日射量計を設置していても、設置場所によりアンテナ、タンク等の陰になって、正確な日射量を測定できないことが多い。
【０００６】
このため、屋外に日射量計を設置していない状態で、快適性指標値ＰＭＶを求める方法として、日時と建物位置（緯度、経度）と、前日の天気予報を元に、手動で入力された午前／午後の天気（晴／曇／雨）情報から雲量を演算して、日射量を算出し、快適性指標値ＰＭＶを求める方法も提案されている。
【０００７】
また、本発明者は、外気温度変化パターン、および外気湿度から雲量を推定させることにより、毎日の天気情報を入力させることなく、日射量を予測演算して、空調を制御する空調制御システムを提案している（図８参照）。
【０００８】
この空調制御システム１０１は、屋外温度計で得られた外気温度“Ｔ”の温度変化値を検出する温度変化検出部１０２と、雲量による標準温度変化情報が格納される温度情報データベース１０３と、カレンダＩＣなどから出力されるカレンダ情報、温度情報データベース１０３に格納されている標準温度変化情報などに基づき、当日の標準温度変化値を演算する標準温度演算部１０４と、屋外湿度計で得られた外気湿度“Ｈ”、標準温度変化演算部１０４で得られた標準温度変化値、温度変化検出部１０２で得られた温度変化値などに基づき、雲量予測演算を行い雲量予測値“ＣＣ”を計算する雲量予測部１０５と、建物に関する建物パラメータ（建物の緯度、経度、外壁の方向、面積など）が格納される建物パラメータデータベース１０６と、カレンダＩＣなどから出力されるカレンダ情報、建物パラメータデータベース１０６に格納されている建物パラメータなどに基づき、建物に対する全日射量予測値“Ｉ０”を演算する全日射量予測部１０７と、全日射量予測部１０７で得られた全日射量予測値“Ｉ０”、雲量予測部１０５で得られた雲量予測値“ＣＣ”などに基づき、次の（１）式に示す演算を行い、建物に対する日射量“Ｉ”を計算する日射量予測部１０８とを備えている。
【０００９】
Ｉ＝（１−ＣＣ）・Ｉ０／１０    …（１）
さらに、空調制御システム１０１は、日射量予測部で１０８得られた日射量“Ｉ”、屋外温度計で得られた外気温度“Ｔ”、建物パラメータデータベース１０６に格納されている建物パラメータ、屋内に設けられた室内温度計で得られた室内温度などに基づき、建物の輻射温度を演算する輻射温度演算部１０９と、建物に対する気流情報（気流パラメータ）が格納される気流パラメータデータベース１１０と、気流パラメータデータベース１１０に格納されている気流パラメータ、輻射温度演算部１０９で得られた輻射温度、屋内に設けられた室内温度計で得られた室内温度、屋内に設けられた室内湿度計で得られる室内湿度、キーボード１１１などから入力された着衣量、活動量などに基づき、快適性指標値“ＰＭＶ”を演算するＰＭＶ演算部１１２と、ＰＭＶ演算部１１２で得られた快適性指標値“ＰＭＶ”に基づき、設定温度を演算して、空調装置を制御し、室内温度を調整する設定温度演算部１１３とを備えている。
【００１０】
そして、建物の屋上などに設置された屋外温度計、屋外湿度計で得られた外気温度“Ｔ”、外気湿度“Ｈ”、カレンダＩＣなどで得られたカレンダ情報、温度情報データベース１０３に格納されている標準温度変化情報などに基づき、雲量予測値“ＣＣ”を予測し、この雲量予測値“ＣＣ”、カレンダＩＣなどから出力されるカレンダ情報、建物パラメータデータベース１０６に格納されている建物パラメータなどに基づき、建物に対する日射量“Ｉ”を計算する。
【００１１】
次いで、建物の屋上などに設置された屋外温度計で得られた外気温度“Ｔ”、室内温度計で得られた室内温度、建物パラメータデータベース１０３に格納されている建物パラメータなどに基づき、建物の輻射温度を演算し、この演算処理で得られた輻射温度、屋内に設けられた室内温度計で得られた室内温度、屋内に設けられた室内湿度計で得られる室内湿度、キーボード１１１などから入力された着衣量、活動量などに基づき、快適性指標値“ＰＭＶ”を演算して、設定温度を演算し、室内温度を調整する。
【００１２】
これにより、屋外に日射量計が設置されてない場合でも、快適性指標値“ＰＭＶ”を計算して、最適な設定温度を計算し、室内の温度を調整させることができる。
【特許文献１】特許第３０４９２６６号
【特許文献２】特許第３３６１０１７号
【非特許文献１】東芝レビューVol.59No.4(2004)P.40-43
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、上述した従来の空調制御システムのうち、日時と建物位置（緯度、経度）と、前日の天気予報を元に、手動で入力された午前／午後の天気（晴／曇／雨）情報から雲量を演算して、日射量を予測し、快適性指標値“ＰＭＶ”を求める方法では、人が毎日、天気情報を入力しなければならず、その手間が大変であるという問題があった。
【００１４】
また、建物の屋上などに設置された屋外温度計、屋外湿度計で得られた外気温度“Ｔ”、外気湿度“Ｈ”、カレンダＩＣなどで得られたカレンダ情報、温度情報データベース１０３に格納されている標準温度変化情報、建物パラメータデータベース１０６に格納されている建物パラメータなどを用いて、輻射温度を演算する方法では、屋外に日射量計が設置されていない場合にも、快適性指標値“ＰＭＶ”を計算して、室内の温度を最適化することができるという利点がある。
【００１５】
しかし、屋外に日射量計が設置され、設置場所によりアンテナ、タンク等の陰になって、正確な日射量を測定できない場合には、屋外に設置された日射量計を有効に活用して、より正確な快適性指標値“ＰＭＶ”を計算し、室内の温度を最適化して欲しいという要求があった。
【００１６】
本発明は上記の事情に鑑み、快適性指標値“ＰＭＶ”の精度を大幅に向上させて快適な空調を実現することができる空調制御システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するために本発明は、請求項１では、建物の所定場所、または建物の近傍に配置された日射量計によって得られる計測日射量を使用して快適性指標値ＰＭＶを計算するとともに、この快適性指標値ＰＭＶに基づき、前記建物の空調を制御する空調制御システムにおいて、予め設定されている予測演算を行って予測日射量を計算する日射量予測部と、この日射量予測部で得られた予測日射量と前記日射量計で得られた計測日射量との関係が予め設定されている条件を満たしているとき、前記日射量計で得られた計測日射量を選択し、また前記条件を満たしていないとき、前記日射量予測部で得られた予測日射量を選択する日射量推定部と、この日射量推定部で選択された計測日射量、または予測日射量を使用して、快適性指標値ＰＭＶを計算するＰＭＶ演算部とを備えたことを特徴としている。
【００１８】
また、請求項２では、建物の所定場所、または建物の近傍に配置された日射量計によって得られる計測日射量を使用して快適性指標値ＰＭＶを計算するとともに、この快適性指標値ＰＭＶに基づき、前記建物の空調を制御する空調制御システムにおいて、予め設定されている予測演算を行って予測日射量を計算する日射量予測部と、前記日射量計に対する障害物情報に基づき、日射遮断時間帯を計算し、障害物によって、前記日射量計が日陰になっている間、前記日射量予測部で得られた予測日射量を選択し、それ以外のときには、前記日射量計で得られた計測日射量を選択する日射量推定部と、この日射量推定部で選択された計測日射量、または予測日射量を使用して、快適性指標値ＰＭＶを計算するＰＭＶ演算部とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明による空調制御システムによれば、障害物などによって日射量計が日陰になっているかどうかを判定し、日射量計が日陰になっているとき、予測演算で得られた予測日射量を使用し、それ以外のとき、日射量計で得られた計測日射量を使用し、実測データを多用した輻射温度演算を行うことによって快適性指標値“ＰＭＶ”の精度を大幅に向上させて快適な空調を実現することができる。
【００２０】
また、請求項２の空調制御システムでは、日射量計に対する障害物の位置情報などに基づき、障害物などによって日射量計が日陰になっている時間帯を計算し、この計算結果に基づき、日射量計が日陰になっているとき、予測演算で得られた予測日射量を使用し、それ以外のとき、日射量計で得られた計測日射量を使用して、実測データを多用した輻射温度演算を行うことによって快適性指標値“ＰＭＶ”の精度を大幅に向上させて快適な空調を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
《第１実施形態》
図１は本発明による空調制御システムの第１実施形態を示すブロック図である。
【００２２】
この図に示す空調制御システム１は、日射量予測部２と、日射量推定部３と、建物パラメータデータベース４と、輻射温度演算部５と、着衣量／活動量入力部６と、気流パラメータデータベース７と、ＰＭＶ演算部８と、設定温度演算部９とを備えており、建物の屋上などに設置された日射量計１０で得られた計測日射量“Ｉｍ(t)”と、日射量予測部２で得られた予測日射量“Ｉｐ”との比率が所定の条件を満たしているかどうかを判定して、計測日射量“Ｉｍ(t)”が正確な計測値であるかどうかを判断し、日射量計１０で得られた計測日射量“Ｉｍ(t)”が正確であるとき、この計測日射量“Ｉｍ(t)”を使用して、輻射温度演算を行い、また屋上などに設けられたアンテナなどにより、日射量計１０が日陰になり、日射量計１０で得られた計測日射量“Ｉｍ(t)”が不正確になったとき、予測動作で得られた予測日射量“Ｉｐ”を使用して、輻射温度演算を行い、日射量計１０が一時的に日陰になるような場合にも、正確な快適性指標値“ＰＭＶ”を生成し、建物の空調を制御する。
【００２３】
日射量予測部２は、図２に示すように屋外温度計で得られた各時刻毎の外気温度“Ｔ(t)”の温度変化値を検出する温度変化検出部１３と、雲量による標準温度変化情報が格納される温度情報データベース１４と、カレンダＩＣなどから出力されるカレンダ情報、温度情報データベース１４に格納されている標準温度変化情報などに基づき、当日の標準温度変化値を演算する標準温度演算部１５と、屋外湿度計で得られた各時刻毎の外気湿度“Ｈ(t)”、標準温度演算部１５で得られた標準温度変化値、温度変化検出部１３で得られた温度変化値などに基づき、雲量予測演算を行い各時刻毎の雲量予測値“ＣＣ(t)”を計算する雲量予測部１６と、建物に関する建物パラメータ（建物の緯度、経度、外壁の方向、面積など）が格納される建物パラメータデータベース１７と、カレンダＩＣなどから出力されるカレンダ情報、建物パラメータデータベース１７に格納されている建物パラメータなどに基づき、建物に対する各時刻毎の全日射量予測値“Ｉ０(t)”を演算する全日射量演算部１８と、全日射量演算部１８で得られた全日射量予測値“Ｉ０(t)”、雲量予測部１６で得られた雲量予測値“ＣＣ(t)”などに基づき、次式に示す演算を行い、建物に対する各時刻毎の予測日射量“Ｉｐ(t)”を計算する日射量予測部１９とを備えている。
【００２４】
Ｉｐ(t)＝（１−ＣＣ(t)）・Ｉ０(t)／１０      …（２）
そして、建物の屋上などに設置された屋外温度計、屋外湿度計で得られた外気温度“Ｔ(t)”、外気湿度“Ｈ(t)”、カレンダＩＣなどで得られたカレンダ情報、温度情報データベース１４に格納されている標準温度変化情報などに基づき、雲量予測値“ＣＣ(t)”を予測した後、この雲量予測値“ＣＣ(t)”、カレンダＩＣなどから出力されるカレンダ情報、建物パラメータデータベース１７に格納されている建物パラメータなどに基づき、建物に対する各時刻毎の予測日射量“Ｉｐ(t)”を計算し、日射量推定部３に供給する。
【００２５】
日射量推定部３は、日射量計１０で得られた計測日射量“Ｉｍ(t)”と、日射量予測部２から供給される予測日射量“Ｉｐ(t)”と、予め設定されている計測異常判定しきい値“Ｈ”とを取り込み、次式を使用して、計測日射量“Ｉｍ(t)”と、予測日射量“Ｉｐ(t)”との比率が計測異常判定しきい値“Ｈ”以上であるかどうかを判定する。
【数１】
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【００２６】
そして、計測日射量“Ｉｍ(t)”と、予測日射量“Ｉｐ(t)”との比率が計測異常判定しきい値“Ｈ”以上であるとき、日射量計１０で得られた計測日射量“Ｉｍ(t)”が正常であると判定して、計測日射量“Ｉｍ(t)”を選択し、また計測日射量“Ｉｍ(t)”と、予測日射量“Ｉｐ(t)”との比率が計測異常判定しきい値“Ｈ”未満であるとき、日射量計１０で得られた計測日射量“Ｉｍ(t)”が異常であると判定して、予測日射量“Ｉｐ(t)”を選択し、選択した計測日射量“Ｉｍ(t)”、または予測日射量“Ｉｐ(t)”を日射量“Ｉａ(t)”として、輻射温度演算部５に供給する。
【００２７】
これにより、屋上などに設けられたアンテナなどで、日射量計１０が日陰になる時間帯が生じる場合、例えば図３に示す如く“午前５時”から“午前８時”までの間と、“午前１０時”とで、日射量計１０で得られた計測日射量“Ｉｍ(t)”が不正確になり、“午前５時”から“午前８時”までの間と、“午前１０時”とで、図４に示す如く日射量計１０で得られた計測日射量“Ｉｍ(t)”と、日射量予測部２から供給される予測日射量“Ｉｐ(t)”とが乖離し、図５に示す如く計測日射量“Ｉｍ(t)”と、予測日射量“Ｉｐ(t)”との比率が計測異常判定しきい値“Ｈ”より下回っている間、日射量予測部２から供給される予測日射量“Ｉｐ(t)”が選択され、またそれ以外の時間帯では、日射量計１０で得られた計測日射量“Ｉｍ”が選択され、図６に示す如く日射量計１０で得られた各時刻毎の計測日射量“Ｉｍ(t)”のうち、“午前５時”から“午前８時”までの間と、“午前１０時”の部分とが補正された各時刻毎の日射量“Ｉａ(t)”が生成され、輻射温度演算部５に供給される。
【００２８】
また、建物パラメータデータベース４は、建物に関するパラメータ（建物の緯度、経度、外壁の方向、面積などを示す建築パラメータ）が格納されており、輻射温度演算部５からの読み出し要求に応じて、格納している建築パラメータを読み出し、輻射温度演算部５に供給する。
【００２９】
輻射温度演算部５は、日射量推定部３で得られた日射量“Ｉａ(t)”、屋外温度計で得られた外気温度“Ｔ(t)”、建物パラメータデータベース４に格納されている建物パラメータ、屋内に設けられた室内温度計で得られた室内温度などを取り込み、予め設定されている演算式を用いて、建物の輻射温度を演算し、ＰＭＶ演算部８に供給する。
【００３０】
また、着衣量／活動量入力部６は、キーボードなどを備えており、オペレータなどによって入力された建物内に居る人たちの着衣量、活動量などをＰＭＶ演算部６に供給する。
【００３１】
また、気流パラメータデータベース７は、建物に対する気流情報（気流パラメータ）が格納されおり、ＰＭＶ演算部８からの読み出し要求に応じて、格納している気流パラメータを読み出し、ＰＭＶ演算部８に供給する。
【００３２】
ＰＭＶ演算部８は、気流パラメータデータベース７に格納されている気流パラメータ、輻射温度演算部５で得られた輻射温度、室内に設けられた屋内温度計で得られた室内温度、室内に設けられた湿度計で得られる室内湿度、着衣量／活動量入力部６から供給された着衣量、活動量などを取り込み、予め設定されている演算式を用いて、快適性指標値“ＰＭＶ”を演算し、設定温度演算部９に供給する。
【００３３】
設定温度演算部９は、ＰＭＶ演算部８で得られた快適性指標値“ＰＭＶ”を取り込み、予め設定されている演算式を用いて、設定温度を演算するとともに、この設定温度に応じて空調装置を制御し、室内温度を調整する。
【００３４】
このように、第１実施形態では、日射量計１０で得られた計測日射量“Ｉｍ(t)”と、日射量予測部２から供給される予測日射量“Ｉｐ(t)”との比率が予め設定されている計測異常判定しきい値“Ｈ(t)”を下回っているとき、建物の屋上などに設置されたアンテナなどによって、日射量計１０が日陰になっていると判断して、予測動作で得られた予測日射量“Ｉｐ(t)”を使用する。また、それ以外のときには、日射量計１０で得られた計測日射量“Ｉｍ(t)”を使用して、快適性指標値“ＰＭＶ”を演算するようにしている。これによって快適性指標値“ＰＭＶ”の精度を大幅に向上させて、快適な空調を実現することができる。
【００３５】
《第２実施形態》
図７は本発明による空調制御システムの第２実施形態を示すブロック図である。なお、この図においては、図１の各部と対応する部分に同じ符号が付してある。
【００３６】
この図に示す空調制御システム２１が図１に示す空調制御システム１と異なる点は、計測異常判定しきい値“Ｈ”を用いて、日射量計１０で得られた計測日射量“Ｉｍ(t)”が正常かどうかを判定する日射量推定部３に代えて、日射量計１０に対する障害物の方位、角度など、設定された障害物条件に基づき、日射遮断時間帯を自動的に計算し、この計算結果に基づき、計測日射量“Ｉｍ(t)”、または予測日射量“Ｉｐ(t)”を組み合わせて、各時刻毎の日射量“Ｉａ(t)”を生成する日射量推定部２２を設けた点にある。
【００３７】
すなわち、第２実施形態では、日射量計１０に対する障害物の方位、角度など、設定された障害物条件に基づき、日射遮断時間帯を自動的に計算し、アンテナなどの障害物によって、日射量計１０が日陰になっている間、予測動作で得られた予測日射量“Ｉｐ(t)”を使用して快適性指標値“ＰＭＶ”を演算する。また、それ以外のときには、日射量計１０で得られた計測日射量“Ｉｍ(t)”を使用して、快適性指標値“ＰＭＶ”を演算するようにしている。
【００３８】
このため、快適性指標値“ＰＭＶ”の精度を大幅に向上させることができ、快適な空調を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による空調制御システムの第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示す日射量予測部の詳細な回路構成例を示すブロック図である。
【図３】図１に示す日射量推定部に入力される計測日射量“Ｉｍ(t)”の実例を示すグラフである。
【図４】図１に示す日射量推定部に入力される計測日射量“Ｉｍ(t)”、予測日射量“Ｉｐ(t)”の一例を示すグラフである。
【図５】図１に示す日射量推定部の判定動作例を示すグラフである。
【図６】図１に示す日射量推定部に入力される計測日射量“Ｉｍ(t)”、予測日射量“Ｉｐ(t)”と、日射量推定部から出力される日射量“Ｉａ(t)”とを示すグラフである。
【図７】本発明による空調制御システムの第２実施形態を示すブロック図である。
【図８】従来から知られている空調制御システムの一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４０】
１：空調制御システム
２：日射量予測部
３：日射量推定部
４：建物パラメータデータベース
５：輻射温度演算部
６：着衣量／活動量入力部
７：気流パラメータデータベース
８：ＰＭＶ演算部
９：設定温度演算部
１０：日射量計
１３：温度変化検出部
１４：温度情報データベース
１５：標準温度演算部
１６：雲量予測部
１７：建物パラメータデータベース
１８：全日射量演算部
１９：日射量予測部
２１：空調制御システム
２２：日射量推定部
【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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