JP2002349932A - 空気調和機及びその制御方法、空気調和システム、並びにプログラム - Google Patents
空気調和機及びその制御方法、空気調和システム、並びにプログラムInfo
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Abstract
ピークを抑え、契約電力を押し上げる可能性を低減す
る。 【解決手段】 和(Q1+Q2+Q3+Q4)は、J=1と
した場合の積算負荷予測値SL(tkk)に等しい。一
方、この和は、N=Nminである場合の圧縮機利用量C
(tkk)である。そして空調負荷の総量Q0を蓄熱の残
留量Rs(tkk)とすれば、これは蓄熱を全て使い切る
ことができた場合に相当する。従って、理想的な場合に
は、原則として第1運転を最小値Nminで運転し、また
Ly(t)>Nmi nである期間ではLy(t)で運転し、
ピークカット厳守時間帯TYでは停止することにより、
空気調和の負荷に対して蓄熱を過不足無く使い切り、し
かも圧縮機の能力を最小値Nminに抑えることができ
る。
Description
方法に関し、特に蓄熱型の空気調和機(以下「蓄熱空調
機」と称す)の制御方法に関する。
いう特質上、その運転能力は気温の上下に伴って変化す
る。しかしながら電気料金は過去12ヶ月における単位
時間当たり、例えば1時間の最大消費電力に基づいた契
約電力に基づいて計算されるため、単位時間当たりの空
気調和機の運転能力のピークを抑制することが経済的に
望ましい。かかる要求のため、例えば冷房運転を行うに
際し、昼間に上昇する気温に対処して空気調和機の圧縮
機の運転能力を高めるのではなく、夜間に圧縮機を運転
して備蓄された蓄熱を用いるいわゆるピークカット運転
が行われている。
高い時間帯を、ピークカット厳守時間帯として予め設定
しておく。ピークカット厳守時間帯では圧縮機を使用せ
ず、夜間に備蓄された蓄熱量のみで冷房能力が賄われ
る。
の備蓄のための時間帯までに全て消費して効率よく利用
することが望ましい。
調和機の負荷の総量(本明細書で単に「日負荷」とも称
す)を予測し、これを基準となる日負荷の総量及び蓄熱
量と比較する空気調和機の制御方法が提案されている
(例えば特開2000−258006公報)。ここでは
ピークカット厳守時間帯での蓄熱を消費した残量を算出
し、これをピークカット厳守時間帯よりも早期に使用す
る。
時的な残留量を設定しておき、一定時間毎にこれに基づ
いて空気調和機の圧縮機の運転/停止(以下「発停」と
も称す)を行う空気調和機の制御方法も提案されている
(例えば特開平10−325588号公報)。即ち、蓄
熱の残留量の実測値が、設定された残留量を超えた場
合、圧縮機の運転を停止して蓄熱のみでの空気調和動作
を行う。また蓄熱の残留量の実測値が、設定された残留
量を下回った場合、圧縮機の運転を開始して圧縮機によ
る空気調和動作を行う。
来技術では、圧縮機を集中的に高能力で運転することに
なり、契約電力は押し上げられてしまう。また第2の従
来技術では、蓄熱の残留量の実測値が、予め設定された
蓄熱の残留量から外れた場合、圧縮機の発停が頻回とな
り、消費電力の上下動が激しくなる。これも契約電力を
押し上げる要因となると共に、圧縮機の寿命を短くする
という問題も生じる。
されたもので、蓄熱を過不足無く利用しつつ圧縮機の能
力のピークを抑え、契約電力を押し上げる可能性を低減
することを目的としている。
にかかるものは、圧縮機(201)、蓄熱設備(20
2)及び室内機(203)を備える空気調和機(2)に
対して制御を行う方法である。そして、前記圧縮機によ
る第1運転と、前記蓄熱設備による第2運転とで前記室
内機の空気調和動作を行い、(X)空気調和負荷の予測
値(Ly)と、現在時刻(tx)における前記蓄熱設備の
蓄熱残量(Rs)とに基づいて、前記圧縮機の運転能力
を設定するステップを備える。
請求項1記載の空気調和機の制御方法であって、前記空
気調和動作は、空気調和利用開始時刻(tkk)から、前
記空気調和利用開始時刻よりも後の空気調和利用完了時
刻(tkw)に至る空気調和利用時間帯(TL)において
行われる。そして前記ステップ(X)は、(a)前記現
在時刻(tx)から、前記空気調和利用完了時刻以前に
設定されて第2運転が終了する蓄熱利用完了予定時刻
(tlw)までの前記空気調和負荷の予測値(Ly)の積
算量である積算負荷予測値(SL(tx))を得るステッ
プと、(b)前記空気調和負荷の前記予測値及び前記空
気調和負荷に換算した前記圧縮機の所定の能力値(N)
の小さい方についての前記現在時刻(tx)から前記蓄
熱利用完了予定時刻(tlw)までの積算量である圧縮機
利用量(C)と、前記現在時刻における前記蓄熱残量
(Rs)との和を、前記積算負荷予測値以上とする前記
所定の能力値の最小値(Nmin)を求めるステップと、
(c)前記第1運転を原則的に前記所定の能力値の最小
値で運転するステップとを有する。
請求項2に記載の空気調和機の制御方法であって、前記
ステップ(a)において前記空気調和の予測値(L
y(t))は、該当日の外気不快指数の経時的な予測値
(D1)と、該当日の外気不快指数の一日の平均値の予
測値(D3)と、該当日の負荷の総量の予測値(D4)と
に基づいて求められる前記空気調和機(2)の一日の負
荷の経時的な前記予測値(D5)である。
請求項3記載の空気調和機の制御方法であって、前記ス
テップ(a)において前記空気調和機(2)の一日の負
荷の総量の予測値(D4)は、前記空気調和利用時間帯
(TL)以外での所定の時刻における外気温度の実測値
(D2)と前記外気不快指数の一日の平均値の予測値
(D3)とに基づいて求められる。
請求項2乃至請求項4のいずれか一つに記載の空気調和
機の制御方法であって、前記空気調和利用開始時刻(t
kk)よりも後で前記蓄熱利用完了予定時刻(tlw)より
も前に設定されるピークカット厳守期間開始時刻
(tyk)で開始し、前記ピークカット厳守期間開始時刻
(t yk)よりも後で前記蓄熱利用完了予定時刻(tlw)
よりも前に設定されるピークカット厳守期間終了時刻
(tyw)で終了するピークカット厳守時間帯(TY)に
おいて、前記ステップ(c)では前記第1運転は例外的
に停止し、前記空気調和動作を前記第2運転のみに設定
する。
請求項2乃至請求項5のいずれか一つに記載の空気調和
機の制御方法であって、前記ステップ(b)において求
められた前記最小値(Nmin)が、前記現在時刻(tx)
の前記空気調和負荷の予測値(Ly(tx))よりも大き
い場合には、前記ステップ(c)では前記第1運転を例
外的に前記現在時刻(tx)の前記空気調和負荷の予測
値(Ly(tx)で運転する。
請求項2乃至請求項6のいずれか一つに記載の空気調和
機の制御方法であって、前記ステップ(b)において、
前記所定の能力値(N)を前記圧縮機(201)の定格
能力(M)としても、前記圧縮機利用量(C)と前記蓄
熱残量(Rs)との和が前記積算負荷予測値(S
L(t x))以上とならない場合には、前記ステップ
(c)では前記第1運転を例外的に前記定格能力(M)
で運転する。
請求項2乃至請求項7のいずれか一つに記載の空気調和
機の制御方法であって、前記ステップ(a)〜(c)は
所定時間毎に繰り返して行われ、前記ステップ(c)で
は原則として更新された前記最小値(Nmin)で運転す
る。
請求項8記載の空気調和機の制御方法であって、前記ス
テップ(b)において前記最小値(Nmin)が増大して
更新された場合、前記第1運転は例外的に、最初に求め
られた前記最小値で運転される。
は、請求項2乃至請求項9のいずれか一つに記載の空気
調和機の制御方法であって、前記ステップ(a)におい
て、前記積算負荷予測値(SL(tx))は所定の倍数
(J)で多めに見積もられる。
は、請求項2乃至請求項10のいずれか一つに記載の空
気調和機の制御方法であって、前記蓄熱利用完了予定時
刻(t lw)は前記空気調和利用完了時刻(tkw)に一致
して設定される。
は、第1運転と第2運転とで空気調和動作を行う室内機
(203)と、前記第1運転による前記空気調和動作を
前記室内機に行わせる圧縮機(201)と、前記第2運
転による前記空気調和動作を前記室内機に行わせる蓄熱
設備(202)とを備える空気調和機(2)であって、
(X)空気調和負荷の予測値(Ly)と、現在時刻
(tx)における前記蓄熱設備の蓄熱残量(Rs)とに基
づいて、前記圧縮機の運転能力を設定するステップを実
行する。
は、請求項12記載の空気調和機(2)であって、前記
空気調和動作は、空気調和利用開始時刻(tkk)から、
前記空気調和利用開始時刻よりも後の空気調和利用完了
時刻(tkw)に至る空気調和利用時間帯(TL)におい
て行われる。そして前記ステップ(X)は、(a)前記
現在時刻(tx)から、前記空気調和利用完了時刻以前
に設定されて前記第2運転が終了する蓄熱利用完了予定
時刻(tlw)までの空気調和負荷の予測値(Ly)の積
算量である積算負荷予測値(SL(tx))を得るステッ
プと、(b)前記空気調和負荷の前記予測値(Ly)及
び前記空気調和負荷に換算した前記圧縮機の所定の能力
値(N)の小さい方についての前記現在時刻(tx)か
ら前記蓄熱利用完了予定時刻(tlw)までの積算量であ
る圧縮機利用量(C)と、前記現在時刻における前記蓄
熱残量(Rs)との和を、前記積算負荷予測値以上とす
る前記所定の能力値の最小値(Nmin)を求め、これを
前記運転能力として設定するステップとを有する。そし
て前記第1運転は原則として、前記ステップ(b)で設
定された前記運転能力で運転される。
は、請求項13記載の空気調和機(2)であって、前記
空気調和利用開始時刻(tkk)よりも後で前記蓄熱利用
完了予定時刻(tlw)よりも前に設定されるピークカッ
ト厳守期間開始時刻(tyk)で開始し、前記ピークカッ
ト厳守期間開始時刻(tyk)よりも後で前記蓄熱利用完
了予定時刻(tlw)よりも前に設定されるピークカット
厳守期間終了時刻(tyw)で終了するピークカット厳守
時間帯(TY)において、前記第1運転は例外的に停止
し、前記空気調和動作を前記第2運転のみに設定する。
は、請求項13及び請求項14のいずれか一つに記載の
空気調和機(2)であって、前記ステップ(b)におい
て求められた前記最小値(Nmin)が、前記現在時刻
(tx)の前記空気調和負荷の予測値(Ly(tx))よ
りも大きい場合には、前記第1運転を例外的に前記現在
時刻(tx)の前記空気調和負荷の予測値(Ly(tx)
で運転する。
は、請求項13乃至請求項15のいずれか一つに記載の
空気調和機(2)であって、前記ステップ(b)におい
て、前記所定の能力値(N)を前記圧縮機(201)の
定格能力(M)としても、前記圧縮機利用量(C)と前
記蓄熱残量(Rs)との和が前記積算負荷予測値(S
L(tx))以上とならない場合には、前記第1運転を例
外的に前記定格能力(M)で運転する。
は、請求項13乃至請求項16のいずれか一つに記載の
空気調和機(2)であって、前記ステップ(a),
(b)は所定時間毎に繰り返して行われ、前記第1運転
は原則として更新された前記最小値(Nmin)で運転す
る。
は、請求項17記載の空気調和機(2)であって、前記
ステップ(b)において前記最小値(Nmin)が増大し
て更新された場合、前記第1運転は例外的に、最初に求
められた前記最小値で運転される。
は、請求項13乃至請求項18のいずれか一つに記載の
空気調和機(2)であって、前記ステップ(a)におい
て、前記積算負荷予測値(SL(tx))は所定の倍数
(J)で多めに見積もられる。
は、請求項13乃至請求項19のいずれか一つに記載の
空気調和機(2)であって、前記蓄熱利用完了予定時刻
(tlw)は前記空気調和利用完了時刻(tkw)に一致し
て設定される。
は。請求項13乃至請求項20のいずれか一つに記載の
空気調和機(2)と、請求項13乃至請求項20のいず
れか一つに記載の前記ステップ(X)を実行する負荷予
測制御部(1)とを備える空気調和システム(100)
である。
は、請求項1乃至請求項11のいずれか一つに記載の空
気調和機の制御方法をコンピュータに実行させるプログ
ラムである。
かる空気調和機の制御方法が適用可能な空気調和システ
ム100の構成を例示するブロック図である。空気調和
システム100は負荷予測制御部1と、蓄熱空調機2と
を備えている。
1、放熱運転計画作成部102、空調機データ計測部1
03、空調機制御部104を有している。また蓄熱空調
機2は圧縮機201、蓄熱設備たる氷蓄熱ユニット20
2、室内機203を有している。
的な、例えば1時間毎の負荷(本明細書で単に「時負
荷」とも称す)の予測値Ly(t)(≧0、t:時刻を
示すパラメータ)についての出力データD5を求め、こ
れを放熱運転計画作成部102へ与える。空調機データ
計測部103は蓄熱空調機2から得られたデータに基づ
き、蓄熱の残留量Rsを放熱運転計画作成部102へ与
える。また時負荷の実測値を空調負荷予測部101へ与
える。
の能力を設定し、空調機制御部104へと与える。空調
機制御部104は圧縮機201の運転能力を制御する圧
縮機能力制御、蓄熱を利用した制御を、それぞれ適切な
時刻において蓄熱空調機2に行わせる。
矢尻がある構成要素から矢先がある構成要素へと冷却を
行うことを示している。室内機203は圧縮機201と
直接に熱交換を行って空気調和動作を行うことができ
る。本明細書ではこれを圧縮機による空気調和動作、あ
るいは第1運転と称す。一方、圧縮機201は空気調和
機を利用しない時間帯において蓄熱設備である氷蓄熱ユ
ニット202に製氷を行わせ、蓄熱を備蓄させる。そし
て空気調和機を利用する時間帯(本明細書において「空
気調和利用時間帯」と称す)TLでは室内機203は氷
蓄熱ユニット202との熱交換を行って空気調和動作を
行うことができる。本明細書ではこれを蓄熱による空気
調和動作、あるいは第2運転と称す。
荷予測部101の動作を示すフローチャートである。各
フローに相当するブロックで空調負荷予測部101を構
成しても良いし、当該フローチャートと実質的に同じ動
作が行われるプログラムを実行可能なコンピュータで空
調負荷予測部101を構成しても良い。
不快指数の毎時の予測値D1と、空気調和利用時間帯TL
以外での所定の時刻、例えば午前5時における外気温度
の実測値D2とが与えられる。
の予測値D1の平均を求めることにより、外気不快指数
の一日の平均値(日平均値)の予測値D3が得られる。
これと外気温度の実測値D2とに基づき、第1カルマン
フィルタモデルにより、該当日の所定時間、例えば空気
調和利用時間帯TLである8時〜18時の負荷の総量で
ある日負荷の予測値D4が求められる。
すパラメータkを導入し、外気温度の実測値D2と外気
不快指数の日平均値の予測値D3とを入力H1(k)と
し、観測ノイズv1(k)を考慮した観測方程式からY1
(k)を日負荷の予測値D4として求める。ここで状態
変数X1(k)は、外気温度の実測値D2と外気不快指数
の日平均値の実測値(図示せず)及び日負荷の実測値
(図示せず)に基づき、システム雑音w1(k)を考慮
した状態方程式で更新される。
6時の毎時の予測値D1と、外気不快指数の日平均値の
予測値D3と、日負荷の予測値D4とに基づき、第2カル
マンフィルタモデルにより、時負荷の予測値Ly(t)
を示す出力データD5が求められる。
マンフィルタと同様に、自身に入力されたデータを入力
H2(k)とし、観測ノイズv2(k)を考慮した観測方
程式からY2(k)を時負荷の予測値Ly(t)として求
める。ここで状態変数X2(k)は、外気不快指数の毎
時の実測値(図示せず)と外気不快指数の日平均値の実
測値(図示せず)と日負荷の実測値(図示せず)及び空
調機データ計測部103から得られる時負荷の実測値
(図1参照)に基づき、システム雑音w2(k)を考慮
した状態方程式で更新される。
値、及び、前記外気温度の実測値は、図示していない
が、ネットワークを介して気象会社等から近隣の気象観
測所(例えばアメダス(Automated Meteorological Dat
a Acquisition System:地域気象観測システム))にお
ける予測値・実測値を収集し、必要に応じて補正する等
の方法により入手することができる。また、前記日負荷
と前記時負荷の実測値は、空調機データ計測部103で
の計測により入手することができる。
に示すグラフであり、横軸には24時表記で1日の時間
を採り、縦軸には空気調和機の負荷(以下、「空調負
荷」とも言う)を採っている。空気調和利用時間帯TL
は、空気調和利用開始時刻tkkで開始し、これよりも後
の空気調和利用完了時刻tkwで終了する期間である。空
気調和利用時間帯TLにおいて蓄熱空調機2による空気
調和動作が行われる。図3では空気調和利用開始時刻t
kk、空気調和利用完了時刻tkwとしてそれぞれ8時、1
8時を設定した場合が例示されている。
ニット202のみでの空気調和動作を行う必要がある期
間であり、ピークカット厳守期間開始時刻tykで開始
し、これよりも後のピークカット厳守期間終了時刻tyw
で終了する。このように、蓄熱残量Rsを利用した第2
運転のみのピークカット厳守時間帯TYを設けることに
より、電力需要の輻輳に対処することができる。ピーク
カット厳守期間開始時刻t ykは空気調和利用開始時刻t
kkよりも後で空気調和利用完了時刻tkwよりも前に設定
される。またピークカット厳守期間終了時刻tywは空気
調和利用完了時刻t kwよりも前に設定される。図3では
ピークカット厳守期間開始時刻tyk、ピークカット厳守
期間終了時刻tywとしてそれぞれ13時、16時を設定
した場合が例示されている。
厳守期間終了時刻tywよりも後で空気調和利用完了時刻
tkw以前に設定される。図3では蓄熱利用完了予定時刻
tlwは17時の場合が例示されているが、空気調和利用
完了時刻tkwと一致しても良い。
熱空調機2の動作を示すフローチャートである。ステッ
プS11において、現在時刻txが空気調和利用開始時
刻tk k以後であるか否かが判断される。判断結果が否定
的(NO)であれば、肯定的な判断結果(YES)が得
られるまでステップS11が繰り返し実行される。ステ
ップS11で肯定的な判断結果(YES)が得られれ
ば、ステップS12に処理が移行し、蓄熱空調機2によ
る空気調和動作が実行される。これはステップS13に
おいて現在時刻txが空気調和利用完了時刻tkw以後で
あると判断されるまで繰り返し実行される。そしてステ
ップS13において現在時刻txが空気調和利用完了時
刻tkw以後であるかについて肯定的判断(YES)が行
われれば、ステップS15において蓄熱開始時刻迄待機
した後、ステップS14において蓄熱空調機2での蓄熱
動作、即ち氷蓄熱ユニット202での製氷が行われる。
これが終了すればステップS11へと戻り、上述の動作
が繰り返される。例えばステップS14は22時〜8時
において行われる。
種々の判断や制御が行われるが、これらは放熱運転計画
作成部102において実行することができる。また各実
施の形態の動作制御はコンピュータに行わせることがで
きる。そしてかかる動作制御をコンピュータに実行させ
るプログラムについても本発明の範疇にある。
計画作成部102が圧縮機の運転能力(圧縮機能力)を
決定する手順について説明する。先ず空調負荷予測部1
01から得られた空気調和負荷の予測値Ly(t)に基
づき、現在時刻txから蓄熱利用完了予定時刻tlwまで
の空気調和負荷の予測値Ly(t)の積算量として積算
負荷予測値SL(tx)を得る。具体的には式(1)で求
められる。
以上に設定される。このように積算負荷予測値S
L(tx)が所定の倍数Jで多めに見積もられることによ
り、空調負荷予測が外れて、ピークカット厳守時間帯T
Yに蓄熱不足が発生した場合にも補足的に蓄熱が使用で
きる。つまり第1運転を行わないピークカット厳守時間
帯T Yにおいて環境が悪化することを予防できる。所定
の倍数Jは経験的に決定され、例えば一定値1.2程度
が採用される。
圧縮機利用量C(tx)は式(2)で定義される。
s(tx)を導入し、また記号min(a,b)は、a,
bの内の小さい方を選択することを示す。また空調負荷
に換算した圧縮機201の能力値Nを採用している。圧
縮機利用量C(tx)は、現在時刻txから蓄熱利用完了
予定時刻tlwまでの間で第1運転が賄う空調負荷の総量
に相当する。
(3)を満足する能力値Nの最小値N minを求め、第1
運転は原則的に当該最小値Nminで運転するよう、空調
機制御部104へ指示する。
の予測値Ly(tx)が最小値Nminよりも小さい場合に
は、過剰な能力での運転を避けるため、予測値L
y(tx)に相当する能力で第1運転を行う。またピーク
カット厳守時間帯TYでは第1運転は停止するので、能
力値Nは0であると見ることができ、式(2)において
min(Ly(t),N)=0となる。また最小値Nmin
が、空調負荷に換算した圧縮機201の定格Mを超える
場合には能力値Nを定格Mとする。これにより、圧縮機
201による第1運転を、定格能力を超えずに行うこと
ができる。
開始時刻tkkを採用した場合の、理想的なC(tx)=
C(tkk),SL(tx)=SL(tkk),Rs(tx)=
Rs(tkk)の関係を模式的に示すグラフである。ここ
では、時刻t1(tx=tkk<t 1<tyk)まではL
y(t)<Nminであり、従って第1運転は能力値N=L
y(t)で行われる。時刻tkkから時刻t1までに第1運
転が賄う空調負荷の総量Q1は式(4)で表される。
まではLy(t)>Nminであるので、第1運転は能力値
N=Nminで行われる。但し、ピークカット厳守時間帯
TYである時刻tykから時刻tywまでは第1運転は行わ
れない。時刻t1から時刻tykまでに第1運転が賄う空
調負荷の総量Q2、時刻tywから時刻t2までに第1運転
が賄う空調負荷の総量Q3は式(5)で表される。
y(t)<Nminであるので、第1運転は能力値N=Ly
(t)で行われる。時刻t2から時刻tlwまでに第1運
転が賄う空調負荷の総量Q4、時刻tlwから時刻tkwま
でに第1運転が賄う空調負荷の総量Q5は式(6)で表
される。空気調和利用完了時刻tkwと蓄熱利用完了予定
時刻tlwとが一致する場合にはもちろんQ5=0であ
る。
t2では第2運転も行われる。この第2運転で賄われる
空調負荷の総量をQ0とすると、空気調和負荷の予測値
Ly(t)通りに空気調和負荷が変化した場合には、式
(7)が成立する。
負荷予測値SL(tkk)である。一方、右辺の空調負荷
の総量Q0を蓄熱の残留量Rs(tkk)とすれば、これ
は蓄熱を全て使い切ることができた場合に相当する。そ
して和(Q1+Q2+Q3+Q4)は、式(2)においてN
=Nminである場合の圧縮機利用量C(tkk)である。
従って、理想的な場合には、原則として第1運転を最小
値Nminで運転し、またLy(t)>Nminである期間で
はLy(t)で運転し、ピークカット厳守時間帯TYでは
停止することにより、空気調和の負荷に対して蓄熱を過
不足無く使い切り、しかも圧縮機201の能力を最小値
Nminに抑えることができる。従って蓄熱残量を効率的
に利用し、第1運転を行う圧縮機201の発停回数を少
なくし、また圧縮機によって支配的である消費電力の変
動を小さくし、契約電力を抑えることができる。
利用時間帯TLで使い切ることが望ましく、そのために
は蓄熱利用完了予定時刻tlwは空気調和利用完了時刻t
kwと一致することが望ましいと見ることもできる。しか
し、蓄熱利用完了予定時刻t lw以降、空気調和利用完了
時刻tkwにおける能力値Nが、空気調和利用時間帯T L
における最小値Nmin以下であることが予め判明してい
れば、蓄熱利用完了予定時刻tlwを空気調和利用完了時
刻tkwよりも前に設定していても良い。蓄熱利用完了予
定時刻tlw以降空気調和利用完了時刻tkwにおける空気
調和動作は第1運転のみによることになるが、その際に
消費される単位時間当たりの電力は、契約電力を押し上
げることにはならないからである。図5では時刻tlwか
ら時刻tkwでの空気調和負荷の予測値Ly(t)が最小
値Nminであると予想されており、従って蓄熱利用完了
予定時刻tlwを空気調和利用完了時刻tkwよりも前に設
定した場合を示している。このように蓄熱利用完了予定
時刻tlwを空気調和利用完了時刻tkwよりも前に設定す
ることにより、空調負荷の総量Q0をより多くピークカ
ット厳守時間帯TYに振り分けることができ、単位時間
当たりの電力をより低下させることができる可能性もあ
る。
能力値Nを求めるための手順を例示するフローチャート
である。図7は図6のフローチャートのステップS15
の詳細を示している。
値Nを0に初期設定し、かつ時刻tとして現在時刻tx
を設定する。次にステップS12において式(3)が成
立するか否かが判断される。式(3)が成立しない場合
には、ステップS13へと進み、能力値Nを増分ΔNだ
け微増させる。ステップS13において矢印は、左辺の
値を右辺に更新することを意味する(他のステップにお
いても同様)。そしてステップS14において、ステッ
プS13において更新された能力値Nが、定格値M以上
であるか否かが判断される。もしも定格値M以上であれ
ば、ステップS16に進み、能力値Nとして定格値Mを
採用する。その後ステップS17に進む。
M以上でなければステップS15に進み、式(2)に基
づいて圧縮機利用量C(t)を計算する。その後、ステ
ップS12の判断が行われる。ステップS12において
式(3)が満足されたと判断されれば、ステップS17
に進む。
る空調負荷の予測値Ly(tx)と、ステップS11〜S
16で決定された能力値Nとの小さい方を以て能力値N
を更新する。これは図5に則して言えばtkk<tx<
t1,t2<tx<tlwにおける状態に相当し、上記の通
り既述している。
せつつ式(2)を求め、式(3)が成立するか否かが判
断されるので、ステップS16,S17で決定される例
外を除いて、式(3)を満足する能力値Nの最小値N
minを求めることができる。
約電力ではなく、定格値に基づいて能力値Nに対する判
断及び設定が行われるのは次の理由による。即ち、本発
明では圧縮機の運転能力の最大値を抑制し、以て契約電
力を低減することを目的としている。しかしながら、い
かなる条件であっても、例えば環境の劣悪を招いてまで
契約電力を低減するものではない。その意味で、本発明
は、特に過酷な気象状況ではなく、また空気調和能力が
比較的に過剰な空気調和設備に適用する場合に効果的で
ある。
の当初において圧縮機利用量C(t)を0に、ステップ
S15内での計算に用いられる時刻τを、図6のフロー
チャートで設定されていた時刻tに、それぞれ初期設定
する(ステップS151)。但し時刻tはステップS1
5内では更新されず、図6のステップS11で設定され
た現在時刻txのままである。
熱利用完了予定時刻tlwよりも後かどうかが判断される
(ステップS152)。式(2)の右辺に示されるよう
に、積算の範囲は時刻τの初期設定値である現在時刻t
x以降、蓄熱利用完了予定時刻tlw以前に限定されてい
るので、ステップS152においてτ>tlwであると判
断されれば、図6のフローチャートに復帰する。
と判断されれば、ステップS153に進み、時刻τを増
分Δτだけ微増させて更新する。この更新の結果、時刻
τがピークカット厳守時間帯TYに属すればステップS
154によってステップS152に戻り、属しなければ
ステップS155へと進む。具体的には時刻τがピーク
カット厳守期間開始時刻tyk以前であるか、または時刻
τがピークカット厳守期間終了時刻tywよりも後であれ
ばステップS155へと進み、それ以外の場合にはステ
ップS152に戻る。
(t)は増分min(Ly(τ),N)で増加して更新
される。そしてステップS152に戻る。これにより、
N=0の場合を含め、式(2)に則った計算が行われる
ことになる。もちろん、ピークカット厳守時間帯TYを
設けない場合にはステップS154を設けず、ステップ
S153からはステップS155に進むフローチャート
となる。
で説明した手順は空気調和利用開始時刻tkkにおいての
み行っても良い。しかし、その後の空調負荷の予測値L
y(t)とその実績値との乖離(いわゆる予想外れ)に
対処するため、随時、例えば周期的に、例えば5分おき
に繰り返して行うことが望ましい。
小値Nmin(t4)と、それ以前の直近で求められた時刻
t3での最小値Nmin(t3)(tkk<t3<t4)との間
にNm in(t4)<Nmin(t3)の関係がある場合を示す
グラフである。このような現象は、例えば空調負荷の実
績値Lj(t)が予測値Lyよりも下回わることにより、
蓄熱の消費が予測よりも少なかった場合などに発生し得
る。
t5(t4<t5<tlw)までは、新たに求められた最小
値Nmin(t4)を採用して第1運転を行う。
において求められた最小値Nmin(t 6)と、それ以前の
直近で求められた時刻t4での最小値Nmin(t4)との
間にN min(t4)<Nmin(t6)の関係がある場合を示
すグラフである。このような現象は、例えば空調負荷の
実績値Lj(t)が予測値Lyよりも一旦下回り、その後
上回ることにより、蓄熱の消費が予測よりも多くなった
場合などに発生し得る。
様にして、次に能力値Nを求める時刻まで、新たに求め
られた最小値Nmin(t6)を採用して第1運転を行って
も良い。しかしながら、最初に、例えば空気調和開始時
刻tkkにおいて求められた最小値Nmin(tkk)を能力
値Nとして採用し、第1運転を行うことが望ましい。空
気調和負荷の予想は、空気調和利用完了時刻tkwに近づ
くほど、その精度が悪くなる傾向にある。従って圧縮機
201の能力を高める必要がある場合には、更新された
最小値Nmin(t6)やその直前に求められた最小値N
min(t4)ではなく、最初に求められた最小値N
min(tkk)で第1運転を行う方が、蓄熱不足を回避で
きる可能性が高いからである。
求められた最小値Nmin(t7)が、最初に求められた最
小値Nmin(tkk)よりも小さい場合には、図8を用い
て説明したように、最小値Nmin(t7)を用いて第1運
転を行うことが望ましい。
れる空気調和システムにおいて採用することができる。
ここでは実施の形態で説明された負荷予測制御部1に相
当する複数の負荷予測制御装置11,12,…と、これら
にそれぞれ対応し、実施の形態で説明された蓄熱空調機
2に相当する、複数の蓄熱空調機21,22,…が設備さ
れている。負荷予測制御装置11,12,…はそれぞれモ
デム31,32,…により、いずれも遠隔監視制御センタ
ー4から受信可能となっている。遠隔監視制御センター
4は気象情報会社5から通信網6を介して受信可能とな
っている。
から、近隣の気象観測所、例えばアメダスにおける外気
不快指数の予測値・実測値、外気温度の実測値を収集
し、必要に応じて補正する。
応じて遠隔監視制御センター4から外気不快指数の予測
値・実測値、外気温度の実測値を取得する。またその内
蔵する空調機データ計測部103での計測により、日負
荷と時負荷の実測値を入手する。
いて空調負荷予測部101は上記のデータに基づいて時
負荷の予測値Ly(t)を求める。そして放熱運転計画
作成部102は、時負荷の予測値Ly(t)及び空調機
データ計測部から取得する蓄熱の残留量Rs(t)に基
づいて能力値Nを計算する。負荷予測制御装置11,
1 2,…の空調機制御部104はそれぞれ蓄熱空調機
21,22,…に対して圧縮機の能力制御を指定する。そ
して蓄熱空調機21,22,…は指定された能力でそれぞ
れの圧縮機201による第1運転を行う。
和機の制御方法、請求項12にかかる空気調和機、請求
項12に従属する請求項21記載の空気調和システムに
よれば、蓄熱残量(Rs)を効率的に利用し、また圧縮
機(201)によって支配的である消費電力の変動を小
さくし、契約電力を抑えることができる。
かる空気調和機の制御方法、請求項13にかかる空気調
和機、請求項13乃至請求項20のいずれかに従属する
請求項21にかかる空気調和システムにおいて、圧縮機
利用量(C)は、現在時刻(tx)から蓄熱利用完了予
定時刻(tlw)までの間で第1運転が賄う空調負荷の総
量に相当する。従って、この圧縮機利用量と蓄熱残量
(Rs)との和を積算負荷予測値(SL(tx))以上と
する能力値(N)の最小値(Nmin)で第1運転を運転
することにより、蓄熱残量を効率的に利用することがで
きる。また、第1運転を行う圧縮機(201)の発停回
数を少なくし、また圧縮機によって支配的である消費電
力の変動を小さくし、契約電力を抑えることができる。
機の制御方法及び請求項14にかかる空気調和機によれ
ば、蓄熱残量(Rs)を利用した第2運転のみのピーク
カット厳守時間帯(TY)を設けることにより、電力需
要の輻輳に対処することができる。
機の制御方法及び請求項15にかかる空気調和機によれ
ば、過剰な能力での運転を回避する。
機の制御方法及び請求項16にかかる空気調和機によれ
ば、圧縮機(201)による第1運転を、定格能力を超
えずに行うことができる。
機の制御方法及び請求項17にかかる空気調和機によれ
ば、空気調和負荷の実績がその予測値(Ly)を下回っ
た場合にも、蓄熱を効率的に利用することができる。
機の制御方法及び請求項18にかかる空気調和機におい
て、空気調和負荷の予想は、空気調和利用完了時刻(t
kw)に近づくほど、その精度が悪くなる傾向にある。従
って圧縮機(201)の能力を高める必要がある場合に
は、更新された最小値(Nmin)ではなく、最初に求め
られた最小値で第1運転を行うことにより、蓄熱不足を
回避できる可能性を高めることができる。
和機の制御方法及び請求項19にかかる空気調和機によ
れば、蓄熱不足を回避し易くする。
和機の制御方法及び請求項20にかかる空気調和機によ
れば、蓄熱を効率的に利用することができる。
ラムによれば、請求項1乃至請求項11にかかる空気調
和機の制御方法をコンピュータに実行させることができ
る。
能な空気調和システム100の構成を例示するブロック
図である。
ートである。
フである。
の動作を示すフローチャートである。
模式的に示すグラフである。
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
示すグラフである。
示すグラフである。
Claims (22)
- 【請求項1】 圧縮機(201)、蓄熱設備(202)
及び室内機(203)を備える空気調和機(2)に対し
て制御を行う方法であって、 前記圧縮機による第1運転と、前記蓄熱設備による第2
運転とで前記室内機の空気調和動作を行い、 (X)空気調和負荷の予測値(Ly)と、現在時刻
(tx)における前記蓄熱設備の蓄熱残量(Rs)とに基
づいて、前記圧縮機の運転能力を設定するステップを備
える空気調和機の制御方法。 - 【請求項2】 前記空気調和動作は、空気調和利用開始
時刻(tkk)から、前記空気調和利用開始時刻よりも後
の空気調和利用完了時刻(tkw)に至る空気調和利用時
間帯(TL)において行われ、 前記ステップ(X)は、 (a)前記現在時刻(tx)から、前記空気調和利用完
了時刻以前に設定されて第2運転が終了する蓄熱利用完
了予定時刻(tlw)までの前記空気調和負荷の予測値
(Ly)の積算量である積算負荷予測値(SL(tx))
を得るステップと、 (b)前記空気調和負荷の前記予測値及び前記空気調和
負荷に換算した前記圧縮機の所定の能力値(N)の小さ
い方についての前記現在時刻(tx)から前記蓄熱利用
完了予定時刻(tlw)までの積算量である圧縮機利用量
(C)と、前記現在時刻における前記蓄熱残量(Rs)
との和を、前記積算負荷予測値以上とする前記所定の能
力値の最小値(Nmin)を求めるステップと、 (c)前記第1運転を原則的に前記所定の能力値の最小
値で運転するステップとを有する、請求項1記載の空気
調和機の制御方法。 - 【請求項3】 前記ステップ(a)において前記空気調
和の予測値(Ly(t))は、 該当日の外気不快指数の経時的な予測値(D1)と、 該当日の外気不快指数の一日の平均値の予測値(D3)
と、 該当日の負荷の総量の予測値(D4)とに基づいて求め
られる前記空気調和機(2)の一日の負荷の経時的な前
記予測値(D5)である、請求項2に記載の空気調和機
の制御方法。 - 【請求項4】 前記ステップ(a)において前記空気調
和機(2)の一日の負荷の総量の予測値(D4)は、 前記空気調和利用時間帯(TL)以外での所定の時刻に
おける外気温度の実測値(D2)と前記外気不快指数の
一日の平均値の予測値(D3)とに基づいて求められ
る、請求項3記載の空気調和機の制御方法。 - 【請求項5】 前記空気調和利用開始時刻(tkk)より
も後で前記蓄熱利用完了予定時刻(tlw)よりも前に設
定されるピークカット厳守期間開始時刻(t yk)で開始
し、前記ピークカット厳守期間開始時刻(tyk)よりも
後で前記蓄熱利用完了予定時刻(tlw)よりも前に設定
されるピークカット厳守期間終了時刻(tyw)で終了す
るピークカット厳守時間帯(TY)において、 前記ステップ(c)では前記第1運転は例外的に停止
し、前記空気調和動作を前記第2運転のみに設定する、
請求項2乃至請求項4のいずれか一つに記載の空気調和
機の制御方法。 - 【請求項6】 前記ステップ(b)において求められた
前記最小値(Nmin)が、前記現在時刻(tx)の前記空
気調和負荷の予測値(Ly(tx))よりも大きい場合に
は、 前記ステップ(c)では前記第1運転を例外的に前記現
在時刻(tx)の前記空気調和負荷の予測値(L
y(tx)で運転する、請求項2乃至請求項5のいずれか
一つに記載の空気調和機の制御方法。 - 【請求項7】 前記ステップ(b)において、前記所定
の能力値(N)を前記圧縮機(201)の定格能力
(M)としても、前記圧縮機利用量(C)と前記蓄熱残
量(Rs)との和が前記積算負荷予測値(SL(tx))
以上とならない場合には、 前記ステップ(c)では前記第1運転を例外的に前記定
格能力(M)で運転する、請求項2乃至請求項6のいず
れか一つに記載の空気調和機の制御方法。 - 【請求項8】 前記ステップ(a)〜(c)は所定時間
毎に繰り返して行われ、 前記ステップ(c)では原則として更新された前記最小
値(Nmin)で運転する、請求項2乃至請求項7のいず
れか一つに記載の空気調和機の制御方法。 - 【請求項9】 前記ステップ(b)において前記最小値
(Nmin)が増大して更新された場合、前記第1運転は
例外的に、最初に求められた前記最小値で運転される、
請求項8記載の空気調和機の制御方法。 - 【請求項10】 前記ステップ(a)において、前記積
算負荷予測値(SL(tx))は所定の倍数(J)で多め
に見積もられる、請求項2乃至請求項9のいずれか一つ
に記載の空気調和機の制御方法。 - 【請求項11】 前記蓄熱利用完了予定時刻(tlw)は
前記空気調和利用完了時刻(tkw)に一致して設定され
る、請求項2乃至請求項10のいずれか一つに記載の空
気調和機の制御方法。 - 【請求項12】 第1運転と第2運転とで空気調和動作
を行う室内機(203)と、 前記第1運転による前記空気調和動作を前記室内機に行
わせる圧縮機(201)と、 前記第2運転による前記空気調和動作を前記室内機に行
わせる蓄熱設備(202)とを備え、 (X)空気調和負荷の予測値(Ly)と、現在時刻
(tx)における前記蓄熱設備の蓄熱残量(Rs)とに基
づいて、前記圧縮機の運転能力を設定するステップを実
行する、空気調和機(2)。 - 【請求項13】 前記空気調和動作は、空気調和利用開
始時刻(tkk)から、前記空気調和利用開始時刻よりも
後の空気調和利用完了時刻(tkw)に至る空気調和利用
時間帯(TL)において行われ、 前記ステップ(X)は、 (a)前記現在時刻(tx)から、前記空気調和利用完
了時刻以前に設定されて前記第2運転が終了する蓄熱利
用完了予定時刻(tlw)までの空気調和負荷の予測値
(Ly)の積算量である積算負荷予測値(SL(tx))
を得るステップと、 (b)前記空気調和負荷の前記予測値(Ly)及び前記
空気調和負荷に換算した前記圧縮機の所定の能力値
(N)の小さい方についての前記現在時刻(tx)から
前記蓄熱利用完了予定時刻(tlw)までの積算量である
圧縮機利用量(C)と、前記現在時刻における前記蓄熱
残量(Rs)との和を、前記積算負荷予測値以上とする
前記所定の能力値の最小値(Nmin)を求め、これを前
記運転能力として設定するステップとを有し、 前記第1運転は原則として、前記ステップ(b)で設定
された前記運転能力で運転される、請求項12記載の空
気調和機(2)。 - 【請求項14】 前記空気調和利用開始時刻(tkk)よ
りも後で前記蓄熱利用完了予定時刻(tlw)よりも前に
設定されるピークカット厳守期間開始時刻(tyk)で開
始し、前記ピークカット厳守期間開始時刻(tyk)より
も後で前記蓄熱利用完了予定時刻(tlw)よりも前に設
定されるピークカット厳守期間終了時刻(tyw)で終了
するピークカット厳守時間帯(TY)において、 前記第1運転は例外的に停止し、前記空気調和動作を前
記第2運転のみに設定する、請求項13記載の空気調和
機(2)。 - 【請求項15】 前記ステップ(b)において求められ
た前記最小値(Nmi n)が、前記現在時刻(tx)の前記
空気調和負荷の予測値(Ly(tx))よりも大きい場合
には、 前記第1運転を例外的に前記現在時刻(tx)の前記空
気調和負荷の予測値(Ly(tx)で運転する、請求項1
3及び請求項14のいずれか一つに記載の空気調和機
(2)。 - 【請求項16】 前記ステップ(b)において、前記所
定の能力値(N)を前記圧縮機(201)の定格能力
(M)としても、前記圧縮機利用量(C)と前記蓄熱残
量(Rs)との和が前記積算負荷予測値(SL(tx))
以上とならない場合には、 前記第1運転を例外的に前記定格能力(M)で運転す
る、請求項13乃至請求項15のいずれか一つに記載の
空気調和機(2)。 - 【請求項17】 前記ステップ(a),(b)は所定時
間毎に繰り返して行われ、 前記第1運転は原則として更新された前記最小値(N
min)で運転する、請求項13乃至請求項16のいずれ
か一つに記載の空気調和機(2)。 - 【請求項18】 前記ステップ(b)において前記最小
値(Nmin)が増大して更新された場合、前記第1運転
は例外的に、最初に求められた前記最小値で運転され
る、請求項17記載の空気調和機(2)。 - 【請求項19】 前記ステップ(a)において、前記積
算負荷予測値(SL(tx))は所定の倍数(J)で多め
に見積もられる、請求項13乃至請求項18のいずれか
一つに記載の空気調和機(2)。 - 【請求項20】 前記蓄熱利用完了予定時刻(tlw)は
前記空気調和利用完了時刻(tkw)に一致して設定され
る、請求項13乃至請求項19のいずれか一つに記載の
空気調和機(2)。 - 【請求項21】 請求項12乃至請求項20のいずれか
一つに記載の空気調和機(2)と、 請求項12乃至請求項20のいずれか一つに記載の前記
ステップ(X)を実行する負荷予測制御部(1)とを備
える空気調和システム(100)。 - 【請求項22】 請求項1乃至請求項11のいずれか一
つに記載の空気調和機の制御方法をコンピュータに実行
させるプログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001157022A JP2002349932A (ja) | 2001-05-25 | 2001-05-25 | 空気調和機及びその制御方法、空気調和システム、並びにプログラム |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2001157022A JP2002349932A (ja) | 2001-05-25 | 2001-05-25 | 空気調和機及びその制御方法、空気調和システム、並びにプログラム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002349932A true JP2002349932A (ja) | 2002-12-04 |
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ID=19000950
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001157022A Pending JP2002349932A (ja) | 2001-05-25 | 2001-05-25 | 空気調和機及びその制御方法、空気調和システム、並びにプログラム |
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JP (1) | JP2002349932A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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A521 | Written amendment |
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A02 | Decision of refusal |
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