JP4509755B2

JP4509755B2 - 快適値管理方法及び快適値管理システム

Info

Publication number: JP4509755B2
Application number: JP2004349821A
Authority: JP
Inventors: 雄一花田; 裕貴酒井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2024-12-02
Also published as: JP2006162093A

Description

本発明は、室内の空調による快適度を適正に管理する快適値管理方法及び快適値管理システムに関する。

一般に、ビル内の事務室やデパート・ホール内、さらには病院の室内などでは、空調設備により室内環境を快適な状態に制御している。現状、室内の快適度は空気環境測定（ビルにおける衛生管理上の定期的なＣＯ_２濃度の測定や通風量の測定など）や、実際に室内の温湿度を計測して、その値を元に試算していた。

ところで、近年、このような空調環境における室内の快適性を現すものとしてＰＭＶと呼ばれる快適度が用いられており、このＰＭＶ値を用いた空調制御に関する提案もなされている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、快適指数ＰＭＶ値は、温度、湿度、輻射温度、気流速度、人の活動量、人の着衣量の６つの要素の値をFangerの快適方程式に当てはめることによって導き出せる。すなわち、「熱い、ちょうどいい、涼しい」という感覚は、上記６つの要素によって左右されるので、これらに基き快適度が求まる。このＰＭＶ値を「０」にできれば約９５％の人が快適に感じるが、一般的には「−３」〜「＋３」の範囲に入るように制御される。
特開平５−３０６８３０号公報

このようにＰＭＶ値を用いて空調設備を制御することは従来から行なわれているが、このようなＰＭＶ値による制御を、いかにエネルギーを低減して効率的に運用するかについては充分に考えられていなかった。

本発明の目的は、現状の快適値を目標とする快適値に変化させる場合のエネルギーの削減率を算出することにより、エネルギーの削減効果を把握して効率的な運用を可能とした快適値管理方法及び快適値管理システムを提供することにある。

本発明による快適値管理方法は、快適値を算出するための演算式に対し、快適制御導入対象室内の所定ポイントにおける温度を含む上記演算式に対する入力変数をそれぞれ検出し、この入力変数と快適値演算のために必要な予め設定された要素値とを用いて、前記演算式により現状快適値を求め、求められた現状快適値を予め設定された目標快適値に変化させるために必要な空調温度の調整値を求め、予め設定された温度当りのエネルギー削減率を用いて、前記求められた温度調整値に相当するエネルギーの削減率を求め、この求められた削減率により快適制御導入による省エネルギー判断を行なうことを特徴とする。

また、本発明では、快適値を算出するための演算式に対し、快適制御導入対象室内の複数ポイントにおける温度を含む上記演算式に対する入力変数をそれぞれ検出し、この入力変数と快適値演算のために必要な予め設定された要素値とを用いて、前記演算式により前記各ポイントにおける現状快適値をそれぞれ求め、求められた前記各ポイントの現状快適値から、予定の基準にしたがって快適基準値を選択し、この快適基準値を予め設定された目標快適値に変化させるために必要な空調温度の調整値を求め、予め設定された温度当りのエネルギー削減率を用いて、前記求められた温度調整値に相当するエネルギーの削減率を求め、この求められた削減率により快適制御導入による省エネルギー判断を行なってもよい。

さらに、本発明の快適値管理方法では、各ポイントにおける現状快適値は、経時的に複数回求め、これら複数回分の平均値を各ポイントの現状快適値として、これら各ポイントの現状快適値から快適基準値を求めてもよい。

本発明の快適値管理システムは、快適制御導入対象室内の所定ポイントで測定された温度を含む測定値を記憶する測定値記憶手段と、快適制御導入対象室内の所定ポイントの快適値演算のために必要な要素値を設定する要素値設定手段と、測定値記憶手段に記憶された測定値と要素値設定手段に設定された要素値とに基づき快適制御導入前の現状快適値を演算する快適値演算手段と、快適値演算手段で演算された現状快適値を快適制御導入後の目標快適値に変化させるために必要な空調温度の調整値を求め、この調整値に相当するエネルギーの削減率を演算するエネルギー削減率演算手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の快適値管理システムでは、測定器は快適制御導入対象室内の複数ポイントに設けられ、快適値演算手段は、各ポイントで測定される入力変数と、快適値を演算するために必要な予め設定された要素値とを用いて、前記各ポイントにおける現状快適値をそれぞれ求め、削減率演算手段は、求められた前記各ポイントの現状快適値のうち、予定の基準にしたがって快適基準値を選択し、この快適基準値を予め設定された快適制御導入後の目標快適値に変化させるために必要な空調温度の調整値を求め、予め設定された温度当りのエネルギー削減率を用いて、前記求められた温度調整値に相当するエネルギーの削減率を求める構成としてもよい。

本発明によれば、室内の測定値に基き算出した現状の快適値を、予め設定した目標快適値に変化させるための空調温度の調整値を求め、この調整値に応じたエネルギーの削減率を算出するので、エネルギーの削減効果を把握して効率的な快適制御の運用が可能となる。

以下、本発明による快適値管理システムの一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、快適値管理システムの全体構成を示している。１は表示機能を有する入力端末で、快適値管理対象となる室内の平面形状を表す座標データ２を表示することができる。上記室内の複数のポイントには温度や湿度などを検出する測定器４が設けられている。これら測定器４は、快適値（ＰＭＶ値など）を算出する所定の演算式に対する入力変数を検出するもので、上述した温度や湿度のほかに、輻射温度、CO₂などをそれぞれ検出する。３は測定点座標データで、測定器４が設置される室内の各測定点座標が記憶され，前記室内平面形状を表す座標データ２と共に、入力端末１の表示面に表示される。

５は測定データで、各測定点での測定器４による測定値を、測定点座標データ３とともに記憶している。データ処理手段６は、入力端末１、測定点データ３、測定器４、測定データ５を互いに関連付けてデータ処理する機能を有する。

７は要素値の設定手段で、快適値を算出する為の要素（気流速度・着衣量・活動量等）の値を、入力端末１の画面を用いて設定する。８は演算処理手段で、測定データ５及び設定手段７で設定された要素値から、所定の演算式により快適値（ＰＭＶ値など）を求める。また、この演算処理手段８は、後述するように、算出された快適値を目標快適値に変化させるための空調温度の調整値を求め、この調整値に対応するエネルギー削減率を求める。

すなわち、演算処理手段８は、室内の複数ポイントに設けられた測定器からの測定値と予め設定された要素値とを用いて、所定の演算式により室内各ポイントにおける快適値をそれぞれ求める快適値演算手段として機能すると共に、この快適値を予め設定された目標快適値に変化させるために必要な空調温度の調整値を求め、予め設定された温度当りのエネルギー削減率を用いて、前記求められた温度調整値に相当するエネルギーの削減率を求める削減率演算手段としても機能する。

このようにして求められたＰＭＶ値や省エネ率（削減率）のデータ９はデータベースに格納される。

図２は、上記入力端末１と、その画面に表示される対象室内の平面座標データ２及び測定点データ３との関係を模式的に表している。

２ａは、平面座標データ２をデータテーブル化して示しており、入力端末１の画面を用いて入力される。すなわち、表示装置１の画面上をペンなどでプロットし、対象室内の平面形状の角部を点（ｘ，ｙ座標）で表し、これを線で結んだものとして入力し、そのデータを平面座標のデータテーブル２ａとして記憶する。この対象室内の平面形状を表示する画面を座標画面１Ａとする。

３ａは、測定点座標３をデータテーブル化して示したもので、計測器４が設置される室内のポイントａ〜ｇをｘ，ｙ座標でそれぞれ設定しており、図示のように入力端末１の前記対象室内形状が表示された画面上に表示される。これを測定点プロット画面１Ｂとする。測定点プロット画面１Ｂにおいて、ポイントを選択し、計測項目を指定することにより計測及び記録データの表示を行うことができる。

すなわち、まず、入力端末１にメッシュ状の座標画面１Ａを表示させる。その画面上に計測する部屋の形状を描く。描いた図の座標データは平面座標データ２のデータテーブル２ａとして保存する。必要に応じ、データテーブル２ａから平面図表示や修正が行える。さらに、画面１Ｂ上で測定点ａ〜ｇをプロットし、実際にその場所で温度、湿度、気流速度、輻射温度、CO₂などの測定を行う。各測定点ａ〜ｇの座標はデータテーブル３ａとして保存する。また、測定データは図３で示す測定データ集計表５ａのようにデータテーブル化する。

図３は、ＰＭＶ演算式の入力変数である各ポイントにおける測定結果の集計例と、ＰＭＶ値の演算に必要な要素値の設定状況と、これらに基づく所定ポイントにおけるＰＭＶ値算出状況との関係を表している。

図３において、５ａは測定データ集計表で、対象室内のポイントａにおいて、測定器４により測定された温度、湿度、ＣＯ_２、照度の値（ＰＭＶ演算式の入力変数）を、経時的（図の例では３０分毎）に集計している。

７ａは設定値表で、図１で示した設定手段７により設定される各要素の値がまとめてある。すなわち、ＰＭＶ値の算出に必要な要素である、活動量、着衣量、気流速度について設定可能な値が、さらに、目標とする快適値（ＰＭＶ値など）の値が、それぞれまとめられている。

例えば、活動量については、ビル内の事務室を想定した「事務」、デパート内などの徒歩環境を想定した「徒歩」、病院などにおける就寝環境を想定した「就寝」がそれぞれ用意されており、対象室内に該当するものを選択し設定する。また、着衣量については、薄着から比較的厚着を想定した値（０．７〜１．２）が、気流速度については室内での送風可能な気流速度（０．７〜１．５）が、それぞれ用意されており、対象室内の環境に合わせて選択し設定する。更に、目標快適値については、誰もが不快に感じない範囲の値（−０．４〜０．４）が用意してあり、対象室内の用途などに応じて選択し設定する。

すなわち、快適指数（ＰＭＶ値など）の算出に必要な６つの要素のうち、温度・湿度・輻射温度などの入力変数は計測値を使用し、その他の活動量・着衣量・気流速度などの要素値は、設定値表７ａを表示する設定画面を用い、対象室内にあった値を選択し、使用する。

９ａは演算結果集計表で、上記測定データ集計表５ａに集計された測定値（入力変数）と、設定値表７ａを用いて設定された値（要素値）とを用いて、図１で示した演算処理手段８により演算された結果がまとめられている。

例えば、設定値表７ａを用いて各要素値が、着衣量：０．７、気流速度：１．０、目標ＰＭＶ値：０．３に設定されているものとする。この設定値と測定データ集計表５ａに集計された値とを用いて演算した結果が、演算結果集計表９ａに示す値とする。すなわち、ポイントａにおける時間９：００での対象室内の温度が２５．９℃、輻射温度が２６．２℃、湿度が５２％であり、これらに基づきＰＭＶ演算で求められた現状快適値が０．２７とする。

ここで、目標快適値が０．３であるため、現状快適値の０．２７との間に差がある。このように、現状快適値が低いことは目標とする快適度に対し、寒いと感じる状態であり、室内に対する空調が冷房の場合、冷房が効きすぎていることを意味する。したがって、目標とする快適度を得るためには、空調温度を上げる必要があり、このことは冷房に要するエネルギーを削減できることを意味する。

そこで、目的とする快適度を実現するための空調制御により削減できるエネルギーの削減率を求める。すなわち、目標快適値が既知であり、この目標快適値を実現する温度（目標温度とする）以外の値も既知であるため、ＰＭＶ値を求める演算式を逆算することにより上記目標温度の値が求められる。この目標温度と、測定された現状温度との差が、現状快適値を目標快適値に変化させるために必要な空調温度の調整値となる。この調整温度が、例えば０．４５℃であり、温度を１℃変化させるのに要するエネルギー削減率が１０％であれば、この場合の削減率は４．５となる。

測定値データ集計表５ａでは測定値を経時的に（３０分毎に）集計しているので、現状快適値などについても３０分毎に算出し、これらの平均をとったり、最高値や最低値を求める。

対象室内における測定ポイントは、上述のポイントａのほかに、図２で示したように、ｂ〜ｇの各ポイントがある。そこで、これら各ポイントａ〜ｇ毎にＰＭＶ演算式を用いて現状の快適値をそれぞれ算出する。これら各ポイントａ〜ｇの快適値は、図４で示すように分布図化して表示する（実線の折れ線）。すなわち、目標とする快適値：０．３に対し各ポイントａ〜ｇの現状快適値がどのような関係にあるかをグラフ表示する。

この実施の形態では、各ポイントａ〜ｇにおいて、３０分毎に現状快適値を得ているので、図４に示す各ポイントａ〜ｇの現状快適値は、３０分毎に算出した複数の現状快適値の平均値を用いる。ただし、対象室内の構造上の理由等により、ある特定ポイントの現状快適値が、時間の経過に伴って、他のポイントに比べ大きく変化するような場合は、平均値をとってもあまり意味が無い。そこで、例えば、過去の事例から定めた最も効果的な時刻の現状快適値を選択し、これを図４に示す各ポイントａ〜ｇの現状快適値としてもよい。

このように複数のポイントａ〜ｇ毎に現状快適値が異なるので、すべてのポイントを目標快適値とすることは困難である。そこで、ポイントａ〜ｇ毎の現状快適値の中から、予定の基準にしたがって快適基準値を選定する。例えば、各ポイントａ〜ｇの現状快適値のうち最も高い快適値（ポイントｆ）を快適基準値とする。快適制御では、この快適基準値が目標快適値となるように空調設備を制御するので、この快適基準値に基づく削減率が、この快適制御におけるエネルギーの削減率となる。

図４において、破線の折れ線は、快適制御後における各ポイントａ〜ｇの快適値分布を表す。快適制御後は、ポイントｆの快適値は目標快適値に一致し、他のポイントの目標快適値に近付く。

このように、快適値（ＰＭＶ値など）を算出するための演算式に対し、先ず、室内の複数ポイントａ〜ｇにおける温度を含む各種測定値（上記演算式に対する入力変数）をそれぞれ検出する。また、快適値を演算するために必要な要素の値を予め設定しておく。そして、これら入力変数と設定された要素値とを用いて、前記演算式により各ポイントａ〜ｇにおける快適値をそれぞれ求める。

次に、これら算出された各ポイントａ〜ｇの快適値から、予定の基準（例えば、最も高いもの）にしたがって快適基準値を選択する。そして、この快適基準値を予め設定された目標快適値に変化させる快適制御のために必要な空調温度の調整値を求める。この温度の調整値に対しては、予め設定された温度当りのエネルギー削減率を用いて、温度調整値に相当するエネルギーの削減率を求める。

この求められた削減率により快適制御導入による省エネルギー判断を行なう。

すなわち、現状快適値を求め、この現状快適値を基に、快適制御導入時の削減率を算出することで、現在の室内の状況を把握し、省エネ可能かどうかを判断することができる。

上記実施の形態では、室内に複数のポイントａ〜ｇを設定し、これら各ポイントａ〜ｇ毎に現状快適度を算出しているが、空調設備がカバーする範囲が狭い場合は、測定ポイントを１箇所としてもよい。この場合は、１箇所のポイントにおける現状快適値を算出し、この現状快適値に基づいて快適制御導入時の削減率を算出するようにしてもよい。

尚、上記システムは、専用測定器に搭載するだけでなく、ノートパソコンやＰＤＡなどに実装して使う事も可能である。

このように、室内の環境を、別途手動編集を介さないで平面イメージとともにデータベース化し、快適値を自動演算することで、手間の軽減と管理性の向上、削減効果の試算の簡略化を図る事が可能となる。

本発明による快適値管理システムの一実施の形態を示すシステム構成図である。同上一実施の形態の動作を説明する模式図である。同上一実施の形態における特徴部分の動作を説明する模式図である。同上一実施の形態の動作を説明するグラフである。

符号の説明

１座標表示入力端末
２平面座標データ
３測定店座標データ
４測定器
５測定データ
７設定手段
８演算処理手段

Claims

快適値を算出するための演算式に対し、快適制御導入対象室内の所定ポイントにおける温度を含む上記演算式に対する入力変数をそれぞれ検出し、この入力変数と快適値演算のために必要な予め設定された要素値とを用いて、前記演算式により現状快適値を求め、
求められた現状快適値を予め設定された目標快適値に変化させるために必要な空調温度の調整値を求め、予め設定された温度当りのエネルギー削減率を用いて、前記求められた温度調整値に相当するエネルギーの削減率を求め、
この求められた削減率により快適制御導入による省エネルギー判断を行なうことを特徴とする快適値管理方法。
快適値を算出するための演算式に対し、快適制御導入対象室内の複数ポイントにおける温度を含む上記演算式に対する入力変数をそれぞれ検出し、この入力変数と快適値演算のために必要な予め設定された要素値とを用いて、前記演算式により前記各ポイントにおける現状快適値をそれぞれ求め、
求められた前記各ポイントの現状快適値から、予定の基準にしたがって快適基準値を選択し、この快適基準値を予め設定された目標快適値に変化させるために必要な空調温度の調整値を求め、予め設定された温度当りのエネルギー削減率を用いて、前記求められた温度調整値に相当するエネルギーの削減率を求め、
この求められた削減率により快適制御導入による省エネルギー判断を行なうことを特徴とする快適値管理方法。
各ポイントにおける現状快適値は、経時的に複数回求め、これら複数回分の平均値を各ポイントの現状快適値として、これら各ポイントの現状快適値から快適基準値を求めることを特徴とする請求項２に記載の快適値管理方法。
快適制御導入対象室内の所定ポイントで測定された温度を含む測定値を記憶する測定値記憶手段と、
快適制御導入対象室内の所定ポイントの快適値演算のために必要な要素値を設定する要素値設定手段と、
測定値記憶手段に記憶された測定値と要素値設定手段に設定された要素値とに基づき快適制御導入前の現状快適値を演算する快適値演算手段と、
快適値演算手段で演算された現状快適値を快適制御導入後の目標快適値に変化させるために必要な空調温度の調整値を求め、この調整値に相当するエネルギーの削減率を演算するエネルギー削減率演算手段と、
を備えたことを特徴とする快適値管理システム。
測定器は快適制御導入対象室内の複数ポイントに設けられ、快適値演算手段は、各ポイントで測定される入力変数と、快適値を演算するために必要な予め設定された要素値とを用いて、前記各ポイントにおける現状快適値をそれぞれ求め、
削減率演算手段は、求められた前記各ポイントの現状快適値のうち、予定の基準にしたがって快適基準値を選択し、この快適基準値を予め設定された快適制御導入後の目標快適値に変化させるために必要な空調温度の調整値を求め、予め設定された温度当りのエネルギー削減率を用いて、前記求められた温度調整値に相当するエネルギーの削減率を求める
ことを特徴とする請求項４に記載の快適値管理システム。