WO2012056533A1 - 空調制御システム及びプログラム - Google Patents

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和夫 三輪
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    • F24F11/63—Electronic processing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47F—SPECIAL FURNITURE, FITTINGS, OR ACCESSORIES FOR SHOPS, STOREHOUSES, BARS, RESTAURANTS OR THE LIKE; PAYING COUNTERS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/10—Temperature
    • F24F2110/12—Temperature of the outside air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/20—Humidity
    • F24F2110/22—Humidity of the outside air

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioning control system and program for controlling an air conditioner, and more particularly to an air conditioning control system and program for realizing accurate energy saving by simple calculation.
  • the present inventor judges the optimum control pattern by determining which month the specific enthalpy value (total heat of air) calculated from the outside air temperature and outside air humidity corresponds to the specific enthalpy value indicated by the annual weather transition data. And the energy management system which controls an air conditioner is proposed (for example, refer patent document 1 paragraph 0036).
  • An object of this invention is to provide the air-conditioning control system and program which implement
  • the air conditioning control system of the present invention includes an outside air temperature input means for inputting outside air temperature information, and the outside air temperature at the maximum temperature during cooling based on the outside air temperature calculated from the outside air temperature information input by the outside air temperature input means.
  • An outside air temperature coefficient calculating means for calculating a ratio of the temperature difference between the current outside air temperature and the room temperature with respect to a temperature difference between the outside air temperature at the lowest temperature and a predetermined room temperature as an outside air temperature coefficient during heating.
  • a peak operating rate calculating means for calculating an average operating rate of the air conditioner at the highest temperature during cooling and an average operating rate of the air conditioner at the lowest temperature during heating as a peak operating rate, and calculating the peak operating rate Average operating rate calculating means for multiplying the peak operating rate calculated by the means with the outside air temperature coefficient calculated by the outside air temperature coefficient calculating means to calculate the average operating rate at each time, and the average operating rate
  • An average surplus ratio calculating means for calculating (1 ⁇ average occupancy ratio) as an average surplus ratio with respect to the average occupancy ratio calculated by the calculating means, and a maximum for the average surplus ratio calculated by the average surplus ratio calculating means
  • a control rate calculation unit that calculates a control rate having a predetermined value, and an air conditioning control unit that performs energy-saving control of the air conditioner by the control rate calculated by the control rate calculation unit.
  • the peak operating rate calculation means calculates the average operating rate by dividing the actual power usage of the air conditioner by the rated power usage, so that an accurate average operating rate can be calculated easily. it can.
  • control rate calculation means is 0.30 to 0.50, the operating rate of the air conditioner is not extremely lowered, so that the equipment can be protected.
  • the present invention is a program for causing a computer to function as the system.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an air conditioning control system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of hourly control in January and February.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of hourly control in March and April.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of hourly control in May and June.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of hourly control in July and August.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of hourly control in September and October.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of hourly control in November and December.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an air conditioning control system according to an embodiment of the present invention.
  • the air conditioning control system 100 of this embodiment includes an outside air temperature input unit 11, an outside air temperature coefficient calculation unit 12, a peak operation rate calculation unit 13, an average operation rate calculation unit 14, an average surplus rate calculation unit 15, a control rate calculation unit 16, And an air conditioning controller 17.
  • the thermometer 18 and the air conditioner 19 are described for explaining the air conditioning control system 100 of the present embodiment.
  • a control rate for energy-saving control of the air conditioner 19 is calculated, and the air-conditioner 19 is energy-saving controlled without excess or deficiency by the control rate.
  • the control may be one that stops (turns off) the air conditioner 19 in a predetermined pattern, or may be one that performs inverter control.
  • the outside temperature input unit 11 inputs outside temperature information from a thermometer 18 installed outdoors.
  • the outside air temperature coefficient calculation unit 12 calculates the outside air temperature coefficient according to the equation (1).
  • T Current outside air temperature
  • Tcp Maximum outside air temperature (for example, August 14:00)
  • Tr Room temperature (for example, assumed to be constant at 22 ° C.)
  • Twp Minimum outside temperature (for example, February 6)
  • the peak operating rate calculation unit 13 calculates the peak operating rate according to the equation (2).
  • Peak operating rate Actual power consumption / Rated power consumption (2)
  • the actual power consumption is the actual power usage of the air conditioner 19 at the time of the highest outdoor temperature during cooling and the lowest outdoor temperature during the heating
  • the rated power usage is the rated power usage of the air conditioner 19. .
  • the average operating rate calculation unit 14 calculates the average operating rate according to the equation (3).
  • Average operating rate peak operating rate x outside air temperature coefficient (3)
  • the average surplus rate calculation unit 15 calculates the average surplus rate according to Equation (4).
  • Average surplus rate 1-Average occupancy rate (4)
  • the control rate calculation unit 16 calculates the control rate according to the equation (5).
  • the air conditioning control unit 17 performs energy saving control of the air conditioner 19 by the control rate. For example, if the control rate is 0.40, the air conditioner 19 is stopped by 40% in a predetermined pattern, or the air conditioner 19 is inverter-controlled with 60% of the rated power consumption.
  • 2 to 7 are diagrams showing examples of control rates for one year. Examples of the current outside air temperature, the temperature difference from room temperature, the outside air temperature coefficient, the average operating rate, the average surplus rate, and the control rate for each time zone of each month are shown. In February and August, the power consumption at the lowest and highest temperatures is 13.5 (KWh) and 14.3 (KWh), respectively. In this embodiment, the rated power consumption is 15 (KWh).
  • the present embodiment calculates the control rate for energy saving in consideration of the outside air temperature based on the actual power consumption, accurate energy saving control can be performed with a simple calculation, It is practical and extremely useful.
  • this invention is not limited to the said Example. Since the voltage is considered constant, the power usage can be replaced by the current usage.
  • the predetermined value of the control rate calculation unit 16 can sufficiently achieve the purpose even in the range of 0.30 to 0.50.
  • the air conditioning control system of the present invention is also realized by a program for causing a computer to function as the present air conditioning control system.
  • This program may be stored in a computer-readable recording medium.
  • the recording medium on which this program is recorded may be the ROM of the air conditioning control system, or a program reading device such as a CD-ROM drive is provided as an external storage device, and the recording medium is inserted into the recording medium. It may be a readable CD-ROM or the like.
  • the recording medium may be a magnetic tape, a cassette tape, a flexible disk, a hard disk, an MO / MD / DVD, or a semiconductor memory. Publications cited herein are incorporated herein by reference in their entirety.

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Abstract

　実績電力使用量に基づいて空調機１９のピーク稼働率算出１３、外気温を考慮してそのピーク稼働率から各時間帯の平均稼働率算出１４、（１－平均稼働率）から各時間帯の平均余剰率算出１５、及び平均余剰率の上限を所定値とする制御率を算出して１６、空調機１９を制御率の分だけ省エネ制御する１７。これにより、簡易な計算で的確な省エネを実現する空調制御システム１００を提供する。

Description

空調制御システム及びプログラム
　本発明は、空調機を制御する空調制御システム及びプログラム、特に簡易な計算で的確な省エネを実現する空調制御システム及びプログラムに関する。
　本発明者は、外気温度及び外気湿度から算出した現在の比エンタルピー値（空気全熱量）が年間気象推移データで示す比エンタルピー値の何月に相当するかを判断して、最適制御パターンを判定し、空調機を制御するエネルギー管理システムを提案している（例えば、特許文献１段落００３６参照。）。
国際公開第２００６／０８５４０６号
　しかし、上記エネルギー管理システムにおいては、１日の時間帯ごとの制御は、例えば８月の時間帯ごとの建物の負荷を計算し、余剰率を計算するものであるので、負荷計算に際して複雑な計算をしなければならず、また考慮すべきパラメータが多いこともあって、実情に即した的確な省エネ制御が困難であった。
　本発明は、上記問題点に鑑み、簡易な計算で的確な省エネを実現する空調制御システム及びプログラムを提供することを目的とする。
　本発明の空調制御システムは、外気温度情報を入力する外気温度入力手段と、該外気温度入力手段によって入力された外気温度情報から算出された外気温度に基づいて、冷房時には最高温度時の外気温に対する現状外気温の比率を、暖房時には最低温度時の外気温と所定の室温との温度差に対する現状外気温と前記室温との温度差の比率を外気温係数として算出する外気温係数算出手段と、冷房時の前記最高温度時の空調機の平均稼働率、及び暖房時の前記最低温度時の空調機の平均稼働率をピーク稼働率として算出するピーク稼働率算出手段と、該ピーク稼働率算出手段によって算出されたピーク稼働率に前記外気温係数算出手段によって算出された外気温係数を乗算して各時の平均稼働率を算出する平均稼働率算出手段と、該平均稼働率算出手段によって算出された平均稼働率に対して（１－平均稼働率）を平均余剰率として算出する平均余剰率算出手段と、該平均余剰率算出手段によって算出された平均余剰率に対して最大値が所定値である制御率を算出する制御率算出手段と、該制御率算出手段によって算出された制御率の分だけ空調機を省エネ制御する空調制御手段とを備えることを特徴とする。
　また、前記ピーク稼働率算出手段は、空調機の実績電力使用量を定格電力使用量で除算して平均稼働率を算出するものであることで、簡易に的確な平均稼働率を算出することができる。
　また、前記制御率算出手段の所定値は、０．３０から０．５０であることで、空調機の稼働率を極端に下げることがないため、機器を保護することができる。
　また、本発明は、コンピュータを前記システムとして機能させるためのプログラムである。
　本発明によれば、簡易な計算で的確な省エネを実現する空調制御システム及びプログラムを提供することができる。
図１は、本発明の一実施例による空調制御システムの構成を示す図である。 図２は、１月２月の時間別制御の例を示す図である。 図３は、３月４月の時間別制御の例を示す図である。 図４は、５月６月の時間別制御の例を示す図である。 図５は、７月８月の時間別制御の例を示す図である。 図６は、９月１０月の時間別制御の例を示す図である。 図７は、１１月１２月の時間別制御の例を示す図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
　図１は、本発明の一実施例による空調制御システムの構成を示す図である。本実施例の空調制御システム１００は、外気温度入力部１１、外気温係数算出部１２、ピーク稼働率算出部１３、平均稼働率算出部１４、平均余剰率算出部１５、制御率算出部１６、及び空調制御部１７を備える。温度計１８及び空調機１９は本実施例の空調制御システム１００を説明するために記載されている。本実施例は、空調機１９を省エネ制御する制御率を算出して、その制御率によって空調機１９を過不足なく省エネ制御するものである。制御は、空調機１９を所定のパターンで停止（オフ）するものでも良いし、インバータ制御するものでも良い。
　まず、外気温度入力部１１は、戸外に設置されている温度計１８から外気温度情報を入力する。外気温係数算出部１２は、式（１）に従って外気温係数を計算する。
　　外気温係数＝Ｔ／Ｔcp　（冷房時）
　　　　　　　＝（Ｔr－Ｔ）／（Ｔr－Ｔwp）　（暖房時）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
　ただし、Ｔ　：現状外気温
　　　　　Ｔcp：最高外気温度（例えば８月１４時）
　　　　　Ｔr ：室温（例えば２２℃、一定と想定する）
　　　　　Ｔwp：最低外気温度（例えば２月６時）
　この外気温係数の具体例は図２から図７に示す。本実施例において、冷房は４月から１１月、暖房は１２月から３月とする。ピーク稼働率算出部１３は、式（２）に従ってピーク稼働率を計算する。
　　ピーク稼働率＝実績電力使用量／定格電力使用量
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
　ただし、実績電力使用量は、冷房時最高外気温度時及び暖房時最低外気温度時の空調機１９の実績電力使用量であり、定格電力使用量は、その空調機１９の定格電力使用量である。
　平均稼働率算出部１４は、式（３）に従って平均稼働率を計算する。
　　平均稼働率＝ピーク稼働率×外気温係数
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３）
　平均余剰率算出部１５は、式（４）に従って平均余剰率を計算する。
　　平均余剰率＝１－平均稼働率
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（４）
　制御率算出部１６は、式（５）に従って制御率を計算する。
　　制御率＝平均余剰率　（平均余剰率＜０．４０の時）
　　　　　＝０．４０　　（平均余剰率≧０．４０の時）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（５）
　このように制御率に上限を設けることで、極端に稼働率を下げることがないため、機器を保護することができる。
　空調制御部１７は、空調機１９を制御率の分だけ省エネ制御する。例えば制御率が０．４０であれば、空調機１９を所定のパターンで４０％停止する、又は、空調機１９を定格電力使用量の６０％の電力でインバータ制御する。
　図２から図７は、１年間の制御率の例を示す図である。各月の時間帯ごとの現状外気温、室温との温度差、外気温係数、平均稼働率、平均余剰率、及び制御率の例を示す。２月と８月には最低外気温時及び最高外気温時の消費電力量がそれぞれ１３．５（KWh）及び１４．３（KWh）であることを示す。本実施例では、定格電力使用量は１５（KWh）であるとしている。
　このように、本実施例は、実績電力使用量に基づいて外気温を考慮して省エネのための制御率を算出するものであるので、簡易な計算で的確な省エネ制御をすることができ、実際的であり極めて有益である。
　なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
　電圧は一定と考えられるので、上記電力使用量は電流使用量で代えることができる。
　制御率算出部１６の所定値は、０．３０から０．５０の範囲でも十分に目的を達成できる。
　本発明の空調制御システムは、コンピュータを本空調制御システムとして機能させるためのプログラムでも実現される。このプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されていてもよい。
　このプログラムを記録した記録媒体は、空調制御システムのＲＯＭそのものであってもよいし、また、外部記憶装置としてＣＤ－ＲＯＭドライブ等のプログラム読取装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することで読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭ等であってもよい。
　また、上記記録媒体は、磁気テープ、カセットテープ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ等、又は半導体メモリであってもよい。
　本明細書で引用した刊行物は、そのまま参考として、ここにとり入れるものとする。
　１１　外気温度入力部
　１２　外気温係数算出部
　１３　ピーク稼働率算出部
　１４　平均稼働率算出部
　１５　平均余剰率算出部
　１６　制御率算出部
　１７　空調制御部
　１８　温度計
　１９　空調機
　１００　空調制御システム
 

Claims (4)

  1. 　外気温度情報を入力する外気温度入力手段と、
    　該外気温度入力手段によって入力された外気温度情報から算出された外気温度に基づいて、冷房時には最高温度時の外気温に対する現状外気温の比率を、暖房時には最低温度時の外気温と所定の室温との温度差に対する現状外気温と前記室温との温度差の比率を外気温係数として算出する外気温係数算出手段と、
    　冷房時の前記最高温度時の空調機の平均稼働率、及び暖房時の前記最低温度時の空調機の平均稼働率をピーク稼働率として算出するピーク稼働率算出手段と、
    　該ピーク稼働率算出手段によって算出されたピーク稼働率に前記外気温係数算出手段によって算出された外気温係数を乗算して各時の平均稼働率を算出する平均稼働率算出手段と、
    　該平均稼働率算出手段によって算出された平均稼働率に対して（１－平均稼働率）を平均余剰率として算出する平均余剰率算出手段と、
    　該平均余剰率算出手段によって算出された平均余剰率に対して最大値が所定値である制御率を算出する制御率算出手段と、
    　該制御率算出手段によって算出された制御率の分だけ空調機を省エネ制御する空調制御手段と
    を備えることを特徴とする空調制御システム。
  2. 　前記ピーク稼働率算出手段は、空調機の実績電力使用量を定格電力使用量で除算して平均稼働率を算出するものであることを特徴とする請求項１記載の空調制御システム。
  3. 　前記制御率算出手段の所定値は、０．３０から０．５０であることを特徴とする請求項１又は２記載の空調制御システム。
  4. 　コンピュータを、
    　外気温度情報を入力する外気温度入力手段と、該外気温度入力手段によって入力された外気温度情報から算出された外気温度に基づいて、冷房時には最高温度時の外気温に対する現状外気温の比率を、暖房時には最低温度時の外気温と所定の室温との温度差に対する現状外気温と前記室温との温度差の比率を外気温係数として算出する外気温係数算出手段と、冷房時の前記最高温度時の空調機の平均稼働率、及び暖房時の前記最低温度時の空調機の平均稼働率をピーク稼働率として算出するピーク稼働率算出手段と、該ピーク稼働率算出手段によって算出されたピーク稼働率に前記外気温係数算出手段によって算出された外気温係数を乗算して各時の平均稼働率を算出する平均稼働率算出手段と、該平均稼働率算出手段によって算出された平均稼働率に対して（１－平均稼働率）を平均余剰率として算出する平均余剰率算出手段と、該平均余剰率算出手段によって算出された平均余剰率に対して最大値が所定値である制御率を算出する制御率算出手段と、該制御率算出手段によって算出された制御率の分だけ空調機を省エネ制御する空調制御手段とを備えることを特徴とする空調制御システム
    として機能させるためのプログラム。
     
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