WO2018179407A1 - 制御装置、日射制御システム、制御方法及びプログラム - Google Patents

制御装置、日射制御システム、制御方法及びプログラム Download PDF

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WO2018179407A1
WO2018179407A1 PCT/JP2017/013782 JP2017013782W WO2018179407A1 WO 2018179407 A1 WO2018179407 A1 WO 2018179407A1 JP 2017013782 W JP2017013782 W JP 2017013782W WO 2018179407 A1 WO2018179407 A1 WO 2018179407A1
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WO
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solar
solar radiation
space
schedule
control
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Application number
PCT/JP2017/013782
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English (en)
French (fr)
Inventor
正之 小松
聡史 上森
真史 片山
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B9/00—Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
    • E06B9/24—Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds
    • E06B9/26—Lamellar or like blinds, e.g. venetian blinds
    • E06B9/264—Combinations of lamellar blinds with roller shutters, screen windows, windows, or double panes; Lamellar blinds with special devices

Definitions

  • the present invention relates to a control device, a solar radiation control system, a control method, and a program.
  • ZEB zero energy buildings
  • ZEH zero energy house
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228667 describes adjusting the introduction state of sunlight into a building by an electric shutter device using solar radiation information and outside air temperature information. Thereby, the indoor environment of a building can be optimized and energy efficiency can be improved.
  • Patent Document 1 In the technique described in Patent Document 1, information indicating the amount of solar radiation was acquired from the outside. For this reason, the case where an electric shutter is controlled based on the amount of solar radiation of the place away from the place where the electric shutter apparatus was installed may occur. Such control is not appropriate, and there is a risk of impairing the user's comfort. Further, Patent Document 1 describes that the electric shutter device is immediately controlled based on the amount of solar radiation at the present time. However, in such control, the electric shutter device frequently operates to improve user comfort. May be damaged.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to improve user comfort.
  • a control device of the present invention is a control device for controlling a solar radiation shielding device that shields solar radiation that enters a space to be air-conditioned from an opening of a building, and is a solar device installed in a building.
  • First acquisition means for acquiring the power generation amount of the power generation device, and setting means for setting a schedule for using the solar radiation shielding device to introduce or shield solar radiation for air conditioning of the space according to the weather determined from the power generation amount
  • the introduction or shielding schedule of solar radiation by the solar shading device is set according to the weather determined from the power generation amount of the solar power generation device installed in the building. Therefore, a user's comfort can be improved.
  • Diagram showing the configuration of the solar radiation control system The figure which shows the hardware constitutions of the control device
  • the figure which shows the example of the solar radiation shielding device Flow chart showing control processing Diagram showing a request entered by the user
  • Diagram showing schedule setting process The figure which shows the control content determined in the schedule setting process
  • FIG. 1 shows a configuration of a solar radiation control system 100 according to the first embodiment.
  • the solar radiation control system 100 is a HEMS (Home Energy Management System) or a BEMS (Building Energy Management System) that reduces the air conditioning load by introducing or blocking sunlight into the building 200.
  • the solar radiation control system 100 includes a solar power generation device 30, a measurement device 40 that measures the amount of power generated by the solar power generation device 30, a control device 50 that controls the air conditioning device 60 and the solar radiation shielding device 70, and the air in the space 201.
  • the air conditioner 60 that harmonizes the air
  • the ventilator 61 that exchanges the air in the space 201 with the outside air
  • the solar radiation shielding device 70 that blocks the solar radiation that enters the space 201 from the opening 202 of the building 200.
  • a thin solid line represents a communication line.
  • the building 200 is a house in the present embodiment. However, the building 200 may be a building other than a house.
  • the opening 202 is, for example, a window including a skylight or an entrance / exit. A glass window or door that can be opened and closed is usually attached to the opening 202.
  • FIG. 1 one representative is shown for each of the space 201 and the opening 202, but the building 200 may have a plurality of spaces 201, and solar radiation is introduced into one space 201. There may be a plurality of openings 202 to be opened.
  • the solar power generation device 30 is a distributed power source installed on the site of the building 200 or on the roof of the building 200. In addition, when the building 200 is a ZEH house, the solar power generation device 30 is normally mounted in this ZEH house.
  • the solar power generation device 30 includes, for example, a polycrystalline silicon solar panel 31 and a power conditioner 32 that converts the power generated by the solar panel 31 into residential power and outputs the power.
  • the electric power generated by the solar power generation device 30 is supplied into the building 200 and used. Specifically, the electric power generated by the solar power generation device 30 is consumed by electric equipment including the air conditioner 60 or stored in a power storage device.
  • the surplus generated power may be supplied to the commercial power system as reverse power and may be purchased by the power company, for example, at a fixed price.
  • the solar power generation device 30 may perform a self-sustained operation without grid connection, or may supply power to the building 200 with a direct current without providing the power conditioner 32.
  • the measuring device 40 is a device that measures the generated power output from the solar power generation device 30. For example, the measurement device 40 detects current and voltage, performs digital signal processing with an A / D converter, and calculates an effective power (effective value) for each cycle in the case of alternating current. The measuring device 40 calculates a measurement value including an instantaneous power value that is an average value of generated power for one minute and an integrated power amount per hour. The integrated power amount can be obtained by integrating the instantaneous power value every minute. Then, the measurement device 40 repeatedly notifies the control device 50 of the measurement value of the power generation amount. The measurement value notification according to the present embodiment is periodically executed, and the cycle thereof is 1 minute.
  • the control device 50 is a HEMS controller, a BEMS controller, or a centralized controller that controls devices in the building 200 in an integrated manner.
  • the control device 50 periodically acquires the operating states from the air conditioner 60, the ventilator 61, the illuminating device 62, and the solar radiation shielding device 70, so that the air conditioner 60, the ventilator 61, the illuminating device 62, and the solar radiation are obtained.
  • the operating state of the shielding device 70 is monitored.
  • control apparatus 50 changes the operating state of the air conditioner 60, the ventilation apparatus 61, the illuminating device 62, and the solar radiation shielding apparatus 70 by transmitting a control command, and the air conditioner 60, the ventilating apparatus 61, the illuminating apparatus 62, and The solar shading device 70 is controlled.
  • FIG. 2 shows the hardware configuration of the control device 50.
  • the control device 50 is configured as a computer having a processor 51, a main storage unit 52, an auxiliary storage unit 53, an input unit 54, an output unit 55, and a communication unit 56.
  • the main storage unit 52, the auxiliary storage unit 53, the input unit 54, the output unit 55, and the communication unit 56 are all connected to the processor 51 via the internal bus 57.
  • the processor 51 includes a CPU (Central Processing Unit).
  • the processor 51 exhibits the functions described later by executing the program 58 stored in the auxiliary storage unit 53.
  • the main storage unit 52 includes a RAM (Random Access Memory).
  • the main storage unit 52 loads the program 58 from the auxiliary storage unit 53.
  • the main storage unit 52 is used as a work area for the processor 51.
  • the auxiliary storage unit 53 includes a nonvolatile memory represented by a flash memory. In addition to the program 58, the auxiliary storage unit 53 stores various data used for the processing of the processor 51.
  • the input unit 54 includes, for example, an input key and a capacitive pointing device.
  • the input unit 54 acquires information input by the user and notifies the processor 51 of the information.
  • the output unit 55 includes a display device represented by an LCD (Liquid Crystal Display), for example.
  • the output unit 55 is formed integrally with a pointing device that configures the input unit 54 to configure a touch screen.
  • the information terminal device represented by the smart phone is the technique which was spread widely now, for example about the structure which a person operates. Therefore, it is possible to utilize such an information terminal device.
  • the control unit 50 may be configured by omitting the input unit 54 and the output unit 55, and a terminal connected to be able to communicate with the control device 50 may be used as a user interface of the control device 50.
  • the communication unit 56 includes a communication interface circuit for communicating with an external device.
  • the communication unit 56 notifies the processor 51 of information included in a signal received from the outside, and transmits a signal for transmitting the information output from the processor 51 to an external device.
  • FIG. 3 shows a functional configuration of the control device 50.
  • the function of the control device 50 shown in FIG. 3 is realized by the above-described hardware configuration operating in cooperation.
  • the control device 50 has, as its function, a structure information acquisition unit 501 that acquires information indicating the structure of the building 200, and a request reception that receives a user's request regarding the presence or absence of shielding by the solar shading device 70.
  • Unit 502 a power generation amount acquisition unit 503 that acquires a measurement value of the power generation amount from the measuring device 40, a storage unit 504 that stores various data, and solar radiation that predicts changes in solar heat entering the space 201 from the opening 202.
  • It has a heat prediction unit 505, a schedule setting unit 506 that sets a schedule indicating whether or not the solar shading device 70 is shielded, and a control unit 507 that controls the solar shading device 70 according to the schedule.
  • the structure information acquisition unit 501 is mainly realized by the processor 51 and the input unit 54.
  • the structure information acquisition unit 501 includes, as information indicating the structure of the building 200, the azimuth angle and inclination angle of the solar panel 31, the position and direction of the opening 202 associated with each room number, and the opening 202.
  • the information which shows the position of the shield which influences the solar radiation intrusion from, the information which defined the adjacency relation of each room, and the information regarding the solar radiation shielding apparatus installed in each window of the opening part 202 are acquired.
  • the structure information acquisition unit 501 acquires the latitude and longitude indicating the position of the building 200 and the floor plan of the building 200 as the position of the opening 202.
  • the structure information acquisition unit 501 acquires a direction indicated by an azimuth angle or 16 directions as the direction of the opening 202.
  • An obstacle that affects solar intrusion is, for example, a fence or a standing wall.
  • the structure information acquisition unit 501 acquires other information of the opening 202. Other information includes the size of the opening, the installation position on the wall, and the position and size of the top, bottom, left, and right shields.
  • the structure information acquisition unit 501 stores the acquired data in the storage unit 504.
  • the request reception unit 502 is realized mainly by the processor 51, the input unit 54, and the output unit 55.
  • the request reception unit 502 displays a request input screen for the user to inquire whether there is a request, and acquires the request.
  • Requests include, for example, lighting to the space 201, ventilation to the space 201, prevention of outsiders' intrusion into the building 200 and prevention of crime including privacy protection, request for disaster prevention including reduction of fire spread, and external
  • the request may specify a date and time.
  • the requested date and time are, for example, a predetermined time zone represented by morning, noon, and evening categories, a time zone specified by the user, weekdays, holidays, and days of the week.
  • the requested date and time may be linked to the user's own outing schedule.
  • the solar radiation shielding device 70 introduces solar radiation into the space 201. Moreover, if it responds to the request
  • the request reception unit 502 stores request data indicating a request input by the user in the storage unit 504. Details of the request input by the user will be described later.
  • the power generation amount acquisition unit 503 is mainly realized by the processor 51 and the communication unit 56.
  • the power generation amount acquisition unit 503 acquires a measurement value of the power generation amount from the measurement device 40 and sequentially stores it in the storage unit 504.
  • data indicating the measurement value of the power generation amount is accumulated.
  • the storage unit 504 is mainly realized by the main storage unit 52 and the auxiliary storage unit 53.
  • the solar heat prediction unit 505 is mainly realized by the processor 51.
  • the solar heat predicting unit 505 is a unit time of solar heat from the data stored in the storage unit 504 to the opening 202 from the current time to a predetermined time based on the weather determination result determined from the current power generation amount. Predict the transition of the average value for each.
  • the determined time may be, for example, the sunset time determined from the date and position, or may be the correct time after the sunset time (for example, 19:00, 20:00).
  • the unit time is suitably 30 minutes or 1 hour used in many cases as the unit time for managing the electric energy, but it may be shorter. However, it is necessary that the time is at least twice as long as the period of collecting the power amount data of the photovoltaic power.
  • the solar heat prediction unit 505 stores data indicating the predicted change in solar heat in the storage unit 504.
  • the solar radiation heat prediction part 505 performs the said process which estimates solar heat heat every hour, for example, and updates a prediction result.
  • the schedule setting unit 506 is mainly realized by the processor 51.
  • the schedule setting unit 506 creates a control schedule for shielding by the solar shading device 70 at a specific time in the future based on the user's request and the predicted value of solar heat, and stores the control schedule in the storage unit 504, thereby scheduling the specific time. Set.
  • the schedules of the plurality of solar radiation control devices are individually determined. A plurality and all of the devices can be set to the same schedule. However, if the same schedule is used, a main device is set in the same group, and the schedule obtained for the device is expanded to other devices.
  • the control unit 507 is mainly realized by the processor 51 and the communication unit 56.
  • the control unit 507 refers to the schedule stored in the storage unit 504 and controls the solar shading device 70 by transmitting a control instruction to the solar shading device 70 according to the schedule.
  • the air conditioner 60 includes an indoor unit and an outdoor unit connected via a refrigerant pipe.
  • the air conditioner 60 exchanges heat between the refrigerant and the outside air to blow out conditioned air having an appropriate temperature into the space 201 and adjust the room temperature to the target temperature designated by the user.
  • the solar shading device 70 is, for example, an electric awning, an electric shutter, an electric blind, or an electric curtain.
  • the solar radiation shielding device 70 passes the solar radiation to be inserted into the opening 202 through the space 201 or shields this solar radiation in accordance with a control instruction from the control device 50.
  • FIG. 4 shows an electric awning 71, an outdoor electric shutter 72, and an indoor electric blind 73 as specific examples of the solar radiation shielding device 70.
  • the electric shutter 72 is a device that blocks solar radiation on the outdoor side of the glass door 203 attached to the opening 202
  • the electric blind 73 blocks solar radiation on the indoor side of the glass door 203. Device.
  • control process shown in FIG. 5 is executed when the power of the control device 50 is turned on.
  • the structure information acquisition unit 501 acquires structure information including the position and direction in which the opening 202 is disposed (step S1). Specifically, the structure information acquisition unit 501 acquires the structure information by prompting the user to input the above-described structure information indicating the arrangement of the solar panel 31, the shielding object, the solar radiation shielding device 70, and the opening 202. . Step S1 is normally executed only when the control device 50 is activated for the first time. The information acquired in step S1 is stored in the storage unit 504, and the stored information is used in subsequent processing unless a setting change request is made.
  • the request receiving unit 502 receives a user request (step S2). Specifically, as illustrated in FIG. 6, the request receiving unit 502 displays a table in which requests for “weekdays”, “holidays”, and “outing” are associated with each other for the entire house and each room. , Prompts the user to input a request other than “energy saving”. However, since “energy saving” is generally desired by the user, it is an initial setting before information is input by the user. By selecting “Lighting”, “Ventilation”, “Crime Prevention”, “Disaster Prevention” or “Soundproof” from the pull-down list displayed by specifying a box for setting a request other than “Energy Saving” Enter your request.
  • step S2 is normally executed only when the control device 50 is activated for the first time.
  • the request received in step S2 is stored in the storage unit 504, and the stored request is used in the subsequent processing unless a setting change request is made.
  • the power generation amount acquisition unit 503 acquires a measurement value of the power generation amount from the measurement device 40 (step S ⁇ b> 3).
  • step S4 the solar heat prediction unit 505 executes solar heat prediction processing. This solar heat prediction process is demonstrated using FIG.
  • the solar heat prediction unit 505 first determines the weather from the measurement value of the power generation amount (step S41). Specifically, the solar heat prediction unit 505 calculates the average power generation amount for a certain time immediately before the current time, and compares the average power generation amount with predetermined thresholds Ta, Tb, Tc, so that the weather Judged as clear, clear, cloudy, or rainy.
  • the certain time is, for example, 30 minutes. Specifically, if the average power generation amount is equal to or greater than the threshold value Ta, it is determined that the current weather is clear, and if the average power generation amount is equal to or greater than Tb and less than the threshold value Ta, it is determined that the current weather is clear.
  • Ta, Tb, and Tc are values corresponding to, for example, 80%, 50%, and 20% of the maximum power generation amount of the solar power generation device 30, respectively.
  • the solar heat prediction unit 505 calculates the amount of solar radiation from the weather (step S42). Specifically, the solar heat prediction unit 505 obtains the transition of the elevation angle, azimuth angle, and intensity of sunlight after the current time from the latitude and longitude of the building 200 and the current date and time.
  • FIG. 8 illustrates the change in the amount of solar radiation calculated by the solar heat prediction unit 505. As shown in FIG. 8, the transition of the amount of solar radiation including the elevation angle, azimuth angle, and intensity every minute is predicted.
  • the weather coefficient is set as follows based on the threshold value.
  • the coefficient when clear is set to 1, and the coefficient when clear is ⁇ (Ta + Tb) / 2 ⁇ / (rated generated power) or ⁇ (Ta + Tb) / 2 ⁇ / (maximum generated power).
  • the coefficient when cloudy is set to ⁇ (Tb + Tc) / 2 ⁇ / (rated generated power) or ⁇ (Tb + Tc) / 2 ⁇ / (maximum generated power), and the coefficient when raining is , Set to zero.
  • the maximum generated power is the maximum value in the past year of the average power value per fixed time.
  • the solar radiation heat prediction unit 505 calculates the solar radiation amount that enters the space 201 from each of the openings 202 from the calculated solar radiation amount data, and predicts the solar heat heat that enters the space 201 at a specific time (step S43). ). Specifically, the solar heat prediction unit 505 calculates, as the solar radiation acquisition area (m 2 ), the area of the area where the solar radiation is not shielded by walls, fences, and roofs as the solar radiation area of the opening 202 at each time, The solar radiation acquisition efficiency (%) is calculated from the altitude, and the solar heat amount (kW) is obtained for each opening 202 for each time. The amount of solar heat (kW) that enters each space 201 is obtained by calculating the value of each window in the same time zone.
  • the solar radiation acquisition efficiency can be easily obtained using an arithmetic expression of reference solar heat quantity (1 kW / m 2 ) ⁇ sin (solar altitude).
  • the amount of solar heat (kW) of each of the openings 202 is obtained using an arithmetic expression of solar radiation acquisition efficiency (kW / m 2 ) ⁇ sunlight acquisition area (m 2 ).
  • required by these arithmetic expressions are the average values per unit time.
  • the solar heat prediction unit 505 divides the opening 202 into a 10 mm square mesh, and positions of the opening 202 and the wall and the incident angle of solar radiation. Therefore, when solar radiation reaches each mesh, “1” is assigned, and when solar radiation does not reach, “zero” is assigned.
  • FIG. 10 shows a case where a part of the sunlight 21 is blocked by the ridge 204 provided on the upper part of the opening 202.
  • FIG. 11 shows a case where a part of the sunlight 21 is blocked by the wall 205.
  • step S43 ends, the process executed by the control device 50 returns to the control process shown in FIG.
  • step S5 When the solar heat prediction process (step S4) is completed, the schedule setting unit 506 executes the schedule setting process (step S5). This schedule setting process will be described with reference to FIG.
  • the schedule setting unit 506 determines whether or not the user's request has been accepted (step S51). Specifically, the schedule setting unit 506 determines whether any request other than “energy saving” has been received. If it is determined that no request has been received (step S51; No), the schedule setting unit 506 determines to perform energy saving control for all solar shading devices 70 (step S52). Thereafter, the processing by the schedule setting unit 506 proceeds to step S60.
  • step S52 the schedule setting unit 506 sets opening / closing of the solar radiation shielding device 70 with reference to the “control setting table for the solar heat acquisition amount” based on the solar heat acquisition amount of each space 201 calculated for each time.
  • the “control setting table for the amount of solar heat acquisition” is preset in the control device 50.
  • this table is simply referred to as a control setting table.
  • the schedule setting unit 506 determines that the closing control of the solar shading device 70 should be executed first in the cooling period in which the air temperature is high and the air conditioner 60 performs the cooling operation.
  • the schedule is set so that the closing control is executed from a time earlier by A minutes than the sunrise time, which is the time when the band starts.
  • the schedule setting unit 506 should change the solar shading device 70 from the open or half-open state to the closed state lastly during the heating period when the outside air temperature is low and the air conditioner 60 performs the heating operation.
  • the schedule is set so that the closing control is executed at a time that is earlier by B minutes than the time at which is determined.
  • the minutes A and B are times set in advance in the control device 50, and may be included in the control setting table.
  • the control device 50 starts shielding by the solar radiation shielding device 70 before the sunrise time when the influence of solar radiation becomes large. It becomes. Further, during the heating period, the control device 50 puts the solar shading device 70 in a shielding state before sunset when the effect of acquiring solar heat becomes small, and suppresses the temperature drop on the surface of the opening 202 and the temperature drop in the space 201. This makes it possible to improve comfort and improve energy savings.
  • control setting table After the time when direct irradiation does not enter, if no control is specified in the control setting table, control is not performed, and control by other factors is given priority. When control is specified, control is performed based on the setting. However, the control with the higher priority is selected.
  • the schedule setting unit 506 performs solar radiation during a time period when the outside air temperature exceeds the threshold and the amount of solar heat acquisition exceeds the threshold. It is determined to control the shielding device 70 to shield the solar radiation. Then, the schedule setting unit 506 sets a schedule for closing the solar radiation shielding device 70 from the time C minutes before the start time of the time zone determined to be shielded to shield the solar radiation. Moreover, the control apparatus 50 determines to control the solar radiation shielding apparatus 70 and to introduce solar radiation in the time slot
  • the schedule setting part 506 sets the schedule for putting the solar radiation shielding apparatus 70 into a shielding state at the time of D minutes before the end time of the time slot
  • the C minutes and the D minutes are times set in advance in the control device 50, and may be included in the control setting table.
  • the solar shading device 70 executes either the solar shading or the solar shading. However, depending on the type of the solar shading device 70, the solar shading device 70 may block part of the solar radiation. Good. For example, if the solar radiation shielding device 70 is blind, a part of solar radiation may be shielded by adjusting the slat angle.
  • a predicted value of the outside temperature obtained from past weather information may be used, or a predicted value of the outside temperature of the day obtained from an external weather forecast server on the previous day may be used.
  • the cooling period means when the target temperature of air conditioning is lower than the predicted value of the outside air temperature
  • the heating period means when the target temperature of air conditioning is higher than the predicted value of the outside air temperature.
  • step S51 determines whether any user request has been received (step S51; Yes)
  • the schedule setting unit 506 controls the energy saving for the solar shading device 70 if there is a solar shading device 70 not related to the request. Is determined to be executed (step S53). For example, when only the lighting in the living room is accepted as the user's request, it is determined to execute the energy saving control for the solar radiation shielding device 70 provided in the opening 202 that introduces solar radiation into a space other than the living room.
  • the schedule setting unit 506 ranks the solar shading devices 70 in descending order of the blocking solar heat (step S54). Specifically, the solar shading devices 70 are ranked in descending order of the solar heat shielded from the space 201 by the solar shading devices 70. For example, a shutter attached to a large window is given “1” as a rank, and an awning attached to a small window is given a rank higher than “1”.
  • the schedule setting unit 506 selects one unselected solar shading device 70 having a large cut-off solar heat (step S55).
  • the schedule setting unit 506 determines whether or not the solar heat that becomes an air conditioning load when the selected solar shading device 70 is controlled according to demand is larger than a threshold value (step S56). For example, when solar radiation is introduced into the space 201 in accordance with a request for “lighting”, it is determined whether or not the solar heat as a cooling load is larger than a predetermined magnitude. Further, when the solar heat is blocked from the space 201 in accordance with the request for “soundproofing”, it is determined whether or not the solar heat that becomes a heating load is larger than a predetermined size.
  • step S56 determines to control the solar shading device 70 with priority given to energy saving by introducing or blocking solar heat over demand (step S57). ). Thereafter, the schedule setting unit 506 executes the processing after step S55.
  • step S56 determines to control the solar shading device 70 according to the request (step S58).
  • the schedule setting unit 506 determines to execute the energy saving control of the solar shading device 70 (step S59).
  • the schedule setting unit 506 sets a schedule at a specific time according to the contents determined in steps S51 to S59 (step S60).
  • FIG. 14 shows an example of the contents determined in steps S51 to S59 in accordance with the request shown in FIG.
  • step S5 When the schedule setting process (step S5) ends, the control unit 507 controls the solar shading device 70 according to the schedule (step S6).
  • control device 50 determines whether or not there is a direct operation by the user (step S7). When it determines with there being no direct operation by a user (step S7; No), the control apparatus 50 repeats the process after step S2.
  • step S7 when it determines with there being a direct operation by a user (step S7; Yes), the control apparatus 50 controls the solar radiation shielding apparatus 70 according to user operation (step S8).
  • This operation is usually an operation different from the energy saving control.
  • the control device 50 displays the loss amount of the energy saving effect caused by the control according to the user operation on the output unit 55 (step S9). Thereby, the user can recognize the energy consumption increased by his operation.
  • the loss of the energy saving effect may be solar heat that becomes an air conditioning load, or may be power consumption of an air conditioner that increases by processing the solar heat.
  • control device 50 repeats the processing after step S2.
  • the control device 50 determines the weather from the power generation amount of the solar power generation device 30 installed in the building 200, and the solar radiation shielding device 70 that shields the solar radiation to the opening 202 of the building 200. Set a schedule to control.
  • the solar radiation shielding apparatus 70 can be controlled according to the actual solar radiation shielded by the solar radiation shielding apparatus 70.
  • the solar shading device 70 since the schedule is set according to the weather determined in advance and the solar shading device 70 is controlled according to the set schedule, the solar shading device 70 alternately repeats the operation of introducing or shielding the solar radiation in a short time. It is suppressed. As a result, user comfort can be improved.
  • the control device 50 controls the solar shielding device 70 in preference to the user's request to introduce or block the solar heat, while the solar heat is smaller than the threshold.
  • the solar shading device 70 was controlled as desired.
  • energy consumption corresponds to electricity charges, it can be said that energy saving is generally desired by the user.
  • the solar shading device 70 can be used for energy saving.
  • the control device 50 can appropriately control the solar radiation shielding device 70 in accordance with such a request. As a result, user comfort can be improved.
  • control device 50 calculated solar radiation heat from the amount of power generated by the solar power generation device 30. Therefore, if it is the building 200 provided with the solar power generation device 30, the air-conditioning driving
  • Embodiment 2 FIG. Next, the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
  • the description is abbreviate
  • the control device 50 according to the present embodiment is different from that according to the first embodiment in that a control pattern according to the weather is set in advance.
  • control device 50 refers to the control pattern according to the weather without executing the calculation of the solar radiation amount and the calculation of the solar radiation acquisition amount to each space 201, and each time The control of the solar shading device 70 is determined.
  • the control pattern according to the weather is set by selecting an open state, a closed state, and a half-open state of the solar radiation shielding device 70 so that an optimum effect can be obtained from the result of obtaining the thermal environment by simulation.
  • the control device 50 can reduce the amount of data to be held. Further, by executing the simulation using the structural information as a simulation model, it is possible to omit detailed structural information input by the user. Furthermore, it becomes easy to change the control content by the control apparatus 50 according to a user's need by changing a control pattern.
  • Embodiment 3 FIG. Subsequently, the third embodiment will be described focusing on differences from the above-described second embodiment.
  • the description is abbreviate
  • the control device 50 according to the present embodiment is connected to a communication network represented by the Internet, and differs from that according to the second embodiment in that a server on the communication network executes a simulation of a thermal environment.
  • control device 50 may develop a schedule as a control pattern for the day including the weather. That is, the control patterns of rain, cloudy, clear, and clear cases may be developed in parallel. Thereby, the control apparatus 50 can acquire weather information from the outside, and can change a control pattern easily according to the change of a weather. In this case, what is necessary is just to plan the time until the next weather information is acquired.
  • the weather information includes information indicating current weather and weather forecast.
  • control apparatus 50 acquired the electric power generation amount of the solar power generation device 30 installed in the building 200, it is not limited to this.
  • the control device 50 may acquire the power generation amount of the solar power generation device 30 installed in another building from a server on the Internet. In this case, it is desirable that the building 200 and other buildings are in a small area.
  • the control apparatus 50 may acquire the solar radiation amount data shown in FIG. 8 from a server on the Internet.
  • control device 50 prioritizes the energy saving control with respect to the solar shading device 70 having a large cutoff solar radiation heat. However, the control device 50 causes the solar shading device 70 to execute energy saving control with priority from a time zone having a larger energy saving effect. Also good.
  • the control device 50 may accept the user's request together with the degree of the request. If the threshold value used in the determination of step S56 in FIG. 13 is changed according to the degree of demand, control according to the degree of user's demand can be executed. Specifically, if the demand is strong, if the threshold value is increased, it is considered that the number of solar shading devices 70 controlled according to the demand increases compared to the case where the demand is weak.
  • control device 50 can be realized by dedicated hardware or by a normal computer system.
  • the program 58 stored in the auxiliary storage unit 53 is stored in a computer-readable recording medium such as a flexible disk, a CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory), a DVD (Digital Versatile Disk), and distributed.
  • a computer-readable recording medium such as a flexible disk, a CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory), a DVD (Digital Versatile Disk), and distributed.
  • the program 58 may be stored in a disk device included in a server device on a communication network represented by the Internet, and may be downloaded onto a computer while being superimposed on a carrier wave, for example.
  • the above-described processing can also be achieved by starting and executing the program 58 while transferring it via the communication network.
  • processing can also be achieved by executing all or part of the program 58 on the server device and executing the program 58 while the computer transmits / receives information related to the processing via the communication network. .
  • control device 50 is not limited to software, and part or all of the means may be realized by dedicated hardware including a circuit.
  • the present invention is suitable for efficient use of energy.
  • 100 solar radiation control system 21 solar rays, 30 solar power generation device, 31 solar panel, 32 power conditioner, 40 measurement device, 50 control device, 51 processor, 52 main storage unit, 53 auxiliary storage unit, 54 input unit, 55 Output unit, 56 communication unit, 57 internal bus, 58 program, 60 air conditioner, 61 ventilator, 62 lighting device, 70 solar shading device, 71 electric awning, 72 electric shutter, 73 electric blind, 200 building, 201 space, 202 Opening, 203 glass door, 204 wall, 205 walls, 501 structure information acquisition unit, 502 request reception unit, 503 power generation amount acquisition unit, 504 storage unit, 505 solar heat prediction unit, 5 6 schedule setting unit, 507 control unit.

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Abstract

制御装置（５０）は、建物の開口部から空調の対象となる空間に入る日射を遮蔽する日射遮蔽装置を制御する。制御装置（５０）は、太陽光発電装置の発電量を取得する発電量取得部（５０３）と、発電量から判定される天候に応じて、日射遮蔽装置による日射の空間への導入又は遮蔽を空間の空調に利用するスケジュールを設定するスケジュール設定部（５０６）と、スケジュール設定部（５０６）によって設定されたスケジュールに従って日射遮蔽装置を制御する制御部（５０７）と、を備える。

Description

制御装置、日射制御システム、制御方法及びプログラム
　本発明は、制御装置、日射制御システム、制御方法及びプログラムに関する。
　近年、いわゆるゼロエネルギービルディング（ＺＥＢ）に代表されるように、エネルギーを効率的に利用する建物が注目されている。特に日本では、ゼロエネルギーハウス（ＺＥＨ）の普及が進められている。ＺＥＢ及びＺＥＨは、建物の断熱性能が高いため、日射熱により室内が暑くなりやすい。このため、従来の冷房しない期間では熱中症の発生リスクが高くなったり、従来の冷房期間では冷房負荷の増加により冷房の消費電力が増加したりするおそれがある。一方で、暖房期間では日遮熱を取り込むことで暖房消費電力を削減することができるが、天候によっては暑くなってしまう場合がある。
　そこで、太陽光を遮蔽する日射遮蔽装置を用いて、空調に要するエネルギーを低減する技術を用いることが考えられる（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１には、日射情報及び外気温情報を用いて、電動シャッタ装置により建物内への太陽光の導入状況を調整することが記載されている。これにより、建物の屋内環境を適正化してエネルギー効率を改善することができる。
特開２００７－２７７８３３号公報
　特許文献１に記載の技術では、日射量を示す情報を外部から取得していた。このため、電動シャッタ装置が設置された場所から離れた場所の日射量に基づいて電動シャッタを制御するケースが起こり得る。このような制御は適当といえず、ユーザの快適性を損なうおそれがある。また、特許文献１には、現時点における日射量に基づいて即時に電動シャッタ装置を制御することが記載されているが、このような制御では、電動シャッタ装置が頻繁に動作してユーザの快適性を損なうおそれがある。
　本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ユーザの快適性を向上させることを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明の制御装置は、建物の開口部から空調の対象となる空間に入る日射を遮蔽する日射遮蔽装置を制御する制御装置であって、建物に設置された太陽光発電装置の発電量を取得する第１取得手段と、発電量から判定される天候に応じて、日射遮蔽装置による日射の空間への導入又は遮蔽を空間の空調に利用するスケジュールを設定する設定手段と、設定手段によって設定されたスケジュールに従って日射遮蔽装置を制御する制御手段と、を備える。
　本発明によれば、建物に設置された太陽光発電装置の発電量から判定される天候に応じて日射遮蔽装置による日射の導入又は遮蔽のスケジュールが設定される。これにより、ユーザの快適性を向上させることができる。
日射制御システムの構成を示す図 制御装置のハードウェア構成を示す図 制御装置の機能的な構成を示す図 日射遮蔽装置の例を示す図 制御処理を示すフロー図 ユーザによって入力される要望を示す図 日射熱予測処理を示すフロー図 日射量のデータの一例を示す図 開口部をメッシュ状に分割した状態を示す図 開口部から侵入する日射の算出を説明するための第１の図 開口部から侵入する日射の算出を説明するための第２の図 開口部のうち遮蔽領域と太陽光が入射する領域とを示す図 スケジュール設定処理を示す図 スケジュール設定処理において決定された制御内容を示す図
　以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
　実施の形態１．
　図１には、実施の形態１に係る日射制御システム１００の構成が示されている。この日射制御システム１００は、太陽光を建物２００内に導入したり遮ったりすることで空調負荷を低減するＨＥＭＳ（Home Energy Management System）又はＢＥＭＳ（Building Energy Management System）である。日射制御システム１００は、太陽光発電装置３０と、太陽光発電装置３０の発電量を計測する計測装置４０と、空調装置６０及び日射遮蔽装置７０を制御する制御装置５０と、空間２０１内の空気を調和する空調装置６０と、空間２０１内の空気と外気とを交換する換気装置６１と、建物２００の開口部２０２から空間２０１に入る日射を遮る日射遮蔽装置７０と、を有している。なお、図１において、細い実線は、通信線を表す。
　建物２００は、本実施の形態では、住宅である。ただし、建物２００は、住宅以外のビルディングであってもよい。また、開口部２０２は、例えば、天窓を含む窓、又は出入口である。開口部２０２には、通常、開閉可能なガラス窓又は扉が取り付けられている。なお、図１では、空間２０１及び開口部２０２それぞれについて、代表的に１つを示しているが、建物２００は複数の空間２０１を有していてもよいし、１つの空間２０１に日射を導入する開口部２０２が複数あってもよい。
　太陽光発電装置３０は、建物２００の敷地内又は建物２００の屋根に設置された分散型電源である。なお、建物２００がＺＥＨ住宅である場合には、このＺＥＨ住宅には、通常、太陽光発電装置３０が搭載される。太陽光発電装置３０は、例えば多結晶シリコン型のソーラーパネル３１と、ソーラーパネル３１により発電された電力を住宅用の電力に変換して出力するパワーコンディショナ３２と、を有している。太陽光発電装置３０によって発電された電力は、建物２００内に供給されて使用される。詳細には、太陽光発電装置３０による発電電力は、空調装置６０を含む電気機器によって消費されたり蓄電装置に蓄えられたりする。また、発電された電力が過剰であれば、発電電力の余剰分が逆潮電力として商用電力系統に供給され、電力会社によって例えば固定価格で買い取られてもよい。また、太陽光発電装置３０は、系統連系することなく自立運転をしてもよいし、パワーコンディショナ３２を備えることなく直流のまま建物２００内に電力を供給してもよい。
　計測装置４０は、太陽光発電装置３０から出力される発電電力を計測する装置である。計測装置４０は、例えば電流と電圧を検出し、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号処理をした上で、交流の場合は１周期毎に有効電力（実効値）を計算する。計測装置４０は、発電電力の１分間の平均値である瞬時電力値と、１時間あたりの積算電力量と、を含む計測値を算出する。積算電力量は、１分毎に瞬時電力値の値を積算することで得ることができる。そして、計測装置４０は、発電量の計測値を繰り返し制御装置５０に通知する。本実施の形態に係る計測値の通知は、定期的に実行され、その周期は、１分間である。
　制御装置５０は、建物２００内の機器を統合的に制御するＨＥＭＳコントローラ、ＢＥＭＳコントローラ又は集中コントローラである。制御装置５０は、空調装置６０、換気装置６１、照明装置６２、及び日射遮蔽装置７０から、それらの稼働状態を定期的に取得することにより、空調装置６０、換気装置６１、照明装置６２及び日射遮蔽装置７０の稼働状態を監視する。また、制御装置５０は、制御指令を送信することにより空調装置６０、換気装置６１、照明装置６２及び日射遮蔽装置７０の稼働状態を変化させて、空調装置６０、換気装置６１、照明装置６２及び日射遮蔽装置７０を制御する。
　図２には、制御装置５０のハードウェア構成が示されている。図２に示されるように、制御装置５０は、プロセッサ５１、主記憶部５２、補助記憶部５３、入力部５４、出力部５５、及び通信部５６を有するコンピュータとして構成される。主記憶部５２、補助記憶部５３、入力部５４、出力部５５、及び通信部５６はいずれも、内部バス５７を介してプロセッサ５１に接続されている。
　プロセッサ５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含んで構成される。プロセッサ５１は、補助記憶部５３に記憶されるプログラム５８を実行することにより、後述の機能を発揮する。
　主記憶部５２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含んで構成される。主記憶部５２は、補助記憶部５３からプログラム５８をロードする。そして、主記憶部５２は、プロセッサ５１の作業領域として用いられる。
　補助記憶部５３は、フラッシュメモリに代表される不揮発性メモリを含んで構成される。補助記憶部５３は、プログラム５８の他に、プロセッサ５１の処理に用いられる種々のデータを記憶する。
　入力部５４は、例えば入力キー及び静電容量式のポインティングデバイスを含んで構成される。入力部５４は、ユーザによって入力された情報を取得して、プロセッサ５１に通知する。
　出力部５５は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）に代表される表示デバイスを含んで構成される。出力部５５は、入力部５４を構成するポインティングデバイスと一体的に形成されることで、タッチスクリーンを構成する。なお、入力部５４及び出力部５５として、人が操作するためのハードウェア構成を示したが、例えば人が操作する構成については、スマートフォンに代表される情報端末機器が現在広く普及した技術であることから、このような情報端末機器を活用することも可能である。すなわち、入力部５４及び出力部５５を省略して制御装置５０を構成して、制御装置５０と通信可能に接続された端末を制御装置５０のユーザインタフェースとして利用してもよい。
　通信部５６は、外部の機器と通信するための通信インタフェース回路を含んで構成される。通信部５６は、外部から受信した信号に含まれる情報をプロセッサ５１に通知して、プロセッサ５１から出力された情報を伝送するための信号を外部の機器に送信する。
　図３には、制御装置５０の機能的な構成が示されている。図３に示される制御装置５０の機能は、上述のハードウェア構成が連携して動作することで実現される。図３に示されるように、制御装置５０は、その機能として、建物２００の構造を示す情報を取得する構造情報取得部５０１と、日射遮蔽装置７０による遮蔽の有無に関するユーザの要望を受け付ける要望受付部５０２と、計測装置４０から発電量の計測値を取得する発電量取得部５０３と、種々のデータを記憶する記憶部５０４と、開口部２０２から空間２０１に入る日射熱の推移を予測する日射熱予測部５０５と、日射遮蔽装置７０による遮蔽の有無を示すスケジュールを設定するスケジュール設定部５０６と、スケジュールに従って日射遮蔽装置７０を制御する制御部５０７と、を有している。
　構造情報取得部５０１は、主としてプロセッサ５１及び入力部５４によって実現される。構造情報取得部５０１は、建物２００の構造を示す情報として、ソーラーパネル３１の方位角及び傾斜角、各部屋番号に紐づけられた開口部２０２の配置された位置及び方向、並びに、開口部２０２からの日射侵入に影響する遮蔽物の位置を示す情報、各部屋の隣接関係を定義した情報、並びに、開口部２０２の各窓に設置された日射遮蔽機器に関する情報を取得する。構造情報取得部５０１は、開口部２０２の位置として、建物２００の位置を示す緯度及び経度と、建物２００の間取りとを取得する。また、構造情報取得部５０１は、開口部２０２の方向として、方位角又は１６方位で示される方向を取得する。日射侵入に影響する障害物は、例えば、庇、又は立壁である。さらに、構造情報取得部５０１は、開口部２０２の他の情報を取得する。他の情報には、開口部の大きさ、壁における設置位置、上下左右の遮蔽物の位置及び大きさが含まれる。構造情報取得部５０１は、取得したデータを記憶部５０４に格納する。
　要望受付部５０２は、主としてプロセッサ５１、入力部５４及び出力部５５によって実現される。要望受付部５０２は、ユーザに対して要望の入力画面を表示することにより要望の有無を問い合わせて、要望を取得する。要望は、例えば、空間２０１への採光、空間２０１への通風、又は、部外者の建物２００への侵入の予防及びプライバシー保護を含む防犯の要望、延焼の軽減を含む防災の要望、外部からの音の侵入の防止及び空間２０１からの音漏れの防止を含む防音の要望である。要望は、日時を指定したものであってもよい。要望の日時は、例えば、朝、昼、夕方の区分に代表される予め定められた時間帯、ユーザによって指定された時間帯、平日及び休日、曜日である。さらに、要望の日時は、ユーザ自身の外出スケジュールと連動するものであってもよい。採光及び通風の要望に応えると、日射遮蔽装置７０が日射を空間２０１に導入することとなる。また、防犯、防災及び防音の要望に応えると、日射遮蔽装置７０が日射を遮蔽することとなる。要望受付部５０２は、ユーザによって入力された要望を示す要望データを記憶部５０４に格納する。ユーザによって入力される要望の詳細については、後述する。
　発電量取得部５０３は、主としてプロセッサ５１及び通信部５６によって実現される。発電量取得部５０３は、計測装置４０から発電量の計測値を取得して記憶部５０４に順次格納する。記憶部５０４には、発電量の計測値を示すデータが蓄積される。
　記憶部５０４は、主として主記憶部５２及び補助記憶部５３によって実現される。
　日射熱予測部５０５は、主としてプロセッサ５１によって実現される。日射熱予測部５０５は、記憶部５０４に記憶されているデータから、現時点の発電量から決定した気象判定結果に基づき、現在時刻から定められた時刻までの開口部２０２への日射熱の単位時間毎の平均値の推移を予測する。定められた時刻は、例えば日付と位置から定まる日没時刻としてもよいし、日没時刻より後の正時（例えば１９時００分、２０時００分）としてもよい。また、単位時間は、電力量の管理の単位時間として多くの場合に用いられる３０分間或いは１時間等が適当であるが、さらに短くてもよい。ただし、太陽光発電電力の電力量データを収集する周期の２倍以上の長さの時間である必要がある。日射熱予測部５０５は、予測した日射熱の推移を示すデータを記憶部５０４に格納する。また、日射熱予測部５０５は、例えば１時間毎に日射熱を予測する上記処理を実行し、予測結果を更新する。
　スケジュール設定部５０６は、主としてプロセッサ５１によって実現される。スケジュール設定部５０６は、ユーザの要望と日射熱の予測値とに基づいて将来の特定時間における日射遮蔽装置７０による遮蔽の制御スケジュールを立案して記憶部５０４に格納することにより、特定時間のスケジュールを設定する。尚、複数の日射制御装置のスケジュールはそれぞれ個別に決定される。なお、複数及び全ての装置を同一のスケジュールとすることも可能である。ただし、同一のスケジュールとする場合は、同一グループ内で主とする装置を設定し、その装置に対して求めたスケジュールを他機器へ展開する。
　制御部５０７は、主としてプロセッサ５１及び通信部５６によって実現される。制御部５０７は、記憶部５０４に格納されているスケジュールを参照して、スケジュールに従って日射遮蔽装置７０に制御指示を送信することにより、日射遮蔽装置７０を制御する。
　図１に戻り、空調装置６０は、冷媒配管を介して接続された室内機と室外機とを含んで構成される。空調装置６０は、冷媒と外気との間で熱交換をすることにより、適当な温度の空調空気を空間２０１内に吹き出して、室温がユーザによって指定された目標温度となるように調整する。
　日射遮蔽装置７０は、例えば、電動オーニング、電動シャッタ、電動ブラインド、又は、電動カーテンである。日射遮蔽装置７０は、制御装置５０からの制御指示に従って、開口部２０２に差し込む日射を空間２０１に通したり、この日射を遮ったりする。図４には、日射遮蔽装置７０の具体例として、電動オーニング７１、屋外の電動シャッタ７２、及び屋内の電動ブラインド７３が示されている。図４に示されるように、電動シャッタ７２は、開口部２０２に取り付けられたガラス戸２０３の屋外側で日射を遮る装置であって、電動ブラインド７３は、ガラス戸２０３の屋内側で日射を遮る装置である。
　続いて、制御装置５０によって実行される制御処理の一例について、図５～１４を用いて説明する。図５に示される制御処理は、制御装置５０の電源が投入されると実行される。
　まず、構造情報取得部５０１は、開口部２０２が配置された位置及び方向を含む構造情報を取得する（ステップＳ１）。具体的には、構造情報取得部５０１は、ソーラーパネル３１、遮蔽物、日射遮蔽装置７０及び開口部２０２の配置等を示す上述の構造情報の入力をユーザに促すことにより、構造情報を取得する。ステップＳ１は、通常は制御装置５０の初回起動時のみに実行される。ステップＳ１で取得された情報は記憶部５０４に保存され、設定変更の要求がない限りは保存された情報が以降の処理で用いられる。
　次に、要望受付部５０２は、ユーザの要望を受け付ける（ステップＳ２）。具体的には、要望受付部５０２は、図６に例示されるように、住宅全体と各部屋について、「平日」、「休日」及び「外出」それぞれの要望を対応付けた表を表示して、「省エネ」以外の要望の入力をユーザに促す。ただし、「省エネ」は、ユーザが一般的に希望するものであるため、ユーザにより情報が入力される前の初期設定とされている。ユーザは、「省エネ」以外の要望を設定するためのボックスを指定することで表示されるプルダウンリストから「採光」、「通風」、「防犯」、「防災」又は「防音」を選択することにより、要望を入力する。なお、ここで、住宅は建物２００を意味し、各部屋は空間２０１を意味する。ステップＳ２についても、ステップＳ１と同様に、通常は制御装置５０の初回起動時のみに実行される。ステップＳ２で受け付けられた要望は記憶部５０４に保存され、設定変更の要求がない限りは保存された要望が以降の処理で用いられる。
　図５に戻り、発電量取得部５０３は、計測装置４０から発電量の計測値を取得する（ステップＳ３）。
　次に、日射熱予測部５０５は、日射熱予測処理を実行する（ステップＳ４）。この日射熱予測処理について、図７を用いて説明する。
　日射熱予測処理において、日射熱予測部５０５は、まず、発電量の計測値から天候を判定する（ステップＳ４１）。具体的には、日射熱予測部５０５は、現在時刻の直前の一定時間における平均発電量を算出して、平均発電量を予め定められた閾値Ｔａ，Ｔｂ、Ｔｃと比較することにより、天候が快晴、晴、曇、及び雨のいずれかであると判定する。一定時間は、例えば３０分間である。詳細には、平均発電量が閾値Ｔａ以上であれば現在の天候が快晴であると判定され、平均発電量がＴｂ以上であって閾値Ｔａ未満であれば現在の天候が晴であると判定され、平均発電量がＴｃ以上であって閾値Ｔｂ未満であれば現在の天候は曇であると判定され、平均発電量が閾値Ｔｃ未満であれば現在の天候が雨であると判定される。Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃはそれぞれ、例えば、太陽光発電装置３０の最大発電量の８０％，５０％，２０％に相当する値である。
　次に、日射熱予測部５０５は、天候から日射量を算出する（ステップＳ４２）。具体的には、日射熱予測部５０５は、建物２００の緯度及び経度、並びに現在の日時から、現在時刻以降における太陽光の仰角、方位角及び強度の推移を求める。図８には、日射熱予測部５０５によって算出された日射量の推移が例示されている。図８に示されるように、１分間毎の仰角、方位角及び強度を含む日射量の推移が予測される。なお、天候係数は上記閾値に基づき、以下の通り設定される。すなわち、快晴のときの係数は、１に設定され、晴れのときの係数は、｛（Ｔａ＋Ｔｂ）／２｝／（定格発電電力）、又は、｛（Ｔａ＋Ｔｂ）／２｝／（最大発電電力）に設定され、曇りのときの係数は、｛（Ｔｂ＋Ｔｃ）／２｝／（定格発電電力）、又は、｛（Ｔｂ＋Ｔｃ）／２｝／（最大発電電力）に設定され、雨のときの係数は、ゼロに設定される。なお、最大発電電力は、一定時間あたりの平均電力値の過去１年間における最大値である。
　次に、日射熱予測部５０５は、算出した日射量のデータから、開口部２０２それぞれから空間２０１に入る日射量を算出して、特定時間において空間２０１に侵入する日射熱を予測する（ステップＳ４３）。具体的には、日射熱予測部５０５は、各時刻における開口部２０２の日射面積として、日射が壁、庇及び屋根によって遮蔽されない領域の面積を日射取得面積（ｍ２）として算出し、さらに太陽高度から日射取得効率（％）を算出し、各時間について開口部２０２毎に日射熱量（ｋＷ）を求める。各空間２０１に侵入する日射熱量（ｋＷ）は、同一時間帯の各窓の値を算出することで求められる。日射取得効率は、基準日射熱量（１ｋＷ／ｍ２）×ｓｉｎ（太陽高度）の演算式を用いて簡易的に求められる。開口部２０２それぞれの日射熱量（ｋＷ）は、日射取得効率（ｋＷ／ｍ２）×日射取得面積（ｍ２）の演算式を用いて求められる。なお、これらの演算式によって求められる日射取得効率及び日射熱量は、単位時間あたりの平均値である。
　日射面積について、詳細には、日射熱予測部５０５は、図９に示されるように、開口部２０２を１０ｍｍ角のメッシュ状に分割して、開口部２０２と壁等の位置と日射の入射角との関係から、各メッシュについて日射が到達するときには「１」を割り当てて、日射が到達しないときには「ゼロ」を割り当てる。図１０には、太陽光線２１の一部が開口部２０２の上部に設けられた庇２０４によって遮られる場合が示されている。また、図１１には、太陽光線２１の一部が壁２０５によって遮られる場合が示されている。これにより、図１２に示されるように、開口部２０２のうち、庇２０４によって遮蔽される領域と壁２０５による遮蔽領域が求められるとともに、太陽光が入射する領域を得ることができる。そして、日射熱予測部５０５は、各メッシュの値を合算することにより、開口部２０２の日射面積を得る。
　ステップＳ４３が終了すると、制御装置５０によって実行される処理は、図５に示される制御処理に戻る。
　日射熱予測処理（ステップＳ４）が終了すると、スケジュール設定部５０６は、スケジュール設定処理を実行する（ステップＳ５）。このスケジュール設定処理について、図１３を用いて説明する。
　スケジュール設定処理において、スケジュール設定部５０６は、ユーザの要望が受け付けられたか否かを判定する（ステップＳ５１）。具体的には、スケジュール設定部５０６は、「省エネ」以外の何らかの要望が受け付けられたか否かを判定する。何らの要望も受け付けられていないと判定した場合（ステップＳ５１；Ｎｏ）、スケジュール設定部５０６は、すべての日射遮蔽装置７０について省エネ制御を実行することを決定する（ステップＳ５２）。その後、スケジュール設定部５０６による処理は、ステップＳ６０に進む。
　ステップＳ５２で、スケジュール設定部５０６は、各時刻について算出された各空間２０１の日射熱取得量に基づき、「日射熱取得量に対する制御設定テーブル」を参照して、日射遮蔽装置７０の開閉を設定する。「日射熱取得量に対する制御設定テーブル」は、制御装置５０に予め設定される。以下では、このテーブルを、単に制御設定テーブルという。
　詳細には、スケジュール設定部５０６は、外気温度が高く空調装置６０が冷房運転を実行する冷房期において、１日のうち、日射遮蔽装置７０の閉制御を最初に実行すべきことを決定した時間帯が開始する時刻である日の出の時刻よりもＡ分だけ早い時刻から、閉制御を実行するようにスケジュールを設定する。また、スケジュール設定部５０６は、外気温度が低く空調装置６０が暖房運転を実行する暖房期において、１日のうち、日射遮蔽装置７０を開又は半開の状態から閉状態へ最後に変更すべきことを決定した時刻よりもＢ分だけ早い時刻に閉制御を実行するように、スケジュールを設定する。上記のＡ分及びＢ分は、予め制御装置５０に設定される時間であって、制御設定テーブルに含まれていてもよい。
　スケジュール設定部５０６が上記のようにスケジュールを設定することにより、例えば、冷房期には、制御装置５０が、日射の影響が大きくなる日の出の時刻より前に日射遮蔽装置７０による遮蔽を開始させることとなる。また、暖房期には、制御装置５０が、日射熱取得の効果が小さくなる日没より前に日射遮蔽装置７０を遮蔽状態として、開口部２０２表面の温度低下及び空間２０１内の温度低下を抑制することで、快適性の向上及び省エネ性の向上を可能とする。なお、直射が入らなくなる時刻以降については、制御設定テーブルで特に制御を指定されていない場合は、制御は行わず、他の要因による制御が優先される。制御を指定されている場合は、設定に基づき制御される。ただし、制御は優先度の高い方が選択される。
　また、外気温度がおおよそ快適な温度であって空調運転の必要がない中間期において、スケジュール設定部５０６は、外気温度が閾値を超えて、かつ日射熱取得量が閾値を超える時間帯に、日射遮蔽装置７０を制御して日射を遮蔽させることを決定する。そして、スケジュール設定部５０６は、遮蔽させることを決定した時間帯の開始時刻よりＣ分だけ前の時刻から日射遮蔽装置７０を閉制御して日射を遮蔽させるためのスケジュールを設定する。また、制御装置５０は、外気温度が閾値を下回り、かつ日射熱が閾値を超える時間帯に、日射遮蔽装置７０を制御して日射を導入させることを決定する。そして、スケジュール設定部５０６は、日射を導入させることを決定した時間帯の終了時刻よりＤ分だけ前の時刻に日射遮蔽装置７０を遮蔽状態とするためのスケジュールを設定する。上記のＣ分及びＤ分は、予め制御装置５０に設定される時間であって、制御設定テーブルに含まれていてもよい。
　なお、説明の理解のため、日射遮蔽装置７０は日射を遮断するか導入するかのいずれかを実行するものとしているが、日射遮蔽装置７０の種類によっては、日射の一部を遮断してもよい。例えば、日射遮蔽装置７０がブラインドであれば、スラット角を調整することで日射の一部を遮蔽してもよい。
　また、外気温度としては、過去の気象情報から得る外気温度の予測値を用いてもよいし、前日に外部の気象予報サーバから得た当日の外気温度の予測値を用いてもよい。冷房期は、空調の目標温度が外気温度の予測値より低いときを意味し、暖房期は、空調の目標温度が外気温度の予測値より高いときを意味する。
　一方、ステップＳ５１にて、ユーザの何らかの要望が受け付けられたと判定した場合（ステップＳ５１；Ｙｅｓ）スケジュール設定部５０６は、要望に関連しない日射遮蔽装置７０があれば、その日射遮蔽装置７０について省エネ制御を実行することを決定する（ステップＳ５３）。例えば、リビングの採光のみがユーザの要望として受け付けられた場合には、リビング以外の空間に日射を導入する開口部２０２に設けられた日射遮蔽装置７０について、省エネ制御を実行することを決定する。
　次に、スケジュール設定部５０６は、遮断日射熱の大きい順に日射遮蔽装置７０を順位付ける（ステップＳ５４）。具体的には、日射遮蔽装置７０により空間２０１から遮断される日射熱が大きい順に、日射遮蔽装置７０を順位付ける。例えば、大きい窓に取り付けられたシャッターには、順位として「１」が付与されて、小さい窓に取り付けられたオーニングには、「１」より大きい順位が付与される。
　次に、スケジュール設定部５０６は、遮断日射熱の大きい未選択の日射遮蔽装置７０を１つ選択する（ステップＳ５５）。
　次に、スケジュール設定部５０６は、選択した日射遮蔽装置７０を要望に従って制御した場合に空調負荷となる日射熱が閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ５６）。例えば、「採光」の要望に従って空間２０１内に日射を導入した場合に、冷房負荷となる日射熱が予め定められた大きさより大きいか否かを判定する。また、「防音」の要望に従って空間２０１から日射熱を遮断した場合に、暖房負荷となる日射熱が予め定められた大きさより大きいか否かを判定する。
　ステップＳ５６の判定が肯定された場合（ステップＳ５６；Ｙｅｓ）、スケジュール設定部５０６は、日射熱の導入又は遮断による省エネを要望より優先して日射遮蔽装置７０を制御することを決定する（ステップＳ５７）。その後、スケジュール設定部５０６は、ステップＳ５５以降の処理を実行する。
　一方、ステップＳ５６の判定が否定された場合（ステップＳ５６；Ｎｏ）、スケジュール設定部５０６は、要望に従って日射遮蔽装置７０を制御することを決定する（ステップＳ５８）。
　次に、スケジュール設定部５０６は、未選択の日射遮蔽装置７０があれば、その日射遮蔽装置７０の省エネ制御を実行することを決定する（ステップＳ５９）。
　次に、スケジュール設定部５０６は、ステップＳ５１～Ｓ５９で決定した内容に従って、特定時間におけるスケジュールを設定する（ステップＳ６０）。図１４には、図６に示される要望に従ってステップＳ５１～Ｓ５９で決定した内容の一例が示されている。
　スケジュール設定処理が終了すると、制御装置５０によって実行される処理は、図５に示される制御処理に戻る。
　スケジュール設定処理（ステップＳ５）が終了すると、制御部５０７は、スケジュールに従って日射遮蔽装置７０を制御する（ステップＳ６）。
　次に、制御装置５０は、ユーザによる直接の操作があるか否かを判定する（ステップＳ７）。ユーザによる直接の操作がないと判定した場合（ステップＳ７；Ｎｏ）、制御装置５０は、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。
　一方、ユーザによる直接の操作があると判定した場合（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、制御装置５０は、ユーザ操作に従って日射遮蔽装置７０を制御する（ステップＳ８）。この操作は、通常、省エネ制御とは異なる操作である。
　次に、制御装置５０は、ユーザ操作に従った制御によって生じた省エネ効果の損失分を出力部５５に表示する（ステップＳ９）。これにより、ユーザは、自身の操作によって増加した消費エネルギーを認識することができる。なお、省エネ効果の損失分は、空調負荷となる日射熱であってもよいし、この日射熱を処理することで増加する空調装置の消費電力であってもよい。
　その後、制御装置５０は、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。
　以上、説明したように、制御装置５０は、建物２００に設置された太陽光発電装置３０の発電量から天候を判定して、建物２００の開口部２０２への日射を遮蔽する日射遮蔽装置７０を制御するためのスケジュールを設定した。これにより、日射遮蔽装置７０によって遮蔽される実際の日射に即して日射遮蔽装置７０を制御することができる。また、予め判定した天候に応じてスケジュールを設定し、設定したスケジュールに従って日射遮蔽装置７０が制御されるため、日射遮蔽装置７０が短時間に日射を導入したり遮蔽したりする動作を交互に繰り返すことが抑制される。ひいては、ユーザの快適性を向上させることができる。
　また、制御装置５０は、空調負荷となる日射熱が閾値より大きい場合には、日射熱の導入又は遮断をユーザの要望より優先して日射遮蔽装置７０を制御する一方、日射熱が閾値より小さい場合には、要望に従って日射遮蔽装置７０を制御した。一般的に消費エネルギーは電気料金に対応するため、省エネルギーはユーザが一般的に希望するものといえるが、消費エネルギーの増加量が著しいものでなければ、日射遮蔽装置７０に対して省エネルギーのための制御とは異なる操作をしたいという要望がある。制御装置５０は、このような要望に従って日射遮蔽装置７０を適当に制御することができる。ひいては、ユーザの快適性を向上させることができる。
　また、制御装置５０は、太陽光発電装置３０の発電量から日射熱を算出した。これにより、太陽光発電装置３０を備える建物２００であれば、照度センサに代表されるセンサを取り付けることなく日射熱を加味した空調運転を実現することができる。
　実施の形態２．
　続いて、実施の形態２について、上述の実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。本実施の形態に係る制御装置５０は、天候に応じた制御パターンが予め設定される点で、実施の形態１に係るものと異なっている。
　具体的には、本実施の形態に係る制御装置５０は、日射量の算出及び各空間２０１への日射取得量の算出を実行することなく、天候に応じた制御パターンを参照して、各時刻における日射遮蔽装置７０の制御を決定する。天候に応じた制御パターンは、温熱環境をシミュレーションにより求めた結果から最適な効果が得られるように、日射遮蔽装置７０の開状態、閉状態、半開状態を選択することで設定される。
　本実施の形態に係る制御装置５０は、保持すべきデータの量を削減することができる。また、構造情報をシミュレーションモデルとしてシミュレーションを実行することで、ユーザによる詳細な構造情報の入力を省略することができる。さらに、制御パターンを変更することで、制御装置５０による制御内容をユーザの必要に応じて変更することが容易になる。
　実施の形態３．
　続いて、実施の形態３について、上述の実施の形態２との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態２と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。本実施の形態に係る制御装置５０は、インターネットに代表される通信ネットワークに接続され、通信ネットワーク上のサーバが温熱環境のシミュレーションを実行する点で、実施の形態２に係るものと異なっている。
　また、制御装置５０は、天候も含めた当日の制御パターンとして、スケジュールを展開してもよい。すなわち、雨、曇り、晴れ、快晴それぞれのケースの制御パターンを並行に展開しておいてもよい。これにより、制御装置５０は、気象情報を外部から取得して、天候の変化に対応して制御パターンを容易に変更することができる。この場合、気象情報を次に取得するまでの時間のスケジュールを立案すればよい。なお、気象情報には、現在の気象を示す情報、及び気象の予報が含まれる。
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態によって限定されるものではない。
　例えば、制御装置５０は、建物２００に設置された太陽光発電装置３０の発電量を取得したが、これには限定されない。制御装置５０は、インターネット上のサーバから、他の建物に設置された太陽光発電装置３０の発電量を取得してもよい。この場合には、建物２００と他の建物とがある程度狭い地域にあることが望ましい。また、制御装置５０は、インターネット上のサーバから、図８に示された日射量のデータを取得してもよい。
　また、制御装置５０は、遮断日射熱の大きい日射遮蔽装置７０を優先して省エネ制御を実行させたが、さらに省エネ効果の大きい時間帯から優先して日射遮蔽装置７０に省エネ制御を実行させてもよい。
　また、ユーザによる要望について、要望するか否かのみの場合について説明したが、これには限定されない。制御装置５０は、ユーザの要望を、その要望の度合いとともに受け付けてもよい。要望の度合いに応じて図１３中のステップＳ５６の判定で用いられる閾値を変更すれば、ユーザの要望の度合いに応じた制御を実行することができる。具体的には、要望が強い場合に、閾値を大きくすれば、要望に従って制御される日射遮蔽装置７０の数が、要望が弱い場合よりも増加すると考えられる。
　上記実施の形態に係る制御装置５０の機能は、専用のハードウェアによっても、また、通常のコンピュータシステムによっても実現することができる。
　例えば、補助記憶部５３に記憶されているプログラム５８を、フレキシブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、そのプログラム５８をコンピュータにインストールすることにより、上述の処理を実行する装置を構成することができる。
　また、プログラム５８をインターネットに代表される通信ネットワーク上のサーバ装置が有するディスク装置に格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロードするようにしてもよい。
　また、通信ネットワークを介してプログラム５８を転送しながら起動実行することによっても、上述の処理を達成することができる。
　更に、プログラム５８の全部又は一部をサーバ装置上で実行させ、その処理に関する情報をコンピュータが通信ネットワークを介して送受信しながらプログラム５８を実行することによっても、上述の処理を達成することができる。
　なお、上述の機能を、ＯＳ（Operating System）が分担して実現する場合又はＯＳとアプリケーションとの協働により実現する場合には、ＯＳ以外の部分のみを媒体に格納して配布してもよく、また、コンピュータにダウンロードしてもよい。
　また、制御装置５０の機能を実現する手段は、ソフトウェアに限られず、その一部又は全部を、回路を含む専用のハードウェアによって実現してもよい。
　本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
　本発明は、エネルギーの効率的な利用に適している。
　１００　日射制御システム、　２１　太陽光線、　３０　太陽光発電装置、　３１　ソーラーパネル、　３２　パワーコンディショナ、　４０　計測装置、　５０　制御装置、　５１　プロセッサ、　５２　主記憶部、　５３　補助記憶部、　５４　入力部、　５５　出力部、　５６　通信部、　５７　内部バス、　５８　プログラム、　６０　空調装置、　６１　換気装置、　６２　照明装置、　７０　日射遮蔽装置、　７１　電動オーニング、　７２　電動シャッタ、　７３　電動ブラインド、　２００　建物、　２０１　空間、　２０２　開口部、　２０３　ガラス戸、　２０４　庇、　２０５　壁、　５０１　構造情報取得部、　５０２　要望受付部、　５０３　発電量取得部、　５０４　記憶部、　５０５　日射熱予測部、　５０６　スケジュール設定部、　５０７　制御部。

Claims (9)

  1. 　建物の開口部から空調の対象となる空間に入る日射を遮蔽する日射遮蔽装置を制御する制御装置であって、
    　前記建物に設置された太陽光発電装置の発電量を取得する第１取得手段と、
    　前記発電量から判定される天候に応じて、前記日射遮蔽装置による日射の前記空間への導入又は遮蔽を前記空間の空調に利用するスケジュールを設定する設定手段と、
    　前記設定手段によって設定されたスケジュールに従って前記日射遮蔽装置を制御する制御手段と、
    　を備える制御装置。
  2. 　前記日射遮蔽装置による日射の遮蔽の有無に関する要望を受け付ける受付手段と、
    　前記開口部が配置された位置及び方向を示す情報を取得する第２取得手段と、をさらに備え、
    　前記設定手段は、前記要望に従ってスケジュールを設定して、前記発電量から判定される天候と前記位置及び前記方向とから得る前記開口部への日射熱が予め定められた大きさを超えると、前記日射遮蔽装置による日射の前記空間への導入又は遮蔽を前記空間の空調に利用することを前記要望より優先してスケジュールを設定する、
    　請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記要望には、前記空間への採光又は通風が含まれ、
    　前記設定手段は、前記要望に従って日射を前記空間に導入するスケジュールを設定して、前記日射熱が前記予め定められた大きさを超えた場合において、前記空間の空調の目標温度が外気温度の予測値より低いときには、日射を遮蔽するスケジュールを設定する、
    　請求項２に記載の制御装置。
  4. 　前記要望には、防犯、防災又は防音の要望が含まれ、
    　前記設定手段は、前記要望に従って日射を遮蔽するスケジュールを設定して、前記日射熱が前記予め定められた大きさを超えた場合において、前記空間の空調の目標温度が外気温度の予測値より高いときには、日射を導入するスケジュールを設定する、
    　請求項２又は３に記載の制御装置。
  5. 　予め定められた長さの将来の特定時間における前記日射熱を前記発電量の計測値と前記位置及び前記方向とから予測する予測手段、をさらに備え、
    　前記設定手段は、前記予測手段によって予測された前記日射熱が前記予め定められた大きさより小さい場合には、前記日射遮蔽装置による日射の遮蔽の有無を示す前記特定時間のスケジュールを前記要望に従って設定し、前記予測手段によって予測された前記日射熱が前記予め定められた大きさを超える場合には、前記日射の前記空間への導入又は遮蔽を前記空間の空調に利用することを前記要望より優先して前記スケジュールを設定する、
    　請求項２から４のいずれか一項に記載の制御装置。
  6. 　前記設定手段は、前記日射遮蔽装置と、前記空間に入る日射を遮蔽する他の遮蔽装置と、のうち、日射の遮蔽により前記空間から遮断される日射熱が大きい装置を優先してスケジュールを設定する、
    　請求項１から５のいずれか一項に記載の制御装置。
  7. 　建物の開口部から空調の対象となる空間に入る日射を遮蔽する日射遮蔽装置と、
    　前記日射遮蔽装置を制御する制御装置と、
    　を備える日射制御システムであって、
    　前記制御装置は、
    　前記建物に設置された太陽光発電装置の発電量を取得する第１取得手段と、
    　前記発電量から判定される天候に応じて、前記日射遮蔽装置による日射の前記空間への導入又は遮蔽を前記空間の空調に利用するスケジュールを設定する設定手段と、
    　前記設定手段によって設定されたスケジュールに従って前記日射遮蔽装置を制御する制御手段と、
    　を備える、日射制御システム。
  8. 　空調の対象となる空間の開口部から前記空間に入る日射を遮蔽する日射遮蔽装置を制御する制御方法であって、
    　太陽光発電装置の発電量から判定される天候に応じて、前記日射遮蔽装置による日射の前記空間への導入又は遮蔽を前記空間の空調に利用するスケジュールを設定する設定ステップと、
    　設定されたスケジュールに従って前記日射遮蔽装置を制御する制御ステップと、
    　を含む制御方法。
  9. 　コンピュータに、
    　太陽光発電装置の発電量から判定される天候に応じて、空調の対象となる空間の開口部から前記空間に入る日射を遮蔽する日射遮蔽装置による日射の前記空間への導入又は遮蔽を前記空間の空調に利用するスケジュールを設定し、
    　設定されたスケジュールに従って前記日射遮蔽装置を制御する、
    　ことを実行させるためのプログラム。
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