環境・熱エネルギー制御システム
【課題】街区の環境及び熱エネルギーを制御することが可能な環境・熱エネルギー制御システムを提供する。
【解決手段】街区内における建物の室内環境を制御する複数の自動制御装置１０と、これら複数の自動制御装置１０とインターネットなどのネットワーク２０を介して接続され、各自動制御装置１０と情報を共有することにより、各自動制御装置１０を管理する管理装置３０とを備える。管理装置３０は、各自動制御装置１０から受け取った情報を開示レベルに分けて保存し、情報の開示を求める利用者からの要求に応じて開示レベルを変えて保存した情報を開示する。
【解決手段】街区内における建物の室内環境を制御する複数の自動制御装置１０と、これら複数の自動制御装置１０とインターネットなどのネットワーク２０を介して接続され、各自動制御装置１０と情報を共有することにより、各自動制御装置１０を管理する管理装置３０とを備える。管理装置３０は、各自動制御装置１０から受け取った情報を開示レベルに分けて保存し、情報の開示を求める利用者からの要求に応じて開示レベルを変えて保存した情報を開示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、街区の環境および熱エネルギーを制御する環境・熱エネルギー制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空調システムは、主として室内の温度および湿度を調整するものであり、実際の運転では、例えば、予め使用者により温度および湿度が設定され、その目標値に近づけるように自動運転が行われている。しかし、近年では、地球環境改善のため、単に快適さのみを追求するのではなく、省エネまたは二酸化炭素排出量を削減することが求められている。そこで、熱負荷シミュレーションを建物の空調・照明の自動コントロールに導入して、省エネまたは二酸化炭素排出量削減に即した制御を行うことが提案されている。例えば、非特許文献１、２には、気温や湿度などの測定データから、現状の再現および予測を含めた熱負荷のシミュレーションを行い、測定データ等から計算した予測値と目標値を比較して迅速でなめらかな制御を行うことにより、省エネまたは二酸化炭素排出量を削減するシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】内海康雄、外４名，「ＣＯ２排出量削減のための空調機器の自動制御システム開発に関する研究（第３報）開発した自動制御システムの構成と特徴」，空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集，２００６．９．２７〜２９（長野），ｐ３１１−３１４
【非特許文献２】内海康雄、外４名，「ＣＯ２排出量削減のための空調機器の自動制御システム開発に関する研究（第９報）ＴＲＮＳＹＳによる熱負荷計算について」，空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集，２００７．９．１２〜１４（仙台），ｐ６２１−６２４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来は、建物ごとに制御を行っていたので、省エネまたは二酸化炭素排出量削減の効果はその建物の範囲内にとどまり、地球環境を大幅に改善するには至っていない。また、全ての建物に個別に制御システムを導入するには、コストが大幅にかかり、現実的ではない。そこで、街区単位で簡易かつ安価に省エネまたは二酸化炭素排出量の削減を図ることができる制御システムの開発が望まれていた。
【０００５】
本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、街区の環境及び熱エネルギーを制御することが可能な環境・熱エネルギー制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の環境・熱エネルギー制御システムは、室内環境を設定する運転シナリオに室内環境の観測値を加えて、熱負荷および空気環境のシミュレーションを行い、その結果に基づいて空調機器の運転を制御する複数の自動制御装置と、これら複数の自動制御装置とネットワークを介して接続され、各自動制御装置と情報を共有することにより、各自動制御装置を管理する管理装置とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の環境・熱エネルギー制御システムによれば、複数の自動制御装置とネットワークを介して接続され、各自動制御装置と情報を共有することにより、各自動制御装置を管理する管理装置を備えるようにしたので、複数の自動制御装置により制御されている空調機器の運転状況を一括して把握することができる。よって、例えば、街区内の空調機器を自動制御装置により制御するようにすれば、個別建物とその集合体である街区の環境およびエネルギー使用量の実態をリアルタイムで把握することができ、街区の環境および熱エネルギーを容易に制御することができる。また、複数の自動制御装置による制御状況を比較して、より効率の高い制御方法を各自動制御装置にフィードバックすることができるので、高効率化を図ることができる。従って、省エネまたは二酸化炭素排出量削減を容易に図ることができる。
【０００８】
また、管理装置において、各自動制御装置から受け取った情報を情報データベースに保存し、情報の開示を求める利用者からの要求に応じて情報を開示するようにすれば、各自動制御装置の情報を容易に共有することができ、状況を容易に把握することができる。特に、各自動制御装置から受け取った情報を複数の開示レベルに分けて保存し、情報の開示を求める利用者に応じて、開示レベルを変えて情報を開示するようにすれば、目的に応じて情報を使い分けることができる。
【０００９】
更に、自動制御装置において、複数の運転シナリオについて熱負荷および空気環境のシミュレーションを行い、運転制御データを作成すると共に、各運転シナリオについて複数の指標に関する評価を行って管理者に示し、選択された運転シナリオに基づいて空調機器の運転を制御するようにすれば、目的に応じたきめ細かい制御を行うことができる。特に、エネルギー消費量、二酸化炭素排出量、快適性、およびコストの少なくとも４つの指標について、各運転シナリオの評価をそれぞれ行うようにすれば、エネルギー消費量、二酸化炭素排出量、快適性、およびコストのバランスをとりながら、省エネまたは二酸化炭素排出量削減を容易に図ることができる。
【００１０】
加えて、管理装置に、各自動制御装置が空調機器の運転を制御する際の標準化した制御ライブラリを備えるようにすれば、自動制御装置は標準化された制御ライブラリを用いることにより、容易に稼働することができる。特に、管理装置に、街区の種類毎に標準化した制御ライブラリを備えるようにすれば、適用する街区に応じた最適化制御を簡単かつ安価に行うことができる。
【００１１】
更にまた、街区の微気象情報を加えて熱負荷・空気環境シミュレーションを行うようにすれば、街区に応じたより効率的な制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る環境・熱エネルギー制御システムの構成を表わす図である。
【図２】図１に示した自動制御装置の配置例を表わす図である。
【図３】図１に示した自動制御装置の構成を表わす図である。
【図４】図１に示した管理装置の構成を表わす図である。
【図５】図１に示した街区微気象推定装置の構成を表わす図である。
【図６】図１に示した自動制御装置の設置手順を表す流れ図である。
【図７】図１に示した自動制御装置の運転シナリオ選択時における第１の動作手順を表す流れ図である。
【図８】図１に示した自動制御装置の運転シナリオ選択時における第２の動作手順を表す流れ図である。
【図９】図１に示した自動制御装置の通常運転時における動作手順を表す流れ図である。
【図１０】図１に示した管理装置に情報の開示を求める手順を表す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施の形態に係る環境・熱エネルギー制御システム１の概略構成を表わすものである。この環境・熱エネルギー制御システム１は、例えば、街区の環境および熱エネルギーを制御するものであり、街区内における建物の室内環境を制御する複数の自動制御装置１０と、これら複数の自動制御装置１０とインターネットなどのネットワーク２０を介して接続され、各自動制御装置１０と情報を共有することにより、各自動制御装置１０を管理する管理装置３０とを備えている。ネットワーク２０には、また、各自動制御装置１０が配置されている街区の微気象を推定する街区微気象推定装置４０が接続されている。なお、微気象というのは、地表付近、およそ地表面から１００ｍくらいまでの大気現象をいう。
【００１５】
図２は、自動制御装置１０の配設例を概念的に表わすものである。自動制御装置１０は、例えば、（Ａ）に示したように、建物５１に配設されている空調機器５２を直接接続して制御するようにしてもよく、また、（Ｂ）に示したように、建物５１に設置されているＢＥＭＳ（Building Energy Management System ）等の管理制御システム５３に接続し、管理制御システム５３を介して空調機器５２を制御するようにしてもよい。
【００１６】
図３は、自動制御装置１０のシステム構成を表わすものである。自動制御装置１０は、例えば、熱負荷および空気環境のシミュレーションを行い、その結果に基づいて空調機器５２の運転を制御するものである。自動制御装置１０は、例えば、熱負荷・空気環境シミュレーション手段１１と、運転制御データ作成手段１２と、シナリオ選択手段１３と、制御データベース１４と、観測値管理手段１５と、予測値管理手段１６と、エミュレータ１７と、情報送信手段１８とを備えている。
【００１７】
熱負荷・空気環境シミュレーション手段１１は、例えば、室内環境を設定する運転シナリオに室内環境の観測値を加えて、熱負荷および空気環境のシミュレーションを行うものである。運転シナリオは、室内の温度、湿度、換気量および対象となる設備機器の発停や稼働状況などを設定する運転スケジュールであり、例えば、室内の温度、湿度、換気量、設備機器の発停および稼働状況などが時間とともに設定されている。熱負荷・空気環境シミュレーション手段１１は、例えば、予め用意された複数の運転シナリオについてそれぞれシミュレーションを行うように構成されている。シミュレーションに用いる入力データとしては、例えば、室内の温度、湿度および濃度などの室内環境の観測値の外にも、温度・湿度の天気予測値を用いるように構成されていることが好ましい。より迅速でなめらかな制御を行うことができるからである。
【００１８】
運転制御データ作成手段１２は、例えば、熱負荷・空気環境シミュレーション手段１１により計算した計算結果に基づき、空調機器５２の運転制御データを作成するものである。運転制御データ作成手段１２は、例えば、熱負荷・空気環境シミュレーション手段１１と同様に、複数の運転シナリオについてそれぞれ運転制御データを作成するように構成されている。
【００１９】
シナリオ選択手段１３は、例えば、熱負荷・空気環境シミュレーション手段１１の計算結果および運転制御データ作成手段１２により作成された運転制御データから、各運転シナリオについて複数の指標に関する評価をそれぞれ行い、それらの評価を管理者に示し、希望する運転シナリオの選択を求めるものである。自動制御装置１０には、例えば、表示部および入力部を備えた入出力装置５５が接続されており、シナリオ選択手段１３は、例えば、入出力装置５５を介して管理者に評価を表示すると共に、管理者からの選択を受けるようになっている。評価は、エネルギー消費量、二酸化炭素排出量、快適性、およびコストの少なくとも４つの指標について行うように構成されていることが好ましい。エネルギー消費量、二酸化炭素排出量、快適性、およびコストのバランスをとりながら、省エネまたは二酸化炭素排出量削減を容易に図ることができるからである。
【００２０】
シナリオ選択手段１３は、また、例えば、管理者から選択された運転シナリオに対応する運転制御データを制御データベース１４から選択して空調機器５２に出力するようにもなっている。
【００２１】
制御データベース１４は、自動制御装置１０において扱うデータを保存するものであり、例えば、室内センサー５４により観測された温度、湿度および濃度などの室内環境観測値１４Ａと、温度および湿度などの天気予測値１４Ｂと、運転シナリオ１４Ｃと、熱負荷・空気環境シミュレーション計算結果１４Ｄと、運転制御データ１４Ｅとを格納している。
【００２２】
観測値管理手段１５は、例えば、室内に設置された室内センサー５４から温度、湿度および濃度などの室内環境を読み取り、制御データベース１４に保存するものである。予測値管理手段１６は、例えば、インターネットなどのネットワーク２０を介して温度、湿度などの天気予測値を取得し、制御データベース１４に保存するものである。
【００２３】
エミュレータ１７は、例えば、自動制御装置１０に空調機器５２を接続して動作させる前に、シミュレーションにより動作確認をするためのものである。情報送信手段１８は、制御データベース１４の情報を管理装置３０に送信するものであり、例えば、制御データベース１４の内容を更新する際に、同一の内容を管理装置３０に送信するように構成されている。
【００２４】
図４は、管理装置３０のシステム構成を表わすものである。管理装置３０は、例えば、各自動制御装置１０から受け取った情報を保存する情報データベース３１と、各自動制御装置１０から情報を受信して情報データベースに保存する情報受信手段３２と、情報の開示を求める利用者からの要求に応じて、情報データベース３１に保存した情報を開示する情報開示手段３３と、情報の開示を求める利用者の情報を登録する利用者データベース３４とを有している。情報受信手段３２は、各自動制御装置から受け取った情報を複数の開示レベルに分けて情報データベース３１に保存するように構成されており、情報開示手段３３は、情報の開示を求める利用者に応じて、開示レベルを変えて情報を開示するように構成されている。目的に応じて情報を使い分けることができるからである。管理装置３０には、例えば、インターネットなどのネットワーク２０を介してパソコンなどよりなる複数の端末６０が接続されるようになっており、情報の開示を求める利用者は、各端末６０を利用して、情報の開示を求めることができるようになっている。情報の開示を求める利用者としては、例えば、管理者、居住者、または行政などが挙げられる。
【００２５】
管理装置３０は、また、各自動制御装置１０が空調機器５２の運転を制御する際の標準化した制御ライブラリを保存した制御ライブラリデータベース３５と、制御ライブラリデータベース３５を管理する制御ライブラリ管理手段３６とを有している。制御ライブラリとしては、例えば、オフィス、学校などの用途毎の運転制御データのセットが挙げられ、空調機器５２の方式やメーカー毎に用意される。また、制御ライブラリデータベース３５は、街区と建物の種類毎に標準化した制御ライブラリを有しており、適用する街区に応じて適した制御を容易にすることができるようになっている。制御ライブラリ管理手段３６は、例えば、各自動制御装置１０からの要求に応じて、選択された制御ライブラリを各自動制御装置１０に送信して用いることができるようにするものであり、例えば、自動制御装置１０の運転制御データ作成手段１２は、必要な制御ライブラリをダウンロードして用いることができるように構成されている。
【００２６】
図５は、街区微気象推定装置４０のシステム構成を表わすものである。街区微気象推定装置４０は、例えば、街区における室外環境の観測値、天気予測値および街区モデルに基づいて街区の微気象情報を推定する推定手段４１と、街区微気象推定装置４０で扱うデータを保存する街区微気象データベース４２とを有している。街区モデルには、例えば、街区に存在する建物の大きさ、数、樹木などの人工物および自然物の情報が入っている。これにより、街区微気象推定装置４０は、街区の条件を加味した街区内の温度、湿度、風向、風速などの微気象を推定するように構成されている。街区微気象データベース４２には、例えば、室外センサー５６により観測された街区内の温度および湿度などの室外環境の観測値４２Ａと、温度および湿度などの天気予測値４２Ｂと、推定手段４１により算出された街区微気象情報４２Ｃとが格納されている。
【００２７】
街区微気象推定装置４０は、また、例えば、インターネットなどのネットワーク２０を介して街区内の室外に設置された室外センサー５６から温度および湿度などの室外環境を読み取り、街区微気象データベース４２に保存する観測値管理手段４３と、インターネットなどのネットワーク２０を介して温度、湿度などの天気予測値を取得し、街区微気象データベース４２に保存する予測値管理手段４４とを有している。街区微気象推定装置４０は、更に、自動制御装置１０からの要求に応じて、街区微気象データベース４２から最新の街区微気象情報４２Ｃを読み出し、自動制御装置１０に出力する街区微気象情報管理手段４５を有している。なお、街区微気象推定装置４０には、インターネットなどのネットワーク２０を介して各自動制御装置１０が接続されるようになっており、各自動制御装置１０は、必要に応じて、街区微気象推定装置４０により推定された街区微気象情報４２Ｃを用いて熱負荷・空気環境シミュレーションを行うことができるように構成されている。例えば、自動制御装置１０の熱負荷・空気環境シミュレーション手段１１は、図３に示した天気予測値１４Ｂと、街区微気象推定装置４０により推定された微気象情報とのどちらかを選択して用いることができるように構成されている。
【００２８】
この環境・熱エネルギー制御システム１は、例えば、次のようにして用いられる。
【００２９】
図６は自動制御装置１０の設置手順を表すものである。まず、建物５１に自動制御装置１０を配設し、インターネットなどのネットワーク２０との接続環境を整える（ステップＳ１０１）。次いで、管理者の希望に応じた複数の運転シナリオを、例えば、入出力装置５５を用いて自動制御装置１０に入力し、制御データベース１４に保存する（ステップＳ１０２）。続いて、自動制御装置１０をインターネットなどのネットワーク２０を介して管理装置３０に接続し、制御ライブラリデータベース３５から、街区および建物に応じた制御ライブラリを運転制御データ作成手段１２にダウンロードする（ステップＳ１０３）。その後、エミュレータ１７を用いて、自動制御装置１０の動作試験を行う（ステップＳ１０４）。動作試験の結果が不適である場合には、調整を行い、適正となるまで動作試験を行う。動作試験の結果が適正である場合には、例えば、建物５１に空調機器５２および室内センサー５４を配設して自動制御装置１０に接続する。または、建物５１に既に配設されている空調機器５２および室内センサー５４を自動制御装置１０に接続する（ステップＳ１０５）。
【００３０】
図７は自動制御装置１０の運転シナリオ選択時における第１の動作手順を表すものである。この動作手順は、天気予測値１４Ｂを用いて熱負荷・空気環境シミュレーションを行う場合を示している。まず、例えば、観測値管理手段１５により、室内センサー５４から温度、湿度および濃度などの室内環境を読み取り、制御データベース１４に保存する（ステップＳ２０１）。また、例えば、予測値管理部１６により、インターネットなどのネットワーク２０を介して、温度、湿度などの天気予測値を取得し、制御データベース１４に保存する（ステップＳ２０２。）次いで、熱負荷・空気環境シミュレーション手段１１により、例えば、制御データベース１４から室内環境観測値１４Ａ、天気予測値１４Ｂおよび運転シナリオ１４Ｃを読み出し、複数の運転シナリオについて、室内環境観測値および天気予測値を加えて、熱負荷および空気環境のシミュレーションをそれぞれ行い、計算結果を制御データベース１４に保存する（ステップＳ２０３）。
【００３１】
続いて、運転制御データ作成手段１２により、例えば、制御データベース１４から熱負荷・空気環境シミュレーション計算結果１４Ｄを読み出し、複数の運転シナリオについて、空調機器５２の運転制御データ１４Ｅをそれぞれ作成し、制御データベース１４に保存する（ステップＳ２０４）。その後、シナリオ選択手段１３により、例えば、制御データベース１４から熱負荷・空気環境シミュレーション計算結果１４Ｄおよび運転制御データ１４Ｅを読み出し、各運転シナリオについて複数の指標に関する評価、例えば、エネルギー消費量、二酸化炭素排出量、快適性、およびコストの４つの指標に関する評価をそれぞれ行う（ステップＳ２０５）。次いで、シナリオ選択手段１３により、各運転シナリオの評価を表などにして入出力装置５５を介して管理者に示し、管理者から希望する運転シナリオの選択を求める（ステップＳ２０６）。管理者から希望する運転シナリオが入力されると、シナリオ選択手段１３により、制御データベース１４から選択された運転シナリオに対応する運転制御データ１４Ｅを読み出し、空調機器５２に出力する（ステップＳ２０７）。
【００３２】
これにより、空調機器５２は、選択された運転シナリオに対応する運転制御データに従って稼働する。この運転シナリオ選択動作は、１日に１回、決められた時間に行われるか、または、設定された時間、例えば数時間おきに行われる。なお、情報送信手段１８は、例えば、制御データベース１４の内容が更新されると、更新された内容を管理装置３０に送信し、管理装置３０は情報受信手段３２によりそれを開示レベルに分けて情報データベース３１に保存する。
【００３３】
図８は自動制御装置１０の運転シナリオ選択時における第２の動作手順を表すものである。この動作手順は、天気予測値１４Ｂに代えて、街区微気象推定装置４０により推定された街区微気象情報４２Ｃを用いて熱負荷・空気環境シミュレーションを行う場合を示している。この動作手順では、図７に示した第１の動作手順と同一の手順については、同一のステップ番号を付して説明する。
【００３４】
まず、例えば、観測値管理手段１５により、室内センサー５４から室内環境を読み取り、制御データベース１４に保存する（ステップＳ２０１）。次いで、熱負荷・空気環境シミュレーション手段１１により、例えば、制御データベース１４から室内環境観測値１４Ａおよび運転シナリオ１４Ｃを読み出すと共に、街区微気象推定装置４０から街区微気象情報４２Ｃを読み出し、複数の運転シナリオについて、室内環境観測値１４Ａおよび街区微気象情報４２Ｃを加えて、熱負荷および空気環境のシミュレーションをそれぞれ行い、計算結果を制御データベース１４に保存する（ステップＳ２１３）。なお、街区微気象推定装置４０では、設定された時間毎に、室外環境観測値４２Ａおよび天気予測値４２Ｂを更新し、更新したデータに基づいて推定手段４１により街区微気象情報４２Ｃを算出して街区微気象データベース４２に保存しており、自動制御装置１０からの要求に応じて、街区微気象情報管理手段４５により最新の街区微気象情報４２Ｃを読み出して自動制御装置１０に出力する。
【００３５】
続いて、図７に示した動作手順と同様に、運転制御データ作成手段１２により、例えば、複数の運転シナリオについて、空調機器５２の運転制御データ１４Ｅをそれぞれ作成し（ステップＳ２０４）、シナリオ選択手段１３により、例えば、各運転シナリオについて複数の指標に関する評価を行い（ステップＳ２０５）、それを管理者に示して希望する運転シナリオの選択を求め（ステップＳ２０６）、シナリオ選択手段１３により、選択された運転シナリオに対応する運転制御データ１４Ｅを空調機器５２に出力する（ステップＳ２０７。）この運転シナリオ選択動作も、図７に示した運転シナリオ選択動作と同様に、１日に１回、決められた時間に行われるか、または、設定された時間、例えば数時間おきに行われる。情報送信手段１８も、同様にして、制御データベース１４の更新内容を管理装置３０に送信する。
【００３６】
図９は自動制御装置１０の通常運転時の動作手順を表すものである。まず、例えば、観測値管理手段１５により、設定された時間毎、例えば５分おきに、室内センサー５４から温度、湿度および濃度などの室内環境を読み取り、制御データベース１４に保存する（ステップＳ３０１）。次いで、運転制御データ作成手段１２により、例えば、制御データベース１４から現在の室内環境観測値１４Ａと、選択されている運転シナリオに対応する熱負荷・空気環境シミュレーション計算結果１４Ｄとを読み出し、それらを用いて運転制御データ１４Ｅを作成し直し、制御データベース１４に保存する（ステップＳ３０２）。続いて、シナリオ選択手段１３により、制御データベース１４から更新された運転制御データ１４Ｅを読み出し、空調機器５２に出力する。
【００３７】
これにより、空調機器５２は、現在の室内環境に応じて調整された運転制御データ１４Ｅに従って稼働する。なお、情報送信手段１８は、例えば、制御データベース１４の更新内容を管理装置３０に送信し、管理装置３０は情報受信手段３２によりそれを開示レベルに分けて情報データベース３１に保存する。
【００３８】
図１０は管理装置３０に情報の開示を求める手順を表すものである。まず、情報の開示を求める利用者は、例えば、端末６０を利用し、インターネットなどのネットワーク２０を介して管理装置３０に利用者登録を行う。管理装置３０では、例えば、情報開示手段３３により、情報の開示を求める利用者から入力された利用者情報を利用者データベース３４に登録する（ステップＳ４０１）。次いで、情報の開示を求める利用者から、例えば、端末６０を利用し、インターネットなどのネットワーク２０を介して管理装置３０に情報の開示が求められると、管理装置３０では、例えば、情報開示手段３３により、利用者データベース３４を参照して登録を確認し、登録された利用者からの要求であれば、その利用者の開示レベルに応じて、情報データベース３１から情報を読み出し、利用者に開示する（ステップＳ４０２）。
【００３９】
このように本実施の形態によれば、複数の自動制御装置１０とネットワーク２０を介して接続され、各自動制御装置１０と情報を共有することにより、各自動制御装置１０を管理する管理装置３０を備えるようにしたので、複数の自動制御装置１０により制御されている空調機器５２の運転状況を一括して把握することができる。よって、例えば、街区内の空調機器５２を自動制御装置１０により制御するようにすれば、個別建物とその集合体である街区の環境およびエネルギー使用量の実態をリアルタイムで把握することができ、街区の環境および熱エネルギーを容易に制御することができる。また、複数の自動制御装置１０による制御状況を比較して、より効率の高い制御方法を各自動制御装置１０にフィードバックすることができるので、高効率化を図ることができる。従って、省エネまたは二酸化炭素排出量削減を容易に図ることができる。
【００４０】
また、管理装置３０において、各自動制御装置１０から受け取った情報を情報データベース３１に保存し、情報の開示を求める利用者からの要求に応じて情報を開示するようにすれば、各自動制御装置１０の情報を容易に共有することができ、状況を容易に把握することができる。特に、各自動制御装置１０から受け取った情報を複数の開示レベルに分けて保存し、情報の開示を求める利用者に応じて、開示レベルを変えて情報を開示するようにすれば、目的に応じて情報を使い分けることができる。
【００４１】
更に、自動制御装置１０において、複数の運転シナリオについて熱負荷および空気環境のシミュレーションを行い、運転制御データ１４Ｅを作成すると共に、各運転シナリオについて複数の指標に関する評価を行って管理者に示し、選択された運転シナリオに基づいて空調機器５２の運転を制御するようにすれば、目的に応じたきめ細かい制御を行うことができる。特に、エネルギー消費量、二酸化炭素排出量、快適性、およびコストの少なくとも４つの指標について、各運転シナリオの評価をそれぞれ行うようにすれば、エネルギー消費量、二酸化炭素排出量、快適性、およびコストのバランスをとりながら、省エネまたは二酸化炭素排出量削減を容易に図ることができる。
【００４２】
加えて、管理装置３０に、各自動制御装置１０が空調機器５２の運転を制御する際の標準化した制御ライブラリを備えるようにすれば、自動制御装置１０は標準化された制御ライブラリを用いることにより、容易に稼働することができる。特に、管理装置３０に、街区の種類毎に標準化した制御ライブラリを備えるようにすれば、適用する街区に応じた最適化制御を簡単かつ安価に行うことができる。
【００４３】
更にまた、街区の微気象情報を加えて熱負荷・空気環境シミュレーションを行うようにすれば、街区に応じたより効率的な制御を行うことができる。
【００４４】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、自動制御装置１０は、図３に示した空調機器５２、室内センサー５４または入出力装置５５と、直接接続されていてもよく、建物内ネットワークを介して接続されていてもよい。
【００４５】
また、上記実施の形態では、自動制御装置１０を制御する建物５１に配設する場合について説明したが、制御する建物５１の外に配設するようにしてもよく、このような場合には、制御する建物５１の空調機器５２、室内センサー５４または入出力装置５５をインターネットなどのネットワーク２０を介して接続するようにしてもよい。
【００４６】
更に、上記実施の形態では、管理装置３０と街区微気象推定装置４０とを別に記載したが、１つの装置内に、管理装置３０と街区微気象推定装置４０とを共に備えるように構成してもよい。
【００４７】
加えて、上記実施の形態では、システムの構成を具体的に説明したが、全ての構成要素を備えていなくてもよく、また、他の構成要素を備えていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
街区の環境および熱エネルギーを制御する際に用いることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０…自動制御装置、１１…熱負荷・空気環境シミュレーション手段、１２…運転制御データ作成手段、１３…シナリオ選択手段、１４…制御データベース、１４Ａ…室内環境観測値、１４Ｂ…天気予測値、１４Ｃ…運転シナリオ、１４Ｄ…熱負荷・空気環境シミュレーション計算結果、１４Ｅ…運転制御データ、１５…観測値管理手段、１６…予測値管理手段、１７…エミュレータ、１８…情報送信手段、２０…ネットワーク、３０…管理装置、３１…情報データベース、３２…情報受信手段、３３…情報開示手段、３４…利用者データベース、３５…制御ライブラリデータベース、３６…制御ライブラリ管理手段、４０…街区微気象推定装置、４１…推定手段、４２…街区微気象データベース、４２Ａ…室外環境観測値、４２Ｂ…天気予測値、４２Ｃ…街区微気象情報、４３…観測値管理手段、４４…予測値管理手段、４５…街区微気象情報管理手段、５１…建物、５２…空調機器、５３…管理制御システム、５４…室内センサー、５５…入出力装置、５６…室外センサー、６０…端末
【技術分野】
【０００１】
本発明は、街区の環境および熱エネルギーを制御する環境・熱エネルギー制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空調システムは、主として室内の温度および湿度を調整するものであり、実際の運転では、例えば、予め使用者により温度および湿度が設定され、その目標値に近づけるように自動運転が行われている。しかし、近年では、地球環境改善のため、単に快適さのみを追求するのではなく、省エネまたは二酸化炭素排出量を削減することが求められている。そこで、熱負荷シミュレーションを建物の空調・照明の自動コントロールに導入して、省エネまたは二酸化炭素排出量削減に即した制御を行うことが提案されている。例えば、非特許文献１、２には、気温や湿度などの測定データから、現状の再現および予測を含めた熱負荷のシミュレーションを行い、測定データ等から計算した予測値と目標値を比較して迅速でなめらかな制御を行うことにより、省エネまたは二酸化炭素排出量を削減するシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】内海康雄、外４名，「ＣＯ２排出量削減のための空調機器の自動制御システム開発に関する研究（第３報）開発した自動制御システムの構成と特徴」，空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集，２００６．９．２７〜２９（長野），ｐ３１１−３１４
【非特許文献２】内海康雄、外４名，「ＣＯ２排出量削減のための空調機器の自動制御システム開発に関する研究（第９報）ＴＲＮＳＹＳによる熱負荷計算について」，空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集，２００７．９．１２〜１４（仙台），ｐ６２１−６２４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来は、建物ごとに制御を行っていたので、省エネまたは二酸化炭素排出量削減の効果はその建物の範囲内にとどまり、地球環境を大幅に改善するには至っていない。また、全ての建物に個別に制御システムを導入するには、コストが大幅にかかり、現実的ではない。そこで、街区単位で簡易かつ安価に省エネまたは二酸化炭素排出量の削減を図ることができる制御システムの開発が望まれていた。
【０００５】
本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、街区の環境及び熱エネルギーを制御することが可能な環境・熱エネルギー制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の環境・熱エネルギー制御システムは、室内環境を設定する運転シナリオに室内環境の観測値を加えて、熱負荷および空気環境のシミュレーションを行い、その結果に基づいて空調機器の運転を制御する複数の自動制御装置と、これら複数の自動制御装置とネットワークを介して接続され、各自動制御装置と情報を共有することにより、各自動制御装置を管理する管理装置とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の環境・熱エネルギー制御システムによれば、複数の自動制御装置とネットワークを介して接続され、各自動制御装置と情報を共有することにより、各自動制御装置を管理する管理装置を備えるようにしたので、複数の自動制御装置により制御されている空調機器の運転状況を一括して把握することができる。よって、例えば、街区内の空調機器を自動制御装置により制御するようにすれば、個別建物とその集合体である街区の環境およびエネルギー使用量の実態をリアルタイムで把握することができ、街区の環境および熱エネルギーを容易に制御することができる。また、複数の自動制御装置による制御状況を比較して、より効率の高い制御方法を各自動制御装置にフィードバックすることができるので、高効率化を図ることができる。従って、省エネまたは二酸化炭素排出量削減を容易に図ることができる。
【０００８】
また、管理装置において、各自動制御装置から受け取った情報を情報データベースに保存し、情報の開示を求める利用者からの要求に応じて情報を開示するようにすれば、各自動制御装置の情報を容易に共有することができ、状況を容易に把握することができる。特に、各自動制御装置から受け取った情報を複数の開示レベルに分けて保存し、情報の開示を求める利用者に応じて、開示レベルを変えて情報を開示するようにすれば、目的に応じて情報を使い分けることができる。
【０００９】
更に、自動制御装置において、複数の運転シナリオについて熱負荷および空気環境のシミュレーションを行い、運転制御データを作成すると共に、各運転シナリオについて複数の指標に関する評価を行って管理者に示し、選択された運転シナリオに基づいて空調機器の運転を制御するようにすれば、目的に応じたきめ細かい制御を行うことができる。特に、エネルギー消費量、二酸化炭素排出量、快適性、およびコストの少なくとも４つの指標について、各運転シナリオの評価をそれぞれ行うようにすれば、エネルギー消費量、二酸化炭素排出量、快適性、およびコストのバランスをとりながら、省エネまたは二酸化炭素排出量削減を容易に図ることができる。
【００１０】
加えて、管理装置に、各自動制御装置が空調機器の運転を制御する際の標準化した制御ライブラリを備えるようにすれば、自動制御装置は標準化された制御ライブラリを用いることにより、容易に稼働することができる。特に、管理装置に、街区の種類毎に標準化した制御ライブラリを備えるようにすれば、適用する街区に応じた最適化制御を簡単かつ安価に行うことができる。
【００１１】
更にまた、街区の微気象情報を加えて熱負荷・空気環境シミュレーションを行うようにすれば、街区に応じたより効率的な制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る環境・熱エネルギー制御システムの構成を表わす図である。
【図２】図１に示した自動制御装置の配置例を表わす図である。
【図３】図１に示した自動制御装置の構成を表わす図である。
【図４】図１に示した管理装置の構成を表わす図である。
【図５】図１に示した街区微気象推定装置の構成を表わす図である。
【図６】図１に示した自動制御装置の設置手順を表す流れ図である。
【図７】図１に示した自動制御装置の運転シナリオ選択時における第１の動作手順を表す流れ図である。
【図８】図１に示した自動制御装置の運転シナリオ選択時における第２の動作手順を表す流れ図である。
【図９】図１に示した自動制御装置の通常運転時における動作手順を表す流れ図である。
【図１０】図１に示した管理装置に情報の開示を求める手順を表す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施の形態に係る環境・熱エネルギー制御システム１の概略構成を表わすものである。この環境・熱エネルギー制御システム１は、例えば、街区の環境および熱エネルギーを制御するものであり、街区内における建物の室内環境を制御する複数の自動制御装置１０と、これら複数の自動制御装置１０とインターネットなどのネットワーク２０を介して接続され、各自動制御装置１０と情報を共有することにより、各自動制御装置１０を管理する管理装置３０とを備えている。ネットワーク２０には、また、各自動制御装置１０が配置されている街区の微気象を推定する街区微気象推定装置４０が接続されている。なお、微気象というのは、地表付近、およそ地表面から１００ｍくらいまでの大気現象をいう。
【００１５】
図２は、自動制御装置１０の配設例を概念的に表わすものである。自動制御装置１０は、例えば、（Ａ）に示したように、建物５１に配設されている空調機器５２を直接接続して制御するようにしてもよく、また、（Ｂ）に示したように、建物５１に設置されているＢＥＭＳ（Building Energy Management System ）等の管理制御システム５３に接続し、管理制御システム５３を介して空調機器５２を制御するようにしてもよい。
【００１６】
図３は、自動制御装置１０のシステム構成を表わすものである。自動制御装置１０は、例えば、熱負荷および空気環境のシミュレーションを行い、その結果に基づいて空調機器５２の運転を制御するものである。自動制御装置１０は、例えば、熱負荷・空気環境シミュレーション手段１１と、運転制御データ作成手段１２と、シナリオ選択手段１３と、制御データベース１４と、観測値管理手段１５と、予測値管理手段１６と、エミュレータ１７と、情報送信手段１８とを備えている。
【００１７】
熱負荷・空気環境シミュレーション手段１１は、例えば、室内環境を設定する運転シナリオに室内環境の観測値を加えて、熱負荷および空気環境のシミュレーションを行うものである。運転シナリオは、室内の温度、湿度、換気量および対象となる設備機器の発停や稼働状況などを設定する運転スケジュールであり、例えば、室内の温度、湿度、換気量、設備機器の発停および稼働状況などが時間とともに設定されている。熱負荷・空気環境シミュレーション手段１１は、例えば、予め用意された複数の運転シナリオについてそれぞれシミュレーションを行うように構成されている。シミュレーションに用いる入力データとしては、例えば、室内の温度、湿度および濃度などの室内環境の観測値の外にも、温度・湿度の天気予測値を用いるように構成されていることが好ましい。より迅速でなめらかな制御を行うことができるからである。
【００１８】
運転制御データ作成手段１２は、例えば、熱負荷・空気環境シミュレーション手段１１により計算した計算結果に基づき、空調機器５２の運転制御データを作成するものである。運転制御データ作成手段１２は、例えば、熱負荷・空気環境シミュレーション手段１１と同様に、複数の運転シナリオについてそれぞれ運転制御データを作成するように構成されている。
【００１９】
シナリオ選択手段１３は、例えば、熱負荷・空気環境シミュレーション手段１１の計算結果および運転制御データ作成手段１２により作成された運転制御データから、各運転シナリオについて複数の指標に関する評価をそれぞれ行い、それらの評価を管理者に示し、希望する運転シナリオの選択を求めるものである。自動制御装置１０には、例えば、表示部および入力部を備えた入出力装置５５が接続されており、シナリオ選択手段１３は、例えば、入出力装置５５を介して管理者に評価を表示すると共に、管理者からの選択を受けるようになっている。評価は、エネルギー消費量、二酸化炭素排出量、快適性、およびコストの少なくとも４つの指標について行うように構成されていることが好ましい。エネルギー消費量、二酸化炭素排出量、快適性、およびコストのバランスをとりながら、省エネまたは二酸化炭素排出量削減を容易に図ることができるからである。
【００２０】
シナリオ選択手段１３は、また、例えば、管理者から選択された運転シナリオに対応する運転制御データを制御データベース１４から選択して空調機器５２に出力するようにもなっている。
【００２１】
制御データベース１４は、自動制御装置１０において扱うデータを保存するものであり、例えば、室内センサー５４により観測された温度、湿度および濃度などの室内環境観測値１４Ａと、温度および湿度などの天気予測値１４Ｂと、運転シナリオ１４Ｃと、熱負荷・空気環境シミュレーション計算結果１４Ｄと、運転制御データ１４Ｅとを格納している。
【００２２】
観測値管理手段１５は、例えば、室内に設置された室内センサー５４から温度、湿度および濃度などの室内環境を読み取り、制御データベース１４に保存するものである。予測値管理手段１６は、例えば、インターネットなどのネットワーク２０を介して温度、湿度などの天気予測値を取得し、制御データベース１４に保存するものである。
【００２３】
エミュレータ１７は、例えば、自動制御装置１０に空調機器５２を接続して動作させる前に、シミュレーションにより動作確認をするためのものである。情報送信手段１８は、制御データベース１４の情報を管理装置３０に送信するものであり、例えば、制御データベース１４の内容を更新する際に、同一の内容を管理装置３０に送信するように構成されている。
【００２４】
図４は、管理装置３０のシステム構成を表わすものである。管理装置３０は、例えば、各自動制御装置１０から受け取った情報を保存する情報データベース３１と、各自動制御装置１０から情報を受信して情報データベースに保存する情報受信手段３２と、情報の開示を求める利用者からの要求に応じて、情報データベース３１に保存した情報を開示する情報開示手段３３と、情報の開示を求める利用者の情報を登録する利用者データベース３４とを有している。情報受信手段３２は、各自動制御装置から受け取った情報を複数の開示レベルに分けて情報データベース３１に保存するように構成されており、情報開示手段３３は、情報の開示を求める利用者に応じて、開示レベルを変えて情報を開示するように構成されている。目的に応じて情報を使い分けることができるからである。管理装置３０には、例えば、インターネットなどのネットワーク２０を介してパソコンなどよりなる複数の端末６０が接続されるようになっており、情報の開示を求める利用者は、各端末６０を利用して、情報の開示を求めることができるようになっている。情報の開示を求める利用者としては、例えば、管理者、居住者、または行政などが挙げられる。
【００２５】
管理装置３０は、また、各自動制御装置１０が空調機器５２の運転を制御する際の標準化した制御ライブラリを保存した制御ライブラリデータベース３５と、制御ライブラリデータベース３５を管理する制御ライブラリ管理手段３６とを有している。制御ライブラリとしては、例えば、オフィス、学校などの用途毎の運転制御データのセットが挙げられ、空調機器５２の方式やメーカー毎に用意される。また、制御ライブラリデータベース３５は、街区と建物の種類毎に標準化した制御ライブラリを有しており、適用する街区に応じて適した制御を容易にすることができるようになっている。制御ライブラリ管理手段３６は、例えば、各自動制御装置１０からの要求に応じて、選択された制御ライブラリを各自動制御装置１０に送信して用いることができるようにするものであり、例えば、自動制御装置１０の運転制御データ作成手段１２は、必要な制御ライブラリをダウンロードして用いることができるように構成されている。
【００２６】
図５は、街区微気象推定装置４０のシステム構成を表わすものである。街区微気象推定装置４０は、例えば、街区における室外環境の観測値、天気予測値および街区モデルに基づいて街区の微気象情報を推定する推定手段４１と、街区微気象推定装置４０で扱うデータを保存する街区微気象データベース４２とを有している。街区モデルには、例えば、街区に存在する建物の大きさ、数、樹木などの人工物および自然物の情報が入っている。これにより、街区微気象推定装置４０は、街区の条件を加味した街区内の温度、湿度、風向、風速などの微気象を推定するように構成されている。街区微気象データベース４２には、例えば、室外センサー５６により観測された街区内の温度および湿度などの室外環境の観測値４２Ａと、温度および湿度などの天気予測値４２Ｂと、推定手段４１により算出された街区微気象情報４２Ｃとが格納されている。
【００２７】
街区微気象推定装置４０は、また、例えば、インターネットなどのネットワーク２０を介して街区内の室外に設置された室外センサー５６から温度および湿度などの室外環境を読み取り、街区微気象データベース４２に保存する観測値管理手段４３と、インターネットなどのネットワーク２０を介して温度、湿度などの天気予測値を取得し、街区微気象データベース４２に保存する予測値管理手段４４とを有している。街区微気象推定装置４０は、更に、自動制御装置１０からの要求に応じて、街区微気象データベース４２から最新の街区微気象情報４２Ｃを読み出し、自動制御装置１０に出力する街区微気象情報管理手段４５を有している。なお、街区微気象推定装置４０には、インターネットなどのネットワーク２０を介して各自動制御装置１０が接続されるようになっており、各自動制御装置１０は、必要に応じて、街区微気象推定装置４０により推定された街区微気象情報４２Ｃを用いて熱負荷・空気環境シミュレーションを行うことができるように構成されている。例えば、自動制御装置１０の熱負荷・空気環境シミュレーション手段１１は、図３に示した天気予測値１４Ｂと、街区微気象推定装置４０により推定された微気象情報とのどちらかを選択して用いることができるように構成されている。
【００２８】
この環境・熱エネルギー制御システム１は、例えば、次のようにして用いられる。
【００２９】
図６は自動制御装置１０の設置手順を表すものである。まず、建物５１に自動制御装置１０を配設し、インターネットなどのネットワーク２０との接続環境を整える（ステップＳ１０１）。次いで、管理者の希望に応じた複数の運転シナリオを、例えば、入出力装置５５を用いて自動制御装置１０に入力し、制御データベース１４に保存する（ステップＳ１０２）。続いて、自動制御装置１０をインターネットなどのネットワーク２０を介して管理装置３０に接続し、制御ライブラリデータベース３５から、街区および建物に応じた制御ライブラリを運転制御データ作成手段１２にダウンロードする（ステップＳ１０３）。その後、エミュレータ１７を用いて、自動制御装置１０の動作試験を行う（ステップＳ１０４）。動作試験の結果が不適である場合には、調整を行い、適正となるまで動作試験を行う。動作試験の結果が適正である場合には、例えば、建物５１に空調機器５２および室内センサー５４を配設して自動制御装置１０に接続する。または、建物５１に既に配設されている空調機器５２および室内センサー５４を自動制御装置１０に接続する（ステップＳ１０５）。
【００３０】
図７は自動制御装置１０の運転シナリオ選択時における第１の動作手順を表すものである。この動作手順は、天気予測値１４Ｂを用いて熱負荷・空気環境シミュレーションを行う場合を示している。まず、例えば、観測値管理手段１５により、室内センサー５４から温度、湿度および濃度などの室内環境を読み取り、制御データベース１４に保存する（ステップＳ２０１）。また、例えば、予測値管理部１６により、インターネットなどのネットワーク２０を介して、温度、湿度などの天気予測値を取得し、制御データベース１４に保存する（ステップＳ２０２。）次いで、熱負荷・空気環境シミュレーション手段１１により、例えば、制御データベース１４から室内環境観測値１４Ａ、天気予測値１４Ｂおよび運転シナリオ１４Ｃを読み出し、複数の運転シナリオについて、室内環境観測値および天気予測値を加えて、熱負荷および空気環境のシミュレーションをそれぞれ行い、計算結果を制御データベース１４に保存する（ステップＳ２０３）。
【００３１】
続いて、運転制御データ作成手段１２により、例えば、制御データベース１４から熱負荷・空気環境シミュレーション計算結果１４Ｄを読み出し、複数の運転シナリオについて、空調機器５２の運転制御データ１４Ｅをそれぞれ作成し、制御データベース１４に保存する（ステップＳ２０４）。その後、シナリオ選択手段１３により、例えば、制御データベース１４から熱負荷・空気環境シミュレーション計算結果１４Ｄおよび運転制御データ１４Ｅを読み出し、各運転シナリオについて複数の指標に関する評価、例えば、エネルギー消費量、二酸化炭素排出量、快適性、およびコストの４つの指標に関する評価をそれぞれ行う（ステップＳ２０５）。次いで、シナリオ選択手段１３により、各運転シナリオの評価を表などにして入出力装置５５を介して管理者に示し、管理者から希望する運転シナリオの選択を求める（ステップＳ２０６）。管理者から希望する運転シナリオが入力されると、シナリオ選択手段１３により、制御データベース１４から選択された運転シナリオに対応する運転制御データ１４Ｅを読み出し、空調機器５２に出力する（ステップＳ２０７）。
【００３２】
これにより、空調機器５２は、選択された運転シナリオに対応する運転制御データに従って稼働する。この運転シナリオ選択動作は、１日に１回、決められた時間に行われるか、または、設定された時間、例えば数時間おきに行われる。なお、情報送信手段１８は、例えば、制御データベース１４の内容が更新されると、更新された内容を管理装置３０に送信し、管理装置３０は情報受信手段３２によりそれを開示レベルに分けて情報データベース３１に保存する。
【００３３】
図８は自動制御装置１０の運転シナリオ選択時における第２の動作手順を表すものである。この動作手順は、天気予測値１４Ｂに代えて、街区微気象推定装置４０により推定された街区微気象情報４２Ｃを用いて熱負荷・空気環境シミュレーションを行う場合を示している。この動作手順では、図７に示した第１の動作手順と同一の手順については、同一のステップ番号を付して説明する。
【００３４】
まず、例えば、観測値管理手段１５により、室内センサー５４から室内環境を読み取り、制御データベース１４に保存する（ステップＳ２０１）。次いで、熱負荷・空気環境シミュレーション手段１１により、例えば、制御データベース１４から室内環境観測値１４Ａおよび運転シナリオ１４Ｃを読み出すと共に、街区微気象推定装置４０から街区微気象情報４２Ｃを読み出し、複数の運転シナリオについて、室内環境観測値１４Ａおよび街区微気象情報４２Ｃを加えて、熱負荷および空気環境のシミュレーションをそれぞれ行い、計算結果を制御データベース１４に保存する（ステップＳ２１３）。なお、街区微気象推定装置４０では、設定された時間毎に、室外環境観測値４２Ａおよび天気予測値４２Ｂを更新し、更新したデータに基づいて推定手段４１により街区微気象情報４２Ｃを算出して街区微気象データベース４２に保存しており、自動制御装置１０からの要求に応じて、街区微気象情報管理手段４５により最新の街区微気象情報４２Ｃを読み出して自動制御装置１０に出力する。
【００３５】
続いて、図７に示した動作手順と同様に、運転制御データ作成手段１２により、例えば、複数の運転シナリオについて、空調機器５２の運転制御データ１４Ｅをそれぞれ作成し（ステップＳ２０４）、シナリオ選択手段１３により、例えば、各運転シナリオについて複数の指標に関する評価を行い（ステップＳ２０５）、それを管理者に示して希望する運転シナリオの選択を求め（ステップＳ２０６）、シナリオ選択手段１３により、選択された運転シナリオに対応する運転制御データ１４Ｅを空調機器５２に出力する（ステップＳ２０７。）この運転シナリオ選択動作も、図７に示した運転シナリオ選択動作と同様に、１日に１回、決められた時間に行われるか、または、設定された時間、例えば数時間おきに行われる。情報送信手段１８も、同様にして、制御データベース１４の更新内容を管理装置３０に送信する。
【００３６】
図９は自動制御装置１０の通常運転時の動作手順を表すものである。まず、例えば、観測値管理手段１５により、設定された時間毎、例えば５分おきに、室内センサー５４から温度、湿度および濃度などの室内環境を読み取り、制御データベース１４に保存する（ステップＳ３０１）。次いで、運転制御データ作成手段１２により、例えば、制御データベース１４から現在の室内環境観測値１４Ａと、選択されている運転シナリオに対応する熱負荷・空気環境シミュレーション計算結果１４Ｄとを読み出し、それらを用いて運転制御データ１４Ｅを作成し直し、制御データベース１４に保存する（ステップＳ３０２）。続いて、シナリオ選択手段１３により、制御データベース１４から更新された運転制御データ１４Ｅを読み出し、空調機器５２に出力する。
【００３７】
これにより、空調機器５２は、現在の室内環境に応じて調整された運転制御データ１４Ｅに従って稼働する。なお、情報送信手段１８は、例えば、制御データベース１４の更新内容を管理装置３０に送信し、管理装置３０は情報受信手段３２によりそれを開示レベルに分けて情報データベース３１に保存する。
【００３８】
図１０は管理装置３０に情報の開示を求める手順を表すものである。まず、情報の開示を求める利用者は、例えば、端末６０を利用し、インターネットなどのネットワーク２０を介して管理装置３０に利用者登録を行う。管理装置３０では、例えば、情報開示手段３３により、情報の開示を求める利用者から入力された利用者情報を利用者データベース３４に登録する（ステップＳ４０１）。次いで、情報の開示を求める利用者から、例えば、端末６０を利用し、インターネットなどのネットワーク２０を介して管理装置３０に情報の開示が求められると、管理装置３０では、例えば、情報開示手段３３により、利用者データベース３４を参照して登録を確認し、登録された利用者からの要求であれば、その利用者の開示レベルに応じて、情報データベース３１から情報を読み出し、利用者に開示する（ステップＳ４０２）。
【００３９】
このように本実施の形態によれば、複数の自動制御装置１０とネットワーク２０を介して接続され、各自動制御装置１０と情報を共有することにより、各自動制御装置１０を管理する管理装置３０を備えるようにしたので、複数の自動制御装置１０により制御されている空調機器５２の運転状況を一括して把握することができる。よって、例えば、街区内の空調機器５２を自動制御装置１０により制御するようにすれば、個別建物とその集合体である街区の環境およびエネルギー使用量の実態をリアルタイムで把握することができ、街区の環境および熱エネルギーを容易に制御することができる。また、複数の自動制御装置１０による制御状況を比較して、より効率の高い制御方法を各自動制御装置１０にフィードバックすることができるので、高効率化を図ることができる。従って、省エネまたは二酸化炭素排出量削減を容易に図ることができる。
【００４０】
また、管理装置３０において、各自動制御装置１０から受け取った情報を情報データベース３１に保存し、情報の開示を求める利用者からの要求に応じて情報を開示するようにすれば、各自動制御装置１０の情報を容易に共有することができ、状況を容易に把握することができる。特に、各自動制御装置１０から受け取った情報を複数の開示レベルに分けて保存し、情報の開示を求める利用者に応じて、開示レベルを変えて情報を開示するようにすれば、目的に応じて情報を使い分けることができる。
【００４１】
更に、自動制御装置１０において、複数の運転シナリオについて熱負荷および空気環境のシミュレーションを行い、運転制御データ１４Ｅを作成すると共に、各運転シナリオについて複数の指標に関する評価を行って管理者に示し、選択された運転シナリオに基づいて空調機器５２の運転を制御するようにすれば、目的に応じたきめ細かい制御を行うことができる。特に、エネルギー消費量、二酸化炭素排出量、快適性、およびコストの少なくとも４つの指標について、各運転シナリオの評価をそれぞれ行うようにすれば、エネルギー消費量、二酸化炭素排出量、快適性、およびコストのバランスをとりながら、省エネまたは二酸化炭素排出量削減を容易に図ることができる。
【００４２】
加えて、管理装置３０に、各自動制御装置１０が空調機器５２の運転を制御する際の標準化した制御ライブラリを備えるようにすれば、自動制御装置１０は標準化された制御ライブラリを用いることにより、容易に稼働することができる。特に、管理装置３０に、街区の種類毎に標準化した制御ライブラリを備えるようにすれば、適用する街区に応じた最適化制御を簡単かつ安価に行うことができる。
【００４３】
更にまた、街区の微気象情報を加えて熱負荷・空気環境シミュレーションを行うようにすれば、街区に応じたより効率的な制御を行うことができる。
【００４４】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、自動制御装置１０は、図３に示した空調機器５２、室内センサー５４または入出力装置５５と、直接接続されていてもよく、建物内ネットワークを介して接続されていてもよい。
【００４５】
また、上記実施の形態では、自動制御装置１０を制御する建物５１に配設する場合について説明したが、制御する建物５１の外に配設するようにしてもよく、このような場合には、制御する建物５１の空調機器５２、室内センサー５４または入出力装置５５をインターネットなどのネットワーク２０を介して接続するようにしてもよい。
【００４６】
更に、上記実施の形態では、管理装置３０と街区微気象推定装置４０とを別に記載したが、１つの装置内に、管理装置３０と街区微気象推定装置４０とを共に備えるように構成してもよい。
【００４７】
加えて、上記実施の形態では、システムの構成を具体的に説明したが、全ての構成要素を備えていなくてもよく、また、他の構成要素を備えていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
街区の環境および熱エネルギーを制御する際に用いることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０…自動制御装置、１１…熱負荷・空気環境シミュレーション手段、１２…運転制御データ作成手段、１３…シナリオ選択手段、１４…制御データベース、１４Ａ…室内環境観測値、１４Ｂ…天気予測値、１４Ｃ…運転シナリオ、１４Ｄ…熱負荷・空気環境シミュレーション計算結果、１４Ｅ…運転制御データ、１５…観測値管理手段、１６…予測値管理手段、１７…エミュレータ、１８…情報送信手段、２０…ネットワーク、３０…管理装置、３１…情報データベース、３２…情報受信手段、３３…情報開示手段、３４…利用者データベース、３５…制御ライブラリデータベース、３６…制御ライブラリ管理手段、４０…街区微気象推定装置、４１…推定手段、４２…街区微気象データベース、４２Ａ…室外環境観測値、４２Ｂ…天気予測値、４２Ｃ…街区微気象情報、４３…観測値管理手段、４４…予測値管理手段、４５…街区微気象情報管理手段、５１…建物、５２…空調機器、５３…管理制御システム、５４…室内センサー、５５…入出力装置、５６…室外センサー、６０…端末
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内環境を設定する運転シナリオに室内環境の観測値を加えて、熱負荷および空気環境のシミュレーションを行い、その結果に基づいて空調機器の運転を制御する複数の自動制御装置と、
これら複数の自動制御装置とネットワークを介して接続され、各自動制御装置と情報を共有することにより、各自動制御装置を管理する管理装置と
を備えたことを特徴とする環境・熱エネルギー制御システム。
【請求項２】
前記管理装置は、
前記各自動制御装置から受け取った情報を保存する情報データベースと、
情報の開示を求める利用者からの要求に応じて、前記情報データベースに保存した情報を開示する情報開示手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の環境・熱エネルギー制御システム。
【請求項３】
前記情報データベースには、前記各自動制御装置から受け取った情報が複数の開示レベルに分けて保存されており、
前記情報開示手段は、情報の開示を求める利用者に応じて、開示レベルを変えて情報を開示する
ことを特徴とする請求項２記載の環境・熱エネルギー制御システム。
【請求項４】
前記自動制御装置は、
複数の運転シナリオについて熱負荷および空気環境のシミュレーションをそれぞれ行う熱負荷・空気環境シミュレーション手段と、
この熱負荷・空気環境シミュレーション手段により計算した計算結果に基づき、各運転シナリオについて空調機器の運転制御データをそれぞれ作成する運転制御データ作成手段と、
前記熱負荷・空気環境シミュレーション手段の計算結果および前記運転制御データ作成手段により作成された運転制御データから、各運転シナリオについて、複数の指標に関する評価をそれぞれ行い、それらの評価を管理者に示し、希望する運転シナリオの選択を求めるシナリオ選択手段と
を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の環境・熱エネルギー制御システム。
【請求項５】
前記シナリオ選択手段は、エネルギー消費量、二酸化炭素排出量、快適性、およびコストの少なくとも４つの指標について、各運転シナリオの評価をそれぞれ行うことを特徴とする請求項４記載の環境・熱エネルギー制御システム。
【請求項６】
前記管理装置は、前記各自動制御装置が空調機器の運転を制御する際の標準化した制御ライブラリを有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の環境・熱エネルギー制御システム。
【請求項７】
前記管理装置は、街区の種類毎に標準化した制御ライブラリを有し、
前記各自動制御装置は、適用する街区に応じて制御ライブラリを選択して用いることが可能とされた
ことを特徴とする請求項６記載の環境・熱エネルギー制御システム。
【請求項８】
街区における室外環境の観測値、天気予測値および街区モデルに基づいて、街区の微気象情報を推定する街区微気象推定装置を備え、
前記自動制御装置は、この街区微気象推定装置により推定された微気象情報を用いて熱負荷・空気環境シミュレーションを行う
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の環境・熱エネルギー制御システム。
【請求項１】
室内環境を設定する運転シナリオに室内環境の観測値を加えて、熱負荷および空気環境のシミュレーションを行い、その結果に基づいて空調機器の運転を制御する複数の自動制御装置と、
これら複数の自動制御装置とネットワークを介して接続され、各自動制御装置と情報を共有することにより、各自動制御装置を管理する管理装置と
を備えたことを特徴とする環境・熱エネルギー制御システム。
【請求項２】
前記管理装置は、
前記各自動制御装置から受け取った情報を保存する情報データベースと、
情報の開示を求める利用者からの要求に応じて、前記情報データベースに保存した情報を開示する情報開示手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の環境・熱エネルギー制御システム。
【請求項３】
前記情報データベースには、前記各自動制御装置から受け取った情報が複数の開示レベルに分けて保存されており、
前記情報開示手段は、情報の開示を求める利用者に応じて、開示レベルを変えて情報を開示する
ことを特徴とする請求項２記載の環境・熱エネルギー制御システム。
【請求項４】
前記自動制御装置は、
複数の運転シナリオについて熱負荷および空気環境のシミュレーションをそれぞれ行う熱負荷・空気環境シミュレーション手段と、
この熱負荷・空気環境シミュレーション手段により計算した計算結果に基づき、各運転シナリオについて空調機器の運転制御データをそれぞれ作成する運転制御データ作成手段と、
前記熱負荷・空気環境シミュレーション手段の計算結果および前記運転制御データ作成手段により作成された運転制御データから、各運転シナリオについて、複数の指標に関する評価をそれぞれ行い、それらの評価を管理者に示し、希望する運転シナリオの選択を求めるシナリオ選択手段と
を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の環境・熱エネルギー制御システム。
【請求項５】
前記シナリオ選択手段は、エネルギー消費量、二酸化炭素排出量、快適性、およびコストの少なくとも４つの指標について、各運転シナリオの評価をそれぞれ行うことを特徴とする請求項４記載の環境・熱エネルギー制御システム。
【請求項６】
前記管理装置は、前記各自動制御装置が空調機器の運転を制御する際の標準化した制御ライブラリを有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の環境・熱エネルギー制御システム。
【請求項７】
前記管理装置は、街区の種類毎に標準化した制御ライブラリを有し、
前記各自動制御装置は、適用する街区に応じて制御ライブラリを選択して用いることが可能とされた
ことを特徴とする請求項６記載の環境・熱エネルギー制御システム。
【請求項８】
街区における室外環境の観測値、天気予測値および街区モデルに基づいて、街区の微気象情報を推定する街区微気象推定装置を備え、
前記自動制御装置は、この街区微気象推定装置により推定された微気象情報を用いて熱負荷・空気環境シミュレーションを行う
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の環境・熱エネルギー制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１４１０９２（Ｐ２０１１−１４１０９２Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４０２（Ｐ２０１０−２４０２）
【出願日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
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