JP2012107778A - 空調制御装置、空調制御方法、空調制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】適切なタイミングで空調システムの運転を開始させるとともに、居室の利用に伴い生じる空調負荷の変動に応じて空調システムを運転させる空調制御装置を提供する。
【解決手段】空調制御装置は、利用者が居室を利用する際に目標とする居室内の温度である設定温度を算出する最適設定値算出部と、利用者が居室を利用する際に居室において生じる居室内熱負荷を算出する熱負荷である居室内熱負荷算出部と、設定温度と、居室内熱負荷とに基づいて、利用者が居室を利用する際に居室の室温が設定温度になるように、居室に備えられている空調システムの運転を居室の利用前に開始させる運転開始時刻を算出する空調予冷時間算出部と、運転開始時刻から空調システムを運転させる制御情報を空調システムに送信する制御情報送信部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調システムを制御する空調制御装置、空調制御方法、空調制御プログラムに関する。

会議室の予約に連動して、会議室に備えられている空調システムなどの設備機器を制御する技術が提案されている（特許文献１）。

特開平０５−０８０８１２号公報

しかしながら、特許文献１のように、会議室（居室）の予約に連動して空調システムを運転させる場合でも、運転を開始させる時間が早いと、事前に空調システムを運転する時間が長くなり電力等のエネルギーを無駄に消費してしまう。また、運転を開始させる時間が遅いと、会議室を利用時に室温を目標の温度にできずに快適性を損なってしまう。
そのため、会議室等の居室を利用に応じて適切なタイミングで空調システムの運転を開始させることが望ましい。

なお、居室の室温を目標の温度にしたとしても、居室を多数の人が利用する場合、居室に在室する利用者から発せられる熱量のために空調システムに対する空調負荷が増加し、空調システムがその変動に対応できずに居室の室温が一時的に高くなってしまうことがある。すなわち、居室の利用に伴い空調負荷が変動しても、居室の快適性を損なわないことが望ましい。

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、適切なタイミングで空調システムの運転を開始させるとともに、居室の利用に伴い生じる空調負荷の変動に応じて空調システムを運転させる空調制御装置、空調制御方法、空調制御プログラムを提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明は、利用者が居室を利用する際に目標とする居室内の温度である設定温度を算出する最適設定値算出部と、前記利用者が前記居室を利用する際に該居室において生じる熱負荷である居室内熱負荷を算出する居室内熱負荷算出部と、前記設定温度と、前記居室内熱負荷とに基づいて、前記利用者が前記居室を利用する際に前記居室の室温が前記設定温度になるように、前記居室に備えられている空調システムの運転を前記居室の利用前に開始させる運転開始時刻を算出する空調予冷時間算出部と、前記運転開始時刻から前記空調システムを運転させる制御情報を前記空調システムに送信する制御情報送信部とを備えていることを特徴とする空調制御装置である。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記空調予冷時間算出部は、前記居室が利用される前の室温と、前記設定温度と、前記居室内熱負荷と、前記空調システムの定格風量と、前記利用者が前記居室の利用を開始する時刻とから、前記空調システムの給気温度と、前記運転開始時刻を算出し、前記制御情報には、前記給気温度を示す情報が含まれることを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記最適設定値算出部は、予測温冷感申告（ＰＭＶ）を用いて、予め定められたＰＭＶ値と、居室外の外気温度と、居室内の湿度と、前記利用者の着衣量とから前記設定温度を算出することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記居室内熱負荷算出部は、全天日射量から日射による熱負荷である日射負荷と、前記居室における貫流負荷と、前記利用者から発せられる熱量である人体発熱負荷と、前記居室において利用される機器から発せられる熱量である機器熱負荷と、前記居室に備えられている照明器具から発せられる熱量である照明発熱負荷とを算出し、各負荷の総和から前記居室内熱負荷を算出することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記居室内熱負荷算出部は、前記利用者ごとに、該利用者が前記居室を利用する前に行っていた生活行動に基づいて該利用者から発せられる熱量を算出し、前記居室を利用する利用者ごとに算出した熱量を総和して前記人体発熱負荷を算出することを特徴とする。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記居室内熱負荷算出部は、前記居室の利用形態に対応して予め定められた前記機器の発熱量から前記機器熱負荷を算出し、前記居室の利用形態に対応して予め定められた照度から前記照明器具の発熱量を前記照明発熱負荷として算出することを特徴とする。

また、本発明は、利用者が居室を利用する際に目標とする居室内の温度である設定温度を算出する最適設定値算出ステップと、前記利用者が前記居室を利用する際に該居室において生じる熱負荷である居室内熱負荷を算出する居室内熱負荷算出ステップと、前記設定温度と、前記居室内熱負荷とに基づいて、前記利用者が前記居室を利用する際に前記居室の室温が前記設定温度になるように、前記居室に備えられている空調システムの運転を前記居室の利用前に開始させる運転開始時刻を算出する空調予冷時間算出ステップと、前記運転開始時刻から前記空調システムを運転させる制御情報を前記空調システムに送信する制御情報送信ステップとを有することを特徴とする空調制御方法である。

また、本発明は、利用者が居室を利用する際に目標とする居室内の温度である設定温度を算出する最適設定値算出ステップと、前記利用者が前記居室を利用する際に該居室において生じる熱負荷である居室内熱負荷を算出する居室内熱負荷算出ステップと、前記設定温度と、前記居室内熱負荷とに基づいて、前記利用者が前記居室を利用する際に前記居室の室温が前記設定温度になるように、前記居室に備えられている空調システムの運転を前記居室の利用前に開始させる運転開始時刻を算出する空調予冷時間算出ステップと、前記運転開始時刻から前記空調システムを運転させる制御情報を前記空調システムに送信する制御情報送信ステップとをコンピュータに実行させるための空調制御プログラムである。

この発明によれば、居室の利用に伴い生じる居室内熱負荷を予め算出することにより、居室の利用を開始した際の空調負荷を予測し、予測した空調負荷から居室の利用開始時に居室内の室温が設定温度になる運転開始時刻を算出するので、適切なタイミングで空調システムの運転を事前に開始させることができる。

実施形態における空調制御装置１の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における空調制御装置１の処理例を示すフローチャートである。 同実施形態における空調制御装置１による制御を空調システム３２に対して行った場合のシミュレーション結果を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態における空調制御装置、空調制御方法、空調制御プログラムを説明する。

図１は、本実施形態における空調制御装置１の構成を示す概略ブロック図である。
同図に示すように空調制御装置１は、各種の測定値を取得するためのセンサ装置２と、建物３内に設けられている居室３１の空気調和をするための空調システム３２とに接続されている。本実施形態では、居室３１がオフィスなどの会議室である場合を例にして、空調制御装置１による空調システム３２の制御を説明する。

ここで、本実施形態において用いる各パラメータを示す。
Ｃ_ｐ：空気比熱［Ｊ／ｋｇ・Ｋ］
Ｑ：空調システム３２の定格風量［ｍ^３／ｓ］
γ：空気比熱［ｋｇ／ｍ^３］
Ｖ：会議室３１の室容量［ｍ^３］
ｑ_Ｇ：会議室３１の日射負荷［Ｗ］
ｑ_ｎ：会議室３１の貫流負荷［Ｗ］
ｑ_Ｌ：会議室３１の照明発熱負荷［Ｗ］
ｑ_ｍ：会議室３１を利用する利用者の人体発熱負荷［Ｗ］
ｑ_ｅ：会議室３１において利用する機器の機器発熱負荷［Ｗ］
Ｔ_ＳＡ：空調システム３２からの給気温度［℃］
Ｔ_Ｓ：会議室３１の設定温度［℃］
Ｔ_０：会議室３１の初期温度［℃］
ΔＴ：会議室３１において許容される設定温度Ｔ_Ｓとの温度差［℃］
Ｔ_ｏｕｔ：建物３の外気温度［℃］
Ｔ_ｉｎ：会議室３１内の室温［℃］
ν：会議室３１内の気流速度［ｍ／ｓ］
ｈ_ｉｎ：会議室３１内の湿度［％］
Ｉ_Ｓ：建物３における全天日射量［ＭＪ／ｍ^２］
ｔ_ｉ：予冷時間［ｓ］

図１において、空調制御装置１は、センサ装置２から入力される各種の測定値に基づいて、会議室３１が利用される時刻に対して事前に空調システム３２を運転させる時刻を算出し、算出した時刻に基づいて空調システム３２を運転させて、居室３１を利用する利用者に対して快適性を向上させる。

センサ装置２は、会議室３１に設けられている窓における全天日照射量Ｉ_Ｓを測定する照射量センサ２１と、建物３の外の外気温度Ｔ_ｏｕｔを測定する外気温センサ２２と、会議室３１の室内の室温Ｔ_ｉｎを測定する室内温度センサ２３と、会議室３１の室内の湿度ｈ_ｉｎを測定する室内湿度センサ２４と、会議室３１の室内の気流速度νを測定する室内気流速度センサ２５とを備えている。センサ装置２の各センサにより測定された値は、空調制御装置１に送信される。

空調制御装置１は、利用者情報記憶部１１、会議室予約記憶部１２、利用者行動記憶部１３、建物情報記憶部１４、最適設定値算出部１５、居室内発熱負荷算出部１６、空調予冷時間算出部１７、制御情報送信部１８を備えている。
利用者情報記憶部１１には、会議室３１を利用する利用者の室温に対する好みなどを示す情報である利用者情報が予め記憶されている。この利用者情報は、利用者を識別するための利用者氏名と、利用者の体質を示す情報としての温冷感値と、利用者の好みの光環境を示す照度と、利用者の着衣量を示すクロ（ｃｌｏ）値と、利用者の体表面積とが対応付けられた情報である。温冷感値は、利用者の体質（例えば、暑がり、寒がり）を示すための値であり、その度合いに応じた補正温度である。例えば、暑がりの利用者には、「−２℃」を割り当て、寒がりの利用者には、「＋２℃」を割り当てる。

会議室予約記憶部１２には、会議室３１の利用を示す予約ごとに、利用のスケジュールを示す会議室予約情報が予め記憶されている。この会議室予約情報は、会議室３１を利用開始する利用開始時刻と、当該時刻から会議室３１を利用する利用者を示す利用者氏名と、当該時刻から会議室３１を利用する際の利用形態及び利用機器を示す情報とが対応付けられた情報である。ここで、会議室３１を利用する際の利用形態とは、例えば、「プロジェクターを使用したミーティング」、「紙媒体の配布資料のみによるミーティング」、「各利用者がノートＰＣを持ち込むミーティング」などである。また、利用機器には、「プロジェクター」、「テレビ会議システム」などである。

利用者行動記憶部１３には、会議室３１を利用する利用者の生活行動の履歴を示す利用者行動履歴情報が予め記憶されている。利用者行動履歴情報は、利用者ごとに、利用者氏名と、利用者の生活行動が時系列に示された履歴情報とが対応付けられた情報である。履歴情報には、例えば、「外出していた」、「食事をとっていた」、「睡眠をしていた」、「事務作業をしていた」などの利用者の生活行動が時系列に含まれている。

建物情報記憶部１４には、建物３と会議室３１との発熱量及び放熱量を算出する際の基になる情報である建物情報が予め記憶されている。この建物情報は、建物３の外壁に用いられている外壁の種別及び面積と、会議室３１に設けられている窓のガラス種別及び窓面積と、会議室３１に設置されている照明器具の種別及び個数とが含まれている。

最適設定値算出部１５は、ＰＭＶ（Predicted Mean Vote;予測温冷感申告）を用いて、利用者が会議室３１を利用する際に快適と感じる室温を繰り返し計算により算出する。ＰＭＶは、Ｐ．Ｏ．Ｆａｎｇｅｒ氏により提案されている温熱環境を評価するための指数である。最適設定値算出部１５は、ＰＭＶを算出する次式（１）を用いて、利用者が快適と感じる室温である設定温度Ｔ_Ｓ［℃］を算出する。なお、ＰＭＶを用いた設定温度Ｔ_Ｓの算出方法は、公知の技術であり、参考文献１などに記載されている。（参考文献１：田中、岩田、寺尾、武田、土屋著、「最新建築環境工学」、改訂３版、井上書院、２００６年３月、ｐ．６０）

ここで、ＭＲＴは平均放射温度であり、ｈ_ｉｎは室内湿度であり、νは気流速度であり、ｃｌｏは着衣量である。平均放射温度ＭＲＴは、一般空調の場合、外気温度Ｔ_ｏｕｔと等しく扱うことができる。
すなわち、最適設定値算出部１５は、外気温センサ２２が測定した外気温度Ｔ_ｏｕｔと、室内湿度センサ２４が測定した湿度ｈ_ｉｎと、室内気流速度センサ２５が測定した気流速度νと、利用者情報記憶部１１に記憶されている利用者情報に含まれる着衣量とを用いて設定温度Ｔ_Ｓを算出する。この設定温度Ｔ_Ｓは、会議室３１が利用される際に目標とする会議室３１内の温度である。

また、最適設定値算出部１５は、会議室予約記憶部１２に記憶されている会議室予約情報ごとに、季節に応じたＰＭＶ値となるように設定温度Ｔ_Ｓを算出する。例えば、夏期の場合にはＰＭＶ値が０．５になる設定温度Ｔ_Ｓを算出し、冬期の場合にはＰＭＶ値が−０．５になる設定温度Ｔ_Ｓを算出する。なお、「０．５」及び「−０．５」という値は、一例であり、会議室３１が利用される目的（事務作業、軽作業など）に応じた値を設定するようにしてもよい。

また、最適設定値算出部１５は、設定温度Ｔ_Ｓを算出する際、会議室予約情報を読み出し、読み出した会議室予約情報に含まれる利用者氏名に対応する利用者情報を利用者情報記憶部１１から読み出す。そして、最適設定値算出部１５は、読み出した利用者情報に含まれる着衣量を式（１）に適用する。なお、各利用者の着衣量を平均して式（１）に適用してもよいし、利用者ごとに設定温度を算出し、算出した設定温度の平均値を設定温度Ｔ_Ｓにしてもよい。また、最適設定値算出部１５は、各利用者の温冷感値を用いて、算出した設定温度Ｔ_Ｓを補正するようにしてもよい。また、最適設定値算出部１５は、利用者情報記憶部１１に記憶されている利用者情報に含まれる着衣量の平均値を算出し、算出した平均値を用いて、設定温度Ｔ_Ｓを補正するようにしてもよい。

居室内発熱負荷算出部１６は、日射負荷算出部１６１と、貫流負荷算出部１６２と、人体発熱負荷算出部１６３と、機器発熱負荷算出部１６４と、照明発熱負荷算出部１６５とを有している。
日射負荷算出部１６１は、会議室３１において、日射量により生じる日射負荷ｑ_Ｇを算出する。具体的には、日射負荷算出部１６１は、建物情報記憶部１４に記憶されている建物情報を読み出し、読み出した建物情報に含まれる窓のガラス種別及び窓面積から係数ａを算出する。そして、日射負荷算出部１６１は、算出した係数ａと、照射量センサ２１が測定した全天日照射量Ｉ_Ｓとを次式（２）に代入して、日射負荷ｑ_Ｇを算出する。

ここで、係数ａは、窓ガラスの物性値により定まる係数である。係数ａの算出は、例えば、窓のガラス種別及び窓面積の組み合わせごとに、シミュレーションや、実測により設定された係数が対応付けられた変換テーブルを用いるようにしてもよい。また、窓のガラス種別を予め数値化しておき、窓のガラス種別及び窓面積から係数ａを算出する関数を予め定めておき、当該関数を用いるようにしてもよい。

貫流負荷算出部１６２は、会議室３１において、壁や天井などを通して伝わる貫流負荷ｑ_ｎを算出する。具体的には、貫流負荷算出部１６２は、建物情報記憶部１４に記憶されている建物情報を読み出し、読み出し建物情報に含まれる外壁の種別及び面積から係数ｂを算出する。そして、貫流負荷算出部１６２は、算出した係数ｂと、外気温センサ２２が測定した外気温度Ｔ_ｏｕｔと、最適設定値算出部１５が算出した設定温度Ｔ_Ｓとを次式（３）に代入して、貫流負荷ｑ_ｎを算出する。

ここで、係数ｂは、外壁の物性値により定まる係数である。係数ｂの算出は、例えば、外壁の種別及び面積の組み合わせごとに、シミュレーションや、実測により設定された係数が対応付けられた変換テーブルを用いるようにしてもよい。また、外壁の種別を予め数値化しておき、外壁の種別及び面積から係数ｂを算出する関数を予め定めておき、当該関数を用いるようにしてもよい。
なお、貫流負荷算出部１６２は、会議室３１の利用が開始される時刻の貫流負荷ｑ_ｎを算出するので、外気温センサ２２が測定した現在の外気温度Ｔ_ｏｕｔを用いずに、外気温センサ２２が測定した外気温度Ｔ_ｏｕｔの履歴から、会議室３１の利用が開始される時刻における前日の外気温度や、平均の外気温度を用いるようにしてもよい。

日射負荷算出部１６１による日射負荷ｑ_Ｇの算出、及び貫流負荷算出部１６２による貫流負荷ｑ_ｎの算出は、例えば、参考文献２に記載されている公知の技術を用いるようにしてもよい（参考文献２：空気調和衛生工学会編、「空気調和設備計画設計の実務の知識」、改訂２版、オーム社、２００５年４月）。

人体発熱負荷算出部１６３は、次式（４）を用いて、会議室３１を利用する利用者から発せられる熱量である人体発熱負荷ｑ_ｍを算出する。具体的には、人体発熱負荷算出部１６３は、人体発熱負荷ｑ_ｍを算出する際、会議室予約記憶部１２から会議室予約情報を読み出し、読み出した会議室予約情報に含まれる利用者氏名に対応する利用者情報を利用者情報記憶部１１から読み出す。また、人体発熱負荷算出部１６３は、読み出した会議室予約情報に含まれる利用者氏名に対応する利用者行動履歴情報を利用者行動記憶部１３から読み出す。
そして、人体発熱負荷算出部１６３は、次式（４）を用いて、読み出した利用者情報ごとに発熱量を算出し、算出した発熱量の総和である人体発熱負荷ｑ_ｍを算出する。

ここで、ｃ_ｉは、会議室３１を利用する利用者ｉ（ｉ＝１，…，Ｍ、Ｍは会議室３１を利用する利用者の人数）の体表面積当たりの代謝量に対する顕熱発熱量の変換係数である。Ｓｉは利用者ｉに対応する利用者情報に含まれる体表面積であり、Ｍｉは利用者ｉの代謝量を算出する関数である。また、Ｅｉは利用者ｉが会議室３１を利用する前の生活行動であり、読み出した利用者行動履歴情報から取得する。また、Ｔ_ｏｕｔは外気温度であり、Ｔ_Ｓは最適設定値算出部１５が算出する設定温度である。なお、会議室３１を利用する前の生活行動が、利用者行動履歴情報に含まれていない場合、会議室３１を利用する時刻と同じ時刻において、利用者が過去に行っていた生活行動のうち最も頻度が高い生活行動を選択するようにしてもよい。

関数Ｍｉは、例えば、生活行動ごとに利用者の発熱量が予め対応付けられている対応表を用いて代謝量を算出し、外気温度Ｔ_ｏｕｔ及び設定温度Ｔ_Ｓを用いて、算出した代謝量を補正する。上述の対応表は公知のものであり、例えば、参考文献３などに記載されている（参考文献３：空気調和衛生工学会編、「空気調和設備計画設計の実務の知識」、改訂２版、オーム社、２００５年４月、ｐ．１２０（表２．２０））。なお、関数Ｍｉは、外気温度Ｔ_ｏｕｔ及び設定温度Ｔ_Ｓを用いて補正をせずに、対応表により算出した代謝量を用いるようにしてもよい。
また、ｃ_ｉは、一般的な値として５８［Ｗ／ｍ^２］を用いるようにしてもよい。

機器発熱負荷算出部１６４は、会議室３１において利用される機器に応じた機器発熱負荷ｑ_ｅを算出する。具体的には、機器発熱負荷算出部１６４は、会議室予約記憶部１２から会議室予約情報を読み出し、読み出した会議室予約情報に含まれる利用形態から、会議室３１内で用いられる機器による発熱を算出する。例えば、利用形態が「プロジェクターを使用したミーティング」である場合、プロジェクターが発生する熱量が機器発熱負荷ｑ_ｅとなる。また、利用形態が「各利用者がノートＰＣを持ち込むミーティング」である場合、ノートＰＣが発生する熱量に利用者の人数を乗じた熱量が機器発熱負荷ｑ_ｅとなる。なお、利用者の人数は、会議室予約情報に含まれる利用者氏名の数である。また、プロジェクターや、ノートＰＣなどが発生する熱量には、機器ごとに予め定めた標準的な発熱量を用いる。

照明発熱負荷算出部１６５は、会議室３１に設置されている照明器具による照明発熱負荷ｑ_Ｌを算出する。具体的には、照明発熱負荷算出部１６５は、会議室予約記憶部１２から会議室予約情報を読み出し、読み出した会議室予約情報に含まれる利用形態から、要求される照度を算出する。例えば、利用形態ごとに要求される照度が予め対応付けられた対応テーブルを設けておき、利用形態に対応する照度を対応テーブルから読み出して、照度を算出する。なお、照明発熱負荷算出部１６５は、会議室予約情報に含まれる利用者氏名に対応する利用者情報を読み出し、読み出した利用者情報に含まれる好みの光環境（照度）を用いて、算出した照度を補正するようにしてもよい。

そして、照明発熱負荷算出部１６５は、建物情報記憶部１４から建物情報を読み出し、読み出した建物情報に含まれる照明器具の種別及び個数と、算出した照度とから、会議室３１に設置されている照明器具による照明発熱負荷ｑ_Ｌを算出する。すなわち、照明発熱負荷算出部１６５は、算出した照度が得られるように、照明器具を点灯させた際の照明発熱負荷ｑ_Ｌを算出する。例えば、利用形態が「プロジェクターを使用したミーティング」である場合、照明器具を消灯するので発熱量が小さい値になる。また、利用形態が「紙媒体の配布資料のみによるミーティング」である場合、照明器具を転倒するので発熱量が大きい値になる。

上述のように、居室内発熱負荷算出部１６は、上記の各算出部を有することにより、会議室３１における発熱負荷である日射負荷ｑ_Ｇ、貫流負荷ｑ_ｎ、人体発熱負荷ｑ_ｍ、機器発熱負荷ｑ_ｅ、及び照明発熱負荷ｑ_Ｌを含む室内熱負荷を算出する。

空調予冷時間算出部１７は、居室内発熱負荷算出部１６が算出した室内熱負荷と、最適設定値算出部１５が算出した設定温度Ｔ_Ｓと、室内温度センサ２３が測定した室温Ｔ_ｉｎとから、会議室予約記憶部１２に記憶されている会議室予約情報ごとに、予冷時間ｔ_ｉを算出する。予冷時間ｔ_ｉは、会議室３１を利用開始する時刻に対して、どの程度の早く、空調システム３２を運転させればよいかを示す時間である。
まず、空調予冷時間算出部１７は、夏期において冷房運転をする場合、次式（５−１）を用いて、空調システム３２の給気温度Ｔ_ＳＡを算出し、冬期において暖房運転をする場合、次式（５−２）を用いて、空調システム３２の給気温度Ｔ_ＳＡを算出する。

ここで、Ｃ_ｐは空気比熱であり、γは空気比重であり、Ｑは空調システム３２の定格風量である。また、Ｈ_０及びＨ_１は、次式（６−１）及び（６−２）により算出される。

空調予冷時間算出部１７は、算出した給気温度Ｔ_ＳＡを次式（７）に代入して、予冷時間ｔ_ｉを算出する。

ここで、Ｔ_０は予冷開始前の会議室３１の室温Ｔ_ｉｎである。また、ΔＴは設定温度Ｔ_ＳＡと室温Ｔ_ｉｎと許容される温度差であり、予め設定される温度差である。ΔＴには、例えば、０．１［℃］などの値が予め設定される。また、式（７）におけるｎは、次式（８）により表され、Ｖは会議室３１の室容量である。

そして、空調予冷時間算出部１７は、会議室予約情報に含まれる利用開始時刻から算出した予冷時間ｔ_ｉを減算し、予冷運転を開始する予冷運転開始時刻を算出する。
制御情報送信部１８は、空調予冷時間算出部１７が算出した予冷運転開始時刻と、算出した給気温度Ｔ_ＳＡと、定格風量Ｑとを含む制御情報を空調システム３２に送信し、空調システム３２を制御する。
空調システム３２は、制御情報送信部１８から受信した制御情報に含まれる予冷運転開始時刻から給気温度Ｔ_ＳＡ、定格風量Ｑによる運転を開始することにより、会議室３１が利用される時刻（利用開始時刻）において会議室３１の気温を設定温度Ｔ_Ｓにすることができる。

図２は、本実施形態における空調制御装置１の処理例を示すフローチャートである。
空調制御装置１において、最適設定値算出部１５は、現在時刻が、会議室予約記憶部１２に記憶されている会議室予約情報に含まれる利用開始時刻の設定時間前になると、設定温度Ｔ_Ｓを算出する（ステップＳ１）。ここで、設定時間には、例えば、１５分、１０分などの時間が予め設定され、利用開始時刻の１０分前になると、最適設定値算出部１５が設定温度Ｔ_Ｓを算出する。

最適設定値算出部１５が設定温度Ｔ_Ｓを算出すると、居室内発熱負荷算出部１６は、会議室３１を利用する際の室内熱負荷を算出する（ステップＳ２）。
空調予冷時間算出部１７は、最適設定値算出部１５が算出した設定温度Ｔ_Ｓと、居室内発熱負荷算出部１６が算出した各熱負荷とに基づいて、予冷運転開始時刻、給気温度Ｔ_ＳＡ、及び定格風量Ｑを算出する（ステップＳ３）。
そして、制御情報送信部１８は、予冷運転開始時刻、給気温度Ｔ_ＳＡ、及び定格風量Ｑを含む制御情報を空調システム３２に送信し、空調システム３２を制御する（ステップＳ４）。

上述のように、空調制御装置１は、最適設定値算出部１５が会議室３１を利用する利用者にとって最適な室温である設定温度Ｔ_Ｓを算出し、居室内発熱負荷算出部１６が会議室３１を利用する際に会議室３１において生じる居室内熱負荷を予め算出し、空調予冷時間算出部１７が設定温度Ｔ_Ｓと、居室内熱負荷とに基づいて、利用者が会議室３１を利用する際に会議室３１の室温が設定温度Ｔ_Ｓに保たれるように、会議室３１に備えられている空調システム３２の運転を会議室３１が利用される前に開始させる予冷運転開始時刻を算出するようにした。
このように、会議室３１を利用する際に発生する居室内熱負荷を予め算出することにより、会議室３１の利用を開始した際に生じる空調負荷を予測し、予測結果に基づいた予冷運転開始時刻を算出するので、適切なタイミングで空調システム３２の運転を事前に開始させることができる。その結果、会議室３１を利用し始めても、会議室３１の室温を設定温度Ｔ_Ｓに保つことができ、会議室３１の快適性を向上させることができる。また、会議室３１の利用開始後の居室内熱負荷に基づいて、適切なタイミングで空調システム３２を運転させるので、電力等のエネルギーを無駄に消費することを防ぐことができる。

また、空調制御装置１は、空調予冷時間算出部１７が居室内熱負荷に応じて空調システム３２の給気温度Ｔ_ＳＡを算出し、給気温度Ｔ_ＳＡを用いて空調システム３２を制御するので、会議室３１の利用時に室温を設定温度Ｔ_Ｓにすることができ、会議室３１を快適にすることができる。
また、空調制御装置１は、人体発熱負荷算出部１６３が利用者の会議室３１を利用する前に行っていた生活行動に基づいて、当該利用者から発せられる熱量を算出し、会議室３１を利用する際に予測される居室内発熱負荷を算出する。これにより、実際に会議室３１が利用される居室内発熱負荷の精度を向上させることができ、より適切な予冷運転開始時刻を算出することができる。
また、空調制御装置１は、機器発熱負荷算出部１６４及び照明発熱負荷算出部１６５が、会議室３１の利用形態に基づいて、会議室３１を利用する際に用いる機器及び照明器具から発せられる熱量を算出し、会議室３１を利用する際に予測される居室内発熱負荷を算出する。これにより、実際に会議室３１が利用される居室内発熱負荷の精度を向上させることができ、より適切な予冷運転開始時刻を算出することができる。

図３は、本実施形態における空調制御装置１による制御を空調システム３２に対して行った場合のシミュレーション結果を示すグラフである。同図において、横軸は時間［秒］を示し、縦軸は室温を示す。
また、シミュレーションの条件として、居室面積を４０［ｍ^２］とし、利用者の数を８名とし、人体発熱量ｑ_ｍを４４０［Ｗ］（＝５５［Ｗ／名］×８［名］）とし、機器発熱負荷ｑ_ｅを３０［Ｗ］とし、照明発熱負荷ｑ_Ｌを４００［Ｗ］とし、日射負荷ｑ_Ｇと貫流負荷ｑ_ｎとの和（ペリメータ負荷）を８００［Ｗ］とし、定格風量Ｑを１２００［ＣＨＭ］とし、設定温度Ｔ_Ｓを２６［℃］とした。

図３（ａ）は、空調制御装置１が算出した予冷時間ｔ_ｉ（１８２［秒］）を用いて、居室（会議室３１）を利用開始する１８２［秒］前から空調システム３２を運転させた場合における温度変化を示している。図３（ｂ）は、居室を利用開始してから空調システム３２を運転させた場合、すなわち、予冷運転を行わなかった場合における温度変化を示している。

図３（ａ）に示されているように、予冷運転を行う場合、利用者が居室に入室し、居室内の空調負荷に変動が生じても室温を設定温度Ｔ_Ｓに保つことができ、会議室３１の快適性を向上させることができている。
一方、図３（ｂ）に示されているように、予冷運転を行わない場合、利用者が居室に入出してから室温が設定温度Ｔ_Ｓになるまでに約９００［秒］を要している。

このように、居室の利用開始後の熱負荷に基づいて予冷時間ｔ_ｉを算出し、利用開始時刻に対して予冷時間ｔ_ｉ前から予冷運転を行うことにより、居室において空調負荷の変動が生じても居室の室温を設定温度Ｔ_Ｓに保つことができる。

なお、本発明における空調制御装置１の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、利用者情報記憶部１１、会議室予約記憶部１２、利用者行動記憶部１３、建物情報記憶部１４、最適設定値算出部１５、居室内発熱負荷算出部１６、及び空調予冷時間算出部１７による処理をコンピュータシステムに行わせるようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１…空調制御装置、２…センサ装置、３…建物、１１…利用者情報記憶部、１２…会議室予約記憶部、１３…利用者行動記憶部、１４…建物情報記憶部、１５…最適設定値算出部、１６…居室内発熱負荷算出部、１７…空調予冷時間算出部、１８…制御情報送信部、２１…照射量センサ、２２…外気温センサ、２３…室内温度センサ、２４…室内湿度センサ、２５…室内気流速度センサ、３１…会議室（居室）、３２…空調システム、１６１…日射負荷算出部、１６２…貫流負荷算出部、１６３…人体発熱負荷算出部、１６４…機器発熱負荷算出部、１６５…照明発熱負荷算出部

Claims (8)

1. 利用者が居室を利用する際に目標とする居室内の温度である設定温度を算出する最適設定値算出部と、
   前記利用者が前記居室を利用する際に前記居室において生じる熱負荷である居室内熱負荷を算出する居室内熱負荷算出部と、
   前記設定温度と、前記居室内熱負荷とに基づいて、前記利用者が前記居室を利用する際に前記居室の室温が前記設定温度になるように、前記居室に備えられている空調システムの運転を前記居室の利用前に開始させる運転開始時刻を算出する空調予冷時間算出部と、
   前記運転開始時刻から前記空調システムを運転させる制御情報を前記空調システムに送信する制御情報送信部と
   を備えていることを特徴とする空調制御装置。
2. 前記空調予冷時間算出部は、
   前記居室が利用される前の室温と、前記設定温度と、前記居室内熱負荷と、前記空調システムの定格風量と、前記利用者が前記居室の利用を開始する時刻とから、前記空調システムの給気温度と、前記運転開始時刻を算出し、
   前記制御情報には、前記給気温度を示す情報が含まれる
   ことを特徴とする請求項１に記載の空調制御装置。
3. 前記最適設定値算出部は、
   予測温冷感申告（ＰＭＶ）を用いて、予め定められたＰＭＶ値と、居室外の外気温度と、居室内の湿度と、前記利用者の着衣量とから前記設定温度を算出する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の空調制御装置。
4. 前記居室内熱負荷算出部は、
   全天日射量から日射による熱負荷である日射負荷と、前記居室における貫流負荷と、前記利用者から発せられる熱量である人体発熱負荷と、前記居室において利用される機器から発せられる熱量である機器熱負荷と、前記居室に備えられている照明器具から発せられる熱量である照明発熱負荷とを算出し、各負荷の総和から前記居室内熱負荷を算出する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の空調制御装置。
5. 前記居室内熱負荷算出部は、
   前記利用者ごとに、該利用者が前記居室を利用する前に行っていた生活行動に基づいて該利用者から発せられる熱量を算出し、前記居室を利用する利用者ごとに算出した熱量を総和して前記人体発熱負荷を算出する
   ことを特徴とする請求項４に記載の空調制御装置。
6. 前記居室内熱負荷算出部は、
   前記居室の利用形態に対応して予め定められた前記機器の発熱量から前記機器熱負荷を算出し、
   前記居室の利用形態に対応して予め定められた照度から前記照明器具の発熱量を前記照明発熱負荷として算出する
   ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の空調制御装置。
7. 利用者が居室を利用する際に目標とする居室内の温度である設定温度を算出する最適設定値算出ステップと、
   前記利用者が前記居室を利用する際に該居室において生じる熱負荷である居室内熱負荷を算出する居室内熱負荷算出ステップと、
   前記設定温度と、前記居室内熱負荷とに基づいて、前記利用者が前記居室を利用する際に前記居室の室温が前記設定温度になるように、前記居室に備えられている空調システムの運転を前記居室の利用前に開始させる運転開始時刻を算出する空調予冷時間算出ステップと、
   前記運転開始時刻から前記空調システムを運転させる制御情報を前記空調システムに送信する制御情報送信ステップと
   を有することを特徴とする空調制御方法。
8. 利用者が居室を利用する際に目標とする居室内の温度である設定温度を算出する最適設定値算出ステップと、
   前記利用者が前記居室を利用する際に該居室において生じる熱負荷である居室内熱負荷を算出する居室内熱負荷算出ステップと、
   前記設定温度と、前記居室内熱負荷とに基づいて、前記利用者が前記居室を利用する際に前記居室の室温が前記設定温度になるように、前記居室に備えられている空調システムの運転を前記居室の利用前に開始させる運転開始時刻を算出する空調予冷時間算出ステップと、
   前記運転開始時刻から前記空調システムを運転させる制御情報を前記空調システムに送信する制御情報送信ステップと
   をコンピュータに実行させるための空調制御プログラム。

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