JPH06174285A - 空調熱負荷予測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空調設備の熱負荷を予測し空調機器の運転の
最適化を図る。 【構成】 制御される空調設備の空調熱負荷及びその空
調設備の設置環境の外気条件を所定期間にわたり実測
し、その結果取得された空調熱負荷実測データ及び外気
条件実測データをそれぞれ重回帰分析し、その結果から
その空調設備の設置環境に固有の上記空調熱負荷と上記
外気条件との重相関式を求め、その重相関式に予測した
い予測期間の標準外気条件を適用することにより、その
予測期間にわたる平均空調熱負荷を予測する。この予測
データを利用することにより、空調機器の運転制御の最
適化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空調設備の制御方法に関
し、特に当月の運転実績に基づき翌月の空調熱負荷の予
測を行うための空調熱負荷予測方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ビル空調には、例えば、水熱
源空調システムのような蓄熱システムが採用されてい
る。かかる蓄熱システムは、周知のように、建物の地階
に熱源水を蓄えるための蓄熱槽を設置し、この蓄熱槽内
の熱源水を各階の空調機、例えばファンコイルユニット
やヒートポンプユニットのコイルや水側熱交換器に通水
して冷暖房を行うものであり、冷温水の製造のための熱
源機器が付設されている。この熱源機器としては、冷水
製造のためには冷凍機、温水製造のためにはボイラやヒ
ートポンプが使用されるのが通常であり、これらの熱源
機器群を稼働させることにより蓄熱運転が行われる。

【０００３】冷房運転の場合を考えてみると、省エネル
ギー・省ランニングコスト運転を実施するためには、安
価な夜間電力を利用して冷凍機を稼働して蓄熱槽に冷水
を蓄え、これを翌日の空調運転当日に使用するのが最も
一般的である。また、運転当日に蓄熱槽内の冷水が不足
した場合には（熱源水温度が上昇すると）、冷房運転と
蓄熱運転（冷水製造運転）とを併用することも行われて
いる。

【０００４】以上のように、省エネルギー・省コスト運
転を行うためには、空調設備の熱源機器の運転条件（熱
源機器群の運転順位、発停時刻等）を最適に制御してや
ることが重要である。これまでは、このような空調設備
の運転制御パラメータは、空調設備の設計時点において
予測される空調熱負荷に応じて予め設定され、それに基
づいて実際の運転制御が実施されていた。

【０００５】しかしながら、実建物が設計時点で想定さ
れた通りに運用されることは稀であり、この結果空調熱
負荷も設計時の値とは異なるものとなることが多かっ
た。省エネルギー・省コスト運転を行うためには、空調
熱負荷が設計値と異なる場合には、当然熱源機器の運転
方法も、その負荷の変更に応じて最適化してやることが
重要である。しかし現在のところ、空調設備の熱負荷
（空調負荷）を予測し、空調機器の運転の最適化を図る
運転制御技術は確立されていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、従来の空調設備の運転制御に関する上記のような問
題点に鑑み、空調設備の熱負荷を予測し、空調機器の運
転の最適化を図ることが可能な新規かつ改良された空調
設備の運転制御方法を提供することである。

【０００７】さらに、本発明の別の目的は、空調負荷に
応じた空調機機の運転制御を行うことにより、空調機器
の省エネルギー・省ランニングコスト化を達成すること
が可能な新規かつ改良された空調設備の運転制御方法を
提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明によれば、制御される空調設備の空調熱負荷及
びその空調設備の設置環境の外気条件を所定期間にわた
り実測し、その結果取得された空調熱負荷実測データ及
び外気条件実測データに関して重回帰分析し、その結果
からその空調設備の設置環境に固有の上記空調熱負荷と
上記外気条件との重相関式を求め、その重相関式に予測
したい予測期間の標準外気条件を適用することにより、
その予測期間にわたる平均空調熱負荷を予測することを
特徴とする、空調熱負荷予測方法が提供される。

【０００９】さらに、本発明によれば、上記空調設備が
複数の熱源機器群を含む場合には、予測された上記平均
空調熱負荷に基づいて、上記熱源機器群の最適な運転順
位及び各機器の発停時刻を決定することが好ましい。ま
た、上記空調設備が蓄熱槽を含む場合には、予測された
上記平均空調熱負荷に基づいて、上記蓄熱槽の最適な蓄
熱時刻及び放熱時刻とを決定することが好ましい。

【００１０】

【作用】本発明は、空調熱負荷及び外気条件の所定期間
にわたる実測データを重回帰分析することにより、使用
される空調設備の設置環境に固有な空調熱負荷と外気条
件との間の重相関式を算出するように構成されている。
この重相関式により、その設置環境に固有な空調熱負荷
と外気条件が精度よく関係づけられる。また、その重相
関式における偏回帰係数は、その空調設備が設置される
建物などの設置環境に固有なものなので、その重相関式
に予測したい予測期間にわたる当該地域の標準外気条件
を代入してやることことで、予測期間中の平均空調熱負
荷を正確に予測することが可能となる。このようにし
て、実建物における空調負荷が設計時に想定したものと
異なる場合であっても、平均空調熱負荷を予測すること
により、空調機器を最適に運転制御することができる。

【００１１】また、本発明は、予測された平均空調熱負
荷の値に基づいて、複数の熱源機器群の最適な運転順位
及び各機器の発停時刻を決定したり、あるいは蓄熱槽の
最適な蓄熱時刻及び放熱時刻を決定したりするように構
成されている。このようにして運転制御パラメータを最
適化することにより、設置環境や時期に対応して細やか
に運転制御することができるので、省エネルギー・省ラ
ンニングコストで設備を稼働させることができる。

【００１２】

【実施例】以下に添付図面を参照しながら、本発明に基
づく空調熱負荷予測方法の構成と作用とを具体的に説明
する。図１は、本発明に基づく空調熱負荷予測方法を適
用可能な典型的なシステム構成図である。図示の通り、
本願に基づく空調熱負荷予測方法を適用可能なシステム
は、中央監視装置１１と空調負荷予測システム１２とか
ら構成されており、中央監視装置１１には、入出力イン
タフェース１３及び１４から、それぞれ、気象データや
空調負荷に関する実績データを、自動的に又は手動によ
り入力することが可能である。中央監視装置１１は、例
えばワークステーションのような、中央処理装置、記憶
装置及び入出力装置から構成されるコンピュータシステ
ムであり、入出力インタフェース１３、１４から受け取
った実績データを内部記憶装置内に格納すると共に、そ
れらの実績データを空調負荷予測システム１２に転送す
ることが可能である。

【００１３】空調負荷予測システム１２は受信した実績
データを分析すると共に、その分析データに基づいて空
調負荷の予測をすることが可能である。空調負荷予測シ
ステム１２において予測された予測データは中央監視装
置１１に戻され、中央監視装置１１はこの予測データに
基づいて、空調機器の制御方法を決定し、その決定に応
じて空調機器を運転制御する。なお、図１に示すシステ
ム構成においては、中央監視装置１１と空調負荷予測シ
ステム１２とを別個のハードウェア構成としているが、
当然にこれらを同一のハードウェア構成とすることもで
きる。

【００１４】次に、上記システムで実施される本発明に
基づく空調熱負荷予測の手順について説明する。上述の
ように、熱源機器の運転順位や発停時刻、あるいは蓄熱
槽の蓄熱時刻や放熱時刻といった空調設備の運転制御パ
ラメータについては、その設計段階において、ある程度
予め設定されている。しかしながら、実建物がその設定
通りに運用されることは稀であり、実際の運用条件に応
じて、上記運転制御パラメータを調整する必要がある。
その場合に、本発明では、過去の実績データに基づいて
将来の空調負荷を予測し、その予測データに基づいて、
運転制御パラメータの調整が行われる。

【００１５】本発明によれば、まず実際に稼働している
空調設備の空調熱負荷、及び日最高気温、日最低気温、
日平均絶対湿度などの外気条件などの実績データが所定
期間、例えば過去１ヶ月にわたり実測される。これらの
実測値は、空調設備の規模、設置環境、稼働条件、ある
いは季節によって大きく異なるため、同じ型式の空調設
備に関しても一様の値を示すものではない。しかし、実
測により取得された過去の、例えば１ヶ月にわたる実績
データを重回帰分析すると、図２及び図３に示すよう
に、各空調設備の空調熱負荷は外気条件と精度よく関係
づけられることが分かる。

【００１６】図２及び図３は、それぞれ、ある年の７月
及び翌８月の実冷水熱負荷と回帰冷水熱負荷との関係を
示すグラフであり、熱負荷実績及び外気条件（日最高気
温、日最低気温、日平均絶対湿度）の重回帰分析結果を
示している。図２及び図３において、縦軸の回帰冷水熱
負荷は、重回帰分析より得られた重回帰式に実績の上記
外気条件を代入した値である。従って、図２及び図３に
より、外気条件と熱負荷を重回帰式に基づき関連づけた
場合の精度が示される。この場合の重相関係数Ｒ²は、
図２の例では、０．７７２であり、図３の例では、０．
８４１を示している。

【００１７】ここで、図２及び図３に関して用いられた
重相関式の一例は次の通りである。 図２ ： Q = 372.19*Tmax + 589.87*Tmin + 506120*X
- 708.1 図３ ： Q = 366.56*Tmax + 144.10*Tmin + 749934*X
- 7571.7 上式において、Ｑ：冷水熱負荷［Mcal／日］ Ｔmax：日最高気温［℃］ Ｔmin：日最低気温［℃］ Ｘ：日平均絶対湿度［kg／kgDA］

【００１８】このようにして得られた上記関係式の偏回
帰係数は、実際に稼働している空調設備が設置されてい
る実建物に固有の数値となるので、かかる重相関式に基
づいて空調熱負荷を予測してやることにより、実際の運
用に即して、各空調設備に固有の運転制御を行うことが
可能である。予測に際しては、予測したい予測期間、例
えば翌月の標準外気条件を上記重相関式に代入すること
により、翌月の平均空調熱負荷を予測することができ
る。代入する標準外気条件としては、当該地域の標準気
象データを用いることができる。このようにして予測さ
れた平均空調熱負荷は、図４に示すように、実測された
実負荷と精度よく一致している。

【００１９】本発明に基づいて翌月の空調負荷に関する
予測データを利用することにより、実際に稼働している
環境の空調負荷に応じた空調機器運転制御の最適設定が
可能となる。最適化される項目は、例えば、翌月の熱源
機器の最適運転方法（運転樹にや発停時刻）、あるい
は、翌月の蓄熱槽の最適な蓄熱時刻、放熱時刻などであ
る。最適化される項目は、最も高効率で低い熱損失で設
備を稼働できる制御パラメータの中から適宜選択するこ
とができる。

【００２０】

【発明の効果】以上のようにして、本発明によれば、過
去の実測データに基づいて設置環境に応じて翌月の空調
負荷を予測することができるので、設置環境や季節に応
じて空調機器運転制御を最適設定することができる。こ
の結果、最も高効率で低い熱損失で設備を稼働すること
が可能となり、省エネルギー・省ランニングコストに優
れた空調機器の運転制御を実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく空調負荷予測方法を適用可能な
システムの構成図である。

【図２】本発明に基づいて重回帰分析されたある年の７
月の実冷水熱負荷と回帰冷水熱負荷との関係を示すグラ
フである。

【図３】本発明に基づいて重回帰分析されたある年の８
月の実冷水熱負荷と回帰冷水熱負荷との関係を示すグラ
フである。

【図４】本発明に基づいて予測された平均冷水熱負荷予
測の予測精度の様子を示すグラフである。

【符号の説明】

１１ 中央監視装置 １２ 空調負荷予測システム １３ 気象データ入出力インタフェース １４ 空調負荷入出力インタフェース

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御される空調設備の空調熱負荷及びその
   空調設備の設置環境の外気条件を所定期間にわたり実測
   し、その結果取得された空調熱負荷実測データ及び外気
   条件実測データに関して重回帰分析し、その結果からそ
   の空調設備の設置環境に固有の上記空調熱負荷と上記外
   気条件との重相関式を求め、その重相関式に予測したい
   予測期間の標準外気条件を適用することにより、その予
   測期間にわたる平均空調熱負荷を予測することを特徴と
   する、空調熱負荷予測方法。
2. 【請求項２】上記空調設備が複数の熱源機器群を含み、
   請求項１に記載の空調熱負荷予測方法により予測された
   上記平均空調熱負荷に基づいて、上記熱源機器群の最適
   な運転順位及び各機器の発停時刻を決定することを特徴
   とする、請求項１に記載の空調熱負荷予測方法。
3. 【請求項３】上記空調設備が蓄熱槽を含み、請求項１に
   記載の空調熱負荷予測方法により予測された上記平均空
   調熱負荷に基づいて、上記蓄熱槽の最適な蓄熱時刻及び
   放熱時刻とを決定することを特徴とする、請求項１又は
   ２に記載の空調熱負荷予測方法。