JP6405210B2 - 気象補正装置、空調管理システム及び気象補正方法 - Google Patents
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Description
その他の解決手段については、実施形態中において記載する。
[第1実施形態]
まず、図1〜図15を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。
<システムの構成>
図1は、本実施形態に係る気象補正システムの構成例を示す図である。
気象補正システムZ1(Z)は、演算装置101と、温湿度センサ102と、気象予報センタに設置されている気象予報サーバ103とがネットワーク104によって互いに接続されている。ここで、ネットワーク104は、例えば、WAN(Wide Area Network)等である。
演算装置101は、図3で後記する補正装置200であり、気象予報データ221(図3参照)の取得や、気象予報データ221に含まれる気象予報値の補正係数の算出や、補正係数を用いた気象補正値の算出等を行う。
温湿度センサ102は、外気温湿度(温度及び湿度の実測値:以下、気象実測データ222(図3参照)と称する)を計測する。なお、ここで「温度」とは「乾球温度」を指すものとする。
気象予報サーバ103は、内部に設置されている気象予報装置等を用いて、気象予報を行い、予報温度や、予報湿度等の気象予報値を含む気象予報データ221を、ネットワーク104に配信する。
気象補正システムZ2(Z)は、図1の気象補正システムZ1において、クラウドサーバ105がネットワーク104に接続されている。
クラウドサーバ105は、図3で後記する補正装置200であり、演算装置101を介して、温湿度センサ102によって計測された気象実測データ222を取得する。また、クラウドサーバ105は、気象予報値を含む気象予報データ221(図3参照)を気象予報サーバ103から取得する。そして、クラウドサーバ105は、取得した気象実測値と、気象予報値とを基に、補正係数を算出する。
図3は、補正装置の構成例を示す図である。
なお、補正装置200は、図1に示される構成では演算装置101が相当し、図2に示される構成ではクラウドサーバ105が相当する。
記憶装置203に格納されているプログラムが、メモリ201に展開され、CPU202によって実行されることで、処理部211が具現化しているとともに、処理部211を構成する気象予報データ取得部212、気象実測データ取得部213、絶対湿度算出部214、補正係数算出部215及び気象補正値算出部216が具現化している。
気象実測データ取得部213は、送受信装置204を介して、温湿度センサ102(図1、図2参照)から気象実測データ222を取得する。気象実測データ222には、実測温度や、実測湿度等、複数の気象実測値が格納されている。
絶対湿度算出部214は、気象予報データ221に含まれる予報湿度から予報絶対湿度を算出し、気象実測データ222に含まれる実測湿度から実測絶対湿度を算出する。
気象補正値算出部216は、補正係数算出部215が算出した補正係数を、補正しようとする時刻の気象予報値に適用することで、気象補正値を算出する。
また、記憶装置203には、取得された気象予報データ221、気象実測データ222等が格納されている。
図4は、気象データ補正処理の全体処理の手順を示すフローチャートである。
まず、ステップS301において補正装置200は、気象予報データ取得部212によって気象予報サーバ103から気象予報データ221を取得する。
そして、ステップS302において補正装置200は、絶対湿度算出部214によって取得した気象予報データ221に含まれる予報湿度から予報絶対湿度を算出する。そして、補正装置200は、算出した予報絶対湿度を含む気象予報データ221を記憶装置203に格納する。
そして、ステップS312において補正装置200は、絶対湿度算出部214によって取得した気象実測データ222に含まれる実測湿度から実測絶対湿度を算出する。その後、補正装置200は算出した実測絶対湿度を含む気象実測データ222を記憶装置203に格納する。
そして、補正係数算出部215は、算出した補正係数を記憶装置203に格納する。
さらに、ステップS322において補正装置200は、気象補正値算出部216によって気象予報データ221に含まれている気象予報値に、ステップS321で算出した補正係数を適用することで、気象予報値を補正した気象補正値を算出する。その後、補正装置200は、算出した気象補正値を気象補正データとして記憶装置203に格納する。気象補正値の算出については後記する。
図5は、データの概要を示す図である。
図5に示すように、気象予報データ221と気象実測データ222とは、それぞれ温度(予報温度及び実測温度)と絶対湿度(予報絶対湿度及び実測絶対湿度)とを有している。ここで、絶対湿度は、図4のステップS302及びステップS312で算出された予報絶対湿度及び実測絶対湿度である。
図5に示すように、気象予報データ221、気象実測データ222それぞれでは、温度データ、絶対湿度データが0時から23時で一時間毎に格納されている。
図6(a)は気象予報データ221を示しており、図6(b)は気象実測データ222を示している。
図6に示すように、気象予報データ221及び気象実測データ222は、日時、温度(予報温度、実測温度)、絶対湿度(予報絶対湿度、実測絶対湿度)のそれぞれを有している。
日時は、気象予報データ221及び気象実測データ222を取得した日時である。
図6に示すように、気象予報データ221及び気象実測データ222は、0時から23時の1時間毎にデータが格納されている。なお、本実施形態では、気象予報データ221及び気象実測データ222が、1時間毎に格納されているが、これに限らず、30分毎や、1分毎等でもよい。
図7は、補正係数算出のフローチャートである。なお、図7に示すフローチャートは、図4のステップS321の処理を詳細に示したものである。
まず、補正装置200は、補正係数算出部215によって気象予報データ221及び気象実測データ222から、処理対象となっている時刻における予報温度及び実測温度を取得する。そして、ステップS401において補正装置200は、補正係数算出部215によって取得した予報温度及び実測温度を基に、処理対象となっている時刻における温度の補正係数を算出する。そして、補正係数算出部215は算出した温度の補正係数を記憶装置203に格納する。
完了していない場合(S403→No)、補正係数算出部215はステップS401へ処理を戻し、次の時刻について温度及び絶対湿度の補正係数を算出する。
また、完了している場合(S403→Yes)、補正係数算出部215は図4のステップS322へ処理をリターンする。
(温度の補正係数算出)
図8は、温度の補正係数算出を説明するための図である。
ここで、ある場所における図8(a)は0時における補正係数算出グラフの例であり、図8(b)は13時における補正係数算出グラフの例である。
補正係数算出グラフは、横軸が予報温度であり、縦軸は実測温度である。そして、補正係数算出グラフには、過去における同時刻の予報温度と、実測温度とがプロットされている。
このようにすることで、補正係数に使用される気象予報値、気象実測値の数を低減し、処理負荷を軽減することが可能となる。
また、過去における同じ月日にデータを使用しないことで、年毎における気象変動の影響をうけにくくすることができる。
そして、次の日(11/16)では、11/15〜11/2までの2週間分の各時刻における気象予報データ及び気象実測データを基に、補正係数を時刻毎に算出する。
さらにその次の日(11/17)では、11/16〜11/3までの2週間分の各時刻における気象予報データ及び気象実測データを基に、補正係数を時刻毎に算出する。
このようにすることで、補正係数算出の際に、季節等の変動の影響を受けにくくすることができる。
式(1)におけるa1 i及びb1 iが時刻iにおける温度の補正係数である。すなわち、図8(a)における補正係数算出グラフにおいて、最小二乗法を適用することで得られる回帰直線801の傾きa1 0、y切片b1 0が、0時における温度の補正係数である。同様に、図8(b)における補正係数算出グラフにおいて、最小二乗法を適用することで得られる回帰直線802の傾きa1 13、y切片b1 13が、13時における温度の補正係数である。なお、「a1 13」、「b1 13」は、「a1 13」、「b1 13」というひとつの変数であり、「a1」の13乗、「b1」の13乗という意味ではない。以下の変数も同様である。
補正係数算出部215は、このような温度の補正係数を処理対象となっている時刻毎に算出する。
図10は、絶対湿度の補正係数算出を説明するための図である。
ここで、ある場所における図10(a)は0時における補正係数算出グラフの例であり、図10(b)は13時における補正係数算出グラフの例である。
補正係数算出グラフは、横軸が予報絶対湿度であり、縦軸は実測絶対湿度である。そして、補正係数算出グラフには、過去における同時刻の予報絶対湿度と、実測絶対湿度とが対応付けられている。
式(1)におけるa2 i及びb2 iが時刻iにおける絶対湿度の補正係数である。すなわち、図10(a)における補正係数算出グラフにおいて、最小二乗法を適用することで得られる回帰直線901の傾きa2 0、y切片b2 0が、0時における絶対湿度の補正係数である。同様に、図10(b)における補正係数算出グラフにおいて、最小二乗法を適用することで得られる回帰直線902の傾きa2 13、y切片b2 13が、13時における絶対湿度の補正係数である。
補正係数算出部215は、このような絶対湿度の補正係数を処理対象となっている時刻毎に算出する。
次に、補正係数を用いた気象補正値の算出について説明する。
図11は、気象補正値の算出方法を説明するための図である。
例えば、本日の0時における温度及び絶対湿度の気象補正値(補正温度、補正絶対湿度)を算出する場合について説明する。
気象補正値算出部216は、0時における予報温度を、0時(i=0)における式(1)に代入する。すなわち、図11(a)に示されるように、0時における予報温度をx1とすると、x1を、0時(i=0)における式(1)に代入して得られるy1が、0時における温度の補正値(補正温度)となる。
すなわち、気象補正値算出部216は、0時における予報絶対湿度を、0時における式(2)に代入する。すなわち、図11(b)に示されるように、0時における予報絶対湿度をx2とすると、x2を、0時における式(2)に代入して得られるy2が、0時における絶対湿度の補正値となる。
次に、図12〜図15を参照して、本実施形態に係る手法で算出された気象補正値と、気象予報値との対比を行う。
(温度)
図12は、気象予報サーバから取得した予報温度と実測温度との関係を示すグラフであり、図13は補正係数によって補正された補正温度と実測温度との関係を示すグラフである。
図12において、実線は実測温度を示し、破線は予報温度を示している。また、図13において、実線は実測温度を示し、破線は補正温度を示している。
図12及び図13を比較すると明らかなように、図12の予報温度より、図13の補正温度の方が実測温度に近い値となっている。
図14は、気象予報サーバから取得した値を基に算出された予報絶対湿度と実測絶対湿度との関係を示すグラフであり、図15は補正係数によって補正された補正絶対湿度と実測絶対湿度との関係を示すグラフである。
図14において、実線は実測絶対湿度を示し、破線は予報絶対湿度を示している。また、図15において、実線は実測絶対湿度を示し、破線は補正絶対湿度を示している。
図14及び図15を比較すると明らかなように、図14の予報絶対湿度より、図15の補正絶対湿度の方が実測絶対湿度に近い値となっている。
また、本実施形態では、建物の熱負荷変動に大きくかかわる温度と絶対湿度との両方について、補正係数及び気象補正値を算出しているが、どちらか一方の補正係数及び気象補正値が算出されるようにしてもよい。例えば、予報温度の精度が比較的良好であれば、補正絶対湿度のみを算出してもよい。
また、本実施形態では、温度及び絶対湿度について気象補正値を算出しているが、これに限らず、例えば、気圧や、風速等に適用されてもよい。
次に、図16〜図18を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。なお、第2実施形態において、第1実施形態と同様の処理については、適宜図示及び説明を書略する。
なお、第2実施形態において、システムの構成は、図1、図2に示されるものと同様であるため、ここでは図示及び説明を省略する。
<補正装置の構成>
図16は、本実施形態に係る補正装置の構成例を示す図である。
補正装置200aのメモリ201には、処理部211aを構成するものとして、補間処理部217が追加されている。補間処理部217は、記憶装置203に格納されているプログラムが、メモリ201に展開され、CPU202によって実行されることで具現化している。
補間処理部217は、気象予報値の補間を行う。
その他の構成は、図4と同様であるので、同一の符号を付して説明を省略する。
図17は、気象データ補正処理の全体処理の手順を示すフローチャートである。
図17において、図4と同様の処理については、同一のステップ番号を付して説明を省略する。
ステップS302の予報絶対湿度の算出後、ステップS303において、補正装置200aは、補間処理部217によって気象予報値の補間を行う。補間された気象予報値を、補間気象予報値と称する。補正装置200は、気象予報データ221に算出された補間気象予報値を追加する。
そして、ステップS312の後、ステップS321において、補正装置200は、補正係数算出部215によって補間気象予報値を追加された気象予報値と、補間気象予報値と、気象実測値とを基に補正係数を算出する。
その後の処理は、図4と同様である。
図18は、気象予報値の補間を説明するための図である。
仮に、6時と12時の気象予報値(ここでは、予報温度とする)しか取得することができず、ユーザは、6時〜12時の間について1時間毎に補正値の算出を行いたいものとする。つまり、7時から11時にかけての気象予報値が足りない。
このよう場合、取得できている6時と12時の気象予報値を基に、補間処理部217が図16に示すように7時〜11時の間の気象予報値を補間する。
図16では、6時の気象予報値(予報温度)と、12時の気象予報値(予報温度)との間を6等分した値を補間気象予報値(補間気象温度)としているが、これに限らない。例えば、過去の実測気象値等から気象予報値の変化曲線等が分かっていれば、この変化曲線等から補間値を求めてもよい。
また、補正係数算出部215は、7時〜11時の間では、第1実施形態の手法において、気象予報値の代わりに補間気象予報値を用いて補正係数を算出する。
そして、気象補正値算出部216が、第1実施形態と同様の手法で気象補正値を算出する。
次に、図19〜図30を参照して、第1実施形態及び第2実施形態における手法で算出した気象補正値を用いて、空調システムSの熱負荷を推定し、さらに推定された熱負荷を基に空調システムSにおける消費電力を推定する手法を説明する。
<空調システムの構成>
図19は、本実施形態に係る空調管理サーバを含む空調システムの構成図である。なお、図19に示す実線矢印は各配管を流れる冷水等の向きを表し、破線矢印は信号線を表している。
空調システムSは、空調設備Aと、温湿度センサ30と、コントローラ40と、補正装置200と、空調管理サーバ60と、を備えている。
一次側空調設備10は、冷凍機11と、冷却塔12と、冷却水ポンプ13と、蓄熱槽14と、一次側冷水ポンプ15と、を備えている。
冷凍機11は、例えば、ターボ冷凍機であり、配管q2を介して流入する冷水を冷却する冷熱源である。
なお、図19に示す配管p1の上流端は冷凍機11に接続され、下流端は冷却塔12の上部に接続されている。配管p2の上流端は冷却塔12の下部に接続され、下流端は冷凍機11に接続されている。
蓄熱槽14は、例えば、温度成層型蓄熱槽であり、冷凍機11の蒸発器(図示せず)で冷やされた冷水を貯留することで冷熱を蓄える設備である。ちなみに、冷水は低温であるほど密度が大きく沈降しやすいため、蓄熱槽14に貯留される冷水は下方に向かうにつれて低温になっている。
一次側冷水ポンプ15は、蓄熱槽14から冷凍機11に向けて冷水を圧送するポンプであり、配管q2に設置されている。
二次側空調設備20は、二次側冷水ポンプ21と、室内機22と、を備えている。
二次側冷水ポンプ21は、蓄熱槽14から室内熱交換器22aに向けて冷水を圧送するポンプであり、配管q3に設置されている。なお、配管q3の上流端は蓄熱槽14の下部領域に臨んでおり、配管q3の下流端は、室内熱交換器22aが有する伝熱管rの上流端に接続されている。また、配管q4の上流端は伝熱管rの下流端に接続され、配管q4の下流端は蓄熱槽14の上部領域に臨んでいる。
以下では、空調設備Aが備える機器(冷凍機11等)と、空調設備Aに含まれない機器(照明装置R1等)と、を併せて「負荷装置」と記す。
温湿度センサ30は、外気の気温及び湿度を実測するセンサであり、施設K付近に設置されている。温湿度センサ30によって実測された温湿度は、コントローラ40に出力される。
コントローラ40(管理端末)は、空調設備Aの各機器を制御するものであり、CPU、ROM(Read Only Memory)、RAM、各種インタフェース等の電子回路を含んで構成される。
図19に示すように、コントローラ40は、ネットワークNを介して空調管理サーバ60に接続されている。温湿度センサ30によって実測された施設K付近の温湿度は、コントローラ40からネットワークNを介して空調管理サーバ60に送信される。
ちなみに、コントローラ40がディスプレイ(図示せず)に運転スケジュールを含む情報を表示させ、この情報を見た管理者の操作によって空調設備Aの運転モードを切り替えるようにしてもよい。
「蓄熱運転」とは、冷凍機11で冷水を冷やし、冷やされた冷水を蓄熱槽14に貯留する運転モードである。
「追掛運転」とは、冷凍機11で冷やされた冷水をそのまま室内機22に供給する運転モードである。
「放熱運転」とは、蓄熱槽14に貯留されている低温の冷水を、室内機22を経由するように循環させる運転モードである。なお、放熱運転中において、冷凍機11及び冷却塔12は停止しているため、空調設備Aの消費電力は他の運転モードの実行中よりも大幅に小さくなる。
補正装置200は、第1実施形態における補正装置200である。なお、補正装置200として、第2実施形態における補正装置200aが用いられてもよい。
補正装置200には、図1及び図2に示すように温湿度センサ102や、気象予報サーバ103が接続されているが、ここでは温湿度センサ102や、気象予報サーバ103を図示省略する。
空調管理サーバ60(空調管理装置)は、補正装置200から受信する気象補正値に基づいて空調設備Aの運転スケジュールを作成したり、コントローラ40から受信する温湿度の実測値に応じて、放熱運転を開始するか否かの指令信号を生成したりするサーバである。空調管理サーバ60は、各拠点に設置された空調設備Aの運転スケジュール等を一括して管理するようになっている。
図20は、本実施形態に係る空調管理サーバの構成図である。なお、図20では、ネットワークN(図19参照)の図示を省略した。
空調管理サーバ60は、運転スケジュールの設定に関わる情報が格納される記憶部61と、各種の演算処理を実行する演算処理部62と、を備えている。
電力消費パターンDB61aには、前記した「負荷装置」のうち空調設備Aに含まれない照明装置R1等の電力消費パターンが格納されている。すなわち、電力消費パターンDB61aには、照明装置R1等の消費電力の予測値が、日付、曜日、時刻等に対応付けて格納されている。
熱負荷予測部62bは、気象補正値取得部62aによって取得された気象補正値に基づいて、施設K内の熱負荷を予測する。この熱負荷は、施設K内を所定温度に保つための空調負荷(冷房負荷)である。熱負荷予測部62bは、前記した気象補正値、施設K内の設定温度、施設Kを構成する躯体の構造等に基づいて施設K内の熱負荷を算出する。
消費エネルギ予測部62cは、前記した熱負荷、翌日の外気湿球温度の気象補正値、空調設備Aの仕様情報等に基づいて、空調設備Aの消費エネルギを算出する。
なお、スケジュール設定部62eが実行する処理の詳細については後記する。
消費エネルギ算出部62hは、熱負荷算出部62gによって算出された熱負荷に基づいて、冷凍機11から施設Kに冷熱を供給する(追掛運転で施設K内を冷やす)場合の空調設備Aの消費エネルギを算出する。
熱負荷比較部621jは、熱負荷予測部62bによって予測された熱負荷と、熱負荷算出部62gによって算出された熱負荷(実際の熱負荷)と、の大小を比較する。熱負荷比較部621jによる比較結果は、放熱開始時刻変更部623jに出力される。
消費電力比較部622jは、消費電力算出部62iによって算出された消費電力と、消費電力閾値DB61bに格納されている閾値PMと、の大小を比較する。消費電力比較部622jによる比較結果は、放熱開始時刻変更部623jに出力される。
指令信号送信部62kは、指令信号生成部62jによって生成された指令信号を、ネットワークN(図19参照)を介してコントローラ40に送信する。
図21は、空調管理サーバが実行する処理の流れを示すフローチャートである。
ステップS101において空調管理サーバ60は、気象補正値の配信時刻になったか否かを判定する。
ステップS102において空調管理サーバ60は、気象補正値取得部62aによって、補正装置200から気象補正値を取得する(気象補正値取得ステップ)。この「気象補正値」には、前記したように、24時間分(1時間毎)の気温補正値及び絶対湿度補正値が含まれている。
ステップS106において空調管理サーバ60は、電力消費パターンDB61a(図20参照)を参照し、空調設備A以外の機器(照明装置R1等)の消費電力P2fを各時間帯に関して予測する。
また、必要蓄熱量QVは、負荷装置の消費電力P3fが閾値PMを超える領域の電力量を打ち消すために必要となる冷熱量である。
ステップS111において空調管理サーバ60は、ステップS110で算出した超過電力ΔPに対応する蓄熱量ΔQを算出する。すなわち、空調管理サーバ60は、超過電力ΔP×所定時間Δtで算出される電力量を打ち消すのに要する蓄熱量ΔQを算出する。この蓄熱量ΔQは、空調設備Aを構成する機器の仕様情報、外気湿球温度の気象補正値等に基づいて算出される。
n<Nである場合(S113→No)、空調管理サーバ60の処理はステップS114に進む。ステップS114において空調管理サーバ60は、値nをインクリメントしてステップS109の処理に進む。例えば、n=2の場合には、翌日の時刻(t1+Δt)〜(t1+2Δt)の時間帯の蓄熱量ΔQが算出され(S111)、前回までの必要蓄熱量QVに足し合わされる(S112)。
一方、n=Nである場合(S113→Yes)、空調管理サーバ60の処理はステップS115に進む。
ステップS116において空調管理サーバ60は、放熱運転を行う時間帯(放熱時間帯)及び放熱量(冷水の流量等)を設定する。例えば、空調管理サーバ60は、負荷装置の消費電力P3fが閾値PMを超えている時間帯で放熱運転を行うように運転スケジュールを設定する。これによって、施設K付近の温湿度が気象補正値どおりに変化した場合、負荷装置の消費電力を閾値PM以下に抑えることができる。
そして、空調管理サーバ60は、ネットワークNを介して設定した運転スケジュールをコントローラ40に送信する。
ステップS120において空調管理サーバ60は、ステップS119で算出した熱負荷qrに基づき、消費エネルギ算出部62hによって、空調設備Aの現在の消費エネルギを算出する(消費エネルギ算出ステップ)。
ステップS122において空調管理サーバ60は、電力消費パターンDB61aを参照し、空調設備A以外の機器(照明設備等)の消費電力P2rを読み出す。
現在の熱負荷qrが、予測した熱負荷qf以上である場合(S124→Yes)、空調管理サーバ60の処理はステップS125に進む。例えば、温湿度センサ30によって検出された気温が補正装置200から配信された補正温度を上回った場合、qr≧qfとなる可能性が高い。
ステップS128において空調管理サーバ60は、放熱運転を実行(開始)する旨の指令信号を生成する(指令信号生成ステップ)。つまり、空調管理サーバ60は、放熱運転の開始予定時刻よりも前に消費電力P3rが閾値PMを超えた場合、放熱運転の開始時刻を予定よりも早める。
なお、放熱運転の開始時には蓄熱槽14に冷熱が蓄えられているが、前記したように放熱運転の時間帯を早めた場合、当該時間帯の終盤には蓄熱槽14の冷熱を使い切ってしまう可能性がある。
ステップS125において放熱時間帯に現在時刻が含まれている場合(S125→Yes)、空調管理サーバ60はステップS127に進む。なお、ステップS127以降の処理は前記したとおりである。
例えば、温湿度の実測値に基づく熱負荷qrのほうが、気象補正値に基づく熱負荷qfよりも大きいが、消費電力Prは閾値PMを超えていないこともある。この場合には、放熱運転を行う必要はない(S131)。
ステップS132において空調管理サーバ60は、ステップS116(図22参照)で設定した放熱時間帯に現在時刻が含まれるか否かを判定する。設定した放熱時間帯に現在時刻が含まれない場合(S132→No)、空調管理サーバ60の処理はステップS133に進む。
ステップS133において空調管理サーバ60は、放熱運転を行わない(まだ、開始しない)ことに決定する。
ステップS134において空調管理サーバ60は、ステップS123で算出した現在の消費電力P3rが閾値PMを超えているか否かを判定する。現在の消費電力P3rが閾値PMを超えている場合(S134→Yes)、空調管理サーバ60の処理はステップS135に進む。
ステップS136において空調管理サーバ60は、放熱運転を実行(開始)する旨の指令信号を生成する。つまり、空調設備Aの熱負荷は予測よりも若干小さいが、負荷装置の消費電力が閾値PMを超えている場合、空調設備A以外の負荷による発熱が考えられるため、コントローラ40によって放熱運転を行う。
ステップS138において空調管理サーバ60は、放熱運転とは別の施策(例えば、照明装置R1等の消費電力の低減)を行う旨の指令信号を生成する。
ステップS140において空調管理サーバ60は、蓄熱槽14の残蓄熱量を算出する。すなわち、空調管理サーバ60は、放熱運転中に二次側空調設備20に供給した冷熱量に基づき、蓄熱槽14の残蓄熱量を算出する。この残蓄熱量は、次のサイクルのステップS127,S135の処理(蓄熱があるか否かの判定処理:図24参照)で用いられる。
一方、気象補正値の配信時刻になっていない場合(S141→No)、空調管理サーバ60の処理は、図23のステップS118に戻る。なお、ステップS118〜S141の一連の処理は、気象補正値が配信される時刻(例えば、1時間毎)に合わせて繰り返し行われる。ちなみに、ステップS118〜S141の処理を、例えば、数分毎に行ってもよいし、数秒毎に行ってもよい。
本実施形態では、補正装置によって算出された気象補正値を用いて熱負荷の予測を行うことで、建物の立地条件を考慮した熱負荷の予測を行うことができる。さらに、時刻毎に算出された気象補正値を用いて熱負荷の予測を行うことで、時刻毎の熱負荷の予測を行うことができ、朝、昼及び夕方等における気象予報値と、気象実測値との乖離を防ぐことができる。
また、第2実施形態に係る手法を、第3実施形態及び第4実施形態に適用することで、気象予報データを取得できない時間でも、気象補正値を用いて熱負荷の予測を行うことができる。
さらに、第3実施形態及び第4実施形態に係る空調システムSは、過去の気象予報値から消費電力をダイレクトに算出するものではないので、柔軟な適用が可能となる。
また、放熱運転の開始予定時刻以後において負荷装置の消費電力P3rが閾値PM以下である場合(S134→No)、空調管理サーバ60は放熱運転の開始時刻を予定よりも遅らせる(S133)。これによって、その後に熱負荷が予測よりも大きくなるという事態に備え、蓄熱槽14に蓄えられた冷熱を有効利用できる。
また、空調管理サーバ60の処理は熱源シミュレータ等を用いて自動的に行われるため、作業員が試行錯誤しながら運転スケジュールを調整する場合と比較して、消費電力の平準化を高精度で行うことができる。
第4実施形態は、各機器の消費電力を実測する電力計70(図26参照)を第3実施形態に係る空調システムSに追加した点と、空調管理サーバ60A(図27参照)の構成と、が異なるが、その他の点については第3実施形態と同様である。したがって、第3実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
図27は、本実施形態に係る空調管理サーバの構成図である。
図27に示す空調管理サーバ60Aの構成は、第3実施形態で説明した空調管理サーバ60(図20参照)から消費エネルギ算出部62h(図20参照)を省略し、消費電力算出部62i(図20参照)に代えて消費電力取得部62mを備える点が異なっているが、その他の点については第3実施形態の構成と同様である。
消費電力取得部62mは、ネットワークNを介してコントローラ40から電力計70の実測値(つまり、負荷装置の実際の消費電力)を取得する。消費電力取得部62mによって取得された消費電力の実測値は、消費電力比較部622jに出力される。
なお、消費電力比較部622jによって、消費電力の実測値と閾値PMとの大小が比較される。
図28は、空調管理サーバが実行する処理の流れを示すフローチャートである。
なお、空調設備Aの運転スケジュールを設定する処理(S101〜S117:図21、図22参照)については、第3実施形態と同様である。また、図28に示す処理の開始時において、空調設備Aでは追掛運転又は放熱運転が行われている。
ステップS119において空調管理サーバ60Aは、ステップS118で取得した温湿度の実測値に基づき、熱負荷算出部62gによって、空調設備Aの現在の熱負荷qrを算出する。この熱負荷qrは、予測した熱負荷qfとの比較処理で用いられる(S124:図29参照)。
次に、ステップS201において空調管理サーバ60Aは、消費電力取得部62mによって、コントローラ40から負荷装置の現在の消費電力PSを取得する(消費電力取得ステップ)。前記したように、この消費電力PSは電力計70によって実測された値である。
また、放熱運転の開始予定時刻以後(S132→Yes)、実測された消費電力PSが閾値PM以下である場合(S203→No)、空調管理サーバ60Aは放熱を実行しないことで、放熱運転の開始時刻を予定よりも遅らせる(S133)。
なお、ステップS139〜S141の処理については、第3実施形態で説明した図25のフローチャートと同様であるから説明を省略する。
本実施形態によれば、第3実施形態と同様に、実測された温湿度の変化に応じて運転スケジュールを柔軟に変更できる。
また、第3実施形態では、温湿度センサ30の実測値に基づいて空調設備Aの消費電力P1rを算出し(S121:図23参照)、空調設備A以外の機器の消費電力P2rについては電力消費パターンDB61aから読み出し(S122)、両者の和をとって負荷装置の消費電力P3rを算出していた(S123)。
これに対して本実施形態では、電力計70によって負荷装置の消費電力を直接的に実測するため、負荷装置の消費電力が実際に閾値PMを超えているか否かの判定精度を高める
ことができる。したがって、運転スケジュールの調整を第3実施形態よりも高精度に行うことができる。
以上、本発明に係る空調管理サーバ60,60Aについて各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、各実施形態は、複数の空調設備Aに関する運転スケジュールの設定・調整を空調管理サーバ60(60A)が一括して行う場合について説明したが、複数のサーバに処理を分散させてもよい。
ができる。
また、各実施形態では、消費電力P3fが閾値PMを超える分の電力量を打ち消すため
に必要となる最低限の冷熱を蓄熱槽14に蓄える場合について説明したが、これに限らない。例えば、気象補正値の内容に関わらず、蓄熱運転によって蓄熱槽14を満蓄の状態にしておいてもよい。
さらに、第3実施形態及び第4実施形態以外の電力消費量の予測手法が用いられてもよい。
図30は、気象予報値の補正を行う前及び後における熱負荷予測の結果を示す図である。
熱負荷予測は、第3実施形態における手法を用いている。
図30(a)は気象予報値を用いて熱負荷を算出した場合を示し、図30(b)は第1実施形態に係る手法にて算出した気象補正値を用いて熱負荷を算出した場合を示す。
なお、図30(a)において、実線は実際の熱負荷の変化を示し、破線は気象予報値を用いて算出した熱負荷の変化を示している。また、図30(b)において、実線は実際の熱負荷の変化を示し、破線は気象補正値を用いて算出した熱負荷の変化を示している。
図30(a)及び図30(b)を比較すると明らかなように、図30(a)の気象予報値を基に算出された熱負荷より、図30(b)の気象補正値を基に算出された熱負荷の方が実際の熱負荷に近い値となっている。
K 施設
A 空調設備
Z,Z1,Z2 気象補正システム
11 冷凍機
14 蓄熱槽
30 温湿度センサ
40 コントローラ
60,60A 空調管理サーバ
62 演算処理部(空調制御部)
62a 気象補正値取得部
62b 熱負荷予測部
62c 消費エネルギ予測部
62d 消費電力予測部(消費電力予測部)
62e スケジュール設定部
62f 実測値取得部
62g 熱負荷算出部
62h 消費エネルギ算出部
62i 消費電力算出部
62j 指令信号生成部
62k 指令信号送信部
62m 消費電力取得部
70 電力計
102 温湿度センサ
103 気象予報サーバ
200,200a 補正装置(気象補正装置)
211 処理部
212 気象予報データ取得部
213 気象実測データ取得部
214 絶対湿度算出部
215 補正係数算出部
216 気象補正値算出部
217 補間処理部
221 気象予報データ
222 気象実測データ
Claims (7)
- 時刻毎における、過去の気象予報値を取得する気象予報値取得部と、
前記時刻における、過去の気象実測値を取得する気象実測値取得部と、
所定期間における同一時刻の前記気象予報値と、前記気象実測値とを対応付け、対応付けられた前記気象予報値と、前記気象実測値とを基に、最小二乗法によって、直線式を算出し、該直線式における傾きと、y切片とを、予測対象となる前記気象予報値が補正された気象補正値を求めるための補正係数とし、当該補正係数を記憶部に格納する補正係数算出部と、
予測対象となっている前記気象予報値を、前記記憶部に格納されている前記補正係数である前記傾きと、前記y切片のうち、予測対象となっている前記気象予報値の時刻における前記傾きと、前記y切片とを基に生成した前記直線式に予想対象となっている前記気象予報値を代入することで、予測対象となる前記気象予報値を補正した気象補正値を、前記時刻毎に算出する補正値算出部と、
を有することを特徴とする気象補正装置。 - 前記気象実測値取得部は、
過去所定期間で、前記時刻における気象実測値を取得する
ことを特徴とする請求項1に記載の気象補正装置。 - 前記気象予報値取得部は、
過去所定期間で、前記時刻における気象予報値を取得する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の気象補正装置。 - 取得した気象予報値を基に、取得した気象予報値の間の時刻における気象予報値を補間
する補間処理部を
さらに有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の気象補正装置。 - 時刻毎における、過去の気象予報値を取得する気象予報値取得部と、
前記時刻における、過去の気象実測値を取得する気象実測値取得部と、
所定期間における同一時刻の前記気象予報値と、前記気象実測値とを対応付け、対応付けられた前記気象予報値と、前記気象実測値とを基に、最小二乗法によって、直線式を算出し、該直線式における傾きと、y切片とを、予測対象となる前記気象予報値が補正された気象補正値を求めるための補正係数とし、当該補正係数を記憶部に格納する補正係数算出部と、
予測対象となっている前記気象予報値を、前記記憶部に格納されている前記補正係数である前記傾きと、前記y切片のうち、予測対象となっている前記気象予報値の時刻における前記傾きと、前記y切片とを基に生成した前記直線式に予想対象となっている前記気象予報値を代入することで、予測対象となる前記気象予報値又は前記気象実測値を補正した気象補正値を、前記時刻毎に算出する補正値算出部と、
前記気象補正値を基に、空調設備の消費電力を予測する消費電力予測部と、
前記予測された消費電力に基づいて、前記空調設備を制御する空調制御部と、
を有することを特徴とする空調管理システム。 - 前記気象補正値を基に、前記空調設備の空調対象領域における熱負荷を予測する熱負荷予測部を有し、
前記消費電力予測部は、
前記気象補正値と、予測された前記熱負荷とを基に、空調設備の消費電力を予測する
ことを特徴とする請求項5に記載の空調管理システム。 - 気象予報値を基に、気象補正値を算出する気象補正装置が、
時刻毎における、過去の気象予報値を取得し、
前記時刻における、過去の気象実測値を取得し、
所定期間における同一時刻の前記気象予報値と、前記気象実測値とを対応付け、対応付けられた前記気象予報値と、前記気象実測値とを基に、最小二乗法によって、直線式を算出し、該直線式における傾きと、y切片とを、予測対象となる前記気象予報値が補正された気象補正値を求めるための補正係数とし、当該補正係数を記憶部に格納し、
予測対象となっている前記気象予報値を、前記記憶部に格納されている前記補正係数である前記傾きと、前記y切片のうち、予測対象となっている前記気象予報値の時刻における前記傾きと、前記y切片とを基に生成した前記直線式に予想対象となっている前記気象予報値を代入することで、予測対象となる前記気象予報値を補正した気象補正値を、前記時刻毎に算出する
ことを特徴とする気象値補正方法。
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