溼度推定裝置和溼度推定方法
2023-05-29 23:55:21 1
專利名稱：溼度推定裝置和溼度推定方法
技術領域：
本發明涉及在進行大廈、醫院等建築物室內的空調控制的空調機中，對空調設定 值的計算中所利用的室內溼度值進行推定的溼度推定裝置和溼度推定方法。
背景技術：
一般來說，空調相關的能量消耗佔建築設備整體的消耗能量的大約一半，推進空 調控制的節能化對建築設備整體的節能化有很大貢獻。另一方面，在作為舒適空間的事務所大廈等的室內，要求滿足在室者的熱感覺即 所謂的舒適性。雖然該舒適性的確保與節能化是相反的兩個方面，但通過抑制超過了在室 者感到舒適的範圍的過剩能量消耗，就能節省能量的浪費。因此，為了兼顧舒適性的確保和節能化，廣泛採用了使用被稱作PMV的舒適性指 數的控制。在此，對舒適性指標PMV進行說明。所謂PMV是使用(a)空氣溫度、(b)相對溼度、(c)平均輻射溫度、(d)氣流速度、 (e)活動量(人體的內部發熱量)、(f)著衣量這6個因素作為影響人對於冷熱的熱感覺的 變量所求出的舒適性指標。人的發熱量是對流產生的放射量、輻射產生的散熱量、來自人的蒸發熱量、呼吸產 生的散熱量和蓄熱量的合計，在這些熱平衡式成立的情況下，人體的熱感覺中立，是不熱也 不冷的舒適狀態。反之，在熱平衡式失衡的情況下，人體感到冷或熱。丹麥工科大學的Fanger教授在1967年發表了舒適方程式的導出，以它為出發點， 從歐美人的許多被測者的民意測驗中統計分析出人體的熱負荷和人的冷熱感，並將人體的 熱負荷和人的冷熱感建立連接，提出了 PMV (Predicted Mean Vote 預測平均回答)。近年 在ISO標準中也採納PMV並在最近經常使用。成為冷熱感指標的PMV用以下7個階段評價尺度的數值來表示。+3 炎熱+2 暖和+1 稍暖0:不熱也不冷、舒適-1 稍涼-2 涼-3 寒冷再有，人舒適的PMV值的範圍是-0. 5 +0. 5。上述6個變量中，表示作業強度的活動量通常使用代謝量met的單位，著衣量使用 clo的單位。單位met (代謝當量)表示代謝量，以熱感覺舒適狀態中的安靜時代謝為基準， Imet用下述式(1)表示。[數學式1]4
Imet = 58. 2ff/m2 = 50kcal/m2 · h (1)此外，單位clo (衣著熱阻)表示衣服的熱絕緣性，Iclo是在氣溫21°C、相對溼度 50%、氣流5cm/s以下的室內，來自體表的散熱量與Imet的代謝平衡時的著衣狀態下的值， 換算成通常的熱阻值，用下述式( 表示。[數學式2]Iclo = 0. 155m2 『 V /W = 0. 18m2 · h · °C /kcal (2)通過使用下述式(3)，在舒適範圍內(-0. 5 < PMV < +0. 5)，冷氣時，在更炎熱的方 向一側設定PMV目標值，暖氣時，在更寒冷的方向一側設定PMV目標值，由此能夠實現空調 負荷的減輕，能夠達到節能。[數學式3]PMV = (0. 352ei°42M/A+0. 032)*L (3)在此，M活動量 Rcal/h]A 人體表面積[m2]L 人體熱負荷Rcal/m2!!](根據Fanger的舒適方程式計算)e:自然對數的底以上是有關PMV的說明。作為利用該PMV等既確保在室者的舒適性又實現節能化的技術，例如有專利文獻 1中記載的環境能量管理系統。該系統由應用了主體技術的裝置和系統構成，利用主體裝 置所具有的自主控制功能、邏輯組功能和分級功能；以及管理器(manager)裝置所具有的 從主體裝置收集數據的功能、統一管理 控制主體裝置的功能、熱環境計算和能量最優化計 算功能以及基於得到的計算結果的空氣調節設備的控制功能，來實現室內熱環境的最優化 和能量消耗最小化的兼顧。專利文獻1日本特開2006-331372號公報可是，影響人的舒適性的參數有很多，例如溫度、溼度、風速等，在上述專利文獻1 中記載的環境能量管理系統中，靈活運用了主體功能，通過熱環境計算和能量最優化計算 功能以及根據得到的計算結果的空氣調節設備的控制功能，來實現室內熱環境的最優化和 能量消耗最小化的兼顧。但是，人感受到的舒適性不僅是熱環境，也很大程度地依賴於溼度，因此也期望溼 度環境的控制，但由於在很多建築物中未設置溼度測量器，因此有不能夠進行溼度環境的 控制的問題。
發明內容
本發明鑑於上述問題，其目的在於提供一種即使在未設置溼度測量器的建築物中 也能推定出用於空調控制中的室內溼度值的溼度推定裝置和溼度推定方法。用於達到上述目的的本發明的溼度推定裝置與空調機連接，其特徵在於，具有進 氣流量推定部，取得上述空調機的進氣扇的運轉控制信息，根據該進氣扇的運轉控制信息 和預先設定的風扇差壓，計算上述空調機的推定進氣流量；進氣絕對溼度推定部，取得上述 空調機的進氣溫度值，根據該進氣溫度值和預先設定的進氣相對溼度值，計算上述空調機 的推定進氣絕對溼度值；室內水蒸氣發生量推定部，取得上述空調機的控制對象的室內的室內溫度值，根據該室內溫度值和輸入的該室內的在室者的人數和活動量，計算推定室內 水蒸氣發生量；以及室內絕對溼度推定部，根據在上述進氣流量推定部中計算出的上述空 調機的推定進氣流量、在上述進氣絕對溼度推定部中計算出的上述空調機的推定進氣絕對 溼度值和在上述室內水蒸氣發生量推定部中計算出的推定室內水蒸氣發生量，計算該室內 的推定絕對溼度值。此外，本發明的溼度推定方法的特徵在於，與空調機連接的溼度推定裝置執行進 氣流量推定步驟，取得上述空調機的進氣扇的運轉控制信息，根據該進氣扇的運轉控制信 息和預先設定的風扇差壓，計算上述空調機的推定進氣流量；進氣絕對溼度推定步驟，取得 上述空調機的進氣溫度值，根據該進氣溫度值和預先設定的進氣相對溼度值，計算上述空 調機的推定進氣絕對溼度值；室內水蒸氣發生量推定步驟，取得上述空調機的控制對象的 室內的室內溫度值，根據該室內溫度值和輸入的該室內的在室者的人數和活動量，計算推 定室內水蒸氣發生量；以及室內絕對溼度推定步驟，根據在上述進氣流量推定步驟中計算 出的上述空調機的推定進氣流量、在上述進氣絕對溼度推定步驟中計算出的上述空調機的 推定進氣絕對溼度值和在上述室內水蒸氣發生量推定步驟中計算出的推定室內水蒸氣發 生量，計算該室內的推定絕對溼度值。發明效果根據本發明的溼度推定裝置和溼度推定方法，即使在未設置溼度測量器的建築物 中也能推定出用於空調控制中的室內溼度值。
圖1是示出本發明的一個實施方式涉及的溼度推定裝置的結構的方框圖。圖2是示出本發明的一個實施方式涉及的溼度推定裝置的工作的流程圖。圖3是將本發明的一個實施方式涉及的溼度推定裝置的進氣流量推定部中所保 持的進氣流量表的信息圖表化後的圖。圖4是將本發明的一個實施方式涉及的溼度推定裝置的進氣絕對溼度推定部中 所保持的進氣溼度表的信息圖表化後的圖。圖5是將本發明的一個實施方式涉及的溼度推定裝置的室內水蒸氣發生量推定 部中所保持的水蒸氣發生量表的信息圖表化後的圖。
具體實施例方式參照圖1，說明本發明的一個實施方式涉及的溼度推定裝置10的結構。本實施方式中的溼度推定裝置10設置在對建築物的室內進行空氣調節的空調機 內，具有進氣流量推定部11、進氣絕對溼度推定部12、室內水蒸氣發生量推定部13、和室 內絕對溼度推定部14。在本實施方式中，假設在空調控制對象的室內設置有多個(η臺)空 調機1 η。進氣流量推定部11從空調機1 η內的DDC(Direct Digital Controller 直接 數字控制器，未圖示)等中取得控制中的進氣扇的轉速作為進氣扇的運轉控制信息，根據 該進氣扇的轉速和預先設定的風扇差壓，計算每個空調機1 η的推定進氣流量。
進氣絕對溼度推定部12從空調機1 η內的DDC等中取得控制中的進氣溫度值， 根據該進氣溫度值和預先設定的進氣相對溼度值，計算每個空調機1 η的推定進氣絕對 溼度值。室內水蒸氣發生量推定部13從設置在空調控制對象的室內中的溫度傳感器取得 室內溫度值，根據該室內溫度值和輸入的該室內的在室者的人數和活動量，計算推定室內 水蒸氣發生量。室內絕對溼度推定部14根據在進氣流量推定部11中計算出的每個空調機1 η 的推定進氣流量、在進氣絕對溼度推定部12中計算出的每個空調機1 η的推定進氣絕對 溼度值、和在室內水蒸氣發生量推定部13中計算出的推定室內水蒸氣發生量，計算該室內 的推定溼度值。下面，參照圖2的流程圖，說明本實施方式涉及的溼度推定裝置10的工作。首先，在進氣流量推定部11中，從空調機1 η內的DDC等中取得控制中的進氣 扇的轉速(按照設Max轉速為100%時的比例來表示)作為進氣扇的運轉控制信息，根據該 進氣扇的轉速和預先設定的風扇差壓，計算每個空調機1 η的推定進氣流量(Si)。在進氣流量推定部11中預先保持有進氣流量表，該進氣流量表表示出了如圖3中 用圖表表示的、有關進氣扇的多個轉速(設Max轉速為100%時的、例如35%、50%、100% 的轉速)的風扇差壓與進氣流量的關係，例如，在取得的進氣扇的轉速是50%，預先設定的 差壓是P值的情況下，根據圖3中示出的推定進氣流量表，計算出進氣流量q作為推定進氣 流量。根據各進氣扇的風扇特性，對每個空調機1 η預先設定有該進氣流量表。此外，在進氣絕對溼度推定部12中，從空調機1 η內的DDC等中取得控制中的 進氣溫度值，根據該進氣溫度值和預先設定的進氣相對溼度，計算出每個空調機1 η的 推定進氣絕對溼度值(S2)。在進氣絕對溼度推定部12中預先保持有進氣溼度表，該進氣溼度表表示出了如 圖4的圖表表示的、有關多個進氣相對溼度值(例如50^^70^^90% )的進氣溫度值與進 氣絕對溼度值的關係，例如，在取得的進氣溫度值是r度，預先設定的進氣相對溼度是90% 的情況下，根據圖4的進氣溼度表，計算出進氣絕對溼度值s作為推定絕對溼度值。該進氣 溼度表是空氣線圖的一部分，是不根據條件進行變化而固定的信息。此外，在室內水蒸氣發生量推定部13中，從設置在空調控制對象的室內中的溫度 傳感器取得室內溫度值，根據該室內溫度值和輸入的該室內的在室者的活動量和人數，計 算出推定室內水蒸氣發生量(S3)。在室內水蒸氣發生量推定部13中預先保持有水蒸氣發生量表，該水蒸氣發生量 表表示出了如圖5的圖表表示的、有關多個活動量Met (例如，Met = 1.0,1.2,2. 6)的室內 溫度值與從一個人產生的水蒸氣發生量的關係，例如，在取得的室內溫度值是t度，按照在 室者的室內活動狀況預先設定的活動量Met是1. 2的情況下，根據圖5的水蒸氣發生量表， 計算出從一個人產生的水蒸氣發生量u作為推定水蒸氣發生量。然後，通過將該推定水蒸 氣發生量乘以在室者的人數，來計算出空調控制對象的室內的推定室內水蒸氣發生量。接著，在室內絕對溼度推定部14中，根據在進氣流量推定部11中計算出的每個空 調機1 η的推定進氣流量、在進氣絕對溼度推定部12中計算出的每個空調機1 η的推定進氣絕對溼度值、和在室內水蒸氣發生量推定部13中計算出的推定室內水蒸氣發生量， 根據下述式(4)計算出該室內的推定溼度值Hr (S4)。
[數學式4]
權利要求
1.一種溼度推定裝置，與空調機連接，其特徵在於，具有進氣流量推定部，取得上述空調機的進氣扇的運轉控制信息，根據該進氣扇的運轉控 制信息和預先設定的風扇差壓，計算上述空調機的推定進氣流量；進氣絕對溼度推定部，取得上述空調機的進氣溫度值，根據該進氣溫度值和預先設定 的進氣相對溼度值，計算上述空調機的推定進氣絕對溼度值；室內水蒸氣發生量推定部，取得上述空調機的控制對象的室內的室內溫度值，根據該 室內溫度值和輸入的該室內的在室者的人數和活動量，計算推定室內水蒸氣發生量；以及室內絕對溼度推定部，根據在上述進氣流量推定部中計算出的上述空調機的推定進氣 流量、在上述進氣絕對溼度推定部中計算出的上述空調機的推定進氣絕對溼度值和在上述 室內水蒸氣發生量推定部中計算出的推定室內水蒸氣發生量，計算該室內的推定絕對溼度 值。
2.根據權利要求1所述的溼度推定裝置，其特徵在於， 在上述空調控制對象的室內設置多個空調機，在上述進氣流量推定部中，對每個空調機計算推定進氣流量， 在上述進氣絕對溼度推定部中，對每個空調機計算推定進氣絕對溼度值， 在上述室內絕對溼度推定部中，根據在上述進氣流量推定部中計算出的每個空調機的 推定進氣流量、在上述進氣絕對溼度推定部中計算出的每個空調機的推定進氣絕對溼度值 和在上述室內水蒸氣發生量推定部中計算出的推定室內水蒸氣發生量，計算該室內的推定 絕對溼度值。
3.根據權利要求1或2所述的溼度推定裝置，其特徵在於，上述進氣扇的運轉控制信息是進氣扇的轉速、用轉換器控制進氣扇的旋轉時的頻率 值、或者示出從進氣扇的固定的多個運轉模式中選擇的運轉模式的信息。
4.一種溼度推定方法，其特徵在於，與空調機連接的溼度推定裝置執行進氣流量推定步驟，取得上述空調機的進氣扇的運轉控制信息，根據該進氣扇的運轉 控制信息和預先設定的風扇差壓，計算上述空調機的推定進氣流量；進氣絕對溼度推定步驟，取得上述空調機的進氣溫度值，根據該進氣溫度值和預先設 定的進氣相對溼度值，計算上述空調機的推定進氣絕對溼度值；室內水蒸氣發生量推定步驟，取得上述空調機的控制對象的室內的室內溫度值，根據 該室內溫度值和輸入的該室內的在室者的人數和活動量，計算推定室內水蒸氣發生量；以 及室內絕對溼度推定步驟，根據在上述進氣流量推定步驟中計算出的上述空調機的推定 進氣流量、在上述進氣絕對溼度推定步驟中計算出的上述空調機的推定進氣絕對溼度值和 在上述室內水蒸氣發生量推定步驟中計算出的推定室內水蒸氣發生量，計算該室內的推定 絕對溼度值。
5.根據權利要求4所述的溼度推定方法，其特徵在於， 在上述控制對象的室內設置多個空調機，在上述進氣流量推定步驟中，對每個空調機計算推定進氣流量， 在上述進氣絕對溼度推定步驟中，對每個空調機計算推定進氣絕對溼度值， 在上述室內絕對溼度推定步驟中，根據在上述進氣流量推定步驟中計算出的每個空調機的推定進氣流量、在上述進氣絕對溼度推定步驟中計算出的每個空調機的推定進氣絕對 溼度值和在上述室內水蒸氣發生量推定步驟中計算出的推定室內水蒸氣發生量，計算該室 內的推定溼度值。
全文摘要
本發明提供一種即使在未設置溼度測量器的建築物中也能推定出用於空調控制的室內溼度值的溼度推定裝置和溼度推定方法。具有進氣流量推定部(11)，根據取得的空調機的進氣扇的轉速和預先設定的風扇差壓，計算空調機的推定進氣流量；進氣絕對溼度推定部(12)，根據取得的進氣溫度值和預先設定的進氣相對溼度，計算空調機的推定進氣絕對溼度值；室內水蒸氣發生量推定部(13)，根據取得的室內溫度值和輸入的該室內的在室者的人數和活動量，計算推定室內水蒸氣發生量；以及室內絕對溼度推定部(14)，根據計算出的推定進氣流量、推定進氣絕對溼度值和推定室內水蒸氣發生量，計算該室內的推定溼度值。
文檔編號F24F11/02GK102042659SQ20101051080
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月13日 優先權日2009年10月15日
發明者小林尚志, 平岡由紀夫, 池田耕一, 藤井明大, 高木康夫 申請人:株式會社東芝