JP3669754B2

JP3669754B2 - Ice thermal storage air conditioner

Info

Publication number: JP3669754B2
Application number: JP01839396A
Authority: JP
Inventors: 博井川; 潤也小倉; 秀幸田淵; 修大塚; 雅裕井上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-01-08
Filing date: 1996-01-08
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2016-01-08
Also published as: JPH09189443A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、住空間に対する空気調和のための供給熱量の一部又は全部を夜間に製造・蓄熱し、昼間にその蓄熱した冷熱または温熱を住空間に供給する氷蓄熱空気調和装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は従来の氷蓄熱空気調和装置の制御概念図である。
図において、氷蓄熱空気調和装置１は、冷熱または温熱を製造する熱源機１１、上記冷熱または温熱を蓄熱する蓄熱器１２、住空間Ｒへ冷暖気を放出する冷暖気放出器１３、当該装置１の制御を行う運転制御器１４から構成されている。８は冷暖気放出器１３から住空間Ｒへ放出される熱搬送手段を用いた冷熱または温熱の流れを示し、９はこの装置１の制御に必要な情報・信号伝達手段を用いた情報・信号の流れを示している。また１５は蓄熱器１２の残氷量または残温熱量の検出処理、１６は蓄熱器１２の放熱パターンの設定処理を表わしている。
【０００３】
上記装置の運転方法について説明すると、まず熱源機１１によって製造された冷熱または温熱は、夜間に蓄熱器１２に蓄熱として蓄えられ、昼間に蓄熱器１２を放熱運転することにより、冷暖気放出器１３を介して住空間Ｒの冷房または暖房を行う。また、昼間において住空間の熱負荷に対して蓄熱器１２の放熱運転のみで補えない場合は、さらに熱源機１１を冷房モード又は暖房モードとして運転することによって住空間Ｒの熱負荷をまかなう。
【０００４】
次に、上記装置の制御方法について説明する。図１０の熱源機１１及び蓄熱器１２の全ての運転は、運転制御器１４により制御されている。運転制御器１４では上記運転制御を行うために検出処理１５により蓄熱器１２の残氷量または残温熱量の情報を獲得し、その結果を放熱パターンの設定処理１６の放熱パターンと照合し、放熱量が多いと判断した場合には放熱量が少なくなるように、また放熱量が少ないと判断した場合には放熱量が多くなるように、蓄熱器１２の放熱運転を行う。
ここで、放熱量の大小比較に用いる設定処理１６の放熱パターンは、冷暖気放出器１３の運転開始時刻と運転終了時刻の間の時刻を数個の時間帯に分割し、各々の時間帯での放熱量を予め決めている。また上記放熱パターンは、住空間Ｒの様々な熱負荷の条件に対応可能なように数個のパターンを備えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の氷蓄熱空気調和装置は以上のような制御方法となっており、夜間に蓄熱した冷熱または温熱の放熱方法について、現在時刻の直前の住空間の負荷状態のみによって放熱量を決定している。
そのため、外気温度、住空間の室内温度等の住空間の熱負荷状態に大きな影響を及ぼす要因が急激に変化した場合、放熱制御の内容がその変化に追随できず、放熱量過剰又は不足による住空間生活者の不快感を招くという問題があった。
また、住空間に冷房又は暖房を行う全ての時間帯について、住空間の熱負荷予測に基づいた電力使用量のデマンド制御を行う場合、熱負荷推移の予測が行われていなかった為、放熱パターンの適切な設定が不可能である問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、昼間の住空間の熱負荷の推移をとらえ、過去の同様な状態変化の様子とパターン照合することによって、近い将来の熱負荷の予測を行う。そのため、熱負荷がピークになるのとほぼ同様に使用電力量がピークになることから、その時間帯に蓄熱器の放熱運転に特化した運転を行うような制御を行うことによって、電力デマンド制御が可能な氷蓄熱空気調和装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る氷蓄熱空気調和装置は、冷熱又は温熱を製造する熱源機と、冷熱又は温熱を蓄熱する蓄熱器と、熱源機と蓄熱器により住空間へ冷暖気を放出する冷暖気放出器とを備えた氷蓄熱空気調和装置であって、住空間の熱負荷を時系列データとして検出する熱需要時系列データ検出手段と、熱需要時系列データと、予め蓄積された住空間の熱負荷量の推移を表わす熱需要時系列基礎データとから、熱需要カーブを予測する熱需要カーブ予測手段と、熱需要予測カーブから使用電力量の推移を予測する手段と、使用電力量の推移に所定しきい値を設け、使用電力量がそのしきい値以上となる時間帯をデマンド制御時間帯として設定するデマンド制御時間帯決定手段と、デマンド制御時間帯に、蓄熱器の放熱運転により冷暖気放出器を運転し、住空間の熱負荷に対する蓄熱器の能力不足分は、熱源機を運転することによりまかなうとともに、デマンド制御時間帯の蓄熱器と熱源機の使用電力量の和が丁度使用電力量の所定しきい値となるように、蓄熱器と熱源機の運転制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、デマンド制御時間帯における蓄熱器の運転により消費された蓄熱量に余剰が生じた場合には、デマンド制御時間帯以外の時間帯に余剰蓄熱量を用いて蓄熱器の放熱運転を行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、熱需要予測カーブ手段において、熱需要時系列データと、予め蓄積された住空間の熱負荷量の推移を表わす熱需要時系列基礎データとに、カオス解析を施すことにより熱需要カーブを予測することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
（装置の構成）
図１はこの発明の実施の形態１による氷蓄熱空気調和装置の制御概念図である。図において、氷蓄熱空気調和装置１は、熱源機１１，蓄熱器１２，住空間Ｒへ冷暖気を放出する冷暖気放出器１３，装置１の制御を行う運転制御器１４から構成されている。ここで、冷暖気放出器１３は空気調和機であり、熱源機１１は冷房と暖房の両方の運転が可能な機種であり、また蓄熱器１２と冷暖気放出器１３との間で熱の授受のための媒体に水を使用し、さらに蓄熱器１２は住空間Ｒで必要となる熱負荷の総和と比べて蓄熱容量が小さなものを使用する。
従って、この装置では、昼間の住空間Ｒへ冷房または暖房の運転を行う際、蓄熱器１２の放熱運転で住空間の熱負荷をまかないきれない場合には更に熱源機１１を運転することにより住空間Ｒの熱負荷をまかなう。
【００１１】
また、熱需要時系列基礎データ処理手段３は、様々な装置の運転パターンに伴う熱負荷量推移の時系列データを予め蓄積するものであり、熱需要時系列データ検出手段４は、装置の実際の運転状態に伴った熱需要の時系列データを検出する働きをする。さらに熱需要カーブ予測手段５は上記両データに基づいて解析（例えば、後述するカオス理論による解析）を施し、近い将来の熱需要の変化の様子を推定するものである。さらに、上記熱需要の変化の予測から使用電力量の推移の状態を予測し、デマンド制御時間設定手段６により使用電力量のデマンド制御時間帯を決定する。そして、上記予測結果・デマンド制御時間帯の結果に基づいて、蓄熱器の放熱量の決定処理２０及び機器の運転状態の決定処理２１を行い、運転制御器２により装置の制御を行う。
【００１２】
（装置の制御方法）
次に、実施の形態１における制御方法について説明する。
(１).熱需要時系列基礎データ処理
まず、この空気調和装置が四季を通じて運転した場合の冷房または暖房運転に伴う住空間の熱負荷量（熱需要）の推移を一定時間の範囲について一定時刻単位で時系列データとしてとらえ、それを熱需要時系列基礎データ（以下、基礎データと称す）として予め蓄積・準備する。
すなわちこの基礎データは、対象とする住空間について一定期間・１日毎に図２（ａ）のようなイメージで熱需要時系列基礎データ処理手段３により収集され、後述する比較対象のための基準とされる。
なお、ここにいう住空間の熱負荷量（熱需要）は、外気温度／湿度、住空間の温度／湿度、住空間の熱容量等の情報をもとに決められるものである。
【００１３】
(２).熱需要時系列データ検出処理
一方、この装置の実際の運転に伴う住空間の熱負荷量（熱需要）を、熱需要時系列検出手段４により、上記基礎データと同じように一定期間・一定時刻単位で時系列データとしてとらえ、制御を行う当日の現在時刻までのデータとして収集し（図２（ｂ）の実線）、このデータを熱需要時系列データ（以下、現在データと称す）とする。
【００１４】
(３).熱需要カーブ予測処理
そして、上記(1)及び(2)で求めた熱需要時系列基礎データ（基礎データ）と熱需要時系列データ（現在データ）の両方のデータを用いてデータ解析処理を施し、現在時刻のすぐ後の時刻における熱需要の変化の様子を推定する（図２（ｂ）の点線）。
本実施の形態では、上記データ解析手法として、以下に説明するカオス理論による予測方法を用いる。
【００１５】
［カオス解析による予測方法］
ここでカオス解析を行う対象とするデータは、上述した熱需要時系列基礎データ（基礎データ）と熱需要時系列データ（現在データ）の２種である。
【００１６】
(Ａ).基礎データの収集
まず基礎データについて、図３(ａ)のように各時刻毎にそれと対応する熱需要値を（一定期間，１日単位で）収集する。
【００１７】
(Ｂ).基礎データの解析
そして上記(A)で収集した基礎データに対し、下記の様に、所定の遅れ時間に基づいて当該時系列データを所定の次元に埋め込み、軌道を構築する手段により解析を施し、当該データの特性を把握する。
(α)所定の遅れ時間の設定
判断を行う基準時刻ｔ1と、ｔ1から微少時間ΔＴをとった時刻ｔ2を決め、基準時刻ｔ1に相当するデータと、ΔＴ経過後の時刻ｔ2に相当するデータを用いて後述する軌道を構築する。ここで、ΔＴの大きさについては、様々な値の中から最適な（データの特性を最も良く表わす）値とし、装置の制御に最適化したΔＴを用いる。
(β)所定の次元での埋め込み
次の過程(γ)の軌道を構築するために埋め込み次元を決定する。この次元は、データの特性を詳細に把握するための基本成分で、解析対象となるすべてのデータは、この基本成分の組合せにより表現される。従って、次元が低いと全てのデータが十分に表現し切れないため予測精度が低下し、また次元が高すぎると解析に必要以上の時間と労力がかかり非効率であるという傾向がある。このため埋め込み次元の値も様々な値の中から最適化を行った後、最終的に決定する。
(γ)軌道の構築
上記(α)，(β)の結果を用いて図３(ｂ)のような軌道を構築する。図３(ｂ)は埋め込み次元が２次元の場合について示しているが、この図では横軸に基準時刻ｔ1におけるデータ値ｘｔを、縦軸に基準時刻ｔ1より遅れ時間ΔＴ経過後の時刻ｔ2におけるデータ値ｙｔをとっている。
【００１８】
(Ｃ).現在データの収集
現在データについても、図３（ｃ）のように基礎データと同様なフォーマット（各時刻とそれに対応する値を一定期間、１日単位）で収集する。ここでデータの縦軸の成分には、熱需要の値をとる。
【００１９】
(Ｄ).軌道の構築・比較による予測値算出
(Ｃ)で得られた現在データについても、同様に軌道を構築する。そして、現在データより構築した軌道と基礎データにより構築した軌道を参照・比較し、現在データの軌道の様子と基礎データの類似した軌道をもつデータ（参照データ）から現在時刻の直後の時刻における状態を推定する。
具体的には、図４に示すように（Ｅ）の現在データに相対する基礎データ中の類似データ（Ｆ）を探す。そして、（Ｅ）の基礎データの現在時刻に当る点Ｃ_Aから次のステップ点Ｎ_Aを、点Ｃ_Aに（Ｆ）データ中のＣ_BＮ_B間の変位ベクトルと同じベクトルを加えて算出する。
つまり、（Ｅ）データと（Ｆ）データの点Ｃ_A、Ｎ_A、Ｃ_B、Ｎ_Bの間には式（１）で表わされる関係が成り立つ。
【００２０】
【数１】

【００２１】
このようにして求めた点Ｎ_Aが次の制御ステップにおける制御目標となる。実際の手順では、点Ｎ_Aを軌道を構築したときと逆の手順で時系列データに変換し、制御目標値を決定する。
【００２２】
(４).デマンド制御時間帯決定処理
次に、熱需要カーブの推移状態の予測結果に基づき、使用電力量の推移の状態を予測する。そして、デマンド制御時間帯決定手段６により装置運転のデマンド制御時間帯を決定する。即ち、図５の熱需要予測カーブから図６の電力需要予測カーブを予測し、この電力需要予測カーブに対して一定のしきい値を設け、電力需要が一定しきい値以上の時間帯をデマンド制御時間帯Ｔｄと推定する。
【００２３】
(５).装置の運転制御
以上のような方法で得られた熱需要量の予測と、それから得られる使用電力量の推移、さらにデマンド制御時間帯の影響も加味させて、蓄熱器１２及び熱源機１１の運転状態の決定処理２０と行うとともに、蓄熱器１２の放熱量の決定処理２１を行う。
（蓄熱器・熱源機の運転状態の決定処理）
まず、装置の使用電力量をデマンド制御時間帯の上記しきい値以下に抑えるように、蓄熱器１２又は熱源機１１の運転状態を調節・決定する。
例えば、図７に示すように、使用電力量のしきい値を超える時間帯（デマンド制御時間帯Ｔｄ）には一時的に熱源機の運転を部分運転又は停止させ、それにより使用電力量を抑えるようにする。そして、使用電力量がしきい値以下となり再び住空間への冷（温）熱の供給が必要となった場合には熱源機の運転を再開する。これらの熱源機の運転／停止を繰り返す制御をデマンド制御とよび、当該デマンド制御を行った場合の使用電力量の推移の様子は図７のようになる。
【００２４】
（蓄熱器の放熱量の決定処理）
さらに、装置の使用電力量が最大となる時刻の予測が可能になることにより、デマンド制御時間帯Ｔｄには蓄熱器１２の放熱運転に特化した運転を行うとともに、デマンド制御時間帯以外の時間帯ではできる限り蓄熱器１２の放熱運転を主体にすることによって、冷房または暖房の時間帯の装置の使用電力量を低減する。例えば、図８は冷房ピーク負荷時の装置の運転パターン例を示したものである。
これらの制御方法は以下の考え方に基づく。
（イ）夜間の使用電力の無駄を排除するため、夜間蓄熱した冷熱又は温熱は、昼間の空調時間帯に全て使い切る。
（ロ）住空間の熱負荷がピークとなる時間帯に蓄熱器１２の放熱運転に特化することにより、住空間の熱負荷をまかなうことを可能にしつつ、かつ本装置の運転に伴う使用電力量のうち熱源機の運転による使用電力量の占める割合を低減することができる。このことは全体の使用電力量の抑制に大きな効果をもたらす。
（ハ）使用電力量のピーク時間帯に消費する蓄熱器の蓄熱量を差し引いてもなお、蓄熱器の残熱量に余剰がある場合、上記（イ）をねらいとしてピーク時間帯以外の時間帯に、できるだけ蓄熱器の放熱運転の割合が熱源機の運転する割合に比べて大きくなるように熱源機及び蓄熱器の運転を組合せる。
【００２５】
実施の形態２．
実施の形態１では、デマンド制御時間帯の決定方法として、熱需要予測カーブから推定した使用電力量予測カーブの上限付近に所定しきい値を設けることによりデマンド制御時間帯を決定したが、予め特定の時間帯をデマンド制御時間帯と決めておき、装置の使用電力量のデマンド制御をその時間帯に特定し、実施の形態１と同様な方法で装置の運転制御を行っても、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００２６】
実施の形態３．
実施の形態１では、熱源機１１に冷房と暖房の両方の運転が可能な機種を採用した装置を示したが、熱源機１１に冷房運転のみ可能な機種を採用した場合でも、実施の形態１と同様な方法で制御することにより、同様な効果を奏する。
【００２７】
実施の形態４．
実施の形態１では、冷暖気放出器１３に空気調和機を、熱源機１１と蓄熱器１２と空気調和機１３との間では熱の授受のための媒体に水を使用する装置を示したが、冷暖気放出器１３に室内機を、熱源機１１と蓄熱器１２と室内機１３との間では、熱の授受のための媒体に冷媒を使用した装置の場合でも、実施の形態１と同様な方法で制御することにより、同様な効果を奏する。
【００２８】
実施の形態５．
実施の形態５では、上記デマンド制御時間帯決定方法により決定したデマンド制御時間帯を含む１日の全空調時間帯の住空間の全ての熱負荷を、蓄熱器の放熱運転のみでまかなうような空気調和装置の制御を考える。
すなわち図９において、冷暖気放出器１３は空気調和機であり、熱源機１１は冷房と暖房の両方の運転が可能な機種であり、蓄熱器１２と冷暖気放出器１３との間で熱の授受のための媒体に水を使用し、さらに蓄熱器１２は住空間で必要となる熱負荷の総和と比べて蓄熱容量が大きなものを使用する。
従って、この装置では、昼間の住空間の熱負荷を全て蓄熱器の放熱運転のみでまかなうことが可能な装置であり、このため熱源機１１は夜間の蓄熱時間帯にのみ運転し、熱源機１１により製造された冷熱または温熱は全て蓄熱器１２に蓄えられる。
【００２９】
本実施の形態５における制御方法については、実施の形態１の場合と同様に熱需要カーブ予測手段により熱需要を予測し、さらにデマンド制御時間帯の影響を加味させて装置の使用電力量の予測を行い、その結果を基に装置の運転パターンを決定し、蓄熱器１２の放熱運転制御を行う。その結果、実施の形態１と同様、装置の使用電力量のデマンド管理を行うことと、住空間の快適さを損わないことの両立が可能となる。
【００３０】
実施の形態６．
実施の形態５では、デマンド制御時間帯決定方法は、使用電力量の上限に所定しきい値を設けることによる方法としたが、特定の時間帯をデマンド制御時間帯と設定する方法とし、熱需要推移、電力使用量の推移からの装置の運転状態の予測の方法は実施の形態５と同様に行う方法を採用した場合でも、実施の形態５と同様な効果を奏する。
【００３１】
実施の形態７．
実施の形態５では、熱源機１１に冷房と暖房の両方の運転が可能な機種を採用した装置を示したが、熱源機１１に冷房運転のみ可能な機種を採用した場合でも、実施の形態５と同様な方法で制御することにより、同様な効果を奏する。
【００３２】
実施の形態８．
実施の形態５では、冷暖気放出器１３に空気調和機を、熱源機１１と蓄熱器１２と空気調和機１３との間では、熱の授受のための媒体に水を使用する装置を示したが、冷暖気放出器１３に室内機を、熱源機１１と蓄熱器１２と室内機１３との間では、熱の授受のための媒体に冷媒を使用した装置の場合でも、実施の形態５と同様な方法で制御することにより、同様な効果を奏する。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、住空間の熱負荷の大きさと装置の使用電力量の関係を表わすデータ、即ち装置の現在時刻の直前の熱負荷量のデータを用いて、現在時刻の直後の熱負荷量の予測が可能であるため、その結果を用いて装置の使用電力量の大きさの変化の状態を予め把握することができる。従って、住空間の快適性を失うことなしに、電力デマンド制御による装置の運転状態の細かい調節が可能となる効果がある。
【００３４】
また、デマンド制御時間帯及びそれ以外の時間帯のそれぞれにおいて、蓄熱器が運転する割合を極力大きくするような装置の運転パターンを組むことによって、その分冷房又は暖房運転の時間帯における熱源機が運転する時間を小さくすることが可能となり、その結果、この時間帯の装置の使用電力量を縮減することが可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る氷蓄熱空気調和装置の構成概念図である。
【図２】熱需要の基礎データと現在データを表わす図である。
【図３】カオス解析によるデータ処理を説明するための図である。
【図４】カオス解析によるデータ処理を説明するための図である。
【図５】熱需要予測カーブを表わす図である。
【図６】使用電力量の予測カーブを表わす図である。
【図７】電力量のデマンド制御の一例を表わす図である。
【図８】蓄熱器・熱源機の運転状態の一例を表わす図である。
【図９】実施の形態５に係る氷蓄熱空気調和装置の構成概念図である。
【図１０】従来の氷蓄熱空気調和装置の構成概念図である。
【符号の説明】
１氷蓄熱空気調和装置、２運転制御器、３熱需要時系列基礎データ処理、
４熱需要時系列データ検出手段、５熱需要カーブ予測手段、
６デマンド制御時間帯決定手段、１１熱源機、１２蓄熱器、１３冷暖気放出器、
２０放熱量の決定処理、２１蓄熱器・熱源機の運転状態決定処理、Ｒ住空間。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ice heat storage air conditioner that manufactures and stores part or all of the amount of heat supplied for air conditioning for a living space at night and supplies the stored cold or warm heat to the living space during the day. .
[0002]
[Prior art]
FIG. 10 is a conceptual diagram of control of a conventional ice heat storage air conditioner.
In the figure, an ice regenerative air conditioner 1 includes a heat source device 11 that produces cold or warm heat, a heat storage 12 that stores the cold or warm heat, a cool / warm air discharger 13 that discharges cool / warm air to a living space R, and the device 1. It is comprised from the driving | operation controller 14 which performs control of these. 8 shows the flow of cold or warm using the heat transfer means discharged from the cool / warm air discharger 13 to the living space R, and 9 shows the information / signal using information / signal transmission means necessary for control of the apparatus 1. Shows the flow. Reference numeral 15 denotes a process for detecting the amount of remaining ice or the amount of remaining temperature in the

heat accumulator

12, and 16 denotes a process for setting the heat radiation pattern of the heat accumulator 12.
[0003]
The operation method of the above apparatus will be described. First, cold heat or warm heat produced by the heat source device 11 is stored as heat storage in the heat accumulator 12 at night, and the heat accumulator 12 is radiated and operated in the daytime. The living space R is cooled or heated via When the heat load of the regenerator 12 cannot be compensated for only the heat load of the living space during the daytime, the heat load of the living space R is covered by operating the heat source device 11 in the cooling mode or the heating mode.
[0004]
Next, a method for controlling the above apparatus will be described. All operations of the heat source device 11 and the heat accumulator 12 in FIG. 10 are controlled by the operation controller 14. In order to perform the above-described operation control, the operation controller 14 acquires information on the remaining ice amount or the remaining heat amount of the heat accumulator 12 by the detection process 15 and collates the result with the heat radiation pattern of the heat radiation pattern setting process 16 to release the information. When it is determined that the amount of heat is large, the heat dissipation operation of the heat accumulator 12 is performed so that the heat dissipation amount is reduced, and when it is determined that the heat dissipation amount is small, the heat dissipation amount is increased.
Here, the heat radiation pattern of the setting process 16 used for the comparison of the heat radiation amount is obtained by dividing the time between the operation start time and the operation end time of the cool / warm air discharger 13 into several time zones. The amount of heat released is determined in advance. Moreover, the said heat radiation pattern is provided with several patterns so that it can respond to the conditions of various heat loads of the living space R. FIG.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional ice heat storage air conditioner has the control method as described above, and the amount of heat release is determined only by the load state of the living space immediately before the current time, regarding the heat release method of cold or heat stored at night. .
For this reason, when factors that greatly affect the thermal load condition of the living space such as the outside air temperature and the indoor temperature of the living space change suddenly, the content of the heat dissipation control cannot follow the change, and the housing due to excessive or insufficient heat dissipation There was a problem of causing discomfort for the space dwellers.
In addition, when performing demand control of power usage based on the prediction of the thermal load of the living space for all time zones in which the living space is cooled or heated, the heat load transition was not predicted, so the heat dissipation pattern There was a problem that proper setting of was impossible.
[0006]
The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and captures the transition of the heat load of the living space in the daytime, and by collating the pattern with the state of the similar state change in the past, Predict heat load. For this reason, since the amount of electric power used reaches a peak in almost the same way as when the heat load reaches its peak, power demand control can be performed by performing control that specializes in heat dissipation operation of the regenerator during that time period. An object of the present invention is to provide an ice heat storage air conditioner capable of performing the above.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The ice heat storage air conditioner according to the invention of claim 1 is a heat source device for producing cold or warm heat, a heat accumulator for storing cold or warm heat, and cool and warm air that releases cool and warm air to a living space by the heat source device and the heat accumulator. An ice heat storage air conditioner comprising a discharger, a heat demand time series data detecting means for detecting a thermal load of a living space as time series data, a heat demand time series data, and a prestored living space A heat demand curve prediction means for predicting a heat demand curve from heat demand time-series basic data representing changes in heat load, a means for predicting a change in power consumption from a heat demand prediction curve, and a change in power consumption A demand control time zone determining means for setting a time zone in which the amount of power used is equal to or greater than the threshold value as a demand control time zone, and cooling / heating by heat dissipation operation of the regenerator during the demand control time zone. Air discharger The lack of capacity of the regenerator with respect to the heat load of the living space is covered by operating the heat source unit, and the sum of the power consumption of the heat storage unit and the heat source unit during the demand control time period is just the predetermined amount of power used The operation of the heat accumulator and the heat source device is controlled so as to be a threshold value.
[0008]
In the invention of claim 2, when surplus occurs in the heat storage amount consumed by the operation of the regenerator in the demand control time zone, the heat release of the regenerator is performed using the surplus heat storage amount in a time zone other than the demand control time zone. It is characterized by performing driving.
[0009]
According to the invention of claim 3, in the heat demand prediction curve means, by performing chaos analysis on the heat demand time series data and the heat demand time series basic data representing the transition of the heat load of the living space accumulated in advance. It is characterized by predicting a heat demand curve.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
(Device configuration)
FIG. 1 is a conceptual diagram of control of an ice-heat storage air conditioner according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, the ice heat storage air conditioner 1 includes a heat source unit 11, a heat storage unit 12, a cool / warm air discharger 13 that discharges cool / warm air to the living space R, and an operation controller 14 that controls the device 1. Here, the cool / warm air discharger 13 is an air conditioner, the heat source device 11 is a model capable of both cooling and heating operations, and heat is transferred between the regenerator 12 and the cool / warm air discharger 13. In addition, water is used as a medium for the heat storage, and a heat storage unit 12 having a smaller heat storage capacity than the total heat load required in the living space R is used.
Therefore, in this apparatus, when performing cooling or heating operation to the living space R in the daytime, if the heat load of the living space cannot be covered by the heat radiation operation of the regenerator 12, the heat source device 11 is further operated to operate the heat source device 11. The heat load of the space R is covered.
[0011]
Further, the heat demand time series basic data processing means 3 accumulates in advance time series data of thermal load amount transitions associated with operation patterns of various apparatuses, and the heat demand time series data detection means 4 It works to detect the time-series data of the heat demand associated with the operating state. Further, the heat demand curve predicting means 5 performs analysis (for example, analysis based on chaos theory described later) based on the both data, and estimates the state of change in the heat demand in the near future. Further, the transition state of the power consumption is predicted from the prediction of the change in the heat demand, and the demand control time zone for the power consumption is determined by the demand control time setting means 6. And based on the result of the said prediction result and a demand control time slot | zone, the determination process 20 of the thermal radiation amount of a thermal storage device and the determination process 21 of the driving | running state of an apparatus are performed, and the operation controller 2 controls an apparatus.
[0012]
(Device control method)
Next, the control method in Embodiment 1 is demonstrated.
(1). Heat demand time-series basic data processing First, the change in the heat load (heat demand) of the living space accompanying the cooling or heating operation when this air conditioner is operated throughout the four seasons over a certain time range It is considered as time series data in units, and is stored and prepared in advance as heat demand time series basic data (hereinafter referred to as basic data).
That is, this basic data is collected by the heat demand time-series basic data processing means 3 in the image as shown in FIG. 2 (a) for a certain period of time / day for the target living space, Is done.
The heat load (heat demand) of the living space here is determined based on information such as the outside air temperature / humidity, the temperature / humidity of the living space, and the heat capacity of the living space.
[0013]
(2). Heat demand time series data detection processing On the other hand, the heat load (heat demand) of the living space accompanying the actual operation of this device is fixed by the heat demand time series detection means 4 in the same manner as the basic data described above. It is taken as time-series data in a period / constant time unit and collected as data up to the current time of the day of control (solid line in FIG. 2 (b)). This data is referred to as heat demand time-series data (hereinafter referred to as current data). ).
[0014]
(3). Heat demand curve prediction processing And data using both the heat demand time series basic data (basic data) and the heat demand time series data (current data) obtained in (1) and (2) above. An analysis process is performed to estimate a change in heat demand at a time immediately after the current time (dotted line in FIG. 2B).
In the present embodiment, a prediction method based on chaos theory described below is used as the data analysis method.
[0015]
[Prediction method by chaos analysis]
Here, data to be subjected to chaos analysis are two types of heat demand time series basic data (basic data) and heat demand time series data (current data).
[0016]
(A). Collection of basic data First, as for basic data, as shown in FIG. 3 (a), heat demand values corresponding to the basic data are collected at each time (for a certain period, in units of one day).
[0017]
(B). Analysis of basic data And, with respect to the basic data collected in (A) above, by means of embedding the time-series data in a predetermined dimension based on a predetermined delay time as follows, Analyze and understand the characteristics of the data.
(α) Setting of a predetermined delay time A reference time t1 for determination and a time t2 obtained by taking a minute time ΔT from t1 are determined, and data corresponding to the reference time t1 and data corresponding to time t2 after ΔT elapses are obtained. Use to construct the trajectory described later. Here, as for the magnitude of ΔT, an optimum value (representing the characteristics of the data best) is selected from various values, and ΔT optimized for device control is used.
(β) Embedding in a predetermined dimension The embedding dimension is determined in order to construct the trajectory of the next process (γ). This dimension is a basic component for grasping in detail the characteristics of data, and all data to be analyzed is expressed by a combination of these basic components. Therefore, if the dimension is low, all data cannot be expressed sufficiently, so that the prediction accuracy is lowered, and if the dimension is too high, analysis tends to be inefficient because it takes more time and effort than necessary. For this reason, the value of the embedding dimension is finally determined after optimization from various values.
(γ) Construction of trajectory A trajectory as shown in FIG. 3B is constructed using the results of (α) and (β). FIG. 3B shows the case where the embedding dimension is two-dimensional. In this figure, the horizontal axis represents the data value xt at the reference time t1, and the vertical axis represents the time t2 after the lapse of the delay time ΔT from the reference time t1. The data value yt is taken.
[0018]
(C). Collection of current data As shown in FIG. 3C, current data is also collected in the same format as basic data (each time and its corresponding value for a certain period of time, in units of one day). Here, the value of the heat demand is taken as the component on the vertical axis of the data.
[0019]
(D). Predicted value calculation by construction and comparison of trajectories
The trajectory is similarly constructed for the current data obtained in (C). Then, refer to and compare the trajectory constructed from the current data with the trajectory constructed from the basic data, and the state at the time immediately after the current time from the state of the trajectory of the current data and the data having the similar trajectory of the basic data (reference data) Is estimated.
Specifically, as shown in FIG. 4, the similar data (F) in the basic data relative to the current data (E) is searched. Then, the next step point N _A is calculated from the point C _A corresponding to the current time of the basic data (E) by adding the same vector as the displacement vector between C _B N _B in the data (F) to the point C _A. To do.
That is, the relationship is established represented by (E) data and (F) a point C _A data, N _A, C _B, wherein between the N _B (1).
[0020]
[Expression 1]

[0021]
The point N _A thus obtained is a control target in the next control step. In the actual procedure, the point N _A is converted into time series data in the reverse procedure to when the trajectory is constructed, and the control target value is determined.
[0022]
(4). Demand control time zone determination process Next, based on the prediction result of the transition state of the heat demand curve, the transition state of the power consumption is predicted. Then, the demand control time zone determining means 6 determines the demand control time zone for operating the apparatus. That is, the power demand prediction curve of FIG. 6 is predicted from the heat demand prediction curve of FIG. 5, a certain threshold value is provided for this power demand prediction curve, and the time period when the power demand is equal to or greater than the certain threshold value is demanded. Estimated as the control time zone Td.
[0023]
(5). Operation control of the apparatus The heat storage 12 and the heat source are calculated by taking into account the prediction of the heat demand obtained by the method as described above, the transition of the power consumption obtained therefrom, and the influence of the demand control time zone. The operation state determination process 20 of the machine 11 and the heat release amount determination process 21 of the regenerator 12 are performed.
(Process for determining the operating state of the regenerator / heat source)
First, the operating state of the heat accumulator 12 or the heat source device 11 is adjusted and determined so that the amount of power used by the apparatus is kept below the threshold value in the demand control time zone.
For example, as shown in FIG. 7, in the time zone (demand control time zone Td) exceeding the threshold value of power consumption, the operation of the heat source machine is temporarily partially stopped or stopped, thereby suppressing the power consumption. Like that. When the amount of power used becomes less than the threshold value and it becomes necessary to supply cold (warm) heat to the living space again, the operation of the heat source machine is resumed. Control for repeating the operation / stop of these heat source machines is called demand control, and the transition of the power consumption when the demand control is performed is as shown in FIG.
[0024]
(Determination of heat storage heat dissipation)
Furthermore, since it becomes possible to predict the time when the power consumption of the apparatus is maximized, the demand control time zone Td performs an operation specialized for the heat dissipation operation of the heat accumulator 12, and the time other than the demand control time zone. In the band, the amount of power used by the apparatus during the cooling or heating time period is reduced by focusing on the heat radiation operation of the regenerator 12 as much as possible. For example, FIG. 8 shows an example of an operation pattern of the apparatus at the cooling peak load.
These control methods are based on the following concept.
(B) In order to eliminate waste of electric power used at night, all the cold or hot energy stored at night is used up during the daytime air conditioning hours.
(B) Specializing in the heat dissipation operation of the regenerator 12 during the time when the heat load of the living space is at a peak, making it possible to cover the heat load of the living space and using the power used for the operation of this device The proportion of the amount of power used by the operation of the heat source machine can be reduced. This has a great effect on the overall power consumption.
(C) Even if the amount of heat stored in the regenerator that is consumed during the peak hours of power consumption is deducted, if there is a surplus in the amount of residual heat from the regenerator, then in the time zone other than the peak time zone, aiming at (i) above. The operation of the heat source unit and the regenerator are combined so that the rate of heat radiation operation of the regenerator is as large as possible compared to the rate of operation of the heat source unit.
[0025]
Embodiment 2. FIG.
In Embodiment 1, the demand control time zone is determined by providing a predetermined threshold value near the upper limit of the power consumption prediction curve estimated from the heat demand prediction curve as a method for determining the demand control time zone. Even if the time control is determined as the demand control time zone, the demand control of the power consumption of the device is specified as the time zone, and the operation control of the device is performed in the same manner as in the first embodiment, the embodiment The same effect as 1 is produced.
[0026]
Embodiment 3 FIG.
In Embodiment 1, although the apparatus which employ | adopted the model which can perform both the air_conditionaing | cooling and heating operation was shown for the heat source apparatus 11, even when the model which can perform only air_conditionaing | cooling operation is employ | adopted for the heat source apparatus 11, Embodiment 1 is shown. The same effect can be obtained by controlling in the same way.
[0027]
Embodiment 4 FIG.
In the first embodiment, the air conditioner is used as the cool / warm air discharger 13, and water is used as a medium for transferring heat between the heat source unit 11, the heat storage unit 12, and the air conditioner 13. As in the first embodiment, the cooling / warm air discharger 13 is an indoor unit, and the heat source unit 11, the heat accumulator 12 and the indoor unit 13 use a refrigerant as a medium for transferring heat. The same effect can be obtained by controlling in a simple manner.
[0028]
Embodiment 5 FIG.
In the fifth embodiment, air that can cover all heat loads in the living space in the entire air-conditioning time period including the demand control time period determined by the demand control time period determination method only by the heat radiation operation of the regenerator. Consider the control of a harmony device.
That is, in FIG. 9, the cool / warm air discharger 13 is an air conditioner, and the heat source device 11 is a model capable of both cooling and heating operation, and heat is transferred between the regenerator 12 and the cool / warm air discharger 13. Water is used as a medium for sending and receiving, and the heat accumulator 12 has a larger heat storage capacity than the total heat load required in the living space.
Therefore, in this apparatus, it is an apparatus which can cover all the heat load of the living space in the daytime only by the heat radiation operation of the heat accumulator. For this reason, the heat source unit 11 operates only in the night heat storage time zone, and the heat source unit 11 All the cold or warm heat produced by the above is stored in the regenerator 12.
[0029]
About the control method in this Embodiment 5, similarly to Embodiment 1, the heat demand is predicted by the heat demand curve predicting means, and the influence of the demand control time zone is further taken into consideration to predict the power consumption of the apparatus. The operation pattern of the apparatus is determined based on the result, and the heat radiation operation control of the heat accumulator 12 is performed. As a result, as in the first embodiment, it is possible to perform both demand management of the power consumption of the apparatus and the comfort of the living space.
[0030]
Embodiment 6 FIG.
In the fifth embodiment, the demand control time zone determination method is a method by providing a predetermined threshold value at the upper limit of the power consumption, but a specific time zone is set as the demand control time zone, and the heat demand is determined. Even when the method of predicting the operation state of the apparatus from the transition of the transition and the amount of power use is the same as that of the fifth embodiment, the same effect as that of the fifth embodiment is obtained.
[0031]
Embodiment 7 FIG.
In the fifth embodiment, an apparatus that employs a model capable of both cooling and heating operation is shown for the heat source device 11, but even when a model capable of performing only the cooling operation is employed for the heat source device 11, the fifth embodiment. The same effect can be obtained by controlling in the same way.
[0032]
Embodiment 8 FIG.
In the fifth embodiment, an air conditioner is used for the cool / warm air discharger 13, and water is used as a medium for transferring heat between the heat source unit 11, the heat storage unit 12, and the air conditioner 13. However, even in the case of an apparatus using a cooling medium as a medium for transferring heat between the heat source unit 11, the heat storage unit 12, and the indoor unit 13, the indoor unit is used for the cool / warm air discharger 13 and the fifth embodiment. By controlling in a similar manner, the same effect can be obtained.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the data representing the relationship between the size of the thermal load in the living space and the amount of power used by the apparatus, that is, the data on the amount of heat load immediately before the current time of the apparatus is used. Since it is possible to predict the amount of heat load immediately after that, it is possible to grasp in advance the state of change in the amount of power used by the apparatus using the result. Therefore, there is an effect that the operation state of the apparatus can be finely adjusted by power demand control without losing the comfort of the living space.
[0034]
In addition, in each of the demand control time zone and other time zones, by constructing an operation pattern of the device that maximizes the rate of operation of the heat accumulator, the heat source equipment in the cooling or heating operation time zone can be increased accordingly. It is possible to reduce the operation time, and as a result, it is possible to reduce the amount of power used by the device during this time period.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual diagram of a configuration of an ice heat storage air conditioner according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing basic data of heat demand and current data.
FIG. 3 is a diagram for explaining data processing by chaos analysis;
FIG. 4 is a diagram for explaining data processing by chaos analysis;
FIG. 5 is a diagram showing a heat demand prediction curve.
FIG. 6 is a diagram illustrating a prediction curve of power consumption.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of power demand control.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an operation state of a heat accumulator / heat source device.
FIG. 9 is a conceptual diagram of a configuration of an ice heat storage air conditioner according to a fifth embodiment.
FIG. 10 is a conceptual diagram of the configuration of a conventional ice storage air conditioner.
[Explanation of symbols]
1 ice storage air conditioner 2 operation controller 3 heat demand time series basic data processing,
4 heat demand time series data detection means, 5 heat demand curve prediction means,
6 Demand control time zone determination means, 11 heat source machine, 12 heat accumulator, 13 cool / warm air discharger,
20 Determination process of heat radiation, 21 Operation state determination process of regenerator / heat source unit, R Living space.

Claims

An ice heat storage air conditioner comprising: a heat source for producing cold or warm heat; a regenerator that stores the cold or warm heat; and a cool / warm air discharger that discharges cool / warm air to a living space by the heat source machine and the heat accumulator. There,
Heat demand time series data detecting means for detecting the heat load of the living space as time series data;
A heat demand curve predicting means for predicting a heat demand curve from the heat demand time series data and the heat demand time series basic data representing the transition of the heat load of the living space accumulated in advance;
Means for predicting the transition of power consumption from the heat demand prediction curve;
A demand control time zone determination means for setting a predetermined threshold for the transition of the power consumption and setting a time zone in which the power consumption is equal to or greater than the threshold as a demand control time zone;
During the demand control time period , the cool / warm air discharger is operated by the heat dissipation operation of the regenerator, and the insufficient capacity of the regenerator with respect to the heat load of the living space is covered by operating the heat source unit. ,
The operation of the heat accumulator and the heat source device is controlled such that the sum of the electric energy used by the heat accumulator and the heat source device in the demand control time zone is just a predetermined threshold value of the electric energy used. Ice thermal storage air conditioner.

When there is a surplus in the amount of heat stored by the operation of the regenerator in the demand control time zone, the heat dissipation operation of the regenerator is performed using the surplus heat storage amount in a time zone other than the demand control time zone. The ice heat storage air conditioner according to claim 1, wherein

In the heat demand prediction curve means, the heat demand curve is predicted by performing chaos analysis on the heat demand time series data and the heat demand time series basic data representing the transition of the heat load of the living space accumulated in advance. The ice heat storage air conditioner according to claim 1 or 2, characterized by the above.