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JP7343289B2 - Air conditioning load prediction method and air conditioning system - Google Patents
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特許法第30条第2項適用 平成30年度空気調和・衛生工学会大会論文集(第221-224頁)に掲載Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act Published in the Proceedings of the 2018 Society of Air Conditioning and Sanitary Engineers Conference (pp. 221-224)

本発明は、空調負荷を予測する方法、およびこれを適用した空調システムに関する。 The present invention relates to a method for predicting air conditioning load, and an air conditioning system to which the same is applied.

図3は一般的な空調システムの一例を模式的に示している。空調機1から送り出される空調空気A1は、送気ダクト2を通ってオフィス等の室内である対象空間Sへ導かれる。対象空間Sの天井3には複数の吹出口4が設置されており、空調機1から伸びる送気ダクト2は、途中で分岐して下流側を各吹出口4に接続されている。こうして、送気ダクト2を流通する空調空気A1は、各吹出口4から対象空間Sへ供給される。 FIG. 3 schematically shows an example of a general air conditioning system. Conditioned air A1 sent out from the air conditioner 1 is guided to a target space S, which is an indoor room such as an office, through an air supply duct 2. A plurality of air outlets 4 are installed in the ceiling 3 of the target space S, and the air supply duct 2 extending from the air conditioner 1 branches in the middle and is connected to each air outlet 4 on the downstream side. In this way, the conditioned air A1 flowing through the air supply duct 2 is supplied to the target space S from each outlet 4.

送気ダクト2における各吹出口4の手前の位置には、それぞれ変風量ユニット5が備えられている。変風量ユニット5は、内部に備えたダンパの開度を変更することで、内部を通過する空気の風量を調整する装置であり、空調空気A1は、変風量ユニット5により風量を調整された上で対象空間Sへ供給される。 A variable air volume unit 5 is provided at a position in front of each outlet 4 in the air supply duct 2. The variable air volume unit 5 is a device that adjusts the volume of air passing through the interior by changing the opening degree of a damper provided therein, and the conditioned air A1 has its air volume adjusted by the variable air volume unit 5. is supplied to the target space S.

対象空間S内の適宜位置には還気口6が設けられ、該還気口6と空調機1の間は還気ダクト7により接続されている。対象空間S内の室内空気A2は、還気A3として還気口6から取り込まれ、還気ダクト7を通って空調機1に戻り、温度や湿度を調整されたうえで再度空調空気A1として送り出される。こうして、空調機1と対象空間Sの間を空気が循環するようになっている。 A return air port 6 is provided at an appropriate position within the target space S, and the return air port 6 and the air conditioner 1 are connected by a return air duct 7. Indoor air A2 in the target space S is taken in from the return air port 6 as return air A3, returns to the air conditioner 1 through the return air duct 7, and is sent out again as conditioned air A1 after its temperature and humidity are adjusted. It will be done. In this way, air is circulated between the air conditioner 1 and the target space S.

このような空調システムにおいては、例えば変風量方式と呼ばれる空調方式により、対象空間S内における空調負荷の変動に対応するようになっている。対象空間S内の適当な箇所(ここに示した例では、天井3)には、室内空気A2の温度を測定する温度センサ8が設けられている。各変風量ユニット5に備えた制御部5aでは、各温度センサ8にて取得された計測値や、対象空間S内における空気温度の設定値に応じてダンパ開度を調整し、適当な量の空調空気A1を吹出口4から供給する。すなわち、例えば冷房時において、室内温度(室内空気A2の温度)の設定値に対し、温度センサ8の計測値が著しく高い場合には空調空気A1の供給量を大きくし、設定値と計測値が近い場合には供給量を少なくする、といった制御を行う。 In such an air conditioning system, for example, an air conditioning method called a variable air volume method is used to cope with fluctuations in the air conditioning load within the target space S. A temperature sensor 8 that measures the temperature of the indoor air A2 is provided at a suitable location within the target space S (in the example shown here, the ceiling 3). The control unit 5a provided in each variable air volume unit 5 adjusts the damper opening degree according to the measured value acquired by each temperature sensor 8 and the set value of the air temperature in the target space S, and adjusts the damper opening degree to an appropriate amount. Conditioned air A1 is supplied from the outlet 4. That is, for example, during cooling, if the measured value of the temperature sensor 8 is significantly higher than the set value of the indoor temperature (temperature of the indoor air A2), the supply amount of the conditioned air A1 is increased so that the set value and the measured value are If the amount is close, control is performed to reduce the supply amount.

この種の空調システムに関連する先行技術文献としては、例えば、下記の特許文献1等がある。 Prior art documents related to this type of air conditioning system include, for example, Patent Document 1 below.

尚、図3では説明の便宜のため、1台の空調機1、1個の対象空間S、2個の吹出口4を簡単に図示したが、実際の空調システムにおいては、複数の空調機1を設置したり、複数の対象空間Sに空調空気A1を導く構成としてもよい。対象空間Sあたりの吹出口4の設置数も、対象空間Sの広さ等に応じて適宜変更し得る。また、実際の空調システムにおいては、ここに示した機器類の他にも各種の機器やセンサ等が設置されるが、本発明の趣旨と直接関係しない構成については、適宜図示を省略している。 In addition, in FIG. 3, for convenience of explanation, one air conditioner 1, one target space S, and two air outlets 4 are simply illustrated, but in an actual air conditioning system, multiple air conditioners 1 It may also be configured such that the conditioned air A1 is introduced into a plurality of target spaces S. The number of air outlets 4 installed per target space S can also be changed as appropriate depending on the size of the target space S and the like. In addition, in an actual air conditioning system, various devices and sensors are installed in addition to the devices shown here, but illustrations of configurations that are not directly related to the purpose of the present invention are omitted as appropriate. .

また、対象空間Sにおける空調負荷の変動に対応し得る方法としては、上述の変風量ユニット5における吹出風量の調整以外にも、複数備えた空調機1の個別のオンオフ、空調機1における空調空気A1の供給量や供給温度の調整など、各種の方法を採用することができる。 In addition to adjusting the blowout air volume in the variable air volume unit 5 described above, methods that can respond to fluctuations in the air conditioning load in the target space S include turning on and off each of the plurality of air conditioners 1 individually, Various methods can be adopted, such as adjusting the supply amount and supply temperature of A1.

特開2015-190669号公報Japanese Patent Application Publication No. 2015-190669

ところで、上述の如き空調システムでは、対象空間Sにおける空調負荷の変動を事後的に把握し、それに基づいて運転状況をフィードバック的に調整することになる。すなわち、例えば対象空間S内において何らかの機器が新たに作動したり、あるいは対象空間S内に人が新たに立ち入るなどの動きによって空調負荷が増大すると、室内空気A2の温度が上昇し、これを対象空間S内に設置された温度センサ8が検知して、その後、変風量ユニット5における吹出風量を増加するなどの対応が取られる。つまり、空調負荷の変動と、変動への対応の間にタイムラグがあるので、空調負荷の変動が発生してから、変動した空調負荷に正しく対応するまで、負荷状況と運転状況の間にずれが生じてしまう。このような負荷状況に対する運転状況のずれは、対象空間S内の人等にとって快適でない空調状態をもたらす可能性があるほか、エネルギー消費の点でも効率的でないという問題があった。 Incidentally, in the air conditioning system as described above, fluctuations in the air conditioning load in the target space S are grasped after the fact, and the operating conditions are adjusted in a feedback manner based on this. In other words, when the air conditioning load increases due to movement such as, for example, some new equipment operating in the target space S or a new person entering the target space S, the temperature of the indoor air A2 rises, and the temperature of the indoor air A2 increases. The temperature sensor 8 installed in the space S detects the temperature, and then countermeasures are taken, such as increasing the amount of air blown from the variable air volume unit 5. In other words, there is a time lag between the change in air conditioning load and the response to the change, so there is a lag between the load status and the operating status from when the air conditioning load fluctuates until the time when the changed air conditioning load is properly responded to. It will happen. Such a deviation in the operating condition with respect to the load condition may not only result in an air-conditioning condition that is not comfortable for people in the target space S, but also has the problem of being inefficient in terms of energy consumption.

本発明は、斯かる実情に鑑み、空調負荷の変動に迅速に対応し得る空調負荷の予測方法および空調システムを提供しようとするものである。 In view of these circumstances, the present invention provides an air conditioning load prediction method and an air conditioning system that can quickly respond to changes in air conditioning load.

本発明は、空調負荷に関連する複数のパラメータに基づき、機械学習により生成された負荷予測モデルを用いて空調負荷を予測する空調負荷の予測方法であって、
前記負荷予測モデルは、空調負荷に関連する複数のパラメータを説明変数として回帰項に組み込み、且つ目的の時点より過去の時点における空調負荷の実績値をARIMA項に用いたARIMAXモデルであり、
前記回帰項の説明変数に、曜日、時刻、外気温度から選択される複数のパラメータを用い、
前記回帰項に、前記複数のパラメータの組み合せによる交互作用項を用いて計算負荷を低減することを特徴とする空調負荷の予測方法にかかるものである。
The present invention is an air conditioning load prediction method that predicts an air conditioning load using a load prediction model generated by machine learning based on a plurality of parameters related to the air conditioning load, comprising:
The load prediction model is an ARIMAX model that incorporates a plurality of parameters related to the air conditioning load as explanatory variables into the regression term, and uses the actual value of the air conditioning load at a point in the past from the target point in the ARIMA term,
Using a plurality of parameters selected from day of week, time of day, and outside temperature as explanatory variables of the regression term,
The method of predicting air conditioning load is characterized in that the calculation load is reduced by using an interaction term based on a combination of the plurality of parameters in the regression term .

本発明の空調負荷の予測方法においては、前記回帰項に、曜日と外気温度、時刻と外気温度、曜日と時刻と外気温度の各交互作用項の少なくとも1つを用いることができる。 In the air conditioning load prediction method of the present invention, at least one interaction term of day of the week and outside temperature, time of day and outside temperature, and day of the week, time of day, and outside temperature can be used as the regression term.

本発明の空調負荷の予測方法において、前記負荷予測モデルは、時分ダミーを説明変数として用いることができる。また、本発明の空調負荷の予測方法において、前記負荷予測モデルは、時分ダミーの設定間隔を15分以上30分以下にすることできる。 In the air conditioning load prediction method of the present invention, the load prediction model can use a time dummy as an explanatory variable. Further, in the air conditioning load prediction method of the present invention, the load prediction model can set the setting interval of the hour and minute dummy to 15 minutes or more and 30 minutes or less.

また、本発明は、上述の空調負荷の予測方法による空調負荷の予測値に基づき、運転状況を調整するよう構成されていることを特徴とする空調システムにかかるものである。 Further, the present invention relates to an air conditioning system characterized in that it is configured to adjust the operating status based on the predicted value of the air conditioning load by the above-mentioned air conditioning load prediction method.

本発明の空調システムは、空調空気を送り出す空調機と、前記空調機から対象空間へ空調空気を導く送気ダクトと、対象空間へ空調空気を吹き出す吹出口と、前記吹出口から吹き出される空調空気の風量を調整する変風量ユニットとを備え、前記空調負荷の予測値に基づき、前記変風量ユニットから対象空間へ供給される空調空気の風量を調整するよう構成することができる。 The air conditioning system of the present invention includes an air conditioner that sends out conditioned air, an air duct that guides the conditioned air from the air conditioner to a target space, an outlet that blows out the conditioned air to the target space, and an air conditioner that blows out the air conditioner from the outlet. and a variable air volume unit that adjusts the air volume, and may be configured to adjust the air volume of the conditioned air supplied from the variable air volume unit to the target space based on the predicted value of the air conditioning load.

本発明の空調負荷の予測方法および空調システムによれば、空調負荷の変動に迅速に対応し得るという優れた効果を奏し得る。 According to the air conditioning load prediction method and air conditioning system of the present invention, it is possible to achieve the excellent effect of being able to quickly respond to changes in air conditioning load.

本発明を適用した空調システムにおける情報系の構成の一例を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an information system in an air conditioning system to which the present invention is applied. 本発明の実施による空調負荷の予測方法の手順の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of the procedure of the prediction method of air conditioning load by implementation of the present invention. 空調システムの構成の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an air conditioning system.

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。尚、空調機1や対象空間S等の構成については図3に示した上記従来例と共通しているため、以下では必要に応じ、図3をも参照しながら説明することとする。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that the configurations of the air conditioner 1, the target space S, etc. are the same as those of the conventional example shown in FIG. 3, so the description will be made below with reference to FIG. 3 as necessary.

図3に示す如く、空調機1から送り出される空調空気A1は、送気ダクト2を通ってオフィス等の室内である対象空間Sへ導かれ、天井3に設置された複数の吹出口4から供給される。各吹出口4の手前の位置には、それぞれ変風量ユニット5が備えられており、空調空気A1は、変風量ユニット5により風量を調整された上で対象空間Sへ供給される。室内空気A2は、還気口6から還気A3として取り込まれ、還気ダクト7を通って再び空調機1に戻されるようになっている。対象空間S内の適宜位置(天井3)には、室内空気A2の温度を測定する温度センサ8が設けられ、室内空気A2の温度が測定されるようになっている。 As shown in FIG. 3, conditioned air A1 sent out from the air conditioner 1 is guided to a target space S, which is an indoor room such as an office, through an air duct 2, and is supplied from a plurality of air outlets 4 installed in the ceiling 3. be done. A variable air volume unit 5 is provided at a position in front of each outlet 4, and the conditioned air A1 is supplied to the target space S after the air volume is adjusted by the variable air volume unit 5. Indoor air A2 is taken in as return air A3 from the return air port 6, passes through the return air duct 7, and is returned to the air conditioner 1 again. A temperature sensor 8 is provided at an appropriate position (ceiling 3) in the target space S to measure the temperature of the indoor air A2.

本実施例の空調システムは、対象空間Sにおける空調負荷を予測し、予測値に基づいて運転状況(本実施例の場合、特に変風量ユニット5から対象空間Sへ供給される空調空気A1の風量)をフィードフォワード的に調整できるようにした点を特徴としている。 The air conditioning system of this embodiment predicts the air conditioning load in the target space S, and based on the predicted value, the operating status (in the case of this embodiment, in particular, the air volume of the conditioned air A1 supplied from the variable air volume unit 5 to the target space S). ) can be adjusted in a feedforward manner.

空調負荷の予測と、それに基づいた制御を可能にするための情報系の構成を図1に示す。図3に示したような各種の機器類、すなわち空調機1や変風量ユニット5といった機器類は、ネットワーク10(第一のネットワーク)に情報的に接続されている。第一のネットワーク10は、ルータ14を介して第二のネットワーク16に接続されている。 Figure 1 shows the configuration of an information system that enables air conditioning load prediction and control based on the prediction. Various devices as shown in FIG. 3, ie, devices such as the air conditioner 1 and the variable air volume unit 5, are informationally connected to the network 10 (first network). First network 10 is connected to second network 16 via router 14 .

第一のネットワーク10は、空調機1や対象空間S周辺の機器類により構築されたローカルネットワークであり、第二のネットワーク16は、例えばクラウド上に構築された仮想ネットワークである。こうして、第一のネットワーク10に接続された機器類と、第二のネットワーク16との間で各種の情報をやりとりできるようになっている。 The first network 10 is a local network constructed by the air conditioner 1 and equipment around the target space S, and the second network 16 is a virtual network constructed, for example, on a cloud. In this way, various types of information can be exchanged between the devices connected to the first network 10 and the second network 16.

第二のネットワーク16内には、データ格納部17、モデル生成部18、負荷予測部19、風量算出部20、入出力部21が仮想的に設置されている(尚、これらの各部のうち一部または全部を物理的なハードウェアとして設置することも勿論可能である)。 In the second network 16, a data storage section 17, a model generation section 18, a load prediction section 19, an air volume calculation section 20, and an input/output section 21 are virtually installed (note that one of these sections Of course, it is also possible to install part or all of it as physical hardware).

データ格納部17は、第一のネットワーク10に接続された空調機1、変風量ユニット5、温度センサ8といった機器類から取得した情報や、その他の各種の情報をデータベースとして格納する。尚、本実施例の場合、温度センサ8の取得したデータは、変風量ユニット5の制御部5a(図3参照)から第一および第二のネットワーク16を介してデータ格納部17に格納される。モデル生成部18は、データ格納部17に格納された学習データ等に基づき、ある時点(例えば、現在、あるいは、現在の直近の未来の時点)における対象空間S内の空調負荷を予測する負荷予測モデルMを生成する。負荷予測部19は、モデル生成部18により生成された負荷予測モデルMを格納し、各種のパラメータに基づき、ある時点における対象空間S内の空調負荷を予測する。風量算出部20は、負荷予測部19において予測された空調負荷に基づき、変風量ユニット5における設定風量を算出する。変風量ユニット5の制御部5aでは、風量算出部20で算出された風量の設定値に基づき、ダンパ開度を調整する。入出力部21は、第一のネットワーク10に接続された各機器から取得した情報をデータ格納部17に書き込んだり、データ格納部17から必要なデータを取り出して負荷予測部19に入力したり、あるいは風量算出部20で算出された風量の設定値を変風量ユニット5の制御部5aに入力するなど、各部同士の間で情報の入出力を行う。 The data storage unit 17 stores information acquired from devices connected to the first network 10, such as the air conditioner 1, variable air volume unit 5, and temperature sensor 8, as well as various other information as a database. In the case of this embodiment, the data acquired by the temperature sensor 8 is stored in the data storage unit 17 from the control unit 5a (see FIG. 3) of the variable air volume unit 5 via the first and second networks 16. . The model generation unit 18 performs a load prediction that predicts the air conditioning load in the target space S at a certain point in time (for example, at the present time or at a point in the immediate future of the present time) based on the learning data stored in the data storage unit 17. Generate model M. The load prediction unit 19 stores the load prediction model M generated by the model generation unit 18, and predicts the air conditioning load in the target space S at a certain point in time based on various parameters. The air volume calculation unit 20 calculates the set air volume in the variable air volume unit 5 based on the air conditioning load predicted by the load prediction unit 19. The control unit 5a of the variable air volume unit 5 adjusts the damper opening degree based on the air volume setting value calculated by the air volume calculation unit 20. The input/output unit 21 writes information acquired from each device connected to the first network 10 to the data storage unit 17, takes out necessary data from the data storage unit 17 and inputs it to the load prediction unit 19, Alternatively, information is input/output between each section, such as inputting the air volume setting value calculated by the air volume calculation section 20 to the control section 5a of the variable air volume unit 5.

モデル生成部18は、学習データに基づく機械学習により、負荷予測モデルMを生成する機能を備えている。負荷予測モデルMとしては、線形回帰、リッジ回帰、勾配ブースティング、ランダムフォレスト等、各種の形式のモデルを採用することができる。 The model generation unit 18 has a function of generating a load prediction model M by machine learning based on learning data. As the load prediction model M, various types of models such as linear regression, ridge regression, gradient boosting, and random forest can be adopted.

このようなシステムにより空調負荷を予測する方法について、図2のフローチャートを参照しながら説明する。 A method for predicting air conditioning load using such a system will be described with reference to the flowchart in FIG. 2.

まず、負荷予測モデルMを生成するための学習データを作成し、データ格納部17に入力する(ステップS1)。学習データは、図3に示す如き空調システムを実際に運転した際の、様々な時点における空調負荷に関連する各種のパラメータと、その時の空調負荷の実績値とを記録したデータセットである。空調負荷の実績値は、「変風量ユニット5から吹き出される空調空気A1と、還気口6から取り込まれる還気A3の温度差」と、「変風量ユニット5における空調空気A1の吹出風量」とを乗じた積として算出できる。また、空調負荷に関連するパラメータの一部は、空調機1や温度センサ8、変風量ユニット5の制御部5aから取得することができる。 First, learning data for generating the load prediction model M is created and input to the data storage section 17 (step S1). The learning data is a data set that records various parameters related to the air conditioning load at various times and actual values of the air conditioning load at those times when the air conditioning system shown in FIG. 3 is actually operated. The actual value of the air conditioning load is the "temperature difference between the conditioned air A1 blown out from the variable air volume unit 5 and the return air A3 taken in from the return air port 6" and the "air volume blown out of the conditioned air A1 in the variable air volume unit 5". It can be calculated as the product multiplied by Further, some of the parameters related to the air conditioning load can be acquired from the air conditioner 1, the temperature sensor 8, and the control unit 5a of the variable air volume unit 5.

空調負荷の予測には、空調負荷に関連する各種のパラメータを説明変数として用いることができる。空調負荷に関連するパラメータの例を以下に列挙する。
・室内温度(対象空間S内の空気温度)の測定値
・室内温度の設定値
・室内外の温度差
・外気温度
・日射量
・日付(月または日の少なくとも一方)
・時刻(時間または分の少なくとも一方)
・曜日(日月火水木金土、または、休日か平日か)
・空調負荷の実績値
・空調機1の稼働台数
・空調機1の給気温度(空調空気A1の温度)
・天候
・予想気温
In predicting the air conditioning load, various parameters related to the air conditioning load can be used as explanatory variables. Examples of parameters related to air conditioning load are listed below.
- Measured value of indoor temperature (air temperature in target space S) - Set value of indoor temperature - Temperature difference between indoor and outdoor - Outdoor temperature - Amount of solar radiation - Date (at least one of month or day)
・Time (at least one of hours or minutes)
・Day of the week (Sunday, Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday, Friday, and Saturday, or holiday or weekday)
・Actual value of air conditioning load ・Number of operating air conditioners 1 ・Supply air temperature of air conditioner 1 (temperature of conditioned air A1)
・Weather/expected temperature

室内温度は、空調負荷の値に直接関連するパラメータである。外気温度および日射量は、対象空間Sへの熱の出入りを左右し、空調負荷に影響する。日付や時刻は、時季または時間による外気温度の変動、あるいは対象空間S内に生じる熱量の変動(例えば、特定の時季あるいは時間にのみ稼働する機器が対象空間Sにある場合などが想定される)に対応するので、空調負荷と関連する。曜日は、対象空間S内における人の活動や機器の稼働のスケジュールに対応するので、空調負荷と関連する(例えば、オフィス等であれば休日は人が少なく、機器もあまり稼働しないため、休日にあたる曜日は空調負荷が小さくなることが想定される)。また、目的の時点の直近の数日間、あるいは1年前における空調負荷の実績値、空調機1の稼働台数、給気温度などは、目的の時点における空調負荷の値に関連するパラメータであり、予測に利用することができる。目的の時点における天候や予想気温も、空調負荷に影響する。 Indoor temperature is a parameter directly related to the value of air conditioning load. The outside air temperature and the amount of solar radiation affect the flow of heat into and out of the target space S, and affect the air conditioning load. The date and time are based on changes in outside air temperature depending on the season or time, or changes in the amount of heat generated in the target space S (for example, it is assumed that there is equipment in the target space S that operates only in a specific season or time). It corresponds to the air conditioning load, so it is related to the air conditioning load. The day of the week corresponds to the schedule of people's activities and the operation of equipment in the target space S, so it is related to the air conditioning load (for example, in the case of an office, there are fewer people on holidays and equipment is not operated as much, so it is a holiday) It is assumed that the air conditioning load will be lower on days of the week). In addition, the actual value of the air conditioning load in the last few days or one year before the target time, the number of operating air conditioners 1, the supply air temperature, etc. are parameters related to the value of the air conditioning load at the target time, It can be used for prediction. The weather and expected temperature at the desired time also affect the air conditioning load.

目的の時点における空調負荷を予測したい場合、その予測に説明変数として用いるパラメータの取得される時点または期間は、適宜選択することができる。例えば、現在から15分後の時点における空調負荷を予測したい場合に、直近1週間の複数の時点における室内温度、外気温度、日射量を説明変数として用いてもよいし、あるいは、1年前の同じ日時における各パラメータを説明変数として用いてもよいし、現在の時点における各パラメータを説明変数として用いてもよい。尚、上記パラメータのうち、室内温度、外気温度、日射量、空調負荷の実績値、空調機1の稼働台数、給気温度、予想気温は質的変数として、日付、時刻、曜日、天候はダミー変数として、それぞれ設定される。 When it is desired to predict the air conditioning load at a desired point in time, the time point or period at which parameters used as explanatory variables for the prediction are acquired can be selected as appropriate. For example, if you want to predict the air conditioning load 15 minutes from now, you can use the indoor temperature, outdoor temperature, and solar radiation at multiple points in the past week as explanatory variables, or you can use Each parameter at the same date and time may be used as an explanatory variable, or each parameter at the current time may be used as an explanatory variable. Of the above parameters, indoor temperature, outdoor temperature, solar radiation, actual value of air conditioning load, number of operating air conditioners 1, supply air temperature, and expected temperature are qualitative variables, and date, time, day of the week, and weather are dummy variables. Each is set as a variable.

空調負荷の予測に際しては、上に挙げたパラメータから選択される一部または全部のパラメータを説明変数として用いることができる。また、上のパラメータに代えて、あるいは加えて、空調負荷に関連する何らかの別のパラメータを適宜用いても良い。 When predicting the air conditioning load, some or all of the parameters listed above can be used as explanatory variables. Further, in place of or in addition to the above parameters, some other parameter related to the air conditioning load may be used as appropriate.

前記学習データには、複数の時点における上記各パラメータと共に、その時の空調負荷の実績値が記録される。学習データは、例えば、負荷予測モデルMの構築に十分な期間(例えば、数日~1年程度)、温度センサ8に基づくフィードバック制御により空調システムを運転し、その間、上述のパラメータを採集することで作成できる。 In the learning data, the actual values of the air conditioning load at the time are recorded together with each of the parameters at a plurality of time points. The learning data may be obtained by, for example, operating the air conditioning system by feedback control based on the temperature sensor 8 for a period sufficient to construct the load prediction model M (for example, from several days to one year), and collecting the above-mentioned parameters during that period. It can be created with .

モデル生成部18は、学習データを用いて機械学習を行い、各種のパラメータに基づいて目的の時点における空調負荷を予測する負荷予測モデルMを生成する(ステップS2)。生成された負荷予測モデルMは、対象の空調システムにおいて、ある時点あるいは期間の運転条件に関連するパラメータから、目的の時点における空調負荷を予測するモデルとなっている。 The model generation unit 18 performs machine learning using the learning data and generates a load prediction model M that predicts the air conditioning load at a target time based on various parameters (step S2). The generated load prediction model M is a model that predicts the air conditioning load at a desired point in time in the target air conditioning system from parameters related to operating conditions at a certain point or period.

ステップS2で生成される負荷予測モデルMとしては、上述の通り、種々の形式のモデルを採用することができる。ただし、空調負荷の予測を目的とする場合、負荷予測モデルMとして特にARIMAXモデルを採用すると、精度や利便性の面で好適である。 As described above, various types of models can be employed as the load prediction model M generated in step S2. However, when the purpose is to predict the air conditioning load, it is preferable to use the ARIMAX model as the load prediction model M in terms of accuracy and convenience.

ARIMAXモデルについて説明する。ある時点における目的の値(ここでは、空調負荷)を予測するためには、目的の時点より前の時点における時系列データを利用することができる。例えば、15分後の空調負荷の予測値を算出するために、1日前から現在の時点まで、時系列に沿って取得された空調負荷の実績値を利用することができる。 The ARIMAX model will be explained. In order to predict the target value (here, air conditioning load) at a certain point in time, time-series data at a point before the target point in time can be used. For example, in order to calculate the predicted value of the air conditioning load 15 minutes later, it is possible to use the actual values of the air conditioning load acquired in chronological order from one day before to the current time.

目的の時点より過去の各時点における空調負荷の値を用い、目的の時点における空調負荷を予測するモデルをAR(自己回帰)モデルといい、例えば下記式1の如き数式により表される。yは目的の時点における予測値であり、yt-1,yt-2,......,yt-pにはそれより過去の各時点(1時点前~p時点前)における実績値が代入される。
[式1]
=φt-1+φt-2+......+φt-p+ε
A model that predicts the air conditioning load at a target time using values of the air conditioning load at each time past the target time is called an AR (autoregressive) model, and is expressed, for example, by a formula such as Equation 1 below. y t is the predicted value at the target point, and y t-1 , y t-2 , ......, y t-p are the predicted values at each point in the past (from 1 point before to before point p) The actual value in is substituted.
[Formula 1]
y t1 y t-12 y t-2 +......+φ p y t-pt

また、時系列データには普通、誤差が含まれる。そこで、過去の各時点におけるデータに誤差が含まれることを考慮し、時系列に沿った動きを平滑化して扱うためのモデルをMA(移動平均)モデルという。MAモデルは、例えば下記式2の如き数式により表される。
[式2]
=θεt-1+θεt-2+......+θεt-q+ε
Additionally, time series data usually contains errors. Therefore, considering that data at each point in the past includes errors, a model that smoothes and handles the movement along the time series is called an MA (moving average) model. The MA model is expressed, for example, by a mathematical formula such as Equation 2 below.
[Formula 2]
y t1 ε t-12 ε t-2 +...+θ q ε t-qt

上記ARモデルとMAモデルを組み合わせたモデルをARMA(自己回帰移動平均)モデルといい、例えば下記式3のように、上記式1と式2の組み合わせにより表される。
[式3]
=φt-1+φt-2+......+φt-p+θεt-1+θεt-2+......+θεt-q+ε
A model that combines the AR model and MA model is called an ARMA (autoregressive moving average) model, and is expressed by a combination of Equations 1 and 2, as in Equation 3 below, for example.
[Formula 3]
y t1 y t-12 y t-2 +......+φ p y t-p1 ε t-12 ε t-2 +...+θ q ε t-qt

さらに、目的とする値が時系列に沿って変動する場合、各時点における値それ自体だけでなく、時間に沿ったその値の動きも考慮すれば、より精度の高い予測が可能になる。そこで、各時点間の階差を取った時系列データに対し上記ARMAモデルを適用したモデルをARIMA(自己回帰和分移動平均)モデルという。ARIMAモデルは、例えば下記式4の如き数式により表される。
[式4]
Δ=φΔt-1+φΔt-2+......+φΔt-p+θεt-1+θεt-2+......+θεt-q+ε
Furthermore, if the target value fluctuates over time, more accurate predictions can be made by considering not only the value itself at each point in time, but also the movement of that value over time. Therefore, a model in which the above-mentioned ARMA model is applied to time-series data obtained by taking the difference between each point in time is called an ARIMA (autoregressive integrated moving average) model. The ARIMA model is expressed, for example, by a mathematical formula such as Equation 4 below.
[Formula 4]
Δ d y t1 Δ d y t-12 Δ d y t-2 +......+φ p Δ d y t-p1 ε t-12 ε t-2 +. .....+θ q ε t−qt

ARIMAモデルは、1時点前-p時点前の各時点における値の動きを反映し、且つ誤差をも考慮して目的の時点における値を算出するようになっている。ここで、過去のある期間における値、あるいはその値の動き以外の別のパラメータにより、目的の時点における値が影響を受ける場合がある。例えば空調負荷の場合、曜日や時刻に応じ、各時点における値や、その変動パターンが大きく変わる。すなわち、例えばオフィス等の空調を考えると、平日の昼間は負荷が大きく、夜間や休日は負荷が小さくなる。このため、例えば平日の9時~17時30分のデータに基づいて18時の空調負荷を予測したり、月曜-金曜のデータに基づいて土曜の空調負荷を予測しようとする場合、空調負荷あるいはその変動のみに基づいた予測では十分な精度が達成できない可能性がある。 The ARIMA model is designed to reflect the movement of values at each time point from 1 time point before to p time points ago, and calculate the value at the target time point by taking into account errors. Here, the value at the target point in time may be influenced by another parameter other than the value in a certain period in the past or the movement of that value. For example, in the case of air conditioning load, the value at each point in time and its fluctuation pattern vary greatly depending on the day of the week and time of day. That is, for example, when considering air conditioning in an office or the like, the load is large during the daytime on weekdays, and the load is small at night and on holidays. For this reason, for example, when trying to predict the air conditioning load at 18:00 based on data from 9:00 to 17:30 on weekdays, or predicting the air conditioning load on Saturday based on data from Monday to Friday, the air conditioning load or Predictions based only on these fluctuations may not be able to achieve sufficient accuracy.

そこで、上述のARIMAモデルに、別のパラメータを説明変数とする回帰モデルを組み合わせたモデルがARIMAXモデルであり、例えば下記式5の如き数式により表される。右辺のβxが、別のパラメータによる影響(回帰モデル)を表す回帰項である。
[式5]
Δ=βx+φΔt-1+φΔt-2+......+φΔt-p+θεt-1+θεt-2+......+θεt-q+ε
Therefore, the ARIMAX model is a model that combines the above-mentioned ARIMA model with a regression model using another parameter as an explanatory variable, and is expressed, for example, by a formula such as Equation 5 below. βx on the right side is a regression term representing the influence of another parameter (regression model).
[Formula 5]
Δ d y t = βx+φ 1 Δ d y t-12 Δ d y t-2 +......+φ p Δ d y t-p1 ε t-12 ε t-2 +. .....+θ q ε t−qt

負荷予測モデルMとしてARIMAXモデルを採用する場合のパラメータの設定について説明する。 Parameter settings when adopting the ARIMAX model as the load prediction model M will be explained.

ARIMA項(上記式5の右辺の2項目以降)には、目的の時点より過去の期間の各時点(例えば、現在から数日~1ヶ月前までの各時点)における空調負荷の実績値が用いられる。より具体的には、yt-1,yt-2,......,yt-pに、目的の時点の1時点前からp時点前までの実績値が代入される。 The ARIMA term (after the second item on the right side of Equation 5 above) uses the actual value of the air conditioning load at each point in the past period from the target point in time (for example, each point in time from several days to one month ago). It will be done. More specifically, the actual values from one time point before the target time point to time point p are substituted into y t-1 , y t-2 , . . . , y t-p .

回帰項(上記式5の右辺のβxに相当する部分)には、空調負荷に関連する種々のパラメータを組み込むことができるが、特に以下の3つのパラメータから選択される複数のパラメータを説明変数として用いると好適である。
・曜日(日月火水木金土、または、休日か平日か)
・時刻(時間または時分)
・外気温度
Various parameters related to the air conditioning load can be incorporated into the regression term (the part corresponding to βx on the right side of Equation 5 above), but in particular, multiple parameters selected from the following three parameters can be incorporated as explanatory variables. It is suitable to use.
・Day of the week (Sunday, Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday, Friday, and Saturday, or holiday or weekday)
・Time (hour or hour/minute)
·Outside air temperature

これらのパラメータは、空調負荷に関連するパラメータの中でも取得が容易である。曜日と時刻についてはダミー変数を設定すればよいし、外気温度を説明変数とする場合は過去の実測値や、図示しない屋外の温度センサにより取得した現在の実測値、あるいは天気予報による現在の予報値等を用いれば済む。このため、例えば気象の詳細な予報データを購入することなく空調負荷の予測を行うことが可能であり、簡便であると共に費用を抑えることができる。 These parameters are easy to obtain among parameters related to air conditioning load. Dummy variables can be set for the day of the week and time, and if outside temperature is used as an explanatory variable, past actual measurements, current actual measurements obtained by an outdoor temperature sensor (not shown), or current forecasts from weather forecasts can be used. It is sufficient to use values etc. Therefore, for example, it is possible to predict the air conditioning load without purchasing detailed weather forecast data, which is convenient and can reduce costs.

さらに、上記のパラメータを説明変数として回帰項に用いるにあたっては、「曜日と外気温度」、「時刻と外気温度」、「曜日と時刻と外気温度」の各交互作用項により回帰項を作成すると良い。この3つの交互作用項を回帰項に用いれば、「休日における外気温度と空調負荷の関係」「ある時刻における外気温度と空調負荷の関係」「平日のある時刻における外気温度と空調負荷の関係」といったパターンを予測値に反映させることができる。また、項数が少ないことから計算負荷も少なく済むし、過学習も抑えられるため精度の良い予測が可能である。 Furthermore, when using the above parameters as explanatory variables in a regression term, it is recommended to create a regression term using the interaction terms of "day of the week and outside temperature," "time of day and outside temperature," and "day of the week, time of day, and outside temperature." . If these three interaction terms are used as regression terms, we can obtain "the relationship between outside air temperature and air conditioning load on holidays," "the relationship between outside air temperature and air conditioning load at a certain time," and "the relationship between outside air temperature and air conditioning load at a certain time on weekdays." This pattern can be reflected in the predicted value. In addition, since the number of terms is small, the calculation load is reduced, and overfitting is suppressed, making it possible to make highly accurate predictions.

尚、時分をダミー変数として用いる場合、例えばm時(0時、1時、2時、......、23時)を表す項(時間ダミー)と、n分(0分、1分、2分、......、59分、あるいは、0分、5分、10分、15分、......、55分など)を表す項(分ダミー)をそれぞれ変数として設定する方法と、m時n分(時分ダミー)を変数として設定する方法の2通りが考えられる。本願発明者らは、後者を採用した場合に、特に精度よく空調負荷を予測し得る負荷予測モデルMを作成できることを鋭意研究の結果見出している。 When using hours and minutes as dummy variables, for example, a term (time dummy) representing m hours (0 o'clock, 1 o'clock, 2 o'clock, ......, 23 o'clock) and n minutes (0 minutes, 1 o'clock), (minutes, 2 minutes, ......, 59 minutes, or 0 minutes, 5 minutes, 10 minutes, 15 minutes, ..., 55 minutes, etc.) (minute dummy) as variables. There are two possible methods: setting m hours and n minutes (hour and minute dummy) as a variable. As a result of extensive research, the inventors of the present application have found that when the latter method is adopted, it is possible to create a load prediction model M that can predict the air conditioning load with particularly high accuracy.

ここで、時分ダミーを採用する場合、当然ながら、分を細かく刻むほど時分ダミーの変数の数が多くなる。すなわち、時分ダミーの項は、10分刻みであれば144個、5分刻みであれば288個、1分刻みであれば1440個が必要となる。変数の数が多ければ、負荷予測モデルMを用いた空調負荷の予測に要する時間は長くなる。一方、分の刻みが細ければ、それだけ高い精度で空調負荷を予測できることが期待される。また、空調負荷を予測可能な間隔も短くなるため、時間により変動する空調負荷に対し、より細かく対応した運転が可能になる。 Here, when employing hour and minute dummies, it goes without saying that the finer the minutes, the more variables there are for the hour and minute dummies. That is, 144 time and minute dummy terms are required for 10 minute increments, 288 for 5 minute increments, and 1440 for 1 minute increments. If the number of variables is large, the time required to predict the air conditioning load using the load prediction model M becomes long. On the other hand, it is expected that the finer the minute increments, the more accurately the air conditioning load can be predicted. Furthermore, since the interval at which the air conditioning load can be predicted becomes shorter, it becomes possible to operate the system in a manner that more precisely responds to the air conditioning load that changes over time.

そこで、本願発明者らは、時分ダミーを設定する間隔と、予測計算に要する時間(処理時間)の関係について検討した。結果を下記表1に示す。

Figure 0007343289000001
Therefore, the inventors of the present application studied the relationship between the interval at which hour and minute dummies are set and the time required for predictive calculation (processing time). The results are shown in Table 1 below.
Figure 0007343289000001

設定間隔が10分以下の場合、設定間隔を処理時間が上回った。上述の通り、設定間隔が短ければ予測精度の向上や細かい運転制御が期待できるが、予測した空調負荷を空調システムの運用に利用したい場合、処理時間が時分ダミーの設定間隔より長いと、取得したパラメータから予測結果を得た時には目的の時点が過ぎてしまっていることになる。したがって、時分ダミーを採用する場合、時分ダミーの設定間隔は15分以上とすることが好適である。一方、予測精度と、空調負荷に対する運転状況の追従性の観点から、時分ダミーの設定間隔は長過ぎないことが好ましい。以上より、(処理時間は計算機の性能に依存するため一概には言えないものの)時分ダミーの設定間隔は15分以上30分以下とすることが好適であり、この範囲であれば、実用上十分な時間間隔で、空調負荷を精度よく予測できると考えられる。 When the set interval was 10 minutes or less, the processing time exceeded the set interval. As mentioned above, if the setting interval is short, improved prediction accuracy and detailed operation control can be expected, but if you want to use the predicted air conditioning load for air conditioning system operation, if the processing time is longer than the hour/minute dummy setting interval, the acquisition By the time a predicted result is obtained from the parameters, the target time has already passed. Therefore, when employing hour and minute dummies, it is preferable that the setting interval of the hour and minute dummies is 15 minutes or more. On the other hand, from the viewpoint of prediction accuracy and followability of the operating status to the air conditioning load, it is preferable that the setting interval of the hour and minute dummy is not too long. From the above, it is preferable that the setting interval of the hour and minute dummy is between 15 minutes and 30 minutes (although processing time depends on the performance of the computer, so it cannot be generalized). It is considered that the air conditioning load can be accurately predicted at sufficient time intervals.

また、曜日を説明変数として用いる場合について、上では休日か平日かの2通りのダミー変数を設定した場合を説明したが、日月火水木金土の7通りに設定することも可能である。しかしながら、本願発明者らの研究によれば、曜日のダミー変数は休日か平日かの2通りとする方が予測の精度は高いことが判明している。曜日のダミー変数を7通りとすると、場合分けが多すぎる結果、過学習が生じてしまった可能性がある。曜日のダミー変数を休日か平日かの2通りに設定すれば、計算量を軽減させつつ、さらに予測精度を高めることができる。 In addition, regarding the case where the day of the week is used as an explanatory variable, the case where the dummy variable is set in two ways, holiday or weekday, has been described above, but it is also possible to set it in seven ways: Sunday, Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday, Friday, and Saturday. However, according to research conducted by the inventors of the present application, it has been found that prediction accuracy is higher when the day of the week dummy variable is set to either holiday or weekday. If there were seven dummy variables for the days of the week, there was a possibility that overfitting would occur as a result of too many cases. By setting the dummy variable for the day of the week in two ways: holiday or weekday, it is possible to further improve prediction accuracy while reducing the amount of calculation.

尚、さらにオフィス等のスケジュールに細かく対応した予測を行いたい場合には、「空調開始曜日か否か」あるいは「空調開始時刻か否か」をダミー変数として追加してもよい。例えば、休日後の平日である月曜日には、躯体蓄熱の影響で空調開始時刻に特に負荷が大きくなる場合が想定できる。また、連続する平日の途中の日であっても、空調開始直後(例えば、始業時刻の前後)には空調負荷が大きくなることが考えられるからである。 In addition, if it is desired to make a prediction that corresponds more precisely to the schedule of an office or the like, "whether it is the day of the week when air conditioning starts or not" or "whether it is air conditioning start time or not" may be added as a dummy variable. For example, on Monday, which is a weekday after a holiday, it can be assumed that the load will be especially heavy at the time when air conditioning starts due to the influence of heat storage in the building structure. Further, even on a day in the middle of consecutive weekdays, the air conditioning load may increase immediately after the start of air conditioning (for example, before or after the start time).

負荷予測モデルMの生成が完了したら、実際に空調負荷を予測する運用を開始することができる。 Once the generation of the load prediction model M is completed, the operation of actually predicting the air conditioning load can be started.

入出力部21は、負荷予測モデルMにおいて説明変数として用いられる各種のパラメータの値を、ネットワーク10,16を介して取得し、データ格納部17に順次記録する(ステップS3)。負荷予測部19は、データ格納部17から、ある時点または期間におけるパラメータの数値を読み出し、負荷予測モデルMを用いて目的の時点における空調負荷を予測する(ステップS4)。 The input/output unit 21 acquires values of various parameters used as explanatory variables in the load prediction model M via the networks 10 and 16, and sequentially records them in the data storage unit 17 (step S3). The load prediction unit 19 reads the numerical value of the parameter at a certain time or period from the data storage unit 17, and predicts the air conditioning load at the target time using the load prediction model M (step S4).

風量算出部20は、負荷予測部19から出力された空調負荷の予測値に基づき、各変風量ユニット5における風量の設定値を算出する(ステップS5)。変風量ユニット5では、風量の設定値に基づいてダンパ開度を調整し、適当な風量の空調空気A1を対象空間Sに供給する。尚、設定風量は、以下の計算式に基づいて算出することができる(下記式6のQSHに、ステップS4で算出された空調負荷の予測値が代入される)。
[式6]
冷房時......V={3600QSH/Cp・ρ}×(tr-ts)
暖房時......V={3600QSH/Cp・ρ}×(ts-tr)
ただし、
V:風量[m/h]
QSH:室内顕熱負荷[W]
Cp:空気の定圧比熱(約1000[J/(kg・K)])
ρ:空気の密度(1.2[kg/m])
tr:室内温度の設定値[℃]
ts:給気温度の設定値[℃]
The air volume calculation unit 20 calculates the set value of the air volume in each variable air volume unit 5 based on the predicted value of the air conditioning load output from the load prediction unit 19 (step S5). The variable air volume unit 5 adjusts the damper opening degree based on the set value of the air volume, and supplies an appropriate volume of conditioned air A1 to the target space S. Note that the set air volume can be calculated based on the following formula (the predicted value of the air conditioning load calculated in step S4 is substituted for QSH in formula 6 below).
[Formula 6]
During cooling...V={3600QSH/Cp・ρ}×(tr-ts)
During heating...V={3600QSH/Cp・ρ}×(ts-tr)
however,
V: Air volume [m 3 /h]
QSH: Indoor sensible heat load [W]
Cp: Specific heat of air at constant pressure (approximately 1000 [J/(kg・K)])
ρ: Density of air (1.2 [kg/m 3 ])
tr: Set value of indoor temperature [℃]
ts: Set value of supply air temperature [℃]

ステップS4における空調負荷の予測値は、データ格納部17に記録される(ステップS6)。また、予測された時点における空調負荷の実績値も、あわせてデータ格納部17に記録される(ステップS7)。 The predicted value of the air conditioning load in step S4 is recorded in the data storage section 17 (step S6). Furthermore, the actual value of the air conditioning load at the predicted time is also recorded in the data storage section 17 (step S7).

ステップS6で記録された予測値と、ステップS7で記録された実績値とは、必ず一致するとは限らない。そこで、モデル生成部18では必要に応じ、ステップS6,S7で記録されたデータに基づいて負荷予測モデルMを修正する(ステップS8)。 The predicted value recorded in step S6 and the actual value recorded in step S7 do not necessarily match. Therefore, the model generation unit 18 modifies the load prediction model M based on the data recorded in steps S6 and S7 as necessary (step S8).

ステップS6~S8が完了したら、ステップS3に戻って新たにパラメータを取得し、次の時点の空調負荷の予測(ステップS4)、風量の算出(ステップS5)を行う。 When steps S6 to S8 are completed, the process returns to step S3 to obtain new parameters, and predict the air conditioning load at the next point in time (step S4) and calculate the air volume (step S5).

このような空調負荷の予測方法および空調システムによれば、目的の時点における空調負荷を予測し、該予測値を空調システムの運転にフィードフォワード的に反映させることができる。したがって、対象空間Sにおける負荷の変動に運転状況をいち早く追随させ、好適に空調を行うことができる。例えば、ある日のある時刻に対象空間Sにおける空調負荷が増大する場合に、実際に空調負荷が増大し、対象空間S内の空気温度が上昇してから変風量ユニット5における風量を増やすのではなく、空調負荷の増大が予測される時刻とほぼ同時に、あるいは空調負荷の増大に先んじて風量を増やすことができる。したがって、対象空間S内の人等にとっては、空調負荷の変動があったとしても快適な空調状態を保つことができ、また、空調負荷に対して適切な運転を行うことで、空調に際しエネルギーを効率的に使用することができる。 According to such an air conditioning load prediction method and air conditioning system, it is possible to predict the air conditioning load at a target time and to reflect the predicted value in the operation of the air conditioning system in a feedforward manner. Therefore, the operating conditions can quickly follow the fluctuations in the load in the target space S, and air conditioning can be suitably performed. For example, if the air conditioning load in the target space S increases at a certain time on a certain day, the air volume in the variable air volume unit 5 may be increased after the air conditioning load actually increases and the air temperature in the target space S rises. Therefore, the air volume can be increased almost at the same time as when the air conditioning load is predicted to increase, or in advance of the predicted increase in the air conditioning load. Therefore, for the people in the target space S, a comfortable air-conditioned state can be maintained even if there are fluctuations in the air-conditioning load, and energy can be saved during air-conditioning by operating the air-conditioning appropriately with respect to the air-conditioning load. Can be used efficiently.

尚、ここに説明した空調システムのシステム構成や空調負荷の予測の手順はあくまで一例である。空調システムの運転状況に関する上述の如き各種パラメータから負荷予測モデルMを生成し、これを用いて任意の時点あるいは期間における運転状況から空調負荷を予測し得る限りにおいて、システム構成や予測の手順は種々変更することができる。 Note that the system configuration of the air conditioning system and the procedure for predicting the air conditioning load described here are merely examples. As long as the load prediction model M can be generated from the above-mentioned various parameters related to the operating status of the air conditioning system, and the air conditioning load can be predicted from the operating status at any time or period using this model, the system configuration and prediction procedure can be varied. Can be changed.

また、ここでは変風量ユニット5の吹出風量を介して空調負荷に対応する場合を説明したが、その他の機器の運転状況を調整することで空調負荷に対応するようにしてもよい。例えば、予測結果に応じ、複数の空調機1のオンオフ、空調機1からの空調空気A1の温度や供給量などを変更するといった運用も可能である。 In addition, here, a case has been described in which the air conditioning load is handled through the air volume blown by the variable air volume unit 5, but the air conditioning load may be handled by adjusting the operating status of other devices. For example, operations such as turning on/off a plurality of air conditioners 1 and changing the temperature and supply amount of the conditioned air A1 from the air conditioner 1 are also possible according to the prediction results.

以上のように、上記本実施例の空調負荷の予測方法においては、空調負荷に関連する複数のパラメータに基づき、機械学習により生成された負荷予測モデルMを用いて空調負荷を予測するようにしている。このようにすれば、空調負荷を精度よく予測することができる。 As described above, in the air conditioning load prediction method of the present embodiment, the air conditioning load is predicted using the load prediction model M generated by machine learning based on a plurality of parameters related to the air conditioning load. There is. In this way, the air conditioning load can be predicted with high accuracy.

本実施例の空調負荷の予測方法において、負荷予測モデルMは、空調負荷に関連する複数のパラメータを説明変数として回帰項に組み込み、且つ目的の時点より過去の時点における空調負荷の実績値をARIMA項に用いたARIMAXモデルとすることができる。このようにすれば、空調負荷をさらに精度よく予測することができる。 In the air conditioning load prediction method of this embodiment, the load prediction model M incorporates multiple parameters related to the air conditioning load into the regression term as explanatory variables, and calculates the actual value of the air conditioning load at a point in the past from the target point using ARIMA. It can be the ARIMAX model used in the section. In this way, the air conditioning load can be predicted with even greater accuracy.

本実施例の空調負荷の予測方法においては、回帰項の説明変数に、曜日、時刻、外気温度から選択される複数のパラメータを用いることができる。このようにすれば、空調負荷をさらに精度よく予測することができる。 In the air conditioning load prediction method of this embodiment, a plurality of parameters selected from the day of the week, time of day, and outside air temperature can be used as explanatory variables of the regression term. In this way, the air conditioning load can be predicted with even greater accuracy.

本実施例の空調負荷の予測方法においては、曜日と外気温度、時刻と外気温度、曜日と時刻と外気温度の各交互作用項を回帰項に用いることができる。計算負荷を軽減しつつ、予測の精度をいっそう向上させることができる。 In the air conditioning load prediction method of this embodiment, interaction terms between day of the week and outside temperature, time of day and outside temperature, and day of the week, time of day, and outside temperature can be used as regression terms. Prediction accuracy can be further improved while reducing the calculation load.

本実施例の空調負荷の予測方法において、負荷予測モデルMは、時分ダミーを説明変数として用いることができる。このようにすれば、空調負荷をいっそう精度よく予測することができる。 In the air conditioning load prediction method of this embodiment, the load prediction model M can use hour and minute dummies as explanatory variables. In this way, the air conditioning load can be predicted with even greater accuracy.

また、上記本実施例の空調システムは、上述の空調負荷の予測方法による空調負荷の予測値に基づき、運転状況を調整するよう構成されている。このようにすれば、目的の時点における空調負荷を予測し、空調システムの運転にフィードフォワード的に反映させ、運転状況を負荷の変動にいち早く追随させることができる。 Further, the air conditioning system of the present embodiment is configured to adjust the operating status based on the predicted value of the air conditioning load by the above-mentioned air conditioning load prediction method. In this way, it is possible to predict the air conditioning load at a desired point in time and reflect it in the operation of the air conditioning system in a feedforward manner, so that the operating status can quickly follow changes in the load.

本実施例の空調システムは、空調空気A1を送り出す空調機1と、空調機1から対象空間Sへ空調空気A1を導く送気ダクト2と、対象空間Sへ空調空気A1を吹き出す吹出口4と、吹出口4から吹き出される空調空気A1の風量を調整する変風量ユニット5とを備え、前記空調負荷の予測値に基づき、変風量ユニット5から対象空間Sへ供給される空調空気A1の風量を調整するよう構成されている。このようにすれば、予測された空調負荷に応じた風量の空調空気A1を対象空間Sに送り込むことで、好適に空調を行うことができる。 The air conditioning system of this embodiment includes an air conditioner 1 that sends out conditioned air A1, an air duct 2 that guides the conditioned air A1 from the air conditioner 1 to the target space S, and an outlet 4 that blows out the conditioned air A1 to the target space S. , and a variable air volume unit 5 that adjusts the air volume of the conditioned air A1 blown out from the outlet 4, and the air volume of the conditioned air A1 supplied from the variable air volume unit 5 to the target space S based on the predicted value of the air conditioning load. It is configured to adjust. In this way, by sending the conditioned air A1 in an amount corresponding to the predicted air conditioning load into the target space S, air conditioning can be suitably performed.

したがって、上記本実施例によれば、空調負荷の変動に迅速に対応し得る。 Therefore, according to this embodiment, it is possible to quickly respond to changes in air conditioning load.

尚、本発明の空調負荷の予測方法および空調システムは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Note that the air conditioning load prediction method and air conditioning system of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various changes may be made without departing from the gist of the present invention.

1 空調機
2 送気ダクト
4 吹出口
5 変風量ユニット
A1 空調空気
M 負荷予測モデル
S 対象空間
1 Air conditioner 2 Air supply duct 4 Outlet 5 Variable air volume unit A1 Conditioned air M Load prediction model S Target space

Claims (6)

空調負荷に関連する複数のパラメータに基づき、機械学習により生成された負荷予測モデルを用いて空調負荷を予測する空調負荷の予測方法であって、
前記負荷予測モデルは、空調負荷に関連する複数のパラメータを説明変数として回帰項に組み込み、且つ目的の時点より過去の時点における空調負荷の実績値をARIMA項に用いたARIMAXモデルであり、
前記回帰項の説明変数に、曜日、時刻、外気温度から選択される複数のパラメータを用い、
前記回帰項に、前記複数のパラメータの組み合せによる交互作用項を用いて計算負荷を低減することを特徴とする空調負荷の予測方法。
An air conditioning load prediction method that predicts an air conditioning load using a load prediction model generated by machine learning based on a plurality of parameters related to the air conditioning load, the method comprising:
The load prediction model is an ARIMAX model that incorporates a plurality of parameters related to the air conditioning load as explanatory variables into the regression term, and uses the actual value of the air conditioning load at a point in the past from the target point in the ARIMA term,
Using a plurality of parameters selected from day of week, time of day, and outside temperature as explanatory variables of the regression term,
An air conditioning load prediction method, characterized in that the calculation load is reduced by using an interaction term based on a combination of the plurality of parameters in the regression term .
前記回帰項に、曜日と外気温度、時刻と外気温度、曜日と時刻と外気温度の各交互作用項の少なくとも1つを用いることを特徴とする請求項1に記載の空調負荷の予測方法。 2. The air conditioning load prediction method according to claim 1 , wherein the regression term uses at least one of interaction terms of day of the week and outside temperature, time of day and outside temperature, and day of the week, time of day, and outside temperature. 前記負荷予測モデルは、時分ダミーを説明変数として用いることを特徴とする請求項1または2に記載の空調負荷の予測方法。 3. The air conditioning load prediction method according to claim 1 , wherein the load prediction model uses a time dummy as an explanatory variable. 前記負荷予測モデルは、時分ダミーの設定間隔を15分以上30分以下にすることを特徴とする請求項3に記載の空調負荷の予測方法 4. The air conditioning load prediction method according to claim 3, wherein the load prediction model sets the setting interval of the hour and minute dummy to 15 minutes or more and 30 minutes or less. 請求項1~4のいずれか一項に記載の空調負荷の予測方法による空調負荷の予測値に基づき、運転状況を調整するよう構成されていることを特徴とする空調システム。 An air conditioning system configured to adjust operating conditions based on a predicted value of air conditioning load by the air conditioning load prediction method according to any one of claims 1 to 4 . 空調空気を送り出す空調機と、
前記空調機から対象空間へ空調空気を導く送気ダクトと、
対象空間へ空調空気を吹き出す吹出口と、
前記吹出口から吹き出される空調空気の風量を調整する変風量ユニットとを備え、
前記空調負荷の予測値に基づき、前記変風量ユニットから対象空間へ供給される空調空気の風量を調整するよう構成されていることを特徴とする請求項5に記載の空調システム。
An air conditioner that sends out conditioned air,
an air supply duct that guides conditioned air from the air conditioner to the target space;
An outlet that blows out conditioned air into the target space;
and a variable air volume unit that adjusts the air volume of the conditioned air blown out from the air outlet,
The air conditioning system according to claim 5, wherein the air conditioning system is configured to adjust the volume of conditioned air supplied from the variable air volume unit to the target space based on the predicted value of the air conditioning load.
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