JP6874268B2 - 空調制御装置、空調制御方法、および、プログラム - Google Patents
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Description
この構成によれば、空調設備の設定の決定に、利用者の要求と管理者の意見の双方を反映できる。また、利用者の満足度が所定の基準を満たしていない場合は、管理者の意見よりも利用者の要求が優先的に反映されるので、利用者の生産性に悪影響を与えることがない。
また特に、前記統計情報生成部は、前記対象領域内の全ての利用者の数、および、前記設定値を上昇させる要求をした利用者の数と前記設定値を下降させる要求をした利用者の数との差分に基づいて前記統計情報を生成するようにしても良い。この構成によれば、環境調整の対象領域において現状に満足している利用者の意見を反映できるので、声の大きな利用者が有利になることがなくなる。
度が所定の閾値に収まる場合、前記設定値を前記推奨値に近づけるように、前記設定値を決定するようにしても良い。この構成によれば、まず設定値に利用者の意見を反映した上で、管理者の推奨値が反映されるので、利用者の生産性を維持しつつ省エネ性能を高めることができる。
また特に、前記設定値決定部は、前記統計情報が示す前記複数の利用者の満足度が所定の基準を満している場合、予め定められた設定値復帰時間が経過した後に前記設定値が前記推奨値に復帰するように、前記設定値を決定するようにしても良い。この構成によれば、設定値が一気に推奨値に復帰するのではなく、時間を掛けて徐々に復帰するので、利用者に違和感を与えずに済む。
本実施形態では、本発明の基本的なシステム構成と処理の流れについて説明する。
以下の記載において「設定値」とは、空調設備が対象領域の環境を調整する際の目標値を指す。また「現在値」とは、対象領域の環境の現在の値を指す。また「推奨値」とは、管理者などにより予め定められた好ましい設定値である。なお、推奨値は固定に限られず、関数等の可変値として設定されても良い。例えば本実施形態のように対象領域の温度を調整する場合、設定値、現在値および推奨値はいずれも温度で表される。ただし本発明の制御は、温度の他にも、湿度、風量、照明強度などにも適用できる。また、連動して変化
することが多い温度と湿度のように、同時に複数の環境を調整しても良い。例えば空調設備がエアコンの場合、温度、湿度および風量を同時に調整できる。
図1を参照しつつ、空調システムの全体構成を説明する。空調システムには、空調制御装置1と、対象領域2における空調設備3と、各利用者4が用いる端末5が含まれる。
空調制御装置1は、管理者が空調システム全体を管理するための装置であり、要求情報取得部11、統計情報生成部12、数値取得部13、設定値決定部14、Webサーバ部15を備える。
空調制御装置1は、空調設備3と通信して情報を継続的に収集し、解析して管理者に提供する。収集する情報は、運転状態、電力消費、現在温度など多様である。また本発明では特に、利用者4による要求情報を収集する。空調制御装置1はまた、管理者による指示や、予め用意されたプログラムからの指示に基づいて、空調設備3に設定温度変更などの指示を与える。
の画面を、クライアントである端末5に表示させる。
対象領域2は、空調設備3によって環境が調整されるエリアであり、例えば建物の一室である。また、建物の広いフロアを複数の対象領域2に区切って個々に制御しても良い。図1では対象領域2を一つだけ示したが、一台の空調制御装置1が複数の対象領域2の環境を調整しても良い。対象領域2には複数の利用者4(4a,4b…)が存在しており、各利用者4は端末5(5a,5b…)を使用する。端末5としてはPC、タブレット、スマートフォン等の、CPU、メモリ、通信手段、表示手段および入力手段を備えた情報処理装置が好適である。また、物理的なボタンなどでも構わない。
図2(a)を参照して、本実施形態の基本的な処理フローについて説明する。本フロー
は、設定値を定期的に決定するための所定の期間である、データ更新周期ごとに実行される。
数値取得部13は、管理者により設定された推奨値を取得する(ステップS201)。推奨値は、管理者によって予め、空調制御装置1を構成する情報処理装置の記憶装置に保存されている。
続いて、統計情報生成部12による統計情報の生成と、設定値決定部14による設定値の決定が行われる(ステップS203)。このステップについては後に詳しく述べる。
統計情報生成部12は、申告を行わなかった者も含めて、対象領域2の利用者合計数を取得する(ステップS2031)。合計数の取得方法は任意であり、例えば電源が入っており通信可能な端末5の数を求めたり、カメラにより撮像された映像を解析したり、対象領域2の入退室管理記録を参照したりしても良い。
St={VCold−VHot}/VAll …(1)
ここで、VColdは現在の環境が「寒い」と申告した利用者4の人数であり、VHotは「暑い」と申告した利用者4の人数であり、VAllは対象領域2内の利用者4の合計数である。式(1)の分子は、利用者のうち温度上昇または下降を要求する者によって左右され、両者の差分を求めることにより、利用者全体としての設定変化の方向(上昇方向または下降方向)や、変化の程度を把握できる。そして、分母として合計数を用いて除算することで、現状に不満がない利用者の意見を統計情報に反映できる。なお、統計情報の算出方法は式(1)には限られず、温冷感申告をした者の意見と、申告を行わない者や現状維持申告をした者の意見を反映できるのであれば、どのような方法でも構わない。
−0.1<St<0.1 …(2)
なお、ここでの所定の基準は、上限の閾値=0.1、下限の閾値=−0.1であるが、数値はこれに限定されないし、上限と下限で異なる閾値を用いても良い。
統計情報が式(2)を満たす場合、利用者全体として見たときに、現在値に対する不満の程度が小さいと言える。そこで設定値決定部14は、次の設定値を決める際に推奨値の寄与度を大きくする(ステップS2035)。一方、式(2)が満たされない場合、利用者4の間で現状に対する不満が大きいと言える。そこで設定値決定部14は、次の設定値を決める際に統計情報の寄与度を大きくする(ステップS2035)。
ΘSV1=ΘSV0+CRecΘ’SV+CStaSt …(3)
ここで、ΘSV0[C°]は現在の設定値、Θ’SV[C°]は管理者による推奨値、CRecは推奨値の寄与度を変更する係数、CStaは統計情報の寄与度を変更する係数である。
推奨値および統計情報の寄与度を設定値に反映する方法は様々である。最も単純な例として、統計情報が所定の基準を満たさない場合はCRec=0にして統計情報のみを用いて次の設定値を決定し、基準が満たされた場合はCSta=0にして推奨値のみを用いて次の設定値を決定する方法がある。空調制御装置1を構成する情報処理装置の記憶装置内に、設定値の決定に用いる数式や変換テーブルを保存しておくことが好ましい。
本実施形態では、本発明による設定値の決定について、より具体的な例を示して説明する。本実施形態でも、エアコンを用いて対象領域2の温度を制御する場合について述べる。空調システムや各ブロックの構成・機能は図1と実施形態1で示したものと同じであるため詳しい記載を省略し、相違点を中心に説明する。
以下、数式(4)〜(6)を参照して、本実施形態における設定値の決定方法を述べる。数式(4)は設定値を求めるための計算式であり、数式(5),(6)は数式(4)に含まれる変数を説明するための計算式である。
ΘSV0:現在の設定値[°C]…空調設備3が現時点で目標としている温度である。
ΘSV1:次の設定値[°C]…次の温度である。
ΔΘ:最大変化幅[°C]…申告強度Rを次の設定値にどの程度反映させるかを規定する値であり、管理者により決められる固定値である。最大変化幅を係数として、申告強度に乗じて得られた温度が、次の設定値計算に加えられる。
R:申告強度…数式(5)により算出される、利用者全体の要求の方向や程度を示す指標となる値であり、本発明の統計情報に対応する。ただし、申告強度Rと最大変化幅ΔΘ
の積を統計情報と考えることもできる。
ΔT:データ更新周期[hour]…設定値を算出する間隔であり、管理者により決められる固定値である。
F:設定値復帰係数[°C/hour]…数式(6)により算出される、設定値を推奨値に復帰させる程度を示す値。
すなわち数式(4)は、現在の設定値ΘSV0から次の設定値ΘSV1を算出する際、利用者の意見(右辺第2項)と管理者の推奨値(右辺第3項)をどう反映させるかを規定する。
VAll:合計人数[人]…対象領域2における利用者の総数。
VCold:「寒い」と申告した利用者の人数[人]。
VHot:「暑い」と申告した利用者の人数[人]。
数式(5)の分子は、利用者のうち温度上昇または下降を要求する者によって値が左右され、両者を差し引きすることにより、利用者全体としての温度変化の方向性(上昇または下降)や、変化幅を把握できる。そして、分母として合計人数を用いることで、現状に不満がない利用者の意見を統計情報に反映できる。Rは「−1〜1」の範囲の値を取る無次元数であり、本発明の統計情報に相当する。例えば対象領域内の全員が「寒い」と申告した場合、R=1となる。
Θ’SV:推奨値[°C]…予め設定された好ましい温度であり、管理者により省エネ性能などを考慮して決められる固定値である。
ΘReset−SV0:申告強度Rが閾値内になった時点での、現在の設定値ΘSV0[°C]…ここでの閾値は、対象領域内の利用者全体の満足度が基準を満たすレベルに達したかどうかを判別するために用いられる値である。
TReset:設定値復帰時間[hour]…設定値の推奨値への復帰にどの程度の時間を掛けるかを規定する値であり、管理者により決められる固定値である。
数式(6)を用いることにより、利用者が現在の温度に満足している場合に設定値を推奨値に復帰させて、省エネを実現できる。また、設定値復帰時間TResetを用いることで、推奨値への復帰が、ある程度の時間を掛けて徐々に行われることが保証される。その結果、急激な温度変化が避けられるので、利用者の不快感や違和感が軽減される。
図3を参照して、本実施形態の処理フローを説明する。
処理が開始されると、ステップS301において、数値取得部13が、固定値ΔΘ、VAll、ΔTと、現在値であるΘSV0と、現在のデータ更新周期におけるVCold、VHotを読み込む。固定値は、予め管理者によって、空調制御装置1を構成する情報処理装置の記憶装置や外部メモリなどに保存されている。またΘSV0については、前回のフローで決定した値が記憶装置に保存されている。またVCold、VHotについては、現在のデータ更新周期の間に要求情報取得部11が取得・保存しておく。なお本フローではVAllを固定値としたが、データ更新周期ごとに、統計情報生成部12がVAllを取得して更新しても良い。
ステップS303において、統計情報生成部12は、現在が夏期であるかどうかを判定する。夏期であればステップS304において推奨値Θ’SV=28[°C]が設定され、夏期でなければステップS305において推奨値Θ’SV=20[°C]が設定される。なお推奨値の取得方法は、S301における各固定値と同様である。
図4を参照して、数式(4)〜(6)を用いた設定値算出の具体例を説明する。図4(a)は、ある対象領域2における、各データ更新周期内での温冷感申告の統計を示す。例えば9:00〜9:30の期間には、10人全員が「暑い」と申告したことが分かる。図4(b)は、現在の設定値ΘSV0[°C]の推移を示す。図4(c)は、利用者の意見を反映した温度変化量[°C]の推移を示し、数式(4)の右辺第2項に相当する。図4(d)は、推奨値に由来する温度変化量[°C]の推移を示し、数式(4)の右辺第3項に相当する。図4(e)は、数式(4)により求められる、次の設定値ΘSV1[°C]の推移を示す。
推奨値Θ’SV…28[°C]
最大変化幅ΔΘ…3[°C]
閾値…Rmin=−0.01,Rmax=0.01(±1%)
VAll…10[人]
データ更新周期ΔT…0.5[hour]
設定値復帰時間TReset…3.0[hour]
上記の通りΔT=0.5[hour]なので、空調制御装置1は、30分ごとに利用者からの申告を集計し、数式(4)によって設定値を決定する。以下、図4のうち、タイミングT1〜T4での設定値算出処理を中心に説明する。
推奨値に従い、設定値を28[°C]として運転制御している。
図4(a)に示すように、9:00〜9:30の期間に10人全員が「暑い」と申告している(VHot=10)。そのため、利用者の意見が設定値に大きく反映される(図4(c)におけるタイミングT1での値が、−3°C)。一方、申告強度R=−1であり、閾値外である。そのため図3のS311に示すようにF=0となり、推奨値は設定値に反映されなくなる(図4(d)におけるタイミングT1での値が、0°C)。その結果、図4(e)に示すように、タイミングT1において算出される次の設定値は、ΘSV1=25[°C]となる。
図4(b)に示すように、タイミングT2では、現在の設定値ΘSV0=25.5[°C]である。図4(a)に示すように、10:00〜10:30の期間に5人が「暑い」と申告し(VHot=5)、残り5人は申告を行っていない(VGood=5)。そのため、利用者の意見に基づき設定値が変化する(図4(c)におけるタイミングT2での値が、−1.5°C)。一方、申告強度R=−0.5であり、閾値外であるため、推奨値は設定値に反映されない(図4(d)におけるタイミングT2での値が、0°C)。その結果、図4(e)に示すように、タイミングT2において算出される次の設定値は、ΘSV1=24[°C]となる。
図4(a)に示すように、10:30〜14:00の期間には利用者からの申告がない(VHot=VCold=0)。よって申告強度R=0であり、閾値内であるため、図3のS312〜S314に示すように、推奨値Θ’SVと設定値復帰時間TResetを用いて数式(6)に従ってFが算出される。その結果、復帰時間である3時間経過後の14:00に設定値が推奨値である28°Cに戻る。予め定められた設定値復帰時間を掛けて、現在値と推奨値から定まる変化率により温度が変化することで、利用者に違和感を生じさせず省エネルギーを実現できる。
図4(a)に示すように、14:00〜14:30の期間に2人が「寒い」と申告し(VCold=2)、残り8人は申告を行っていない(VGood=8)。そのため、利用者の意見に基づき設定値が変化する(図4(c)におけるタイミングT3での値が、0.6°C)。一方、申告強度R=0.2であり、閾値外であるため、推奨値は設定値に反映されない(図4(d)におけるタイミングT3での値が、0°C)。その結果、図4(e)に示すように、タイミングT3において算出される次の設定値は、ΘSV1=28.6[°C]となる。
図4(a)に示すように、14:30〜15:00の期間に3人が「寒い」と申告し(VCold=3)、残り7人は申告を行っていない(VGood=7)。そのため、利用者の意見に基づき設定値が変化する(図4(c)におけるタイミングT4での値が、0.9°C)。一方、申告強度R=0.3であり、閾値外であるため、推奨値は設定値に反映されない(図4(d)におけるタイミングT4での値が、0°C)。その結果、図4(e)に示すように、タイミングT4において算出される次の設定値は、ΘSV1=29.5[°C]となる。
図4(a)に示すように、15:00〜18:30の期間には利用者からの申告がない(VHot=VCold=0)。よって、推奨値Θ’SVと設定値復帰時間TResetを用いて数式(6)に従ってFが算出される。その結果、復帰時間である3時間経過後の18:30に設定値が推奨値である28°Cに戻る。
推奨値に従い、設定値を28[°C]として運転制御している。
本実施形態では、空調制御装置1が利用者4による要求情報を取得する方法について説明する。
図5を参照して、利用者4が設定値の上昇要求または下降要求を入力する方法について説明する。本実施形態では、設定値は温度であり、利用者は「寒い」または「暑い」のいずれかの申告(温冷感申告)を、申告画面50を用いて入力する。この例での端末5は、タッチパネルを有するスマートフォンとする。利用者4は、管理者から提供されるアプリを各自の端末5にインストールし、タッチパネル上で当該アプリのアイコンをタップする。端末5は、空調制御装置1のWebサーバ部15に対してリクエストを送信し、Webサーバ部15から受信したコンテンツに基づいて、タッチパネル上に申告画面50を表示する。Webサーバ部15は、本発明の入力手段提供部に相当する。
4は、申告者数統計部502を見ることで、他の利用者が現状をどのように感じているかを直感的に理解できる。
また、申告画面50の消費量表示部503には、空調設備によるエネルギー消費量が表示される。これにより、現在のエネルギー消費状況や、省エネ目標(Target)が達成されているかどうかを提示して、各利用者の省エネ意識をより高めることができる。
また、各利用者4は、空調設備3のリモコンではなく、各自の端末5を用いて申告を行うので、他の利用者の目を気にせず入力を実行できる。その結果、声の大きい一部の利用者に左右されずに設定値が決定されるので、利用者全体としての満足度や生産性が向上する。
本発明の空調制御装置1は、各利用者が手動で端末を用いて入力した内容に基づき要求情報を収集するのではなく、積極的に各利用者の状態を把握して要求情報を収集しても良い。
本実施形態では、利用者の間で環境の現在値に対する意見のズレが大きい場合に、管理者への通知などの例外処理を行う方法について説明する。
ステップS601において、空調制御装置1の数値取得部13は、管理者により設定された固定値である快適申告数下限値VGood,minと、対象領域におけるVCold、VHotを読み込む。そして、以下の数式(7)によって、現状に満足している人数であるVGoodを計算する。
VGood=VAll− (VCold + VHot) …(7)
なお、端末の申告画面に「暑い」「寒い」以外に「丁度よい」という選択肢が設けられ
る場合、VGoodとして「丁度よい」を選択した人数を利用しても良い。
Claims (14)
- 対象領域の環境に関する現在値と設定値に基づいて前記環境を調整する空調設備を制御する空調制御装置であって、
前記対象領域の利用者による前記環境に対する要求を示す要求情報を取得する要求情報取得部と、
前記要求情報を用いて、前記利用者の前記環境に対する満足度を示す統計情報を生成する統計情報生成部と、
予め定められた推奨値と、前記統計情報とを用いて、前記設定値を決定する設定値決定部と、
を有し、
前記設定値決定部は、前記統計情報が所定の基準を満たしている場合は、前記統計情報が前記所定の基準を満たしていない場合に比べて、前記設定値の決定における前記推奨値の寄与度を大きくする
ことを特徴とする空調制御装置。 - 前記環境は、前記対象領域の温度、湿度、および風量の、少なくともいずれかである
ことを特徴とする請求項1に記載の空調制御装置。 - 前記要求情報取得部は、前記利用者が前記設定値を上昇させる要求をしていること、または、下降させる要求をしていることを示す情報を取得する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の空調制御装置。 - 前記要求情報取得部は、前記利用者が前記設定値に満足していることを示す情報を取得する
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の空調制御装置。 - 前記利用者が前記要求情報を入力するための画面を、前記利用者の端末に表示させる入力手段提供部をさらに有する
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の空調制御装置。 - 前記要求情報取得部は、前記対象領域内の複数の前記利用者から前記要求情報を取得するものであり、
前記統計情報生成部は、前記複数の利用者からの前記要求情報に基づいて、前記設定値の変化の方向および程度を示す指標である、前記統計情報を生成する
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の空調制御装置。 - 前記統計情報生成部は、前記対象領域内の全ての利用者の数、および、前記設定値を上昇させる要求をした利用者の数と前記設定値を下降させる要求をした利用者の数との差分に基づいて前記統計情報を生成する
前記設定値決定部は、生成された前記統計情報に所定の係数を乗じて得られた温度を、次の前記設定値に加える
ことを特徴とする請求項6記載の空調制御装置。 - 前記設定値決定部は、前記統計情報が示す前記複数の利用者の満足度が所定の閾値に収まる場合、前記設定値を前記推奨値に近づけるように、前記設定値を決定する
ことを特徴とする請求項6または7に記載の空調制御装置。 - 前記設定値決定部は、前記統計情報が示す前記複数の利用者の満足度が所定の基準を満している場合、予め定められた設定値復帰時間を掛けて、前記現在値と前記推奨値から定
まる変化率により、前記設定値が前記推奨値に復帰するように、前記設定値を決定する
ことを特徴とする請求項8に記載の空調制御装置。 - 前記設定値決定部は、前記対象領域内の全ての利用者のうち所定の割合より多い数の利用者が、前記設定値を上昇させる要求または前記設定値を下降させる要求を行った場合であり、かつ、前記設定値を上昇させる要求の数と前記設定値を下降させる要求の数が略等しい場合、例外処理を行う
ことを特徴とする請求項6ないし9のいずれか1項に記載の空調制御装置。 - 前記推奨値は、管理者によって定められる値である
ことを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の空調制御装置。 - 複数の前記対象領域の空調設備を制御する
ことを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1項に記載の空調制御装置。 - 対象領域の環境に関する現在値と設定値に基づいて前記環境を調整する空調制御方法であって、
前記対象領域の利用者による前記環境に対する要求を示す要求情報を取得する要求情報取得工程と、
前記要求情報を用いて、前記利用者の前記環境に対する満足度を示す統計情報を生成する統計情報生成工程と、
予め定められた推奨値と、前記統計情報とを用いて、前記設定値を決定する設定値決定工程と、
を有し、
前記設定値決定工程では、前記統計情報が所定の基準を満たしている場合は、前記統計情報が前記所定の基準を満たしていない場合に比べて、前記設定値の決定における前記推奨値の寄与度を大きくする
ことを特徴とする空調制御方法。 - 情報処理装置を、対象領域の環境に関する現在値と設定値に基づいて前記環境を調整する空調制御装置として動作させるプログラムであって、
前記対象領域の利用者による前記環境に対する要求を示す要求情報を取得する要求情報取得工程と、
前記要求情報を用いて、前記利用者の前記環境に対する満足度を示す統計情報を生成する統計情報生成工程と、
予め定められた推奨値と、前記統計情報とを用いて、前記設定値を決定する設定値決定工程と、
を前記情報処理装置に実行させ、
前記設定値決定工程では、前記統計情報が所定の基準を満たしている場合は、前記統計情報が前記所定の基準を満たしていない場合に比べて、前記設定値の決定における前記推奨値の寄与度を大きくする
ことを特徴とするプログラム。
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