建物空調に於ける 温熱環境・熱循環を捉えた 評価・計画・制御のための 計測・制御データ （ BACSPOT ）からの 特徴抽出の勘所

Q１:　この図面は、何を表しているでしょう？

それでは、Ｑ１ ～ Ｑ８の答えを 整理して見ましょう。

青山学院大学（淵野辺キャンパス）理工学部 O号棟４階 経営システム工学科(Depertment of Industrial & Management Systems Engineering) AHVU: Air Handling and Ventilation Unit VAS/VAR : Ventilation Air Supply / Ventilation Air Return 窓（ガラス）面 CAV: Constant Air Volume BACSPOT計測 FCU: Fan Coil Unit BACSPOT制御 共用空間 開放空間 小（大）空間 小空間 大空間

青山学院大学O棟（空調熱供給ネットワーク） Supply BEMS制御 （電力デマンド ・ピークカット ・強制換気） Return AHVU: Air Handling and Ventilation Unit FCU: Fan Coil Unit ・・・・ ・・・・ 南 5Ｆ-南系統 5Ｆ-北系統 北 ・・・・ ・・・・ 4Ｆ-南系統 4Ｆ-北系統 ・・・・ ・・・・ 3Ｆ-南系統 3Ｆ-北系統 ・・・・ ・・・・ 2Ｆ-南系統 2Ｆ-北系統 ・・・・ ・・・・ 1Ｆ-南系統 1Ｆ-北系統

AHVU: Air Handling and Ventilation Unit ( VAS: Ventilation Air Supply, VAR: Ventilation Air Return, CAV: Constant Air Volume ) CAV VAS VAR AHVU Open Air Air Conditioning Zone

FCU: Fan Coil Unit (HMS: Heat Medium Supply, HMR: Heat Medium Return) HMS FCU Air Conditioning Zone HMR

共用空間（廊下・アメニティ） センサーと制御器の配置（熊谷研究室） 2011年 2013年～ 2012年～ RTR53A_3 KFAZ_8 子機番号③ 共用空間 温度・湿度 RTR52T_1 KFAZ_8 子機番号⑦ 小空間パネル 熱素子温度 RTR52T_2 KFAZ_8 子機番号⑧ 大空間パネル 熱素子温度 2011年 RTR53A_1 KFAZ_8 子機番号① 大空間居室 温度・湿度 RVR52_1 KFAZ_8 子機番号⑥ 大空間居室 CO2 2013年～ RTR53A_2 KFAZ_8 子機番号② 大空間FCU 温度・湿度 RTR53A_4 KFAZ_8 子機番号④ 小空間居室 温度・湿度 RVR52_2 KFAZ_8 子機番号⑨ 小空間居室 CO2 RTR53A_5 KFAZ_8 子機番号⑤ 小空間FCU 温度・湿度 2012年～ RTR53A_1 KFAZ_8 子機番号① 大空間居室 温度・湿度 RVR52_1 KFAZ_8 子機番号⑥ 大空間居室 CO2

BACSPOT計測・制御のデータ項目 ② 制御出力.Date_Time ② 制御目標.Date_Time ① 制御出力.Date_Time OA.平均風速(m/s) OA.WBGT(℃) OA.気温(℃) OA.日照計測単位時間(分) OA.日照時間(分) OA.比湿(g/Kg) OA.降水量(mm) OA.相対湿度(％) OA.体感温度(℃) OA.エンタルピー(KJ/kg) OA.不快指数 OA.露点温度(℃) OA.現地気圧(hPa) OA.絶対湿度(g/m3) OA.Date_Time ② 制御出力.冷房 ② 制御目標.温度 ① 制御出力.冷房 ① 制御目標.温度 timestump ① CO2(x100ppm) ② CO2(x100ppm) ① RVR52_2?.Volt ② RVR52_1?.Volt ① FCUのWBGT(℃) ① FCUの温度(℃) ① FCUの比湿(g/Kg) ① FCUの相対湿度(％) ① FCUの体感温度(℃) ① FCUのｴﾝﾀﾙﾋﾟｰ(KJ/kg) ① FCUの不快指数 ① FCUの露点温度(℃) ① FCUの絶対湿度(g/m3) ① 居室のWBGT(℃) ① 居室の温度(℃) ① 居室の比湿(g/Kg) ① 居室の相対湿度(％) ① 居室の体感温度(℃) ① 居室のｴﾝﾀﾙﾋﾟｰ(KJ/kg) ① 居室の不快指数 ① 居室の露点温度(℃) ① 居室の絶対湿度(g/m3) 共用空間のWBGT(℃) 共用空間の温度(℃) 共用空間の比湿(g/Kg) 共用空間の相対湿度(％) 共用空間の体感温度(℃) 共用空間のｴﾝﾀﾙﾋﾟｰ(KJ/kg) 共用空間の不快指数 共用空間の露点温度(℃) 共用空間の絶対湿度(g/m3) ② FCUのWBGT(℃) ② FCUの温度(℃) ② FCUの比湿(g/Kg) ② FCUの相対湿度(％) ② FCUの体感温度(℃) ② FCUのｴﾝﾀﾙﾋﾟｰ(KJ/kg) ② FCUの不快指数 ② FCUの露点温度(℃) ② FCUの絶対湿度(g/m3) ② 居室のWBGT(℃) ② 居室の温度(℃) ② 居室の比湿(g/Kg) ② 居室の相対湿度(％) ② 居室の体感温度(℃) ② 居室のｴﾝﾀﾙﾋﾟｰ(KJ/kg) ② 居室の不快指数 ② 居室の露点温度(℃) ② 居室の絶対湿度(g/m3) ② 居室ｱｸﾁｭｴｰﾀの温度(℃) ① 居室ｱｸﾁｭｴｰﾀの温度(℃)

それでは、実際の 計測・制御データ （ BACSPOT ）を ブラウズしながら 特徴抽出の勘所を 一緒に、眺めて見ましょう。

おつかれさまでした ところで、皆さんに 若干の要望とコメント があります。

建物空調に於ける 温熱環境・熱循環を捉えた 評価・計画・制御のための 計測・制御データ （ BACSPOT ）からの 特徴抽出の勘所 若干の要望：　研究活動のための体力と時間を確保する 自信・意欲があれば、今日の話を A4で2ページ程度の投稿論文 に編集して、電気学会全国大会で発表しなさい。 建物空調に於ける 温熱環境・熱循環を捉えた 評価・計画・制御のための 計測・制御データ （ BACSPOT ）からの 特徴抽出の勘所

若干のコメント： 建物空調は、経営システム工学的なフレーバー（方法論・理学的側面・技術的側面）に満ちたシステムです。 若干のコメント：　建物空調は、経営システム工学的なフレーバー（方法論・理学的側面・技術的側面）に満ちたシステムです。 　さらに、実際の動いているシステムに身近に関わりながら、実践的、且つ、体感的に、それらのフレーバーに接近して、学習・研究が行えます。 　建物空調を素材にして、　実践的に、且つ、楽しく、経営システム工学の方法論・理学的側面・技術的側面を、モデルの発見・発明をしながら習得・体感してください。 　研究 　目的　 ① 建物空調での温熱環境・熱循環の特徴を、居室（クライアント）側から捉える。 ② 建物空調のシステム挙動・性能を環境保持・資源配分の両面から把握する。 ③ 建物空調のシステムの分析・設計・実装のためのドメインモデルを構築する。 ④ モデルを利用して、建物空調の現状を的確に評価する。 ⑤ モデルを利用して、望ましいシステム状態を計画する。 ⑥ モデルを利用して、建物空調の機能を適正に運用し制御する。 　領域　 ① 居室中心の適正空調制御（ﾘｽﾞﾐﾝｸﾞ）システム。 ② 居室集合体での緩やかな熱・環境制御システム。 ③ 居住者の活動と健康を支える生活空調制御システム。 ④ モデルに基づく、システムの診える化（評価・計画・運用・制御）。 ⑤ モデルに基づく、システム数理の解明（方法論・理学的側面・技術的側面）。 ⑥ モデルに基づく、システムブラウザーのスマート化。 ⑦ 計測制御機構のスマート化（プロトコル・ネットワーク・アダプタ） 。

BACSPOTの制御システム実装 ブラウザ O A 熊谷研 共用空間 日吉研 ①小空間 ②大空間 計測 制御 2008/06/25 ※ ◎ Ｘ 2009 2010 2011/04/14 2011/06/23 2012/04/11 ● 2012/09/01 ① 2012/12/06 2013 ● 固定ON/OFF制御 ① 居室中心の適正空調制御システム（リズミング差動ON/OFF制御）。 ② 居室集合体での緩やかな熱・環境制御システム。 ③ 居住者の活動と健康を支える生活空調制御システム。

続いて、 BACSPOTの制御システム実装 ① 居室中心の適正空調制御システム（リズミング差動ON/OFF制御）。 ② 居室集合体での緩やかな熱・環境制御システム。 ③ 居住者の活動と健康を支える生活空調制御システム。 を概観しましょう。

居室中心の適正空調制御システム

リアクティブアクチュエータ（温・冷電子熱素子） 居室環境制御器の動作を、居住者が直接管制（Supervise）する手段 DI.0 居室環境（自動制御） DI.1 熱資源（数理分配） DI.2 クラウドアクセス クライアントが、サーバ（熱供給システム）側の観測量を誘導し、操作（Actuate）する手段 DO.0 加湿器／除湿器 DO.1 電子温熱素子（冷房） DO.2 電子冷熱素子（暖房） クライアントがサーバ（熱供給 システム）側の観測量を誘導 し操作（Actuate）する手段 リアクティブ操作用の ネットワークリレーボックス 加 湿 器 電子 温熱素子 電子 冷熱素子 ﾌﾛｰﾄｽｲｯﾁ

ON/OFF制御 (pv_Bias) 差動ON/OFF制御 (pv_Slope) OverON 目標温度 目標温度 DownOFF UpOFF pv_Bias UpON

居室集合体での緩やかな熱・環境制御システム

居住者の活動と健康を支える生活空調制御システム 生活空調（Air Conditioning for Life Space and Style）とは、 ◇「居住者の固有な生活空間に於いて、居住者の活動と健康を支えるための 空気の温熱環境と、合わせて空気の清浄品質に関わる諸条件を、適正化し 維持する」ことを、最優先の目的に据えた空調の方式 生活空調のための居住環境制御システムとは、 ◇生活環境での空気の温熱指標・品質指標を適正化し維持する。 ◇居住者の体にやさしく、且つ、熱消費の少ない環境調整のリズム を生起する。 ◇生活環境での空気の温熱慣性・品質慣性を積極的 に利用する。 ◇センサ（計測器・観測器）・アクチュエータ（駆動器）・ コントローラ（制御器）・ポジショナ（設定器）の機能を 整理・再編成し、居住環境制御向きの機器を配備する。 ◇システムとして扱いやすく、緩やかで安心な制御作用 を実現する。 生活空調のための温熱指標・品質指標とは、 ◇根源的な物性に由来した、湿り空気＆雰囲気の物理計測値： 　湿り空気：　温度、相対湿度、エンタルピ、絶対湿度、露点温度、…etc. 　雰囲気：　ガス濃度:ppm（CO2、CO、NOX、SO2）、物質粒子数:PM 、…etc. ◇上記の物理計測値に相対的な人感＆評価を加えた、インデックス＆規制値： 　インデックス：　WBGT、体感温度、不快指数、PMV 、…etc. 　規制値：　ビル管理法、厚生省、環境省、…etc. 生活空調システムの配備と実装は、 ◇上記の目的に沿って十分な機能を維持できれば、あらゆる複雑さを避ける。

建物空調のシステム の背景には、より 豊富なコンテクストが含まれていることも、認識して置いて下さい。

目的評価関数： ①不快指数、②消費熱量、③満足率、④消費効率、…. 外気温度 １５℃ FCU供給冷水温度 ≦FCU吹き出し口温度 電力規制環境下において変動する熱資源供給 （FCU供給冷水温度 ≦FCU吹き出し口温度） 電力規制環境下における熱資源供給のピークカット事象 実環境計測と結合した、ハイブリッドシミュレータ FCU吹き出し風量設定 スケジューラー 純粋ラウンドロビン 多重待ち行列ラウンドロビン 資源割り当てQuantum(単位量) 資源割り当てQuantum(同時供給量) クライアントの熱枯渇度 クライアントの積算利用熱量 サーバーの熱余裕度 資源制約規則の類別と、目的評価関数の設定 外気環境からの熱流入傾向 枯渇 満足 部屋個別の熱慣性傾向 電子ヒータを用いた熱供給システムのリアクティブな操作 クライアントの環境条件の一時的な規制と緩和 ２９℃ ２８℃ ２７℃ ２６℃ 壁付けFCU操作パネル 電子ヒータ付 温湿度センサ 目的評価関数：　①不快指数、②消費熱量、③満足率、④消費効率、….

建物空調システムの3-Layerモデル Operation Layer Control Layer Management Layer 熱の供給者(ｻｰﾊﾞ)と利用者(ｸﾗｲｱﾝﾄ)との関係が産み出す、システム構造 Operation Layer Control Layer Management Layer 建物空調システムの3-Layerモデル 23

先生達が、最近 興味を持っている 最新の研究を、 若干、紹介します。

「人手によるデータ収集とグラフの読み取りによる、 冷房運転時の実際の居室の熱応答の推定」 小居室（R2） 大居室（R1） ①運転時応答：　熱分配の調停による，運転許可がONの場合は、各居室内の空調制御運転が活性化し，冷房運転により，室内温度が１サイクルあたり2.5℃下降する。並行して、湿度は15%下降する。 ②停止時応答：　熱分配の調停による，運転許可がOFFの場合は、居室の空調制御運転が休止し，熱負荷により，室内温度が１サイクルあたり1.4℃上昇する。並行して、湿度は12％上昇する。 「人手によるデータ収集とグラフの読み取りによる、 冷房運転時の実際の居室の熱応答の推定」

「熱慣性測定のための測定演算器 （データ計測と解析の自動化）」 センサ（居室・ファンコイル）入力 多点 測定機能 実測定系列 熱慣性推定 傾向計算 ベストスコア出力 ①系列照合 ②収束計算 ③重み評価 生成系列 一次遅れ 基準応答 モデル 「熱慣性測定のための測定演算器 （データ計測と解析の自動化）」

「汎用のシステム慣性測定のための測定演算器 （入力・慣性推定・基準応答モデル・出力部の拡張構造 ）」 システム入力機能 データ計測 実測定系列 傾向計算 シ慣ス性テ推ム定 演算出力 最適値 許容値 特異値 ①系列照合 ②収束計算 ③重み評価 他の演算出力 生成系列 システム 基準応答 モデル 「汎用のシステム慣性測定のための測定演算器 （入力・慣性推定・基準応答モデル・出力部の拡張構造 ）」

「積層型システム慣性測定演算器 （演算ネットワーク方式）」 Control Layer Management Layer サブシステム 慣性応答 測定演算器 Control Layer サブシステム 慣性応答 測定演算器 Management Layer Heat Resource Layer サブシステム 慣性応答 測定演算器 全体システム 慣性応答 測定演算器 サブシステム 慣性応答 測定演算器 「積層型システム慣性測定演算器 （演算ネットワーク方式）」