空調制御システムおよび空調制御方法
【課題】 空調対象として複数エリアが含まれる場合にも、各エリアにおいて快適性を保持した空調を行うことが可能な空調制御システムおよび空調制御方法を提供する。
【解決手段】 実施形態によれば、空調制御システムは、建物二酸化炭素発生量推定部と、空調負荷量取得部と、エリア別二酸化炭素量推定部とを備える。建物二酸化炭素発生量推定部は、外気二酸化炭素濃度センサで計測された外気二酸化炭素濃度計測値と、排気二酸化炭素濃度センサで計測された排気二酸化炭素濃度計測値とから、建物の二酸化炭素発生量の推定値を算出する。空調負荷量取得部は、空調機ごとの空調負荷量を取得する。エリア別二酸化炭素量推定部は、建物二酸化炭素発生推定部で算出された建物の二酸化炭素発生量の推定値と空調負荷量取得部で取得された各空調機の空調負荷量とから、空調エリアごとの二酸化炭素発生量または二酸化炭素濃度の推定値を算出する。
【解決手段】 実施形態によれば、空調制御システムは、建物二酸化炭素発生量推定部と、空調負荷量取得部と、エリア別二酸化炭素量推定部とを備える。建物二酸化炭素発生量推定部は、外気二酸化炭素濃度センサで計測された外気二酸化炭素濃度計測値と、排気二酸化炭素濃度センサで計測された排気二酸化炭素濃度計測値とから、建物の二酸化炭素発生量の推定値を算出する。空調負荷量取得部は、空調機ごとの空調負荷量を取得する。エリア別二酸化炭素量推定部は、建物二酸化炭素発生推定部で算出された建物の二酸化炭素発生量の推定値と空調負荷量取得部で取得された各空調機の空調負荷量とから、空調エリアごとの二酸化炭素発生量または二酸化炭素濃度の推定値を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、空調制御システムおよび空調制御方法関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、温暖化ガスの削減を求める動きは産業だけでなく民生部門でも加速している。そのため、ビルや工場などのエネルギーを消費する需要家に対しても、更なる省エネルギー化が求められている。
【０００３】
また、発電時に温暖化ガスを排出しない太陽光発電などの再生可能エネルギーの導入が進められている。しかし、これらのエネルギーは発電量が変動するために電力系統の安定運用が難しいという問題がある。
【０００４】
電力系統を安定して運用するための一方策として、電力系統運用者の要求に呼応して需要家が電力消費を一時的に削減するデマンドレスポンスの実証が進んでいる。中でも、一般的なビルの消費エネルギーの約４割を占める空調システムに対して、省エネやデマンドレスポンスによる対応が求められている。
【０００５】
一方、空調システムは、室内の温度、湿度、二酸化炭素（ＣＯ2）濃度などの環境に基づく快適性を維持するための機器群である。そのため、室内における人間の冷温感や人間の在不在を室内の小エリアごとに検出し、それぞれの在室者に応じて空調制御するタスクアンビエント空調に対するニーズも高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２５５９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、室内の小エリアごとに空調制御を行うためには、各エリアに温度、湿度、ＣＯ2濃度等を計測するセンサを設置する必要があり、コストが高くなってしまう。
【０００８】
また、省エネやデマンドレスポンスに対応した空調制御を行うためには室内全体の空調負荷が必要となる。しかし、複数のセンサで検出した温度、湿度、ＣＯ2濃度等から室内全体の空調負荷を計算するには、センサや空調機の空間的な配置を考慮する必要があり、処理が煩雑になりエンジニアリングコストも高くなるという問題があった。
【０００９】
また、排気ダクトにＣＯ2センサを設置して室内のＣＯ2濃度が基準値を超えない範囲で外気導入量を絞る制御を行うことで、省エネ効果を高める方法もある。
【００１０】
しかしこの場合、ＣＯ2濃度が高い部屋とＣＯ2濃度の低い部屋の空気が混合した場合、平均的な部屋のＣＯ2濃度が一定量以下になるように制御されるため、排気ダクトのＣＯ2濃度が一定量以下であっても、一部の部屋ではＣＯ2濃度が規定量を超えてしまうことがあり、在室者の快適性が損なわれるおそれがあるという問題があった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、空調対象として複数エリアが含まれる場合にも、各エリアにおいて快適性を保持した空調を行うことが可能な空調制御システムおよび空調制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための実施形態によれば、空調制御システムは、建物二酸化炭素発生量推定部と、空調負荷量取得部と、エリア別二酸化炭素量推定部とを備える。建物二酸化炭素発生量推定部は、外気二酸化炭素濃度センサで計測された外気二酸化炭素濃度計測値と、排気二酸化炭素濃度センサで計測された排気二酸化炭素濃度計測値とから、建物の二酸化炭素発生量の推定値を算出する。空調負荷量取得部は、空調機ごとの空調負荷量を取得する。エリア別二酸化炭素量推定部は、建物二酸化炭素発生推定部で算出された建物の二酸化炭素発生量の推定値と空調負荷量取得部で取得された各空調機の空調負荷量とから、空調エリアごとの二酸化炭素発生量または二酸化炭素濃度の推定値を算出する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態による空調制御システムの構成を示す全体図である。
【図２】一実施形態による空調制御システムの中央制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】一実施形態による空調制御システムの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態による空調制御システムの構成について、図１を参照して説明する。
【００１５】
本実施形態による空調制御システム１は、空調対象のビルＸ内のＡエリア、Ｂエリア、およびＣエリアの３つの空調エリアを制御する。ＡエリアとＢエリアとは壁で空間的に隔離されて隣接し、ＢエリアとＣエリアとはパーテーション等で開放された空間部分を有して隣接されている。
【００１６】
Ａエリア、Ｂエリア、およびＣエリアにはそれぞれ、室内の空気を屋外に排気するための排気口１１Ａ〜１１Ｃと、室内に外気を導入して換気をするための換気口１２Ａ〜１２Ｃと、室内の空気を取り込んで設定温度値および設定湿度値になるように調整し給気する室内機１３Ａ〜１３Ｃと、室内温度を計測する室内温度センサ１４１Ａ〜１４１Ｃと室内湿度を計測する室内湿度センサ１４２Ａ〜１４２Ｃとを有する。
【００１７】
室内機１３Ａ〜１３Ｃは、冷却コイルや給気ファン（図示せず）等により室内の空調を行うものであり、調整後の給気温度を計測する給気温度センサ１３１Ａ〜１３１Ｃと、調整後の給気湿度を計測する給気湿度センサ１３２Ａ〜１３２Ｃとを有する。
【００１８】
また空調制御システム１は、換気装置１５と、換気制御装置１６と、風量制御装置１７と、室内機制御装置１８と、室外機制御装置１９と、室外機２０と、中央制御装置２１とを有する。図１中、実線矢印は空気を搬送するダクトまたは冷媒を搬送する配管を示し、点線矢印はデータを送受信する信号線を示している。
【００１９】
換気装置１５は、各Ａエリア〜Ｃエリアの排気口１１Ａ〜１１Ｃにダクトで接続され、各室内からの排気を建物外に排出する排気ダンパ１５１と、この排気の二酸化炭素（ＣＯ2）濃度を計測する排気ＣＯ2濃度センサ１５２と、各Ａエリア〜Ｃエリアの換気口１２Ａ〜１２Ｃにダクトで接続され、各室内へ外気を導入する外気導入ダンパ１５３と、この外気のＣＯ2濃度を計測する外気ＣＯ2濃度センサ１５４と、外気導入ダンパ１５３から導入された外気を、各室内の換気のために送風するファン１５５と、ファン１５５により室内に送風される空気の温度を換気温度として計測する換気温度センサ１５６Ａと、ファン１５５により室内に送風される空気の湿度を換気湿度として計測する換気湿度センサ１５６Ｂとを有する。
【００２０】
換気制御装置１６は、換気装置１５の排気ＣＯ2濃度センサ１５２で計測された排気ＣＯ2濃度値、外気ＣＯ2濃度センサ１５４で計測された外気ＣＯ2濃度値、換気温度センサ１５６Ａで計測された換気温度値、および換気湿度センサ１５６Ｂで計測された換気湿度値を取得して中央制御装置２１に送信する。また換気制御装置１６は、これらの値を送信したことにより中央制御装置２１から受信する各エリアのＣＯ2発生量推定値に基づいて、建物Ｘ内のＣＯ2濃度を所定値以下に保つために必要な外気を導入するための換気風量設定値を算出して風量制御装置１７に送信する。
【００２１】
風量制御装置１７は、換気制御装置１６から送信された換気風量設定値に基づいて、排気ダンパ１５１、外気導入ダンパ１５３の開閉、およびファン１５５の回転数を制御することにより、要求された風量で各Ａエリア〜Ｃエリアの換気を行う。
【００２２】
風量制御装置１７によるファン１５５の回転数の制御方法には、例えば以下の（i）〜（ii）のような方法がある。
【００２３】
（i）換気装置１５の室内への給気側の出口に圧力センサ（図示せず）を設置し、この圧力センサの計測値が所定の設定値（給気圧力）になるようにファン１５５の回転数を制御する。この所定の設定値は、風量制御装置１７で取得された換気風量設定値に基づいて適宜変更される。
【００２４】
（ii）換気装置１５の室内への給気側の出口に風量計（図示せず）を設置し、この風量計が、風量制御装置１７で取得された換気風量設定値になるようにファン１５５の回転数を制御する。
【００２５】
室内機制御装置１８は、給気温度センサ１３１Ａ〜１３１Ｃで計測された給気温度計測値と、給気湿度センサ１３２Ａ〜１３２Ｃで計測された給気湿度計測値と、室内温度センサ１４１Ａ〜１４１Ｃで計測された室内温度計測値と、室内湿度センサ１４２Ａ〜１４２Ｃで計測された室内湿度計測値とを取得して中央制御装置２１に送信する。また、取得した室内温度計測値、および室内湿度計測値から、在室者等により設定された所望の温湿度状態に空調するための、室内機１３Ａ〜１３Ｃそれぞれの冷却コイルに対する冷却量設定値や給気ファンに対する給気風量設定値を算出し、室内機１３Ａ〜１３Ｃに送信する。また、算出した冷却コイルに対する冷却量設定値を室外機制御装置１９に送信する。
【００２６】
室外機制御装置１９は、室内機制御装置１８から送信された冷却コイルに対する冷却量設定値に基づいて、各室内機１３Ａ〜１３Ｃに対する冷媒要求量を算出し、室外機２０および中央制御装置２１に送信する。
【００２７】
室外機２０は、室外機制御装置１９から送信された各室内機１３Ａ〜１３Ｃに対する冷媒要求量に基づいて、冷媒を各室内機１３Ａ〜１３Ｃに配管を介して提供する。
【００２８】
中央制御装置２１は、図２に示すように、換気条件情報受信部２１１と、給気条件情報受信部２１２と、室内環境情報受信部２１３と、ＣＯ2濃度情報受信部２１４と、エリア別潜熱負荷推定部２１５と、建物ＣＯ2発生量推定部２１６と、冷媒情報受信部２１７と、エリア別ＣＯ2発生量推定部２１８とを有する。エリア別潜熱負荷推定部２１５、および冷媒情報受信部２１７は、いずれかが空調負荷量取得部として機能する。
【００２９】
換気条件情報受信部２１１は、換気制御装置１６から送信された換気温度計測値と、換気湿度計測値と、換気風量設定値とを受信する。
【００３０】
給気条件情報受信部２１２は、室内機制御装置１８から送信された各Ａエリア〜Ｃエリアの給気温度計測値、給気湿度計測値、および給気風量設定値を受信する。
【００３１】
室内環境情報受信部２１３と、室内温度センサ１４１Ａ〜１４１Ｃから送信された各Ａエリア〜Ｃエリアの室内温度計測値と、室内湿度センサ１４２Ａ〜１４２Ｃから送信された各Ａエリア〜Ｃエリアの室内湿度計測値とを受信する。
【００３２】
ＣＯ2濃度情報受信部２１４は、換気制御装置１６から送信された、建物Ｘの排気ＣＯ2濃度計測値および外気ＣＯ2濃度計測値を受信する。
【００３３】
エリア別潜熱負荷推定部２１５は、換気条件情報受信部２１１で受信された換気温度計測値、換気湿度計測値、および換気風量設定値と、給気条件情報受信部２１２で受信された各Ａエリア〜Ｃエリアの給気温度計測値、給気湿度計測値、および給気風量設定値と、室内環境情報受信部２１３で受信された各Ａエリア〜Ｃエリアの室内温度計測値および室内湿度計測値とから、各Ａエリア〜Ｃエリアの潜熱負荷推定値を空調負荷量として算出する。
【００３４】
建物ＣＯ2発生量推定部２１６は、ＣＯ2濃度情報受信部２１４で受信された排気ＣＯ2濃度値および外気ＣＯ2濃度値から、建物ＸのＣＯ2発生量推定値を算出する。
【００３５】
冷媒情報受信部２１７は、室外機制御装置１９から送信された各室内機１３Ａ〜１３Ｃに対する冷媒要求量を、空調負荷量として受信する。
【００３６】
エリア別ＣＯ2発生量推定部２１８は、冷媒情報受信部２１７で受信された各室内機１３Ａ〜１３Ｃに対する冷媒要求量と、建物ＣＯ2発生量推定部２１６で算出された建物ＸのＣＯ2発生量推定値とから、各Ａエリア〜ＣエリアのＣＯ2発生量推定値を算出する。または、エリア別潜熱負荷推定部２１５で算出された各Ａエリア〜Ｃエリアの潜熱負荷推定値と、建物ＣＯ2発生量推定部２１６で算出された建物ＸのＣＯ2発生量推定値とから、各Ａエリア〜ＣエリアのＣＯ2発生量推定値を算出する。
【００３７】
このように構成された空調制御システム１の動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００３８】
まず、換気温度センサ１５６Ａで計測された換気温度計測値と、換気湿度センサ１５６Ｂで計測された換気湿度計測値とが、換気制御装置１６を介して中央制御装置の換気条件情報受信部２１１で受信される。
【００３９】
また、換気制御装置１６において排気ＣＯ2濃度計測値、および外気ＣＯ2濃度計測値から算出された、建物Ｘ内のＣＯ2濃度を所定値（例えば1000 ppm）以下に保つために必要な外気を導入するための換気風量設定値が、換気条件情報受信部２１１で受信される。
【００４０】
また、各Ａエリア〜Ｃエリアの給気温度センサ１３１Ａ〜１３１Ｃで計測された給気温度計測値と、給気湿度センサ１３２Ａ〜１３２Ｃで計測された給気湿度計測値とが、室内機制御装置１８を介して中央制御装置２１の給気条件情報受信部２１２で受信される。また、室内温度センサ１４１Ａ〜１４１Ｃで計測された室内温度計測値と、室内湿度センサ１４２Ａ〜１４２Ｃで計測された室内湿度計測値とが、室内機制御装置１８を介して中央制御装置２１の室内環境情報受信部２１３で受信される。
【００４１】
また、室内機制御装置１８において給気温度計測値、給気湿度計測値、室内温度計測値、および室内湿度計測値から算出された、各Ａエリア〜Ｃエリアを所望の温湿度状態に空調するための室内機１３Ａ〜１３Ｃそれぞれの給気ファンに対する給気風量設定値が、給気条件情報受信部２１２で受信される。
【００４２】
また、換気装置１５の排気ＣＯ2濃度センサ１５２で計測された排気ＣＯ2濃度計測値と、外気ＣＯ2濃度センサ１５４で計測された外気ＣＯ2濃度計測値とが、換気制御装置１６を介して中央制御装置２１のＣＯ2濃度情報受信部２１４で受信される。
【００４３】
これらの計測値および設定値が取得されると（Ｓ１）、中央制御装置２１の建物ＣＯ2発生量推定部２１６では、ＣＯ2濃度情報受信部２１４で受信された排気ＣＯ2濃度値および外気ＣＯ2濃度値から、建物ＸのＣＯ2発生量推定値が算出される（Ｓ２）。
【００４４】
建物ＸのＣＯ2発生量推定値は、下記式（１）により算出される。
【００４５】
〔数１〕
建物ＸのＣＯ2発生量推定値
=ｇ（外気ＣＯ2濃度計測値、排気のＣＯ2濃度計測値、換気風量設定値）
=（排気ＣＯ2濃度計測値−外気ＣＯ2濃度計測値）×換気風量設定値 （１）
ｇ：ＣＯ2発生量推定値を求める関数
また中央制御装置２１では、取得された計測値および設定値から、エリア別の空調負荷量が取得される（Ｓ３）。
【００４６】
各エリアの空調負荷量は、例えば下記のように（ａ）冷媒要求量に基づく処理、または、（ｂ）潜熱負荷推定量に基づく処理により取得される。それぞれの取得処理について説明する。
【００４７】
（ａ）冷媒要求量に基づく各エリアの空調負荷量の取得処理
冷媒要求量に基づいて空調負荷量が取得される際には、まず室内機制御装置１８において、取得された給気温度計測値、室内温度計測値、および給気風量設定値から、所望の温湿度状態に空調するための、室内機１３Ａ〜１３Ｃそれぞれの冷却コイルに対する冷却量設定値が算出され、室外機制御装置１９に送信される。
【００４８】
室外機制御装置１９では、室内機制御装置１８から送信された冷却コイルに対する冷却量設定値に基づいて、各室内機１３Ａ〜１３Ｃに対する冷媒要求量がそれぞれ算出され、中央制御装置２１に送信される。
【００４９】
中央制御装置２１では、室外機制御装置１９から送信された各室内機１３Ａ〜１３Ｃに対する冷媒要求量が、冷媒情報受信部２１７において各エリアの空調負荷量として取得される。
【００５０】
（ｂ）潜熱負荷推定量に基づく各エリアの空調負荷量の取得処理
潜熱負荷推定量に基づいて空調負荷量が取得される際には、エリア別潜熱負荷推定部２１５において、換気条件情報受信部２１１で受信された換気温度計測値、換気湿度計測値、および換気風量設定値と、給気条件情報受信部２１２で受信された各Ａエリア〜Ｃエリアの給気温度計測値、給気湿度計測値、および給気風量設定値と、室内環境情報受信部２１３で受信された各Ａエリア〜Ｃエリアの室内温度計測値および室内湿度計測値とから、各Ａエリア〜Ｃエリアの潜熱負荷推定値が、空調負荷量として算出される。
【００５１】
具体的には下記式（２）により、各エリアの潜熱負荷推定値が算出される。
【００５２】
〔数２〕
潜熱負荷推定値 ＝ ｆ（換気温度計測値、換気湿度計測値、換気風量設定値、給気温度計測値、給気湿度計測値、給気風量設定値、部屋温度計測値、部屋湿度計測値）
＝ 換気風量設定値×（calX(部屋温度計測値, 部屋湿度計測値)−calX(換気温度計測値, 換気湿度計測値)）＋ 給気風量設定値×（calX(部屋温度計測値, 部屋湿度計測値)−calX(給気温度計測値, 給気湿度計測値)） （２）
ｆ：潜熱負荷推定値を求める関数
ここで、calX(部屋温度計測値、部屋湿度計測値)は、部屋温度計測値と、相対湿度値で示される部屋湿度計測値とから絶対湿度値を計算する関数であり、実用ベースの近似式として以下の式（３）が知られている。温度-20℃〜45℃の間では最大誤差が1.5×10-5程度であり、空調計算の範囲では十分な精度である。
【００５３】
〔数３〕
xs = 相対湿度値×exp{ 2.406163E-09・t4 + 1.404653E-07・t3 − 2.874346E-04・t2 + 7.788766E-02・t - 5.580079 − 4.873040E-03・Abs(t)} （３）
xs：絶対湿度値 [kg/kg(DA)]
t：乾球温度値 [℃]
このように算出された各Ａエリア〜Ｃエリアの潜熱負荷推定量は、各エリアの空調負荷量として取得される。
【００５４】
次に、ステップＳ３取得された空調負荷量から、各エリアのＣＯ2発生量が推定される。ここで、上記（ａ）冷媒要求量に基づく処理により空調負荷量が取得されたときには、冷媒要求量が多い程潜熱負荷が多く、ＣＯ2発生量が多いと推定される。また（ｂ）潜熱負荷推定量に基づく処理により空調負荷量が取得されたときも、潜熱負荷量が多い程ＣＯ2発生量が多いと推定される。
【００５５】
室内の潜熱負荷は、湯沸かし器や厨房設備などの特殊な設備が無い限り人間の呼気や発汗による水蒸気が主要因である。このことから、ＣＯ2発生量は潜熱負荷と高い相関をもっているため、下記式（４）に示すように、ＣＯ2発生量推定値は潜熱負荷推定値に比例する。
【００５６】
〔数４〕
各エリアのＣＯ2発生量 ∝ 各エリアの潜熱負荷推定量 （４）
このとき、算出された各Ａエリア〜ＣエリアのＣＯ2発生量推定値の合計値と、ステップＳ２において式（１）で求められた建物ＸのＣＯ2発生量推定値とが比較され、これらの値の差に基づいて、各Ａエリア〜ＣエリアのＣＯ2発生量推定値が補正される（Ｓ４）。
【００５７】
例えば、算出されたＡエリアのＣＯ2発生量推定値を「1.0」としたときに、ＢエリアのＣＯ2発生量推定値が「0.1」であり、ＣエリアのＣＯ2発生量推定値が「0.2」であり、また建物ＸのＣＯ2発生量推定値が「1.5」であったとき、各Ａエリア〜ＣエリアのＣＯ2発生量推定値の合計値は「1.3」になり、この値は建物ＸのＣＯ2発生量推定値「1.5」と「0.2」の差がある。
【００５８】
このとき、ＡエリアのＣＯ2発生量推定値「1.0」：ＢエリアのＣＯ2発生量推定値「0.1」：ＣエリアのＣＯ2発生量推定値「0.2」の比率で、建物ＸのＣＯ2発生量推定値「1.5」を配分した値で各エリアのＣＯ2発生量推定値を補正することにより、ＡエリアのＣＯ2発生量推定値が「1.154」、ＢエリアのＣＯ2発生量推定値が「0.115」、ＣエリアのＣＯ2発生量推定値が「0.231」に補正される。つまり、各エリアのＣＯ2発生量推定値は、潜熱負荷推定量をα（α：定数）倍した値と、建物ＸのＣＯ2発生量推定値と各エリアのＣＯ2発生量推定値の合計値との差をβ（β：定数）倍した値との和となる。
【００５９】
また、ここで取得された各エリアの潜熱負荷推定量と、冷媒情報受信部２１７で受信された各エリアの冷媒要求量とから、下記式（５）により各Ａエリア〜Ｃエリアの顕熱負荷推定量が算出できる。
【００６０】
〔数５〕
エリア別顕熱負荷推定量 ＝ エリア別冷媒要求量 − エリア別潜熱負荷推定量
（５）
次に、算出された各Ａエリア〜ＣエリアのＣＯ2発生量推定値に基づいて、各エリアのＣＯ2濃度値を所定値以下に保つための、エリア別の必要換気量（必要外気量）が算出される（Ｓ５）。
【００６１】
次に、算出されたエリア別の必要換気量に基づいて外気を導入するための換気風量設定値が算出される（Ｓ６）。
【００６２】
この換気風量設定値は、例えば建物Ｘ内のＡエリア〜Ｃエリアのうち、最もＣＯ2発生量が多いと推定されるエリアのＣＯ2濃度値が所定値以下になるように、建物Ｘに対して算出される。このように算出することで、エリアによってＣＯ2発生量が異なる場合にも、建物Ｘ内のすべてのエリアのＣＯ2濃度を所定値以下にすることができる。
【００６３】
算出された換気風量設定値は風量制御装置１７に送信され、この換気風量設定値に基づいて、風量制御装置１７により排気ダンパ１５１、外気導入ダンパ１５３の開閉、およびファン１５５の回転数が制御され、要求された量の換気が換気装置１５において行われる（Ｓ７）。
【００６４】
以上の本実施系形態によれば、空調対象として壁やパーテーション等で区切られた複数エリアが含まれ、それぞれ在室者の人数が異なりＣＯ2発生量が異なる場合にも、各エリアにおいて適切な温湿度に空調され、且つ各エリアにＣＯ2濃度センサを配置しなくても所定値以下のＣＯ2濃度に確実に保たれるため快適性を保持した空調を行うことができる。
【００６５】
また本実施形態において算出されたＣＯ2発生量推定値を用いることにより、外気の導入量を最小化した換気制御を実行することが可能になり、省エネ効果を向上させることができる。
【００６６】
また本実施形態において、空調機器だけでなく熱源機を含めた空調システムに関する省エネ制御システム、あるいは空調システムのデマンドレスポンス機能を備えた省エネ制御システムを組み込むことにより、省エネ効果を兼ね備えた精度の高い空調制御を実現することが可能になる。
【００６７】
また本実施形態において、換気装置の中に冷却機構や加湿機構を設け、外気を導入した際に冷却または加湿して空調対象エリアに供給するように構成することにより、さらに効率良くシステム内の空調制御を行うことができる。
【００６８】
上記実施形態においては、ステップＳ６において換気風量設定値が算出される際に、最もＣＯ2発生量が多いと推定されるエリアのＣＯ2濃度値が所定値以下になるように建物Ｘに対する換気風量設定値が算出される場合について説明したが、各Ａエリア〜ＣエリアのＣＯ2濃度値が所定値以下になるように各Ａエリア〜Ｃエリアに対する換気風量設定値を算出するようにしてもよい。この場合、各Ａエリア〜Ｃエリアの換気口１２Ａ〜１２Ｃにそれぞれ換気風量を調整するダンパ（図示せず）を設置し、各エリアに対して算出された換気風量設定値でそれぞれ対応するダンパの開度が制御される。
【００６９】
また上記実施形態においては、エリア別の空調負荷量からＣＯ2発生量推定値を算出し、これに基づいて換気風量設定値を算出する場合について説明したが、ＣＯ2発生量推定値に替えてＣＯ2濃度推定値を用い、これに基づいて換気風量設定値を算出するようにしてもよい。
【００７０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
１…空調制御システム
１１Ａ〜１１Ｃ…排気口
１２Ａ〜１２Ｃ…換気口
１３Ａ〜１３Ｃ…室内機
１５…換気装置
１６…換気制御装置
１７…ダンパ制御装置
１８…室内機制御装置
１９…室外機制御装置
２０…室外機
２１…中央制御装置
１３１Ａ〜１３１Ｃ…給気温度センサ
１３２Ａ〜１３２Ｃ…給気湿度センサ
１４１Ａ〜１４１Ｃ…室内温度センサ
１４２Ａ〜１４２Ｃ…室内湿度センサ
１５１…排気ダンパ
１５２…排気ＣＯ2濃度センサ
１５３…外気導入ダンパ
１５４…外気ＣＯ2濃度センサ
１５５…ファン
１５６Ａ…換気温度センサ
１５６Ｂ…換気湿度センサ
２１１…換気条件情報受信部
２１２…給気条件情報受信部
２１３…室内環境情報受信部
２１４…ＣＯ2濃度情報受信部
２１５…エリア別潜熱負荷推定部
２１６…建物ＣＯ2発生量推定部
２１７…冷媒情報受信部
２１８…エリア別ＣＯ2発生量推定部
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、空調制御システムおよび空調制御方法関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、温暖化ガスの削減を求める動きは産業だけでなく民生部門でも加速している。そのため、ビルや工場などのエネルギーを消費する需要家に対しても、更なる省エネルギー化が求められている。
【０００３】
また、発電時に温暖化ガスを排出しない太陽光発電などの再生可能エネルギーの導入が進められている。しかし、これらのエネルギーは発電量が変動するために電力系統の安定運用が難しいという問題がある。
【０００４】
電力系統を安定して運用するための一方策として、電力系統運用者の要求に呼応して需要家が電力消費を一時的に削減するデマンドレスポンスの実証が進んでいる。中でも、一般的なビルの消費エネルギーの約４割を占める空調システムに対して、省エネやデマンドレスポンスによる対応が求められている。
【０００５】
一方、空調システムは、室内の温度、湿度、二酸化炭素（ＣＯ2）濃度などの環境に基づく快適性を維持するための機器群である。そのため、室内における人間の冷温感や人間の在不在を室内の小エリアごとに検出し、それぞれの在室者に応じて空調制御するタスクアンビエント空調に対するニーズも高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２５５９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、室内の小エリアごとに空調制御を行うためには、各エリアに温度、湿度、ＣＯ2濃度等を計測するセンサを設置する必要があり、コストが高くなってしまう。
【０００８】
また、省エネやデマンドレスポンスに対応した空調制御を行うためには室内全体の空調負荷が必要となる。しかし、複数のセンサで検出した温度、湿度、ＣＯ2濃度等から室内全体の空調負荷を計算するには、センサや空調機の空間的な配置を考慮する必要があり、処理が煩雑になりエンジニアリングコストも高くなるという問題があった。
【０００９】
また、排気ダクトにＣＯ2センサを設置して室内のＣＯ2濃度が基準値を超えない範囲で外気導入量を絞る制御を行うことで、省エネ効果を高める方法もある。
【００１０】
しかしこの場合、ＣＯ2濃度が高い部屋とＣＯ2濃度の低い部屋の空気が混合した場合、平均的な部屋のＣＯ2濃度が一定量以下になるように制御されるため、排気ダクトのＣＯ2濃度が一定量以下であっても、一部の部屋ではＣＯ2濃度が規定量を超えてしまうことがあり、在室者の快適性が損なわれるおそれがあるという問題があった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、空調対象として複数エリアが含まれる場合にも、各エリアにおいて快適性を保持した空調を行うことが可能な空調制御システムおよび空調制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための実施形態によれば、空調制御システムは、建物二酸化炭素発生量推定部と、空調負荷量取得部と、エリア別二酸化炭素量推定部とを備える。建物二酸化炭素発生量推定部は、外気二酸化炭素濃度センサで計測された外気二酸化炭素濃度計測値と、排気二酸化炭素濃度センサで計測された排気二酸化炭素濃度計測値とから、建物の二酸化炭素発生量の推定値を算出する。空調負荷量取得部は、空調機ごとの空調負荷量を取得する。エリア別二酸化炭素量推定部は、建物二酸化炭素発生推定部で算出された建物の二酸化炭素発生量の推定値と空調負荷量取得部で取得された各空調機の空調負荷量とから、空調エリアごとの二酸化炭素発生量または二酸化炭素濃度の推定値を算出する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態による空調制御システムの構成を示す全体図である。
【図２】一実施形態による空調制御システムの中央制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】一実施形態による空調制御システムの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態による空調制御システムの構成について、図１を参照して説明する。
【００１５】
本実施形態による空調制御システム１は、空調対象のビルＸ内のＡエリア、Ｂエリア、およびＣエリアの３つの空調エリアを制御する。ＡエリアとＢエリアとは壁で空間的に隔離されて隣接し、ＢエリアとＣエリアとはパーテーション等で開放された空間部分を有して隣接されている。
【００１６】
Ａエリア、Ｂエリア、およびＣエリアにはそれぞれ、室内の空気を屋外に排気するための排気口１１Ａ〜１１Ｃと、室内に外気を導入して換気をするための換気口１２Ａ〜１２Ｃと、室内の空気を取り込んで設定温度値および設定湿度値になるように調整し給気する室内機１３Ａ〜１３Ｃと、室内温度を計測する室内温度センサ１４１Ａ〜１４１Ｃと室内湿度を計測する室内湿度センサ１４２Ａ〜１４２Ｃとを有する。
【００１７】
室内機１３Ａ〜１３Ｃは、冷却コイルや給気ファン（図示せず）等により室内の空調を行うものであり、調整後の給気温度を計測する給気温度センサ１３１Ａ〜１３１Ｃと、調整後の給気湿度を計測する給気湿度センサ１３２Ａ〜１３２Ｃとを有する。
【００１８】
また空調制御システム１は、換気装置１５と、換気制御装置１６と、風量制御装置１７と、室内機制御装置１８と、室外機制御装置１９と、室外機２０と、中央制御装置２１とを有する。図１中、実線矢印は空気を搬送するダクトまたは冷媒を搬送する配管を示し、点線矢印はデータを送受信する信号線を示している。
【００１９】
換気装置１５は、各Ａエリア〜Ｃエリアの排気口１１Ａ〜１１Ｃにダクトで接続され、各室内からの排気を建物外に排出する排気ダンパ１５１と、この排気の二酸化炭素（ＣＯ2）濃度を計測する排気ＣＯ2濃度センサ１５２と、各Ａエリア〜Ｃエリアの換気口１２Ａ〜１２Ｃにダクトで接続され、各室内へ外気を導入する外気導入ダンパ１５３と、この外気のＣＯ2濃度を計測する外気ＣＯ2濃度センサ１５４と、外気導入ダンパ１５３から導入された外気を、各室内の換気のために送風するファン１５５と、ファン１５５により室内に送風される空気の温度を換気温度として計測する換気温度センサ１５６Ａと、ファン１５５により室内に送風される空気の湿度を換気湿度として計測する換気湿度センサ１５６Ｂとを有する。
【００２０】
換気制御装置１６は、換気装置１５の排気ＣＯ2濃度センサ１５２で計測された排気ＣＯ2濃度値、外気ＣＯ2濃度センサ１５４で計測された外気ＣＯ2濃度値、換気温度センサ１５６Ａで計測された換気温度値、および換気湿度センサ１５６Ｂで計測された換気湿度値を取得して中央制御装置２１に送信する。また換気制御装置１６は、これらの値を送信したことにより中央制御装置２１から受信する各エリアのＣＯ2発生量推定値に基づいて、建物Ｘ内のＣＯ2濃度を所定値以下に保つために必要な外気を導入するための換気風量設定値を算出して風量制御装置１７に送信する。
【００２１】
風量制御装置１７は、換気制御装置１６から送信された換気風量設定値に基づいて、排気ダンパ１５１、外気導入ダンパ１５３の開閉、およびファン１５５の回転数を制御することにより、要求された風量で各Ａエリア〜Ｃエリアの換気を行う。
【００２２】
風量制御装置１７によるファン１５５の回転数の制御方法には、例えば以下の（i）〜（ii）のような方法がある。
【００２３】
（i）換気装置１５の室内への給気側の出口に圧力センサ（図示せず）を設置し、この圧力センサの計測値が所定の設定値（給気圧力）になるようにファン１５５の回転数を制御する。この所定の設定値は、風量制御装置１７で取得された換気風量設定値に基づいて適宜変更される。
【００２４】
（ii）換気装置１５の室内への給気側の出口に風量計（図示せず）を設置し、この風量計が、風量制御装置１７で取得された換気風量設定値になるようにファン１５５の回転数を制御する。
【００２５】
室内機制御装置１８は、給気温度センサ１３１Ａ〜１３１Ｃで計測された給気温度計測値と、給気湿度センサ１３２Ａ〜１３２Ｃで計測された給気湿度計測値と、室内温度センサ１４１Ａ〜１４１Ｃで計測された室内温度計測値と、室内湿度センサ１４２Ａ〜１４２Ｃで計測された室内湿度計測値とを取得して中央制御装置２１に送信する。また、取得した室内温度計測値、および室内湿度計測値から、在室者等により設定された所望の温湿度状態に空調するための、室内機１３Ａ〜１３Ｃそれぞれの冷却コイルに対する冷却量設定値や給気ファンに対する給気風量設定値を算出し、室内機１３Ａ〜１３Ｃに送信する。また、算出した冷却コイルに対する冷却量設定値を室外機制御装置１９に送信する。
【００２６】
室外機制御装置１９は、室内機制御装置１８から送信された冷却コイルに対する冷却量設定値に基づいて、各室内機１３Ａ〜１３Ｃに対する冷媒要求量を算出し、室外機２０および中央制御装置２１に送信する。
【００２７】
室外機２０は、室外機制御装置１９から送信された各室内機１３Ａ〜１３Ｃに対する冷媒要求量に基づいて、冷媒を各室内機１３Ａ〜１３Ｃに配管を介して提供する。
【００２８】
中央制御装置２１は、図２に示すように、換気条件情報受信部２１１と、給気条件情報受信部２１２と、室内環境情報受信部２１３と、ＣＯ2濃度情報受信部２１４と、エリア別潜熱負荷推定部２１５と、建物ＣＯ2発生量推定部２１６と、冷媒情報受信部２１７と、エリア別ＣＯ2発生量推定部２１８とを有する。エリア別潜熱負荷推定部２１５、および冷媒情報受信部２１７は、いずれかが空調負荷量取得部として機能する。
【００２９】
換気条件情報受信部２１１は、換気制御装置１６から送信された換気温度計測値と、換気湿度計測値と、換気風量設定値とを受信する。
【００３０】
給気条件情報受信部２１２は、室内機制御装置１８から送信された各Ａエリア〜Ｃエリアの給気温度計測値、給気湿度計測値、および給気風量設定値を受信する。
【００３１】
室内環境情報受信部２１３と、室内温度センサ１４１Ａ〜１４１Ｃから送信された各Ａエリア〜Ｃエリアの室内温度計測値と、室内湿度センサ１４２Ａ〜１４２Ｃから送信された各Ａエリア〜Ｃエリアの室内湿度計測値とを受信する。
【００３２】
ＣＯ2濃度情報受信部２１４は、換気制御装置１６から送信された、建物Ｘの排気ＣＯ2濃度計測値および外気ＣＯ2濃度計測値を受信する。
【００３３】
エリア別潜熱負荷推定部２１５は、換気条件情報受信部２１１で受信された換気温度計測値、換気湿度計測値、および換気風量設定値と、給気条件情報受信部２１２で受信された各Ａエリア〜Ｃエリアの給気温度計測値、給気湿度計測値、および給気風量設定値と、室内環境情報受信部２１３で受信された各Ａエリア〜Ｃエリアの室内温度計測値および室内湿度計測値とから、各Ａエリア〜Ｃエリアの潜熱負荷推定値を空調負荷量として算出する。
【００３４】
建物ＣＯ2発生量推定部２１６は、ＣＯ2濃度情報受信部２１４で受信された排気ＣＯ2濃度値および外気ＣＯ2濃度値から、建物ＸのＣＯ2発生量推定値を算出する。
【００３５】
冷媒情報受信部２１７は、室外機制御装置１９から送信された各室内機１３Ａ〜１３Ｃに対する冷媒要求量を、空調負荷量として受信する。
【００３６】
エリア別ＣＯ2発生量推定部２１８は、冷媒情報受信部２１７で受信された各室内機１３Ａ〜１３Ｃに対する冷媒要求量と、建物ＣＯ2発生量推定部２１６で算出された建物ＸのＣＯ2発生量推定値とから、各Ａエリア〜ＣエリアのＣＯ2発生量推定値を算出する。または、エリア別潜熱負荷推定部２１５で算出された各Ａエリア〜Ｃエリアの潜熱負荷推定値と、建物ＣＯ2発生量推定部２１６で算出された建物ＸのＣＯ2発生量推定値とから、各Ａエリア〜ＣエリアのＣＯ2発生量推定値を算出する。
【００３７】
このように構成された空調制御システム１の動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００３８】
まず、換気温度センサ１５６Ａで計測された換気温度計測値と、換気湿度センサ１５６Ｂで計測された換気湿度計測値とが、換気制御装置１６を介して中央制御装置の換気条件情報受信部２１１で受信される。
【００３９】
また、換気制御装置１６において排気ＣＯ2濃度計測値、および外気ＣＯ2濃度計測値から算出された、建物Ｘ内のＣＯ2濃度を所定値（例えば1000 ppm）以下に保つために必要な外気を導入するための換気風量設定値が、換気条件情報受信部２１１で受信される。
【００４０】
また、各Ａエリア〜Ｃエリアの給気温度センサ１３１Ａ〜１３１Ｃで計測された給気温度計測値と、給気湿度センサ１３２Ａ〜１３２Ｃで計測された給気湿度計測値とが、室内機制御装置１８を介して中央制御装置２１の給気条件情報受信部２１２で受信される。また、室内温度センサ１４１Ａ〜１４１Ｃで計測された室内温度計測値と、室内湿度センサ１４２Ａ〜１４２Ｃで計測された室内湿度計測値とが、室内機制御装置１８を介して中央制御装置２１の室内環境情報受信部２１３で受信される。
【００４１】
また、室内機制御装置１８において給気温度計測値、給気湿度計測値、室内温度計測値、および室内湿度計測値から算出された、各Ａエリア〜Ｃエリアを所望の温湿度状態に空調するための室内機１３Ａ〜１３Ｃそれぞれの給気ファンに対する給気風量設定値が、給気条件情報受信部２１２で受信される。
【００４２】
また、換気装置１５の排気ＣＯ2濃度センサ１５２で計測された排気ＣＯ2濃度計測値と、外気ＣＯ2濃度センサ１５４で計測された外気ＣＯ2濃度計測値とが、換気制御装置１６を介して中央制御装置２１のＣＯ2濃度情報受信部２１４で受信される。
【００４３】
これらの計測値および設定値が取得されると（Ｓ１）、中央制御装置２１の建物ＣＯ2発生量推定部２１６では、ＣＯ2濃度情報受信部２１４で受信された排気ＣＯ2濃度値および外気ＣＯ2濃度値から、建物ＸのＣＯ2発生量推定値が算出される（Ｓ２）。
【００４４】
建物ＸのＣＯ2発生量推定値は、下記式（１）により算出される。
【００４５】
〔数１〕
建物ＸのＣＯ2発生量推定値
=ｇ（外気ＣＯ2濃度計測値、排気のＣＯ2濃度計測値、換気風量設定値）
=（排気ＣＯ2濃度計測値−外気ＣＯ2濃度計測値）×換気風量設定値 （１）
ｇ：ＣＯ2発生量推定値を求める関数
また中央制御装置２１では、取得された計測値および設定値から、エリア別の空調負荷量が取得される（Ｓ３）。
【００４６】
各エリアの空調負荷量は、例えば下記のように（ａ）冷媒要求量に基づく処理、または、（ｂ）潜熱負荷推定量に基づく処理により取得される。それぞれの取得処理について説明する。
【００４７】
（ａ）冷媒要求量に基づく各エリアの空調負荷量の取得処理
冷媒要求量に基づいて空調負荷量が取得される際には、まず室内機制御装置１８において、取得された給気温度計測値、室内温度計測値、および給気風量設定値から、所望の温湿度状態に空調するための、室内機１３Ａ〜１３Ｃそれぞれの冷却コイルに対する冷却量設定値が算出され、室外機制御装置１９に送信される。
【００４８】
室外機制御装置１９では、室内機制御装置１８から送信された冷却コイルに対する冷却量設定値に基づいて、各室内機１３Ａ〜１３Ｃに対する冷媒要求量がそれぞれ算出され、中央制御装置２１に送信される。
【００４９】
中央制御装置２１では、室外機制御装置１９から送信された各室内機１３Ａ〜１３Ｃに対する冷媒要求量が、冷媒情報受信部２１７において各エリアの空調負荷量として取得される。
【００５０】
（ｂ）潜熱負荷推定量に基づく各エリアの空調負荷量の取得処理
潜熱負荷推定量に基づいて空調負荷量が取得される際には、エリア別潜熱負荷推定部２１５において、換気条件情報受信部２１１で受信された換気温度計測値、換気湿度計測値、および換気風量設定値と、給気条件情報受信部２１２で受信された各Ａエリア〜Ｃエリアの給気温度計測値、給気湿度計測値、および給気風量設定値と、室内環境情報受信部２１３で受信された各Ａエリア〜Ｃエリアの室内温度計測値および室内湿度計測値とから、各Ａエリア〜Ｃエリアの潜熱負荷推定値が、空調負荷量として算出される。
【００５１】
具体的には下記式（２）により、各エリアの潜熱負荷推定値が算出される。
【００５２】
〔数２〕
潜熱負荷推定値 ＝ ｆ（換気温度計測値、換気湿度計測値、換気風量設定値、給気温度計測値、給気湿度計測値、給気風量設定値、部屋温度計測値、部屋湿度計測値）
＝ 換気風量設定値×（calX(部屋温度計測値, 部屋湿度計測値)−calX(換気温度計測値, 換気湿度計測値)）＋ 給気風量設定値×（calX(部屋温度計測値, 部屋湿度計測値)−calX(給気温度計測値, 給気湿度計測値)） （２）
ｆ：潜熱負荷推定値を求める関数
ここで、calX(部屋温度計測値、部屋湿度計測値)は、部屋温度計測値と、相対湿度値で示される部屋湿度計測値とから絶対湿度値を計算する関数であり、実用ベースの近似式として以下の式（３）が知られている。温度-20℃〜45℃の間では最大誤差が1.5×10-5程度であり、空調計算の範囲では十分な精度である。
【００５３】
〔数３〕
xs = 相対湿度値×exp{ 2.406163E-09・t4 + 1.404653E-07・t3 − 2.874346E-04・t2 + 7.788766E-02・t - 5.580079 − 4.873040E-03・Abs(t)} （３）
xs：絶対湿度値 [kg/kg(DA)]
t：乾球温度値 [℃]
このように算出された各Ａエリア〜Ｃエリアの潜熱負荷推定量は、各エリアの空調負荷量として取得される。
【００５４】
次に、ステップＳ３取得された空調負荷量から、各エリアのＣＯ2発生量が推定される。ここで、上記（ａ）冷媒要求量に基づく処理により空調負荷量が取得されたときには、冷媒要求量が多い程潜熱負荷が多く、ＣＯ2発生量が多いと推定される。また（ｂ）潜熱負荷推定量に基づく処理により空調負荷量が取得されたときも、潜熱負荷量が多い程ＣＯ2発生量が多いと推定される。
【００５５】
室内の潜熱負荷は、湯沸かし器や厨房設備などの特殊な設備が無い限り人間の呼気や発汗による水蒸気が主要因である。このことから、ＣＯ2発生量は潜熱負荷と高い相関をもっているため、下記式（４）に示すように、ＣＯ2発生量推定値は潜熱負荷推定値に比例する。
【００５６】
〔数４〕
各エリアのＣＯ2発生量 ∝ 各エリアの潜熱負荷推定量 （４）
このとき、算出された各Ａエリア〜ＣエリアのＣＯ2発生量推定値の合計値と、ステップＳ２において式（１）で求められた建物ＸのＣＯ2発生量推定値とが比較され、これらの値の差に基づいて、各Ａエリア〜ＣエリアのＣＯ2発生量推定値が補正される（Ｓ４）。
【００５７】
例えば、算出されたＡエリアのＣＯ2発生量推定値を「1.0」としたときに、ＢエリアのＣＯ2発生量推定値が「0.1」であり、ＣエリアのＣＯ2発生量推定値が「0.2」であり、また建物ＸのＣＯ2発生量推定値が「1.5」であったとき、各Ａエリア〜ＣエリアのＣＯ2発生量推定値の合計値は「1.3」になり、この値は建物ＸのＣＯ2発生量推定値「1.5」と「0.2」の差がある。
【００５８】
このとき、ＡエリアのＣＯ2発生量推定値「1.0」：ＢエリアのＣＯ2発生量推定値「0.1」：ＣエリアのＣＯ2発生量推定値「0.2」の比率で、建物ＸのＣＯ2発生量推定値「1.5」を配分した値で各エリアのＣＯ2発生量推定値を補正することにより、ＡエリアのＣＯ2発生量推定値が「1.154」、ＢエリアのＣＯ2発生量推定値が「0.115」、ＣエリアのＣＯ2発生量推定値が「0.231」に補正される。つまり、各エリアのＣＯ2発生量推定値は、潜熱負荷推定量をα（α：定数）倍した値と、建物ＸのＣＯ2発生量推定値と各エリアのＣＯ2発生量推定値の合計値との差をβ（β：定数）倍した値との和となる。
【００５９】
また、ここで取得された各エリアの潜熱負荷推定量と、冷媒情報受信部２１７で受信された各エリアの冷媒要求量とから、下記式（５）により各Ａエリア〜Ｃエリアの顕熱負荷推定量が算出できる。
【００６０】
〔数５〕
エリア別顕熱負荷推定量 ＝ エリア別冷媒要求量 − エリア別潜熱負荷推定量
（５）
次に、算出された各Ａエリア〜ＣエリアのＣＯ2発生量推定値に基づいて、各エリアのＣＯ2濃度値を所定値以下に保つための、エリア別の必要換気量（必要外気量）が算出される（Ｓ５）。
【００６１】
次に、算出されたエリア別の必要換気量に基づいて外気を導入するための換気風量設定値が算出される（Ｓ６）。
【００６２】
この換気風量設定値は、例えば建物Ｘ内のＡエリア〜Ｃエリアのうち、最もＣＯ2発生量が多いと推定されるエリアのＣＯ2濃度値が所定値以下になるように、建物Ｘに対して算出される。このように算出することで、エリアによってＣＯ2発生量が異なる場合にも、建物Ｘ内のすべてのエリアのＣＯ2濃度を所定値以下にすることができる。
【００６３】
算出された換気風量設定値は風量制御装置１７に送信され、この換気風量設定値に基づいて、風量制御装置１７により排気ダンパ１５１、外気導入ダンパ１５３の開閉、およびファン１５５の回転数が制御され、要求された量の換気が換気装置１５において行われる（Ｓ７）。
【００６４】
以上の本実施系形態によれば、空調対象として壁やパーテーション等で区切られた複数エリアが含まれ、それぞれ在室者の人数が異なりＣＯ2発生量が異なる場合にも、各エリアにおいて適切な温湿度に空調され、且つ各エリアにＣＯ2濃度センサを配置しなくても所定値以下のＣＯ2濃度に確実に保たれるため快適性を保持した空調を行うことができる。
【００６５】
また本実施形態において算出されたＣＯ2発生量推定値を用いることにより、外気の導入量を最小化した換気制御を実行することが可能になり、省エネ効果を向上させることができる。
【００６６】
また本実施形態において、空調機器だけでなく熱源機を含めた空調システムに関する省エネ制御システム、あるいは空調システムのデマンドレスポンス機能を備えた省エネ制御システムを組み込むことにより、省エネ効果を兼ね備えた精度の高い空調制御を実現することが可能になる。
【００６７】
また本実施形態において、換気装置の中に冷却機構や加湿機構を設け、外気を導入した際に冷却または加湿して空調対象エリアに供給するように構成することにより、さらに効率良くシステム内の空調制御を行うことができる。
【００６８】
上記実施形態においては、ステップＳ６において換気風量設定値が算出される際に、最もＣＯ2発生量が多いと推定されるエリアのＣＯ2濃度値が所定値以下になるように建物Ｘに対する換気風量設定値が算出される場合について説明したが、各Ａエリア〜ＣエリアのＣＯ2濃度値が所定値以下になるように各Ａエリア〜Ｃエリアに対する換気風量設定値を算出するようにしてもよい。この場合、各Ａエリア〜Ｃエリアの換気口１２Ａ〜１２Ｃにそれぞれ換気風量を調整するダンパ（図示せず）を設置し、各エリアに対して算出された換気風量設定値でそれぞれ対応するダンパの開度が制御される。
【００６９】
また上記実施形態においては、エリア別の空調負荷量からＣＯ2発生量推定値を算出し、これに基づいて換気風量設定値を算出する場合について説明したが、ＣＯ2発生量推定値に替えてＣＯ2濃度推定値を用い、これに基づいて換気風量設定値を算出するようにしてもよい。
【００７０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
１…空調制御システム
１１Ａ〜１１Ｃ…排気口
１２Ａ〜１２Ｃ…換気口
１３Ａ〜１３Ｃ…室内機
１５…換気装置
１６…換気制御装置
１７…ダンパ制御装置
１８…室内機制御装置
１９…室外機制御装置
２０…室外機
２１…中央制御装置
１３１Ａ〜１３１Ｃ…給気温度センサ
１３２Ａ〜１３２Ｃ…給気湿度センサ
１４１Ａ〜１４１Ｃ…室内温度センサ
１４２Ａ〜１４２Ｃ…室内湿度センサ
１５１…排気ダンパ
１５２…排気ＣＯ2濃度センサ
１５３…外気導入ダンパ
１５４…外気ＣＯ2濃度センサ
１５５…ファン
１５６Ａ…換気温度センサ
１５６Ｂ…換気湿度センサ
２１１…換気条件情報受信部
２１２…給気条件情報受信部
２１３…室内環境情報受信部
２１４…ＣＯ2濃度情報受信部
２１５…エリア別潜熱負荷推定部
２１６…建物ＣＯ2発生量推定部
２１７…冷媒情報受信部
２１８…エリア別ＣＯ2発生量推定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調制御対象の建物内の複数の空調エリアに外気を取り入れるとともに、前記空調エリアの空気を排気する換気装置と、前記複数の空調エリアにそれぞれ設置され、前記空調エリア内を所定の温度設定値に基づいて空調する室内機と、前記換気装置により前記建物内に導入される外気の二酸化炭素濃度を計測する外気二酸化炭素濃度センサと、前記建物から排気される空気の二酸化炭素濃度を計測する排気二酸化炭素濃度センサとに接続された空調制御システムにおいて、
前記外気二酸化炭素濃度センサで計測された外気二酸化炭素濃度計測値と、前記排気二酸化炭素濃度センサで計測された排気二酸化炭素濃度計測値とから、前記建物の二酸化炭素発生量の推定値を算出する建物二酸化炭素発生量推定部と、
前記空調機ごとの空調負荷量を取得する空調負荷量取得部と、
前記建物二酸化炭素発生推定部で算出された前記建物の二酸化炭素発生量の推定値と前記空調負荷量取得部で取得された前記各空調機の空調負荷量とから、前記空調エリアごとの二酸化炭素発生量または二酸化炭素濃度の推定値を算出するエリア別二酸化炭素量推定部と
を備えることを特徴とする空調制御システム。
【請求項２】
前記空調負荷量取得部で取得される空調負荷量は、各前記室内機に対してそれぞれ要求される冷媒要求量である
ことを特徴とする請求項１に記載の空調制御システム。
【請求項３】
前記換気装置により前記空調エリアに導入される外気の、温度を計測する換気温度センサと、湿度を計測する換気湿度センサと、
各前記空調エリアに設置され、前記室内機により調整され給気される空気の、温度を計測する給気温度センサと、湿度を計測する給気湿度センサと、
各前記空調エリアに設置され、各空調エリア内の温度を計測する室内温度センサと、湿度を計測する室内湿度センサとにさらに接続され、
前記空調負荷量取得部は、前記換気温度センサで計測された換気温度計測値と、前記換気湿度センサで計測された換気湿度計測値と、前記給気温度センサで計測された給気温度計測値と、前記給気湿度センサで計測された給気湿度計測値と、前記室内温度センサで計測された室内温度計測値と、前記室内湿度センサで計測された室内湿度計測値と、前記給気温度計測値、給気湿度計測値、室内温度計測値、および室内湿度計測値から算出された給気風量設定値と、前記建物の二酸化炭素発生量の推定値から算出された換気風量設定値とから、前記空調負荷量として各前記空調エリアのエリア別潜熱負荷推定値を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の空調制御システム。
【請求項４】
前記エリア別二酸化炭素量推定部で算出された前記空調エリアごとの二酸化炭素発生量または二酸化炭素濃度の推定値から、前記各空調エリアの二酸化炭素濃度を所定値以下に保つためのエリア別の必要外気量を算出し、このエリア別の必要外気量を導入するための換気風量設定値を算出する換気制御部をさらに有する
ことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の空調制御システム。
【請求項５】
前記換気制御部は、
前記二酸化炭素発生量または二酸化炭素濃度の推定量が最も多い空調エリアの二酸化炭素濃度が所定値以下になるように前記建物に対する前記換気風量設定値を算出するかまたは、
前記各空調エリアの前記二酸化炭素発生量または二酸化炭素濃度の推定量に基づいてそれぞれの空調エリアの二酸化炭素濃度が所定値以下になるように各空調エリアに対する換気風量設定値を算出する
ことを特徴とする請求項４に記載の空調制御システム。
【請求項６】
空調制御対象の建物内の複数の空調エリアに外気を取り入れるとともに、前記空調エリアの空気を排気する換気装置と、前記複数の空調エリアにそれぞれ設置され、前記空調エリア内を所定の温度設定値に基づいて空調する室内機と、前記換気装置により前記建物内に導入される外気の二酸化炭素濃度を計測する外気二酸化炭素濃度センサと、前記建物から排気される空気の二酸化炭素濃度を計測する排気二酸化炭素濃度センサとに接続された空調制御システムが、
前記外気二酸化炭素濃度センサで計測された外気二酸化炭素濃度計測値と、前記排気二酸化炭素濃度センサで計測された排気二酸化炭素濃度計測値とから、前記建物の二酸化炭素発生量の推定値を算出する建物二酸化炭素発生量推定ステップと、
前記空調機ごとの空調負荷量を取得する空調負荷量取得ステップと、
前記建物二酸化炭素発生推定ステップで算出された前記建物の二酸化炭素発生量の推定値と前記空調負荷量取得ステップで取得された前記各空調機の空調負荷量とから、前記空調エリアごとの二酸化炭素発生量または二酸化炭素濃度の推定値を算出するエリア別二酸化炭素量推定ステップと
を有することを特徴とする空調制御方法。
【請求項１】
空調制御対象の建物内の複数の空調エリアに外気を取り入れるとともに、前記空調エリアの空気を排気する換気装置と、前記複数の空調エリアにそれぞれ設置され、前記空調エリア内を所定の温度設定値に基づいて空調する室内機と、前記換気装置により前記建物内に導入される外気の二酸化炭素濃度を計測する外気二酸化炭素濃度センサと、前記建物から排気される空気の二酸化炭素濃度を計測する排気二酸化炭素濃度センサとに接続された空調制御システムにおいて、
前記外気二酸化炭素濃度センサで計測された外気二酸化炭素濃度計測値と、前記排気二酸化炭素濃度センサで計測された排気二酸化炭素濃度計測値とから、前記建物の二酸化炭素発生量の推定値を算出する建物二酸化炭素発生量推定部と、
前記空調機ごとの空調負荷量を取得する空調負荷量取得部と、
前記建物二酸化炭素発生推定部で算出された前記建物の二酸化炭素発生量の推定値と前記空調負荷量取得部で取得された前記各空調機の空調負荷量とから、前記空調エリアごとの二酸化炭素発生量または二酸化炭素濃度の推定値を算出するエリア別二酸化炭素量推定部と
を備えることを特徴とする空調制御システム。
【請求項２】
前記空調負荷量取得部で取得される空調負荷量は、各前記室内機に対してそれぞれ要求される冷媒要求量である
ことを特徴とする請求項１に記載の空調制御システム。
【請求項３】
前記換気装置により前記空調エリアに導入される外気の、温度を計測する換気温度センサと、湿度を計測する換気湿度センサと、
各前記空調エリアに設置され、前記室内機により調整され給気される空気の、温度を計測する給気温度センサと、湿度を計測する給気湿度センサと、
各前記空調エリアに設置され、各空調エリア内の温度を計測する室内温度センサと、湿度を計測する室内湿度センサとにさらに接続され、
前記空調負荷量取得部は、前記換気温度センサで計測された換気温度計測値と、前記換気湿度センサで計測された換気湿度計測値と、前記給気温度センサで計測された給気温度計測値と、前記給気湿度センサで計測された給気湿度計測値と、前記室内温度センサで計測された室内温度計測値と、前記室内湿度センサで計測された室内湿度計測値と、前記給気温度計測値、給気湿度計測値、室内温度計測値、および室内湿度計測値から算出された給気風量設定値と、前記建物の二酸化炭素発生量の推定値から算出された換気風量設定値とから、前記空調負荷量として各前記空調エリアのエリア別潜熱負荷推定値を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の空調制御システム。
【請求項４】
前記エリア別二酸化炭素量推定部で算出された前記空調エリアごとの二酸化炭素発生量または二酸化炭素濃度の推定値から、前記各空調エリアの二酸化炭素濃度を所定値以下に保つためのエリア別の必要外気量を算出し、このエリア別の必要外気量を導入するための換気風量設定値を算出する換気制御部をさらに有する
ことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の空調制御システム。
【請求項５】
前記換気制御部は、
前記二酸化炭素発生量または二酸化炭素濃度の推定量が最も多い空調エリアの二酸化炭素濃度が所定値以下になるように前記建物に対する前記換気風量設定値を算出するかまたは、
前記各空調エリアの前記二酸化炭素発生量または二酸化炭素濃度の推定量に基づいてそれぞれの空調エリアの二酸化炭素濃度が所定値以下になるように各空調エリアに対する換気風量設定値を算出する
ことを特徴とする請求項４に記載の空調制御システム。
【請求項６】
空調制御対象の建物内の複数の空調エリアに外気を取り入れるとともに、前記空調エリアの空気を排気する換気装置と、前記複数の空調エリアにそれぞれ設置され、前記空調エリア内を所定の温度設定値に基づいて空調する室内機と、前記換気装置により前記建物内に導入される外気の二酸化炭素濃度を計測する外気二酸化炭素濃度センサと、前記建物から排気される空気の二酸化炭素濃度を計測する排気二酸化炭素濃度センサとに接続された空調制御システムが、
前記外気二酸化炭素濃度センサで計測された外気二酸化炭素濃度計測値と、前記排気二酸化炭素濃度センサで計測された排気二酸化炭素濃度計測値とから、前記建物の二酸化炭素発生量の推定値を算出する建物二酸化炭素発生量推定ステップと、
前記空調機ごとの空調負荷量を取得する空調負荷量取得ステップと、
前記建物二酸化炭素発生推定ステップで算出された前記建物の二酸化炭素発生量の推定値と前記空調負荷量取得ステップで取得された前記各空調機の空調負荷量とから、前記空調エリアごとの二酸化炭素発生量または二酸化炭素濃度の推定値を算出するエリア別二酸化炭素量推定ステップと
を有することを特徴とする空調制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−４７５７９（Ｐ２０１３−４７５７９Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８５７０１（Ｐ２０１１−１８５７０１）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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