空調制御装置および方法
【課題】総和風量が不足した場合に、総和風量を総和風量下限値以上の値に増加させると同時に、室内温度の制御性を改善する。
【解決手段】空調制御装置１５は、給気温度計測値が給気温度設定値と一致するように、空調機が供給する給気の温度を制御する給気温度制御部１５０と、各変風量ユニットに供給される風量の総和である総和風量値を計測または演算する総和風量導出部１５２と、総和風量値に応じて、空調機が供給する給気の風量を制御する給気風量制御部１５１と、総和風量値と総和風量下限値とを比較して、風量不足か否かを判定する風量不足判定部１５４と、風量不足と判定された場合に、変風量ユニットが風量を増やす方向に給気温度設定値を変更する給気温度設定部１５５とを備える。
【解決手段】空調制御装置１５は、給気温度計測値が給気温度設定値と一致するように、空調機が供給する給気の温度を制御する給気温度制御部１５０と、各変風量ユニットに供給される風量の総和である総和風量値を計測または演算する総和風量導出部１５２と、総和風量値に応じて、空調機が供給する給気の風量を制御する給気風量制御部１５１と、総和風量値と総和風量下限値とを比較して、風量不足か否かを判定する風量不足判定部１５４と、風量不足と判定された場合に、変風量ユニットが風量を増やす方向に給気温度設定値を変更する給気温度設定部１５５とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調システムに係り、特に空調機と複数の変風量ユニットとを備えた空調システムにおける空調制御装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のＶＡＶ（Variable Air Volume）ユニットが設置された被制御空間の空調制御は、各ＶＡＶユニットが吹き出す風量を負荷に応じて演算することにより、行われる。また、あらかじめ空調機の給気定格（例えば４０００ＣＭＨ）および最小外気量（例えば１０００ＣＭＨ）が定められ、また各ＶＡＶユニットの最大風量（例えば１０００ＣＭＨ）および最小風量（例えば２００ＣＭＨ）が定められている。被制御エリアの環境を維持するための換気の必要性により、被制御空間に送られる風量の総和には、最低限の必要量という制約がある。その総和風量の下限値を確保するために、各被制御エリアのＶＡＶユニットの最小風量が０よりも大きめの数値に固定されている。
【０００３】
図５は従来の空調システムにおける最小風量設定の例を示す図である。図５に示す空調システムは、空調機１と、空調機１への冷水の量を制御する冷水弁２と、空調機１への温水の量を制御する温水弁３と、空調機１からの給気を被制御空間９へ供給する給気ダクト７と、被制御空間９へ供給する給気の量を被制御エリアＺ１〜Ｚ４毎に制御するＶＡＶユニット８−１〜８−４と、ＶＡＶユニット８−１〜８−４を制御する制御装置であるＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４と、被制御空間９の室内温度を被制御エリアＺ１〜Ｚ４毎に計測する温度センサ１２−１〜１２−４と、空調機１に取り入れる外気の量を調整する外気ダンパ１３と、給気の温度を計測する温度センサ１４とを備えている。空調機１は、冷却コイル４と、加熱コイル５と、給気ファン６とを有する。図５における１０−１〜１０−４は給気の吹出口である。
【０００４】
図５の例では、被制御エリアＺ１のＶＡＶユニット８−１の風量が９００ＣＭＨ、被制御エリアＺ２のＶＡＶユニット８−２の風量が７００ＣＭＨ、被制御エリアＺ３，Ｚ４のＶＡＶユニット８−３，８−４の風量が２００ＣＭＨとなっている。すなわち、被制御エリアＺ３，Ｚ４については空調負荷が少ないために、ＶＡＶユニット８−３，８−４の風量が最小風量に設定されている。このように、ＶＡＶユニット８−３，８−４の風量が最小風量に設定されている場合、風量を更に下げることができなくなるので、制御可能な温度範囲に制約が生じ、冷房運転の場合に室温が低くなり過ぎたり、暖房運転の場合に室温が高くなり過ぎたりする可能性があった。
【０００５】
そこで、総和風量を総和風量下限値以上の値に維持しつつ、各被制御エリアの風量が最小風量設定値によって制約されることによる制御の限界を改善する技術が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１、特許文献２に開示された技術は、各被制御エリアの要求風量（操作量）の総和が総和風量下限値を下回っている場合は、各被制御エリアの総和風量が総和風量下限値以上の値になるようにした上で、各ＶＡＶユニットの風量を決定するようにしたものである。
【０００６】
図６は特許文献１、特許文献２に開示された技術に基づく最小風量設定の例を示す図である。図６の例では、被制御エリアＺ１のＶＡＶユニット８−１の風量が９００ＣＭＨ、被制御エリアＺ２のＶＡＶユニット８−２の風量が７００ＣＭＨ、被制御エリアＺ３のＶＡＶユニット８−３の風量が５０ＣＭＨ、被制御エリアＺ４のＶＡＶユニット８−４の風量が１００ＣＭＨとなっている。したがって、総和風量は９００ＣＭＨ＋７００ＣＭＨ＋５０ＣＭＨ＋１００ＣＭＨ＝１７５０ＣＭＨである。
【０００７】
このように、図６の例では、総和風量が総和風量下限値１０００ＣＭＨ以上の値になるようにしつつ、被制御エリアＺ３，Ｚ４のＶＡＶユニット８−３，８−４の最小風量設定値を被制御エリアＺ３，Ｚ４の負荷に応じて下げているので、最小風量設定値の制約を緩和することができ、冷房運転の場合に室温が低くなり過ぎたり、暖房運転の場合に室温が高くなり過ぎたりするという問題を解消することができる。また、図６の例では、総和風量を削減することで、図５の例に比べて消費エネルギーを削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−７９３７８号公報
【特許文献２】特開２０１０−７９３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の技術では、ＶＡＶユニットの停止や空調負荷の低下により、総和風量が総和風量下限値を下回ると、最小風量設定値を上げて対応するために、以下のような問題点が生じる可能性があった。図７、図８は従来の問題点を説明する図である。図７の例では、被制御エリアＺ１のＶＡＶユニット８−１の風量が７５０ＣＭＨ、被制御エリアＺ２のＶＡＶユニット８−２の風量が１００ＣＭＨ、被制御エリアＺ３，Ｚ４のＶＡＶユニット８−３，８−４の風量が０ＣＭＨとなっている。このうち、被制御エリアＺ３のＶＡＶユニット８−３については空調負荷が無いという理由で風量が０ＣＭＨになっているものとし、被制御エリアＺ４のＶＡＶユニット８−４については制御が停止しているという理由で風量が０ＣＭＨになっているものとする。総和風量は７５０ＣＭＨ＋１００ＣＭＨ＋０ＣＭＨ＋０ＣＭＨ＝８５０ＣＭＨであり、総和風量下限値１０００ＣＭＨを下回っている。
【００１０】
従来の技術では、図７に示した状態になると、全体の総和風量を維持するために、図８に示すように最小風量設定値を上げて対応する。図８の例では、被制御エリアＺ２，Ｚ３のＶＡＶユニット８−２，８−３の最小風量設定値を１２５ＣＭＨとしている。これにより、総和風量は７５０ＣＭＨ＋１２５ＣＭＨ＋１２５ＣＭＨ＋０ＣＭＨ＝１０００ＣＭＨとなる。このように、従来の技術によれば、総和風量を総和風量下限値以上の値に維持することができる。
【００１１】
しかしながら、被制御エリアＺ２については負荷が小さいにも拘わらず、風量を１００ＣＭＨから１２５ＣＭＨに上げることになり、被制御エリアＺ３については負荷が無いにも拘わらず、風量を０ＣＭＨから１２５ＣＭＨに上げることになるので、必要以上の風量を供給することになり、冷房運転の場合に室温が低くなり過ぎたり、暖房運転の場合に室温が高くなり過ぎたりする可能性があった。
なお、同様の問題は外気が不足した場合にも発生する。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、風量が不足した場合に、総和風量を総和風量下限値以上の値に増加させると同時に、室内温度の制御性を改善することができる空調制御装置および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】
【００１３】
本発明は、空調機と、この空調機から複数の被制御エリアに供給される給気の風量を被制御エリアの負荷状況に応じて制御する複数の変風量ユニットとを備えた空調システムにおける空調制御装置において、給気温度計測値が給気温度設定値と一致するように、前記空調機が供給する給気の温度を制御する給気温度制御手段と、被制御エリアの環境を維持するために必要な風量に対して風量不足か否かを判定する風量不足判定手段と、この風量不足判定手段が風量不足と判定した場合に、前記変風量ユニットが風量を増やす方向に前記給気温度設定値を変更する給気温度設定手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の空調制御装置の１構成例は、さらに、各変風量ユニットに供給される風量の総和である総和風量値を計測または演算する総和風量導出手段と、前記総和風量値に応じて、前記空調機が供給する給気の風量を制御する給気風量制御手段とを備え、前記風量不足判定手段は、前記総和風量値とあらかじめ定められた総和風量下限値とを比較して、風量不足か否かを判定することを特徴とするものである。
また、本発明の空調制御装置の１構成例は、さらに、前記複数の被制御エリアのＣＯ2濃度があらかじめ設定されたＣＯ2濃度設定値と一致するように、前記空調機への外気導入量を制御するＣＯ2制御手段を備え、前記風量不足判定手段は、外気不足か否かを判定することにより、風量不足か否かを判定することを特徴とするものである。
また、本発明の空調制御装置の１構成例は、さらに、前記複数の被制御エリアのＣＯ2濃度があらかじめ設定されたＣＯ2濃度設定値と一致するように、前記空調機への外気導入量を制御するＣＯ2制御手段を備え、前記風量不足判定手段は、前記総和風量値と前記総和風量下限値とを比較して総和風量不足か否かを判定すると共に、外気不足か否かを判定し、総和風量不足と外気不足のうち少なくとも一方が成立する場合に、風量不足と判定することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明は、空調機と、この空調機から複数の被制御エリアに供給される給気の風量を被制御エリアの負荷状況に応じて制御する複数の変風量ユニットとを備えた空調システムにおける空調制御方法において、給気温度計測値が給気温度設定値と一致するように、前記空調機が供給する給気の温度を制御する給気温度制御ステップと、被制御エリアの環境を維持するために必要な風量に対して風量不足か否かを判定する風量不足判定ステップと、風量不足と判定した場合に、前記変風量ユニットが風量を増やす方向に前記給気温度設定値を変更する給気温度設定ステップとを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、風量不足か否かを判定し、風量不足と判定した場合に、変風量ユニットが風量を増やす方向に給気温度設定値を変更することにより、動作中の各変風量ユニットがそれぞれ対応する被制御エリアの負荷状況に応じて風量を増加させる。本発明では、風量が増加しても、室内温度計測値は変化しないので、冷房運転の場合に室温が低くなり過ぎたり、暖房運転の場合に室温が高くなり過ぎたりすることはない。したがって、本発明では、総和風量が不足した場合に、総和風量を総和風量下限値以上の値に増加させることができ、かつ室内温度の制御性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る空調システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る空調システムの空調制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る空調システムの空調制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係る空調システムの効果を説明する図である。
【図５】従来の空調システムにおける最小風量設定の例を示す図である。
【図６】従来の空調システムにおける最小風量設定の別の例を示す図である。
【図７】従来の空調システムの問題点を説明する図である。
【図８】従来の空調システムの問題点を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［発明の原理］
本発明では、各ＶＡＶユニットの総和風量が被制御空間に最低限必要な総和風量下限値を下回る場合、または空調機に導入する外気が不足している場合、給気温度設定値を変更し、各ＶＡＶユニットの風量を上げるようにしている。これにより、本発明では、風量増加の必要性がない被制御エリアに対して必要以上の風量を供給してしまうという問題を回避することができる。
【００１８】
［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る空調システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態の空調システムは、空調機１と、冷水弁２と、温水弁３と、給気ダクト７と、ＶＡＶユニット８−１〜８−４と、ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４と、温度センサ１２−１〜１２−４と、外気ダンパ１３と、温度センサ１４と、空調制御装置１５とを備えている。
【００１９】
空調機１は、冷却コイル４と、加熱コイル５と、給気ファン６とを有する。ＶＡＶユニット８−１〜８−４とＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４とは、被制御空間９の被制御エリアＺ１〜Ｚ４毎に設けられる。ＶＡＶユニット８−１〜８−４内には図示しないダンパが設けられており、ＶＡＶユニット８−１〜８−４を通過する給気の量を調整できるようになっている。図１における１０−１〜１０−４は給気の吹出口である。
【００２０】
空調機１における給気ファン６の回転数と、冷水弁２および温水弁３の開度は空調制御装置１５により制御される。空調制御装置１５は、給気温度設定値と温度センサ１４によって計測された給気温度計測値との偏差に基づいて、例えばＰＩＤ演算により操作量を演算し、この操作量を冷水弁２または温水弁３に出力して弁開度を制御する。冷却動作の場合、操作量に応じて冷水弁２の開度が決定されることにより、空調機１の冷却コイル４に供給される冷水の量が制御される。一方、加熱動作の場合、操作量に応じて温水弁３の開度が決定されることにより、空調機１の加熱コイル５に供給される温水の量が制御される。すなわち、空調制御装置１５は、空調機１が冷却動作している場合、温水弁３の開度を０％にし、給気温度計測値が給気温度設定値と一致するように冷水弁２の開度を制御する。また、空調制御装置１５は、空調機１が加熱動作している場合、冷水弁２の開度を０％にし、給気温度計測値が給気温度設定値と一致するように温水弁３の開度を制御する。
【００２１】
冷却コイル４によって冷却された空気または加熱コイル５によって加熱された空気は、給気ファン６によって送り出される。給気ファン６によって送り出された空気（給気）は、給気ダクト７を介して各被制御エリアＺ１〜Ｚ４のＶＡＶユニット８−１〜８−４へ供給され、ＶＡＶユニット８−１〜８−４を通過して各被制御エリアＺ１〜Ｚ４へ供給されるようになっている。
【００２２】
ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４は、各被制御エリアＺ１〜Ｚ４の温度センサ１２−１〜１２−４によって計測された室内温度計測値と室内温度設定値との偏差に基づいて、例えばＰＩＤ演算により各被制御エリアＺ１〜Ｚ４の要求風量を演算して要求風量値を空調制御装置１５へ送る一方、その要求風量を確保するように、ＶＡＶユニット８−１〜８−４内のダンパ（不図示）の開度を制御する。ただし、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４には、空調制御装置１５から最小風量設定値が設定される。ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４は、演算した要求風量値が最小風量設定値を下回る場合、最小風量設定値を要求風量値とする。本実施の形態では、最小風量設定値は０ＣＭＨに設定されている。
【００２３】
空調制御装置１５は、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４から送られてくる計測風量値からシステム全体の総和風量値を演算し、この総和風量値に応じた給気ファン回転数を求め、この求めた給気ファン回転数となるように空調機１を制御する。
以上の動作は、従来の空調システムと同様である。
【００２４】
次に、本実施の形態の特徴について説明する。図２は空調制御装置１５の構成を示すブロック図である。空調制御装置１５は、給気温度制御部１５０と、給気風量制御部１５１と、総和風量導出部１５２と、総和風量下限値記憶部１５３と、風量不足判定部１５４と、給気温度設定部１５５と、ＣＯ2制御部１５６と、外気不足判定部１５７とを有する。
【００２５】
給気温度制御部１５０は、空調機１の冷水弁２および温水弁３の開度を制御することにより、空調機１が供給する給気の温度を制御する。給気風量制御部１５１は、空調機１の給気ファン回転数を制御することにより、空調機１が供給する給気の風量を制御する。総和風量導出部１５２は、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４から送られてくる計測風量値の総和である総和風量値を演算する。
【００２６】
なお、本実施の形態では、各ＶＡＶユニット８−１〜８−４が計測した計測風量値を各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４を介して受け取って総和風量値を演算しているが、総和風量値そのものを計測するようにしてもよい。この計測は、給気ダクト７の根本（温度センサ１４が設けられている位置）に風量センサを設置することで実現することができる。また、総和風量導出部１５２は、空調機１のファン回転数を調整するインバータ出力値から総和風量値を演算することも可能である。この場合、総和風量値は、空調機定格風量値とインバータ出力値（％）との積によって求めることができる。また、総和風量導出部１５２は、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４から送られてくる要求風量値の総和を総和風量値として演算するようにしてもよい。
総和風量下限値記憶部１５３は、室圧や換気量などから決まる、被制御空間９に最低限必要な総和風量を表す総和風量下限値をあらかじめ記憶している。
【００２７】
風量不足判定部１５４は、総和風量導出部１５２が計測または演算した総和風量値と総和風量下限値記憶部１５３に記憶されている総和風量下限値とを比較して、風量不足か否かを判定する。給気温度設定部１５５は、風量不足と判定された場合、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４が風量を増やす方向に給気温度設定値を変更する。
【００２８】
ＣＯ2制御部１５６は、所定のＣＯ2濃度設定値と図示しないＣＯ2センサによって計測された被制御空間９のＣＯ2濃度計測値との偏差に基づいて、例えばＰＩＤ演算により操作量を演算し、この操作量を外気ダンパ１３に出力してダンパ開度を制御する。こうして、被制御空間９のＣＯ2濃度があらかじめ設定されたＣＯ2濃度設定値と一致するように外気導入量を制御する。外気不足判定部１５７は、外気不足か否かを判定する。
【００２９】
次に、本実施の形態の空調制御装置１５の動作を図３を用いて説明する。給気温度制御部１５０は、上記のように空調機１の冷水弁２および温水弁３の開度を制御する（図３ステップＳ１）。
ＣＯ2制御部１５６は、上記のように外気導入量を制御する（ステップＳ２）。
【００３０】
総和風量導出部１５２は、総和風量値を計測または演算する（ステップＳ３）。
給気風量制御部１５１は、上記のように総和風量値に応じて空調機１の給気ファン回転数を制御することにより、空調機１が供給する給気の風量を制御する（ステップＳ４）。
【００３１】
風量不足判定部１５４は、総和風量導出部１５２が計測または演算した総和風量値と総和風量下限値記憶部１５３に記憶されている総和風量下限値とを比較して、総和風量不足か否かを判定する（ステップＳ５）。風量不足判定部１５４は、総和風量値が総和風量下限値を下回る場合、総和風量不足と判定する。
【００３２】
一方、外気不足判定部１５７は、外気不足か否かを判定する（ステップＳ６）。外気不足か否かは以下のようにして判定される。まず、外気不足判定部１５７は、ＣＯ2制御出力が最大かどうか、すなわちＣＯ2制御部１５６が演算した操作量が最大値１００％かどうかを判定する。また、外気不足判定部１５７は、給気風量制御部１５１が演算した給気風量制御出力が一定値（例えば７０％）以下かどうかを判定する。外気不足判定部１５７は、ＣＯ2制御出力が最大、かつ給気風量制御出力が一定値以下の場合、外気不足と判定する。総和風量不足と外気不足のうち少なくとも一方が成立した場合、風量不足と判定されたことになる。
【００３３】
給気温度設定部１５５は、総和風量不足と外気不足のうち少なくとも一方が成立した場合、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４が風量を増やす方向に給気温度設定値を所定幅（たとえば２℃）だけ変更する（ステップＳ７）。空調機１が室内温度よりも低い温度の冷風を吹いている場合、ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４が風量を増やす方向とは、給気温度設定値を上げる方向のことを指す。また、空調機１が室内温度よりも高い温度の温風を吹いている場合、ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４が風量を増やす方向とは、給気温度設定値を下げる方向のことを指す。冷風か温風かは、例えば被制御エリアＺ１〜Ｚ４毎の室内温度計測値を、対応するＶＡＶユニット８−１〜８−４の風量で重み付けした加重平均値と給気温度とを比較して判断したり、被制御空間９から空調機１に戻される還気の温度を室内温度として、この室内温度と給気温度とを比較して判断したりすることができる。
空調制御装置１５は、以上のようなステップＳ１〜Ｓ７の処理を空調制御が停止するまで（図３ステップＳ８においてＹＥＳ）、一定時間毎に行う。
【００３４】
ステップＳ７において、給気温度設定部１５５が給気温度設定値を変更すると、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４は風量を増やす方向に動作する。例えば空調機１が冷風を吹いている場合に給気温度設定値が上がると、給気温度制御部１５０による冷水弁制御によって給気温度が上がり、結果として室内温度計測値が上がるので、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４はＶＡＶユニット８−１〜８−４の風量を増加させて、室内温度計測値が室内温度設定値と一致するように制御する。また、空調機１が温風を吹いている場合に給気温度設定値が下がると、給気温度制御部１５０による温水弁制御によって給気温度が下がり、結果として室内温度計測値が下がるので、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４はＶＡＶユニット８−１〜８−４の風量を増加させて、室内温度計測値が室内温度設定値と一致するように制御する。
【００３５】
各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４が風量を増加させたことにより、総和風量導出部１５２が計測または演算する総和風量値が増加する（ステップＳ３）。
給気風量制御部１５１は、総和風量値の増加に応じて給気風量を増加させることになる（ステップＳ４）。こうして、総和風量値が総和風量下限値以上になるまで、給気温度設定値が繰り返し変更されることになる。
【００３６】
図４は本実施の形態の効果を説明する図である。なお、図４の例は空調機１が冷却動作をしている場合を示している。図７に示したように総和風量値が総和風量下限値１０００ＣＭＨを下回る場合、あるいは外気不足の場合、給気温度設定部１５５は給気温度設定値を上昇させる。この結果、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４は、ＶＡＶユニット８−１〜８−４の風量を増加させる。図７、図４の例では、被制御エリアＺ３のＶＡＶユニット８−３については空調負荷が無いという理由で風量が０ＣＭＨになっており、被制御エリアＺ４のＶＡＶユニット８−４については制御が停止しているという理由で風量が０ＣＭＨになっている。そこで、風を吹き出す必要のあるＶＡＶユニット８−１，８−２についてＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２が風量を増加させる。
【００３７】
この結果、ＶＡＶユニット８−１については風量が７５０ＣＭＨから８２５ＣＭＨに変更され、ＶＡＶユニット８−２については風量が１００ＣＭＨから１７５ＣＭＨに変更される。このときの総和風量は８２５ＣＭＨ＋１７５ＣＭＨ＋０ＣＭＨ＋０ＣＭＨ＝１０００ＣＭＨであり、総和風量下限値１０００ＣＭＨと一致する値まで総和風量が増加したことになる。被制御エリアＺ１，Ｚ２については風量が増加しているが、室内温度計測値は変化しないので、冷房運転の場合に室温が低くなり過ぎたり、暖房運転の場合に室温が高くなり過ぎたりすることはない。
【００３８】
以上、説明したように、本実施の形態では、総和風量不足と外気不足のうち少なくとも一方が成立する場合に、ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４が風量を増やす方向に給気温度設定値を変更することにより、ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４がそれぞれ対応する被制御エリアの負荷状況に応じて風量を増加させる。したがって、本発明では、総和風量が不足した場合または外気が不足した場合に、総和風量を総和風量下限値以上の値に増加させることができ、かつ室内温度の制御性を改善することができ、冷やし過ぎや暖め過ぎなどの室内環境の悪化をできるだけ少なくすることができる。
【００３９】
なお、風量が不足しておらず、かつ外気も不足していない場合には、給気温度設定部１５５は、通常のＶＡＶ給気温度最適設定制御（ロードリセット制御）などにより、給気温度設定値を最適値に決定する。
【００４０】
また、本実施の形態において、給気温度設定部１５５は、総和風量値が所定の総和風量上限値を上回った場合、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４が風量を減らす方向に給気温度設定値を所定幅（たとえば２℃）だけ変更するようにしてもよい。空調機１が室内温度よりも低い温度の冷風を吹いている場合、ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４が風量を減らす方向とは、給気温度設定値を下げる方向のことを指す。また、空調機１が室内温度よりも高い温度の温風を吹いている場合、ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４が風量を減らす方向とは、給気温度設定値を上げる方向のことを指す。
また、本実施の形態では、給気温度設定値を変更する際に所定幅だけ変更するようにしているが、ＰＩＤ制御のようなロジックで給気温度設定値の変更幅を演算するようにしてもよい。
【００４１】
ＣＯ2制御部１５６と外気不足判定部１５７とは必須の構成要件ではない。ＣＯ2制御が未導入の空調システムの場合、図３のステップＳ２，Ｓ６の処理が実施されないことになるので、給気温度設定部１５５は、総和風量不足の場合に、給気温度設定値を変更すればよい（ステップＳ７）。
また、図３のステップＳ５の総和風量不足判定処理を実施せずに、ステップＳ６の外気不足判定処理のみを実施して、外気不足の場合に風量不足と判定して、給気温度設定値を変更するようにしてもよい。
【００４２】
本実施の形態のＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４と空調制御装置１５の各々は、ＣＰＵ、記憶装置および外部とのインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。各装置のＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、空調機と複数の変風量ユニットとを備えた空調システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１…空調機、２…冷水弁、３…温水弁、４…冷却コイル、５…加熱コイル、６…給気ファン、７…給気ダクト、８−１〜８−４…ＶＡＶユニット、９…被制御空間、１０−１〜１０−４……吹出口、１１−１〜１１−４…ＶＡＶコントロールユニット、１２−１〜１２−４，１４…温度センサ、１３…外気ダンパ、１５…空調制御装置、１５０…給気温度制御部、１５１…給気風量制御部、１５２…総和風量導出部、１５３…総和風量下限値記憶部、１５４…風量不足判定部、１５５…給気温度設定部、１５６…ＣＯ2制御部、１５７…外気不足判定部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調システムに係り、特に空調機と複数の変風量ユニットとを備えた空調システムにおける空調制御装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のＶＡＶ（Variable Air Volume）ユニットが設置された被制御空間の空調制御は、各ＶＡＶユニットが吹き出す風量を負荷に応じて演算することにより、行われる。また、あらかじめ空調機の給気定格（例えば４０００ＣＭＨ）および最小外気量（例えば１０００ＣＭＨ）が定められ、また各ＶＡＶユニットの最大風量（例えば１０００ＣＭＨ）および最小風量（例えば２００ＣＭＨ）が定められている。被制御エリアの環境を維持するための換気の必要性により、被制御空間に送られる風量の総和には、最低限の必要量という制約がある。その総和風量の下限値を確保するために、各被制御エリアのＶＡＶユニットの最小風量が０よりも大きめの数値に固定されている。
【０００３】
図５は従来の空調システムにおける最小風量設定の例を示す図である。図５に示す空調システムは、空調機１と、空調機１への冷水の量を制御する冷水弁２と、空調機１への温水の量を制御する温水弁３と、空調機１からの給気を被制御空間９へ供給する給気ダクト７と、被制御空間９へ供給する給気の量を被制御エリアＺ１〜Ｚ４毎に制御するＶＡＶユニット８−１〜８−４と、ＶＡＶユニット８−１〜８−４を制御する制御装置であるＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４と、被制御空間９の室内温度を被制御エリアＺ１〜Ｚ４毎に計測する温度センサ１２−１〜１２−４と、空調機１に取り入れる外気の量を調整する外気ダンパ１３と、給気の温度を計測する温度センサ１４とを備えている。空調機１は、冷却コイル４と、加熱コイル５と、給気ファン６とを有する。図５における１０−１〜１０−４は給気の吹出口である。
【０００４】
図５の例では、被制御エリアＺ１のＶＡＶユニット８−１の風量が９００ＣＭＨ、被制御エリアＺ２のＶＡＶユニット８−２の風量が７００ＣＭＨ、被制御エリアＺ３，Ｚ４のＶＡＶユニット８−３，８−４の風量が２００ＣＭＨとなっている。すなわち、被制御エリアＺ３，Ｚ４については空調負荷が少ないために、ＶＡＶユニット８−３，８−４の風量が最小風量に設定されている。このように、ＶＡＶユニット８−３，８−４の風量が最小風量に設定されている場合、風量を更に下げることができなくなるので、制御可能な温度範囲に制約が生じ、冷房運転の場合に室温が低くなり過ぎたり、暖房運転の場合に室温が高くなり過ぎたりする可能性があった。
【０００５】
そこで、総和風量を総和風量下限値以上の値に維持しつつ、各被制御エリアの風量が最小風量設定値によって制約されることによる制御の限界を改善する技術が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１、特許文献２に開示された技術は、各被制御エリアの要求風量（操作量）の総和が総和風量下限値を下回っている場合は、各被制御エリアの総和風量が総和風量下限値以上の値になるようにした上で、各ＶＡＶユニットの風量を決定するようにしたものである。
【０００６】
図６は特許文献１、特許文献２に開示された技術に基づく最小風量設定の例を示す図である。図６の例では、被制御エリアＺ１のＶＡＶユニット８−１の風量が９００ＣＭＨ、被制御エリアＺ２のＶＡＶユニット８−２の風量が７００ＣＭＨ、被制御エリアＺ３のＶＡＶユニット８−３の風量が５０ＣＭＨ、被制御エリアＺ４のＶＡＶユニット８−４の風量が１００ＣＭＨとなっている。したがって、総和風量は９００ＣＭＨ＋７００ＣＭＨ＋５０ＣＭＨ＋１００ＣＭＨ＝１７５０ＣＭＨである。
【０００７】
このように、図６の例では、総和風量が総和風量下限値１０００ＣＭＨ以上の値になるようにしつつ、被制御エリアＺ３，Ｚ４のＶＡＶユニット８−３，８−４の最小風量設定値を被制御エリアＺ３，Ｚ４の負荷に応じて下げているので、最小風量設定値の制約を緩和することができ、冷房運転の場合に室温が低くなり過ぎたり、暖房運転の場合に室温が高くなり過ぎたりするという問題を解消することができる。また、図６の例では、総和風量を削減することで、図５の例に比べて消費エネルギーを削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−７９３７８号公報
【特許文献２】特開２０１０−７９３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の技術では、ＶＡＶユニットの停止や空調負荷の低下により、総和風量が総和風量下限値を下回ると、最小風量設定値を上げて対応するために、以下のような問題点が生じる可能性があった。図７、図８は従来の問題点を説明する図である。図７の例では、被制御エリアＺ１のＶＡＶユニット８−１の風量が７５０ＣＭＨ、被制御エリアＺ２のＶＡＶユニット８−２の風量が１００ＣＭＨ、被制御エリアＺ３，Ｚ４のＶＡＶユニット８−３，８−４の風量が０ＣＭＨとなっている。このうち、被制御エリアＺ３のＶＡＶユニット８−３については空調負荷が無いという理由で風量が０ＣＭＨになっているものとし、被制御エリアＺ４のＶＡＶユニット８−４については制御が停止しているという理由で風量が０ＣＭＨになっているものとする。総和風量は７５０ＣＭＨ＋１００ＣＭＨ＋０ＣＭＨ＋０ＣＭＨ＝８５０ＣＭＨであり、総和風量下限値１０００ＣＭＨを下回っている。
【００１０】
従来の技術では、図７に示した状態になると、全体の総和風量を維持するために、図８に示すように最小風量設定値を上げて対応する。図８の例では、被制御エリアＺ２，Ｚ３のＶＡＶユニット８−２，８−３の最小風量設定値を１２５ＣＭＨとしている。これにより、総和風量は７５０ＣＭＨ＋１２５ＣＭＨ＋１２５ＣＭＨ＋０ＣＭＨ＝１０００ＣＭＨとなる。このように、従来の技術によれば、総和風量を総和風量下限値以上の値に維持することができる。
【００１１】
しかしながら、被制御エリアＺ２については負荷が小さいにも拘わらず、風量を１００ＣＭＨから１２５ＣＭＨに上げることになり、被制御エリアＺ３については負荷が無いにも拘わらず、風量を０ＣＭＨから１２５ＣＭＨに上げることになるので、必要以上の風量を供給することになり、冷房運転の場合に室温が低くなり過ぎたり、暖房運転の場合に室温が高くなり過ぎたりする可能性があった。
なお、同様の問題は外気が不足した場合にも発生する。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、風量が不足した場合に、総和風量を総和風量下限値以上の値に増加させると同時に、室内温度の制御性を改善することができる空調制御装置および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】
【００１３】
本発明は、空調機と、この空調機から複数の被制御エリアに供給される給気の風量を被制御エリアの負荷状況に応じて制御する複数の変風量ユニットとを備えた空調システムにおける空調制御装置において、給気温度計測値が給気温度設定値と一致するように、前記空調機が供給する給気の温度を制御する給気温度制御手段と、被制御エリアの環境を維持するために必要な風量に対して風量不足か否かを判定する風量不足判定手段と、この風量不足判定手段が風量不足と判定した場合に、前記変風量ユニットが風量を増やす方向に前記給気温度設定値を変更する給気温度設定手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の空調制御装置の１構成例は、さらに、各変風量ユニットに供給される風量の総和である総和風量値を計測または演算する総和風量導出手段と、前記総和風量値に応じて、前記空調機が供給する給気の風量を制御する給気風量制御手段とを備え、前記風量不足判定手段は、前記総和風量値とあらかじめ定められた総和風量下限値とを比較して、風量不足か否かを判定することを特徴とするものである。
また、本発明の空調制御装置の１構成例は、さらに、前記複数の被制御エリアのＣＯ2濃度があらかじめ設定されたＣＯ2濃度設定値と一致するように、前記空調機への外気導入量を制御するＣＯ2制御手段を備え、前記風量不足判定手段は、外気不足か否かを判定することにより、風量不足か否かを判定することを特徴とするものである。
また、本発明の空調制御装置の１構成例は、さらに、前記複数の被制御エリアのＣＯ2濃度があらかじめ設定されたＣＯ2濃度設定値と一致するように、前記空調機への外気導入量を制御するＣＯ2制御手段を備え、前記風量不足判定手段は、前記総和風量値と前記総和風量下限値とを比較して総和風量不足か否かを判定すると共に、外気不足か否かを判定し、総和風量不足と外気不足のうち少なくとも一方が成立する場合に、風量不足と判定することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明は、空調機と、この空調機から複数の被制御エリアに供給される給気の風量を被制御エリアの負荷状況に応じて制御する複数の変風量ユニットとを備えた空調システムにおける空調制御方法において、給気温度計測値が給気温度設定値と一致するように、前記空調機が供給する給気の温度を制御する給気温度制御ステップと、被制御エリアの環境を維持するために必要な風量に対して風量不足か否かを判定する風量不足判定ステップと、風量不足と判定した場合に、前記変風量ユニットが風量を増やす方向に前記給気温度設定値を変更する給気温度設定ステップとを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、風量不足か否かを判定し、風量不足と判定した場合に、変風量ユニットが風量を増やす方向に給気温度設定値を変更することにより、動作中の各変風量ユニットがそれぞれ対応する被制御エリアの負荷状況に応じて風量を増加させる。本発明では、風量が増加しても、室内温度計測値は変化しないので、冷房運転の場合に室温が低くなり過ぎたり、暖房運転の場合に室温が高くなり過ぎたりすることはない。したがって、本発明では、総和風量が不足した場合に、総和風量を総和風量下限値以上の値に増加させることができ、かつ室内温度の制御性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る空調システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る空調システムの空調制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る空調システムの空調制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係る空調システムの効果を説明する図である。
【図５】従来の空調システムにおける最小風量設定の例を示す図である。
【図６】従来の空調システムにおける最小風量設定の別の例を示す図である。
【図７】従来の空調システムの問題点を説明する図である。
【図８】従来の空調システムの問題点を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［発明の原理］
本発明では、各ＶＡＶユニットの総和風量が被制御空間に最低限必要な総和風量下限値を下回る場合、または空調機に導入する外気が不足している場合、給気温度設定値を変更し、各ＶＡＶユニットの風量を上げるようにしている。これにより、本発明では、風量増加の必要性がない被制御エリアに対して必要以上の風量を供給してしまうという問題を回避することができる。
【００１８】
［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る空調システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態の空調システムは、空調機１と、冷水弁２と、温水弁３と、給気ダクト７と、ＶＡＶユニット８−１〜８−４と、ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４と、温度センサ１２−１〜１２−４と、外気ダンパ１３と、温度センサ１４と、空調制御装置１５とを備えている。
【００１９】
空調機１は、冷却コイル４と、加熱コイル５と、給気ファン６とを有する。ＶＡＶユニット８−１〜８−４とＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４とは、被制御空間９の被制御エリアＺ１〜Ｚ４毎に設けられる。ＶＡＶユニット８−１〜８−４内には図示しないダンパが設けられており、ＶＡＶユニット８−１〜８−４を通過する給気の量を調整できるようになっている。図１における１０−１〜１０−４は給気の吹出口である。
【００２０】
空調機１における給気ファン６の回転数と、冷水弁２および温水弁３の開度は空調制御装置１５により制御される。空調制御装置１５は、給気温度設定値と温度センサ１４によって計測された給気温度計測値との偏差に基づいて、例えばＰＩＤ演算により操作量を演算し、この操作量を冷水弁２または温水弁３に出力して弁開度を制御する。冷却動作の場合、操作量に応じて冷水弁２の開度が決定されることにより、空調機１の冷却コイル４に供給される冷水の量が制御される。一方、加熱動作の場合、操作量に応じて温水弁３の開度が決定されることにより、空調機１の加熱コイル５に供給される温水の量が制御される。すなわち、空調制御装置１５は、空調機１が冷却動作している場合、温水弁３の開度を０％にし、給気温度計測値が給気温度設定値と一致するように冷水弁２の開度を制御する。また、空調制御装置１５は、空調機１が加熱動作している場合、冷水弁２の開度を０％にし、給気温度計測値が給気温度設定値と一致するように温水弁３の開度を制御する。
【００２１】
冷却コイル４によって冷却された空気または加熱コイル５によって加熱された空気は、給気ファン６によって送り出される。給気ファン６によって送り出された空気（給気）は、給気ダクト７を介して各被制御エリアＺ１〜Ｚ４のＶＡＶユニット８−１〜８−４へ供給され、ＶＡＶユニット８−１〜８−４を通過して各被制御エリアＺ１〜Ｚ４へ供給されるようになっている。
【００２２】
ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４は、各被制御エリアＺ１〜Ｚ４の温度センサ１２−１〜１２−４によって計測された室内温度計測値と室内温度設定値との偏差に基づいて、例えばＰＩＤ演算により各被制御エリアＺ１〜Ｚ４の要求風量を演算して要求風量値を空調制御装置１５へ送る一方、その要求風量を確保するように、ＶＡＶユニット８−１〜８−４内のダンパ（不図示）の開度を制御する。ただし、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４には、空調制御装置１５から最小風量設定値が設定される。ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４は、演算した要求風量値が最小風量設定値を下回る場合、最小風量設定値を要求風量値とする。本実施の形態では、最小風量設定値は０ＣＭＨに設定されている。
【００２３】
空調制御装置１５は、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４から送られてくる計測風量値からシステム全体の総和風量値を演算し、この総和風量値に応じた給気ファン回転数を求め、この求めた給気ファン回転数となるように空調機１を制御する。
以上の動作は、従来の空調システムと同様である。
【００２４】
次に、本実施の形態の特徴について説明する。図２は空調制御装置１５の構成を示すブロック図である。空調制御装置１５は、給気温度制御部１５０と、給気風量制御部１５１と、総和風量導出部１５２と、総和風量下限値記憶部１５３と、風量不足判定部１５４と、給気温度設定部１５５と、ＣＯ2制御部１５６と、外気不足判定部１５７とを有する。
【００２５】
給気温度制御部１５０は、空調機１の冷水弁２および温水弁３の開度を制御することにより、空調機１が供給する給気の温度を制御する。給気風量制御部１５１は、空調機１の給気ファン回転数を制御することにより、空調機１が供給する給気の風量を制御する。総和風量導出部１５２は、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４から送られてくる計測風量値の総和である総和風量値を演算する。
【００２６】
なお、本実施の形態では、各ＶＡＶユニット８−１〜８−４が計測した計測風量値を各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４を介して受け取って総和風量値を演算しているが、総和風量値そのものを計測するようにしてもよい。この計測は、給気ダクト７の根本（温度センサ１４が設けられている位置）に風量センサを設置することで実現することができる。また、総和風量導出部１５２は、空調機１のファン回転数を調整するインバータ出力値から総和風量値を演算することも可能である。この場合、総和風量値は、空調機定格風量値とインバータ出力値（％）との積によって求めることができる。また、総和風量導出部１５２は、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４から送られてくる要求風量値の総和を総和風量値として演算するようにしてもよい。
総和風量下限値記憶部１５３は、室圧や換気量などから決まる、被制御空間９に最低限必要な総和風量を表す総和風量下限値をあらかじめ記憶している。
【００２７】
風量不足判定部１５４は、総和風量導出部１５２が計測または演算した総和風量値と総和風量下限値記憶部１５３に記憶されている総和風量下限値とを比較して、風量不足か否かを判定する。給気温度設定部１５５は、風量不足と判定された場合、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４が風量を増やす方向に給気温度設定値を変更する。
【００２８】
ＣＯ2制御部１５６は、所定のＣＯ2濃度設定値と図示しないＣＯ2センサによって計測された被制御空間９のＣＯ2濃度計測値との偏差に基づいて、例えばＰＩＤ演算により操作量を演算し、この操作量を外気ダンパ１３に出力してダンパ開度を制御する。こうして、被制御空間９のＣＯ2濃度があらかじめ設定されたＣＯ2濃度設定値と一致するように外気導入量を制御する。外気不足判定部１５７は、外気不足か否かを判定する。
【００２９】
次に、本実施の形態の空調制御装置１５の動作を図３を用いて説明する。給気温度制御部１５０は、上記のように空調機１の冷水弁２および温水弁３の開度を制御する（図３ステップＳ１）。
ＣＯ2制御部１５６は、上記のように外気導入量を制御する（ステップＳ２）。
【００３０】
総和風量導出部１５２は、総和風量値を計測または演算する（ステップＳ３）。
給気風量制御部１５１は、上記のように総和風量値に応じて空調機１の給気ファン回転数を制御することにより、空調機１が供給する給気の風量を制御する（ステップＳ４）。
【００３１】
風量不足判定部１５４は、総和風量導出部１５２が計測または演算した総和風量値と総和風量下限値記憶部１５３に記憶されている総和風量下限値とを比較して、総和風量不足か否かを判定する（ステップＳ５）。風量不足判定部１５４は、総和風量値が総和風量下限値を下回る場合、総和風量不足と判定する。
【００３２】
一方、外気不足判定部１５７は、外気不足か否かを判定する（ステップＳ６）。外気不足か否かは以下のようにして判定される。まず、外気不足判定部１５７は、ＣＯ2制御出力が最大かどうか、すなわちＣＯ2制御部１５６が演算した操作量が最大値１００％かどうかを判定する。また、外気不足判定部１５７は、給気風量制御部１５１が演算した給気風量制御出力が一定値（例えば７０％）以下かどうかを判定する。外気不足判定部１５７は、ＣＯ2制御出力が最大、かつ給気風量制御出力が一定値以下の場合、外気不足と判定する。総和風量不足と外気不足のうち少なくとも一方が成立した場合、風量不足と判定されたことになる。
【００３３】
給気温度設定部１５５は、総和風量不足と外気不足のうち少なくとも一方が成立した場合、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４が風量を増やす方向に給気温度設定値を所定幅（たとえば２℃）だけ変更する（ステップＳ７）。空調機１が室内温度よりも低い温度の冷風を吹いている場合、ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４が風量を増やす方向とは、給気温度設定値を上げる方向のことを指す。また、空調機１が室内温度よりも高い温度の温風を吹いている場合、ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４が風量を増やす方向とは、給気温度設定値を下げる方向のことを指す。冷風か温風かは、例えば被制御エリアＺ１〜Ｚ４毎の室内温度計測値を、対応するＶＡＶユニット８−１〜８−４の風量で重み付けした加重平均値と給気温度とを比較して判断したり、被制御空間９から空調機１に戻される還気の温度を室内温度として、この室内温度と給気温度とを比較して判断したりすることができる。
空調制御装置１５は、以上のようなステップＳ１〜Ｓ７の処理を空調制御が停止するまで（図３ステップＳ８においてＹＥＳ）、一定時間毎に行う。
【００３４】
ステップＳ７において、給気温度設定部１５５が給気温度設定値を変更すると、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４は風量を増やす方向に動作する。例えば空調機１が冷風を吹いている場合に給気温度設定値が上がると、給気温度制御部１５０による冷水弁制御によって給気温度が上がり、結果として室内温度計測値が上がるので、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４はＶＡＶユニット８−１〜８−４の風量を増加させて、室内温度計測値が室内温度設定値と一致するように制御する。また、空調機１が温風を吹いている場合に給気温度設定値が下がると、給気温度制御部１５０による温水弁制御によって給気温度が下がり、結果として室内温度計測値が下がるので、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４はＶＡＶユニット８−１〜８−４の風量を増加させて、室内温度計測値が室内温度設定値と一致するように制御する。
【００３５】
各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４が風量を増加させたことにより、総和風量導出部１５２が計測または演算する総和風量値が増加する（ステップＳ３）。
給気風量制御部１５１は、総和風量値の増加に応じて給気風量を増加させることになる（ステップＳ４）。こうして、総和風量値が総和風量下限値以上になるまで、給気温度設定値が繰り返し変更されることになる。
【００３６】
図４は本実施の形態の効果を説明する図である。なお、図４の例は空調機１が冷却動作をしている場合を示している。図７に示したように総和風量値が総和風量下限値１０００ＣＭＨを下回る場合、あるいは外気不足の場合、給気温度設定部１５５は給気温度設定値を上昇させる。この結果、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４は、ＶＡＶユニット８−１〜８−４の風量を増加させる。図７、図４の例では、被制御エリアＺ３のＶＡＶユニット８−３については空調負荷が無いという理由で風量が０ＣＭＨになっており、被制御エリアＺ４のＶＡＶユニット８−４については制御が停止しているという理由で風量が０ＣＭＨになっている。そこで、風を吹き出す必要のあるＶＡＶユニット８−１，８−２についてＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２が風量を増加させる。
【００３７】
この結果、ＶＡＶユニット８−１については風量が７５０ＣＭＨから８２５ＣＭＨに変更され、ＶＡＶユニット８−２については風量が１００ＣＭＨから１７５ＣＭＨに変更される。このときの総和風量は８２５ＣＭＨ＋１７５ＣＭＨ＋０ＣＭＨ＋０ＣＭＨ＝１０００ＣＭＨであり、総和風量下限値１０００ＣＭＨと一致する値まで総和風量が増加したことになる。被制御エリアＺ１，Ｚ２については風量が増加しているが、室内温度計測値は変化しないので、冷房運転の場合に室温が低くなり過ぎたり、暖房運転の場合に室温が高くなり過ぎたりすることはない。
【００３８】
以上、説明したように、本実施の形態では、総和風量不足と外気不足のうち少なくとも一方が成立する場合に、ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４が風量を増やす方向に給気温度設定値を変更することにより、ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４がそれぞれ対応する被制御エリアの負荷状況に応じて風量を増加させる。したがって、本発明では、総和風量が不足した場合または外気が不足した場合に、総和風量を総和風量下限値以上の値に増加させることができ、かつ室内温度の制御性を改善することができ、冷やし過ぎや暖め過ぎなどの室内環境の悪化をできるだけ少なくすることができる。
【００３９】
なお、風量が不足しておらず、かつ外気も不足していない場合には、給気温度設定部１５５は、通常のＶＡＶ給気温度最適設定制御（ロードリセット制御）などにより、給気温度設定値を最適値に決定する。
【００４０】
また、本実施の形態において、給気温度設定部１５５は、総和風量値が所定の総和風量上限値を上回った場合、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４が風量を減らす方向に給気温度設定値を所定幅（たとえば２℃）だけ変更するようにしてもよい。空調機１が室内温度よりも低い温度の冷風を吹いている場合、ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４が風量を減らす方向とは、給気温度設定値を下げる方向のことを指す。また、空調機１が室内温度よりも高い温度の温風を吹いている場合、ＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４が風量を減らす方向とは、給気温度設定値を上げる方向のことを指す。
また、本実施の形態では、給気温度設定値を変更する際に所定幅だけ変更するようにしているが、ＰＩＤ制御のようなロジックで給気温度設定値の変更幅を演算するようにしてもよい。
【００４１】
ＣＯ2制御部１５６と外気不足判定部１５７とは必須の構成要件ではない。ＣＯ2制御が未導入の空調システムの場合、図３のステップＳ２，Ｓ６の処理が実施されないことになるので、給気温度設定部１５５は、総和風量不足の場合に、給気温度設定値を変更すればよい（ステップＳ７）。
また、図３のステップＳ５の総和風量不足判定処理を実施せずに、ステップＳ６の外気不足判定処理のみを実施して、外気不足の場合に風量不足と判定して、給気温度設定値を変更するようにしてもよい。
【００４２】
本実施の形態のＶＡＶコントロールユニット１１−１〜１１−４と空調制御装置１５の各々は、ＣＰＵ、記憶装置および外部とのインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。各装置のＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、空調機と複数の変風量ユニットとを備えた空調システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１…空調機、２…冷水弁、３…温水弁、４…冷却コイル、５…加熱コイル、６…給気ファン、７…給気ダクト、８−１〜８−４…ＶＡＶユニット、９…被制御空間、１０−１〜１０−４……吹出口、１１−１〜１１−４…ＶＡＶコントロールユニット、１２−１〜１２−４，１４…温度センサ、１３…外気ダンパ、１５…空調制御装置、１５０…給気温度制御部、１５１…給気風量制御部、１５２…総和風量導出部、１５３…総和風量下限値記憶部、１５４…風量不足判定部、１５５…給気温度設定部、１５６…ＣＯ2制御部、１５７…外気不足判定部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調機と、この空調機から複数の被制御エリアに供給される給気の風量を被制御エリアの負荷状況に応じて制御する複数の変風量ユニットとを備えた空調システムにおける空調制御装置において、
給気温度計測値が給気温度設定値と一致するように、前記空調機が供給する給気の温度を制御する給気温度制御手段と、
被制御エリアの環境を維持するために必要な風量に対して風量不足か否かを判定する風量不足判定手段と、
この風量不足判定手段が風量不足と判定した場合に、前記変風量ユニットが風量を増やす方向に前記給気温度設定値を変更する給気温度設定手段とを備えることを特徴とする空調制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の空調制御装置において、
さらに、各変風量ユニットに供給される風量の総和である総和風量値を計測または演算する総和風量導出手段と、
前記総和風量値に応じて、前記空調機が供給する給気の風量を制御する給気風量制御手段とを備え、
前記風量不足判定手段は、前記総和風量値とあらかじめ定められた総和風量下限値とを比較して、風量不足か否かを判定することを特徴とする空調制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の空調制御装置において、
さらに、前記複数の被制御エリアのＣＯ2濃度があらかじめ設定されたＣＯ2濃度設定値と一致するように、前記空調機への外気導入量を制御するＣＯ2制御手段を備え、
前記風量不足判定手段は、外気不足か否かを判定することにより、風量不足か否かを判定することを特徴とする空調制御装置。
【請求項４】
請求項２記載の空調制御装置において、
さらに、前記複数の被制御エリアのＣＯ2濃度があらかじめ設定されたＣＯ2濃度設定値と一致するように、前記空調機への外気導入量を制御するＣＯ2制御手段を備え、
前記風量不足判定手段は、前記総和風量値と前記総和風量下限値とを比較して総和風量不足か否かを判定すると共に、外気不足か否かを判定し、総和風量不足と外気不足のうち少なくとも一方が成立する場合に、風量不足と判定することを特徴とする空調制御装置。
【請求項５】
空調機と、この空調機から複数の被制御エリアに供給される給気の風量を被制御エリアの負荷状況に応じて制御する複数の変風量ユニットとを備えた空調システムにおける空調制御方法において、
給気温度計測値が給気温度設定値と一致するように、前記空調機が供給する給気の温度を制御する給気温度制御ステップと、
被制御エリアの環境を維持するために必要な風量に対して風量不足か否かを判定する風量不足判定ステップと、
風量不足と判定した場合に、前記変風量ユニットが風量を増やす方向に前記給気温度設定値を変更する給気温度設定ステップとを備えることを特徴とする空調制御方法。
【請求項６】
請求項５記載の空調制御方法において、
さらに、各変風量ユニットに供給される風量の総和である総和風量値を計測または演算する総和風量導出ステップと、
前記総和風量値に応じて、前記空調機が供給する給気の風量を制御する給気風量制御ステップとを備え、
前記風量不足判定ステップは、前記総和風量値とあらかじめ定められた総和風量下限値とを比較して、風量不足か否かを判定することを特徴とする空調制御方法。
【請求項７】
請求項５記載の空調制御方法において、
さらに、前記複数の被制御エリアのＣＯ2濃度があらかじめ設定されたＣＯ2濃度設定値と一致するように、前記空調機への外気導入量を制御するＣＯ2制御ステップを備え、
前記風量不足判定ステップは、外気不足か否かを判定することにより、風量不足か否かを判定することを特徴とする空調制御方法。
【請求項８】
請求項６記載の空調制御方法において、
さらに、前記複数の被制御エリアのＣＯ2濃度があらかじめ設定されたＣＯ2濃度設定値と一致するように、前記空調機への外気導入量を制御するＣＯ2制御ステップを備え、
前記風量不足判定ステップは、前記総和風量値と前記総和風量下限値とを比較して総和風量不足か否かを判定すると共に、外気不足か否かを判定し、総和風量不足と外気不足のうち少なくとも一方が成立する場合に、風量不足と判定することを特徴とする空調制御方法。
【請求項１】
空調機と、この空調機から複数の被制御エリアに供給される給気の風量を被制御エリアの負荷状況に応じて制御する複数の変風量ユニットとを備えた空調システムにおける空調制御装置において、
給気温度計測値が給気温度設定値と一致するように、前記空調機が供給する給気の温度を制御する給気温度制御手段と、
被制御エリアの環境を維持するために必要な風量に対して風量不足か否かを判定する風量不足判定手段と、
この風量不足判定手段が風量不足と判定した場合に、前記変風量ユニットが風量を増やす方向に前記給気温度設定値を変更する給気温度設定手段とを備えることを特徴とする空調制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の空調制御装置において、
さらに、各変風量ユニットに供給される風量の総和である総和風量値を計測または演算する総和風量導出手段と、
前記総和風量値に応じて、前記空調機が供給する給気の風量を制御する給気風量制御手段とを備え、
前記風量不足判定手段は、前記総和風量値とあらかじめ定められた総和風量下限値とを比較して、風量不足か否かを判定することを特徴とする空調制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の空調制御装置において、
さらに、前記複数の被制御エリアのＣＯ2濃度があらかじめ設定されたＣＯ2濃度設定値と一致するように、前記空調機への外気導入量を制御するＣＯ2制御手段を備え、
前記風量不足判定手段は、外気不足か否かを判定することにより、風量不足か否かを判定することを特徴とする空調制御装置。
【請求項４】
請求項２記載の空調制御装置において、
さらに、前記複数の被制御エリアのＣＯ2濃度があらかじめ設定されたＣＯ2濃度設定値と一致するように、前記空調機への外気導入量を制御するＣＯ2制御手段を備え、
前記風量不足判定手段は、前記総和風量値と前記総和風量下限値とを比較して総和風量不足か否かを判定すると共に、外気不足か否かを判定し、総和風量不足と外気不足のうち少なくとも一方が成立する場合に、風量不足と判定することを特徴とする空調制御装置。
【請求項５】
空調機と、この空調機から複数の被制御エリアに供給される給気の風量を被制御エリアの負荷状況に応じて制御する複数の変風量ユニットとを備えた空調システムにおける空調制御方法において、
給気温度計測値が給気温度設定値と一致するように、前記空調機が供給する給気の温度を制御する給気温度制御ステップと、
被制御エリアの環境を維持するために必要な風量に対して風量不足か否かを判定する風量不足判定ステップと、
風量不足と判定した場合に、前記変風量ユニットが風量を増やす方向に前記給気温度設定値を変更する給気温度設定ステップとを備えることを特徴とする空調制御方法。
【請求項６】
請求項５記載の空調制御方法において、
さらに、各変風量ユニットに供給される風量の総和である総和風量値を計測または演算する総和風量導出ステップと、
前記総和風量値に応じて、前記空調機が供給する給気の風量を制御する給気風量制御ステップとを備え、
前記風量不足判定ステップは、前記総和風量値とあらかじめ定められた総和風量下限値とを比較して、風量不足か否かを判定することを特徴とする空調制御方法。
【請求項７】
請求項５記載の空調制御方法において、
さらに、前記複数の被制御エリアのＣＯ2濃度があらかじめ設定されたＣＯ2濃度設定値と一致するように、前記空調機への外気導入量を制御するＣＯ2制御ステップを備え、
前記風量不足判定ステップは、外気不足か否かを判定することにより、風量不足か否かを判定することを特徴とする空調制御方法。
【請求項８】
請求項６記載の空調制御方法において、
さらに、前記複数の被制御エリアのＣＯ2濃度があらかじめ設定されたＣＯ2濃度設定値と一致するように、前記空調機への外気導入量を制御するＣＯ2制御ステップを備え、
前記風量不足判定ステップは、前記総和風量値と前記総和風量下限値とを比較して総和風量不足か否かを判定すると共に、外気不足か否かを判定し、総和風量不足と外気不足のうち少なくとも一方が成立する場合に、風量不足と判定することを特徴とする空調制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１５４５９６（Ｐ２０１２−１５４５９６Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６２５１（Ｐ２０１１−１６２５１）
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００００６６６６）アズビル株式会社 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００００６６６６）アズビル株式会社 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
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