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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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ERFINDUNGSGEBIET
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Die
Erfindung betrifft ein Klimaanlagensteuersystem, das Klimabedingungen
in einem Büro, einem Krankenhaus oder ähnlichen
steuert, einen Zufuhrluftumschaltcontroller für die Verwendung
in dem Klimaanlagensteuersystem und ein Klimaanlagensteuerverfahren.
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BESCHREIBUNG DES STANDS DER
TECHNIK
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Die
Wärmeempfindung des menschlichen Körpers wird
durch viele Faktoren, wie etwa die Raumtemperatur, die Innenraumfeuchtigkeit,
der Hauptstrahltemperatur, der Bewegungsmenge, der Kleidungsmenge
und der Luftgeschwindigkeit beeinflusst.
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Üblicherweise
jedoch ist in einem Bürogebäude, in dem Menschen
anwesend sind, die Luftgeschwindigkeit kleiner oder gleich 0,1 m/s,
und dementsprechend wird das Wärmeempfinden hierdurch kaum
beeinflusst. Jedoch ist das Kleidungsmenge jahreszeitlich bedingt,
etwa im Sommer oder im Winter, und die Bewegungsmenge wird in gewisser
Weise von der Art des Gebäudes und seiner Verwendung beeinflusst,
wie etwa einem Bürogebäude oder einem Kaufhaus.
Des Weiteren folgt die Hauptstrahltemperatur im Wesentlichen der
Raumtemperatur, außer auf einer Fensterseite.
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Somit,
wenn die oben beschriebenen Einflussfaktoren untersucht werden,
ist die Feuchtigkeit, nach der Raumtemperatur, der zweite Faktor,
der in großem Ausmaß das Empfinden des Menschen
beeinflusst.
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1 zeigt
als einen Bereich A eine Wertekombinationen der Raumtemperatur und
der Feuchtigkeit, die festgelegt sind, sodass ein Empfindungsindex
(PMV (predicted mean vote)), der das Empfinden der Menschen durch
einen numerischen Wert darstellt, innerhalb eines komfortablen Bereichs
von 0,3 bis 0,5 bleibt (in dem Fall der Betrachtung von Energieeinsparung
zur Zeit des Kühlens im Sommer).
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Wie
es in dem Bereich A gezeigt ist, wird die Feuchtigkeit in gewissem
Ausmaß abgesenkt, wodurch das Wohlbefinden erhalten werden
kann, ohne die Raumtemperatur mehr als nötig abzusenken.
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Jedoch
führt die Klimaanlagensteuerung in der Wirklichkeit in
vielen Bürogebäuden im Wesentlichen nur eine Raumtemperatursteuerung
durch, und die Feuchtigkeit wird nicht in Betracht gezogen.
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Dies
hat folgenden. Wenn versucht wird die Feuchtigkeit zur Kühlzeit,
wenn zu kühlende Luft entfeuchtet wird, zu steuern, wird
die Luft im Übermaß durch eine Kaltwasserspule
gekühlt. Daher ist, um eine Zufuhrlufttemperatur einzustellen,
ein Prozess mit einem Aufwärmzyklus der Luft in einer Heizspule nötig.
Im Ergebnis, wenn ebenfalls versucht wird, die Feuchtigkeit zur
Kühlzeit zu steuern, wird extrem viel Energie im Vergleich
mit dem Fall verbraucht, dass nur die Temperatur gesteuert wird.
Dementsprechend, um dieses oben beschriebene Problem zu lösen,
wird in der japanischen Patentveröffentlichung 1 vorgeschlagen
(
Japanische Patentveröffentlichung Nr.
2006-292300 ), eine Klimaanlagensteuervorrichtung vorzusehen,
in der eine Direktexpansionsspule, die die Außenluft entfeuchtet,
einer Klimaanlage hinzugefügt ist.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, enthält die Klimaanlage
mit der in der Patentveröffentlichung 1 beschriebenen Technologie:
eine Direktexpansionsspule 41, die Außenluft einführt
und entfeuchtet; eine Kalt/Heiß-Wasserspule 42,
die rückgeführte Luft von einem Innenraum, der
der Klimaanlagensteuerung ausgesetzt ist, kühlt, und die
Temperatur der Zufuhrluft zu dem Innenraum einstellt; und einen
Zufuhrluftventilator 43, der gemischte Luft aus Außenluft,
die durch die Direktexpansionsspule 41 entfeuchtet ist, und
rückgeführte Luft, die durch die Kalt/Heiß-Wasserspule 42 gekühlt
ist, in den Innenraum, der der Luftklimasteuerung ausgesetzt ist,
zuführt. Wie beschrieben, werden bei der Klimaanlage mit
der Technologie der Patentveröffentlichung 1 die Entfeuchtung
der Außenluft und das Kühlen der rückgeführten Luft
unabhängig voneinander ausgeführt, wodurch es
möglich wird, eine Klimaanlagensteuerung durchzuführen,
bei der das Wohlbefinden beibehalten wird, während Energieeinsparung
erreicht wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Jedoch
ist es bei der vorangehen beschriebenen Klimaanlage mit der Technologie
der Patentveröffentlichung 1 erforderlich, eine Direktexpansionsspule
hinzuzufügen, und demzufolge eine Luftführung,
eine Wasserleitung und ähnliches zu ändern bzw.
hinzuzufügen. Dementsprechend gab es ein Problem, dass
herkömmliche Klimaanlagen nicht verwendet werden konnten,
wie sie waren, was zu einer Kostensteigerung führte.
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Die
Erfindung wurde angesichts der oben beschriebenen Umstände
gemacht. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Klimaanlagensteuersystem,
einen Zufuhrluftumschaltcontroller zur Verwendung in dem Klimaanlagensteuersystem,
und ein Klimaanlagensteuerverfahren bereitzustellen, die in der
Lage sind, eine Klimaanlagensteuerung durchzuführen, bei
der das Beibehalten des Wohlbefindens und eine Verbesserung eines
Energieeinsparungseffekts miteinander kompatibel sind, ohne neue
Ge rätschaften der Klimaanlagen hinzuzufügen, wie
etwa die Direktexpansionsspule.
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Um
die oben genannte Aufgabe zu lösen, umfasst ein Klimaanlagensteuersystem
entsprechend einem ersten Aspekt der Erfindung:
eine Temperatur/Feuchtigkeit-Einstellspule,
die eine Einstellverarbeitung für eine Temperatur und Feuchtigkeit
der Luft als Steuersubjekt ausführt;
eine erste Klappe
bzw. Absperreinrichtung (Damper), die in einer Luftleitung angeordnet
ist, die einen Raum eines Außenraums und die Temperatur/Feuchtigkeit-Einstellspule
miteinander koppelt, und ein eingenommenes Außenluftvolumen
einstellt;
eine zweite Klappe bzw. Absperreinrichtung, die
in einer Luftleitung angeordnet ist, welche einen Raum eines Innenraums
als Klimaanlagensteuersubjekt und die Temperatur/Feuchtigkeit-Einstellspule
miteinander koppelt, und ein hereingenommenes Volumen der Rückkehrluft
von dem Innenraum einstellt; und
eine Klappensteuereinheit,
die abwechselnd die Außenluftsteuerung und die Rückkehrluftsteuerung
mit einem vorgegebenen Schaltintervall umschaltet, wobei die Außenluftsteuerung
vorgesehen ist, um die Außenluft in die Temperatur/Feuchtigkeit-Einstellspule
zu nehmen, durch Öffnen der ersten Klappe und Schließen
der zweiten Klappe, und wobei die Rückkehrluftsteuerung
vorgesehen ist, um Rückkehrluft von dem Innenraum in die
Temperatur/Feuchtigkeit-Einstellspule durch Schließen der
ersten Klappe und Öffnen der zweiten Klappe zu nehmen.
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Darüber
hinaus enthält eine Zufuhrluftumschaltsteuerung entsprechend
einem zweiten erfindungsgemäßen Aspekt:
eine
Klappensteuereinheit, die mit einer Klimaanlage verbunden ist, die
angeordnet ist, um jedem Innenraum oder jeder Steuerzone des Innenraums
zu entsprechen, wobei der Innenraum oder die Steuerzone ein Klimaanlagensteuersubjekt sind,
wobei die Klappensteuereinheit abwechselnd Außenluftsteuerung und
Rückkehrluftsteuerung mit vorgegebenem Schaltintervall
schaltet, wobei die Außenluftsteuerung vorgesehen ist,
um Außenluft in eine Temperatur/Feuchtigkeit-Einstellspule
der Klimaanlage durch Öffnen einer ersten Klappe, die in
der Klimaanlage vorgesehen ist, zu nehmen, und um eine eingenommenes
Volumen der Außenluft in der Klimaanlage einzustellen,
und durch Schließen einer zweiten Klappe, die in der Klimaanlage
vorgesehen ist, ein eingenommenes Volumen der Rückkehrluft
von dem Innenraum einzustellen, und wobei die Rückkehrluftsteuerung
vorgesehen ist, um die Rückkehrluft von dem Innenraum in
die Temperatur/Feuchtigkeit-Einstellspule der Klimaanlage durch
Schließen der ersten Klappe und Öffnen der zweiten
Klappe zu nehme.
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Darüber
hinaus enthält ein Klimaanlagenverfahren entsprechend einem
dritten erfindungsgemäßen Aspekt:
eine Außenluftsteuerung,
um Außenluft in eine Temperatur/Feuchtigkeit-Einstellspule
einer Klimaanlage zu nehmen, durch Öffnen einer ersten
Klappe und Schließen einer zweiten Klappe, wobei die Klimaanlage
angeordnet ist, um jedem Innenraum oder jeder Steuerzone des Innenraums
zu entsprechen, wobei der Innenraum oder die Steuerzone ein Klimaanlagensteuersubjekt
sind, wobei die erste Klappe in der Klimaanlage vorgesehen ist,
um ein eingenommenes Volumen der Außenluft in die Klimaanlage
einstellt, und wobei die zweite Klappe in der Klimaanlage vorgesehen
ist, um ein eingenommenes Volumen der Rückkehrluft von
dem Innenraum einstellt, und wobei die Rückkehrluftsteuerung
vorgesehen ist, um Rückkehrluft von dem Innenraum in die
Temperatur/Feuchtigkeit-Einstellspule der Klimaanlage durch Schließen
der ersten Klappe und Öffnen der zweiten Klappe zu nehmen.
Auch ist ein Zufuhrluftumschaltcontroller mit der Klimaanlage verbunden,
zum abwechselnden Schalten der Außenluftsteuerung und der
Rückkehrluftsteuerung mit vorgegebenem Schaltintervall.
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Entsprechend
einem erfindungsgemäßem Aspekt ist es möglich,
eine Klimaanlagensteuerung durchzuführen, bei der das Beibehalten
des Wohlbefindens und die Erhöhung des Energieeinspareffekts miteinander
kompatibel sind, ohne dass zusätzliche neue Gerätschaften
der Klimaanlage erforderlich wären, wie etwa eine Direktexpansionsspule.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Kurve, die eine Beziehung zwischen der Raumtemperatur und der
Feuchtigkeit zeigt, die so festgelegt ist, dass ein Wohlfühlindex (predicted
mean vote: PMV) einen komfortablen Bereich von 0,3 bis 0,5 erzielt.
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2 ist
eine Konfigurationsansicht, die eine Konfiguration einer Klimaanlage
beschreibt, die in der japanischen Patentveröffentlichung
1 beschrieben ist, die die Temperatur und die Feuchtigkeit unabhängig
voneinander steuern kann.
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3 ist
eine Gesamtansicht, die eine Konfiguration eines Klimaanlagensteuersystems
entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
zeigt.
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4 ist
eine Sequenzkarte, die Betriebsvorgänge des Klimaanlagensteuersystems
der erfindungsgemäßen Ausführungsform
zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSFORM
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Es
wird eine Ausführungsform eines Klimaanlagensteuersystems
mit einem Zufuhrluftumschaltcontroller der Erfindung unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben. Es sei angemerkt, dass viele neuere
Bürogebäude gute thermische Isolationseigenschaften
haben und mit vielen Personal-Computern und Büroautomatisierungsequipment ausgestattet
sind, und dass dementsprechend in diesen die Klimaanlagen das ganze
Jahr hindurch in einem Kühlmodus eingestellt sind. Deshalb
wird in der fol genden Ausführungsform eine Beschreibung
des Falls gegeben, dass eine Steuerung der Klimaanlage im Kühlmodus
erfolgt.
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(Konfiguration des Klimaanlagensteuersystems
der Ausführungform)
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3 zeigt
eine Gesamtansicht eines Klimaanlagensteuersystems 1 entsprechend
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Angemerkt
sei, dass bei einem großen Gebäudes, da das innere
eines jeden Raums groß ist, der Raum in eine Mehrzahl von
Steuerzonen unterteilt wird. Dann sind eine Mehrzahl von Klimaanlagen in
einem Maschinenraum in der Nähe solcher Innenräume
angebracht, so dass jede einer Steuerzone entsprechen kann. Auch
dann wird zur Vereinfachung der Beschreibung jede Steuerzone im
Folgenden als Innenraum bezeichnet.
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Das
Klimaanlagensteuersystem 1 ist ein System, das ein Klima
des Innenraums 2 als Subjekt der Klimatisierung steuert.
Das Klimaanlagensteuersystem 1 enthält eine Klimaanlage 10,
die in jedem Innenraum 2 angeordnet ist, eine zentrale
Heizquellenvorrichtung 20, die sowohl kaltes Wasser erzeugt als
auch managed, das jeder Klimaanlage 10 zugeführt
wird, einen Zufuhrluftumschaltcontroller 30 als eine Klappensteuereinheit
(damper control unit), die die dem Klimatisierungssteuerprozess
durch jede Klimaanlage 10 auszusetzende Luft zwischen Außenluft
und zurückgeführter Luft von dem Innenraum 2 schaltet,
und einen Kaltwasserflussratencontroller 40 als Ventilsteuereinheit,
der eine Kaltwasserflussrate steuert, welches von der zentralen
Heizquellenvorrichtung 20 zu jeder Klimaanlage 10 geliefert
wird.
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Die
Klimaanlage 10 enthält eine Kaltwasserspule 11 als
eine Temperatur/Feuchtigkeit-Einstellspule, die Entfeuchtungs/Kühlungs-Verarbeitung
für die zu steuernde Luft durchführt, eine erste
Klappe 12, die in einer Luftleitung vorgesehen ist, welche
einen Raum eines Außenraums und die Kalt wasserspule 11 miteinander
verbindet, und ein eingenommenes Volumen der Außenluft
einstellt; eine zweite Klappe 13, die in einer Luftleitung
angeordnet ist, die einen Raum des Innenraums 2 und die
Kaltwasserspule 11 miteinander verbindet, und ein eingenommenes
Volumen der Rückkehrluft von dem Innenraum 2 einstellt,
und eine dritte Klappe 14, die in einer Luftleitung angeordnet
ist, die den Raum des Innenraums 2 und den Raum des Außenraums
miteinander verbindet, und ein Volumen der Austrittsluft von dem
Innenraum 2 zu dem Außenraum einstellt.
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Die
zentrale Heizquellenvorrichtung 20 enthält eine
Kühleinheit 21, die das Kaltwasser erzeugt, welches
der Klimaanlage 10 zugeführt wird, indem ein Kühlmittel
verwendet wird, einen Kühlturm 22, der das Kühlmittel,
dessen Temperatur durch Kühlen der Kühleinheit 21 angestiegen
ist, zur Wiederverwendung mittels Luft kühlt, ein Ventil 23,
das durch ein Öffnungsausmaß die Kaltwasserflussrate
einstellt, die von der Kühleinheit 21 zu der Klimaanlage 10 geliefert
wird. Darüber hinaus, obwohl es nicht gezeigt ist, enthalten
die Kühleinheit 21 und der Kühlturm 22 Pumpen,
die das Kaltwasser und das Kühlmittel treiben, und der
Kühlturm 22 enthält einen Ventilator,
der Außenluft in dieses hineinführt.
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Der
Zufuhrluftumschaltcontroller 30 steuert das Öffnen/Schließen
der ersten Klappe 12, der zweiten Klappes 13 und
der dritten Klappe 14 mit einem vorgegebenen Umschaltintervall.
Bei einer solchen Konfiguration schaltet der Zufuhrluftumschaltcontroller 30 als
Steuersubjekt die Luft, die in die Klimaanlage 10 genommen
wird, zwischen der Außenluft und der Rückkehrluft
und führt die Steuerung so durch, dass ein gefordertes
Volumen der als Steuersubjekt dienenden Luft in die Klimaanlage 10 in
Abhängigkeit von einem Volumen der Zufuhrluft, die dem
Innenraum 2 zugeführt wird, genommen werden kann.
Wenn beispielsweise die Außenluft in die Klimaanlage 10 genommen
wird, führt der Zufuhrluftumschaltcontroller 30 eine
Steuerung zum Öffnen der ersten Klappe 12 und
der dritten Klappe 14 in einem Öffnungsausmaß durch,
das entsprechend den Notwendigkeiten eingestellt ist, und schließt
die zweite Klappe 13. Währenddessen, wenn die
Rückkehrluft in die Klimaanlage 10 genommen wird,
führt der Zufuhrluftumschaltcontroller 30 eine
Steuerung durch, um die erste Klappe 12 zu schließen
und um die zweite Klappe 13 und die dritte Kappe 14 in
einem Öffnungsausmaß je nach Bedarf zu öffnen.
Im Ergebnis wird das eingenommene Volumen der Außenluft oder
der Rückkehrluft in die Klimaanlage 10 gesteuert.
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Das
Umschaltintervall ist eine Zeit, die nicht die Raumtemperatur des
Innenraums 2 als Klimatisiersteuersubjekt berührt,
und es beispielsweise wird auf ein Intervall von fünf Minuten
eingestellt.
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Folgend
auf das Umschaltintervall zwischen der Außenluft und der
Rückkehrluft, das in dem Zufuhrluftumschaltcontroller 30 im
Voraus eingestellt ist, steuert der Kaltwasserflussratencontroller 40 das Ausmaß der Öffnung
des Ventils 23 der zentralen Heizquellenvorrichtung 20.
Wenn beispielsweise der Zufuhrluftumschaltcontroller 30 eine
Steuerung so durchführt, dass die Außenluft in
die Klimaanlage 10 gelangen kann, führt der Kaltwasserflussratencontroller 40 eine
Steuerung durch, um das Ausmaß der Öffnung des
Ventils 23 so zu steuern, dass die Flussrate des der Klimaanlage 10 zugeführten
Kaltwasserserhöht wird. Während, wenn der Zufuhrluftumschaltcontroller 30 eine
Steuerung so durchführt, dass die Rückkehrluft
in die Klimaanlage 10 genommen werden kann, führt
der Kaltwasserflussratencontroller 40 eine Steuerung durch,
um das Ausmaß der Öffnung des Ventils 23 zu
verringern, um so die Flussrate des der Klimaanlage 10 zugeführten
Kaltwassers zu verringern.
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(Betrieb des Klimaanlagensteuersystems
der Ausführungsform)
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Eine
Beschreibung der Betriebszustände des Klimaanlagensteuersystems 1 dieser
Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 4 gegeben.
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In
dieser Ausführungsform wird angenommen, dass das Umschaltintervall
in dem Zufuhrluftumschaltcontroller 30 voreingestellt ist,
sodass die Außenluft und die Rückkehrluft in die
Klimaanlage 10 eingenommen werden können, während
mit dem Intervall von 5 Minuten umgeschaltet wird.
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Als
Erstes wird die Stromversorgung der Klimaanlage 10 angeschaltet,
und die Klimasteuerung für den Innenraum 2 wird
gestartet (S1). Dann führt der Zufuhrluftumschaltcontroller 30 die
Steuerung zum Schließen der ersten Klappe 12 durch,
und zum Öffnen der zweiten Klappe 13 und der dritten
Klappe 14 mit den Öffnungsausmaßen durch,
die jeweils einem geforderten Volumen der Zufuhrluft entsprechen.
Im Ergebnis wird ein vorgegebenes Volumen der Rückkehrluft
von dem Innenraum 2 als Subjekt der Klimasteuerung in die
Klimaanlage 10 genommen und der Kaltwasserspule 11 zugeführt
(S2).
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Dann
steuert der Kaltwasserflussratencontroller 40 das Öffnungsausmaß des
Ventils 23 der zentralen Heizquellenvorrichtung 20,
um so das Kaltwasser an die Kaltwasserspule 11 mit einer
Flussrate entsprechend der Rückkehrluftsteuerung zu liefern (S3).
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Die
Steuerung des Öffnungsausmaßes des Ventils 23 durch
den Kaltwasserflussratencontroller 40 wird durch Berechnen
eines Steuerwertes beruhend auf einem Temperaturmesswert und einem Feuchtigkeitsmesswert
durchgeführt, die im Innenraum 2 gemessen werden.
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Die
Rückkehrluft von dem Innenraum 2, die in die Klimaanlage 10 genommen
wird, wird auf eine vorgebebene Temperatur durch das von der Kaltwasserspule 11 zugeführte
Kaltwasser gekühlt (S4). Dann wird die gekühlte
Rückkehrluft der Zufuhrluft zu dem Innenraum 2 wiederum
zugeführt (S5).
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Hierbei
sind für eine vorgegebene Zeit nach dem Aktivieren der
Klimaanlage 10, beispielweise zu einer Zeit bevor der Betrieb
des Büros beginnt, kaum Personen in dem Raum vorhanden,
und die Konzentration von CO2 ist niedrig.
Dementsprechend ist es noch nicht nötig, den Innenraum
mit Außenluft zu lüften. Daher wird die Steuerung
der Rückkehrluft von dem Innenraum 2 durchgeführt,
um Energieeinsparung zu erzielen.
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Als
nächstes, nach dem die festgelegte Zeit, während
der nur die Steuerung für die Rückkehrluft ausgeführt
wurde, abgelaufen ist, beispielsweise nach fünf Minuten,
wenn das Umschaltintervall, das in dem Zufuhrluftumschaltcontroller 30 vorgesetzt
ist, abläuft, wird der Zufuhrluftumschaltcontroller 30 die Steuerung
zum Öffnen der ersten Klappe 12 und der dritten
Klappe 14 mit einem Öffnungsausmaß, welches
dem Bedarf entspricht, und zum Schließen der zweiten Klappe 13 durchführen.
Auf diese Art wird die in die Klimaanlage 10 genommene
Luft von der Rückkehrluft von dem Innenraum 2 zur
Außenluft geschaltet (S6).
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Wenn
eine Zeit zum Nehmen der Außenluft pro Stunde (3600 sec)
gleich m (sec) ist, und wenn eine Zeit zum Nichtnehmen der Außenluft
pro Stunde gleich 3600-m (sec) ist, müssen die Öffnungsausmaße
der Klappen nur so eingestellt sein, dass eine Minimalflussrate
der Zufuhrluft zum Innenraum 2 zum Zeitpunkt der Steuerung
der Außenluft, wie es vorangehen beschrieben wurde, gleich
3600/m mal einem benötigten Lüftungsvolumen der
Außenluft ist.
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Beispielsweise
in dem Fall, in dem die Rückkehrluft und die Außenluft
abwechselnd in die Klimaanlage 10 mit dem Intervall von
fünf Minuten genommen werden, wie es vorangehend beschrieben
wurde, ist die Zeit m zum Nehmen der Außenluft gleich 1800
(sec), und das Öffnungsausmaß der ersten Klappe 12 muss
nur so eingestellt werden, dass die minimal Flussrate der Zufuhrluft
in den Innenraum 2 zur Zeit der Steuerung der Außenluft
zweimal das benötigte Lüftungsvolumen der Außenluft
ist.
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Dieses
erforderliche Lüftungsvolumen der Außenluft wird
beispielweise durch die folgende Gleichung (1) erhalten: Benötigtes Lüftungsvolumen der
Außenluft V (m3/h) = 20 × Fläche
S (m2)/benutzte Fläche pro Person
N (m2) (1)
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Hier,
da S/N die Zahl der Personen darstellt, die in dem Raum sind, wird
folglich ein Lüftungsvolumen der Außenluft von
20 (m3/h) pro Person gefordert.
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Wenn
die Zahl der Personen, die in dem Raum sind, in obiger Gleichung
(1) unbekannt ist, kann das geforderte Lüftungsvolumen
der Außenluft mit einem numerischen Standardwert der benutzten Fläche
pro Person für jeden Verwendungszweck des Gebäudes
berechnet werden. Beispielsweise ist hier der numerische Standardwert
gleich 5 m2 für ein Büro,
10 m2 für ein Hotel und 2 m2 für ein Kaufhaus.
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Wie
vorangehend beschrieben wurde, steuert der Zufuhrluftumschaltcontroller 30 das Öffnungsausmaß der
Klappen, wodurch die Luft als Steuersubjekt so geschaltet wird,
dass die Außenluft in die Klimaanlage 10 genommen
werden kann. Dann steuert der Kaltwasserflussratencontroller 40 das Öffnungsausmaß des
Ventils 23 der zentralen Heizquellenvorrichtung 20,
so dass Kaltwasser mit einer Flussrate entsprechend der Steuerung
der Außenluft von der Kaltwasserspule 11 zugeführt
werden kann (S7).
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Dann
wird die in die Klimaanlage 10 genommene Außenluft
durch das von der Kaltwasserspule 11 zugeführte
Kaltwasser entfeuchtet (S8) und als Zuführluft dem Innenraum 2 zugeführt
(S9).
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Dann,
wenn fünf Minuten später das Umschaltintervall
abläuft, nachdem die in die Klimaanlage 10 genommene
Luft zu der Außenluft umgeschaltet wurde, führt
der Zufuhrluftumschaltcontroller 30 eine weitere Steuerung
durch, um die erste Klappe 12 zu schließen und
die zweite Klappe 13 und die dritte Klappe 14 mit
den vorgegebenen Öffnungsausmaßen je nach Bedarf
zu öffnen. So wird die in die Klimaanlage 10 genommene
Luft wiederum von der Außenluft auf die Rückkehrluft
von dem Innenraum 2 geschaltet (S10).
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Wenn
darüber hinaus der Zufuhrluftumschaltcontroller 30 die
Luft als Steuersubjekt so umschaltet, dass die Rückkehrluft
in die Klimaanlage 10 genommen werden kann, kehrt der Betrieb
des Klimaanlagensteuersytems 1 zurück zum Schritt
S3. Insbesondere führt der Kaltwasserflussratencontroller 40 die
Steuerung der Zufuhr des Kaltwassers mit der Flussrate entsprechend
der Steuerung für die Rückkehrluft zu der Kaltwasserspule 11 durch,
um die Rückkehrluft zu kühlen, die in die Klimaanlage 10 genommen
wurde, und um die gekühlte Rückkehrluft als Zufuhrluft
in den Innenraum 2 zuzuführen.
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Wie
vorangehend beschrieben wurde, wird alle fünf Minuten,
nämlich entsprechend dem Umschaltintervall, das in dem
Zufuhrluftumschaltcontroller 30 eingestellt ist, die in
die Klimaanlage 10 genommene Luft als Steuersubjekt abwechselnd
zwischen der Rückkehrluft und der Außenluft umgeschaltet.
Im Ergebnis werden das Kühlen der Rückkehrluft
und die Entfeuchtung der Außenluft getrennt voneinander
durch die eine Kaltwasserspule 11 durchgeführt.
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Hier,
nach dem die Luft als Steuersubjekt einmal zwischen der Rückkehrluft
und der Außenluft mit dem vorgegebenen Umschaltintervall
geschaltet ist, werden die Rückkehrluft und die Außenluft
in die Klimaanlage 10 genommen, und ein intermittierender Betrieb
kann durchgeführt werden, wobei der Betrieb der Kaltwasserspule 11 durch
Schließen der Klappen 12 und 13 der Klimaanlage 10 für
eine vorgegebene Zeit (n Minuten) pau sieren kann, wodurch ein Energieeinspareffekt
erzielt wird. Eine solche Pause-Zeit muss nur auf eine Zeit eingestellt
sein, die nicht die Raumtemperatur des Innenraums beeinflusst, die Gegenstand
der Klimatisiersteuerung ist (beispielsweise fünf Minuten).
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Jedoch
wird bei dem oben beschriebenen Klimatanlagensteuersystem, in dem
Fall der Durchführung einer variablen Luftvolumensteuerung (VAV-Steuerung)
ein Wert der Kaltwasserflussrate, die der Kaltwasserspule 11 zugeführt
wird, durch den Kaltwasserflussratencontroller 40 zwischen
dem optimalen Wert für die Zeit, wenn die Außenluft
in die Klimaanlage 10 genommen wird, und dem optimalen Wert
für die Zeit, wenn die Rückkehrluft in diesen
genommen wird, geschaltet.
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Darüber
hinaus, bei dem Klimaanlagensteuersystem 1 der Ausführungsform,
kann eine Systemsteuervorrichtung (nicht gezeigt), die einen Wert
des Energieverbrauchs in dem Klimaanlagensteuersystem 1 managed,
zusätzlich vorgesehen sein. Diese Systemsteuervorrichtung
stellt Zielwerte der Zufuhrlufttemperatur und der Zufuhrluftfeuchtigkeit
ein, die in der Klimaanlage 10 so eingestellt sind, dass
sie einen Gesamtenergieverbrauch in dem betroffenen Klimaanlagensteuersystem 1 minimieren,
und sie steuert eine Veränderung der Leistungscontroller,
wie etwas des Kaltwasserflussratencontrollers, beruhend auf diesen
Zielwerten. In diesem Zustand führt die Klimaanlage 10 abwechselnd
das Kühlen der Rückkehrluft und das Entfeuchten
der Außenluft durch, wie es vorangehen beschrieben wurde,
wodurch der Energiespareffekt weiter verbessert werden kann.
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Der
Gesamtenergieverbrauch des Klimaanlagensteuersystems wird durch
die folgende Gleichung (2) dargestellt: Gesamtenergieverbrauch
= Energieverbrauch des Kühlturms + Energieverbrauch der
Kühleinheit + Energieverbrauch der Kaltwasserspule + Energieverbrauch
der Pumpe + Energieverbrauch des Ventilators (2)
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Darüber
hinaus, in dem Fall des Anwendens des Klimaanlagensteuersystems 1 auf
eine Bezirksheizung oder -kühlung (DHC; district heating
and cooling), ist die zentrale Heizquellenvorrichtung 20 nicht
vorgesehen, und das kalte/heiße Wasser wird von außen
dem Klimaanlagensteuersystem 1 zugeführt. In diesem
Fall wird der Gesamtenergieverbrauch durch die folgende Gleichung
(3) dargestellt: Gesamtenergieverbrauch
= Energieverbrauch der Kaltwasserspule + Energieverbrauch der Pumpe
+ Energieverbrauch des Ventilators (3)
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Als
ein Verfahren zum Berechnen des Zielwertes der Zufuhrlufttemperatur
und der Zufuhrluftfeuchtigkeit, die eingestellt sind, um den Gesamtenergieverbrauch
in dem Klimaanlagensteuersystem
1 zu minimieren, gibt es
ein Verfahren, wie es in der Beschreibung der
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2008-232507 beschrieben ist. Insbesondere wird bei
diesem Verfahren, das auf Ausgabe von Werten einer Mehrzahl von
Sensoren zur Verwendung in der Klimasteuerung basiert, angenommen, dass
es Zustandsbeträge gibt, die notwendig sind, um die Klimaanlage
zu optimieren, beispielsweise physikalische Größen,
wie etwa Wärmewerte, die in dem Raum erzeugt werden, eine
Menge des in dem Raum erzeugten Wasserdampfes und ein Produkt eines
Gesamtwärmeübertragungskoeffizienten und einer
Wärmeübertragungsfläche in einem Wärmetauscher,
wodurch es möglich wird, optimal das gesamt Klimaanlagensystem
zu steuern. Darüber hinaus gibt es ein Verfahren, wie es
in der Beschreibung der
japanischen
Patentveröffentlichung mit der Nummer 2008-256258 beschrieben
ist. Insbesondere bei diesem Verfahren wird eine Temperaturlast
der gesamten Klimaanlage in einem Anfangszustand aus einer Wärmeaustauschmenge
zwischen der Wärmequellenmaschine und der Kaltwasserspule
unter den gegenwärtigen Bedingungen berechnet, und durch
Verwenden der Gesamtklimalast als eine Variable werden die Klimatisierinstrumente
des Klimaanlagensystems beruhend auf den optimalen Betriebszustandsgrößen
gesteuert. Dann, wenn ein Luftzustand des Raums als Objekt der Klimasteuerung
im Wesentlichen mit der eingestellten Klimatisierbedingung übereinstimmt,
wird eine Gesamtlast der Gesamtluftklimatisierung berechnet, und
die optimal Betriebszustandsgröße wird entschieden,
wodurch das Klimaanlagensteuersystem effizient betrieben werden kann,
und somit wird eine Energieeinsparung erreicht.
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Die
Zielwerte der Zufuhrlufttemperatur und der Zufuhrluftfeuchtigkeit,
die wie vorangehend beschrieben wurden, werden von der Systemsteuervorrichtung
an die Klimaanlage 10 übermittelt. Dann wird beruhend
auf den Zielwerten der Zufuhrlufttemperatur und der Zufuhrluftfeuchtigkeit,
die von der Systemsteuervorrichtung übermittelt werden,
eine Einstellverarbeitung für die Temperatur und die Feuchtigkeit
der Luft als Steuerobjekt in der Klimaanlage 10 durchgeführt.
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Darüber
hinaus werden bei dieser Ausführungsform, wenn die Klimaanlage 10 die
Rückkehrluft und die Außenluft in abwechselnder
Art kühlt und entfeuchtet, wie es vorangehend beschrieben
wurde, das Kühlen und das Entfeuchten in einem Zustand durchgeführt,
in dem Zielsteuerwerte der jeweiligen Vorrichtung in dem System
so eingestellt sind, dass ein Voraussagehauptabstimmwert (PMV value,
predict mean vote value) des Innenraums 2 als Klimaanlagensteuersubjekt
innerhalb eines komfortablen Bereichs bleiben kann (beispielsweise
von –0,5 bis +0,5), wodurch Energieeinsparung in einem
großen Ausmaß erzielt werden kann, ohne das Wohlbefinden
der Anwesenden zu beeinträchtigen.
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Angemerkt
sei, dass die Erfindung dieser Anmeldung nicht auf die oben beschriebene
Ausführungsform beschränkt ist, und verkörpert
werden kann, während verschiedene Modifikationen innerhalb
des Rahmens möglich sind, ohne vom Geist abzuweichen. In
diesem Ausführungsbeispiel wurde die Beschreibung für
den Fall durchgeführt, dass die Steuerung der Außenluft
und die Steuerung für die Rückkehrluft jeweils
fünf Minuten beträgt, jedoch kann nach Bedarf
die Zeit für die Steuerung der Außenluft und die
Zeit für die Steuerung der Rückkehrluft auf unterschiedliche
Werte voneinander eingestellt sein. In Übereinstimmung
mit dem Klimaanlagensteuersystem der oben beschriebenen Ausführungsform
ist es möglich, eine Klimaanlagensteuerung durchzuführen,
bei der das Beibehalten des Wohlbefindens und eine Erhöhung
des Effekts der Energieeinsparung miteinander kompatibel sind, ohne
dass zusätzliche neue Instrumente der Klimaanlage benötigt
würden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-292300 [0008]
- - JP 2008-232507 [0052]
- - JP 2008-256258 [0052]