JP2000346430A - ファンコイル空調制御システム - Google Patents

ファンコイル空調制御システム

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JP2000346430A JP11160747A JP16074799A JP2000346430A JP 2000346430 A JP2000346430 A JP 2000346430A JP 11160747 A JP11160747 A JP 11160747A JP 16074799 A JP16074799 A JP 16074799A JP 2000346430 A JP2000346430 A JP 2000346430A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 往還水温度差が不足していても過流量となる
ことがないようにする。 【解決手段】 リミット部8−4を設け、温度差比較部
8−2からの往還水温度差ΔTと設定温度差ΔTspと
の比較結果を入力とし、ΔT≦ΔTspである場合、自
動調節弁3のへの指示開度θRを現在の開度として読み
取り、この読み取った現在の開度θRを上限開度θLIM
として自動調節弁3の開度制御(リミット制御)を行
う。これにより、ΔT≦ΔTspとなった時の流量が上
限リミットとされ、ΔTが不足していても過流量となる
ことがなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、熱源からファン
コイルへの送水(冷水又は温水)の供給通路上に設けら
れた自動調節弁の開度を調整することによってファンコ
イルの空調能力を制御する空調制御システムに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】ファンコイル空調設備の設計に際して
は、ファンコイルのコイルにおける交換熱量が飽和しな
い流量値、すなわちこれ以上冷水又は温水を流しても交
換熱量が増えないという流量値を設計流量として、設備
の運用前に予め決めている。設計流量を流した際、ファ
ンコイルへの往水と還水との温度差は、5℃程度にな
る。
【0003】ファンコイル空調設備では、機器仕様とし
て、設計流量,送水温度,定格風量が示されている。こ
の値に近い運転点であれば、交換熱量が飽和したり、温
度差が低下することはない。往還水温度差が5℃程度で
あれば、熱源機器の効率も高くなるので、5℃を設計目
標とする場合が多い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ファンコイル空調設備では、次のような〜のような
要因により、実際に流れる送水の流量が設計流量を超え
たり(過流量)、往還水の温度差も設計目標を確保でき
ない状況が発生する。過流量は水搬送動力の増大を引き
起こし、また、往還水の低温度差は熱源の効率低下を引
き起こし、エネルギーの無駄や設備の運用コストを増大
させる。 コイルの管内やフィンの汚れにより熱交換の効率が悪
化して往還水の温度差が確保されない。 ショートサーキットが起きた時には、給気と還気の温
度差がつかず、コイルと空気の熱交換が促進されず、往
還水の温度差が確保されなくなる。 ファンの送風量が低風量で固定されている場合にコイ
ルの通過風量が不足して、コイルと空気の熱交換が促進
されず、往還水の温度差が確保されなくなる。 空調負荷の設計が不適切な時には能力が足りずに、交
換熱量が飽和し、往還水の温度差が確保されなくなる。 配管系全体の配管路抵抗調整や自動調節弁の選定が不
適当であると過流量となってしまうことがある。 従来、このような過流量や往還水の低温度差に対し、有
効な対策は採られていなかった。これは、建物居住域の
温熱環境の制御が居住者の快適度やクレームに直結する
のに対して、機器効率や運転の問題は居住者に顕在する
ことがないという事情があるからである。
【0005】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、往還水温度
差が不足していても過流量となることのない、すなわち
往還水の低温度差と過流量とが同時に生じることのない
ファンコイル空調制御システムを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、第1発明(請求項1に係る発明)は、往還水温
度差が設定温度差よりも小さい場合、自動調節弁の現在
の開度を上限としてこの自動調節弁の開度制御を行うよ
うにしたものである。この発明によれば、往還水温度差
が設定温度差よりも小さくなると、その時の開度を上限
として自動調節弁の開度制御が行われる。これにより、
往還水温度差が設定温度差よりも小さくなった時点の流
量が上限リミットとされ、この上限リミットを超えない
範囲で流量が調整される。
【0007】第2発明(請求項2に係る発明)は、往還
水温度差が設定温度差よりも小さいときにファンの風量
が最大風量でない場合、ファンの風量を増大させるよう
に制御し、往還水温度差が設定温度差よりも所定値以上
大きいときにファンの風量が最小風量でない場合、ファ
ンの風量を減少させるように制御する一方、往還水温度
差が設定温度差よりも小さいときにファンの風量が最大
風量である場合、自動調節弁の現在の開度を上限として
この自動調節弁の開度制御を行うようにしたものであ
る。この発明によれば、ファンの風量が最大風量でない
場合、往還水温度差が設定温度差よりも小さくなると、
ファンの風量が増大されてコイルの熱交換が促進され、
往還水温度差が大きくなる。往還水温度差が設定温度差
よりも所定値以上大きくなり、その時のファンの風量が
最小風量でない場合には、ファンの風量が減少する。フ
ァンの風量を最大風量としても、往還水温度差が設定温
度差よりも小さくなれば、その時の開度を上限として自
動調節弁の開度制御が行われる。これにより、ファンの
風量が最大風量であるにも拘わらず、往還水温度差が設
定温度差よりも小さくなった場合、その時点の流量が上
限リミットとされ、この上限リミットを超えない範囲で
流量が調整される。
【0008】第3発明(請求項3に係る発明)は、第1
発明および第2発明において、ファンコイルが起動され
てから所定時間が経過するまでは、自動調節弁の現在の
開度を上限としての開度制御を禁止するようにしたもの
である。この発明によれば、第1発明に適用した場合、
ファンコイルが起動されてから所定時間が経過するまで
は、往還水温度差が設定温度差よりも小さくても、自動
調節弁の現在の開度を上限としての開度制御は行われな
い。第2発明に適用した場合、ファンコイルが起動され
てから所定時間が経過するまでは、ファンの風量が最大
風量でかつ往還水温度差が設定温度差よりも小さくて
も、自動調節弁の現在の開度を上限としての開度制御は
行われない。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
き詳細に説明する。 〔実施の形態1〕図1はこの発明に係るファンコイル空
調制御システムの要部を示す構成図である。同図におい
て、1はファン1−1とコイル(冷温水コイル)1−2
とから構成されるファンコイル、2は熱源であり、熱源
2からファンコイル1への送水(冷水又は温水)の供給
通路上には自動調節弁3が設けられている。
【0010】往水の通路4S上には往水温度センサ5が
設けられており、還水の通路4R上には還水温度センサ
6が設けられている。なお、往水温度として、熱源2の
出口温度を計測するようにしてもよい。7はファンコイ
ル1からの給気の供給を受ける室内の温度を検出する室
内温度センサである。
【0011】8は制御装置であり、温度差算出部8−
1、温度差比較部8−2、起動後時間計測部8−3、リ
ミット部8−4、温度PID部8−5およびMIN部8
−6を備えている。温度差算出部8−1は、往水温度セ
ンサ5からの往水温度TSと還水温度センサ6からの還
水温度TRとを入力とし、|TS−TR|を往還水温度
差ΔTとして出力する。温度差比較部8−2は、温度差
算出部8−1からの往還水温度差ΔTと予め設定されて
いる設定温度差ΔTsp(例えば、ΔTsp=5℃)と
を比較し、その比較結果を出力する。
【0012】起動後時間計測部8−3は、ファンコイル
1が起動されてからの時間(起動後時間)を計測し、こ
の起動後時間が所定時間(この例では、1時間)を超え
るまで、リミット部8−4における動作を禁止する。リ
ミット部8−4は、温度差比較部8−2からのΔTとΔ
Tspとの比較結果を入力とし、ΔT≦ΔTspである
場合、自動調節弁3のへの指示開度θRを現在の開度と
して読み取り、この読み取った現在の開度θRを上限開
度θLIM として出力する。
【0013】温度PID部8−5は、室内温度センサ7
からの室内温度tpvと設定室温tspとを入力とし、
PID演算により、tpv=tspとなるような自動調
節弁3に対する目標開度θTを算出する。MIN部8−
6は、温度PID部8−5からの目標開度θTとリミッ
ト部8−4からの上限開度θLIM とを入力とし、何れか
小さい方を指示開度θRとして出力する。
【0014】図2に制御装置8での処理フローを示す。
起動後時間計測部8−3において、ファンコイル1が起
動されてからの時間が1時間を超えると(ステップ20
1のNO)、リミット部8−4での動作が許可される。
これにより、リミット部8−4は、温度差比較部8−2
からの往還水温度差ΔTと設定温度差ΔTspとの比較
結果に基づき、ΔT≦ΔTspである場合には、自動調
節弁3への指示開度θRを現在の開度として読み取り、
この読み取った現在の開度θRを上限開度θLIM として
MIN部8−6へ出力する。
【0015】今、ΔT>ΔTspであるとすると(ステ
ップ202のNO)、リミット部8−4はMIN部8−
6へ上限開度θLIM を出力せず、MIN部8−6は温度
PID部8−5からの目標開度θTを指示開度θRとし
て出力している。これにより、自動調節弁3の開度がθ
R=θTとされ、熱源2からファンコイル1への送水の
流量が室内温度tpvと設定温度tspとの差に応じて
調整される(ステップ203)。
【0016】このような状態から、往還水温度差ΔTが
小さくなり、ΔT≦ΔTspとなると(ステップ202
のYES)、リミット部8−4が現在の開度θRを上限
開度θLIM としてMIN部8−6へを出力し始める(ス
テップ204)。これにより、ΔT>ΔTspへ戻そう
として温度PID部8−5からの目標開度θTがθLIM
より大きくなっても、θRはθLIM よりも大きくならな
い。温度PID部8−5からの開度θTがθLIM よりも
小さくなれば、θTがθRとして出力される。
【0017】すなわち、ΔT≦ΔTspとなると、その
時の開度θRを上限開度θLIM として自動調節弁3の開
度制御(リミット制御)が行われるようになる。これに
より、往還水温度差ΔTが設定温度差ΔTspよりも小
さくなった時点の流量が上限リミットとされ(図3に示
すP点)、この上限リミットを超えない範囲で流量が調
整され、往還水温度差ΔTが不足していても過流量とな
ることがなくなり、往還水の低温度差と過流量が同時に
生じることが防止される。
【0018】なお、ファンコイル1が起動されてから1
時間が経過するまでは、往還水温度差ΔTが設定温度差
ΔTspよりも小さくても、自動調節弁3の現在の開度
θRを上限開度θLIM としてのリミット制御が行われな
いので、朝のファンコイル1の起動時に配管の予冷・予
熱を促進し、速やかに通常状態に移行することができ
る。
【0019】〔実施の形態2〕図4にファンコイル1に
おけるファン風量が可変である場合の構成図を示す。こ
の場合、制御装置8′には、ファン風量を強
(「H」),中(「M」),弱(「L」)の多段に設定
するファン風量設定部8−7と、このファン風量設定部
8−7へファン風量の増減段指令を送るファン風量増減
段部8−8が設けられている。
【0020】ファン風量増減段部8−8は、温度差比較
部8−2からの往還水温度差ΔTとと設定温度差ΔTs
pとの比較結果に基づき、ファン風量設定部8−7での
風量設定動作を制御する。「L」運転中、ΔT≦ΔTs
pとなれば「、M」運転に切り換えてファン風量を増段
する。「M」運転中、ΔT≦ΔTspとなれば、「H」
運転に切り換えてさらにファン風量を増段する。「H」
運転中、ΔT≧ΔTsp+αとなれば、「M」運転に切
り換えてファン風量を減段する。「M」運転中、ΔT≧
ΔTsp+αとなれば、「L」運転に切り換えてファン
風量をさらに減段する。
【0021】また、ファン風量増減段部8−8は、ファ
ン風量が最大風量「H」である場合、すなわち「H」運
転中、温度差比較部8−2からのΔTとΔTspとの比
較結果をリミット部8−4へ送る。また、ファン風量増
減段部8−8での動作は、リミット部8−4と同様、起
動後時間計測部8−3で計測される起動後時間が所定時
間(この例では、1時間)を超えるまで禁止される。
【0022】図5に制御装置8′での処理フローチャー
トを示す。起動後時間計測部8−3において、ファンコ
イル1が起動されてからの時間が1時間を超えると(ス
テップ501のNO)、リミット部8−4およびファン
風量増減段部8−8での動作が許可される。
【0023】ファン風量増減段部8−8は、温度差比較
部8−2からの往還水温度差ΔTとと設定温度差ΔTs
pとの比較結果に基づき、ファン風量設定部8−7での
風量設定動作を制御する。
【0024】今、ΔT>ΔTspであり(ステップ50
2のNO)、かつΔT≧ΔTsp+αであるとすると
(ステップ503のYES)、ステップ504のYES
に応じてステップ508へ進み、「L」運転の状態を継
続する。
【0025】このような状態から、往還水温度差ΔTが
小さくなり、ΔT≦ΔTspとなると(ステップ502
のYES)、ファン風量増減段部8−8が「H」運転中
でないことを確認のうえ(ステップ506のNO)、
「M」運転に切り換えてファン風量を増段する(ステッ
プ507:図6に示すP1点)。これにより、往還水温
度差ΔTは、ΔT>ΔTspへ戻る。
【0026】「M」運転中、ΔT≦ΔTspとなれば
(ステップ502のYES)、ファン風量増減段部8−
8が「H」運転中でないことを確認のうえ(ステップ5
06のNO)、「H」運転に切り換えてさらにファン風
量を増段する(ステップ507:図6に示すP2点)。
これにより、往還水温度差ΔTは、ΔT>ΔTspへ戻
る。この「H」運転中、ファン風量増減段部8−8は、
温度差比較部8−2からのΔTとΔTspとの比較結果
をリミット部8−4へ送る。このように、ΔT≦ΔTs
pである場合、ファン風量を増段して行くことにより、
コイル1−2の熱交換を促進し、ΔTをΔT>ΔTsp
へ戻して熱源2の効率を向上させると共に室内ドラフト
の防止を図ることができる。
【0027】「H」運転中、ΔT≦ΔTspとなれば
(ステップ502のYES)、リミット部8−4は、フ
ァン風量増減段部8−8を介して送られてくるΔTとΔ
Tspとの比較結果に基づき、自動調節弁3への指示開
度θRを現在の開度として読み取り、この読み取った現
在の開度θRを上限開度θLIM としてMIN部8−6へ
出力する(ステップ509)。
【0028】これにより、その時の開度θRを上限開度
θLIM として自動調節弁3の開度制御(リミット制御)
が行われるようになり、すなわち最大風量「H」で往還
水温度差ΔTが設定温度差ΔTspよりも小さくなった
時点の流量が上限リミットとされ(図6に示すP3
点)、この上限リミットを超えない範囲で流量が調整さ
れ、往還水温度差ΔTが不足していても過流量となるこ
とがなくなり、往還水の低温度差と過流量が同時に生じ
ることが防止される。
【0029】「H」運転中、ΔT≧ΔTsp+αとなれ
ば(ステップ503のYES)、ファン風量増減段部8
−8が「L」運転中でないことを確認のうえ(ステップ
504のNO)、「M」運転に切り換えてファン風量を
減段する(ステップ505)。「M」運転中、ΔT≧Δ
Tsp+αとなれば(ステップ503のYES)、ファ
ン風量増減段部8−8が「L」運転中でないことを確認
のうえ(ステップ504のNO)、「L」運転に切り換
えてファン風量をさらに減段する(ステップ505)。
このように、ΔT≧ΔTsp+αである場合、ファン風
量を減段して行くことにより、ファンの消費電力を削減
することができる。
【0030】なお、ファンコイル1が起動されてから1
時間が経過するまでは、ファン風量が最大風量「H」で
かつ往還水温度差ΔTが設定温度差ΔTspよりも小さ
くても、自動調節弁3の現在の開度θRを上限開度θLI
M としてのリミット制御が行われないので、朝のファン
コイル1の起動時に配管の予冷・予熱を促進し、速やか
に通常状態に移行することができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、第1発明では、往還水温度差が設定温度
差よりも小さくなると、その時の開度を上限として自動
調節弁の開度制御が行われ、往還水温度差が設定温度差
よりも小さくなった時点の流量が上限リミットとされ、
この上限リミットを超えない範囲で流量が調整されるも
のとなり、往還水温度差が不足していても過流量となる
ことがなく、往還水の低温度差と過流量とが同時に生じ
ることが防止される。
【0032】第2発明では、ファンの風量を最大風量と
しても往還水温度差が設定温度差よりも小さくなれば、
その時の開度を上限として自動調節弁の開度制御が行わ
れ、ファンの風量が最大風量でかつ往還水温度差が設定
温度差よりも小さくなった時点の流量が上限リミットと
され、この上限リミットを超えない範囲で流量が調整さ
れるものとなり、往還水温度差が不足していても過流量
となることがなく、往還水の低温度差と過流量とが同時
に生じることが防止される。また、この第2発明では、
ファンの風量が最大風量でない場合、往還水温度差が設
定温度差よりも小さくなると、ファンの風量が増大され
るので、コイルの熱交換が促進され、熱源の効率を向上
させると共に室内ドラフトの防止を図ることができる。
また、往還水温度差が設定温度差よりも所定値以上大き
くなると、ファンの風量が減段されるので、ファンの消
費電力を削減することができる。
【0033】第3発明では、第1発明に適用した場合、
ファンコイルが起動されてから所定時間が経過するまで
は、往還水温度差が設定温度差よりも小さくても、自動
調節弁の現在の開度を上限としての開度制御は行われ
ず、第2発明に適用した場合、ファンコイルが起動され
てから所定時間が経過するまでは、ファンの風量が最大
風量でかつ往還水温度差が設定温度差よりも小さくて
も、自動調節弁の現在の開度を上限としての開度制御は
行われず、朝のファンコイルの起動時に配管の予冷・予
熱を促進し、速やかに通常状態に移行することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るファンコイル空調制御システム
の要部を示す構成図である。
【図2】 このファンコイル空調制御システムにおける
制御装置での処理フローを示す図である。
【図3】 この制御装置によって流量の上限値が規制さ
れる状況を説明する図である。
【図4】 本発明に係るファンコイル空調制御システム
の他の実施の形態の要部を示す構成図である。
【図5】 このファンコイル空調制御システムにおける
制御装置での処理フローを示す図である。
【図6】 この制御装置によって流量の上限値が規制さ
れる状況を説明する図である。
【符号の説明】
1…ファンコイル、1−1…ファン、1−2…コイル、
2…熱源、3…自動調節弁、4R…還水の通路、4L…
往水の通路、5…往水温度センサ、6…還水温度セン
サ、7…室内温度センサ、8,8′…制御装置、8−1
…温度差算出部、8−2…温度差比較部、8−3…起動
後時間計測部、8−4…リミット部、8−5…温度PI
D部、8−6…MIN部、8−7…ファン風量設定部、
8−8…ファン風量増減段部。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱源からファンコイルへの送水の供給通
    路上に設けられた自動調節弁の開度を調整することによ
    って前記ファンコイルの空調能力を制御するファンコイ
    ル空調制御システムにおいて、 前記ファンコイルへの往水と還水との温度差を計測する
    往還水温度差計測手段と、 この往還水温度差計測手段によって計測された往還水温
    度差と設定温度差とを比較する温度差比較手段と、 この温度差比較手段での比較結果に基づき、前記往還水
    温度差が前記設定温度差よりも小さい場合、前記自動調
    節弁の現在の開度を上限としてこの自動調節弁の開度制
    御を行う弁開度制御手段とを備えたことを特徴とするフ
    ァンコイル空調制御システム。
  2. 【請求項2】 熱源からファンコイルへの送水の供給通
    路上に設けられた自動調節弁の開度を調整すること及び
    前記ファンコイルのファンの風量を調整することによっ
    て前記ファンコイルの空調能力を制御するファンコイル
    空調制御システムにおいて、 前記ファンコイルへの往水と還水との温度差を計測する
    往還水温度差計測手段と、 この往還水温度差計測手段によって計測された往還水温
    度差と設定温度差とを比較する温度差比較手段と、 この温度差比較手段での比較結果に基づき、前記往還水
    温度差が前記設定温度差よりも小さいときに前記ファン
    の風量が最大風量でなければファンの風量を増大させる
    ように制御し、前記往還水温度差が前記設定温度差より
    も所定値以上大きいときに前記ファンの風量が最小風量
    でなければファンの風量を減少させるように制御する風
    量制御手段と、 前記温度差比較手段での比較結果に基づき、前記往還水
    温度差が前記設定温度差よりも小さいときに前記ファン
    の風量が最大風量である場合、前記自動調節弁の現在の
    開度を上限としてこの自動調節弁の開度制御を行う弁開
    度制御手段とを備えたことを特徴とするファンコイル空
    調制御システム。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、前記ファンコ
    イルが起動されてから所定時間が経過するまでは、前記
    弁開度制御手段による前記自動調節弁の現在の開度を上
    限としての開度制御を禁止する手段を備えたことを特徴
    とするファンコイル空調制御システム。
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