JP2005156148A - 空調システムの空調制御装置および空調制御方法 - Google Patents

空調システムの空調制御装置および空調制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】省エネルギーを考慮した空調制御装置および空調制御方法を提供する。
【解決手段】空気調和システム1は、熱処理した空気を対応する被空調空間2a〜2cに供給する室内機11a〜11cと、対応する室内機11a〜11cの運転を制御する室内機制御装置12a〜12cと、外気を熱処理して室内機11a〜11cまたは被空調空間2a〜2cに供給する外調機13と、外調機の運転を制御する制御装置14とを有する。外調機制御装置14は、外調機13、室内給気センサ、内部センサ21a〜21c、排気センサ22、外調機給気センサ23および設定器31a〜31cから受信する室内給気温度、内部温度、排気温度、外調機給気温度、設定温度等のデータに基づいて、外調機13の運転を制御する
【選択図】 図1

Description

本発明は、空調システムの空調制御装置および空調制御方法に関するものであり、特に、室内機または被空調空間の少なくとも一方に熱処理をした空気を供給する外調機の運転を制御する空調制御装置および空調制御方法に関するものである。
従来より、建造物の空調制御を図る空気調和システムとして、外気を取り入れて一次的に加熱または冷却などの熱処理を行う外調機と、この熱処理された空気を加熱または冷却処理して室内に供給する室内機とから構成されるシステムが存在する(例えば、特許文献1、2参照。)。このようなシステムでは、外調機は各室内機に供給する空気が季節ごとに予め決められた温度となるように制御する一方、室内機は任意に設定・変更される設定温度に応じた給気温度の制御を行っている。
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
特開平11−230578号公報 特開平6−159730号公報
しかしながら、従来の方法では、外調機と室内機がそれぞれ独立して制御を行っているため、エネルギー消費量を抑えることが困難であった。
例えば、室内機側の負荷が限界に達したとしても、外調機へ負荷を割り当てることができなかった。
また、室内機では室内の設定温度に基づいて空調制御を行うため、外調機および室内機の一方では暖房運転、他方では冷房運転を行う場合があった。この場合には、冷温熱の相互干渉による冷暖混合損失が発生し、エネルギーの大きな無駄が生じていた。
さらに、外調機と室内機とが共に加熱または冷却処理を行う場合でも、外調機と室内機で行う時間帯等によりエネルギーコストが異なるにもかかわらず、このことを踏まえた制御が行われていなかった。
また、夏季の場合、冷風を供給するための負荷を外調機または室内機の一方が持ちすぎると、過度な除湿を行うことになり、結果としてエネルギーを無駄に使用することになっていた。
そこで、本発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであり、省エネルギーを考慮した空調制御装置および空調制御方法を提供することを目的とする。
上述したような課題を解決するために、本発明にかかる空調制御装置は、被空調空間の空気調和を行う少なくとも1つの室内機と、被空調空間および空調機の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御装置であって、室内機の動作状況を監視する監視手段と、少なくとも室内機の動作状況に応じて外調機の制御パラメータを変更するパラメータ変更手段とを備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる空調制御装置は、被空調空間の空気調和を行う少なくとも1つの室内機と、被空調空間および空調機の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御装置であって、室内機の空調負荷が所定の値を超えているか否かを判定する判定手段と、この判定手段により室内機の空調負荷が所定の値を超えていると判定されると、外調機の制御パラメータを変更するパラメータ変更手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明にかかる空調制御装置は、被空調空間の空気調和を行う少なくとも1つの室内機と、被空調空間および空調機の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御装置であって、室内機および外調機の加熱、冷却または送風のいずれかの運転モードをそれぞれ検出する検出手段と、この検出手段により検出された室内機および外調機の運転モードが互いに異なると、外調機の制御パラメータを変更するパラメータ変更手段とを備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる空調制御装置は、被空調空間の空気調和を行う少なくとも1つの室内機と、被空調空間および空調機の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御装置であって、室内機および外調機においてそれぞれ消費するエネルギーのコストを算出するコスト算出手段と、コストを減らすように外調機の制御パラメータを変更するパラメータ変更手段とを備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる空調制御装置は、被空調空間の空気調和を行う少なくとも1つの室内機と、被空調空間および空調機の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御装置であって、室内機による除湿の状態と外調機による除湿の状態とを比較していずれか一方が他方より過剰に除湿を行う過除湿の状態にあるか否かを判定する判定手段と、この判定手段により室内機および外調機のいずれか一方が過除湿の状態にあると判定されると、外調機の制御パラメータを変更するパラメータ変更手段とを備えたことを特徴とする。
上述したような課題を解決するために、本発明にかかる空調制御方法は、被空調空間の空気調和を行う少なくとも1つの室内機と、被空調空間および空調機の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御方法であって、室内機の動作状況を監視するステップと、少なくとも室内機の動作状況に応じて外調機の制御パラメータを変更するステップとを有することを特徴とする。
また、本発明にかかる空調制御方法は、被空調空間の空気調和を行う少なくとも1つの室内機と、被空調空間および空調機の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御装置であって、室内機の空調負荷が所定の値を超えているか否かを判定するステップと、室内機の空調負荷が所定の値を超えていると判定されると、外調機の制御パラメータを変更するステップとを有することを特徴とする。
また、本発明にかかる空調制御方法は、被空調空間の空気調和を行う少なくとも1つの室内機と、被空調空間および空調機の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御方法であって、室内機および外調機の加熱、冷却または送風のいずれかの運転モードをそれぞれ検出するステップと、検出された室内機および外調機の運転モードが互いに異なると、外調機の制御パラメータを変更するステップとを有することを特徴とする。
また、本発明にかかる空調制御方法は、被空調空間の空気調和を行う少なくとも1つの室内機と、被空調空間および空調機の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御方法であって、室内機および外調機においてそれぞれ消費するエネルギーのコストを算出するステップと、コストを減らすように外調機の制御パラメータを変更するステップとを有することを特徴とする。
また、本発明にかかる空調制御方法は、被空調空間の空気調和を行う少なくとも1つの室内機と、被空調空間および空調機の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御方法であって、室内機による除湿の状態と外調機による除湿の状態とを比較していずれか一方が他方より過剰に除湿を行う過除湿の状態にあるか否かを判定するステップと、室内機および外調機のいずれか一方が過除湿の状態にあると判定されると、外調機の制御パラメータを変更するステップとを有することを特徴とする。
上述したような課題を解決するために本発明にかかる空調制御装置は、被空調空間の空気調和をそれぞれ行う複数の室内機と、空調機または被空調空間の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御装置であって、室内機のそれぞれについて空調負荷がその室内機の空調能力を超えているか否かを判定する判定手段と、この判定手段により空調能力を超えていると判定された室内機の台数に基づいて、外調機の制御パラメータを変更するパラメータ変更手段とを備えたことを特徴とする。
上記空調制御装置において、被空調空間の温度を設定する設定手段と、被空調空間の温度を測定する測定手段とをさらに備え、判定手段は、被空調空間の設定温度と、被空調空間の測定温度とに基づいて、空調負荷が空調能力を超えている室内機を判定するようにしてもよい。
上記空調制御装置において、被空調空間からの排気の露点温度を測定する測定手段をさらに備え、判定手段は、被空調空間からの排気の露点温度が所定の値より小さいと、被空調空間の空調負荷が、被空調空間に対応する室内機の冷房の空調能力を超えていると判定するようにしてもよい。
上記空調制御装置において、外調機と室内機の加熱、冷却、送風などの何れかの運転モードを検出する検出手段をさらに備え、パラメータ変更手段は、検出手段により外調機と室内機の運転モード、例えば加熱、冷却、除湿等が異なることが検出されると、外調機の制御パラメータを変更するようにしてもよい。
ここで、室内機の給気温度、被空調空間からの排気温度または外調機の給気温度と環境変化のうち少なくとも何れか1つを測定する測定手段とをさらに備え、検出手段は、室内機の給気温度、排気温度または外気温度と環境変化のうち少なくとも何れか1つに基づいて室内機の運転モードを検出するようにしてもよい。
上記空調制御装置において、外調機および室内機でそれぞれ消費するエネルギーの運転コストを算出するコスト算出手段をさらに備え、パラメータ変更手段は、運転コストが最小になるように外調機の制御パラメータを変更するようにしてもよい。
上記空調制御装置において、室内機の給気温度と、被空調空間からの排気温度と、外気温度とを測定する測定手段と、外気露点温度と給気温度、および外気露点温度と排気露点温度とを比較し、除湿状態であるか否かを判断する除湿判断手段とをさらに備え、パラメータ変更手段は、除湿判断手段により除湿であると判断された場合、外調機の制御パラメータを変更するようにしてもよい。
また、本発明にかかる空調制御方法は、被空調空間の空気調和をそれぞれ行う複数の室内機と、空調機または被空調空間の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御方法であって、室内機のそれぞれについて空調負荷がその室内機の空調能力を超えているか否かを判定するステップと、空調能力を超えていると判定された室内機の台数に基づいて、外調機の制御パラメータを変更するステップとを有することを特徴とする。
上記空調制御方法において、被空調空間からの排気の露点温度を測定するステップと、被空調空間からの排気の露点温度が所定の値より小さいと、被空調空間の空調負荷が、被空調空間に対応する室内機の冷房の空調能力を超えていると判定するステップとをさらに有するようにしてもよい。
上記空調制御方法において、外調機と室内機の加熱、冷却または送風の何れかの運転モードを検出するステップと、外調機と室内機の運転モードが異なることが検出されると、外調機の制御パラメータを変更するステップとをさらに有するようにしてもよい。
上記空調制御方法において、外調機および室内機でそれぞれ消費するエネルギーの運転コストを算出するステップと、運転コストが最小になるように外調機の制御パラメータを変更するステップとをさらに有するようにしてもよい。
上記空調制御方法において、室内機の給気温度と、被空調空間からの排気露点温度と、外気露点温度とを測定するステップと、外気露点温度と給気温度、および外気露点温度と排気露点温度とを比較し、除湿状態であるか否かを判断するステップと、除湿であると判断された場合、外調機の制御パラメータを変更するステップとをさらに有するようにしてもよい。
本発明によれば、室内機の負荷が所定の値よりも大きいときには外調機の制御パラメータを変更して、室内機の負荷の一部を外調機に負担させることにより、空調システム全体としての省エネルギーを負荷の平準化を図ることができる。
また、本発明によれば、制御パラメータを変更することによって、モードが異なることによる無駄なエネルギー消費を抑えることができ、より効率のよい空調を行うことが可能となる。
また、本発明によれば、コストを最小とする最適な空調制御が可能となる。
また、本発明によれば、制御パラメータを変更して過除湿を解消することにより、無駄なエネルギー消費を抑え、より効率のよい運転と省エネルギーとを実現することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態にかかる空調システムの空調制御装置を適用した空気調和システム全体の構成を示す図である。
空気調和システム1は、熱処理した空気(SA)を対応する被空調空間2a〜2cに供給する室内機11a〜11cと、対応する室内機11a〜11cの運転を制御する室内機制御装置12a〜12cと、外気を熱処理して室内機11a〜11cまたは被空調空間2a〜2cに供給する外調機13と、外調機の運転を制御する外調機制御装置14とを有する。また、センサとして、被空調空間2a〜2cの室内温度を測定する内部センサ21a〜21cと、被空調空間2a〜2cからの排気(EA)の状態を測定する排気センサ22と、外調機13から送出される空気の状態を測定する外調機給気センサ23、外気温度を測定する外気センサ24が設けられている。さらに、被空調空間2a〜2cの設定温度を設定する設定器31a〜31cも備えられている。
室内機11a〜11cは、エアハンドリングユニット、ファンコイルユニット、パッケージエアコンなどの公知の熱源設備から構成され、室内機制御装置12a〜12cの指示に基づいて、外調機13から供給される空気または被空調空間2a〜2cからの還気(RA)に加熱、冷却、除湿、送風等の運転モードに応じた熱処理を施し、それぞれ対応する被空調空間2a〜2cに送出する。ここで、室内機11a〜11cの給気温度は、室内機11a〜11cへの送水系統ごとに設けられた送水温度センサ(図示しない)により測定される送水温度に基づいて判断される。送水温度センサにより計測された送水温度に関するデータは、外調機制御装置14に送出される。
室内機制御装置12a〜12cは、室内機制御装置12a〜12cの各部を制御するCPUなどの演算装置、メモリやハードディスクなどの記録装置、蛍光表示管、液晶ディスプレイ、有機EL(Electro Luminescence)などの画面表示装置、タッチパネル、ボタン、ポインティングデバイスなどの情報入力装置、外部装置と各種信号の送受信を行う入出力装置などから構成される。このような室内機制御装置12a〜12cは、室内機11a〜11c、内部センサ21a〜21cおよび設定器31a〜31cと電気的に接続されており、それぞれから受信する内部温度、室内機給気温度、室内温度および設定温度に基づいて室内機11a〜11cの運転を制御する。
外調機13は、エアハンドリングユニット等の公知の熱源設備から構成され、外調機制御装置14の指示に基づいて、外気に加熱、冷却、送風等の運転モードに応じた熱処理を施し、室内機11a〜11cまたは室内機11a〜11cを介さず直接に被空調空間2a〜2cに送出する。
図2は、外調機制御装置14の構成を示すブロック図である。外調機制御装置14は、各部を制御するCPUなどの演算装置、メモリやハードディスクなどの記録装置、蛍光表示管、液晶ディスプレイ、有機ELなどの画面表示装置、タッチパネル、ボタン、ポインティングデバイスなどの情報入力装置、外部機器との各種情報の送受信を行う入出力装置等を備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとから構成される。すなわちハードウェア装置とソフトウェアが協働することによって、上記ハードウェア資源がプログラムによって制御され、後述するI/F141、判定部142、検出部143、コスト算出部144、除湿判断部145およびパラメータ変更部146とが実現される。
I/F141は、外調機13、室内給気センサ、内部センサ21a〜21c、排気センサ22、外調機給気センサ23、外気センサ24、設定器31a〜31cと電気的に接続されており、それぞれから室内給気温度、室内温度、排気温度、外調機給気温度、設定温度等のデータを受信し、この受信データを必要に応じて判定部142、検出部143、コスト算出部144および除湿判断部145に送出する。
判定部142は、能力不足の室内機11a〜11cが存在するか否かを判定し、この判定結果に基づく指示をパラメータ変更部146に送信する。
検出部143は、外調機13の運転モードとは異なるモードで運転している室内機11a〜11cが存在するか否かを検出し、この検出結果に基づく指示をパラメータ変更部146に送信する。
コスト算出部144は、室内機11a〜11cと外調機13との運転コストの差を算出し、その差が大きいか否かを判定し、この判定結果に基づく指示をパラメータ変更部146に送信する。
除湿判断部145は、室内機11a〜11cまたは外調機13が除湿中であるか否かを判定し、この判定結果に基づく指示をパラメータ変更部146に送信する。
パラメータ変更部146は、判定部142、検出部143、コスト算出部144または除湿判断部145からの指示を受信すると、その指示を外調機給気温度設定変更ロジックに基づいて外調機13の設定温度や運転モードについての制御パラメータを生成し、外調機13に送信する。
次に、図3〜5を参照して、本実施の形態にかかる空気調和システムの動作について説明する。
本実施の形態にかかる空気調和システムは、外調機13、室内給気センサ、内部センサ21a〜21c、排気センサ22、外調機給気センサ23および設定器31a〜31cから受信する室内給気温度、内部温度、排気温度、外調機給気温度、設定温度等のデータに基づいて、外調機制御装置14が外調機13の運転を制御することを特徴とするものである。
まず、判定部142は、能力不足の室内機が存在するか否かを判定する(ステップS301)。本実施の形態において、判定部142は、室内温度と設定温度とがほぼ同じではない状態が所定時間以上続くと、その被空調空間に対応する室内機の空調能力が、空調負荷に対して不足していると判定する。また、判定部142は、排気温度が所定の範囲内にない場合や、排気露点温度がその下限値を下回っている場合(冷房能力不足)などにも、その被空調空間に対応する室内機の空調能力が不足していると判定する。
なお、能力不足の室内機を判定する基準となる上記所定時間、排気温度の所定範囲、排気露点温度の下限値等は適宜自由に設定することができる。
空調能力が不足している室内機が存在する場合(ステップS301:YES)、判定部142は、室内機の冷房能力が不足している室内機の台数と暖房能力が不足している室内機の台数とを比較する(ステップS302,303)。
冷房能力が不足している台数が暖房能力が不足している台数よりも多い場合(ステップS302:YES)、判定部142は、パラメータ変更部146に外調機13の給気温度を下げる旨の指示を出す(ステップS304)。
暖房能力が不足している台数が冷房能力が不足している台数よりも多い場合(ステップS302:NO、ステップS303:YES)、判定部142は、パラメータ変更部146に外調機13の給気温度を上昇させる旨の指示を出す(ステップS305)。
冷房能力が不足している台数と暖房能力が不足している台数とが等しい場合(ステップS302:NO、ステップS303:NO)、判定部142は、パラメータ変更部146に外調機13の給気温度を変更しない旨の指示を出す(ステップS306)。
このように、本実施の形態によれば、能力不足の室内機の台数に基づいて外調機の設定を変更するようにしたので、室内機と外調機の負荷を連携することができ、最適な空調機制御を行うことが可能となる。
空調能力が不足している室内機が存在しない場合(ステップS301:NO)、検出部143は、外調機13の運転モードとは異なるモードで運転している室内機11a〜11cが存在するか否かを検出する(ステップS401)。ここで、運転モードとは、暖房運転、冷房運転または送風運転のことを意味する。
検出部143が室内機11a〜11cの運転モードを判断する方法としては、室内機11a〜11cから直接に運転モードに関する情報を得る、室内機11a〜11cの送水温度から判断する、外調機給気温度と季節から判断する等の方法が挙げられる。
送水温度で運転モードを判断する場合、検出部143は、例えば、送水温度が所定の温度以上の場合には暖房モードで、送水温度が所定の温度以下の場合には冷房モードで室内機11a〜11cが運転していると判断する。運転モードの判断基準となる所定の温度は、適宜自由に設定することができる。
また、外調機給気温度と季節から判断する場合、検出部143は、外調機制御装置14に内蔵された時計およびカレンダー等から季節を判断し、この季節と外調機13からの給気温度に基づいて、室内機11a〜11cの運転モードを判断する。例えば、春や秋などの中間期の場合、外調機給気温度が18℃以上のときには室内機11a〜11cは冷房運転を行っていると判断する。なお、このような運転モードの判断基準となる季節と外調機給気温度の関係については、適宜自由に設定することができる。
外調機13の運転モードと異なる運転モードの室内機11a〜11cが存在する場合(ステップS401:YES)、検出部143は、外調機給気温度の設定を緩和する旨の指示をパラメータ変更部146に出す。例えば、室内機11a〜11cが冷房モード、外調機13が暖房モードで運転している場合、検出部143は、外調機13からの給気温度を下げる旨の指示を出す。また、室内機11a〜11cが暖房モード、外調機13が冷房モードで運転している場合、検出部143は、外調機13からの給気温度を上げる旨の指示を出す。
このように本実施の形態によれば、室内機と外調機で運転モードが異なる場合に外調機の設定を変更するようにしたので、冷暖混合損失を抑えることができ、結果として省エネルギー化を促進することが可能となる。
外調機13の運転モードと室内機11a〜11cの運転モードが同じ場合(ステップS401:NO)、コスト算出部144は、室内機11a〜11cと外調機13とでそれぞれ消費するエネルギーのエネルギーコストを算出し、そのエネルギーコストの差が大きいか否かを判定する(ステップS402)。コストの算出方法としては、例えば、1MJの熱量を生成するのにかかるコストを、使用電力量や熱効率等に基づいて、室内機11a〜11cと外調機13との場合でそれぞれ算出する。このとき、時間帯や季節等を変数として用いる、すなわち夜間電力や季節ごとに変動する各種コストに基づいて、コストを算出するようにしてもよい。
室内機11a〜11cと外調機13との運転コストの差が所定の値より大きい場合(ステップS402:YES)、コスト算出部144は、室内機11a〜11cと外調機13の運転コストの差が所定の値より高い否かを判定する。
外調機13の運転コストが高い場合(ステップS404:YES)、コスト算出部144は、外調機給気温度の設定を緩和する旨の指示をパラメータ変更部146に出す(ステップS406)。
室内機11a〜11cの運転コストが高い場合(ステップS404:NO、ステップS405:YES)、コスト算出部144は、外調機給気温度の設定を増強する旨の指示を出す(ステップS407)。例えば、外調機13が暖房モードで運転している場合、コスト算出部144は、外調機13からの給気温度をさらに上げる旨の指示を出す。また、外調機13が冷房モードで運転している場合、コスト算出部144は、外調機13からの給気温度をさらに下げる旨の指示をパラメータ変更部146に出す。
室内機11a〜11cと外調機13の運転コストの差が所定の値よりも高くない場合(ステップS404:NO、ステップS405:NO)、コスト算出部144は、外調機給気温度を変更しない旨の指示をパラメータ変更部146に出す(ステップS408)。
なお、室内機11a〜11cおよび外調機13の運転コストの差を比較する上記所定の値は、適宜自由に設定することができる。
このように、本実施の形態によれば、エネルギーコストを算出し、このコストに基づいて外調機の設定を変更するようにしたので、省コスト化を促進することが可能となる。
室内機11a〜11cと外調機13とのエネルギーコストのコスト差が所定の値より大きくない場合(ステップS402:YES)、除湿判断部145は、室内機11a〜11cまたは外調機13が除湿中であるか否かを判定する(ステップS403)。この除湿中であるか否かは、外気露点温度、室内給気温度および排気露点温度に基づいて判定する。すなわち、外気露点温度≧外調機給気温度または外気露点温度≧排気露点温度の場合、除湿判断部145は、室内機11a〜11cは除湿中であると判定する。また、外気露点温度≦室内給気温度かつ外気露点温度≦排気露点温度である場合、除湿判断部145は、室内機11a〜11cは除湿中であると判定する。
室内機11a〜11cおよび外調機13が除湿中ではない場合(ステップS403:NO)、外調機制御装置14は、ステップS404の処理を行う。
室内機11a〜11cまたは外調機13の何れかが除湿中の場合(ステップS403:YES)、除湿判断部145は、室内機11a〜11cまたは外調機13の何れかが過除湿であるか否かを判断する。
外調機13が過除湿の場合(ステップS501:YES)、除湿判断部145は、外調機給気温度を緩和する、すなわち外調機13からの給気温度を上げる旨の指示をパラメータ変更部146に出す(ステップS503)。
室内機11a〜11cが過除湿の場合(ステップS501:NO、ステップS502:YES)、除湿判断部145は、外調機給気温度を増強する、すなわち外調機13からの給気温度を下げる旨の指示をパラメータ変更部146に出す(ステップS504)。
室内機11a〜11cおよび外調機13の何れも過除湿ではない場合(ステップS501:NO、ステップS502:NO)、除湿判断部145は、外調機13の給気温度を変更しない旨の指示をパラメータ変更部146に出す(ステップS505)。
上記過除湿の程度は、適宜自由に設定することができる。
このように、本実施の形態によれば、過度の除湿状態を防ぐことができるので、省エネルギー化を促進することが可能となる。
パラメータ変更部146は、判定部142、検出部143、コスト算出部144または除湿判断部145からの指示を受信すると、その指示を外調機給気温度設定変更ロジックに基づいて外調機13の運転モードや設定温度の設定変更に関する制御パラメータを生成する(ステップS307)。ここで、外調機給気温度設定変更ロジックについて図6を参照して説明する。図6は、外調機給気温度設定変更ロジックを説明する図である。
外調機13の運転モードが暖房の場合、パラメータ変更部146は、設定緩和要求指示を受信すると、外調機13の設定温度を下げる旨の制御パラメータを生成する。一方、設定増強要求を受信すると、パラメータ変更部146は、外調機13の設定温度を上げる旨の制御パラメータを生成する。
外調機13の運転モードが冷房の場合、パラメータ変更部146は、設定緩和要求を受信すると、外調機13の設定温度を上げる旨の制御パラメータを生成する。一方、設定増強要求を受信すると、外調機13の設定温度を下げる旨の制御パラメータを生成する。
外調機13の運転モードが送風の場合や外調機13が運転していない場合、パラメータ変更部146は、設定緩和要求を受信しても、外調機の設定温度を変更しない。一方、設定増強要求を受信すると、パラメータ変更部146は、室内機11a〜11cの運転モードが暖房の場合には給気温度の設定値を給気温度の計測値から+1℃、室内機11a〜11cの運転モードが冷房の場合には給気温度の設定値を給気温度の測定値から−1℃と設定する制御パラメータを生成する。
制御パラメータを生成すると、外調機制御装置14は、その制御パラメータを外調機13に送出する。外調機13は、受信した制御パラメータに基づいて、設定温度、運転モード等の変更を行う(ステップS308)。
上述したように本実施の形態によれば、外調機と室内機それぞれの運転モードおよび負荷に応じて最適となるように外調機の制御パラメータを変更するようにしたので、室内機の負荷と外調機との負荷バランスをとることが可能となり、結果として最適な空調制御を実現することができる。
なお、被空調空間2a〜2c、室内機11a〜11cおよび室内機制御装置12a〜12cの数量は3つに限定されず、適宜自由に変更することができる。
また、本実施の形態において、ステップS301で能力不足を判定する基準となる排気温度と排気露点温度、ステップS403で除湿中か否かを判定する基準となる排気露点温度の代わりに、被空調空間2a〜2cからの還気RAの還気温度または還気露点温度を用いるようにしてもよい。この場合、室内機11a〜11cまたは還気RAの室内機11a〜11cへの送出経路に還気RAの状態を測定するセンサを設け、このセンサの測定値を外調機制御装置14に送出するようにすることにより実現することができる。
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態において、上述した第1の実施の形態と同等の構成要素には、同じ名称および符号を付して、適宜説明を省略する。
本実施の形態にかかる空調システムの空調制御装置を適用した空気調和システムは、第1の実施の形態と同様に、SAを対応する被空調空間2a〜2cに供給する室内機11a〜11cと、対応する室内機11a〜11cの運転を制御する室内機制御装置12a〜12cと、外気を熱処理して室内機11a〜11cまたは被空調空間2a〜2cに供給する外調機13と、外調機の運転を制御する制御装置14とを有する。
図7は、本実施の形態の外調機制御装置14の構成を示すブロック図である。外調機制御装置14は、第1の実施の形態で述べたように、コンピュータとこのコンピュータにインストールされたプログラムとから構成され、ハードウェア装置とソフトウェアが協働することによって、上記ハードウェア資源がプログラムによって制御され、I/F141、判定部142およびパラメータ変更部146とが実現される。このような外調機制御装置14は、室内機11a〜室内機11cの動作状況を監視し、その動作状況に応じて外調機13の制御パラメータを変更する。
I/F141は、室内機制御装置12a、外調機13、室内給気センサ、内部センサ21a〜21c、排気センサ22、外調機給気センサ23、外気センサ24、設定器31a〜31c等と電気的に接続されており、それぞれから室内給気温度、室内温度、排気温度、外調機給気温度、設定温度、給気露点温度、排気露点温度等のデータを受信し、この受信データを必要に応じて判定部142に送出する。
判定部142は、I/F141から受信したデータから室内機11a〜11cの空調負荷が予め定められた所定の値を超えているか否かを判定し、この判定結果に基づく指示をパラメータ変更部146に送信する。この所定の値は、任意の値とすることができるが、例えば、室内機11aの空調能力の最大値としてもよいし、最大値に近い値としてもよい。
パラメータ変更部146は、判定部142からの指示を受信すると、この指示をその指示を外調機給気温度設定変更ロジックに基づいて外調機13の設定温度や運転モードについての制御パラメータを生成し、外調機13等に送信する。
次に、図8を参照して、本実施の形態にかかる空気調和システムの動作について説明する。図8は、本実施の形態の外調機制御装置14の動作を示すフローチャートである。
外調機制御装置14の判定部142は、I/F141を介して、外調機13、室内給気センサ、内部センサ21a〜21a、排気センサ22、外調機給気センサ23、外気センサ24、設定器31a〜31cより室内給気温度、排気露点温度、給気露点温度、還気温度、室内温度、排気温度、外調機給気温度、設定温度等の各種データを受信し、この受信データに基づいて、能力不足の室内機が存在するか否かを判定する(ステップS801)。この判定方法について、以下に述べる。
まず、判定部142は、室内機11a〜11cからの能力情報に基づいて判定する。例えば、判定部142は、I/F141を介して室内機制御装置12aから室内機の運転状況に関する情報を取得し、室内機11aが最大出力または最大出力に近い値で運転していると、室内機11aに対する空調負荷が室内機11aの能力を超えていると判定する。
なお、室内温度と室内温度設定とに基づいて判定するようにしてもよい。この場合、例えば、判定部142は、内部センサ21aにより検出された被空調空間2aの室内温度と設定器31aにより設定された被空調空間2aの設定温度との間に所定の差があるとき、室内機11aに対する空調負荷が室内機11aの能力を超えていると判定する。ここで、判定部142は、室内温度が設定温度よりも低い場合は暖房能力不足、室内温度が設定温度よりも高い場合は冷房能力不足であると判定する。室内温度と設定温度の差は、適宜自由に設定することができる。
また、排気温度または露点温度に基づいて判定するようにしてもよい。例えば、夏期において、被空調空間2aからの排気EAの排気露点温度が被空調空間2aへの外調機13からの給気の給気露点温度よりも所定の値より低い場合、判定部142は、室内機11aの冷房能力が不足していると判定する。また、判定部142は、排気EAの温度(排気温度)または被空調空間2aからの還気RAの温度(還気温度)が所定の値より高い場合、室内機11aの冷房能力が不足していると判定する。さらに、判定部142は、上記排気温度または上記還気温度が所定の値より低い場合、室内機11aの暖房能力が不足していると判定する。ここで、排気露点温度および排気温度は排気センサ22に基づいて、給気露点温度はセンサ23に基づいて、還気温度は室内機11aに設けた図示しない還気温度センサに基づいてそれぞれ計測され、それぞれI/F141を介して判定部142に送信される。なお、上記所定の値は、適宜自由に設定することができる。
また、室内機熱交換器(図示せず)から室内機へ供給される冷媒の温度差に基づいて判定するようにしてもよい。ここで、室内機熱交換器とは、ボイラ、冷凍機、冷却塔、熱交換器、その他の室内機11a〜11cでの熱処理に用いられる空気、水、不凍液等の冷媒に加熱や冷却等の熱処理を行い、その冷媒を室内機11aに供給する装置である。例えば、その室内機熱交換器から室内機11aに供給される冷媒の温度(以下、室内機入口温度という)が、室内機11aから熱交換機に排出される冷媒の温度(以下、室内機出口温度という)よりも所定の値より高い場合、判定部142は、室内機11aの冷房能力が不足していると判定する。一方、室内機入口温度が室内機出口温度よりも所定の値より低い場合、判定部142は、室内機11aの暖房能力が不足していると判定する。ここで、上記室内入口温度および室内出口温度は、室内機熱交換器から室内機11aへ冷媒を送出する配管および室内機11aから室内機熱交換器に冷媒を送出する配管にそれぞれ設けた図示しない温度センサにより測定されるものであり、測定値はI/F141を介して判定部142に送信される。なお、上記所定の値は、適宜自由に設定することができる。
また、熱交換機から室内機へ供給される冷媒の送水系統の弁の開度に基づいて判定するようにしてもよい。例えば、室内機11aが冷房運転の際に、図示しない室内機熱交換器から室内機11aへ送出する冷媒の量を制御する弁の開度が100%の場合、判定部142は、室内機11aの冷房能力が不足していると判定する。一方、室内機11aが暖房運転の際に、室内機熱交換器から室内機11aへ送出する冷媒の量を制御する弁の開度が100%の場合、判定部142は、室内機11aの暖房能力が不足していると判定する。なお、上記弁の開度に関する情報は、例えば室内機制御装置12aにより測定され、I/F141を介して判定部142に送信される。
また、冷媒の温度を制御する室内機熱交換器に関する情報に基づいて判定するようにしてもよい。例えば、室内機11aに冷媒を供給する図示しない室内機熱交換器において、室内機11aに供給する冷水等の冷却系の冷媒の量を制御する冷水弁の開度が100%の場合、判定部142は、室内機11aの冷房能力が不足していると判定する。一方、室内機11aに供給する温水や蒸気等の加熱系の冷媒の量を制御する温水弁の開度が100%の場合、判定部142は、室内機11aの暖房能力が不足していると判定する。上記冷水弁および温水弁の開度に関する情報は、例えば各弁に設けた弁の開度を検出する弁開度センサにより検出され、I/F141を介して判定部142に送信される。
また、冷媒の温度を制御する冷却塔に関する情報に基づいて判定するようにしてもよい。例えば、室内機11aに冷媒を供給する図示しない室内機熱交換器において、冷水等の冷却系の冷媒を生成する冷却塔がフル稼働している際に、その冷媒の温度が所定の値よりも上昇した場合、判定部142は、室内機11aの冷房能力が不足していると判定する。一方、温水や蒸気等の加熱系の冷媒を生成する熱交換器やボイラがフル稼働している場合、判定部142は、室内機11aの暖房能力が不足していると判定する。上記冷却塔、熱交換器およびボイラの運転状況に関する情報は、それぞれに設けた出力センサ等により検出され、I/F141を介して判定部142に送信される。なお、上記所定の値は、適宜自由に設定することができる。
さらに、居住者の申告に基づいて判定するようにしてもよい。例えば、被空調空間2aの居住者が暑いという意見の場合、判定部142は、室内機11aの冷房能力が不足していると判定する。一方、被空調空間2aの居住者が寒いという意見の場合、判定部142は、室内機11aの暖房能力が不足していると判定する。上記居住者の意見は、被空調空間2aの居住者により、被空調空間2aに設けられた図示しないコンピュータ等に入力され、LANを介して居住者申告システムサーバに送出される。このサーバはI/F141と接続されており、これにより、被空調空間2aの居住者の意見が判定部142に送信される。
上述したような方法により、能力不足の室内機11a〜11cが存在しないと判定された場合(ステップS801:NO)、外調機制御装置14は、ステップS801の処理に戻る。一方、能力不足の室内機11a〜11cが存在すると判定された場合(ステップS801:YES)、判定部142は、室内機の冷房能力が不足している室内機の台数と暖房能力が不足している室内機の台数とを比較する(ステップS802,803)。
冷房能力が不足している台数が暖房能力が不足している台数よりも多い場合(ステップS802:YES)、判定部142は、外調機13の給気温度を下げる旨の指示をパラメータ変更部146に出す(ステップS804)。なお、判定部142は、外調機13での熱処理に用いられる冷媒に加熱や冷却等の熱処理を行って外調機13に供給する外調機熱交換器において、外調機13に供給する冷水等の冷却系の冷媒の量を制御する冷水弁を強制的に開かせる旨の指示を出すようにしてもよい。また、被空調空間2aの室温よりも外調機13の給気温度が低い場合、外調機13のファンのインバータ回転数を増加させる旨の指示を出すようにしてもよい。また、空気調和システム全体の熱交換器を起動させる旨の指示を出すようにしてもよい。また、外調機13のダンパを制御し、外調機の冷房能力を高める旨の指示を出すようにしてもよい。
暖房能力が不足している台数が冷房能力が不足している台数よりも多い場合(ステップS802:NO、ステップS803:YES)、判定部142は、パラメータ変更部146に外調機13の給気温度を上昇させる旨の指示を出す(ステップS305)。なお、判定部142は、上記外調機熱交換器において、外調機13に供給する温水や蒸気等の加熱系の冷媒の量を制御する温水弁を強制的に開く旨の指示を出すようにしてもよい。また、被空調空間2aの室温よりも外調機13の給気温度が高い場合、外調機13のファンのインバータ回転数を増加させるようにしてもよい。また、空気調和システム全体の熱交換器を起動させる旨の指示を出すようにしてもよい。さらに、外調機13のダンパを制御し、外調機の暖房能力を高める指示を出すようにしてもよい。
冷房能力が不足している台数と暖房能力が不足している台数とが等しい場合(ステップS802:NO、ステップS803:NO)、判定部142は、パラメータ変更部146に外調機13の給気温度を変更しない旨の指示を出す(ステップS806)。
パラメータ変更部146は、判定部142からの指示を受信すると、その指示を外調機給気温度設定変更ロジックに基づいて外調機13の運転モードや設定温度の設定変更に関する制御パラメータを生成する(ステップS807)。なお、外調機給気温度設定変更ロジックは、第1の実施の形態で説明したのと同等であるので、適宜説明を省略する。
制御パラメータを生成すると、外調機制御装置14は、その制御パラメータを外調機13等に送出する。外調機13は、受信した制御パラメータに基づいて、設定温度、運転モード等の変更を行う(ステップS808)。
これにより、本実施の形態では、外調機13の制御パラメータを変更して、室内機2a〜2cの負荷の一部を外調機に負担させることにより、省エネルギーを実現することができる。また、負荷の平準化を図ることも可能となる。
なお、本実施の形態では、一例として複数の室内機11a〜11cにより被空調空間2a〜2cの空気調和を行う場合について説明したが、1つの室内機を設けるようにしてもよい。この場合も複数の室内機の場合と同様の動作を行わせることが可能である。
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態において、上述した第1,2の実施の形態と同等の構成要素には、同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
本実施の形態にかかる空調システムの空調制御装置を適用した空気調和システムは、第1の実施の形態と同様に、SAを対応する被空調空間2a〜2cに供給する室内機11a〜11cと、対応する室内機11a〜11cの運転を制御する室内機制御装置12a〜12cと、外気を熱処理して室内機11a〜11cまたは被空調空間2a〜2cに供給する外調機13と、外調機の運転を制御する制御装置14とを有する。
図9は、本実施の形態の外調機制御装置14の構成を示すブロック図である。外調機制御装置14は、第1の実施の形態で述べたように、コンピュータとこのコンピュータにインストールされたプログラムとから構成され、ハードウェア装置とソフトウェアが協働することによって、上記ハードウェア資源がプログラムによって制御され、I/F141、検出部143およびパラメータ変更部146とが実現される。このような外調機制御装置14は、室内機11a〜11cおよび外調機13の加熱、冷却または送風の何れかの運転モードを検出し、室内機11a〜11cと外調機13の運転モードが互いに異なると、外調機13の制御パラメータを変更する。
I/F141は、室内機制御装置12a〜12a、外調機13、室内給気センサ、内部センサ21a〜21c、排気センサ22、外調機給気センサ23、外気センサ24、設定器31a〜31c等と電気的に接続されており、それぞれから室内給気温度、室内温度、排気温度、外調機給気温度、設定温度、給気露点温度、排気露点温度等のデータを受信し、この受信データを必要に応じて検出部143に送出する。
検出部143は、外調機13の運転モードとは異なるモードで運転している室内機11a〜11cが存在するか否かを検出し、この検出結果に基づく指示をパラメータ変更部146に送信する。
パラメータ変更部146は、検出部143からの指示を受信すると、この指示をその指示を外調機給気温度設定変更ロジックに基づいて外調機13の設定温度や運転モードについての制御パラメータを生成し、外調機13等に送信する。
次に、図10を参照して、本実施の形態にかかる空気調和システムの動作について説明する。図10は、本実施の形態の外調機制御装置14の動作を示すフローチャートである。
まず、検出部143は、外調機13の運転モードとは異なるモードで運転している室内機11a〜11cが存在するか否かを検出する(ステップS1001)。ここで、検出部143による外調機13の運転モードの判断方法について説明する。外調機13の運転モードは、次の方法より判断される。
まず、外調機13の冷水弁および温水弁の開度に基づいて判断する方法がある。ここで、冷水弁および温水弁は、第2の実施の形態でも説明したように、図示しない外調機熱交換器により熱処理がされた外調機13に送出する際に、その冷媒の量を制御するものである。冷水等の冷却系の冷媒の量を制御するのが冷水弁、温水や蒸気等の加熱系の冷媒の量を制御するのが温水弁である。
外調機13の冷水弁のみが開いている場合、検出部143は、外調機13の運転モードは冷房であると判断する。一方、外調機13の温水弁のみが開いている場合、検出部143は、外調機13の運転モードは暖房であると判断する。また、冷水弁と温水弁の何れも開いていない場合、検出部143は、外調機13の運転モードは送風であると判断する。
また、外調機13の給気温度と外気温度に基づいて判断するようにしてもよい。外気温度よりも外調機13の給気温度が高い場合、検出部143は、外調機13の運転モードは暖房であると判断する。一方、外気温度よりも外調機13の給気温度が低い場合、検出部143は、外調機13の運転モードは冷房であると判断する。また、外気温度と外調機13の給気温度がほぼ等しい場合、検出部143は、外調機の運転モードは送風であると判断する。
また、外調機13の入口温度と出口温度とに基づいて判断するようにしてもよい。すなわち、外調機熱交換機から外調機13に供給される冷媒の温度(以下、外調機入口温度という)と、外調機13から外調機熱交換機から排出される冷媒の温度(以下、外調機出口温度という)とにより判断する。入口温度が出口温度よりも所定の値より低い場合、検出部143は、外調機13の運転モードは冷房であると判断する。一方、入口温度が出口温度よりも所定の値より高い場合、検出部143は、外調機13の運転モードは暖房であると判断する。また、入口温度と出口温度がほぼ等しい場合、検出部143は、外調機13の運転モードは送風であると判断する。ここで、上記入口温度と出口温度は、例えば外調機熱交換器により熱処理された冷媒を外調機13に送出する配管および外調機13により使用された冷媒を外調機熱交換器へ送出する配管にそれぞれ設けた図示しない温度センサにより測定され、I/F141を介して検出部143に送信される。なお、上記所定の値は、適宜自由に設定することができる。
次に、検出部143による室内機11aの運転モードの判断方法について説明する。室内機11a〜11cの運転モードは、次の方法より判断される。
まず、室内機11a〜11cからの運転モードに関する信号から判断する方法がある。具体的には、室内機制御装置12a〜12cから室内機11a〜11cの運転モードに関する情報をI/F141を介して取得し、室内機11a〜11cにおいて冷房の運転モードの室内機の方が台数が多い場合、検出部143は、室内機11a〜11cの運転モードは冷房であると判断する。一方、暖房の冷房モードの室内機の方が台数が多い場合、検出部14は、室内機11a〜11cの運転モードは暖房であると判断する。また、室内機11a〜11c全ての運転モードが送風の場合、検出部143は、室内機11a〜11cの運転モードは送風であると判断する。
また、室内機11a〜11cへの送水温度に基づいて判断するようにしてもよい。第2の実施の形態でも説明したように、図示しない室内機熱交換器から室内機11a〜11cに冷水等の冷房系の冷媒が供給されている場合、検出部143は、室内機11a〜11cの運転モードは冷房であると判断する。一方、室内機熱交換器から室内機11a〜11cに蒸気や温水等の加熱系の冷媒が供給されている場合、検出部143は、室内機11a〜11cの運転モードは暖房であると判断する。また、室内機熱交換器から室内機11a〜11cへ供給される冷媒の温度が例えば20〜30℃程度の場合、検出部143は、室内機11a〜11cの運転モードは送風であると判断する。ここで、上記冷媒の温度は、室内機熱交換器により熱処理された冷媒を各室内機11a〜11cに送出する配管にそれぞれ設けた図示しない温度センサにより測定され、I/F141を介して検出部143に送信される。
また、室内機11a〜11cの給気温度と被空調空間2a〜2cの室内温度に基づいて判断するようにしてもよい。例えば、室内機11aから被空調空間2aへの給気SAの温度が被空調空間2a内の温度よりも低い場合、検出部143は、室内機11aの運転モードは冷房であると判断する。一方、室内機11aから被空調空間2aへの給気SAの温度が被空調空間2a内の温度よりも高い場合、検出部143は、室内機11aの運転モードは暖房であると判断する。また、室内機11aから被空調空間2aへの給気SAの温度と被空調空間2a内の温度とがほぼ同じ場合、検出部143は、室内機11aの運転モードは送風であると判断する。
また、室内機11a〜11cへ供給する冷媒の温度差に基づいて判断するようにしてもよい。すなわち、第2の実施の形態でも説明したように、室内機入口温度と室内機出口温度とにより判断する。例えば、室内機11aにおいて、室内機入口温度が室内機出口温度よりも所定の値より低い場合、検出部143は、室内機11aの運転モードは冷房であると判断する。一方、室内機入口温度が室内機出口温度よりも所定の値より高い場合、検出部143は、室内機11aの運転モードは暖房であると判断する。また、室内機入口温度と室内機出口温度がほぼ等しい場合、検出部143は、室内機11aの運転モードは送風であると判断する。ここで、上記室内入口温度および室内出口温度は、室内機熱交換器から室内機11aへ冷媒を送出する配管および室内機11aから室内機熱交換器に冷媒を送出する配管にそれぞれ設けた図示しない温度センサにより測定されるものであり、測定値はI/F141を介して検出部143に送信される。なお、上記所定の値は、適宜自由に設定することができる。
また、室内機熱交換器に関する情報に基づいて判断するようにしてもよい。例えば、室内機11a〜11cに冷媒を供給する図示しない室内機熱交換器において、室内機11a〜11cに供給する冷水等の冷却系の冷媒の量を制御する冷水弁が開いている場合、検出部143は、室内機11a〜11cの運転モードは冷房であると判断する。一方、室内機11a〜11cに供給する温水や蒸気等の加熱系の冷媒の量を制御する温水弁が開いている場合、検出部143は、室内機11a〜11cの運転モードは暖房であると判断する。上記冷水弁および温水弁の開度に関する情報は、例えば各弁に設けた弁の開度を検出する弁開度センサにより検出され、I/F141を介して検出部143に送信される。
さらに、冷媒の温度を制御する冷却塔に関する情報に基づいて判定するようにしてもよい。例えば、室内機11a〜11cに冷媒を供給する図示しない室内機熱交換器において、冷水等の冷却系の冷媒を生成する冷却塔が稼働している場合、検出部143は、室内機11a〜11cの運転モードは冷房であると判断する。一方、室内機熱交換器において、温水や蒸気等の加熱系の冷媒を生成する熱交換器やボイラが稼働している場合、検出部143は、室内機11a〜11cの運転モードは暖房であると判断する。上記冷却塔、熱交換器およびボイラの運転状況に関する情報は、それぞれに設けた出力センサ等により検出され、I/F141を介して検出部143に送信される。
上述したような方法により室内機11a〜11cと外調機13の運転モードとを検出し、外調機13の運転モードと異なる運転モードの室内機11a〜11cが存在する場合(ステップS401:YES)、検出部143は、外調機給気温度の設定を緩和する旨の指示をパラメータ変更部146に出す。
例えば、室内機11a〜11cの運転モードが冷房で、外調機13の運転モードが暖房と判断された場合、検出部143は、以下に示すような動作を行わせる指示をパラメータ変更部146に送出する。例えば、外調機13の給気温度設定を下げる旨の指示を出す。また、外調機熱交換器により生成された加熱系の冷媒を外調機13に供給するのを制御する温水弁を強制的に抑制する指示を出すようにしてもよい。また、外調機13を停止させる指示を出すようにしてもよい。
一方、室内機11a〜11cの運転モードが暖房で、外調機13の運転モードが冷房と判断された場合、検出部143は、以下に示すような動作を行わせる指示をパラメータ変更部146に送出する。例えば、外調機13の給気温度設定を旨の指示を出す。また、外調機熱交換器により生成された冷却系の冷媒を外調機13に供給するのを制御する冷水弁を強制的に開く旨の指示を出すようにしてもよい。また、外調機13を停止させる旨の指示を出すようにしてもよい。
パラメータ変更部146は、検出部143からの指示を受信すると、その指示を外調機給気温度設定変更ロジックに基づいて外調機13の運転モードや設定温度の設定変更に関する制御パラメータを生成する(ステップS1003)。なお、外調機給気温度設定変更ロジックは、第1の実施の形態で説明したのと同等であるので、適宜説明を省略する。
制御パラメータを生成すると、外調機制御装置14は、その制御パラメータを外調機13等に送出する。外調機13は、受信した制御パラメータに基づいて、設定温度、運転モード等の変更を行う(ステップS1004)。
これにより、本実施の形態では、制御パラメータを変更することによって、モードが異なることによる無駄なエネルギー消費を抑えることができ、より効率のよい空調を行うことが可能となる。
なお、本実施の形態では、一例として複数の室内機11a〜11cにより被空調空間2a〜2cの空気調和を行う場合について説明したが、1つの室内機を設けるようにしてもよい。この場合も複数の室内機の場合と同様の動作を行わせることが可能である。
[第4の実施の形態]
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態において、上述した第1〜3の実施の形態と同等の構成要素には、同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
本実施の形態にかかる空調システムの空調制御装置を適用した空気調和システムは、第1の実施の形態と同様に、給気SAを対応する被空調空間2a〜2cに供給する室内機11a〜11cと、対応する室内機11a〜11cの運転を制御する室内機制御装置12a〜12cと、外気を熱処理して室内機11a〜11cまたは被空調空間2a〜2cに供給する外調機13と、外調機の運転を制御する制御装置14とを有する。
図11は、本実施の形態の外調機制御装置14の構成を示すブロック図である。外調機制御装置14は、第1の実施の形態で述べたように、コンピュータとこのコンピュータにインストールされたプログラムとから構成され、ハードウェア装置とソフトウェアが協働することによって、上記ハードウェア資源がプログラムによって制御され、I/F141、コスト算出部144およびパラメータ変更部146とが実現される。このような外調機制御装置14は、室内機11a〜11cおよび外調機13においてそれぞれ消費するエネルギーのコストを算出し、このコストが最小になるように外調機13の制御パラメータを変更する。
I/F141は、室内機制御装置12a〜12a、外調機13、室内給気センサ、内部センサ21a〜21c、排気センサ22、外調機給気センサ23、外気センサ24、設定器31a〜31c等と電気的に接続されており、それぞれから室内給気温度、室内温度、排気温度、外調機給気温度、設定温度、給気露点温度、排気露点温度等のデータを受信し、この受信データを必要に応じてコスト算出部144に送出する。
コスト算出部144は、室内機11a〜11cと外調機13の運転コストを算出してどちらが安いか判断し、この判断結果に基づく指示をパラメータ変更部146に送信する。
パラメータ変更部146は、コスト算出部144からの指示を受信すると、その指示を外調機給気温度設定変更ロジックに基づいて外調機13の設定温度や運転モードについての制御パラメータを生成し、外調機13等に送信する。
次に、図12を参照して、本実施の形態にかかる空気調和システムの動作について説明する。図12は、本実施の形態の外調機制御装置14の動作を示すフローチャートである。
まず、コスト算出部144は、室内機11a〜11cと外調機13とでそれぞれ消費するエネルギーのエネルギーコストを算出し、そのエネルギーコストの差が大きいか否かを判定する(ステップS1201)。ここで、コスト算出部144による室内機11a〜11cおよび外調機13の運転コストの判断方法について、以下に説明する。
例えば、コスト算出部144は、季節や時間ごとにコストパラメータを予め設定しておき、現在の月日、時刻、各室内機11a〜11cおよび外調機13の運転モードおよびそのパラメータの値に基づいて、室内機11a〜11cと外調機13の運転コストを算出し、どちらの運転コストが安いかを判断する。ここで、コストパラメータは、予め外調機制御装置4に設定される。現在の月日や時刻等に関する情報は、空気調和システムの中央監視装置等から取得する。室内機11a〜11cおよび外調機13の運転モードに関する情報は、第3の実施の形態で説明した方法等により取得する。
また、コスト算出部144は、使用熱源、この熱源で使用しているエネルギー、室内機11a〜11cおよび外調機13の運転モード、COP(Coefficient Of Performance)等に基づいて、エネルギーの単価から室内機11a〜11cおよび外調機13の運転コストを算出し、どちらの運転コストが安いかを判断するようにしてもよい。ここで、使用熱源とは、室内機熱交換器、外調機熱交換機、熱交換機、ボイラ、冷凍機、冷却塔のことを意味する。これらの使用熱源に関する情報は、例えば、予め外調機制御装置4に記憶しておいたり、室内機11a〜11cおよび外調機13から取得するようにしてもよい。室内機11a〜11cおよび外調機13の運転モードに関する情報は、第3の実施の形態で説明した方法等により取得するようにしてもよい。
上述したような方法により室内機11a〜11cと外調機13の運転コストが算出し、室内機11a〜11cと外調機13との運転コストの差が所定の値より大きい場合(ステップS1201:YES)、コスト算出部144は、室内機11a〜11cと外調機13のどちらがコストが高いかを判定する(ステップS1202,1203)。
外調機13の方が運転コストが高い場合(ステップS1202:YES)、コスト算出部144は、コストを減少させるように、外調機給気温度の設定を緩和する旨の指示をパラメータ変更部146に出す(ステップS1204)。具体的には、外調機13の運転モードが冷房で、室内機11a〜11cの運転モードが送風または冷房の場合、コスト算出部144は、以下に示すような動作を行わせる旨の指示をパラメータ変更部146に送出する。例えば、外調機13の給気温度設定を上げる旨の指示を出す。また、外調機熱交換器により生成された冷却系の冷媒を外調機13に供給するのを制御する冷水弁を強制的に抑制する旨の指示を出すようにしてもよい。さらに、外調機13を停止または間欠運転させる旨の指示を出すようにしてもよい。
外調機13の運転モードが暖房で、室内機11a〜11cの運転モードが送風または暖房の場合、コスト算出部144は、以下に示すような動作を行わせる旨の指示をパラメータ変更部146に送出する。例えば、外調機13の給気温度設定を下げる旨の指示を出す。また、熱交換器等により生成された加熱系の冷媒を外調機13に供給するのを制御する温水弁を強制的に抑制する旨の指示を出すようにしてもよい。さらに、外調機13を停止または間欠運転させる旨の指示を出すようにしてもよい。
室内機11a〜11cの方が運転コストが高い場合(ステップS1202:NO、ステップS1203:YES)、コスト算出部144は、コストを減少させるように、外調機給気温度の設定を増強する旨の指示を出す(ステップS1205)。具体的には、外調機13の運転モードが送風または冷房で、室内機11a〜11cの運転モードが冷房の場合、コスト算出部144は、外調機13の給気温度設定を下げる旨の指示をパラメータ変更部146に送出する。また、コスト算出部144は、熱交換器等により生成された冷却系の冷媒を外調機13に供給するのを制御する冷水弁を強制的に開く旨の指示を出すようにしてもよい。
外調機13の運転モードが送風または暖房で、室内機11a〜11cの運転モードが暖房の場合、コスト算出部144は、外調機13の給気温度設定を上げる旨の指示を送出する。また、外調機熱交換器により生成された加熱系の冷媒を外調機13に供給するのを制御する温水弁を強制的に開く旨の指示を出すようにしてもよい。
外調機13の運転モードが送風で、室内機11a〜11cの運転モードが冷房かつ外気冷房有効の場合、コスト算出部144は、外調機13のファンのインバータ回転数を増加させる旨の指示を出す。
パラメータ変更部146は、コスト算出部144からの指示を受信すると、その指示を外調機給気温度設定変更ロジックに基づいて外調機13の運転モードや設定温度の設定変更に関する制御パラメータを生成する(ステップS1207)。なお、外調機給気温度設定変更ロジックは、第1の実施の形態で説明したのと同等であるので、適宜説明を省略する。
制御パラメータを生成すると、外調機制御装置14は、その制御パラメータを外調機13等に送出する。外調機13は、受信した制御パラメータに基づいて、設定温度、運転モード等の変更を行う(ステップS1208)。
これにより、本実施の形態によれば、空調システム全体としてのエネルギーコストを減少させることが可能となる。
なお、室内機11a〜11cおよび外調機13の運転コストの差を比較する上記所定の値は、適宜自由に設定することができる。
また、本実施の形態では、一例として複数の室内機11a〜11cにより被空調空間2a〜2cの空気調和を行う場合について説明したが、1つの室内機を設けるようにしてもよい。この場合も複数の室内機の場合と同様の動作を行わせることが可能である。
[第5の実施の形態]
次に、本発明の第5の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態において、上述した第1〜4の実施の形態と同等の構成要素には、同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
本実施の形態にかかる空調システムの空調制御装置を適用した空気調和システムは、第1の実施の形態と同様に、SAを対応する被空調空間2a〜2cに供給する室内機11a〜11cと、対応する室内機11a〜11cの運転を制御する室内機制御装置12a〜12cと、外気を熱処理して室内機11a〜11cまたは被空調空間2a〜2cに供給する外調機13と、外調機の運転を制御する制御装置14とを有する。
図11は、本実施の形態の外調機制御装置14の構成を示すブロック図である。外調機制御装置14は、第1の実施の形態で述べたように、コンピュータとこのコンピュータにインストールされたプログラムとから構成され、ハードウェア装置とソフトウェアが協働することによって、上記ハードウェア資源がプログラムによって制御され、I/F141、除湿判断部145およびパラメータ変更部146とが実現される。このような外調機制御装置14は、室内機11a〜11cによる除湿の状態と外調機13による除湿の状態とを比較し、何れか一方が他方より過剰に除湿を行う過除湿の状態にあるか否かを判定し、室内機11a〜11cおよび外調機13の何れか一方が過除湿の状態にあると判定されると、外調機13の制御パラメータを変更する。
I/F141は、室内機制御装置12a〜12a、外調機13、室内給気センサ、内部センサ21a〜21c、排気センサ22、外調機給気センサ23、外気センサ24、設定器31a〜31c等と電気的に接続されており、それぞれから室内給気温度、室内温度、排気温度、外調機給気温度、設定温度、給気露点温度、排気露点温度等のデータを受信し、この受信データを必要に応じて検出部143に送出する。
除湿判断部145は、室内機11a〜11cおよび外調機13の何れか一方が過除湿除湿中であるか否かを判断し、この判断結果に基づく指示をパラメータ変更部146に送信する。
パラメータ変更部146は、除湿判断部からの指示を受信すると、この指示をその指示を外調機給気温度設定変更ロジックに基づいて外調機13の設定温度や運転モードについての制御パラメータを生成し、外調機13等に送信する。
次に、図14を参照して、本実施の形態にかかる空気調和システムの動作について説明する。図14は、本実施の形態の外調機制御装置14の動作を示すフローチャートである。
まず、除湿判断部145は、室内機11a〜11cまたは外調機13の何れかが過除湿であるか否かを判断する(ステップS1401,1402)。この除湿判断部145による室内機11a〜11cおよび外調機13の過除湿の判断方法について、以下に説明する。
まず、外気露点温度と室内機11a〜11cおよび外調機13の給気温度とに基づいて判断する方法がある。ここで、室内機11a〜11cおよび外調機13の何れかが除湿している、すなわち外気露点温度>排気露点温度の際に、外調機給気温度<室内機給気温度−αの場合、除湿判断部145は外調機13が過除湿であると判断する。一方、外調機給気温度>室内機給気温度+βの場合、除湿判断部145は、室内機11a〜11cが過除湿であると判断する。なお、上記外気露点温度は外気センサ24に基づいて、排気露点温度は排気センサ22に基づいてそれぞれ測定され、I/F141を介して除湿判断部145に送出される。また、α、βの値は、適宜自由に設定することができる。
また、外気露点温度、外調機の給気温度に対応する露点温度(以下、外調機給気温度露点温度という)および排気露点温度に基づいて判断するようにしてもよい。ここで、室内機11a〜11cおよび外調機13の何れかが除湿している、すなわち外気露点温度>排気露点温度の際に、外調機給気温度露点温度<排気露点温度−αの場合、除湿判断部145は、外調機13が過除湿であると判断する。一方、外調機給気温度露点温度>排気露点温度+βの場合、除湿判断部145は、室内機11a〜11cが過除湿であると判断する。なお、上記外調機給気温度露点温度は、外調機給気センサ23に基づいて測定差、I/F141を介して除湿判断部145に送出される。また、α、βの値は、適宜自由に設定することができる。
上述した方法により過除湿の判断を行い、外調機13が過除湿の場合(ステップS1401:YES)、除湿判断部145は、外調機給気温度を緩和する、すなわち外調機13からの給気温度を上げる旨の指示をパラメータ変更部146に出す(ステップS1403)。なお、外調機熱交換器により生成された加熱系の冷媒を外調機13に供給するのを制御する温水弁を強制的に開く旨の指示を出すようにしてもよい。
室内機11a〜11cが除湿の場合(ステップS1401:NO、ステップS1402:YES)、除湿判断部145は、外調機給気温度を増強する、すなわち外調機13からの給気温度を下げる旨の指示をパラメータ変更部146に出す(ステップS1404)。なお、外調機熱交換器により生成された冷却系の冷媒を外調機13に供給するのを制御する冷水弁を強制的に開く旨の指示を出すようにしてもよい。
室内機11a〜11cおよび外調機13の何れも過除湿ではない場合(ステップS1401:NO、ステップS1402:NO)、除湿判断部145は、外調機13の給気温度を変更しない旨の指示をパラメータ変更部146に出す(ステップS1405)。
ここで、上記過除湿の程度は、適宜自由に設定することができる。
パラメータ変更部146は、除湿判断部145からの指示を受信すると、その指示を外調機給気温度設定変更ロジックに基づいて外調機13の運転モードや設定温度の設定変更に関する制御パラメータを生成する(ステップS1406)。なお、外調機給気温度設定変更ロジックは、第1の実施の形態で説明したのと同等であるので、適宜説明を省略する。
制御パラメータを生成すると、外調機制御装置14は、その制御パラメータを外調機13等に送出する。外調機13は、受信した制御パラメータに基づいて、設定温度、運転モード等の変更を行う(ステップS1407)。
これにより、本実施の形態では、制御パラメータを変更して過除湿を解消することにより、無駄なエネルギー消費を抑え、より効率のよい運転と負荷の平準化とを実現することができる。
なお、本実施の形態では、一例として複数の室内機11a〜11cにより被空調空間2a〜2cの空気調和を行う場合について説明したが、1つの室内機を設けるようにしてもよい。この場合も複数の室内機の場合と同様の動作を行わせることが可能である。
本発明の第1の実施の形態にかかる空調機の運転制御装置を適用した空気調和システム全体の構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態における外調機制御装置14の構成を示すブロック図である。 外調機制御装置14の動作を示すフローチャートである。 外調機制御装置14の動作を示すフローチャートである。 外調機制御装置14の動作を示すフローチャートである。 外調機給気温度設定変更ロジックを説明する図である。 本発明の第2の実施の形態における外調機制御装置14の構成を示すブロック図である。 本発明の第2の実施の形態における外調機制御装置14の動作を示すフローチャートである。 本発明の第3の実施の形態における外調機制御装置14の構成を示すブロック図である。 本発明の第3の実施の形態における外調機制御装置14の動作を示すフローチャートである。 本発明の第4の実施の形態における外調機制御装置14の構成を示すブロック図である。 本発明の第4の実施の形態における外調機制御装置14の動作を示すフローチャートである。 本発明の第5の実施の形態における外調機制御装置14の構成を示すブロック図である。 本発明の第5の実施の形態における外調機制御装置14の動作を示すフローチャートである。
符号の説明
1…空気調和システム、2a〜2c…被空調空間、11a〜11c…室内機、12a〜12c…室内制御装置、13…外調機、14…外調機制御装置、21a〜21c…内部センサ、22…排気センサ、23…外調機給気センサ、31a〜31c…設定器、141…I/F、142…判定部、143…検出部、144…コスト算出部、145…除湿判断部、146…パラメータ変更部。

Claims (10)

  1. 被空調空間の空気調和を行う少なくとも1つの室内機と、前記被空調空間および前記空調機の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御装置であって、
    前記室内機の動作状況を監視する監視手段と、
    少なくとも前記室内機の動作状況に応じて前記外調機の制御パラメータを変更するパラメータ変更手段と
    を備えたことを特徴とする空調制御装置。
  2. 被空調空間の空気調和を行う少なくとも1つの室内機と、前記被空調空間および前記空調機の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御装置であって、
    前記室内機の空調負荷が所定の値を超えているか否かを判定する判定手段と、
    この判定手段により前記室内機の空調負荷が前記所定の値を超えていると判定されると、前記外調機の制御パラメータを変更するパラメータ変更手段と
    を備えたことを特徴とする空調制御装置。
  3. 被空調空間の空気調和を行う少なくとも1つの室内機と、前記被空調空間および前記空調機の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御装置であって、
    前記室内機および前記外調機の加熱、冷却または送風のいずれかの運転モードをそれぞれ検出する検出手段と、
    この検出手段により検出された前記室内機および前記外調機の運転モードが互いに異なると、前記外調機の制御パラメータを変更するパラメータ変更手段と
    を備えたことを特徴とする空調制御装置。
  4. 被空調空間の空気調和を行う少なくとも1つの室内機と、前記被空調空間および前記空調機の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御装置であって、
    前記室内機および前記外調機においてそれぞれ消費するエネルギーのコストを算出するコスト算出手段と、
    前記コストを減らすように前記外調機の制御パラメータを変更するパラメータ変更手段と
    を備えたことを特徴とする空調制御装置。
  5. 被空調空間の空気調和を行う少なくとも1つの室内機と、前記被空調空間および前記空調機の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御装置であって、
    前記室内機による除湿の状態と前記外調機による除湿の状態とを比較していずれか一方が他方より過剰に除湿を行う過除湿の状態にあるか否かを判定する判定手段と、
    この判定手段により前記室内機および前記外調機のいずれか一方が過除湿の状態にあると判定されると、前記外調機の制御パラメータを変更するパラメータ変更手段と
    を備えたことを特徴とする空調制御装置。
  6. 被空調空間の空気調和を行う少なくとも1つの室内機と、前記被空調空間および前記空調機の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御方法であって、
    前記室内機の動作状況を監視するステップと、
    少なくとも前記室内機の動作状況に応じて前記外調機の制御パラメータを変更するステップと
    を有することを特徴とする空調制御方法。
  7. 被空調空間の空気調和を行う少なくとも1つの室内機と、前記被空調空間および前記空調機の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御装置であって、
    前記室内機の空調負荷が所定の値を超えているか否かを判定するステップと、
    前記室内機の空調負荷が所定の値超えていると判定されると、前記外調機の制御パラメータを変更するステップと
    を有することを特徴とする空調制御方法。
  8. 被空調空間の空気調和を行う少なくとも1つの室内機と、前記被空調空間および前記空調機の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御方法であって、
    前記室内機および前記外調機の加熱、冷却または送風のいずれかの運転モードをそれぞれ検出するステップと、
    検出された前記室内機および前記外調機の運転モードが互いに異なると、前記外調機の制御パラメータを変更するステップと
    を有することを特徴とする空調制御方法。
  9. 被空調空間の空気調和を行う少なくとも1つの室内機と、前記被空調空間および前記空調機の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御方法であって、
    前記室内機および前記外調機においてそれぞれ消費するエネルギーのコストを算出するステップと、
    前記コストを減らすように前記外調機の制御パラメータを変更するステップと
    を有することを特徴とする空調制御方法。
  10. 被空調空間の空気調和を行う少なくとも1つの室内機と、前記被空調空間および前記空調機の少なくとも一方に供給する空気を熱処理する外調機とを有する空調システムの空調制御方法であって、
    前記室内機による除湿の状態と前記外調機による除湿の状態とを比較していずれか一方が他方より過剰に除湿を行う過除湿の状態にあるか否かを判定するステップと、
    前記室内機および前記外調機のいずれか一方が過除湿の状態にあると判定されると、前記外調機の制御パラメータを変更するステップと
    を有することを特徴とする空調制御方法。
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