JP2006064258A - 空気調和システム、空調制御装置および空調制御方法 - Google Patents

空気調和システム、空調制御装置および空調制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 連続する空間に対して種類の異なる調和空気を給気する場合であっても、混合ロスを効果的に抑えることが可能な空気調和システム等を提供する。
【解決手段】 インテリアゾーンIZとインテリアゾーンIZに対して空間的に連続可能なペリメータゾーンPZとを有する部屋80を対象として空気調和を行うためのコラボレーション空調システムであって、エアハン14と、室内機203と、エアハン還気調製装置70とを備えている。エアハン14は、インテリアゾーンIZに対してエアハン給気SAの給気が可能である。室内機203は、ペリメータゾーンPZに対してビルマル給気SBの給気が可能である。エアハン還気調製装置70は、エアハン14の還気として用いるエアハン還気RAを調製する。このエアハン還気調製装置70は、少なくともインテリアゾーンIZの空気であるインテリア還気RA1とペリメータゾーンPZの空気であるペリメータ還気RA2とを組み合わせ、インテリア還気RA1とペリメータ還気RA2との比率を調整することにより、エアハン還気RAを調製する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、空気調和システム、空調制御装置および空調制御方法、特に、空間的に連続可能な第1エリアと第2エリアとを有する室内空間を対象として空気調和を行うための空気調和システム、空調制御装置および空調制御方法に関する。
ビル等の建造物に設置される空気調和システムでは、家庭内において用いられるペア型の空調装置等と異なり、オフィス等の1つの対象空間に対して複数台の室内機が配備される空調装置が用いられることが多い。これらの室内機は共通の空調環境提供手段として用いられ、中央の大型空調機と協同して動作し、セントラル空調方式と称される空調方式によって一括制御される。このセントラル空調方式を採用することで、負荷形態が比較的均一な対象空間に対して、概ね均一の空調環境を提供することが可能になる。
しかし、空調対象となる空間がビル等の場合には、インテリアゾーンとペリメータゾーン等の負荷形態の異なるエリアが対象に含まれることがある。すなわち、OA機器等が配置されているインテリアゾーンでは、年間を通じて屋外の気象状態等による影響を受けにくいため空調による熱負荷の変動は比較的小さい傾向にあるのに対し、ペリメータゾーンでは、窓からの輻射熱の影響を受けるために季節・時間によって熱負荷の変動は比較的大きくなる傾向がある。このため、インテリアゾーンでは、OA機器等からの発熱に対して概ね均一の冷房が行われ、ペリメータゾーンでは、窓からの輻射熱に応じて冷暖房の調整がされた空調が行われる。
上述の負荷形態の異なるエリアが空調対象に含まれている場合には、セントラル空調方式を採用した空気調和システムと、他の空気調和システムとが併用されることがある。例えば、近年のビル機能のインテリジェント化に伴い、オフィス環境の快適化要求に応じるため、グループ化された複数の室内機が室外機に対して接続されグループ毎の個別的な運転制御を可能にしたマルチ型の空気調和システムと、セントラル空調方式の空気調和システムとが併用して用いられることがある。このようなシステムの併用において、セントラル空調方式の空気調和システムをインテリア系統として採用し、マルチ型の空気調和システムをペリメータ系統として採用して、これらを併用した空気調和システムとすることで、負荷形態の異なるエリアを含んだ空間を対象として空調する場合であっても、それらの部分的な負荷形態に対応させた総合的な空調管理を可能としている。
しかし、上述のように空調負荷の異なるエリアを対象として空調する場合、例えば、冬場等においては、ペリメータゾーンでは窓からの輻射熱(冬場等においては冷気)に対する暖房が必要となり、インテリアゾーンではOA機器等からの発熱に対する冷房が必要となる場合がある。通常、インテリアゾーンとペリメータゾーンとは空間的に連続しているため、このようにエリアによって空調制御態様が異なる場合には、インテリアゾーンを冷房するための調和空気とペリメータゾーンを暖房するための調和空気とが混合してしまう。このように、調和空気における逆負荷が生じてしまう場合には、インテリアゾーンやペリメータゾーンを対象とした各空調部において、それぞれ設定された温度に調整するために更なるエネルギーが必要となり、混合ロスが生じてしまう。
これに対して、以下の特許文献1および特許文献2において示されるように、例えば、ペリメータゾーンの暖房設定温度を下げる等によって、インテリアゾーンとペリメータゾーンとの給気温度の差を少なくして、混合ロスの低減化を図ったシステムが考案されている。また、ペリメータゾーンの冷気をインテリアゾーンの空調還気側に取り込ませてインテリアゾーンの冷房の効率を上げ、インテリアゾーンで暖められた空気をペリメータゾーンの空調還気側に取り込ませてペリメータゾーンの暖房の効率を上げることにより、混合ロスの低減化を図ったシステムが考案されている。
特開平05−157281号公報 特開平06−42769号公報
上述した従来の空気調和システムでは、インテリアゾーンに対して給気される調和空気とペリメータゾーンに対して給気される調和空気との関係で生じる混合ロスの低減を目的としている。しかし、ペリメータゾーンの暖房負荷が大きい場合には、インテリアゾーンを冷やし過ぎてしまうおそれがある。また、このようにペリメータゾーンの暖房負荷が大きい場合においてもインテリアゾーンを冷やし過ぎないように空調するには、インテリアゾーンに対する空調負荷の低減を十分なものとすることが困難となるおそれがある。
本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、連続する空間に対して種類の異なる調和空気を給気する場合であっても、混合ロスを効果的に抑えることが可能な空気調和システム、空調制御装置および空調制御方法を提供することにある。
第1発明に係る空気調和システムは、第1エリアと第1エリアに対して空間的に連続可能な第2エリアとを有する空間を対象として空気調和を行うための空気調和システムであって、第1空調装置と、第2空調装置と、調製装置とを備えている。第1空調装置は、第1エリアに対して第1調和空気の給気が可能である。第2空調装置は、第2エリアに対して第2調和空気の給気が可能である。調製装置は、第1空調装置の還気として用いる第1対象空気を調製する。この調製装置は、少なくとも第1エリアの空気である第1空気と第2エリアの空気である第2空気とを組み合わせ、第1空気と第2空気との比率を調整することにより、第1対象空気を調製する。なお、第1空気と第2空気との比率の調整は1カ所において行われる必要はなく、例えば、所定量の第1空気を取り込むためのダンパ等と第1空気の量に応じた量の第2空気を取り込むためのダンパ等が別々に設けられて、比率が調整されるというような場合も含まれる。
従来の空気調和システムでは、空調負荷の異なるエリアを有する空間を2つの空調装置によって空調する場合に、還気系を相互に切り替えることにより混合ロスの低減化を図っている。しかし、従来の空気調和システムでは、空調対象エリアの一部の状態が他の空調対象エリアに影響を及ぼすことがあり、当該一部の状態によっては、他の空調対象エリアに対する空調負荷の低減を十分なものとすることができないおそれがある。
これに対して、第1発明の空気調和システムでは、調製装置が、第1空調装置の還気として用いる第1対象空気の調製において、少なくとも第1エリアの空気である第1空気と第2エリアの空気である第2空気とを組み合わせ、第1空気と第2空気との比率を調整することができる。このため、第1エリアと第2エリアとで空調負荷が異なる場合であっても、両空間の空気の比率を調整しながら組み合わせることができ、第1空調装置の還気として適当な状態の第1対象空気を調製することができる。このため、調製装置による第1対象空気の調製において、組み合わせの比率を調整することで、第1空調装置によって第1エリアに対して提供する目的の調和空気の状態に近づけることができ、第1空調装置の空調負荷を低減させることができる。このため、第1エリアと第2エリアとの環境が異なる状況であっても、混合ロスを効果的に低減させることが可能になる。
第2発明に係る空気調和システムは、第1発明の空気調和システムであって、第1空調装置は、第1空気の温度を検知可能な第1温度検知部を有している。また、調製装置は、第1温度検知部が検知する値に基づいて、比率を調整する。
ここでは、調製装置が、第1温度検知部が検知する値に基づいて、第1空気と第2空気との混合比率を調整する。このため、第1エリアの温度に応じて、第1空調装置の空調負荷をより効率的に低減させることができるようになる。
例えば、第2空気の温度が第1エリアの設定温度よりも低すぎる場合には、第1エリアを冷やし過ぎてしまう場合があるが、ここでの空気調和システムによると、このような場合でも、第1温度検知部が検知する値に基づいて、第2空気に第1空気を混合させる比率を調整することができるため、第1エリアの快適性が損なわれないようにすることが可能になる。
第3発明に係る空気調和システムは、第2発明の空気調和システムであって、第1空調装置は、第1エリアに対する第1調和空気の給気量を調整可能な第1給気量調整部を有している。また、第1給気量調整部は、第1温度検知部が検知する値に基づいて、第1エリアに対する第1調和空気の給気量を調整する。
ここでは、第1給気量調整部が第1温度検知部において検知される値に基づいて第1調和空気の給気量を調整する。このため、調製装置によって第1対象空気の温度が所定の温度に調整された場合に、第1給気量調整部による給気量が調整されることにより、第1エリアの空調負荷の変動に対応した空調を行うことができるようになる。
第4発明に係る空気調和システムは、第3発明の空気調和システムであって、第1給気量調整部は、第1調和空気の温度と第1温度検知部が検知する値との関係に基づいて、第1エリアに対する第1調和空気の給気量を調整する。また、調製装置は、第1対象空気の温度が第1調和空気の温度に近づくように、比率を調整する。ここでの第1調和空気の温度がとしては、例えば、第1エリアの設定温度や、風量との関係で定まる所定の温度等の場合が含まれる。
ここでは、第1給気量調整部によって、第1調和空気の温度と第1温度検知部が検知する値との関係に基づいて第1調和空気の給気量が調整されるとともに、調製装置によって、第1対象空気の温度が第1調和空気の温度に近づくように、第1空気と第2空気との比率が調整される。このため、第1エリアを快適にするために要する第1調和空気の給気量を調整することができるとともに、第1対象空気の温度が第1調和空気の温度に近づけられることにより第1空調装置における空調負荷が軽減される。このため、第1エリアの快適性を向上させつつ第1空調装置を省エネによって運転させることができるようになる。
第5発明に係る空気調和システムは、第4発明の空気調和システムであって、調製装置は、第1対象空気の温度が第1調和空気の温度と等しくなるように、比率を調整する。
ここでは、調製装置が、第1対象空気の温度が第1調和空気の温度と等しくなるように、第1空気と第2空気との比率を調整する。このため、第1空調装置における熱交換を不要とし、送風運転による第1エリアの空調が可能となる。このため、空調負荷をなくし、より効果的な省エネを図ることができる。
第6発明に係る空気調和システムは、第2発明から第5発明のいずれかの空気調和システムであって、第2空調装置は、第2空気の温度を検知可能な第2温度検知部を有している。そして、第1温度検知部によって検知される温度が第2エリアの設定温度よりも高く、第2温度検知部によって検知される温度が第1エリアの設定温度よりも低い場合に、第1空調装置が第1空調機能を停止して送風運転を行うか、もしくは、第2空調装置が第2空調機能を停止して送風運転を行か、少なくともいずれか一方の運転を行う。ここでの第1エリアの設定温度および第2エリアの設定温度とは、同じ温度であってもよいし異なっていてもよい。また、第1空調装置および第2空調装置の両方を送風運転としてもよい。
ここでは、第1温度検知部によって検知される温度が第2エリアの設定温度よりも高く、第2温度検知部によって検知される温度と外気の温度との少なくともいずれか一方が第1エリアの設定温度よりも低い場合に、第1空調装置もしくは第2空調装置の少なくともいずれか一方が送風運転される。このため、いずれかの空調装置の空調機能が稼働不要となる状況において、積極的にその空調機能を停止しつつ送風運転させることができる。このため、当該空調機能を稼働させるのに要するエネルギーを積極的になくすることができ、より省エネを図ることが可能になる。ここで、第1空調装置の空調機能が稼働不要となる状況としては、第2温度検知部によって検知される温度が第1エリアの設定温度よりも低い温度となっている状況が考えられる。このような状況では、第1エリアの設定温度よりも低い温度状態の第2空気を用いて、調製装置によって、第1調和空気として求められる状態の第1対象空気を調製することが可能となり、第1エリアの快適性を損なわれにくくすることができるからである。また、第2空調装置の空調機能が稼働不要となる状況としては、第1温度検知部によって検知される温度が第2エリアの設定温度よりも高い温度となっている状況が考えられる。このような状況では、第2エリアの設定温度よりも高い温度状態の第1空気を用いて、第2エリアの快適性を損なわれにくくすることができるからである。
第7発明に係る空気調和システムは、第6発明の空気調和システムであって、調製装置によって調製される第1対象空気の温度が第1エリアの設定温度以下の場合に、第1空調装置は、第1空調機能を停止して、第1対象空気を第1調和空気として第1エリアに対して給気する送風運転を行う。
ここでは、調製装置によって調製される第1対象空気の温度が第1エリアの設定温度以下の場合に、第1空調機能を停止して、第1対象空気を第1調和空気として第1エリアに対して給気する送風運転を行う。したがって、第1空調装置は、このように調製された第1対象空気を第1エリアに対して送風することで、第1エリアの温度が上がり過ぎないようにすることができ、第1エリアの快適性を損ないにくくすることができる。これにより、第1空調装における空調負荷をなくしつつ、第1エリアの快適性を損なわないようにすることができる。
また、例えば、上記第1温度検知部によって検知される温度が第2エリアの設定温度に満たない場合においては、第2空調装置が第2空調機能を稼働させて、第1空気を還気として第2調和空気を調製して第2エリアに対して給気する暖房運転を行うことで、第2エリアの温度が下がり過ぎないようにすることができ、第2エリアについても快適性を損なわれにくいようにすることができる。
第8発明に係る空気調和システムは、第6発明の空気調和システムであって、第1温度検知部によって検知される温度が第2エリアの設定温度以上の場合に、第2空調装置は、第2空調機能を停止して、第1空気を第2調和空気として第2エリアに対して給気する送風運転を行う。
ここでは、第1温度検知部によって検知される温度が第2エリアの設定温度以上の場合に、第2空調装置は、第2空調機能を停止して、第1空気を第2調和空気として第2エリアに対して給気する送風運転を行う。すなわち、第1エリアの温度が第2エリアの設定温度よりも高い場合において、より熱量を多く含んだ第1空気を第2エリアに対して給気することができる。これにより、第2空気の温度が第2エリアの設定温度よりも低い状態を緩和することが可能となり、第2エリアの快適性を損ないにくくすることができる。これにより、第2空調装置における空調負荷をなくしつつ、第2エリアの快適性を損なわないようにすることができる。
また、例えば、上記第1温度検知部によって検知される温度が第2エリアの設定温度以上の場合においては、第1空調装置が第1空調機能を稼動させて、第1エリアを冷房運転することで、第1エリアの温度が上がり過ぎることを抑えて、第1エリアの快適性を損ないにくいようにすることもできる。これにより、第1エリアについても快適性を損なわないようにすることができる。
第9発明に係る空気調和システムは、第1発明から第8発明のいずれかの空気調和システムであって、調製装置は、さらに外気を組み合わせ、第1空気と第2空気と外気との比率を調整することにより第1対象空気を調製する。なお、第1空気と第2空気と外気の比率の調整は1カ所において行われる必要はなく、例えば、所定量の第1空気を取り込むためのダンパ等と第2空気を取り込むためのダンパと外気を取り込むためのダンパ等が別々に設けられて、比率が調整されるというような場合も含まれる。
ここでは、調製装置が、さらに外気を組み合わせて第1対象空気を調製できるため、外気が所定の状態の場合には、第1対象空気の調製において第1調和空気の状態により近づけることが可能になる。この場合には、第1空調装置における空調負荷を低減でき、省エネ化を図ることができる。
第10発明に係る空気調和システムは、調製装置は、第1空気と外気との間のエンタルピおよび/または温度との関係に基づいて、外気の比率を調整する。
ここでは、調製装置は、第1空気と外気との間のエンタルピおよび/または温度との関係に基づいて、外気の比率を調整する。このため、第1空調装置における空調負荷をより確実に低減させることができ、省エネをより効果的なものとすることができる。
第11発明に係る空気調和システムは、第2エリアは、空間のうち外周近傍エリアのペリメータゾーンであり、第1エリアは、空間のうちペリメータゾーンよりも内部のエリアのインテリアゾーンである。
ここでは、空調対象エリアにインテリアゾーンとペリメータゾーンとの空調負荷が異なるエリアが含まれている場合であっても、混合ロスを効果的に低減させることができる。
第12発明に係る空気調和システムは、第1エリアと第1エリアに対して空間的に連続可能な第2エリアとを有する空間を対象として空気調和を行うための空気調和システムであって、第3空調装置と、第2空調装置とを備えている。第3空調装置は、第1エリアに対して第3調和空気の給気が可能である。第2空調装置は、第2エリアに対して第2調和空気の給気が可能である。この第3空調装置は、還気として用いる第3対象空気の調製が可能であり、少なくとも第1エリアの空気である第1空気と第2エリアの空気である第2空気とを組み合わせる。そして、第3空調装置は、組み合わされる第1空気と第2空気との比率を調整することにより、第3対象空気を調製するための調整部を有している。なお、第1空気と第2空気との比率の調整は1カ所において行われる必要はなく、例えば、所定量の第1空気を取り込むためのダンパ等と第1空気の量に応じた量の第2空気を取り込むためのダンパ等が別々に設けられて、比率が調整されるというような場合も含まれる。
従来の空気調和システムでは、空調負荷の異なるエリアを有する空間を2つの空調装置によって空調する場合に、還気系を相互に切り替えることにより混合ロスの低減化を図っている。しかし、従来の空気調和システムでは、空調対象エリアの一部の状態が他の空調対象エリアに影響を及ぼすことがあり、当該一部の状態によっては、他の空調対象エリアに対する空調負荷の低減を十分なものとすることができないおそれがある。
これに対して、第12発明の空気調和システムでは、第3空調装置が有している調整部が、第3空調装置の還気として用いる第3対象空気の調製において、少なくとも第1エリアの空気である第1空気と第2エリアの空気である第2空気とを組み合わせ、第1空気と第2空気との比率を調整することができる。このため、第1エリアと第2エリアとで空調負荷が異なる場合であっても、両空間の空気の比率を調整しながら組み合わせることができ、第3空調装置の還気として適当な状態の第3対象空気を調製することができる。このため、調製部による第3対象空気の調製において、組み合わせの比率を調整することで、第3空調装置によって第1エリアに対して提供する目的の調和空気の状態に近づけることができ、第3空調装置の空調負荷を低減させることができる。このため、第1エリアと第2エリアとの環境が異なる状況であっても、混合ロスを効果的に低減させることが可能になる。
第13発明に係る空調制御装置は、第1エリアに対して第1調和空気を給気可能な第1空調装置と、第1エリアに対して空間的に連続可能な第2エリアに対して第2調和空気を給気可能な第2空調装置とによる空調を制御するための空調制御装置であって、第1温度取得部と、制御部とを備えている。第1温度取得部は、第1エリアの温度データを取得する。制御部は、少なくとも第1エリアの空気である第1空気と第2エリアの空気である第2空気とを組み合わせ、第1空気と第2空気との比率を調整することにより、第1空調装置の還気として用いる第1対象空気を調製する場合において、第1温度取得部が取得する温度データに基づいて、比率を制御する。なお、第1空気と第2空気との比率の調整は1カ所において行われる必要はなく、例えば、所定量の第1空気を取り込むためのダンパ等と第1空気の量に応じた量の第2空気を取り込むためのダンパ等が別々に設けられて、比率が調整されるというような場合も含まれる。
従来の空調制御装置では、空調負荷の異なるエリアを有する空間を2つの空調装置によって空調制御する場合に、還気系を相互に切り替えることにより混合ロスの低減化を図っている。しかし、従来の空調制御装置による空調制御では、空調対象エリアの一部の状態が他の空調対象エリアに影響を及ぼすことがあり、当該一部の状態によっては、他の空調対象エリアに対する空調負荷の低減を十分なものとすることができないおそれがある。
これに対して、第13発明の空調制御装置では、制御部が、第1空調装置の還気として用いる第1対象空気の調製制御において、第1温度取得部が取得する温度データに基づいて、少なくとも第1エリアの空気である第1空気と第2エリアの空気である第2空気とを組み合わせ、第1空気と第2空気との比率を制御することができる。このため、第1エリアと第2エリアとで空調負荷が異なる場合であっても、両空間の空気の比率を制御しながら組み合わせることができ、第1空調装置の還気として適当な状態の第1対象空気を調製することができる。このため、制御部による第1対象空気の調製制御において、組み合わせの比率を制御することで、第1空調装置によって第1エリアに対して提供する目的の調和空気の状態に近づける制御を行うことができ、第1空調装置の空調負荷を低減させる制御を行うことができる。このため、第1エリアと第2エリアとの環境が異なる状況であっても、混合ロスを効果的に低減させることが可能になる。
第14発明に係る空調制御方法は、第1エリアと第1エリアに対して空間的に連続可能な第2エリアとを対象として空気調和を行うための空調制御方法であって、3つのステップを備えている。第1のステップでは、第1エリアに対して第1空調装置によって第1調和空気を給気する。第2のステップでは、第2エリアに対して第2空調装置によって第2調和空気を給気する。第3のステップでは、少なくとも第1エリアの空気である第1空気と第2エリアの空気である第2空気とを組み合わせ、第1空気と第2空気との比率を調整することにより、第1空調装置の還気として用いる第1対象空気を調製する。なお、第1空気と第2空気との比率の調整は1カ所において行われる必要はなく、例えば、所定量の第1空気を取り込むためのダンパ等と第1空気の量に応じた量の第2空気を取り込むためのダンパ等が別々に設けられて、比率が調整されるというような場合も含まれる。
従来の空調制御方法では、空調負荷の異なるエリアを有する空間を2つの空調装置によって空調制御する場合に、還気系を相互に切り替えるという方法により混合ロスの低減化を図っている。しかし、従来の空調制御方法による空調制御では、空調対象エリアの一部の状態が他の空調対象エリアに影響を及ぼすことがあり、当該一部の状態によっては、他の空調対象エリアに対する空調負荷の低減を十分なものとすることができないおそれがある。
これに対して、第14発明の空調制御方法では、第1空調装置の還気として用いる第1対象空気の調製制御するステップにおいて、少なくとも第1エリアの空気である第1空気と第2エリアの空気である第2空気とを組み合わせ、第1空気と第2空気との比率を制御することができる。このため、第1エリアと第2エリアとで空調負荷が異なる場合であっても、両空間の空気の比率を制御しながら組み合わせることができ、第1空調装置の還気として適当な状態の第1対象空気を調製することができる。このため、制御部による第1対象空気の調製制御するステップにおいて、組み合わせの比率を制御することで、第1空調装置によって第1エリアに対して提供する目的の調和空気の状態に近づける制御を行うことができ、第1空調装置の空調負荷を低減させる制御を行うことができる。このため、第1エリアと第2エリアとの環境が異なる状況であっても、混合ロスを効果的に低減させることが可能になる。
第1発明に係る空気調和システムでは、第1エリアと第2エリアとの環境が異なる状況であっても、混合ロスを効果的に低減させることが可能になる。
第2発明に係る空気調和システムでは、第1エリアの温度に応じて、第1空調装置の空調負荷をより効率的に低減させることができるようになる。
第3発明に係る空気調和システムでは、調製装置によって第1対象空気の温度が所定の温度に調整された場合に、第1給気量調整部による給気量が調整されることにより、第1エリアの空調負荷の変動に対応した空調を行うことができるようになる。
第4発明に係る空気調和システムでは、第1エリアの快適性を向上させつつ第1空調装置を省エネによって運転させることができるようになる。
第5発明に係る空気調和システムでは、第1空調装置における熱交換を不要とし、送風運転による第1エリアの空調が可能となる。このため、空調負荷をなくし、より効果的な省エネを図ることができる。
第6発明に係る空気調和システムでは、いずれかの空調装置に備わる空調機能が積極的に停止されて、当該空調機能を稼働させるのに要するエネルギーを無くすることができるため、より省エネ化を図ることが可能になる。
第7発明に係る空気調和システムでは、第1空調装における空調負荷をなくしつつ、第1エリアと第2エリアとの快適性を損なわないようにすることができる。
第8発明に係る空気調和システムでは、第2空調装における空調負荷をなくしつつ、第1エリアと第2エリアとの快適性を損なわないようにすることができる。
第9発明に係る空気調和システムでは、第1空調装置における空調負荷を低減でき、省エネ化を図ることができる。
第10発明に係る空気調和システムでは、第1空調装置における空調負荷をより確実に低減させることができ、省エネ化をより効果的にすることができる。
第11発明に係る空気調和システムでは、空調対象エリアにインテリアゾーンとペリメータゾーンとの空調負荷が異なるエリアが含まれている場合であっても、混合ロスを効果的に低減させることができる。
第12発明に係る空気調和システムでは、第1エリアと第2エリアとの環境が異なる状況であっても、混合ロスを効果的に低減させることが可能になる。
第13発明に係る空調制御装置では、第1エリアと第2エリアとの環境が異なる状況であっても、混合ロスを効果的に低減させることが可能になる。
第14発明に係る空調制御方法では、第1エリアと第2エリアとの環境が異なる状況であっても、混合ロスを効果的に低減させることが可能になる。
[協調空調システムの構成]
本発明の一実施形態に係る協調空調システムを、図1に示す。協調空調システムは、インテリジェント化されたビル等を対象として空調設備の運転・管理を行うシステムであって、セントラル空調システム100とビル用マルチ空調システム200とが、上位のシステムである設備管理装置12によって協調制御されることにより運用されるシステムである。
<設備管理装置による協調制御>
設備管理装置12は、図1に示すように、セントラル空調システム100とビル用マルチ空調システム200とから各種データを取得する取得部12aと、取得部12aで取得したデータに基づいてこれらの各システムの制御を行う制御部12bとを備えている。設備管理装置12は、セントラル空調システム100とビル用マルチ空調システム200とを協働させて、空調対象エリアの快適化を図る協調制御を行う。
<セントラル空調システムの詳細構成>
セントラル空調システム100は、本協調空調システムが採用される複数の部屋等から構成される1つのビルに対して、1つの中央熱源機器110を運転することにより、複数の部屋等の全てを対象として空調を行う構成となっている。したがって、セントラル空調システム100の中央熱源機器110の運転が停止されると、全てのエリアにおける熱交換ができなくなり、空調が行われなくなる。
セントラル空調システム100の構成について、セントラル空調システム100を主に示した図2を用いて説明する。このセントラル空調システム100は、主に、エアハン14、VAVユニット16、および排気ファン51を1パック化したパッケージシステムであり、エアハン14内のエアハンコントローラ31や調製装置コントーラ32によってパック内の制御を完結させることが可能である。また、セントラル空調システム100のエアハンコントローラ31および調製装置コントーラ32は、ネットワークによって上位システムであるBAS(ビル・オートメーション・システム)と接続される。
エアハン14は、中央熱源機器110から冷水や温水を得て熱交換を行いVAVユニット16に供給する空気を冷却したり暖めたりする主機能を有するとともに、加湿機能も有する空調機ユニットである。エアハン14は、フィルタ53、冷却部41、加熱部42、および加湿部43を備えている。フィルタ53は、エアハン14に取り込まれる還気や外気の空気を通過させて、空気を清浄化させる。冷却部41には、冷水バルブ44により調整された流量の冷水が流される。加熱部42には、温水バルブ45により調整された流量の温水が流される。加湿部43は、複数のノズルを有しており、加湿バルブ46により調整された蒸気を噴霧する。これらの冷却部41、加熱部42、および加湿部43は、図2において示すように、上述したセントラル空調システム100の中央熱源機器110と協働されることで、各機能が発揮される。
また、エアハン14内には、エアハン14の各バルブ44,45,46や給気ファン47,排気ファン51,外気導入ダンパ77,還気ダンパ49,排気ダンパ52等を制御するエアハンコントローラ31が配置されている。
このエアハンコントローラ31は、さらに、後述するVAVユニット16のVAVコントローラ61を介してVAVダンパ62を制御したり、VAVユニット16やインテリア温湿度センサ18から部屋80のインテリアゾーンIZの温度データ等を受信したりする。
冷却部41、加熱部42、および加湿部43により調和された空気をVAVユニット16へと送り出すための給気ファン47や、部屋80や廊下・トイレ等から排気を行うための排気ファン51は、エアハンコントローラ31によってインバータ制御される。また、排気ファン51の上流側で排気量を調整する排気ダンパ52は、エアハンコントローラ31によってその開度が調整される。
VAVユニット16は、エアハン14内の給気ファン47によって送られてくる調和された空気を、その量を調整して部屋80のインテリアゾーンIZに対して吹き出す風量調整機器(Variable Air Volume unit)である。ここでは、1台のエアハン14に対して、複数台のVAVユニット16が接続される。このVAVユニット16は、給気ファン47と協働して風量調整装置17を構成する。また、各VAVユニット16は、インテリアゾーンIZにおいて所定の間隔で配置される。VAVユニット16は、VAVコントローラ61、VAVダンパ62、温度センサ63、湿度センサ(図示せず)、風量センサ(図示せず)等を備えている。VAVコントローラ61は、後述するローカル通信ライン20を介してエアハンコントローラ31に接続され、エアハンコントローラ31の指令を受けてVAVダンパ62の開度を調整したり、VAVダンパ62等の状態をエアハンコントローラ31に送信したりする。
また、エアハンコントローラ31は、さらに、調製装置コントーラ32およびのエアハン還気調製装置70の混合比率制御部71を介してダンパ72を制御したり、調製装置コントーラ32およびエアハン還気調製装置70の外気導入量制御部75を介してダンパ76を制御したりする。また、エアハンコントローラ31は、調製装置コントーラ32を介して、混合空気温湿度センサ74から還気混合空気RA3(図4参照)の温湿度データ等を受信したり、エアハン還気温湿度センサ78、外気温湿度センサ79等から各温湿度データ等を受信したりする。
エアハン還気調製装置70には、混合比率調整ダンパ73と外気導入ダンパ77等が設けられている。混合比率調整ダンパ73は、インテリアゾーンIZからの還気であるインテリア還気RA1の量と、ペリメータゾーンPZからの還気であるペリメータ還気RA2の量との混合比率を調整する。外気導入ダンパ77は、所定の換気量を補償するためにエアハン14の還気側に外気を導入する。この混合比率調整ダンパ73および外気導入ダンパ77は、調製装置コントーラ32によってその開度が制御されることで、混合比率の調整および外気導入量の調整についての制御が行われる。
混合比率制御部71および外気導入量制御部75は、後述する通信線27を介して調製装置コントーラ32と接続され、この調製装置コントーラ32がローカル通信ライン22を介してエアハンコントローラ31に接続される。調製装置コントーラ32は、エアハンコントローラ31からの指令を受けて、混合比率調整ダンパ73の混合比率を調整したり、外気導入ダンパ77の外気の導入量を調整したり、混合比率調整ダンパ73や外気導入ダンパ77等の状態をエアハンコントローラ31に送信したりする。また、調製装置コントーラ32は、混合比率調整ダンパ73の制御と外気導入ダンパ77の制御とを関連させた制御を行う。
(エアハンコントローラとVAVコントローラとの接続)
VAVコントローラ61は、接続ポート61aによってローカル通信ライン20に接続されている。
ローカル通信ライン20は、エアハンコントローラ31が持つ3つの接続ポート31a,31b,31cのうちローカル通信用接続ポート31bから延びるツイストペアケーブルである。
エアハンコントローラ31は、上記のローカル通信用接続ポート31bを、上位システムとの通信用である上位通信用接続ポート31aとは別に備えている。したがって、VAVユニット16は、BASのネットワークの通信ライン10を介することなくエアハン14内のエアハンコントローラ31とローカルに接続され、エアハン14とともに1パック化される。
(エアハン内のコントローラとVAVコントローラとの通信内容)
エアハン14内のエアハンコントローラ31は、VAVコントローラ61へと制御データを送信するとともに、VAVコントローラ61から送信されてくる監視データを受信する。制御データとは、発停指令、室内温度設定、冷暖房モード指令、VAV起動/停止指令などである。監視データとは、給気温度計測値、室内計測温度、室内計測湿度、VAV状態、VAV要求風量、VAV計測風量、VAV開度状態などのデータである。
また、エアハンコントローラ31には、各バルブ44,45,46や各ダンパ48,49,52、ファン47,51から状態データが送られてくる他、エアハン14に配備されている差圧スイッチ、露点温度発信器、サーミスタ、湿度センサなど(図示せず)から所定のデータが送られてくる。
(エアハンコントローラと調製装置コントローラとの接続)
調製装置コントーラ32は、接続ポート32aによってローカル通信ライン22と接続されている。
ローカル通信ライン22は、上述のローカル通信ライン20と同様であり、エアハンコントローラ31が持つ3つの接続ポート31a,31b,31cのうちローカル通信用接続ポート31cから延びて調製装置コントーラ32の接続ポート32aに接続されている。また、調製装置コントーラ32は、通信線27によって、エアハン還気調製装置70、混合空気温湿度センサ74、エアハン還気温湿度センサ78、外気温湿度センサ79等と接続され、制御を実行したり、データを検知することが可能となっている。調製装置コントーラ32は、BASのネットワークの通信ライン10を介することなくエアハン14内のエアハンコントローラ31とローカルに接続することもできるようになっている。
また、エアハンコントローラ31は、ローカル通信用接続ポート31bと同様に、上記のローカル通信用接続ポート31cを、上位システムとの通信用である上位通信用接続ポート31aとは別に備えている。したがって、エアハン還気調製装置70を構成する混合比率調整ダンパ73と外気導入ダンパ77とは、BASのネットワークの通信ライン10を介することなくエアハン14内のエアハンコントローラ31とローカルに接続され、エアハン14とともに上位のシステムから独立した制御を行うことが可能になっている。
(エアハンコントローラと調製装置コントローラとの通信内容)
エアハン14内のエアハンコントローラ31は、調製装置コントーラ32へ後述する混合ロス低減制御に関するデータを送信するとともに、調製装置コントーラ32から送信されてくる検知データを受信する。ここでの検知データとしては、ビル用マルチ空調システム200による調和空気の温度や湿度データ、ペリメータゾーンPZからの還気の温度や湿度データ、インテリアゾーンIZからの還気の温度や湿度データ、外気の温度や湿度等のデータ、室内温度設定データ、冷暖房モードデータ、VAV起動/停止指令データ、VAV要求風量、VAV計測風量、VAV開度状態等のデータがある。また、混合ロス低減制御に関するデータとしては、例えば、調製装置コントーラ32において上記検知データを基にして算出されるデータである、インテリア還気RA1とペリメータ還気RA2との混合比率制御データ、外気導入量制御データ等がある。例えば、混合比率制御データの算出は、主に、エアハン14におけるエアハン給気SAの給気量や、インテリア温湿度センサ18の検知する値や、導入する外気OAの温度、室内機203の設定温度またはビルマル給気SBの温度に基づいた算出が行われる。
<ビル用マルチ空調システムの詳細構成>
本発明の協調空調システムの一部を構成するビル用マルチ空調システム200の冷媒回路の概略図を、図3に示す。ビル用マルチ空調システム200は、図1に示すように、主に、複数台の空冷式の室外機201、202・・・(なお、図3では複数のうちの1台である室外機202を例として図示する)と、それに並列に接続された複数台の室内機203,204,205・・・(なお、図3では室外機202に接続される複数の室内機203、204、205を図示する)とを備えており、上述のビル等のオフィス毎の空調に適用される。
ビル用マルチ空調システム200では、室外機201,202・・・毎に、空調対象エリアが設定され、この各室外機201,202・・・に接続される各室内機203,204,205・・・によって、各空調対象エリアの空調負荷、空調時間帯等に応じた空調が行われる。ここで、室外機201に接続される室内機が空調対象とするエリアと、室外機202に接続される各室内機203,204,205・・・が空調対象とする複数の部屋からなるエリアとがある場合に、室外機202が対象とするエリアの空調は必要であると同時に室外機201が対象とするエリアの空調が不要となる状況が起こりうる。この場合、室外機201の熱源機器のみを停止して室外機201が対象とするエリアの空調をやめるとともに、室外機202が対象とするエリアの空調は室外機202の熱源機器の運転を続行させることで引き続き空調を行うことができる。この点で、ビル用マルチ空調システム200は、セントラル空調システム100と比べてより個別的な空調を行うことが可能となっている。
ここで、上述した室内機203、204、205のうち、室内機203が設置される部屋80は、上述したインテリアゾーンIZとペリメータゾーンPZを有する室内空間である。また、図3において示すように、室内機204は部屋234に、室内機205は部屋235にそれぞれ設置される。ここでは、室内機203が設置される部屋80と、その他の部屋234、235とは、それぞれ空調負荷、空調時間帯等の特性が異なっている場合においても、室内機203,204,205は、各対象エリアの空調負荷、空調時間帯等の特性に対応するような空調制御が可能となっている。なお、各室外機201、202・・・は、図1において示すように、ネットワークによって上位システムであるBAS(ビル・オートメーション・システム)と接続され、個別的な制御が可能になっている。
室外機201,202・・・は、屋外に配置されており、主に、圧縮機211と、室外熱交換器212とを有している。圧縮機211は、冷媒ガスを所定の圧力まで圧縮するための機器である。室外熱交換器212は、冷媒ガスを外気と熱交換させる機器、いわゆる、空冷式の熱交換器である。
室内機203、204、205・・・は、主に、膨張弁213、214、215と、室内熱交換器223、224、225とを有している。膨張弁213、214、215は、室外熱交換器212において熱交換されて凝縮された冷媒液を減圧する。室内熱交換器223、224、225は、膨張弁213、214、215において減圧された冷媒によって各室内の空気と熱交換させるための機器である。
例えば、図3に示すように、室外熱交換器212と膨張弁213、214、215とは、液側冷媒配管216によって接続されている。また、室内熱交換器223、224、225と圧縮機211とは、ガス側冷媒配管217によって接続されている。
以上のように、機器および冷媒配管が接続されて、ビル用マルチ空調システム200の冷媒回路が構成されている。また、上記室内機203は、図5に示すように、送風機243や、ペリメータ温湿度センサ253等が備えられ、部屋80のうち主にペリメータゾーンPZを対象として空調を行う室内機である。
なお、上記においては、冷房時について説明したが、ビル用マルチ空調システム200では、図示しない四路切換弁を切り換えることで冷媒の流れを逆にして暖房運転を行わせることもできる。
<協調空調システムを含むBAS>
エアハンコントローラ31を備えるセントラル空調システム100と、ビル用マルチ空調システム200とは、上位のシステムであるBAS(ビル・オートメーション・システム)を構成する複数のサブシステムのうちの1つとして位置づけられる。BASは、ネットワークの技術を利用したオープンシステムであり、通信ライン10にセントラル空調システム100やビル用マルチ空調システム200等のような複数のサブシステムおよびビル管理用の設備管理装置12が接続される構成となっている。そして、セントラル空調システム100やビル用マルチ空調システム200等のサブシステムは、設備管理装置12によって制御や監視を受けることになる。また、設備管理装置12は、上述のように、セントラル空調システム100とビル用マルチ空調システム200とから各種データを取得する取得部12aと、取得部12aで取得したデータに基づいてこれらの各システムの制御を行う制御部12bとを備えている。設備管理装置12では、取得部12aで取得したデータに基づいて制御部12bによってエアハン14やVAVユニット16、調製装置コントーラ32等への制御指令が作成され、送信される。また、この設備管理装置12の取得部12aは、外気冷房の制御に必要なデータである外気温度および外気湿度等のデータを、外気温湿度センサ79による検知データを調製装置コントーラ32を介することで取得する。
セントラル空調システム100のエアハンコントローラ31は、上位システムとの通信用である上位通信用接続ポート31aによって、ネットワークの通信ライン10に接続される。上位通信用接続ポート31aは、上述のローカル通信用接続ポート31b、32cやVAVコントローラ61の接続ポート61aや調製装置コントーラ32の接続ポート32aと同じく、ネットワークに対応した通信用ICのネットワーク機能を利用する接続ポートである。この上位通信用接続ポート31aにより通信ライン10を介して設備管理装置12と接続されたエアハンコントローラ31は、設備管理装置12との間で次のような情報のやりとりを行う。
まず、エアハンコントローラ31は、設備管理装置12から送られてくるエアハン14やVAVユニット16、調製装置コントーラ32等への指令を受信する。具体的には、エアハン14の発停指令、ウォーミングアップ指令、給気温度設定指令、給気露点温度設定指令、外気冷房指令、室内温度設定指令、調製装置コントーラ32に対する混合比率制御データや外気導入量制御データ等が挙げられる。このような指令を受け、エアハンコントローラ31は、エアハン14やVAVユニット16を制御したり必要な監視データの収集を行い、調製装置コントーラ32は、混合比率調整ダンパ73の混合比率の制御や、外気導入ダンパ77の外気導入量制御等を行ったり、これらから必要な監視データの収集を行う。
また、エアハンコントローラ31は、エアハン14やVAVユニット16、混合比率調整ダンパ73や外気導入ダンパ77の状態や設定などに関する監視データを、設備管理装置12に対して送信する。具体的には、運転モード状態、給気ファン運転状態、給気ファン警報状態、給気インバータ出力、フィルタ警報状態、給気温度計測値、ダンパ72やダンパ76の開度、冷水バルブ開度、室内計測温度、室内計測湿度、VAV起動/停止指令データ、VAV要求風量、VAV計測風量、VAV開度状態、ビル用マルチ空調システム200による調和空気の温度や湿度データ、ペリメータゾーンPZからの還気の温度や湿度データ、インテリアゾーンIZからの還気の温度や湿度データ、外気の温度や湿度等のデータ、室内温度設定データ、冷暖房モードデータ等のデータといった監視データが挙げられる。
調製装置コントーラ32は、混合空気温湿度センサ74によって検知される還気混合空気RA3の温度・湿度等のデータを、エアハンコントローラ31を介して、設備管理装置12に対して送信する。
[協調空調システムの空調制御]
<セントラル空調システムによるインテリアゾーンを対象とした空調制御>
エアハンコントローラ31および調製装置コントーラ32は、セントラル空調システム100において、給気温度制御、給気露点温度制御、ウォーミングアップ制御、給気風量制御、給気温度ロードリセット制御および外気冷房制御等を行う。これによって、図5において示すように、セントラル空調システム100によって、部屋80のうち、主としてインテリアゾーンIZを対象とした空調を行うことができる。ここでのセントラル空調システム100による空調は、インテリア温湿度センサ18が検知する温湿度に基づいて行われる。ネットワークの通信ライン10を介して上位の設備管理装置12と接続された後には、設備管理装置12からの指令によってエアハンコントローラ31が各種制御を行うことになるが、エアハンコントローラ31が上位のシステムと接続されていない状態であっても、エアハンコントローラ31が主体的に各種制御を実行することが可能である。この場合には、図示しないリモコンや本体操作スイッチからのエアハンコントローラ31への操作入力に従って各種制御が実行される。
<ビル用マルチ空調システムによるペリメータゾーンを対象とした空調制御>
室外機202は、ネットワークの通信ライン10を介して上位の設備管理装置12と接続され、設備管理装置12からの指令を受けることによって、ビル用マルチ空調システム200において、室内機204、205とともに室内機203を稼働させる。これにより、図5において示すように、室内機203が、部屋80のうち、主としてペリメータゾーンPZを対象とした空調を行うことができる。ここでのビル用マルチ空調システム200による空調は、ペリメータ温湿度センサ253が検知する温湿度に基づいて行われる。
上述したように、セントラル空調システム100が主としてインテリアゾーンIZを対象とし、ビル用マルチ空調システム200が主としてペリメータゾーンPZを対象として、両システムが協調することで、部屋80の空調を行うことができる。これにより、OA機器等からの発熱が空調負荷に影響を及ぼすインテリアゾーンIZと、窓11からの輻射冷気が空調負荷に影響を及ぼすペリメータゾーンPZとで空調負荷の異なるエリアを含む部屋80を対象とする場合であっても、それぞれのエリアの負荷に対応した空調を行うことができる。
ここで、セントラル空調システム100とビル用マルチ空調システム200との両システムが協調して、部屋80を対象に空調する場合の空気流れについて、図5を参照しながら、以下説明する。
<セントラル空調システムとビル用マルチ空調システムによる協調制御>
セントラル空調システム100では、図5において示すように、室内機203によって調和された空気の一部である流用空気SB1、ペリメータゾーンPZからの還気RAと2、インテリアゾーンIZからのインテリア還気RA1と、外気OAとが混合されてエアハン14のエアハン還気RAを構成し、エアハン14のフィルタ53、冷却部41,加熱部42,加湿部43等によって調和・清浄されてインテリアゾーンIZに対して給気されることにより、部屋80のうち主にインテリアゾーンIZの空調が行われる。具体的には、インテリア還気RA1はダクト1を介することで、ペリメータ還気RA2はダクト8およびダクト2を介することで、各空気が混合されて還気混合空気RA3となる。この還気混合空気RA3の温度は、混合比率調整ダンパ73の混合比率の制御や、外気導入ダンパ77の外気導入量制御等によって調整される。ここで、混合比率調整ダンパ73や外気導入ダンパ77は、上述した調製装置コントーラ32によって、インテリア温湿度センサ18の検知する値、室内機203の設定温度またはビルマル給気SBの温度、導入する外気OAの温度、エアハン14におけるエアハン給気SAの給気量に基づいて、ダンパ72とダンパ76との開度が制御される。ここでは、調製装置コントーラ32が混合比率制御部71および外気導入量制御部75に対して制御信号を送信することで、混合比率制御部71がダンパ72の開度を調整し、外気導入量制御部75がダンパ76の開度を調整して、それぞれ風量の増減制御が行われることで、還気混合空気RA3の温度が調整される(図2参照)。これにより、エアハン還気RAが調製され、エアハン14の還気側に供給される。このエアハン還気調製装置70の外気導入ダンパ77では、上述のように、外気導入量制御部75によってダンパ76の開度が制御され、後述する外気冷房制御を行う時以外では、外気OAの導入量が一定の量に維持されるように調整される。なお、ここでは、外気OAの導入量は、最低外気補償量を越える所定の量とされる。エアハン還気RAは、エアハン14の冷却部41,加熱部42,加湿部43等によって調和され、エアハン給気SAとなる。この調和されたエアハン給気SAは、給気ファン47によってダクト5を介して各VAVユニット16まで供給され、各VAVユニット16において風量が調整されることによりインテリアゾーンIZに対して給気される。
ビル用マルチ空調システム200では、図5において示すように、インテリアゾーンIZからの還気であるビルマル還気RBを、室内機203の室内熱交換器223によって熱交換する等によって調和してビルマル給気SBが調製される。このビルマル給気SBは、ペリメータゾーンPZに対して給気されることによりペリメータゾーンPZを対象とした空調を行う。具体的には、ビルマル還気RBは、ダクト6を介して室内機203に取り込まれ、室内熱交換器223と熱交換を行うこと等により調和されて、ビルマル給気SBとなる。このビルマル給気SBの流量は、ビルマル給気SBの温度やペリメータ温湿度センサ253によって検知される値等に基づいて、送風機243によって、流量が制御される。
<協調空調システムによる混合ロス低減制御>
上述のように部屋80のインテリアゾーンIZとペリメータゾーンPZとを対象として空調が行われている場合において、インテリアゾーンIZとペリメータゾーンPZとで空調負荷が異なることに起因して、セントラル空調システム100による調和空気とビル用マルチ空調システム200による調和空気との間で、混合ロスが生ずる場合がある。
すなわち、インテリアゾーンIZを対象としたセントラル空調システム100により調製される調和空気と、ペリメータゾーンPZを対象としたビル用マルチ空調システム200により調製される調和空気との間で熱の移動があることによって、インテリアゾーンIZの温度が設定温度より高い状態においてビル用マルチ空調システム200側のペリメータゾーンPZに対して給気される調和空気の温度がさらに高い温度となる場合や、ペリメータゾーンPZの温度が設定温度より低い状態においてセントラル空調システム100側のインテリアゾーンIZに対して給気される調和空気の温度がさらに低い温度となる場合等の状況が考えられる。前者の状況では、セントラル空調システム100における空調機能である中央熱源機器110や冷却部41の出力増大につながり、混合ロスが生ずることとなる。また、後者の状況では、ビル用マルチ空調システム200における空調機能である室外熱交換器(図示せず)や室内熱交換器223の出力増大につながり、混合ロスが生ずることとなる。
以下、説明を簡単にするため、インテリアゾーンIZの設定温度とペリメータゾーンPZの設定温度とが等しい温度に設定されている場合について説明するが、上述したように、必ずしも両ゾーンにおける設定温度を同じ値に設定する必要はない。
本協調空調システムでは、このように混合ロスが生じる状況に対応するために、図4において示すように、部屋80の状況に応じて4つの状態で遷移する混合ロス低減制御が行われる。なお、この混合ロス低減制御は、インテリアゾーンIZとペリメータゾーンPZとを有する空間を対象として空調する場合の、冬場の空調制御として主に適用されるが、上述のように混合ロスが生じる様々な状況においても適用される。例えば、図5において示すように、冬場において、窓11からの輻射冷気を受けて暖房負荷の掛かるペリメータゾーンPZと、OA機器等が設置されていることにより発熱を伴い冬場でも冷房負荷が掛かるインテリアゾーンIZとを対象として空調する場合に、上述の逆負荷が生じやすくなり、混合ロス低減制御が行われる。
この混合ロス低減制御における、4つの運転状態とは、室内機203とエアハン14の両方が暖房運転している状態と、室内機203が暖房運転でエアハン14が送風運転している状態(図4に示す「暖房勝手運転」)と、室内機203が送風運転でエアハン14が冷房運転している状態(図4に示す「冷房勝手運転」)と、室内機203とエアハン14との両方が冷房運転している状態の4つの運転状態である。なお、混合ロス低減制御の開始時において4つの運転状態のうちのいずれの制御を行うかについての判断は、インテリアゾーンIZの設定温度と開始時のインテリアゾーンIZの温度とに基づくエアハン14の冷暖房運転状態と、ペリメータゾーンPZの設定温度と開始時のペリメータゾーンPZの温度とに基づく室内機203の冷暖房運転状態との組み合わせによって判断する。
以下、冬場の1日を例に挙げて、図4に示す混合ロス低減制御の状態遷移について説明する。
(暖房運転)
冬場、例えば、朝7時頃において、インテリアゾーンIZとペリメータゾーンPZとの両方が設定温度に満たない状態では、図6において示すように、ビル用マルチ空調システム200の室内機203(図では「ビルマル」と示す)およびセントラル空調システム100のエアハン14の両方が暖房運転を行う。具体的には、図6において示すように、エアハン14は、エアハン還気調製装置70における混合比率制御によって、15℃のペリメータ還気RA2、22℃のインテリア還気RA1および5℃の外気OAが混合されて20℃に調整されたエアハン還気RAを取り込む。そして、混合比率制御によって温度が調整されたエアハン還気RAを、加熱部42によって暖めることで28℃のエアハン給気SAを調製し、風量調整部17によってインテリアゾーンIZの各エリアに対して給気することでインテリアゾーンIZを暖房する。ここでのエアハン還気調製装置70における混合比率の調整は、エアハン給気SAの設定温度値に近い温度となるように調整され、空調負荷を低減させる。また、室内機203は、22℃のビルマル還気RBを、室内熱交換器223によって暖めて36℃のビルマル給気SBとして、送風機243によってペリメータゾーンPZに対して給気することで暖房する。
(暖房勝手運転)
また、朝10時頃になると、インテリアゾーンIZに設置されているOA機器等からの発熱によってインテリアゾーンIZの温度が上昇し、インテリアゾーンIZが設定温度に到達する。ここで、ペリメータゾーンPZは未だ設定温度に満たない状態では、図7において示すように、セントラル空調システム100のエアハン14が送風運転となり、ビル用マルチ空調システム200の室内機203は暖房運転を続け、暖房勝手運転となる。具体的には、図7において示すように、エアハン14は、エアハン還気調製装置70における混合比率制御によって、15℃のペリメータ還気RA2、26℃のインテリア還気RA1および5℃の外気OAが混合されて22℃に調整されたエアハン還気RAを取り込む。そして、混合比率制御によって温度が調整されたエアハン還気RAを、熱交換することなくそのままエアハン給気SAとして送風運転し、風量調整部17によってインテリアゾーンIZの各エリアに対して給気する。ここでのエアハン還気調製装置70における混合比率の調整は、調製されるエアハン還気RAの温度がエアハン給気SAの設定温度と等しくなるように調整して、エアハン14における空調負荷をなくするように調整する。また、室内機203は、26℃のビルマル還気RBを、室内熱交換器223によって暖めて36℃のビルマル給気SBとして、送風機243によってペリメータゾーンPZに対して給気することで暖房する。
(冷房勝手運転)
また、正午頃において、インテリアゾーンIZのOA機器等からの発熱量が増加して温度がさらに上昇し、暖房勝手運転を行っていても、インテリアゾーンIZの設定温度を超えてしまう。ここで、ペリメータゾーンPZが未だ設定温度に満たない状態では、図8において示すように、セントラル空調システム100のエアハン14が冷房運転となり、ビル用マルチ空調システム200の室内機203は送風運転となり、冷房勝手運転となる。具体的には、図8において示すように、エアハン14がエアハン還気調製装置70における混合比率制御によって、20℃のペリメータ還気RA2、28℃のインテリア還気RA1および10℃の外気OAが混合されて26℃に調整されたエアハン還気RAを取り込む。そして、混合比率制御によって温度が調整されたエアハン還気RAを、冷却部41によって冷却して、22℃のエアハン給気SAとして、風量調整部17によってインテリアゾーンIZの各エリアに対して給気することで冷房する。ここでのエアハン還気調製装置70における混合比率の調整は、調製されるエアハン還気RAの温度がエアハン給気SAの設定温度値に近づけて空調負荷を低減できるように調整する。また、室内機203は、28℃のビルマル還気RBを、室内熱交換器223による熱交換を行うことなく送風運転し、そのままビルマル給気SBとして、送風機243によってペリメータゾーンPZに対して給気する。
(冷房運転)
また、正午過ぎにおいて、インテリアゾーンIZのOA機器等からの発熱量が著しく温度がさらに上昇し、冷房勝手運転を行っていても、インテリアゾーンIZの設定温度を超えてしまう。ここで、ペリメータゾーンPZの温度も設定温度に近づいて冷房負荷が大きくなった状態では、セントラル空調システム100のエアハン14と、ビル用マルチ空調システム200の室内機203との両方が冷房運転を行う。具体的な空気の流れは、上述とほぼ同様であり、省略する。
[本実施形態の空気調和システムの特徴]
(1)
従来の空気調和システムでは、インテリアゾーンに対して給気される調和空気とペリメータゾーンに対して給気される調和空気との関係で生じる混合ロスの低減を目的としている。しかし、従来の空気調和システムでは、空調対象エリアの一部の状態が他の空調対象エリアに影響を及ぼすことがあり、当該一部の状態によっては、他の空調対象エリアに対する空調負荷の低減を十分に行えないおそれがある。
これに対して、上記協調空調システムでは、エアハン還気調製装置70が、エアハン還気RAの調製において、インテリアゾーンIZの空気とペリメータゾーンPZの空気と混合させ、これらの混合空気の比率を調整することができる。このため、インテリアゾーンIZとペリメータゾーンPZとで空調負荷が異なる場合であっても、両空間の空気の混合比率を調整しながら組み合わせることができ、エアハン還気RAをインテリアゾーンIZの空調において要求される空気の状態に近づけることができる。これにより、エアハン14の空調負荷を効果的に低減させることができ、インテリアゾーンIZとペリメータゾーンPZとの環境が異なる状況であっても、混合ロスを効果的に低減させることができる。
また、従来の空気調和システムでは、ペリメータゾーンの暖房負荷が大きい場合には、インテリアゾーンを冷やし過ぎてしまうおそれがある。このように、従来の空気調和システムでは、混合ロスをある程度低減させることが可能な場合であっても、空調対象エリアの快適性が損なわれてしまうというおそれがある。
これに対して、上記協調空調システムでは、エアハン還気調製装置70が、エアハン還気RAの調製において、インテリアゾーンIZの空気とペリメータゾーンPZの空気と混合させ、これらの混合空気の比率を調整して、エアハン還気RAをインテリアゾーンIZに対して給気する目的の空気の状態に近づけることができる。これにより、インテリアゾーンIZとペリメータゾーンPZとの環境が異なる状況であっても、インテリアゾーンIZに対する効果的な空調が可能になる。
(2)
上記協調空調システムでは、エアハン給気SAの温度とインテリア温湿度センサ18が検知する値との関係に基づいて、VAVユニット16の給気量が調整される。また、エアハン還気調製装置70によって、エアハン還気RAの温度がエアハン給気SAの温度に近づくように、混合比率が調整される。このため、インテリアゾーンIZを快適にするために要するエアハン給気SAの流量を調整できる。さらに、エアハン還気RAの温度がエアハン給気SAの温度に近づけられることにより、エアハン14の空調手段(冷却部41、加熱部42、加湿部43、中央熱源機器110)における空調負荷を軽減させることができる。このため、インテリアゾーンIZの快適性の向上とセントラル空調システムの省エネ運転とを同時に実現することができる。
また、エアハン還気調製装置70が混合比率を調整することで、エアハン還気RAの温度がエアハン給気SAの温度と等しくさせた場合には、エアハン14の空調手段(冷却部41、加熱部42、加湿部43、中央熱源機器110)における熱交換等の空調負荷を無くすることができ、より効果的な省エネを図ることができる。
(3)
上記協調空調システムでは、エアハン還気調製装置70によってエアハン還気RAの温度が所定の温度に調整された場合に、風量調整部17による給気量が調整されることにより、インテリアゾーンIZの空調負荷の変動に対応した空調を行うことができる。
(4)
上記協調空調システムでは、インテリア温湿度センサ18によって検知される温度が、ペリメータゾーンPZの設定温度に満たない場合に、室内機203は、熱交換器を稼働させて、ビルマル還気RBから調和されたビルマル給気SBを調製し、ペリメータゾーンPZに対して給気する暖房運転を行う。このため、ペリメータゾーンPZについても省エネ運転により快適性を損なわれにくいようにすることができる。
また、エアハン14は、中央熱源機器110を停止して、エアハン還気RAを調和してエアハン給気SAとしてインテリアゾーンIZに対して給気する送風運転を行う。すなわち、インテリアゾーンIZの設定温度よりも高い状態のインテリア還気RA1と、ペリメータゾーンPZの設定温度よりも低い状態のペリメータ還気RA2とを、エアハン還気調製装置70が混合比率を調整しながらエアハン還気RAを調製することができる。このため、ペリメータ温湿度センサ253によって検知される温度がインテリアゾーンIZの設定温度よりも低い温度であればエアハン給気SAとして求められる状態のエアハン還気RAを調製することが可能になる。したがって、エアハン14はこのように調製されたエアハン給気SAをインテリアゾーンIZに対して送風でき、インテリアゾーンIZの快適性を向上させることができる。
(5)
上記協調空調システムでは、ペリメータ還気RA2の温度がペリメータゾーンPZの設定温度よりも低く、インテリア還気RA1の温度がペリメータゾーンPZの設定温度以上の場合に、室内機203は、熱交換器を停止してインテリア還気RA1をビルマル給気SBとしてペリメータゾーンPZに対して給気する送風運転を行い、エアハン14は、中央熱源機器110を稼働させて、エアハン還気RAを還気としてエアハン給気SAを調製してインテリアゾーンIZに対して給気する冷房運転を行う。すなわち、インテリア還気RA1の温度がペリメータゾーンPZの設定温度よりも高い場合において、より熱量を多く含んだインテリア還気RA1をペリメータゾーンPZに対して給気することができる。これにより、ペリメータ還気RA2の温度がペリメータゾーンPZの設定温度よりも低い状態が緩和され、ペリメータゾーンPZの快適性を向上させることができる。
[他の実施形態]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
(A)
上記協調空調システムでは、セントラル空調システム100において取り込む外気量を所定の値に固定した空調制御を例に挙げて説明した。
しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、外気OAのエンタルピがインテリアゾーンIZの空気のエンタルピよりも小さい場合や、外気OAの温度がインテリアゾーンIZの空気の温度よりも低い場合に、外気OAを積極的に取り込むようにして上記所定の外気量を超える量を取り込むようにしてもよい。この場合には、エアハンコントローラ31が、各センサから得られる値を比較することによって、外気冷房の可否を決定する。この場合、外気OAのエンタルピとインテリアゾーンIZのエンタルピとの関係や、外気OAの温度とインテリアゾーンIZの空気の温度との関係に基づいて、取り込む外気量を調整するようにするのが好ましい。これにより、セントラル空調システムの空調負荷を低減させて、省エネ化を図ることが可能になる。
また、このように、外気OAを積極的に取り込む空調制御を行う場合には、インテリア還気RA1とペリメータ還気RA2と外気OAとの3つの空気の混合比率を調整して、セントラル空調システムの空調負荷を低減させたり、インテリアゾーンIZの快適性をより向上させることができるように空調制御してもよい。このように外気OAを積極的に取り込むことで、インテリアゾーンIZの空気のフレッシュ感、空気の鮮度等を向上させることもできる。
(B)
上記協調空調システムでは、セントラル空調システム100のエアハン還気調製装置70に備わる混合比率調整ダンパ73と外気導入ダンパ77とが別個に設けられている構成を例に挙げて説明した。
これに対して、図9において示すように、外気導入ダンパと混合比率調整ダンパとが1つのダンパ376から構成され、インテリア還気RA1とペリメータ還気RA2と外気OAとが一箇所において同時に混合するようにしもよい。
(C)
上記協調空調システムでは、セントラル空調システム100におけるエアハン還気調製装置70がエアハン14とは別個に設けられ、混合比率調整ダンパ73と外気導入ダンパ77とを制御する場合を例に挙げて説明した。
これに対して、エアハン還気調製装置70は、図9において示す混合比率調整部370ように、比率調整内蔵エアハン314に内蔵されている構成であってもよい。この場合でも、上記別個に構成されている場合と同様の作用および効果を奏することができる。
(D)
上記協調空調システムでは、エアハン還気調製装置70において、温度が調整されたエアハン還気RAを調製している。
これに対して、インテリア還気RA1と、ペリメータ還気RA2と、外気OAとの混合比率の調整は、1カ所において行われる必要はない。例えば、所定量のインテリア還気RA1を取り込むためのダンパ等と、ペリメータ還気RA2を取り込むためのダンパ等と、外気OAを取り込むためのダンパ等とが別々に設けられて、結果的に混同比率が調整されるというような構成であってもよい。
(E)
上記協調空調システムでは、インテリアゾーンIZは主としてセントラル空調システム100によって空調され、ペリメータゾーンPZは主としてビル用マルチ空調システム200によって空調され、両システムが上位の設備管理装置12によって協調制御されて運用されるシステムを例に挙げて説明した。
これに対して、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、ペリメータゾーンPZに対して、上記実施形態で示したビル用マルチ空調システム200の代わりにセントラル空調システム100を適用して、インテリアゾーンIZおよびペリメータゾーンPZの両ゾーンともにそれぞれのセントラル空調システム100によって協調制御される空調システムとしてもよい。
また、例えば、インテリアゾーンIZに対して、上記実施形態で示したセントラル空調システム100の代わりにビル用マルチ空調システム200を適用して、インテリアゾーンIZおよびペリメータゾーンPZの両ゾーンともにそれぞれのビル用マルチ空調システム200によって協調制御される空調システムとしてもよい。
さらに、ペリメータゾーンPZに対して、上記実施形態で示したビル用マルチ空調システム200の代わりにセントラル空調システム100を適用して、インテリアゾーンIZに対して、上記実施形態で示したセントラル空調システム100の代わりにビル用マルチ空調システム200を適用して、インテリアゾーンIZおよびペリメータゾーンPZがこれら2つの空調システム100,200によって協調制御される空調システムとしてもよい。
このように、2つの各空調システムが協調制御されるシステムであれば、本発明と同様の効果を奏することができる。
本発明に係る空気調和システム、空調制御装置および空調制御方法によれば、連続する空間に対して種類の異なる調和空気を給気する場合であっても、混合ロスを効果的に抑えることが可能となるため、インテリアゾーンとペリメータゾーンとを有する空間を対象として空気調和を行うための空気調和システム、空調制御装置および空調制御方法への適用が特に有用である。
空気調和システムの計装ブロック概略図。 本発明の一実施形態に係るセントラル空調システムを主として示した概略図。 本発明の一実施形態に係るビル用マルチ空調システムの概略図。 協調空調システムの運転条件と制御態様との関係図。 協調空調システムにおける空気の流れを示す図。 混合ロス低減制御時の暖房運転時の運転条件の一例を示す図。 混合ロス低減制御時の暖房勝手運転時の運転条件の一例を示す図。 混合ロス低減制御時の冷房勝手運転時の運転条件の一例を示す図。 変形例(B)および(C)に係る協調空調システムにおける空気の流れを示す図。
符号の説明
12 空調制御装置
12a 第1温度取得部(取得部)
12b 制御部
14 第1空調装置(エアハン)
17 第1給気量調整部(風量調整部)
18 第1温度検知部(インテリア温湿度センサ)
41 第1空調機能(冷却部)
42 第1空調機能(加熱部)
43 第1空調機能(加湿部)
70 調製装置(エアハン還気調製装置)
80 部屋
110 第1空調機能(中央熱源機器)
203 第2空調装置(室内機)
223 第2空調機能(室内熱交換器)
253 第2温度検知部(ペリメータ温湿度センサ)
314 第3空調装置(比率調整内蔵エアハン)
370 調整部(混合比率調整部)
IZ 第1エリア(インテリアゾーン)
OA 外気
PZ 第2エリア(ペリメータゾーン)
RA 第1対象空気(エアハン還気)
RA1 第1空気(インテリア還気)
RA2 第2空気(ペリメータ還気)
SA 第1調和空気(エアハン給気)
SB 第2調和空気(ビルマル給気)

Claims (14)

  1. 第1エリア(IZ)と前記第1エリア(IZ)に対して空間的に連続可能な第2エリア(PZ)とを有する空間(80)を対象として空気調和を行うための空気調和システムであって、
    前記第1エリア(IZ)に対して第1調和空気(SA)の給気が可能な第1空調装置(14)と、
    前記第2エリア(PZ)に対して第2調和空気(SB)の給気が可能な第2空調装置(203)と、
    前記第1空調装置(14)の還気として用いる第1対象空気(RA)を調製する調製装置(70)と、
    を備え、
    前記調製装置(70)は、少なくとも前記第1エリア(IZ)の空気である第1空気(RA1)と前記第2エリア(PZ)の空気である第2空気(RA2)とを組み合わせ、前記第1空気(RA1)と前記第2空気(RA2)との比率を調整することにより、前記第1対象空気(RA)を調製する、
    空気調和システム。
  2. 前記第1空調装置(14)は、前記第1空気(RA1)の温度を検知可能な第1温度検知部(18)を有しており、
    前記調製装置(70)は、前記第1温度検知部(18)が検知する値に基づいて、前記比率を調整する、
    請求項1に記載の空気調和システム。
  3. 前記第1空調装置(14)は、前記第1エリア(IZ)に対する前記第1調和空気(SA)の給気量を調整可能な第1給気量調整部(17)を有し、
    前記第1給気量調整部(17)は、前記第1温度検知部(18)が検知する値に基づいて、前記第1エリア(IZ)に対する前記第1調和空気(SA)の給気量を調整する、
    請求項2に記載の空気調和システム。
  4. 前記第1給気量調整部(17)は、前記第1調和空気(SA)の温度と前記第1温度検知部(18)が検知する値との関係に基づいて、前記第1エリア(IZ)に対する前記第1調和空気(SA)の給気量を調整し、
    前記調製装置(70)は、前記第1対象空気(RA)の温度が前記第1調和空気(SA)の温度に近づくように、前記比率を調整する、
    請求項3に記載の空気調和システム。
  5. 前記調製装置(70)は、前記第1対象空気(RA)の温度が前記第1調和空気(SA)の温度と等しくなるように、前記比率を調整する、
    請求項4に記載の空気調和システム。
  6. 前記第2空調装置(203)は、前記第2空気(RA2)の温度を検知可能な第2温度検知部(253)を有しており、
    前記第1温度検知部(18)によって検知される温度が前記第2エリア(PZ)の設定温度よりも高く、前記第2温度検知部(253)によって検知される温度と外気の温度との少なくともいずれか一方が前記第1エリア(IZ)の設定温度よりも低い場合に、前記第1空調装置(14)が第1空調機能(41,42,43)を停止して送風運転を行うか、もしくは、前記第2空調装置(203)が第2空調機能(223)を停止して送風運転を行か、少なくともいずれか一方の運転を行う、
    請求項2から5のいずれか1項に記載の空気調和システム。
  7. 前記調製装置(70)によって調製される前記第1対象空気(RA)の温度が前記第1エリア(IZ)の設定温度以下の場合に、前記第1空調装置(14)は、前記第1空調機能(41,42,43)を停止して、前記第1対象空気(RA)を前記第1調和空気(SA)として前記第1エリア(IZ)に対して給気する送風運転を行う、
    請求項6に記載の空気調和システム。
  8. 前記第1温度検知部(18)によって検知される温度が前記第2エリア(PZ)の設定温度以上の場合に、前記第2空調装置(203)は、前記第2空調機能(223)を停止して、前記第1空気(RB)を前記第2調和空気(SB)として前記第2エリア(PZ)に対して給気する送風運転を行う、
    請求項6に記載の空気調和システム。
  9. 前記調製装置(70)は、さらに外気(OA)を組み合わせ、前記第1空気(RA1)と前記第2空気(RA2)と前記外気(OA)との比率を調整することにより、前記第1対象空気(RA)を調製する、
    請求項1から8のいずれか1項に記載の空気調和システム。
  10. 前記調製装置(70)は、前記第1空気(RA1)と前記外気(OA)との間のエンタルピおよび/または温度との関係に基づいて、前記外気(OA)の比率を調整する、
    請求項9に記載の空気調和システム。
  11. 前記第2エリア(PZ)は、前記空間(80)のうち外周近傍エリアのペリメータゾーンであり、
    前記第1エリア(IZ)は、前記空間(80)のうち前記ペリメータゾーンよりも内部のエリアのインテリアゾーンである、
    請求項1から10のいずれか1項に記載の空気調和システム。
  12. 第1エリア(IZ)と前記第1エリア(IZ)に対して空間的に連続可能な第2エリア(PZ)とを有する空間(80)を対象として空気調和を行うための空気調和システムであって、
    前記第1エリア(IZ)に対して第3調和空気(SA)の給気が可能な第3空調装置(314)と、
    前記第2エリア(PZ)に対して第2調和空気(SB)の給気が可能な第2空調装置(203)と、
    を備え、
    前記第3空調装置(314)は、還気として用いる第3対象空気(RA)の調製が可能であり、少なくとも前記第1エリア(IZ)の空気である第1空気(RA1)と前記第2エリア(PZ)の空気である第2空気(RA2)とを組み合わせ、前記第1空気(RA1)と前記第2空気(RA2)との比率を調整することにより、前記第3対象空気(RA)を調製するための調整部(370)を有する、
    空気調和システム。
  13. 第1エリア(IZ)に対して第1調和空気(SA)を給気可能な第1空調装置(14)と、前記第1エリア(IZ)に対して空間的に連続可能な第2エリア(PZ)に対して第2調和空気(SB)を給気可能な第2空調装置(203)とによる空調を制御するための空調制御装置(12)であって、
    前記第1エリア(IZ)の温度データを取得する第1温度取得部(12a)と、
    少なくとも前記第1エリア(IZ)の空気である第1空気(RA1)と前記第2エリア(PZ)の空気である第2空気(RA2)とを組み合わせ、前記第1空気(RA1)と前記第2空気(RA2)との比率を調整することにより、前記第1空調装置(14)の還気として用いる第1対象空気(RA)を調製する場合において、前記第1温度取得部(12a)が取得する温度データに基づいて、前記比率を制御する制御部(12b)と、
    を備えた空調制御装置(12)。
  14. 第1エリア(IZ)と前記第1エリア(IZ)に対して空間的に連続可能な第2エリア(PZ)とを対象として空気調和を行うための空調制御方法であって、
    前記第1エリア(IZ)に対して第1空調装置(14)によって第1調和空気(SA)を給気するステップと、
    前記第2エリア(PZ)に対して第2空調装置(203)によって第2調和空気(SB)を給気するステップと、
    少なくとも前記第1エリア(IZ)の空気である第1空気(RA1)と前記第2エリア(PZ)の空気である第2空気(RA2)とを組み合わせ、前記第1空気(RA1)と前記第2空気(RA2)との比率を調整することにより、前記第1空調装置(14)の還気として用いる第1対象空気(RA)を調製するステップと、
    を備えた空調制御方法。
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