JP2007085588A - 空調制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 空調機の起動時などにおける熱源への急激な負荷を自動で抑制でき手間なく省エネルギーが行える空調制御システムを提供することである。
【解決手段】 室内温度Ｔａと設定温度ＳＶとの偏差がなくなるように熱量を調節するバルブの開度指令信号を演算する制御要素１３と、制御要素１３で得られたバルブ開度指令信号と予め定めたバルブ開度抑制信号とのうちの小さい方を選択して出力する低値優先回路１４と、低値優先回路１４で選択された信号に基づいて空調機のバルブの開度を制御するバルブ制御回路１５とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、温水や冷水を用いてビルや工場などの温度の調整を行う空調制御システムに関する。

ビルや工場などの温度の調整には空調機が用いられる。空調機での温度の調整には、空調機内に送られる加熱温水（温水）や冷却水（冷水）の流量を調節するバルブの開度を変化させることにより行なわれる。

例えば、温水による暖房の場合には、温度設定値より温度計測値が低い場合には、加熱バルブの開度を大きくすることにより温度を上げ、温度設定値よりも温度計測値が高い場合には、加熱バルブの開度を小さくして温度を下げる。一方、冷水による冷房の場合には、温度設定値より温度計測値が低い場合には、冷却バルブの開度を小さくすることにより温度を上げ、温度設定値よりも温度計測値が高い場合には、冷却バルブの開度を大きくして温度を下げる。

空調機の起動時は、室温と設定温度との偏差が大きいため、バルブの制御は、その温度偏差を無くすためバルブが大きく開閉し熱源への負荷が大きくなることがある。これは、室温を早く設定値（目標値）に達することを主目的に考え、この空調機の起動時に大きな負荷がかかることを許容するようにしているからである。

ここで、空調機の運転台数の変化時に起こる温度低下（上昇）を抑制できるようにした空調制御システムがある（例えば、特許文献１参照）。また、朝の立ち上がり時における冷温水の判断を確実に行い、日中における冷温水の判断に遅滞を生じさせないようにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−９４３３１号公報 特開平１０−１７６８５８号公報

しかし、無駄なエネルギーの消費を抑えたいというニーズが高まっている現在では、空調機の起動時の大きな負荷は極力避けることが望ましい。また、空調機の起動時の室温と設定温度との偏差が大きいときは、熱源の負荷が大きくなるだけでなく、熱源の台数制御等を行っている場合には、一時的に運転台数の増加を招く恐れがある。そこで、空調機の設定温度を手動で少しゆるめ方向に設定し、空調機が定常運転状態になってから、所定の設定温度に設定し直すことも考えられるが手間がかかる。

本発明の目的は、空調機の起動時などにおける熱源への急激な負荷を自動で抑制でき手間なく省エネルギーが行える空調制御システムを提供することである。

本発明の空調制御システムは、室内温度と設定温度との偏差がなくなるように熱量を調節するバルブの開度指令信号を演算する制御要素と、前記制御要素で得られたバルブ開度指令信号と予め定めたバルブ開度抑制信号とのうちの小さい方を選択して出力する低値優先回路と、前記低値優先回路で選択された信号に基づいて空調機の前記バルブの開度を制御するバルブ制御回路とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、室内温度と設定温度との偏差がなくなるように熱量を調節するバルブの開度指令信号と予め定めたバルブ開度抑制信号とのうちの小さい方を選択して、空調機のバルブの開度を制御するので、空調機の起動時などにおける熱源への急激な負荷を自動で抑え、手間無く省エネルギーが図れる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係わる空調制御システムの構成図である。建家居室１１の室内温度Ｔａは温度検出器１２で検出され制御要素１３に入力される。制御要素１３は、室内温度Ｔａと設定温度ＳＶとの偏差がなくなるように熱量を調節するバルブ開度指令信号θを演算する。制御要素１３で得られたバルブ開度指令信号θは低値優先回路１４に入力され、予め定めたバルブ開度抑制信号θＬとのうちの小さい方が選択される。低値優先回路１４で選択された信号はバルブ制御回路１５に入力され、バブル制御回路１５は低値優先回路１４で選択された信号に基づいて空調機１６のバルブの開度を制御する。

図２は、本発明の実施の形態に係わる空調制御システムの動作を示す特性図である。縦軸はバルブの開度であり横軸は時間である。バルブ開度抑制信号θＬは、例えば、時間とともに熱量の出力が大きくなる特性に設定される。図２では、空調機の起動（ｔ０）からＴ秒経過後にバルブ開度が１００％開度になるように設定した場合を示している。起動（ｔ０）から時点ｔ１までは、バルブ開度抑制信号θＬの方がバルブ開度指令信号θより小さいので、低値優先回路１４の出力はバルブ開度抑制信号θＬとなる。すなわち、制御要素１３の出力であるバルブ開度指令信号θはバルブ開度抑制信号θＬにより抑制される。時点ｔ１を経過すると、バルブ開度抑制信号θＬの方がバルブ開度指令信号θより大きくなるので、低値優先回路１４の出力はバルブ開度指令信号θとなり、制御要素１３の出力であるバルブ開度指令信号θによりバルブは制御される。

図３は、本発明の実施の形態に係わる空調制御システムの動作を示すフローチャートである。まず、バルブ開度抑制信号θＬを設定する。バルブ開度抑制信号θＬの設定はバルブの開度Ａと抑制時間Ｔを設定することにより行われる（Ｓ１）。バルブ開度抑制信号θＬの設定後に空調機を起動する（Ｓ２）。そして、室内温度Ｔａと温度設定値ＳＶにより制御要素１３にてバルブ開度指令信号θを演算し（Ｓ３）、バルブ開度指令信号θとバルブ開度抑制信号θＬとを比較し、バルブ開度抑制信号θＬが大きい場合には、低値優先回路１４はバルブ開度指令信号θを選択し（Ｓ５）、バルブ開度抑制信号θＬが小さい場合には、低値優先回路１４はバルブ開度抑制信号θＬを選択する（Ｓ６）。

このように、室内温度Ｔａと設定温度ＳＶとの偏差が大きい空調機の起動直後に、時間とともに出力が大きくなるようなバルブ開度抑制信号θＬを用意し、実際の温度によるＰＩＤ制御（制御要素１３）の出力（バルブ開度指令信号θ）と抑制信号（バルブ開度抑制信号θＬ）との比較により小さい方を出力する。このように、空調機の起動後しばらくの間はバルブ出力抑制をかけることにより、熱源への負荷を抑えることができ、空調機の起動時の熱源の急激な負荷を抑えることができる。

次に、図４は、本発明の実施の形態に係わる空調制御システムの動作の他の一例を示す特性図である。図４では、外冷中の熱源起動負荷の軽減を示す特性を示している。冬場などで建家居室１１の室内は冷房負荷というビルは多い。省エネルギーのため外気ダンパを開けて送風だけを行い、熱源ポンプは運転しないで運用される。この場合、日中から午後にかけて次第に気温も室内負荷も上がり、冷水供給が必要になってくることがある。

そのような場合、省エネルギーのためギリギリまで我慢して、いざ熱源を運転しようとすると、既にその時点では空調機のほとんどのバルブは開度を大きく開いた状態にあるため、熱源送水量は必要以上に多くなり、ポンプ消費動力が一時的に過大となる。図４（ａ）に示すように、時点ｔ２でポンプ起動した場合には熱源送水量Ｑが過大となる。

そこで、ポンプ運転信号をトリガに、時点ｔ２でバルブ開度抑制信号θＬをスタートさせ、制御要素１３の出力であるバルブ開度指令信号θ（温度によるＰＩＤ制御出力）とバルブ開度抑制信号θＬとを比較し小さい方を出力する。これにより、熱源送水量Ｑの急増を抑制できる。

本発明の実施の形態に係わる空調制御システムの構成図。 本発明の実施の形態に係わる空調制御システムの動作を示す特性図。 本発明の実施の形態に係わる空調制御システムの動作を示すフローチャート。 本発明の実施の形態に係わる空調制御システムの動作の他の一例を示す特性図。

符号の説明

１１…建家居室、１２…温度検出器、１３…制御要素、１４…低値優先回路、１５…バルブ制御回路、１６…空調機

Claims (2)

1. 室内温度と設定温度との偏差がなくなるように熱量を調節するバルブの開度指令信号を演算する制御要素と、前記制御要素で得られたバルブ開度指令信号と予め定めたバルブ開度抑制信号とのうちの小さい方を選択して出力する低値優先回路と、前記低値優先回路で選択された信号に基づいて空調機の前記バルブの開度を制御するバルブ制御回路とを備えたことを特徴とする空調制御システム。
2. 予め定めたバルブ開度抑制信号は、時間とともに熱量の出力が大きくなる特性を有したことを特徴とする請求項１記載の空調制御システム。
   

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