JP2007132598A - 空調制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】最適停止機能の使用実績を上げる。
【解決手段】現在時刻が最適停止時刻Ｔ３に達した場合、スケジュール停止時刻Ｔ４に達するまでの間、制御対象室への給気の風量を最小換気風量（制御対象室の空気質の維持に必要な最小風量）とする。
【選択図】 図４

Description

この発明は、空調制御スケジュールに従って空調機からの調和空気を制御対象室に給気として供給する空調制御システムに関するものである。

従来より、この種の空調制御システムでは、曜日などに応じて定められる空調制御スケジュールより、制御対象室への給気の供給開始時刻をスケジュール開始時刻として決定し、給気の供給停止時刻をスケジュール停止時刻として決定するようにしている。

例えば、制御対象室の天井にＶＡＶ装置（変風量装置）を設置し、このＶＡＶ装置に空調機からダクトを介して調和空気を送るようにし、スケジュール開始時刻からスケジュール停止時刻までの間、制御対象室の温度（室内温度）に基づいてＶＡＶ装置のダンパ開度を制御し、空調機からの調和空気を給気として制御対象室に送るようにしている。

空調機は各ＶＡＶ装置が必要とする調和空気の合計量を送出するように制御されるので、運転中のＶＡＶ装置の台数が少ないほど、また個々のＶＡＶ装置の給気が少ないほど調和空気の送出量は少なくてすみ、空調機は低速運転になり、エネルギーが節約される。

このような空調制御システムに対して、省エネルギーなどを目的とした最適起動停止制御機能を付加するようにしていることがある。最適起動停止制御機能は、制御対象室の使用開始前の予熱運転時間をなるべく短くする最適起動機能と、制御対象室の使用終了前の余熱利用時間をなるべく長くする最適停止機能などから構成されている（例えば、非特許文献１参照）。

最適起動機能では、スケジュール起動時刻において制御対象室の温度が適温範囲（許容範囲）の境界部に位置するような前倒しの時刻を最適起動時刻として定め、この最適起動時刻から前倒しでＶＡＶ装置の運転を開始する。
最適停止機能では、スケジュール停止時刻において制御対象室の温度が適温範囲の境界部に位置するような前倒しの時刻を最適停止時刻として定め、この最適起動停止時刻に前倒しでＶＡＶ装置の運転を停止する。

ＶＡＶ装置の運転を停止すると、そのＶＡＶ装置から制御対象室への給気風量は０あるいは停止時風量となる。
なお、「停止時風量」は、空調機の給気ファンが最低速運転時に送り出す空気を逃がすためのものであるので、この風量で制御対象室内の空気質を維持できるとは限らない。

図６に一例として暖房運転時の最適起動停止制御機能に従う制御状況のタイムチャートを示す。図６（ａ）は制御対象室内の温度（室内温度）の変化を示し、図６（ｂ）はＶＡＶ装置の運転状態を示す。図６（ａ）において、ｔｓｐは室内温度ｔｐｖに対して定められた目標温度、ｔｕｐは目標温度ｔｓｐに対して定められた上限値（適温範囲の上限値）、ｔｄｗは目標温度ｔｓｐに対して定められた下限値（適温範囲の下限値）である。なお、Ｔ１は最適起動時刻、Ｔ２はスケジュール起動時刻、Ｔ３は最適停止時刻、Ｔ４はスケジュール停止時刻である。

図６において、現在時刻が最適起動時刻Ｔ１に達すると、ＶＡＶ装置の運転が開始される。これにより、ＶＡＶ装置のダンパが開き、空調機からの調和空気が給気として制御対象室に供給され、室内温度ｔｐｖが上昇し始める。

現在時刻がスケジュール起動時刻Ｔ２に達した時点では、最適起動時刻Ｔ１で前倒しでＶＡＶ装置の運転が開始されていることにより、制御対象室の室内温度ｔｐｖはほゞ適温範囲の下限値ｔｄｗとなる。
その後、現在時刻が最適停止時刻Ｔ３に達するまでの間は、室内温度ｔｐｖが目標温度ｔｓｐとなるように、ＶＡＶ装置のダンパ開度が制御される。

現在時刻が最適停止時刻Ｔ３に達すると、ＶＡＶ装置の運転が停止される。これにより、ＶＡＶ装置のダンパが閉じ、制御対象室への給気風量が０又は停止時風量とされ、室内温度ｔｐｖが下降し始める。
現在時刻がスケジュール停止時刻ｔ４に達すると、最適停止時刻Ｔ３に前倒しでＶＡＶ装置の運転が停止されていることにより、室内温度ｔｐｖはほゞ適温範囲の下限値ｔｄｗとなる。

「文部科学省、厚生労働省、経済産業省、国土交通省告示第一号（４ページ）」（平成１６年２月２６日）

上述した最適起動停止制御機能に従う制御によると、制御対象室内への給気風量は、現在時刻が最適起動時刻Ｔ１に達するまでは０又は停止時風量とされ、現在時刻が最適起動時刻Ｔ１に達した後は制御対象室の空気質の維持に必要な最小風量（最小換気風量）以上の風量となり、現在時刻が最適停止時刻Ｔ３に達した後は０又は停止時風量とされる。

この場合、基本的に、制御対象室は、現在時刻がスケジュール起動時刻Ｔ２に達するまでは無人であり、現在時刻がスケジュール起動時刻Ｔ２に達した後はスケジュール停止時刻Ｔ４に達するまでは有人であり、現在時刻がスケジュール停止時刻Ｔ４に達した後は無人となる。したがって、最適停止時刻Ｔ３からスケジュール停止時刻Ｔ４までの間は、制御対象室が有人であるにも拘わらず、制御対象室内への給気風量が０又は停止時風量とされ、制御対象室の空気質を維持することができなくなる虞れがある。

このため、従来においては、ユーザがパラメータの設定を変え、最適起動停止制御機能のうち最適停止機能を働かせないようにし、最適停止時刻Ｔ３に達した後も制御対象室内の給気風量を最小換気風量以上の風量とすることが多く（図７参照）、最適停止機能の使用実績が低かった。

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、室内の温度と空気質を維持しつつ、省エネルギーを促進することができる空調制御システムを提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、空調制御スケジュールに従って空調機からの調和空気を制御対象室に給気として供給する空調制御システムにおいて、空調制御スケジュールより制御対象室への給気の供給停止時刻をスケジュール停止時刻として決定するスケジュール停止時刻決定手段と、制御対象室への給気の供給を前倒しで停止した場合に制御対象室における温度がスケジュール停止時刻において許容範囲の境界部に位置する前倒しの停止時刻を最適停止時刻として決定する最適停止時刻決定手段と、現在時刻が最適停止時刻に達した場合、現在時刻がスケジュール停止時刻に達するまでの間、制御対象室への給気の風量を予め定められている制御対象室の空気質の維持に必要な最小風量とする手段とを設けたものである。

この発明によれば、現在時刻が最適停止時刻に達すると、スケジュール停止時刻に達するまでの間、制御対象室への給気の風量が予め定められている制御対象室の空気質の維持に必要な最小風量（最小換気風量）とされる。

本発明によれば、現在時刻が最適停止時刻に達した場合、スケジュール停止時刻に達するまでの間、制御対象室への給気の風量が最小換気風量とされるので、最適停止時刻からスケジュール停止時刻までの間の制御対象室の室内の温度と空気質の維持を図ることができる。よって、最適停止機能の使用実績を上げ、省エネルギーを促進することが可能となる。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明に係る空調制御システムの一実施の形態の概略を示す図である。同図において、１は空調機、２−１〜２−ｎはＶＡＶ装置、３−１〜３−ｎは制御対象室、４はダクトである。

この空調制御システムにおいて、空調機１からの調和空気はダクト４を介してＶＡＶ装置２−１〜２−ｎへ送られ、ＶＡＶ装置２−１〜２−ｎから制御対象室３−１〜３−ｎへ給気として供給される。制御対象室３−１〜３−ｎへ供給された給気は、制御対象室３−１〜３−ｎの空調制御に貢献した後、排気として排出される。なお、排気の一部は、還気として空調機１に取り込まれ、残りは外気に戻される。

この空調制御システムにおいて、空調機１に対しては空調機コントローラ５が設けられ、ＶＡＶ装置２−１〜２−ｎに対してはＶＡＶコントローラ６−１〜６−ｎが設けられる。空調機コントローラ５とＶＡＶコントローラ６−１〜６−ｎおよび中央監視装置７とは、通信ラインＬを介して相互に接続される。

図２に中央監視装置７のハード構成例の概略を示す。同図において、７−１はＣＰＵ、７−２はＲＡＭ、７−３はＲＯＭ、７−４はハードディスクなどの記憶装置、７−５〜７−７はインターフェース、７−８はディスプレイ、７−９はキーボード、７−１０はマウスである。

ＣＰＵ７−１は、ＲＡＭ７−２にアクセスしながら、ＲＯＭ７−３や記憶装置７−４に格納されたプログラムに従って動作する。記憶装置７−４には、本実施の形態特有のプログラムとして、最適起動停止制御プログラムが格納されている。この最適起動停止制御プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録された状態で提供され、この記録媒体から読み出されて記憶装置７−４にインストールされている。

図３にＶＡＶコントローラ６のハード構成例の概略を示す。同図において、６ＡはＣＰＵ、６ＢはＲＡＭ、６ＣはＲＯＭ、６Ｄ〜６Ｆはインターフェースであり、ＣＰＵ６ＡはＲＡＭ６Ｂにアクセスしながら、ＲＯＭ６Ｃに格納されたプログラムに従って動作する。ＲＯＭ６Ｃには、本実施の形態特有のプログラムとして、ＶＡＶ制御プログラムが格納されている。目標温度ｔｓｐは、インターフェース６Ｆから与えてもよいし、通信ラインＬを介して中央監視装置７などから与えてもよい。

以下、この空調制御システムにおける特徴的な動作について、図４に示すタイムチャートを参照しながら説明する。なお、図４は図６に対応する暖房運転時の最適起動停止制御機能に従う制御状況を示すタイムチャートであり、図４（ａ）は制御対象室３内の温度（室内温度）の変化を示し、図４（ｂ）はＶＡＶ装置２の運転状態を示す。また、以下に示す中央監視装置７での処理動作は上述した最適起動停止制御プログラムに従って実行され、ＶＡＶコントローラ６での処理動作は上述したＶＡＶ制御プログラムに従って実行される。

中央監視装置７のＣＰＵ７−１は、曜日などに応じて定められる空調スケジュールより、制御対象室３への給気の供給開始時刻をスケジュール開始時刻Ｔ２として決定し、給気の供給停止時刻をスケジュール停止時刻Ｔ４として決定する。また、スケジュール開始時刻Ｔ２において制御対象室３の室内温度ｔｐｖがｔｐｖ＝ｔｄｗとなるような最適起動時刻Ｔ１と、スケジュール停止時刻Ｔ４において制御対象室３の室内温度ｔｐｖがｔｐｖ＝ｔｄｗとなるような最適停止時刻Ｔ３を求める。

中央監視装置７のＣＰＵ７−１は、現在時刻が最適起動時刻Ｔ１に達すると、通信ラインＬを介してＶＡＶコントローラ６へ最適起動指令を送る。ＶＡＶコントローラ６は、中央監視装置７からの最適起動指令を受けると、ＶＡＶ装置２の運転を開始させる。これにより、ＶＡＶ装置２のダンパが開き、空調機１からの調和空気が給気として制御対象室３に供給され、室内温度ｔｐｖが上昇し始める。空調機コントローラ５は、ＶＡＶコントローラ６から得られる情報や、ダクト内の圧力の計測値などに基づき、調和空気の送出量の過不足を判断して給気ファン１−１の速度を調節する。

現在時刻がスケジュール起動時刻Ｔ２に達した時点では、最適起動時刻Ｔ１に前倒しでＶＡＶ装置２の運転が開始されていることにより、制御対象室３の室内温度ｔｐｖはほゞ適温範囲（許容範囲）の下限値ｔｄｗとなる。

その後、現在時刻が最適停止時刻Ｔ３に達するまでの間、ＶＡＶコントローラ６は、ＶＡＶ装置２からの計測風速とＶＡＶ装置２の特性値とから制御対象室３の室内温度ｔｐｖと目標温度ｔｓｐとが一致するような給気風量を求め、この給気風量が得られるような開度指示をＶＡＶ装置２へ与え、ＶＡＶ装置２のダンパ開度を制御する。

中央監視装置７のＣＰＵ７−１は、現在時刻が最適停止時刻Ｔ３に達すると、通信ラインＬを介してＶＡＶコントローラ６へ最適停止指令を送る。
ＶＡＶコントローラ６は、中央監視装置７からの最適停止指令を受けると、ＶＡＶ装置２からの制御対象室３への給気の風量を最小換気風量とするように、ＶＡＶ装置２のダンパ開度を調節する。これにより、制御対象室３の空気質の維持が図られながら、室内温度ｔｐｖが下降し始める。
空調機コントローラ５は、ＶＡＶコントローラ６から得られる情報や、ダクト４内の圧力の計測値などから、調和空気の必要送出量の減少を認識して給気ファン１−１の速度を下げる。

中央監視装置７のＣＰＵ７−１は、現在時刻がスケジュール停止時刻Ｔ４に達すると、通信ラインＬを介してＶＡＶコントローラ６へスケジュール停止指令を送る。スケジュール停止時刻ｔ４では、最適停止時刻Ｔ３でＶＡＶ装置からの給気が最小換気風量とされていることにより、室内温度ｔｐｖはほゞ適温範囲の下限値ｔｄｗとなる。

ＶＡＶコントローラ６は、中央監視装置７からのスケジュール停止指令を受けると、ＶＡＶ装置２のダンパ開度を閉じ、制御対象室３への給気風量を０又は停止時風量とする。
空調機コントローラ５は、ＶＡＶコントローラ６から得られる情報や、ダクト４内の圧力の計測値などから、調和空気の必要送出量の減少を認識して給気ファン１−１の速度をさらに下げる。

図４の制御状況からも分かるように、本実施の形態において、制御対象室３への給気風量は、現在時刻が最適起動時刻Ｔ１に達するまでは０又は停止時風量とされ、現在時刻が最適起動時刻Ｔ１に達した後は最小換気風量以上の風量となる。そして、現在時刻が最適停止時刻Ｔ３が達すると、スケジュール停止時刻Ｔ４に達するまでの間、最小換気風量となり、現在時刻がスケジュール停止時刻Ｔ４に達した後に０又は停止時風量とされる。

このように、本実施の形態では、現在時刻が最適停止時刻Ｔ３に達した場合、現在時刻がスケジュール停止時刻Ｔ４に達するまでの間、制御対象室３への給気の風量が最小換気風量とされるので、最適起動停止時刻Ｔ３からスケジュール停止時刻Ｔ４までの間の制御対象室３の室内の温度と空気質の維持を図ることができ、最適停止機能の使用実績を上げ、省エネルギーを促進することが可能となる。

なお、上述した実施の形態では、中央監視装置７から最適停止指令をＶＡＶコントローラ６へ送り、ＶＡＶコントローラ６において最小換気風量を得るためのダンパ開度を求めるようにしたが、図５に示すようにＶＡＶコントローラ６を統括するゾーンコントローラ８を設け、中央監視装置７から最適停止指令をゾーンコントローラ８へ送り、ゾーンコントローラ８において最小換気風量を得るためのダンパ開度を求め、その求めたダンパ開度をＶＡＶコントローラ６へ送るようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、最適起動停止制御プログラムを中央監視装置７に搭載するようにしたが、空調機コントローラ５やゾーンコントローラ８に搭載してもよく、図１や図５に示されていないその他の制御装置に搭載するようにしてもよい。さらに、最適起動停止制御プログラムや空調制御スケジュールを、それらを構成する機能に細分化し、これらの制御装置やＶＡＶコントローラ６に分散して搭載し、相互に連携して動作するようにしてもよい。逆に、ＶＡＶ制御プログラムを含むすべての制御機能を中央監視装置７などに集中して搭載してもかまわない。

最適起動停止制御プログラムや空調制御スケジュールは、個別のＶＡＶコントローラ６に対応して設けてもよいし、グループ化された複数のＶＡＶコントローラ６に対応して設けてもよい。

また、上述した実施の形態では、制御対象室３−１〜３−ｎを独立した空間としているが、連続した空間であっても構わない。

また、上述した実施の形態では、空調機からの調和空気をＶＡＶ装置を介して給気として制御対象室へ供給する空調制御システム（ＶＡＶシステム）への適用例として説明したが、ＶＡＶシステムでなくても同様にして適用することが可能であることは言うまでもない。

本発明に係る空調制御システムの一実施の形態の概略を示す図である。 この空調制御システムにおける中央監視装置のハード構成の概略を示す図である。 この空調制御システムにおけるＶＡＶコントローラのハード構成の概略を示す図である。 この空調制御システムにおける暖房運転時の最適起動停止制御機能に従う制御状況を示すタイムチャートである。 本発明に係る空調制御システムの他の実施の形態の概略を示す図である。 従来の暖房運転時の最適起動停止制御機能に従う制御状況を示すタイムチャートである。 最適停止機能を働かせないようにした場合の暖房運転時の最適起動停止制御機能に従う制御状況を示すタイムチャートである。

符号の説明

１…空調機、１−１…給気ファン、２（２−１〜２−ｎ）…ＶＡＶ装置、３（３−１〜３−ｎ）…制御対象室、４…ダクト、５…空調機コントローラ、６（６−１〜６−ｎ）…ＶＡＶコントローラ、６Ａ…ＣＰＵ、６Ｂ…ＲＡＭ、６Ｃ…ＲＯＭ、６Ｄ〜６Ｆ…インターフェース、７…中央監視装置、７−１…ＣＰＵ、７−２…ＲＡＭ、７−３…ＲＯＭ、７−４…記憶装置、７−５〜７−７…インターフェース、７−８…ディスプレイ、７−９…キーボード、７−１０…マウス、８…ゾーンコントローラ、Ｌ…通信ライン、Ｔ１…最適起動時刻、Ｔ２…スケジュール起動時刻、Ｔ３…最適停止時刻、Ｔ４…スケジュール停止時刻。

Claims (1)

1. 空調制御スケジュールに従って空調機からの調和空気を制御対象室に給気として供給する空調制御システムにおいて、
   前記空調制御スケジュールより前記制御対象室への給気の供給停止時刻をスケジュール停止時刻として決定するスケジュール停止時刻決定手段と、
   前記制御対象室への給気の供給を前倒しで停止した場合に前記制御対象室における温度が前記スケジュール停止時刻において許容範囲の境界部に位置する前倒しの停止時刻を最適停止時刻として決定する最適停止時刻決定手段と、
   現在時刻が前記最適停止時刻に達した場合、現在時刻が前記スケジュール停止時刻に達するまでの間、前記制御対象室への給気の風量を予め定められている前記制御対象室の空気質の維持に必要な最小風量とする手段と
   を備えたことを特徴とする空調制御システム。

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