JP2014122748A - 空調制御装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲エリアの温熱環境悪化の影響を低減する。
【解決手段】空調制御装置１２は、温熱環境の変更要求に応じて給気温度設定値をフィードフォワード制御により変更要求に応じた増減方向に変更する給気温度変更部１２３と、変更要求が発生した被制御エリアである要求エリアと同じ空調機の系統に属する別の被制御エリアである周囲エリアに対応する制御出力量（風量または室内温度設定値）を、フィードフォワード制御により周囲エリアの温熱環境の快適性維持の方向に変更する風量変更要求部１２４または室内温度設定値変更要求部１２５を備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＶＡＶシステム等における空調制御装置および方法に関するものである。

従来、空調制御装置において、室内温熱環境の改善を望むユーザの要求に対し、即効性のある対処を実現するため、フィードフォワード（以下、ＦＦ）制御により給気温度設定値を一時的に変更する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１２−１０７７８７号公報

特許文献１に開示されたように室内温度設定値の変更に応じて給気温度設定値を変更した場合、室内温度設定値の変更要求が発生した被制御エリア（以下、要求エリア）に給気を供給する空調機系統から給気を受ける別の被制御エリア（以下、周囲エリア）では、意図せずに給気温度が変更されることになるため、周囲エリアの人にとっての温熱環境の快適性が損なわれる可能性があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、温熱環境の改善を望む居住者の要求に対して即効性のある対処を行う場合に、周囲エリアの温熱環境悪化の影響を低減することができる空調制御装置および方法を提供することを目的とする。

本発明の空調制御装置は、温熱環境の変更要求が発生した被制御エリアである要求エリアに対応する第１の制御出力量を、フィードフォワード制御により前記変更要求に応じた増減方向に変更する第１の変更手段と、前記第１の制御出力量が変更されたときに、前記要求エリアと同じ空調機の系統に属する別の被制御エリアである周囲エリアに対応する第２の制御出力量を、フィードフォワード制御により前記周囲エリアの温熱環境の快適性維持の方向に変更する第２の変更手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の空調制御装置の１構成例において、前記第１の変更手段は、前記変更要求が急速に涼しくして欲しいという要求または急速に暖かくして欲しいという要求の場合、前記第１の制御出力量を、前記変更要求に応じた増減方向の限度値または限度値近傍の所定値に変更することを特徴とするものである。
また、本発明の空調制御装置の１構成例において、前記第２の変更手段は、前記周囲エリアに人がいないときは、前記第２の制御出力量を温熱環境の快適性維持の方向に変更する代わりに、省エネルギー側に設定することを特徴とするものである。
また、本発明の空調制御装置の１構成例において、前記第２の変更手段は、前記第２の制御出力量を変更する際に、前記周囲エリアの熱収支が一定に保たれるように前記第２の制御出力量の変更後の値を決定することを特徴とするものである。
また、本発明の空調制御装置の１構成例において、前記第１の制御出力量は、前記空調機の給気温度設定値であり、前記第２の制御出力量は、前記周囲エリアの室内温度設定値または風量である。

また、本発明の空調制御方法は、温熱環境の変更要求が発生した被制御エリアである要求エリアに対応する第１の制御出力量を、フィードフォワード制御により前記変更要求に応じた増減方向に変更する第１の変更ステップと、前記第１の制御出力量が変更されたときに、前記要求エリアと同じ空調機の系統に属する別の被制御エリアである周囲エリアに対応する第２の制御出力量を、フィードフォワード制御により前記周囲エリアの温熱環境の快適性維持の方向に変更する第２の変更ステップとを含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、要求エリアからの温熱環境の変更要求に応じて第１の制御出力量のフィードフォワード制御を実行するときに、要求エリアと同じ空調機の系統に属する別の被制御エリアである周囲エリアに対応する第２の制御出力量を、フィードフォワード制御により周囲エリアの温熱環境の快適性維持の方向に変更するので、周囲エリアの温熱環境悪化の影響を低減することができる。

また、本発明では、周囲エリアに人がいないときは、第２の制御出力量を温熱環境の快適性維持の方向に変更する代わりに、省エネルギー側に設定することにより、省エネルギー側に作用するフィードフォワード制御を実現することができる。

また、本発明では、第２の制御出力量を変更する際に、周囲エリアの熱収支が一定に保たれるように第２の制御出力量の変更後の値を決定することにより、第２の制御出力量の変更後の値を合埋的に決定することができ、第２の制御出力量の変更後の値を事前に試行錯誤して決定する手間を削減することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るＶＡＶシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＶＡＶシステムの空調制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＶＡＶシステムのＶＡＶコントロールユニットの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＶＡＶシステムの空調制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係るＶＡＶシステムのＶＡＶコントロールユニットの動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係るＶＡＶシステムの動作を説明する図である。 本発明の第２の実施の形態に係るＶＡＶシステムの空調制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係るＶＡＶシステムの空調制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係るＶＡＶシステムの動作を説明する図である。

［発明の原理］
ＶＡＶでは、給気温度は空調機から室内に向けて上流側で制御され、要求エリアと周囲エリアに共通の物埋量になるのに対し、給気風量は下流側で制御され、要求エリアと周囲エリアで個別に制御可能な物埋量になる。発明者は、周囲エリアに対しては給気風量によるＦＦ動作を与えることで、周囲エリアの温熱環境悪化の影響を低減できることに想到した。

周囲エリアに人が不在のときは、温熱環境の快適性維持のためのＦＦ動作は不要であるが、省エネルギー側に作用するＦＦ動作ならば有用である。発明者は、周囲エリアに人が不在の場合は省エネルギーの観点でＦＦ動作の実行判断をするのが好ましいことに想到した。

さらに、発明者は、要求エリアに対して給気温度ＦＦ制御が実行される前後で、給気温度や給気風量から求められる周囲エリアの熱収支を一定にすることで、室温を維持できることに想到した。これにより、合埋的に給気風量のＦＦ量を自動決定できるので、事前に試行錯誤する手間を削減することができる。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係るＶＡＶシステムの構成を示すブロック図である。
本実施の形態のＶＡＶシステムは、空調機１と、空調機１への冷水の量を制御する冷水弁２と、空調機１への温水の量を制御する温水弁３と、空調機１からの給気を被制御エリア９−１，９−２へ供給する給気ダクト７と、被制御エリア９−１，９−２へ供給する給気の量を被制御エリア毎に制御するＶＡＶユニット８−１，８−２と、ＶＡＶユニット８−１，８−２を制御する制御装置であるＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２と、冷水弁２および温水弁３を制御する空調制御装置１２と、被制御エリア９−１，９−２の室内温度を計測する温度センサ１３−１，１３−２と、還気ダクト１４と、外部に排出される空気の量を調整する排気調整用ダンパ１５と、空調機１に戻る還気の量を調整する還気調整用ダンパ１６と、空調機１に取り入れる外気の量を調整する外気調整用ダンパ１７と、給気の温度を計測する温度センサ１８と、還気の温度を計測する温度センサ１９とを備えている。

空調機１は、冷却コイル４と、加熱コイル５と、ファン６とから構成される。ＶＡＶユニット８−１，８−２とＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２とは、被制御エリア毎に設けられる。ＶＡＶユニット８−１，８−２内には図示しないダンパが設けられており、ＶＡＶユニット８−１，８−２を通過する給気の量を調整できるようになっている。図１において、１０−１，１０−２は空調機１からの給気の吹出口、２０は外気の取入口である。

空調機１におけるファン６の回転数と、冷水弁２および温水弁３の開度は空調制御装置１２により制御される。冷房運転の場合、空調機１の冷却コイル４に供給される冷水の量が冷水弁２によって制御される。一方、暖房運転の場合、空調機１の加熱コイル５に供給される温水の量が温水弁３によって制御される。冷却コイル４によって冷却された空気または加熱コイル５によって加熱された空気は、ファン６によって送り出される。ファン６によって送り出された空気（給気）は、給気ダクト７を介して各被制御エリア９−１，９−２のＶＡＶユニット８−１，８−２へ供給され、ＶＡＶユニット８−１，８−２を通過して各被制御エリア９−１，９−２へ供給されるようになっている。

ＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２は、被制御エリア９−１，９−２の温度センサ１３−１，１３−２によって計測された室内温度計測値Ｔ_PVと室内温度設定値Ｔ_SPとの偏差に基づいて被制御エリア９−１，９−２の要求風量を演算して要求風量値を空調制御装置１２へ送る一方、その要求風量を確保するように、ＶＡＶユニット８−１，８−２内のダンパ（不図示）の開度を制御する。

空調制御装置１２は、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２から送られてくる要求風量値からシステム全体の総要求風量値を演算し、この総要求風量値に応じたファン回転数を求め、この求めたファン回転数となるように空調機１を制御する。

ＶＡＶユニット８−１，８−２を通過し、吹出口１０−１，１０−２を介して被制御エリア９−１，９−２へ吹き出される給気は、被制御エリア９−１，９−２における空調制御に貢献した後、還気ダクト１４を経て排気調整用ダンパ１５を介して排出されるが、その一部は還気調整用ダンパ１６を介し還気として空調機１へ戻される。そして、この空調機１へ戻される還気に対し、外気が外気調整用ダンパ１７を介して所定の割合で取り込まれる。排気調整用ダンパ１５、還気調整用ダンパ１６、および外気調整用ダンパ１７のそれぞれの開度は空調制御装置１２からの指令によって調整される。

空調制御装置１２は、空調機１が冷却動作時の場合、温水弁３の開度を０％にし、温度センサ１８によって計測された給気温度計測値が給気温度設定値と一致するように冷水弁２の開度を制御する。また、空調制御装置１２は、空調機１が加熱動作時の場合、冷水弁２の開度を０％にし、温度センサ１８によって計測された給気温度計測値が給気温度設定値と一致するように温水弁３の開度を制御する。以上の動作は、従来のＶＡＶシステムと同様である。

次に、本実施の形態の特徴について説明する。図２は空調制御装置１２の構成を示すブロック図、図３はＶＡＶコントロールユニット１１−１の構成を示すブロック図、図４は空調制御装置１２の動作を示すフローチャート、図５はＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２の動作を示すフローチャートである。
空調制御装置１２は、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２を介して各被制御エリア９−１，９−２の室内温度計測値Ｔ_PVを取得する室内温度計測値取得部１２０と、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２を介して各被制御エリア９−１，９−２の室内温度設定値Ｔ_SPを取得する室内温度設定値取得部１２１と、温度センサ１８によって計測された給気温度計測値Ｔ_SAPVを取得する給気温度計測値取得部１２２と、居住者の要求に応じて給気温度設定値Ｔ_SASPを一時的に変更する給気温度変更部１２３と、ＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２に対して要求風量の変更を要求する風量変更要求部１２４と、ＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２に対して室内温度設定値Ｔ_SPの変更を要求する室内温度設定値変更要求部１２５と、冷水弁２および温水弁３の開度を示す操作量を算出する操作量演算部１２６と、操作量を冷水弁２および温水弁３に出力する操作量出力部１２７と、被制御エリア９−１，９−２に人がいるかどうかを判定する判定部１２８とを有する。

ＶＡＶコントロールユニット１１−１は、対応する被制御エリア９−１の温度センサ１３−１によって計測された室内温度計測値Ｔ_PVを取得する室内温度計測値取得部１１０と、対応する被制御エリア９−１の室内温度設定値Ｔ_SPを取得する室内温度設定値取得部１１１と、室内温度計測値Ｔ_PVと室内温度設定値Ｔ_SPとの偏差に基づいて対応する被制御エリア９−１の要求風量を演算する風量演算部１１２と、空調制御装置１２からの要求に応じて要求風量を一時的に変更する風量変更部１１３と、被制御エリア９−１の要求風量値を空調制御装置１２に通知する要求風量値通知部１１４と、空調制御装置１２からの要求に応じて室内温度設定値Ｔ_SPを一時的に変更する室内温度設定値変更部１１５と、要求風量を確保するようにＶＡＶユニット８−１内のダンパの開度を制御する制御部１１６とを有する。なお、ＶＡＶコントロールユニット１１−２も、ＶＡＶコントロールユニット１１−１と同様の構成を有している。

空調制御装置１２の室内温度計測値取得部１２０は、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２を介して各被制御エリア９−１，９−２の室内温度計測値Ｔ_PVを取得する（図４ステップＳ１００）。
空調制御装置１２の室内温度設定値取得部１２１は、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２を介して各被制御エリア９−１，９−２の室内温度設定値Ｔ_SPを取得する（図４ステップＳ１０１）。
空調制御装置１２の給気温度計測値取得部１２２は、温度センサ１８によって計測された給気温度計測値Ｔ_SAPVを取得する（図４ステップＳ１０２）。

空調制御装置１２の給気温度変更部１２３は、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２を介して被制御エリア９−１，９−２の居住者から温熱環境の変更要求を受け取った場合（図４ステップＳ１０３においてＹＥＳ）、この変更要求に応じた増減方向に給気温度設定値Ｔ_SASPを一時的に変更する。

具体的には、給気温度変更部１２３は、居住者からの要求が涼しくして欲しいという要求の場合（図４ステップＳ１０４においてＹＥＳ）、予め規定された給気温度下限値を下回らない範囲で給気温度設定値Ｔ_SASPを所定の変更幅だけ下降させる（図４ステップＳ１０５）。また、給気温度変更部１２３は、居住者からの要求が暖かくして欲しいという要求の場合（図４ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、予め規定された給気温度上限値を上回らない範囲で給気温度設定値Ｔ_SASPを所定の変更幅だけ上昇させる（図４ステップＳ１０７）。なお、給気温度変更部１２３は、給気温度設定値の変更から所定時間が経過したときに、給気温度設定値を変更前の値に戻してもよい。

次に、空調制御装置１２の室内温度設定値変更要求部１２５は、温熱環境の変更要求が発生した被制御エリア（要求エリア）の室内温度設定値Ｔ_SPを変更要求に応じた方向に所定幅だけ変更するよう、要求エリアに対応するＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２に対して要求を出す（図４ステップＳ１０８）。室内温度設定値変更要求部１２５は、居住者からの変更要求が涼しくして欲しいという要求の場合、室内温度設定値Ｔ_1SPを所定の変更幅だけ下げるよう要求し、居住者からの変更要求が暖かくして欲しいという要求の場合、室内温度設定値Ｔ_1SPを所定の変更幅だけ上げるよう要求する。ここでは、温熱環境の変更要求を発した居住者がいる要求エリアを被制御エリア９−１とし、この要求エリア９−１の室内温度設定値をＴ_1SPとする。したがって、ＶＡＶコントロールユニット１１−１に対して室内温度設定値Ｔ_1SPの変更要求が出されることになる。

ＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２の室内温度設定値変更部１１５は、空調制御装置１２から室内温度設定値Ｔ_SPの変更要求があった場合（図５ステップＳ２００においてＹＥＳ）、この変更要求に応じて室内温度設定値Ｔ_SPを変更する（図５ステップＳ２０１）。ここでは、ＶＡＶコントロールユニット１１−１の室内温度設定値変更部１１５が、空調制御装置１２からの要求に応じて要求エリア９−１の室内温度設定値Ｔ_1SPを変更する。

次に、空調制御装置１２の判定部１２８は、要求エリアと同じ空調機系統から給気を受ける別の被制御エリア（周囲エリア）に人がいるかどうかを、図示しない人検知システムから出力される在否信号に基づいて判定する（図４ステップＳ１０９）。在否信号を発生する人検知システムとしては、人の入退室を管理する入退室管理システムや人検知センサなどがある。入退室管理システムや人検知センサは周知の技術であるので、詳細な説明は省略する。ここでは、要求エリア９−１と同じ空調機系統から給気を受ける別の被制御エリア９−２が周囲エリアとなる。

空調制御装置１２の室内温度設定値変更要求部１２５は、周囲エリア９−２に人がいる場合（図４ステップＳ１０９においてＹＥＳ）、周囲エリア９−２の室内温度設定値Ｔ_SPを温熱環境の快適性維持の方向に所定幅だけ変更するよう、周囲エリア９−２に対応するＶＡＶコントロールユニット１１−２に対して要求を出す（図４ステップＳ１１０）。ここでは、周囲エリア９−２の室内温度設定値をＴ_2SPとする。

室内温度設定値変更要求部１２５は、冷房時にステップＳ１０５の処理で給気温度設定値Ｔ_SASPを下げた場合、周囲エリア９−２の温熱環境の快適性を維持するために、室内温度設定値Ｔ_2SPを所定幅だけ上げるよう要求し、冷房時にステップＳ１０７の処理で給気温度設定値Ｔ_SASPを上げた場合、周囲エリア９−２の温熱環境の快適性を維持するために、室内温度設定値Ｔ_2SPを所定幅だけ下げるよう要求する。同様に、室内温度設定値変更要求部１２５は、暖房時にステップＳ１０５の処理で給気温度設定値Ｔ_SASPを下げた場合、室内温度設定値Ｔ_2SPを所定幅だけ上げるよう要求し、暖房時にステップＳ１０７の処理で給気温度設定値Ｔ_SASPを上げた場合、室内温度設定値Ｔ_2SPを所定幅だけ下げるよう要求する。

また、室内温度設定値変更要求部１２５は、周囲エリア９−２に人がいない場合（図４ステップＳ１０９においてＮＯ）、周囲エリア９−２の室内温度設定値Ｔ_2SPを省エネルギー側に設定する（図４ステップＳ１１１）。

冷房時に周囲エリア９−２の室内温度設定値Ｔ_2SPを上げると、周囲エリア９−２の要求風量が減ることになるので、省エネルギーを実現できる。室内温度設定値変更要求部１２５は、冷房時に給気温度設定値Ｔ_SASPを下げた場合、ステップＳ１１０と同様に室内温度設定値Ｔ_2SPを所定幅だけ上げるようＶＡＶコントロールユニット１１−２に対して要求する（図４ステップＳ１１１）。

冷房時に周囲エリア９−２の室内温度設定値Ｔ_2SPを下げると、周囲エリア９−２の要求風量が増えることになるので、省エネルギーに逆行する。そこで、室内温度設定値変更要求部１２５は、冷房時に給気温度設定値Ｔ_SASPを上げた場合、室内温度設定値Ｔ_2SPの変更要求を出さない（図４ステップＳ１１１）。

暖房時に周囲エリア９−２の室内温度設定値Ｔ_2SPを上げると、周囲エリア９−２の要求風量が増えることになるので、省エネルギーに逆行する。そこで、室内温度設定値変更要求部１２５は、暖房時に給気温度設定値Ｔ_SASPを下げた場合、室内温度設定値Ｔ_2SPの変更要求を出さない（図４ステップＳ１１１）。

暖房時に周囲エリア９−２の室内温度設定値Ｔ_2SPを下げると、周囲エリア９−２の要求風量が減ることになるので、省エネルギーを実現できる。室内温度設定値変更要求部１２５は、暖房時に給気温度設定値Ｔ_SASPを上げた場合、ステップＳ１１０と同様に室内温度設定値Ｔ_2SPを所定幅だけ下げるようＶＡＶコントロールユニット１１−２に対して要求する（図４ステップＳ１１１）。

ＶＡＶコントロールユニット１１−２の室内温度設定値変更部１１５は、空調制御装置１２から室内温度設定値Ｔ_2SPの変更要求があった場合（図５ステップＳ２００においてＹＥＳ）、この変更要求に応じて室内温度設定値Ｔ_2SPを変更する（図５ステップＳ２０１）。

次に、空調制御装置１２の室内温度設定値変更要求部１２５は、ステップＳ１１０またはステップＳ１１１の処理により周囲エリア９−２の室内温度設定値Ｔ_2SPを変更した場合（図４ステップＳ１１２においてＹＥＳ）、所定の条件が成立するか否かを判定する（図４ステップＳ１１３）。ここでの所定の条件とは、周囲エリア９−２の室内温度設定値Ｔ_2SPを変更した時点からの経過時間が予め設定された時間を超えること、周囲エリア９−２の室内温度計測値Ｔ_2PVが変更前の室内温度設定値Ｔ_2SPから予め設定された温度だけ乖離すること、要求エリア９−１の室内温度計測値Ｔ_1PVの変化の割合が予め設定された割合よりも小さくなること、周囲エリア９−２から室内温度設定値Ｔ_2SPの復帰要求が発生すること、のいずれかである。

室内温度設定値変更要求部１２５は、上記の条件のうち少なくとも１つが成立する場合（図４ステップＳ１１３においてＹＥＳ）、周囲エリア９−２の室内温度設定値Ｔ_2SPを変更前の値に戻すよう、周囲エリア９−２に対応するＶＡＶコントロールユニット１１−２に対して復帰要求を出す（図４ステップＳ１１４）。

ＶＡＶコントロールユニット１１−２の室内温度設定値変更部１１５は、空調制御装置１２から室内温度設定値Ｔ_2SPの復帰要求があった場合（図５ステップＳ２０２においてＹＥＳ）、この復帰要求に応じて室内温度設定値Ｔ_2SPを変更前の値に戻す（図５ステップＳ２０３）。

次に、空調制御装置１２の操作量演算部１２６は、所定の制御演算アルゴリズムに従って、給気温度計測値Ｔ_SAPVと給気温度設定値Ｔ_SASPとが一致するように操作量を算出し、操作量出力部１２７は、操作量演算部１２６が算出した操作量を冷水弁２および温水弁３に出力する（図４ステップＳ１１５）。こうして、冷水弁２および温水弁３の開度が制御され、空調機１に供給される熱媒（冷水または温水）の量が制御される。なお、前述のとおり、空調機１が冷却動作時の場合には温水弁３の開度は０％に固定され、空調機１が加熱動作時の場合には冷水弁２の開度は０％に固定される。制御演算アルゴリズムとしては、例えばＰＩＤがある。
空調制御装置１２は、以上のようなステップＳ１００〜Ｓ１１５の処理を空調制御が停止するまで（図４ステップＳ１１６においてＹＥＳ）、一定時間毎に行う。

一方、ＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２の室内温度計測値取得部１１０は、それぞれ対応する被制御エリア９−１，９−２の室内温度計測値Ｔ_PVを取得する（図５ステップＳ２０４）。ここでは、被制御エリア９−１の室内温度計測値をＴ_1PV、被制御エリア９−２の室内温度計測値をＴ_2PVとする。

ＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２の室内温度設定値取得部１１１は、それぞれ対応する被制御エリア９−１，９−２の室内温度設定値Ｔ_1SP，Ｔ_2SPを取得する（図５ステップＳ２０５）。

ＶＡＶコントロールユニット１１−１の風量演算部１１２は、室内温度計測値Ｔ_1PVと室内温度設定値Ｔ_1SPとの偏差に基づいて、対応する被制御エリア９−１の要求風量を算出する。同様に、ＶＡＶコントロールユニット１１−２の風量演算部１１２は、室内温度計測値Ｔ_2PVと室内温度設定値Ｔ_2SPとの偏差に基づいて、対応する被制御エリア９−２の要求風量を算出する（図５ステップＳ２０６）。

ＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２の要求風量値通知部１１４は、それぞれの要求風量値を空調制御装置１２に通知する（図５ステップＳ２０７）。上記のとおり、空調制御装置１２は、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２から送られてくる要求風量値からシステム全体の総要求風量値を演算し、この総要求風量値に応じたファン回転数を求め、この求めたファン回転数となるように空調機１を制御する。

ＶＡＶコントロールユニット１１−１の制御部１１６は、ＶＡＶコントロールユニット１１−１の風量演算部１１２が算出した要求風量を確保するように、ＶＡＶユニット８−１内のダンパ（不図示）の開度を制御する。同様に、ＶＡＶコントロールユニット１１−２の制御部１１６は、ＶＡＶコントロールユニット１１−２の風量演算部１１２が算出した要求風量を確保するように、ＶＡＶユニット８−２内のダンパ（不図示）の開度を制御する（図５ステップＳ２０８）。

ＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２は、以上のようなステップＳ２００〜Ｓ２０８の処理を空調制御が停止するまで（図５ステップＳ２０９においてＹＥＳ）、一定時間毎に行う。ＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２は被制御エリア９−１，９−２毎に設けられているので、各ＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２において図５に示した処理が実行されることになる。

以上のように、本実施の形態では、要求エリアの居住者からの温熱環境の変更要求に応じて給気温度のＦＦ制御を実行するときに、周囲エリアにおける給気温度変化の影響を相殺する方向に周囲エリアの室内温度設定値を変化させるので、その結果として周囲エリアにおける温熱環境の快適性維持のための給気風量のＦＦ制御を実現することができ、周囲エリアの温熱環境悪化の影響を低減することができる。

また、室内温度設定値の変更で周囲エリアの給気風量のＦＦ制御を実現する場合、変更した状態を継続すると周囲エリアにおける温熱環境の快適牲が悪化するため、所定の条件が成立した時点で室内温度設定値を元に戻すようにしている。
また、本実施の形態では、周囲エリアに人がいないと判断したときには、周囲エリアの室内温度設定値を省エネルギー側に設定するようにしたので、省エネルギー側に作用するＦＦ制御を実現することができる。

なお、以上の動作では、周囲エリアの風量のＦＦ制御を実現するために周囲エリアの室内温度設定値を変更しているが、周囲エリアの風量を直接変更することも可能である。この場合、空調制御装置１２の室内温度設定値変更要求部１２５が図４のステップＳ１１０の処理を行う代わりに、空調制御装置１２の風量変更要求部１２４が周囲エリアの要求風量を算出すればよい（図４ステップＳ１１７）。

周囲エリアの要求風量を算出するためには、以下の熱収支式を用いる。
ρＣ_p（Ｔ_r−Ｔ_SA）Ｖ＝α ・・・（１）
式（１）において、ρは既知の空気密度［ｋｇ／ｍ³］、Ｃ_pは既知の空気比熱［ｋＪ／ｋｇ℃］、Ｔ_rは周囲エリアの室内温度［℃］、Ｔ_SAは給気温度［℃］、Ｖは周囲エリアの要求風量［ｍ³／ｈ］、αは既知の一定値である。給気温度Ｔ_SAを下げた場合にはＴ_r−Ｔ_SAに反比例して要求風量Ｖを小さくすることで、給気温度Ｔ_SAの影響を要求風量Ｖによりほぼ相殺することができる。

風量変更要求部１２４は、室内温度計測値取得部１２０が周囲エリア９−２に対応するＶＡＶコントロールユニット１１−２から取得した室内温度計測値Ｔ_2PVを式（１）の室内温度Ｔ_rに代入し、給気温度設定値Ｔ_SASPを式（１）の給気温度Ｔ_SAに代入することで、周囲エリアの要求風量Ｖを算出し、この算出した値に要求風量Ｖを変更するよう、周囲エリア９−２に対応するＶＡＶコントロールユニット１１−２に対して要求を出す（図４ステップＳ１１７）。給気温度Ｔ_SAを上げた場合についても、同様にして算出することができる。

ＶＡＶコントロールユニット１１−２の風量変更部１１３は、空調制御装置１２から要求風量の変更要求があった場合（図５ステップＳ２１０においてＹＥＳ）、風量演算部１１２が算出した要求風量を、空調制御装置１２から指示された値に変更する（図５ステップＳ２１１）。

周囲エリアの風量を直接変更する場合、空調制御装置１２の室内温度設定値変更要求部１２５が図４のステップＳ１１１の処理を行う代わりに、空調制御装置１２の風量変更要求部１２４が以下のような処理を実行すればよい。
すなわち、風量変更要求部１２４は、周囲エリア９−２に人がいない場合（図４ステップＳ１０９においてＮＯ）、周囲エリア９−２の要求風量を省エネルギー側に設定する（図４ステップＳ１１１）。

冷房時に給気温度設定値Ｔ_SASPを下げると、周囲エリア９−２の要求風量が減ることになるので、省エネルギーを実現できる。風量変更要求部１２４は、冷房時に給気温度設定値Ｔ_SASPを下げた場合、ステップＳ１１７と同様に要求風量を変更するようＶＡＶコントロールユニット１１−２に対して要求する（図４ステップＳ１１１）。

冷房時に給気温度設定値Ｔ_SASPを上げると、周囲エリア９−２の要求風量が増えることになるので、省エネルギーに逆行する。そこで、風量変更要求部１２４は、冷房時に給気温度設定値Ｔ_SASPを上げた場合、要求風量の変更要求を出さない（図４ステップＳ１１１）。

暖房時に給気温度設定値Ｔ_SASPを下げると、周囲エリア９−２の要求風量が増えることになるので、省エネルギーに逆行する。そこで、風量変更要求部１２４は、暖房時に給気温度設定値Ｔ_SASPを下げた場合、要求風量の変更要求を出さない（図４ステップＳ１１１）。

暖房時に給気温度設定値Ｔ_SASPを上げると、周囲エリア９−２の要求風量が減ることになるので、省エネルギーを実現できる。風量変更要求部１２４は、暖房時に給気温度設定値Ｔ_SASPを上げた場合、ステップＳ１１７と同様に要求風量を変更するようＶＡＶコントロールユニット１１−２に対して要求する（図４ステップＳ１１１）。

以上のように、給気温度や室内温度から求められる周囲エリアの熱収支を一定にすることで、周囲エリアの室内温度を維持することができる。本実施の形態のように周囲エリアの要求風量を変更する方法によれば、風量のＦＦ量を合埋的に自動決定できるので、周囲エリアの風量や室内温度設定値のＦＦ量を事前に試行錯誤して決定する手間を削減することができる。

図６（Ａ）〜図６（Ｇ）は本実施の形態のＶＡＶシステムの動作を説明する図である。ここでは、冷房時に要求エリア９−１の居住者から涼しくして欲しいという要求が生じた場合の動作を示している。
要求エリア９−１の居住者からの要求に応じて、図６（Ａ）に示すように時刻ｔ１において給気温度設定値Ｔ_SASPを下げている。また、図６（Ｃ）に示すように時刻ｔ１において要求エリア９−１の室内温度設定値Ｔ_1SPを下げている。給気温度設定値Ｔ_SASPと室内温度設定値Ｔ_1SPの変更により、要求エリア９−１の室内温度計測値Ｔ_1PVが低下する。このとき、図６（Ｂ）に示す要求エリア９−１の要求風量Ｖ₁はＶＡＶコントロールユニット１１−１によって自動制御される。

また、周囲エリア９−２の温熱環境の快適性を維持するために、図６（Ｅ）に示すように時刻ｔ１において周囲エリア９−２の室内温度設定値Ｔ_2SPを上げている。この室内温度設定値Ｔ_2SPの変更により、給気温度設定値Ｔ_SASPの変更による影響が軽減され、周囲エリア９−２の室内温度計測値Ｔ_2PVが維持される。このとき、図６（Ｄ）に示す周囲エリア９−２の要求風量Ｖ₂はＶＡＶコントロールユニット１１−２によって自動制御される。室内温度設定値Ｔ_2SPは、所定の条件が成立した時刻ｔ２において変更前の値に復帰する。

一方、図６（Ｆ）は、空調制御装置１２の風量変更要求部１２４からの要求によって変更された場合の周囲エリア９−２の要求風量Ｖ₂を示している。この場合、時刻ｔ１において強制的に変更された後は、要求風量Ｖ₂は、ＶＡＶコントロールユニット１１−２によって自動制御される。この要求風量Ｖ₂の変更により、給気温度設定値Ｔ_SASPの変更による影響が軽減され、図６（Ｇ）に示すように周囲エリア９−２の室内温度計測値Ｔ_2PVが維持される。

［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。本実施の形態においても、ＶＡＶシステムの構成は第１の実施の形態と同様であるので、図１〜図３の符号を用いて説明する。図７、図８は本実施の形態の空調制御装置１２の動作を示すフローチャートである。図７のＡ，Ｂは、それぞれ図８のＡ，Ｂと接続されていることは言うまでもない。ＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２の動作は第１の実施の形態と同様であるので、図５の符号を用いて説明する。

図７のステップＳ３００，Ｓ３０１，Ｓ３０２の処理は、それぞれ図４のステップＳ１００，Ｓ１０１，Ｓ１０２と同じである。
空調制御装置１２の給気温度変更部１２３は、例えばＶＡＶコントロールユニット１１−１を介して被制御エリア（要求エリア）９−１の居住者から温熱環境の変更要求を受け取った場合（図７ステップＳ３０３においてＹＥＳ）、この変更要求に応じた増減方向に給気温度設定値Ｔ_SASPを一時的に変更する。ここでは、要求エリア９−１が会議室などで、急激に在席者が増えて急速に冷房または暖房しなければならない場合について説明する。

給気温度変更部１２３は、居住者からの要求が急速に涼しくして欲しいという要求の場合（図７ステップＳ３０４においてＹＥＳ）、給気温度設定値Ｔ_SASPを予め規定された給気温度下限値または給気温度下限値近傍の所定値まで下降させる（図７ステップＳ３０５）。また、給気温度変更部１２３は、居住者からの要求が急速に暖かくして欲しいという要求の場合（図７ステップＳ３０６においてＹＥＳ）、給気温度設定値Ｔ_SASPを予め規定された給気温度上限値または給気温度上限値近傍の所定値まで上昇させる（図７ステップＳ３０７）。

次に、空調制御装置１２の室内温度設定値変更要求部１２５は、要求エリア９−１の室内温度設定値Ｔ_1SPを変更要求に応じた方向に所定の変更幅だけ変更するよう、要求エリア９−１に対応するＶＡＶコントロールユニット１１−１に対して要求を出す（図７ステップＳ３０８）。室内温度設定値変更要求部１２５は、居住者からの変更要求が急速に涼しくして欲しいという要求の場合、室内温度設定値Ｔ_1SPを急速冷房用の変更幅だけ下げるよう要求し、居住者からの変更要求が急速に暖かくして欲しいという要求の場合、室内温度設定値Ｔ_1SPを急速暖房用の変更幅だけ上げるよう要求する。急速冷房用または急速暖房用の変更幅は、図４のステップＳ１０８で説明した通常時の変更幅よりも大きく設定されている。

ＶＡＶコントロールユニット１１−１の室内温度設定値変更部１１５の動作は、図５のステップＳ２００，Ｓ２０１で説明したとおりである。
図７、図８のステップＳ３０９，Ｓ３１０，Ｓ３１１，Ｓ３１２，Ｓ３１３，Ｓ３１４，Ｓ３１５の処理は、それぞれ図４のステップＳ１０９，Ｓ１１０，Ｓ１１１，Ｓ１１２，Ｓ１１３，Ｓ１１４，Ｓ１１５の処理と同じであるので、説明は省略する。

周囲エリア９−２の室内温度設定値Ｔ_2SPを変更する代わりに、周囲エリア９−２の風量を直接変更する場合、空調制御装置１２の風量変更要求部１２４は、周囲エリア９−２の要求風量を一時的に０または０に近い値に変更するよう、周囲エリア９−２に対応するＶＡＶコントロールユニット１１−２に対して要求を出す（図７ステップＳ３１７）。
ＶＡＶコントロールユニット１１−２の風量変更部１１３の動作は、図５ステップＳ２１０，Ｓ２１１で説明したとおりである。要求風量を急速且つ大幅に減らした結果、周囲エリア９−２の換気量が０になるが、一時的な現象であり、要求風量および換気量はＶＡＶコントロールユニット１１−２による自動制御によって徐々に上昇していくので、問題はない。

また、要求エリア９−１についても、室内温度設定値Ｔ_1SPを変更する代わりに、風量を直接変更するようにしてもよい。この場合、空調制御装置１２の室内温度設定値変更要求部１２５が図７のステップＳ３０８の処理を行う代わりに、空調制御装置１２の風量変更要求部１２４が、要求エリア９−１の要求風量を予め規定された要求風量上限値に変更するよう、要求エリア９−１に対応するＶＡＶコントロールユニット１１−１に対して要求を出す（図７ステップＳ３１８）。
ＶＡＶコントロールユニット１１−１の風量変更部１１３の動作は、図５ステップＳ２１０，Ｓ２１１で説明したとおりである。

次に、空調制御装置１２の給気温度変更部１２３は、ステップＳ３０３〜Ｓ３０７の処理により急速冷房または急速暖房の要求に応じて給気温度設定値Ｔ_SASPを変更した場合（図８ステップＳ３１９においてＹＥＳ）、所定の条件が成立するか否かを判定する（図８ステップＳ３２０）。ここでの所定の条件とは、例えば給気温度設定値Ｔ_SASPを変更した時点からの経過時間が予め設定された時間を超えることである。

給気温度変更部１２３は、所定の条件が成立する場合（図８ステップＳ３２０においてＹＥＳ）、給気温度設定値Ｔ_SASPを、要求エリア９−１の居住者からの温熱環境の変更要求に応じた変更方向と逆の方向に予め設定された量だけ戻すようにする（図８ステップＳ３２１）。給気温度変更部１２３は、例えば図７のステップＳ３０５の処理により給気温度設定値Ｔ_SASPを給気温度下限値または給気温度下限値近傍の所定値まで下降させた場合、給気温度設定値Ｔ_SASPを予め設定された量だけ上げる。また、給気温度変更部１２３は、図７のステップＳ３０７の処理により給気温度設定値Ｔ_SASPを給気温度上限値または給気温度上限値近傍の所定値まで上昇させた場合、給気温度設定値Ｔ_SASPを予め設定された量だけ下げる。

なお、本実施の形態では、要求エリア９−１の室内温度設定値Ｔ_1SPを急速且つ大幅に変更しているので、これらについても元に戻した方がよい。例えば空調制御装置１２の室内温度設定値変更要求部１２５は、要求エリア９−１の室内温度設定値Ｔ_1SPを変更した後に（図７ステップＳ３０８）、給気温度変更部１２３と同様の所定の条件が成立した時点で、室内温度設定値Ｔ_1SPを変更方向と逆の方向に予め設定された量だけ戻すようにすればよい。また、空調制御装置１２の風量変更要求部１２４は、要求エリア９−１の要求風量を変更した後に（図７ステップＳ３１８）、給気温度変更部１２３と同様の所定の条件が成立した時点で、要求エリア９−１の要求風量を要求風量上限値に固定する制御を止めて、自動制御に戻すようにすればよい。

以上のように、本実施の形態では、要求エリアの居住者からの急速冷房または急速暖房の要求に応じて給気温度のＦＦ制御を実行するときに、周囲エリアにおける給気温度変化の影響を相殺する方向に周囲エリアの室内温度設定値を大きく変化させるか、または周囲エリアの要求風量を要求風量上限値に設定することにより、周囲エリアにおける温熱環境の快適性維持のための風量のＦＦ制御を実現することができ、要求エリアを急速冷房または急速暖房する場合でも、周囲エリアの温熱環境悪化の影響を低減することができる。

図９（Ａ）〜図９（Ｇ）は本実施の形態のＶＡＶシステムの動作を説明する図である。ここでは、冷房時に要求エリア９−１の居住者から急速に涼しくして欲しいという要求が生じた場合の動作を示している。
要求エリア９−１の居住者からの要求に応じて、図９（Ａ）に示すように時刻ｔ１において給気温度設定値Ｔ_SASPを給気温度下限値まで下げている。また、図９（Ｃ）に示すように時刻ｔ１において要求エリア９−１の室内温度設定値Ｔ_1SPを下げている。給気温度設定値Ｔ_SASPと室内温度設定値Ｔ_1SPの変更により、要求エリア９−１の室内温度計測値Ｔ_1PVが低下する。このとき、図９（Ｂ）に示す要求エリア９−１の要求風量Ｖ₁はＶＡＶコントロールユニット１１−１によって自動制御される。給気温度設定値Ｔ_SASPは、所定の条件が成立した時刻ｔ２において予め設定された量だけ上昇する。

また、周囲エリア９−２の温熱環境の快適性を維持するために、図９（Ｅ）に示すように時刻ｔ１において周囲エリア９−２の室内温度設定値Ｔ_2SPを上げている。この室内温度設定値Ｔ_2SPの変更により、給気温度設定値Ｔ_SASPの変更による影響が軽減され、周囲エリア９−２の室内温度計測値Ｔ_2PVが維持される。このとき、図９（Ｄ）に示す周囲エリア９−２の要求風量Ｖ₂はＶＡＶコントロールユニット１１−２によって自動制御される。室内温度設定値Ｔ_2SPは、所定の条件が成立した時刻ｔ２において変更前の値に復帰する。

一方、図９（Ｆ）は、空調制御装置１２の風量変更要求部１２４からの要求によって要求風量上限値に変更された場合の要求エリア９−１の要求風量Ｖ₁を示している。この要求風量Ｖ₁の変更により、図９（Ｇ）に示すように要求エリア９−１の室内温度計測値Ｔ_1PVが低下する。要求風量Ｖ₁は、所定の条件が成立した時刻ｔ２において要求風量上限値に固定する制御が解除された後は、ＶＡＶコントロールユニット１１−２によって自動制御される。

また、図９（Ｈ）は、空調制御装置１２の風量変更要求部１２４からの要求によって変更された場合の周囲エリア９−２の要求風量Ｖ₂を示している。この場合、時刻ｔ１において強制的に変更された後は、要求風量Ｖ₂は、ＶＡＶコントロールユニット１１−２によって自動制御される。この要求風量Ｖ₂の変更により、給気温度設定値Ｔ_SASPの変更による影響が軽減され、図９（Ｇ）に示すように周囲エリア９−２の室内温度計測値Ｔ_2PVが維持される。

なお、第１、第２の実施の形態のＶＡＶコントロールユニット１１−１，１１−２と空調制御装置１２の各々は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および外部とのインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。各装置のＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１、第２の実施の形態で説明した処理を実行する。

本発明は、例えばＶＡＶシステム等に適用することができる。

１…空調機、２…冷水弁、３…温水弁、４…冷却コイル、５…加熱コイル、６…ファン、７…給気ダクト、８−１，８−２…ＶＡＶユニット、９−１，９−２…被制御エリア、１０−１，１０−２…吹出口、１１−１，１１−２…ＶＡＶコントロールユニット、１２…空調制御装置、１３，１８，１９…温度センサ、１４…還気ダクト、１５…排気調整用ダンパ、１６…還気調整用ダンパ、１７…外気調整用ダンパ、２０…取入口、１１０…室内温度計測値取得部、１１１…室内温度設定値取得部、１１２…風量演算部、１１３…風量変更部、１１４…要求風量値通知部、１１５…室内温度設定値変更部、１１６…制御部、１２０…室内温度計測値取得部、１２１…室内温度設定値取得部、１２２…給気温度計測値取得部、１２３…給気温度変更部、１２４…風量変更要求部、１２５…室内温度設定値変更要求部、１２６…操作量演算部、１２７…操作量出力部、１２８…判定部。

Claims (10)

1. 温熱環境の変更要求が発生した被制御エリアである要求エリアに対応する第１の制御出力量を、フィードフォワード制御により前記変更要求に応じた増減方向に変更する第１の変更手段と、
   前記第１の制御出力量が変更されたときに、前記要求エリアと同じ空調機の系統に属する別の被制御エリアである周囲エリアに対応する第２の制御出力量を、フィードフォワード制御により前記周囲エリアの温熱環境の快適性維持の方向に変更する第２の変更手段とを備えることを特徴とする空調制御装置。
2. 請求項１記載の空調制御装置において、
   前記第１の変更手段は、前記変更要求が急速に涼しくして欲しいという要求または急速に暖かくして欲しいという要求の場合、前記第１の制御出力量を、前記変更要求に応じた増減方向の限度値または限度値近傍の所定値に変更することを特徴とする空調制御装置。
3. 請求項１または２記載の空調制御装置において、
   前記第２の変更手段は、前記周囲エリアに人がいないときは、前記第２の制御出力量を温熱環境の快適性維持の方向に変更する代わりに、省エネルギー側に設定することを特徴とする空調制御装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空調制御装置において、
   前記第２の変更手段は、前記第２の制御出力量を変更する際に、前記周囲エリアの熱収支が一定に保たれるように前記第２の制御出力量の変更後の値を決定することを特徴とする空調制御装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の空調制御装置において、
   前記第１の制御出力量は、前記空調機の給気温度設定値であり、
   前記第２の制御出力量は、前記周囲エリアの室内温度設定値または風量であることを特徴とする空調制御装置。
6. 温熱環境の変更要求が発生した被制御エリアである要求エリアに対応する第１の制御出力量を、フィードフォワード制御により前記変更要求に応じた増減方向に変更する第１の変更ステップと、
   前記第１の制御出力量が変更されたときに、前記要求エリアと同じ空調機の系統に属する別の被制御エリアである周囲エリアに対応する第２の制御出力量を、フィードフォワード制御により前記周囲エリアの温熱環境の快適性維持の方向に変更する第２の変更ステップとを含むことを特徴とする空調制御方法。
7. 請求項６記載の空調制御方法において、
   前記第１の変更ステップは、前記変更要求が急速に涼しくして欲しいという要求または急速に暖かくして欲しいという要求の場合、前記第１の制御出力量を、前記変更要求に応じた増減方向の限度値または限度値近傍の所定値に変更することを特徴とする空調制御方法。
8. 請求項６または７記載の空調制御方法において、
   前記第２の変更ステップは、前記周囲エリアに人がいないときは、前記第２の制御出力量を温熱環境の快適性維持の方向に変更する代わりに、省エネルギー側に設定することを特徴とする空調制御方法。
9. 請求項６乃至８のいずれか１項に記載の空調制御方法において、
   前記第２の変更ステップは、前記第２の制御出力量を変更する際に、前記周囲エリアの熱収支が一定に保たれるように前記第２の制御出力量の変更後の値を決定するステップを含むことを特徴とする空調制御方法。
10. 請求項６乃至９のいずれか１項に記載の空調制御方法において、
    前記第１の制御出力量は、前記空調機の給気温度設定値であり、
    前記第２の制御出力量は、前記周囲エリアの室内温度設定値または風量であることを特徴とする空調制御方法。

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