JP2015187521A5

JP2015187521A5 -

Info

Publication number: JP2015187521A5
Application number: JP2014065030A
Authority: JP
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2017-07-13
Anticipated expiration: 2034-03-27

Description

第一の実施形態に係る空調システム１の全体構成を示す図である。テーブルＡ（風量−機外静圧テーブル）の内容を概念的に示す図である。テーブルＢ（風量−風路抵抗テーブル）の内容を概念的に示す図である。テーブルＣ（制気口利用率をパラメータとする送風機周波数−軸電流値）の内容を概念的に示す図である。第一の実施形態における送風機風量制御フローを示す図である。テーブルＣを用いて実際の風路抵抗Ｒ０’を推定する方法を示す図である。テーブルＡ、Ｂにより設定風量Ｑ０を満たす周波数Ｆ０’を求める方法を示す図である。第二の実施形態における送風機風量制御フローを示す図である。テーブルＤ（制気口利用率（Ｕ）−風路抵抗（Ｒ）の関係）の内容を概念的に示す図である。テーブルＣを用いて、軸電流値Ｉ２に対応する実際の風路抵抗Ｒ２を推定する方法を示す図である。第三の実施形態に係る空調システム３０の構成を示す図である。第三の実施形態における送風機風量制御フローを示す図である。第四の実施形態に係る空調システム４０の構成を示す図である。第四の実施形態における送風機風量制御フローを示す図である。第五の実施形態における送風機風量制御フローを示す図である。テーブルＥ（空調機稼働率−ＣＯＰの関係）の内容を概念的に示す図である。

＜第一の実施形態＞
本実施形態は、制気口の開閉程度を推定して、空調機送風機の目標風量と実風量との乖離を調整可能とする態様に関する。
図１を参照して、本実施形態に係る空調システム１は、空調対象室５を空調機４により冷却するシステムである。空調対象室５内部は、床パネル５ｄ及び天井パネル５ｅにより３つの空間に区画されており、中央の空間５ａと、床パネル５ｄの下部に二重床空間５ｃと、天井パネル５ｅの上部に天井空間５ｂと、が形成されている。

その具体的方法は、以下の通りである。簡単のため、ここでは同一能力空調機であり、
台数ｎ＝３とする。また、Ｓ５０３において必要冷熱供給量（ΣＷｉ＝Ｌ）が、空調機２台を稼働率１００％（定格能力）運転に相当する場合を例に説明する。
この場合、空調機３台で運転すると、１台当たり稼働率は６６．６％となる。それぞれの稼働率に対するＣＯＰは、テーブルＥより求めることができる（図５（ｂ）参照）。さらに消費電力をΣＥｉ＝Σ（Ｗｉ／ηｉ）により求めることができ、表１のとおりとなる。同表（ｄ）より、３台を定格能力の２／３で運転するほうが２台を定格能力で運転するより省電力運転可能ということになる。

さらに、得られた各空調機の分担能力に対応する送風機周波数が演算され（Ｓ５０５）、各送風機は演算結果の周波数で運転が行われる（Ｓ５０６）。
以上の制御により、全体として給排気バランスを維持しつつ、省エネルギー運転が可能となる。

Claims

空調機を通過する気流を、送風機により複数の制気口を介して対象空間に吹き出して、対象空間を冷暖房する空調システムにおいて、
前記送風機の軸電流値と前記気流が流れる風路の風路抵抗との関係と、運転されている前記送風機において計測された前記軸電流値である計測軸電流値と、を用いて推定した制気口利用率に基づいて、
前記送風機を制御して風量を調整する制御部が設けられていることを特徴とする空調システム。
前記制気口は開閉手段により前記気流の通過又は遮断を選択可能に構成され、かつ、
前記制気口利用率が、前記制気口における開状態の比率であることを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
請求項１において、前記制御部は、
送風機周波数をパラメータとする風量−機外静圧テーブル（テーブルＡ）、および、各制気口開度に対応する風路抵抗をパラメータとする風量−機外静圧テーブル（テーブルＢ）を用いて、前記各制気口の標準開度における風路抵抗（Ｒ０）、設定送風量（Ｑ０）に対応する送風機周波数（Ｆ０）で前記送風機を運転する制御を行い、
当該運転時における送風機軸電流値（Ｉ０'）の計測、
風路抵抗をパラメータとする送風機周波数−軸電流値テーブル（テーブルＣ）を用いて、当該送風機軸電流値（Ｉ０'）に対応する風路抵抗（Ｒ０'）を求めることによる、当該運転時における制気口利用率の推定、および、
前記テーブルＡ、および、前記テーブルＢを用いて、該風路抵抗（Ｒ０'）、送風量（Ｑ０）に対応する送風機周波数（Ｆ０'）の取得を行い、
前記送風機に対する送風機周波数を当該送風機周波数（Ｆ０'）に調整する制御を行うことを特徴とする空調システム。
請求項１において、前記制御部は、
送風機周波数をパラメータとする風量−機外静圧テーブル（テーブルＡ）、および、各制気口開度に対応する風路抵抗をパラメータとする風量−機外静圧テーブル（テーブルＢ）を用いて、前記各制気口の標準開度における風路抵抗（Ｒ０）、設定送風量（Ｑ０）に対応する送風機周波数（Ｆ０）で前記送風機を運転する制御を行い、
当該運転時における送風機軸電流値（Ｉ（ｔ２））の計測、
風路抵抗をパラメータとする送風機周波数−軸電流値テーブル（テーブルＣ）を用いた、当該送風機軸電流値（Ｉ（ｔ２））に対応する風路抵抗（Ｒ２）を求め、
制気口利用率をパラメータとする送風機周波数−軸電流値テーブル（テーブルＤ）を用いた、当該運転時における制気口利用率（Ｕ２）の推定、
当該制気口利用率（Ｕ２）に対応する必要風量（Ｑ２）の演算、および、
前記テーブルＡ、および、前記テーブルＢを用いた、前記風路抵抗（Ｒ２）、前記送風量（Ｑ２）に対応する送風機周波数（Ｆ２）の取得を行い、
前記送風機に対する送風機周波数を当該送風機周波数（Ｆ２）に調整する制御を行うことを特徴とする空調システム。
前記制気口は、前記対象空間全体の空調を目的とするアンビエント制気口と、個別空調を目的とするパーソナル制気口と、を含み、
前記制御部は、前記制気口利用率の推定を、前記パーソナル制気口における制気口利用率に基づいて行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の空調システム。
前記制気口利用率が所定の上限閾値（Ｕｍａｘ）を超えたときは、前記対象空間の設定温度を所定値ダウンする制御を行い、
前記制気口利用率が所定の下限閾値（Ｕｍｉｎ）を下回ったときは、前記設定温度を所定値アップする制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の空調システム。
複数の空調機で作った空調空気を、送風機により複数のサーバーラックを収容する対象空間に吹き出して、前記サーバーラック内の複数のサーバーを冷却する空調システムにおいて、
各サーバーが備える冷却用ファンの電力計測に基づいて、前記冷却用ファンの送風量（ｑｊ）の合計である冷却用ファン送風量合計値（Σｑｊ）の演算を行い、
各送風機の送風量（Ｑｉ）の合計である送風機送風量合計値（ΣＱｉ）を、前記冷却用ファン送風量合計値に合わせるように、前記各送風機の送風量を制御する制御部が設けられていることを特徴とする空調システム。
空調機で作った空調空気を、送風機により複数のサーバーラックを収容する対象空間に吹き出して、サーバーラック内の複数のサーバーを冷却する空調システムにおいて、
各サーバーが備える冷却用ファンの電力計測に基づいて、前記冷却用ファンの送風量（ｑｊ）の合計である冷却用ファン送風量合計値（Σｑｊ）を求める演算と、
各送風機の送風量（Ｑｉ）の合計である送風機送風量合計値（ΣＱｉ）であって当該冷却用ファン送風量合計値（Σｑｊ）に見合う送風機送風量合計値（Σ（Ｑｉ））に基づいて、各空調機の必要冷熱量の合計である必要総冷熱量（ΣＷｉ）を求める演算と、
各空調機の成績係数（ＣＯＰ）に基づき、当該必要総冷熱量（ΣＷｉ）を供給するための総消費電力（ΣＥｉ）を最小とする前記空調機の稼働台数、および、運転する前記空調機における稼働率である能力分担を求める演算と、を行い、
求められた前記稼働台数、および、前記能力分担に基づいて前記空調機を制御する制御部が設けられていることを特徴とする空調システム。
空調機を通過する気流を、送風機により複数の制気口を介して対象空間に吹き出して、対象空間を冷暖房する空調システムにおいて、
予め取得した軸電流値と風路抵抗との関係と、運転送風機の計測軸電流値と、に基づいて制気口利用率を推定することにより、
送風機を適正風量に調整することを特徴とする空調システムの送風機風量制御方法。
前記制気口は開閉手段により前記気流の通過又は遮断を選択可能に構成され、かつ、
前記制気口利用率が、開状態にある制気口の比率であることを特徴とする請求項９に記載の空調システムの送風機風量制御方法。
請求項９において、予め、
（ａ１）送風機周波数をパラメータとする風量−機外静圧テーブル（テーブルＡ）と、
（ａ２）各制気口開度に対応する風路抵抗をパラメータとする風量−機外静圧テーブル（テーブルＢ）と、
（ａ３）風路抵抗をパラメータとする送風機周波数−軸電流値テーブル（テーブルＣ）と、を取得するステップと、
（ａ４）前記テーブルＡ、および、前記テーブルＢを用いて、各制気口の標準開度における風路抵抗（Ｒ０）、設定送風量（Ｑ０）に対応する送風機周波数（Ｆ０）で前記送風機を運転するステップと、
（ａ５）当該運転時における送風機軸電流値（Ｉ０'）を計測するステップと、
（ａ６）前記テーブルＣを用いて、当該送風機軸電流値（Ｉ０'）に対応する風路抵抗（Ｒ０'）を求めることにより、当該運転時における制気口利用率を推定するステップと、
（ａ７）前記テーブルＡ、および、前記テーブルＢを用いて、該風路抵抗（Ｒ０'）、送風量（Ｑ０）に対応する送風機周波数（Ｆ０'）を取得するステップと、
（ａ８）送風機周波数を当該送風機周波数（Ｆ０'）に調整することにより、設定送風量（Ｑ０）により運転継続するステップと、
を含むことを特徴とする空調システムの送風機風量制御方法。
請求項１０において、
（ｂ１）制気口利用率をパラメータとする送風機周波数−軸電流値テーブル（テーブルＤ）を取得するステップを、
さらに備え、かつ、（ａ５）乃至（ａ８）に替えて、
（ｂ２）当該運転時における送風機軸電流値（Ｉ(t2)）を計測するステップと、
（ｂ３）前記テーブルＣを用いて、当該送風機軸電流値（Ｉ(t2)）に対応する風路抵抗（Ｒ２）を求めるステップと、
（ｂ４）前記テーブルＤを用いて、当該運転時における制気口利用率（Ｕ２）を推定するステップと、
（ｂ５）当該制気口利用率（Ｕ２）に対応する必要風量（Ｑ２）を演算するステップと、
（ｂ６）前記テーブルＡ、および、前記テーブルＢを用いて、前記風路抵抗（Ｒ２）、前記送風量（Ｑ２）に対応する送風機周波数（Ｆ２）を取得するステップと、
（ｂ７）送風機周波数を当該送風機周波数（Ｆ２）に調整して運転継続するステップと、
を含むことを特徴とする空調システムの送風機風量制御方法。
前記制気口は、前記対象空間全体の空調を目的とするアンビエント制気口と、個別空調を目的とするパーソナル制気口と、を含み、
前記制気口利用率の推定を、前記パーソナル制気口における制気口利用率に基づいて行うことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の空調システムの送風機風量制御方法。
前記制気口の利用率が所定の上限閾値（Ｕｍａｘ）を超えたときは、前記対象空間の設定温度を所定値ダウンするステップと、
前記制気口の利用率が所定の下限閾値（Ｕｍｉｎ）を下回ったときは、前記設定温度を所定値アップするステップと、
を含むことを特徴とする請求項１３に記載の空調システムの送風機風量制御方法。
複数の空調機で作った空調空気を、送風機により複数のサーバーラックを収容する対象空間に吹き出して、前記サーバーラック内の複数のサーバーを冷却する空調システムにおいて、
各サーバーの冷却用ファンの電力計測に基づいて、冷却用ファン送風量合計値（Σｑｊ）を演算するステップと、
送風機送風量合計値（ΣＱｉ）を前記冷却用ファン送風量合計値（Σｑｊ）に合わせるように、前記各送風機の送風量を増減するステップと、
を含むことを特徴とする空調システムの送風機風量制御方法。
空調機で作った空調空気を、送風機により複数のサーバーラックを収容する対象空間に吹き出して、サーバーラック内の複数のサーバーを冷却する空調システムにおいて、
各サーバーの冷却用ファンの電力計測に基づいて、冷却用ファン送風量合計値（Σｑｊ）を演算するステップと、
各空調機の必要総冷熱量（ΣＷｉ）を演算するステップと、
各空調機の成績係数（ＣＯＰ）に基づき、総消費電力（ΣＥｉ）を最小とするための空調機稼働台数、能力分担を演算するステップと、
演算結果に基づいて、必要空調機稼働台数、能力で運転するステップと、
を含むことを特徴とする空調システムの送風機風量制御方法。