JP2017138095A - 暖房、換気および空調管理システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＨＶＡＣを制御するための改善された方法およびシステムにより、会社で、そして米国の家庭でも同様に、毎年の総電力経費を数百万ドル節約することができ、そして温室効果ガスの排出を削減する。
【解決手段】還気温度センサーならびに給気温度センサーから戻った信号に従い作動する暖房、換気および空調システムを制御するシステムおよび方法が提供される。所定の温度目標値、戻り温度情報ならびに供給温度情報を使用して、ＨＶＡＣシステムは部屋の温度を、第一にその冷房バルブの使用により、そして第二におよび冷房バルブの容量がピークに達した時だけ、ファンの使用により維持するように構成される。現在開示する改善されたＨＶＡＣシステムは、ユニットのローディングホッピングを回避し、そして消費電力を最少にすることにより、より効率的に作動する。
【選択図】図１

Description

発明の分野
本発明の態様は一般に、暖房、換気および空調（ＨＶＡＣ）システムに関する。より詳細には、本発明は商業空間で使用されるエネルギー効率が良いＨＶＡＣシステムに関する。

発明の背景
現代の暖房、換気および空調（ＨＶＡＣ）システムは、様々な目的のため広範な環境で使用されており、事実上すべての産業であてにされている。これらのＨＶＡＣシステムは例えば、戸建住宅、多層階オフィスビル、または複雑な自動化されたコンピュータデータセンターが広がる地所でさえも使用することができる。現代のＨＶＡＣシステムは、換気を提供し、隙間風を減らし、そしてこれらの環境の空間で圧力関係を維持することができる。

同時にこのようなシステムの操作費用は大変高くなる可能性がある。例えば、コンピュータデータセンターで使用されるもののような大規模ＨＶＡＣシステムにかかるメンテナンスおよび電気的経費は、会社に何百万ドルもの負担をかけることになる。典型的な１メガワットのデータセンターで、年間１６００万キロワット時もの電気を消費することになり、これは平均的な米国の家庭１４００軒で消費するエネルギーに相当する。コンピューターサーバーおよびデータセンターの全電気量の請求額は、毎年１０００億キロワット時以上に上り、米国だけでもざっと７０億ドルかかっている。２０１０年までに世界のデータセンターの電気使用量は、世界中の電気使用量の１．１から１．５パーセントの間と発表されたが、米国ではデータセンターの電気使用量は全体の１．７から２．２パーセントの間と発表された。同時にこのようなサーバーおよびデータセンターは、米国全体の温室効果ガスの排出の０．５パーセントより多くを占める一因となり、これは２０２０年までに２倍になると予想される。

このような高い経費は、ほとんどこれら大規模システムの非効率性に起因する可能性がある。注目すべきは、現代のＨＶＡＣシステムはサイズおよび電力が異なっていても、ハイテクなコンピュータデータ室で使用されるシステムが家庭で使用される様式とほとんど同じ様式で作動している点である。さらに一層驚くことには、大規模ＨＶＡＣシステムを構成するＨＶＡＣユニットは、人が現代の電子システムに期待するようには一緒に作動しない。このような個別のユニットは、それらが全環境の空気を維持するために一緒に作動するように、中央制御装置またはコンピューターによって制御されない。その代わり、それぞれがその個別の空間の空気を維持するために別個に作動し、しばしば部屋の温度、湿度および圧力を管理するために互いに競合する。例えば現代のデータ室のＨＶＡＣシステムでは、各ＨＶＡＣユニットがそのファンおよびその冷房バルブを、それ自体の還気温度センサーの読み取りだけに応答して制御し、そして他のユニットとは連絡しないか、あるいは別の方法で他のユニットと一緒に作業して部屋の温度を維持する。

この作動様式は莫大な非効率性を生む。他のＨＶＡＣユニットとの直接的通信の欠如により組み合されるセンサーの限られた使用では、ユニット間の一様でない動作、「ロードホッピング（ｌｏａｄ ｈｏｐｐｉｎｇ）」と呼ばれる状況を導く。例えば、１つのユニットがフル稼働している時に、隣のユニットは低容量で稼働しているか、または完全に休止している可能性がある。さらに各ＨＶＡＣユニットはそれぞれが部屋を所望の温度に冷やそうとしており、そしてしばしば競合するので、各ＨＶＡＣユニットによる不断の活動
化、非活動化および調整を導く。ユニットが目標温度を過ぎることも多く、他のユニットがそれに応じて誤って調整をし、ユニットによる無限の再調整ループが存在する状況が生まれ、ユニットはそれらの目標温度にたどりつくことはない。これは不均一なフロアの温度分布、および局所化された給気加温を生じる。そのような方法では、甚だ非効率的な電力消費率およびより高率のＨＶＡＣユニットの部品の故障をもたらす。

したがって、より効率的に作動するために、特にロードホッピングを回避し、そして電力消費を最少にすることにより、ＨＶＡＣを制御するための改善された方法およびシステムの重要な必要性が存在する。ＨＶＡＣシステムを制御するための、より効率的な方法およびシステムは、会社で、そして米国の家庭でも同様に、毎年の総電力経費を数百万ドル節約することができ、そして温室効果ガスの排出を削減することができる。

発明の要約
現在開示する発明は、その還気温度センサーならびに給気温度センサーから戻った信号に従い作動する暖房、換気および空調システムを制御するシステムおよび方法を導入することにより上記の必要性を満たすものである。ファン速度および冷房バルブの開口を制御するために、これら両信号を使用することにより、そして部屋の温度を下げるためにファンの使用よりも冷房バルブの使用を優先することより、これらのユニットは互いに独立してはいるが一緒に作動して、全環境の温度および空気質（ａｉｒ ｑｕａｌｉｔｙ）を効率的に維持する。さらに給気温度に一部基づき、冷房バルブを制御することにより、ロードホッピングを回避することができる。

１つの局面では、本発明の態様は暖房、換気および空調システムを構成する方法を提供し、このシステムは各ユニットが制御回路を含む少なくとも１つのＨＶＡＣユニットを含み、そして方法は少なくとも１つのＨＶＡＣユニットの制御回路で還気温度信号を受信し；少なくとも１つのＨＶＡＣユニットの制御回路で給気温度信号を受信し；そして受信した還気温度信号および受信した給気温度信号に基づき、少なくとも１つのＨＶＡＣユニットのファンおよび冷房バルブを制御することを含んでなる。

１つの態様では、この方法はさらに、還気温度信号および給気温度信号の少なくとも１つに従い、冷房バルブ駆動信号を生成する工程を含んでなる。この態様では、還気温度信号および給気温度信号との間の冷房バルブ駆動信号の高い方に基づき、少なくとも１つの冷房バルブの供給水量を上げるために、冷房バルブを制御することができる。別の態様では、還気温度を給気温度信号と比較し、そしてこの比較に基づき冷房バルブを制御する。同時に冷房バルブの現在の稼働容量（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ）を含む冷房バルブの動作に基づき、ファンは最小速度で作動することができる。特定の場合、次いでファンは最小速度より上の速度で作動するように制御することができる。具体的にはこれは、冷房バルブが最大容量で作動している時に起こることができる。

別の局面では、暖房、換気および空調システムが提供され、このシステムは少なくとも１つのＨＶＡＣユニットを有し、各ＨＶＡＣユニットが：ファン、冷房バルブ、および少なくとも１つのファンおよび少なくとも１つの冷房バルブに接続されているプロセッサーを含む。このプロセッサーは；少なくとも１つのＨＶＡＣユニットの制御回路で還気温度信号を受信し；少なくとも１つのＨＶＡＣユニットの制御回路で給気温度信号を受信し；そして受信した還気温度信号および受信した給気温度信号に基づき、少なくとも１つのＨＶＡＣユニットのファンおよび冷房バルブを制御する指令を実行するように適合している。

１つの態様では、システムはさらに還気温度信号および給気温度信号の少なくとも１つ
に従い、冷房バルブ駆動信号を生じる指令を実行するように適合している。次いで冷房バルブは、還気温度信号および給気温度信号との間で冷房バルブ駆動信号の高い方に基づき、供給水量を上げるように制御されることができる。

別の態様では、還気温度信号が給気温度信号と比較される。次いでこの比較の結果に基づき、冷房バルブが制御される。同時に冷房バルブの現在の稼働容量を含む冷房バルブの動作に基づき、ファンは最小速度で作動できる。特定の場合では、次いでファンは冷房バルブが最大容量で作動している場合のように、最小速度より上の速度で作動するように制御することができる。

本発明のより充実した理解を促すために、これから添付する図面に対する参考を作成し、ここで同じ要素は同じ符号である。これらの図面は本発明を限定すると解釈されるものではなく、単なる例を示すことを意図する。
効率的なＨＶＡＣシステムを構成し、そして操作する例示的方法を具体的に示す流れ図である。 現在開示したＨＶＡＣシステムを使用したデータ室の間取り図を具体的に説明する。 さらに中央コンピューターを含む現在開示したＨＶＡＣシステムを使用したデータ室の間取り図を具体的に説明する。 現在開示した発明の一例となるＨＶＡＣユニットのブロック図を具体的に説明する。 ＨＶＡＣユニットを操作するための例示的方法を具体的に説明する流れ図である。

発明の詳細な説明
現在開示する発明の態様は、暖房、換気および空調（ＨＶＡＣ）システムのためのシステムおよび方法を提供する。具体的には、環境の温度および空気質を効率的に維持するために、システムの複数のＨＶＡＣユニットが各ユニットの還気および給気温度センサーから戻った信号に従い作動する。

暖房、換気および空調システムを構成する方法は、図１に与える。この現在開示する発明のＨＶＡＣシステムは、部屋の温度を、第一に冷房バルブの使用により、そして第二に、および冷房バルブの容量がピークに達した時だけ、ファンの使用により維持するように構成される。工程１００で、このＨＶＡＣシステム中のＨＶＡＣユニットは、還気温度信号を受信するように構成されている。この信号は各ＨＶＡＣユニットに入る空気の温度を提供する。この温度は部屋または各ユニット付近の空気の周辺温度になるだろう。同様に、給気温度信号が受信される。これはＨＶＡＣユニットを出る空気の温度を、空気がＨＶＡＣユニットにより処理された後に提供する。ほとんどの態様で、還気温度は給気温度より高くなる。センサーからの温度情報は記憶されることができ、そして分析のために後で使用されることができる。特定の態様では、ＨＶＡＣユニットは各ＨＶＡＣユニットで受信した履歴温度値に一部基づき、ファンおよび冷房バルブを制御するように構成することができる。

特定の態様では、動作において各ＨＶＡＣユニットの動作を制御するために使用できる様々な目標値温度を含む使用者の入力も受信することができる。例えば給気目標値温度および還気供給目標値温度は、ユニットの使用者により入力でき、そして各ユニットで記憶することができる。好適な態様では、各ユニットの給気温度は部屋を操作するために使用者が望む温度に設定されることになり、そして還気目標値は具体的なＨＶＡＣユニットの実際の還り温度より幾らか上（例えば１℃）に設定されることになる。ファンの最小目標
値割合（ｆａｎ ｍｉｎｉｍｕｍ ｓｅｔｐｏｉｎｔ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ）、ファンのラッピングレート（ｆａｎ ｒａｍｐｉｎｇ ｒａｔｅ）および冷房バルブのラッピングレート（ｃｏｏｌｉｎｇ ｖａｌｖｅ ｒａｍｐｉｎｇ ｒａｔｅ）を含む他の情報を入力し、そして記憶することができる。ファンの最小目標値割合とは使用者により定められるような、ファンが作動できる最小速度である。この値は各ＨＶＡＣユニットのファンが作動し得る最適なエネルギー効率値となり得る。例えば特定の態様では、この値はファンの最大容量の７０パーセントとなり得る。ファンのラッピングレートおよび冷房バルブの開口率の値は、ＨＶＡＣユニットが還気温度を冷却するために作動している時に、ファンの速度が上げられる率、および冷房バルブが開けられる率を決定める。例えばファンのラッピングレートは、部屋の温度が望む温度より高い場合に、１分当たりどのくらい速くファンの速度を上げるかを決定することができる。同様に冷房バルブの開口率は、部屋の温度が望む温度より高い場合に、１分当たりバルブがさらに開く率を決定することができる。

工程１０８で、還気温度は給気温度と比較される。１つの好適な態様では、還気温度は最初に、システムの使用者により構成され得る所定の還気目標値温度と比較される。還気温度がこの還気目標値温度を越える場合、冷房バルブ駆動信号が生成する。同様に給気温度は、これもシステムの使用者により構成され得る所定の給気目標値温度と比較される。給気温度が給気目標値温度より高い場合、ここでも冷房バルブ駆動信号が生成する。次いで生成した駆動信号が比較される。冷房バルブがより大きい容量へと開くことを要求する信号である駆動信号の高い方が、その時しかるべき冷房バルブが作動するように使用される。１つの態様では、実際の温度と目標値温度との間の差の大きい方が冷房バルブ駆動信号を生成し、そして冷房バルブを制御するために使用されることができる。別の態様では、還気温度が還気目標値温度と等しくない場合、そして同様に給気温度が給気目標値温度と等しくない場合はいつでも、駆動信号が生成する。還気および給気温度を比較する他の方法は、現在開示する発明の十分に範囲内である。特定の態様では、還気供給からの駆動信号が冷房バルブの制御においてより高い優先性を有することができ、あるいはその逆もある。そのような場合、給気の比較から生成した駆動信号は、それが冷房バルブを制御するために使用され得る前に、特定の割合または量により、より高くなるようにする必要があるかもしれない。この比較の結果で、次に冷房バルブが所定の様式に従い作動することになる。

工程１１６では、冷房バルブが受信した温度センサーの信号に従い制御されている間、ＨＶＡＣユニットのファンは、ファンの最小目標値割合により設定される速度のような最小速度で作動するように制御される。特定の態様では、これには最も電力効率的な速度でファンを操作することを伴う。すなわち、例えば最大容量の７０パーセントでファンが作動するように制御することができる。他の態様では、これにはファンの容量の１０パーセントのような最小（容量）で作動することを伴う。

このように冷房バルブは状態が変化する部屋の温度を管理するために使用され、その間じゅう電力を節約するためにファンの速度は最小に維持される。このユニットは２つの独立した変数を絶えず調整することにより部屋を冷房しようとするものではないので、部屋の状態に応答して冷房バルブを変化させ、そしてファンの速度を維持するだけで、ロードホッピングを回避することができる。

特定の場合では、冷房バルブを制御するだけでは部屋の温度を下げるために不十分かもしれない。部屋の温度が高すぎる多くの場合では、冷房バルブを１００パーセントに全開にしても部屋の温度を下げるのには不十分だろう。このような場合、ＨＶＡＣユニットは、ファンをそれに応じて制御するように構成されている。工程１２０では、冷房バルブが所定の期間、最大容量で動作したと認識すると、ファンの速度はその所定の最小値より上
に上げられることになる。次いでこのファン速度は、冷房バルブがもはや１００パーセントの状態で動作しなくなるまで上がり始める。特定の態様では、部屋の温度を冷却するための最適速度が決定され、そしてファンはその最小速度より上の速度で所定の期間、動作した後、ファンの速度がまた再計算される。ほとんどの場合でファンの速度は、還気温度および給気温度信号がもはや冷房バルブを１００パーセントの容量で動作させなくなるまで、最小速度より上の速度で動作することになる。冷房バルブが全容量未満で動作し始めた時、ファンは動作７０パーセントのような最小速度での動作を再開するよう自動的に制御される。別の態様では、ファンはその最小速度に達するまで、所定の率でゆっくりとその速度を落とすことになる。これにより過度な冷房の削減が確実になるが、これは再び部屋の温度を目標値より上に上昇させるかもしれない。

現在開示する発明の態様は商用または大規模な住居の環境で、あるいは多くのＨＶＡＣユニットおよび／または厳密な温度管理を要する他の大規模な空間領域で使用することができる。１つの特に好適な態様では、現在開示する発明がコンピュータルームで使用されて、そこに含まれるコンピューターシステムの空気温度を管理する。

そのようなシステムを含むデータセンター２００の間取り図を図２に表す。そのようなシステムは産業上、コンピュータルームの空調（ＣＲＡＣ）システムとして知られているが、数百エーカーの土地に渡って広がるデータセンターで使用することができ、それでも温度の管理は各個別のサーバーに求められる。表す例のデータセンター２００には、複数のＨＶＡＣユニット２０２、２０２’がフロア全体に等間隔で配置されている。この構成では、ユニットはフロアにあるサーバーの配置に基づき配置される。図２に示すように、サーバーラックの列に収納された複数のサーバー２０４、２０４’および部屋の壁に沿って配置された複数のＨＶＡＣユニットが存在し得る。このように複数のＨＶＡＣユニットが存在でき、それぞれが１もしくは複数のサーバー２０４、２０４’を担当する。各ＨＶＡＣユニット２０２、２０２’は物理的にその近傍に位置する領域の温度管理を、空気を冷房し、暖房し、加湿し、または除湿することにより担当する。重複目的（ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｐｕｒｐｏｓｅｓ）でサーバーのフロア上の各領域を担当する１より多くのＨＶＡＣユニットを有することが有利かつ望ましい。これにより各領域の温度は、たとえ１つのＨＶＡＣユニットが操作できないか、または故障している場合でも、確実に管理することができ、これにより少なくとも一時的にはサーバーの故障を確実に回避する。

ＣＲＡＣシステムの特定の態様では、サーバー２０４、２０４’は、高くした（ｒａｉｓｅｄ）フロアの上に配置され、フロアの下部に空気が換気される空間を提供する。各ＣＲＡＣユニットは、フロア上の、より高い温度の空気を受け入れ、そして各ユニットに関して以下により詳細に記載する冷房手段および手順を介して空気を処理および冷却し、そして高くした床の下に、より冷たい空気を放出する。このより冷たい空気は、高くした床の下の空間全体を移動し、そして通気孔または当該技術分野で周知の他の通気手段を介して、サーバーラック直下を含むフロアを通って放出される。このようにサーバーおよびサーバーラックで生じた熱い空気が必要に応じて冷却される空気流システムが作られる。

現在開示する発明の態様では、個々のＨＶＡＣユニット２０２、２０２’は中央制御装置またはコンピューターにより制御されない。代わりに、各ユニットは独立に作動して各ユニット付近の空気を管理する。この操作様式は、商用および居住空間で使用されるＨＶＡＣシステムに共通であり、特にＣＲＡＣシステムに関して共通である。各ユニットは、各ＨＶＡＣユニットに接続されているか、またはその一部であるコンピューターにより個別にプログラムされるか、または制御されることができる。

別の態様では、個々のＣＲＡＣユニットは中央コンピューターに接続することができ、これは次いで中央コンピューターにより制御されることができる。図３に示すように、シ
ステムの個々のＨＶＡＣユニット３０２、３０２’および３０６は、中央コンピューター３１０に接続することができる。この中央コンピューター３１０は、所望する任意の様式で作動するように各ＨＶＡＣユニット３０２、３０２’および３０６をプログラムする能力を有することができる。中央コンピューターは各ユニットのファンの速度または冷房バルブの開口を、各ユニットの還気温度センサーおよび給気温度から受信した信号に従い制御することができる。すなわちこのようなシステムでは、還気および給気目標値温度は中央コンピューター３１６により制御され得る。現在開示する発明の別の態様では、中央コンピューターは、サーバー３０４の処理負荷（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｌｏａｄ）に基づき特定のＨＶＡＣユニットの目標値温度を設定し、そし自動的に変えるように構成することができる。すなわち例えば、システムのサーバー３０８が多数のリクエストまたはタスクを処理している時、サーバー３０８’のプロセッサーはより高い頻度で作動し始め、そしてサーバー３０８および周辺領域の全体的温度が上がり始めたならば、中央コンピューター３１０は自動的にＨＶＡＣユニットの冷房バルブおよび／またはファンを制御することができる。このような態様では、サーバー３０４、３０４’および３０８は中央コンピューター３１０に接続することができる（接続は示さず）。サーバーの処理負荷が上昇し始めた時、または特定の所定レベルに達した時、中央コンピューター３１０はサーバー３０８からの信号を受信し、または高負荷のサーバー１１２を自動的に検知することができる。これに応じて中央コンピューター３１０はサーバー３０８の周辺領域の温度変化を予測することができ、そしてサーバー３０８の近くにあることが分かっているユニットであるＣＲＡＣユニット３０６に、冷房バルブをさらに開き、そしてＨＶＡＣユニットから供給される空気の温度を下げるように、例えばＨＶＡＣユニット３０６の目標値温度を変えることにより、この領域を冷却し始めるようにすることができる。

示したデータセンター２００および３００は例示的説明を表し、そして本発明の範囲から逸脱せずに複数の他のコンポーネントを加えてもよく、あるいは存在するコンポーネントを除くか、または変更してもよい。データセンター２００および３００は、多数のラックおよびデータセンターに収容されると知られている様々な他の装置を含むことができる。つまりデータセンター２００および３００は５列のサーバーを含むものとして説明しているが、データセンター２００および３００には本発明の範囲から逸脱せずに任意の数のサーバーおよびサーバーラックを含む。データセンター２００および３００中に表したサーバーの構成は、このように説明を目的としているだけで、本発明をどのようにも限定することを意図していない。さらにデータセンター２００および３００は任意の数のＨＶＡＣユニット２０４、２０４’、３０２、３０２’および３０６を含むことができ、それぞれが以下に詳細に記載するような多数の異なる種類の冷房システムを有する。

例示のＨＶＡＣユニットのブロック図を図４に示す。示していない複数の他のコンポーネントを含むことができるユニット４００は、少なくとも１つの還気センサー４１２、少なくとも１つの給気センサー４０８、コンピューター４０４、ファンの制御装置４１６および冷房バルブ制御装置４２０から構成されることができる。

各ＨＶＡＣユニットは、複数のセンサーを含むことができるか、またはそれらに接続することができる。具体的には各ＨＶＡＣユニットは１もしくは複数の還気温度センサー４１２および１もしくは複数の給気温度センサー４０８を含むことができるか、またはそれらに接続することができる。各センサーはコンピューター４０４に現在の温度で電気信号を送り戻す能力を有する。信号の送信は、１０〜１５秒毎のような所定のスケジュールで自動的に生成することができ、または要求に応じて生成することができる。特定の他の態様では、センサーはさらに受信したセンサーデータの履歴を記憶する能力を有する。温度センサー４０８、４１２は物理的には各ＨＶＡＣユニット上に配置されるか、または近傍に配置されることができる。別の態様では、それらを各ＨＶＡＣユニットから離れて配置することができ、そしてそれぞれが各ＨＶＡＣユニットへの情報を、有線通信手段又は、
限定するわけではないがラジオ、Ｗｉ−Ｆｉ、セル方式、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、および当該技術分野で周知な他の手段を含む無線通信手段を介して連絡することができる。センサーもサーバーラック間のような様々なサーバー上またはその近くに配置することができる。

給気センサー４０８はユニットの出口に配置することができ、すなわちユニットにより供給される冷却流体の１もしくは複数の状態を測定するように構成される。あるいはセンサー４０８、４１２は、サーバー、ラックまたは通気孔のタイルがＨＶＡＣユニットの排気管の近傍に配置されている限り、サーバーまたはサーバーラックの入口に、あるいはフロアの通気孔近くに配置することができる。給気温度センサーはユニットの実質的下流の場所に配置することができ、ここではユニットにより供給される冷却流体の温度が、冷却流体がユニットを出る時間から特定レベルを越えて変動しない。還気温度センサーも同様に、ＨＶＡＣユニットによる空気の処理／冷却に先立ち、空気がユニットでまたはユニット内に受け入れられる場所のようなＨＶＡＣユニットの入口に配置することができる。別の態様では、還気温度センサー４１２は、部屋の気流がＨＶＡＣユニットにより受け取られる直前の位置のような、ＨＶＡＣユニットから離れた場所に配置される。そのようなセンサーに理想的な場所は、コンピュータルームの形状に基づき異なることができる。当業者は、サーバーの温度が十分に測定されるように部屋の形状に基づき理想的な場所を決定することができ、これには周囲温度より高い温度の任意のエアーポケットの存在を十分に測定または決定すること含む。多数のＨＶＡＣユニットが共通制御空間に及ぼす結合（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）効果を構成する（ａｃｃｏｕｎｔ ｆｏｒ）ために、重複するセンサーの組を使用してそれぞれのＨＶＡＣユニットを制御することができる。態様は制御される環境的変数の空間的変動が最小となることも確実とし、これにより効率が上がり、そして環境における適切かつ均一な温度が提供される。これらのセンサーに加えて、湿度、圧力および他の環境条件を測定するセンサーを含め、複数の他の種類のセンサーが存在してよい。

様々なセンサーからの情報を、各ＨＶＡＣユニットに配置されたコンピューター４０４で受信する。コンピューター４０４は、コンピューターシステム、制御装置、マイクロプロセッサー等を含んでなることができ、ＨＶＡＣユニットの動作を制御するように構成される。より詳細には、コンピューター４０４は還気温度および／または給気温度センサーからの入力を受信し、そしてＨＶＡＣユニットに含まれる様々な可変性の制御可能システムの動作を変える（ｖａｒｙ）ように構成することができる。またコンピューター４０４は、データセンターの人員、管理者、マネージャーまたはその他のようなシステムの使用者からの入力を受信するように構成することもできる。使用者から受けた入力は、様々な目標値を含んでなることができ、これによりコンピューター４０４は、可変制御システムの動作をどのように、そしていつ操作するかを決定することができる。例えばコンピューター４０４は、センサーにより検出された温度、湿度、圧力および他の情報を、これらの状態に関する所定の目標値と比較し、そして目標値と検知した状態との間の差に応じて可変制御システムを制御することができる。このように好適な態様では、システムは一時的または永久に給気温度目標値および還気供給温度目標値を記憶することができる。システムが記憶できる他の情報には、ファンの最小目標値割合、ファンのラッピングレートおよび冷房バルブが広がるラッピングレートを含む。

コンピューターは一般に、システムメモリーの一部を形成することができ、そして処理装置により読み取られる様々なコンピューター可読媒体を含む。例として、そして限定するわけではないが、コンピューター可読媒体は、コンピューター記憶媒体および通信媒体を含んでなることができる。このシステムメモリーには揮発性および／または不揮発性メモリーの形式のコンピューター記憶媒体、例えば読み取り専用メモリー（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）を含むことができる。例えばスタートアップ中に要
素間の情報を転送するために役立つ基本ルーチンを含む基本入力／出力システム（ＢＩＯＳ）は、一般にＲＯＭに記憶される。ＲＡＭは一般に、処理装置により直ちにアクセスできかつ／またはそれにより現在操作されているデータおよび／またはプログラムモジュールを含む。このデータまたはプログラムモジュールは、操作システム、アプリケーションプログラム、他のプログラムモジュール、およびプログラムデータを含むことができる。操作システムは、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）操作システム、Ｕｎｉｘ操作システム、Ｌｉｎｕｘ操作システム、Ｘｅｎｉｘ操作システム、ＩＢＭ ＡＩＸ（商標）操作システム、Ｈｅｗｌｅｔｔ Ｐａｃｋａｒｄ ＵＸ（商標）操作システム、Ｎｏｖｅｌｌ Ｎｅｔｗａｒｅ（商標）操作システム、Ｓｕｎ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ Ｓｏｌａｒｉｓ（商標）操作システム、ＯＳ／２（商標）操作システム、ＢｅＯＳ（商標）操作システム、Ｍａｃｉｎｔｏｓｈ（登録商標）操作システム、Ａｐａｃｈｅ（商標）操作システム、ＯｐｅｎＳｔｅｐ（商標）操作システム、またはプラットフォームの別の操作システムのような様々な操作システムでよく、またはそれらを含むことができる。

最少でもこのメモリーには、永久または一時的のいずれかでに記憶される少なくとも１組の指令を含む。プロセッサーは、データを処理するために記憶された指令を実行する。この組の指令には添付する流れ図に示すような特定のタスク（１もしくは複数）を行う様々な指令を含むことができる。特定のタスクを行うためのそのような１組の指令は、プログラム、ソフトウェアプログラム、ソフトウェア、エンジン、モジュール、コンポーネント、メカニズムまたはツールとして特徴付けることができる。コンピューター４００は上記のようなメモリーに記憶された複数のソフトウェア処理モジュールを含むことができ、そして本明細書に記載された様式でプロセッサーで実行される。このプログラムモジュールは任意の適切なプログラミング言語の状態であることができ、これはプロセッサー（１もしくは複数）が指令を読むことができるように機械言語またはオブジェクトコードに変換される。すなわち特定のプログラミング言語において、プログラミングコードまたはソースコードが書かれた行は、コンパイラー、アセンブラ、またはインタープリタを使用して機械言語に変換することができる。機械言語は、特定のコンピューターに特有の二進化機械指令（ｂｉｎａｒｙ ｃｏｄｅｄ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）であることができる。

任意の適切なプログラミング言語を、本発明の様々な態様に従い使用することができる。具体的に説明すると、使用するプログラミング言語にはアセンブリ言語、例えばＡｄａ、ＡＰＬ、Ｂａｓｉｃ、Ｃ、Ｃ＋＋、ＣＯＢＯＬ、ｄＢａｓｅ、Ｆｏｒｔｈ、ＦＯＲＴＲＡＮ、Ｊａｖａ、Ｍｏｄｕｌａ−２、Ｐａｓｃａｌ、Ｐｒｏｌｏｇ、ＲＥＸＸ、および／またはＪａｖａＳｃｒｉｐｔを含むことができる。さらに単一の種類の指令またはプログラミング言語が、必ずしも本発明のシステムおよび方法の操作と一体となって使用される必要はない。むしろ任意の数の様々なプログラミング言語を必要に応じて、または所望により使用することができる。

加えて、本発明の実施において使用する指令および／またはデータは、所望する場合には任意の圧縮または暗号化技術またはアルゴリズムを利用することができる。暗号化モジュールはデータを暗号化するために使用することができる。さらにファイルまたは他のデータは、適切な復号化モジュールを使用して復号化され得る。

コンピューターはセンサー４０８、４１２および様々な他のソースからデータを受信する。この情報および論理、またはコンピューターに記憶されたコンピュータープログラム指令に基づき、コンピューターは少なくとも１つのファンおよび少なくとも１つの冷房バルブを含む複数のデバイスを制御する。図４から分かるように、コンピューター４０４はファンの制御装置４１６および冷房バルブの制御装置４２０にデータバスを介して接続さ
れる。信号をファンの制御装置ファンの制御装置４１６および冷房バルブの制御装置４２０に送信することにより、コンピューターはファンおよび冷房バルブの速度および出力を制御する。この接続はまた、コンピューターが様々なパラメーターデータ、例えばファンおよび任意のフィルターの状態をファンおよび／または冷房バルブから受信できるようにする。コンピューター４０４はさらに様々なアラーム信号をファンの制御装置４１６および冷房バルブの制御装置４２０から受信することができ、それらには水漏れアラーム、臨界アラーム、制御装置アラームおよび一般的アラームがある。

ファンの制御装置４１６は、ファンを制御してＨＶＡＣユニット４００に流入し、そして流出する冷却流の容量を変動させるように動作する可変速駆動（ＶＳＤ）を含むか、またはそれに接続することができる。このＶＳＤは可変周波数駆動（ＶＦＤ）、調整可能周波数駆動（ＡＦＤ）、ＡＣ駆動、マイクロ駆動およびインバータ駆動としても知られ、換気システムでは広く使用され、そして多数の製造元から購入可能な任意の合理的に適切なＶＳＤを含んでなることができる。ＶＳＤは一般に、固定電圧／固定周波数からの電力を可変電圧／可変周波数へと変換することにより、交流（ＡＣ）誘導電動機の速度を制御するように動作する。ファンの電圧／周波数レベルを制御することにより、各ＨＶＡＣユニットにより供給される冷却流体の流速もしかるべく変動させることができる。このように開示するシステムでは、コンピューター４０４は、コンピューター４０４に記憶されている指令に従い、電圧周波数レベルを可変に制御する能力を備えている。

冷房バルブ制御装置４２０は１もしくは複数のバルブに接続され、このバルブは制御可能な割合で可変的に開き、または閉じることができる。この冷房バルブは、少量の流体がバルブ入口に連続的に入り、バルブのチャンバーを通過し、次いでバルブから出るようする流体バイパスである。

操作では、加温された空気がデータセンターからＨＶＣＡユニット４００に入る。空気はフィルターをバイパスし、そして冷房バルブにより制御されたＨＶＡＣユニットに入る、より低温の水により冷やされる。ユニットに入る水の温度は制御することができ、そして幾つかの所定レベル、例えば摂氏２１度に設定することができる。ＨＶＡＣユニットを出る空気の温度を制御するために、冷房バルブを必要に応じてより広く、または狭く開くことができ、ＨＶＡＣユニットを通過する冷却水の多少をもたらし、これにより空気を制御可能な温度に冷却する。次いでファンを制御して、どのくらいの空気がＨＶＡＣユニットを通過するかを決定することができる。

１つの態様では、熱い空気は蒸気圧縮サイクル下で操作することができる冷却コイル、コンプレッサー、コンデンサーおよび膨張弁の操作により冷却される。冷却剤を冷却ラインに含めることができ、そして冷却コイルに供給することができ、受けた熱い空気の熱は対流を介して吸収することになる。次いで冷えた冷却空気がＨＶＡＣユニットから流出する。

環境によっては熱がデータ室の温度を最適レベルに維持するために必要となることがあるかもしれない。これらの場合、加熱された冷却剤が使用され、そしてコンプレッサーに流入し、次いでこれはコンデンサーに流入し、ここで冷却剤中の熱の幾らかがデータセンターの周囲の空気に放散される。またコンデンサーも冷却システムと同様な様式で熱を放散し、そして広げるためのファンを含むことができる。次いで冷却剤は膨張弁を通って流れ、そして冷却コイルへ逆流する。この工程は連続的に繰り返えされて、ＨＶＡＣユニットへ引き込まれる冷却流体を冷やすことができる。

データセンターまたは多数のＨＶＡＣユニットが必要な他の大規模な環境の温度を最適に維持するために、現在開示するＨＶＡＣシステムは、実行すると還気温度および給気温
度センサーの両方から受信した情報に基づき、ファンの速度および冷房バルブを制御するために動作する実行可能なプログラム指令を含む。

特に各ユニットは、還気温度センサーおよび給気温度から受信した情報、ならびに給気目標値、還気目標値、ファンの最小目標値割合、ファンのラッピングレートおよび冷却バルブのラッピングレートを含むコンピューター４０４に記憶されている情報に基づき制御されることになる。給気目標値および還気目標値は、使用者がカスタマイズできる温度の値であり、これは対応する還気温度と給気温度とを比較した時に、コンピューター４０４により転送される制御信号を決定する。これもまた使用者がカスタマイズできるファンの最小目標値割合は、ファンが作動する最小速度である。この値は、各ＨＶＡＣユニットが動作できる最適なエネルギー効率の値となり得る。例えば１つの態様では、この値は７０パーセントでよい。換言すると、これらＨＶＡＣユニットのファンは、その最大出力の７０パーセントで最小に動作することになる。最後に、ファンのラッピングレートおよび冷却バルブの開口率は、ＨＶＡＣユニットが部屋の温度を下げたり上げたりするために、ファンがその速度を上げ、そしてバルブが開く割合を決定する。例えばファンのラッピングレートは、部屋の温度が所望するより高い場合に、３分毎にどのくらい速くファンの速度を上げるかを決定することができる。同様に、冷房バルブの開口率は部屋の温度が所望するより高い場合に、バルブの開口を５分毎にさらに開く割合を決定することができる。これらの例では特定の時間のパラメーターを使用するが、それらは単なる例示を目的としており、そして使用者がカスタマイズできる。さらにコンピューターは、以下に詳細に説明するように特定の状況下ではファンの速度およびバルブの開口を上げる（または下げる）ことができるだけである。

好適な態様では、各ユニットの給気温度は使用者がデータ室を操作したい温度に設定されることになる。すなわち給気温度が所望の給気目標値より高い場合、コンピューター４０４は駆動信号を冷却バルブ制御装置４００に送信して、給気温度が給気目標値温度に合うまで冷房バルブの開口率で冷房バルブを開くことになる。１つの態様ではこれは摂氏１８度に設定される。

還気目標値は、具体的なＨＶＡＣユニットの実際の戻り温度より摂氏１度上に設定することができる。さらにファンの最小目標値割合は７０パーセントに設定される。このように操作では、現在開示するＨＶＡＣユニットのコンピューター４０４は、制御信号をファン制御装置４１６に送り、ファンを７０パーセントで操作する。他の態様では、ファンの最小目標値割合は、ファンの最も電力効率が良い動作率に依存して７０パーセントより高く、または低く設定される。

エネルギーを節約し、そして効率的に操作するために、現在開示する本発明の各ＨＶＡＣユニットは、第一にその冷房バルブの使用により、そして第二に、および冷房バルブの容量がピークに達した時だけ、ファンの使用により部屋の温度を維持するように構成される。換言すると、各コンピューター４０４は、冷房バルブが最大容量で動作するまでファンの速度をファンの最小目標値割合で維持するように構成されている。

図５は部屋の温度を維持するこの方法をさらに詳細に説明する。特にコンピューター４０４は、工程５００から分かるように還気センサー４１２および給気温度センサー４０８からの還気温度信号および給気温度信号を受信する。１つの態様では、この温度信号の受信は連続的かつリアルタイムである。別の態様では、コンピューター４０４は、温度信号を所定の間隔で受信するか、または温度を要求により受信することもできる。還気温度および還気目標値温度は、工程５０２および５０６に示すように還気温度信号が受信される毎に比較される。同様に工程５０４および５０８で、給気温度は給気目標値温度と、給気温度信号がコンピューター４０４により受信される毎に比較される。

還気温度が還気目標値温度を越える場合、コンピューター４０４は工程５１０から分かるように冷房バルブが特定の割合または値になるまで開くように操作する冷房バルブ駆動信号を生成する。同様に、給気温度が給気目標値を越えた場合、コンピューターは工程５１２で、冷房バルブが特定の割合または値になるまで開くように操作する冷房駆動信号を計算し、そして生成する。別の態様では駆動信号は、還気温度が還気目標値温度と等しくない時にはいつでも、そして同様に給気温度が給気目標値温度と等しくない時にはいつでも生成される。還気および給気温度を比較する他の方法は、現在開示する発明の十分に範囲内である。特定の態様では、還気供給からの駆動信号が冷房バルブの制御においてより高い優先性を有することができ、あるいはその逆もある。そのような場合、給気の比較から生成された駆動信号は、それが冷房バルブを制御するために使用される前に、特定の割合または量により、より高くなるようにする必要があるかもしれない。

還気温度および給気温度の両方を独自に考慮する現在開示する発明では、コンピューター４０４は、その冷房バルブ制御４２０、したがって冷房バルブの制御において、工程５１４で２つの冷房バルブ駆動信号を比較するようにさらに構成されている。次いでこれは工程５１６に示すように２つの駆動信号の高い方を決定し、制御信号を冷房バルブ制御装置４２０に送信して冷房バルブをこのより高い駆動信号に従い操作する。当該技術分野で周知な任意の方法を使用して、２つの信号の高い方を決定することができる。例えばこの高い方の信号は、冷房バルブがさらに大きな割合で開くことを要求する信号となる。１つの態様では、実際の温度と目標値温度との間の差の大きい方を、冷房バルブを制御するために使用できる。特定の態様では、１）還気温度と目標値、および２）供給温度と目標値、に応答してコンピューター４０４で生成される駆動信号の比較は、冷房バルブ制御装置４２０で行われる。いずれの場合でも、冷房バルブは受信した駆動信号に基づき特定の割合で開かれる。１つの態様では、工程５２０から分かるように、コンピューターは冷房バルブがすでに最大容量で動作しているかどうかをさらに決定するように構成されている。そうでない場合、コンピューター４０４はこの工程を再スタートするように構成されている。同様に還気温度が還気温度目標値以下である場合、あるいは給気温度が給気温度目標値以下である場合、コンピューター４０４は、工程５００で還気および給気温度を受信する工程を再スタートするように構成されている。特定の態様では、この方法は例えば１分間というように、所定の期間、開始しない。

このように現在開示するＨＶＡＣユニットは、部屋の温度を目標値に従い維持することの必要に応じて、冷房バルブの開口を増やしたり減らしたりすることにより連続して冷房バルブを制御する。しかし特定の場合、冷房バルブだけを制御するのでは部屋の温度を下げるために十分ではない。特に、サーバーにより生じる熱が大きすぎる多くの場合では、冷房バルブが１００パーセントの容量に開かれても部屋の温度を下げる効果は無い。すなわち図５の工程５２０から分かるように、コンピューター４０４は、冷房バルブが最大容量で動作していることを検知することになる。冷房バルブがフル稼働している場合では、コンピューター４０４は次いでファンの速度を最小目標値割合から上げるように構成されている。冷房バルブが所定の期間、最大容量で動作してきたことを認識しているコンピューター４０４は、工程５２２で、ファンの速度制御装置が所定のファンのラッピングレートに従いファンの速度を上げることを操作するファンの制御信号を生成し、そして送信する。次いでこのファンの速度は、ファンのラッピングレートに従い上がり始める。１つの態様では、コンピューター４０４は所定の期間、空気の温度を冷やすために、ファンを操作する最適速度を決定する。ファンは、必要な最適操作速度を再計算する前に、その速度で所定の期間動作することができる。ほとんどの場合で、コンピューター４０４で生成されるいずれの冷房バルブ駆動信号も冷房バルブを１００パーセントの容量で操作しなくなるまで、ファンは最小目標値割合より上で動作することになる。冷房バルブが全容量未満で作動し始めた時、コンピューターは自動的に信号をファンの速度制御装置４１６に送っ
て、７０パーセントのような最小目標値割合での動作を再開させることができる（工程は示さず）。別の態様では、コンピューター４０４が単にファンの速度を下げる場合でもあっても、所定の期間は最小目標値割合より上の速度を維持する。これにより過度な冷房は確実に削減されるが、これは再び目標値より上に温度を上げるかもしれない。

コンピューターが駆動信号をファンおよび／または冷房バルブ制御装置に送信した後、この工程が再び開始され、そしてコンピューターは還気温度信号および給気温度信号を再び受信し始めて、部屋の温度および状態を所望するように維持するために必要に応じて冷房バルブおよびファンを調整する。この工程は特定の態様では、所定の期間が過ぎるまで開始することはできない。

上で本明細書に表し、そして記載するコンポーネントは、コンピューターまたは多数のコンピューターでよく、またはそれらを含んでよい。コンポーネントは別個のユニットとして示すが、すべてのコンポーネントが相互に接続または組み合され得る。コンポーネントは、コンピューターにより実行されるプログラムモジュールのような、コンピューターが実行可能な指令の一般的コンテキストで記載されることができる。一般にプログラムモジュールには、特定のタスクまたはインプリメントに固有の抽象データ型を行うルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等を含む。

当業者は本発明が、携帯電話またはＰＤＡのような携帯式のワイヤレスデバイス、マルチプロセッサーシステム、マイクロプロセッサーベースの、またはプログラム可能なコンシューマ電子製品、ミニコンピューター、メインフレームコンピューター等を含む様々なコンピューターシステムの構成で実施することができると考えるだろう。また本発明は、タスクが通信ネットワークを介して繋がれる遠隔処理装置により行われる分散コンピューティング環境でも実施され得る。分散コンピューティング環境では、プログラムモジュールを、メモリー記憶装置を含むローカルおよびリモートコンピューター記憶媒体の両方に配置できる。

このコンピューティング環境は、他のリムーバブル（ｒｅｍｏｖａｂｌｅ）／ノンリムーバブル（ｎｏｎｒｅｍｏｖａｂｌｅ）の、揮発性／不揮発性コンピューター記憶媒体を含むこともできる。例えば、ハードディスクドライブはノンリムーバルの不揮発性の磁気媒体を読む、または書き込むことができる。磁気ディスクドライブはリムーバルの不揮発性磁気ディスクから読み、またはそれに書き込むことができ、そして光ディスクドライブは、ＣＤ ＲＯＭまたは他の光学媒体のようなリムーバブルの不揮発性光ディスクから読み、または書き込むことができる。例示的な操作環境で使用できる他のリムーバブル／ノンリムーバブルの、揮発性／不揮発性のコンピューター記憶媒体には、限定するわけではないが磁気テープカセット、フラッシュメモリーカード、デジタル汎用ディスク、デジタルビデオテープ、ソリッドステートＲＡＭ、ソリッドステートＲＯＭ等がある。この記憶媒体は一般にリムーバブルまたはノンリムーバブルのメモリーインターフェイスを介してシステムバスに接続される。

コマンドおよび指令を実行する処理装置は汎用目的のコンピューターでよいが、特殊目的のコンピューター、マイクロコンピューター、ミニ−コンピューター、メインフレームコンピューター、プログラムされたマイクロ−プロセッサー、マイクロ−コントローラー、周辺集積回路素子、ＣＳＩＣ（顧客に特定の集積回路）、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、論理回路、デジタル信号プロセッサー、プログラム可能な論理装置、例えばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、ＰＬＤ（プログラマブルロジックデバイス）、ＰＬＡ（プログラマブルロジックアレイ）、ＲＦＩＤプロセッサー、スマートチップ、あるいは本発明のプロセスの工程を実施することができる任意の他のデバイスまたはデバイスの配列を含む広い様々な技術を利用することができる。

コンピューターシステムのプロセッサーおよび／またはメモリーは、物理的に同じ場所にある必要はないと考えるべきである。コンピューターシステムが使用する各プロセッサーおよび各メモリーは、位置的に別な場所でよく、そして互いに適切な様式で連絡するように接続される。さらに各プロセッサーおよび／またはメモリーは、装置の異なる物理的部品（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｉｅｃｅｓ）からなることができると考えられる。

使用者は、キーボード、および一般にマウス、トラックボールまたはタッチパッドと呼ばれているポインティングデバイスのような入力デバイスを含むユーザーインターフェイスを介して、コマンドおよび情報をコンピューターに入力することができる。他の入力装置には、マイクロフォン、ジョイスティック、ゲームパッド、パラボラアンテナ、スキャナー、音声認識装置、キーボード、タッチスクリーン、トグルスイッチ、プッシュボタン等を含むことができる。これらの、および他の入力デバイスは、システムバスと結合されるユーザーの入力インターフェイスを介して処理装置に接続されることが多いが、他のインターフェイスおよびバス構造、例えばパラレルポート、ゲームポートまたはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）により接続してもよい。

１もしくは複数のモニターまたはディスプレイ装置も、インターフェイスを介してシステムバスに接続できる。ディスプレイ装置に加えて、コンピューターは他の周辺出力装置を含んでもよく、これは出力周辺インターフェイスを介して接続することができる。本発明を実施するコンピューターは、１もしくは複数のリモートコンピューターへの論理的接続を使用してネットワーク環境で操作することができ、このリモートコンピューターは一般に上記要素の多くまたは全てを含む。

様々なネットワークを本発明の態様に従い実施することができ、そのようなネットワークには有線または無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、およびワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）および他の種類のネットワークがある。ＬＡＮのネットワーク環境で使用する場合、コンピューターはネットワークインターフェイスまたはアダプターを介してＬＡＮに接続することができる。ＷＡＮのネットワーク環境で使用する場合、コンピューターは一般にモデムまたは他の通信メカニズムを含む。モデムは内蔵型または外付けでよく、そしてユーザー−入力インターフェイスまたは他の適切なメカニズムを介してシステムバスに接続することができる。コンピューターはインターネット、イントラネット、エクストラネット、イーサーネットに、または通信を提供する任意の他のシステムに接続することができる。幾つかの適切な通信プロトコルには、例えばＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰまたはＯＳＩがある。ワイヤレス通信には、通信プロトコルにＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｚｉｇｂｅｅ、ＩｒＤａまたは他の適切なプロトコルを含むことができる。さらにシステムのコンポーネントは、有線または無線パスの組み合わせを介して通信することができる。

コンピューターの多くの他の内部コンポーネントは示していないが、当業者はそのようなコンポーネントおよび相互接続は周知であると考えるだろう。したがってコンピューターの内部構造に関するさらなる詳細は、本発明に関連して開示する必要はない。

現在開示する発明の様々な態様および特徴は、このような態様および特徴の組み合わせが十分に本発明の範囲内である場合、任意に組み合わせて使用することができる。前述の説明には多くの詳細および仕様を含むが、これらは説明の目的にのみ含まれ、そして本発明を限定するとは解釈されないと理解される。当業者には上記態様に対する他の変更を、本発明の精神および範囲から逸脱せずに行うことができることは明白であろう。したがってそのような変更は、以下の特許請求の範囲およびそれらの法的均等物により包含されることを意図するように、本発明の範囲内であると考えられる。

現在開示した発明は、システムをより効率的に操作することを制御し、それによりエネルギーを節約することにより、既知のＨＶＡＣシステムを制御する方法およびシステムを改善する。方法およびシステムがエネルギーを節約する１つの様式は、ロードホッピングの防止を介する。すでに検討したように、「ロードホッピング」、これは隣にあるＨＶＡＣユニットが交互にフル稼働している間じゅう、その隣のユニットは作動しないままであり、莫大な電力消費および非効率性をもたらすものである。給気温度だけでなく還気温度も考慮する記載した方法で操作することにより、ロードホッピングは防止される。このシステムはさらにＣＲＡＣユニットのコンポーネントの故障も防ぐ。還気温度（ならびに給気温度）を考慮することにより、そして電力に効率的に冷房の選択の優先順位を付けることにより、システム中の様々なＨＶＡＣユニットは変化する環境状態に従い効率的に動作する。さらにＨＶＡＣユニットが故障した場合、周辺の隣接するユニットのコンピューター４０４が自動的に高い方の還気温度を認識する。次いでこのコンピューター４０４は、失った冷房容量を補うことにより所望の目標値まで室温を下げるように動作する。開示した本発明は、現在のエネルギー消費の最大２５パーセントを削減することができ、これは外部の環境因子に依存してさらに一層高くなる可能性がある。結果として現在開示する発明は、化石燃料および温室効果ガスの排出を削減することにより劇的な好ましい効果を有することができる。これはさらに企業の年間の電力コストを数百万ドル節約することができる。

以下に本発明の主な特徴と態様を列挙する。
１． 暖房、換気および空調システムを構成する方法であって、該システムは各ユニットが制御回路を含む少なくとも１つのＨＶＡＣユニットを含み、該方法が：
少なくとも１つのＨＶＡＣユニットの制御回路で還気温度信号を受信する工程と；
少なくとも１つのＨＶＡＣユニットの制御回路で給気温度信号を受信する工程と；
該受信した還気温度信号および該受信した給気温度信号に基づき、少なくとも１つのＨＶＡＣユニットのファンおよび冷房バルブを制御する工程と；
を有する該方法。
２． さらに：
還気温度信号および給気温度信号の少なくとも１つに従い、冷房バルブ駆動信号を生成する工程；
を有する１．に記載の方法。
３． 前記制御工程が：
還気温度信号および給気温度信号との間の冷房バルブ駆動信号の高い方に基づき、少なくとも１つの冷房バルブの供給水量を上げるために冷房バルブを制御する工程；
を有する２．に記載の方法。
４． 前記制御工程がさらに：
還気温度信号を給気温度信号と比較する工程と；
還気温度信号と給気温度信号とを比較する工程に基づき冷房バルブを制御する工程と；を有する１．に記載の方法。
５． 前記制御工程がさらに：
冷房バルブの容量に基づき、ファンが最小速度で動作するように制御する工程を有する４．に記載の方法。
６． 前記制御工程がさらに：
最大容量で動作している冷房バルブに基づき、ファンの速度を上げるためにファンを制御する工程を有する、４．に記載の方法。
７． 速度を上げるためにファンを制御する工程が、予め定めた期間の後に起こる６．に記載の方法。
８． 前記制御工程がさらに、還気温度信号と冷房バルブ目標値温度とを比較する工程に基づき、冷房バルブが最小容量で動作するように制御する工程を有する１．に記載の方法
。
９． ＨＶＡＣシステムが１もしくは複数のコンピューターシステムの温度を制御するように構成されている、１．項に記載の方法。
１０． ＨＶＡＣシステムが商業地域で使用されるために構成されている１．に記載の方法。
１１． 暖房、換気および空調システムであって、該システムが：
少なくとも１つのＨＶＡＣユニットを有し、
各ＨＶＡＣユニットが：
少なくとも１つのファンと；
少なくとも１つの冷房バルブと；
プロセッサーとを有し、該プロセッサーは少なくとも１つのファンおよび少なくとも１つの冷房バルブに接続されており；
該プロセッサーが以下の：
少なくとも１つのＨＶＡＣユニットの制御回路で還気温度信号を受信し；
少なくとも１つのＨＶＡＣユニットの制御回路で給気温度信号を受信し；
該受信した還気温度信号および該受信した給気温度信号に基づき、少なくとも１つの
ＨＶＡＣユニットのファンおよび冷房バルブを制御する；
ことを行うための指令を実行するように適合している、該システム。
１２． 前記上記プロセッサーが、以下の：
還気温度信号および給気温度信号の少なくとも１つに従い、冷房バルブ駆動信号を生成する；
ことを行うための指令を実行するようにさらに適合している、１１．に記載のシステム。１３． ファンおよび冷房バルブを制御することが：
還気温度信号および給気温度信号との間の冷房バルブ駆動信号の高い方に基づき、冷房バルブの供給水量を上げるために冷房バルブを制御する；
ことを有する１２．に記載のシステム。
１４． 少なくとも１つのファンおよび少なくとも１つの冷房バルブを制御することがさらに：
還気温度信号を給気温度信号と比較し；
還気温度と給気温度との比較に基づき冷房バルブを制御する；
ことを有する１１．に記載の方法。
１５． ファンおよび冷房バルブを制御することがさらに：
ファンを、冷房バルブの容量に基づき最小速度で動作するように制御する；
ことを有する１４．に記載の方法。
１６． ファンおよび冷房バルブを制御することがさらに：
ファンを、最大容量で動作する冷房バルブに基づきファンの速度を上げるように制御する；
ことを有する１４．に記載の方法。
１７． 速度を上げるためにファンを制御することが、予め定めた期間の後に起こる１６．に記載の方法。
１８． ファンおよび冷房バルブを制御することがさらに、還気温度信号と冷房バルブ目標値温度とを比較することに基づき、冷房バルブが最小容量で動作するように制御することを含んでなる１１．に記載の方法。
１９． ＨＶＡＣシステムが１もしくは複数のコンピューターシステムの温度を制御するように構成されている、１１．項に記載の方法。
２０． ＨＶＡＣシステムが商業地域で使用されるために構成されている１１．に記載の方法。

Claims (20)

1. 暖房、換気および空調システムを構成する方法であって、該システムは各ユニットが制御回路を含む少なくとも１つのＨＶＡＣユニットを含み、該方法が：
   少なくとも１つのＨＶＡＣユニットの制御回路で還気温度信号を受信する工程と；
   少なくとも１つのＨＶＡＣユニットの制御回路で給気温度信号を受信する工程と；
   該受信した還気温度信号および該受信した給気温度信号に基づき、少なくとも１つのＨＶＡＣユニットのファンおよび冷房バルブを制御する工程と；
   を有する該方法。
2. さらに：
   還気温度信号および給気温度信号の少なくとも１つに従い、冷房バルブ駆動信号を生成する工程；
   を有する請求項１に記載の方法。
3. 前記制御工程が：
   還気温度信号および給気温度信号との間の冷房バルブ駆動信号の高い方に基づき、少なくとも１つの冷房バルブの供給水量を上げるために冷房バルブを制御する工程；
   を有する請求項２に記載の方法。
4. 前記制御工程がさらに：
   還気温度信号を給気温度信号と比較する工程と；
   還気温度信号と給気温度信号とを比較する工程に基づき冷房バルブを制御する工程と；を有する請求項１に記載の方法。
5. 前記制御工程がさらに：
   冷房バルブの容量に基づき、ファンが最小速度で動作するように制御する工程を有する請求項４に記載の方法。
6. 前記制御工程がさらに：
   最大容量で動作している冷房バルブに基づき、ファンの速度を上げるためにファンを制御する工程を有する、請求項４に記載の方法。
7. 速度を上げるためにファンを制御する工程が、予め定めた期間の後に起こる請求項６に記載の方法。
8. 前記制御工程がさらに、還気温度信号と冷房バルブ目標値温度とを比較する工程に基づき、冷房バルブが最小容量で動作するように制御する工程を有する請求項１に記載の方法。
9. ＨＶＡＣシステムが１もしくは複数のコンピューターシステムの温度を制御するように構成されている、請求項１項に記載の方法。
10. ＨＶＡＣシステムが商業地域で使用されるために構成されている請求項１に記載の方法。
11. 暖房、換気および空調システムであって、該システムが：
    少なくとも１つのＨＶＡＣユニットを有し、
    各ＨＶＡＣユニットが：
    少なくとも１つのファンと；
    少なくとも１つの冷房バルブと；
    プロセッサーとを有し、該プロセッサーは少なくとも１つのファンおよび少なくとも１つの冷房バルブに接続されており；
    該プロセッサーが以下の：
    少なくとも１つのＨＶＡＣユニットの制御回路で還気温度信号を受信し；
    少なくとも１つのＨＶＡＣユニットの制御回路で給気温度信号を受信し；
    該受信した還気温度信号および該受信した給気温度信号に基づき、少なくとも１つの
    ＨＶＡＣユニットのファンおよび冷房バルブを制御する；
    ことを行うための指令を実行するように適合している、該システム。
12. 前記上記プロセッサーが、以下の：
    還気温度信号および給気温度信号の少なくとも１つに従い、冷房バルブ駆動信号を生成する；
    ことを行うための指令を実行するようにさらに適合している、請求項１１に記載のシステム。
13. ファンおよび冷房バルブを制御することが：
    還気温度信号および給気温度信号との間の冷房バルブ駆動信号の高い方に基づき、冷房バルブの供給水量を上げるために冷房バルブを制御する；
    ことを有する請求項１２に記載のシステム。
14. 少なくとも１つのファンおよび少なくとも１つの冷房バルブを制御することがさらに：
    還気温度信号を給気温度信号と比較し；
    還気温度と給気温度との比較に基づき冷房バルブを制御する；
    ことを有する請求項１１に記載の方法。
15. ファンおよび冷房バルブを制御することがさらに：
    ファンを、冷房バルブの容量に基づき最小速度で動作するように制御する；
    ことを有する請求項１４に記載の方法。
16. ファンおよび冷房バルブを制御することがさらに：
    ファンを、最大容量で動作する冷房バルブに基づきファンの速度を上げるように制御する；
    ことを有する請求項１４に記載の方法。
17. 速度を上げるためにファンを制御することが、予め定めた期間の後に起こる請求項１６に記載の方法。
18. ファンおよび冷房バルブを制御することがさらに、還気温度信号と冷房バルブ目標値温度とを比較することに基づき、冷房バルブが最小容量で動作するように制御することを含んでなる請求項１１に記載の方法。
19. ＨＶＡＣシステムが１もしくは複数のコンピューターシステムの温度を制御するように構成されている、請求項１１項に記載の方法。
20. ＨＶＡＣシステムが商業地域で使用されるために構成されている請求項１１に記載の方法。

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