JP2019002650A - VAV system and air conditioning control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空調システムに係り、特に空調機と複数の変風量ユニットとを備えたVAVシステムおよび空調制御方法に関するものである。 The present invention relates to an air conditioning system, and more particularly to a VAV system including an air conditioner and a plurality of variable air volume units and an air conditioning control method.
従来のVAV(Variable Air Volume)システムでは、室内温度が室内温度設定値からずれ始めたことを検知した後で、室内温度を室内温度設定値に近づけるように風量や給気温度を決定している(特許文献1参照)。しかし、例えば天候の変化により外気温度が急に上昇し始めた場合には、外気に近いエリアから徐々に影響が表れ始めるため、窓や外壁に近いペリメータ側の居住者は暑さを感じていても、室内温度を計測する温度センサーが室内温度上昇を検知して制御を開始するまでに時間がかかってしまうことがある。 In a conventional VAV (Variable Air Volume) system, after detecting that the room temperature starts to deviate from the room temperature setting value, the air volume and the supply air temperature are determined so that the room temperature approaches the room temperature setting value. (See Patent Document 1). However, for example, when the outside air temperature starts to rise suddenly due to changes in the weather, the influence starts to appear gradually from the area close to the outside air, so the residents on the perimeter side near the windows and the outer wall feel the heat. However, it may take time until the temperature sensor that measures the room temperature detects the rise in the room temperature and starts the control.
このような場合、居住者の快適性が大きく損なわれるだけでなく、暑さを感じている居住者が室内温度設定値を必要以上に下げるため、省エネルギーの点でも問題となることがある。
こういった快適性の悪化や消費エネルギーの増大を防ぐために外気の変化による室内環境への影響を予め考慮して、温度センサーが室内温度の変化を検出する前にペリメータ側の給気風量や給気温度を変更するようなフィードフォワード制御が求められる。
In such a case, not only the comfort of the resident is greatly impaired, but the resident who feels the heat lowers the indoor temperature setting value more than necessary, which may cause a problem in terms of energy saving.
In order to prevent such deterioration in comfort and increase in energy consumption, the influence of the change in the outside air on the indoor environment is taken into consideration in advance, and the air flow rate and supply air on the perimeter side are detected before the temperature sensor detects the change in the room temperature. Feedforward control that changes the air temperature is required.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、室内環境の悪化や消費エネルギーの増大を防ぐことができるVAVシステムおよび空調制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a VAV system and an air conditioning control method that can prevent deterioration of the indoor environment and increase in energy consumption.
本発明のVAVシステムは、空調機と、被制御エリア毎に設けられた変風量ユニットと、前記変風量ユニットを被制御エリア毎に制御するように構成された複数のコントローラと、複数の前記被制御エリアのうち、予め定められた第1の被制御エリアの所定時間後の室内温度を予測するように構成された室内温度予測部と、外気温度の上昇率が温度上昇率閾値よりも高い状態と外気湿度の上昇率が湿度上昇率閾値よりも高い状態のうち少なくとも一方が成立し、かつ前記室内温度予測部によって予測された室内温度が現在の室内温度設定値よりも高い場合に、前記室内温度設定値を所定の下降幅だけ下げた値に変更するように構成された室内温度設定値変更部とを備え、各コントローラは、対応する被制御エリアに供給する給気の設定風量をこの被制御エリアの室内温度と前記室内温度設定値とに基づいて算出するように構成された風量算出部と、前記設定風量に応じて、対応する変風量ユニットを制御するように構成された制御部とを備えることを特徴とするものである。 The VAV system of the present invention includes an air conditioner, a variable air volume unit provided for each controlled area, a plurality of controllers configured to control the variable air volume unit for each controlled area, and a plurality of the controlled objects. Of the control areas, a room temperature prediction unit configured to predict a room temperature after a predetermined time in a predetermined first controlled area, and a state in which the increase rate of the outside air temperature is higher than the temperature increase rate threshold And when the indoor temperature predicted by the indoor temperature prediction unit is higher than the current indoor temperature set value when at least one of the conditions in which the increase rate of the outside air humidity is higher than the humidity increase rate threshold is established, An indoor temperature set value changing unit configured to change the temperature set value to a value that is lowered by a predetermined drop width, and each controller sets the set air volume of the supply air to be supplied to the corresponding controlled area. An air volume calculating unit configured to calculate based on the indoor temperature of the controlled area and the indoor temperature set value, and a control configured to control a corresponding variable air volume unit according to the set air volume And a section.
また、本発明のVAVシステムの1構成例において、前記室内温度予測部は、現在の外気温度と現在の外気湿度と前記第1の被制御エリアの現在の設定風量と前記変風量ユニットから前記第1の被制御エリアに供給される給気の現在の温度と前記第1の被制御エリアの現在の室内温度とに対応する、前記第1の被制御エリアの所定時間後の室内温度をニューラルネットワークにより予測するものであり、前記室内温度の予測を行う前のデータ収集期間において収集した外気温度と外気湿度と前記第1の被制御エリアの設定風量と前記第1の被制御エリアに供給される給気の温度と前記第1の被制御エリアの室内温度とに基づいて、前記ニューラルネットワークの学習を行うように構成された学習部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明のVAVシステムの1構成例は、前記室内温度設定値を変更した後に、前記第1の被制御エリアの室内温度が所定の復帰ポイントの値に達した時点で、前記室内温度設定値を変更前の値に戻す室内温度設定値復帰部をさらに備えることを特徴とするものである。
Moreover, in one structural example of the VAV system of this invention, the said indoor temperature prediction part is the said outside air temperature from the present outdoor air humidity, the present setting air volume of the said 1st to-be-controlled area, and the said variable air volume unit. A room temperature after a predetermined time of the first controlled area corresponding to the current temperature of the supply air supplied to one controlled area and the current indoor temperature of the first controlled area is a neural network. And is supplied to the first controlled area and the outside air temperature and outside humidity collected during the data collection period before the indoor temperature is predicted. The apparatus further includes a learning unit configured to perform learning of the neural network based on the temperature of the supply air and the indoor temperature of the first controlled area.
Further, in one configuration example of the VAV system according to the present invention, the indoor temperature setting is performed when the indoor temperature in the first controlled area reaches a predetermined return point value after the indoor temperature setting value is changed. An indoor temperature set value return unit that returns the value to the value before the change is further provided.
また、本発明のVAVシステムの1構成例は、前記空調機から複数の前記変風量ユニットに供給される給気の温度と給気温度設定値とが一致するように、この給気の温度を制御するように構成された給気温度制御部と、空調能力が不足状態のときに空調能力が増える方向に前記給気温度設定値を設定する、ロードリセット制御のための給気温度設定部と、前記室内温度設定値が変更され、かつ前記給気温度設定値を下げる変更が行われた場合に、複数の前記被制御エリアのうち、予め定められた第2の被制御エリアに対応するコントローラに対して最小風量設定の指示を送信するように構成された最小風量設定指示部とをさらに備え、各コントローラは、前記最小風量設定の指示を受けた場合に、前記設定風量を最小風量に設定するように構成された最小風量設定部をさらに備えることを特徴とするものである。 In addition, in one configuration example of the VAV system of the present invention, the temperature of the supply air is set so that the temperature of the supply air supplied from the air conditioner to the plurality of variable air volume units matches the supply air temperature setting value. A supply air temperature control unit configured to control, and a supply air temperature setting unit for load reset control that sets the supply air temperature setting value in a direction in which the air conditioning capability increases when the air conditioning capability is insufficient. The controller corresponding to a predetermined second controlled area among the plurality of controlled areas when the indoor temperature set value is changed and the supply air temperature setting value is changed. A minimum air volume setting instruction unit configured to transmit a minimum air volume setting instruction to the controller, and each controller sets the set air volume to the minimum air volume when receiving the minimum air volume setting instruction. Like It is characterized in further comprising been further minimum air volume setting unit.
本発明によれば、予め定められた第1の被制御エリアの所定時間後の室内温度を予測し、外気温度の上昇率が温度上昇率閾値よりも高い状態と外気湿度の上昇率が湿度上昇率閾値よりも高い状態のうち少なくとも一方が成立し、かつ予測した室内温度が現在の室内温度設定値よりも高い場合に、室内温度設定値を所定の下降幅だけ下げた値に変更する。したがって、建物の外壁に近いペリメータ側の被制御エリアを第1の被制御エリアとすれば、室内温度の上昇を前もって抑えることができるので、室内環境の悪化を防ぐことができ、また室内温度設定値の下げ過ぎによる消費エネルギーの増大を防ぐことができる。 According to the present invention, the indoor temperature after a predetermined time in a predetermined first controlled area is predicted, and the increase rate of the outside air temperature is higher than the temperature increase rate threshold, and the increase rate of the outside air humidity is the humidity increase. When at least one of the states higher than the rate threshold is established and the predicted indoor temperature is higher than the current indoor temperature set value, the indoor temperature set value is changed to a value that is lowered by a predetermined decrease width. Therefore, if the controlled area on the perimeter side near the outer wall of the building is the first controlled area, an increase in the indoor temperature can be suppressed in advance, so that the indoor environment can be prevented from deteriorating, and the indoor temperature setting can be prevented. It is possible to prevent an increase in energy consumption due to an excessively low value.
また、本発明では、室内温度設定値を変更した後に、第1の被制御エリアの室内温度が所定の復帰ポイントの値に達した時点で、室内温度設定値を変更前の値に戻すことにより、室内温度の下げ過ぎを防止することができる。 In the present invention, after the indoor temperature set value is changed, when the indoor temperature in the first controlled area reaches a predetermined return point value, the indoor temperature set value is returned to the value before the change. It is possible to prevent the indoor temperature from being excessively lowered.
また、本発明では、室内温度設定値が変更され、かつ給気温度設定値を下げる変更が行われた場合に、予め定められた第2の被制御エリアに対応するコントローラに対して最小風量設定の指示を送信するので、第2の被制御エリアの冷え過ぎを防止することができる。 Further, in the present invention, when the indoor temperature setting value is changed and the supply air temperature setting value is changed to be lowered, the minimum air volume setting is made for the controller corresponding to the predetermined second controlled area. Therefore, it is possible to prevent the second controlled area from being overcooled.
[発明の原理]
本発明は、外気に近い被制御エリアの温熱環境の異常状態は、多少の時間差をおいて当該被制御エリアの温度センサによって検出されるということを前提としている。本発明は、窓や外壁に近いペリメータ側の被制御エリアから内側の被制御エリアへ徐々に伝わってくる温度上昇をできるだけ早い段階で察知して、VAVの制御を開始することにより、室内を快適な状態に保つようにするものである。
[Principle of the Invention]
The present invention is based on the premise that the abnormal state of the thermal environment of the controlled area close to the outside air is detected by the temperature sensor of the controlled area with a slight time difference. The present invention detects the temperature increase gradually transmitted from the controlled area on the perimeter side near the window and the outer wall to the controlled area on the inner side at the earliest possible stage, and starts the VAV control, thereby comforting the room. It is intended to maintain a stable state.
図1に示すように、建物の外壁に近いペリメータ側の被制御エリア1−1に設けられた温度センサ2−1が計測する室内温度PVは、時間と共に図2のように変化していくことが予想される。室内温度PVが室内温度設定値SPから離れていくため、VAVユニット3−1の風量を制御して室内温度PVを室内温度設定値SPに近づけようとするが、室内温度PVが室内温度設定値SPから離れた時点で被制御エリア1−1の居住者は室内環境に不満をもっている可能性が高い。そこで、本発明では、外気の状態が変化してもできるだけ室内環境を一定に保てるようにするため、室内温度PVが上昇し始める前にVAVユニットの制御を開始する。 As shown in FIG. 1, the indoor temperature PV measured by the temperature sensor 2-1 provided in the controlled area 1-1 on the perimeter side close to the outer wall of the building changes with time as shown in FIG. 2. Is expected. Since the room temperature PV moves away from the room temperature set value SP, the air volume of the VAV unit 3-1 is controlled to try to bring the room temperature PV closer to the room temperature set value SP. It is highly possible that the residents in the controlled area 1-1 are dissatisfied with the indoor environment when they are away from the SP. Therefore, in the present invention, the control of the VAV unit is started before the indoor temperature PV starts to rise in order to keep the indoor environment as constant as possible even when the outside air state changes.
[実施例]
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図3は本発明の実施例に係るVAVシステムの構成を示すブロック図である。VAVシステムは、被制御エリア1−1,1−2の室内温度を計測する温度センサ2−1,2−2と、複数の被制御エリア1−1,1−2へ供給する給気の量を被制御エリア毎に制御する複数のVAVユニット3−1,3−2(変風量ユニット)と、空調機4と、空調機4からの給気を被制御エリア1−1,1−2へ供給する給気ダクト5と、VAVユニット3−1,3−2を制御する複数のVAVコントローラ6−1,6−2と、空調機4を制御する空調コントローラ7と、空調機4から各VAVユニット3−1,3−2に供給される給気の温度を計測する温度センサ8と、外気温度を計測する温度センサ10と、外気湿度を計測する湿度センサ11とを備えている。図3において、9−1,9−2は給気の吹出口である。
[Example]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the VAV system according to the embodiment of the present invention. The VAV system includes temperature sensors 2-1 and 2-2 for measuring indoor temperatures in the controlled areas 1-1 and 1-2, and an amount of air supplied to the controlled areas 1-1 and 1-2. Are controlled for each controlled area, a plurality of VAV units 3-1 and 3-2 (variable air volume units), the air conditioner 4, and the air supply from the air conditioner 4 to the controlled areas 1-1 and 1-2. An
図4はVAVコントローラ6−1の構成を示すブロック図、図5は空調コントローラ7の構成を示すブロック図である。VAVコントローラ6−1は、対応する被制御エリア1−1の温度センサ2−1によって計測された室内温度の値を取得する室内温度計測値取得部60と、対応するVAVユニット3−1から被制御エリア1−1に供給される給気の温度を計測する温度センサ(不図示)から取得したVAV給気温度の値を取得する給気温度計測値取得部61と、被制御エリア1−1の室内温度と室内温度設定値との偏差に基づいて被制御エリア1−1の設定風量を算出する風量算出部62と、設定風量を確保するようにVAVユニット3−1内のダンパの開度を制御する制御部63と、被制御エリア1−1の設定風量の値を空調コントローラ7に通知する設定風量値通知部64と、被制御エリア1−1の室内温度とVAV給気温度とを空調コントローラ7に通知する温度通知部65と、被制御エリア毎の現在の冷暖房の制御状態を示す制御ステータスを空調コントローラ7に対して送出する制御ステータス通知部66と、空調コントローラ7から通知された室内温度設定値を取得する室内温度設定値取得部67と、空調コントローラ7から最小風量設定の指示を受けた場合に、設定風量を最小風量に設定する最小風量設定部68とを有する。なお、VAVコントローラ6−2も、VAVコントローラ6−1と同様の構成を有している。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the VAV controller 6-1, and FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the
空調コントローラ7は、温度センサ8によって計測された給気温度計測値を取得する給気温度計測値取得部70と、空調機4に供給される熱媒の流量を制御するための操作量を算出する操作量算出部71と、操作量を空調機4に出力する操作量出力部72と、VAVコントローラ6−1,6−2から通知された設定風量の値を取得する設定風量取得部73と、空調機4のファン(不図示)を制御する風量制御部74と、VAVコントローラ6−1,6−2から通知された室内温度とVAV給気温度とを取得する温度取得部75と、温度センサ10から外気温度の値を取得する外気温度取得部76と、湿度センサ11から外気湿度の値を取得する外気湿度取得部77と、複数の被制御エリア1−1,1−2のうち被制御エリア1−1(第1の被制御エリア)の所定時間後の室内温度をニューラルネットワークにより予測する室内温度予測部78と、外気温度の上昇率が温度上昇率閾値よりも高い状態と外気湿度の上昇率が湿度上昇率閾値よりも高い状態のうち少なくとも一方が成立し、かつ室内温度予測部78によって予測された室内温度が現在の室内温度設定値よりも高い場合に、室内温度設定値を所定の下降幅だけ下げた値に変更する室内温度設定値変更部79と、ロードリセット制御により給気温度設定値を設定する給気温度設定部80と、室内温度設定値が変更され、かつ給気温度設定値を下げる変更が行われた場合に、被制御エリア1−2(第2の被制御エリア)に対応するVAVコントローラ6−2に対して最小風量設定の指示を送信する最小風量設定指示部81と、過去のデータ収集期間において収集した外気温度と外気湿度と被制御エリア1−1の設定風量とVAV給気温度と室内温度とに基づいて、ニューラルネットワークの学習を行う学習部82と、室内温度設定値を各VAVコントローラ6−1,6−2に通知する室内温度設定値通知部84と、室内温度設定値を変更した後に、被制御エリア1−1の室内温度が所定の復帰ポイントの値に達した時点で、室内温度設定値を変更前の値に戻す室内温度設定値復帰部86とを有する。操作量算出部71と操作量出力部72とは、給気温度制御部83を構成している。
The
空調機4によって冷却または加熱された空気(給気)は、給気ダクト5を介して各被制御エリア1−1,1−2のVAVユニット3−1,3−2へ供給され、VAVユニット3−1,3−2を通過して吹出口9−1,9−2から各被制御エリア1−1,1−2へ供給されるようになっている。
Air (air supply) cooled or heated by the air conditioner 4 is supplied to the VAV units 3-1 and 3-2 in the controlled areas 1-1 and 1-2 through the
次に、本実施例の動作について説明する。図6はVAVコントローラ6−1,6−2の動作を説明するフローチャート、図7は空調コントローラ7の動作を説明するフローチャートである。
Next, the operation of this embodiment will be described. FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the VAV controllers 6-1 and 6-2, and FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the
VAVコントローラ6−1,6−2の室内温度計測値取得部60は、それぞれ対応する被制御エリア1−1,1−2の室内温度PV1,PV2[℃]の値を温度センサ2−1,2−2から取得する(図6ステップS100)。
The room temperature measurement
VAVコントローラ6−1,6−2の室内温度設定値取得部67は、被制御エリア1−1,1−2の室内温度設定値SP[℃]を取得する(図6ステップS101)。なお、本実施例では、室内温度設定値取得部67は、空調コントローラ7から室内温度設定値SPを取得するようになっている。
The room temperature set
VAVコントローラ6−1,6−2の給気温度計測値取得部61は、それぞれ対応するVAVユニット3−1,3−2の内部または近傍に設けられた温度センサ(不図示)によって計測されたVAV給気温度T1,T2[℃]を取得する(図6ステップS102)。
The supply air temperature measurement
VAVコントローラ6−1の温度通知部65は、被制御エリア1−1の室内温度PV1とVAV給気温度T1とを空調コントローラ7に通知する。同様に、VAVコントローラ6−2の温度通知部65は、被制御エリア1−2の室内温度PV2とVAV給気温度T2とを空調コントローラ7に通知する(図6ステップS103)。
The
VAVコントローラ6−1,6−2の風量算出部62は、空調コントローラ7から後述する最小風量設定の指示がない場合(図6ステップS104においてNO)、被制御エリア1−1,1−2の熱負荷状況に応じて設定風量FSP1,FSP2[m3/s]を算出する(図6ステップS105)。具体的には、VAVコントローラ6−1の風量算出部62は、所定の制御演算アルゴリズム(例えばPID)に従って、室内温度PV1と室内温度設定値SPとが一致するように、被制御エリア1−1の設定風量FSP1を算出する。同様に、VAVコントローラ6−2の風量算出部62は、所定の制御演算アルゴリズムに従って、室内温度PV2と室内温度設定値SPとが一致するように、被制御エリア1−2の設定風量FSP2を算出する。
The air
VAVコントローラ6−1,6−2の設定風量値通知部64は、それぞれVAVコントローラ6−1,6−2の風量算出部62が算出した被制御エリア1−1,1−2の設定風量FSP1,FSP2の値を空調コントローラ7に通知する(図6ステップS106)。
The set air volume
VAVコントローラ6−1,6−2の制御部63は、それぞれ被制御エリア1−1,1−2の設定風量FSP1,FSP2を確保するように、VAVユニット3−1,3−2内のダンパ(不図示)の開度を制御する(図6ステップS107)。
The
VAVコントローラ6−1,6−2の制御ステータス通知部66は、それぞれ被制御エリア1−1,1−2の現在の冷暖房の制御状態を示す制御ステータスを空調コントローラ7に対して送出する(図6ステップS108)。制御ステータス通知部66は、冷房時に設定風量が最大風量(ダンパ全開)で、かつ室内温度PVと室内温度設定値SPとの関係がPV>SP+α(αは所定のロードリセット偏差)であれば、冷房時に冷房能力が不足していると判断し、空調コントローラ7に対して冷房能力増要求ステータスを送出する。制御ステータス通知部66は、暖房時に設定風量が最大風量(ダンパ全開)で、かつ室内温度PVがPV<SP−αであれば、暖房時に暖房能力が不足していると判断し、空調コントローラ7に対して暖房能力増要求ステータスを送出する。
The control
また、制御ステータス通知部66は、冷房時に設定風量が最大風量でないか、あるいは室内温度PVがPV≦SP+αであれば、冷房時に冷房能力が充足していると判断し、適正冷房であることを示す制御ステータスを空調コントローラ7に対して送出する。制御ステータス通知部66は、暖房時に設定風量が最大風量でないか、あるいは室内温度PVがPV≧SP−αであれば、暖房時に暖房能力が充足していると判断し、適正暖房であることを示す制御ステータスを空調コントローラ7に対して送出する。
Further, the control
また、VAVコントローラ6−1,6−2の最小風量設定部68は、空調コントローラ7から最小風量設定の指示を受けた場合(ステップS104においてYES)、最小風量FSPminを算出する(図6ステップS109)。各VAVコントローラ6−1,6−2がそれぞれ対象とする被制御エリア1−1,1−2の必要換気量が、既知の値としてVAVコントローラ6−1,6−2に予め設定されている。したがって、最小風量設定部68は、この必要換気量を満たす最小風量FSPminを算出すればよい。
Further, when the minimum air
空調コントローラ7からの最小風量設定指示を受けたVAVコントローラ6の設定風量値通知部64は、最小風量設定部68が算出した最小風量FSPminを空調コントローラ7に通知する(図6ステップS110)。空調コントローラ7からの最小風量設定指示を受けたVAVコントローラ6の制御部63は、最小風量FSPminを確保するように、対応するVAVユニット3内のダンパの開度を制御する(図6ステップS111)。ステップS108の処理は上記のとおりである。
Receiving the minimum air volume setting instruction from the
VAVコントローラ6−1,6−2は、以上のようなステップS100〜S111の処理を空調が停止するまで(図6ステップS112においてYES)、一定時間毎に行う。 The VAV controllers 6-1 and 6-2 perform the processes in steps S100 to S111 as described above at regular intervals until the air conditioning is stopped (YES in step S112 in FIG. 6).
一方、空調コントローラ7の給気温度設定部80は、各VAVコントローラ6−1,6−2からの制御ステータスを取得する(図7ステップS200)。給気温度設定部80は、空調能力が不足状態のときに空調能力が増える方向に給気温度設定値SASPを設定する。すなわち、給気温度設定部80は、取得した制御ステータスが冷房能力増要求ステータスまたは暖房能力増要求ステータスの場合(図7ステップS201においてYES)、この冷房能力増要求ステータスや暖房能力増要求ステータスに応じて給気温度設定値SASPを設定する(図7ステップS202)。給気温度設定部80は、制御ステータスが冷房能力増要求ステータスの場合、給気温度設定値SASPを例えば所定の温度幅だけ下げる。また、給気温度設定部80は、制御ステータスが暖房能力増要求ステータスの場合、給気温度設定値SASPを所定の温度幅だけ上げる。
On the other hand, the supply air
なお、空調開始時点では、給気温度設定部80は、給気温度設定値SASPを予め定められた初期値とする。また、本実施例では、複数のVAVコントローラ6−1,6−2からの制御ステータスのうち少なくとも1つが冷房能力増要求ステータスまたは暖房能力増要求ステータスの場合に給気温度設定値SASPを変更している。これに対して、給気温度設定部80は、各VAVコントローラ6−1,6−2からの制御ステータスを1つに纏めたトータル制御ステータスを決定し、このトータル制御ステータスが冷房能力増要求ステータスまたは暖房能力増要求ステータスの場合に給気温度設定値SASPを変更するようにしてもよい。
At the start of air conditioning, supply air
トータル制御ステータスの決定方法は従来のロードリセット制御で周知の技術であり、特許第3254621号明細書、特許第3300964号明細書に開示されているので、詳細な説明する。 The method for determining the total control status is a well-known technique in conventional load reset control, and is disclosed in Japanese Patent Nos. 3254621 and 3300964, and will be described in detail.
空調コントローラ7の給気温度計測値取得部70は、温度センサ8によって計測された給気温度計測値TSAを取得する(図7ステップS203)。
空調コントローラ7の操作量算出部71は、所定の制御演算アルゴリズム(例えばPID)に従って、給気温度計測値TSAと給気温度設定値SASPとが一致するように操作量MVを算出する(図7ステップS204)。空調コントローラ7の操作量出力部72は、操作量算出部71によって算出された操作量MVを空調機4に出力する(図7ステップS205)。こうして、空調機4に供給される熱媒(冷水または温水)の量が操作量MVに応じて調節され、給気温度が制御される。
The supply air temperature measurement
The operation
空調コントローラ7の設定風量取得部73は、各VAVコントローラ6−1,6−2から通知された設定風量値FSP1,FSP2を取得する(図7ステップS206)。
空調コントローラ7の風量制御部74は、設定風量取得部73が取得した設定風量値FSP1,FSP2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4のファン(不図示)を制御する(図7ステップS207)。このようにして、空調機4から送出される給気の風量が制御される。
The set air
The air
次に、空調コントローラ7の外気温度取得部76は、温度センサ10によって計測された外気温度TO[℃]の値を取得する(図7ステップS208)。
空調コントローラ7の外気湿度取得部77は、湿度センサ11によって計測された外気湿度HO[%]の値を取得する(図7ステップS209)。
Next, the outside air
The outside air
空調コントローラ7の温度取得部75は、各VAVコントローラ6−1,6−2から通知された被制御エリア1−1,1−2の室内温度PV1,PV2と被制御エリア1−1,1−2のVAV給気温度T1,T2とを取得する(図7ステップS210)。
The
空調コントローラ7の室内温度予測部78は、建物の外壁に近いペリメータ側の被制御エリア1−1の所定時間後(例えば10分後)の室内温度PV1を予測する(図7ステップS211)。具体的には、室内温度予測部78は、外気温度取得部76が取得した最新の外気温度TOと外気湿度取得部77が取得した最新の外気湿度HOと設定風量取得部73が取得したVAVコントローラ6−1の最新の設定風量値FSP1と温度取得部75が取得した被制御エリア1−1の最新のVAV給気温度T1と被制御エリア1−1の最新の室内温度PV1とに基づいて、被制御エリア1−1の所定時間後の室内温度PV1をリカレントニューラルネットワークにより予測する。
The indoor
本実施例では、被制御エリア1−1を対象として室内温度PV1の予測を行うが、どの被制御エリアを対象とするかは予め定められている。例えば外気温度TOの急上昇の影響を最も受けやすい被制御エリアを予測対象のエリアとして室内温度予測部78に登録しておくようにすればよい。
In the present embodiment, the indoor temperature PV1 is predicted for the controlled area 1-1, but which controlled area is the target. For example, a controlled area that is most susceptible to a sudden rise in the outside air temperature TO may be registered in the indoor
室内温度予測部78には、外気温度TOと外気湿度HOと設定風量値FSP1とVAV給気温度T1と室内温度PV1と、所定時間後の室内温度PV1との関係をモデル化したリカレントニューラルネットワーク780が構築されている。
ここで、室内温度予測部78による室内温度PV1の予測に先立って行われるリカレントニューラルネットワーク780の学習動作について、図8のフローチャートを参照して説明する。
The room
Here, the learning operation of the recurrent
室内温度PV1の予測を行う前に、図6で説明したVAVコントローラ6−1,6−2の動作と図7のステップS200〜S210で説明した空調コントローラ7の動作とが一定時間毎に行われた過去のデータ収集期間において、空調コントローラ7の学習部82は、外気温度TOと外気湿度HOと設定風量値FSP1とVAV給気温度T1と室内温度PV1のデータを記録する(図8ステップS300)。
Before the prediction of the indoor temperature PV1, the operation of the VAV controllers 6-1 and 6-2 described in FIG. 6 and the operation of the
そして、学習部82は、データ収集期間中に記録した時系列データのうち、外気温度TOの時系列データと外気湿度HOの時系列データと設定風量値FSP1の時系列データとVAV給気温度T1の時系列データと室内温度PV1の時系列データとを室内温度予測部78のリカレントニューラルネットワーク780の入力変数とし、これら入力変数に対して所定時間遅れた室内温度PV1の時系列データをリカレントニューラルネットワーク780の出力変数として、目的とする出力変数が得られるようリカレントニューラルネットワーク780の学習を行う(図8ステップS301)。
Then, the
このように過去の温度変化パターンを事前にリカレントニューラルネットワーク780に学習させることで、未来の室内温度PV1をリカレントニューラルネットワーク780で適切に予測できるようになる。
In this way, by causing the recurrent
空調コントローラ7の室内温度設定値変更部79は、一定時間前(例えば10分前)から現在迄の外気温度TOの単位時間当たりの上昇率ΔTOが予め定められた温度上昇率閾値TH1よりも高い状態と、一定時間前(例えば10分前)から現在迄の外気湿度HOの単位時間当たりの上昇率ΔHOが予め定められた湿度上昇率閾値TH2よりも高い状態のうち少なくとも一方が成立し、かつ室内温度予測部78によって予測された所定時間後の室内温度PV1が現在の室内温度設定値SPに所定値γを加えた値(SP+γ)よりも高い場合(図7ステップS212においてYES)、現在の室内温度設定値SPを所定の下降幅Dだけ下げた暫定室内温度設定値iSP=SP−Dに変更する(図7ステップS213)。
The indoor temperature set
空調コントローラ7の室内温度設定値通知部84は、変更の暫定室内温度設定値iSPを各VAVコントローラ6−1,6−2に通知する(図7ステップS214)。こうして、室内温度設定値がSPからiSPに変更されると、図6で説明したVAVコントローラ6−1,6−2の動作によって被制御エリア1−1,1−2の室内温度PV1,PV2が低下する。
The room temperature set
室内温度予測部78による室内温度PV1の予測が当たった場合には、室内温度設定値をSPからiSPに変更した後の被制御エリア1−1の室内温度PV1の変化は図9のようになることが予想される。また、室内温度予測部78による予測がはずれた場合には室内温度PV1の変化は図10のようになることが予想される。
When the indoor temperature PV1 is predicted by the indoor
室内温度予測部78による室内温度PV1の予測が当たった場合、室内温度PV1の上昇を抑えようとする力が適切に働いてPV1の変化は観測されにくくなる。逆に室内温度予測部78による予測がはずれた場合、室内温度PV1は室内温度設定値iSPに近づいていくことになる。
When the indoor
また、室内温度予測部78による予測が当たった場合でも時間が経過すれば、図11のように室内温度PV1はいずれ室内温度設定値iSPに達することになる。図9〜図11の例では、建物の外壁に近いペリメータ側の被制御エリア1−1の室内温度PV1の変化を予想しているが、建物の外壁から離れた被制御エリア1−2の室内温度PV2も同様に変化するものと予想される。
Even if the prediction by the indoor
室内温度設定値をSPからiSPに変更する目的は室内温度PV1,PV2の上昇を前もって抑えることであって、室内温度PV1,PV2を室内温度設定値iSPに制御することではない。
そこで、空調コントローラ7の室内温度設定値復帰部86は、室内温度設定値をSPからiSPに変更した後に、被制御エリア1−1の室内温度PV1が所定の復帰ポイントRSPの値に達した時点で(図7ステップS215においてYES)、室内温度設定値iSPを変更前の値SPに戻す(図7ステップS216)。図12に示すように、復帰ポイントRSPは、通常、変更前の室内温度設定値SPと変更後の室内温度設定値iSPとの中間の値とする。
The purpose of changing the room temperature set value from SP to iSP is to suppress the rise in the room temperature PV1, PV2 in advance, and not to control the room temperature PV1, PV2 to the room temperature set value iSP.
Therefore, the room temperature set
室内温度設定値通知部84は、復帰後の室内温度設定値SPを各VAVコントローラ6−1,6−2に通知する(図7ステップS217)。こうして、室内温度設定値がSPに復帰すると、図6で説明したVAVコントローラ6−1,6−2の動作によって被制御エリア1−1,1−2の室内温度PV1,PV2が上昇する。図12の例では、復帰ポイントRSPに達した室内温度PV1が上昇を始める例を示しているが、被制御エリア1−2の室内温度PV2も同様に上昇を開始する。
The indoor temperature set
なお、本実施例において室内温度設定値をSPからiSPに変更する目的は、あくまでも早めに緩やかな制御を開始するためであり、急激に室内温度PV1,PV2を下げるためではないので、室内温度設定値変更部79が室内温度設定値SPを変更する際の下降幅Dは最大でも1℃程度とする。
In this embodiment, the purpose of changing the indoor temperature setting value from SP to iSP is to start moderate control as soon as possible, and not to suddenly lower the indoor temperatures PV1 and PV2. The descending width D when the
また、室内温度設定値変更部79は、室内温度予測部78によって予測された所定時間後の室内温度PV1が現在の室内温度設定値SPを超える程度に応じて下降幅Dを変えるようにしてもよい。例えば室内温度設定値変更部79は、予測された所定時間後の室内温度PV1が室内温度設定値SPに所定値γ1(例えばγ1=0.5℃)を加えた値(SP+γ1)よりも高い場合には、下降幅Dを0.5℃とする。また、室内温度設定値変更部79は、予測された所定時間後の室内温度PV1が室内温度設定値SPに所定値γ2(γ1<γ2、例えばγ2=1℃)を加えた値(SP+γ2)よりも高い場合には、下降幅Dを1℃とする。
Further, the indoor temperature set
本実施例では、室内温度設定値をSPからiSPに変更している最中に、上記のように冷房能力増要求ステータスが発生し、給気温度設定値SASPを下げる変更が行われると、建物の外壁から離れた被制御エリア1−2が冷え過ぎてしまうことが予想される。 In the present embodiment, when the room temperature set value is changed from SP to iSP, when the cooling capacity increase request status is generated as described above and the supply air temperature set value SASP is changed, It is expected that the controlled area 1-2 away from the outer wall will be too cold.
そこで、空調コントローラ7の最小風量設定指示部81は、冷房時に室内温度設定値がSPからiSPに変更され、かつ給気温度設定値SASPを下げる変更が行われた場合に(図7ステップS218)、建物の外壁から離れたインテリア側の被制御エリア1−2に対応するVAVコントローラ6−2に対して最小風量設定の指示を送信する(図7ステップS219)。
Therefore, the minimum air volume
本実施例では、被制御エリア1−2を対象として最小風量設定を行うが、どの被制御エリアを対象とするかは予め定められている。例えば建物の外壁から離れているために外気温度TOの影響を最も受け難い被制御エリアを最小風量設定の対象のエリアとして最小風量設定指示部81に登録しておくようにすればよい。最小風量設定の対象エリアは単数でもよいし、複数でもよい。
In this embodiment, the minimum air volume is set for the controlled area 1-2, but which controlled area is the target. For example, a controlled area that is hardly affected by the outside air temperature TO because it is away from the outer wall of the building may be registered in the minimum air volume
空調コントローラ7は、以上のようなステップS200〜S219の処理を空調が停止するまで(図7ステップS220においてYES)、一定時間毎に行う。
なお、最小風量設定指示部81は、最小風量設定の指示を送信した後で、例えば室内温度設定値がiSPからSPに復帰したときに、最小風量設定指示の送信先のVAVコントローラ6に対して最小風量設定を解除する指示を送るようにしてもよい。
The air-
Note that the minimum air volume
以上のように、本実施例によれば、室内温度PV1,PV2の上昇を前もって抑えることができるので、室内環境の悪化を防ぐことができ、また室内温度設定値SPの下げ過ぎによる消費エネルギーの増大を防ぐことができる。 As described above, according to the present embodiment, since the increase in the indoor temperatures PV1 and PV2 can be suppressed in advance, the deterioration of the indoor environment can be prevented, and the energy consumption due to the excessive decrease in the indoor temperature set value SP can be prevented. An increase can be prevented.
本実施例のVAVコントローラ6−1,6−2と空調コントローラ7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本実施例で説明した処理を実行し、本発明のVAVシステムおよび空調制御方法を実現する。
Each of the VAV controllers 6-1 and 6-2 and the
本発明は、VAVシステムに適用することができる。 The present invention can be applied to a VAV system.
1−1,1−2…被制御エリア、2−1,2−2,8,10…温度センサ、3−1,3−2…VAVユニット、4…空調機、5…給気ダクト、6−1,6−2…VAVコントローラ、7…空調コントローラ、9−1,9−2…吹出口、11…湿度センサ、60…室内温度計測値取得部、61…給気温度計測値取得部、62…風量算出部、63…制御部、64…設定風量値通知部、65…温度通知部、66…制御ステータス通知部、67…室内温度設定値取得部、68…最小風量設定部、70…給気温度計測値取得部、71…操作量算出部、72…操作量出力部、73…設定風量取得部、74…風量制御部、76…外気温度取得部、76…外気温度取得部、77…外気湿度取得部、78…室内温度予測部、79…室内温度設定値変更部、80…給気温度設定部、81…最小風量設定指示部、82…学習部、83…給気温度制御部、84…室内温度設定値通知部、86…室内温度設定値復帰部、780…リカレントニューラルネットワーク。 1-1, 1-2 ... controlled area, 2-1, 2-2, 8, 10 ... temperature sensor, 3-1, 3-2 ... VAV unit, 4 ... air conditioner, 5 ... air supply duct, 6 -1,6-2 ... VAV controller, 7 ... air conditioning controller, 9-1, 9-2 ... outlet, 11 ... humidity sensor, 60 ... indoor temperature measurement value acquisition unit, 61 ... supply air temperature measurement value acquisition unit, 62 ... Air volume calculation unit, 63 ... Control unit, 64 ... Set air volume value notification unit, 65 ... Temperature notification unit, 66 ... Control status notification unit, 67 ... Indoor temperature set value acquisition unit, 68 ... Minimum air volume setting unit, 70 ... Supply air temperature measurement value acquisition unit, 71 ... operation amount calculation unit, 72 ... operation amount output unit, 73 ... set air volume acquisition unit, 74 ... air volume control unit, 76 ... outside air temperature acquisition unit, 76 ... outside air temperature acquisition unit, 77 ... outdoor humidity acquisition unit, 78 ... indoor temperature prediction unit, 79 ... indoor temperature set value change unit, 80 ... Air temperature setting unit, 81 ... minimum air volume setting instruction section, 82 ... learning unit, 83 ... supply air temperature control unit, 84 ... indoor temperature setting value notification unit, 86 ... indoor temperature setting value return unit, 780 ... recurrent neural network.
Claims (8)
被制御エリア毎に設けられた変風量ユニットと、
前記変風量ユニットを被制御エリア毎に制御するように構成された複数のコントローラと、
複数の被制御エリアのうち、予め定められた第1の被制御エリアの所定時間後の室内温度を予測するように構成された室内温度予測部と、
外気温度の上昇率が温度上昇率閾値よりも高い状態と外気湿度の上昇率が湿度上昇率閾値よりも高い状態のうち少なくとも一方が成立し、かつ前記室内温度予測部によって予測された室内温度が現在の室内温度設定値よりも高い場合に、前記室内温度設定値を所定の下降幅だけ下げた値に変更するように構成された室内温度設定値変更部とを備え、
各コントローラは、
対応する被制御エリアに供給する給気の設定風量をこの被制御エリアの室内温度と前記室内温度設定値とに基づいて算出するように構成された風量算出部と、
前記設定風量に応じて、対応する変風量ユニットを制御するように構成された制御部とを備えることを特徴とするVAVシステム。 An air conditioner,
A variable air volume unit provided for each controlled area;
A plurality of controllers configured to control the variable air volume unit for each controlled area;
An indoor temperature prediction unit configured to predict an indoor temperature after a predetermined time of a predetermined first controlled area among the plurality of controlled areas;
At least one of a state in which the rate of increase in the outside air temperature is higher than the temperature increase rate threshold and a state in which the rate of increase in the outside air humidity is higher than the humidity increase rate threshold is established, and the room temperature predicted by the room temperature prediction unit is An indoor temperature set value changing unit configured to change the indoor temperature set value to a value lowered by a predetermined drop width when the current indoor temperature set value is higher than the current indoor temperature set value;
Each controller
An air volume calculating unit configured to calculate a set air volume of supply air to be supplied to a corresponding controlled area based on the indoor temperature of the controlled area and the indoor temperature setting value;
A VAV system comprising: a control unit configured to control a corresponding variable air volume unit according to the set air volume.
前記室内温度予測部は、現在の外気温度と現在の外気湿度と前記第1の被制御エリアの現在の設定風量と前記変風量ユニットから前記第1の被制御エリアに供給される給気の現在の温度と前記第1の被制御エリアの現在の室内温度とに対応する、前記第1の被制御エリアの所定時間後の室内温度をニューラルネットワークにより予測するものであり、
前記室内温度の予測を行う前のデータ収集期間において収集した外気温度と外気湿度と前記第1の被制御エリアの設定風量と前記第1の被制御エリアに供給される給気の温度と前記第1の被制御エリアの室内温度とに基づいて、前記ニューラルネットワークの学習を行うように構成された学習部をさらに備えることを特徴とするVAVシステム。 The VAV system according to claim 1,
The indoor temperature prediction unit is configured to provide a current outside air temperature, a current outside air humidity, a current set air volume in the first controlled area, and a current supply air supplied from the variable air volume unit to the first controlled area. The indoor temperature after a predetermined time of the first controlled area corresponding to the temperature of the first controlled area and the current indoor temperature of the first controlled area is predicted by a neural network,
The outside temperature and outside humidity collected in the data collection period before the indoor temperature is predicted, the set air volume in the first controlled area, the temperature of the supply air supplied to the first controlled area, and the first A VAV system, further comprising: a learning unit configured to perform learning of the neural network based on a room temperature of one controlled area.
前記室内温度設定値を変更した後に、前記第1の被制御エリアの室内温度が所定の復帰ポイントの値に達した時点で、前記室内温度設定値を変更前の値に戻す室内温度設定値復帰部をさらに備えることを特徴とするVAVシステム。 The VAV system according to claim 1 or 2,
After changing the room temperature set value, when the room temperature in the first controlled area reaches a predetermined return point value, the room temperature set value is returned to the value before the change. The VAV system further comprising a unit.
前記空調機から複数の前記変風量ユニットに供給される給気の温度と給気温度設定値とが一致するように、この給気の温度を制御するように構成された給気温度制御部と、
空調能力が不足状態のときに空調能力が増える方向に前記給気温度設定値を設定する、ロードリセット制御のための給気温度設定部と、
前記室内温度設定値が変更され、かつ前記給気温度設定値を下げる変更が行われた場合に、複数の前記被制御エリアのうち、予め定められた第2の被制御エリアに対応するコントローラに対して最小風量設定の指示を送信するように構成された最小風量設定指示部とをさらに備え、
各コントローラは、前記最小風量設定の指示を受けた場合に、前記設定風量を最小風量に設定するように構成された最小風量設定部をさらに備えることを特徴とするVAVシステム。 The VAV system according to any one of claims 1 to 3,
A supply air temperature control unit configured to control the temperature of the supply air such that the temperature of the supply air supplied from the air conditioner to the plurality of air flow rate units and the supply air temperature setting value coincide; ,
A supply air temperature setting unit for load reset control, which sets the supply air temperature setting value in a direction in which the air conditioning capacity increases when the air conditioning capacity is insufficient;
When the indoor temperature set value is changed and a change is made to lower the supply air temperature set value, a controller corresponding to a predetermined second controlled area among the plurality of controlled areas is selected. A minimum air volume setting instruction unit configured to transmit a minimum air volume setting instruction to the
Each controller further includes a minimum air volume setting unit configured to set the set air volume to a minimum air volume when receiving an instruction for setting the minimum air volume.
前記コントローラが、前記設定風量に応じて前記変風量ユニットを被制御エリア毎に制御するステップと、
複数の前記被制御エリアのうち、予め定められた第1の被制御エリアの所定時間後の室内温度を予測するステップと、
外気温度の上昇率が温度上昇率閾値よりも高い状態と外気湿度の上昇率が湿度上昇率閾値よりも高い状態のうち少なくとも一方が成立し、かつ前記予測した室内温度が現在の前記室内温度設定値よりも高い場合に、前記室内温度設定値を所定の下降幅だけ下げた値に変更するステップとを含むことを特徴とする空調制御方法。 The controller that controls the variable air volume unit provided for each controlled area determines the set air volume of the supply air supplied to the corresponding controlled area based on the indoor temperature of the controlled area and the indoor temperature setting value. Calculating each step,
The controller controlling the variable air volume unit for each controlled area according to the set air volume;
Predicting a room temperature after a predetermined time of a predetermined first controlled area among the plurality of controlled areas;
At least one of a state in which the increase rate of the outside air temperature is higher than the temperature increase rate threshold and a state in which the increase rate of the outside air humidity is higher than the humidity increase rate threshold is established, and the predicted indoor temperature is the current indoor temperature setting. And a step of changing the indoor temperature set value to a value lowered by a predetermined decrease width when the value is higher than the value.
前記室内温度を予測するステップは、現在の外気温度と現在の外気湿度と前記第1の被制御エリアの現在の設定風量と前記変風量ユニットから前記第1の被制御エリアに供給される給気の現在の温度と前記第1の被制御エリアの現在の室内温度とに対応する、前記第1の被制御エリアの所定時間後の室内温度をニューラルネットワークにより予測するステップを含み、
前記室内温度の予測を行う前のデータ収集期間において収集した外気温度と外気湿度と前記第1の被制御エリアの設定風量と前記第1の被制御エリアに供給される給気の温度と前記第1の被制御エリアの室内温度とに基づいて、前記ニューラルネットワークの学習を行うステップをさらに含むことを特徴とする空調制御方法。 In the air-conditioning control method according to claim 5,
The step of predicting the indoor temperature includes a current outside air temperature, a current outside air humidity, a current set air volume in the first controlled area, and an air supply supplied from the variable air volume unit to the first controlled area. Predicting the indoor temperature after a predetermined time of the first controlled area corresponding to the current temperature of the first controlled area and the current indoor temperature of the first controlled area by a neural network,
The outside temperature and outside humidity collected in the data collection period before the indoor temperature is predicted, the set air volume in the first controlled area, the temperature of the supply air supplied to the first controlled area, and the first An air conditioning control method further comprising the step of learning the neural network based on a room temperature in one controlled area.
前記室内温度設定値を変更した後に、前記第1の被制御エリアの室内温度が所定の復帰ポイントの値に達した時点で、前記室内温度設定値を変更前の値に戻すステップをさらに含むことを特徴とする空調制御方法。 The air conditioning control method according to claim 5 or 6,
The method further includes the step of returning the room temperature set value to the value before the change when the room temperature in the first controlled area reaches a value of a predetermined return point after changing the room temperature set value. An air conditioning control method.
空調機から複数の前記変風量ユニットに供給される給気の温度と給気温度設定値とが一致するように、この給気の温度を制御するステップと、
空調能力が不足状態のときに空調能力が増える方向に前記給気温度設定値を設定する、ロードリセット制御のためのステップと、
前記室内温度設定値が変更され、かつ前記給気温度設定値を下げる変更が行われた場合に、複数の前記被制御エリアのうち、予め定められた第2の被制御エリアに対応するコントローラに対して最小風量設定の指示を送信するステップと、
前記最小風量設定の指示を受けたコントローラが、前記設定風量を最小風量に設定するようステップとをさらに含むことを特徴とする空調制御方法。 In the air-conditioning control method according to any one of claims 5 to 7,
Controlling the temperature of the supply air so that the temperature of the supply air supplied from the air conditioner to the plurality of air volume units matches the supply air temperature setting value;
A step for load reset control for setting the supply air temperature setting value in a direction in which the air conditioning capacity increases when the air conditioning capacity is insufficient;
When the indoor temperature set value is changed and a change is made to lower the supply air temperature set value, a controller corresponding to a predetermined second controlled area among the plurality of controlled areas is selected. Sending a minimum air volume setting instruction to the
The air conditioning control method further comprising the step of the controller receiving the instruction for setting the minimum air volume setting the set air volume to the minimum air volume.
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