JP2019124435A

JP2019124435A - 空調システム、制御装置、空調制御方法及びプログラム

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Publication number: JP2019124435A
Application number: JP2018007155A
Authority: JP
Inventors: 守濱田; Mamoru Hamada; 潤一萩谷; Junichi Hagitani; 和也有村; Kazuya Arimura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Building Techno Service Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Building Solutions Corp
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2019-07-25
Anticipated expiration: 2038-01-19
Also published as: JP7042628B2

Abstract

【課題】快適性を維持しつつ、省エネルギー性が高い空調を行う。【解決手段】空調システム１は、温調した水を供給する熱源機２ａ，２ｂと、熱源機２ａ，２ｂから供給された水と空調エリアから取り込んだ空気の熱交換を行う空調機３ａ，３ｂと、制御装置８と、を備える。制御装置８は、予め定めた空調停止時刻の前に、空調機３ａ，３ｂが空調エリアに供給する空気の風量を低下させると共に、熱源機２ａ，２ｂの運転台数を減らした停止前制御を行う。制御装置８は、空調エリアの空調負荷と停止前制御の実行時に空調エリアの空気温度が予め定めた許容範囲で継続する継続時間との相関を示す相関データを保持する。制御装置８は、空調停止時刻の予め定めた時間前に相関データと空調エリアの現在の空調負荷とに基づいて、停止前制御の実行時間を見積もる。制御装置８は、現在時刻から空調停止時刻までの残り時間が、見積もった実行時間になると停止前制御を開始する。【選択図】図１

Description

本発明は、建物内の空調を行う技術に関する。

熱源機で温度調整した冷温水と室内の空気との熱交換により空調を行う水方式の空調システムは広く知られている。

また、上記の空調システムにおいて、省エネルギー化の観点から、予め定めた空調を停止する時刻（以下、空調停止時刻という。）より前に、熱源機の運転を停止させ、その後から空調停止時刻までの時間（以下、予停止時間という。）は、それまでの蓄積熱により空調を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開昭５８−３３０３７号公報

しかし、蓄積熱だけでは、熱量が少ないため、予停止時間をできるだけ長く確保したい場合は、ユーザの快適性の低下が余儀なくされ、一方、予停止時間を短くすると、省エネルギーの効果が小さいという課題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、快適性を維持しつつ、省エネルギー性が高い空調システム等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る空調システムは、
温調した水を供給する複数の熱源機と、前記熱源機から供給された水と空調エリアから取り込んだ空気の熱交換を行う空調機と、制御装置と、を備える空調システムであって、
前記制御装置は、
予め定めた空調停止時刻の前に、前記空調機が前記空調エリアに供給する空気の風量を低下させると共に、前記複数の熱源機の運転台数を減らした空調制御を行う停止前制御手段と、
前記空調エリアの空調負荷と前記空調制御の実行時に前記空調エリアの空気温度が予め定めた許容範囲で継続する継続時間との相関を示す相関データを記憶する記憶手段と、
前記空調停止時刻の予め定めた時間前に前記相関データと前記空調エリアの現在の空調負荷とに基づいて、前記空調制御の実行時間を見積もる時間見積手段と、を備え、
前記停止前制御手段は、現在時刻から前記空調停止時刻までの残り時間が、前記時間見積手段により見積もられた実行時間になると前記空調制御を開始する。

本発明によれば、快適性を維持しつつ、省エネルギー性の高い空調を実現することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る空調システムの全体構成を示す図本実施の形態の熱源機の構成を示すブロック図本実施の形態の空調機の構成を示すブロック図本実施の形態の制御装置の構成を示すブロック図本実施の形態の制御装置が備える二次記憶装置について説明するための図本実施の形態において、停止前制御の実行開始時の空調負荷と、その後に室温が予め定めた許容範囲で継続する継続時間との相関を示す図本実施の形態の制御装置の機能構成を示す図本実施の形態において、停止前制御が実行される実行開始時刻を決定する時刻と、決定された実行開始時刻と、空調停止時刻の関係を示す図本実施の形態の停止前制御を簡単に示した図本実施の形態の停止前制御を簡単に示した図本実施の形態の相関データについて説明するための図本実施の形態の空調制御処理の手順を示すフローチャート本実施の形態の開始時刻決定処理の手順を示すフローチャート本実施の形態の停止前制御処理の手順を示すフローチャート

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る空調システム１の全体構成を示す図である。この空調システムは、オフィスビル等の建物の空調を冷水又は温水（以下、冷温水という。）によって行うシステムであり、複数の熱源機２（２ａ，２ｂ）と、複数の空調機３（３ａ，３ｂ）と、複数の一次ポンプ４（４ａ，４ｂ）と、二次ポンプ５と、複数の流量調整弁６（６ａ，６ｂ）と、複数の温度センサ７（７ａ，７ｂ）と、制御装置８とを備える。

熱源機２ａ，２ｂは、何れも、水配管を介して空調機３ａ，３ｂと接続し、空調機３ａ，３ｂから戻ってきた冷温水を温調して空調機３ａ，３ｂに供給する、いわゆるチラーと呼ばれる装置である。以下、熱源機２ａ，２ｂにて共通する説明については、特に個々を指定せずに熱源機２と表記する。

本実施の形態の熱源機２は、夏期（即ち、冷房運転時）においては７℃程度に温度調整した冷水を空調機３に供給し、冬期（即ち、暖房運転時）においては４５℃程度に温度調整した温水を空調機３に供給する。

詳細には、熱源機２は、図２示すように、圧縮機２０と、四方弁２１と、第１熱交換器２２と、膨張弁２３と、第２熱交換器２４と、ファン２５と、温度センサ２６と、制御基板２７とを備える。圧縮機２０、四方弁２１、第１熱交換器２２、膨張弁２３及び第２熱交換器２４は、環状に接続され、これにより、ＣＯ₂やＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）等の冷媒を循環させるための冷媒回路（冷凍サイクル回路ともいう。）が形成されている。

圧縮機２０は、冷媒を圧縮して温度及び圧力を上昇させる。圧縮機２０は、駆動周波数に応じて容量（即ち、単位当たりの送り出し量）を変化させることができるインバータ回路を備える。圧縮機２０は、制御基板２７からの指令に従って駆動周波数を変更する。

四方弁２１は、冷媒の循環方向を切り替えるための弁である。四方弁２１は、冷房運転の際には、図２の実線で示すように切り替えられる。これにより、冷房運転では、実線矢印で示す方向、即ち、圧縮機２０、四方弁２１、第１熱交換器２２、膨張弁２３及び第２熱交換器２４の順序で冷媒が循環する。一方、暖房運転の際には、四方弁２１は、破線で示すように切り替えられる。これにより、暖房運転では、破線矢印で示す方向、即ち、圧縮機２０、四方弁２１、第２熱交換器２４、膨張弁２３及び第１熱交換器２２の順序で冷媒が循環する。

第１熱交換器２２は、外気と冷媒との間の熱交換を行う、例えば、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。

ファン２５は、例えば、ＤＣファンモータによって駆動される遠心ファン又は多翼ファン（シロッコファンともいう。）であり、外気を吸い込んで第１熱交換器２２に供給する。ファン２５の回転数、即ち、第１熱交換器２２に供給する外気の風量は、制御基板２７からの指令に従って調整される。

膨張弁２３は、冷媒の流量を調整するための流量調整弁であり、例えば、ステッピングモータ（図示せず）によって絞りの開度を調整可能な電動弁である。この他にも、膨張弁２３として、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁あるいはキャピラリチューブ等を採用してもよい。膨張弁２３の絞りの開度は、制御基板２７からの指令に従って変更される。

第２熱交換器２４は、プレート式あるいは二重管式などの熱交換器であり、冷媒と冷温水との間の熱交換を行う。

温度センサ２６は、外気の温度を計測する。温度センサ２６は、例えば、熱源機２の筐体の内側において、ファン２５により吸い込まれた外気の温度を計測できるように、熱源機２に設けられた図示しない吸込口の近辺に設置される。あるいは、温度センサ２６は、熱源機２の筐体の外側に設けられてもよい。温度センサ２６は、計測した温度（以下、外気温という。）を示すデータを予め定めたタイミング（例えば、一定時間間隔）で制御基板２７に送信する。

制御基板２７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、通信インタフェース、読み書き可能な不揮発性の半導体メモリなど（何れも図示せず）を含んで構成される。制御基板２７は、圧縮機２０、四方弁２１、膨張弁２３、ファン２５及び温度センサ２６のそれぞれと図示しない通信線を介して通信可能に接続する。また、制御基板２７は、制御装置８と有線又は無線にて通信可能に接続する。制御基板２７は、制御装置８からの指令（制御データ）に従って、上記の各構成部の制御を行う。また、制御基板２７は、制御装置８からの一定時間毎（例えば、１分毎）の要求に応答して、温度センサ２６により計測された外気温を格納したデータ（以下、外気温データという。）を制御装置８に送信する。なお、制御装置８は、自発的に一定時間間隔（例えば、１分間隔）で外気温データを制御装置８に送信してもよい。

図１に戻り、空調機３ａ，３ｂは、いわゆるエアハンドリングユニットと呼ばれる空調機であり、何れも、熱源機２ａ，２ｂからの冷温水と各々の空調エリアの空気との熱交換を行うことで、各空調エリアの空気状態（即ち、温度、湿度）の調整を行う。以下、空調機３ａ，３ｂにて共通する説明については、特に個々を指定せずに空調機３と表記する。

図３に示すように、空調機３は、熱交換器３０と、ファン３１と、温度センサ３２と、制御基板３３とを備える。熱交換器３０は、熱源機２から流入した冷温水と当該空調機３の空調エリアの空気との熱交換を行う。ファン３１は、例えば、多翼ファン又はリミットロードファンであり、空調機３に設けられた図示しない吸込口から室内の空気を取り込む（即ち、吸い込む）と共に、熱交換後の空気を、空調機３に設けられた図示しない吹出口から当該空調機３の空調エリアに供給する。ファン３１の回転数、即ち、ファン３１が空調エリアに供給する空気の風量は、制御基板３３からの指令に従って調整される。

温度センサ３２は、ファン３１により空調エリアに供給される、熱交換後、即ち、空調後の空気の温度（以下、吹出温度という。）を計測する。温度センサ３２は、計測した吹出温度を示すデータを予め定めたタイミング（例えば、一定時間間隔）で制御基板３３に送信する。

制御基板３３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インタフェース、読み書き可能な不揮発性の半導体メモリなど（何れも図示せず）を含んで構成される。制御基板３３は、ファン３１、温度センサ３２のそれぞれと図示しない通信線を介して通信可能に接続する。また、制御基板３３は、制御装置８と有線又は無線にて通信可能に接続する。制御基板３３は、制御装置８からの指令（制御データ）に従って、ファン３１の駆動を制御する。また、制御基板３３は、制御装置８からの一定時間毎（例えば、１分毎）の要求に応答して、温度センサ３２により計測された吹出温度を格納したデータ（以下、吹出温度データという。）を制御装置８に送信する。なお、制御基板３３は、自発的に一定時間間隔（例えば、１分間隔）で吹出温度データを制御装置８に送信してもよい。

図１に戻り、一次ポンプ４ａ，４ｂと二次ポンプ５は、何れも、水配管を介して熱源機２ａ，２ｂと空調機３ａ，３ｂとの間で冷温水を循環させるためのポンプである。一次ポンプ４ａ，４ｂと二次ポンプ５の各々は、制御装置８と有線又は無線にて通信可能に接続する。一次ポンプ４ａ，４ｂと二次ポンプ５の各々は、インバータ回路を備え、制御装置８からの指令（制御データ）に従って駆動回転数が変更される。なお、二次ポンプ５の設置は、必須ではない。

流量調整弁６ａ，６ｂは、それぞれ、空調機３ａ，３ｂを循環する冷温水の流量を調整するための、例えば、ステッピングモータ（図示せず）によって絞りの開度を調整可能な電動弁である。流量調整弁６ａ，６ｂの各々は、制御装置８と有線又は無線にて通信可能に接続し、制御装置８からの指令（制御データ）に従って、絞りの開度を変更する。

温度センサ７ａは、空調機３ａが担う空調エリア（以下、空調エリアａという。）の空気の温度を計測する。温度センサ７ｂは、空調機３ｂが担う空調エリア（以下、空調エリアｂという。）の空気の温度を計測する。温度センサ７ａ，７ｂの各々は、制御装置８と有線又は無線にて通信可能に接続し、制御装置８からの一定時間毎（例えば、１分毎）の要求に応答して、それぞれ計測した空気の温度（以下、室温という。）を格納したデータ（以下、室温データという。）を制御装置８に送信する。なお、温度センサ７ａ，７ｂの各々は、自発的に一定時間間隔（例えば、１分間隔）で室温データを制御装置８に送信してもよい。

制御装置８は、当該建物の各種設備を管理する部屋に設置され、空調システム１の運転を統括して制御する装置である。制御装置８は、図４に示すように、ＣＰＵ８０と、ＲＯＭ８１と、ＲＡＭ８２と、通信インタフェース８３と、二次記憶装置８４とを備える。これらの構成部は、バス８５を介して相互に接続される。ＣＰＵ８０は、制御装置８を統括的に制御する。ＣＰＵ８０によって実現される機能の詳細については後述する。

ＲＯＭ８１は、複数のファームウェアとこれらのファームウェアの実行時に使用されるデータを記憶する。ＲＡＭ８２は、ＣＰＵ８０の作業領域として使用される。

通信インタフェース８３は、熱源機２ａ，２ｂの制御基板２７、空調機３ａ，３ｂの制御基板３３、１次ポンプ４ａ，４ｂ、二次ポンプ５、流量調整弁６ａ，６ｂの各々と無線通信又は有線通信するための１又は複数のＮＩＣ（Network Interface Card controller）を備える。

二次記憶装置８４は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）若しくはフラッシュメモリ等の読み書き可能な不揮発性の半導体メモリ又はＨＤＤ（Hard Disk Drive）等を含んで構成される。二次記憶装置８４は、図５に示すように、空調制御プログラム８４０と、運転状態データ８４１と、相関テーブル８４２を記憶する。なお、この他にも、二次記憶装置８４には、様々なプログラムと、それらのプログラムの実行時に使用されるデータが記憶される。

空調制御プログラム８４０は、ＣＰＵ８０によって実行されるコンピュータプログラムである。空調制御プログラム８４０には、空調システム１による空調を制御するための処理が記述されている。

運転状態データ８４１は、空調システム１における現在の運転状態を示すデータである。詳細には、運転状態データ８４１には、冷房運転又は暖房運転を示す運転モードと、外気温と、空調機３ａ，３ｂに関するデータと、一次ポンプ４ａ，４ｂの駆動回転数と、二次ポンプ５の駆動回転数と、流量調整弁６ａ，６ｂの絞りの開度とが格納される。空調機３ａに関するデータには、空調エリアａの室温と、風量と、吹出温度と、目標室温とが含まれる。同様に、空調機３ｂに関するデータには、空調エリアｂの室温と、風量と、吹出温度と、目標室温とが含まれる。

上記において、空調エリアａ，ｂの目標室温とは、空調エリアａ，ｂに設置された図示しない空調リモコンを介してユーザにより設定された、当該ユーザが所望する室温である。各空調リモコンは、制御装置８と有線又は無線にて通信可能に接続する。各空調リモコンは、ユーザにより目標室温が設定されると、かかる目標室温を制御装置８に通知する。

相関テーブル８４２は、ＣＰＵ８０の学習により構築された相関データが、複数格納されたデータテーブルである。本実施の形態では、相関テーブル８４２には、各空調機３に対応した２つの相関データ（以下、相関データａ，ｂという。）が格納される。相関データａは、後述する停止前制御の実行開始時の空調エリアａの空調負荷と、その後に空調エリアａの室温が予め定めた許容範囲で継続する継続時間との相関（図６参照）を示すデータである。本実施の形態において、１日の予め定めた時刻（以下、空調停止時刻という。）になると、空調システム１は空調を停止する。即ち、空調停止時刻になると、全ての熱源機２及び全ての空調機３の運転が停止される。停止前制御とは、空調停止時刻になる前に行う制御であり、省エネルギーを目的とする制御である。停止前制御の詳細については、後述する。

同様に、相関データｂは、上記の停止前制御の実行開始時の空調エリアｂの空調負荷と、その後に空調エリアｂの室温が予め定めた許容範囲で継続する継続時間との相関（図６参照）を示すデータである。

本実施の形態において、空調負荷は、室内外の温度差（ΔＴ）とみなされる。ΔＴは、以下のように算出される。
冷房運転時：ΔＴ＝外気温−室温
暖房運転時：ΔＴ＝室温−外気温

また、本実施の形態において、上記の許容範囲とは、冷房運転時においては、停止前制御の実行開始時の空調エリアａ（又は空調エリアｂ）の室温＋１Ｋ未満であること意味し、暖房運転時においては、停止前制御の実行開始時の空調エリアａ（又は空調エリアｂ）の室温−１Ｋ未満であること意味する。つまり、相関テーブル８４２の相関データａにおいて、上記の継続時間とは、停止前制御の実行開始時の空調エリアａの室温が、１Ｋ以上変化するまでの時間ということになる。同様に、相関テーブルｂにおいて、上記の継続時間とは、停止前制御の実行開始時の空調エリアｂの室温が、１Ｋ以上変化するまでの時間ということになる。

続いて、制御装置８の機能について説明する。制御装置８は、機能的には、図７に示すように、通常空調制御部８００と、開始時刻決定部８０１と、停止前制御部８０２と、学習部８０３とを備える。これらの機能部は、ＣＰＵ８０によって、二次記憶装置８４に記憶される空調制御プログラム８４０が実行されることで実現される。

通常空調制御部８００は、通常時における空調制御を行う。通常時とは、本実施形態では、当該建物を使用する企業の始業時刻から、後述する停止前制御部８０２による停止前制御の開始時刻までの間をいう。この通常時において、通常空調制御部８００は、一般的な空調制御、即ち、空調エリアａ，ｂの室温が、それぞれの目標室温となるような空調制御を行う。具体的には、通常空調制御部８００は、空調機３ａ，３ｂの吹出温度が、空調エリアａ，ｂの目標室温となるように、流量調整弁６ａ，６ｂの絞りの開度を調整し、また、空調エリアａ，ｂの空調負荷（即ち、ΔＴ）の大きさに応じて、空調エリアａ，ｂの風量、一次ポンプ４ａ，４ｂ、二次ポンプ５の搬送量を調整する。そして、空調機３ａ，３ｂが、目標室温の空気を上記の調整された風量で供給できるように熱源機２ａ，２ｂを制御する。

なお、通常時における空調については、制御装置８は関与しなくてもよい。この場合、制御装置８を除く空調システム１によって空調が行われる。

開始時刻決定部８０１は、停止前制御部８０２による停止前制御の実行に先んじて、停止前制御の実行時間を見積もることにより、停止前制御の実行を開始すべき時刻（以下、実行開始時刻という。）を決定する。詳細には、開始時刻決定部８０１は、空調停止時刻（ＴＩＭＥ＿Ｅ）の予め定めた時間（ｔｉｍｅ＿ｐ）前の時刻になると、空調エリアａ及び空調エリアｂの空調負荷（即ち、上記のΔＴ）を取得する。ＴＩＭＥ＿Ｅは、例えば、当該建物を使用する企業の終業時刻である。また、ｔｉｍｅ＿ｐは、例えば、３０分である。

そして、開始時刻決定部８０１は、相関テーブル８４２の相関データａを参照して、取得した空調エリアａの空調負荷に対応する継続時間（以下、継続時間ａという。）を取得する。また、開始時刻決定部８０１は、相関テーブル８４２の相関データｂを参照して、取得した空調エリアｂの空調負荷に対応する継続時間（以下、継続時間ｂという。）を取得する。

開始時刻決定部８０１は、最短の継続時間を停止前制御の実行見込時間（ｔｉｍｅ＿ｔ）として選択する。即ち、開始時刻決定部８０１は、取得した継続時間ａ，ｂの内、短い方をｔｉｍｅ＿ｔとする。開始時刻決定部８０１は、ＴＩＭＥ＿Ｅとｔｉｍｅ＿ｔに基づき、実行開始時刻（ＴＩＭＥ＿ＳＴ）を決定する。つまり、ＴＩＭＥ＿Ｅのｔｉｍｅ＿ｔ前の時刻をＴＩＭＥ＿ＳＴに決定する。図８に、ＴＩＭＥ＿ＳＴを決定する時刻と、決定したＴＩＭＥ＿ＳＴと、ＴＩＭＥ＿Ｅの関係を示す。

停止前制御部８０２は、開始時刻決定部８０１により決定されたＴＩＭＥ＿ＳＴになると、熱源機２ａ，２ｂの運転台数を減らした空調制御、即ち、停止前制御を行う。以下、この停止前制御について詳細に説明する。なお、以下の説明では、熱源機２の台数は、２台に限定されず、３台以上の場合も含まれる。なお、空調機３についても、２台に限定されることはなく、３台以上の場合も含まれてもよいが、ここでは、説明を簡単にするため、空調機３ａ，３ｂの２台であるものとする。

停止前制御部８０２は、先ず、現在運転している各熱源機２の運転能力（空調能力ともいう。）を検出し、これらを合算した、現在の全運転能力（Ｑｎ）を算出する。各熱源機２の運転能力は、例えば、圧縮機２０の駆動周波数、当該熱源機２を通過する冷温水の流量等によって算出してもよい。また、停止前制御部８０２は、空調機３ａ，３ｂの現在の風量を合算した、現在の全風量（Ｖｎ）を算出する。さらに、停止前制御部８０２は、空調機３ａ，３ｂの風量の下限値を合算した下限時の全風量（Ｖｍｉｎ）を算出する。この下限値は、例えば、空調機３ａ，３ｂの最小風量である。

停止前制御部８０２は、空調機３の全風量が上記のＶｍｉｎの場合において、空調機３ａ，３ｂの吹出温度が各々の目標室温と同じ温度となるために必要な全運転能力（Ｑ２）を算出する。Ｑ２は、以下のように算出される。
Ｑ２＝Ｑｎ×Ｖｍｉｎ／Ｖｎ（式１）

次に、停止前制御部８０２は、算出したＱ２に対応する熱源機２の必要運転台数（ｎ）を以下のように算出する。
ｎ＝Ｑ２／Ｑｒａｔｅｄ（式２）

上記の式において、Ｑｒａｔｅｄは、熱源機２の１台当たりの定格能力である。定格能力に関する情報は、工事担当者等により、予め、制御装置８に入力され、二次記憶装置８４に保存されているものとする。

そして、停止前制御部８０２は、空調機３の全風量がＶｍｉｎとなるように、空調機３ａ，３ｂのファン３１の風量を調整すると共に、熱源機２の運転台数をｎに減らす。例えば、実行開始時刻以前の熱源機２の運転台数が３であり、ｎ＝２の場合、停止前制御部８０２は、熱源機２の運転台数を２に減らす。つまり、何れか１台の熱源機２の運転を停止させる。また、停止前制御部８０２は、熱源機２の運転台数の低減に応じて、一次ポンプ４の運転台数を減らしたり、又は、一次ポンプ４若しくは二次ポンプ５の搬送量を低下させる。

その後、ＴＩＭＥ＿Ｅ（空調停止時刻）になると、停止前制御部８０２は、残りの熱源機２の運転を停止させると共に、全ての空調機３と、一次ポンプ４ａ，４ｂと、二次ポンプ５の運転を停止させる。

上記の停止前制御部８０２による停止前制御を簡単な図で示すと、図９及び図１０のようになる。つまり、全運転能力と全風量は、ＴＩＭＥ＿ＳＴの前後で図９に示すように変化する一方、空調機３の吹出温度は、図１０に示すように、ＴＩＭＥ＿ＳＴより前の温度、即ち、目標室温と同じ温度のまま維持される。

図７に戻り、学習部８０３は、前述した相関データａ及び相関データｂを学習により構築する。詳細には、学習部８０３は、ＴＩＭＥ＿ＳＴ（実行開始時刻）になると、運転状態データ８４１を参照して、各空調エリア（空調エリアａ，ｂ）の空調負荷及び室温を取得する。前述したように、本実施の形態では、空調負荷は、室内外の温度差（ΔＴ）である。以下、空調エリアａの空調負荷及び室温を空調負荷ａ及び室温ａといい、空調エリアｂの空調負荷及び室温を空調負荷ｂ及び室温ｂという。

以後、ＴＩＭＥ＿Ｅ（空調停止時刻）になるまで、学習部８０３は、室温ａ，ｂを監視し、１Ｋ以上変化するまでのそれぞれの時間（即ち、継続時間ａ，ｂ）を計時して取得する。そして、学習部８０３は、取得した空調負荷ａと継続時間ａのセットを二次記憶装置８４に保存すると共に、これまでに取得した複数の空調負荷ａと継続時間ａのセットに基づいて、周知の統計解析手法を用いて相関データａを構築する（図１１参照）。同様に、学習部８０３は、取得した空調負荷ｂと継続時間ｂのセットを二次記憶装置８４に保存すると共に、これまでに取得した複数の空調負荷ｂと継続時間ｂのセットに基づいて、周知の統計解析手法を用いて相関データｂを構築する（図１１参照）。

相関データａ，ｂは、上記のようにして構築されるので、各々の精度は、停止前制御の実行回数が少ないと低く、実行回数が増加するにつれて高まるものである。このため、停止前制御の実行回数が予め定めた下限数に達していない場合、開始時刻決定部８０１は、二次記憶装置８４に保存されているデフォルトの相関データａ，ｂを使用して、実行開始時刻（ＴＩＭＥ＿ＳＴ）を決定する。これらのデフォルトの相関データａ，ｂは、空調エリアａ，ｂに関する様々な情報、例えば、広さ、日射の影響、用途、設置される機器の種類及び台数等をパラメータとして、予め定めたアルゴリズムにより作成されたものである。

図１２は、制御装置８により実行される空調制御処理の手順を示すフローチャートである。制御装置８は、毎日の予め定めた時刻（本実施の形態では、始業時刻）になると、この空調制御処理を実行する。

ＣＰＵ８０は、現時刻がＴＩＭＥ＿Ｅ（空調停止時刻）からｔｉｍｅ＿ｐ（例えば、３０分）前の時刻であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１でＹＥＳの場合、開始時刻決定部８０１によって開始時刻決定処理が実行される（ステップＳ１０２）。一方、ステップＳ１０１でＮＯの場合、ステップＳ１０３に移行する。

図１３は、開始時刻決定部８０１により実行される開始時刻決定処理の手順を示すフローチャートである。先ず、開始時刻決定部８０１は、空調エリアａ，ｂの空調負荷として、各々の室内外の温度差（ΔＴ）を取得する（ステップＳ２０１）。そして、開始時刻決定部８０１は、相関テーブル８４２の相関データａ，ｂを参照して、取得した空調エリアａ，ｂの空調負荷に対応する継続時間ａ，ｂを取得する（ステップＳ２０２）。

次に、開始時刻決定部８０１は、最短の継続時間を停止前制御の実行見込時間（ｔｉｍｅ＿ｔ）として選択する（ステップＳ２０３）。即ち、開始時刻決定部８０１は、取得した継続時間ａ，ｂの内、短い方をｔｉｍｅ＿ｔとする。そして、開始時刻決定部８０１は、ＴＩＭＥ＿Ｅのｔｉｍｅ＿ｔ前の時刻をＴＩＭＥ＿ＳＴ（実行開始時刻）に決定する（ステップＳ２０４）。これにより、開始時刻決定処理が終了し、図１２のステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０３では、ＣＰＵ８０は、現時刻がＴＩＭＥ＿ＳＴであるか否かを判定する。ステップＳ１０３でＹＥＳの場合、停止前制御部８０２によって停止前制御処理が実行される（ステップＳ１０４）。一方、ステップＳ１０３でＮＯの場合、通常空調制御部８００が、通常時における空調制御を行う（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５の後、ステップＳ１０１に戻る。

図１４は、停止前制御部８０２により実行される停止前制御処理の手順を示すフローチャートである。停止前制御部８０２は、Ｑｎ（現在の全運転能力）と、Ｖｎ（現在の全風量）と、Ｖｍｉｎ（下限時の全風量）を算出する（ステップＳ３０１）。

停止前制御部８０２は、算出したＱｎ、Ｖｎ及びＶｍｉｎを用いてＱ２を算出する（ステップＳ３０２）。前述したようにＱ２は、空調機３の全風量がＶｍｉｎの場合において、空調機３ａ，３ｂの吹出温度が各々の目標室温となるのに必要な全運転能力であり、前述の式１により算出される。

停止前制御部８０２は、算出したＱ２をＱｒａｔｅｄ（熱源機２の１台当たりの定格能力）で除算することで熱源機２の必要運転台数（ｎ）を算出する（ステップＳ３０３）。

次に、停止前制御部８０２は、空調機３の全風量がＶｍｉｎとなるように、空調機３ａ，３ｂの風量を低下させる（ステップＳ３０４）。詳細には、停止前制御部８０２は、空調機３ａ，３ｂの制御基板３３に対して、風量を最小にすることを指令する制御データを送信する。かかる制御データを受信した各制御基板３３は、ファン３１の送風量が最小になるように、ファン３１の回転数を調整する。これにより、空調機３ａ，３ｂのファン３１の送風量は最小となり、その結果、全風量はＶｍｉｎとなる。

そして、停止前制御部８０２は、熱源機２の運転台数を算出したｎに減らす（ステップＳ３０５）。例えば、実行開始時刻以前に熱源機２ａ，２ｂが運転していて、ｎ＝１の場合、停止前制御部８０２は、熱源機２ａ，２ｂの何れか１台の運転を停止させる。この場合、熱源機２ａ，２ｂの何れかの制御基板２７に対して、運転の停止を指令する制御データを送信する。かかる制御データを受信した制御基板２７は、圧縮機２０とファン２５の駆動を停止させる。これにより、当該熱源機２の運転が停止する。また、停止前制御部８０２は、熱源機２の運転台数の低減に応じて、一次ポンプ４の運転台数を減らしたり、又は、一次ポンプ４若しくは二次ポンプ５の搬送量を低下させる。

しかる後、現時刻がＴＩＭＥ＿Ｅ（空調停止時刻）になると（ステップＳ３０６；ＹＥＳ）、停止前制御部８０２は、残りの熱源機２の運転を停止させる（ステップＳ３０７）。また、停止前制御部８０２は、一次ポンプ４ａ，４ｂと二次ポンプ５の運転を停止させる（ステップＳ３０８）。詳細には、制御装置８は、一次ポンプ４ａ，４ｂと二次ポンプ５に対して、運転の停止を指令する制御データを送信する。かかる制御データを受信した各ポンプは、運転を停止する。

そして、停止前制御部８０２は、全ての空調機３の運転を停止させる（ステップ３０９）。詳細には、制御装置８は、空調機３ａ，３ｂの制御基板３３に対して、運転の停止を指令する制御データを送信する。かかる制御データを受信した各空調機３の制御基板３３は、ファン３１の駆動を停止させる。これにより、空調機３ａ，３ｂからの送風が停止する。以上の停止前制御処理が終了すると、図１２に示す空調制御処理も終了する。

なお、上記の各フローチャートでは示さなかったが、前述したように、学習部８０３は、停止前制御部８０２による停止前制御処理が実行されている間、即ち、ＴＩＭＥ＿ＳＴ（実行開始時刻）からＴＩＭＥ＿Ｅ（空調停止時刻）の間、相関データａ及び相関データｂを構築する処理を実行する。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る空調システム１によれば、制御装置８は、空調停止時刻（ＴＩＭＥ＿Ｅ）の前に、熱源機２の運転台数を減らした空調制御（停止前制御）を行うものの、全ての熱源機２の運転を強制停止させるのではなく、目標室温に極力近い温度の空気が空調エリアに供給されるように空調システム１を制御する。このため、快適性を維持しつつ、省エネルギー効果の高い空調を実現できる。

また、停止前制御の実行開始時刻（ＴＩＭＥ＿ＳＴ）は、現在の空調負荷と、停止前制御時の学習により構築された相関データに基づいて決定される。この相関データは、停止前制御の実行開始時の空調エリアの空調負荷と、停止前制御の実行開始時の空調エリアの室温が許容範囲（変化が１Ｋ未満）で継続する継続時間との相関を示すデータである。このため、停止前制御の実行時間を、快適性及び省エネルギー性の観点から、より適切な時間に設定することができる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更は勿論可能である。

例えば、流量調整弁６ａ，６ｂは、それぞれ空調機３ａ，３ｂに内蔵される構成であってもよい。この場合、制御装置８は、空調機３ａ，３ｂの制御基板３３を介して、流量調整弁６ａ，６ｂの絞り開度を調整する。

また、上記の実施の形態では、空調負荷を室内外の温度差（ΔＴ）とみなした。しかし例えば、空調システム１に、空調エリアの在室者の発熱量、空調エリアに設置されている機器の発熱量、外皮負荷、日射負荷、換気負荷の一部又は全部を検出するための１又は複数の検出装置を備えるようにして、制御装置８が、これらの検出装置の検出結果に基づいて、空調負荷を算出してもよい。上記において、外皮負荷とは、壁から空調エリアに侵入する熱量であり、換気負荷とは、換気によって空調エリアに侵入する熱量を意味する。

上記の実施の形態では、下限時の全風量（Ｖｍｉｎ）は、各空調機３の最小風量を合算することで算出されたが、この方法に限定されることはない。例えば、各空調機３の現在の風量に予め定めた１より小さい係数を掛けた値の合算を下限時の全風量（Ｖｍｉｎ）としてもよい。

また、上記の実施の形態では、停止前制御部８０２は、実行開始時刻（ＴＩＭＥ＿ＳＴ）になると、空調機３の全風量が上記のＶｍｉｎの場合の全運転能力（Ｑ２）と、Ｑ２に対応する熱源機２の必要運転台数（ｎ）を算出した。しかし、停止前制御部８０２は、ＴＩＭＥ＿ＳＴより前（例えば、ＴＩＭＥ＿ＳＴを決定する時刻）にＱ２及びｎを算出し、その後、ＴＩＭＥ＿ＳＴになると、熱源機２の運転台数をｎに減らすようにしてもよい。

また、制御装置８の少なくとも一部の機能が、熱源機２の制御基板２７、空調機３の制御基板３３又は前述した空調リモコンで実現されるようにしてもよい。

また、上記の実施の形態では、制御装置８のＣＰＵ８０によって二次記憶装置８４に記憶されている空調制御プログラム８４０が実行されることで、制御装置８の各機能部（図７参照）が実現された。

しかし、制御装置８の機能部の全部又は一部が、専用のハードウェアで実現されるようにしてもよい。専用のハードウェアとは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又は、これらの組み合わせ等である。

また、上記の空調制御プログラム８４０は、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、光磁気ディスク（Magneto-Optical Disc）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、メモリカード、ＨＤＤ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布することも可能である。そして、かかるプログラムを特定の又は汎用のコンピュータにインストールすることによって、当該コンピュータを上記実施の形態における制御装置８として機能させることも可能である。

また、空調制御プログラム８４０をインターネット上の他のサーバが有するディスク装置等に格納しておき、当該サーバから制御装置８に空調制御プログラム８４０がダウンロードされるようにしてもよい。

本発明は、広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能である。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

１空調システム、２ａ，２ｂ熱源機、３ａ，３ｂ空調機、４ａ，４ｂ一次ポンプ、５二次ポンプ、６ａ，６ｂ流量調整弁、７ａ，７ｂ，２６，３２温度センサ、８制御装置、２０圧縮機、２１四方弁、２２第１熱交換器、２３膨張弁、２４第２熱交換器、２５，３１ファン、２７，３３制御基板、３０熱交換器、８０ＣＰＵ、８１ＲＯＭ、８２ＲＡＭ、８３通信インタフェース、８４二次記憶装置、８５バス、８００通常空調制御部、８０１開始時刻決定部、８０２停止前制御部、８０３学習部、８４０空調制御プログラム、８４１運転状態データ、８４２相関テーブル

Claims

温調した水を供給する複数の熱源機と、前記熱源機から供給された水と空調エリアから取り込んだ空気の熱交換を行う空調機と、制御装置と、を備える空調システムであって、
前記制御装置は、
予め定めた空調停止時刻の前に、前記空調機が前記空調エリアに供給する空気の風量を低下させると共に、前記複数の熱源機の運転台数を減らした空調制御を行う停止前制御手段と、
前記空調エリアの空調負荷と前記空調制御の実行時に前記空調エリアの空気温度が予め定めた許容範囲で継続する継続時間との相関を示す相関データを記憶する記憶手段と、
前記空調停止時刻の予め定めた時間前に前記相関データと前記空調エリアの現在の空調負荷とに基づいて、前記空調制御の実行時間を見積もる時間見積手段と、を備え、
前記停止前制御手段は、現在時刻から前記空調停止時刻までの残り時間が、前記時間見積手段により見積もられた実行時間になると前記空調制御を開始する、空調システム。
前記相関データを学習により構築する学習手段をさらに備える、請求項１に記載の空調システム。
前記停止前制御手段は、前記空調制御の開始時又は前記開始時より予め定めた時間前に、前記空調エリアへ前記空調機が供給している空気の風量を示す第１風量と、前記空調機が供給している空気の温度を示す吹出温度と、前記複数の熱源機の全運転能力とを取得し、取得した前記第１風量、前記吹出温度及び前記全運転能力と、前記第１風量を予め定めた条件に従って低下させた第２風量とに基づいて、前記熱源機の必要運転台数を算出し、前記必要運転台数に基づいて、前記複数の熱源機の運転台数を減らす、請求項１又は２に記載の空調システム。
前記空調エリアの空調負荷は、外気温度と前記空調エリアの空気温度により定まる、請求項１から３の何れか１項に記載の空調システム。
前記空調エリアに居る人の発熱量と、前記空調エリアに設置された機器の発熱量と、外皮負荷と、日射負荷と、換気負荷の内の少なくとも１つに基づいて、前記空調エリアの空調負荷を取得する負荷取得手段をさらに備える、請求項１から４の何れか１項に記載の空調システム。
温調した水を供給する複数の熱源機と、前記熱源機から供給された水と空調エリアから取り込んだ空気の熱交換を行う空調機を制御する制御装置であって、
予め定めた空調停止時刻の前に、前記空調機が前記空調エリアに供給する空気の風量を低下させると共に、前記複数の熱源機の運転台数を減らした空調制御を行う停止前制御手段と、
前記空調エリアの空調負荷と前記空調制御の実行時に前記空調エリアの空気温度が予め定めた許容範囲で継続する継続時間との相関を示す相関データを記憶する記憶手段と、
前記空調停止時刻の予め定めた時間前に前記相関データと前記空調エリアの現在の空調負荷とに基づいて、前記空調制御の実行時間を見積もる時間見積手段と、を備え、
前記停止前制御手段は、現在時刻から前記空調停止時刻までの残り時間が、前記時間見積手段により見積もられた実行時間になると前記空調制御を開始する、制御装置。
温調した水を供給する複数の熱源機と、前記熱源機から供給された水と空調エリアから取り込んだ空気の熱交換を行う空調機を制御する制御装置によって実行される空調制御方法であって、
停止前制御手段が、予め定めた空調停止時刻の前に、前記空調機が前記空調エリアに供給する空気の風量を低下させると共に、前記複数の熱源機の運転台数を減らした空調制御を行い、
時間見積手段が、記憶装置に記憶される、前記空調エリアの空調負荷と前記空調制御の実行時に前記空調エリアの空気温度が予め定めた許容範囲で継続する継続時間との相関を示す相関データと、前記空調エリアの現在の空調負荷に基づいて、前記空調制御の実行時間を見積もり、
前記停止前制御手段が、現在時刻から前記空調停止時刻までの残り時間が、前記時間見積手段により見積もられた実行時間になると前記空調制御を開始する、空調制御方法。
温調した水を供給する複数の熱源機と、前記熱源機から供給された水と空調エリアから取り込んだ空気の熱交換を行う空調機を制御するコンピュータを、
予め定めた空調停止時刻の前に、前記空調機が前記空調エリアに供給する空気の風量を低下させると共に、前記複数の熱源機の運転台数を減らした空調制御を行う停止前制御手段、
前記空調停止時刻の予め定めた時間前に、記憶装置に記憶される相関データと前記空調エリアの現在の空調負荷とに基づいて、前記空調制御の実行時間を見積もる時間見積手段、として機能させ、
前記相関データは、前記空調エリアの空調負荷と前記空調制御の実行時に前記空調エリアの空気温度が予め定めた許容範囲で継続する継続時間との相関を示し、
前記停止前制御手段は、現在時刻から前記空調停止時刻までの残り時間が、前記時間見積手段により見積もられた実行時間になると前記空調制御を開始する、プログラム。