JP2022157917A - air conditioning system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、事務所ビルなどの建屋に配置された大部屋の執務室(作業室等の室内)の空調制御に係り、特に、建屋に付属した空調機(AHU)を有し、室内の天井面に設置したファン付吹出口(ファン・デフューザ・ユニット:FDU)を用いたダクト方式(以下、FDU方式又はFDUシステム)にて空調対象室内を概念的に区分した仮想区画ごとの温度に加えて、当該仮想区画の領域ごとの表面温度を効率良く計測できる構成として、適切な温度が概念的に区分した室内空間(上記の仮想区画)ごとに得られる応答性の良い空調システムに関する。 The present invention relates to air conditioning control of a large office (room such as a work room) arranged in a building such as an office building. In addition to the temperature of each virtual compartment where the room to be air-conditioned is conceptually divided by the duct system (hereinafter referred to as the FDU system or FDU system) using the outlet with a fan (fan diffuser unit: FDU) installed on the surface The present invention relates to an air conditioning system with good response, in which an appropriate temperature is obtained for each conceptually divided indoor space (virtual compartment) as a configuration capable of efficiently measuring the surface temperature of each area of the virtual compartment.
例えば、事務所ビルなどの中規模・大規模面積の居室である室内の執務環境の空調には、一般的には変風量単一ダクト方式が採用されている。
大空間となる執務室において、外壁や窓に近いペリメータエリア、内部であるインテリアエリアそれぞれを更に区分した仮想区画ごとに可変風量装置(バリアブル・エアー・ボリュウム装置:VAV)を設け、空調機からは、小負荷時を除いて原則一定温度で空気を給気ダクトにて送給し、仮想区画ごとにその天井面などに設けた温度センサを設置し、VAVを操作器としてVAVコントローラ等において温度設定値と温度計測値との偏差に基づいて演算した結果の出力信号により、VAVの風量可変部を開閉制御し、室内負荷に対応する給気風量の供給制御を行っている。
For example, a variable air volume single duct system is generally used for air conditioning in indoor working environments such as office buildings, which are medium-sized or large-sized living rooms.
In the office, which is a large space, a variable air volume device (VAV) is installed for each virtual section that further divides the perimeter area near the outer wall and windows, and the interior area inside. , In principle, air is supplied at a constant temperature through an air supply duct except when the load is small, a temperature sensor is installed on the ceiling surface, etc. for each virtual section, and the temperature is set by a VAV controller, etc. using the VAV as an operating device. Based on the output signal calculated based on the difference between the value and the temperature measurement value, the opening/closing control of the variable air volume section of the VAV is performed to control the supply of the supplied air volume corresponding to the indoor load.
このように、仮想区画の代表温度を計測して制御するのが一般的であるが、この制御では不十分な場合がある。室内の居住者(執務者等)の体感温度は、居住者の好みや居住者周囲の室内温度、放射温度(室内表面からの輻射熱)、風速等々の要因(パラメータ)で左右されるため、代表部分の室内温度のみで制御すると、室内温度が設定通りであったとしても居住者の温熱感覚は必ずしも良好なものにならず、不快な傾向になる場合がある。
上記の一般的な変風量単一ダクト方式から発展して、もう少し仮想区画を小さくするために、一般的には天井裏を還気チャンバーとして使用するところ、天井裏を給気チャンバーとし、吹出口に風量可変ファンを内蔵して吹出口毎に給気風量を居住者の好みで変更可能なシステムとして、特開2019-132538号公報(特許文献1)で示すようなFDUシステムがある。
In this way, it is common to measure and control the representative temperature of the virtual compartment, but there are cases where this control is insufficient. The sensible temperature of indoor occupants (workers, etc.) depends on factors (parameters) such as resident preferences, room temperature around the occupants, radiant temperature (radiant heat from indoor surfaces), wind speed, etc. If the room temperature is controlled only by the partial room temperature, even if the room temperature is as set, the thermal sensation of the occupant will not always be good, and may tend to be uncomfortable.
Developing from the above general variable air volume single duct method, in order to make the virtual compartment a little smaller, the ceiling space is generally used as the return air chamber, but the ceiling space is used as the air supply chamber and the air outlet. There is an FDU system as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-132538 (Patent Document 1) as a system in which a variable air volume fan is built in and the air volume of each air outlet can be changed according to the preference of the resident.
図9は、FDUシステムとしての従来の室内空調システムの概略の説明図で、在席者5に加えてOA機器などの発熱機器(図示せず)も収容されている。符号6は在席者端末を示す。図9では説明を簡単にするために一つの仮想区画が室内全部を占めるように示されているが、実際は仮想区画が複数ある。
建屋1の天井裏には天井チャンバー1aがあり、 室内(仮想区画)1bとの間にある天井4には複数のFDU7が設けられている。室内1bの床3の下部には床下チャンバー1cが形成されており、床3の要所々々には吸込口3aが形成されている。FDU7とは、システム天井の1グリッドに照明器具と共に載せるだけで設置できるような例もある、内蔵する小型ファンが可変風量である軽量なファン一体型ディフューザユニットである。この図9において、FDU7につながっている線はダクトを示しているのではなく、信号線のイメージである。天井チャンバー1aは給気チャンバーとなっていて、FDUはダクト接続されず、天井チャンバー1a内の温調された空気を自身のファンで吸込み天井下へ吹出すものである。
FIG. 9 is a schematic explanatory diagram of a conventional indoor air-conditioning system as an FDU system, in which heat-generating equipment (not shown) such as OA equipment is accommodated in addition to
There is a
図示しない空調機からの給気(サプライエアー)SAは、空気取入口8から天井チャンバー1aに流入する。在籍者5は自身の端末(在籍者端末)6でFDU7の運転出力値を操作することで自分好みの風量に変更を加えることができる。
Supply air SA from an air conditioner (not shown) flows from an
すなわち、FDUシステム11は予め設定されている運転スケジュールに従ってセットされた運転値で運転されている。在籍者端末6から個別に指示された操作信号(操作指令)は通信線16でFDUシステム11に転送される。
FDUシステム11は、操作された在籍者端末6に対応するFDU7の運転出力値の変更指令を、通信子機15を介して当該対応するFDU7に転送する。当該FDU7は、その変更指令信号に応じて運転出力値を調整する。この指令信号の転送はLANの通信線、あるいは在籍者端末やFDUを駆動するための電力を供給する電力線を利用した多重搬送通信(PLC)を用いることができる。
That is, the FDU
The
なお、個々のFDU7から給気された空気(SA)は、室内1bに存在する熱負荷を空気自身の温熱又は冷熱にて空調処理した後に、床3に設けられた各吸込口3aから床下チャンバー1cに排気されて合流する。合流した空気は還気(リターンエアー)RAとして図示しない空調機にもどる。空調機では、このリターンエアーを清浄化処理し、必要に応じて外環境から外気を追加して空気取入口8から天井チャンバー1aに給気する。
In addition, the air (SA) supplied from each
このシステムでは、日付が変わると各在席者が調整したFDU運転値がリセットされる。リセットされない構成としてあっても、熱負荷は時刻ごとに変動し、居住者ごとに温熱感覚が異なるため、在席者は自身が希望する空調環境になるように操作指令を日ごとに発信する必要があった。
なお、FDUシステムは既知であるのでここでは必要な事項のみの説明とする。FDUシステムの詳細は、例えば特許文献1、特許文献2などを参照されたい。
In this system, each occupant's adjusted FDU operating value is reset when the date changes. Even with a configuration that does not reset, the heat load fluctuates by the hour, and each occupant has a different thermal sensation. was there.
Since the FDU system is well known, only the necessary items will be explained here. For details of the FDU system, refer to, for example,
特許文献1は、天井チャンバーから空調区画にファンを備えた空気吹き出し口(FDU)を設け、天井チャンバーに供給する空調空気量を調整する変風量ユニット、還気温度センサからの測定値で天井チャンバーに供給する空調空気量を調整すると共に、在席者のパソコン等の操作でFDUを制御することを可能とした空調システムを開示する。
In
また、特許文献2は、空調対象となるように設定した仮想区画毎の空気吹き出し口の温度を計測する給気温度センサを設け、このセンサの計測値で給気温度を制御する制御装置を備えた空調システムを開示する。
In addition,
上記特許文献1に開示された空調システムは、在席者のパソコン等(スマホ、タブレットなども含む)の操作でFDUを個別に制御することを可能にしている。しかしながら、日付が変わる毎に在席者が自身の好む状態にFDUを設定する必要があるため、在席者にとって煩雑感があると共に、同一の仮想区画で執務している在席者にとって必ずしも快適な空調設定になるとは限らず、要らざるストレス発生(在席者間、あるいは空調管理者へのクレーム)の原因ともなり得る。
The air-conditioning system disclosed in
特許文献2に開示のシステムは、上記特許文献1に記載の技術におけるストレス発生の可能性に加え、空調対象となる仮想区画毎の空気吹き出し口の温度で天井チャンバーへの給気温度を制御するため、個々の仮想区画の空調状態をバランスよく設定するには高度の調整計算が必要となり、制御手順が極めて複雑化し、システムの負荷が大きくなる。
In the system disclosed in
本発明の目的は、個別の在席者による「FDUの運転値設定の変更」に対応できると共に、仮想区画全体の空調環境を最適化することで前記従来技術における問題を解消した空調システムを提供することにある。 The object of the present invention is to provide an air-conditioning system that solves the problems of the prior art by optimizing the air-conditioning environment of the entire virtual section while being able to respond to "changes in FDU operating value settings" by individual people present. to do.
上記目的を達成するため、本発明に係る室内空調方法は、空調対象の室内(区画された仮想区画:以下、FDU区画)の天井面ではない実際の熱負荷近傍の表面温度を非接触温度センサで計測し、当該FDU区画の局所室内温度と見なし、予め任意に設定した目標温度になるようにFDUの運転出力補正値を演算する。この演算値で各FDU区画のFDUを制御することで快適な空調状態を演出できるようにした。 In order to achieve the above object, the indoor air conditioning method according to the present invention uses a non-contact temperature sensor to measure the surface temperature near the actual heat load, not the ceiling surface, of the room to be air-conditioned (divided virtual division: hereinafter referred to as FDU division). and regarded as the local room temperature of the FDU section, and the operating output correction value of the FDU is calculated so as to achieve an arbitrarily set target temperature. By controlling the FDU of each FDU section with this calculated value, a comfortable air-conditioning state can be produced.
上記目的を達成するための本発明の代表的構成を下記に列挙する。以下では、本発明を明確に理解するために、各構成に後述する実施例の参照符号を付してあるが、本発明はこの参照符号で特定される構成に限定されるものではない。なお、本発明において表面温度を計測するとは、FDU区画内の床、内壁、室内に置かれた様々な家具類、什器、各種電気・電子機器および居住者(人間、執務者)の表面から輻射される熱を測定することを意味する。 The representative configurations of the present invention for achieving the above objects are listed below. Hereinafter, in order to clearly understand the present invention, reference numerals of the embodiments described later are attached to each configuration, but the present invention is not limited to the configurations specified by these reference numerals. In the present invention, measuring the surface temperature means that radiation from the surface of the floor, inner wall, various furniture placed in the room, fixtures, various electrical and electronic devices, and residents (humans, workers) in the FDU section means to measure the heat generated.
本発明に係る空調システムは、
空調対象の建屋1の空間を1又は2以上の複数の小区画に仮想的に区分した仮想区画(FDU区画、以下、室内ともいう)1bを最適な温熱環境に保つための空調システムであって、
(1)前記各FDU区画の天井4に設けて空調機からの清浄な空気(サプライエアー)を天井チャンバー1aに導入する空気取入口8と、
前記各FDU区画の前記天井4に設置されて当該FDU区画1bに対して前記空調空気を下降給気するFDU7と、
前記各FDU区画1bの天井に設けた前記FDU7の近傍に設置されて当該FDU区画1b内の表面温度を計測する放射温度計(サーモパイルセンサ等)10と、
前記FDU区画1bのそれぞれに在席可能に設置された在籍者執務デスク5Aおよび在席者端末6と、
前記仮想区画1bの床3近傍から処理済み空気(リターンエアー)を排出する空気排出口9と、
前記FDU7に対して、その空気吹き出し量を制御するための運転出力値を演算して出力すると共に、初期運転出力値の設定とシステムの統括管理を行うFDUシステム11と、
前記各FDU区画1bに設置された前記放射温度計10の計測値を収集して前記FDUシステム11へ与える運転出力補正値を演算するサーモパイルシステム12と、
を備え、
前記サーモパイルシステム12は、前記FDUシステムに設定された初期の目標温度のデータと、前記サーモパイルシステム12が収集した各FDU区画の表面温度のデータと、前記在席者端末6の操作で生成された操作指令のデータとに基づいて、前記FDUシステム11に前記FDU7のそれぞれに与えるFDU運転出力値を演算する。
The air conditioning system according to the present invention includes:
An air conditioning system for maintaining an optimal thermal environment in a virtual section (FDU section, hereinafter also referred to as a room) 1b obtained by virtually dividing the space of the
(1) an
an
A radiation thermometer (such as a thermopile sensor) 10 that is installed near the
an enrolled
an
an
A
with
The
(2)前記サーモパイルシステム12は前記FDU区画1bに設置された前記放射温度計10の計測値データの収集周期監視手段を備え、当該計測値データの収集周期を一定の周期(好適には、30~600秒/回)とした。
(2) The
(3)前記サーモパイルシステム12は、収集した前記放射温度計の計測値から算出したFDU運転出力補正値を前記FDUシステム11に送信する送信周期設定手段を備え、当該送信周期を一定とした。
(3) The
(4)前記FDUシステム11は、前記各FDU7への運転出力値のデータ送信タイミング設定手段を備え、前記各FDU区画1bのFDU7への運転出力値のデータ送信タイミングを一定周期とする(好適には、20分毎)固定パターンと、前記在席者端末6の操作指令信号の発生時(操作2分後)とする任意パターンとの2つのタイミングで前記FDU7に運転出力値のデータを送出する。
(4) The
なお、本発明は、上記の構成および口述する実施の形態に記載される構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変更が可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above configurations and the configurations described in the embodiments to be described, and various modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
本発明によれば、空調対象の室内の温度測定値に加えて室内の全ての領域における表面温度をグローブ温度計を用いることなく取得して、仮想区画ごとの放射温度として演算し、放射温度に基づく目標設定値と現状推測値との差を演算して仮想区画ごとの補正設定温度値としてカスケード制御することで、居住空間内の位置によって偏らない快適性のある空調制御を得ることができる空調システムである。
また、本発明によれば、予め設定した目標温度になるようにFDUを制御すると共に、FDU区画に居る在席者の端末などから温冷変更の操作があった場合には目標温度が変更され、短時間(例えば、2分)でFDUの運転値が変更される。この目標温度はシステムに保持され、日付が変わってもリセットされることがない。
According to the present invention, in addition to the temperature measurement value in the room to be air-conditioned, the surface temperature in all areas of the room is acquired without using a globe thermometer, and is calculated as the radiation temperature for each virtual section. By calculating the difference between the target setting value and the current estimated value and performing cascade control as the corrected temperature setting value for each virtual compartment, it is possible to obtain comfortable air conditioning control that is not biased according to the position in the living space. System.
In addition, according to the present invention, the FDU is controlled so as to achieve a preset target temperature, and the target temperature is changed when an operation for changing hot or cold is performed from a terminal or the like of a person present in the FDU section. , the operating value of the FDU is changed in a short period of time (eg, 2 minutes). This target temperature is stored in the system and will not be reset even if the date changes.
以下、本発明に係る空調システムの実施形態について、実施例を参照して詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of an air conditioning system according to the present invention will be described in detail with reference to examples.
図1Aは本発明に係る空調システムの1実施例を適用するFDU区画の第1構成例と制御系統の説明図である。また、図1Bは本発明に係る空調システムの1実施例を適用するFDU区画の第2構成例と制御系統の説明図である。図1Aは、建屋1の空調対象となる室内(FDU区画1b)の床下に床下チャンバー1cを有して、室内を通過した空調空気が吸込口3aを通して床下チャンバー1cに排気され、床下チャンバー1cに設けた空気排出口9から図示しない空調機(AHU)に戻される構成としたものである。
FIG. 1A is an explanatory diagram of a first configuration example of an FDU section and a control system to which one embodiment of the air conditioning system according to the present invention is applied. FIG. 1B is an explanatory diagram of a second configuration example of the FDU section to which one embodiment of the air conditioning system according to the present invention is applied and a control system. 1A has an
図1Bは、床下チャンバーを有せず、室内を通過した空調空気が床3近傍に設置された空気排出口9から図示しない空調機に戻される構成としたものである。
1B does not have an underfloor chamber, and the conditioned air that has passed through the room is returned to an air conditioner (not shown) from an
図1Aと図1Bとは床下チャンバーの有無のみが相違し、空調制御のシステムを含めたその余の構成は同一であるので、以下では図1Aを代表的に参照して説明する。 1A and 1B differ only in the presence or absence of an underfloor chamber, and the rest of the configuration including the air-conditioning control system is the same, so the following description will be made with reference to FIG. 1A as a representative.
図1Aにおいて、本発明にかかる空調システムは、空調対象の建屋1の空間を1又は2以上の複数の小区画に仮想的に区分した仮想区画(以下、室内、FDU区画ともいう)1bを最適な温熱環境に保つための空調システムである。
各FDU区画の天井4には、空調機からの清浄な空気(サプライエアー)を天井チャンバー1aに導入する空気取入口8と、各FDU区画の天井4に設置されて当該FDU区画1bに対して空調空気を下降給気するFDU7と、各FDU区画1bの天井に設けたFDU7の近傍に設置されて当該FDU区画1b内の表面温度を計測する放射温度計10とを有している。なお、ここでは、放射温度計として代表的なデバイスであるサーモパイルセンサを用いることとするが、他の同様の機能を持つ放射温度計を排除するものではない。そして、ここでは、放射温度計を用いる放射温度制御システムを便宜上「サーモパイルシステム」とした。
放射温度を測定するために、グローブ温度計を居住空間の視覚的に目立つ高さに複数設置させる必要があり、グローブ温度計に人がぶつからないよう配慮する必要があった。正確な表面温度の算出には居住空間に多くのグローブ温度計を配置させる必要があるが、実際には人との接触が懸念されるため一般的に常時配置されることはなかった。天井に設置する放射温度計にて居住室の下方にある表面温度を計測し放射温度として見なして制御するものである。
In FIG. 1A, the air conditioning system according to the present invention optimizes a virtual section (hereinafter also referred to as an indoor or FDU section) 1b in which the space of a
The
In order to measure the radiation temperature, it was necessary to install multiple globe thermometers at visually conspicuous heights in the living space, and it was necessary to take care not to bump into the globe thermometers. Accurate calculation of the surface temperature requires many glove thermometers to be placed in the living space, but in practice they were not generally placed all the time due to concerns about contact with people. A radiation thermometer installed on the ceiling measures the surface temperature in the lower part of the living room and regards it as the radiation temperature for control.
前記FDU区画1bのそれぞれには、在席可能に設置された在席者5が着席する執務デスク5Aおよび在席者端末6と、FDU区画1bの床3に有する吸込口3aを通して室内空調処理済みの空気(リターンエアー)を排出する空気排出口9が設けられている。
In each of the
そして、空調対象区画とは側壁2で隔離された室外には、FDU7に対して、その空気吹き出し量を制御するための運転出力値を演算して出力すると共に、初期運転出力値の設定とシステムの統括管理を行うFDUシステム11と、各FDU区画1bに設置された放射温度計10の計測値を収集してFDUシステム11へ与える運転出力補正値を演算するサーモパイルシステム12が設置されている。FDUシステムは、運転管理者が空調に必要な初期設定値等の任意入力手段、FDU区画1bの物理的な配置を備え、サーモパイルシステム12は、サーモパターンを目視できる視覚モニター手段を備えている。
Then, for the outdoor space isolated from the air-conditioned section by the
サーモパイルシステム12は、FDU区画1bの表面温度データを収集してFDUシステム11からの各FDUの目標温度データに基づいて最適温度の演算を行う。FDUシステムに設定された初期の目標温度のデータと、前記サーモパイルシステム12が収集した各FDU区画の表面温度のデータと、在席者端末6の操作で生成された操作指令のデータとに基づいて、FDUシステム11に前記FDU7のそれぞれに与えるFDU運転出力値を演算する。
The
サーモパイルセンサを好適とする放射温度計10の計測値データは通信線16でサーモパイルシステム12に収集される。
Measurement data from
サーモパイルシステム12は、FDU区画1bに設置された放射温度計10の計測値データの収集周期監視手段を備え、当該計測値データの収集周期を一定の周期(好適には、30~600秒/回)で収集するようになっている。
The
また、サーモパイルシステム12には、収集した放射温度計の計測値から算出したFDU運転出力補正値をFDUシステム11に送信する送信周期設定手段を備えており、当該送信周期を一定としている。この放射温度計の計測値から算出したFDU運転出力補正値とは、当該FDU区画の発熱体(人体やOA機器など)が発熱していることをいち早く検知して補正することを示す。
Further, the
FDUシステム11には、各FDU7への運転出力値のデータ送信タイミング設定手段が備えられており、各FDU区画1bのFDU7への運転出力値のデータ送信タイミングを一定周期としている。この周期は、好適には、20分毎の固定パターンと、在席者端末6の操作指令信号の発生時(操作2分後)とする任意パターンとの2つのタイミングでFDU7に運転出力値のデータを通信手段16から通信子機15に送出する。通信子機15は自身の属するFDU区画1bの運転データを解読して自身のFDU7に与える。
The
FDUシステム11に設定された初期の目標温度のデータ、サーモパイルシステム12が収集した各FDU区画の表面温度のデータ、在席者端末6の操作で生成された操作指令のデータ、その他のデータの転送はそれ専用の通信線を介在させてもよいが、本実施例では、システムの稼働のための電力エネルギーを供給する電力線を用いた電力線多重搬送(PLC)手段16を通信手段とした。
Transfer of initial target temperature data set in the
図2は図1における(a)FDUの制御の流れと(b)データ処理系統の説明図である。FDUシステム11には、運転管理者が中央監視装置13からセットした「空調機の運転モード(冷房/暖房/除湿、等)」や、サーモパイルシステム12にセットした「サーモパイル検知温度(床、OA機器、什器等の表面温度)」の各初期データ又は調整データが入力される。
FIG. 2 is an explanatory diagram of (a) the control flow of the FDU and (b) the data processing system in FIG. The
FDUシステム11には、さらに、在席者端末(パソコン、スマートホン、タブレットなど)6からの操作指令データ(条件変更希望データ)が入力する。この在席者端末6から操作指令データが入力されると、上記した初期データあるいは調整データが変更される。
Further, the
サーモパイルシステム12は、FDUシステム11から上記の各データと目標温度の受け取りと並行して、サーモパイルセンサ10からの現在温度データ(現状の温度データ)を受け取る。サーモパイルシステム12はFDUごとの現在の計測値データと目標温度を比較し、現在の計測値表面温度が目標温度となる運転出力補正値をFDUシステムに与え、FDUシステムはこれを各FDUに転送する。この転送周期は、在席者(人間)の体感傾向を考慮して約20分とした。
The
図3は図1におけるサーモパイルシステムとFDUの制御関連図である。サーモパイルシステム12はFDU運転出力値計算手段12aを備え、任意に設定された目標温度とサーモパイルセンサの検知温度とからFDU運転出力値を演算する。演算結果はFDUシステム11に出力される。
FDUシステム11にはFDU運転出力値更新手段11aを有し、サーモパイルシステム12から、例えば20分ごとに与えられる運転出力補正値で現状の運転出力値を更新し、更新した運転出力値のデータを各FDU7に与える。
FIG. 3 is a control relationship diagram of the thermopile system and FDU in FIG. The
The
図4は図1におけるサーモパイル温度制御の処理手順の説明図で、(a)は処理の流れ図、(b)は(a)におけるデータと用語の説明図である。目標温度はFDUシステムから任意に設定される。この目標温度とFDU区画毎のサーモパイル検知温度[℃]とを用いて、調節計に内蔵されるような偏差に基づいた出力を算出する既知の演算プログラムで演算する(ステップ1:以下S-1のように記す)。演算プログラムに入力する検知温度は、1)平均温度、2)最高温度、3)最低温度から選択される。 FIG. 4 is an explanatory diagram of a processing procedure for thermopile temperature control in FIG. 1, (a) is a flow chart of processing, and (b) is an explanatory diagram of data and terms in (a). The target temperature is arbitrarily set from the FDU system. Using this target temperature and the thermopile detection temperature [°C] for each FDU section, calculation is performed with a known calculation program for calculating an output based on the deviation that is built into the controller (step 1: S-1 ). The detected temperature to be input to the calculation program is selected from 1) average temperature, 2) maximum temperature, and 3) minimum temperature.
この演算結果を用いて現在の温度から目標温度にするための当該FDU区画の室内温度変化量を算出する(S-2)。次に、この温度変化量となるように、FDUの運転出力値を算出し、FDUシステムに出力する(S-3)。この出力を受けてFDUは当該FDU区画が目標温度になるように吹出風量を制御す(S-4)。 Using this calculation result, the indoor temperature change amount of the FDU section is calculated for changing the current temperature to the target temperature (S-2). Next, the FDU operation output value is calculated so as to achieve this temperature change amount, and is output to the FDU system (S-3). In response to this output, the FDU controls the amount of blown air so that the FDU section will reach the target temperature (S-4).
上記FDU区画内への給気風量変更により当該区画の室内温度が変化する。この温度は当該区画に設置された非接触放射センサ(サーモパイルセンサ)で検出される(S-5)。この検出値はFDU区画毎のサーモパイル検知温度として上記(S-1)に戻され、演算がなされる。このループが繰り返される。 The indoor temperature of the FDU section changes due to the change in the amount of air supplied to the FDU section. This temperature is detected by a non-contact radiation sensor (thermopile sensor) installed in the section (S-5). This detected value is returned to the above (S-1) as the thermopile detected temperature for each FDU section, and calculation is performed. This loop is repeated.
在席者による操作で目標温度が変更されたら、再度計算を行い、例えば操作2分後にFDU運転出力値を出力してFDUを制御する。
また、当該FDU区画の現在温度が20分毎に更新されることで室内の状況が変わるため、再度計算を行う。これを繰り返す。
When the target temperature is changed by the operation of the person present, the calculation is performed again, and, for example, after two minutes of operation, the FDU operation output value is output to control the FDU.
In addition, since the current temperature of the FDU section is updated every 20 minutes and the indoor situation changes, the calculation is performed again. Repeat this.
図5は本発明のFDU区画の分割例を説明する建屋の平面図であり、空調対象となる建屋室内を等間隔の表面温度計測区画に仮想的に分画して、区画毎にマイクロボロメータを1個ずつ設置して温度分布を検証した結果である。図中、2aは建屋の壁面、2bは窓、室内に事務机や書棚などの配置を透視的に示してある。この表面温度計測区画毎(前記したFDU区画に相当)に設置したマイクロボロメータで計測したサーモグラフィーである。計測されたデータを図1のサーモパイルシステムのモニター上にカラーパターンで表示した。 FIG. 5 is a plan view of a building for explaining an example of dividing the FDU section of the present invention. The building interior to be air-conditioned is virtually divided into equally spaced surface temperature measurement sections, and a microbolometer is installed in each section. It is the result of installing one by one and verifying the temperature distribution. In the figure, 2a is the wall surface of the building, 2b is the window, and the layout of office desks, bookshelves, etc. in the room is shown transparently. It is a thermography measured by a microbolometer installed in each surface temperature measurement section (corresponding to the FDU section described above). The measured data were displayed in a color pattern on the monitor of the thermopile system in FIG.
図6は、図5に対応したサーモパイルシステムのモニター上に表示されたサーモグラフィーで、温度の違いを異なるカラーで表示される。雲形のパターン(不定形曲線)30は相違する表面温度の境界付近を示し、このパターンの内側と外側は異なるカラーで表示される。カラー表示は表面温度の高低がカラーの色相/彩度の違いで視覚的に識別できるように表示される。 FIG. 6 is a thermograph displayed on the monitor of the thermopile system corresponding to FIG. 5, showing temperature differences in different colors. A cloud pattern (irregular curve) 30 indicates the vicinity of the boundary of different surface temperatures, and the inside and outside of this pattern are displayed in different colors. The color display is displayed so that the high and low surface temperatures can be visually identified by the difference in color hue/saturation.
従来の室内温度のフィードバックによる空調制御では快適性を担保できなかったが、室内を等間隔の表面温度計測区画に分画して区画毎にサーモパイルを1個ずつ設置した計測区画とした場合に、これを複数集めた仮想区画(FDU区画1b)の表面温度の計測が簡便に可能となり、室内温度推測値が仮想区画ごとに算出できることとなる。
Conventional air-conditioning control based on indoor temperature feedback could not guarantee comfort. It is possible to easily measure the surface temperature of a virtual section (
仮想区画内FDU運転出力値計算手段を有し、
当該仮想区画内FDU運転出力値計算手段では、仮想区画毎に任意に設定する目標表面温度設定値と現状の表面温度推測値との差を計算し、当該目標表面温度設定値と現状の表面温度推測値との差がゼロとなるように、仮想区画内FDU運転出力補正値を変更して仮想区画内FDU運転出力値更新手段へ出力し、
前記仮想区画内FDU運転出力値更新手段では、前記FDU運転出力値の補正値として入力され元の仮想空間内FDU運転出力値に加減算されて求められ続ける前記仮想区画の補正FDU運転出力値を仮想区画ごとのFDUに出力し続け、
逐一変更される各仮想区画の目標表面温度設定値となるように給気風量を操作するカスケード制御を行うこととする。
すなわち、仮想区画毎に任意に設定する目標温度設定値と現状の室内温度推測値との差を計算し、当該目標温度設定値と現状の室内温度推測値との差がゼロとなるように、FDU運転出力値の補正値を演算する。
having virtual intra-partition FDU operation output value calculation means,
The intra-virtual compartment FDU operation output value calculating means calculates the difference between the target surface temperature set value arbitrarily set for each virtual compartment and the current surface temperature estimated value, and calculates the difference between the target surface temperature set value and the current surface temperature changing the intra-virtual compartment FDU operating output correction value so that the difference from the estimated value is zero, and outputting it to the intra-virtual compartment FDU operating output value updating means;
The intra-virtual compartment FDU operating output value update means virtualizes the corrected FDU operating output value of the virtual compartment, which is input as a correction value of the FDU operating output value and continues to be obtained by adding to or subtracting from the original intra-virtual space FDU operating output value. continue to output to the FDU per partition,
Cascade control is performed to operate the air supply volume so as to achieve the target surface temperature setting value of each virtual section that is changed one by one.
That is, the difference between the target temperature set value arbitrarily set for each virtual section and the current indoor temperature estimated value is calculated, and the difference between the target temperature set value and the current indoor temperature estimated value is zero. A correction value for the FDU operation output value is calculated.
FDU区画ごとの目標温度と推定室内温度の偏差より、目標温度となるように給気風量を操作するカスケード制御する。これより、快適性のある温熱環境を保った室内環境を実現できる。 Based on the difference between the target temperature and the estimated indoor temperature for each FDU section, cascade control is performed to operate the air supply volume so as to achieve the target temperature. As a result, it is possible to realize an indoor environment that maintains a comfortable thermal environment.
また、複数のマイクロボロメータを建屋室内の全域をカバーする如く設置することで、仮想区画内の表面温度をリアルタイムで検知できるため、内部発熱の急激な増減も把握し易く、熱負荷の増減に応じて予め温度設定値を上下させる制御も可能となる。 In addition, by installing multiple microbolometers to cover the entire interior of the building, it is possible to detect the surface temperature in the virtual compartment in real time. It is also possible to control the temperature setting value to be increased or decreased in advance.
図7は本発明のFDU区画の他の分割例を説明する建屋の平面図、図8は図7に対応したサーモパイルシステムのモニター上に表示された室内のサーモパターンの説明図である。図7は室内を異なる広さでFDU区画に分画してその区画毎に1又は複数のマイクロボロメータを設置して温度分布を検証した結果である。 FIG. 7 is a plan view of a building illustrating another example of division of the FDU section of the present invention, and FIG. 8 is an explanatory diagram of an indoor thermo pattern displayed on the monitor of the thermopile system corresponding to FIG. FIG. 7 shows the result of dividing the room into FDU sections with different sizes and installing one or a plurality of microbolometers in each section to verify the temperature distribution.
本実施例は、例えば、頻繁な温度変化が無いような領域は広く、室縁などのペリメータゾーンで方位による日射変化などで温度変化が激しい、あるいは人間の出入が多い領域などで温度変化が激しいと考えられる領域はより狭くFDU区画の設定を行うようにしたものである。 In this embodiment, for example, an area where there is no frequent temperature change is wide, a perimeter zone such as a room edge has a drastic temperature change due to a change in solar radiation depending on the direction, or an area where a lot of people come and go has a drastic temperature change. A narrower FDU partition is set for the area considered to be.
図7中、参照符号2は室内外周部材で、2aは壁面、2bは窓を示し、室内に事務机や書棚などの配置も図5と同様に透視的に示してある。この仮想的に区画したFDU区画は、面積が異なる7区画(FDU1~FDU7)に分画され、それぞれの区画毎に1つ又は複数したマイクロボロメータで計測したサーモグラフィーで表面温度を計測した。このサーモグラフィーはサーモパイルシステムのモニター上に表示される。
In FIG. 7,
図8は、サーモパイルシステムのモニター上に表示された図7に示した室内のサーモパターンの説明図である。各FDU区画は光学的に視野角を拡大したマイクロボロメータ、あるいは一つのFDU区画に複数のマイクロボロメータを配置するなどして、FDU区画それぞれの表面温度を計測してモニターに表示した。 FIG. 8 is an explanatory diagram of the indoor thermopattern shown in FIG. 7 displayed on the monitor of the thermopile system. Each FDU section measures the surface temperature of each FDU section by using a microbolometer with an optically enlarged viewing angle, or by arranging a plurality of microbolometers in one FDU section, and displays it on a monitor.
このように、マイクロボロメータを建屋室内の全域をカバーする如く設置することで、仮想区画内の表面温度をリアルタイムで検知できる頻繁な温度変化が無いような領域は広く、人間の出入が多い領域などで温度変化が激しいと考えられる領域はより狭くFDU区画の設定を行うことで適性のある温熱環境を提供することができる。 In this way, by installing microbolometers so as to cover the entire interior of the building, it is possible to detect the surface temperature in the virtual compartment in real time. In the area where the temperature change is considered to be drastic in , it is possible to provide an appropriate thermal environment by setting the FDU section more narrowly.
なお、上記した各実施例におけるサーモグラフィー取得手段としては、マイクロボロメータ(マイクロボロメータカメラ)のみでなく、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサ型の光電変換素子を用いた赤外線カメラなども採用できる。 As the thermography acquisition means in each of the above-described embodiments, not only a microbolometer (microbolometer camera) but also an infrared camera using a CCD image sensor or a CMOS image sensor type photoelectric conversion element can be employed.
FDU区画の大きさは対象とする室内の広さ、発熱体の発熱量、室内オフィス家具、什器などの数を考慮して柔軟に設定する。サーモグラフィー取得手段の設置数も同様にFDU区画の広さを考慮する。 The size of the FDU section is flexibly set in consideration of the size of the target room, the amount of heat generated by the heating element, the number of indoor office furniture, fixtures, and the like. The number of installed thermographic acquisition means also takes into account the size of the FDU compartment.
1・・・建屋
1a・・・天井チャンバー
1b・・・室内
1c・・・床下チャンバー
2・・・側壁
2a・・・壁面
2b・・・窓
3・・・床
3a・・・吸込口
4・・・天井
5・・・在席者(人間、執務者等)
6・・・在席者端末
7・・・FDU(空気吹出口)
8・・・空気取入口
9・・・空気排出口
10・・・温度センサ(放射温度計:サーモパイル等)
11・・・FDU
11a・・・FDU運転出力値更新手段
12・・・サーモパイルシステム
12a・・・FDU運転出力計算手段
13・・・中央監視装置
14・・・ネットワーク
15・・・通信子機
16・・・通信線
6 : Attendee terminal 7 : FDU (air outlet)
8
11 FDUs
11a FDU operation output value updating means 12
Claims (4)
前記各FDU区画の天井に設けて空調機からの清浄な空気を天井チャンバーに導入する空気取入口と、
前記各FDU区画の前記天井に設置されて当該FDU区画に対して前記空調空気を下降給気するFDUと、
前記各FDU区画の天井に設けた前記FDUの近傍に設置されて当該FDU区画内の表面温度を計測する放射温度計と、
前記FDU区画のそれぞれに在席可能に設置された在籍者執務デスクおよび在席者端末と、
前記仮想区画の床近傍から処理済み空気を排出する空気排出口と、
前記FDUに対して、その空気吹き出し量を制御するための運転出力値を出力すると共に、初期運転出力値の設定とシステムの統括管理を行うFDUシステムと、
前記各FDU区画に設置された前記放射温度計の計測値を収集して前記FDUシステムへ与える運転出力補正値を演算するサーモパイルシステムと、
を備え、
前記サーモパイルシステムは、前記FDUシステムに設定された初期の目標温度のデータと、前記サーモパイルシステムが収集した各FDU区画の表面温度のデータと、前記在席者端末の操作で生成された操作指令のデータとに基づいて、前記FDUシステムに前記FDUのそれぞれに与えるFDU運転出力値を演算することを特徴とする空調システム。 An air-conditioning system for maintaining an optimum temperature in virtual compartments (hereinafter also referred to as FDU compartments) obtained by virtually dividing the space of a building to be air-conditioned into one or more small compartments,
an air intake provided in the ceiling of each FDU compartment for introducing clean air from an air conditioner into the ceiling chamber;
an FDU installed on the ceiling of each FDU compartment to downwardly supply the conditioned air to the FDU compartment;
a radiation thermometer installed in the vicinity of the FDU provided on the ceiling of each FDU compartment to measure the surface temperature in the FDU compartment;
an enrolled employee work desk and an attendant terminal installed in each of the FDU sections so that they can be present;
an air outlet for discharging treated air from near the floor of the virtual compartment;
an FDU system that outputs an operating output value for controlling the amount of air blowing to the FDU, sets an initial operating output value, and performs overall management of the system;
a thermopile system that collects the measured values of the radiation thermometer installed in each FDU section and calculates an operation output correction value to be given to the FDU system;
with
The thermopile system includes initial target temperature data set in the FDU system, surface temperature data of each FDU section collected by the thermopile system, and operation commands generated by operating the attendant terminals. and calculating an FDU operation output value to be given to each of the FDUs in the FDU system based on the data.
The FDU system includes a timing setting means for setting the data transmission timing of the operation output value to each FDU, and a fixed pattern in which the data transmission timing of the operation output value to the FDU of each FDU section is set to a constant cycle, and 2. The air-conditioning system according to claim 1, wherein the operation output value data is sent to said FDU at two timings, one being when an operation command signal of a terminal is generated and an arbitrary pattern.
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