JP3062644B2 - 空調制御システム - Google Patents
空調制御システムInfo
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Description
る空調制御システムに関し、特にその熱媒体の送水圧力
を制御する空調制御システムに関するものである。
ム〕従来より、この種の空調制御システムとして、ポン
プからの吐出圧力(ポンプ前後の差圧:揚程)を送水圧
力とし、この送水圧力を一定に制御する空調制御システ
ムがあった。この空調制御システムでは、全空調負荷
(100%負荷)時に必要な流量を確保し得るものとし
て設定送水圧力を定め、実際の送水圧力が常にこの設定
送水圧力となるように、ポンプの回転数を制御する。
調制御システム〕また、この種の空調制御システムとし
て、例えば特開平3−195851号公報に示されてい
るような空調制御システムがある。図11は、この特開
平3−195851号公報に示された空調制御システム
のブロック図であり、同図において、1−1〜1−nは
負荷装置(空調機)、2−1〜2−nは空調機1−1〜
1−nに付設された制御弁、3−1〜3−nはカスケー
ド制御演算装置、4−1〜4−nは空調機1−1〜1−
nからの送風温度を検出する温度センサ、5−1〜5−
nは空調機1−1〜1−nによって制御される室内温度
を検出する温度センサ、6は送水圧力設定演算部、7は
送水圧力制御演算部、8は圧力発信器、9はポンプ、1
0はインバータである。
ド制御演算装置3−1〜3−nは、温度センサ4−1〜
4−n,5−1〜5−nからの温度情報に基づいて制御
弁2−1〜2−nの開度を決定し、その開度情報x1〜
xnを制御弁2−1〜2−nおよび送水圧力設定演算部
6へ送る。送水圧力設定演算部6は、図12にその内部
構成を示すように、開度情報x1〜xnを開度情報受信
部6−1で受ける。開度情報受信部6−1は、平均開度
演算部6−2とハイセレクト部6−3とに、開度情報x
1〜xnを出力する。平均開度演算部6−2は、開度情
報x1〜xnを平均し、平均開度xAVを求める。この平
均開度xAVは基準出力演算部6−4へ与えられる。基準
出力演算部6−4は平均開度xAVに対応する基準送水圧
力P0を加算器6−5へ与える。
x1〜xnより最高開度xmを選択し、偏差算出部6−
6へ与える。偏差算出部6−6は、所定の範囲を表す開
度率と最高開度xmとの開度偏差に対応する偏差圧力e
を算出し、送水圧補正値演算部6−7へ与える。送水圧
補正値演算部6−7は、偏差圧力eを時間積分し、所定
のリセット率Tで除算して、送水圧力補正値ΔPを演算
し、加算器6−5へ与える。加算器6−5は、基準送水
圧力P0と送水圧力補正値ΔPとを加算して、送水圧力
目標値Psを上下限設定回路6−8へ与える。上下限設
定回路6−8は、システム効率上、高すぎたり、低すぎ
る場合を排除して、送水圧力目標値Psを送水圧力設定
値SV3として送水圧力制御演算部7へ送る。これによ
り、送水圧力制御演算部7は、送水圧力設定値SV3と
圧力発信器8からの実際の吐出圧力(送水圧力)PV3
との差に基づいて、インバータ10に制御信号MV3を
出力して、ポンプ9の回転数を制御する。
xmに基づいて送水圧力補正値ΔPが決定されるから、
全ての空調機1−1〜1−nに対して、少なくとも、必
要最低限の送水圧力を確保することができ、また制御弁
2−1〜2−nの実際の開度状態に対応して送水圧力の
設定値を制御できることから、制御弁2−1〜2−nを
絞ることなく、ポンプ9自体の揚程を低くすることによ
り、ポンプ9の消費エネルギーの無駄を省くことができ
る。
うな従来の送水圧力制御装置によると、〔ポンプから
の吐出圧力を一定とする空調制御システム〕では、10
0%負荷時は年間数日のうち数時間であるにも拘らず、
ポンプからの吐出圧力が常に一定として制御されるた
め、ポンプの消費エネルギーが無駄に費やされてしまう
という問題があった。すなわち、50%負荷時を例にと
れば、100%負荷時に比べて流量を減少させるために
空調機に付設された制御弁が絞られることから、この制
御弁で圧損(エネルギー損失)が生じ、結果的にポンプ
の消費エネルギーが無駄に費やされてしまう。また、
〔ポンプからの吐出圧力を可変とする空調制御システ
ム〕では、カスケード制御演算装置3−1〜3−nにお
いて、一定差圧の下で弁開度と流量とが所定の関数で決
まっていることを前提として制御弁2−1〜2−nの開
度を決定し、その開度情報x1〜xnで制御弁2−1〜
2−nの開度を制御するようにしているため、制御弁2
−1〜2−nの前後差圧が変化したような場合、空調機
1−1〜1−nにおいて所望の流量(弁開度が一定でも
差圧が高くなると流量が増加し、低くなると減少する)
を得ることができなくなるという問題があった。すなわ
ち、通常、システム設計時には、制御弁両端差圧は一定
として設計される。ところが、この空調制御システムで
は、ポンプからの吐出圧力が可変であるから、吐出圧力
が頻繁に変動すると弁の両端差圧も変動することにな
り、設計時の差圧を保てなくなる。
なされたもので、その目的とするところは、送水圧力を
可変として省エネを図る一方、各空調機において所望の
流量を確実に得ることの可能な空調制御システムを提供
することにある。
るために、本発明は、第1〜第Nの空調機と、この第1
〜第Nの空調機に付設された第1〜第Nの制御弁と、こ
の第1〜第Nの制御弁に流れる冷温水の流量を検出する
第1〜第Nの流量計と、この第1〜第Nの流量計の検出
する冷温水の流量と供与される第1〜第Nの設定流量と
が合致するように第1〜第Nの制御弁の開度を制御する
第1〜第Nの弁開度制御ユニットと、第1〜第Nの空調
機の制御する実際の温度とこの温度に対して設定される
第1〜第Nの設定温度との偏差に応じ第1〜第Nの弁開
度制御ユニットへ第1〜第Nの設定流量を供与する一
方、第1〜第Nの弁開度制御ユニットによる第1〜第N
の制御弁の開度およびその制御弁に流れる冷温水の流量
に基づいて第1〜第Nの空調機への送水圧の状態を示す
空調機制御ステータスを決定する第1〜第Nの空調機コ
ントローラと、この第1〜第Nの空調機コントローラか
ら送られてくる第1〜第Nの空調機の空調機制御ステー
タスに基づいて総合送水状態を決定し、この決定した総
合送水状態に基づいて配管系の現在の設定送水圧力に対
する設定値変更幅を決定し、この決定した設定値変更幅
を現在の設定送水圧力に加算して今回の設定送水圧力と
する熱源コントローラと、この熱源コントローラから送
られてくる今回の設定送水圧力と圧力発信器の検出する
配管系の実際の送水圧力とが一致するようにポンプのイ
ンバータに制御信号を送出して回転数を制御する圧力コ
ントローラとを備えたものである。
開度制御ユニットによる第1〜第Nの制御弁の開度およ
びその制御弁に流れる冷温水の流量に基づいて第1〜第
Nの空調機への送水圧の状態を示す空調機制御ステータ
スが決定され、この第1〜第Nの空調機の空調機制御ス
テータスに基づいて総合送水状態が決定され、この総合
送水状態に基づいて配管系の現在の設定送水圧力に対す
る設定値変更幅が決定され、この設定値変更幅が現在の
設定送水圧力に加算されて今回の設定送水圧力とされ、
この今回の設定送水圧力と配管系の実際の送水圧力とが
一致するようにポンプの回転数が制御される。
る。図2は本発明に係る空調制御システムの一実施例を
示す計装図である。同図において、11−1〜11−n
は空調機、12−1〜12−nは空調機11−1〜11
−nに付設された制御弁(二方弁)、F1〜Fnは制御
弁12−1〜12−nに流れる冷温水の流量を検出する
流量計、VWV1〜VWVnはこの流量計F1〜Fnの
検出する冷温水の流量を空調機コントローラ13−1〜
13−nより供与される設定流量に合致するように制御
弁12−1〜12−nの開度を制御する弁開度制御ユニ
ット、13−1〜13−nは空調機コントローラ、14
−1〜14−nは空調機11−1〜11−nからの給気
温度を検出する温度センサ、15は流量計、16は熱源
コントローラ、17は圧力コントローラ、18は配管系
末端の送水圧力を検出する圧力発信器、19−1,19
−2は2次ポンプ(ブースタポンプ)、20−1,20
−2はインバータ、21はバイパス弁、22−1,22
−2は1次ポンプ、23−1,23−2は冷温水発生
機、24−1は往水管路、24−2は還水管路、25−
1〜25−3はヘッダである。
は、次の場所である。建物の1番高いところに設置さ
れた空調制御弁の近傍.ポンプからの引き回し距離が
最も長い空調制御弁の近傍.このうちのどちらを選ぶか
は建物によって適宜決めることができる。送水圧力を測
定する場所はポンプと制御弁との間の配管ならばどこで
も良いが、特に配管系末端で測定することが望ましい。
すなわち、配管系末端は配管の圧損による送水圧低下の
影響を最も受け易い場所なので、ここの送水圧力が所定
の値を満足するように制御すれば、全ての配管系におい
て所定の送水圧力を満足させることが可能となる。
1−1〜11−nは、建物の1階〜n階に設けられてお
り、往水管路24−1を介する冷温水の供給を受けて冷
温風を作り、この冷温風をダクトを介して各階の各部屋
へ供給する。各階の各部屋の給気通路にはVAVユニッ
ト(可変風量調節ユニット)が設けられており、このV
AVユニットでの風量(弁開度)の調節によって各部屋
の室温を設定温度に合わせ込ませる。これら各階の各V
AVユニットでの風量の調節状況は、各VAVコントロ
ーラより空調機コントローラ13−1〜13−nへ送ら
れる。空調機コントローラ13−1〜13−nは、各V
AVコントローラから送られてくる各VAVユニットで
の風量の調節状況に基づき、空調機11−1〜11−n
からの給気温度を設定し、この設定給気温度と実際の給
気温度との偏差に応じて設定流量を求め、この設定流量
を弁開度制御ユニットVWV1〜VWVnへ供与する。
弁開度制御ユニットVWV1〜VWVnは、流量計F1
〜Fnの検出する冷温水の流量を空調機コントローラ1
3−1〜13−nより供与される設定流量に合致するよ
うに制御弁12−1〜12−nの開度を制御する。
−nは、弁開度制御ユニットVWV1〜VWVnによる
流量制御状態に基づいて空調機11−1〜11−nの制
御状態(空調機制御ステータス)を決定し、この空調機
制御ステータスを熱源コントローラ16へ送る。図3は
空調機コントローラ13(13−1〜13−n)での空
調機制御ステータスの決定状況を示すフローチャートで
ある。このフローチャートに従い、空調機コントローラ
13は、制御弁12の全開状態が所定時間(例えば、5
分)保持されたか否かをチェックし(ステップ30
1)、所定時間保持されなかった場合には、空調機制御
ステータスを「送水圧過多」として熱源コントローラ1
6へ送る(ステップ302)。所定時間保持された場合
には、弁開度制御ユニットVWVによる流量制御状態が
所定時間(例えば、5分)のあいだ流量不足状態(実際
の流量が設定流量よりも不足している状態)を保持され
たか否かをチェックし(ステップ303)、流量不足状
態が保持されなかった場合には、空調機制御ステータス
を「最適送水圧」として熱源コントローラ16へ送る
(ステップ304)。流量不足状態が保持された場合に
は、空調機制御ステータスを「送水圧不足」として熱源
コントローラ16へ送る(ステップ305)。図4に空
調機制御ステータスと弁開度制御ユニットVWVによる
流量制御状態との関係を示す。なお、図4において
「〜」はその状況に無関係であることを示している。ま
た、この図において、「所定時間保持されていない」と
は、流量の場合、「流量不足状態でない」又は「一
時的に流量不足になったが一定時間に到るまで保持され
なかった」状態を言い、弁開度の場合、「制御弁が全
開状態でない」又は「一時的に制御弁が全開状態とな
ったが一定時間に到るまで保持されなかった」状態を言
う。
ントローラ13−1〜13−nより送られてくる空調機
制御ステータスに基づいて総合送水状態(総合送水ステ
ータス)を決定する。図5は熱源コントローラ16での
総合送水ステータスの決定状況を示すフローチャートで
ある。このフローチャートに従い、熱源コントローラ1
6は、空調機コントローラ13−1〜13−nからの空
調機制御ステータスに「送水圧不足」が一つでもあるか
否かをチェックする(ステップ501)。「送水圧不
足」が一つでもあれば総合送水ステータスを「送水圧不
足」と決定する(ステップ502)。「送水圧不足」が
なければ、「送水圧過多」の個数をチェックし、「送水
圧過多」の個数が設定個数(本実施例では1個)以上で
あれば、総合送水ステータスを「送水圧過多」と決定す
る(ステップ504)。「送水圧過多」の個数が設定個
数以下であれば、総合送水ステータスを「最適送水圧」
と決定する(ステップ505)。図6に総合送水ステー
タスと各空調機コントローラからの空調機制御ステータ
スとの関係を示す。なお、図6において、「○」はその
空調機制御ステータスが一つでもあることを示し、
「〜」はその空調機制御ステータスの有無に無関係であ
ることを示し、「×」はその空調機制御ステータスがな
いことを示している。
した総合送水ステータスに基づいて、配管系末端の現在
の設定送水圧力に対する設定値変更幅を決定する。図7
は熱源コントローラ16での設定値変更幅の決定状況を
示すフローチャートである。このフローチャートに従
い、熱源コントローラ16は、先に決定した総合送水ス
テータスをチェックする(ステップ701)。総合送水
ステータスが「最適送水圧」であれば、今回の設定値変
更幅を零として、すなわち前回の設定送水圧力Pspを今
回の設定送水圧力Pspとして(ステップ702)、圧力
コントローラ17へ送る(ステップ706)。これに対
し、総合送水ステータスが「送水圧不足」であれば、現
在の設定送水圧力Pspに応じ、今回の設定値変更幅(上
げ幅)ΔPU を決定したうえ、この設定値変更幅ΔPU
を前回(現在)の設定送水圧力Pspに加算して今回の設
定送水圧力Pspを求め(ステップ703)、圧力コント
ローラ17へ送る(ステップ706)。また、総合送水
ステータスが「送水圧過多」であれば、現在の設定送水
圧力Pspに応じ、今回の設定値変更幅(下げ幅)ΔPD
を決定したうえ、この設定値変更幅ΔPD を前回(現
在)の設定送水圧力Pspより差し引いて今回の設定送水
圧力Pspを求め(ステップ704)、設定送水圧有効レ
ンジ内であることを確認の上(ステップ705)、圧力
コントローラ17へ送る(ステップ706)。
ステータスが「送水圧不足」である場合の上げ幅ΔPU
および「送水圧過多」である場合の下げ幅ΔPD との関
係を示す。本実施例においては、現在の設定送水圧力P
spが高い場合(>1.0kg/cm2 )、上げ幅ΔPU お
よび下げ幅ΔPD を共に0.5kg/cm2 とし、現在の
設定送水圧力Pspが低い場合(≦1.0kg/cm2 )、
上げ幅ΔPU および下げ幅ΔPD を共に0.1kg/cm
2 としている。また、本実施例においては、設定送水圧
力Pspの決定を、すなわち総合送水ステータスに基づく
設定送水圧力Pspの見直しを、5分周期で行うようにし
ている。なお、本実施例において、上げ幅ΔPU および
下げ幅ΔPD は、現在の設定送水圧力Pspに拘らず一定
としてもよく、また、現在の設定送水圧力Pspに応じ比
例的(図9参照)に定めるようにしてもよい。
Pspを受けて、圧力コントローラ17は、設定送水圧力
Pspと圧力発信器18の検出する配管系末端の実際の送
水圧力Ppvとの差を求め、この差に応じた制御信号をイ
ンバータ20−1,20−1へ送り、設定送水圧力Psp
と配管系末端の実際の送水圧力Ppvとが一致するよう
に、ポンプ19−1,19−2の回転数を制御する。参
考として図1にこの空調制御システムの要部をブロック
図で示す。この空調制御システムにおいて、空調機コン
トローラ13−1〜13−nは、弁開度制御ユニットV
WV1〜VWVnによる流量制御状態に基づいて空調機
制御ステータスを決定し、この空調機制御ステータスを
熱源コントローラ16へ送る。熱源コントローラ16
は、空調機コントローラ13−1〜13−nから送られ
てくる空調機制御ステータスを受け、これら空調機制御
ステータスに基づいて総合送水ステータスを「送水圧不
足」,「最適送水圧」,「送水圧過多」の各状態に分類
して決定する(ブロック16−1)。そして、この決定
した総合送水ステータスに基づいて、現在の設定送水圧
力Pspに対する設定値変更幅ΔP(上げ幅ΔPU ,下げ
幅ΔPD )を決定する(ブロック16−2)。そして、
この決定した設定値変更幅ΔP(上げ幅である場合はプ
ラス、下げ幅である場合はマイナス)を前回の設定送水
圧力Pspに加算して今回の設定送水圧力Pspとし(ブロ
ック16−3)、この設定送水圧力Pspを圧力コントロ
ーラ17へ送る。圧力コントローラ17は、今回の設定
送水圧力Pspと配管系末端の実際の送水圧力Ppvとの差
に応じ、Psp=Ppvとなるように、インバータ20−
1,20−2を介しポンプ19−1,19−2の回転数
を制御する。
開度制御ユニットVWVによる流量制御状態のみなら
ず、すなわち空調機11に付設された制御弁12に流れ
る冷温水の流量制御状態が空調機11の制御状態(空調
機制御ステータス)の決定に反映され、この空調機制御
ステータスに基づいて総合送水状態(総合送水ステータ
ス)が決定され、この総合送水ステータスに基づいて現
在の設定送水圧力に対する設定値変更幅が決定されるも
のとなり、送水圧力を可変とすることにより省エネが図
られる一方、弁開度制御ユニットVWVにより制御弁1
2を流れる冷温水の流量を制御するようにしていること
から、制御弁の前後差圧が変化したような場合であって
も、空調機11において所望の流量を確実に得ることが
できるようになる。また、本実施例によれば、制御すべ
き送水圧力を配管系末端の送水圧力としていることか
ら、全ての空調機11において必要最低限の送水圧力を
確保することができるようになる。
1,19−2を有するシステムへの適用例として説明し
たが、2次ポンプ19−1,19−2を有さないシステ
ム(1次ポンプ22−1,22−2しか有さないシステ
ム)においても同様にして適用することができる(図1
0参照)。また、本実施例では、空調機11からの実際
の給気温度と設定給気温度との偏差に応じ弁開度制御ユ
ニットVWVへの設定流量を求めるようにしたが、室内
温度や還気温度等の空調機11の制御する温度と設定温
度との偏差に応じ弁開度制御ユニットVWVへの設定流
量を求めるようにしてもよい。
発明によれば、第1〜第Nの弁開度制御ユニットによる
第1〜第Nの制御弁の開度およびその制御弁に流れる冷
温水の流量に基づいて第1〜第Nの空調機への送水圧の
状態を示す空調機制御ステータスが決定され、この第1
〜第Nの空調機の空調機制御ステータスに基づいて総合
送水状態が決定され、この総合送水状態に基づいて配管
系の現在の設定送水圧力に対する設定値変更幅が決定さ
れ、この設定値変更幅が現在の設定送水圧力に加算され
て今回の設定送水圧力とされ、この今回の設定送水圧力
と配管系の実際の送水圧力とが一致するようにポンプの
回転数が制御されるものとなり、弁開度制御ユニットに
よる流量制御状態が空調機の制御状態の決定に反映さ
れ、送水圧力を可変とすることにより省エネが図られる
一方、弁開度制御ユニットにより制御弁を流れる冷温水
の流量を制御するようにしていることから、制御弁の前
後差圧が変化したような場合であっても、空調機におい
て所望の流量を確実に得ることができるようになる。
ブロック図である。
示す計装図である。
ローラでの空調機制御ステータスの決定状況を示すフロ
ーチャートである。
による流量制御状態との関係を示す図である。
ーラでの総合送水ステータスの決定状況を示すフローチ
ャートである。
からの空調機制御ステータスとの関係を示す図である。
況を示すフローチャートである。
「送水圧不足」である場合の上げ幅および「送水圧過
多」である場合の下げ幅との関係を示す図である。
る設定値変更幅の上げ幅および下げ幅を示す図である。
用例を示す図である。
調制御システムのブロック図である。
演算部の内部構成を示す図である。
御弁、F1〜Fn…流量計、VWV1〜VWVn…弁開
度制御ユニット、13−1〜13−n…空調機コントロ
ーラ、14−1〜14−n…温度センサ、16…熱源コ
ントローラ、17…圧力コントローラ、18…圧力発信
器、19−1,19−2…2次ポンプ、20−1,20
−2…インバータ。
Claims (1)
- 【請求項1】 第1〜第Nの空調機と、 この第1〜第Nの空調機に付設された第1〜第Nの制御
弁と、 この第1〜第Nの制御弁に流れる冷温水の流量を検出す
る第1〜第Nの流量計と、 この第1〜第Nの流量計の検出する冷温水の流量と供与
される第1〜第Nの設定流量とが合致するように前記第
1〜第Nの制御弁の開度を制御する第1〜第Nの弁開度
制御ユニットと、 前記第1〜第Nの空調機の制御する実際の温度とこの温
度に対して設定される第1〜第Nの設定温度との偏差に
応じ前記第1〜第Nの弁開度制御ユニットへ前記第1〜
第Nの設定流量を供与する一方、前記第1〜第Nの弁開
度制御ユニットによる前記第1〜第Nの制御弁の開度お
よびその制御弁に流れる冷温水の流量に基づいて前記第
1〜第Nの空調機への送水圧の状態を示す空調機制御ス
テータスを決定する第1〜第Nの空調機コントローラ
と、 この第1〜第Nの空調機コントローラから送られてくる
第1〜第Nの空調機の空調機制御ステータスに基づいて
総合送水状態を決定し、この決定した総合送水状態に基
づいて配管系の現在の設定送水圧力に対する設定値変更
幅を決定し、この決定した設定値変更幅を現在の設定送
水圧力に加算して今回の設定送水圧力とする熱源コント
ローラと、 この熱源コントローラから送られてくる今回の設定送水
圧力と圧力発信器の検出する配管系の実際の送水圧力と
が一致するようにポンプのインバータに制御信号を送出
して回転数を制御する圧力コントローラとを備えたこと
を特徴とする空調制御システム。
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Family Applications (1)
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JP6215795A Expired - Lifetime JP3062644B2 (ja) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | 空調制御システム |
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