JP4703692B2 - 空調制御システムおよびこれに利用する給気切替コントローラ、空調制御方法 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態による空調制御システム1の全体図を、図1に示す。
本実施形態における空調制御システム1の動作について、図2のシーケンス図を参照して説明する。
必要外気換気量 V(m3/h)=20×床面積 S(m2)/一人当たりの占有面積 N(m2)…(1)
ここで、S/Nは在室人数を表すため、結局一人あたり20(m3/h)の外気換気量が必要である。
全消費エネルギー=冷却塔消費エネルギー+冷凍機消費エネルギー+冷水コイル消費
エネルギー+ポンプ消費エネルギー+ファン消費エネルギー…(2)
また、地域冷暖房(District Heating and Cooling:DHC)において本空調制御システム1を適用する場合には、中央熱源装置20がなく、冷・温水は外部から供給されるため、この場合の全消費エネルギーは下記式(3)で表される。
全消費エネルギー=冷水コイル消費エネルギー+ポンプ消費エネルギー+ファン消費
エネルギー…(3)
空調制御システム1内のこれらの全消費エネルギーが最小になるように空調機10に設定される給気温度および給気湿度の目標値を算出する方法については、特願2007−070923号明細書に記載されたように、空調制御に用いる各種センサの出力値から空調最適化に必要な状態量、例えば部屋内発生熱量、部屋内発生水蒸気量、熱交換器の総括伝熱係数と伝熱面積との積等の物理量を推定することで、空調システム全体を見通した最適な制御を可能にする手法がある。また、特願2007−098551号明細書等に記載されたように、初期段階において現状の熱源機と冷水コイルとの間の熱交換量から暫定的な総空調負荷を算出し、この総空調負荷を変数として空調システムの最適運転状態量に基づいて空調システムの空調機器を制御し、空調制御対象空間の空気状態が設定された空調条件にほぼ一致したとき、真の総空調負荷を算出し最適運転状態量を決定することにより空調を効率的に運転でき、空調のシステムの省エネ化を実現する手法がある。
2…室内
10…空調機
11…冷水コイル
12…第1ダンパー
13…第2ダンパー
14…第3ダンパー
20…中央熱源装置
21…冷凍機
22…冷却塔
23…バルブ
30…給気切替コントローラ(ダンパー制御部)
40…冷水流量コントローラ(バルブ制御部)
Claims (12)
- 制御対象の空気の温度および湿度の調整処理を行う温湿度調整コイルと、
室外空間と前記温湿度調整コイルとを連結する空気配管に設置され、外気の取り込み量を調整する第1ダンパーと、
空調制御対象の室内の空間と前記温湿度調整コイルとを連結する空気配管に設置され、前記室内からの還気の取り込み量を調整する第2ダンパーと、
予め設定された切り替え間隔で、前記第1ダンパーを開くとともに前記第2ダンパーを閉じることで外気を前記温湿度調整コイルに取り込ませる外気制御と、前記第1ダンパーを閉じるとともに前記第2ダンパーを開くことで前記室内からの還気を前記温湿度調整コイルに取り込ませる還気制御とを交互に切り替えるダンパー制御部と、
前記温湿度調整コイルに供給する冷温水の流量を調整するバルブと、
前記ダンパー制御部において前記外気制御に切り替えられたときには前記外気制御に対応した流量の冷温水が前記温湿度調整コイルに供給されるように前記バルブの開度を制御し、前記ダンパー制御部において前記還気制御に切り替えられたときには前記還気制御に対応した流量の冷温水が前記温湿度調整コイルに供給されるように前記バルブの開度を制御するバルブ制御部と
を備えることを特徴とする空調制御システム。 - 前記ダンパー制御部は、前記外気制御と前記還気制御とを1回ずつ切り替えた後、所定時間前記温湿度調整コイルの動作を休止させるために前記第1ダンパーおよび前記第2ダンパーを所定時間閉じるように制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の空調制御システム。 - 前記ダンパー制御部は、前記外気制御を行う際に、前記室内で必要とする外気換気量に基づいて算出された開度で前記第1ダンパーを開くように制御する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の空調制御システム。 - 供給する空気の量を可変とする変風量制御が実行されているときには、
前記バルブ制御部は、前記ダンパー制御部において前記外気制御が行われているときと、前記還気制御が行われているときとに対してそれぞれ設定された一定流量で、冷温水が前記温湿度調整コイルに供給されるように制御する
ことを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載の空調制御システム。 - 前記空調制御システム内の設備の全消費エネルギーが最小となるように、設定される給気温度および給気湿度の目標値を算出する空調機設定値算出部と、
前記空調機設定値算出部で算出された給気温度および給気湿度の目標値を前記バルブ制御部に送信する設定値送信部と、
をさらに有し、
前記バルブ制御部は、前記設定値送信部から送信された前記給気温度および給気湿度の目標値に基づいて、前記外気制御時および還気制御時の前記バルブの開度を制御する
ことを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載の空調制御システム。 - 予め設定された快適性指標の目標設定範囲を記憶する快適性指標範囲記憶部をさらに有し、
前記空調機設定値算出部は、
前記快適性指標範囲記憶部に記憶された快適性指標の目標設定範囲の中で、前記全消費エネルギーが最小になるように、前記給気温度および給気湿度の目標値を算出する
ことを特徴とする請求項5に記載の空調制御システム。 - 空調制御対象の室内あるいは室内の制御ゾーン毎に対応して設置された空調機に接続され、
予め設定された切り替え間隔で、前記空調機に設けられた、前記空調機への外気の取り込み量を調整する第1ダンパーを開くとともに前記室内からの還気の取り込み量を調整する第2ダンパーを閉じることで外気を前記空調機の温湿度調整コイルに取り込ませる外気制御と、前記第1ダンパーを閉じるとともに前記第2ダンパーを開くことで前記室内からの還気を前記空調機の温湿度調整コイルに取り込ませる還気制御とを交互に切り替え、前記外気制御と前記還気制御とを1回ずつ切り替えた後、所定時間前記空調機の前記温湿度調整コイルの動作を休止させるために前記第1ダンパーおよび前記第2ダンパーを所定時間閉じるように制御するダンパー制御部と
を備えることを特徴とする給気切替コントローラ。 - 前記ダンパー制御部は、前記外気制御を行う際に、前記室内で必要とする外気換気量に基づいて算出された開度で前記第1ダンパーを開くように制御する
ことを特徴とする請求項7に記載の給気切替コントローラ。 - 空調制御対象の室内あるいは室内の制御ゾーン毎に対応して設置された空調機に接続された給気切替コントローラが、
予め設定された切り替え間隔で、前記空調機に設けられた、前記空調機への外気の取り込み量を調整する第1ダンパーを開くとともに前記室内からの還気の取り込み量を調整する第2ダンパーを閉じることで外気を前記空調機の温湿度調整コイルに取り込ませる外気制御と、前記第1ダンパーを閉じるとともに前記第2ダンパーを開くことで前記室内からの還気を前記空調機の温湿度調整コイルに取り込ませる還気制御とを交互に切り替え、
前記空調機の温湿度調整コイルに供給する冷温水の流量を調整するバルブ、および前記給気切替コントローラに接続された冷温水流量コントローラが、
前記給気切替コントローラにおいて前記外気制御に切り替えられたときには前記外気制御に対応した流量の冷温水が前記温湿度調整コイルに供給されるように前記バルブの開度を制御し、前記給気切替コントローラのダンパー制御部において前記還気制御に切り替えられたときには前記還気制御に対応した流量の冷温水が前記温湿度調整コイルに供給されるように前記バルブの開度を制御する
ことを特徴とする空調制御方法。 - 前記給気切替コントローラが、
前記外気制御と前記還気制御とを1回ずつ切り替えた後、所定時間前記空調機の前記温湿度調整コイルの動作を休止させるために前記第1ダンパーおよび前記第2ダンパーを所定時間閉じるように制御する
ことを特徴とする請求項9に記載の空調制御方法。 - 前記給気切替コントローラが、
前記外気制御を行う際に、前記室内で必要とする外気換気量に基づいて算出された開度で前記第1ダンパーを開くように制御する
ことを特徴とする請求項9または10に記載の空調制御方法。 - 前記空調機から供給される空気の量を可変とする変風量制御が実行されているときに、前記冷温水流量コントローラが、
前記外気制御が行われているときと、前記還気制御が行われているときとに対してそれぞれ設定された一定流量で、冷温水が前記温湿度調整コイルに供給されるように制御することを特徴とする請求項9〜11いずれか1項に記載の空調制御方法。
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