JP4834503B2

JP4834503B2 - 業務用空調制御システム

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Publication number: JP4834503B2
Application number: JP2006256465A
Authority: JP
Inventors: 康夫高木; 信孝西村; 憲造米沢; 好樹村上; 保之伊藤; 信行道念; 弘勝浦谷; 公一真下
Original assignee: Toshiba Corp; Sinko Industries Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Sinko Industries Ltd
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2026-09-21
Also published as: JP2008075977A

Description

本発明は、業務用空調機を最適省エネ制御する業務用空調制御システムに関する。

業務用空調機の空調制御には、省エネルギーの観点から、数多くの技術が提案されている。

従来の典型的な空調システムの構成は、建物の地下階などに大型のチラーや吸収式冷凍機などの中央熱源を設置し、冷却塔から供給される冷却水から冷房用の冷水を生産し、ポンプを介して各階の空調機に送給する。また、冷却塔から供給された中央熱源で排熱となった冷却水は再び冷却塔に還し、ここで冷却水を冷やして再度中央熱源に供給し、冷房用の冷水を再生産する構成である。

これに対して、空調機による交換熱量は、冷水流量と温度差とに比例することに着目し、中央熱源からの送り冷水の温度と空調機から循環されてくる還り冷水との温度差を、通常の５℃〜７℃まで大きくすることにより、当該交換熱量が同じ熱量としたとき、冷水流量を５／７まで下げることが可能となり、結果として空調用冷水のポンプ動力を大きく削減する大温度差空調技術が提案されている。これにより、流量が速度に比例することから、流量の削減化によってポンプ動力による流速を削減でき、その流量比の３乗の省エネ化を達成することができる（非特許文献１）。

また、非特許文献１の技術に加えて、中央熱源の排熱である冷却水の流量を必要最小限とすることにより、冷却水ポンプの動力を削減する技術が提案されている。また、空調機から業務用室内へ送り込む空気の温度と当該業務用室内から取り込む還り空気の温度との温度差を大きくし、空気流量を下げることにより、送風ポンプの動力を削減する工夫もなされている（非特許文献２）。

さらに、以上のような従来の業務用空調システムにおいては、排熱の有効利用、冷水ポンプや冷却水ポンプ、送風ポンプの動力の削減等，個別の省エネ化を実現したものであり、例えば冷却水の温度差を如何なる値にしたとき、最も省エネルギーになるかについて何ら評価しておらず、最適な運用制御がなされていない（非特許文献３）。

さらに、別の空調機としては、外気の通過経路に対して、冷水または温水を導入する冷温水コイルと直膨コイルとを直列に配置し、当該冷温水コイルを通過した後の冷温水を、直膨コイルのコンプレッサの冷却水として利用する。よって、冷温水コイルと直膨コイルとで２段冷却することにより、冷房効果を大幅に増大するとともに、冷温水コイルに供給する冷水温度を高く設定可能とし、省エネルギーを達成するものである（特許文献１）。
事務所建物における省エネルギー改修の実践と実体調査（その１）、甘利（東京ガス）、野原（日建設計）等、空気調和衛生工学会学術講演論文集、２００１年９月、ｐｐ．１０２１−１０２４。排熱投入型吸収冷温水機への冷却水変流量制御の適用とその効果、川崎（東京ガス）、榎本（三洋電機）等、空気調和衛生工学会学術講演論文集、２００１年９月、ｐｐ．１１０５−１１０８。最適温度差空調システムに関する研究、藤井（三菱地所設計）等、空気調和衛工学会学術講演論文集、２００４年９月、ｐｐ．４９７〜５００。特許第２６４３６９１号。

しかし、以上のような従来の業務用空調制御システムでは、前述したように個別機器に対する省エネ化を実現したものであって、例えば冷却水の温度差が何度になったとき、システム全体として最も省エネルギーになるか等について評価されておらず、最適な運用制御がなされていない。すなわち、冷凍機の特性や冷却塔の特性を無視し、単にポンプ動力だけを考慮し、冷却水温度差、冷水温度差、冷風温度差を決定した場合には、システム全体から十分な省エネルギーにならない。その理由は、例えば冷風用ファンの動力を削減するために、単純に冷風温度差を大きくする場合、冷水の供給温度を下げる必要があるが、当該冷水の供給温度を下げると、中央熱源の効率はその下げた温度に比例して低下する。

また、中央熱源からの送り冷水の温度と空調機で循環されてくる還り冷水との温度差を大きくした場合、還り冷水の温度が高くなるために、中央熱源の効率が低下する。冷却水についても同様である。

一方、特許文献１は、冷温水コイルで得られる冷温水を有効に利用する技術であって、システム全体を考慮した省エネルギーを実現するための空調制御技術ではない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、時々刻々変化するシステム各所の状態を取り込み、システム全体が最も省エネ化可能な目標指示値を取得し制御する業務用空調制御システムを提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、高温低湿度とする空調制御を実現する業務用空調制御システムを提供することにある。

（１）上記課題を解決するために、冷却水との熱交換によって冷水を生成する冷水生成機器であるチラーと、このチラーで生成された冷水と空調ゾーン空気とから空調ゾーンを空調する冷風を生成する冷水コイルと、前記チラーで生成された冷水を利用して少なくとも外気を除湿して前記空調ゾーンに送り込む直膨コイルとを有する少なくとも１台の業務用空調機を備えた空調システムと、
この空調システムの各所から空調制御に必要な各種の信号を取り出す入力信号取得手段と、
この入力信号取得手段で取得された各種の入力信号を適宜選択的に取り込んで運用処理別に出力する入力処理手段と、この入力処理手段から受け取る入力信号に基づき、冷却水運用に関する最適化演算による目標指示値、冷水運用に関する最適化演算による目標指示値及び冷風運用に関する最適化演算による前記空調ゾーンごとの業務用空調機の目標指示値のうち、少なくとも２つ以上の運用に関する目標指示値を演算出力する運用処理部とを有する最適連携省エネ制御装置とを設け、
この最適連携省エネ制御装置で得られた少なくとも２つ以上の運用に関する目標指示値を対応するシステム構成機器の制御装置に送出する業務用空調制御システムである。

（２）また、本発明に係る業務用空調制御システムは、前記（１）に記載される構成に新たに、前記冷水コイルの入り側に設けられ、該当空調ゾーンからのリターン空気の流量を調整して前記冷水コイルに導く第１のダンパと、直膨コイルの外気流量を調整する第２のダンパと、前記業務用空調機を制御する空調機制御装置とを設け、当該空調機制御装置は、前記冷水コイルの出口冷風の温度及び当該冷水コイルを通過する冷風の流量と、前記直膨コイルの出口冷風温度及び当該直膨コイルを通過する冷風の流量との比率が所定比率となるよう前記第１および第２のダンパを制御し、前記空調ゾーンへの給気温度と前記空調ゾーンへの給気湿度とを独立に制御するする構成である。

（３）さらに、本発明に係る業務用空調制御システムは、前記（１）に記載される構成に新たに、前記冷却水運用処理部から出力される目標指示値を冷却水制御系に送出し、当該冷却水制御系によって前記冷却水生成機器を構成する冷却塔のファン及び冷却水ポンプを制御し、前記冷水運用処理部から出力される目標指示値を冷水制御系に送出し、当該冷水制御系によって前記冷水生成機器であるチラーの容量及び各空調ゾーン対応の業務用空調機に導く冷水ポンプを制御し、また前記各ゾーン冷風運用処理部から出力される目標指示値を空調機制御系に送出し、当該空調機制御系によって空調ゾーン対応の業務用空調機を空調制御する構成である。

本発明によれば、時々刻々変化するシステム各所から所要とする信号を取り込み、システム全体が最も省エネ化可能なシステム構成機器の目標指示値を取得できる業務用空調制御システムを提供できる。

以下、本発明に係る業務用空調制御システムの実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は最適連携省エネ制御装置が制御対象とする業務用空調機を用いた空調システムの基本構成を示す図である。
業務用空調制御システムは、業務用空調機を用いた空調システム１と、最適連携省エネ制御装置２で構成される。なお、業務用空調機とは、建物内に入っている多数の店舗，小規模会社の空調機を意味する。

空調システム１は、冷却塔１１から供給される送り冷却水を取り込んで循環させつつ冷房用の冷水を生産する中央熱源であるチラ-１２と、冷水コイル１３ａ，直膨コイル１３ｂ及びファン１３ｃよりなる業務用空調機１３とから成る。

冷却塔１１は、冷房負荷熱である空気と水との熱交換により冷却水を得た後、冷却水送り配管１４を介してチラ-１２に供給される。チラ-１２は、冷却塔１１から送られてくる冷却水を循環させて排出する戻り冷却水を、冷却水還り配管１５及び冷却水用ポンプ１６を介して再度冷却塔１１に送る。

チラ-１２は、冷水を冷媒として冷却水との熱交換を行って所定温度の冷房用の冷水または暖房用の温水を生産する水冷却装置としての機能を有するもので、例えばチラ-１２で生産された冷水は、冷水送り配管１７に設けた冷水用ポンプ１８及び冷水バルブ１９を介して冷水コイル１３ａ内を循環させた後、冷水還り配管２０を介してチラ-１２に送られる。

冷水コイル１３ａは、冷却器に相当するものであって、チラー１２から供給される冷水または温水が供給され、当該冷水と空調ゾーンとなる室内２１から戻る冷房負荷熱である空気と熱交換することにより、冷風を生成し、ファン１３ｃ及び空気ダクト２２を経て室内２１に戻し、冷房する。暖房の場合には冷水を温水に置き換える。

直膨コイル１３ｂは、外気を取り込んで冷風を製造するものであって、当該直膨コイル１３ｂには室内２１の負荷に見合ったコンプレッサ及び冷水コイル１３ａ内を循環して出力される冷水で冷やされる凝縮器を備え、冷凍サイクルを形成する。この冷凍サイクルにより生成された冷媒は直膨コイル１３ｂに供給される。

なお、この実施の形態では、１つの室内２１のみを図示しているが、これは図の簡略化のためであり、実際には多数（例えば３０の室内）の空調ゾーンにより構成されている。

また、空調システム１を含む室内２１には、最適な省エネ制御が実施されているか否かの評価及び当該空調システム１，室内２１の状態を監視するために各種の計測センサが設置されている。すなわち、外気導入管２３には外気の温度及び湿度を計測する温湿度センサ２４が設置され、各空調ゾーンとなる各室内２１には発熱量，比熱，潜熱等を計測する例えば熱量計等のゾーン負荷センサ２５、室内２１の温度及び湿度を計測する温湿度センサ２６が設置されている。

また、空調システム１には、例えば冷却塔１１のファン(図示せず)動力、冷却水用ポンプ１６動力、チラー１２を構成する水冷却装置等の動力、冷水用ポンプ１８動力等の消費電力等を取り出すための電力計等の機器消費電力センサ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄのうち、任意選択的に必要とする機器消費電力センサが取り付けられている。

さらに、ファン１３ｃと各室内２１との間のダクト２２には給気温度及び給気湿度を計測する給気温湿度センサ２８が設けられ、また、業務用空調機１３の状態信号を取り出す状態信号取出し手段（図示せず）が設けられている。ここで、業務用空調機１３の状態信号とは、業務用空調機１３の消費電力、冷水コイル１３ａの出口温度、チラー１２を構成する凝縮器の出口温度、冷水バルブ１８の開度等である。なお、業務用空調機１３の状態信号の中には冷水コイル１３ａと直膨コイル１３ｂの負荷分担割合を推定するための状態データを含む。ここで、冷水コイル１３ａと直膨コイル１３ｂの負荷分担割合とは、室内２１から空気を取り込んで冷水コイル１３ａで冷却して戻す空気量と外気から取り込んで直膨コイル１３ｂで冷却して戻す空気量との割合を意味する。

前記最適連携省エネ制御装置２は、図２に示すように前述した各種のセンサ２４〜２７等から取り出した信号が入力される。すなわち、最適連携省エネ制御装置２には、温湿度センサ２４で計測される外気温度・湿度、各ゾーン負荷センサ２５で計測される各ゾーン負荷（熱量，蒸気量）、任意選択的に必要とする消費電力電力センサ例えば２７ａ，２７ｂ等で計測される機器消費電力、各ゾーンごとの温湿度センサ２６で計測される各ゾーン温度・湿度が入力される。

また、最適連携省エネ制御装置２には、給気温湿度センサ２８で計測される給気温度・給気湿度、空調機に関係する空調機状態信号の他、各ゾーンを構成する室内２１，…の目標値（温度・湿度またはＰＭＶ（ＰｒｅｄｉｃｔｅｄＭｅａｎＶｏｔｅ：予測平均回答ないし快適性指標値））が入力される。

特に、最適な省エネ制御が実施されているか否かの評価及び当該空調システム１の状態を監視するためには、冷却塔１１のファン動力、冷却水用ポンプ１６動力、チラー１２を構成する水冷却装置等の動力、冷水用ポンプ１８動力、空調機１３の消費電力である状態信号等が必要不可欠であることから、機器消費電力センサ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄで計測される機器消費電力が最適連携省エネ制御装置２の入力信号となる。

また、最適連携省エネ制御装置２による制御の健全性を確保するためには、ゾーン温度・湿度及び給気温湿度センサ２８の給気温湿・湿度が重要であるので、最適連携省エネ制御装置２の入力信号となる。さらに、最適連携省エネ制御装置２には、本空調機の特徴である冷水コイル１３ａと直膨コイル１３ｂの負荷分担の割合を推定するための状態データを含めて空調機状態信号が入力される。

最適連携省エネ制御装置２は、前述した各種入力信号からシステム全体のバランスをとりながら、最適化手法を用いた最適化演算制御を実施し、冷却水運用、冷水運用及び冷風運用のための目標指示値を取り出す。従って、前述した入力信号としては、図２に示す全ての入力信号を必要とするものでなく、冷却水運用、冷水運用及び冷風運用のために最適な入力信号だけを入力する。よって、これら入力信号のうち、必須とされる入力信号としては、外気温度、湿度、各ゾーン負荷及び各ゾーン目標値であるが、前述したように最適省エネ制御の評価及び空調システム１の状態監視、制御の健全性の確保等に応じて適宜選択的に入力する。

最適連携省エネ制御装置２は、各種入力信号を取り込んで選択的に出力する入力処理部２ａと、冷却水運用処理部２ｂと、冷水運用処理部２ｃと、各ゾーン冷風運用処理部２ｄ１，…，２ｄｎとで構成される。これら運用処理部２ｂ〜２ｄ１〜２ｄｎは、入力処理部２ａによって選択入力される入力信号をそれぞれ入力条件とし、各入力条件信号Ｘと予めシミュレーション等に基づいて求められる近似関数（運転関数）Ａ，Ｂ，…とを用い、予め定められる多次形の簡易な最適演算モデル式（例えばＹ（ベクトル）＝ＡＸ（ベクトル）＋Ｂ）を設定し、各運用指示目標値Ｙを取得する。

冷却水運用処理部２ｂは、入力処理部２ａから冷却水運用に必要な各入力条件信号を受け取り、冷却水運用に関する最適演算モデル式に基づき、最適化演算を実施し、冷却水の送り温度目標値・冷却水の送還温度差目標値を取り出し、冷却水運用を指示するために冷却塔１１や冷却水用ポンプ１６の制御装置（図示せず）に送出する。

冷水運用処理部２ｃは、入力処理部２ａから冷水運用に必要な各入力条件信号を受け取り、冷却運用に関する最適演算モデル式に基づき、最適化演算を実施し、冷却温度目標値・冷水の送還温度差目標値を取り出し、冷水運用を指示するために中央熱源であるチラー１２のコンプレッサ及び冷水用ポンプ１８の制御装置（図示せず）に送出する。

冷風運用処理部２ｄ１〜２ｄｎは、入力処理部２ａから冷風運用に必要な各入力条件信号を受け取り、冷風運用に関する最適演算モデル式に基づき、最適化演算を実施し、給気温度目標値・給気流量目標値を取得し、冷風運用を指示するために該当空調機１３の制御装置（図示せず）に送出する。

なお、これら運用処理部２ｂ〜２ｄ（２ｄ１〜２ｄｎ）のうち、システム全体の重要度に応じて少なくとも２つ以上の運用処理部を用い、システム全体の省エネを実現するための各運用先の目標指示値を取出し、空調システム１を構成する運用先機器に送出する。

また、冷却水の送還温度差目標値に代えて、冷却水流量目標値を取り出してもよい。その理由は、冷却水の運用に必要な熱量は流量と温度差との乗算値に比例する為である。同様に、冷水の送還温度差目標値に代えて、冷水流量目標値を取り出してもよい。さらに、給気流量目標値に代えて、給気湿度目標値を取り出してもよい。

従って、以上のような実施の形態によれば、時々刻々変化するシステム各所から所要とする信号を取り込み、最適省エネの観点から、取り込んだ入力信号を適宜選択して冷却水運用処理、冷水運用処理、各ゾーンの冷風運用処理を実施し、各運用先の目標指示値を決定し、運用先機器に送出するので、連携的に省エネ化を実現することができる。

（第２の実施の形態）
図３は本発明に係る業務用空調制御システムの第２の実施の形態を説明する空調システム１の構成図である。なお、同図において、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。

この実施の形態は、空調機制御装置が給気の温度と湿度とを独立制御するために必要な計測点（センサ設置点）を説明する例である。

同図において、３１及び３２は冷凍サイクルを形成するコンプレッサ及び凝縮器、３３はバルブ、３４ａ及び３４ｂはリターン空気を取り込んで冷水コイル１３ａと外部に排気する空気流量を調整するダンパ、３５は直膨コイル１３ｂに導入する外気流量調整用のダンパ、３６は冷風流量結合部である。また、図示するＦ１は冷水流量センサ、Ｔ１〜Ｔ４は温度センサであって、これらセンサで計測される時々刻々変化するオンライン計測データは空調機制御装置３７に入力される他、必要に応じて最適連携省エネ制御装置２にも入力される。

空調機制御装置３７は、各ゾーンに与えられる各ゾーン目標値（温度及び湿度）を実現するために、給気の温度と湿度とを独立に制御する。

空調機制御装置３７は、温度センサＴ１から冷水コイル１３ａで生成された冷風温度及び冷水コイル１３ａをそのまま通過して室内２１に送り込む冷風流量（ダンパ３４ａを制御する空調機制御装置３７にて既知）と、温度センサＴ３から直膨コイル１３ｂで生成される冷風温度及び直膨コイル１３ｂをそのまま通過して室内２１に送り込む冷風流量（ダンパ３５を制御する空調機制御装置３７にて既知）とを取得し、これら２種類の冷風の流量比率に基づいてダンパ３４ａ，３５を制御し、予め定める流量比率となるように制御する。

例えば給気湿度を下げたいときには、ダンパ３５の空気流量を絞って直膨コイル１３ｂ側の温度（Ｔ３）を低下させて実現する。また、給気温度を低くしたいときには、ダンパ３４，３５の空気流量を絞って直膨コイル１３ｂ側の温度（Ｔ３）を低下させると同時に、冷水コイル１３ａ側の温度（Ｔ１）を低下させる。このように冷水コイル１３ａの負荷と温度、直膨コイル１３ｂの負荷と温度を独立に制御することにより、該当ゾーンの温度と湿度とを独立に制御する。

これにより、高温低湿度とする空調制御を実現することができる。

なお、冷水コイル１３ａ及び直膨コイル１３ｂの負荷は次のようにして推定することができる。
通常、冷水の供給温度（入り温度）が分っているので、当該入り温度と温度センサＴ２で計測される冷水コイル１３ａの出口冷水温度とから定まる冷水コイル出口温度差と流量（Ｆ１）とから冷水コイル１３ａの負荷を推定することができる。また、温度センサＴ２，Ｔ４で計測させる凝縮器出入温度差と流量（Ｆ１）とから直膨コイル１３ｂの負荷を推定することができる。よって、業務用空調機１３の動作状態を容易に把握できる。

なお、図２に示す各センサＴ１〜Ｔ４，Ｆ１で計測された信号は前述したように最適連携省エネ制御装置２にも入力される。最適連携省エネ制御装置２では、これらセンサＴ１〜Ｔ４，Ｆ１を取り込んで蓄積し、必要なときに業務用空調機１３の動作状態等を解析するものである。

（第３の実施の形態）
図４は最適連携省エネ制御装置２と空調システム２の各制御装置との関係を示す図である。なお、同図において図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略する。冷却塔１１にはファン４１及びファン制御装置４２が設けられ、当該ファン制御装置４２には最適連携省エネ制御装置２で取得された冷却水送り温度目標値が入力される。ファン制御装置４２は、最適連携省エネ制御装置２から受け取った冷却水送り温度目標値と温度センサ４３で計測される実際の冷却水温度とを比較し、冷却水温度が冷却水送り温度目標値となるようにファン４１を制御する。

また、チラー１２にはチラー入り側の冷却水ポンプ４５を制御する冷却水ポンプ制御装置４６、チラー制御装置４７及びチラー１２出口側の冷水ポンプ４８を制御する冷却水ポンプ制御装置４９が設けられている。

冷却水ポンプ制御装置４６には、最適連携省エネ制御装置２で取得された冷却水の送還温度差目標値が入力される。冷却水ポンプ制御装置４６は、最適連携省エネ制御装置２から受け取った冷却水の送還温度差目標値と温度センサ４３及び５０により計測される実際の冷却水の送還温度差とを比較し、実際の冷却水の送還温度差が送還温度差目標値と等しくなるように冷却水ポンプ４５を制御する。

また、チラー制御装置４７には最適連携省エネ制御装置２で取得された冷水温度目標値が入力され、ここで、温度センサ５０で計測された冷水温度と冷水温度目標値とを比較し、冷水温度が冷水温度目標値となるようにチラー１２の容量を制御する。

一方、冷却水ポンプ制御装置４９には最適連携省エネ制御装置２で取得された冷水送還温度差目標値が入力される。冷却水ポンプ制御装置４９は、受け取った冷水送還温度差目標値と温度センサ５１及び５２で計測される実際の冷水送還温度差とを比較し、実際の冷水の送還温度差が送還温度差目標値と等しくなるように冷水ポンプ４８を制御する。

前述した空調機制御装置３７には最適連携省エネ制御装置２で取得された給気温度目標値及び給気流量目標値または最適連携省エネ制御装置２に入力される各ゾーン目標値である給気温度目標値及び給気湿度目標値が入力される。空調機制御装置３７は、受け取った目標値と湿度センサ５３及び温度センサ５４で計測される温度及び湿度とを比較し、目標値となるようにコンプレッサ制御装置５５に温度指示値及びファン・ダンパ制御装置５６に湿度指示値または流量指示値を送出する。コンプレッサ制御装置５５は、温度指示値に従ってコンプレッサ３１の容量を制御し、温度を制御する。ファン・ダンパ制御装置５６は、湿度指示値または流量指示値に従ってファン・ダンパ５７を制御し、室内２０への給気湿度を制御する。

（その他の実施の形態）
（１）上記実施の形態では、１つの冷水コイル１３ａを設けたが、例えば図５に示すように２つの冷水コイル１３ａａ及び１３ａｂを設け、当該冷水コイル１３ａａを冷風用に用い、他方の冷水コイル１３ａｂは室内２１からの空気を取り込んで直膨コイル１３ｂの外気取り入れ側に供給し、直膨コイル１３ｂで再度冷却してファン１３ｃに送り込む構成としてもよい。通常、１つの冷水コイル１３ａだけの場合、冷水コイル１３ａだけでは室内２１の空気の含む湿度を完全に除湿できない。そこで、チラー１２の動力を高めることにより、冷水コイル１３ａで十分に温度を下げた状態で冷風を作り出して出力することになる。つまり、湿度を含んだ冷風を作り出してファン１３ｃに送り込んでいる。

これに対し、２つの冷水コイル１３ａａ及び１３ａｂを設け、室内２１からの空気の一部を取り込んで冷水コイル１３ａｂを通して室内２１からの空気を除湿し、さらに直膨コイル１３ｂで再度冷却してファン１３ｃに送り込む。これにより、冷水コイル１３ａａ及び１３ａｂからファン１３ｃに送り込む冷風を高めつつ、湿度を下げることができ、またチラー１２の動力を低減でき、効率的に空調することができる。

（２）上記実施の形態における空調システム１においては、図６に示すようにチラー１２の出側配管１７に冷水用ポンプ１８が設けられ、チラー１２で生成された冷水が当該冷水用ポンプ１８でゾーン対応の冷水バルブ１９Ａ、１９Ｂ，…，１９Ｎを介してゾーン対応の冷水コイル１３ａＡ，１３ａＢ，…，１３ａＮに供給される（図１参照）。

そこで、空調機制御装置３７は、給気温度、流量の他、還り冷水温度を指示すると共に、各冷水バルブ１９Ａ、１９Ｂ，…，１９Ｎの開度も制御する。空調機制御装置３７は、各冷水バルブ１９Ａ、１９Ｂ，…，１９Ｎの開度を制御するに当たり、ゾーン負荷の最も大きなゾーン対応の冷水バルブ例えば１９Ａに対して最大のバルブ開度（例えば９５％）を指定する。そして、この最大バルブ開度を基準とし、他ゾーンのゾーン負荷に応じて冷水流量を配分するように冷水バルブ１９Ｂ，…，１９Ｎの開度を設定する。

これにより、チラー１２から各ゾーン対応の空調機に供給される冷水流路の圧力損失を低減することができる。

その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

本発明に係る業務用空調制御システムの第１の実施の形態を示す基本構成図。図１に示す最適連携省エネ制御装置の機能ブロック図。業務用空調制御システムの第２の実施の形態を示す空調システムの要部構成図。本発明に係る業務用空調制御システムの第３の実施の形態を説明するシステム構成機器の制御系を説明する図。冷水コイルの他の例を説明する図。各ゾーン対応の冷水バルブの開度を説明する図。

符号の説明

１…空調システム、２…最適連携省エネ制御装置、２ａ…入力処理部、２ｂ…冷却水運用処理部、２ｃ…冷水運用処理部、２ｄ１〜２ｄｎ…各ゾーン冷風運用処理部、１１…冷却塔、１２…チラー、１３…業務用空調機、１３ａ，１３ａａ，１３ａｂ，１３ａＡ，…，１３ａＮ…冷水コイル、１３ｂ…直膨コイル、１３ｃ…ファン、１４…冷却水送り配管、１５…冷却水還り配管、１６…冷却水用ポンプ、１７…冷水送り配管、１８…冷水用ポンプ、１９，１９Ａ，…，１９Ｎ…冷水バルブ、２０…冷水還り配管、２１…業務用室内、２２…空気ダクト、３１…コンプレッサ、３２…凝縮器、３４ａ，３４ｂ，３５…ダンパ、３６…冷風流量結合部、３７…空調機制御装置、４１…ファン、４２…ファン制御装置、４５…冷却水ポンプ、４６…冷却水ポンプ制御装置、４７…チラー制御装置、４８…冷水ポンプ、４９…冷却水ポンプ制御装置、５５…コンプレッサ制御装置、５６…ファン・ダンパ制御装置、５７…ファン・ダンパ。

Claims

冷却水との熱交換によって冷水を生成する冷水生成機器であるチラーと、このチラーで生成された冷水と空調ゾーン空気とから空調ゾーンを空調する冷風を生成する冷水コイルと、前記チラーで生成された冷水を利用して少なくとも外気を除湿して前記空調ゾーンに送り込む直膨コイルとを有する少なくとも１台の業務用空調機を備えた空調システムと、
この空調システムの各所から空調制御に必要な各種の信号を取り出す入力信号取得手段と、
この入力信号取得手段で取得された各種の入力信号を適宜選択的に取り込んで運用処理別に出力する入力処理手段と、この入力処理手段から受け取る入力信号に基づき、冷却水運用に関する最適化演算による目標指示値、冷水運用に関する最適化演算による目標指示値及び冷風運用に関する最適化演算による前記空調ゾーンごとの業務用空調機の目標指示値のうち、少なくとも２つ以上の運用に関する目標指示値を演算出力する運用処理部とを有する最適連携省エネ制御装置とを設け、
この最適連携省エネ制御装置で得られた少なくとも２つ以上の運用に関する目標指示値を対応するシステム構成機器の制御装置に送出することを特徴とする業務用空調制御システム。
前記空調ゾーン空気を取り込む冷水コイルを２個設け、その１つの冷水コイルを空調ゾーンの冷風用とし、もう１つの冷水コイルは取り込んだ空調ゾーン空気を前記外気とともに前記直膨コイルを通して当該空調ゾーン空気及び当該外気を除湿し、前記空調ゾーンに還すようにしたことを特徴とする請求項１に記載の業務用空調制御システム。
前記入力信号取得手段で取り込む各種の入力信号は、外気温度・湿度、各空調ゾーンの負荷、各空調ゾーンの温度・湿度、空調ゾーンへの給気温度・湿度、各空調ゾーンの目標値、前記各機器の動力を表す機器消費電力、前記空調機の状態信号の中から、前記請求項１に記載する運用処理に応じて必要とする入力信号であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の業務用空調制御システム。
前記各空調ゾーンの目標値は、温度、湿度またはＰＭＶであることを特徴とする請求項３に記載の業務用空調制御システム。
前記運用処理部は、冷却水運用処理部、冷水運用処理部及び各ゾーン冷風運用処理部が設けられ、各運用処理部は、前記入力処理手段により選択的に入力される入力信号と近似関数とを用いて運用処理別に目標指示値を求めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の業務用空調制御システム。
前記冷却水運用処理部から出力される目標指示値は、冷却水送り温度目標値と冷却水送還温度差目標値または冷却水流量目標値であり、
前記冷水運用処理部から出力される目標指示値は、冷水送り温度目標値と冷水送還温度目標値または冷水流量目標値であり、
前記各ゾーン冷風運用処理部から出力される目標指示値は、給気温度目標値と給気流量目標値または給気湿度目標値であることを特徴とする請求項１，請求項２及び請求項５の何れか一項に記載の業務用空調制御システム。
請求項１ないし請求項６の何れか一項に記載の業務用空調制御システムにおいて、
前記冷水コイルの入り側に設けられ、該当空調ゾーンからのリターン空気の流量を調整して前記冷水コイルに導く第１のダンパと、直膨コイルの外気流量を調整する第２のダンパと、前記業務用空調機を制御する空調機制御装置とを設け、
当該空調機制御装置は、設定比率に基づき、前記冷水コイルの出口冷風の温度及び当該冷水コイルを通過する冷風の流量と、前記直膨コイルの出口冷風温度及び当該直膨コイルを通過する冷風の流量との比率を、前記第１および第２のダンパを制御し、前記空調ゾーンへの給気温度と前記空調ゾーンへの給気湿度とを独立に制御することを特徴とする業務用空調制御システム。
請求項１ないし請求項６の何れか一項に記載の業務用空調制御システムにおいて、
前記冷却水運用処理部から出力される目標指示値を冷却水制御装置に送出し、当該冷却水制御装置によって前記冷却水生成機器を構成する冷却塔のファン及び冷却水ポンプを制御し、前記冷水運用処理部から出力される目標指示値を冷水制御装置に送出し、当該冷水制御装置によって前記冷水生成機器であるチラーの容量及び各空調ゾーン対応の業務用空調機に導く冷水ポンプを制御し、前記各ゾーン冷風運用処理部から出力される目標指示値を空調機制御装置に送出し、当該空調機制御装置によって対象空調ゾーン対応の業務用空調機を空調制御することを特徴とする業務用空調制御システム。
請求項８に記載の業務用空調制御システムにおいて、
前記空調用制御装置は、前記冷水生成機器であるチラーで生成された冷水が各ゾーン対応の冷水バルブを介してゾーン対応の冷水コイルに供給するに際し、ゾーン負荷の最も大きなゾーン対応の冷水バルブを最大開度とし、他ゾーン対応の冷水バルブについてはゾーン負荷に応じた冷水流量を配分するような開度制御することを特徴とする業務用空調制御システム。