JP4936961B2

JP4936961B2 - 空調システム制御装置

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Publication number: JP4936961B2
Application number: JP2007098551A
Authority: JP
Inventors: 保之伊藤; 康夫高木; 憲造米沢; 好樹村上; 信孝西村; 信行道念
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-04-04
Filing date: 2007-04-04
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2027-04-04
Also published as: US20100023167A1; US8036779B2; WO2008126428A1; JP2008256258A; CN101646905B; CN101646905A

Description

本発明は、ビル、病院などの冷暖房を行う空調システムを制御する空調システム制御装置に関する。

近年、ビルなどの空調システムを構成する各種の空調機器の省エネ化の要求が高まっており、その要求を満たすために空調機器の動力を低減化する空調システムの制御装置が数多く提案されている。

従来、多くの空調システム制御装置は、空調負荷に応じて空調システムの運転状態を変える方法がとられており、次のような幾つかの制御方法が提案されている。

（１）予め複数の運転モードが設定され、空調負荷に応じて最適な空調機器の運転モードを選択し、この選択された運転モードに従って空調システムを運転する方法である（特許文献１）。
（２）空調負荷に応じて熱源機に付属する圧縮機の回転数を制御する方法である（特許文献２）。
（３）空調負荷に応じて冷凍機の運転台数を変更する方法である（特許文献３）。
（４）空調システムを構成する熱源機、送水ポンプ、送風ファン等の空調機器における所要動力の合計が最小になるように、空調コイルのコイル温度目標値と熱源機の冷水温度目標値を求めた後、コイル温度及び冷水温度がコイル温度目標値及び冷水温度目標値になるように送水ポンプ、送風ファン等を制御する方法である（特許文献４）。
特開２００４−２７１０９５号公報特開２００６−１２５７９７号公報特開２００５−２３３５５７号公報特開２００４−０６９１３４号公報

従って、以上のような特許文献のうち、特許文献１〜３の制御方法は、空調負荷に応じて省エネ化の実現可能な特定の空調機器又は運転状態等に着目し制御するものであって、空調システムを構成する全空調機器の最適化を実現するものでない。従って、これら特許文献の技術は、熱力学的に実現可能な最大の省エネ効果を追求したものでなく、部分的な省エネ化を実現する制御方法であると言える。

一方、特許文献４の制御方法は、空調システムの全空調機器の最適化を試みたものであるが、空調負荷の状態が考慮されず、かつ、１つの熱源機により複数の空調対象空間の空調を効率よく行う構成になっていない等から、基本的な課題を含んでおり、効率的に省エネ化を実現するための最適制御に至っていない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、少なくとも総空調負荷を入力変数とし、空調システムを構成する空調機器の総所要動力を最小とするような空調システムの運転状態を決定し、この決定された目標値に従って各空調機器を制御し、複数の空調対象空間の空調を効率的に行うとともに、省エネ化を実現する空調システム制御装置を提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも１つの空調対象空間と、冷却水を生成するための冷却塔と、この冷却塔で生成された冷却水を受け取り、所定温度の冷水を生成する冷凍サイクル動作を行う圧縮機を有する熱源機と、前記空調対象空間毎に設置され、前記熱源機で生成された冷水と少なくとも前記空調対象空間内の空気との間の熱交換により、前記空調対象空間を冷房する空気を生成する冷水コイルと、前記冷却塔で生成された冷却水を前記熱源機に供給循環させる冷却水ポンプと、前記熱源機で生成された冷水を前記冷水コイルに供給循環させる冷水ポンプと、各冷水コイルで生成された空気を対応する空調対象空間内に送り込む送風ファンと、熱交換させる空気を冷却塔に供給循環させる冷却塔ファンとを備えた空調システムを制御する空調システム制御装置であって、前記空調システムの熱源気の運転に関わる空調機器を制御する中央制御部と前記空調対象空間の空調を制御するローカル制御部とを有し、
前記中央制御部は、前記熱源機の入出力状態データを計測する熱源機計測系と、前記空調対象空間の空調条件データを設定する空調条件設定部と、外気条件データを計測する外気計測系と、前記熱源機の冷水流入温度と冷水流出温度と当該熱源機の冷水流量とに基づき、前記熱源機内部の冷媒と前記冷水コイルから流入する冷水との間の単位時間当たりの交換熱量である総空調負荷を求める総空調負荷演算手段と、前記総空調負荷演算手段で求めた総空調負荷と前記空調条件設定部に設定される空調条件データと前記外気計測系で計測される外気条件データとを入力変数とし、前記空調システムの所定空調機器を最適制御するための状態量を推定する最適運転状態推定手段と、前記熱源機計測系で計測される状態データが前記最適運転状態推定手段で推定された状態量に一致するように、前記冷却塔ファンと前記冷却水ポンプと前記冷水ポンプと前記圧縮機の回転数を制御する熱源機制御手段とを備えた空調システム制御装置である。

なお、最適運転状態推定手段としては、前記総空調負荷演算手段で求められた総空調負荷と前記空調対象空間空調条件データと前記外気条件データとを前記入力変数とし、前記空調システムの空調機器である前記冷却塔ファンと前記冷却水ポンプと前記冷水ポンプと前記圧縮機との所要電力合計が最小になるような熱源機流入冷却水の温度及び流量と熱源機送出冷水の温度及び流量等の状態量（目標値）を推定するものである。

また、前記ローカル制御部としては、前記空調対象空間毎の対象空間計測系に計測される空調対象空間内空気温度と空調対象空間給気温度または空調対象空間湿度または湿球温度が前記空調条件設定部に設定される空調対象空間空気温度と空調対象空間給気温度または空調対象空間湿度または湿球温度に一致するように、前記空調対象空間毎に冷房する空気を送り込む送風ファンの回転数または空気の風量を定める弁の開度と前記冷水コイルに流入する冷水流量または流量配分を定める調整弁を制御する構成である。

（２）さらに、本発明は、前述する中央制御部と前述するローカル制御部とを備え、前記中央制御部は、暫定的な前記総空調負荷を求めた後、前記空調システムの空調機器を制御した後、前記ローカル制御部は、前記空調対象空間毎の対象空間内計測系に計測される物理量が前記空調条件設定部で設定される物理量に近づけるように制御し、前記中央制御部は、前記ローカル制御部の制御後、より真に近い前記総空調負荷を求めていくことにより、前記中央制御部と前記ローカル制御部とが相互に協調・連携を取りつつ前記空調システムの空調機器を制御する構成である。

本発明によれば、少なくとも総空調負荷を入力変数とし、空調システムを構成する空調機器の総所要動力を最小とするような空調システムの運転状態を決定し、この決定された目標値に従って各空調機器を制御することにより、複数の空調対象空間の空調を効率的に運転でき、省エネ化を実現できる空調システム制御装置を提供できる。

先ず、本実施の形態を説明するに先立ち、理想的な空調システムの省エネ運転を実現しようとした場合、一般に、熱量を輸送する冷水や空気などの作動流体のエンタルピバランスや空気に含まれる水蒸気質量のバランスなどを制約条件とし、空調システムを構成する全空調機器の総所要動力が最小になるような最適な作動流体の温度や流量などの状態量を推定し、実際に計測した値が推定された状態量に一致するように空調システムを構成する空調機器の動作を制御する必要がある。

そこで、複数の空調対象空間（各部屋）の空調を想定した上で、少なくとも空調対象空間の空調を行うために用いる冷水と、この冷水を生成する熱源機との間の交換熱量を算出することにより、暫定的に空調システムの総空調負荷を推定し、この推定された総空調負荷に従って空調システムの空気状態（温度，湿度など）が所望の空気状態に到達したときに真の総空調負荷に相当することを前提とする。そして、空調システムの空気状態（温度，湿度など）が所望の空気状態に到達したとき、少なくとも熱源機と冷水コイルとの間の熱交換熱量から得られる空調システムの真の総空調負荷を入力変数とし、空調システムの全空調機器の総所要動力が最小になる熱源機最適運転状態を推定し、この推定された状態量に基づいて空調システムの全空調機器を制御すれば、複数の空調対象空間の空調を効率的に運転でき、理想的な省エネ化を実現できるものと考えられる。

本発明は、以上のような考えに基づいて、本発明に係る空調システム制御装置を実現したものである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は制御対象とする空調システムの典型的な構成を示す図である。

従来の典型的な空調システムの構成は、冷却塔１と、熱源機（冷凍機）２と、複数の空調対象空間（部屋）３ａ，３ｂ，…毎に設置される冷水コイル４ａ，４ｂ，…とで構成される。なお、空調システムとしては、複数の空調対象空間３ａ，３ｂ，…を空調制御するものであるが、ここでは、簡略化するために例えば２つの空調対象空間３ａ，３ｂだけを図示し説明する。なお、空調対象空間とは、構造物で仕切られた空調の対象となる空間一般を指すものであり、例えば居室がそれに相当する。

冷却塔１は、熱源機２の発生する熱を大気中に放散するための装置であるが、一般的には冷却塔ファン５を駆動し、冷房負荷熱である空気と水との熱交換によって一定温度の冷却水を製造するように制御される。この冷却塔１からの冷却水は冷却水ポンプ６により熱源機２に供給される。冷却水ポンプ６は、図示されていないが図２に示す空調システム制御装置によりインバータを介して制御される。

熱源機２は、冷却塔１から供給される冷却水との熱交換を行うことにより、所定温度の冷房用冷水を製造する機能を有し、凝縮器２ａ−蒸発器２ｂ−圧縮機２ｃからなる循環経路が形成され、冷凍サイクル動作を行う。

すなわち、熱源機２は、内部的には，凝縮器２ａにて冷却水ポンプ６の駆動により冷却塔１から供給される冷却水と冷媒２ｄとの熱交換を行った後、その冷媒２ｄが蒸発器２ｂに送られ、ここで、冷媒２ｄと冷水コイル４ａ，４ｂから流入する冷水との熱交換により所定温度の冷水を生成する。

熱源機２における蒸発器２ｂの冷水の流入・送出側が複数に分岐され、これら分岐ライン７ａ，７ｂにはそれぞれ流量調整弁８ａ，８ｂを介して冷水コイル４ａ，４ｂが接続される。

冷水コイル４ａ，４ｂには、冷水ポンプ９の駆動により、熱源機２で冷却された冷水が各分岐ライン７ａ，７ｂに通して供給される。冷水コイル４ａ，４ｂは、各分岐ライン７ａ，７ｂから供給される冷水と対応する空調対象空間３ａ，３ｂから供給される混合空気（空間からの空気の一部と外気との混合）との熱交換によって当該混合空気を冷やした後、この冷風を各送風ファン１０ａ，１０ｂを介して空調対象空間３ａ，３ｂに戻すことにより、各空調対象空間３ａ，３ｂを冷房する。

空調対象空間３ａ，３ｂについても、前述と同様の処理ルーチンに従って混合空気を所定温度の温風とした後、空調対象空間３ａ，３ｂに戻すことにより、各空調対象空間３ａ，３ｂを暖房することも可能である。

図２は空調システムの空調機器を運転制御する本発明に係る空調システム制御装置の一実施の形態を示す構成図である。

空調システム制御装置は、空調システムを運転制御するに当たり、空調システムの所要箇所の物理量を計測する必要がある。すなわち、熱源機２の冷水流入・送出ラインには、冷水入口温度センサ１１、冷水出口温度センサ１２、冷水流量センサ１３が設置され、また、熱源機２の冷却水送出・流入ラインには、冷却水出口温度センサ１４、冷却水入口温度センサ１５及び冷却水流量センサ１６が設置されている。これらセンサ１１〜１６は熱源機計測系Ａを構成する。

また、空調システムを構成する空調対象空間３ａ，３ｂの周囲近傍には外気温度センサ１７及び外気湿度センサ１８が設置され、外気計測系Ｂを構成する。

さらに、空調対象空間３ａ，３ｂ内には空調対象空間３ａ，３ｂ毎に対象空間温度センサ１９ａ，１９ｂ、対象空間湿度センサ２０ａ，２０ｂが設置されている。また、冷水コイル４ａ，４ｂの冷風の供給ラインには対象空間給気温度センサ２１ａ，２１ｂが設置され、対象空間内計測系Ｃａ，Ｃｂを構成する。

空調システム制御装置の本体部分は、大きく分けて、中央制御部３０と、ローカル制御部４０とで構成され、さらに、空調対象空間空調条件設定部４２が設けられている。なお、空調対象空間空調条件設定部４２としては、予め空調対象空間空気温度、空調対象空間給気温度または空調対象空間湿度、外気取込風量が設定される。

前記中央制御部３０は、熱源機２の交換熱量などに基づき、空調システムの総空調負荷を算出する総空調負荷算出部３１と、総空調負荷算出部３１で算出される総空調負荷と空調対象空間空調条件設定部４２に設定される空調条件データと外気計測系Ｂで計測される外気条件データを入力変数とし、空調システムを構成する空調機器の総所要動力を最小とするような空調システムの最適運転状態を推定する最適運転状態推定部３２と、この推定部３２で推定された最適運転状態量と冷却水に関する状態量とから空調システムの空調機器である例えば冷却塔ファン５、冷却水ポンプ６、冷水ポンプ９及び圧縮機２ｃを制御する熱源機制御部３３とで構成される。

ローカル制御部４０としては空調対象空間３ａ，３ｂに対応する空調対象空間空調制御部４１ａ，４１ｂが設けられている。各空調対象空間空調制御部４１ａ，４１ｂは、冷水コイル４ａ，４ｂに流入する冷水流量または冷水の流量配分を定める流量調整弁８ａ，８ｂの開度及び空調対象空間３ａ，３ｂ毎に冷房する空気を送り込む送風ファン１０ａ，１０ｂを制御空調対象空間３ａ，３ｂの空調に関係する冷水流量調整弁８ａ，８ｂ及び送風ファン１０ａ，１０ｂの回転数または空気の風量を制御する機能を持っている。

なお、空調対象空間空調制御部４１ａ，４１ｂ，…は、簡略化のために２つの空調対象空間３ａ，３ｂに対応させて２つの空調対象空間空調制御部４１ａ，４１ｂだけ図示しているが、これに限るものではなく、空調対象空間の数に応じて随時増加させ得るものである。

次に、以上のように構成された空調システム制御装置の動作について説明する。

中央制御部３０を構成する総空調負荷演算部３１は、熱源機計測系Ａである冷水入口温度センサ１１の冷水流入温度と、冷水送出温度センサ１２の冷水送出温度と、蒸発器冷水送出側の冷水流量センサ１３の冷水流量とを取り込み、蒸発器２ｂの冷水流入温度と冷水送出温度とから冷水の蒸発器２ｂの入出力エンタルピ差を算出する。

総空調負荷演算部３１は、算出された冷水の蒸発器入出力エンタルピ差と冷水流量とを用い、（蒸発器出入口エンタルピ差）×（冷水流量）の演算式に基づき、熱源機２内の蒸発器２ｂにおける冷媒２ｄと冷水との交換熱量を算出し、この算出された交換熱量を総空調負荷と推定し、最適運転状態推定部３２に送出する。

但し、この段階における総空調負荷推定値は、空調対象空間３ａ，３ｂの空気状態（例えば温度、湿度等）が所望の空気状態となっていないので、暫定的な空調システムの総空調負荷となる。なぜならば、各空調対象空間空調制御部４１ａ，４１ｂが各空調対象空間３ａ，３ｂの空調に関連する空調機器８ａ，８ｂ、１０ａ，１０ｂを制御するが、未だ各空調対象空間３ａ，３ｂの空気状態が所望の空気状態となっていない為である。

空調対象空間空調制御部４１ａ，４１ｂが空調機器８ａ，８ｂ、１０ａ，１０ｂを制御し、各空調対象空間３ａ，３ｂの空気状態が所望の空気状態に近づくに従い、真の交換熱量，ひいては真の総空調負荷に近づく。その結果、中央制御部３０とローカル制御部４０が協調及び連携をとりつつ、制御を繰り返すことにより、中央制御部３０が真の総空調負荷のもとに最適な運転状態に決定することが可能となる。

最適運転状態推定部３２は、総空調負荷演算部３１から総空調負荷を受け取ると、空調対象空間空調条件設定部４２に設定される空調条件データである空調対象空間温度、空調対象空間給気温度または空調対象空間湿度及び外気取込設定風量と、外気計測系Ｂで計測される外気条件データである外気温度センサ（湿球温度センサ等）１７で計測される外気湿球温度とを取り込み、これら総空調負荷、空調条件データ及び外気条件データを入力変数とし、前記空調システムの空調機器５，６，９，２ｃを最適制御するための熱源機送出冷水温度及びその流量と熱源機流入冷水温度及びその流量を算出し、熱源機制御部３３に送出する。

ここで、最適運転状態とは、空調対象空間空調条件設定部４２の空調対象空間空気温度、空調対象空間給気温度または空調対象空間湿度及び外気取込風量と、外気計測系Ｂの外気温度センサ１７及び外気湿度センサ１８で計測される外気温度及び外気湿度または外気湿球温度とに対して、図１に示す冷却塔ファン５、冷却水ポンプ６、冷水ポンプ９、圧縮機２ｃ、送風ファン１０ａ，１０ｂ等の所要動力合計値を最小にする空調システム内作動流体の物理量を意味するものであって、この物理量としては熱源機流入冷水温度及びその流量、熱源機送出冷水温度及びその流量の各値である。なお、前述する外気湿球温度の代わりに、外気乾球温度と外気湿度との両方を用いて、物理量の最適値を算出してもよい。

すなわち、最適運転状態推定部３２としては、総空調負荷、空調対象空間空調条件設定部４２の空調条件データ、外気計測系Ｂの各種外気条件データを入力変数とし、数理計画法などを用いて、前述した冷却塔ファン５、冷却水ポンプ６、冷水ポンプ９、圧縮機２ｃ、送風ファン１０ａ，１０ｂの所要動力合計値を最小にするよう求められた前記作動流体物理量の最適値を、当該各変数で表された関数として求めておき、予め組み込む計算プログラムに従って推定する方法でもよい。

そして、最適運転状態推定部３２は、前記作動流体の物理量である熱源機流入冷水温度及びその流量と熱源機送出冷水温度及びその流量との最適値を求めた後、熱源機制御部３３に送出する。

熱源機制御部３３は、作動流体物理量の最適値を受け取ると、熱源機計測系Ａの冷却水入口温度センサ１５で計測された冷却水流入温度と冷却水流量センサ１６で計測された冷却水流量と冷水出口温度センサ１２で計測される冷水送出温度と冷水流量センサ１３で計測される冷水流量が最適値とされた作動流体物理量に一致するように、冷却塔ファン５、冷却水ポンプ６、冷水ポンプ９、圧縮機２ｃ及び送風ファン１０ａ，１０ｂの動作、例えばそれぞれの回転数を決める図示しないインバータ等を制御する。

この熱源機制御部３３では、少なくとも、冷却塔ファン５は冷却水入口温度センサ１５の冷却水流入温度が最適化された熱源機流入冷却水温度に一致し、冷却水ポンプ６は冷却水流量センサ１６の冷却水流量が最適化された熱源機流入冷却水流量に一致し、冷水ポンプ９は冷水流量センサ１３の冷水流量が最適化された熱源機送出冷水流量と一致し、圧縮機２ｃは冷水出口温度センサ１２の冷水送出温度が最適化された熱源機送出冷水温度と一致するように動作制御する。なお、冷却水入口温度センサ１５の代わりに、冷却水出口温度センサ１４を用いてもよい。

一方、ローカル制御部４０は、各空調対象空間空調制御部４１ａ，４１ｎが対応する空調対象空間３ａ，３ｂの空気状態量（温度・湿度）を制御する。

すなわち、熱源機最適状態が定まると、各空調対象空間空調制御部４１ａ，４１ｎは、冷水コイル流入冷水温度を空調対象空間共通の条件とし、各空調対象空間３ａ，３ｂに設置された対象空間内計測系Ｃａ，Ｃｂの空調対象空間温度センサ１９ａ，１９ｂで計測される温度及び空調対象空間給気温度センサ２１ａ，２１ｂで計測される給気温度が空調対象空間空調条件設定部４２で設定される空気温度及び給気温度に一致するように、各空調対象空間３ａ，３ｂに対応する冷水流量調節弁８ａ，８ｂ及び送風ファン１０ａ，１０ｂをそれぞれ制御する。

なお、空調対象空間給気温度センサ２１ａ，２１ｎに代えて、空調対象空間湿度センサ２０ａ，２０ｂを用いてもよい。また、各空調対象空間３ａ，３ｂに給気する風量としては、各空調対象空間３ａ，３ｂに個別に設けた送風ファン１０ａ，１０ｂの代わりに、弁やダンパなどを制御する場合には当該送風ファン１０ａ，１０ｂの回転数とともに弁やダンパの開度を制御する構成であっても構わない。

さらに、この形態例では、各空調対象空間３ａ，３ｂ毎に空調対象空間空調制御部４１ａ，４１ｎを設けたが、例えば１つの空調対象空間空調制御部が予め定める時間間隔で順番に幾つかの複数の空調対象空間３ａ，３ｂ，…を順次制御する構成であってもよい。

なお、空調システムの空調制御においては、空調対象空間３ａのエンタルピバランスや冷水コイル４ａにおける冷水−空気間のエンタルピバランス及び熱交換特性に基づく制約条件と制御量の数が一致するので、制御量の最適化を行う必要がない。しかしながら、空調対象空間３ａの空気状態が設定された空調条件データに近づけていく過程において、総空調負荷演算部３１で算出される総空調負荷が変化していくので、それに伴って最適運転状態推定部３２で推定される最適運転状態も変化する。

よって、空調システム制御装置としては、中央制御部３０とローカル制御部４０が互いに協調・連携させながら、空調対象空間３ａの空気状態が設定された空調条件データにほぼ一致したとき、中央制御部３０の総空調負荷演算部３１にて真の総空調負荷を算出でき、ひいては最適運転状態推定部３２にて真の総空調負荷から空調システムの空調機器の所要動力合計値を最小とする最適運転状態量を推測することが可能となる。

従って、以上のような実施の形態によれば、初期段階において現状の熱源機２と冷水コイル４ａ，４ｂ，…との間の熱交換熱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、ローカル制御部４０にて空調対象空間３ａの空気状態が設定された空調条件データにほぼ一致したとき、中央制御部３０の総空調負荷演算部３１にて真の総空調負荷を算出した後、最適運転状態推定部３２にて真の総空調負荷の下に空調システムの最適運転状態量を決定すれば、複数の空調対象空間３ａ，３ｂ，…の空調を効率的に運転でき、空調システムの省エネ化を実現することができる。

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。

本発明に係る空調システム制御装置を適用する空調システムの典型的な構成図。本発明に係る空調システム制御装置の一実施の形態を示す構成図。

符号の説明

１…冷却塔、２…熱源機（冷凍機）、２ａ…凝縮器、２ｂ…蒸発器、２ｃ…圧縮機、２ｄ…冷媒、３ａ，３ｂ，…空調対象空間（部屋）、４ａ，４ｂ，…冷水コイル、５…冷却塔ファン、６…冷却水ポンプ、８ａ，８ｂ…流量調整弁、９…冷水ポンプ、１０ａ，１０ｂ…送風ファン、３０…中央制御部、３１…総空調負荷演算部、３２…最適運転状態推定部、３３…熱源機制御部、４０…ローカル制御部、４１ａ，４１ｂ…空調対象空間空調制御部、４２…空調対象空間空調条件設定部、Ａ…熱源機計測系、Ｂ…外気計測系、Ｃａ，Ｃｂ…対象空間内計測系。

Claims

少なくとも１つの空調対象空間と、冷却水を生成するための冷却塔と、この冷却塔で生成された冷却水を受け取り、所定温度の冷水を生成する冷凍サイクル動作を行う圧縮機を有する熱源機と、前記空調対象空間毎に設置され、前記熱源機で生成された冷水と少なくとも前記空調対象空間内の空気との間の熱交換により、前記空調対象空間を冷房する空気を生成する冷水コイルと、前記冷却塔で生成された冷却水を前記熱源機に供給循環させる冷却水ポンプと、前記熱源機で生成された冷水を前記冷水コイルに供給循環させる冷水ポンプと、各冷水コイルで生成された空気を対応する空調対象空間内に送り込む送風ファンと、熱交換させる空気を冷却塔に供給循環させる冷却塔ファンとを備えた空調システムを制御する空調システム制御装置において、
前記空調システムの熱源機の運転に関わる空調機器を制御する中央制御部と前記空調対象空間の空調を制御するローカル制御部とを有し、
前記中央制御部は、
前記熱源機の入出力状態データを計測する熱源機計測系と、
前記空調対象空間の空調条件データを設定する空調条件設定部と、
外気条件データを計測する外気計測系と、
前記熱源機の冷水流入温度と冷水流出温度と当該熱源機の冷水流量とに基づき、前記熱源機内部の冷媒と前記冷水コイルから流入する冷水との間の単位時間当たりの交換熱量である総空調負荷を求める総空調負荷演算手段と、
前記総空調負荷演算手段で求めた総空調負荷と前記空調条件設定部に設定される空調条件データと前記外気計測系で計測される外気条件データとを入力変数とし、前記空調システムの空調機器を最適制御するための状態量を推定する最適運転状態推定手段と、
前記熱源機計測系で計測される状態データが前記最適運転状態推定手段で推定された状態量に一致するように、前記冷却塔ファンと前記冷却水ポンプと前記冷水ポンプと前記圧縮機の回転数を制御する熱源機制御手段とを備えたことを特徴とする空調システム制御装置。
請求項１に記載の空調システム制御装置において、
前記空調条件設定部に設定される空調条件データは、空調対象空間空気温度と空調対象空間給気温度または空調対象空間湿度または湿球温度と全空調対象空間へ取込む外気取込風量とであり、
前記外気計測系で計測される外気条件データは、外気乾球温度と外気湿度または外気湿球温度であることを特徴とする空調システム制御装置。
請求項１または２に記載の空調システム制御装置において、
前記最適運転状態推定手段は、前記総空調負荷演算手段で求められた総空調負荷と前記空調対象空間空調条件データと前記外気条件データとを前記入力変数とし、前記空調対象空間を冷房する空気を駆動する全ての送風ファンと前記冷却水ポンプと前記冷水ポンプと前記圧縮機との所要電力合計が最小になるような熱源機流入冷却水の温度及び流量と熱源機送出冷水の温度及び流量等の状態量を推定することを特徴とする空調システム制御装置。
請求項１に記載の空調システム制御装置において、
前記全空調対象空間へ取込む風量と、前記空調対象空間の温度と、前記空調対象空間の湿度または湿球温度または前記空調対象空間を空調するために給気する空気の温度を設定する空調条件設定手段を有し、
この空調条件設定手段で設定される設定値と、前記総空調負荷と、外気条件データである外気湿球温度とを変数とする，関数として前記最適運転状態推定手段に与えることを特徴とする空調システム制御装置。
請求項１に記載の空調システム制御装置において、
前記ローカル制御部は、
前記空調対象空間毎の対象空間計測系に計測される空調対象空間内空気温度と空調対象空間給気温度または空調対象空間湿度または湿球温度が前記空調条件設定部に設定される空調対象空間空気温度と空調対象空間給気温度または空調対象空間湿度または湿球温度に一致するように、前記空調対象空間毎に冷房する空気を送り込む送風ファンの回転数または空気の風量を定める弁の開度と前記冷水コイルに流入する冷水流量または流量配分を定める調整弁を制御することを特徴とする空調システム制御装置。
請求項１に記載される中央制御部と請求項５に記載されるローカル制御部とを備え、
前記中央制御部は、暫定的な前記総空調負荷を求めた後、前記空調システムの空調機器を制御した後、前記ローカル制御部は、前記空調対象空間毎の対象空間内計測系に計測される物理量が前記空調条件設定部で設定される物理量に近づけるように制御し、前記中央制御部は、前記ローカル制御部の制御後、より真に近い前記総空調負荷を求めていくことにより、前記中央制御部と前記ローカル制御部とが相互に協調・連携を取りつつ前記空調システムの空調機器を制御することを特徴とする空調システム制御装置。