JP5300388B2

JP5300388B2 - 空調制御装置および空調制御方法

Info

Publication number: JP5300388B2
Application number: JP2008236732A
Authority: JP
Inventors: 雄一花田; 信孝西村; 直樹牧野; 康夫高木; 憲造米沢; 進菅原; 明大藤井; 秀樹大野; 智則前川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-09-16
Filing date: 2008-09-16
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2028-09-16
Also published as: JP2010071489A

Description

本発明は、制御対象の室内の空調を制御する空調制御装置および空調制御方法に関する。

従来、空調制御装置は、制御対象の室内から取り込む還気と室外から取り込む外気とを混合して調整した空気を給気として制御対象の室内に供給することで、空調制御を行っている。

このとき空調制御装置は、給気の温度や湿度を調整するとともに、在室者の呼吸により増加するCO₂濃度を一定以下に抑えるように換気するため、外気の取り込み量を調整する必要がある。そこで、必要な量の外気を取り込むために、還気と外気との取り込み量の割合をダンパで調整することが多く行われていた。

しかし、近年普及しているインバータによる変風量（ＶＡＶ：Variable Air Volume）制御を行う空調制御装置では、上述したように還気と外気との取り込み量を割合で制御すると、給気量が少ないときに必要量の外気を取り込むことができず、十分に換気ができない。

そこで特許文献１には、外気を取り込んで調整する外気制御系統と、還気を取り込んで調整する還気制御系統との２つの空調制御系統を設け、それぞれの系統で調整された空気の合計風量を給気として供給する空調制御装置が提案されている。

この特許文献１に記載の空調制御装置のように、２系統の空調制御系統で構成し、外気を取り込むＯＡファンと還気を取り込むＲＡファンとを別個に設けることにより、給気量が変化しても必要な外気の取り入れ量を確保することができる。
特開２００６−２９２３００号公報

しかし、特許文献１に記載の空調制御装置のＯＡファンで必要な外気量を確保しようとしたときに、通常は外気の取り入れ量が還気の取り入れ量よりも少ないことから、ＯＡファンにより取り込んだ外気の静圧がＲＡファンにより取り込んだ還気の静圧に押し負けられ、必要量の外気が室内に供給されないという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、空調制御対象の室内の換気に必要な量の外気を確実に取り込むことが可能な空調制御装置および空調制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の空調制御装置は、外気の空調処理を行う外気処理手段と、空調制御対象の室内からの還気の空調処理を行う還気処理手段と、空調された空気を前記空調制御対象の室内に供給する給気手段とを有する空調制御装置において、前記外気処理手段は、前記室内の二酸化炭素濃度を所定値以下にするための必要外気量を算出する必要外気量算出手段と、空調を行う冷温水コイルと併せて設置され、設定された回転数で運転することにより、この回転数に応じた量の外気を前記冷温水コイルに取り込ませるとともに、前記冷温水コイルで調整された外気を前記回転数に応じた風速で前記給気手段に送風する外気用ファンと、前記外気用ファンにより送風された外気の風速値を計測する風速センサと、前記風速センサで計測された風速値から、前記外気用ファンにより送風された外気量を計測外気量として算出する計測外気量算出手段と、前記計測外気量算出手段で算出された計測外気量が、前記必要外気量算出手段で算出された必要外気量に追従するように、前記外気用ファンの回転数の設定値を制御する外気用ファン制御手段とを備え、前記還気処理手段は、設定された回転数で運転することにより、この回転数に応じた量の還気を前記室内から取り込んで前記給気手段に送風する還気用ファンと、前記給気手段により前記室内に供給された空気の供給量に基づいて、前記還気用ファンの回転数の設定値を制御する還気用ファン制御手段とを備え、前記給気手段は、前記外気用ファンにより送風された外気と、前記還気用ファンにより送風された還気とが混合された空気をダクトから取り込み、ダンパの開度により風量を可変とする変風量制御により前記空調制御対象の室内に供給することを特徴とする。

また、本発明の空調制御方法は、空調を行う冷温水コイルと併せて設置され、設定された回転数で運転することにより、この回転数に応じた量の外気を前記冷温水コイルに取り込ませるとともに、前記冷温水コイルで調整された外気を前記回転数に応じた風速で送風する外気用ファンと、設定された回転数で運転することにより、この回転数に応じた量の還気を前記室内から取り込んで送風する還気用ファンと、空調され送風された空気を前記空調制御対象の室内に供給する給気手段とを有する空調制御装置が、前記室内の二酸化炭素濃度を所定値以下にするための必要外気量を算出し、前記外気用ファンにより送風された外気の風速値を計測し、計測された風速値から、前記外気用ファンにより送風された外気量を計測外気量として算出し、前記計測外気量が前記必要外気量に追従するように、前記外気用ファンの回転数の設定値を制御し、前記室内への給気量に基づいて、前記還気用ファンの回転数の設定値を制御し、前記外気用ファンにより送風された外気と、前記還気用ファンにより送風された還気とが混合された空気を前記給気手段がダクトから取り込み、ダンパの開度により風量を可変とする変風量制御により前記空調制御対象の室内に供給することを特徴とする。

本発明の空調制御装置および空調制御方法によれば、空調制御対象の室内の換気に必要な量の外気を確実に取り込むことができる。

〈一実施形態による空調システムの構成〉
本発明の一実施形態による空調制御装置の構成について、図１を参照して説明する。

本実施形態による空調制御装置１は、外気の空調処理を行う外気処理部１０と、空調制御対象の室内からの還気の空調処理を行う還気処理部２０と、給気部としてのＶＡＶユニット３０とを備える。

外気処理部１０は、二酸化炭素（ＣＯ₂）濃度センサ１１と、外気用ファン１２と、外気用コイル１３と、風速センサ１４と、必要外気量算出部１５と、計測外気量算出部１６と、外気用ファン制御部１７とを有する。

ＣＯ₂濃度センサ１１は、空調制御対象の居室Ａ内から取り込まれた還気のＣＯ₂濃度を計測する。

外気用ファン１２は、外気用コイル１３と併せて設置されるとともにインバータにより制御され、後述する外気用ファン制御部１７の制御により設定された回転数で運転することにより、この回転数に応じた量の外気を外気用コイル１３に取り込ませるとともに、外気用コイル１３で調整された外気を設定された回転数に応じた風速でＶＡＶユニット３０に送風する。

外気用コイル１３は、外気用ファン１２が運転されることにより取り込まれる外気の湿度を冷水または温水を利用して調整する。

風速センサ１４は、外気用ファン１２から送風された外気の風速値を計測する。

必要外気量算出部１５は、ＣＯ₂濃度センサで計測された計測値に基づいて、居室Ａ内のＣＯ₂濃度を予め設定されたＣＯ₂濃度上限値以下にするために必要な外気量を算出する。

計測外気量算出部１６は、風速センサ１４で計測された風速値から、外気用ファン１２により送風された外気量を計測外気量として算出する。

外気用ファン制御部１７は、計測外気量算出部１６で算出された計測外気量が、必要外気量算出部１５で算出された必要外気量になるように、外気用ファン１２の回転数の設定値を制御する。

還気処理部２０は、還気用ファン２１と、還気用コイル２２と、還気用ファン制御部２３とを有する。

還気用ファン２１は、空調を行う還気用コイル２２と併せて設置されるとともにインバータにより制御され、後述する還気用ファン制御部２３の制御により設定された回転数で運転することにより、この回転数に応じた量の還気を還気用コイル２２に取り込ませるとともに、還気用コイル２２で調整された還気を設定された回転数に応じた風速でＶＡＶユニット３０に送風する。

還気用コイル２２は、還気用ファン２１が運転されることにより取り込まれる還気の温度を冷水または温水を利用して調整する。

還気用ファン制御部２３は、後述するＶＡＶユニット３０による居室Ａ内への給気量に基づいて、還気用ファン２１の回転数の設定値を制御する。

ＶＡＶユニット３０は、外気用ファン１２から送風される外気と、還気用ファン２１から送風される還気とが混合された空気を、内蔵するダンパ（図示せず）の開度により風量を可変とする変風量制御により、居室Ａ内に供給する。

ダクト４０は、空調制御の対象となる空気の通り道となる管である。

〈一実施形態による空調システムの動作〉
次に、本実施形態による空調制御装置１の動作について説明する。

本実施形態による空調制御装置１では、外気処理部１０で空調処理された外気と、還気処理部２０で空調処理された居室Ａ内の還気とが混合された空気が、ＶＡＶユニット３０により居室Ａ内に供給されることで空調制御が行われる。

外気処理部１０の詳細な動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。

本実施形態において空調制御装置１が稼動されると、所定時間間隔で実行される、ＣＯ₂濃度センサ１１による居室Ａから取り込まれた還気のＣＯ₂濃度の計測、および風速センサ１４による外気用ファン１２から送風された外気の風速値の計測が開始される（Ｓ１）。

これらの計測が所定時間間隔で実行されている状態で、まず必要外気量算出部１５においてＣＯ₂濃度センサ１１で計測された居室Ａ内のＣＯ₂濃度が取得され、居室Ａ内が予め設定されたＣＯ₂濃度上限値を超えないように換気するために、必要な外気量が算出される（Ｓ２）。このＣＯ₂濃度上限値は、在室者が息苦しさなどによる不快を感じない程度の値が設定される。

次に、計測外気量算出部１６において、風速センサ１４で計測された風速値が取得され、風速センサ１４で計測された風速値から、外気用ファン１２により送風された外気量が計測外気量として算出される（Ｓ３）。このとき計測外気量は、［風速センサ１４で計測された風速値×ダクト４０の断面積］で算出される。

次に、外気用ファン制御部１７において、計測外気量算出部１６で算出された計測外気量が、必要外気量算出部１５で算出された必要外気量に追従するように、外気用ファン１２の回転数の設定値が制御される（Ｓ４）。

外気用ファン１２は外気用ファン制御部１７の制御により設定された回転数で運転され、この外気用ファン１２の運転により、回転数に応じた量の外気が併設された外気用コイル１３に取り込まれる。取り込まれた外気は、外気用コイル１３により冷水または温水が利用されて湿度が調整される（Ｓ５）。

調整された外気は、外気用ファン制御部１７の制御により運転している外気用ファン１２により、設定された回転数に応じた風速でＶＡＶユニット３０に送風される（Ｓ６）。

送風された外気の風速は風速センサ１４で計測され、外気用ファン制御部１７における外気用ファン１２の回転数の制御処理にフィードバックされる。

一方、還気処理部２０では、空調制御装置１が稼動されると、ＶＡＶユニット３０による居室Ａ内への給気状態（ダンパの開度状態等）に基づいて、還気用ファン２１の回転数の設定値が制御される。

還気用ファン２１は還気用ファン制御部２３の制御により設定された回転数で運転され、この還気用ファン２１の運転により、回転数に応じた量の居室Ａ内からの還気が併設された還気用コイル２２に取り込まれる。取り込まれた還気は、還気用コイル２２により冷水または温水が利用されて温度が調整される。

調整された還気は、還気用ファン制御部２３の制御により運転している還気用ファン２１により、設定された回転数に応じた風速でＶＡＶユニット３０に送風される。

ＶＡＶユニット３０では変風量制御が行われ、外気用ファン１２から送風された外気と、還気用ファン２１から送風された還気とが混合された空気が取り込まれ、インバータにより制御されたダンパの開度に基づいて、取り込まれた空気が居室Ａ内に給気される。

以上の本実施形態によれば、実際に空調制御対象の居室内に送風されている外気量を風速センサの計測値に基づいて算出し、この算出した外気量が換気に必要な外気量となるように風速値を制御するため、還気ファンにより送風された空気の静圧と外気ファンにより送風された空気の静圧との差に関係なく、確実に必要な外気量を制御対象の居室に供給することができる。

本発明の一実施形態による空調制御装置の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態による空調制御装置の外気処理部の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１…空調制御装置
１０…外気処理部
１１…濃度センサ
１２…外気用ファン
１３…外気用コイル
１４…風速センサ
１５…必要外気量算出部
１６…計測外気量算出部
１７…外気用ファン制御部
２０…還気処理部
２１…還気用ファン
２２…還気用コイル
２３…還気用ファン制御部
３０…ＶＡＶユニット
４０…ダクト

Claims

外気の空調処理を行う外気処理手段と、空調制御対象の室内からの還気の空調処理を行う還気処理手段と、空調された空気を前記空調制御対象の室内に供給する給気手段とを有する空調制御装置において、
前記外気処理手段は、
前記室内の二酸化炭素濃度を所定値以下にするための必要外気量を算出する必要外気量算出手段と、
空調を行う冷温水コイルと併せて設置され、設定された回転数で運転することにより、この回転数に応じた量の外気を前記冷温水コイルに取り込ませるとともに、前記冷温水コイルで調整された外気を前記回転数に応じた風速で前記給気手段に送風する外気用ファンと、
前記外気用ファンにより送風された外気の風速値を計測する風速センサと、
前記風速センサで計測された風速値から、前記外気用ファンにより送風された外気量を計測外気量として算出する計測外気量算出手段と、
前記計測外気量算出手段で算出された計測外気量が、前記必要外気量算出手段で算出された必要外気量に追従するように、前記外気用ファンの回転数の設定値を制御する外気用ファン制御手段とを備え、
前記還気処理手段は、
設定された回転数で運転することにより、この回転数に応じた量の還気を前記室内から取り込んで前記給気手段に送風する還気用ファンと、
前記給気手段により前記室内に供給された空気の供給量に基づいて、前記還気用ファンの回転数の設定値を制御する還気用ファン制御手段とを備え、
前記給気手段は、
前記外気用ファンにより送風された外気と、前記還気用ファンにより送風された還気とが混合された空気をダクトから取り込み、ダンパの開度により風量を可変とする変風量制御により前記空調制御対象の室内に供給する
ことを特徴とする空調制御装置。
前記外気処理手段は、前記空調制御対象の室内からの還気の二酸化炭素濃度を計測する二酸化炭素濃度センサをさらに有し、
前記必要外気量算出手段は、前記二酸化炭素濃度センサで計測された計測値に基づいて、前記必要外気量を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の空調制御装置。
空調を行う冷温水コイルと併せて設置され、設定された回転数で運転することにより、この回転数に応じた量の外気を前記冷温水コイルに取り込ませるとともに、前記冷温水コイルで調整された外気を前記回転数に応じた風速で送風する外気用ファンと、設定された回転数で運転することにより、この回転数に応じた量の還気を前記室内から取り込んで送風する還気用ファンと、空調され送風された空気を前記空調制御対象の室内に供給する給気手段とを有する空調制御装置が、
前記室内の二酸化炭素濃度を所定値以下にするための必要外気量を算出し、
前記外気用ファンにより送風された外気の風速値を計測し、
計測された風速値から、前記外気用ファンにより送風された外気量を計測外気量として算出し、
前記計測外気量が前記必要外気量に追従するように、前記外気用ファンの回転数の設定値を制御し、
前記室内への給気量に基づいて、前記還気用ファンの回転数の設定値を制御し、
前記外気用ファンにより送風された外気と、前記還気用ファンにより送風された還気とが混合された空気を前記給気手段がダクトから取り込み、ダンパの開度により風量を可変とする変風量制御により前記空調制御対象の室内に供給する
ことを特徴とする空調制御方法。