JP5940295B2 - 空調制御システム及び空調制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、空調制御システム及び空調制御方法に関する。
従来、利便性やコストの観点から、1台の室外機で複数台の室内機を運転する空調設備(ビル用マルチエアコン)が広く普及しておきており、このような空調設備を対象として、省エネルギーを目的とした様々な制御を行うための空調制御システムが提案されている。
例えば、このような制御を行うための空調制御システムの一つとして、空気調和機の運転データ(吸入圧力、吐出圧力、圧縮機上温度等)が記憶された状態データベースと、空気調和機の設定データ(風量、温度等)が記憶された設定データベースとを備え、状態データベースに記憶された運転データを読込むことによって空気調和機の監視を行ない、設定データベースに記憶された設定データを書換えることによって空気調和機を制御する、空調制御システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
あるいは、空調制御システムの他の一つとして、複数の室内機と、室外機と、室内機を停止する制御装置とを備える空調システムであって、制御装置により、複数の室内機のそれぞれの処理負荷を算出し、算出した処理負荷算出値を、室内機ごとの処理負荷と運転効率との関係に基づいて所定の運転効率以上になるように設定された処理負荷設定値と比較し、この処理負荷算出値が処理負荷設定値よりも小さい場合に、対応する室内機を停止する、空調制御システムが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2002−156143号公報 特開2010−14364号公報
ここで、室内機の運転状態を把握するための数値の一つとして、室内機の負荷率(=室内機の現在の負荷量/室内機の定格能力)を挙げることができる。例えば、室内機の負荷率が小さい場合には、室内機の能力に余力があると考えられ、室内機の風量を下げても負荷を処理することができると考えられるため、このように室内機の風量を下げることで、室内環境を低下させることなく、省エネルギー性を向上させることが可能になる。
しかしながら、上記特許文献1に記載の如き従来の空調制御システムは、状態データベースに記憶する運転データとして、室内機の負荷率を含めていなかったので、室内機の負荷率を一切考慮することなく、空調設備の制御を行っていた。この結果、例えば、室内機の負荷率の変化に関わらず、室内機の風量が強風量等に一定にされてしまうことになり、室内機の消費電力が高いままとなってしまうため、空調設備を長期間運転した場合には、消費エネルギーに大きなロスが生じていた。
あるいは、上記特許文献2に記載の如き従来の空調制御システムは、室内機の処理負荷を考慮するものではあったが、この処理負荷を算定するためには、室外機から複数の室内機に至る冷媒配管において冷媒流量を制御する流量調整弁の開度を取得したり、冷媒の温度を取得したりする必要があり、大掛かりな計測装置を必要とするものであったので、実現が困難であったり、実現に大きな設備コストを要していた。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、空調設備の室内機の負荷率に基づいた制御を簡易に行うことにより、空調設備の省エネルギー性を向上させることが現実的に可能になる、空調制御システム及び空調制御方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項1に記載の空調制御システムは、複数の室内機と複数の室外機とを冷媒配管を介して接続して構成された空調設備を制御するための空調制御システムであって、前記複数の室内機の運転実績情報を前記空調設備から取得し、当該取得した運転実績情報に基づいて、前記複数の室内機の各々の負荷率を推定する負荷率推定手段と、前記負荷率推定手段にて推定された前記複数の室内機の各々の負荷率に基づいて、前記室内機を制御する室内機制御手段と、前記複数の室外機の各々の負荷率を特定する室外機制御手段であって、当該特定した前記複数の室外機の各々の負荷率と、前記負荷率推定手段にて推定された前記複数の室内機の各々の負荷率とに基づいて、前記複数の室外機を制御する室外機制御手段と、を備える。
請求項2に記載の空調制御システムは、請求項1に記載の空調制御システムにおいて、前記運転実績情報は、前記複数の室内機の相互間における電力按分を特定するための情報である。
請求項3に記載の空調制御システムは、請求項1又は2に記載の空調制御システムにおいて、前記室内機制御手段は、前記負荷率を所定の閾値と比較し、当該比較結果に応じて前記室内機を制御する。
請求項4に記載の空調制御システムは、請求項3に記載の空調制御システムにおいて、前記所定の閾値として、少なくとも、第1閾値と、前記第1閾値よりも大きい第2閾値とを設定し、前記室内機制御手段は、前記複数の室内機の中で、前記負荷率が前記第1閾値以下である室内機の運転を停止させ、前記複数の室内機の中で、前記負荷率が前記第1閾値を超えている室内機であって、前記負荷率が前記第2閾値以下である室内機の風量を低下させる。
請求項5に記載の空調制御システムは、請求項3又は4に記載の空調制御システムにおいて、前記室内機制御手段は、所定の外界条件に合致する空調領域の空調を行う室内機を対象に、運転を停止させ、あるいは、風量を低下させる。
請求項6に記載の空調制御システムは、請求項4又は5に記載の空調制御システムにおいて、前記室内機制御手段は、前記負荷率に基づいて前記室内機の運転を停止させた際、当該停止させた室内機が空調を行う空調領域に隣接する空調領域の空調を行う室内機の風量を増加させる。
請求項7に記載の空調制御方法は、複数の室内機と複数の室外機とを冷媒配管を介して接続して構成された空調設備を制御するための空調制御方法であって、前記複数の室内機の運転実績情報を前記空調設備から取得し、当該取得した運転実績情報に基づいて、前記複数の室内機の各々の負荷率を推定する負荷率推定ステップと、前記負荷率推定ステップにおいて推定された前記複数の室内機の各々の負荷率に基づいて、前記複数の室内機を制御する室内機制御ステップと、前記複数の室外機の各々の負荷率を特定する室外機制御ステップであって、当該特定した前記複数の室外機の各々の負荷率と、前記負荷率推定ステップにおいて推定された前記複数の室内機の各々の負荷率とに基づいて、前記複数の室外機を制御する室外機制御ステップと、を含む。
請求項1に記載の空調制御システム及び請求項に記載の空調制御方法によれば、運転実績情報に基づいて室内機の負荷率を推定し、この負荷率に基づいて室内機を制御するので、室内環境を低下させることなく、省エネルギー性を向上させることが可能になる。特に、運転実績情報に基づいて室内機の負荷率を推定するので、室内機の処理負荷を算定するための大掛かりな計測装置を用いる必要がなくなり、空調制御システムの設置コストを低減できて実現性を向上させることができる。
また、室外機の各々の負荷率を特定し、当該特定した負荷率と室内機の負荷率とに基づいて複数の室外機を制御するので、室内機に加えて室外機を制御することができ、室内環境の維持や省エネルギー性の向上を一層促進することが可能になる。
請求項2に記載の空調制御システムによれば、運転実績情報は、複数の室内機の相互間における電力按分を特定するための情報であるため、電力按分情報に基づいて室内機の負荷率を推定することができ、室内機の処理負荷を算定するための大掛かりな計測装置を用いる必要がなくなり、空調制御システムの設置コストを低減できて実現性を向上させることができる。
請求項3に記載の空調制御システムによれば、負荷率を所定の閾値と比較し、当該比較結果に応じて室内機を制御するので、閾値を適切に設定することで、負荷率に基づいた室内機の制御を簡易かつ正確に行うことができる。
請求項4に記載の空調制御システムによれば、負荷率が第1閾値以下である室内機の運転を停止させ、負荷率が前記第1閾値を超えている室内機であって第2閾値以下である室内機の風量を低下させるので、室内機を負荷率に応じて多段階制御することができ、室内環境を低下させることなく、省エネルギー性を向上させることが可能になる。
請求項5に記載の空調制御システムによれば、外界条件に合致する空調領域の空調を行う室内機を対象に、運転を停止させ、あるいは、風量を低下させるので、負荷率に加えて外界条件を考慮した室内機制御を行うことができ、室内環境の維持や省エネルギー性の向上を一層促進することが可能になる。
請求項6に記載の空調制御システムによれば、停止させた室内機が空調を行う空調領域に隣接する空調領域の空調を行う室内機の風量を増加させるので、相互に隣接する複数の空調領域の環境を統合的に考慮して維持することができる。
空調設備及び空調制御システムの要部を模式的に示す側面図である。 空調制御装置の構成を機能概念的に示すブロック図である。 空調制御処理のフローチャートである。 空調制御処理のフローチャートである。 空調制御処理のフローチャートである。 電力按分情報の構成例を示す図である。
以下に添付図面を参照して、この発明に係る空調制御システム及び空調制御方法の実施の形態を詳細に説明する。ただし、実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(基本的概念)
最初に、本実施の形態に係る空調制御システム及び空調制御方法に関する基本的概念について説明する。この空調制御システム及び空調制御方法は、複数の室内機と少なくとも1台の室外機とを備える空調設備を制御するための空調制御システムである。この空調設備の具体的な構成は、複数の室内機と少なくとも1台の室外機とを冷媒配管を介して接続して構成されている限りにおいて任意であり、例えば、複数の室内機と1台又は複数台の室外機とを冷媒配管を介して接続して構成されたビル用マルチエアコンを含む。
このような前提において、空調制御システム及び空調制御方法は、概略的には、複数の室内機の運転実績情報を空調設備から取得し、当該取得した運転実績情報に基づいて、複数の室内機の各々の負荷率を推定する。そして、推定された複数の室内機の各々の負荷率に基づいて、室内機を制御する。
ここで、「運転実績情報」とは、複数の室内機の運転の実績に関する情報であり、空調設備から取得可能な情報であって、かつ、負荷率を推定するために利用可能な情報である限りにおいて任意である。例えば、運転実績情報としては、複数の室内機の相互間における電力按分を特定するための情報(以下、電力按分情報)や、室内温度又は室内機吸込温度と空調吹出温度と風量とを特定するための情報(以下、温度風量情報)を用いることができる。以下では、運転実績情報として、電力按分情報を利用する場合について説明する。なお、運転実績情報に応じて、後述するセンサ類を公知技術を用いて増やすことができ、例えば、運転実績情報として温度風量情報を利用する場合には、空調吹出温度を検知するための温度センサを追加してもよい。
(構成−空調設備)
次に、本実施の形態に係る空調設備の構成について説明する。図1は、空調設備及び空調制御システムの要部を模式的に示す側面図である。この図1に示すように、オフィスビル1は、居室2と設備室3を備えて構成されており、これら居室2や設備室3には、空調設備10が配置されている。この空調設備10は、複数の室内機11、送風機12、複数の室外機13、動力盤14、及び空調監視装置15を備えて構成されている。なお、図1には、オフィスビル1の居室2と設備室3のみを示しているが、実際にオフィスビル1は、多階層ビルであって、各階層に複数の居室2や共有スペース等を有する。そして、各居室2の各々には複数の室内機11が配置されており、これら複数の室内機11が複数系統に区分され、各系統の複数の室内機11にそれぞれ対応するように、複数の室外機13が設けられている。図1において、送風機12は、外気を居室2へ導入する送風機、居室2の空気を屋外へ排気する送風機、及び全熱交換器を一体化した全熱交換機を示している。ただし、全熱交換器を用いるか否かは任意である。
複数の室内機11の各々は、居室2の空調負荷を処理するものであって、居室2の天井スペース4に配置されている。各室内機11は、送風機12と配管5で接続されると共に、室外機13と図示しない冷媒配管で接続されているものであって、ファン(送風機)を内蔵しており、送風機12から送風された空気を、室外機13から搬送された冷媒との間で熱交換させた後、天井7に設けた給気口8から居室2に給気する。送風機12は、送風を行うものであり、設備室3に配置されている。この送風機12は、外気を取り込んで各室内機11に送風し、あるいは図示しない経路を介して取り込んだ居室2や天井スペース4の空気を外部に排気する。室外機13は、各室内機11及び外気との間で冷媒の熱交換等を行うものであり、例えば図示しない屋上等に配置されている。この室外機13は、各室内機11で熱交換された冷媒を、外気との間で熱交換した後、図示しない冷媒配管を介して再び各室内機11に搬送する。動力盤14は、室外機13に電力を供給する盤面であり、例えば図示しない電気室等に配置されている。この動力盤14は、電流センサ(CT:Current Transformer)や多回路エネルギーモニタの如き電流計測手段を内蔵しており、室外機13の電流値をリアルタイムで計測して、後述する空調制御装置30に出力する。
空調監視装置15は、各室内機11、送風機12、及び室外機13の制御を行う制御手段であり、例えば設備室3に配置されている。この空調監視装置15は、各室内機11、送風機12、及び室外機13に通信可能に接続されており、これら各機に制御信号を送信することで、これら各機を制御する。より具体的には、少なくとも、各室内機11の運転、停止、及び風量切替と、室外機13の運転、停止を制御する。また、空調監視装置15は、各室内機11、送風機12、及び室外機13から各種の情報を受信する。より具体的には、少なくとも、各室内機11から、電力按分情報、設定温度、及び室温を受信する。ただし、空調監視装置15としては、公知のパーソナルコンピュータ等の制御機器を使用することができるため、その構成の詳細の説明は省略する。
(構成−空調制御システム)
次に、本実施の形態に係る空調制御システム20の構成について説明する。図1に示すように、空調制御システム20は、空調制御装置30及び複数の温度センサ40を備えて構成されている。
(構成−空調制御システム−空調制御装置)
空調制御装置30は、室内機11及び室外機13の制御を行う空調制御手段であり、例えば図示しない中央制御室に配置されている。この空調制御装置30は、動力盤14、空調監視装置15、及び温度センサ40に通信可能に接続されており、動力盤14から室外機13の電流値を収集し、空調監視装置15から電力按分情報、設定温度、及び室温を収集し、温度センサ40から室温を収集する。このような情報収集のための接続形態、情報フォーマット、あるいは情報収集タイミングは任意であり、例えば、動力盤14からはRS−485のシリアル通信により情報をリアルタイムで収集し、空調監視装置15からはLAN通信等によりCSVフォーマットのデータを所定時間毎(例えば1時間毎)に収集し、温度センサ40からは無線通信又は有線通信にてリアルタイムで情報を収集する。
図2は、空調制御装置30の構成を機能概念的に示すブロック図である。この図2に示すように空調制御装置30は、入出力インターフェース(以下、入出力IF)31、制御部32、及び記憶部33を備えて構成されている。具体的には、この空調制御装置30は、例えば、公知のパーソナルコンピュータやコンピュータサーバにより構成することができる。
入出力IF31は、空調制御装置30が実行する各種処理に必要な情報の入力を受け付ける入力手段であると共に、空調制御装置30が実行する各種処理に必要な情報を出力する出力手段であり、具体的には、ネットワークボードとして構成されている。
制御部32は、空調制御装置30を制御する制御手段であり、具体的には、CPU、当該CPU上で解釈実行される各種のプログラム(OSなどの基本制御プログラムや、OS上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む)、及びプログラムや各種のデータを格納するためのRAMの如き内部メモリを備えて構成されている。特に、本実施の形態に係る空調制御方法をコンピュータとしての空調制御装置30に実行させるための空調制御プログラムが、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納され、当該記録媒体から空調制御装置30にインストールされることで、制御部32の各部を実質的に構成する。
この制御部32は、機能概念的に、情報収集部32a、負荷率推定部32b、室内機制御部32c、及び室外機制御部32dを備える。情報収集部32aは、動力盤14、空調監視装置15、及び温度センサ40から各種情報を収集する情報収集手段である。負荷率推定部32bは、複数の室内機11の運転実績情報を空調設備10から取得し、当該取得した運転実績情報に基づいて、複数の室内機11の各々の負荷率を推定する負荷率推定手段である。室内機制御部32cは、負荷率推定部32bにて推定された複数の室内機11の各々の負荷率に基づいて、室内機11を制御する室内機制御手段である。室外機制御部32dは、複数の室外機13の各々の負荷率を特定し、当該特定した負荷率と、負荷率推定部32bにて推定された複数の室内機11の各々の負荷率とに基づいて、複数の室外機13を制御する室外機制御手段である。これら各部の具体的な機能については、後述する。
記憶部33は、空調制御装置30の処理に必要な各種の情報を記憶する記憶手段であり、例えばハードディスクやその他の公知の記録媒体によって構成される。この記憶部33に記憶される情報としては、例えば、後述する空調制御処理で使用される各閾値、情報収集部32aにて収集された各情報、及び各室内機11及び室外機13の定格能力(kw)がある。各室内機11及び室外機13の定格能力は、例えば、後述する各室内機11及び室外機13の略称や名称に対応付けたテーブル(以下、定格能力テーブル)として記憶されている。ただし、これらの情報は、あくまで例示であり、実際には、一部を省略することができ、他の情報を含めることができ、あるいは他の情報で置換することができる。
(構成−空調制御システム−温度センサ)
図1において、複数の温度センサ40の各々は、居室2の室内温度を計測する温度計測手段であり、居室2における複数位置に設置されている。これら温度センサ40としては、公知の温度センサを使用することができるので、その詳細な説明は省略する。
(処理)
次に、このように構成された空調制御システム20によって空調制御方法を実行するための処理について説明する。以下の処理の説明では、ステップを「S」と略記し、特に説明なきステップは制御部32にて実行されるものとする。
(処理−空調制御処理)
図3〜5は、空調制御処理のフローチャートである。この空調制御処理は、空調制御装置30に対するユーザからの所定操作により起動されて繰り返し実行される。なお、以下の説明では、全ての室内機11及び室外機13が運転されており、室内機11の風量が強風量になっている状態において、空調制御処理が実行される場合について説明する。
この処理において、最初に、情報収集部32aは、空調制御を行うために必要な情報を収集する(SA1〜SA3)。具体的には、情報収集部32aは、室内機11にて取得され空調監視装置15に出力された電力按分情報を当該空調監視装置15から収集し、当該収集した電力按分情報を公知の方法で取得した現在時刻(タイムスタンプ)と対応付けて記憶部33に記憶する(SA1)。また、情報収集部32aは、動力盤14から室外機13の電流値を収集し、当該収集した電流値を公知の方法で取得した現在時刻と対応付けて記憶部33に記憶する(SA2)。さらに、情報収集部32aは、室内機11にて取得され空調監視装置15に出力された設定温度及び風量を当該空調監視装置15から収集し、当該収集した設定温度及び風量を現在時刻と対応付けて記憶部33に記憶する(SA3)。またこの際、情報収集部32aは、室内機11にて取得され空調監視装置15に出力された室温を取集し、あるいは温度センサ40から室温を取集して、当該収集した室温を現在時刻と対応付けて記憶部33に記憶する。この室温については、少なくとも空調監視装置15と温度センサ40のいずれか一方から収集すればよい。
次いで、負荷率推定部32bは、SA1で記憶部33に記憶させた電力按分情報に基づいて、室内機11の負荷率を推定する(SA4)。例えば、電力按分情報として、図6の如き電力按分情報が記憶されていることを仮定する。この電力按分情報は、各室内機11の略称、各室内機11の名称、及び時間帯毎の各室内機11の消費電力量を相互に対応付けて構成されている。例えば、図6の例では、室内機11の略称=A−1で、室内機11の名称=北第1室内機に関して、0時から1時までの消費電力(平均消費電力)は2kwであり、1時から2時までの消費電力(平均消費電力)は0kwである。例えば、0時から1時までの電力按分に関して、室内機11の名称=北第1室内機の室内機11の消費電力=2kwの場合であって、定格能力テーブルから取得した当該室内機11の定格能力=4kwの場合、負荷率=消費電力/定格能力=50%となる。この室内機11の負荷率の算定は、日毎に行うものとし、ここでは、前日迄に収集されて記憶部33に記憶された電力按分情報を用いて、前日迄の各日毎の室内機11の負荷率を算定する。ただし、電力按分情報の収集頻度に応じて、室内機11の負荷率の算定に使用する電力按分情報を変えることができ、例えば、電力按分情報の収集が1時間毎に行われる場合には、現在時点の1時間前迄に収集されて記憶部33に記憶された電力按分情報を用いて、室内機11の負荷率を算定してもよい。
次いで、負荷率推定部32bは、SA3で記憶部33に記憶させた室内機11の風量に基づいて、SA4で推定した各日毎の室内機11の負荷率を補正する(SA5)。ただし、本実施の形態のように、空調設備10から情報提供される電力按分情報としては、一般的には、室内機風量の補正が反映された情報が提供されるため、この補正は省略することができる。しかしながら、例えば、電力按分以外の別の方法で負荷率を推定する場合には、室内機風量の補正が反映されていないため、負荷率推定部32bは、室内機の定格風量(強風量)に対する運転風量(例えば弱風量)の比率で補正を行い、この補正後の各日毎の室内機11の負荷率を記憶部33に記憶させる。
次いで、負荷率推定部32bは、SA3で記憶部33に記憶させた設定温度及び室温に基づいて、設定温度から室温を減算した結果が、±2℃以下であるか否かを判定する(SA6)。そして、±2℃以下でないと判定された場合には(SA6、No)、設定温度と室温との乖離が大きく、空調設備10の起動直後や急激な気温変動等があったために、居室2の温度調整状態が安定しておらず、室内機11の制御を開始することが適当ではないと考えられるため、SA3に移行し、設定温度等を再び収集する。以降同様に、±2℃以下であると判定される迄(居室2の温度調整状態が安定する迄)、SA3からSA6を繰り返す。そして、±2℃以下であると判定された場合には(SA6、Yes)、設定温度と室温との乖離が小さく、空調設備10の起動からある程度の時間が経過していると共に急激な気温変動等がないために、居室2の温度調整状態が安定しており、室内機11の制御を開始することが適当であると考えられるため、図4のSA7に移行する。なお、閾値としての±2℃は例示であり、居室2の温度調整状態の安定性を判定するための他の任意の数値を閾値として使用することができる(後述するSA11、SA14、SA25において同じ)。
図4において、室内機制御部32cは、室内機11の制御を行う(SA7〜SA15)。具体的には、SA5において記憶させた室内機11の負荷率を記憶部33から抽出する(SA7)。例えば、1週間前から前日迄の室内機11の負荷率を記憶部33から抽出する。このような期間の負荷率を抽出するのは、負荷率の一時的な変動を除外して室内機11の制御を行うことにより、制御の信頼性や安定性を高めるためである。ただし、このような懸念がない場合には、前日の室内機11の負荷率のみを抽出してもよく、あるいは、制御の信頼性や安定性を一層高めるためには、より長期間に渡る負荷率を抽出したり、抽出した負荷率の中から、特定期間内の平均値や標準値から所定値以上逸脱している負荷率を除外する等してもよい(SA19における室外機13の負荷率に関して同じ)。
次いで、室内機制御部32cは、SA7で抽出した室内機11の負荷率が70%(第2閾値)以下であるか否かを判定する(SA8)。例えば、SA7で抽出した負荷率が複数ある場合(上述のように1週間前から前日迄の室内機11の負荷率を抽出したような場合)には、当該抽出した負荷率の平均値を算定し、当該平均値が70%以下であるか否かを判定する。そして、70%以下でない場合には(SA8、No)、室内機11が高効率で運転されていると考えられるので、室内機11の制御を行うことなく、図3のSA3に移行する。以降同様に、負荷率が70%以下であると判定される迄、SA3からSA8を繰り返す。ただし、閾値としての70%は例示であり、室内機11が高効率で運転されているか否かを判定するための他の任意の数値を閾値として使用することができる。
一方、負荷率が70%以下であると判定された場合(SA8、Yes)、室内機11が高効率で運転されていないと考えられるので、室内機11を制御することにより、室内機11の消費エネルギーを低減することが可能であると考えられる。この場合、室内機11の制御内容を決定するため、室内機制御部32cは、さらに、SA7で抽出した負荷率が40%(第1閾値)以下であるか否かを判定する(SA9)。
そして、40%以下でないと判定された場合には(SA9、No)、室内機11が中程度の効率で運転されており、室内機11を停止させる必要まではないと考えられるので、室内機制御部32cは、室内機11を弱風量に切り替える制御を行う(SA10)。具体的には、室内機制御部32cは、当該室内機11の略称や名称と当該室内機11の風量を弱風量に切り替えるための所定のコマンドとを含んだ制御信号を所定フォーマットで生成し、この制御信号を空調監視装置15に送信する。この制御信号を受信した空調監視装置15は、当該制御信号を必要に応じて変換等して室内機11に送信する。この制御信号を受信した室内機11は、当該信号に含まれる略称や名称が自己に予め設定された略称や名称に一致するか否かを判定し、一致する場合には、当該信号に含まれるコマンドに基づいた制御を実行することにより、風量を弱風量に切り替える(以下、室内機11及び室外機13の制御は、略称や名称とコマンドを適宜変えることで、同様に行われるものとする)。このように室内機11が中程度の効率で運転されている場合に、室内機11の風量を下げることで、居室2の環境に大きな影響を与えることなく、室内機11の消費エネルギーを低減することができる。
その後、室内機制御部32cは、設定温度から室温を減算した結果が、±2℃以下になったか否かを判定する(SA11)。具体的には、情報収集部32aは、室内機11からその時点の最新の設定温度を収集すると共に、室内機11又は温度センサ40からその時点の最新の室温を収集する。そして、室内機制御部32cは、最新の設定温度から最新の室温を減算した結果が、±2℃以下になったか否かを判定する。そして、±2℃以下であると判定された場合には(SA11、Yes)、設定温度と室温との乖離が小さく、SA10で室内機11を弱風量に切り替えても居室2の環境に大きな影響がないことが確認できたと考えられるので、SA10に移行して、室内機11を弱風量に切り替えたままの状態を維持する(SA10)。
一方、±2℃以下でないと判定された場合には(SA11、No)、設定温度と室温との乖離が大きく、SA10で室内機11を弱風量に切り替えたことによって居室2の環境に大きな影響が生じたことが確認できたと考えられるので、室内機制御部32cは、室内機11の風量制御を解除する(SA12)。すなわち、室内機制御部32cは、室内機11の風量を、SA10の制御を行う前の風量(本実施の形態においては強風量)に制御する。これにて室内機11の制御を終了する。
一方、40%以下であると判定された場合には(SA9、Yes)、室内機11が低程度の効率で運転されており、室内機11を停止させる必要があると考えられるので、室内機制御部32cは、室内機11を停止させる制御を行う(SA13)。このように室内機11が低程度の効率で運転されている場合に、室内機11を停止させることで、居室2の環境に大きな影響を与えることなく、室内機11の消費エネルギーを低減することができる。ただし、閾値としての40%は例示であり、SA8の閾値より小さな数値であることを条件に、室内機11が低程度の効率で運転されているか否かを判定するための他の任意の数値を閾値として使用することができる。
その後、室内機制御部32cは、SA11と同様に、設定温度から室温を減算した結果が、±2℃以下になったか否かを判定する(SA14)。そして、±2℃以下であると判定された場合には(SA14、Yes)、設定温度と室温との乖離が小さく、SA13で室内機11を停止させても居室2の環境に大きな影響がないことが確認できたと考えられるので、SA13に移行して、室内機11を停止させたままの状態を維持する(SA13)。
一方、±2℃以下でないと判定された場合には(SA14、No)、設定温度と室温との乖離が大きく、SA13で室内機11を停止させたことによって居室2の環境に大きな影響が生じたことが確認できたと考えられるので、室内機制御部32cは、室内機11の停止制御を解除する(SA15)。すなわち、室内機制御部32cは、室内機11を、運転開始するように制御する。このように停止制御を解除した場合、SA10に移行し、必要に応じて風量制御を行うこととする。
また、図3において、負荷率推定部32bは、SA2で記憶部33に記憶させた室外機13の電流値に基づいて、室外機13の負荷率を推定する(SA16)。例えば、負荷率推定部32bは、室外機13の電流値と所定の電圧値に基づいて室外機13の消費電力を算定し、この消費電力と定格能力テーブルから取得した室外機13の定格能力とに基づいて、室外機13の負荷率を算定する。あるいは、SA1で記憶部33に記憶させた電力按分情報に基づいて、各室外機13に対応する複数の室内機11の消費電力を合算することによって、当該各室外機13の電力実績値を算定し、室外機の定格電力に対する当該電力実績値の比率を算定することで、負荷率を算定してもよい。この室外機13の負荷率の算定は、日毎に行うものとし、ここでは、前日迄に収集されて記憶部33に記憶された室外機13の電流値を用いて、前日迄の各日毎の室外機13の負荷率を算定して記憶部33に記憶させる。また、負荷率推定部32bは、SA2で記憶部33に記憶させた室外機13の電流値に基づいて、室外機13の負荷率を推定する(SA17)。ここでは、当日迄に収集されて記憶部33に記憶された室外機13の電流値を用いて、当日の室外機13の負荷率を算定して記憶部33に記憶させる。
次いで、負荷率推定部32bは、SA3で記憶部33に記憶させた設定温度及び室温に基づいて、設定温度から室温を減算した結果が、±2℃以下であるか否かを判定する(SA18)。そして、±2℃以下でないと判定された場合には(SA18、No)、設定温度と室温との乖離が大きく、空調設備10の起動直後や急激な気温変動等があったために、居室2の温度調整状態が安定しておらず、室外機13の制御を開始することが適当ではないと考えられるため、SA2に移行し、室外機13の電流値を再び収集する。以降同様に、±2℃以下であると判定される迄(居室2の温度調整状態が安定する迄)、SA2、SA3、及びSA16からSA18を繰り返す。そして、±2℃以下であると判定された場合には(SA18、Yes)、設定温度と室温との乖離が小さく、空調設備10の起動からある程度の時間が経過していると共に急激な気温変動等がないために、居室2の温度調整状態が安定しており、室外機13の制御を開始することが適当であると考えられるため、図5のSA19に移行する。
図5において、室外機制御部32dは、室外機13の制御を行う(SA19〜SA27)。具体的には、SA16において記憶させた室外機13の負荷率を記憶部33から抽出する(SA19)。例えば、1週間前から前日迄の室外機13の負荷率を記憶部33から抽出する。そして、室外機制御部32dは、SA19で抽出した1週間前から前日迄の室外機13の負荷率が30%以下であるか否かを判定する(SA20)。例えば、SA19で抽出した負荷率が複数ある場合(上述のように1週間前から前日迄の室外機13の負荷率を抽出したような場合)には、当該抽出した負荷率の平均値を算定し、当該平均値が30%以下であるか否かを判定する。そして、30%以下でない場合には(SA19、No)、室外機13が高効率で運転されていると考えられるので、室外機13の制御を行うことなく、図3のSA2に移行する。以降同様に、負荷率が30%以下であると判定される迄、SA2、SA3、及びSA16からSA20を繰り返す。ただし、閾値としての30%は例示であり、室外機13が高効率で運転されているか否かを判定するための他の任意の数値を閾値として使用することができる。
一方、1週間前から前日迄の室外機13の負荷率が30%以下であると判定された場合(SA20、Yes)、室外機13が高効率で運転されていないと考えられるので、室外機13を制御することにより、室外機13の消費エネルギーを低減することが可能であると考えられる。この場合、室外機13の制御内容を決定するため、室外機制御部32dは、さらに、SA17において記憶させた室外機13の負荷率を記憶部33から抽出する(SA21)。すなわち、当日の室外機13の負荷率を記憶部33から抽出する。そして、室外機制御部32dは、SA21で抽出した当日の室外機13の負荷率が30%以下であるか否かを判定する(SA22)。そして、30%以下でない場合には(SA22、No)、室外機13の制御を行うことなく、図3のSA2に移行する。以降同様に、負荷率が30%以下であると判定される迄、SA2、SA3、及びSA16からSA22を繰り返す。ただし、閾値としての30%は例示であり、室外機13が高効率で運転されているか否かを判定するための他の任意の数値を閾値として使用することができる。このように、SA20とSA22の2つのステップで負荷率の判定を行うのは、SA20で判定を行う基準になるのは前日までのデータより推定した負荷率であり、SA17で判定を行う基準になるのは現状の電流値より推定した負荷率であるため、SA20においては季節や運用状態により現状の負荷率が低いとの予測推定を行うことに加えて、SA17においては現状の負荷率を確認することにより、一層安全側にて制御判断を行うためである。
一方、30%以下であると判定された場合には(SA22、Yes)、室外機13が低程度の効率で運転されており、室外機13を停止させる必要があると考えられる。しかしながら、室外機13の制御より室内機11の制御を優先的に行うべきであると考えられるため、ここでは、室内機11を制御中であるか否かを判定する(SA23)。具体的には、図4のSA10において室内機11を弱風量に制御中である場合、又は図4のSA13において室内機11を停止制御中である場合に、室内機11を制御中であると判定し、いずれか一つの条件が満たされない場合には、室内機11を制御中ではないと判定する。そして、室内機11を制御中ではないと判定した場合(SA23、No)、室内機11を制御中であると判定されるまで待機する。そして、室内機11を制御中であると判定した場合(SA23、Yes)、室外機制御部32dは、室外機13を停止させる制御を行う(SA24)。このように室外機13が低程度の効率で運転されている場合に、室外機13を停止させることで、居室2の環境に大きな影響を与えることなく、室外機13の消費エネルギーを低減することができる。ただし、閾値としての30%は例示であり、室外機13が低程度の効率で運転されているか否かを判定するための他の任意の数値を閾値として使用することができる。
その後、室外機制御部32dは、図4のSA11と同様に、設定温度から室温を減算した結果が、±2℃以下になったか否かを判定する(SA25)。そして、±2℃以下であると判定された場合には(SA25、Yes)、設定温度と室温との乖離が小さく、SA24で室外機13を停止させても居室2の環境に大きな影響がないことが確認できたと考えられるので、SA23に移行する。ただし、この時点においては、図4のSA12やSA15で室内機11の制御が解除されている可能性があるため、SA26においてこの解除の有無を判定し、解除されていない場合にのみ(SA26、No)、SA23に移行する。
一方、±2℃以下でないと判定された場合には(SA25、No)、設定温度と室温との乖離が大きく、SA24で室外機13を停止させたことによって居室2の環境に大きな影響が生じたことが確認できたと考えられるので、室外機制御部32dは、室外機13の停止制御を解除する(SA27)。また、SA26において室内機11の制御が解除されていると判定された場合にも(SA26、Yes)、室外機13の停止制御を解除する。すなわち、室外機制御部32dは、室外機13を、運転開始するように制御する。これにて室外機13の制御を終了し、空調制御処理を終了する。
〔実施の形態に対する変形例〕
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
(解決しようとする課題や発明の効果について)
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。例えば、空調設備10の省エネルギー性を従来より向上させることができていない場合であっても、従来と同程度の空調設備10の省エネルギー性を従来と異なる手段にて達成できている場合には、本願発明の課題は解決されている。
(分散や統合について)
また、上述した各電気的構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成できる。例えば、空調制御装置30を複数のコンピュータやサーバによって分散構成したり、空調制御装置30の機能の一部を空調監視装置15に持たせたりしてもよい。
(空調設備について)
上記実施の形態では、室外機13を1台のみ設けた場合について説明したが、室外機13を複数台設けた場合であっても、同様に制御を行うことができる。
(空調制御処理について)
空調制御処理についても、様々な変形を行うことができる。例えば、室外機13の制御は行わず、室内機11の制御のみを行うようにしてもよい。あるいは、室内機11を制御する場合において、室内機11の風量制御を多段的(例えば3段階)で行ってもよく、例えば、50%<室内機11の負荷率≦70%の場合には室内機11の風量を中風量とし、30%<室内機11の負荷率≦50%の場合には室内機11の風量を弱風量とし、室内機11の負荷率≦30%の場合には室内機11を停止制御してもよい。逆に、室内機11の仕様により運転と停止しか行うことができない場合には、風量制御を省略してもよい。また、室内機11や室外機13の制御を行った後、設定温度と室温との差異に基づいて制限を解除する場合には、制御後から所定時間(例えば30分)を経過しないと制限解除を行わないようにしたり、制限解除後から所定時間(例えば1時間)を経過しないと再度の制限を行わないようにしたりすることで、居室2の環境の安定化を図ってもよい。
(空調制御処理について−外界条件制御について)
空調制御処理において、所定の外界条件に合致する空調領域の空調を行う室内機11を対象に、運転を停止させ、あるいは、風量を低下させる制御を行ってもよい。ここで、「外界条件」とは、空調対象空間の外部の条件であって、空調対象空間の環境に影響を与え得る条件であり、例えば、天候、日照量、降雨量等を挙げることができる。具体的には、居室2の各窓の外部に配置した日照計から空調制御装置30に有線又は無線にて日照量を出力するようにし、空調制御装置30の室内機制御部32cは、図4のSA9で室内機11の負荷率が40%以下であると判定した場合であって、さらに当該空調機が空調を行う空調領域の日照量が所定量以下であると判定された場合にのみ、室内機11を停止制御する。このように外界条件を考慮することにより、室温等の内部条件のみでは予期できない環境変化(例えば、現在は室温が低い場合であっても、日照量が多いために比較的短時間以内に室温が上昇することが予期できる場合)を考慮して、制御を行うことができる。
(空調制御処理について−ゾーン制御について)
また、室内機11や室外機13が複数ある場合において、各室内機11や各室外機13によって空調が行われるゾーン(空調領域)を設定し、当該ゾーンの相対的な関係を考慮した制御を行うようにしてもよい。例えば、空調制御処理において特定の室内機11の風量低下制御や停止制御を行った場合には、当該室内機11と同一の居室2内のゾーンであって、当該室内機11によって空調が行われるゾーンに隣接したゾーンに対応する室内機11に対して、風量を増加させる制御を行うことにより、風量低下制御や停止制御を行った室内機11の推定負荷率分を隣接する空調領域の室内機11への補完比率に反映させてもよい。同様に、空調制御処理において特定の室外機13の停止制御を行った場合には、当該室外機13に対応する複数の室内機11と同一の居室2内のゾーンであって、当該複数の室内機11によって空調が行われるゾーンに隣接したゾーンに対応する室内機11に対して、風量を増加させる制御を行ってもよい。そして、これら特定の室内機11や室外機13の制御を解除した場合には、当該制御に伴って制御を行った隣接ゾーンの室内機11や室外機13の制御を解除してもよい。このようなゾーン制御を行うため、記憶部33には、各室内機11や各室外機13と各ゾーンとの対応関係を、予め設定しておき、これらの情報を必要に応じて利用できるようにしておけばよい。
また、上記のように外界条件制御を行う場合において、日照量等を直接的に計測して利用する場合の他、ゾーンや時刻等に基づいて制御を行ってもよい。例えば、居室2の東側のゾーンの空調を行う室内機11に関して、当該室内機11の負荷率が40%以下であると判定した場合であって、さらに時刻が16時から8時までの間(東側の日照量の増加が見込めない時間帯)の場合には、室内機11を停止制御するようにしてもよい。このため、記憶部33には、各室内機11と各ゾーンとの対応関係や、各ゾーンにおいて室内機11を停止制御する条件となる時刻を、予め設定しておき、これらの情報を必要に応じて利用できるようにしておけばよい。
(付記)
付記1の空調制御システムは、複数の室内機と少なくとも1台の室外機とを冷媒配管を介して接続して構成された空調設備を制御するための空調制御システムであって、前記複数の室内機の運転実績情報を前記空調設備から取得し、当該取得した運転実績情報に基づいて、前記複数の室内機の各々の負荷率を推定する負荷率推定手段と、前記負荷率推定手段にて推定された前記複数の室内機の各々の負荷率に基づいて、前記室内機を制御する室内機制御手段とを備える。
付記2に記載の空調制御システムは、付記1に記載の空調制御システムにおいて、前記運転実績情報は、前記複数の室内機の相互間における電力按分を特定するための情報である。
付記3に記載の空調制御システムは、付記1又は2に記載の空調制御システムにおいて、前記室内機制御手段は、前記負荷率を所定の閾値と比較し、当該比較結果に応じて前記室内機を制御する。
付記4に記載の空調制御システムは、付記3に記載の空調制御システムにおいて、前記所定の閾値として、少なくとも、第1閾値と、前記第1閾値よりも大きい第2閾値とを設定し、前記室内機制御手段は、前記複数の室内機の中で、前記負荷率が前記第1閾値以下である室内機の運転を停止させ、前記複数の室内機の中で、前記負荷率が前記第1閾値を超えている室内機であって、前記負荷率が前記第2閾値以下である室内機の風量を低下させる。
付記5に記載の空調制御システムは、付記3又は4に記載の空調制御システムにおいて、前記室内機制御手段は、所定の外界条件に合致する空調領域の空調を行う室内機を対象に、運転を停止させ、あるいは、風量を低下させる。
付記6に記載の空調制御システムは、付記4又は5に記載の空調制御システムにおいて、前記室内機制御手段は、前記負荷率に基づいて前記室内機の運転を停止させた際、当該停止させた室内機が空調を行う空調領域に隣接する空調領域の空調を行う室内機の風量を増加させる。
付記7に記載の空調制御システムは、付記1から6のいずれか一項に記載の空調制御システムにおいて、前記空調設備は前記室外機を複数備えて構成され、前記複数の室外機の各々の負荷率を特定し、当該特定した負荷率と、前記負荷率推定手段にて推定された前記複数の室内機の各々の負荷率とに基づいて、前記複数の室外機を制御する室外機制御手段を備える。
付記8に記載の空調制御方法は、複数の室内機と少なくとも1台の室外機とを冷媒配管を介して接続して構成された空調設備を制御するための空調制御方法であって、前記複数の室内機の運転実績情報を前記空調設備から取得し、当該取得した運転実績情報に基づいて、前記複数の室内機の各々の負荷率を推定する負荷率推定ステップと、前記負荷率推定ステップにおいて推定された前記複数の室内機の各々の負荷率に基づいて、前記複数の室内機を制御する室内機制御ステップとを含む。
(付記の効果)
付記1に記載の空調制御システム及び付記8に記載の空調制御方法によれば、運転実績情報に基づいて室内機の負荷率を推定し、この負荷率に基づいて室内機を制御するので、室内環境を低下させることなく、省エネルギー性を向上させることが可能になる。特に、運転実績情報に基づいて室内機の負荷率を推定するので、室内機の処理負荷を算定するための大掛かりな計測装置を用いる必要がなくなり、空調制御システムの設置コストを低減できて実現性を向上させることができる。
付記2に記載の空調制御システムによれば、運転実績情報は、複数の室内機の相互間における電力按分を特定するための情報であるため、電力按分情報に基づいて室内機の負荷率を推定することができ、室内機の処理負荷を算定するための大掛かりな計測装置を用いる必要がなくなり、空調制御システムの設置コストを低減できて実現性を向上させることができる。
付記3に記載の空調制御システムによれば、負荷率を所定の閾値と比較し、当該比較結果に応じて室内機を制御するので、閾値を適切に設定することで、負荷率に基づいた室内機の制御を簡易かつ正確に行うことができる。
付記4に記載の空調制御システムによれば、負荷率が第1閾値以下である室内機の運転を停止させ、負荷率が前記第1閾値を超えている室内機であって第2閾値以下である室内機の風量を低下させるので、室内機を負荷率に応じて多段階制御することができ、室内環境を低下させることなく、省エネルギー性を向上させることが可能になる。
付記5に記載の空調制御システムによれば、外界条件に合致する空調領域の空調を行う室内機を対象に、運転を停止させ、あるいは、風量を低下させるので、負荷率に加えて外界条件を考慮した室内機制御を行うことができ、室内環境の維持や省エネルギー性の向上を一層促進することが可能になる。
付記6に記載の空調制御システムによれば、停止させた室内機が空調を行う空調領域に隣接する空調領域の空調を行う室内機の風量を増加させるので、相互に隣接する複数の空調領域の環境を統合的に考慮して維持することができる。
付記7に記載の空調制御システムによれば、室外機の各々の負荷率を特定し、当該特定した負荷率と室内機の負荷率とに基づいて複数の室外機を制御するので、室内機に加えて室外機を制御することができ、室内環境の維持や省エネルギー性の向上を一層促進することが可能になる。
1 オフィスビル
2 居室
3 設備室
4 天井スペース
5 配管
7 天井
8 給気口
10 空調設備
11 室内機
12 送風機
13 室外機
14 動力盤
15 空調監視装置
20 空調制御システム
30 空調制御装置
31 入出力IF
32 制御部
32a 情報収集部
32b 負荷率推定部
32c 室内機制御部
32d 室外機制御部
33 記憶部
40 温度センサ

Claims (7)

  1. 複数の室内機と複数の室外機とを冷媒配管を介して接続して構成された空調設備を制御するための空調制御システムであって、
    前記複数の室内機の運転実績情報を前記空調設備から取得し、当該取得した運転実績情報に基づいて、前記複数の室内機の各々の負荷率を推定する負荷率推定手段と、
    前記負荷率推定手段にて推定された前記複数の室内機の各々の負荷率に基づいて、前記室内機を制御する室内機制御手段と、
    前記複数の室外機の各々の負荷率を特定する室外機制御手段であって、当該特定した前記複数の室外機の各々の負荷率と、前記負荷率推定手段にて推定された前記複数の室内機の各々の負荷率とに基づいて、前記複数の室外機を制御する室外機制御手段と、
    を備える空調制御システム。
  2. 前記運転実績情報は、前記複数の室内機の相互間における電力按分を特定するための情報である、
    請求項1に記載の空調制御システム。
  3. 前記室内機制御手段は、前記負荷率を所定の閾値と比較し、当該比較結果に応じて前記室内機を制御する、
    請求項1又は2に記載の空調制御システム。
  4. 前記所定の閾値として、少なくとも、第1閾値と、前記第1閾値よりも大きい第2閾値とを設定し、
    前記室内機制御手段は、
    前記複数の室内機の中で、前記負荷率が前記第1閾値以下である室内機の運転を停止させ、
    前記複数の室内機の中で、前記負荷率が前記第1閾値を超えている室内機であって、前記負荷率が前記第2閾値以下である室内機の風量を低下させる、
    請求項3に記載の空調制御システム。
  5. 前記室内機制御手段は、
    所定の外界条件に合致する空調領域の空調を行う室内機を対象に、運転を停止させ、あるいは、風量を低下させる、
    請求項3又は4に記載の空調制御システム。
  6. 前記室内機制御手段は、
    前記負荷率に基づいて前記室内機の運転を停止させた際、当該停止させた室内機が空調を行う空調領域に隣接する空調領域の空調を行う室内機の風量を増加させる、
    請求項4又は5に記載の空調制御システム。
  7. 複数の室内機と複数の室外機とを冷媒配管を介して接続して構成された空調設備を制御するための空調制御方法であって、
    前記複数の室内機の運転実績情報を前記空調設備から取得し、当該取得した運転実績情報に基づいて、前記複数の室内機の各々の負荷率を推定する負荷率推定ステップと、
    前記負荷率推定ステップにおいて推定された前記複数の室内機の各々の負荷率に基づいて、前記複数の室内機を制御する室内機制御ステップと、
    前記複数の室外機の各々の負荷率を特定する室外機制御ステップであって、当該特定した前記複数の室外機の各々の負荷率と、前記負荷率推定ステップにおいて推定された前記複数の室内機の各々の負荷率とに基づいて、前記複数の室外機を制御する室外機制御ステップと、
    を含む空調制御方法。
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