JP6148987B2 - 空調システムおよび空調制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、空調機と変風量ユニットとを備えた空調システムに関するものである。

従来より、各部屋の室内温度を計測して、部屋に流れる給気風量を調整する変風量空調システム（ＶＡＶ（Variable Air Volume）空調システム）が採用されている（特許文献１参照）。ＶＡＶ空調システムでは、給気風量の調整可能範囲で、室内温度を調整できるように給気温度を決定している。給気温度設定値は、各ＶＡＶユニットの給気風量や室内温度偏差によりフィードバック的に決定される。また、給気温度設定値は、空調制御の安定性を保つために徐々に変更される。

ある室内負荷が与えられたときに決定した給気温度設定のもとでＶＡＶユニットがダンパによる風量制御で室内温度制御できる範囲のことを「可制御範囲」と定義する。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）を使って室内負荷と給気温度と可制御範囲の関係を説明する。図１２（Ａ）は暖房の場合、図１２（Ｂ）は冷房の場合を表し、それぞれの横軸は時刻を表し、縦軸は室内負荷を表している。室内負荷は図中の正の方向（上方向）にいくほど暖房負荷が大きくなり、図中の負の方向（下方向）にいくほど冷房負荷が大きくなる。暖房負荷は室内温度制御をするために室内温度より高い給気温度が必要であることを意味し、冷房負荷は室内温度制御をするために室内温度より低い給気温度が必要であることを意味している。

室内負荷が正方向に推移するときは「暖房要求がある」と定義し、室内負荷が負方向に推移している場合は「冷房要求がある」と定義する。図１２（Ａ）の例ではＲＬｈが暖房負荷を表し、図１２（Ｂ）の例ではＲＬｃが冷房負荷を表している。給気温度が決まると、各部屋の温度を調節する各ＶＡＶユニットは室内負荷を処理するのに必要な給気風量を、ダンパ開度で調整して対応している。

図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）のＣＲｈ，ＣＲｃで示す上下範囲はＶＡＶユニットのダンパによる可制御範囲を示しており、ＦｍａｘはＶＡＶユニットの最大風量に対応する室内負荷を表し、ＦｍｉｎはＶＡＶユニットの最小風量に対応する室内負荷を表している。暖房負荷ＲＬｈが可制御範囲ＣＲｈの中にあれば、ＶＡＶ空調システムは温度制御できていることになる。同様に、冷房負荷ＲＬｃが可制御範囲ＣＲｃの中にあれば、ＶＡＶ空調システムは温度制御できていることになる。

特開平９−１７８２４９号公報

冬期の午前は蓄熱負荷を処理するために、暖房要求がある。一方、冬期の午後になると、室内の内部発熱が増加して逆に冷房要求となる。暖房要求側から冷房要求側に切り換わる際に、結果的に暖房が過剰な状態が発生することがあり、実質的に可制御な状態から大きく逸脱していると言える。室内温度が高くなり過ぎて環境悪化が起こっていることになるので、改善が求められている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、暖房要求側から冷房要求側に切り換わる際に、暖房が過剰な状態が発生することを低減できる空調システムおよび空調制御方法を提供することを目的とする。

本発明の空調システムは、空調機と、この空調機から被制御エリアに供給される給気の温度と給気温度設定値とが一致するように前記給気の温度を制御する給気温度制御手段と、前記空調機から被制御エリアに供給される給気の風量を被制御エリアの負荷状況に応じて制御する変風量ユニットと、空調開始時または空調開始後の前記被制御エリアの負荷に関する情報を基に前記給気温度設定値の上限値を決定する給気温度設定値上限決定手段と、空調能力が不足状態のときに空調能力が増える方向に前記給気温度設定値を設定する、ロードリセット制御のための給気温度設定手段とを備え、前記空調開始時または空調開始後の前記被制御エリアの負荷に関する情報は、当日の予想最高気温、空調開始時の前記被制御エリアの室内温度と室内温度設定値との偏差、空調開始後の基準時刻における前記被制御エリアの人の在室率のいずれかであり、前記給気温度設定値上限決定手段は、前記空調開始時または空調開始後の前記被制御エリアの負荷に関する情報に基づいて、前記被制御エリアの負荷が暖房要求の状況から冷房要求の状況に切り換わったときに前記被制御エリアの負荷が前記変風量ユニットの可制御範囲の中に収まり可制御な状態から逸脱しないように前記給気温度設定値の上限値を決定し、前記給気温度設定手段は、前記上限値以下の範囲で前記給気温度設定値を設定することを特徴とするものである。

また、本発明の空調制御方法は、空調機から被制御エリアに供給される給気の温度と給気温度設定値とが一致するように前記給気の温度を制御する給気温度制御ステップと、前記空調機から被制御エリアに供給される給気の風量を被制御エリアの負荷状況に応じて変風量ユニットで制御する風量制御ステップと、空調開始時または空調開始後の前記被制御エリアの負荷に関する情報を基に前記給気温度設定値の上限値を決定する給気温度設定値上限決定ステップと、空調能力が不足状態のときに空調能力が増える方向に前記給気温度設定値を設定する、ロードリセット制御のための給気温度設定ステップとを含み、前記空調開始時または空調開始後の前記被制御エリアの負荷に関する情報は、当日の予想最高気温、空調開始時の前記被制御エリアの室内温度と室内温度設定値との偏差、空調開始後の基準時刻における前記被制御エリアの人の在室率のいずれかであり、前記給気温度設定値上限決定ステップは、前記空調開始時または空調開始後の前記被制御エリアの負荷に関する情報に基づいて、前記被制御エリアの負荷が暖房要求の状況から冷房要求の状況に切り換わったときに前記被制御エリアの負荷が前記変風量ユニットの可制御範囲の中に収まり可制御な状態から逸脱しないように前記給気温度設定値の上限値を決定し、前記給気温度設定ステップは、前記上限値以下の範囲で前記給気温度設定値を設定することを特徴とするものである。

本発明によれば、空調開始時または空調開始後の被制御エリアの負荷に関する情報を基に給気温度設定値の上限値を決定するようにしたので、この上限値によって決まる可制御範囲が暖房要求側に行き過ぎないように抑制することができ、被制御エリアの負荷が暖房要求の状況から冷房要求の状況に切り換わる際に暖房が過剰な状態が発生することを低減でき、室内温度が高くなり過ぎて環境悪化が起こることを緩和できる。

従来のＶＡＶ空調システムの問題点を説明する図である。 本発明の原理を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＶＡＶ空調システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＶＡＶ空調システムの空調機コントローラの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＶＡＶ空調システムのＶＡＶコントローラの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＶＡＶ空調システムの空調機コントローラの動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係るＶＡＶ空調システムのロードリセット制御の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係るＶＡＶ空調システムのＶＡＶコントローラの動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態における給気温度設定値の上限値の決定方法を説明する図である。 本発明の第２の実施の形態における給気温度設定値の上限値の決定方法を説明する図である。 本発明の第３の実施の形態における給気温度設定値の上限値の決定方法を説明する図である。 従来のＶＡＶ空調システムにおける室内負荷と給気温度と可制御範囲の関係を説明する図である。

［発明の原理］
可制御範囲を通常の状態に維持することが、暖房要求から冷房要求へ切り換わった時の問題発生の原因であることを、発明者は突き止めた。すなわち、冬期の午前に暖房要求があり、午後になって冷房要求に変わったときに、可制御範囲の変更が追いつかなくなり、室内温度が高くなりすぎて環境が悪化する。そして、暖房要求から冷房要求に切り換わることが分かっている状態では、可制御範囲を暖房側に行き過ぎないように抑制することで、暖房要求から冷房要求に切り換わった時の室内温度設定値への追従を早くできることに想到した。

上記問題発生の原因について突き止めた内容の詳細を、以下に説明する。冬期の空調は１日の空調時間帯中に暖房要求から冷房要求に切り換わることがあるという特徴がある。冬期の午前、特に空調立ち上がり時は前日の空調停止以降の蓄熱負荷を処理するために、暖房負荷となる。暖房負荷を処理するためには、室内温度より高い給気温度が必要となる。空調立ち上がり時の蓄熱負荷を処理すると、特にインテリアゾーンにおいて人や照明、ＯＡ（Office Automation）機器などにより内部発熱が増加して暖房負荷が減少する。暖房負荷減少に伴い給気温度設定値を下げる必要がある。給気温度設定値は、空調制御の安定性を保つために徐々に変更される。給気温度設定値の変更速度よりも暖房負荷減少の速度が速いと、可制御範囲の逸脱が起こってしまう。

図１は冬期における室内負荷と給気温度と可制御範囲の関係を説明する図であり、従来のＶＡＶ空調システムの問題点を説明する図である。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）と同様に、ＲＬは室内負荷を表している。室内負荷ＲＬが正側にあれば暖房負荷であり、負側にあれば冷房負荷である。ＣＲで示す上下範囲はＶＡＶユニットのダンパによる可制御範囲を表している。

従来のＶＡＶ空調システムでは、冷房要求側、暖房要求側どちらの負荷変動にも対応できるように可制御範囲ＣＲに余裕をもたせている。そのため、冬期の午前中の期間（図１のＴ１）で空調負荷を処理するために可制御範囲ＣＲを暖房側に移動し過ぎてしまう。すなわち、給気温度設定値を高くし過ぎる傾向にある。

したがって、暖房負荷が減少すると、図１の期間Ｔ２から明らかなように暖房負荷の減少速度に可制御範囲ＣＲの変更速度が追いつかず、室内温度制御不能の状態が継続する。この場合、必要以上に暖房することから、室内温度が設定値よりも高くなり、環境悪化が起こる可能性がある。

そこで、本発明では、将来必要な可制御範囲ＣＲを予測し、暖房要求対応時に最も冷房要求側に可制御範囲ＣＲを決定する。具体的には、将来必要な可制御範囲ＣＲの移動を予測し、図２に示すように暖房要求対応時（図２の期間Ｔ１）の可制御範囲ＣＲを極力冷房側に寄せておくことで、暖房要求から冷房要求に切り換わった後の期間Ｔ２の室内温度追従性を改善する。

暖房要求から冷房要求に切り換わることが分かっている状態では、可制御範囲ＣＲを暖房要求側に行き過ぎないように抑制することで、暖房要求から冷房要求に切り換わった時の室温追従が早くなるメリットが得られる。必要な暖房能力と相関のある指標を利用し、適切な可制御範囲を推定することが可能である。具体的には、空調開始時の被制御エリアの空調負荷に関する情報を基に給気温度設定値の上限値を決定すればよい。

［第１の実施の形態］
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３は本発明の第１の実施の形態に係るＶＡＶ空調システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態のＶＡＶ空調システムは、空調機１と、空調機１への冷水の量を制御する冷水バルブ２と、空調機１への温水の量を制御する温水バルブ３と、空調機１からの給気を被制御エリア９−１，９−２へ供給する給気ダクト７と、被制御エリア９−１，９−２へ供給する給気の量を被制御エリア毎に制御する変風量ユニットであるＶＡＶユニット８−１，８−２と、ＶＡＶユニット８−１，８−２を制御する装置であるＶＡＶコントローラ１１−１，１１−２と、空調機１を制御する空調機コントローラ１２と、被制御エリア９−１，９−２の室内温度Ｘを計測する温度センサ１３−１，１３−２と、還気ダクト１４と、外部に排出される空気の量を調整する排気調整用ダンパ１５と、空調機１に戻る還気の量を調整する還気調整用ダンパ１６と、空調機１に取り入れる外気の量を調整する外気調整用ダンパ１７と、給気の温度を計測する温度センサ１８と、還気の温度を計測する温度センサ１９とを備えている。

空調機１は、冷却コイル４と、加熱コイル５と、ファン６とから構成される。ＶＡＶユニット８−１，８−２とＶＡＶコントローラ１１−１，１１−２とは、被制御エリア毎に設けられる。ＶＡＶユニット８−１，８−２内には図示しないダンパが設けられており、ＶＡＶユニット８−１，８−２を通過する給気の量を調整できるようになっている。図１において、１０−１，１０−２は空調機１からの給気の吹出口、２０は外気の取入口、２１−１，２１−２は被制御エリア９−１，９−２に設けられたリモコン端末である。

空調機１におけるファン６の回転数と、冷水バルブ２および温水バルブ３の開度は空調機コントローラ１２により制御される。冷房運転の場合、空調機１の冷却コイル４に供給される冷水の量が冷水バルブ２によって制御される。一方、暖房運転の場合、空調機１の加熱コイル５に供給される温水の量が温水バルブ３によって制御される。

冷却コイル４によって冷却された空気または加熱コイル５によって加熱された空気は、ファン６によって送り出される。ファン６によって送り出された空気（給気）は、給気ダクト７を介して各被制御エリア９−１，９−２のＶＡＶユニット８−１，８−２へ供給され、ＶＡＶユニット８−１，８−２を通過して各被制御エリア９−１，９−２へ供給されるようになっている。

ＶＡＶコントローラ１１−１，１１−２は、被制御エリア９−１，９−２の温度センサ１３−１，１３−２によって計測された室内温度Ｘと室内温度設定値ＲＳＰとの偏差に基づいて被制御エリア９−１，９−２の要求風量を演算して要求風量値を空調機コントローラ１２へ送る一方、その要求風量を確保するように、ＶＡＶユニット８−１，８−２内のダンパ（不図示）の開度を制御する。

空調機コントローラ１２は、各ＶＡＶコントローラ１１−１，１１−２から送られてくる要求風量値からシステム全体の総要求風量値を演算し、この総要求風量値に応じたファン回転数を求め、この求めたファン回転数となるように空調機１を制御する。

ＶＡＶユニット８−１，８−２を通過し、吹出口１０−１，１０−２を介して被制御エリア９−１，９−２へ吹き出される給気は、被制御エリア９−１，９−２における空調制御に貢献した後、還気ダクト１４を経て排気調整用ダンパ１５を介して排出されるが、その一部は還気調整用ダンパ１６を介し還気として空調機１へ戻される。そして、この空調機１へ戻される還気に対し、外気が外気調整用ダンパ１７を介して所定の割合で取り込まれる。排気調整用ダンパ１５、還気調整用ダンパ１６、および外気調整用ダンパ１７のそれぞれの開度は空調機コントローラ１２からの指令によって調整される。

空調機コントローラ１２は、空調機１が冷却動作時の場合、温水バルブ３の開度を０％にし、温度センサ１８によって計測された給気温度計測値ＴＳＡが給気温度設定値ＳＰと一致するように冷水バルブ２の開度を制御する。また、空調機コントローラ１２は、空調機１が加熱動作時の場合、冷水バルブ２の開度を０％にし、温度センサ１８によって計測された給気温度計測値ＴＳＡが給気温度設定値ＳＰと一致するように温水バルブ３の開度を制御する。以上の動作は、従来のＶＡＶ空調システムと同様である。

次に、本実施の形態の特徴について説明する。図４は空調機コントローラ１２の構成を示すブロック図、図５はＶＡＶコントローラ１１−１の構成を示すブロック図、図６、図７は空調機コントローラ１２の動作を示すフローチャート、図８はＶＡＶコントローラ１１−１，１１−２の動作を示すフローチャートである。

空調機コントローラ１２は、温度センサ１８によって計測された給気温度計測値ＴＳＡを取得する給気温度計測値取得部１２０と、冷水バルブ２および温水バルブ３の開度を示す操作量を算出する操作量演算部１２１と、操作量を冷水バルブ２および温水バルブ３に出力する操作量出力部１２２と、空調機１のファン６を制御する風量制御部１２３と、従来のロードリセット制御により給気温度設定値ＳＰを設定する給気温度設定部１２４と、給気温度設定値ＳＰの上限を決定する給気温度設定値上限決定部１２５とを有する。操作量演算部１２１と操作量出力部１２２とは、給気温度制御手段を構成している。

ＶＡＶコントローラ１１−１は、対応する被制御エリア９−１の温度センサ１３−１によって計測された室内温度Ｘの値を取得する室内温度計測値取得部１１０と、室内温度Ｘと室内温度設定値ＲＳＰとの偏差に基づいて対応する被制御エリア９−１の要求風量を演算する風量演算部１１１と、被制御エリア９−１の要求風量値を空調機コントローラ１２に通知する要求風量値通知部１１２と、要求風量を確保するようにＶＡＶユニット８−１内のダンパの開度を制御する制御部１１３と、空調能力が不足しているかどうかを判断し、空調能力が不足状態のときに空調機コントローラ１２に対して空調能力増の要求ステータスを送出する要求ステータス通知部１１４と、対応する被制御エリア９−１のリモコン端末２１−１からの環境変更要求を受け付ける要求受付部１１５と、空調機コントローラ１２に対して室内温度Ｘと室内温度設定値ＲＳＰの値を通知する室内温度通知部１１６とを有する。なお、ＶＡＶコントローラ１１−２も、ＶＡＶコントローラ１１−１と同様の構成を有している。

まず、空調開始時点で、空調機コントローラ１２の給気温度設定値上限決定部１２５は、今日１日の給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘを決定する（図６ステップＳ１００）。図９は本実施の形態の給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘの決定方法を説明する図である。給気温度設定値上限決定部１２５には、図９に示すような予想最高気温ＯＸと給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘとの関係が予め設定されている。図９の関係は、空調の立ち上がり時に蓄熱負荷を処理するために十分な給気温度を設定することができ、かつ被制御エリアの負荷が暖房要求の状況から冷房要求の状況に切り換わったときに負荷が可制御範囲ＣＲの中に収まり可制御な状態から逸脱しないように、過去の空調運転実績から予め決定すればよい。

給気温度設定値上限決定部１２５は、図９のような関係に基づき、今日の予想最高気温ＯＸから給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘを決定する。例えば予想最高気温ＯＸがＯＸｍｉｎ＝５℃の場合、給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘはＳＰｍａｘ２＝３５℃となり、予想最高気温ＯＸがＯＸｍａｘ＝１５℃の場合、給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘはＳＰｍａｘ１＝２５℃となる。予想最高気温ＯＸの情報は、例えば通信ネットワークを介して図示しない外部の気象予報システムから取得することができる。

次に、空調機コントローラ１２は、ロードリセット制御を行う（図６ステップＳ１０１）。図７はこのロードリセット制御の動作を示すフローチャートである。
空調機コントローラ１２の給気温度設定部１２４は、各ＶＡＶコントローラ１１−１，１１−２から冷房能力増要求ステータスや暖房能力増要求ステータスが送られてきた場合（図７ステップＳ２００においてＹｅｓ）、この冷房能力増要求ステータスや暖房能力増要求ステータスに応じて給気温度設定値ＳＰを設定する（図７ステップＳ２０１）。給気温度設定部１２４は、ＶＡＶコントローラ１１−１，１１−２から冷房能力増要求ステータスが送られてきた場合、給気温度設定値ＳＰを例えば所定幅だけ下げ、ＶＡＶコントローラ１１−１，１１−２から暖房能力増要求ステータスが送られてきた場合、給気温度設定値ＳＰを所定幅だけ上げる。このとき、給気温度設定部１２４は、給気温度設定値ＳＰが上限値ＳＰｍａｘ以下となるように制限する。なお、空調開始時点では、給気温度設定部１２４は、給気温度設定値ＳＰを予め定められた初期値ＳＰ０とする。

空調機コントローラ１２の給気温度計測値取得部１２０は、温度センサ１８によって計測された給気温度計測値ＴＳＡを取得する（図７ステップＳ２０２）。
空調機コントローラ１２の操作量演算部１２１は、所定の制御演算アルゴリズムに従って、給気温度計測値ＴＳＡと給気温度設定値ＳＰとが一致するように操作量を算出し、操作量出力部１２２は、操作量演算部１２１が算出した操作量を冷水バルブ２および温水バルブ３に出力する（図７ステップＳ２０３）。こうして、冷水バルブ２および温水バルブ３の開度が制御され、空調機１に供給される熱媒（冷水または温水）の量が制御される。なお、前述のとおり、空調機１が冷却動作時の場合には温水バルブ３の開度は０％に固定され、空調機１が加熱動作時の場合には冷水バルブ２の開度は０％に固定される。制御演算アルゴリズムとしては、例えばＰＩＤがある。

空調機コントローラ１２の風量制御部１２３は、各ＶＡＶコントローラ１１−１，１１−２から送られてくる要求風量値からシステム全体の総要求風量値を演算し、この総要求風量値に応じたファン回転数を求め、この求めたファン回転数となるように空調機１のファン６を制御する（図７ステップＳ２０４）。
以上がロードリセット制御の処理である。そして、このロードリセット制御の処理が、空調が停止するまで（図６ステップＳ１０２においてＹｅｓ）、制御周期ΔＴ毎に繰り返し実行される。

一方、ＶＡＶコントローラ１１−１，１１−２の室内温度計測値取得部１１０は、それぞれ対応する被制御エリア９−１，９−２の室内温度Ｘの値を取得する（図８ステップＳ３００）。ここでは、被制御エリア９−１の室内温度をＸ１、被制御エリア９−２の室内温度をＸ２とする。

ＶＡＶコントローラ１１−１の風量演算部１１１は、室内温度Ｘ１と室内温度設定値ＲＳＰとの偏差に基づいて、対応する被制御エリア９−１の要求風量を算出する。同様に、ＶＡＶコントローラ１１−２の風量演算部１１１は、室内温度Ｘ２と室内温度設定値ＲＳＰとの偏差に基づいて、対応する被制御エリア９−２の要求風量を算出する（図８ステップＳ３０１）。なお、ここでは各被制御エリア９−１，９−２の室内温度設定値ＲＳＰを同一の値としているが、被制御エリア９−１，９−２毎に室内温度設定値ＲＳＰが設定されていてもよい。

次に、ＶＡＶコントローラ１１−１，１１−２の要求風量値通知部１１２は、それぞれＶＡＶコントローラ１１−１，１１−２の風量演算部１１１が決定した被制御エリア９−１，９−２の要求風量値を空調機コントローラ１２に通知する（図８ステップＳ３０２）。上記のとおり、空調機コントローラ１２の風量制御部１２３は、各ＶＡＶコントローラ１１−１，１１−２から送られてくる要求風量値に応じて空調機１のファン６を制御する。

ＶＡＶコントローラ１１−１の制御部１１３は、被制御エリア９−１の要求風量を確保するように、ＶＡＶユニット８−１内のダンパ（不図示）の開度を制御する。同様に、ＶＡＶコントローラ１１−２の制御部１１３は、被制御エリア９−２の要求風量を確保するように、ＶＡＶユニット８−２内のダンパ（不図示）の開度を制御する（図８ステップＳ３０３）。

ＶＡＶコントローラ１１−１，１１−２の要求ステータス通知部１１４は、室内温度計測値取得部１１０が取得した現在の室内温度Ｘと現在の室内温度設定値ＲＳＰと現在の要求風量とに基づいて空調能力が不足しているかどうかを判断し、暖房時に暖房能力が不足していると判断した場合には空調機コントローラ１２に対して暖房能力増要求ステータスを送出し、冷房時に冷房能力が不足していると判断した場合には空調機コントローラ１２に対して冷房能力増要求ステータスを送出する（図８ステップＳ３０４）。このような要求ステータスの決定処理については例えば特開平８−２８９４０号公報、特開平８−４２９０２号公報に開示されている。

ＶＡＶコントローラ１１−１，１１−２は、以上のようなステップＳ３００〜Ｓ３０４の処理を空調が停止するまで（図８ステップＳ３０５においてＹｅｓ）、一定時間毎に行う。

以上のように、本実施の形態では、予想最高気温ＯＸから給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘを決定するようにしたので、この上限値ＳＰｍａｘによって決まる可制御範囲ＣＲが暖房要求側に行き過ぎないように抑制することができ、被制御エリアの負荷が暖房要求の状況から冷房要求の状況に切り換わる際に暖房が過剰な状態が発生することを低減でき、室内温度が高くなり過ぎて環境悪化が起こることを緩和できる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、予想最高気温ＯＸから給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘを決定したが、空調開始時の室内温度Ｘと室内温度設定値ＲＳＰとの偏差（Ｘ−ＲＳＰ）から給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘを決定してもよい。本実施の形態においても、ＶＡＶ空調システムの構成および処理の流れは第１の実施の形態と同様であるので、図３〜図８の符号を用いて説明する。

図１０は本実施の形態の給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘの決定方法を説明する図である。本実施の形態の給気温度設定値上限決定部１２５には、図１０に示すような空調開始時の室内温度Ｘと室内温度設定値ＲＳＰとの偏差ΔＸ＝Ｘ−ＲＳＰと、給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘとの関係が予め設定されている。図１０の関係は、空調の立ち上がり時に蓄熱負荷を処理するために十分な給気温度を設定することができ、かつ被制御エリアの負荷が暖房要求の状況から冷房要求の状況に切り換わったときに負荷が可制御範囲ＣＲの中に収まり可制御な状態から逸脱しないように、過去の空調運転実績から予め決定すればよい。なお、図１０の特性は、室内温度設定値ＲＳＰに応じて変えるようにしてもよい。図１０の例は室内温度設定値ＲＳＰが２２℃の場合の例を示している。

給気温度設定値上限決定部１２５は、図１０のような関係に基づき、今日の空調開始時の室内温度Ｘと室内温度設定値ＲＳＰとの偏差ΔＸから給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘを決定する（図６ステップＳ１００）。例えば偏差ΔＸがΔＸｍｉｎ＝−５℃の場合、給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘはＳＰｍａｘ２＝２７℃となり、偏差ΔＸがΔＸｍａｘ＝５℃の場合、給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘはＳＰｍａｘ１＝１７℃となる。

各被制御エリア９−１，９−２の室内温度Ｘと室内温度設定値ＲＳＰとは、各ＶＡＶコントローラ１１−１，１１−２の室内温度通知部１１６を通じて通知される。なお、複数の被制御エリア９−１，９−２のうち特定の１つの被制御エリアの室内温度Ｘと室内温度設定値ＲＳＰとの差を給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘの決定に用いる偏差ΔＸとしてもよいし、全ての被制御エリアの室内温度Ｘと室内温度設定値ＲＳＰとの差の平均値を給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘの決定に用いる偏差ΔＸとしてもよい。

また、次式に示すように全ての被制御エリアの室内温度Ｘと室内温度設定値ＲＳＰとの差の重み付き平均を偏差ΔＸとしてもよい。
ΔＸ＝Σ（ｗｉ×（Ｘｉ−ＲＳＰｉ）／Σｗｉ） ・・・（１）
Ｘｉは被制御エリア９−ｉの室内温度、ＲＳＰｉは被制御エリア９−ｉの室内温度設定値、ｗｉは被制御エリア９−ｉの重み係数である。重み係数ｗｉの計算方法については、例えば被制御エリア９−ｉの床面積Ａｉを用いて次式のように案分してもよい。
ｗｉ＝Ａｉ／ΣＡｉ ・・・（２）
また、被制御エリア９−ｉの在室人数Ｂｉを用いて次式のように案分してもよい。
ｗｉ＝Ｂｉ／ΣＢｉ ・・・（３）
その他の構成は第１の実施の形態で説明したとおりである。

こうして、本実施の形態では、空調開始時の室内温度Ｘと室内温度設定値ＲＳＰとの偏差ΔＸから給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘを決定するようにしたので、この上限値ＳＰｍａｘによって決まる可制御範囲ＣＲが暖房要求側に行き過ぎないように抑制することができ、被制御エリアの負荷が暖房要求の状況から冷房要求の状況に切り換わる際に暖房が過剰な状態が発生することを低減でき、室内温度が高くなり過ぎて環境悪化が起こることを緩和できる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態では、空調開始後の基準時刻における被制御エリアの人の在室率から給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘを決定する。基準時刻とは、被制御エリアの負荷が暖房要求の状況から冷房要求の状況に切り換わったときのおおよその時刻で、過去の空調運転実績から予め決定すればよい。本実施の形態においても、ＶＡＶ空調システムの構成および処理の流れは第１の実施の形態と同様であるので、図３〜図８の符号を用いて説明する。

図１１は本実施の形態の給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘの決定方法を説明する図である。本実施の形態の給気温度設定値上限決定部１２５には、図１１に示すような空調開始時の被制御エリアの人の在室率ＲＸと給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘとの関係が予め設定されている。図１１の関係は、空調の立ち上がり時に蓄熱負荷を処理するために十分な給気温度を設定することができ、かつ被制御エリアの負荷が暖房要求の状況から冷房要求の状況に切り換わったときに負荷が可制御範囲ＣＲの中に収まり可制御な状態から逸脱しないように、過去の空調運転実績から予め決定すればよい。

給気温度設定値上限決定部１２５は、図１１のような関係に基づき、今日の空調開始後の基準時刻における被制御エリアの人の在室率ＲＸから給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘを決定する（図６ステップＳ１００）。例えば在室率ＲＸがＲＸｍｉｎ＝０％の場合、給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘはＳＰｍａｘ２＝３５℃となり、在室率ＲＸがＲＸｍａｘ＝１００％の場合、給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘはＳＰｍａｘ１＝２５℃となる。

空調開始後の基準時刻における被制御エリアの人の在室率ＲＸは、被制御エリアへの人の入退室を管理する入退室管理システム（不図示）から通信ネットワークを介して空調開始時の被制御エリアの在室人数Ｎの実績情報を取得し、この在室人数Ｎを予め登録された在室最大人数Ｎｍａｘで割って計算すればよい。
ＲＸ＝Ｎ／Ｎｍａｘ×１００ ・・・（４）

また、被制御エリアに在室する人のスケジュールを管理するスケジュール管理システム（不図示）から通信ネットワークを介して空調開始時の在室者のスケジュール管理情報を取得し、このスケジュール管理情報を基に空調開始後の基準時刻における被制御エリアの在室人数Ｎを求め、式（４）により在室率ＲＸを計算してもよい。

なお、複数の被制御エリア９−１，９−２のうち特定の１つの被制御エリアについて計算した在室率を給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘの決定に用いる在室率ＲＸとしてもよいし、全ての被制御エリアについて計算した在室率の平均値を給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘの決定に用いる在室率ＲＸとしてもよい
その他の構成は第１の実施の形態で説明したとおりである。

こうして、本実施の形態では、空調開始後の基準時刻における被制御エリアの人の在室率ＲＸから給気温度設定値ＳＰの上限値ＳＰｍａｘを決定するようにしたので、この上限値ＳＰｍａｘによって決まる可制御範囲ＣＲが暖房要求側に行き過ぎないように抑制することができ、被制御エリアの負荷が暖房要求の状況から冷房要求の状況に切り換わる際に暖房が過剰な状態が発生することを低減でき、室内温度が高くなり過ぎて環境悪化が起こることを緩和できる。

なお、第１〜第３の実施の形態のＶＡＶコントローラ１１−１，１１−２と空調機コントローラ１２の各々は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および外部とのインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。各装置のＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１〜第３の実施の形態で説明した処理を実行する。

本発明は、空調機と変風量ユニットとを備えた空調システムにおいて、暖房要求から冷房要求に切り換わった時のロードリセット制御の遅れに対応する技術に適用することができる。

１…空調機、２…冷水バルブ、３…温水バルブ、４…冷却コイル、５…加熱コイル、６…ファン、８−１，８−２…ＶＡＶユニット、９−１，９−２…被制御エリア、１１−１，１１−２…ＶＡＶコントローラ、１２…空調機コントローラ、１３−１，１３−２，１８…温度センサ、１１０…室内温度計測値取得部、１１１…風量演算部、１１２…要求風量値通知部、１１３…制御部、１１４…要求ステータス通知部、１１５…要求受付部、１１６…室内温度通知部、１２０…給気温度計測値取得部、１２１…操作量演算部、１２２…操作量出力部、１２３…風量制御部、１２４…給気温度設定部、１２５…給気温度設定値上限決定部。

Claims (2)

1. 空調機と、
   この空調機から被制御エリアに供給される給気の温度と給気温度設定値とが一致するように前記給気の温度を制御する給気温度制御手段と、
   前記空調機から被制御エリアに供給される給気の風量を被制御エリアの負荷状況に応じて制御する変風量ユニットと、
   空調開始時または空調開始後の前記被制御エリアの負荷に関する情報を基に前記給気温度設定値の上限値を決定する給気温度設定値上限決定手段と、
   空調能力が不足状態のときに空調能力が増える方向に前記給気温度設定値を設定する、ロードリセット制御のための給気温度設定手段とを備え、
   前記空調開始時または空調開始後の前記被制御エリアの負荷に関する情報は、当日の予想最高気温、空調開始時の前記被制御エリアの室内温度と室内温度設定値との偏差、空調開始後の基準時刻における前記被制御エリアの人の在室率のいずれかであり、
   前記給気温度設定値上限決定手段は、前記空調開始時または空調開始後の前記被制御エリアの負荷に関する情報に基づいて、前記被制御エリアの負荷が暖房要求の状況から冷房要求の状況に切り換わったときに前記被制御エリアの負荷が前記変風量ユニットの可制御範囲の中に収まり可制御な状態から逸脱しないように前記給気温度設定値の上限値を決定し、
   前記給気温度設定手段は、前記上限値以下の範囲で前記給気温度設定値を設定することを特徴とする空調システム。
2. 空調機から被制御エリアに供給される給気の温度と給気温度設定値とが一致するように前記給気の温度を制御する給気温度制御ステップと、
   前記空調機から被制御エリアに供給される給気の風量を被制御エリアの負荷状況に応じて変風量ユニットで制御する風量制御ステップと、
   空調開始時または空調開始後の前記被制御エリアの負荷に関する情報を基に前記給気温度設定値の上限値を決定する給気温度設定値上限決定ステップと、
   空調能力が不足状態のときに空調能力が増える方向に前記給気温度設定値を設定する、ロードリセット制御のための給気温度設定ステップとを含み、
   前記空調開始時または空調開始後の前記被制御エリアの負荷に関する情報は、当日の予想最高気温、空調開始時の前記被制御エリアの室内温度と室内温度設定値との偏差、空調開始後の基準時刻における前記被制御エリアの人の在室率のいずれかであり、
   前記給気温度設定値上限決定ステップは、前記空調開始時または空調開始後の前記被制御エリアの負荷に関する情報に基づいて、前記被制御エリアの負荷が暖房要求の状況から冷房要求の状況に切り換わったときに前記被制御エリアの負荷が前記変風量ユニットの可制御範囲の中に収まり可制御な状態から逸脱しないように前記給気温度設定値の上限値を決定し、
   前記給気温度設定ステップは、前記上限値以下の範囲で前記給気温度設定値を設定することを特徴とする空調制御方法。

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