JP6220564B2 - Ｖａｖ制御システム - Google Patents

Description

この発明は、空調機からの吹出給気の供給を受け第１〜第Ｎの被制御エリアの負荷状況に応じてそこへの給気吹出量を各エリアに制御する第１〜第Ｎの可変給気量調節手段（ＶＡＶコントロールユニット）を有するＶＡＶ制御システムに関するものである。

従来、大規模な構築物において、空調機より給気ダクトを介して各エリアへ給気の供給を行う場合、各空調対象部位（被制御エリア）の給気吹出口毎に可変給気量調節ユニット（ＶＡＶ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｉｒ Ｖｏｌｕｍｅ ユニット）を設け、このＶＡＶユニットからの給気吹出量をＶＡＶコントロールユニットにより被制御エリアの負荷状況に応じて制御するようにしている。すなわち、ＶＡＶコントロールユニットによってＶＡＶユニットのダンパ開度を調整することにより、被制御エリアへの給気吹出量（送風量）を制御するようにしている。

ＶＡＶ制御システムでは、各ＶＡＶコントロールユニットからの被制御エリアの負荷状況（室内状態）を示す制御ステータスに基づいて、空調機からの吹出給気温度を制御するようにしている。ＶＡＶコントロールユニットは、吹出給気温度＞室内温度の場合、現在の室内温度と現在の被制御エリアへの送風量（ＶＡＶ風量）とに応じ、制御ステータスとして「不足」，「適暖」，「暖房」，「最適」，「過暖」の何れかを決定し、制御装置へ送る。また、吹出給気温度＜室内温度の場合、現在の室内温度と現在の被制御エリアへの送風量（ＶＡＶ風量）とに応じ、制御ステータスとして「不足」，「適冷」，「冷房」，「最適」，「過冷」の何れかを決定し、制御装置へ送ることであった。

しかしながら、このようなＶＡＶ制御システムによると、「過冷」のＶＡＶと「過暖」のＶＡＶとが混在する場合、吹出給気温度のアップ／ダウンを多数決で決定するようにしているので、適切な値として吹出給気温度が定まらないことがあったため、特許文献１における発明では、吹出給気温度を常に適切な値とすることのできるＶＡＶ制御システムを提供する。具体的には、第１〜第Ｎの可変給気量調節手段毎に現時刻の空調負荷を処理できる第１〜第Ｎの被制御エリアへの給気温度の許容範囲を許容給気温度範囲として求め、この求めた第１〜第Ｎの可変給気量調節手段の許容給気温度範囲に基づいて空調機からの吹出給気温度を決定するようにしたものであった。

特開平０９−２２９４５３号公報

しかし、制御上の過渡的状況においては何らかの要因によって、適正な体感温度の空気が吹出し口から送られてくるとは限らない。特許文献１の発明のように、第１〜第Ｎの可変給気量調節手段の許容給気温度範囲に基づいて、例えばその共通許容給気温度範囲の中心が空調機からの吹出給気温度として決定されるとしてもである。

室内温度が設定温度に等しくなったとしても、吹出し口からの風速が早いと、体感温度が低くなる。多数決論理的な運転では、一部の居住者に不快な運転状況となる場合がある。特に、暖房時に冷風が吹くと、いわゆるコールドドラフトが発生する。

本願発明は、空調機からの吹出給気の供給を受け第１〜第Ｎの被制御エリアの負荷状況に応じてそこへの吹出給気量を個別に制御する第１〜第ＮのＶＡＶコントロールユニットを備えるＶＡＶ制御システムにおいて、
前記ＶＡＶコントロールユニットは、ＶＡＶユニット、吹出給気温度センサ、およびダンパ開度センサを備えて、
前記吹出給気温度センサから入力する吹出給気温度を得て、
空調モードが暖房であるとき、前記吹出給気温度が前記被制御エリアの室内温度より小さく、かつ前記室内温度が前記被制御エリアの設定温度より小さい場合に、
前記ダンパ開度を全閉方向に動作させることと、および上位の制御装置へ警報を発信することと、を特徴とするＶＡＶ制御システムである。

さらに、本願発明は、空調機からの吹出給気の供給を受け第１〜第Ｎの被制御エリアの負荷状況に応じてそこへの吹出給気量を個別に制御する第１〜第ＮのＶＡＶコントロールユニットを備えるＶＡＶ制御システムにおいて、
前記ＶＡＶコントロールユニットは、ＶＡＶユニット、吹出給気温度センサ、吹出給気風速センサ、およびダンパ開度センサを備えて、
前記吹出給気温度センサから入力する吹出給気温度を得て、さらに、
吹出体感温度を前記吹出給気温度および前記吹出給気風速センサから入力する吹出給気風速を用いて求めて、
空調モードが暖房であるとき、前記吹出体感温度が前記被制御エリアの室内温度より小さく、かつ前記室内温度が前記被制御エリアの設定温度より小さい場合に、
前記ダンパ開度を全閉方向に動作させることと、および上位の制御装置へ警報を発信することと、を特徴とするＶＡＶ制御システムである。

コールドドラフト等は本来あってはならないものであるが、調整ミス、または設備のトラブルなどの要因で起きてしまうことがある。そのような不具合が発生した場合に、無理して制御を継続するよりも、緊急対策を要請する方がよく、そのためにビル管理者に注意を喚起するようにＶＡＶコントロールユニットから警報を発信して、速やかな解決を図ることができる。

本願発明の実施の形態を示すＶＡＶ制御システムの計装図である。 本願発明の実施にかかるＶＡＶコントロールユニットにおける処理フロー

以下、本発明を実施の形態に基づき詳細に説明する。図１はこの発明の一実施の形態を示すＶＡＶ制御システムの計装図である。同図において、１は空調機であり、電動弁２を介して冷水ＣＷが供給される冷却コイル３，電動弁４を介して温水ＨＷが供給される加熱コイル５および送風機６により構成されている。なお、送風機６において、６ａはファン、６ｂはインバータである。

空調機１におけるインバータ６ｂおよび電動弁２および電動弁４はその動作が制御装置７により制御されるものとなっており、空調機１においてそのファン６ａより吹出される給気（吹出給気）が、給気ダクト８を介し被制御エリア９−１〜９−ｎへ供給されるものとなっている。被制御エリア９−１〜９−ｎには各エリアに室温を検出する温度センサＴ１〜Ｔｎが設けられており、温度センサＴ１〜Ｔｎでの検出温度ＰＶが局部的に設けられたＶＡＶコントロールユニット１０−１〜１０−ｎへ与えられている。

ＶＡＶコントロールユニット１０−１〜１０−ｎは、各エリアに与えられる検出温度ＰＶと設定温度ＳＰとの偏差および制御装置７より与えられる吹出給気温度（給気温度）とに基づいて被制御エリア９−１〜９−ｎへの要求風量を演算し、これを制御装置７へ返送する一方、その要求風量を確保するように、ＶＡＶユニット１１−１〜１１−ｎのダンパ１２−１〜１２−ｎの開度を、風速センサ１３−１〜１３−ｎの検出出力（実風量である吹出給気風速）を見ながら制御する。また、ＶＡＶコントロールユニット１０−１〜１０−ｎは、与えられた吹出給気温度を検出する温度センサ１２−１〜１２−ｎを備える。ＶＡＶユニット１１−１〜１１−ｎにおいて、ダンパ１２−１〜１２−ｎの開度を検出する開度センサ１４−１〜１４−ｎがある。

制御装置７は、ＶＡＶコントロールユニット１０−１〜１０−ｎから送られてくる情報に基づいて空調機１からの吹出給気温度を決定する。また、制御装置７は上位のビル監視管理装置(図外)に有線又は無線の通信形態で接続されるものである。

一方、ＶＡＶユニット１１−１〜１１−ｎを通過し、吹出口１５−１〜１５−ｎを介して被制御エリア９−１〜９−ｎへ吹出される給気（吹出給気）は、被制御エリア９−１〜９−ｎにおける空調制御に貢献した後、排気口１６−１〜１６−ｎより還気ダクト１７を経て排気調整用ダンパ１８を介して排出されるが、その一部は還気調整用ダンパ１９を介し還気として空調機１へ戻されるものとなっている。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２０を介して所定の割合で取り込まれるものとなっている。なお、排気調整用ダンパ１８，還気調整用ダンパ１９，外気調整用ダンパ２０の開度は制御装置７からの指令によって調整されるものとなっている。また、制御装置７へは、空調機１からの吹出給気温度および還気ダクト１７における還気温度の実際値が、温度センサ２１および２２を介して与えられる。

以下に、本願発明におけるＶＡＶコントロールユニットの動作特徴を、図２のフローに基づいて、説明する。
ＶＡＶコントロールユニット１０−１〜１０−ｎは、一定周期で、当該ＶＡＶユニット１１−１〜１１−ｎ内に装備されたセンサから、吹出給気風速、吹出給気温度、ダンパ開度のデータを取得する。また、本ユニットには、各エリアに設けられた設定器(図示していない)から設定された室温の設定温度も取得する（図２中のステップＳ０１）。
以下からは、空調の暖冷モードによって詳細な説明が異なるために、分けて述べることとする（Ｓ０２）。

１．暖房モードについて
ステップＳ１０において、吹出給気温度を取り出し、その状態をチェックする。不快感を生じさせるかどうかにかかる判断式は次の数式（１）となる（Ｓ１１にて分岐する）
吹出給気温度 ＜ 室内温度 ＜ 設定温度 ・・・・・（１）
この条件が充たされた場合、ＶＡＶダンパ開度を全閉（０％）として、不快な空気の吹出しを止める（Ｓ１２）。

ただし、全閉状態を常に継続するのではなく、一定周期で全閉を解除することにしてもよい。ＣＯ２濃度を過剰に高めないようにするためである。解除時には、通常の制御によるダンパ開度に戻すことが望ましい。

または、全閉にするのではなく、通常制御動作による開度よりも相当分量を閉じ気味に補正することでもよい。割増率（０〜１の実数）を導入して、数式（２）により、ダンパ開度が定められる。
ダンパ開度 ＝ 通常制御開度 ＊ （１―割増率） ・・・・・（２）
以上が、Ｓ１２での動作概要である。

なお、Ｓ１０において、前記の吹出給気温度の代わりに、体感温度を用いることでもよい。数式（１）における吹出給気温度に代えて、下記の数式（３）による吹出体感温度を用いる。吹出給気風速は風速センサ計測値（風速センサ１３−１〜１３−ｎ）を用いる。
吹出体感温度 ＝ 吹出給気温度 − ４＊平方根｛吹出給気風速｝ ・・・（３）
リンケの体感温度の公式によるものである。単位は、温度（℃）であり、風速（ｍ／ｓ）である。

このようにして、所定の条件に合致した場合は、ステップＳ１２までの動作を行った後、本ＶＡＶコントロールユニットは制御装置７へ向けて警報を発信する（Ｓ４０）。ダンパ全閉状態、または開度下限値オーバーのアラーム通知などを通信することで行なわれる。

２．冷房モードについて
ステップＳ０２で冷房モードに分岐すると、Ｓ２０において、吹出給気温度を取り出し、その不快状態をチェックする。その判断式は次の数式（４）となる（Ｓ２１にて分岐する）
吹出給気温度 ＞ 室内温度 ＞ 設定温度 ・・・・・（４）
この条件が充たされた場合、ＶＡＶダンパ開度を全閉（０％）として、不快な空気の吹出しを止める（Ｓ２２）。

ただし、全閉状態を常に継続するのではなく、一定周期で全閉を解除することでもよい。ＣＯ２濃度を過剰に高めないようにするためは暖房モードに共通である。

または、全閉にするのではなく、通常制御動作による開度よりも相当分量を閉じ気味に補正することでもよい。割増率（０〜１の実数）を導入して、下数式（５）により、ダンパ開度が定められる。
ダンパ開度 ＝ 通常制御開度 ＊ （１―割増率） ・・・・・（５）
以上が、Ｓ２２での動作概要である。

なお、Ｓ２０においても、前記の吹出給気温度の代わりに、体感温度を用いることでもよい。数式（４）における吹出給気温度に代えて、下記の数式（６）による吹出体感温度を用いる。吹出給気風速は風速センサ計測値（風速センサ１３−１〜１３−ｎ）を用いる。
吹出体感温度 ＝ 吹出給気温度 − ４＊平方根{吹出給気風速} ・・・（３）
リンケの体感温度の公式によるものである。単位は、温度（℃）であり、風速（ｍ／ｓ）である。

このようにして、所定の条件に合致した場合は、ステップＳ２２の動作を行った後、本ＶＡＶコントロールユニットは制御装置７へ向けて警報を発信する（Ｓ４０）ことは、暖房モードのときと同じである。

１ 空調機
２，４
電動弁
３ 冷却コイル
５ 加熱コイル
６ 送風機
６ａ ファン
６ｂ インバータ
７ 制御装置
９−１〜９−ｎ 被制御エリア
１０−１〜１０−ｎ ＶＡＶコントロールユニット
１１−１〜１１−ｎ ＶＡＶユニット
１２−１〜１２−ｎ ダンパ
１３−１〜１３−ｎ 風速センサ
１４−１〜１４−ｎ ダンパ開度センサ
Ｔ１〜Ｔｎ 室内温度センサ
２４−１〜２４−ｎ 吹出給気温度センサ

Claims (2)

1. 空調機からの吹出給気の供給を受け第１〜第Ｎの被制御エリアの負荷状況に応じてそこへの吹出給気量を個別に制御する第１〜第ＮのＶＡＶコントロールユニットを備えるＶＡＶ制御システムにおいて、
   前記ＶＡＶコントロールユニットは、ＶＡＶユニット、吹出給気温度センサ、およびダンパ開度センサを備えて、
   前記吹出給気温度センサから入力する吹出給気温度を得て、
   空調モードが暖房であるとき、前記吹出給気温度が前記被制御エリアの室内温度より小さく、かつ前記室内温度が前記被制御エリアの設定温度より小さい場合に、
   前記ダンパ開度を全閉方向に動作させることと、および上位の制御装置へ警報を発信することと、を特徴とするＶＡＶ制御システム。
2. 空調機からの吹出給気の供給を受け第１〜第Ｎの被制御エリアの負荷状況に応じてそこへの吹出給気量を個別に制御する第１〜第ＮのＶＡＶコントロールユニットを備えるＶＡＶ制御システムにおいて、
   前記ＶＡＶコントロールユニットは、ＶＡＶユニット、吹出給気温度センサ、吹出給気風速センサ、およびダンパ開度センサを備えて、
   前記吹出給気温度センサから入力する吹出給気温度を得て、さらに、
   吹出体感温度を前記吹出給気温度および前記吹出給気風速センサから入力する吹出給気風速を用いて求めて、
   空調モードが暖房であるとき、前記吹出体感温度が前記被制御エリアの室内温度より小さく、かつ前記室内温度が前記被制御エリアの設定温度より小さい場合に、
   前記ダンパ開度を全閉方向に動作させることと、および上位の制御装置へ警報を発信することと、を特徴とするＶＡＶ制御システム。

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