JP6239424B2

JP6239424B2 - Ｖａｖ空調システムの制御方法

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Publication number: JP6239424B2
Application number: JP2014067591A
Authority: JP
Inventors: 隆広藤澤; 田代　博一; 博一田代; 克行菊池
Original assignee: Sanki Engineering Co Ltd
Current assignee: Sanki Engineering Co Ltd
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2017-11-29
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: JP2015190670A

Description

本発明は、変風量単一ダクト方式（Variable Air Volume System）の空調システムの制御方法に関し、特に多数のＶＡＶユニットの中一台だけが要求風量が大きいため総給気量が増大し、他のＶＡＶユニットのダンパ開度が閉方向に動作することで全体の給気系消費電力が増大することを抑制する制御方法に関する。

空調システムの制御方式には、例えば、変風量単一ダクト方式がある。この変風量単一ダクト方式は、空調すべき空間を複数のゾーンに分け、基本的に中央空調機から給気温度を調整されて送給される給気を前記複数のゾーンに分岐して送り、各ゾーンの熱負荷に応じて分岐風量を調整して、各ゾーンに設定された室温を維持するように制御する方式である。

図６を参照しながら、この変風量単一ダクト方式の空調システム１について説明する。このＶＡＶ空調システム１は、インバータ１５の出力に応じた風量を給気ダクト３へ給気する中央空気調和機（以下、空調機２と略称する）を備えている。

給気ダクト３は、下流側で流路が分岐して空調機２と各ゾーン５を接続する。そして、分岐した後の流路（以下、分岐流路３ａという）には、変風量制御装置（以下、ＶＡＶユニット４という）がそれぞれに配置されている。

ＶＡＶユニット４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）は、分岐流路３ａに連続する自身風路に内蔵された風速センサ２２で計測した風速データをＶＡＶコントローラ２３に入力し、記憶している風路通気面積を元に分岐流路３ａを通過する風量を算出する。そして各ゾーン５に設置される温度センサ２５によりゾーンの温度を計測し、計測温度信号をＶＡＶコントローラ２３に入力し設定温度と計測温度との偏差によって要求風量を算出する。そして、ＶＡＶコントローラ２３は、要求風量と分岐流路３ａを通過する風量とを比較しながらダンパ２１の開度を調整して風量を調整するとともに、ゾーンコントローラ８へ要求風量とダンパ開度を送信する。

ゾーンコントローラ８は、各ゾーン５のＶＡＶユニット４から送信された要求風量の和から総要求風量を求めるとともに、各ＶＡＶユニット４のうちから最大ダンパ開度を求め、総要求風量と最大ダンパ開度を空調機コントローラ１０へ送信する。

そして、空調機コントローラ１０は、総要求風量からインバータ１５の基本出力を算出し、最大ダンパ開度からインバータ１５の補正出力を算出する。そして、空調機コントローラ１０は、基本出力と補正出力からインバータ１５の出力を決定する。空調機２は、この空調機コントローラ１０で決定されたインバータ１５の出力によって給気ファン１４を回転させて給気ダクト３へ給気する。

以上に説明したＶＡＶ空調システム１は、ＶＡＶユニット４の最大ダンパ開度によってインバータ１５の出力が補正されている。すなわち、各ゾーン５のＶＡＶユニット４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）のうち一台でも風量不足によって開度が１００％のＶＡＶユニット４ｄが存在すると、インバータ１５の出力が増方向に補正されることとなる。

このとき、各ゾーン５のＶＡＶユニット４のうち、空調機２の補正前給気量で要求風量を満足しているＶＡＶユニット（４ａ，４ｂ，４ｃ）は、空調機２の給気ファンインバータ出力上昇で送風量が上がると風量が過剰となるため、ダンパ２１が閉方向に動作して、結果給気ダクト３の抵抗を大きくしてしまう。このように、１台のＶＡＶユニットだけが開度１００％になる（このこと自体は、抵抗極小で室内負荷をきちんと処理しているかもしれないのに）だけで、給気ダクト３の全体送風抵抗を上昇させてまで空調機給気ファンのインバータ１５の出力を上昇させ、消費電力をいたずらに増加させていた。

すなわち、ＶＡＶ空調システム１は、一台のＶＡＶユニット４ｄの風量不足によって給気ファン１４のインバータ１５の出力が上昇し、他のＶＡＶユニット（４ａ，４ｂ，４ｃ）のダンパ開度が閉方向に動作し、無駄に電力を消費して運転している場合があった。

特許文献１に記載の従来技術のＶＡＶ空調システム（以下、従来のＶＡＶ空調システムという）では、さらに、ＶＡＶユニットからの要求風量が小さくなると空調機給気温度を上昇させるリセット制御に注目し、各ゾーンのうち重要でないゾーンを特定対象域とし、その特定対象域ではＶＡＶユニットにおけるダンパ開度のゾーンコントローラでの最小開度計算から取り扱いを制限したり無視したりすることで、給気温度リセット制御をあまり激しく行わず、それにより高重要度のゾーンの温度変動を防止するようにしている。この考え方を応用すると、特定対象域のＶＡＶユニットにおけるダンパ開度の取り扱いをダンパ開度最大値の演算に制限したり無視したりすると、特定対象域のＶＡＶユニットが風量不足でもインバータの出力が増方向に補正されない制御が考え付く。

特開平６−１３７６５８号公報

従来図６に示す技術では、前記のようにＶＡＶユニットのうち１台でも風量不足、すなわち開度が大きいＶＡＶユニットが存在すると、インバータの出力が増方向に補正され、給気ダクトの全体送風抵抗を上昇させてまで空調機給気ファンのインバータの出力を上昇させ、消費電力をいたずらに増加させることになる。
従来のＶＡＶ空調システムでも、熱負荷によりどこがダンパ最大開度になるのかの予測が難しいので、特定対象域をどのＶＡＶユニットにするかはペリメータ負荷程度でしか決められず、内部の発熱増減が激しい室などが存在すると特定対象域以外で、特異なダンパ最大開度のＶＡＶユニットが現れて、従来図６の技術と変わらなくなってしまう。

そこで、多数のＶＡＶユニットの中一台のＶＡＶユニットだけが風量不足になるため空調機給気ファンのインバータ出力を上げて総給気量が増大し、他のＶＡＶユニットのダンパ開度が閉方向に動作することで全体の給気系消費電力の増大を抑制することを目的とする。

本発明は、給気ファンのインバータ出力に応じた給気を供給する空気調和機と、前記空気調和機からの給気を分岐させて複数の空調するゾーンへ導く分岐流路を有した給気ダクトと、前記給気ダクトの分岐流路にそれぞれ配置され、各々の前記ゾーンの負荷状況に応じて流量調整手段を制御して給気流量を調整する複数のＶＡＶユニットと、複数のＶＡＶユニットから送信された情報に基づいて前記給気ファンのインバータ出力を決定する制御手段と、を備えたＶＡＶ空調システムの制御方法に関し、前記制御手段は、複数の空調するゾーン全体を空調するために必要なインバータ出力よりも小さい値をインバータ出力として決定し、その後、前記複数の空調するゾーン全体を空調するために必要なインバータ出力まで、所定間隔で漸増させる制御を所定インターバル時間で繰り返す出力低下制御を行うことを特徴としている。

前記ＶＡＶユニットは、前記制御手段に対して要求風量と、流量調整手段のダンパ開度に相当する要求風量比率と、を送信し、前記制御手段は、複数の前記ＶＡＶユニットからの要求風量の和を演算して求め、ゾーン全体の熱負荷がピーク負荷に近いか否かを判断する総要求風量設定値と比較演算し、前記要求風量の和が総要求風量設定値以下の場合に、前記出力低下制御を行い、前記要求風量の和が総要求風量設定値よりも大きい場合には、出力低下制御を禁止し、複数の空調するゾーン全体を空調するために必要なインバータ出力を継続出力することが好ましい。

前記ゾーンから前記空気調和機へ空気を還気する還気ダクトと、前記還気ダクトのＣО₂濃度を計測するＣО₂濃度計測手段と、を備え、前記制御手段は、前記出力低下制御を行う際に、前記ＣＯ₂濃度計測手段によって計測したＣＯ₂濃度が設定値よりも高い場合、前記出力低下制御の所定間隔よりも短い間隔で前記複数の空調するゾーン全体を空調するために必要なインバータ出力まで漸増させる制御を前記所定インターバル時間で行うことが好ましい。

出力低下制御は、前記複数の空調するゾーン全体を空調するために必要なインバータ出力の半分の出力から前記複数の空調するゾーン全体を空調するために必要なインバータ出力まで漸増することができる。

出力低下制御は、出力０から前記複数の空調するゾーン全体を空調するために必要なインバータ出力まで漸増することができる。

本発明によれば、多数のＶＡＶユニットの中一台のＶＡＶユニットだけが風量不足になるため空調機給気ファンのインバータ出力を上げて総給気量が増大し、他のＶＡＶユニットのダンパ開度が閉方向に動作することで起こる全体の給気系消費電力の増大を抑制することができる。

ＶＡＶ空調システムを示す全体図である。ＶＡＶ空調システムの制御ブロック図である。出力低下制御判定部の判定方法を示すフロー図である。（Ａ）は、出力低下制御（通常制御）をした際の係数と時間との関係を示すグラフである。（Ｂ）は、出力低下制御（通常制御）をした際のダンパの開度と時間との関係を示すグラフである。（Ａ）は、出力低下制御（高濃度制御）をした際の係数と時間との関係を示すグラフである。（Ｂ）は、出力低下制御（高濃度制御）をした際のダンパの開度と時間との関係を示すグラフである。従来のＶＡＶ空調システムの模式図である。

以下、本発明を実施するための形態例（以下、実施例と略称する）を、図１〜図５を参照しながら説明する。図１は、本発明のＶＡＶ空調システム１を示す模式図である。図２は、ＶＡＶ空調システム１の制御ブロック図である。

ＶＡＶ空調システム１は、中央空気調和機（以下、空調機２と略称する）と、給気ダクト３と、複数のＶＡＶユニット４と、複数の空調されるゾーン５と、制御手段６と、還気ダクト７と、を備えている。制御手段６は、ゾーンコントローラ８と、空調機コントローラ１０と、を有している。

空調機２は、外気を吸入口１１から吸入し、冷却コイル１２、加熱コイル１３によって所望の温度に調整する。そして、調整された空気は、給気ファン１４によって給気ダクト３へ給気される。この給気ファン１４は、インバータ１５の出力に応じた回転速度で給気を供給する。そして、インバータ１５の出力は、空調機コントローラ１０で決定される周波数によって決まる。

また、空調機２は、還気ファン１６によって還気ダクト７から還気を取り込み、空調機内ダンパ１７の操作によって還気と排気との分配を調整しながら、空調機内ダンパ１７を介して還気の一部を給気ファン１４側の流路へ導き、還気の残部を、排気口１８を介して大気中へ排出している。また、還気ダクト７には，ＣＯ２濃度センサ２０（ＣＯ２濃度計測手段）が配置されている。このＣＯ２濃度センサ２０は、各ゾーン５の室内に配置されていても良い。また、排気口１８や吸入口１１は図示しないダクトを介して建屋外壁のガラリに接続されている。還気ファン１６や空調機内ダンパ１７を内蔵した空調機２の他に、還気ファン１６や空調機内ダンパ１７を備えず、給気ファン１４で外気と還気とを吸入し、別途排気口１８に接続される排気ファンで還気の一部を排気する空調機であっても良い。

給気ダクト３は、空調機２からの給気を下流側の分岐流路３ａによって分岐させて複数のゾーン５へ導く流路である。そして、この分岐流路３ａには、それぞれＶＡＶユニット４が配置されている。

このＶＡＶユニット４は、分岐流路３ａへ分配された給気の流量を調整するダンパ２１（流量調整手段）と、分岐流路３ａを流れる給気の風量をＶＡＶユニット４内の風路内風速を計測して求める風速センサ２２と、このダンパ開度（後述する要求風量比率で表現される）を制御するＶＡＶコントローラ２３と、を有している。

ＶＡＶコントローラ２３は、各ゾーン５の負荷状況に応じてダンパ２１を制御して、対応するゾーン５への給気流量を調整する。図２に示すとおり、ＶＡＶコントローラ２３は、室温設定器２４から設定温度を予め入力しておき、各ゾーン５に設置される温度センサ２５により計測されたゾーンの計測温度信号が入力されて設定温度と計測温度との偏差によって要求風量を算出する要求風量算出部２６を有する。また、内蔵された風速センサ２２で計測した風速データが入力され、記憶している風路通気面積を元に分岐流路３ａを通過する風量を算出する風量算出部２７を有する。また、要求風量と分岐流路３ａを通過する風量とを比較しながらダンパ開度を演算するダンパ開度算出部２８を有している。そして、ＶＡＶコントローラ２３は、ダンパ開度算出部２８で演算されたダンパ開度である要求風量比率により、ダンパ２１の開度を調整して風量を調整するとともに、ゾーンコントローラ８へ要求風量とダンパ開度とを、情報として出力（送信）する。

要求風量算出部２６は、設定温度と計測温度が入力される。そして、要求風量算出部２６は、設定温度と計測温度との偏差を求めてＰＩ制御、又は比例制御等の公知技術を用いて、温度偏差がゼロになるような要求風量を算出する。そして、要求風量算出部２６は、算出した要求風量を、ダンパ開度算出部２８とゾーンコントローラ８へ出力する。

風量算出部２７は、風速センサ２２から出力された給気の風速（ｍ／ｓ）に、ダクトの断面積（ｍ²）を乗じて給気の風量（ｍ³／ｈ）を算出する。そして、風量算出部２７は、算出した給気の風量をダンパ開度算出部２８へ出力する。

ダンパ開度算出部２８は、要求風量算出部２６で算出した要求風量と、風量算出部２７で算出した給気の風量と、が入力される。ダンパ開度算出部２８は、空調されるゾーン５への給気の風量が要求風量を満たすようなダンパ開度を算出する。そして、ダンパ開度算出部２８は、ゾーンコントローラ８へそのダンパ開度を出力する。

ゾーンコントローラ８は、各ＶＡＶコントローラ２３から要求風量とダンパ開度が入力され、空調機コントローラ１０へ総要求風量と最大ダンパ開度を出力する。また、ゾーンコントローラ８は、総要求風量算出部３０と、最大ダンパ開度決定部３１と、を有している。

総要求風量算出部３０は、各ＶＡＶコントローラ２３から入力された要求風量を足して総要求風量を算出する。そして、総要求風量算出部３０は、算出した総要求風量を空調機コントローラ１０へ出力する。

最大ダンパ開度決定部３１は、各ＶＡＶコントローラ２３から入力されたダンパ開度のうちから最も大きいダンパ開度を最大ダンパ開度として決定する。そして、最大ダンパ開度決定部３１は、決定した最大ダンパ開度を空調機コントローラ１０へ出力する。

空調機コントローラ１０は、ゾーンコントローラ８から総要求風量と最大ダンパ開度と、ＣＯ₂濃度センサ２０からＣＯ₂濃度と、ＣＯ₂濃度設定器３２から設定濃度と、が入力され、インバータ１５へ出力を決定する周波数を出力する。また、空調機コントローラ１０は、インバータ基本出力算出部３３と、インバータ補正出力算出部３４と、出力低下制御判定部３５と、インバータ出力算出部３６と、を有している。

インバータ基本出力算出部３３は、総要求風量算出部３０から入力された総要求風量を、最大風量設定値で除算した値にインバータ１５の最大周波数を乗じてインバータ基本出力を算出する。そして、インバータ基本出力算出部３３は、算出したインバータ基本出力を出力低下制御判定部３５とインバータ出力算出部３６に出力する。

ここで、インバータ基本出力とは、各ゾーン５にあるＶＡＶユニット４から送られてくる総要求風量に応じた風量を給気ファンに吐出させるために設定される周波数のことをいう。また、インバータ１５の最大周波数とは、給気ファン１４のモータが許容する電源周波数のことをいい、通常は商用定格の５０Ｈｚや６０Ｈｚである。又、最大風量設定値とは、各ＶＡＶユニット４の定格最大風量の和のことをいう。また、空調機２の給気ファンのインバータ１５は、最大の周波数のときに最大風量設定値の風量を給気ダクトへ給気するように給気ファンと共に設計されている。

例えば、要求風量９００（ｍ³／ｈ）、最大風量設定値１０００（ｍ³／ｈ）、インバータ１５の最大周波数が５０（Ｈｚ）の場合のインバータ基本出力は、（９００／１０００）・５０＝４５Ｈｚである。

このインバータ補正出力算出部３４は、総要求風量というマクロ的には給気が足りるはずである給気量に、さらに各ゾーンの要求を細かく拾って総合計では足りていても局所的に足りない風量を補足して給気を決める補正を行う目的で、総要求風量から求めたインバータ基本出力を、実際に各ゾーン５をそれぞれ過不足なく空調するために必要なインバータ１５の出力（複数の空調するゾーン全体を空調するために必要なインバータ出力、以下、必要インバータ出力と略称する）に近づけるための補正であり、短期間の周期で、例えば３分ごとに実行される。

インバータ補正出力算出部３４は、最大ダンパ開度決定部３１から入力された最大ダンパ開度が大きい場合、増補正をインバータ出力算出部３６に出力する。また、インバータ補正出力算出部３４は、最大ダンパ開度が小さい場合、減補正をインバータ出力算出部３６に出力する。

インバータ補正出力算出部３４は、例えば、最大ダンパ開度が９５％以上の場合、２％増をインバータ出力算出部３６に出力する。また、最大ダンパ開度が７０％以下の場合は、２％減をインバータ出力算出部３６に出力する。インバータ基本出力が４５Ｈｚで増補正の場合は、１（Ｈｚ）加算される。減補正の場合は、１（Ｈｚ）減算される。

出力低下制御判定部３５は、総要求風量算出部３０から入力された総要求風量と、ＣＯ₂濃度センサ２０から入力されたＣＯ₂計測濃度と、ＣＯ₂濃度設定器３２から入力された設定濃度と、に基づいて出力低下制御を行うか否かの信号をインバータ出力算出部３６に出力する。

出力低下制御とは、必要インバータ出力、すなわち、インバータ基本出力に対してインバータ補正出力算出部３４で求めた補正がなされた値よりも小さい値を、意図的にインバータ１５の出力として決定し、その後、必要インバータ出力まで漸増させることを所定インターバル時間で繰り返す制御のことをいう。

以下、出力低下制御を、図３〜図５を参照しながら説明する。図３は、出力低下制御判定部３５の判定方法を示すフロー図である。図４（Ａ）は、出力低下制御（通常制御）の係数と時間との関係を示すグラフである。（Ｂ）は、出力低下制御（通常制御）をした際のダンパ開度と時間との関係を示すグラフである。図５（Ａ）は、出力低下制御（高濃度制御）の係数と時間の関係を示すグラフである。図５（Ｂ）は、出力低下制御（高濃度制御）のダンパ開度と時間の関係を示すグラフである。

図３を参照しながら、具体的な判定方法を説明する。出力低下制御判定部３５は、ステップＳ１において、総要求風量が禁止設定値以下か否かを判断し、総要求風量が禁止設定値以下の場合、ステップＳ２へ進む。総要求風量が禁止設定値よりも大きい場合は、ステップＳ５において禁止の信号をインバータ出力算出部３６へ出力して処理を終了する。ここで、禁止設定値とは、例えば、最大風量設定値の９０％の値である。

出力低下制御判定部３５は、続くステップＳ２において、ＣＯ₂計測濃度が設定濃度以下か否かを判断し、ＣＯ₂計測濃度が設定濃度以下の場合、ステップＳ３において通常制御の信号をインバータ出力算出部３６へ出力して処理を終了する。また、ＣＯ₂計測濃度が設定濃度よりも大きい場合は、ステップＳ４において高濃度制御の信号をインバータ出力算出部３６へ出力して処理を終了する。ここで、設定濃度とは、例えば、８００ｐｐｍである。設定濃度は、建築物における衛生的環境の確保に関する法律において、ＣＯ₂濃度が１０００ｐｐｍ以下と定められているため、この値よりも小さい値が設定される。

インバータ出力算出部３６は、インバータ基本出力算出部３３から入力されたインバータ基本出力と、インバータ補正出力算出部３４から入力されたインバータ補正出力と、出力低下制御判定部３５から出力された制御信号と、に基づいてインバータ出力を算出してインバータ１５へ周波数を出力する。

インバータ出力算出部３６は、先ず必要インバータ出力を算出する。必要インバータ出力とは、インバータ基本出力にインバータ補正出力を加えた値である。例えば、インバータ基本出力が４５（Ｈｚ）でインバータ補正出力が−１（Ｈｚ）である場合、４４（Ｈｚ）が必要インバータ出力である。次に、インバータ出力算出部３６は、この必要インバータ出力を、制御信号に基づいて意図的に小さい値とし、その後、必要インバータ出力まで漸増させる処理を行う。

図４（Ａ）を参照しながら、出力低下制御判定部３５から入力された制御信号が通常制御である場合で説明する。インバータ出力算出部３６は、ｔｓ時に出力低下制御を開始し、ｔ１まで３分間、必要インバータ出力に係数ｋ＝０．５を乗じた値をインバータ１５へ出力し、その後、ｔ２〜ｔ６まで２分間隔で５回、ｋを０．１ずつ増加させるとともに、そのｋを必要インバータ出力に乗じ、その値をその都度インバータ１５へ出力する。以上の通常制御時の出力低下制御の１周期は、１３分（所定インターバル時間）である。

図４（Ｂ）を参照しながら、通常制御の場合において、複数のＶＡＶユニット４のうち送風抵抗を与えているＶＡＶユニット、すなわち、風量が足りておりダンパ開度が閉じ気味のＶＡＶユニットの挙動を説明する。このＶＡＶユニットは、図４（Ｂ）の例では、この日の負荷状態では必要インバータ出力での給気ファン１４からの分岐給気では、ゾーン負荷に対して多すぎて、５０％以下のダンパ開度として風量を絞る必要がある。それが、出力低下制御されているｔｓ〜ｔ５時において、インバータ１５の出力が必要インバータ出力よりも小さくされると、分岐給気も減少しゾーン負荷に対して必要風量に足りない風量不足となって、すぐに風速センサ２２が計測風速を減じ、風速計測値に基づき風量算出部２７により算出された風量と、要求風量との比較をダンパ開度算出部で行って、要求風量比率であるダンパ開度増加が発生し、ダンパ開度を開方向へ動作させる。そして、前記係数ｋが０．１ずつ増加すると、急激に給気ファン１４で吐出給気量が増大することから、分岐給気量が急激に増加し、そのためすぐに風速センサ２２が、風速が増加したと出力し風量算出部２７で風量が多すぎるとして少しダンパ開度を閉方向へ動作させる。しかし全体の絶対給気量が少なく、分岐給気量も結局少ないので、ダンパ開度を開方向へ動作させてダンパ開度を１００％に増加させる。ｋ＝０．８程度まではダンパ開度が全開になるような動作に落ち着くが、ｋ＝０．９つまり９割の給気量を供給するとさすがに分岐風量も足りてくるので、ｔ４から後はダンパ開度が閉じ気味になっていく。しかし、ｔｓ〜ｔ６までの経過時間を見ても、ダンパ開度は、必要インバータ出力での５０％未満の開度に比べ、圧倒的に開放され、図４（Ｂ）で見るとその期間では平均８０％以上の開度になっている。つまり、ダンパでの送風抵抗は明らかに減少している。

図５（Ａ）を参照しながら、出力低下制御判定部３５から入力された制御信号が高濃度制御である場合を説明する。インバータ出力算出部３６は、ｔｓ時に出力低下制御を開始しｔ１まで３分間、必要インバータ出力に係数ｋ＝０．５を乗じた値をインバータ１５へ出力し、その後ｔ２〜ｔ６まで、通常制御の間隔よりも短い間隔である１分間隔で５回、ｋを０．１ずつ増加させるとともに、そのｋを必要インバータ出力に乗じ、その値をその都度インバータへ出力する。そして、ｔ５〜ｔ６までの５分間は、インバータ１５の出力を必要インバータ出力で維持する。この高濃度制御時の出力低下制御の１周期は、通常制御の１周期と同じ１３分（所定インターバル時間）となっている。

図５（Ｂ）を参照しながら、高濃度制御の場合において、複数のＶＡＶユニット４のうち送風抵抗を与えているＶＡＶユニットの挙動を説明する。このＶＡＶユニットも、図５（Ｂ）の例では、この日の負荷状態では必要インバータ出力での給気ファン１４からの分岐給気では、ゾーン負荷に対して多すぎて、５０％以下のダンパ開度として風量を絞る必要がある。それが、出力低下制御されているｔｓ〜ｔ５時において、インバータ１５の出力が必要インバータ出力よりも小さくされると、分岐給気も減少しゾーン負荷に対して必要風量に足りない風量不足となって、すぐに風速センサ２２が計測風速を減じ、風速計測値に基づき風量算出部２７により算出された風量と、要求風量との比較をダンパ開度算出部で行って、要求風量比率であるダンパ開度増加が発生し、ダンパ開度を開方向へ動作させる。そして、前記係数ｋが０．１ずつ増加すると、急激に給気ファン１４で吐出給気量が増大することから、分岐給気量が急激に増加し、そのためすぐに風速センサ２２が、風速が増加したと出力し風量算出部２７で風量が多すぎるとして少しダンパ開度を閉方向へ動作させる。しかし全体の絶対給気量が少なく、分岐給気量も結局少ないので、ダンパ開度を開方向へ動作させてダンパ開度を１００％に増加させる。ｋ＝０．８程度まではダンパ開度が全開になるような動作に落ち着くが、ｋ＝０．９つまり９割の給気量を供給するとさすがに分岐風量も足りてくるので、ｔ４から後はダンパ開度が閉じ気味になっていく。ここまでは図４（Ｂ）と同様ではある（縦軸方向の変化）。しかし、ｔｓ〜ｔ５までの経過時間をそれぞれ短くし、ｔ５〜ｔ６までの時間を長くして通常制御のときよりも補正値ｋ値が小さい時間を短くしたので、ダンパ開度は、必要インバータ出力での５０％未満の開度に比べ、多く開放されるが、ｔｓ〜ｔ６の期間では平均７０％程度の開度になっている。通常制御時と比較すると、出力が必要インバータ出力となっている時間が多く、風量を低下させる時間を通常制御時よりも短くすることで、空調機２の給気量も還気量も通常制御時よりも増大させ、ゾーン５からの還気としての排出速度も、空調機２での排気口での排気風量も増大させ、各ゾーン５内の空気がより換気されるようになっている。

最後に、出力低下制御判定部３５から入力された制御信号が禁止である場合を説明する。この場合は、必要インバータ出力をそのままインバータ１５へ継続出力する。そして、インバータ出力算出部３６は、以上の通常制御、高濃度制御、禁止の制御を、空調機２の運転が停止されるか別の制御信号が入力されるまで繰り返すようになっている。

本発明のＶＡＶ空調システムの制御方法によれば、必要インバータ出力よりも小さい値を意図的にインバータ出力として決定し、その後、必要インバータ出力まで所定間隔で漸増させる制御を繰り返すように制御される。以上によって、ＶＡＶユニット４は、要求風量を満たそうとしてダンパ開度を開方向に動作させ、これによって給気ダクト３の送風抵抗が小さくなり、給気ダクト３の送風抵抗によるインバータ１５の余分な電力の消費を抑えることができる。すなわち、本発明のＶＡＶ空調システムの制御方法は、１台のＶＡＶユニット４のダンパ開度が原因で給気ファン１４のインバータ１５の出力が上昇し、全体のダンパ開度が低下してしまうことを抑制することができる。

ここで、一般的にＶＡＶコントローラ２３は、メーカーの大量生産品のため、その制御ロジックを修正することは困難である。これに対し、空調機コントローラは、空調システムに応じて製作されるため修正を行い易くなっている。よって、本発明のＶＡＶ空調システム１は、解決したい課題を解決するためにＶＡＶコントローラ２３の制御ロジックを修正したのと同等の効果が得られるよう空調機コントローラ１０の制御ロジックを修正するようにしている。また、一般的にＶＡＶユニット４は設置台数が多いためＶＡＶコントローラ２３のソフトを変更することは、多大なコストが必要となる。以上によって、本発明のＶＡＶ空調システムの制御方法によれば、ＶＡＶユニット４の変更が不要で空調機コントローラ１０のプログラムの変更のみで済むため低コストで省エネを図ることができる。

また、この出力低下制御は、各ＶＡＶユニット４からの要求風量の和を演算して求め、ゾーン全体の熱負荷がピーク負荷に近いか否かを判断する総要求風量設定値と比較演算し、要求風量の和が総要求風量設定値以下の場合に、出力低下制御を行い、要求風量の和が総要求風量設定値よりも大きい場合には実行されない。これによって、各ゾーン５の熱負荷が大きい場合は、出力低下制御が行われず計測温度と設定温度が乖離して快適性が損なわれることがない。本発明のＶＡＶ空調制御システムの制御方法は、特に、中間期のようにＶＡＶユニット４毎の要求風量が一様でない場合に効果が大きくなる。

また、この出力低下制御は、実行される際にＣＯ₂濃度センサ２０によって計測したＣＯ₂濃度が設定値よりも高い場合、出力低下制御通常の間隔よりも短い間隔でインバータ１５の出力を漸増させるように制御される。これによって、ＣＯ₂濃度が高い場合は、換気性能を確保した上で省エネを図ることができる。

この出力低下制御は、必要インバータ出力の半分の出力から必要インバータ出力まで漸増させている。これによって、出力低下に伴う設定温度と計測温度の乖離を抑えつつも省エネを図ることができる。

この出力低下制御は、必要インバータ出力の０％、すなわち、給気ファン１４を停止してから必要インバータ出力まで漸増させてもよい。給気ファン１４を停止すると、各ＶＡＶユニット４のダンパ２１は、停止時間中、確実に電力消費量を削減できることは勿論のこと、ダンパ開度が確実に１００％となり、必要インバータ出力の半分の出力から漸増させた場合よりもさらに省エネを図ることができる。この場合は、人が快適性を損なわないように、出力増加の間隔が調整されることが好ましい。

ここで、出力低下制御禁止の運転状態を通常運転、出力０の運転状態を停止運転、出力０から必要インバータ出力までインバータ１５の出力を漸増させる運転状態を漸増運転と定義する。そして、通常運転状態での各ゾーン５に居る特定の複数の被験者が申告した段階的表示の温冷感レベルの平均値を求めるとともに、停止運転と漸増運転を繰り返す出力低下制御を、停止時間と漸増運転の時間を変えて複数回行いこの複数の出力低下制御の各ゾーン５に居る特定の複数の被験者が申告した段階的表示の温冷感レベルの平均値を求める。最後に、複数の出力低下制御での温冷感レベルの平均値のうちで通常運転時の温冷感レベルの平均値と同程度の温冷感レベルの平均値を有する停止時間と漸増運転の時間の組み合わせを選択するようにする。これによって、快適性を損なわずに消費電力を低減させることができる。

なお、本発明のＶＡＶ空調システムの制御方法は、上述の実施例にのみ限定されない。例えば、本実施例では、一部屋に一つのゾーン５が対応する構成で説明したがこれに限定されない。一部屋が複数のゾーン５を有する構成でも良い。また、制御手段は、ゾーンコントローラ８と空調機コントローラ１０を有した構成で説明したがこれに限定されない。ゾーンコントローラ８と空調機コントローラ１０は、一つのコントローラの構成にしても良い。また、出力低下制御において、始めに必要インバータ出力の５０％とする時間を３分間で例示したがこれに限定されない。一般にＶＡＶユニット４のダンパ開度が０から１００％となるまでの時間は、その時間が長いメーカーのもので１５０秒程度であり、１５０秒以上の値で任意の値が設定される。

また、必要インバータ出力を５０％にする構成で説明したがこれは説明のための一例であって、この値に限定されるものではない。例えば、必要インバータ出力の０％から漸増させる構成にしても良い。熱負荷にもよるが必要インバータ出力の５０％までの低下であれば、快適性にさほど影響を与えないことから５０％の値を例示している。インバータ出力は、０％以上１００％よりも小さい値にすることできる。すなわち、係数ｋは、０以上で１よりも小さい値をとる。その他、出力を増加させる間隔、１３分の１周期も例示の値であり、例示した値に限定されない。

本発明のＶＡＶ空調システムの制御方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更できる。

１ＶＡＶ空調システム
２空気調和機（空調機）
３給気ダクト
３ａ分岐流路
４ＶＡＶユニット
５ゾーン
６制御手段
８ゾーンコントローラ
１０空調機コントローラ
１５インバータ
２０ＣＯ₂濃度センサ（ＣО₂濃度計測手段）
２１ダンパ（流量調整手段）
２２風速センサ
２３ＶＡＶコントローラ

Claims

給気ファンのインバータ出力に応じた給気を供給する空気調和機と、
前記空気調和機からの給気を分岐させて複数の空調するゾーンへ導く分岐流路を有した給気ダクトと、
前記給気ダクトの分岐流路にそれぞれ配置され、各々の前記ゾーンの負荷状況に応じて流量調整手段を制御して給気流量を調整する複数のＶＡＶユニットと、
複数のＶＡＶユニットから送信された情報に基づいて前記給気ファンのインバータ出力を決定する制御手段と、を備えたＶＡＶ空調システムの制御方法であって、
前記制御手段は、複数の空調するゾーン全体を空調するために必要なインバータ出力よりも小さい値をインバータ出力として決定し、その後、前記複数の空調するゾーン全体を空調するために必要なインバータ出力まで、所定間隔で漸増させる制御を所定インターバル時間で繰り返す出力低下制御を行うことを特徴とするＶＡＶ空調システムの制御方法。
前記ＶＡＶユニットは、前記制御手段に対して要求風量と、流量調整手段のダンパ開度に相当する要求風量比率と、を送信し、
前記制御手段は、複数の前記ＶＡＶユニットからの要求風量の和を演算して求め、ゾーン全体の熱負荷がピーク負荷に近いか否かを判断する総要求風量設定値と比較演算し、前記要求風量の和が総要求風量設定値以下の場合に、前記出力低下制御を行い、前記要求風量の和が総要求風量設定値よりも大きい場合には、出力低下制御を禁止し、複数の空調するゾーン全体を空調するために必要なインバータ出力を継続出力することを特徴とする請求項１に記載のＶＡＶ空調システムの制御方法。
前記ゾーンから前記空気調和機へ空気を還気する還気ダクトと、
前記還気ダクトのＣО₂濃度を計測するＣО₂濃度計測手段と、を備え、
前記制御手段は、前記出力低下制御を行う際に、前記ＣＯ₂濃度計測手段によって計測したＣＯ₂濃度が設定値よりも高い場合、前記出力低下制御の所定間隔よりも短い間隔で前記複数の空調するゾーン全体を空調するために必要なインバータ出力まで漸増させる制御を前記所定インターバル時間で行うことを特徴とする請求項２に記載のＶＡＶ空調システムの制御方法。
出力低下制御は、前記複数の空調するゾーン全体を空調するために必要なインバータ出力の半分の出力から前記複数の空調するゾーン全体を空調するために必要なインバータ出力まで漸増することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＶＡＶ空調システムの制御方法。
出力低下制御は、出力０から前記複数の空調するゾーン全体を空調するために必要なインバータ出力まで漸増することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＶＡＶ空調システムの制御方法。