JP6538420B2 - 空調システム - Google Patents

Description

本発明は、室内を予め設定された空調環境に維持するための空調システムであって、フリークーリング運転が実行可能な空調システムに関する。

例えば、特許文献１に記載の空調システムでは、外気の温度及び湿度がクリーンルームの温度及び湿度条件に対応する露点温度以下となったときに、冷凍機による空調運転からフリークーリング運転に切り替えることにより、空調システムの消費エネルギーを削減している。

特開２００４−２９３８８６号公報

ＩＣＴ機器等が設置されたサーバ室やクリーンルーム等は、室内を予め設定された空調環境（以下、設定環境という。）に維持する必要がある。このため、上記のような室内の空調を行う空調システムには高い信頼性が要求される。

本発明は、上記点に鑑み、設定環境を確実に維持しながら、消費エネルギーを削減することが可能な空調システムを提供することを目的とする。

本願では、室内空調に利用される冷熱を生成する熱源機（７Ａ）を有し、熱源機（７Ａ）により生成された冷熱を利用した室内空調（以下、通常空調運転という。）、及び室外空気から回収した冷熱を利用した室内空調（以下、フリークーリング運転という。）を実行可能な空調装置（１）と、空調装置（１）の作動を制御する制御装置（１０、１０Ｄ、１０Ｆ）とを備え、制御装置（１０、１０Ｄ、１０Ｆ）は、室内の空調環境及び室外環境を直接的又は間接的に示す環境指標を用いてフリークーリング運転を実行するか否かを判断する判断処理、室内の空調環境が設定環境から逸脱するか否かを推定する推定処理であって、環境指標及び空調装置（１）の作動状態を示す状態指標のうち少なくとも一方の指標を用いて当該推定をする推定処理、並びに推定処理にて「室内の空調環境が設定環境から逸脱する」と推定された場合には、通常空調運転を実行する通常運転処理が実行可能である。

これにより、本発明では、環境指標を用いてフリークーリング運転を実行するか否かを判断することにより空調システムの消費エネルギーを削減する。そして、「室内の空調環境が設定環境から逸脱する」と推定された場合には、熱源機（７Ａ）による通常空調運転を実行することにより高い信頼性を確保することが可能となる。

因みに、上記各手段等の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記各手段等の括弧内の符号に示された具体的手段等に限定されるものではない。

本発明の第１実施形態に係る空調システムの概要を示す図である。 本発明の実施形態に係る空調システムの制御の概要を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る空調システムの制御の概要を示すフローチャートである。 判断項目の図表である。 本発明の第２実施形態に係る空調システムの概要を示す図である。

以下に説明する「発明の実施形態」は実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的手段や構造等に限定されるものではない。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、少なくとも符号を付して説明した部材又は部位は、「複数」や「２つ以上」等の断りをした場合を除き、少なくとも１つ設けられている。

（第１実施形態）
１．空調システムの概要
本実施形態は、通信機器室やサーバ室等の空調を行う空調システムに本発明に係る空調システムを適用したものである。すなわち、本実施形態に係る空調システムは、サーバ室に設置された情報通信技術用機器（以下、ＩＣＴ機器という。）等の発熱機器に冷却用の空気を供給することにより、複数のＩＣＴ機器等を冷却する。

サーバ室等は、室内を予め設定された空調環境（以下、設定環境という。）に維持する必要がある。設定環境とは、例えば湿球温度が１０℃以上、３０℃以下、及び相対湿度が１５％以上、５０％以下の室内環境等をいう。

空調システム１は、図１に示すように、熱源機７Ａ及び室内空調機５を有している。熱源機７Ａは、室内空調に利用される熱（本実施形態では、冷熱）を生成する。本実施形態に係る熱源機７Ａは蒸気圧縮式冷凍機にて構成されている。なお、熱源機７Ａは、凝縮器等の放熱器（図示せず。）が外気にて冷却される空冷式である。

空調システム１は、熱源機７Ａにより生成された熱を利用した室内空調（以下、通常空調運転という。）、及び室外空気から回収した冷熱を利用した室内空調（以下、フリークーリング運転という。）等の運転モードが実行可能である。

なお、熱源機７Ａ及び冷却塔７Ｂを総称して熱源装置７ともいう。熱源装置７及び室内空調機５を総称して空調装置ともいう。本実施形態に係る空調装置（空調システム１）では、フリークーリング運転時には、冷却塔７Ｂにて室外空気から冷熱を回収する。

２．空調システムの構成
２．１ 空調システム構成の概要
室内空調機５はＩＣＴ機器側に供給される冷却風を生成する。複数のＩＣＴ機器が設置されたサーバ室等には、少なくとも１台（図１では、２台）の室内空調機５が設置されている。各室内空調機５は、室内熱交換器５Ａ、流量調整弁５Ｂ及び室内送風機５Ｃ等を有するエアーハンドリングユニット（ＡＨＵ）にて構成されている。

室内熱交換器５Ａは、熱源装置７から供給される冷水と室内に供給される空気とを熱交換する。熱源装置７は冷熱を生成する。当該冷熱は熱媒体をなす冷水により室内熱交換器５Ａに供給される。冷水は、一次ポンプＰ１及び二次ポンプＰ２により室内熱交換器５Ａ（室内空調機５）に供給される。

流量調整弁５Ｂは各室内熱交換器５Ａに設けられている。当該流量調整弁５Ｂは、室内熱交換器５Ａに供給する冷水の循環水量を調節する。室内送風機５Ｃは、ＩＣＴ機器側に冷風を供給するとともに、その風量を調節可能な送風機である。

熱源装置７は室外に設置されている。熱源装置７にて生成された冷水は、一次ポンプＰ１にて室内（室内空調機５）側に供給された後、二次ポンプＰ２にて各室内空調機５に分配供給される。バイパス流路Ｌ１は、一次ポンプＰ１の吐出流量と二次ポンプＰ２の吐出流量とが相違する際に、その流量差を吸収する冷水回路である。

熱源装置７は、熱源機７Ａ及び冷却塔７Ｂ等を有して構成されている。熱源機７Ａは、フロン等の冷媒を循環させて低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機である。なお、本実施形態に係る空調装置では、２台の蒸気圧縮式冷凍機にて熱源機７Ａが構成されている。

冷却塔７Ｂは、熱源機７Ａの低温側に供給される熱媒体を大気及び水のうち少なくとも一方と熱交換させて当該熱媒体を冷却する。本実施形態では、熱媒体は、室内空調機５（室内熱交換器５Ａ）から戻ってくる冷水である。

つまり、冷却塔７Ｂでは、室内空気から吸熱して温度が上昇した冷水を大気等にて冷却する。そして、本実施形態に係るフリークーリング運転では、熱源機７Ａを停止させて、冷却塔７Ｂにて冷却された冷水が再冷却されることなく室内空調機５に供給される。

冷却塔７Ｂには、室外送風機や散水器等の冷却調整装置（図示せず。）及び室外熱交換器（図示せず。）等が設けられている。室外熱交換器は、大気等と冷水とを熱交換する。室外送風機は、室外熱交換器に大気を送風するとともに、その送風量を調節可能な送風機である。散水器は、室外熱交換器に散水するとともに、その散水量を調整可能である。

２．２ 空調装置の能力調整
室内熱交換器５Ａで発生する熱交換能力、つまり室内熱交換器５Ａで発生する冷却能力は、流量調整弁５Ｂの開度、室内送風機５Ｃの送風量、室内熱交換器５Ａに供給される冷水量（二次ポンプＰ２の送水量）、及び当該冷水の温度（熱源装置７で発生する冷凍能力）によって変化する。

熱源装置７で発生する冷凍能力、つまり熱源機７Ａ（蒸気圧縮式冷凍機）で発生する冷凍能力は、室外湿球温度（蒸気圧縮式冷凍機での放熱能力）、蒸気圧縮式冷凍機に設けられた圧縮機の回転数及び膨張弁の開度等によって変化する。

熱源機７Ａ及び各室内空調機５等の作動は統合制御装置１０により制御されている。統合制御装置１０は、空調機制御部１０Ａ、二次ポンプ制御部１０Ｂ、一次ポンプ制御部１０Ｃ、熱源制御部１０Ｄ及び冷却塔制御部１０Ｅを介して熱源機７Ａ等の各機器を間接的に制御する。

空調機制御部１０Ａは、室内空調機５、つまり流量調整弁５Ｂ及び室内送風機５Ｃ等の作動を制御する。二次ポンプ制御部１０Ｂは、二次ポンプＰ２の作動を制御して室内空調機５に供給する冷水量を制御する。

一次ポンプ制御部１０Ｃは一次ポンプＰ１の作動を制御する。熱源制御部１０Ｄは、熱源機７Ａ、つまり圧縮機の回転数及び膨張弁の開度等を制御する。冷却塔制御部１０Ｅは、室外送風機の送風量等を制御する。

なお、統合制御装置１０及び各制御部１０Ａ〜１０Ｅは、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有するコンピュータを有して構成されている。制御を実行するためのプログラムは、統合制御装置１０及び各制御部１０Ａ〜１０Ｅそれぞれに設けられたＲＯＭ等の不揮発性記憶部に予め記憶されている。

３．統合制御装置等による制御作動
３．１ 制御の概要
＜各制御部の自律制御＞
統合制御装置１０は、各制御部１０Ａ〜１０Ｅに制御指令信号を発する。各制御部１０Ａ〜１０Ｅは、その制御対象を駆動する駆動回路等を有するとともに、当該制御対象を直接的に制御する。

つまり、各制御部１０Ａ〜１０Ｅは、統合制御装置１０からの制御指令信号を受信した後、その制御指令信号の内容を実現するための具体的な制御を自律的に実行する。
例えば、各室内空調機５には吹出空気温度センサＳ１が設けられている。吹出空気温度セサＳ１は、室内空調機５から室内に供給される空気、つまり室内熱交換器５Ａにて熱交換が終了した空気の温度（以下、熱交換後温度という。）を検出する。

空調機制御部１０Ａは、吹出空気温度センサＳ１にて検出された熱交換後温度（以下、吹出空気温度という。）が、統合制御装置１０により設定された「目標とする熱交換後温度（以下、目標吹出温度Ｔａｏという。）」となるように、流量調整弁５Ｂ及び室内送風機５Ｃを制御する。

つまり、空調機制御部１０Ａは、新たな目標吹出温度Ｔａｏが統合制御装置１０により設定されない限り、現状の目標吹出温度Ｔａｏとなるように室内空調機５の作動を自律的に制御する。

一次ポンプ制御部１０Ｃ及び二次ポンプ制御部１０Ｂは、予め設定された流量（以下、目標冷水循環量Ｗｒｏという。）の冷水が循環するように一次ポンプＰ１、二次ポンプＰ２を自律的に制御する。

そして、一次ポンプ制御部１０Ｃ及び二次ポンプ制御部１０Ｂは、統合制御装置１０からの流量変更指令を受信したときには、その受信した新たな循環量を目標冷水循環量Ｗｒｏとして、一次ポンプＰ１、二次ポンプＰ２を自律的に制御する。

一次ポンプＰ１又は二次ポンプＰ２（本実施形態では、一次ポンプＰ１）の吐出側には、冷水の温度を検出する第１冷水温度センサＳ２が設けられている。熱源制御部１０Ｄは、第１冷水温度センサＳ２にて検出された冷水温度（以下、冷水吐出温度という。）が、統合制御装置１０により設定された「目標とする冷水吐出温度（以下、目標吐出冷水温度Ｔｗｏという。）」となるように熱源機７Ａを制御する。

つまり、熱源制御部１０Ｄは、新たな目標吐出冷水温度Ｔｗｏが統合制御装置１０により設定されない限り、現状の目標吐出冷水温度Ｔｗｏとなるように熱源機７Ａの作動を自律的に制御する。

冷却塔７Ｂの冷水流出側、つまり熱源機７Ａの冷水流入側には、冷水の温度を検出する第２冷水温度センサＳ３が設けられている。冷却塔制御部１０Ｅは、冷却塔７Ｂにて冷却された冷却水の温度が、統合制御装置１０により設定された「目標とする冷水の温度（以下、目標流入冷水温度Ｔｃｏという。）」となるように冷却塔７Ｂを制御する。

つまり、冷却塔制御部１０Ｅは、新たな目標流入冷水温度Ｔｃｏが統合制御装置１０により設定されない限り、現状の目標流入冷水温度Ｔｃｏとなるように冷却塔７Ｂの作動を自律的に制御する。

冷却塔制御部１０Ｅ及び熱源制御部１０Ｄには、室外温度センサＳ４の出力信号が入力されている。室外温度センサＳ４は室外空気の湿球温度を検出する。冷却塔制御部１０Ｅ及び熱源制御部１０Ｄは、室外温度センサＳ４により検出された室外空気の湿球温度（以下、外気温Ｔｏｗという。）が統合制御装置１０により設定された閾値Ｔｈ未満のときにフリークーリング運転を実行する。

つまり、外気温Ｔｏｗ＜閾値Ｔｈとなったとき、冷却塔制御部１０Ｅは室外送風機等の冷却調整装置を稼働させ、熱源制御部１０Ｄは熱源機７Ａを停止させる。これにより、冷却塔７Ｂにて冷却された冷水が再冷却されることなく室内空調機５に供給される。

なお、目標吹出温度Ｔａｏ、目標冷水循環量Ｗｒｏ、目標吐出冷水温度Ｔｗ及び目標流入冷水温度Ｔｃ等の制御目標値は、当該制御目標値を中心値として予め設定された範囲を含む目標範囲である。

なお、熱源制御部１０Ｄには、第１冷水温度センサＳ２の検出信号に加え、第２冷水温度センサＳ３の検出信号も入力されている。そして、熱源制御部１０Ｄは、冷水吐出温度と流入冷水温度との温度差が閾値以下となったときに熱源機７Ａを停止させる。

＜余裕度制御モード＞
余裕度制御モードは、余裕度Ａが予め決められた値（以下、下限余裕度Ａｃという。）以上に維持されるように空調装置を構成する各機器が制御される。当該余裕度制御モードは、空調装置の稼働時において実行される。

余裕度Ａとは、空調装置（空調システム１）で発揮可能な最大空調能力と現時の空調能力との差に関するパラメータをいう。例えば、室内空調機５についての余裕度Ａは、下記のいずれかにより定義される。

（１）１−（複数の流量調整弁５Ｂの平均開度）
（２）１−｛（現実の室内送風機５Ｃの回転数／室内送風機５Ｃの最大回転数）の平均｝
最大回転数：各室内送風機５Ｃの上限回転数
（３）１／｛（吹出空気温度−目標吹出温度Ｔａｏ）の平均｝
（４）１−｛（吹出空気温度−目標吹出温度Ｔａｏ）の平均｝／ｎ
ｎ：（吹出空気温度−目標吹出温度Ｔａｏ）に相当する値であって、予め設定された値、つまり、ｎは許容温度差（許容乖離温度）を意味する。

（５）１／｛（冷水吐出温度−目標吐出冷水温度Ｔｗｏ）の平均｝
（６）１−｛（冷水吐出温度−目標吐出冷水温度Ｔｗｏ）の平均｝／ｎ
ｎ：（冷水吐出温度−目標吐出冷水温度Ｔｗｏ）に相当する値であって、予め設定された値、つまり、ｎは許容温度差（許容乖離温度）を意味する。

そして、統合制御装置１０は、余裕度制御モードの実行時においては、設定環境を維持可能、かつ、余裕度Ａが下限余裕度Ａｃ以上に維持可能な範囲で、例えば、目標吐出冷水温度Ｔｗｏを上昇させながら、目標冷水循環量Ｗｒｏを低下させる。

これにより、流量調整弁５Ｂの開度が大きくなって当該流量調整弁５Ｂでの圧力損失を低下させながら、一次ポンプＰ１又は二次ポンプＰ２の消費動力を低下させることが可能となる。

統合制御装置１０は、余裕度Ａが下限余裕度Ａｃ未満の場合には、余裕度制御モード及びフリークーリング運転を実行せず、各制御部１０Ａ〜１０Ｅの自律制御を利用した通常空調運転を実行する。

その理由は、余裕度Ａが下限余裕度Ａｃ未満の場合には、「サーバ室内の空調環境が設定環境から逸脱する」可能性が高いからである。つまり、余裕度Ａが小さいと、ＩＣＴ機器等の発熱量が急増した際に、空調装置から供給する冷熱が過渡的に不足する可能性が高く、信頼性を確保することが難しいからである。

３．２ 通常空調運転とフリークーリング運転との切替制御
＜切替制御の概要＞
上述したように、外気温Ｔｏｗが閾値Ｔｈ未満となったときにフリークーリング運転が実行され、かつ、外気温Ｔｏｗが閾値Ｔｈ以上となったときに通常空調運転が実行される。

換言すれば、統合制御装置１０が外気温Ｔｏｗ以上の値を閾値Ｔｈとして設定すると、フリークーリング運転が実行される。一方、統合制御装置１０が外気温Ｔｏｗ未満の値を閾値Ｔｈとして設定すると、フリークーリング運転が実行されず通常空調運転が実行される。

そして、統合制御装置１０は、少なくとも「フリークーリング運転を実行するか否かを判断する判断処理」及び「サーバ室内の空調環境が設定環境から逸脱するか否かを推定する推定処理」を実行してフリークーリング運転を継続的に実行するか否か判断して閾値Ｔｈを決定する。

判断処理では、室内の空調環境及び室外環境を直接的又は間接的に示す環境指標を用いてフリークーリング運転を実行するか否かを判断する。当該判断処理は、第１判断処理及び第２判断処理を有して構成される。

第１判断処理では、サーバ室内で発生した熱を回収した冷水の温度（以下、還水温度ＴＷ２という。）、及び外気温Ｔｏｗを利用して、冷却塔７Ｂにて回収した冷熱をサーバ室内に供給可能であるか否を判断される。

還水温度ＴＷ２は還水温度センサＳ５の検出値を利用した値である。そして、統合制御装置１０（第１判断処理）は、還水温度ＴＷ２及び外気温Ｔｏｗを利用して冷却塔７Ｂから供給可能な冷水の温度（以下、供給温度ＴＷ１という。）を取得する。

なお、統合制御装置１０は、以下の手法により供給温度ＴＷ１を取得する。すなわち、フリークーリング運転を開始した時から予め設定された時間が経過していないときには、供給温度ＴＷ１は、還水温度ＴＷ２、外気温Ｔｏｗ及び流量等に基づいて推定（演算）される。

フリークーリング運転を開始した時から予め設定された時間が経過したときには、第２冷水温度センサＳ３の検出温度が供給温度ＴＷ１として取得される。なお、供給温度ＴＷ１の推定方法は不問である。本実施形態では、国土交通省から配布されているＬＣＥＭシミレーションツール等を利用して供給温度ＴＷ１を推定している。

そして、第１判断処理では、還水温度ＴＷ２と供給温度ＴＷ１との差が予め設定された温度差Ｘより大きい場合にはサーバ室内への冷熱供給は不可能であると判断され、かつ、還水温度ＴＷ２と供給温度ＴＷ１との差が温度差Ｘ未満である場合にはサーバ室内に冷熱を供給可能と判断される。

第２判断処理では、第１判断処理にて供給可能と判断された場合にはフリークーリング運転を実行すると判断され、供給不可能と判断された場合にはフリークーリング運転を不実行と判断される。

つまり、本実施形態に係る判断処理では、供給温度ＴＷ１及び還水温度ＴＷ２等をサーバ室内の空調環境及び室外環境を直接的又は間接的に示す環境指標としてフリークーリング運転を実行するか否かが判断される。

推定処理では、空調装置の作動状態を示す状態指標及び環境指標を用いて「サーバ室内の空調環境が設定環境から逸脱するか否かの推定」がされる。
状態指標には、例えば、（ａ）「余裕度Ａ」、（ｂ）「空調装置を構成する複数の機器のうち故障状態にある機器が予め設定された数以下であるか否かを示す情報」、（ｃ）「空調装置が予め設定された非常時状態に該当するか否かを示す情報」、及び（ｄ）「空調装置の作動状態を検知するセンサが予め設定された故障状態に該当するか否かを示す情報」等が含まれる。

また、環境指標には、供給温度ＴＷ１及び還水温度ＴＷ２に加えて、例えば「サーバ室内で発生する熱量の増加率が予め設定された増加率を越えているか否かを示す情報」等が含まれている。

そして、統合制御装置１０は、「サーバ室内の空調環境が設定環境から逸脱する」と推定された場合には、通常空調運転を実行するための通常運転処理を実行し、「サーバ室内の空調環境が設定環境から逸脱する」と推定されなかった場合には、フリークーリング運転を継続的に実行可能な値を閾値Ｔｈとして設定する。

具体的には、統合制御装置１０は、「サーバ室内の空調環境が設定環境から逸脱する」と推定された場合には、初期設定値（ディフォルト値）を閾値Ｔｈとして設定する。初期設定値とは、試験や稼働実績等に基づいて予め決定された値であって、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部（図示せず。）に予め記憶された値である。

統合制御装置１０は、「サーバ室内の空調環境が設定環境から逸脱する」と推定されなかった場合、つまり「サーバ室内を設定環境に維持可能」と推定可能な場合には、外気温Ｔｏｗ以上の値を閾値Ｔｈとして設定する。なお、本実施形態では、統合制御装置１０は外気温Ｔｏｗ＋Ｙ（予め設定された値）を閾値Ｔｈとして設定する。

＜切替制御の詳細＞
図２及び図３は、統合制御装置１０で実行される切替制御を示すフローチャートである。当該切替制御を実行するためのプログラム（ソフトウェア）は、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部に予め記憶されている。

なお、統合制御装置１０には、上記センサＳ１〜Ｓ５からの信号に加えて、以下の信号が入力されている。
（ａ）室内空気の湿球温度を検出する室内温度センサ（図示せず。）の出力信号
（ｂ）室内空気の相対湿度を検出する室内湿度センサ（図示せず。）の出力信号
（ｃ）室内空調機５（ＡＨＵ）が故障したことを示す出力信号
（ｃ）空調システム１（空調装置）への電力供給が停止した旨を示す信号
（ｄ）ＩＣＴ機器の消費電力を示す信号
（ｅ）いずれかの箇所で冷水の漏れが発生したことを示す信号
（ｆ）制御優先度が高いセンサや機器等の重要ポイントとの通信状況が不通となったことを示す信号
（ｇ）各流量調整弁５Ｂの開度を示す信号
図２及び図３に示す切替制御は、空調装置（空調システム）の起動と共に起動された後、所定時間間隔で実行される。そして、空調装置（空調システム）が停止したときに停止する。

切替制御が起動されと、先ず、図４に示す判断項目ＮＯ．１〜判断項目ＮＯ．８のうちいずれかの項目が検出されているか否かが判断される（Ｓ１）。なお、判断項目ＮＯ．１〜判断項目ＮＯ．８は、状態指標及び環境指標の具体例である。

Ｓ１にて、いずれかの判断項目が検出されたと判断された場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、図２に示すように、フリークーリング運転判定用の閾値Ｔｈが初期設定値に再設定、かつ、室外送風機等の冷却調整装置の制御目標値が初期設定値に再設定された後（Ｓ３）、本制御が一旦終了する。

Ｓ１にて、いずれかの判断項目も検出されていないと判断された場合には（Ｓ１：ＮＯ）、いずれかの判断項目も検出されていない状態となった時からの経過時間が予め設定された時間を越えたか否か判断される（Ｓ５）。当該時間が経過していないと判断された場合には（Ｓ５：ＮＯ）、本制御が一旦終了する。

当該時間が経過したと判断された場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、判断項目ＮＯ．９（図４参照）が検出されたか否かが判定される（Ｓ７）。判断項目ＮＯ．９が検出されたと判断された場合には（Ｓ７：ＹＥＳ）、フリークーリング運転判定用の閾値Ｔｈが初期設定値に再設定、かつ、室外送風機等の冷却調整装置の制御目標値が初期設定値に再設定された後（Ｓ９）、本制御が一旦終了する。

判断項目ＮＯ．９が検出されていないと判断された場合には（Ｓ７：ＮＯ）、判断項目ＮＯ．９が検出されていない状態となった時からの経過時間が予め設定された時間を越えたか否か判断される（Ｓ９）。

当該時間が経過していないと判断された場合には（Ｓ９：ＮＯ）、本制御が一旦終了する。当該時間が経過したと判断された場合には（Ｓ９：ＹＥＳ）、熱源機７Ａが稼働（サーモオン）しているか否かが判断される（Ｓ１３）。

熱源機７Ａが稼働（サーモオン）していると判断された場合には（Ｓ１３：ＹＥＳ）、フリークーリング運転判定用の閾値Ｔｈが初期設定値に再設定、かつ、室外送風機等の冷却調整装置の制御目標値が初期設定値に再設定された後（Ｓ１５）、本制御が一旦終了する。

熱源機７Ａが稼働（サーモオン）していないと判断された場合には（Ｓ１３：ＮＯ）、フリークーリング運転を開始した時から予め設定された時間が経過したか否か判断される（Ｓ１７）。当該時間が経過したと判断された場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、第２冷水温度センサＳ３の検出温度が供給温度ＴＷ１とされる（Ｓ１９）。

当該時間が経過していないと判断された場合には（Ｓ１７：ＮＯ）、還水温度ＴＷ２、外気温Ｔｏｗ及び流量等に基づいて推定（演算）された値が供給温度ＴＷ１とされる（Ｓ１８）。次に、還水温度ＴＷ２と供給温度ＴＷ１との差が予め設定された温度差Ｘより大きいか否か判断される（Ｓ２１）。

還水温度ＴＷ２と供給温度ＴＷ１との差が予め設定された温度差Ｘより大きいと判断された場合には（Ｓ２１：ＹＥＳ）、フリークーリング運転判定用の閾値Ｔｈが初期設定値に再設定、かつ、室外送風機等の冷却調整装置の制御目標値が初期設定値に再設定された後（Ｓ２３）、本制御が一旦終了する。

還水温度ＴＷ２と供給温度ＴＷ１との差が温度差Ｘ未満であると判断された場合には（Ｓ２１：ＮＯ）、外気温Ｔｏｗ以上の値（＝外気温Ｔｏｗ＋Ｙ）が閾値Ｔｈとして設定され（Ｓ２５）、かつ、第２冷水温度センサＳ３の検出温度、つまり目標流入冷水温度Ｔｃが目標吐出冷水温度Ｔｗに設定される（Ｓ２７）。

４．本実施形態に係る空調システムの特徴
本実施形態では、環境指標を用いてフリークーリング運転を実行するか否かを判断することにより空調システム１の消費エネルギーを削減する。そして、「室内の空調環境が設定環境から逸脱する」と推定された場合には、熱源機７Ａによる通常空調運転を実行することにより高い信頼性を確保することが可能となる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、冷却塔７Ｂにて冷却された熱媒体が熱源機７Ａを経由して室内空調機５に直接的に供給される方式であった。

これに対して、本実施形態は、例えば図５に示すように、フリークーリング運転時には、冷却塔７Ｂにて冷却された熱媒体が熱源機７Ａを迂回して室内空調機５に直接的に供給される。

そして、通常空調運転時には、冷却塔７Ｂにて冷却された熱媒体は、冷却塔７Ｂと熱源機７Ａとの間を循環し、当該熱媒体（以下、冷却水ともいう。）は、熱源機７Ａの高圧側（例えば、凝縮器）を冷却する。

このため、本実施形態に係る空調システム１では、冷却塔７Ｂにて冷却された冷却水を熱源機７Ａを迂回させて室内空調機５に導く経路、及び室内空調機５から流出した冷却水を熱源機７Ａを迂回させて冷却塔７Ｂに導く経路が設けられている。

なお、冷却水ポンプＰ３は、通常空調運転時に冷却塔７Ｂと熱源機７Ａとの間で冷却水を循環させるポンプである。冷却水ポンプ制御部１０Ｆは、冷却水ポンプＰ３の作動を制御して冷却水の循環量を制御する。

第２冷水ポンプＰ４は、フリークーリング運転時に、冷却塔７Ｂと室内空調機５との間で熱媒体を循環させるポンプである。第２冷水ポンプ制御部１０Ｇは、第２冷水ポンプＰ４の作動を制御して冷水の循環量を制御する。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、フリークーリング運転時には、熱源機７Ａを停止させたが、本発明はこれに限定されるものではなく、フリークーリング運転時に熱源機７Ａを稼働させて冷却塔７Ｂにて冷却された冷水を再冷却して室内空調機５に供給する、又は熱源機７Ａで冷却された冷水と冷却塔７Ｂに冷却された冷水とを混合して室内空調機５に供給する等してもよい。

上述の実施形態では、環境指標及び状態指標を用いて「室内の空調環境が設定環境から逸脱するか否かを推定」したが、本発明はこれに限定されるものではなく、環境指標及び状態指標のうち少なくとも一方の指標を用いて当該推定をしてもよい。

上述の実施形態では、環境指標及び状態指標の具体例として、図４に示す判断項目を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の判断項目であってもよい。
上述の第１実施形態に係る空調システム１では、室内空調機５から還流する冷水が通常空調運転時であっても冷却塔７Ｂ（室外熱交換器）を循環していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、常空調運転時には、冷却塔７Ｂを迂回して熱源機７Ａに還流する構成としてもよい。

また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

１… 空調システム
５… 室内空調機
７Ａ… 熱源機
７Ｂ… 冷却塔
１０… 統合制御装置
１０Ａ… 空調機制御部
１０Ｂ… 二次ポンプ制御部
１０Ｃ… 一次ポンプ制御部
１０Ｄ… 熱源制御部
１０Ｅ… 冷却塔制御部

Claims (7)

1. 室内を予め設定された空調環境（以下、設定環境という。）に維持するための空調システムにおいて、
   室内空調に利用される冷熱を生成する熱源機を有し、前記熱源機により生成された冷熱を利用した室内空調（以下、通常空調運転という。）、及び室外空気から回収した冷熱を利用した室内空調（以下、フリークーリング運転という。）を実行可能な空調装置と、
   室外空気の湿球温度を検出する外気温度検知部と、
   前記空調装置の作動を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   室内の空調環境及び室外環境を直接的又は間接的に示す環境指標を用いて前記フリークーリング運転を実行するか否かを判断する判断処理、
   室内の空調環境が前記設定環境から逸脱するか否かを推定する推定処理であって、前記環境指標及び前記空調装置の作動状態を示す状態指標のうち少なくとも一方の指標を用いて当該推定をする推定処理、並びに
   前記推定処理にて「室内の空調環境が前記設定環境から逸脱する」と推定された場合には、前記通常空調運転を実行する通常運転処理が実行可能であり、
   前記制御装置は、前記外気温度検知部が検知した温度（以下、検知外気温という。）が前記判断処理にて決定された閾値未満の場合に前記フリークーリング運転を実行するフリークーリング制御部を有しており、
   前記判断処理は、前記フリークーリング運転を実行すると判断したときには、前記検知外気温以上の値を前記閾値として決定することを特徴とする空調システム。
2. 前記状態指標には、前記空調装置で発揮可能な最大空調能力と現時の空調能力との差に関するパラメータである「余裕度」が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
3. 前記状態指標には、前記空調装置を構成する複数の機器のうち故障状態にある機器が予め設定された数以下であるか否かを示す情報が含まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の空調システム。
4. 前記環境指標には、室内で発生する熱量の増加率が予め設定された増加率を越えているか否かを示す情報が含まれていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の空調システム。
5. 前記状態指標には、前記空調装置が予め設定された非常時状態に該当するか否かを示す情報が含まれていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の空調システム。
6. 前記状態指標には、前記空調装置の作動状態を検知するセンサが予め設定された故障状態に該当するか否かを示す情報が含まれていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の空調システム。
7. 前記空調装置は、室内で発生した熱を外気中に放熱する冷却塔を有しており、
   前記判断処理では、
   室内で発生した熱を回収した熱媒体の温度、及び室外空気の湿球温度を利用して前記冷却塔にて回収した冷熱を室内に供給可能であるか否を判断する第１判断処理、並びに
   前記第１判断処理にて供給可能と判断された場合には前記フリークーリング運転を実行すると判断し、供給不可能と判断された場合には前記フリークーリング運転を不実行と判断する第２判断処理
   が実行されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の空調システム。

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