JP7394574B2 - 空気調和設備の中央監視装置および空気調和設備の状況の表示方法 - Google Patents
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Description
「現在値情報」とは、制御対象の現在値13a、13bや、それに換算できる値を含む概念である。
「設定値情報」とは、制御対象の設定値や、それに換算できる値を含む概念である。
「取得手段」は、実施形態においては、図6のステップS1がこれに対応する。
「変換手段」は、実施形態においては、図6のステップS3がこれに対応する。
「表示手段」とは、実施形態においては、図6のステップS4がこれに対応する。
<第1実施形態>
(監視システム20)
まず図2の概略図を用いて、本発明の中央監視装置が用いられる監視システムの一例を説明する。この監視システム20は、変流量システムの空気調和設備を監視している。その監視システム20は、熱搬送側の装置26と、熱利用側の装置27と、それらを監視する中央監視装置1とからなる。熱搬送側の装置26は複数の熱利用側の装置27に温水/冷水(熱媒体)を搬送するポンプ2aおよびコントローラ7aを備えている。熱利用側の装置27は、対象となる多数の室の負荷傾向について分割設置される多数の空調機であり、ポンプ2aで搬送され各空調機が内蔵する熱交換器であるコイルに供給され熱を取り出され還っていく水4(熱媒体)の量を調整して室の温調制御に利用する空調機の制御系統である(図4、図12参照)。
(熱搬送側の装置26)
熱搬送側の装置26には、熱を搬送するための前述のポンプ(熱搬送側機器)2aが設けられている。ここから図3も加えて説明する。ポンプ2aが搬送する熱媒体としての水4の圧力値は制御対象ではあるが、圧力値は、ポンプが接続される水主管の先に分割された分岐管に接続される空調機のコイルの制御弁である電動2方弁3aの圧力損失にもかかわらず送水できるだけの一定以上の力を与えるための設定値であり、その値自体は2次側の空調負荷には直接関係しない。その圧力値は、ポンプ2aの出口に設けられたセンサ17aで現在値情報13aとして取得される。その現在値情報13aはコントローラ7aに送られる。コントローラ7aは、取得した現在値情報13aと目標とされる設定値情報14aの差に基づいて、その差がなくなるようにフィードバックするためのポンプ2aの新たな制御出力値(出力値情報)12aを演算する。その出力値情報12aは、電源周波数としてインバータ5aに与えられる。そのインバータ5aはポンプ2aのモータに電源周波数(出力値情報)12aの電力を印加する。フィードバックには比例制御、微分制御、積分制御が組み合わせて採用される。
図2に戻って、熱利用側の装置27には、熱を利用するための熱利用側機器(空調機コイル3a)が設けられている。その空調機コイル3aのチューブ側には、ポンプ2aから搬送された水(温水または冷水)4が通され、空調機コイル3aのチューブ外側とチューブに熱的に接続されたフィンとの周囲を流れる空気と熱交換される。その空調機コイル3aには電動二方弁(制御装置)5bが設けられている。その電動二方弁5bは弁の開度12bを制御出力値として受け取り、搬送された水4の空調機コイル3aへの流量を調整する。この電動二方弁5bの制御対象は室内の温度である。その室温の値は温度の現在値情報13bとして、室内に設けられたセンサ17bで取得される。その取得された温度の現在値情報13bはコントローラ7bに送られる。そのコントローラ7bは、温度の現在値情報13bと温度の設定値情報14bの差に基づいて、差をなくすようにフィードバックされた開度信号12bを演算する。フィードバックには比例制御、微分制御、積分制御が組み合わせて採用される。
図1に中央監視装置を示す。中央監視装置1は、熱搬送側の装置や熱利用側の装置からの情報値を取得する取得手段8と、それらの情報値に基づき表示部11で表示する情報に変換する変換手段9と、変換された情報を表示する表示手段10とを備えている。また中央監視装置1による出力は、ディスプレイなどの表示部11に表示される。なお、表示部11は中央監視装置1と一体であってもよい。取得手段8は、ポンプ2aへ与えられる制御出力値を含む出力値情報12a、ポンプからの圧力の現在値を含む現在値情報13aおよび圧力の設定値を含む設定値情報14aを取得する。さらに電動二方弁5bへ与えられる開度としての出力値情報12b、開度の現在値を含む現在値情報13bおよび開度の設定値を含む設定値情報14bを取得する。
次に、図5Aを用いて中央監視装置1のハードウェア構成を説明する。
図5Aに示すように、この実施形態の中央監視装置1にはコンピュータが用いられている。そのコンピュータはCPU30を備えており、そのCPU30には、不揮発性メモリ31、揮発性メモリ32、光を用いた記憶デバイス(例えば、DVD)、あるいは磁気を用いた記憶デバイス、さらにはUSBやSDカードなど書き換え可能なデバイス33を読み込むドライブ34および外部とネットワークを介して通信するための通信回路35がバスライン36を介して接続されている。
図5Bに、コントローラ7a、7b(図2参照)のハードウェア構成を示す。そのハードウェア構成は、前述の図5Aの中央監視装置1のハードウェア構成とほぼ同じであるので、同じ部分には同じ符号を付して、その説明を省略する。コントローラ7a、7bの不揮発性メモリ31には、制御装置(インバータ5a、電動二方弁5b)を運転するためのプログラムなどがインストールされている。また、バスライン36にはセンサ17a、17bと、ポンプ2a(熱搬送側機器2)あるいは空調機コイル3a(熱利用側機器3)とが接続される。設定値情報14a、14bは、メモリ31、32に記憶されている。なお外部データベースに記憶してもよい。
(熱利用側の表示要素24への変換方法)
図6は、図5Aの中央監視装置で用いられるプログラム37の処理の一実施形態を示すフローチャートである。このフローチャートを用いて熱利用側の電動二方弁5bの運転状態を表示要素24に変換する方法を説明する。
外周線色決定演算42は、運転/停止状態情報46、冷房/暖房状態情報47、設定値情報14bおよび現在値情報13bの入力により、熱利用側機器の表示要素24の外周線24aの色48aを出力する。
図9Aに外周線色データベース(外周線色DB)48のデータ構造を示す。例えば、図8の外周線色決定演算42は外周線色DB48を参照して出力を得る。CPU30は、運転/停止状態情報46に基づき「運転」または「停止」のいずれかを取り込み、冷房/暖房状態情報47から「冷房」または「暖房」のいずれかを取り込み、それらの条件に応じて以下の演算を進める。次いで、設定値情報14bと現在値情報13bの差を演算する。その差Xが、-1℃≦X≦1℃であるなら現在値が設定値を満足している領域とし、X<-1℃であるなら設定値より低い領域とし、1℃<Xであるなら設定値より高い領域と判断する。
次いで内図形色決定演算43を説明する。図8に戻って、内図形色決定演算43は、運転/停止状態情報46、冷房/暖房状態情報47の入力により、内図形24bの色49aを出力する。
図9Bに内図形色データベース(内図形色DB)のデータ構造を示す。例えば、内図形色決定演算43において、CPU30は内図形色DB49を参照し、運転/停止状態情報46から「運転」または「停止」を選択し、冷房/暖房状態情報47から「冷房」または「暖房」を選択し、内図形24bの色出力49aを得る。内図形色DB49によれば、暖房時において、内図形色49aとして程よい暖かさをイメージさせる色、例えば薄橙色を出力する。一方、冷房時において、エコロジーかつ涼しさをイメージさせる色、例えば黄緑色を出力する。これらの内図形色49aと外周線色48aは同系統の色にするのが好ましい。一方で、運転/停止状態情報46が停止であるなら、グレー色を出力する。
次いで内図形サイズ決定演算44を説明する。図8に戻って、内図形サイズ決定演算44において、CPU30は制御出力値としての周波数の増減に伴う内図形24bの大きさを出力50aする。その大きさは、最大で外図形24aに接するか、あるいは僅かな隙間を空ける程度の大きさである。一方、制御出力値がないときは、サイズはゼロであり表示しない。なお点を表示してもよい。
例えば、内図形サイズ決定演算44では、周波数12aを関数とする演算式によりサイズを演算する。その他、データベースを参照してもよい。図10Aに内図形サイズデータベース(内図形サイズDB)50のデータ構造を示す。例えば、CPU30は、ポンプ2aのモータに与える電源周波数12aについて、予めポンプに想定している最大値に対する割合Yが、Y=0%なら内図形24bを表示せず、0<Y≦30%であるなら想定している最大サイズの25%の大きさで出力し、30%<Y<60%であるなら最大サイズの50%の大きさで出力し、60≦Y<100%であるなら最大サイズの75%の大きさで出力し、Y=100%であるなら最大サイズの大きさで出力する。
次いで背景色決定演算45を説明する。内図形色決定演算45は、運転/停止状態情報46、冷房/暖房状態情報47の入力により、外図形内のスペース24cの色、すなわち背景色を出力する。背景色は内図形色の背面に隠れており、前面の内図形サイズが小さくなると現れる。
図10Bに背景色データベース(背景色DB)51のデータ構造を示す。例えば、背景色決定演算45は、背景色DB51を参照して出力を得る。CPU30は、運転/停止状態情報46から「運転」または「停止」の欄を参照し、冷房/暖房状態情報47から「冷房」または「暖房」のいずれかの欄を参照する。背景色DB51によれば、暖房時において、背景色は不安定かつ寒さをイメージさせる色(つまり寒色)、例えば灰青色を出力する。冷房時において、不安定かつ暑さをイメージさせる色(つまり暖色)、例えばピンク色を出力する。これらの内図形色と背景色とは、色を引き立てるため、対向色あるいはそれに近い色にするのが好ましい。一方で、運転/停止状態情報26が停止であるなら、色を表示しない。なおグレー色を出力してもよい。
また、データテーブルに代えて、図8で入力する情報を入力し、色やサイズを出力する関数ないし数式を用い、演算で求めるようにしてもよい。その数式は変換条件38としてメモリ31、32に記憶しておく。そして、入力情報の各項目に基づいて適宜計算して表示要素に変換する。なお、演算方式とデータテーブル方式を組み合わせてもよい。例えば一部の出力を演算し、残りをデータテーブルから取得してもよい。
図7Bに熱搬送側の表示要素25を示す。その表示要素25は、外周線25aと内図形25bとからなる。内図形25bは正方形である。外周線25aは正方形の外周に相当し、その内部には内図形25bが配置される。なお、熱搬送側の表示要素25を熱利用側の表示要素と異なるようにすると、判別しやすいが、デザインの統一などから、同じ円形状にしてもよい。また、いずれも四角形ないし正方形とすることもできる(図11参照)。
図11Aの画面40は、図4に示す変流量システムを用いた空気調和設備の様子を本発明の中央監視装置の表示手段10によって表示部11に示したものである。図では熱搬送側および熱利用側で正方形の表示要素(図7A参照)を用いている。表示要素24、25のサイズや色については、前述した外周線色DB48(図9A参照)、内図形色DB49(図9B参照)、内図形サイズDB50(図10A参照)および背景色DB51(図10B参照)に示した通りである。
・空調機の給気温度設定値が不適切
・空調機コイルの能力の過不足
・搬送ポンプの能力の過不足
・搬送ポンプの圧力設定値が不適切
・配管系統内の手動弁等による流量調整が不適切
・自動制御機器の異常
次に、本発明の中央監視装置が用いられる監視システムの他の態様を説明する。これらの監視システムは、前述した監視システム20(図2参照)とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同じ部分の説明は省略する。
前述の第1実施形態(図2、図3参照)では熱利用側の装置の制御対象は「室温」であるが(室温制御)、図3に示す変形例1のように、熱利用側の装置27が給気する温度を一定温度に維持しながら、空調機ファンの風量を変風量制御することで室温を間接制御することにより、風量要求比率を介して各室の室温からの風量を制御対象とすることもできる(変風量単一ダクト方式のVAV制御)。
(変風量方式の熱搬送側機器2)
第1実施形態1では熱媒体は温水/冷水であるが、図3の下段および図12に示すように変風量システムにおける熱媒体は空気とすることもできる。その場合、熱搬送側機器としての空調機ファン(図12の符号2b)は、空調機内の冷水コイル(図12の符号19)あるいは温水コイルで温調された空気をダクト6(図12参照)を通じて各部屋に送風する。
熱利用側の機器(変風量装置)29には、ダクト6及び電動ダンパ5bを通じて温調された空気4aが給気される。温調された空気4aは吹出口3bから室内6aに送出される。そして電動ダンパ5bの開度を調整することにより、室内6aに給気される温調された空気4aの流量が制御され、室内6aの温度が制御される。電動ダンパ5bは弁を開く量の情報をコントローラ7bからの制御出力値(開度)12bとして受け取り、現在値が設定値より低い場合は流量を増大して室温を上昇させ、高い場合は流量を絞って室温を低下させ、結果的に現在値を設定値に合わせるように開度が調整される。それにより搬送された音調空気54の部屋内への流入量が制御され、室温が制御される。また、この電動ダンパ5bの制御対象は室内6aの温度である。
図12の第2実施形態ではセンサ7bで室内の温度を検出し、コントローラ7bおよび電動ダンパ5bによって室温を制御するようにしている。しかし図3の変形例2に示すように、室内の空気の圧力を検出してその圧力を調節することもできる(室圧制御)。
表示要素24の形状は、丸形の他、楕円形であってもよい。さらには三角形、四角形、五角形、菱形などの多角形や、一部に曲線を含む多角形でもよい。正三角形などのように一辺の長さが等しい形状が好ましい。外周線24aは完全に閉じていなくてもよい。例えば、図7Cおよび図7Dに示すように、四角形の底辺を除いた門型や、三角形の底辺のない山型の図形でもよい。上述した実施形態における表示要素の色は、他の色に変更してもよい。
2 熱搬送側機器(変風量装置)
2a ポンプ
3 熱利用側機器
3a 空調機コイル、
4 水(熱媒体)
5a インバータ
5b 電動二方弁、電動ダンパ
6 ダクト
7a、7b コントローラ
8 取得手段
9 変換手段
10 表示手段
11 表示部
12a 周波数(出力値情報、制御出力値)
12b 開度(出力値情報、制御出力値)
13a、13b 現在値情報
14a、14b 設定値情報
17a ポンプ出口の圧力センサ
17b 室温センサ
17c 給気温度センサ
18 ヘッダ
19 コイル
20 監視システム
21 通信幹線
22 ネットワーク
23 ゲートウェイ
24 表示要素(熱利用側)
24a 外周線
24b 内図形
24c スペース(背景)
25 表示要素(熱搬送側)
25a 外周線
25b 内図形
26 熱搬送側の装置(変流量方式)
27 熱利用側の装置(変流量方式)
28 中央空調機(熱搬送側の装置)
29 変風量装置(熱利用側の装置)
30 CPU
31 不揮発性メモリ
32 揮発性メモリ
33 デバイス
34 ドライブ
35 通信回路
36 バスライン
37 プログラム
38 変換条件
39a ブラウザプログラム
39b OS
40 画面
41a 横方向の区分線
41b 縦方向の区分線
42 外周線色決定演算
43 内図形色決定演算
44 内図形サイズ決定演算
45 背景図形決定演算
46 運転/停止状態情報
47 冷房/暖房状態情報
48 外周線色データベース
48a 外周線色
49 内図形色データベース
49a 内図形色
50 内図形サイズデータベース
50a 内図形サイズ
51 背景色データベース
51a 背景色
28 熱搬送側の装置(センター空調機)(変風量方式)
29 熱利用側の装置(室内空調機)(変風量方式)
2b 空調機ファン
3b 吹き出し口
6a 室内
Claims (8)
- 熱媒体を搬送する熱搬送側機器および対象を空気調和するためその熱媒体から熱を取り出して利用する熱利用側機器に、熱搬送側機器および熱利用側機器のコントローラを介して通信可能に接続された、空気調和設備の中央監視装置であって、
それぞれのコントローラの制御出力値や熱利用側機器の熱媒体の流量操作器出力の現在値及び熱搬送側機器の流量操作器出力を示す現在値を含む出力値情報、前記対象の温度を計測する温度計の現在値情報、および前記対象の温度設定値や熱利用側機器の熱媒体の流量操作器最大出力や熱搬送側機器の流量操作器最大出力を含む設定値情報を取得する取得手段と、
その取得手段で取得された情報を、予め登録された変換条件に基づいて表示要素に変換する変換手段と、
表示部の同じ画面に、
実際に搬送される熱媒体が循環する経路に沿ったことが幾何学的な集合体としてわかる配置で、前記熱搬送側機器と前記熱利用側機器とを表示部に配置して、
熱搬送側機器の表示要素と熱利用側機器の表示要素を1組として表示する表示手段とからなり、
前記表示要素の各々が、内図形と、その内図形の外周に配置され形状が固定された外周線と、前記内図形と前記外周線との間に配置される背景色とからなり、
前記変換手段は、出力値情報をその情報に対応する大きさの内図形に変換し、
前記現在値情報と設定値情報の差をその差に対応する色の外周線に変換し、
前記対象の空調を冷房又は暖房のどちらかに切り替えたことで、熱利用側機器では冷房側では暖色に、暖房側では寒色に、熱搬送側機器では冷房側でも暖房側でも熱利用側機器の内図形と同色に、前記背景色を変換するものであり、
前記変換手段は、前記現在値情報と設定値情報との差が所定の範囲内であるときは、現在値が適切であることを示す色の外周線に変換し、
前記現在値情報が、前記現在値情報と設定値情報との差が所定値以上の負のときは、現在値が低すぎることを示す色の外周線に変換し、
前記現在値情報が、前記現在値情報と設定値情報との差が所定値以上の正のときは、現在値が高すぎることを示す色の外周線に変換するものであり、
前記熱搬送側機器において、外周線の内部の背景色が、前記現在値情報と設定値情報と
の差が所定の範囲にあるときの外周線の色と反対色系統の色であり、
前記熱利用側機器において、前記内図形の色が、前記現在値情報と設定値情報との差が所定の範囲にあるときの外周線の色と同系統の色であり、
それにより前記空気調和設備の制御状態が良好なときには、画面に同系統の色が多くなるようにされている、空気調和設備の中央監視装置。 - 前記熱搬送側機器において外周線の内部の背景色が、前記現在値情報と設定値情報との差が所定の範囲を超えるときの外周線の色と同系統色系の色であり、
前記熱利用側機器において内図形の色が、前記現在値情報と設定値情報との差が所定の範囲にあるときの外周線の色と反対色系の色であり、
それにより空気調和設備の制御状態が不充分なときには、外周線の色とその内部の色の差が目立つようにされている、請求項1載の空気調和設備の中央監視装置。 - 前記表示手段が、ビルなどの建屋の共通の縦配管に連結されている熱利用側機器の表示要素を、表示部の画面に縦方向に並べて表示する請求項1または2のいずれかに記載の空気調和設備の中央監視装置。
- 前記表示手段が、ビルなどの建屋の同一階に設置されている前記熱利用側機器の表示要素を表示部の画面に対し、その画面の横方向に並べて表示する請求項1、2または3のいずれかに記載の空気調和設備の中央監視装置。
- 熱媒体を搬送する熱搬送側機器と、対象を空気調和するためその熱媒体から熱を取り出して利用する熱利用側機器とからなる空気調和設備の状況を表示部に表示する方法であって、
前記熱媒体を搬送または利用する量を調整する制御出力値または流量操作器出力の現在値に対応する大きさの内図形と、
その内図形の外周に制御対象の温度を計測する温度計の現在値を含む現在値情報と前記制御対象の温度設定値を含む設定値情報との差の大きさに基づいて色付けした外周線と、
前記内図形と前記外周線との間に配置され、前記対象の空調を冷房又は暖房のどちらかに切り替えると熱利用側機器では冷房側では暖色に暖房側では寒色に、熱搬送側機器では冷房側でも暖房側でも熱利用側機器の内図形と同系色に色付けられる背景色と
を表示する、空気調和設備の状況の表示方法。 - 前記内図形の外周に、制御装置が制御する対象の温度の現在値と対象の温度設定値との差が所定の範囲内であるときは、室温が適切であることを示す色の外周線を表示し、
前記対象の温度の現在値と対象の温度設定値との差が所定値以上の負のときは、室温が低すぎることを示す色の外周線を表示し、
前記対象の温度の現在値と対象の温度設定値との差が所定値以上の正のときは、室温が高すぎることを示す色の外周線を表示する、請求項5記載の空気調和設備の状況の表示方法。 - 前記熱搬送側機器において、前記対象の温度の現在値と対象の温度設定値との差が所定の範囲にあるときの外周線の色と外周線の内部の背景色を同系統の色で表示し、
前記熱利用側機器において、前記対象の温度の現在値と対象の温度設定値との差が所定の範囲にあるときの外周線の色と前記内図形の色を同系統の色で表示し、
それにより空気調和設備の制御状態が良好なときには、画面に同系統の色が多くなるようにされている、請求項5または6記載の空気調和設備の状況の表示方法。 - 前記熱搬送側機器において、前記対象の温度の現在値と対象の温度設定値との差が所定の範囲を超えるときの外周線の色を、外周線の内部の背景色とは反対色系の色で表示し、
前記熱利用側機器において、内図形の色を、前記対象の温度の現在値と対象の温度設定値との差が所定の範囲にあるときの外周線の色とは反対色系の色で表示し、
それにより前記空気調和設備の制御状態が不充分なときには、外周線の色とその内部の背景色の差が目立つようにされている、請求項7記載の空気調和設備の状況の表示方法。
Priority Applications (1)
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