JPH11211190A - 外気冷房空調制御システムおよび空調制御装置 - Google Patents
外気冷房空調制御システムおよび空調制御装置Info
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- JPH11211190A JPH11211190A JP10017020A JP1702098A JPH11211190A JP H11211190 A JPH11211190 A JP H11211190A JP 10017020 A JP10017020 A JP 10017020A JP 1702098 A JP1702098 A JP 1702098A JP H11211190 A JPH11211190 A JP H11211190A
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Abstract
常に適切な外気冷房制御を維持する。 【解決手段】 空調制御装置(PIDコントローラ)3
に、外気温度入力部3−1、還気温度入力部3−2、温
度差算出部3−3、パラメータ算出部3−4、制御演算
部3−5を設ける。外気冷房を行う場合、空調制御装置
3は、冷却コイル2−1および加熱コイル2−2への調
節弁(冷水弁および温水弁)をオフとする。そして、外
気温度T1と還気温度T2との差ΔTを算出し、比例ゲ
インKpをKp=K1/ΔTとして求める。そして、こ
の比例ゲインKpを所定の演算式に代入し、給気温度T
pvと給気温度設定値Tspとの偏差に応じたダンパ開
度MV(t)を制御出力として求め、外気ダンパ1のダ
ンパ開度MVを制御する。
Description
て冷房を行う外気冷房空調制御システムおよび空調制御
装置に関するものである。
の概略を示す。同図において、1は外気(屋外の空気)
と空調制御エリア(図示せず)からの還気とを混合する
外気ダンパ(外気/還気混合手段)、2は外気ダンパ1
からの混合空気(還気+外気)を取り入れて空調制御エ
リアへ給気する空調機(空調手段)、3’は空調制御装
置(空調制御手段)である。空調機2は冷却コイル2−
1,加熱コイル2−2および送風機2−3を備えてい
る。
冷却コイル2−1および加熱コイル2−2への調節弁
(冷水弁および温水弁)がオフとされ、すなわち熱交換
器がオフとされ、外気ダンパ1からの外気と還気との混
合空気が熱交換されることなく空調制御エリアへ給気さ
れる。この際、空調制御装置3’は、冷却コイル2−1
および加熱コイル2−2への調節弁をオフとすると共
に、空調制御エリアへの給気温度Tpvと給気温度設定
値Tspとの偏差に基づき、TpvとTspとが一致す
るように外気ダンパ1のダンパ開度MVを制御する。
を制御することによって、外気と還気との混合比率を制
御し、所望の温度の空気を空調機2を介して空調制御エ
リアへ送り込む。例えば、ダンパ開度MVが100%の
場合には、空調制御エリアへ送り込まれる空気は全て外
気となる。ダンパ開度MVが0%の場合には、空調制御
エリアへ送り込まれる空気は全て還気となる。
D(比例,積分,微分)コントローラやIMC(Intern
al Model Control)コントローラが用いられる。PID
コントローラでは、PID構造の制御アルゴリズムを用
い、PIDパラメータ(制御パラメータ)を用いた所定
の演算式より給気温度Tpvと給気温度設定値Tspと
の偏差に応じたダンパ開度MVを得る。IMCコントロ
ーラでは、IMC構造の制御アルゴリズムを用い、制御
パラメータとしてIMCパラメータ(制御パラメータ)
を用いた所定の演算式より給気温度Tpvと給気温度設
定値Tspとの偏差に応じたダンパ開度MVを得る。な
お、IMCコントローラについては、本出願人による特
願平7−320061号などに詳述されているので、こ
こでの説明は省略する。
うな従来の外気冷房空調制御システムでは、外気温度や
還気温度に拘わらず空調制御装置3’における制御パラ
メータが固定値とされているので、外気温度と還気温度
との温度差が大きいとハンチングが発生し易くなる。す
なわち、外気温度T1と還気温度T2との温度差が大き
くなると(図8(a)参照)、プロセスゲインが大きく
なり、外気ダンパ1がハンチングしてしまう(図8
(b)参照)。また、これとは逆に、外気温度T1と還
気温度T2との温度差が小さいと、プロセスゲインが小
さくなり、応答性が悪くなる。
なされたもので、その目的とするところは、外気温度と
還気温度との温度差に拘わらず、常に適切な外気冷房制
御を維持することの可能な外気冷房空調制御システムお
よび空調制御装置を提供することにある。
るために、第1発明(請求項1に係る発明)は、上述し
た外気冷房空調制御システムにおいて、空調制御手段に
おける制御パラメータを外気温度と還気温度との温度差
に応じて変更するようにしたものである。この発明によ
れば、空調制御手段における制御パラメータが外気温度
と還気温度との温度差に応じて変更され、この変更され
た制御パラメータを用いた所定の演算式より給気温度と
給気温度設定値との偏差に応じた制御出力が求められ、
この制御出力に基づいて外気/還気混合手段における外
気と還気との混合比率が制御される。
発明において、空調制御手段における制御パラメータの
うち、ゲインパラメータのみを外気温度と還気温度との
温度差に応じて変更するようにしたものである。この発
明によれば、空調制御手段におけるゲインパラメータ、
例えば、PID構造における比例ゲインKp、IMC構
造におけるモデルゲインKmが外気温度と還気温度との
温度差に応じて変更され、この変更されたゲインパラメ
ータを用いた所定の演算式より給気温度と給気温度設定
値との偏差に応じた制御出力が求められ、この制御出力
に基づいて外気/還気混合手段における外気と還気との
混合比率が制御される。
混合手段への外気温度の計測値および還気温度の計測値
を入力する外気温度入力部および還気温度入力部と、こ
の外気温度入力部および還気温度入力部を介する外気温
度の計測値と還気温度の計測値との差を算出する温度差
算出部と、この温度算出部で算出された温度差に基づき
制御パラメータを算出するパラメータ算出部と、このパ
ラメータ算出部で算出された制御パラメータを所定の演
算式に代入し、この演算式より空調制御エリアへの給気
温度と給気温度設定値との偏差に応じた外気/還気混合
手段における外気と還気との混合比率を制御する制御出
力を求める制御演算部とを設けたものである。この発明
によれば、空調制御装置において、外気温度と還気温度
との差が算出され、この温度差に基づいて制御パラメー
タが算出され、この算出された制御パラメータが所定の
演算式に代入される。そして、この演算式より給気温度
と給気温度設定値との偏差に応じた制御出力が求めら
れ、この制御出力に基づいて外気/還気混合手段におけ
る外気と還気との混合比率が制御される。
き詳細に説明する。図1はこの発明に係る外気冷房空調
制御システムの概略を示す図である。同図において、図
7と同一符号は同一或いは同等構成要素を示し、その説
明は省略する。
外気ダンパ1への外気温度T1(外気温度の計測値T
1)および還気温度T2(還気温度の計測値T2)を入
力する外気温度入力部3−1および還気温度入力部3−
2と、外気温度入力部3−1および還気温度入力部3−
2を介する外気温度T1と還気温度T2との差を算出す
る温度差算出部3−3と、温度算出部3−3で算出され
た温度差に基づき制御パラメータを算出するパラメータ
算出部3−4と、パラメータ算出部3−4で算出された
制御パラメータを所定の演算式に代入し、この演算式よ
り給気温度Tpvと給気温度設定値Tspとの偏差に応
じた外気ダンパ1へのダンパ開度MVを求める制御演算
部3−5とを設けている。
した場合〕外気冷房を行う場合、空調制御装置3は、冷
却コイル2−1および加熱コイル2−2への調節弁をオ
フとする。そして、外気温度入力部3−1を介して外気
温度T1を取り込み(図2に示すステップ201)、ま
た還気温度入力部3−2を介して還気温度T2を取り込
み(ステップ202)、温度差算出部3−3において外
気温度T1と還気温度T2との差ΔT=T2−T1を算
出する(ステップ203)。
き、パラメータ算出部3−4において制御パラメータを
算出する(ステップ204)。この場合、制御パラメー
タとして比例ゲイン(ゲインパラメータ)Kpを、Kp
=K1/ΔTとして算出する。ここで、K1は現場に依
存する所定値であって、実験等で求められ、この実施の
形態ではK1=300とする。
記の演算式(1)に代入し、給気温度Tpvと給気温度
設定値Tspとの偏差に応じたダンパ開度MV(t)を
制御出力として求め(ステップ205)、外気ダンパ1
のダンパ開度MVを制御する。 MV(t)=Kp・{e(t)+(1/TI)・∫e(t)dt+TD・de( t)/dt} ・・・・(1)
(t)は給気温度Tpvと給気温度設定値Tspとの偏
差を示し、TI,TDはPID構造の制御パラメータで
あり、TIは積分パラメータ、TDは微分パラメータで
ある。この実施の形態では、ゲインパラメータKpのみ
をΔTに応じて変更し、積分パラメータTIおよび微分
パラメータTDは固定値とする。積分パラメータTIや
微分パラメータTDもΔTに応じて変更するものとして
もよいが、積分パラメータTIや微分パラメータTDを
適切な値に固定するのは比較的容易であり、比例ゲイン
KpのみをΔTに応じて変更することで、制御パラメー
タの変更が簡単かつ迅速に行える。
Tとして得ることにより、ΔTが大きくなるほど比例ゲ
インKpが小さくなり、上記演算式(1)より得られる
制御出力MV(t)の変動は小さくなる。すなわち、従
来のPIDコントローラでは、積分パラメータTI,微
分パラメータTDに加えて比例ゲインKpも固定値とさ
れていたため、ΔTが大きくなるとロセスゲインが大き
くなり、外気ダンパ1がハンチングしてしまう。これに
対して、この実施の形態では、ΔTが大きくなると制御
出力MV(t)の変動が小さくなるので、外気ダンパ1
のハンチングが防止されるものとなる(図3参照)。ま
た、ΔTが小さくなると、プロセスゲインが小さくな
り、従来のPIDコントローラでは応答性が悪くなる。
これに対して、この実施の形態では、ΔTが小さくなっ
ても、応答性が悪化することがない。
した場合〕外気冷房を行う場合、空調制御装置3は、冷
却コイル2−1および加熱コイル2−2への調節弁をオ
フとする。そして、外気温度入力部3−1を介して外気
温度T1を取り込み(図4に示すステップ401)、ま
た還気温度入力部3−2を介して還気温度T2を取り込
み(ステップ402)、温度差算出部3−3において外
気温度T1と還気温度T2との差ΔT=T2−T1を算
出する(ステップ403)。
き、パラメータ算出部3−4において制御パラメータを
算出する(ステップ404)。この場合、制御パラメー
タとしてモデルゲイン(ゲインパラメータ)Kmを、K
m=ΔT/K2として算出する。ここで、K2は現場に
依存する所定値であって、実験等で求められ、この実施
の形態ではK2=100とする。
下記の演算式(2)に代入し、給気温度Tpvと給気温
度設定値Tspとの偏差に応じたダンパ開度MV(t)
を制御出力として求め(ステップ405)、外気ダンパ
1のダンパ開度MVを制御する。 MV(t)=〔(1+Tm・s)/{Km・(1+α・Tm・s)}〕(e+y m) ・・・・(2) 但し、簡略表記のためラプラス変換した表記である。こ
こで、ymはIMCの内部モデル出力値。
(t)は給気温度Tpvと給気温度設定値Tspとの偏
差を示し、Tm,αはIMC構造の制御パラメータであ
り、Tmはモデル時定数、αは比例定数である。この実
施の形態では、モデルゲインKmのみをΔTに応じて変
更し、モデル時定数Tmおよび比例定数αは固定値とす
る。モデル時定数Tmや比例定数αもΔTに応じて変更
するものとしてもよいが、モデル時定数Tmや比例定数
αを適切な値に固定するのは比較的容易であり、モデル
ゲインKmのみをΔTに応じて変更することで、制御パ
ラメータの変更が簡単かつ迅速に行える。
K2として得ることにより、ΔTが大きくなるほどモデ
ルゲインKmが大きくなり、上記演算式(2)より得ら
れる制御出力MV(t)の変動は小さくなる(演算式
(2)ではKmが分母に入っている)。すなわち、従来
のIMCコントローラでは、モデル時定数Tm,比例定
数αに加えてモデルゲインKmも固定値とされていたた
め、ΔTが大きくなるとプロセスゲインが大きくなり、
外気ダンパ1がハンチングしてしまう。これに対して、
この実施の形態では、ΔTが大きくなると制御出力MV
(t)の変動が小さくなるので、外気ダンパ1のハンチ
ングが防止されるものとなる(図3参照)。また、ΔT
が小さくなると、プロセスゲインが小さくなり、従来の
IMCコントローラでは応答性が悪くなる。これに対し
て、この実施の形態では、ΔTが小さくなっても、応答
性が悪化することがない。
とダンパ開度MVとの関係を示す。ダンパ開度MVの変
化量に対して給気温度Tpvがどの程度変化するかとい
う特性(プロセスゲイン特性)は、ダンパ開度MVが1
00%の場合に空調制御エリアに送り込まれる空気は全
て外気となり、ダンパ開度MVが0%の場合に空調制御
エリアに送り込まれる空気が全て還気になることに基づ
けば、両者の温度差により一意的に決定される。したが
って、外気温度T1と還気温度T2との差によりプロセ
スゲイン特性を推定し、これに基づき制御パラメータを
決定すれば、常に適切な外気冷房制御を維持することが
できる。上述した実施の形態では、この技術思想に基づ
き、外気温度T1と還気温度T2との差に応じて制御パ
ラメータ(PIDコントローラでは比例ゲインKp、I
MCコントローラではモデルゲインKm)を変更するよ
うにしている。
説明する。冬季に外気温度が低い時点で、なお建物内に
冷房負荷がある場合に、空調機の熱交換器を停止して外
気冷房モードに移行する。例えば、図6は冬季のある日
の空調データである。この図を基に説明する。 まず、8:00(tA時点)に空調制御開始というこ
とで温水弁が開き10:10(tB時点)に閉じる。こ
の間は暖房モードである。 10:10の前9:50から給気温度設定値が給気温
度を下回り始め冷房要求が出た(tD時点)ので温水弁
が閉じて外気冷房が開始された。その後、この日は1
7:10の空調制御終了まで外気冷房が行われた。な
お、外気冷房中は外気ダンパの開度を制御することで給
気温度をコントロールする。ただし、外気ダンパは換気
のために制御中は最小開度30%に設定されている。こ
の外気冷房制御によってtB点以降、給気温度≒給気温
度設定値となった。 17:10(tC時点)で空調制御終了により、外気
ダンパが閉じる。
発明によれば、第1発明では、空調制御手段における制
御パラメータが外気温度と還気温度との温度差に応じて
変更され、この変更された制御パラメータを用いた所定
の演算式より給気温度と給気温度設定値との偏差に応じ
た制御出力が求められ、この制御出力に基づいて外気/
還気混合手段における外気と還気との混合比率が制御さ
れるものとなり、外気温度と還気温度との温度差に拘わ
らず、常に適切な外気冷房制御を維持することが可能と
なる。第2発明では、空調制御手段におけるゲインパラ
メータ、例えばPID構造における比例ゲインKp、I
MC構造におけるモデルゲインKmが外気温度と還気温
度との温度差に応じて変更され、この変更されたゲイン
パラメータを用いた所定の演算式より給気温度と給気温
度設定値との偏差に応じた制御出力が求められ、この制
御出力に基づいて外気/還気混合手段における外気と還
気との混合比率が制御されるものとなり、第1発明の効
果に加えて、制御パラメータの変更が簡単かつ迅速に行
われるものとなる。第3発明では、空調制御装置におい
て、外気温度と還気温度との差が算出され、この温度差
に基づいて制御パラメータが算出され、この算出された
制御パラメータが所定の演算式に代入され、この演算式
より給気温度と給気温度設定値との偏差に応じた制御出
力が求められ、この制御出力に基づいて外気/還気混合
手段における外気と還気との混合比率が制御されるもの
となり、適切な外気冷房を維持できる制御パラメータの
自動調節機能をもった空調制御装置が得られる。
略を示す図である。
制御装置をPIDコントローラとした場合の制御出力の
算出過程を示すフローチャートである。
も外気ダンパのハンチングが生じない状況を示す図であ
る。
制御装置をIMCコントローラとした場合の制御出力の
算出過程を示すフローチャートである。
開度MVとの関係を示す図である。
す図である。
外気ダンパがハンチングしてしまう状況を示す図であ
る。
−2…加熱コイル、2−3…空調機、3…空調制御装
置、3−1…外気温度入力部、3−2…還気温度入力
部、3−3…温度差算出部、3−4…パラメータ算出
部、3−5…制御演算部。
Claims (3)
- 【請求項1】 外気と空調制御エリアからの還気とを混
合する外気/還気混合手段と、 外気冷房を行う場合、前記外気/還気混合手段からの混
合空気を熱交換せずに前記空調制御エリアへ給気する空
調手段と、 制御パラメータを用いた所定の演算式より前記空調制御
エリアへの給気温度と給気温度設定値との偏差に応じた
制御出力を求め、この制御出力に基づいて前記外気/還
気混合手段における外気と還気との混合比率を制御する
空調制御手段とを備えた外気冷房空調制御システムにお
いて、 前記空調制御手段における制御パラメータを前記外気/
還気混合手段への外気温度と還気温度との温度差に応じ
て変更する制御パラメータ変更手段を設けたことを特徴
とする外気冷房空調制御システム。 - 【請求項2】 請求項1において、制御パラメータ変更
手段は、前記空調制御手段における制御パラメータのう
ち、ゲインパラメータのみを前記外気/還気混合手段へ
の外気温度と還気温度との温度差に応じて変更すること
を特徴とする外気冷房空調制御システム。 - 【請求項3】 外気/還気混合手段への外気温度の計測
値および還気温度の計測値を入力する外気温度入力部お
よび還気温度入力部と、 この外気温度入力部および還気温度入力部を介する外気
温度の計測値と還気温度の計測値との差を算出する温度
差算出部と、 この温度算出部で算出された温度差に基づき制御パラメ
ータを算出するパラメータ算出部と、 このパラメータ算出部で算出された制御パラメータを所
定の演算式に代入し、この演算式より空調制御エリアへ
の給気温度と給気温度設定値との偏差に応じた前記外気
/還気混合手段における外気と還気との混合比率を制御
する制御出力を求める制御演算部とを備えたことを特徴
とする空調制御装置。
Priority Applications (1)
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JP01702098A JP3334073B2 (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | 外気冷房空調制御システムおよび空調制御装置 |
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JP01702098A JP3334073B2 (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | 外気冷房空調制御システムおよび空調制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11211190A true JPH11211190A (ja) | 1999-08-06 |
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