JPWO2020255375A1 - 空調システムの制御装置、空調システムの制御方法及び空調システム - Google Patents

Abstract

複数の冷媒空調機と、蓄熱運転及び蓄熱利用運転を行う蓄熱空調機と、を有し、建物内を空調する空調システムの制御装置である。空調システムの制御装置は、気象予報データを取得する情報取得部と、建物の将来の期間における負荷を予測する負荷予測部と、予測された負荷と気象予報データとに基づいて空調システムの消費電力が削減されるように運転計画を作成する運転計画作成部と、運転計画に従って空調システムの運転を制御する制御指令指示部と、複数の冷媒空調機のそれぞれの故障を検知する故障検知部と、故障検知部で故障が検知された場合に、故障が発生した故障機を修復するために要する修復時間を予測する修復時間予測部と、を備える。運転計画作成部は、故障が検知された場合、修復時間に基づいて運転計画を再計画する。

Description

本発明は、空調機の運転計画を作成して制御する空調システムの制御装置、空調システムの制御方法及び空調システムに関する。

従来、建物の負荷を予測し、予測した負荷に基づいて空調機の運転計画を作成し、作成した運転計画で空調機を稼働させる空調システムがある（例えば、特許文献１参照）。この空調システムでは、建物の負荷を考慮した運転計画が作成されているため、空調を効率的に行うことができ、消費電力の低減が図られている。

特開２０１１−２１４７９４号公報

ところで、従来、冷媒を循環させて生成した冷熱を蓄熱槽に蓄熱する蓄熱運転及び蓄熱槽の冷熱を用いて空調を行う蓄熱利用運転を行う蓄熱空調機と、冷媒を循環させて空調を行う複数の冷媒空調機とを備えた空調システムがある。

この種の空調システムにおいて、特許文献１のように各空調機を運転計画に基づいて運転させる制御が考えられる。しかしながら、特許文献１では、運転予定の空調機が故障した場合の運転計画の再計画について何ら検討されていない。このため空調機の故障が発生して以降の運転では、消費電力の低減効果を得られない可能性があった。

本発明はこのような点を鑑みなされたもので、空調機が故障した場合にも消費電力の低減を図ることが可能な空調システムの制御装置、空調システムの制御方法及び空調システムを提供することを目的とする。

本発明に係る空調システムの制御装置は、冷媒を循環させて空調を行う複数の冷媒空調機と、冷媒を循環させて生成した冷熱を蓄熱槽に蓄熱する蓄熱運転及び蓄熱槽の冷熱を用いて空調を行う蓄熱利用運転を行う蓄熱空調機と、を有し、建物内を空調する空調システムの制御装置であって、気象予報データを取得する情報取得部と、建物の将来の期間における負荷を予測する負荷予測部と、負荷予測部で予測された負荷と気象予報データとに基づいて空調システムの消費電力が削減されるように運転計画を作成する運転計画作成部と、運転計画に従って空調システムの運転を制御する制御指令指示部と、複数の冷媒空調機のそれぞれの故障を検知する故障検知部と、故障検知部で故障が検知された場合に、故障が発生した故障機を修復するために要する修復時間を予測する修復時間予測部と、を備え、運転計画作成部は、故障が検知された場合、修復時間に基づいて運転計画を再計画するものである。

本発明によれば、故障機を修復するために要する修復時間を予測し、予測結果に基づいて運転計画を再計画するので、冷媒空調機の故障が発生した場合にも消費電力の低減を図ることができる。

実施の形態の空調システムの構成を示す図である。 実施の形態の空調システムの制御装置の機能的な構成を示す図である。 実施の形態に係る故障データベースの一例を示す図である。 実施の形態に係る空調システムの制御装置のハードウェア構成を示す図である。 実施の形態に係る空調システムの制御装置における故障対応運転制御の流れを示すフローチャートである。 実施の形態に係る空調システムの各空調機の外気温度−ＣＯＰ特性を示す図である。 実施の形態に係る空調システムにおいて予測された建物の負荷を運転計画と共に示した図である。 図７の運転計画から再計画された再計画後の運転計画を示す図で、冷媒空調機Ａが１８時までに復旧しない場合の例を示す図である。 図７及び図８に対応した図であって、冷媒空調機Ｂ及び蓄熱空調機Ｃのそれぞれの運転期間の変化を示す図である。 図７の運転計画から再計画された再計画後の運転計画を示す図で、冷媒空調機Ａが１８時までに復旧する場合の例を示す図である。 図１０に対応した図であって、各空調機のそれぞれの運転期間の変化を示す図である。 実施の形態に係る空調システムの制御装置における運転計画の再計画の説明図で、能力条件がある場合の例を示す図である。 図１２の運転計画から再計画された再計画後の運転計画を示す図で、冷媒空調機Ａが１８時までに復旧しない場合の例を示す図である。 図１２の運転計画から再計画された再計画後の運転計画を示す図で、冷媒空調機Ａが１８時までに復旧する場合の例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。また、本実施の形態で説明する各種具体的な設定例は一例を示すだけであり、特にこれらに限定されない。

図１は、実施の形態の空調システムの構成を示す図である。
空調システムは、空調機Ａと、空調機Ｂと、蓄熱空調機Ｃと、制御装置１とを有する。空調機Ａは、室外機１０と、室外機１０に冷媒配管で接続された室内機１１とを備えている。空調機Ｂは、室外機２０と、室外機１０に冷媒配管で接続された室内機２１とを備えている。空調機Ａ及び冷媒空調機Ｂは、圧縮機、凝縮器、減圧装置及び蒸発器に冷媒が循環する冷媒回路を備え、冷媒回路を冷媒が圧縮と膨張とを繰り返しながら循環することにより、建物４０内の冷房を行う。

蓄熱空調機Ｃは、室外機３０と、室内機３１と、蓄熱槽３２とを備えている。室外機３０と蓄熱槽３２とは、冷媒配管で接続されて冷媒回路を構成している。蓄熱槽３２と室内機３１とは、水等の熱媒体が通過する熱媒体配管で接続されて熱媒体回路を構成している。蓄熱空調機Ｃは、冷媒回路に冷媒を循環させて生成した冷温熱を蓄熱槽３２に蓄熱する蓄熱運転と、蓄熱槽３２に蓄えた冷温熱を、熱媒体回路に設けた循環ポンプ（図示せず）により熱媒体を循環させて室内に導くことで、建物４０の冷房を行う蓄熱利用運転とを行う。以下、空調機Ａ、空調機Ｂ及び蓄熱空調機Ｃを区別しないときは、単に空調機という。

この空調システムは、事前に作成した運転計画に従って運転するシステムである。運転計画は、昼間の電力使用量がピークになる時間帯は、蓄熱空調機Ｃが蓄熱利用運転を行うことで空調し、それ以外の時間帯は、冷媒空調機Ａ又は冷媒空調機Ｂが運転することで空調するように作成される。また、どのタイミングでどの空調機を稼働させるかは、建物４０の負荷、各空調機の運転効率及び外気温度等を考慮して決められる。運転計画の詳細については改めて説明する。

空調機Ａ、空調機Ｂ及び蓄熱空調機Ｃには、図示省略するが、温度センサ、湿度センサ及び流量センサなどの複数のセンサが設けられており、これらの各センサで取得されたセンサデータが制御装置１に入力されるようになっている。

制御装置１は、空調システムの運転計画の作成及び運転計画に基づいた空調システムの制御等を行う。

図２は、実施の形態の空調システムの制御装置の機能的な構成を示す図である。
制御装置１は、情報取得部２と、負荷予測部３と、運転計画作成部４と、故障検知部５と、修復時間予測部６と、制御指令指示部７とを備えている。

情報取得部２は、気象予報データ、負荷データ、故障データ、電力データ及びセンサデータ等を取得する。気象予報データとは、少なくとも外気温度を含むデータであり、例えば１時間毎の外気温度の予報データである。負荷データとは、負荷予測部で負荷を予測するにあたって必要な設定温度等である。故障データとは、現在故障している空調機と故障の内容とを特定する情報である。電力データとは、各空調機の過去の消費電力量である。センサデータとは、例えば、温度、湿度、冷媒量、圧力、水流量等である。情報取得部２は、更に、ＧＰＳ又は交通情報等を取得するようにしてもよい。

負荷予測部３は、過去の負荷実績、負荷データ及び気象予報データに基づいて将来の期間における建物４０の負荷を予測する。負荷は、室内温度を設定温度にするために必要な熱量である。負荷予測部３は、具体的には例えば、負荷予測部３は、翌日の１日分の１時間毎の負荷を予測する。「将来の期間」は自由に設定可能であり、以下では、翌日の負荷を予測するものとして説明する。なお、負荷予測部３における負荷の予測方法は、本実施の形態では特に限定するものではなく、任意の方法で予測すればよい。

運転計画作成部４は、空調システムの運転計画を作成する。運転計画とは、どの空調機を何時から何時まで運転させるかといった発停の情報である。運転計画作成部４は、負荷予測部３で予測された翌日の負荷及び気象予報データに基づいて、空調システムの消費電力が削減されるように翌日の運転計画を作成する。

運転計画作成部４は、運転計画を実行中に、後述の修復時間予測部６から修復時間情報を受信すると、運転計画の再計画を行う。運転計画作成部４における運転計画及び再計画の作成方針については改めて説明する。

故障検知部５は、冷媒空調機Ａ及び冷媒空調機Ｂの故障を検知する。故障検知部５は、冷媒空調機Ａ及び冷媒空調機Ｂから取得したセンサデータに基づいて故障を検知しても良いし、冷媒空調機Ａ及び冷媒空調機Ｂのそれぞれから出力される故障信号を入力することで故障を検知するようにしてもよい。故障検知部５は、故障を検知すると、故障の内容を含む故障情報を修復時間予測部６に送信する。

修復時間予測部６は、故障情報を受信すると、故障の内容に応じて、その故障から修復するために要する修復時間を予測する。修復時間予測部６は、予め記憶された故障データベースに基づいて修復時間を予測する。

図３は、実施の形態に係る故障データベースの一例を示す図である。
図３には、過去の故障対応データが日付と共に登録されたデータベースの例を示しているが、故障データベースには、少なくとも故障内容と、故障内容に応じた修復時間とが登録されていればよい。

故障には、例えば、通信異常、音異常、センサ異常、能力異常、水漏れ、室外機異常、循環ポンプ異常、振動異常、電気電子異常及び冷媒漏れ等がある。図３の故障データベースには、これらの故障内容と、その故障内容に応じた故障対応と、修復時間と、が対応付けて記憶されている。故障データベースは、運用開始時にはデフォルトのものを用意しておき、故障が発生する度に、実際の修復時間に応じて更新するようにしてもよい。

故障対応には、故障機を再起動する等して自動的に修復する「自動修復」と、遠隔地からの操作によって修復する「遠隔操作」と、作業員が現地に赴いて修復する「現地保守」とがある。

図３の「フィードバック情報」とは、作業員からのフィードバック情報に基づいて修復時間を予測することを示している。つまり、冷媒漏れの異常であれば、作業員による現地での保守作業が必要である。したがって、修復時間は、作業員が現地に駆け付けるまでに要する時間と、現地にて作業員が作業する作業時間とを加算した時間となる。修復時間予測部６は、修復時間が「フィードバック情報」であるときは、作業員の携帯端末に異常の内容をメール等で通知する。その通知を確認した作業員から、現地に駆け付けるまでに要する時間と作業時間とを加算した時間の応答を受けると、その時間を修復時間とする。なお、作業時間は、作業員が決めるのではなく、修復時間予測部６が決めるようにし、作業員からは現地に駆け付けるまでに要する時間のみをフィードバックするようにしてもよい。

遠隔保守による修復の際には、遠隔に居る作業者に限らず、安全性を確保した上で、据付現地のプラント管理員又は警備員等の現地要員が対応してもよい。現地要員が対応する場合には、空調システムに設けた表示装置（図示せず）の操作画面に故障対応手順を例えば画像で表示すればよい。現地要員が故障対応できるようにすれば、遠隔地から行う場合に比べて修復時間を短縮することが可能である。このように現地要員による故障対応を行った場合には、その対応内容を修復時間と共に故障データベースに記録するとよい。

制御指令指示部７は、運転計画作成部４で作成された運転計画で運転がされるように、冷媒空調機Ａ、冷媒空調機Ｂ及び蓄熱空調機Ｃのそれぞれに対する制御指令を行う。

図４は、実施の形態に係る空調システムの制御装置のハードウェア構成を示す図である。
制御装置１は、ＣＰＵ８と、メモリ９ａと、通信装置９ｂと、を備えている。ＣＰＵ８とメモリ９ａ内に記憶されたプログラムとによって、情報取得部２と、負荷予測部３と、運転計画作成部４と、故障検知部５と、修復時間予測部６と、制御指令指示部７と、が機能的に構成されている。

図５は、実施の形態に係る空調システムの制御装置における故障対応運転制御の流れを示すフローチャートである。ここでは、ある建物４０における空調システムの翌日の運転計画を前日に立案し、運転計画で運転している最中に、冷媒空調機Ａで故障が発生した例で説明する。

負荷予測部３は、予め設定された時刻に翌日の負荷予測を行う（ステップＳ１）。運転計画部は、予測された負荷と気象予報データとに基づいて空調システムの運転計画を作成する（ステップＳ２）。運転計画で運転中に、冷媒空調機Ａで故障が発生した場合（ステップＳ３）、修復時間予測部６は、修復に要する時間を予測する（ステップＳ４）。すなわち、故障が発生した場合、故障検知部５は、故障の内容を含む故障情報を修復時間予測部６に送信し、修復時間予測部６は故障情報を受信すると、修復時間の予測を行う。運転計画作成部４は、修復時間に基づいて運転計画を再計画する（ステップＳ５）。

ステップＳ５において、運転計画作成部４は、修復時間に基づいて、故障機が運転計画で運転開始すると計画された予定時刻までに復旧し、予定時刻に運転できると判断した場合、予定時刻に故障機を運転させる条件で運転計画を再計画する。一方、運転計画作成部４は、修復時間に基づいて、故障機が運転計画で運転開始すると計画された予定時刻までに復旧できない場合、予定時刻に故障機を運転させない条件で運転計画を再計画する。

そして、制御指令指示部７は、運転計画作成部４で作成された運転計画で運転がされるように、運転計画に基づく制御指令を各空調機に送信する（ステップＳ６）。

次に、運転計画作成部４における運転計画の作成方針について説明する。

運転計画作成部４は、昼間の電力使用量がピークになる時間帯、具体的には例えば、外気温度が、予め設定された蓄熱利用開始温度（例えば３５℃）以上の時間帯では蓄熱空調機Ｃで蓄熱利用運転を行う運転計画を作成する。蓄熱空調機Ｃの蓄熱利用運転の運用計画は、蓄熱槽３２の容量、夜間移行率の向上、ピークカット及び冷温水安定蓄熱の方針に基づいて作成される。

運転計画作成部４は、外気温度が蓄熱利用開始温度未満の時間帯では、冷媒空調機Ａ、冷媒空調機Ｂ及び蓄熱空調機Ｃの蓄熱運転について、これらがそれぞれ高効率で運転されるように運転計画を作成する。以下、具体的に説明する。

図６は、実施の形態に係る空調システムの各空調機の外気温度−ＣＯＰ特性を示す図である。図６において、「Ａ空調」は冷媒空調機Ａの外気温度−ＣＯＰ特性を示している。「Ｂ空調」は冷媒空調機Ｂの外気温度−ＣＯＰ特性を示している。「Ｃ空調」は蓄熱空調機Ｃの外気温度−ＣＯＰ特性を示している。この図示方法は、図６以降の図においても同様である。

本実施の形態の空調システムの各空調機は、図６に示すように互いに異なる外気温度−ＣＯＰ特性を有している。運転計画作成部４は、各空調機を、それぞれ自身のＣＯＰが最大となる外気温度を含む外気温度範囲で運転させることを条件とした高効率運転条件を有する。運転計画作成部４は、この高効率運転条件を満たすように最適化した、冷媒空調機Ａ、冷媒空調機Ｂ及び蓄熱空調機Ｃの蓄熱運転、の運転計画を作成する。ＣＯＰとは、成績係数であり、冷却能力を消費電力で割ったものである。

図６の例では、冷媒空調機Ａは、外気温度が２８℃のときにＣＯＰが最大となる特性を有し、外気温度が２０℃〜２９℃の範囲を冷媒空調機Ａの運転期間とする。冷媒空調機Ｂは、外気温度が３０℃のときにＣＯＰが最大となる特性を有し、外気温度が２９℃〜３５℃の範囲を冷媒空調機Ｂの運転期間とする。また、蓄熱空調機Ｃは、外気温度が１２℃のときにＣＯＰが最大となる特性を有する。蓄熱空調機Ｃは、外気温度が一日の中で低くなる早朝の時間帯で蓄熱運転を行って蓄熱槽３２への蓄冷を行う。蓄熱運転では、早朝の時間帯の夜間電力を利用し、冷凍サイクルの効率高い外気環境を利用することで、ＣＯ_２発生量が少なく環境にやさしいシステムを構築できる。

図７は、実施の形態に係る空調システムにおいて予測された建物の負荷を運転計画と共に示した図である。図７において横軸は時間、縦軸は負荷［ｋＷｈ］である。また、図７には、気象予報データに基づく各時間における外気温度も示している。
図７の例では、８時から負荷が生じ、１２時〜１５時の間に負荷がピークとなり、それ以降、２０時まで負荷が減少する負荷予測となっている。負荷の変化と外気温度の変化とは概ね対応しており、外気温度が高くなれば負荷も増える。つまり、外気温度が高くなれば、冷房負荷も増える傾向となっている。

この例では、気象予報データに基づいて、１２時〜１５時の間、外気温度が３５℃を超えることが予測されている。このため、１２時〜１５時の間は、蓄熱空調機Ｃを蓄熱利用運転で運転させて空調を行う計画となっている。また、６時の時点で外気温度が１２℃であり、蓄熱空調機Ｃが高効率運転できる運転期間である。このため、６時に、蓄熱空調機Ｃの蓄熱運転を開始する計画となっている。蓄熱空調機Ｃの蓄熱運転の終了時刻は、次のようにして決まる。蓄熱空調機Ｃの蓄熱運転は、１２時〜１５時の間の合計負荷に対応する蓄熱量Ｃ１が蓄熱槽３２に蓄熱されるように計画される。蓄熱量Ｃ１と蓄熱空調機Ｃの能力とから運転所要時間が決まるため、蓄熱運転の終了時刻が決まる。

８時〜１２時、１５時〜２０時までの間は、図６に示した各空調機の外気温度−ＣＯＰ特性と、気象予報データに基づく外気温度とに基づき、冷媒空調機Ａ又は冷媒空調機Ｂのうち高効率で運転を行える方を選択して運転するように計画される。この例では、８時〜１０時の間は、外気温度が２０℃〜２９℃、１０時〜１２の間は外気温度が２９℃〜３５℃である。このため、８時〜１０時は、冷媒空調機Ａが運転し、１０時〜１２時は、冷媒空調機Ｂが運転する計画となっている。１５時以降も同様の考え方で運転計画が作成され、１５時〜１８時は冷媒空調機Ｂ、１８時〜２０時は冷媒空調機Ａが運転する計画となっている。

次に、故障発生時の運転計画の再計画について説明する。ここでは、図７に示した運転計画で８時に冷媒空調機Ａが運転を開始した直後に、冷媒空調機Ａが故障した場合の例で説明する。

運転計画作成部４は、修復時間の予測結果に基づいて、まず、各時間に、どの空調機を運転するかを再計画する。つまり、修復時間が例えば５時間と予測された場合には、８時〜１０時に運転する予定だった冷媒空調機Ａの代わりに、冷媒空調機Ｂを運転することを決定する。また、故障機である冷媒空調機Ａは、次に運転開始すると計画された予定時刻である１８時までに復旧できるため、１８時には冷媒空調機Ａを運転することを決定する。一方、修復時間が例えば１２時間と予測された場合には、冷媒空調機Ａは、次の予定時刻である１８時までに復旧できないため、冷媒空調機Ａの代わりに、冷媒空調機Ｂを１８時から２０時に運転することを決定する。

なお、故障からの復旧が例えば再起動等の自動修復で可能で、修復時間が例えば５分と予測された場合、当初の運転計画通りに運転する。つまり、予め設定された設定時間（例えば、１０分）内で修復できるのであれば、故障が発生しても、当初の運転計画通りに運転する。

図８は、図７の運転計画から再計画された再計画後の運転計画を示す図で、冷媒空調機Ａが１８時までに復旧しない場合の例を示す図である。図９は、図７及び図８に対応した図であって、冷媒空調機Ｂ及び蓄熱空調機Ｃのそれぞれの運転期間の変化の説明図である。図９には、冷媒空調機Ｂ及び蓄熱空調機Ｃのそれぞれの外気温度−ＣＯＰ特性を示している。また、図９において、Ｂ−１は、冷媒空調機Ｂの当初の運転計画での運転期間である。Ｂ−２は、冷媒空調機Ｂの再計画後の運転期間である。Ｃ−１は、蓄熱空調機Ｃの蓄熱運転の、当初の運転計画での運転期間である。Ｃ−２は、蓄熱空調機Ｃの蓄熱運転の、再計画後の運転期間である。この図示方法は、図９以降の図においても同様である。図１０は、図７の運転計画から再計画された再計画後の運転計画を示す図で、冷媒空調機Ａが１８時までに復旧する場合の例を示す図である。図１１は、図１０に対応した図であって、各空調機のそれぞれの運転期間の変化を示す図である。

当初の運転計画では、各空調機がそれぞれ高効率で運転できる外気温度範囲で運転する運転計画となっていた。しかし、冷媒空調機Ａの故障により、冷媒空調機Ｂは、自己が高効率できる外気温度範囲外の外気温度で運転する必要が生じるため、冷媒空調機Ｂの運転効率が低下する。

そこで、再計画では、冷媒空調機Ｂの運転効率の低下を抑える方針で運転計画を作成する。具体的には、冷媒空調機Ｂに対応する外気温度範囲の上限温度を、ＣＯＰが最大となる温度側に補正する。そして、補正後の上限温度を有する外気温度範囲で冷媒空調機Ｂが運転されるように冷媒空調機Ｂの再計画を行うと共に、補正後の上限温度と、負荷予測部３で予測された負荷とに基づいて、蓄熱空調機Ｃの蓄熱運転及び蓄熱利用運転の再計画を行う。

この例では、冷媒空調機Ｂに対応する外気温度範囲の上限温度を３５℃から３２℃に補正している。この補正に伴い、冷媒空調機Ｂは、故障機に代えて８時から運転を開始した後、外気温度が３２℃となる１１時まで運転する計画となる。そして、冷媒空調機Ａが１８時までに復旧しない場合は、図８に示すように、冷媒空調機Ｂは、外気温度がピークを過ぎて３２℃に下がった１６時から、当初の予定では冷媒空調機Ｂが運転終了する予定の１８時までに加えて、更に故障機に代えて２０時まで運転する計画となる。一方、冷媒空調機Ａが１８時までに復旧する場合は、図１０に示すように、冷媒空調機Ｂは、外気温度がピークを過ぎて３２℃に下がった１６時から１８時まで運転し、１８時から２０時までは、故障から復旧した冷媒空調機Ａが運転する計画となる。

そして、冷媒空調機Ｂに対応する外気温度範囲の上限温度を３５℃から３２℃に補正したことに伴い、外気温度が３２℃以上となる１１時〜１６時は、蓄熱空調機Ｃの蓄熱利用運転を行うように計画する。

ここで、冷媒空調機Ｂに対応する外気温度範囲の上限温度を３５℃から３２℃に補正したことに伴い、冷媒空調機Ｂは、１１時〜１２時までと１５時〜１６時までの間、運転しないことになる。冷媒空調機Ｂが運転しないことになった時間帯の負荷は、蓄熱空調機Ｃの蓄熱利用運転で処理する。このため、運転計画作成部４は、１１時〜１２時までと１５時〜１６時までとの合計負荷に対応する蓄熱量である補正熱量Ｃ２を算出し、補正熱量Ｃ２を、当初の運転計画時よりも更に蓄熱槽３２に蓄熱するように蓄熱空調機Ｃの蓄熱運転を再計画する。この再計画により、この例では、蓄熱空調機Ｃの蓄熱運転の運転時間が８時から１０時まで延長された計画となっている。

ここで、運転効率について検討すると、冷媒空調機Ｂは、冷媒空調機Ｂに対応する外気温度範囲の上限温度を３５℃から３２℃に補正したことに伴い、冷媒空調機Ｂの運転時間が短くなっている。具体的には、再計画後の運転計画は、１１時〜１２時までと１５時〜１６時までといった、いわば負荷がピークとなる時間帯における冷媒空調機Ｂの運転を停止している。つまり、冷媒空調機Ｂについて、運転効率が悪い外気温度範囲での運転時間を短縮しているため、故障が発生した場合にも、消費電力の低減を図ることができる。

ところで、電力需要のピークを抑えるピークカットの観点から、冷媒空調機を予め設定された上限能力値に能力を制限して運転を行わせる能力条件がある場合がある。以下、能力条件がある場合の運転計画について説明する。

図１２は、実施の形態に係る空調システムの制御装置における運転計画の再計画の説明図で、能力条件がある場合の例を示す図である。
この例では、冷媒空調機Ｂに対して、上限能力値ＭＡＸを例えば１０ｋＷｈ等に制限する場合の例を示している。能力条件がある運転計画の作成方針は、上記で説明した能力条件がない場合と基本的には同様であり、以下、能力条件がない場合と相違する点を中心に説明する。

運転計画作成部は、能力条件を満たすように運転計画を作成する。すなわち、冷媒空調機Ｂに対して能力制限がかかることで、冷媒空調機Ｂが、８時から１２時まで運転すると共に、冷媒空調機Ｂの上限能力値ＭＡＸを超える負荷部分は、蓄熱空調機Ｃの蓄熱利用運転で処理するようにしている。つまり、１０時から１２時と１５時から１７時の間は、冷媒空調機Ｂと蓄熱空調機Ｃの両方が運転する。

蓄熱空調機Ｃの蓄熱運転の運転計画は、１０時〜１２時までの負荷のうち上限能力値ＭＡＸを超える負荷と、１２時〜１５時までの負荷と、１５時〜１７時までの負荷のうち上限能力値ＭＡＸを超える負荷と、の合計負荷に対応する蓄熱量を蓄熱槽３２に蓄熱するように計画される。

図１３は、図１２の運転計画から再計画された再計画後の運転計画を示す図で、冷媒空調機Ａが１８時までに復旧しない場合の例を示す図である。図１４は、図１２の運転計画から再計画された再計画後の運転計画を示す図で、冷媒空調機Ａが１８時までに復旧する場合の例を示す図である。なお、能力条件がある場合の各空調機に対応する外気温度範囲は、図９及び図１１と同様である。
上記の能力条件がない場合と同様、再計画後の運転計画は、負荷がピークになる時間帯における冷媒空調機Ｂの運転時間を短縮し、消費電力の低減を図ることが可能な運転計画となっている。

以上説明したように、本実施の形態の空調システムの制御装置１は、冷媒を循環させて空調を行う複数の冷媒空調機Ａ、Ｂと、冷媒を循環させて生成した冷熱を蓄熱槽３２に蓄熱する蓄熱運転及び蓄熱槽３２の冷熱を用いて空調を行う蓄熱利用運転を行う蓄熱空調機Ｃと、を有し、建物４０内を空調する空調システムの制御装置１である。空調システムの制御装置１は、気象予報データを取得する情報取得部２と、建物４０の将来の期間における負荷を予測する負荷予測部３と、負荷予測部３で予測された負荷と気象予報データとに基づいて空調システムの消費電力が削減されるように運転計画を作成する運転計画作成部４とを備える。また、空調システムの制御装置１は、運転計画に従って空調システムの運転を制御する制御指令指示部７と、複数の冷媒空調機Ａ、Ｂのそれぞれの故障を検知する故障検知部５と、故障検知部５で故障が検知された場合に、故障が発生した故障機を修復するために要する修復時間を予測する修復時間予測部６と、を備える。運転計画作成部４は、故障が検知された場合、修復時間に基づいて運転計画を再計画する。

このように、故障機を修復するために要する修復時間を予測し、予測結果に基づいて運転計画を再計画するので、冷媒空調機の故障が発生した場合にも、消費電力の低減を図ることができる。

本実施の形態１において運転計画作成部４は、修復時間に基づいて、故障機が運転計画で運転開始すると計画された予定時刻までに復旧し、予定時刻に運転できると判断した場合、予定時刻に故障機を運転させる条件で運転計画を再計画する。

このように、故障機が予定時刻に運転できると判断した場合、予定時刻に故障機を運転させる条件で運転計画を作成できる。

本実施の形態１において運転計画作成部４は、修復時間に基づいて、故障機が運転計画で運転開始すると計画された予定時刻までに復旧できない場合、予定時刻に故障機を運転させない条件で運転計画を再計画する。

このように、故障機が予定時刻に運転できないと判断した場合、予定時刻に故障機を運転させる条件で運転計画を作成できる。

本実施の形態１において複数の冷媒空調機Ａ、Ｂ及び蓄熱空調機Ｃの蓄熱運転のそれぞれは、互いに異なる外気温度−ＣＯＰ特性を有する。運転計画作成部４は、複数の冷媒空調機Ａ、Ｂ及び蓄熱空調機Ｃの蓄熱運転のそれぞれを、自身のＣＯＰが最大となる外気温度を含む外気温度範囲で運転させることを条件とした高効率運転条件を有する。運転計画作成部４は、気象予報データに含まれる外気温度が、予め設定された蓄熱利用開始温度以上の時間帯では蓄熱空調機Ｃに蓄熱利用運転を行わせ、外気温度が蓄熱利用開始温度未満の時間帯では、高効率運転条件を満たすように運転計画を作成する。

このように、運転計画作成部４は、高効率運転条件を満たすように運転計画を作成するため、消費電力の低減を図った最適な運転を行うことができる。

本実施の形態の運転計画作成部４は、再計画の際、故障機以外の冷媒空調機について、冷媒空調機に対応する外気温度範囲の上限温度を、ＣＯＰが最大となる温度側に補正し、補正後の外気温度範囲で冷媒空調機が運転されるように冷媒空調機の再計画を行う。また、運転計画作成部４は、補正後の上限温度と、負荷予測部３で予測された負荷とに基づいて蓄熱運転及び蓄熱利用運転の再計画を行う。

このように、故障が発生した場合、故障機以外の冷媒空調機について、冷媒空調機に対応する外気温度範囲の上限温度を、ＣＯＰが最大となる温度側に補正するため、冷媒空調機の運転時間は、負荷がピークになる時間帯における運転時間が短くなる。したがって、故障が発生した際の再計画においても、消費電力の低減を図った運転計画を作成できる。

本実施の形態の運転計画作成部４は、補正後の上限温度と負荷予測部３で予測された負荷とに基づいて蓄熱槽３２の蓄熱量の補正熱量を算出し、補正熱量を蓄熱槽３２に蓄熱するように蓄熱運転の再計画を行う。

これにより、負荷がピークになる時間帯における冷媒空調機の運転時間を短くしたことにより処理不足となる熱量を補正熱量でカバーした運転計画を作成できる。

本実施の形態の運転計画作成部４は、複数の冷媒空調機Ａ、Ｂを、予め設定された上限能力値に能力を制限して運転を行わせる能力条件がある場合、能力条件を満たすように運転計画を作成する。

このように、能力条件がある場合にも運転計画の作成及び再計画が可能である。

本実施の形態の修復時間予測部６は、故障内容と故障内容に応じた修復時間とを対応付けて記憶した故障データベースを参照して修復時間を予測する。

このように、修復時間予測部６は、故障データベースを参照して修復時間を予測できる。

なお、上記実施の形態における各温度及び時間等の具体的数値は一例を示したに過ぎず、それらは実使用条件等に応じて適宜設定すれば良い。

１ 制御装置、２ 情報取得部、３ 負荷予測部、４ 運転計画作成部、５ 故障検知部、６ 修復時間予測部、７ 制御指令指示部、８ ＣＰＵ、９ａ メモリ、９ｂ 通信装置、１０ 室外機、１１ 室内機、２０ 室外機、２１ 室内機、３０ 室外機、３１ 室内機、３２ 蓄熱槽、４０ 建物、Ａ 冷媒空調機、Ｂ 冷媒空調機、Ｃ 蓄熱空調機。

Claims (10)

1. 冷媒を循環させて空調を行う複数の冷媒空調機と、冷媒を循環させて生成した冷熱を蓄熱槽に蓄熱する蓄熱運転及び前記蓄熱槽の冷熱を用いて空調を行う蓄熱利用運転を行う蓄熱空調機と、を有し、建物内を空調する空調システムの制御装置であって、
   気象予報データを取得する情報取得部と、
   前記建物の将来の期間における負荷を予測する負荷予測部と、
   前記負荷予測部で予測された前記負荷と前記気象予報データとに基づいて前記空調システムの消費電力が削減されるように運転計画を作成する運転計画作成部と、
   前記運転計画に従って前記空調システムの運転を制御する制御指令指示部と、
   前記複数の冷媒空調機のそれぞれの故障を検知する故障検知部と、
   前記故障検知部で故障が検知された場合に、故障が発生した故障機を修復するために要する修復時間を予測する修復時間予測部と、を備え、
   前記運転計画作成部は、故障が検知された場合、前記修復時間に基づいて運転計画を再計画する空調システムの制御装置。
2. 前記運転計画作成部は、前記修復時間に基づいて、前記故障機が前記運転計画で運転開始すると計画された予定時刻までに復旧し、前記予定時刻に運転できると判断した場合、前記予定時刻に前記故障機を運転させる条件で運転計画を再計画する請求項１記載の空調システムの制御装置。
3. 前記運転計画作成部は、前記修復時間に基づいて、前記故障機が前記運転計画で運転開始すると計画された予定時刻までに復旧できない場合、前記予定時刻に前記故障機を運転させない条件で運転計画を再計画する請求項１又は請求項２記載の空調システムの制御装置。
4. 前記複数の冷媒空調機及び前記蓄熱空調機の前記蓄熱運転のそれぞれは、互いに異なる外気温度−ＣＯＰ特性を有し、
   前記運転計画作成部は、
   前記複数の冷媒空調機及び前記蓄熱空調機の前記蓄熱運転のそれぞれを、自身のＣＯＰが最大となる外気温度を含む外気温度範囲で運転させることを条件とした高効率運転条件を有し、
   前記気象予報データに含まれる外気温度が、予め設定された蓄熱利用開始温度以上の時間帯では前記蓄熱空調機に前記蓄熱利用運転を行わせ、前記外気温度が前記蓄熱利用開始温度未満の時間帯では、前記高効率運転条件を満たすように運転計画を作成する請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の空調システムの制御装置。
5. 前記運転計画作成部は、前記再計画の際、前記故障機以外の前記冷媒空調機について、前記冷媒空調機に対応する前記外気温度範囲の上限温度を、前記ＣＯＰが最大となる温度側に補正し、補正後の前記外気温度範囲で前記冷媒空調機が運転されるように前記冷媒空調機の再計画を行うと共に、補正後の前記上限温度と、前記負荷予測部で予測された前記負荷とに基づいて前記蓄熱運転及び前記蓄熱利用運転の再計画を行う請求項４記載の空調システムの制御装置。
6. 前記運転計画作成部は、補正後の前記上限温度と前記負荷予測部で予測された前記負荷とに基づいて前記蓄熱槽の蓄熱量の補正熱量を算出し、前記補正熱量を前記蓄熱槽に蓄熱するように前記蓄熱運転の再計画を行う請求項５記載の空調システムの制御装置。
7. 前記運転計画作成部は、前記複数の冷媒空調機を、予め設定された上限能力値に能力を制限して運転を行わせる能力条件がある場合、前記能力条件を満たすように運転計画を作成する請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の空調システムの制御装置。
8. 前記修復時間予測部は、故障内容と前記故障内容に応じた前記修復時間とを対応付けて記憶した故障データベースを参照して前記修復時間を予測する請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の空調システムの制御装置。
9. 冷媒を循環させて空調を行う複数の冷媒空調機と、冷媒を循環させて生成した冷熱を蓄熱槽に蓄熱する蓄熱運転及び前記蓄熱槽の冷熱を用いて空調を行う蓄熱利用運転を行う蓄熱空調機と、を有し、建物内を空調する空調システムの制御方法であって、
   前記建物の将来の期間において発生すると予測した前記負荷と気象予報データとに基づいて前記空調システムの消費電力が削減されるように運転計画を作成し、運転計画に従って前記空調システムの運転を制御するようにしており、
   前記冷媒空調機の故障が検知された場合に、故障が発生した故障機を修復するために要する修復時間を予測し、前記修復時間に基づいて運転計画を再計画する空調システムの制御方法。
10. 冷媒を循環させて空調を行う複数の冷媒空調機と、冷媒を循環させて生成した冷熱を蓄熱槽に蓄熱する蓄熱運転及び前記蓄熱槽の冷熱を用いて空調を行う蓄熱利用運転を行う蓄熱空調機と、を有し、建物内を空調する空調システムであって、
    制御装置を有し、
    前記制御装置は、
    気象予報データを取得する情報取得部と、
    前記建物の将来の期間における負荷を予測する負荷予測部と、
    前記負荷予測部で予測された前記負荷と前記気象予報データとに基づいて前記空調システムの消費電力が削減されるように運転計画を作成する運転計画作成部と、
    前記運転計画に従って前記空調システムの運転を制御する制御指令指示部と、
    前記複数の冷媒空調機のそれぞれの故障を検知する故障検知部と、
    前記故障検知部で故障が検知された場合に、故障が発生した故障機を修復するために要する修復時間を予測する修復時間予測部と、を備え、
    前記運転計画作成部は、故障が検知された場合、前記修復時間に基づいて運転計画を再計画する空調システム。

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