TWI407060B - 空調控制裝置以及空調控制方法 - Google Patents

Description

空調控制裝置以及空調控制方法

本發明是關於一種控制空調機的空調控制裝置以及空調控制方法。

在習知技術中，當進行室內的溫度控制或濕度控制時，是進行反饋控制，亦即，根據設定溫度與室內溫度的溫度偏差或者設定濕度與室內濕度的濕度偏差，利用PID運算而決定操作量，並利用該操作量而調節閥門的開度(例如參照專利文獻1、專利文獻2)。

〔專利文獻1〕日本專利早期公開之特開平8-115102號公報

〔專利文獻2〕日本專利早期公開之特開2004-69134號公報

設定溫度或設定濕度等控制目標值的設定是由用戶進行，室內溫度或濕度等計測值是由感測器進行計測，通常，空調控制系統不能進行這些控制目標值或計測值的妥當性判斷。因此，習知的空調控制系統即使在形成與設計能力設計值相差較遠的溫度設定或濕度設定的情況下，或者計測值因設置環境等要因而無法計測正確的溫濕度的情況下，也持續地調節操作量以使室內的溫濕度與控制目標值一致。

但是，這種控制方法在例如只能使室內溫度下降到22℃的空調機被設定為20℃的設定溫度之情況下，儘管 呈現能力不足的狀況但閥門的操作量達到100%，存在從熱源機利用泵部被供給到空調機的冷媒大於等於設計流量，且空調機的入口和出口處的冷媒的溫度差小於等於設計值，不只是極大地消耗搬運動力，且熱源機的運轉效率惡化之問題。

空調所利用的熱媒的溫度差小於等於設計值之問題，在建築設備行業以前就進行過討論，但目前還沒有發現有效的解決辦法。

本發明的目的是提供一種為了解決上述課題而形成的，能夠改善熱媒的溫度差，且使熱源的運轉效率提高之空調控制裝置以及空調控制方法。

本發明為一種藉由調整閥門的開度而控制對空調機的熱媒的供給量之空調控制裝置，包括：空調負荷取得裝置，其取得空調負荷的值；上限值變更裝置，其依據前述空調負荷，而變更賦予前述閥門的操作量的上限值或前述熱媒的供給量的上限值。

而且，在本發明的空調控制裝置的1構成例中，前述空調負荷取得裝置在前述空調機為變風量空調機的情況下，使供氣風量為前述空調負荷。

而且，在本發明的空調控制裝置的1構成例中，前述空調負荷取得裝置在前述空調機為定風量空調機的情況下，計算外部氣體焓，並將該外部氣體焓作為前述空調負荷。

而且，在本發明的空調控制裝置的1構成例中，前述上限值變更裝置是與前述空調負荷成比例地，變更前述操作量的上限值或前述熱媒的供給量的上限值。

而且，本發明的空調控制方法包括：空調負荷取得步驟，其取得空調負荷的值；上限值變更步驟，其依據前述空調負荷，將賦予前述閥門的操作量的上限值或前述熱媒的供給量的上限值進行變更。

如利用本發明，則藉由依據空調負荷而變更操作量的上限值或對空調機的熱媒供給量的上限值，從而即使為在過度的設定值下進行運用的情況等，也不會使閥門極端地過度打開，不會流過大於等於設計流量的熱媒。結果，本發明可改善空調機入口和出口處的熱媒的溫度差以使其大於等於設計值，且使熱源機的運轉效率提高。

〔第1實施形態〕

以下，參照圖示對本發明的實施形態進行說明。圖1所示為本發明的第1實施形態之空調控制系統的構成的方塊圖。

在圖1中，1為生成冷水和溫水等熱媒的熱源機，2為用於搬運熱源機1所生成的熱媒之熱媒泵，3為將來自多個熱源機1的熱媒進行混合的去路集管(header)，4為去水管路，5為接收從去路集管3通過去水管路4所送來的熱媒的供給之空調機，6為回水管路，7為使在空調機5中進行換熱並通過回水管路6被送來之熱媒返回的回路集 管，8為控制從去路集管3被供給到空調機5的熱媒的流量之閥門，9為將從去路集管3被供給到空調機5的熱媒的溫度作為去水溫度進行計測之去水溫度感測器，10為將從空調機5返回到回路集管7的熱媒的溫度作為回水溫度進行計測之回水溫度感測器，11為將從空調機5返回到回路集管7的熱媒的流量(被供給到空調機5的熱媒的流量)作為負荷流量進行計測之流量計，12為計測從空調機5所送出的供氣的溫度之供氣溫度感測器，13為外部氣體溫度感測器，14為外部氣體濕度感測器，15為空調控制裝置，16為送風機，17為空調機5的盤管(coil)。

利用熱媒泵2所壓送的熱媒是利用熱源機1被冷卻或加熱，並在去路集管3進行混合，再通過去水管路4被供給到空調機5。然後，在空調機5中進行換熱，並通過回水管路6返回到回水集管7，再利用熱媒泵2進行壓送，而在以上的路徑中進行循環。例如，在使熱源機1為冷凍機的情況下，熱媒為冷水，在將熱源機1為加熱機的情況下，熱媒為溫水。

空調機5將從作為空調控制區域的室內返回到空調控制系統的空氣(返回氣體)和外部氣體的混合氣體進行冷卻或加熱，並將冷卻或加熱了的供給氣體利用送風機16送入到作為空調控制區域的室內。在本實施形態中，是對空調機5為VAV(Variable Air Volume，變風量)方式的空調機的情況進行說明。

圖2所示為空調控制裝置15的構成例子的框圖。空調 控制裝置15包括運算部150、空調負荷取得部151和操作量上限值變更部152。

圖3所示為空調控制裝置15的動作的流程圖。首先，空調控制裝置15的運算部150接收供氣溫度信號(圖3的步驟S1)，其中，該供氣溫度信號表示由供氣溫度感測器12所計測的供氣溫度。

空調控制裝置15的空調負荷取得部151取得供氣風量的值作為空調負荷(步驟S2)。

空調控制裝置15的操作量上限值變更部152，依據空調負荷而變更操作量的上限值或熱媒的空調機通過流量的上限值(步驟S3)。

在本實施形態中，設想峰值負荷時的供氣風量為100%，閥門開度為100%。如供給到空調機5的入口空氣(混合氣體)及出口空氣的條件相同，則與供氣風量變化成比例，冷熱消耗量應減少。與夏季的峰值負荷相比，中間期、冬期是呈入口空氣負荷確實地減少的趨向。亦即，如設想與供氣風量成比例的負荷，則可認為不會形成空調能力不足。因此，操作量上限值變更部152是如圖4所示那樣，與空調負荷(供氣風量)成比例地變更操作量上限值。在圖4的例子中，當空調負荷為最大負荷100%時，是使操作量上限值為最大值100%，當空調負荷只有最大負荷時的50%時，是使操作量上限值為最大值的50%左右。在設定圖4的特性的過程中，也可考慮控制的安全性。

空調控制裝置15的運算部150對空調機5進行控制， 以使供氣溫度感測器12所計測的供氣溫度和操作人員或室內的居住者所設定的設定溫度相一致。亦即，運算部150根據設定溫度和供氣溫度的偏差，利用例如PID運算求取操作量且計算供氣風量，並將所計算的操作量輸出到空調機5的閥門8，且控制閥門開度，而且對送風機16的風扇旋轉數進行控制，以使運算的風量的供氣從空調機5被送出(步驟S4)。此時，運算部150將由操作量上限值變更部152所變更的操作量上限值以下的操作量，輸出到閥門8。亦即，運算部150在所計算的操作量小於等於操作量上限值的情況下，直接將所計算的操作量輸出到閥門8，而在所計算的操作量超出操作量上限值的情況下，將操作量上限值輸出到閥門8。

以上那種圖3所示的處理一直反復進行到系統停止動作為止(在圖3的步驟S5中為YES)。

另外，也可利用濕度感測器計測供氣的濕度，並使運算部150根據設定濕度和現在的供氣濕度之偏差而計算操作量。

這樣，在本實施形態中，藉由依據空調負荷而變更操作量的上限值，可對由反饋控制所形成的操作量自動地施加限制，即使為在過度的設定值下進行運用的情況等，閥門8也不會極端地過度打開，不會流過大於等於設計流量的熱媒。結果，能夠改善空調機5的入口和出口處之熱媒的溫度差以使其大於等於設計值，且可提高熱源機1的運轉效率。

〔第2實施形態〕

接著，對本發明的第2實施形態進行說明。在本實施形態中，由於空調控制系統的構成與第1實施形態相同，所以利用圖1的符號進行說明。在本實施形態中，是對空調機5為定風量空調機的情況進行說明。

圖5所示為本實施形態的空調控制裝置15之構成例子的方塊圖。空調控制裝置15包括運算部150、空調負荷取得部151a、操作量上限值變更部152a。在本實施形態中，也是空調控制裝置15的動作與圖3相同。

與第1實施形態相同，空調控制裝置15的運算部150計算操作量，以使供氣溫度和設定溫度一致，但供氣風量是設定為一定值。

在本實施形態中，由於供氣風量一定，所以是將外部氣體焓用作空調負荷的代替資訊。空調負荷取得部151a從外部氣體溫度感測器13所計測的外部氣體溫度和外部氣體濕度感測器14所計測的外部氣體濕度，計算外部氣體的保有熱量亦即外部氣體焓，並將該外部氣體焓作為空調負荷的推定值。

在本實施形態中，夏季峰值時的空調負荷的詳細內容是設想為外部氣體的影響部分(外部氣體負荷、驅體負荷)40%，室內發熱的影響部分60%，並假設與外部氣體焓的減少成比例，外部氣體的影響部分成比例地下降，而變更操作量上限值。室內負荷變動因為補充困難，所以使空調負荷的變動要因只為外部氣體影響部分。因此，本實施形 態的操作量上限值變更部152a如圖6所示，是與空調負荷(外部氣體焓)成比例地變更操作量上限值。

這樣，在本實施形態中，也可得到與第1實施形態同樣的效果。

另外，在第1、第2實施形態中，是依據空調負荷而變更操作量的上限值，但也可依據空調負荷而變更對空調機5的熱媒供給量的上限值。在這種情況下，可使閥門8具有流量計測機能，並從上限值變更部152、152a對閥門8設定流量的上限值，而使閥門8在設定的上限值以下的流量範圍內流過熱媒。

而且，利用第1、第2實施形態所說明的空調控制裝置，是藉由具有運算裝置、記憶裝置及介面的計算機以及控制這些硬件資源的程式而實現。

而且，在第1、第2實施形態中，是列舉供氣風量和外部氣體熱焓作為空調負荷的例子而進行說明，但並不限定於此，也可使外部氣體溫度、室內的插座電力、也包括照明在內的室內的消耗電力、室內人數、CO₂濃度、冷水負荷熱量等作為空調負荷。

本發明可應用於空調控制。

1‧‧‧熱源機

2‧‧‧熱媒泵

3‧‧‧去路集管(header)

4‧‧‧去水管路

5‧‧‧空調機

6‧‧‧回水管路

7‧‧‧回水集管

8‧‧‧閥門

9‧‧‧去水溫度感測器

10‧‧‧回水溫度感測器

11‧‧‧流量計

12‧‧‧供氣溫度感測器

13‧‧‧外部氣體溫度感測器

14‧‧‧外部氣體濕度感測器

15‧‧‧空調控制裝置

16‧‧‧送風機

17‧‧‧盤管(coil)

150‧‧‧運算部

151、151a‧‧‧空調負荷取得部

152、152a‧‧‧操作量上限值變更部

圖1所示為關於本發明的第1實施形態之空調控制系統的構成的方塊圖。

圖2所示為圖1的空調控制系統的空調控制裝置之構成例子的方塊圖。

圖3所示為圖2的空調控制裝置之動作的流程圖。

圖4所示為在本發明的第1實施形態中的供氣風量和操作量上限值之關係。

圖5所示為關於本發明的第2實施形態的空調控制裝置之構成例子的方塊圖。

圖6所示為在本發明的第2實施形態中的外部氣體焓和操作量上限值之關係。

1‧‧‧熱源機

2‧‧‧熱媒泵

3‧‧‧去路集管(header)

4‧‧‧去水管路

5‧‧‧空調機

6‧‧‧回水管路

7‧‧‧回水集管

8‧‧‧閥門

9‧‧‧去水溫度感測器

10‧‧‧回水溫度感測器

11‧‧‧流量計

12‧‧‧供氣溫度感測器

13‧‧‧外部氣體溫度感測器

14‧‧‧外部氣體濕度感測器

15‧‧‧空調控制裝置

16‧‧‧送風機

17‧‧‧盤管(coil)

Claims (5)

1. 一種空調控制裝置，為一種藉由調整閥門的開度而控制對空調機的熱媒的供給量之空調控制裝置，包括：空調負荷取得裝置，取得空調負荷的值；以及上限值變更裝置，依據前述空調負荷，而變更賦予前述閥門的操作量的上限值或前述熱媒的供給量的上限值。
2. 如申請專利範圍第1項所述的空調控制裝置，其中，前述空調負荷取得裝置在前述空調機為變風量空調機的情況下，使供氣風量為前述空調負荷。
3. 如申請專利範圍第1項所述的空調控制裝置，其中，前述空調負荷取得裝置在前述空調機為定風量空調機的情況下，計算外部氣體焓，並將該外部氣體焓作為前述空調負荷。
4. 如申請專利範圍第1項所述的空調控制裝置，其中，前述上限值變更裝置是與前述空調負荷成比例地，變更前述操作量的上限值或前述熱媒的供給量的上限值。
5. 一種空調控制方法，為一種藉由調整閥門的開度而控制對空調機的熱媒的供給量之空調控制方法，包括：空調負荷取得步驟，取得空調負荷的值；以及上限值變更步驟，依據前述空調負荷，將賦予前述閥門的操作量的上限值或前述熱媒的供給量的上限值進行變更。