WO2021084568A1 - 制御装置、空気調和システム及び空気調和システムの制御方法 - Google Patents

制御装置、空気調和システム及び空気調和システムの制御方法 Download PDF

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WO2021084568A1
WO2021084568A1 PCT/JP2019/042106 JP2019042106W WO2021084568A1 WO 2021084568 A1 WO2021084568 A1 WO 2021084568A1 JP 2019042106 W JP2019042106 W JP 2019042106W WO 2021084568 A1 WO2021084568 A1 WO 2021084568A1
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temperature
humidity
air conditioner
target
capacity
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PCT/JP2019/042106
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English (en)
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貴大 橋川
守 濱田
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/46—Improving electric energy efficiency or saving
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/62—Control or safety arrangements characterised by the type of control or by internal processing, e.g. using fuzzy logic, adaptive control or estimation of values
    • F24F11/63—Electronic processing
    • F24F11/65—Electronic processing for selecting an operating mode
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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    • F24F2110/20—Humidity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24F2140/00—Control inputs relating to system states
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/19—Calculation of parameters

Definitions

  • the present invention relates to the control of an air conditioning system.
  • An air conditioning system consisting of an internal air conditioner that takes in indoor air and adjusts the temperature and then outputs it to the room, and an external air conditioner that takes in outdoor air for ventilation and adjusts the temperature and then outputs it to the room.
  • an air conditioning system having this configuration, there is a latent heat sensible heat separation air conditioning system in which the internal air conditioner is mainly responsible for temperature control and the external air conditioner is mainly responsible for humidity control.
  • Latent heat sensible heat separation air conditioning is aimed at energy saving operation.
  • the set temperature which is the target temperature
  • the set humidity which is the target humidity
  • the air conditioning system is for improving the comfort of the indoor space.
  • PMV Predicted Mean Vote
  • PMV is an index for evaluating the comfort of an indoor space.
  • PMV is an index calculated from six factors that affect thermal comfort. The six elements are room temperature, average radiation temperature, relative humidity, average wind speed, metabolic rate, and clothing amount.
  • the internal air conditioner and the external air conditioner have been controlled independently. Therefore, there is a risk that proper control will not be performed based on comfort. It is an object of the present invention to enable appropriate control based on comfort.
  • the control device is An internal air conditioner that takes in air in the target space and adjusts the temperature and then outputs it to the target space, and an external air conditioner that takes in air outside the target space and adjusts the temperature and outputs it to the target space.
  • a control device controls an air conditioning system equipped with A setting unit that accepts input of information on the comfort of the target space and sets a target value for the comfort.
  • a control unit that controls both the internal air conditioner and the external air conditioner based on the target value set by the setting unit is provided.
  • a target value for comfort is set, and both the internal and external air conditioners are controlled based on the target value. Since both the internal and external air conditioners are controlled, appropriate control based on comfort is possible.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the overall operation of the control device 40 according to the first embodiment.
  • the flowchart of the specific process which concerns on Embodiment 1. Explanatory drawing of the combination of temperature and humidity when the target PMV is lowered.
  • the air conditioning system 10 includes an internal air conditioner 20, an external air conditioner 30, and a control device 40.
  • the internal controller 20 takes in the air in the target space 50, adjusts the temperature, and outputs the air to the target space.
  • the external controller 30 takes in the air outside the target space 50, adjusts the temperature, and outputs the air to the target space 50.
  • the control device 40 controls the internal air conditioner 20 and the external air conditioner 30.
  • the configuration of the internal adjustment machine 20 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the internal adjustment machine 20 includes an outdoor unit 21 and one or more indoor units 22.
  • the internal adjustment machine 20 includes two indoor units 22.
  • the outdoor unit 21 is installed outdoors, and each indoor unit 22 is installed behind the ceiling of a room constituting the indoor space which is the target space 50.
  • the outdoor unit 21 and each indoor unit 22 are connected by a refrigerant pipe 23.
  • the outdoor unit 21 is provided with a temperature detection device 24 that detects the temperature of the outside air.
  • Each indoor unit 22 is provided with a temperature detection device 25 that detects the temperature of the indoor space, which is the target space 50.
  • the outdoor unit 21 includes a compressor 211, a four-way valve 212, an outdoor heat exchanger 213, and an outdoor fan 214.
  • the compressor 211, the four-way valve 212, and the outdoor heat exchanger 213 are sequentially connected by a refrigerant pipe 215.
  • Each indoor unit 22 includes an indoor heat exchanger 221, an expansion valve 222, and an indoor fan 223.
  • the indoor heat exchanger 221 and the expansion valve 222 are sequentially connected by a refrigerant pipe 224.
  • one end of the refrigerant pipe 215 of the outdoor unit 21 and one end of the refrigerant pipe 224 of each indoor unit 22 are connected by the refrigerant pipe 23, and the other end of the refrigerant pipe 215 of the outdoor unit 21 is connected.
  • the internal adjustment system is formed by connecting the other end of the refrigerant pipe 224 of each indoor unit 22 with the refrigerant pipe 23.
  • the external air conditioner 30 includes an outdoor unit 31 and an outside air supply unit 32.
  • the outdoor unit 31 is installed outdoors, and the outside air supply unit 32 is installed behind the ceiling of a room constituting the indoor space which is the target space 50.
  • the outdoor unit 31 and the outside air supply unit 32 are connected by a refrigerant pipe 33.
  • the outdoor unit 31 is provided with a humidity detection device 34 that detects the humidity of the outside air.
  • the outside air supply unit 32 is provided with a humidity detection device 35 that detects the humidity of the indoor space, which is the target space 50.
  • the outdoor unit 31 includes a compressor 311, a four-way valve 312, an outdoor heat exchanger 313, and an outdoor fan 314.
  • the compressor 311 and the four-way valve 312 and the outdoor heat exchanger 313 are sequentially connected by a refrigerant pipe 315.
  • the outside air supply unit 32 includes a heat exchanger 321 and an expansion valve 322.
  • the heat exchanger 321 and the expansion valve 322 are sequentially connected by the refrigerant pipe 323.
  • one end of the refrigerant pipe 315 of the outdoor unit 31 and one end of the refrigerant pipe 323 of the outside air supply unit 32 are connected by the refrigerant pipe 33, and the other end of the refrigerant pipe 315 of the outdoor unit 31 is connected.
  • the external adjustment system is configured by connecting the other end of the refrigerant pipe 323 of the outside air supply unit 32 with the refrigerant pipe 33.
  • the outside air supply unit 32 includes a heat exchanger 321 and an expansion valve 322 shown in FIG. 3, an air supply blower 324, an exhaust blower 325, and a heat exchanger 326.
  • the air supply blower 324 is a blower for supplying outdoor air into the room.
  • the exhaust blower 325 is a blower for exhausting indoor air to the outside of the room.
  • the heat exchanger 326 is a device that exchanges heat between the outdoor air taken in by the air supply blower 324 and the indoor air discharged by the exhaust blower 325.
  • the configuration of the control device 40 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
  • the control device 40 is a computer.
  • the control device 40 includes hardware such as a processor 41, a memory 42, a storage 43, and a communication interface 44.
  • the processor 41 is connected to other hardware via a signal line and controls these other hardware.
  • the processor 41 is an IC (Integrated Circuit) that performs processing.
  • the processor 41 is a CPU (Central Processing Unit).
  • the memory 42 is a storage device that temporarily stores data.
  • the memory 42 is a SRAM (Static Random Access Memory) or a DRAM (Dynamic Random Access Memory).
  • the storage 43 is a storage device for storing data.
  • the storage 43 is an HDD (Hard Disk Drive).
  • the communication interface 44 is an interface for communicating with an external device.
  • the communication interface 44 is a port of Ethernet (registered trademark) or USB (Universal Serial Bus).
  • the control device 40 includes a setting unit 411, a specific unit 412, and a control unit 413 as functional components.
  • the specific unit 412 includes a combination specific unit 414, a load calculation unit 415, a power calculation unit 416, and a target specific unit 417 as functional components.
  • the functions of each functional component of the control device 40 are realized by software.
  • the storage 43 stores a program that realizes the functions of each functional component of the control device 40. This program is read into the memory 42 by the processor 41 and executed by the processor 41. As a result, the functions of each functional component of the control device 40 are realized.
  • each functional component of the control device 40 is realized by software. However, each functional component of the control device 40 may be realized by hardware. When each functional component is realized by hardware, it includes an electronic circuit instead of the processor 11, the memory 12, and the storage 13.
  • the electronic circuit is a dedicated circuit that realizes the functions of each functional component, the memory 12, and the storage 13.
  • As the electronic circuit a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, a logic IC, a GA (Gate Array), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and an FPGA (Field-Programmable Gate Array) are assumed. Will be done.
  • Each functional component may be realized by one electronic circuit, or each functional component may be distributed and realized by a plurality of electronic circuits.
  • the operation of the control device 40 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 11.
  • the operation procedure of the control device 40 according to the first embodiment corresponds to the control method of the air conditioning system 10 according to the first embodiment.
  • the program that realizes the operation of the control device 40 according to the first embodiment corresponds to the control program of the air conditioning system 10 according to the first embodiment.
  • Step S11 Setting process
  • the setting unit 411 accepts input of information regarding the comfort of the target space 50, and sets a target value for the comfort of the target space 50. Comfort is specified at least by temperature and humidity.
  • PMV is used as an index of comfort.
  • the controller of the air conditioning system 10 is operated by the user, and information regarding the comfort of the target space 50 such as "hot” or "cold” is input. Then, the setting unit 411 sets the target value for comfort according to the input information about comfort.
  • the setting unit 411 sets a value lower than the currently set target PMV as the value of the target PMV which is the target value. Further, for example, when the information "cold” is input, the setting unit 411 sets a value higher than the currently set target PMV as the value of the target PMV which is the target value.
  • Step S12 Specific processing
  • the identification unit 412 specifies one combination from a plurality of combinations of temperature and humidity that satisfy the target value set in step S11.
  • the specific unit 412 controls the temperature and humidity in the combination to be the temperature and humidity of the target space 50 among the plurality of combinations of temperatures and humidity satisfying the target values set in step S11.
  • a combination is specified in which the total power consumption, which is the sum of the power consumption of the internal air conditioner 20 and the power consumption of the external air conditioner 30, which is necessary for this purpose is reduced.
  • Step S13 Control process
  • the control unit 413 controls the internal air conditioner 20 and the external air conditioner 30 so that the temperature and humidity of the target space 50 are equal to the temperature and humidity in the combination specified in step S12. Specifically, the control unit 413 controls the internal adjustment machine 20 so that the temperature of the target space 50 becomes the temperature in the combination specified in step S12. Further, the control unit 413 controls the external regulator 30 so that the humidity of the target space 50 becomes the humidity in the combination specified in step S12.
  • Step S21 Combination identification process
  • the combination specifying unit 414 specifies a plurality of combinations of temperature and humidity that satisfy the target PMV, which is a target value.
  • the target PMV which is a target value.
  • the target PMV may have a certain range.
  • the target PMV When the target PMV is updated to a value lower than the current target PMV, the combination of temperature and humidity that satisfies the target value is (A) lowering the temperature and increasing the absolute humidity, and (B) temperature. And there are cases where the absolute humidity is lowered, and there are cases where (C) the temperature is raised and the absolute humidity is lowered.
  • A lowering the temperature and increasing the absolute humidity
  • B temperature
  • C temperature
  • the temperature and humidity of the target space 50 are the values indicated by the points X.
  • the information "hot" is input in step S11 and the target PMV is newly set to ⁇ 0.3.
  • the alternate long and short dash line L1 indicates the combination of temperature and humidity at which the PMV is ⁇ 0.3. That is, the temperature and humidity indicated by the points on the alternate long and short dash line L1 have a PMV of ⁇ 0.3.
  • the alternate long and short dash line L1 includes a range corresponding to the above-mentioned cases (A), (B) and (C) with respect to the temperature and humidity indicated by the point X.
  • the combination of temperature and humidity that satisfies the target value includes (A) lowering the temperature and increasing the absolute humidity, and (B'). There are cases where the temperature and absolute humidity are raised, and cases where (C) the temperature is raised and the absolute humidity is lowered.
  • the currently set target PMV is 0, and the temperature and humidity of the target space 50 are the values indicated by the points X. Then, it is assumed that the information "cold" is input in step S11 and the target PMV is newly set to +0.3.
  • the alternate long and short dash line L2 shows the combination of temperature and humidity at which PMV becomes +0.3.
  • the alternate long and short dash line L2 includes a range corresponding to the above-mentioned cases (A), (B'), and (C) with respect to the temperature and humidity indicated by the point X.
  • the combination specifying unit 414 identifies a plurality of combinations of temperature and humidity that satisfy the target value by extracting a plurality of points on the straight line L3 indicating the target PMV set in step S11. .. Specifically, the combination specifying unit 414 extracts a plurality of points by extracting points at arbitrary intervals from the lines in the range of possible temperature and humidity in the straight line L3 indicating the target PMV. In FIG. 10, the combination specifying unit 414 extracts a combination of a temperature of 25.0 ° C. and a humidity of 70%, a combination of a temperature of 25.5 ° C. and a humidity of 60%, and a temperature of 26. Four combinations are specified: a combination of 0 ° C. and a humidity of 50%, a combination of a temperature of 26.5 ° C. and a humidity of 40%. The interval for extracting points from the line segment is arbitrary. Therefore, not only four points but more points may be extracted.
  • the point on the boundary line B4 is a combination when the absolute humidity is changed and the temperature is not changed.
  • Step S22 Load calculation process
  • the load calculation unit 415 calculates the sensible heat load and the latent heat load for adjusting the temperature and humidity of the target space 50 to the temperature and humidity of the target combination for each of the plurality of combinations specified in step S21. Any method may be used for calculating the sensible heat load and the latent heat load.
  • the load calculation unit 415 calculates the sensible heat load and the latent heat load by substituting the information such as the outside air temperature and the outside air humidity and the temperature and the humidity in the target combination into the theoretical formula.
  • the load calculation unit 415 can acquire the outside air temperature by the temperature detection device 24, and can acquire the outside air humidity by the humidity detection device 34.
  • the load calculation unit 415 generates a first correlation equation between the difference ⁇ T between the outside air temperature and the temperature in the target combination and the sensible heat load. Further, the load calculation unit 415 generates a second correlation equation between the outside air humidity, the difference ⁇ x between the humidity in the target combination, and the latent heat load. Then, the load calculation unit 415 calculates the sensible heat load by substituting the difference ⁇ T into the first correlation equation. Further, the load calculation unit 415 calculates the sensible heat load by substituting the difference ⁇ x into the second correlation equation.
  • the load calculation unit 415 generates a model for calculating the sensible heat load and the latent heat load from information such as the outside air temperature and the outside air humidity and the temperature and humidity in the target combination by machine learning or the like. Then, the load calculation unit 415 calculates the sensible heat load and the latent heat load by inputting information such as the outside air temperature and the outside air humidity and the temperature and the humidity in the target combination into the model.
  • Step S23 Power calculation process
  • the power calculation unit 416 targets each of the plurality of combinations specified in step S21, and from the sensible heat load and latent heat load calculated in step S22 for the target combination, the temperature and humidity in the target combination are set to the target space 50. Calculate the total power required to control the temperature and humidity. Specifically, the power calculation unit 416 simulates the operating state of the internal adjustment machine 20 when processing the sensible heat load calculated for the target combination, and calculates the power consumption of the internal adjustment machine 20. Further, the power calculation unit 416 simulates the operating state of the external air conditioner 30 when processing the latent heat load calculated for the target combination, and calculates the power consumption of the external air conditioner 30.
  • the power calculation unit 416 calculates the total power by summing the power consumption of the internal controller 20 and the power consumption of the external controller 30.
  • the power consumption calculated here is used for comparison between combinations. Therefore, it is important that the calculated power consumption magnitude relationship is correct, and the accuracy of the absolute value of power consumption is not important.
  • Step S24 Target identification process
  • the target identification unit 417 specifies a combination in which the calculated total power is small among the plurality of combinations specified in step S21. For example, as shown in FIG. 11, it is assumed that the sensible heat load and the latent heat load are calculated for the four points shown in FIG. 10, and the total power is further calculated. In this case, the target identification unit 417 specifies the combination of the temperature of 26.0 ° C. and the humidity of 50%, which have the lowest total power.
  • step S13 in FIG. 6 The control process (step S13 in FIG. 6) according to the first embodiment will be described.
  • the control unit 413 increases the capacity of the internal air conditioner 20 and decreases the capacity of the external air conditioner 30 to increase the sensible heat cooling capacity and the latent heat cooling. Reduce ability.
  • the control unit 413 lowers the sensible heat heating capacity and increases the latent heat heating capacity by lowering the capacity of the internal air conditioner 20 and increasing the capacity of the external air conditioner 30. For example, during the cooling / dehumidifying operation, the control unit 413 lowers the refrigerant evaporation temperature of the internal air conditioner 20 to increase the sensible heat capacity, raises the refrigerant evaporation temperature of the external air conditioner 30, and lowers the latent heat capacity. In the case of (B), during the cooling / dehumidifying operation, the control unit 413 increases the capacity of the internal air conditioner 20 and the capacity of the external air conditioner 30 to increase the sensible heat cooling capacity and the latent heat cooling capacity. To do.
  • the control unit 413 lowers the sensible heat heating capacity and the latent heat heating capacity by lowering the capacity of the internal air conditioner 20 and the capacity of the external air conditioner 30. For example, during the cooling / dehumidifying operation, the control unit 413 lowers the refrigerant evaporation temperature of the internal air conditioner 20 and the external air conditioner 30 to increase the sensible heat capacity and the latent heat capacity. In the case of (C), during the cooling / dehumidifying operation, the control unit 413 lowers the sensible heat cooling capacity and latent heat cooling by lowering the capacity of the internal air conditioner 20 and increasing the capacity of the external air conditioner 30. Increase ability.
  • the control unit 413 increases the capacity of the internal air conditioner 20 and decreases the capacity of the external air conditioner 30 to increase the sensible heat heating capacity and decrease the latent heat heating capacity. For example, during the cooling / dehumidifying operation, the control unit 413 raises the refrigerant evaporation temperature of the internal air conditioner 20 to lower the sensible heat capacity, lowers the refrigerant evaporation temperature of the external air conditioner 30, and increases the latent heat capacity. In the case of (B'), during the cooling / dehumidifying operation, the control unit 413 reduces the capacity of the internal air conditioner 20 and the capacity of the external air conditioner 30 to reduce the sensible heat cooling capacity and the latent heat cooling capacity. make low.
  • the control unit 413 increases the capacity of the internal air conditioner 20 and the capacity of the external air conditioner 30 to increase the sensible heat heating capacity and the latent heat heating capacity. For example, during the cooling / dehumidifying operation, the control unit 413 raises the refrigerant evaporation temperature of the internal air conditioner 20 and the external air conditioner 30 and lowers the sensible heat capacity and the latent heat capacity.
  • the control device 40 sets a target value for comfort and controls both the internal air conditioner 20 and the external air conditioner 30 based on the target value. .. Since both the internal air conditioner 20 and the external air conditioner 30 are controlled, appropriate control based on comfort becomes possible.
  • the control device 40 specifies a combination of a plurality of combinations of temperature and humidity that satisfy a target value for comfort, in which the total electric power is reduced. Then, the control device 40 controls the internal adjusting machine 20 and the external adjusting machine 30 so that the temperature and humidity of the target space 50 become the temperature and humidity in the specified combination. Therefore, it is possible to realize control of an air conditioning system that reduces power consumption while satisfying comfort.
  • the temperature and humidity of the indoor space are factors that affect the comfort of the indoor space.
  • PMV is used as an index
  • the values of sensible heat load and latent heat load change depending on the combination of temperature and humidity. For example, if the set temperature is lowered and the set humidity is raised during the cooling operation, the sensible heat load increases and the latent heat load decreases. Further, when the set temperature is raised and the set humidity is lowered during the cooling operation, the sensible heat load is lowered and the latent heat load is raised. That is, in the latent heat sensible heat separation air conditioning, the processing load of each of the internal air conditioner and the external air conditioner changes depending on the combination of the set temperature and the set humidity. Therefore, the power consumption of the air conditioning system 10 as a whole changes depending on the combination of the set temperature and the set humidity. Therefore, when the temperature and humidity are determined by the user, the power consumption may be higher than when other temperature and humidity combinations that provide the same comfort are set.
  • the specifying unit 412 specifies a plurality of combinations of temperature and humidity that satisfy the target value for comfort, calculates all the total power for each combination, and specifies the combination that reduces the total power. did.
  • the specifying unit 412 may use an optimization method to specify a combination that satisfies the target value for comfort and reduces the total power.
  • the specific unit 412 specifies a combination in which the total power is reduced by an optimization method, with a function that minimizes the total power as an objective function and a constraint that the combination of temperature and humidity satisfies the target value. To do.
  • PMV was used as an index of comfort.
  • the index of comfort is not limited to PMV.
  • other indexes may be used as long as it is an index calculated from at least temperature and humidity.
  • the internal adjusting machine 20 and the external adjusting machine 30 have a direct expansion type configuration.
  • at least one of the internal air conditioner 20 and the external air conditioner 30 does not have to be a direct expansion type configuration as long as the air conditioning capacity can be adjusted.
  • Embodiment 2 in the power calculation process, the operating points at which the power consumption of the internal adjusting machine 20 and the external adjusting machine 30 are reduced are specified, and the total power is calculated and controlled by using the power consumption at the specified operating points.
  • the process differs from the first embodiment in that the internal adjusting machine 20 and the external adjusting machine 30 are controlled at the specified operating point. In the second embodiment, these different points will be described, and the same points will be omitted.
  • step S23 the power calculation unit 416 targets each of the plurality of combinations specified in step S21, and the total power required to control the temperature and humidity in the target combination to be the temperature and humidity in the target space. To calculate. At this time, the power calculation unit 416 consumes power among the capacity settings of the internal adjuster 20 and the external adjuster 30 for controlling the temperature and humidity of the target space 50 so as to be the temperature and humidity of the target combination. Calculate the total power when the capacity setting is adopted.
  • the internal adjusting machine 20 and the external adjusting machine 30 can change the capacity setting such as the refrigerant evaporation temperature.
  • the power calculation unit 416 specifies an operating point for capacity setting such as the refrigerant evaporation temperature of the internal controller 20 that consumes less power when processing the sensible heat load calculated for the target combination.
  • the power calculation unit 416 calculates the power consumption of the internal controller 20 when the capacity setting of the specified operating point is adopted.
  • the power calculation unit 416 specifies an operating point for capacity setting such as the refrigerant evaporation temperature of the external controller 30 that consumes less power when processing the latent heat load calculated for the target combination.
  • the power calculation unit 416 calculates the power consumption of the external controller 30 when the capacity setting of the specified operating point is adopted. Then, the power calculation unit 416 calculates the total power by summing the power consumption of the internal controller 20 and the power consumption of the external controller 30.
  • the control process (step S13 in FIG. 6) according to the second embodiment will be described.
  • the control unit 413 controls the internal adjustment machine 20 with the capacity setting adopted when calculating the power consumption of the internal adjustment machine 20 in step S23. Further, the control unit 413 controls the external air conditioner 30 with the capacity setting adopted when calculating the power consumption of the external air conditioner 30 in step S23.
  • the control device 40 specifies the combination of temperature and humidity based on the power consumption in the capacity setting that reduces the power consumption. Then, the control device 40 operates the internal air conditioner 20 and the external air conditioner 30 with the capacity setting that reduces the power consumption. Therefore, the effect of energy saving assumed when the combination of temperature and humidity is specified can be obtained.
  • the control unit 413 controls the internal air conditioner 20 and the external air conditioner 30 based on the combination of temperature and humidity and the environmental conditions when controlling the internal air conditioner 20 and the external air conditioner 30. .. Therefore, the energy saving effect expected when the temperature and humidity combination is specified may not be obtained because the environmental conditions are different from those when the temperature and humidity combination is specified.
  • the second embodiment even if the environmental conditions are different from those when the combination of temperature and humidity is specified, the ability setting that reduces the power consumption adopted when calculating the power consumption is used.
  • the internal air conditioner 20 and the external air conditioner 30 are controlled. Therefore, the effect of energy saving assumed when the combination of temperature and humidity is specified can be obtained.
  • step S13 in FIG. 6 Since the environmental conditions are different from those when the combination of temperature and humidity is specified, even if the control process (step S13 in FIG. 6) is performed, the temperature and humidity of the target space 50 are larger than the temperature and humidity in the combination. It may come off. If this happens, the control unit 413 may switch to control the internal air conditioner 20 and the external air conditioner 30 according to the temperature and humidity in the combination, as in the first embodiment. Good.
  • Embodiment 3 is different from the first and second embodiments in that other conditions other than the temperature and humidity related to comfort are taken into consideration. In the third embodiment, these different points will be described, and the same points will be omitted. In the third embodiment, a case where the first embodiment is modified will be described. However, it is possible to make changes to the second embodiment.
  • the average wind speed of the target space 50 is considered as a condition other than the temperature and humidity related to comfort will be described.
  • the average wind speed may be rephrased as the average air volume.
  • the average wind speed is included as a parameter when calculating PMV. Therefore, if the average wind speed changes, the PMV also changes.
  • step S12 the specifying unit 412 specifies one combination from a plurality of combinations of temperature, humidity, and wind speed that satisfy the target values set in step S11.
  • the specific unit 412 has the temperature, humidity, and wind speed of the target space 50 as the temperature, humidity, and wind speed in the combination among the plurality of combinations of the temperature, humidity, and wind speed that satisfy the target values.
  • the control unit 413 controls the internal air conditioner 20 and the external air conditioner 30 so that the temperature, humidity, and wind speed in the combination specified in step S12 are the temperature, humidity, and wind speed of the target space 50.
  • the control unit 413 actually measures or simulates a change in the average wind speed of the target space 50 when at least one of the conditions of the blown air wind speed and the wind direction of the internal air conditioner 20 or the external air conditioner 30 is changed. Be specific. With reference to the change in the average wind speed corresponding to the change in the condition, the control unit 413 of the internal air conditioner 20 or the external air conditioner 30 so that the wind speed in the target space 50 becomes the wind speed in the combination specified in step S12. Blow-out air Change at least one of the wind speed and the wind direction.
  • step S12 in FIG. 6 The specific process (step S12 in FIG. 6) according to the third embodiment will be described with reference to FIG. 7.
  • the processes of steps S21 and S23 are different from those of the first embodiment.
  • the combination specifying unit 414 specifies a plurality of combinations of temperature, humidity, and wind speed that satisfy the target PMV, which is the target value.
  • step S23 the power calculation unit 416 controls each of the plurality of combinations specified in step S21 so that the temperature, humidity, and wind speed in the target combination are the temperature, humidity, and wind speed of the target space. Calculate the total power required for this.
  • the power calculation unit 416 consumes power when at least one of the blown air wind speed and the wind direction is changed for at least one of the internal air conditioner 20 and the external air conditioner 30 so as to obtain the wind speed in the target combination. To calculate. Then, the power calculation unit 416 calculates the total power in consideration of the power consumption when at least one of the blown air wind speed and the wind direction is changed.
  • control device 40 also considers conditions other than temperature and humidity related to comfort. This allows for better control based on comfort.

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Abstract

制御装置（４０）は、対象空間の中の空気を取り込んで温度調節した上で対象空間に出力する内調機と、対象空間の外の空気を取り込んで温度調節した上で対象空間に出力する外調機とを備える空気調和システムを制御する。設定部（４１１）は、対象空間の快適性に関する情報の入力を受け付け、快適性についての目標値を設定する。制御部（４１３）は、設定部（４１１）によって設定された目標値に基づき、内調機及び外調機の両方を制御する。

Description

制御装置、空気調和システム及び空気調和システムの制御方法
　この発明は、空気調和システムの制御に関する。
　室内の空気を取り込んで温度調節した上で室内に出力する内調機と、換気のため室外の空気を取り込んで温度調節した上で室内に出力する外調機とを備える構成の空気調和システムがある（特許文献１参照）。
　この構成の空気調和システムの制御方法として、主に内調機が温度調節を担い、主に外調機が湿度調節を担う潜熱顕熱分離空調がある。潜熱顕熱分離空調は、省エネルギー運転を目的としている。
　潜熱顕熱分離空調では、内調機に目標とする温度である設定温度が与えられ、外調機に目標とする湿度である設定湿度が与えられる。そして、内調機が設定温度となるよう運転を行い、外調機が設定湿度となるように運転を行うことにより、ユーザが所望する空気温湿度が実現される。
　空気調和システムは、室内空間の快適性を向上するためのものである。室内空間の快適性を評価する指標として、ＰＭＶ（Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ　Ｍｅａｎ　Ｖｏｔｅ）がある。ＰＭＶは、熱的快適感に影響する６要素から算出される指標である。６要素とは、室温と、平均放射温度と、相対湿度と、平均風速と、代謝量と、着衣量とである。
特開２０１９－０７８５０１号公報
　従来は、内調機及び外調機がそれぞれ独立して制御されていた。そのため、快適性に基づき適切な制御がされない恐れがあった。
　この発明は、快適性に基づく適切な制御を可能にすることを目的とする。
　この発明に係る制御装置は、
　対象空間の中の空気を取り込んで温度調節した上で前記対象空間に出力する内調機と、前記対象空間の外の空気を取り込んで温度調節した上で前記対象空間に出力する外調機とを備える空気調和システムを制御する制御装置であり、
　前記対象空間の快適性に関する情報の入力を受け付け、前記快適性についての目標値を設定する設定部と、
　前記設定部によって設定された前記目標値に基づき、前記内調機及び前記外調機の両方を制御する制御部と
を備える。
　この発明では、快適性についての目標値を設定し、目標値に基づき内調機及び外調機の両方を制御する。内調機及び外調機の両方を制御するため、快適性に基づく適切な制御が可能になる。
実施の形態１に係る空気調和システム１０の構成図。 実施の形態１に係る内調機２０の構成図。 実施の形態１に係る外調機３０の構成図。 実施の形態１に係る外気供給ユニット３２の構成図。 実施の形態１に係る制御装置４０の構成図。 実施の形態１に係る制御装置４０の全体的な動作を示すフローチャート。 実施の形態１に係る特定処理のフローチャート。 目標ＰＭＶを低くする場合の温度及び湿度の組合せの説明図。 目標ＰＭＶを高くする場合の温度及び湿度の組合せの説明図。 実施の形態１に係る組合せ特定処理の説明図。 実施の形態１に係る対象特定処理の説明図。
　実施の形態１．
　＊＊＊構成の説明＊＊＊
　図１を参照して、実施の形態１に係る空気調和システム１０の構成を説明する。
　空気調和システム１０は、内調機２０と、外調機３０と、制御装置４０とを備える。内調機２０は、対象空間５０の中の空気を取り込んで温度調節した上で対象空間に出力する。外調機３０は、対象空間５０の外の空気を取り込んで温度調節した上で対象空間５０に出力する。制御装置４０は、内調機２０及び外調機３０を制御する。
　図１及び図２を参照して、実施の形態１に係る内調機２０の構成を説明する。
　内調機２０は、室外機２１と、１台以上の室内機２２とを備える。図１及び図２では、内調機２０は、２台の室内機２２を備えている。室外機２１は屋外に設置され、各室内機２２は対象空間５０である室内空間を構成する部屋の天井裏等に設置される。室外機２１と各室内機２２とは、冷媒配管２３によって接続される。室外機２１には、外気の温度を検出する温度検出装置２４が設けられる。各室内機２２には、対象空間５０である室内空間の温度を検出する温度検出装置２５が設けられる。
　室外機２１は、圧縮機２１１と、四方弁２１２と、室外熱交換器２１３と、室外ファン２１４とを備える。圧縮機２１１と四方弁２１２と室外熱交換器２１３とは、冷媒配管２１５によって順次接続される。各室内機２２は、室内熱交換器２２１と、膨張弁２２２と、室内ファン２２３とを備える。室内熱交換器２２１と膨張弁２２２とは、冷媒配管２２４によって順次接続される。そして、室外機２１の冷媒配管２１５の一方の端部と各室内機２２の冷媒配管２２４の一方の端部とが冷媒配管２３によって接続され、室外機２１の冷媒配管２１５の他方の端部と各室内機２２の冷媒配管２２４の他方の端部とが冷媒配管２３によって接続されることにより、内調系統が構成される。
　図１及び図３を参照して、実施の形態１に係る外調機３０の構成を説明する。
　外調機３０は、室外機３１と、外気供給ユニット３２とを備える。室外機３１は屋外に設置され、外気供給ユニット３２は対象空間５０である室内空間を構成する部屋の天井裏等に設置される。室外機３１と外気供給ユニット３２とは、冷媒配管３３によって接続される。室外機３１には、外気の湿度を検出する湿度検出装置３４が設けられる。外気供給ユニット３２には、対象空間５０である室内空間の湿度を検出する湿度検出装置３５が設けられる。
　室外機３１は、圧縮機３１１と、四方弁３１２と、室外熱交換器３１３と、室外ファン３１４とを備える。圧縮機３１１と四方弁３１２と室外熱交換器３１３とは、冷媒配管３１５によって順次接続される。外気供給ユニット３２は、熱交換器３２１と、膨張弁３２２とを備える。熱交換器３２１と膨張弁３２２とは、冷媒配管３２３によって順次接続される。そして、室外機３１の冷媒配管３１５の一方の端部と外気供給ユニット３２の冷媒配管３２３の一方の端部とが冷媒配管３３によって接続され、室外機３１の冷媒配管３１５の他方の端部と外気供給ユニット３２の冷媒配管３２３の他方の端部とが冷媒配管３３によって接続されることにより、外調系統が構成される。
　図４を参照して、実施の形態１に係る外気供給ユニット３２の構成を説明する。
　外気供給ユニット３２は、図３に示す熱交換器３２１及び膨張弁３２２に加え、給気用送風機３２４と、排気用送風機３２５と、熱交換器３２６とを備える。給気用送風機３２４は、室外空気を室内に供給するための送風機である。排気用送風機３２５は、室内空気を室外に排出するための送風機である。熱交換器３２６は、給気用送風機３２４によって取り込まれた室外空気と、排気用送風機３２５によって排出される室内空気とを熱交換させる装置である。
　図５を参照して、実施の形態１に係る制御装置４０の構成を説明する。
　制御装置４０は、コンピュータである。
　制御装置４０は、プロセッサ４１と、メモリ４２と、ストレージ４３と、通信インタフェース４４とのハードウェアを備える。プロセッサ４１は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
　プロセッサ４１は、プロセッシングを行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ４１は、具体例としては、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）である。メモリ４２は、データを一時的に記憶する記憶装置である。メモリ４２は、具体例としては、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、又は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）である。ストレージ４３は、データを保管する記憶装置である。ストレージ４３は、具体例としては、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）である。通信インタフェース４４は、外部の装置と通信するためのインタフェースである。通信インタフェース４４は、具体例としては、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、又は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）のポートである。
　制御装置４０は、機能構成要素として、設定部４１１と、特定部４１２と、制御部４１３とを備える。特定部４１２は、機能構成要素として、組合せ特定部４１４と、負荷計算部４１５と、電力計算部４１６と、対象特定部４１７とを備える。制御装置４０の各機能構成要素の機能はソフトウェアにより実現される。
　ストレージ４３には、制御装置４０の各機能構成要素の機能を実現するプログラムが格納されている。このプログラムは、プロセッサ４１によりメモリ４２に読み込まれ、プロセッサ４１によって実行される。これにより、制御装置４０の各機能構成要素の機能が実現される。
　図５では、制御装置４０の各機能構成要素がソフトウェアで実現された。しかし、制御装置４０の各機能構成要素はハードウェアで実現されてもよい。各機能構成要素はハードウェアで実現される場合には、プロセッサ１１とメモリ１２とストレージ１３とに代えて、電子回路を備える。電子回路は、各機能構成要素と、メモリ１２と、ストレージ１３との機能とを実現する専用の回路である。
　電子回路としては、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ（Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）が想定される。各機能構成要素を１つの電子回路で実現してもよいし、各機能構成要素を複数の電子回路に分散させて実現してもよい。
　＊＊＊動作の説明＊＊＊
　図６から図１１を参照して、実施の形態１に係る制御装置４０の動作を説明する。
　実施の形態１に係る制御装置４０の動作手順は、実施の形態１に係る空気調和システム１０の制御方法に相当する。また、実施の形態１に係る制御装置４０の動作を実現するプログラムは、実施の形態１に係る空気調和システム１０の制御プログラムに相当する。
　図６を参照して、実施の形態１に係る制御装置４０の全体的な動作を説明する。
　（ステップＳ１１：設定処理）
　設定部４１１は、対象空間５０の快適性に関する情報の入力を受け付け、対象空間５０の快適性についての目標値を設定する。快適性は、少なくとも温度及び湿度から特定される。実施の形態１では、快適性の指標としてＰＭＶが用いられるものとする。
　具体的には、ユーザによって空気調和システム１０のコントローラが操作され、「暑い」又は「寒い」といった対象空間５０の快適性に関する情報が入力される。すると、設定部４１１は、入力された快適性に関する情報に応じて快適性についての目標値を設定する。例えば、「暑い」という情報が入力された場合には、設定部４１１は、目標値である目標ＰＭＶの値として、現在設定されている目標ＰＭＶよりも低い値を設定する。また、例えば、「寒い」という情報が入力された場合には、設定部４１１は、目標値である目標ＰＭＶの値として、現在設定されている目標ＰＭＶよりも高い値を設定する。
　（ステップＳ１２：特定処理）
　特定部４１２は、ステップＳ１１で設定された目標値を満たす温度及び湿度の複数の組合せから１つの組合せを特定する。
　実施の形態１では、特定部４１２は、ステップＳ１１で設定された目標値を満たす温度及び湿度の複数の組合せのうち、組合せにおける温度及び湿度に対象空間５０の温度及び湿度がなるように制御するために必要な内調機２０の消費電力と外調機３０の消費電力との合計である合計電力が少なくなる組合せを特定する。
　（ステップＳ１３：制御処理）
　制御部４１３は、ステップＳ１２で特定された組合せにおける温度及び湿度に対象空間５０の温度及び湿度がなるように、内調機２０及び外調機３０を制御する。
　具体的には、制御部４１３は、ステップＳ１２で特定された組合せにおける温度に対象空間５０の温度がなるように、内調機２０を制御する。また、制御部４１３は、ステップＳ１２で特定された組合せにおける湿度に対象空間５０の湿度がなるように、外調機３０を制御する。
　図７を参照して、実施の形態１に係る特定処理（図６のステップＳ１２）を説明する。
　（ステップＳ２１：組合せ特定処理）
　組合せ特定部４１４は、目標値である目標ＰＭＶを満たす温度及び湿度の複数の組合せを特定する。
　なお、ＰＭＶを計算する際の温度及び湿度以外のパラメータについては固定値を用いてもよいし、センサから得られる情報から概算された値を用いてもよい。また、目標値として設定可能な温度及び湿度に制約がある場合には、目標ＰＭＶに厳密に一致する温度及び湿度の組合せでなくてもよい。言い換えると、目標ＰＭＶにある程度の幅を持たせてもよい。
　図８から図１０を参照して具体的に説明する。
　目標ＰＭＶが現在の目標ＰＭＶよりも低い値に更新された場合には、目標値を満たす温度及び湿度の組合せとしては、（Ａ）温度を下げるとともに、絶対湿度を上げる場合と、（Ｂ）温度及び絶対湿度を下げる場合と、（Ｃ）温度を上げるとともに、絶対湿度を下げる場合とがある。
　図８に示すように、現在設定されている目標ＰＭＶが０であり、対象空間５０の温度及び湿度が点Ｘが示す値であったとする。そして、ステップＳ１１で「暑い」という情報が入力され、新たに目標ＰＭＶが－０．３に設定されたとする。一点鎖線Ｌ１は、ＰＭＶが－０．３となる温度及び湿度の組合せを示す。つまり、一点鎖線Ｌ１上の点が示す温度及び湿度は、ＰＭＶが－０．３となる。そして、一点鎖線Ｌ１には、点Ｘが示す温度及び湿度に対して、上述した（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の場合に相当する範囲が含まれる。
　目標ＰＭＶが現在の目標ＰＭＶよりも高い値に更新された場合には、目標値を満たす温度及び湿度の組合せとしては、（Ａ）温度を下げるとともに、絶対湿度を上げる場合と、（Ｂ’）温度及び絶対湿度を上げる場合と、（Ｃ）温度を上げるとともに、絶対湿度を下げる場合とがある。
　図９に示すように、現在設定されている目標ＰＭＶが０であり、対象空間５０の温度及び湿度が点Ｘが示す値であったとする。そして、ステップＳ１１で「寒い」という情報が入力され、新たに目標ＰＭＶが＋０．３に設定されたとする。一点鎖線Ｌ２は、ＰＭＶが＋０．３となる温度及び湿度の組合せを示す。つまり、一点鎖線Ｌ２上の点が示す温度及び湿度は、ＰＭＶが＋０．３となる。そして、一点鎖線Ｌ２には、点Ｘが示す温度及び湿度に対して、上述した（Ａ）（Ｂ’）（Ｃ）の場合に相当する範囲が含まれる。
　図１０に示すように、組合せ特定部４１４は、ステップＳ１１で設定された目標ＰＭＶを示す直線Ｌ３上の複数の点を抽出することにより、目標値を満たす温度及び湿度の複数の組合せを特定する。
　具体的には、組合せ特定部４１４は、目標ＰＭＶを示す直線Ｌ３のうち、取り得る温度及び湿度の範囲の線分から、任意の間隔で点を抽出することにより、複数の点を抽出する。図１０では、組合せ特定部４１４は、４つの点を抽出することにより、温度２５．０℃と湿度７０％との組合せと、温度２５．５℃と湿度６０％との組合せと、温度２６．０℃と湿度５０％との組合せと、温度２６．５℃と湿度４０％との組合せと、４つの組合せを特定している。
　なお、線分から点を抽出する間隔は任意である。そのため、４つの点に限らず、より多くの点が抽出されるようにしてもよい。
　なお、温度と絶対湿度との一方だけを変化させ、他方を変化させない場合もある。この場合には変化させる方だけを考慮した制御がされる。つまり、温度を変化させ絶対湿度を変化させない場合には、温度だけを考慮して内調機２０のみを制御すればよい。逆に、絶対湿度を変化させ温度を変化させない場合には、絶対湿度だけを考慮して外調機３０のみを制御すればよい。
　図８における（Ａ）の場合の範囲と（Ｂ）の場合の範囲との境界線Ｂ１上の点と、図９における（Ｂ’）の場合の範囲と（Ｃ）の場合の範囲との境界線Ｂ３上の点とが温度を変化させ絶対湿度を変化させない場合の組合せになる。また、図８における（Ｂ）の場合の範囲と（Ｃ）の場合の範囲との境界線Ｂ２上の点と、図９における（Ａ）の場合の範囲と（Ｂ’）の場合の範囲との境界線Ｂ４上の点とが絶対湿度を変化させ温度を変化させない場合の組合せになる。
　（ステップＳ２２：負荷計算処理）
　負荷計算部４１５は、ステップＳ２１で特定された複数の組合せそれぞれを対象として、対象の組合せにおける温度及び湿度に対象空間５０の温度及び湿度をするための顕熱負荷及び潜熱負荷を計算する。顕熱負荷及び潜熱負荷を計算する方法はどのような方法であってもよい。
　例えば、負荷計算部４１５は、外気温度及び外気湿度と、対象の組合せにおける温度及び湿度といった情報を理論式に代入することにより顕熱負荷及び潜熱負荷を計算する。なお、負荷計算部４１５は、温度検出装置２４によって外気温度を取得可能であり、湿度検出装置３４によって外気湿度を取得可能である。
　また、例えば、負荷計算部４１５は、外気温度と対象の組合せにおける温度との差ΔＴと、顕熱負荷との第１相関式を生成しておく。また、負荷計算部４１５は、外気湿度と、対象の組合せにおける湿度との差Δｘと、潜熱負荷との第２相関式を生成しておく。そして、負荷計算部４１５は、差ΔＴを第１相関式に代入することにより顕熱負荷を計算する。また、負荷計算部４１５は、差Δｘを第２相関式に代入することにより顕熱負荷を計算する。
　また、例えば、負荷計算部４１５は、外気温度及び外気湿度と、対象の組合せにおける温度及び湿度といった情報から顕熱負荷及び潜熱負荷を計算するモデルを機械学習等によって生成しておく。そして、負荷計算部４１５は、外気温度及び外気湿度と、対象の組合せにおける温度及び湿度といった情報をモデルに入力するにより顕熱負荷及び潜熱負荷を計算する。
　（ステップＳ２３：電力計算処理）
　電力計算部４１６は、ステップＳ２１で特定された複数の組合せそれぞれを対象として、対象の組合せについてステップＳ２２で計算された顕熱負荷及び潜熱負荷から、対象の組合せにおける温度及び湿度に対象空間５０の温度及び湿度がなるように制御するために必要な合計電力を計算する。
　具体的には、電力計算部４１６は、対象の組合せについて計算された顕熱負荷を処理する場合における内調機２０の動作状態をシミュレーションして、内調機２０の消費電力を計算する。また、電力計算部４１６は、対象の組合せについて計算された潜熱負荷を処理する場合における外調機３０の動作状態をシミュレーションして、外調機３０の消費電力を計算する。そして、電力計算部４１６は、内調機２０の消費電力と、外調機３０の消費電力とを合計して合計電力を計算する。
　なお、ここで計算される消費電力は、組合せ間での比較に用いられるものである。したがって、計算される消費電力の大小関係が正しいことが重要であり、消費電力の絶対値の精度は重要ではない。
　（ステップＳ２４：対象特定処理）
　対象特定部４１７は、ステップＳ２１で特定された複数の組合せのうち、計算された合計電力が少なくなる組合せを特定する。
　例えば、図１１に示すように、図１０に示す４点について顕熱負荷及び潜熱負荷が計算され、さらに合計電力が計算されたとする。この場合には、対象特定部４１７は、合計電力が最も少ない温度２６．０℃と湿度５０％との組合せを特定する。
　実施の形態１に係る制御処理（図６のステップＳ１３）を説明する。
　目標値を満たす温度及び湿度の組合せとしては、（Ａ）温度を下げるとともに、絶対湿度を上げる場合と、（Ｂ）温度及び絶対湿度を下げる場合と、（Ｃ）温度を上げるとともに、絶対湿度を下げる場合と、（Ｂ’）温度及び絶対湿度を上げる場合とがある。
　（Ａ）の場合には、冷房除湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０の能力を高くするとともに外調機３０の能力を低くすることにより、顕熱冷房能力を高くするとともに潜熱冷房能力を低くする。暖房加湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０の能力を低くするとともに外調機３０の能力を高くすることにより、顕熱暖房能力を低くするとともに潜熱暖房能力を高くする。例えば、冷房除湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０の冷媒蒸発温度を下げ、顕熱能力を高くし、外調機３０の冷媒蒸発温度を上げ、潜熱能力を低くする。
　（Ｂ）の場合には、冷房除湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０の能力を高くするとともに外調機３０の能力を高くすることにより、顕熱冷房能力及び潜熱冷房能力を高くする。暖房加湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０の能力を低くするとともに外調機３０の能力を低くすることにより、顕熱暖房能力及び潜熱暖房能力を低くする。例えば、冷房除湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０及び外調機３０の冷媒蒸発温度を下げ、顕熱能力及び潜熱能力を高くする。
　（Ｃ）の場合には、冷房除湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０の能力を低くするとともに外調機３０の能力を高くすることにより、顕熱冷房能力を低くするとともに潜熱冷房能力を高くする。暖房加湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０の能力を高くするとともに外調機３０の能力を低くすることにより、顕熱暖房能力を高くするとともに潜熱暖房能力を低くする。例えば、冷房除湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０の冷媒蒸発温度を上げ、顕熱能力を低くし、外調機３０の冷媒蒸発温度を下げ、潜熱能力を高くする。
　（Ｂ’）の場合には、冷房除湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０の能力を低くするとともに外調機３０の能力を低くすることにより、顕熱冷房能力及び潜熱冷房能力を低くする。暖房加湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０の能力を高くするとともに外調機３０の能力を高くすることにより、顕熱暖房能力及び潜熱暖房能力を高くする。例えば、冷房除湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０及び外調機３０の冷媒蒸発温度を上げ、顕熱能力及び潜熱能力を低くする。
　＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
　以上のように、実施の形態１に係る空気調和システム１０では、制御装置４０が、快適性についての目標値を設定し、目標値に基づき内調機２０及び外調機３０の両方を制御する。内調機２０及び外調機３０の両方を制御するため、快適性に基づく適切な制御が可能になる。
　また、実施の形態１に係る空気調和システム１０では、制御装置４０が、快適性についての目標値を満たす温度及び湿度の複数の組合せのうち、合計電力が少なくなる組合せを特定する。そして、制御装置４０が、特定された組合せにおける温度及び湿度に対象空間５０の温度及び湿度がなるように、内調機２０及び外調機３０を制御する。そのため、快適性を満たしつつ、消費電力を少なくする空気調和システムの制御を実現することが可能である。
　室内空間の温度及び湿度は、室内空間の快適性に影響を与える要素である。ＰＭＶを指標として用いる場合、同一のＰＭＶとなる温度及び湿度の組合せは多数存在する。温度及び湿度の組合せによって、顕熱負荷及び潜熱負荷の値は変わる。例えば、冷房運転時に、設定温度を下げ、設定湿度を上げると、顕熱負荷は上がり、潜熱負荷は下がる。また、冷房運転時に、設定温度を上げ、設定湿度を下げると、顕熱負荷は下がり、潜熱負荷は上がる。
　つまり、潜熱顕熱分離空調では、設定温度及び設定湿度の組合せによって、内調機及び外調機それぞれの処理する負荷が変わる。そのため、設定温度及び設定湿度の組合せによって、空気調和システム１０全体としての消費電力は変化する。したがって、ユーザによって温及び湿度が決定される場合、同等の快適性が得られる他の温度及び湿度の組合せを設定した場合に比べて、消費電力が多くなっている可能性がある。
　＊＊＊他の構成＊＊＊
　＜変形例１＞
　実施の形態１では、特定部４１２は、快適性についての目標値を満たす温度及び湿度の複数の組合せを特定し、各組合せについての合計電力を全て計算して、合計電力が少なくなる組合せを特定した。
　変形例１として、特定部４１２は、最適化手法を用いて、快適性についての目標値を満たし、かつ、合計電力が少なくなる組合せを特定してもよい。具体的には、特定部４１２は、合計電力を最小化する関数を目的関数とし、温度及び湿度の組合せが目標値を満たすことを制約条件として、最適化手法により合計電力が少なくなる組合せを特定する。
　＜変形例２＞
　実施の形態１では、快適性の指標としてＰＭＶが用いられた。しかし、快適性の指標はＰＭＶに限るものではない。快適性の指標としては、少なくとも温度及び湿度から計算される指標であれば、他の指標が用いられてもよい。
　＜変形例３＞
　実施の形態１では、内調機２０及び外調機３０が直接膨張式の構成とした。しかし、内調機２０と外調機３０との少なくともいずれかは、空調能力の調整が可能な方式であれば、直接膨張式の構成でなくてもよい。
　実施の形態２．
　実施の形態２は、電力計算処理では内調機２０及び外調機３０について消費電力が少なくなる動作点を特定して、特定された動作点における消費電力を用いて合計電力を計算し、制御処理では特定された動作点で内調機２０及び外調機３０を制御する点が実施の形態１と異なる。実施の形態２では、この異なる点を説明し、同一の点については説明を省略する。
　＊＊＊動作の説明＊＊＊
　図７を参照して、実施の形態２に係る特定処理（図６のステップＳ１２）を説明する。
　ステップＳ２３の処理が実施の形態１と異なる。
　ステップＳ２３では、電力計算部４１６は、ステップＳ２１で特定された複数の組合せそれぞれを対象として、対象の組合せにおける温度及び湿度に対象空間の温度及び湿度がなるように制御するために必要な合計電力を計算する。この際、電力計算部４１６は、対象の組合せにおける温度及び湿度に対象空間５０の温度及び湿度がなるように制御するための内調機２０及び外調機３０それぞれの能力設定のうち、消費電力が少なくなる能力設定を採用した場合の合計電力を計算する。
　具体的には、内調機２０及び外調機３０は、冷媒蒸発温度といった能力設定が変更可能になっている。電力計算部４１６は、対象の組合せについて計算された顕熱負荷を処理する場合において、消費電力が少なくなる内調機２０の冷媒蒸発温度といった能力設定の動作点を特定する。電力計算部４１６は、特定された動作点の能力設定を採用した場合における内調機２０の消費電力を計算する。また、電力計算部４１６は、対象の組合せについて計算された潜熱負荷を処理する場合において、消費電力が少なくなる外調機３０の冷媒蒸発温度といった能力設定の動作点を特定する。電力計算部４１６は、特定された動作点の能力設定を採用した場合における外調機３０の消費電力を計算する。そして、電力計算部４１６は、内調機２０の消費電力と、外調機３０の消費電力とを合計して合計電力を計算する。
　実施の形態２に係る制御処理（図６のステップＳ１３）を説明する。
　制御部４１３は、ステップＳ２３で内調機２０の消費電力を計算する際に採用された能力設定で内調機２０を制御する。また、制御部４１３は、ステップＳ２３で外調機３０の消費電力を計算する際に採用された能力設定で外調機３０を制御する。
　＊＊＊実施の形態２の効果＊＊＊
　以上のように、実施の形態２に係る空気調和システム１０では、制御装置４０は、消費電力が少なくなる能力設定における消費電力に基づき、温度及び湿度の組合せを特定する。そして、制御装置４０は、消費電力が少なくなる能力設定で内調機２０及び外調機３０を動作させる。そのため、温度及び湿度の組合せを特定した際に想定された省エネルギー化の効果が得られる。
　実施の形態１では、制御部４１３は、温度及び湿度の組合せと、内調機２０及び外調機３０を制御するときの環境条件とに基づき、内調機２０及び外調機３０を制御する。そのため、温度及び湿度の組合せを特定した際とは環境条件が異なるといった理由から、温度及び湿度の組合せを特定した際に想定された省エネルギー化の効果が得られない可能性がある。
　これに対して、実施の形態２では、温度及び湿度の組合せを特定した際とは環境条件が異なっていたとしても、消費電力を計算する際に採用された、消費電力が少なくなる能力設定により内調機２０及び外調機３０を制御する。そのため、温度及び湿度の組合せを特定した際に想定された省エネルギー化の効果が得られる。
　なお、温度及び湿度の組合せを特定した際とは環境条件が異なるといった理由から、制御処理（図６のステップＳ１３）を行っても、対象空間５０の温度及び湿度が組合せにおける温度及び湿度から大きく外れる可能性がある。このようになってしまった場合には、制御部４１３は、実施の形態１と同様に、組合せにおける温度及び湿度に応じて、内調機２０及び外調機３０を制御するように切り替えてもよい。
　実施の形態３．
　実施の形態３は、快適性に関わる温度及び湿度以外の他の条件も考慮する点が実施の形態１，２と異なる。実施の形態３では、この異なる点を説明し、同一の点については説明を省略する。
　実施の形態３では、実施の形態１に変更を加えた場合を説明する。しかし、実施の形態２に変更を加えることも可能である。
　＊＊＊動作の説明＊＊＊
　実施の形態３では、快適性に関わる温度及び湿度以外の他の条件として対象空間５０の平均風速を考慮する場合を説明する。なお、平均風速は、平均風量と言い換えてもよい。ＰＭＶを計算する際のパラメータとして平均風速が含まれている。そのため、平均風速が変化すれば、ＰＭＶも変化する。
　図６を参照して、実施の形態３に係る制御装置４０の全体的な動作を説明する。
　ステップＳ１２及びステップＳ１３の処理が実施の形態１と異なる。
　ステップＳ１２では、特定部４１２は、ステップＳ１１で設定された目標値を満たす温度と湿度と風速との複数の組合せから１つの組合せを特定する。実施の形態３では、特定部４１２は、目標値を満たす温度と湿度と風速との複数の組合せのうち、組合せにおける温度と湿度と風速とに対象空間５０の温度と湿度と風速とがなるように制御するために必要な内調機２０の消費電力と外調機３０の消費電力との合計である合計電力が少なくなる組合せを特定する。
　制御部４１３は、ステップＳ１２で特定された組合せにおける温度と湿度と風速とに対象空間５０の温度と湿度と風速とがなるように、内調機２０及び外調機３０を制御する。
　例えば、制御部４１３は、内調機２０又は外調機３０の吹き出し空気風速と風向との少なくともいずれかの条件を変化させた場合における対象空間５０の平均風速の変化を実測又はシミュレーションといった方法によって特定しておく。条件の変化に対応する平均風速の変化を参照して、制御部４１３は、ステップＳ１２で特定された組合せにおける風速に対象空間５０の風速がなるように、内調機２０又は外調機３０の吹き出し空気風速と風向との少なくともいずれかを変化させる。
　図７を参照して、実施の形態３に係る特定処理（図６のステップＳ１２）を説明する。
　ステップＳ２１及びステップＳ２３の処理が実施の形態１と異なる。
　ステップＳ２１では、組合せ特定部４１４は、目標値である目標ＰＭＶを満たす温度と湿度と風速との複数の組合せを特定する。
　ステップＳ２３では、電力計算部４１６は、ステップＳ２１で特定された複数の組合せそれぞれを対象として、対象の組合せにおける温度と湿度と風速とに対象空間の温度と湿度と風速とがなるように制御するために必要な合計電力を計算する。
　電力計算部４１６は、対象の組合せにおける風速になるように、内調機２０と外調機３０との少なくともいずれかについて、吹き出し空気風速と風向との少なくともいずれかを変化させた場合の消費電力を計算する。そして、電力計算部４１６は、吹き出し空気風速と風向との少なくともいずれかを変化させた場合の消費電力を考慮して、合計電力を計算する。
　＊＊＊実施の形態３の効果＊＊＊
　以上のように、実施の形態３に係る空気調和システム１０では、制御装置４０が快適性に関わる温度及び湿度以外の条件も考慮する。これにより、快適性に基づくより適切な制御が可能になる。
　以上、この発明の実施の形態及び変形例について説明した。これらの実施の形態及び変形例のうち、いくつかを組み合わせて実施してもよい。また、いずれか１つ又はいくつかを部分的に実施してもよい。なお、この発明は、以上の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
　１０　空気調和システム、２０　内調機、２１　室外機、２２　室内機、２３　冷媒配管、２４　温度検出装置、２５　温度検出装置、２１１　圧縮機、２１２　四方弁、２１３　室外熱交換器、２１４　室外ファン、２１５　冷媒配管、２２１　室内熱交換器、２２２　膨張弁、２２３　室内ファン、２２４　冷媒配管、３０　外調機、３１　室外機、３２　外気供給ユニット、３３　冷媒配管、３４　湿度検出装置、３５　湿度検出装置、３１１　圧縮機、３１２　四方弁、３１３　室外熱交換器、３１４　室外ファン、３１５　冷媒配管、３２１　熱交換器、３２２　膨張弁、３２３　冷媒配管、３２４　給気用送風機、３２５　排気用送風機、３２６　熱交換器、４０　制御装置、４１　プロセッサ、４２　メモリ、４３　ストレージ、４４　通信インタフェース、４１１　設定部、４１２　特定部、４１３　制御部、４１４　組合せ特定部、４１５　負荷計算部、４１６　電力計算部、４１７　対象特定部、５０　対象空間。

Claims (9)

  1. 　対象空間の中の空気を取り込んで温度調節した上で前記対象空間に出力する内調機と、前記対象空間の外の空気を取り込んで温度調節した上で前記対象空間に出力する外調機とを備える空気調和システムを制御する制御装置であり、
    　前記対象空間の快適性に関する情報の入力を受け付け、前記快適性についての目標値を設定する設定部と、
    　前記設定部によって設定された前記目標値に基づき、前記内調機及び前記外調機の両方を制御する制御部と
    を備える制御装置。
  2. 　前記快適性は、少なくとも温度及び湿度から特定され、
    　前記制御装置は、さらに、
    　前記設定部によって設定された前記快適性についての前記目標値を満たす温度及び湿度の複数の組合せのうち、前記組合せにおける温度及び湿度に前記対象空間の温度及び湿度がなるように制御するために必要な前記内調機の消費電力と前記外調機の消費電力との合計である合計電力が少なくなる組合せを特定する特定部
    を備え、
    　前記制御部は、前記特定部によって特定された前記組合せにおける温度及び湿度に前記対象空間の温度及び湿度がなるように、前記内調機及び前記外調機を制御する
    請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記特定部は、
    　前記目標値を満たす温度及び湿度の前記複数の組合せを特定する組合せ特定部と、
    　前記組合せ特定部によって特定された前記複数の組合せそれぞれを対象として、対象の組合せにおける温度及び湿度に前記対象空間の温度及び湿度をするための顕熱負荷及び潜熱負荷を計算する負荷計算部と、
    　前記複数の組合せそれぞれを対象として、対象の組合せについて前記負荷計算部によって計算された前記顕熱負荷及び前記潜熱負荷から、前記対象の組合せにおける温度及び湿度に前記対象空間の温度及び湿度がなるように制御するために必要な前記合計電力を計算する電力計算部と、
    　前記電力計算部によって計算された前記合計電力が少なくなる組合せを特定する対象特定部と
    を備え、
    　前記制御部は、前記対象特定部によって特定された前記組合せにおける温度及び湿度に前記対象空間の温度及び湿度がなるように、前記内調機及び前記外調機を制御する
    請求項２に記載の制御装置。
  4. 　前記電力計算部は、対象の組合せにおける温度及び湿度に前記対象空間の温度及び湿度がなるように制御するための前記内調機及び前記外調機それぞれの能力設定のうち、消費電力が少なくなる能力設定を採用した場合の前記合計電力を計算し、
    　前記制御部は、前記合計電力を計算する際に採用された前記能力設定によって、前記内調機及び前記外調機を制御する
    請求項３に記載の制御装置。
  5. 　前記快適性は、温度及び湿度と、他の条件とから特定され、
    　前記制御装置は、さらに、
    　前記設定部によって設定された前記快適性についての前記目標値を満たす温度と湿度と前記他の条件との複数の組合せのうち、前記組合せにおける温度と湿度と他の条件とに前記対象空間の温度と湿度と他の条件とがなるように制御するために必要な前記内調機の消費電力と前記外調機の消費電力との合計である合計電力が少なくなる組合せを特定する特定部
    を備え、
    　前記制御部は、前記特定部によって特定された前記組合せにおける温度と湿度と他の条件とに前記対象空間の温度と湿度と他の条件とがなるように、前記内調機及び前記外調機を制御する
    請求項２に記載の制御装置。
  6. 　前記特定部は、前記合計電力を最小化する関数を目的関数とし、前記温度及び前記湿度の組合せが前記目標値を満たすことを制約条件として、最適化手法により前記合計電力が少なくなる前記組合せを特定する
    請求項２に記載の制御装置。
  7. 　前記制御部は、特定された前記目標値を実現する温度及び湿度が前記対象空間の温度及び湿度に対して、
    　温度が低くかつ湿度が高い場合には、冷房除湿運転時には、前記内調機の能力を高くするとともに前記外調機の能力を低くし、暖房加湿運転時には、前記内調機の能力を低くするとともに前記外調機の能力を高くし、
    　温度が低くかつ湿度が低い場合には、冷房除湿運転時には、前記内調機の能力を高くするとともに前記外調機の能力を高くし、暖房加湿運転時には、前記内調機の能力を低くするとともに前記外調機の能力を低くし、
    　温度が高くかつ湿度が低い場合には、冷房除湿運転時には、前記内調機の能力を低くするとともに前記外調機の能力を高くし、暖房加湿運転時には、前記内調機の能力を高くするとともに前記外調機の能力を低くし、
    　温度が高くかつ湿度が高い場合には、冷房除湿運転時には、前記内調機の能力を低くするとともに前記外調機の能力を低くし、暖房加湿運転時には、前記内調機の能力を高くするとともに前記外調機の能力を高くする
    請求項１から６までのいずれか１項に記載の制御装置。
  8. 　対象空間の中の空気を取り込んで温度調節した上で前記対象空間に出力する内調機と、前記対象空間の外の空気を取り込んで温度調節した上で前記対象空間に出力する外調機と、制御装置とを備える空気調和システムであり、
    　前記制御装置は、
    　前記対象空間の快適性に関する情報の入力を受け付け、前記快適性についての目標値を設定する設定部と、
    　前記設定部によって設定された前記目標値に基づき、前記内調機及び前記外調機の両方を制御する制御部と
    を備える空気調和システム。
  9. 　対象空間の中の空気を取り込んで温度調節した上で前記対象空間に出力する内調機と、前記対象空間の外の空気を取り込んで温度調節した上で前記対象空間に出力する外調機とを備える空気調和システムの制御方法であり、
    　制御装置が、前記対象空間の快適性に関する情報の入力を受け付け、前記快適性についての目標値を設定し、
    　制御装置が、設定された前記目標値に基づき、前記内調機及び前記外調機の両方を制御する空気調和システムの制御方法。
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