特開 2023-163599 空調システム及び空調システムの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023163599

(43)【公開日】2023-11-10

(54)【発明の名称】空調システム及び空調システムの制御方法

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/85 20180101AFI20231102BHJP

   F24F 11/84 20180101ALI20231102BHJP

   F24F 11/46 20180101ALI20231102BHJP

   F24F 11/89 20180101ALI20231102BHJP

   F24F 110/10 20180101ALN20231102BHJP

   F24F 110/20 20180101ALN20231102BHJP

   F24F 110/52 20180101ALN20231102BHJP

【ＦＩ】

F24F11/85

F24F11/84

F24F11/46

F24F11/89

F24F110:10

F24F110:20

F24F110:52

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022074602

(22)【出願日】2022-04-28

(71)【出願人】

【識別番号】591095823

【氏名又は名称】株式会社九電工

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100221729

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 圭介

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 文秋

【テーマコード（参考）】

3L260

【Ｆターム（参考）】

3L260AB06

3L260AB15

3L260BA13

3L260BA41

3L260CA12

3L260CA13

3L260CA15

3L260CA31

3L260CB40

3L260CB78

3L260EA07

3L260FB23

3L260FB25

(57)【要約】

【課題】消費するエネルギー量が低減された空調システム及び空調システムの制御方法を提供する。
【解決手段】空調システム１は、冷温水が流通する複数の空調機４０と、各空調機４０を流通する冷温水の流量を制御する制御弁５０と、複数の空調機４０に冷温水を供給する冷温水ポンプ２０と、空調機４０の運転条件が予め設定された要素の状態に適合していることを検出する検出部と、冷温水ポンプ２０の差圧を設定する設定部９０と、設定部９０が設定した冷温水ポンプ２０の出力で冷温水ポンプ２０を駆動する制御部７０とを備え、設定部９０は、検出部が、空調機４０の要素の状態が予め設定された要素の状態に適合していることを検出したときに、冷温水ポンプの出力を第２の出力に設定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷温水を加熱又は冷却する熱源と、
内部に前記冷温水が流通する複数の空調機と、
前記各空調機にそれぞれ接続され、前記各空調機を流通する前記冷温水の流量を制御する複数の制御弁と、
前記各空調機に前記冷温水を供給する冷温水ポンプと、
前記熱源と、前記冷温水ポンプと、前記各空調機と、前記各制御弁とを接続する配管と、
前記空調機の運転に関する要素の状態が予め設定された要素の状態に適合していることを検出する検出部と、
前記冷温水ポンプの上流側と下流側との差圧が、少なくとも前記各空調機と前記配管とを含む系が必要とする合計空調機流量の流通のために必要な差圧となるように前記冷温水ポンプの冷温水ポンプ出力を設定する設定部と、
前記設定部が設定した前記冷温水ポンプ出力で前記冷温水ポンプを制御する制御部と
を備え、
前記検出部が、前記空調機の要素の状態が予め設定された要素の状態に適合していないことを検出したときに、前記設定部は、前記冷温水ポンプ出力を第１の出力に設定し、
前記検出部が、前記空調機の要素の状態が前記予め設定された要素の状態に適合していることを検出したときに、前記設定部は、前記冷温水ポンプ出力を第２の出力に設定する空調システム。

【請求項2】

前記検出部は、前記複数の空調機毎の空調機流量をそれぞれ測定する空調機流量検出部を含み、
前記予め設定された要素の状態は、前記複数の空調機毎の空調機流量が全て所定の値以下である、請求項１に記載の空調システム。

【請求項3】

前記検出部は、前記複数の空調機が設けられている室内の電気機器の電力使用量を検出する電力検出部を含み、
前記予め設定された要素の状態は、前記複数の空調機が設けられている室内の電気機器の電力使用量が所定の値以下である、請求項１に記載の空調システム。

【請求項4】

前記複数の空調機は、全て外気が導入される空調機であって、
前記検出部は、外気比エンタルピー検出部を含み、
前記予め設定された要素の状態は、前記外気の外気比エンタルピーが所定の値以下である、請求項１に記載の空調システム。

【請求項5】

前記検出部は、前記複数の空調機の出入口に設けられている、空気温湿度と風量を検出する空調負荷検出部を含み、
前記予め設定された要素の状態は、前記複数の空調機の出入口の空気温湿度と風量の積が所定の値以下である、請求項１に記載の空調システム。

【請求項6】

冷温水を加熱又は冷却する熱源と、
内部に冷温水が流通する複数の空調機と、
前記各空調機にそれぞれ接続され、前記各空調機を流通する前記冷温水の流量を制御する複数の制御弁と、
前記各空調機に前記冷温水を供給する冷温水ポンプと、
前記熱源と、前記冷温水ポンプと、前記各空調機と、前記各制御弁とを接続する配管と、
を備える空調システムの制御方法において、
検出部により、前記空調機の運転に関する要素の状態が予め設定された要素の状態に適合していることを検出するステップと、
前記空調機の運転に関する要素の状態が前記予め設定された要素の状態に適合していない場合には、設定部が、前記冷温水ポンプの冷温水ポンプ出力を第１の出力に設定するステップと、
前記空調機の運転に関する要素の状態が前記予め設定された要素の状態に適合している場合には、前記設定部が、前記冷温水ポンプ出力を第２の出力に設定するステップと、
前記冷温水ポンプ出力により前記冷温水ポンプを制御するステップとを有する空調システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は空調システム及び空調システムの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の空調システムとして、例えば特許文献１に記載されているような空調システムが知られている。また、従来の空調システムとして、熱源と、室内に設けられ、熱源に冷温水配管により接続された複数の空調機と、冷温水配管に設けられ熱源と空調機との間で冷温水を循環させるポンプとを有しているものが知られている。

【0003】

また、従来の空調システムにおいて、各空調機に要求される空調機能力に対応して各空調機に流通する冷温水の流量が不足しないように、各空調機に流通する冷温水量にあわせてポンプの回転数を変動させて省エネルギーを図る変流量制御を実施することが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－１７３２２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の空調システムにおいて変流量制御を実施する場合には、ポンプの冷温水差圧を各空調機への冷温水循環のための必要差圧が不足しないように大きな差圧として、各空調機に対する制御弁により必要な冷温水流量に対応する圧力に減圧する制御を行うが、この圧力が必要差圧に対して大きすぎるため空調システムが消費するエネルギー量が大きくなるという問題点があった。

【0006】

この発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、消費するエネルギー量が低減された空調システム及び空調システムの制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、この発明に係る空調システムは、冷温水を加熱又は冷却する熱源と、内部に冷温水が流通する複数の空調機と、各空調機にそれぞれ接続され、各空調機を流通する冷温水の流量を制御する複数の制御弁と、各空調機に冷温水を供給する冷温水ポンプと、熱源と、冷温水ポンプと、各空調機と、各制御弁とを順次接続する配管と、空調機の運転に関する要素の状態が予め設定された要素の状態に適合していることを検出する検出部と、冷温水ポンプの上流側と下流側との差圧が、少なくとも各空調機と配管とを含む系が必要とする合計空調機流量の流通のために必要な差圧となるように冷温水ポンプの出力を設定する設定部と、設定部が設定した冷温水ポンプの出力で冷温水ポンプを制御する制御部とを備え、検出部が、空調機の要素の状態が予め設定された要素の状態に適合していないことを検出したときに、設定部は、冷温水ポンプ出力を第１の出力に設定し、検出部が、空調機の要素の状態が予め設定された要素の状態に適合していることを検出したときに、設定部は、冷温水ポンプ出力を第２の出力に設定する。

【0008】

また、検出部は、複数の空調機毎の空調機流量をそれぞれ測定する空調機流量検出部を含み、予め設定された要素の状態は、複数の空調機毎の空調機流量が全て所定の値以下であってもよい。
また、検出部は、複数の空調機が設けられている室内の電気機器の電力使用量を検出する電力検出部を含み、予め設定された要素の状態は、複数の空調機が設けられている室内の電気機器の電力使用量が所定の値以下であってもよい。
また、複数の空調機は、全て外気が導入される空調機であって、検出部は、外気比エンタルピー検出部を含み、予め設定された要素の状態は、外気の外気比エンタルピーが所定の値以下であってもよい。
また、検出部は、複数の空調機の出入口に設けられている、空気温湿度と風量を検出する空調負荷検出部を含み予め設定された要素の状態は、複数の空調機の出入口の空気温湿度と風量の積が所定の値以下であってもよい。

【0009】

また、上記の課題を解決するために、この発明に係る空調システムの制御方法は、冷温水を加熱又は冷却する熱源と、内部に冷温水が流通する複数の空調機と、各空調機にそれぞれ接続され、各空調機を流通する冷温水の流量を制御する複数の制御弁と、各空調機に冷温水を供給する冷温水ポンプと、熱源と、冷温水ポンプと、各空調機と、各制御弁とを順次接続する配管とを備える空調システムの制御方法において、検出部により、空調機の運転に関する要素の状態が予め設定された要素の状態に適合していることを検出するステップと、空調機の運転に関する要素の状態が予め設定された要素の状態に適合していない場合には、設定部が、冷温水ポンプ出力を第１の出力に設定するステップと、空調機の運転に関する要素の状態が予め設定された要素の状態に適合している場合には、設定部が、冷温水ポンプ出力を第２の出力に設定するステップと、冷温水ポンプ出力により冷温水ポンプを制御するステップとを有する。

【発明の効果】

【0010】

この発明に係る空調システム及び空調システムの制御方法は、検出部が、空調機の運転条件が予め設定された要素の状態に適合していることを検出し、設定部が、冷温水ポンプの上流側と下流側との差圧が、少なくとも各空調機と配管とを含む系が必要とする合計空調機流量の流通のために必要な差圧となるように冷温水ポンプの出力を設定し、制御部が、設定部が設定した冷温水ポンプの出力で冷温水ポンプを制御し、検出部が、空調機の要素の状態が予め設定された要素の状態に適合していないことを検出したときに、設定部は、冷温水ポンプ出力を第１の出力に設定し、また、検出部が、空調機の運転条件が予め設定された運転条件に適合していることを検出したときに、設定部は、冷温水ポンプ出力を第２の出力に設定することにより、空調システム及びその制御方法において消費するエネルギー量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】この発明の実施の形態１の空調システムの概略図である。

【図2】図１に示す空調システムにおける変流量制御の差圧の第１の検討モデルである。

【図3】図１に示す空調システムにおける変流量制御の差圧の第２の検討モデルである。

【図4】図１に示す空調システムにおける流量比と差圧比、抵抗比との関係を示すグラフである。

【図5】図１に示す空調システムにおける流量比と動力との関係を示すグラフである。

【図6】空調機コイルに流通するコイルチューブ当たりの冷温水の水量と、１パス当たりの水側抵抗との関係の例を示すグラフである。

【図7】空調機コイルに流通するコイルチューブ内の冷温水の水速と、チューブ抵抗との関係の例を示すグラフである。

【図8】コイルチューブ当たりの冷温水の水量と、正面面積当たりの熱透過率との関係の例を示すグラフである。

【図9】図１に示す空調システムにおける空調機コイル機器特性の例を示すグラフである。

【図10】図９に示すグラフの、伝熱係数比９０％～１００％の部分を拡大して示すグラフである。

【図11】図４に示す空調システムに対して、空調機のうち最大の循環抵抗となる空調機４０の抵抗比を４０％に低減した場合の流量比と差圧比、抵抗比との関係を示すグラフである。

【図12】図５に示す空調システムに対して、空調機のうち最大の循環抵抗となる空調機４０の抵抗比を４０％に低減した場合の流量比と差圧比、抵抗比との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（空調システムの構成）
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を添付図面の図１～図１２に基づいて説明する。図１は、本実施の形態１の空調システムの概略図である。図示しない施設または建物に設けられた空調システム１は、熱源６０と、熱源６０から流出した冷温水を循環させるための冷温水ポンプ２０と、冷温水ポンプ２０が設けられ冷温水が内部に流通する配管３０とを有している。配管３０は、入口側配管３１及び出口側配管３２を有している。入口側配管３１は分岐を有し、建物内の例えば各階又は各部屋等にそれぞれ設けられた、複数の空調機４０の入口側にそれぞれ接続される。なお、熱源６０としては、例えばヒートポンプチラー、冷温水機、ターボ冷凍機及びボイラー等を含む任意の熱源を用いてもよいし、建物の外部から供給される冷温水等の熱交換器や冷温水等の受け入れ部分を用いてもよい。

【0013】

空調機４０は、周囲の空気を取り込む空気取込口４１と、ファン４２と、空調機コイル４３と、冷風又は温風を送風する吹出口４４とを有している。空気取込口４１は、取り込む空気の空気温湿度及び風量を検出する取込口センサ４６を有している。吹出口４４は、送風空気の空気温湿度及び風量を検出する吹出口センサ４７を有している。なお、取込口センサ４６と吹出口センサ４７とは、空調負荷検出部を構成している。

【0014】

空調機コイル４３の入口側には、入口側配管３１が接続されており、入口側配管３１から冷温水が流入する。また、各空調機コイル４３の出口側には出口側配管３２がそれぞれ接続されている。出口側配管３２は、合流して熱源６０に接続されており、空調機コイル４３から流出した冷温水は、出口側配管３２を経由して合流した後、熱源６０に流入する。出口側配管３２には、各空調機４０の空調機コイル４３の冷温水流量を制御するための制御弁５０が、各空調機４０に対してそれぞれ設けられている。各制御弁５０は、各空調機４０に設けられた空調機制御部４５により開度が制御される。また、出口側配管３２の合流部には、各空調機４０の空調機コイル４３を流れた冷温水が、合流後に熱源６０に流入するときの冷温水流量を測定するための検出器８０が設けられている。なお、冷温水ポンプ２０と、配管３０と、入口側配管３１と、出口側配管３２と、空調機コイル４３と、制御弁５０と、熱源６０は、空調システム１における冷温水系を構成している。また、各制御弁５０は、制御弁５０の内部の差圧を測定して制御弁５０を流れる冷温水の流量を検出する、図示しない流量検出部を有する。すなわち、制御弁５０は空調機流量検出部を構成している。制御部７０は、電気的に接続された空調機制御部４５を介して流量検出部の検出結果を得ることができる。

【0015】

冷温水ポンプ２０には、冷温水ポンプ２０を制御するインバータ２１が接続されている。インバータ２１には、空調システム１全体を制御する制御部７０が接続されている。制御部７０は、例えば既知のビルエネルギー管理システム（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：ＢＥＭＳ）を構成するものであってもよい。制御部７０には、外気の外気比エンタルピーを検出する外気温湿度検出部等からなる外気比エンタルピー検出部８１と、各空調機４０の取込口センサ４６と吹出口センサ４７とに接続され、各空調機４０の空調負荷を検出する空調負荷検出部８２と、各空調機４０が設置された建物内の空調機の空調範囲で使用される電気機器の電力使用量を検出する電力検出部８３と冷温水ポンプ２０の出力を設定する設定部９０と、空調機制御部４５とが接続されている。設定部９０には、冷温水ポンプ２０の各空調機４０に冷温水を供給する配管系流路の流量と必要差圧の設定テーブルが記録されており、この設定テーブルに基づいて目標のポンプ流量に対するポンプ回転数と、そのポンプ回転数で冷温水ポンプ２０を制御するためのインバータ２１の制御値を設定する。なお、末端の空調機４０の差圧を検出している場合は設定テーブルを設けず、末端の差圧設定のみとする場合がある。また、検出器８０、外気温湿度検出部等からなる外気比エンタルピー検出部８１、空調負荷検出部８２及び電力検出部８３は条件検出部を構成している。また、制御部７０と空調機制御部４５とは、制御部を構成している。なお、冷温水ポンプ２０のポンプ回転数は、冷温水ポンプ２０の出力に相関する。一例を挙げると、冷温水ポンプ２０のポンプ回転数の三乗に構成機器の効率低下を除した値が、冷温水ポンプ２０の出力に対応する。

【0016】

空調システム１を運転するときには、熱源６０から流出した冷温水を冷温水ポンプ２０が各空調機４０に循環させ、各空調機４０を流通した冷温水が制御弁５０を流通して熱源６０に流入することで、冷温水が冷温水系を循環する。このとき、冷温水ポンプ２０が冷温水を循環させる差圧は、設定部９０が設定したポンプ出力及びインバータ２１の制御値に基づいて、制御部７０がインバータ２１を制御することにより制御される。

【0017】

（空調システムにおける変流量制御の必要差圧の検討）
図２は、図１に示す空調システム１における変流量制御の必要差圧の検討モデル図である。ここで、本発明における差圧とは、配管３０、入口側配管３１及び出口側配管３２を含む冷温水流路の一定区間における上流側と下流側との冷温水圧力の差を指す。各空調機４０に対して適切な量の冷温水を流通、循環するためには、冷温水ポンプ２０の上流側と下流側との差圧である冷温水ポンプ差圧が、空調システム１の冷温水流路全体における冷温水系における抵抗である、流路抵抗以上であることが必要である。ここで、流路抵抗は、配管３０、入口側配管３１及び出口側配管３２の抵抗である配管抵抗と、各空調機４０の図示しない空調機コイルの及び各制御弁５０の抵抗等を合計した抵抗である。なお、各空調機４０の空調機コイルの抵抗と、各空調機４０に対する各制御弁５０の抵抗とを合計して、以下、空調機抵抗という。また、この空調機抵抗に抗して冷温水を流通させるための差圧を、以下、空調機用差圧という。

【0018】

図２に示すモデルにおいては、冷温水ポンプ２０に対して１０基の空調機４０が並列に接続されている。また、各空調機４０に対して制御弁５０がそれぞれ設けられている。各空調機４０に要求される冷却性能を発揮するために、各空調機４０に流通させるべき冷温水流量である空調機流量の設計最大空調機流量に対する空調機流量比を、空調機４０内に％を除いた数値で記載している。なお、以降の説明において、空調機流量比に限らず数値を示す場合には、その数値は概数を含むものとして示している。図２に示すモデルでは、各空調機４０は設計最大値で運転しているため、各空調機４０の空調機流量比は１００％であり、全ての空調機４０の空調機流量比が均等である。このモデルにおいては、各空調機４０に接続される出口側配管３２をｍ_１～ｍ_１０の符号でそれぞれ示し、各空調機４０に接続される入口側配管３１をｎ_１～ｎ_１０の符号でそれぞれ示している。また、冷温水ポンプ２０が設けられている配管３０をｍ_０の符号で示している。

【0019】

本モデルにおいては、ｍ_０～ｍ_１の間の配管長、ｍ_１～ｍ_２の間の配管長……ｍ_９～ｍ_１０の間の配管長はそれぞれ同じ長さであり、ｍ_０～ｎ_１の間の配管長、ｎ_１～ｎ_２の間の配管長……ｎ_９～ｎ_１０の間の配管長はそれぞれ同じ長さである。また、各空調機４０及びこれに接続される配管のうち、冷温水ポンプ２０に対して近い側を手前側といい、冷温水ポンプ２０に対して遠い側を末端側という。

【0020】

配管３０の冷温水ポンプ２０上流側と下流側との差圧である冷温水ポンプ差圧を、Ｐｔの符号で示す。空調機抵抗を斜線を付した矢印Ｒａとして示し、制御弁５０の制御弁抵抗を無地の矢印Ｒｃとして示す。また、入口側配管３１及び出口側配管３２の往復抵抗すなわち配管抵抗をＲｐとして示し、空調システム１における空調機抵抗の最大値をＲｍとして示す。差圧Ｐｔ、空調機抵抗Ｒａ、制御弁抵抗Ｒｃ、配管抵抗Ｒｐ及び最大値Ｒｍの大きさは、それぞれ図２における横方向長さに対応するものとして示す。

【0021】

図３に示すモデルは、図２に示すモデルに対して、全ての空調機４０が設計最大値で運転していない点が異なる。具体的には、空調システム１ｂ全体の冷温水流量比が５０％であり、各空調機４０の空調機流量比が、末端側から数えて１～４基目については１００％であり、末端側から数えて５～８基目については２０％であり、９～１０基目については１０％である場合の検討モデル図である。

【0022】

次に、図３に示す空調システム１ｂの検討モデルにおいて、空調システム全体の配管抵抗を検討する。このモデルでは空調システム１全体の配管抵抗Ｒｐに対して空調システム１ｂ全体の配管抵抗Ｒｐは３８％である。

【0023】

次に、図３に示す検討モデルにおいて、空調システムの空調機抵抗の設計最大値を検討する。空調システム１ｂでは空調機抵抗の最大値Ｒｍは、末端側から１基目～４基目の空調機流量比が１００％の空調機４０の空調機抵抗である。各空調機４０の空調機流量は空調システム全体の冷温水流量に関わらず独立して流量変動するため、図３に示す空調システム１ｂのように各空調機４０の中に設計最大値で運転しており空調機流量比が１００％の空調機４０がある場合には、配管抵抗の変動よりも空調機抵抗の変動の方が空調システム全体の冷温水流路の抵抗に対する影響が大きい。

【0024】

一般的には空調システムにおいて、設計最大値で運転する空調機が含まれる可能性がある場合には、その設計最大値で運転する空調機が空調システムのどこに発生するかが不明であり、最も空調機抵抗が大きい空調機４０が手前側に位置する場合又は末端側に位置する場合のいずれも考えられる。図３に示す検討モデルのように、最も空調機抵抗が大きい空調機４０が末端側に位置しているときには、冷温水流路において最大抵抗となる。そのため、従来の空調システムでは、全ての空調機４０が設計最大値で運転するときの差圧と同じ差圧となるように制御せざるを得ない。なお、図３に示す検討モデルは、空調システム１において最も空調機抵抗が大きい空調機４０が末端側に位置しているときのモデルであるが、この空調システム１においては、最も空調機抵抗が大きい空調機４０は他の位置にあってもよい。

【0025】

（空調システムにおける変流量制御方法）
次に、図１及び図２に示す空調システム１における冷温水の変流量制御の方法を説明する。図４は、空調システム１において、横軸を冷温水の最大流量に対する流量比とし、縦軸を冷温水ポンプ２０の冷温水ポンプ差圧の最大差圧に対する差圧比、及び空調システム１における冷温水流路の全体抵抗最大値に対する全体抵抗の抵抗比として、全ての空調機４０の空調機流量比が、均等に変動して偏在がない場合の流量比と差圧比、抵抗比との関係を示すグラフである。図５は、空調システム１において、横軸を冷温水の最大流量に対する流量比とし、縦軸を冷温水ポンプ２０の動力として流量比と動力との関係を示すグラフである。

【0026】

空調システム１（図１及び図２参照）の冷温水の変流量制御方法としては、全制御弁監視による最小差圧制御、差圧一定制御、推定差圧制御、末端差圧制御を用いることができる。また、本実施の形態１においては、この空調システム１の全ての空調機４０の空調機流量比が、均等に変動して偏在がない場合について検討する。図４において全制御弁開度監視による全制御弁監視による最小差圧制御の場合の冷温水の流量比と全体抵抗の抵抗比との関係を符号Ａの曲線で示す。また、図５においてこの全制御弁監視による最小差圧制御の場合の冷温水の流量比と冷温水ポンプ２０との動力との関係を符号Ａの曲線で示す。全制御弁監視による最小差圧制御は、空調機制御部４５による各空調機４０の制御弁５０の開度制御情報から、対応する空調機４０の運転状態を検出して、制御部７０による冷温水ポンプ２０の制御にフィードバックする制御である。後に詳しく説明するが、全制御弁監視による最小差圧制御は、空調システム１の冷温水の変流量制御方法としては最も空調機用差圧を必要とする空調機の差圧を満たす最小差圧とすることができる。

【0027】

全ての空調機の流量比が、均等に変動して偏在がない場合、図４の符号Ａの曲線に示すように、空調機流量比が１００％から減少すると、空調システム１の冷温水流路の抵抗比と、この抵抗に対抗して冷温水を循環させるために必要な差圧Ｐｔの差圧比とが低下する。また、図５の符号Ａの曲線に示すように各空調機４０の空調機流量比が減少すると、冷温水を循環させるための冷温水ポンプ２０の動力が低下する。

【0028】

差圧一定制御は、冷温水の流量比に関わらず差圧Ｐｔが一定の最大値とする制御方法である。そのため、図４の符号Ｂの直線で示す通り、流量比と差圧比が一定となり、符号Ｂの直線で示す差圧比と符号Ａの曲線で示す差圧比との差が、横軸で示す流量比に対する余剰な差圧比となる。また、差圧一定制御における流量比と動力との関係は図５の符号Ｂの直線で示す通りである。

【0029】

推定差圧制御は、図２に示すモデルにおいて、全ての空調機４０の中で１台でも設計最大水量１００％が必要となった場合に差圧が不足しないように、最も流路で必要差圧が最大となる末端側から数えて１基目の空調機４０の空調機流量比のみを１００％とする場合に必要な差圧Ｐｔを予め設定する制御方法である。図４に示す例では、差圧Ｐｔに対する差圧比は３０％である。なお、この差圧比３０％は例示であって、差圧比は他の値を取り得る。この差圧比３０％を流量比が０％のときの差圧比とし、流量比が１００％の場合の差圧比１００％と流量比が０％の時の差圧比３０％との間を結ぶ符号Ｃの直線に沿って、流量比に対する差圧を推定した設定テーブルで制御する制御である。なお、この直線は流量に従って二次的に配管抵抗が減少するように二次曲線で設定しても良い。また、この推定差圧制御における流量比と動力との関係は図５の符号Ｃの曲線で示す。図４の符号Ｃの直線で示す差圧比と二次曲線で設定された符号Ｄで示す差圧比と符号Ａの曲線で示す差圧比との差が、横軸で示す流量比に対する余剰な差圧比である。推定差圧制御では差圧一定制御よりも余剰な差圧が低減されるため、図５の符号Ｃの直線で示すように冷温水ポンプ２０の動力を削減することができる。

【0030】

末端差圧一定制御は、末端の空調機４０において測定される末端差圧が、予め設定した末端差圧となるように制御する制御方法である。この末端差圧一定制御においては、図４の符号Ｄの曲線で示すように、流量比が０％であっても、差圧比Ｐｅとなるように制御部７０が冷温水ポンプ２０を制御する。これは、空調システム１において何れの空調機４０が最大流量を流すことが必要になっても、これに対応して必要な冷温水流量を循環させることが可能であるように制御するからである。これにより、図４及び図５の符号Ｄの曲線で示すように、符号Ｃの曲線で示す差圧制御に対して、流量比に対する差圧Ｐｔを低くして冷温水ポンプ２０の動力を削減することができる。図４は、全ての空調機４０の流量比が均等に変動して偏在がない場合を示しており、これ以外の場合では偏在によって符号Ｄの曲線は変動するものの、末端差圧制御では実際の末端差圧を計測しているため追随することができる。

【0031】

符号Ａで示す全制御弁監視による最小差圧制御においては冷温水の流量比と冷温水ポンプの差圧との関係において、差圧一定制御、推定差圧制御、末端差圧一定制御よりもさらに余剰な差圧Ｐｔを低減して冷温水ポンプ２０の動力を削減することができるため、全制御弁監視による最小差圧制御は理想的な制御であるということができる。この全制御弁監視による最小差圧制御においては、各空調機４０に対応する空調機制御部４５による、制御弁５０の開度制御情報を制御部７０に入力し、制御弁５０の開度が低く絞られていることが検出された場合には、対応する空調機４０の差圧が不足していないと判断し、全ての制御弁の中で最大開度または最大開度に近い弁が出るまで制御部７０は冷温水ポンプの差圧を下げるように制御する。そのため、制御部７０に空調機制御部４５による制御弁５０の開度制御情報を入力するための、制御部７０と空調機制御部４５との配線工事負担コストが増大するという課題及びアナログ／デジタルデータ変換工数が増大するという課題が存在する。

【0032】

次に、図１に示す空調機４０の空調機コイル４３の冷温水流量と抵抗との関係を検討する。空調機コイル４３に冷温水の必要流量を供給するためには、空調機４０における冷温水に対する抵抗以上の差圧を空調機コイル４３に与える必要がある。図６は、空調機コイル４３に流通するコイルチューブ当たりの冷温水の水量と、１パス当たりの水側抵抗との関係の例を示すグラフである。冷温水の水量に対して、１パス当たりの水側抵抗は、水量のほぼ二乗に比例する。図７は、空調機コイル４３に流通するコイルチューブ内の冷温水の水速と、チューブ抵抗との関係の例を示すグラフである。チューブ抵抗は、コイルチューブ内のコイルチューブ内の冷温水の水速のほぼ二乗に比例する。したがって、空調機コイル４３における必要差圧は、冷温水の流量比のほぼ二乗に比例することが理解できる。

【0033】

次に、図１に示す空調機４０の空調機コイル４３の冷温水の流量と空調機コイル４３を通過する空気の冷却能力との関係を検討する。図８は、コイルチューブ当たりの冷温水の水量と、正面面積当たりの熱透過率との関係の例を示すグラフである。図８の実線の曲線Ｅは、空調機コイルを通過する空気の面速が２．５ｍ／ｓの場合を示し、破線の曲線Ｆは、冷温水の面速が２．０ｍ／ｓの場合を示す。例えば、曲線Ｆに記載の通り、冷温水の面速が２．０ｍ／ｓのときに、空調機コイルの流量が２４ｍｌ／ｍｉｎであるときには、熱透過率は８１０Ｗ／ｍ^２（ＦＡ）・Ｋ・列であり、空調機コイルの流量が２４ｍｌ／ｍｉｎの６０％の１４．４ｌ／ｍｉｎであるときには、熱透過率は８１０Ｗ／ｍ^２の９４％である７６０Ｗ／ｍ^２（ＦＡ）・Ｋ・列である。

【0034】

図９は、空調機４０（図１参照）に用いられる空調機コイル機器特性の例を示すグラフである。このグラフは、空調機コイル機器特性の冷温水の水速、面速毎の伝熱係数を、空調機コイルの抵抗比に対する伝熱係数に置き換えて示したものである。横軸に示す抵抗比は、ある伝熱係数比であるときに、空調機４０の入口側と出口側との間の最大差圧に対して必要な必要差圧比であるということもできる。縦軸に示す空調機コイルの伝熱係数比は、空調機４０の最大冷却能力に対する冷却能力の比率に対応する。図１０は、図９に示すグラフのうち、伝熱係数比９０％～１００％の部分を拡大して示すグラフである。図１０を参照すると、空調機コイルの伝熱係数比が９０％であるときに必要な空調機４０の抵抗比は２０％であり、空調機コイルの伝熱係数比が９５％であるときに必要な空調機４０の抵抗比は４０％である。すなわち、空調機４０の空調機コイルの必要冷却能力が、最大能力の９０％以下である場合には、空調機４０の抵抗比を２０％以下に低減することが可能であり、最大能力の９５％以下である場合には、空調機４０の抵抗比を４０％以下に低減することが可能である。なお、この図９に示す空調機４０の空調機コイルにおいて、最大能力の９０％以下である場合には、空調機４０の抵抗比を２０％以下に低減することが可能であり、最大能力の９５％以下である場合には、空調機４０の抵抗比を４０％以下に低減することが可能であることは一般的な、空気側への冷却、加温を行う冷温水を用いた空調機コイルの特性の例示であって、空調機コイルは、これと異なる特性を有していてもよい。

【0035】

次に、図９、図１０を参照して検討したように、空調システム１（図１参照）において、全空調機４０のうち最大の循環抵抗となる空調機４０（以降最大抵抗の空調機と呼ぶ）のの空調機コイルの必要冷却能力が最大能力の９５％以下であって、上述した図４を用いて検討した空調システム１に対して最大抵抗の空調機４０の抵抗比を４０％に低減した場合の、流量比と差圧比、抵抗比との関係を検討する。図１１は、図４に示す空調システムに対して、最大の循環抵抗となる空調機４０の抵抗比を４０％に低減した場合の流量比と差圧比、抵抗比との関係を示すグラフである。

【0036】

図１１に示すように、全制御弁監視による最小差圧制御を用いる場合であって、流量比と差圧比、抵抗比との関係について、最大抵抗の空調機４０（図２参照）の抵抗比が１００％の場合を符号Ａの曲線で示し、最大抵抗の空調機４０の抵抗比を４０％に低減した場合を符号Ａ１の破線の曲線で示す。また、差圧一定制御を用いる場合の流量比と差圧比、抵抗比との関係について、最大抵抗の空調機４０の抵抗比が１００％の場合を符号Ｂの直線で示し、最大抵抗の空調機４０の抵抗比を４０％に低減した場合を符号Ｂ１の破線の直線で示す。また、推定差圧制御を用いる場合の流量比と差圧比、抵抗比との関係について、最大抵抗の空調機４０の抵抗比が１００％の場合を符号Ｃの直線で示し、最大抵抗の空調機４０の抵抗比を４０％に低減した場合を符号Ｃ１の破線の直線で示す。さらに、末端差圧一定制御を用いる場合の流量比と差圧比、抵抗比との関係について、最大抵抗の空調機４０の抵抗比が１００％の場合を符号Ｄの曲線で示し、最大抵抗の空調機４０の抵抗比を４０％に低減した場合を符号Ｄ１の破線の曲線で示す。最大抵抗の空調機４０の抵抗比を４０％に低減することで、全制御弁監視による最小差圧制御、差圧一定制御、推定差圧制御、末端差圧一定制御のいずれの場合も、矢印Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２で示すように空調システム１の差圧Ｐｔが低減される。

【0037】

図１２は、図５に示す空調システムに対して、最大の循環抵抗となる空調機４０の抵抗比を４０％に低減した場合の流量比と動力比との関係を示すグラフである。に示す、最大抵抗の空調機４０（図２参照）の抵抗比を４０％に低減した場合の、全制御弁監視による最小差圧制御を用いる場合の流量比と動力との関係を示す符号Ａ１の曲線、差圧一定制御を用いる場合の流量比と動力との関係を示す符号Ｂ１の直線、推定差圧制御を用いる場合の流量比と動力との関係を示す符号Ｃ１の曲線、末端差圧一定制御を用いる場合の流量比と動力との関係を示す符号Ｄ１の曲線と、図５に示す最大抵抗の空調機４０の抵抗比が１００％である場合の、符号Ａの曲線、符号Ｂの直線、符号Ｃの曲線、符号Ｄの曲線とを比較すると、矢印Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２で示すように全制御弁監視による最小差圧制御、差圧一定制御、推定差圧制御、末端差圧一定制御のいずれの場合も冷温水ポンプ２０の動力が低減される。

【0038】

すなわち、最大抵抗の空調機４０（図２参照）の抵抗比を４０％に低減することにより、空調システム１の差圧Ｐｔ及び冷温水ポンプ２０の動力が低減されるため、空調システム１全体として消費エネルギー量が低減される。

【0039】

（空調機負荷が高くなる場合の検討）
次に、図１に示す空調システム１において、各空調機４０に要求される冷却能力の増加により空調機４０にかかる負荷の総和である空調機負荷が高くなる場合の発生頻度を検討する。建物内に設けられた空調機４０に要求される冷却能力が増加すると、空調機４０の空調機負荷が高くなり、空調機４０の空調機抵抗が増加する。図２～図３に示して上述したように、空調機４０の空調機抵抗が増加することは、空調システム１全体の抵抗の増加への影響が大きい。

【0040】

しかしながら、空調システム１が設置された建物によっては、空調機負荷率が設計最大に近い状態で空調機４０を運転する可能性が低い場合がある。例えば、建物に設けられた空調機４０の空調機負荷率が設計最大の９０％以下である場合には、上述したとおり図１１に示すように空調機４０の抵抗比を２０％以下に低減することが可能であり、空調機負荷率が設計最大の９５％以下である場合には、空調機４０の抵抗比を４０％以下に低減することが可能である。特に、全ての空調機４０の空調機負荷が常時９０％、又は９５％以下であることが確認された場合には、推定差圧制御及び末端差圧一定制御における末端差圧の差圧比を、２０％、又は４０％に設定しても、空調機４０の能力が不足することがないものと考えられる。

【0041】

（空調機負荷を検出するための方法）
次に、建物内に設けられた空調システム１の各空調機４０の空調機負荷を検出するための方法を検討する。空調システム１の各空調機４０の空調機負荷を検出するための方法としては、以下の方法を用いることができる。

【0042】

図１に示す建物内部の各空調機４０が冷房運転を行う場合に、運転開始当初は、各空調機４０の空調機負荷が、設計最大値の１００％であるものとして、設定部９０はこの空調機負荷に対応した冷温水ポンプ２０の出力を設定する。そして、制御部９０が設定した冷温水ポンプ２０の第１の出力に基づいて、制御部７０により冷温水ポンプ２０が制御される。

【0043】

各空調機４０の冷房運転中に、制御弁５０の図示しない流量検出部が制御弁５０を流れる冷温水の流量を検出することで、制御部７０は各空調機４０の空調機流量を検出し、各空調機４０の空調機流量が予め設定した閾値以下であれば、設計最大空調機負荷に対して空調機負荷が所定の割合以下であることを確認することができる。次に、制御部９０は、少なくとも各空調機４０、配管３０、入口側配管３１及び出口側配管３２を含む系が必要とする空調機流量の合計値に対して必要な差圧となるように、且つ最大空調機用差圧の差圧比が上述した所定の割合以下となるように、冷温水ポンプ２０の第２の出力を設定する。次に、制御部７０は、設定部９０が設定した冷温水ポンプ２０の第２の出力に基づいて冷温水ポンプ２０を制御する。これにより、空調システム１の最大空調機用差圧の差圧比を低減して、冷温水ポンプ２０の消費エネルギー量を低減することができる。

【0044】

このように、本実施の形態１に係る空調システム１は、冷温水を加熱又は冷却する熱源６０と、内部に冷温水が流通する複数の空調機４０と、各空調機４０にそれぞれ接続され、各空調機４０を流通する冷温水の流量を制御する複数の制御弁５０と、各空調機４０に冷温水を供給する冷温水ポンプ２０と、熱源６０と、冷温水ポンプ２０と、各空調機４０と、各制御弁５０とを順次接続する配管３０、入口側配管３１及び出口側配管３２と、空調機４０の運転に関する要素の状態が予め設定された要素の状態に適合していることを検出する検出部と、冷温水ポンプ２０の上流側と下流側との差圧が、少なくとも各空調機４０と配管３０とを含む系が必要とする合計空調機流量の流通のために必要な差圧となるように冷温水ポンプの出力を設定する設定部９０と、設定部９０が設定した冷温水ポンプ２０の出力で冷温水ポンプ２０を制御する制御部７０とを備え、検出部が、空調機４０の要素の状態が予め設定された要素の状態に適合していないことを検出したときに、設定部９０は、冷温水ポンプ２０の出力を第１の出力に設定し、検出部が、空調機４０の要素の状態が予め設定された要素の状態に適合していることを検出したときに、設定部９０は、冷温水ポンプ２０の出力を第２の出力に設定するため、消費するエネルギー量が低減された空調システム１を提供することができる。

【0045】

また、本実施の形態１に係る空調システム１の制御方法は、冷温水を加熱又は冷却する熱源６０と、内部に冷温水が流通する複数の空調機４０と、各空調機４０にそれぞれ接続され、各空調機４０を流通する冷温水の流量を制御する複数の制御弁５０と、各空調機４０に冷温水を供給する冷温水ポンプ２０と、熱源６０と、冷温水ポンプ２０と、各空調機４０と、各制御弁５０とを順次接続する配管３０、入口側配管３１及び出口側配管３２とを備える空調システム１の制御方法において、検出部により、空調機４０の運転に関する要素の状態が予め設定された要素の状態に適合していることを検出するステップと、空調機の運転に関する要素の状態が予め設定された要素の状態に適合していない場合には、設定部９０が、冷温水ポンプ出力を第１の出力に設定するステップと、空調機４０の運転に関する要素の状態が予め設定された要素の状態に適合している場合には、設定部９０が、冷温水ポンプ出力を第２の出力に設定するステップと、冷温水ポンプ出力により冷温水ポンプ２０を制御するステップとを有するため、消費するエネルギー量が低減された空調システム１を提供することができる。

【0046】

また、検出部は、複数の空調機４０毎の空調機流量をそれぞれ測定する制御弁５０の流量検出部を含み、予め設定された要素の状態は、複数の空調機４０毎の空調機流量が全て所定の値以下であるため、各空調機４０の空調機負荷を検出することができる。

【0047】

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係る空調システム１について説明する。なお、以下の実施の形態において、実施の形態１の図１～図１２の符号と同一の符号を付した構成は、同一又は同様の構成であるのでその詳細な説明は省略する。実施の形態２は実施の形態１に対して、各空調機４０が設けられた室内の照明及び電気機器による電力消費量に基づいて、最大空調機用差圧の差圧比を低減するものである。

【0048】

各空調機４０の冷房運転中に、各空調機４０が設けられた室内の照明及びコンセントに接続された電気機器が電力消費量に対応して発熱するため、照明及び電気機器による負荷が空調機負荷の一部となる。空調システム１における照明及び電気機器負荷の設計最大値は、照明及び電気機器の電力消費量が最大値である場合に基づいて設定される。しかしながら、空調システム１の冷房運転の実使用上の照明及び電気機器の電力消費量は設計最大電力消費量よりも小さい。よって、空調システム１の冷房運転の実使用上の照明及び電気機器負荷は、設計上の照明及び電気機器負荷よりも小さくなる。そのため、空調機４０の空調機流量を予め計測せず、建物内部の室内の照明及びコンセント等の電力使用量を検討することで、設計最大空調機負荷に対して空調機負荷が所定の割合以下であることを確認することができる。

【0049】

具体的には、制御部７０には予め、各空調機４０の空調機負荷が設計最大値の９０％以下、又は９５％以下となる場合の、照明及び電気機器負荷とその照明及び電気機器負荷に対応する電力消費量が閾値として記録されている。次に、空調システム１の冷房運転時に、電力検出部８３が、現在における各空調機４０が設けられた室内の照明及び電気機器による電力消費量を検出する。次に、制御部７０は、電力検出部８３が検出した現在の各空調機４０が設けられた室内の照明及び電気機器による電力消費量が、空調機４０の空調機負荷が設計最大値の９０％以下、又は９５％以下となる場合の電力消費量の閾値以下であるかを判定する。

【0050】

現在の各空調機４０が設けられた室内の照明及び電気機器による電力消費量が、各空調機４０の空調機負荷が設計最大値の９０％以下となる場合の電力消費量の閾値以下であれば、図１０に示すように最大空調機用差圧の差圧比を２０％とすることができる。また、現在の各空調機４０が設けられた室内の照明及び電気機器による電力消費量が、各空調機４０の空調機負荷が設計最大値の９５％以下になる場合の電力消費量の閾値以下であれば、図１０に示すように最大空調機用差圧の差圧比を４０％とすることができる。

【0051】

次に、制御部７０が、現在の空調機４０が設けられた室内の照明及び電気機器による電力消費量が、空調機４０の空調機負荷が設計最大値の９０％以下、又は９５％以下となる場合の電力消費量の閾値以下であると判定した場合には、空調機制御部４５は、各空調機４０の最大空調機負荷を設計最大値の９０％以下、又は９５％以下の範囲となるように設定する。次に、設定部９０は、少なくとも各空調機４０、配管３０、入口側配管３１及び出口側配管３２を含む系が必要とする空調機流量の合計値に対して必要な差圧となるように、且つ最大空調機用差圧の差圧比が２０％、又は４０％となるように、冷温水ポンプ２０の出力を設定する。次に、設定部９０が新たに設定した冷温水ポンプ２０の第２の出力に基づいて、制御部７０により冷温水ポンプ２０が制御される。

【0052】

上述したように空調機４０が設けられた室内の照明及びコンセント等の電力使用量を検討することで、設定部９０により冷温水ポンプ２０の出力を設定する場合には、空調機４０の能力が不足するリスクを回避するために、最大空調機用差圧の差圧比を２０％まで低減するのではなく、余裕を持たせた最大空調機用差圧の差圧比を設定し、空調機４０の能力に支障がないことを確認して最大空調機用差圧の差圧比を順次低減する等の検討が必要である。また、空調機４０の中で、電気関係諸室空調機など照明及びコンセントによる負荷を含まない空調機４０や外調機を含む場合等には、空調機４０の送風の温度による空調機能力確認も併せて行う必要がある。

【0053】

このように、本実施の形態２に係る空調システム１では、条件検出部は、複数の空調機４０が設けられている室内の電気機器の電力使用量を検出する電力検出部８３を含み、予め設定された要素の状態は、複数の空調機４０が設けられている室内の電気機器の電力使用量が所定の値以下であるため、各空調機４０の空調機流量を測定することなく簡易な方法で各空調機４０の空調機負荷を検出することができる。

【0054】

なお、本実施の形態２では、空調機４０の最大装置負荷が設計容量の９０％以下であること又は９５％以下であることを電力使用量に基づいて電力検出部８３により検出していたが、空調機４０の最大装置負荷の値は例示であってこれに限定されるものではない。図９に示すように、空調機４０の最大装置負荷が設計容量の０％を超え１００％以下の任意の値であることを電力使用量に基づいて電力検出部８３により検出してもよい。また、例えば、図１０に示すように空調機４０の最大装置負荷が設計容量の９８％である場合には、設定部９０は最大空調機用差圧の差圧比が７０％となるように、冷温水ポンプ２０の出力を設定することができる。

【0055】

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３に係る空調システムについて説明する。実施の形態３は実施の形態１に対して、空調システムの設けられた施設又は建物の外気比エンタルピーを検出することにより最大空調機用差圧の差圧比を低減するものである。
図１に示す空調システム１の全ての空調機４０に外気が導入されている場合には、空調機４０の最大空調機負荷は以下の式（１）により表される。
ｑ_ＡＣ＝ｑ_Ｒ＋ｑ_Ｏ＋ｑ_Ｆ＋ｑ_Ｄ・・・（１）
ここで、
ｑ_ＡＣ：空調機４０に要求される処理熱量（最大空調機負荷） （Ｗ）
ｑ_Ｒ ：室内負荷 （Ｗ）
ｑ_Ｏ ：外気負荷 （Ｗ）
ｑ_Ｆ ：送風機による熱負荷 （Ｗ）
ｑ_Ｄ ：ダクト通過熱負荷 （Ｗ）
である。

【0056】

広く採用される変風量空調方式では室内状態は変風量ゾーンごとに異なるために一般的には空調機入口出口でレタン空気状態、送風空気状態が計測される。この計測点ではレタン空気はダクトからの通過熱とファンで有効に使われた動力による温度上昇が加わり、モータ発熱が空調機に内部にあり負荷となる場合は送風温度上昇が空調機出口温度に加わっている。室内負荷を空調機出入口状態で計算した場合は空調機出入口間で発生する負荷を含む負荷となり(以降 内部負荷と呼ぶ)下記の式（２）に表すｑ_ＲＡＣとなる。また、空調機４０の最大空調機負荷は以下の式（３）により表される。
ｑ_ＲＡＣ＝ｑ_Ｒ＋ｑ_Ｆ＋ｑ_Ｄ ・・・（２）
ｑ_ＡＣ＝ｑ_ＲＡＣ＋ｑ_Ｏ ・・・（３）
ここで、
ｑ_ＲＡＣ ：空調機出入口状態による内部負荷 （Ｗ）
である。

【0057】

さらに、上記の式（２）、（３）を、下記の式（４）、（５）、（６）で表すことができる。
ｑ_ＲＡＣ＝１．２ＱΔｈ_ＲＡＣ ・・・（４）
ｑ_Ｏ＝１．２Ｑ_ＯΔｈ_ｏ ・・・（５）
ｑ_ＡＣ＝１．２（ＱΔｈ_ＲＡＣ＋Ｑ_ＯΔｈ_ｏ） ・・・（６）
ここで、
Δｈ_ＲＡＣ ：空調機出入口エンタルピー差 （Ｊ／ｇ）
Ｑ ：空調機送風量 （ｌ／ｓ）
Ｑ_Ｏ ：取り入れ外気量 （ｌ／ｓ）
Δｈ_Ｏ ：室内外エンタルピー差 （Ｊ／ｇ）
である。

【0058】

最大空調機負荷を式（６）にて計算するためには、空調機出入口エンタルピー差、風量、外気量、外気エンタルピー差を制御部７０で把握できていれば空調機の最大能力からの減少幅を計算できる。空調システム１の全ての空調機４０に外気が導入されている場合には、全ての空調機４０に共通する外気条件のみで判断すると簡易に差圧を低減できる。外気負荷のみで空調機負荷が目標以下である状態を確認するには、外気の状態が低減すべき最大空調機用差圧の差圧比を外気負荷率で除算した比率の状態であることを確認すれば良い。

【0059】

例えば最大空調機用差圧の差圧比を５％低減することを目標とする場合には、外気の状態が低減する差圧比の値５％を外気負荷率で除算した比率の状態であるかを確認すればよい。外気負荷率が３０％の場合には、差圧比の値－５％を外気負荷率３０％で除算した－１６．７％の状態であるかを確認すればよい。このとき、例えば外気が３４．８℃５８％であるときの比エンタルピーは８７．５ｊ／ｇ、室内気が２６．０℃５０％であるときの比エンタルピーは５２．９Ｊ／ｇであるから、外気と室内気との比エンタルピー差は
８７．５－５２．９＝３４．６Ｊ／ｇ・・・（７）
であり、上述した－１６．７％の外気負荷となる外気比エンタルピーは、８１．９３Ｊ／ｇである。この－１６．７％の外気負荷となる外気比エンタルピーでは、相対湿度が５５％のとき温度が３４．１℃である。すなわち、外気の状態が上述した－１６．７％の外気負荷となる８１．９３Ｊ／ｇ以下の外気比エンタルピーであれば、空調機４０の最大空調機用差圧の差圧比を５％低減することができるから、空調機負荷を５％低減することができる。なお、本実施の形態３において、上述した各種数値条件は例示であって、これ以外の数値条件を用いて最大空調機負荷を算出してもよい。

【0060】

外気比エンタルピーは、外気温及び外気湿度により決まるため、図１に示す空調システム１において設定部９０が設定した、第１の出力に基づいて制御部７０が冷温水ポンプ２０を運転しているときに、外気比エンタルピー検出部８１が外気温及び外気湿度を検出し、外気温及び外気湿度から外気比エンタルピーを検出する。次に、制御部７０が外気比エンタルピーに基づいて、空調システム１の運転時の空調機４０の空調機負荷を得て、最大空調機負荷からの空調機負荷減少率を算出することができる。次に、設定部９０により、この空調機負荷減少率に対応する差圧を発生するための冷温水ポンプ２０の出力を設定する。次に、設定部９０が設定した冷温水ポンプ２０の第２の出力に基づいて、制御部７０により冷温水ポンプ２０が制御される。これにより、最大空調機負荷で空調システム１を運転し、冷温水ポンプ２０を第１の出力に設定する場合と比べ、最大空調機用差圧が低減され、冷温水ポンプ２０の出力が低減されるために、空調システム１の消費エネルギー量が低減される。

【0061】

このように、本実施の形態３に係る空調システム１では、複数の空調機４０は、全て外気が導入される空調機４０であって、検出部は、外気比エンタルピー検出部８１を含み、予め設定された要素の状態は、外気の外気比エンタルピーが所定の値以下であるため、各空調機４０の空調機流量を測定しなくとも、簡単な方法で空調システム１が消費するエネルギー量を低減することができる。

【0062】

次に、本実施の形態３に係る空調システム１の変形例について説明する。日本において外気比エンタルピーは同一の建物では特に夏季において大きな値となり、逆に夏季以外の季節においては外気比エンタルピーが小さくなる。よって、制御部７０に、夏季と判定するときの外気比エンタルピーを閾値として記録しておき、この閾値と外気比エンタルピー検出部８１が検出した外気比エンタルピーとを比較して、外気比エンタルピーが閾値よりも小さい場合には、設定部９０が、冷温水ポンプ２０の出力の設定値を、夏季の設定値よりも低い値に自動的に再設定してもよいし、空調システム１の管理者が設定部９０に設定された冷温水ポンプ２０の出力の設定値を手動操作により夏季以外の設定値に再設定してもよい。また、外気比エンタルピーが閾値以上の場合には、設定部９０が、冷温水ポンプ２０の出力の設定値を、夏季の設定値に自動的に再設定してもよいし、空調システム１の管理者が設定部９０に設定された冷温水ポンプ２０の出力の設定値を手動操作により夏季の設定値に再設定してもよい。

【0063】

なお、本実施の形態３の変形例において、冷温水ポンプ２０の出力の設定値の再設定の要素として、夏季と判定するときの外気比エンタルピーを閾値としたのは例示であって、これ以外の条件により冷温水ポンプの出力の設定値を再設定してもよい。例えば、冬季における外気比エンタルピーを閾値としてもよいし、年間において２種類以上の外気比エンタルピーを閾値としてもよい。

【0064】

実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４に係る空調システム１について説明する。実施の形態４は実施の形態３に対して、空調機出入口エンタルピー差に基づいて最大空調機用差圧の差圧比を低減するものである。
図１に示す空調システム１において、設定部９０が設定した、第１の出力に基づいて制御部７０が冷温水ポンプ２０を運転しているときに、空気取込口４１の取込口センサ４６が取り込む空気の空気温湿度及び風量を検出し、吹出口４４の吹出口センサ４７が、送風空気の空気温湿度及び風量を検出する。これにより、空調負荷検出部８２が、Δｈ_ＲＡＣ（空調機出入口エンタルピー差）、Ｑ（空調機送風量）、Ｑ_Ｏ （取り入れ外気量）、Δｈ_Ｏ（室内外エンタルピー差）が得られるため、上記式（６）により、制御部７０はｑＲＡＣ（空調機出入口状態による内部負荷）を得ることができる。

【0065】

これにより、制御部７０は空調システム１の運転時の空調機４０の空調機負荷を得ることができ、設計上の最大空調機負荷からの空調機負荷減少率を算出することができる。そして、この空調機負荷減少率に基づいて、設定部９０により、冷温水ポンプ２０の第２の出力を設定する。次に、設定部９０が設定した冷温水ポンプ２０の第２の出力に基づいて、冷温水ポンプ２０が制御される。

【0066】

このように、本実施の形態４に係る空調システム１では、検出部は、複数の空調機４０の空気取込口４１及び吹出口４４に設けられている、空気温湿度と風量を検出する取込口センサ４６、吹出口センサ４７及び空調負荷検出部８２を含み、予め設定された要素の状態は、複数の空調機４０の空気取込口４１及び吹出口４４の空気温湿度と風量の積が所定の値以下であるため、各空調機４０の空調機流量を測定しなくとも、簡単な方法で空調システム１が消費するエネルギー量を低減することができる。

【0067】

次に、本実施の形態４の変形例について説明する。Δｈ_ＲＡＣ（空調機出入口エンタルピー差）については、例えば、空調機４０の最大負荷率時の運転時の送風空気の状態は、冷房時においては相対湿度９０％程度であることから、相対湿度を９０％と仮定すると送風温度のみに基づいて空調機出入口エンタルピー差を得ることができる。具体的には、空調負荷検出部８２が、各空調機４０の吹出口センサ４７が測定した吹出口４４の送風温度と風量の積が、所定の閾値以下であるか否かを判定することにより、各空調機４０の設計上の最大空調機負荷からの空調機負荷減少率が所定の値以下であるか否かを判定することができる。なお、ここでは冷房時の相対湿度を９０％と仮定したが、この値は例示であって、実際の空調機４０の送風空気の状態に合わせて他の値を設定してもよい。

【0068】

また、本発明の実施の形態１～４の変形例として、空調システム１において各空調機４０の予冷運転時間を延長することにより、最大空調機用差圧の差圧比を低下させてもよい。
空調システム１が設けられた施設又は建物において、予冷運転時に最も空調機４０の負荷が大きくなる場合には、予冷時間を延長することにより空調機負荷及び最大空調機用差圧の差圧比を低減することが可能であると考えられる。一例では、空調機４０の予冷時間を３０分から４０分に延長することにより、空調機４０の最大負荷が９５Ｗ／ｍ^２から８０Ｗ／ｍ^２に低減され、最大空調機用差圧の差圧比が１６％低減される。

【0069】

このように、空調システム１の予冷時間を延長することにより、簡単な方法で空調システム１の最大空調機用差圧の差圧比を低減して空調システム１の消費エネルギー量を低減することができる。

【0070】

本発明の実施の形態１～４に係る空調システム１及びその制御方法は、新たな設備を導入する必要がなく既存設備、建物において用いることができるため、空調システム１及びその制御方法に係るコストを低減することができる。

【0071】

なお、本発明の実施の形態１～４で説明した空調システム１，１ｂの構成は例示であって、これ以外の構成であってもよい。例えば、空調システム１，１ｂが有する空調機４０及び制御弁５０の数は、１０基以上であってもよいし、冷温水ポンプ２０を複数台設けてもよいし、熱源６０と冷温水ポンプ２０との間の配管３０にバイパスとなる配管を設けてもよい。また、本発明の実施の形態１～４で説明した空調システム１，１ｂの制御方法は例示であって、適当に制御方法を変更してもよいし、本発明の実施の形態１～４で説明した空調システム１，１ｂの制御方法を適当に組み合わせて用いてもよい。

【0072】

また、本発明の実施の形態１、３～４では、空調システム１，１ｂは冷房運転を行っていたが、暖房運転を行ってもよい。

【0073】

また、本発明の実施の形態１～４では、空調システム１は冷温水ポンプ２０を有していたが、これに加えてさらに熱源用の熱源ポンプを有していてもよい。

【符号の説明】

【0074】

２０ 冷温水ポンプ、３０ 配管、３１ 入口側配管、３２ 出口側配管、４０ 空調機、４１ 空気取込口（出入口）、４２ 吹出口（出入口）、４６ 取込口センサ（空調負荷検出部）、４７ 吹出口センサ（空調負荷検出部）、５０ 制御弁（空調機流量検出部）、６０ 熱源、７０ 制御部、８０ 検出器（検出部）、８１ 外気比エンタルピー検出部（検出部）、８２ 空調負荷検出部（検出部）、８３ 電力検出部（検出部）、９０ 設定部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】