特許 6994218 負荷応答型空調制御システムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-15

(45)【発行日】2022-01-14

(54)【発明の名称】負荷応答型空調制御システムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   F24F 5/00 20060101AFI20220106BHJP

【ＦＩ】

F24F5/00 101Z

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2018009376

(22)【出願日】2018-01-24

(65)【公開番号】P2019128086

(43)【公開日】2019-08-01

【審査請求日】2020-12-18

(73)【特許権者】

【識別番号】591014042

【氏名又は名称】株式会社久米設計

(73)【特許権者】

【識別番号】504399842

【氏名又は名称】千代田計装株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(72)【発明者】

【氏名】増田 哲男

(72)【発明者】

【氏名】坂田 宗典

(72)【発明者】

【氏名】関根 秀太

(72)【発明者】

【氏名】原 智子

(72)【発明者】

【氏名】中村 哲郎

【審査官】村山 美保

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－３１５６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２０５６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平８－７５２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－６３６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１８３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／００００１５５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｆ １１／７０

Ｆ２４Ｆ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空調機と、
冷温水を生成するように構成された熱源機と、
前記冷温水を前記空調機へ供給するように構成されたポンプと、
前記空調機の制御状態を判定するように構成された第１の制御状態判定部と、
変水量制御の優先実行モード時に前記制御状態が表す空調負荷に応じて前記冷温水の送水圧力設定値を設定し、前記変水量制御の非優先実行モード時に前記送水圧力設定値を固定するように構成された送水圧力設定部と、
前記冷温水の送水圧力が前記送水圧力設定値と一致するように前記ポンプを制御するように構成された送水圧力制御部と、
変送水温度制御の優先実行モード時に前記空調負荷に応じて前記冷温水の送水温度設定値を設定し、前記変送水温度制御の非優先実行モード時に前記送水温度設定値を固定するように構成された送水温度設定部と、
前記冷温水の送水温度が前記送水温度設定値と一致するように前記熱源機を制御するように構成された送水温度制御部と、
前記変水量制御の優先実行モード時に前記送水圧力設定値が限界値に達したときに前記変送水温度制御の優先実行モードに切り替え、前記変送水温度制御の優先実行モード時に前記送水温度設定値が限界値に達したときに前記変水量制御の優先実行モードに切り替えるように構成された制御切替部とを備えることを特徴とする負荷応答型空調制御システム。

【請求項2】

請求項１記載の負荷応答型空調制御システムにおいて、
前記空調機を通過する冷温水の流量を調節するように構成された制御弁と、
前記空調機から供給される給気の温度と給気温度設定値とが一致するように前記制御弁の開度を制御するように構成された弁開度制御部とをさらに備え、
前記第１の制御状態判定部は、前記制御弁の開度と前記給気の温度とに基づいて前記空調機の制御状態を判定することを特徴とする負荷応答型空調制御システム。

【請求項3】

請求項１または２記載の負荷応答型空調制御システムにおいて、
前記空調機が複数設けられ、
前記第１の制御状態判定部によって前記空調機毎に判定された制御状態を１つに統合したトータル制御状態を判定するように構成された第２の制御状態判定部をさらに備え、
前記送水圧力設定部は、前記変水量制御の優先実行モード時に前記トータル制御状態が表す空調負荷に応じて前記冷温水の送水圧力設定値を設定し、
前記送水温度設定部は、前記変送水温度制御の優先実行モード時に前記トータル制御状態が表す空調負荷に応じて前記冷温水の送水温度設定値を設定することを特徴とする負荷応答型空調制御システム。

【請求項4】

請求項３記載の負荷応答型空調制御システムにおいて、
前記第２の制御状態判定部は、前記第１の制御状態判定部によって前記空調機毎に判定された制御状態の多数決処理により前記トータル制御状態を判定することを特徴とする負荷応答型空調制御システム。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１項に記載の負荷応答型空調制御システムにおいて、
前記制御切替部は、前記変水量制御の優先実行モード時に前記送水圧力設定値が下限値に達したときに前記変送水温度制御の優先実行モードに切り替え、前記変送水温度制御の優先実行モード時に冷房運転の場合の前記送水温度設定値が冷房運転時下限値に達したとき、あるいは暖房運転の場合の前記送水温度設定値が暖房運転時上限値に達したときに、前記変水量制御の優先実行モードに切り替えることを特徴とする負荷応答型空調制御システム。

【請求項6】

請求項５記載の負荷応答型空調制御システムにおいて、
前記送水圧力設定部は、前記変水量制御の優先実行モードから非優先実行モードに切り替わったときに前記送水圧力設定値を下限値に固定し、
前記送水温度設定部は、前記変送水温度制御の優先実行モードから非優先実行モードに切り替わったときに前記送水温度設定値を冷房運転時下限値または暖房運転時上限値に固定することを特徴とする負荷応答型空調制御システム。

【請求項7】

空調機の制御状態を判定する第１のステップと、
変水量制御の優先実行モード時に前記制御状態が表す空調負荷に応じて、前記空調機へ供給される冷温水の送水圧力設定値を設定する第２のステップと、
前記変水量制御の非優先実行モード時に前記送水圧力設定値を固定する第３のステップと、
前記冷温水を前記空調機へ供給するポンプを、前記冷温水の送水圧力が前記送水圧力設定値と一致するように制御する第４のステップと、
変送水温度制御の優先実行モード時に前記空調負荷に応じて前記冷温水の送水温度設定値を設定する第５のステップと、
前記変送水温度制御の非優先実行モード時に前記送水温度設定値を固定する第６のステップと、
前記冷温水の送水温度が前記送水温度設定値と一致するように、前記冷温水の生成元の熱源機を制御する第７のステップと、
前記変水量制御の優先実行モード時に前記送水圧力設定値が限界値に達したときに前記変送水温度制御の優先実行モードに切り替える第８のステップと、
前記変送水温度制御の優先実行モード時に前記送水温度設定値が限界値に達したときに前記変水量制御の優先実行モードに切り替える第９のステップとを含むことを特徴とする負荷応答型空調制御方法。

【請求項8】

請求項７記載の負荷応答型空調制御方法において、
前記空調機を通過する冷温水の流量を調節する制御弁の開度を、前記空調機から供給される給気の温度と給気温度設定値とが一致するように制御する第１０のステップをさらに含み、
前記第１のステップは、前記制御弁の開度と前記給気の温度とに基づいて前記空調機の制御状態を判定するステップを含むことを特徴とする負荷応答型空調制御方法。

【請求項9】

請求項７または８記載の負荷応答型空調制御方法において、
前記第１のステップによって空調機毎に判定した制御状態を１つに統合したトータル制御状態を判定する第１１のステップをさらに備え、
前記第２のステップは、前記変水量制御の優先実行モード時に前記トータル制御状態が表す空調負荷に応じて前記冷温水の送水圧力設定値を設定するステップを含み、
前記第５のステップは、前記変送水温度制御の優先実行モード時に前記トータル制御状態が表す空調負荷に応じて前記冷温水の送水温度設定値を設定するステップを含むことを特徴とする負荷応答型空調制御方法。

【請求項10】

請求項９記載の負荷応答型空調制御方法において、
前記第１１のステップは、前記第１のステップによって空調機毎に判定した制御状態の多数決処理により前記トータル制御状態を判定するステップを含むことを特徴とする負荷応答型空調制御方法。

【請求項11】

請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の負荷応答型空調制御方法において、
前記第８のステップは、前記変水量制御の優先実行モード時に前記送水圧力設定値が下限値に達したときに前記変送水温度制御の優先実行モードに切り替えるステップを含み、
前記第９のステップは、前記変送水温度制御の優先実行モード時に冷房運転の場合の前記送水温度設定値が冷房運転時下限値に達したとき、あるいは暖房運転の場合の前記送水温度設定値が暖房運転時上限値に達したときに、前記変水量制御の優先実行モードに切り替えるステップを含むことを特徴とする負荷応答型空調制御方法。

【請求項12】

請求項１１記載の負荷応答型空調制御方法において、
前記第３のステップは、前記変水量制御の優先実行モードから非優先実行モードに切り替わったときに前記送水圧力設定値を下限値に固定するステップを含み、
前記第６のステップは、前記変送水温度制御の優先実行モードから非優先実行モードに切り替わったときに前記送水温度設定値を冷房運転時下限値または暖房運転時上限値に固定するステップを含むことを特徴とする負荷応答型空調制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空調制御システムに係り、特に熱源制御の方法として空調機への冷温水流量を制御する変水量制御と熱源機の送水温度を制御する変送水温度制御とを用いる空調制御システムおよび方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より空調熱源システムの制御方法として、冷温水循環ポンプを制御する変水量制御（ＶＷＶ：Variable Water Volume）と、熱源機器の送水温度を制御する変送水温度制御（ＶＷＴ：Variable Water Temperature）とが知られている（特許文献１参照）。

【0003】

図７は、熱源制御の方法としてＶＷＶ制御を採用した従来の空調制御システムの構成を示すブロック図である。図７の空調制御システムは、冷温水を生成する熱源機１－１，１－２と、これら熱源機１－１，１－２の補機としての１次ポンプ２－１，２－２と、複数の熱源機１－１，１－２からの冷温水（送水）を混合する往路ヘッダー３－１，３－２と、送水管路４と、負荷機器であるＡＨＵ（Air Handling Unit）５－１と、同じく負荷機器であるＦＣＵ（Fan Coil Unit）５－２と、還水管路６と、ＡＨＵ５－１およびＦＣＵ５－２において熱交換され還水管路６を介して送られてくる冷温水（還水）が戻される還路ヘッダー７と、往路ヘッダー３－１と３－２との間に設けられた２次ポンプ８－１～８－３と、往路ヘッダー３－１と３－２との間に設けられたバイパス弁９と、送水圧力を計測する吐出圧センサ１０と、送水温度を計測する往温度センサ１１と、還水温度を計測する還温度センサ１２と、還水の流量を計測する流量計１３とから構成される。２次ポンプ８－１～８－３は、それぞれインバータ１４－１～１４－３と、ＡＨＵ５－１、ＦＣＵ５－２を流れる冷温水の流量を調節する制御弁１５－１，１５－２とを備えている。

【0004】

１次ポンプ２－１，２－２により圧送され熱源機１－１，１－２により熱量が付加された冷温水（送水）は、往路ヘッダー３－１に送られ、２次ポンプ８－１～８－３により圧送されて往路ヘッダー３－２を経て送水管路４に供給される。そして、冷温水は、ＡＨＵ５－１およびＦＣＵ５－２を通過して還水管路６により還水として還路ヘッダー７に至り、再びポンプ２－１，２－２によって圧送される。こうして、冷温水は以上の経路を循環する。

【0005】

制御装置（不図示）は、ＡＨＵ５－１の制御弁１５－１、ＦＣＵ５－２の制御弁１５－２で判定されたそれぞれの制御状態から全体の制御状態（トータル制御状態）を判定して、このトータル制御状態に応じて表１のように２次ポンプ８－１～８－３の圧力設定の変更を行う。

【0006】

【表1】

【0007】

制御装置は、“能力不足”の状態と判定した場合には送水圧力設定値を上昇させ、“能力適正”の状態と判定した場合には現在の送水圧力設定値を維持し、“能力過剰”の状態と判定した場合には送水圧力設定値を下降させる。そして、制御装置は、送水圧力設定値に基づいて２次ポンプ８－１～８－３のインバータ１４－１～１４－３の周波数およびバイパス弁９の開度を制御する。

【0008】

ここで、“能力不足”の状態とは、ＡＨＵ５－１、ＦＣＵ５－２を流れる冷温水の流量を制御する個々の制御弁（不図示）の開度がほぼ全開であり、ＡＨＵ５－１、ＦＣＵ５－２によって冷却または加熱された空気（給気）の温度と給気温度設定値ＳＰとが離れている状態を言う。“能力適正”の状態とは、ＡＨＵ５－１、ＦＣＵ５－２の制御弁の開度がほぼ全開であり、給気温度と給気温度設定値ＳＰとがほぼ同じ状態を言う。“能力過剰”の状態とは、ＡＨＵ５－１、ＦＣＵ５－２の制御弁の開度が一定開度以下の状態を言う。

【0009】

以上のように、空調負荷が少ない時にはＡＨＵ５－１、ＦＣＵ５－２の制御弁が閉まり気味の運転となる。ＡＨＵ５－１、ＦＣＵ５－２の制御弁が閉まっている状態は、制御弁の圧力損失の分だけ無駄に２次ポンプ８－１～８－３の搬送動力を消費することになる。そこでＶＷＶ制御においては、ＡＨＵ５－１、ＦＣＵ５－２の制御弁がなるべく開くよう送水圧力設定値を緩和することで２次ポンプ８－１～８－３の搬送動力を削減する。このときに、ＡＨＵ５－１、ＦＣＵ５－２の制御状態によって送水圧力設定値を変更して送水圧力設定値を緩和するためと、送水圧力設定値を下げ過ぎることを防止するために、ＡＨＵ５－１、ＦＣＵ５－２の制御状態を監視する。

【0010】

熱源制御の方法としてＶＷＴ制御を採用する場合においても空調制御システムの構成は図７に示したＶＷＶ制御の場合と同様である。ＶＷＴ制御の場合、図示しない制御装置は、負荷機器であるＡＨＵ５－１の制御弁１５－１およびＦＣＵ５－２の制御弁１５－２のそれぞれの制御状態からトータル制御状態を判定して、このトータル制御状態に応じて表２のように熱源の送水温度設定の変更を行う。

【0011】

【表2】

【0012】

制御装置は、冷房運転時に、“能力不足”の状態と判定した場合には送水温度設定値を下降させ、“能力適正”の状態と判定した場合には現在の送水温度設定値を維持し、“能力過剰”の状態と判定した場合には送水温度設定値を上昇させる。そして、制御装置は、送水温度設定値に基づいて熱源機１－１，１－２からの送水の温度を制御する。

【0013】

ＶＷＴ制御においては、ＡＨＵ５－１、ＦＣＵ５－２の制御状態によって送水温度設定を変更することで熱源機１－１，１－２の１次エネルギーを削減できる。しかし、冷房運転時に熱源機１－１，１－２の送水温度を上げ過ぎると空調負荷を処理できなくなる。そこで、空調負荷が小さいようであれば送水温度を上昇させ、空調負荷が大きくなったときに送水温度を下降させることで、負荷に追従した形で熱源機１－１，１－２の１次エネルギーを削減するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【文献】特開２００３－２６２３８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

特許文献１に開示された空調制御システムでは、ポンプと熱源機の省エネルギーを同時に実現するため、ＶＷＶ制御とＶＷＴ制御を同時に実行するようにしていた。
しかしながら、ＶＷＶ制御とＶＷＴ制御を同時に実行すると、お互いに制御が干渉する可能性があった。干渉の例としては、例えばＶＷＴ制御により送水温度設定値が上昇して要求水量が増えたことにより、ＶＷＶ制御側では送水圧力設定値の上昇要求が生じ、２次ポンプの搬送動力が増加するといった例がある。

【0016】

このような制御の干渉を避けるには、オペレータが、ＶＷＶ制御とＶＷＴ制御を手動で切り替えるなどの手法で対応する必要があった。

【0017】

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ＶＷＶ制御とＶＷＴ制御の干渉を抑制することができる負荷応答型空調制御システムおよび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】

【0018】

本発明の負荷応答型空調制御システムは、空調機と、冷温水を生成するように構成された熱源機と、前記冷温水を前記空調機へ供給するように構成されたポンプと、前記空調機の制御状態を判定するように構成された第１の制御状態判定部と、変水量制御の優先実行モード時に前記制御状態が表す空調負荷に応じて前記冷温水の送水圧力設定値を設定し、前記変水量制御の非優先実行モード時に前記送水圧力設定値を固定するように構成された送水圧力設定部と、前記冷温水の送水圧力が前記送水圧力設定値と一致するように前記ポンプを制御するように構成された送水圧力制御部と、変送水温度制御の優先実行モード時に前記空調負荷に応じて前記冷温水の送水温度設定値を設定し、前記変送水温度制御の非優先実行モード時に前記送水温度設定値を固定するように構成された送水温度設定部と、前記冷温水の送水温度が前記送水温度設定値と一致するように前記熱源機を制御するように構成された送水温度制御部と、前記変水量制御の優先実行モード時に前記送水圧力設定値が限界値に達したときに前記変送水温度制御の優先実行モードに切り替え、前記変送水温度制御の優先実行モード時に前記送水温度設定値が限界値に達したときに前記変水量制御の優先実行モードに切り替えるように構成された制御切替部とを備えることを特徴とするものである。

【0019】

また、本発明の負荷応答型空調制御システムの１構成例は、前記空調機を通過する冷温水の流量を調節するように構成された制御弁と、前記空調機から供給される給気の温度と給気温度設定値とが一致するように前記制御弁の開度を制御するように構成された弁開度制御部とをさらに備え、前記第１の制御状態判定部は、前記制御弁の開度と前記給気の温度とに基づいて前記空調機の制御状態を判定することを特徴とするものである。
また、本発明の負荷応答型空調制御システムの１構成例は、前記空調機が複数設けられ、前記第１の制御状態判定部によって前記空調機毎に判定された制御状態を１つに統合したトータル制御状態を判定するように構成された第２の制御状態判定部をさらに備え、前記送水圧力設定部は、前記変水量制御の優先実行モード時に前記トータル制御状態が表す空調負荷に応じて前記冷温水の送水圧力設定値を設定し、前記送水温度設定部は、前記変送水温度制御の優先実行モード時に前記トータル制御状態が表す空調負荷に応じて前記冷温水の送水温度設定値を設定することを特徴とするものである。
また、本発明の負荷応答型空調制御システムの１構成例において、前記第２の制御状態判定部は、前記第１の制御状態判定部によって前記空調機毎に判定された制御状態の多数決処理により前記トータル制御状態を判定することを特徴とするものである。

【0020】

また、本発明の負荷応答型空調制御システムの１構成例において、前記制御切替部は、前記変水量制御の優先実行モード時に前記送水圧力設定値が下限値に達したときに前記変送水温度制御の優先実行モードに切り替え、前記変送水温度制御の優先実行モード時に冷房運転の場合の前記送水温度設定値が冷房運転時下限値に達したとき、あるいは暖房運転の場合の前記送水温度設定値が暖房運転時上限値に達したときに、前記変水量制御の優先実行モードに切り替えることを特徴とするものである。
また、本発明の負荷応答型空調制御システムの１構成例において、前記送水圧力設定部は、前記変水量制御の優先実行モードから非優先実行モードに切り替わったときに前記送水圧力設定値を下限値に固定し、前記送水温度設定部は、前記変送水温度制御の優先実行モードから非優先実行モードに切り替わったときに前記送水温度設定値を冷房運転時下限値または暖房運転時上限値に固定することを特徴とするものである。

【0021】

また、本発明の負荷応答型空調制御方法は、空調機の制御状態を判定する第１のステップと、変水量制御の優先実行モード時に前記制御状態が表す空調負荷に応じて、前記空調機へ供給される冷温水の送水圧力設定値を設定する第２のステップと、前記変水量制御の非優先実行モード時に前記送水圧力設定値を固定する第３のステップと、前記冷温水を前記空調機へ供給するポンプを、前記冷温水の送水圧力が前記送水圧力設定値と一致するように制御する第４のステップと、変送水温度制御の優先実行モード時に前記空調負荷に応じて前記冷温水の送水温度設定値を設定する第５のステップと、前記変送水温度制御の非優先実行モード時に前記送水温度設定値を固定する第６のステップと、前記冷温水の送水温度が前記送水温度設定値と一致するように、前記冷温水の生成元の熱源機を制御する第７のステップと、前記変水量制御の優先実行モード時に前記送水圧力設定値が限界値に達したときに前記変送水温度制御の優先実行モードに切り替える第８のステップと、前記変送水温度制御の優先実行モード時に前記送水温度設定値が限界値に達したときに前記変水量制御の優先実行モードに切り替える第９のステップとを含むことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、送水圧力設定部と送水圧力制御部と送水温度設定部と送水温度制御部と制御切替部とを設け、変水量制御の優先実行モード時に送水圧力設定値が限界値に達したときに変送水温度制御の優先実行モードに切り替え、変送水温度制御の優先実行モード時に送水温度設定値が限界値に達したときに変水量制御の優先実行モードに切り替えることにより、変水量制御と変送水温度制御を自動的に切り替えることができる。本発明では、変水量制御と変送水温度制御を同時に実行せずに優先順位をつけて制御をすることにより、変水量制御と変送水温度制御の干渉を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、本発明の実施例に係る負荷応答型空調制御システムの構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、本発明の実施例に係る負荷応答型空調制御システムの空調コントローラの構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、本発明の実施例に係る負荷応答型空調制御システムの熱源コントローラの構成を示すブロック図である。

【図4】図４は、本発明の実施例に係る負荷応答型空調制御システムの空調コントローラの動作を説明するフローチャートである。

【図5】図５は、本発明の実施例に係る負荷応答型空調制御システムの熱源コントローラの動作を説明するフローチャートである。

【図6】図６は、本発明の実施例に係る負荷応答型空調制御システムの動作を説明する図である。

【図7】図７は、従来の空調制御システムの構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施例に係る負荷応答型空調制御システムの構成を示すブロック図であり、図７と同様の構成には同一の符号を付してある。本実施例の空調制御システムは、熱源機１－１，１－２と、１次ポンプ２－１，２－２と、往路ヘッダー３－１，３－２と、送水管路４と、ＡＨＵ５－１と、ＦＣＵ５－２と、還水管路６と、還路ヘッダー７と、２次ポンプ８－１～８－３と、バイパス弁９と、吐出圧センサ１０と、往温度センサ１１と、還温度センサ１２と、流量計１３と、２次ポンプ８－１～８－３毎に設けられたインバータ１４－１～１４－３と、ＡＨＵ５－１、ＦＣＵ５－２を流れる冷温水の流量を調節する制御弁１５－１，１５－２と、ＡＨＵ５－１、ＦＣＵ５－２によって冷却または加熱された空気（給気）の温度を計測する給気温度センサ１６－１，１６－２と、制御弁１５－１，１５－２を制御する空調コントローラ１７と、２次ポンプ８－１～８－３とバイパス弁９と熱源機１－１，１－２とを制御する熱源コントローラ１８とから構成される。

【0025】

従来と同様に、１次ポンプ２－１，２－２により圧送され熱源機１－１，１－２により熱量が付加された冷温水（送水）は、往路ヘッダー３－１に送られ、２次ポンプ８－１～８－３により圧送されて往路ヘッダー３－２を経て送水管路４に供給され、ＡＨＵ５－１およびＦＣＵ５－２に供給される。そして、冷温水は、ＡＨＵ５－１およびＦＣＵ５－２において熱交換され、制御弁１５－１，１５－２、還水管路６、還路ヘッダー７を介して１次ポンプ２－１，２－２に戻され、再び１次ポンプ２－１，２－２によって圧送される。

【0026】

図２は空調コントローラ１７の構成を示すブロック図、図３は熱源コントローラ１８の構成を示すブロック図である。
空調コントローラ１７は、給気温度と給気温度設定値とが一致するように制御弁１５－１，１５－２の開度を制御する弁開度制御部１７１と、空調機（ＡＨＵ５－１、ＦＣＵ５－２）の制御状態を判定する制御状態判定部１７２と、制御状態判定部１７２によって空調機毎に判定された制御状態を１つに統合したトータル制御状態を判定するトータル制御状態判定部１７３とを備えている。

【0027】

熱源コントローラ１８は、ＶＷＶ制御の優先実行モード時に空調負荷に応じて冷温水の送水圧力設定値を設定し、ＶＷＶ制御の非優先実行モード時に送水圧力設定値を固定する送水圧力設定部１８０と、冷温水の送水圧力が送水圧力設定値と一致するように２次ポンプ８－１～８－３およびバイパス弁９を制御する送水圧力制御部１８１と、ＶＷＴ制御の優先実行モード時に空調負荷に応じて冷温水の送水温度設定値を設定し、ＶＷＴ制御の非優先実行モード時に送水温度設定値を固定する送水温度設定部１８２と、冷温水の送水温度が送水温度設定値と一致するように熱源機１－１，１－２を制御する送水温度制御部１８３と、ＶＷＶ制御の優先実行モード時に送水圧力設定値が限界値に達したときにＶＷＴ制御の優先実行モードに切り替え、ＶＷＴ制御の優先実行モード時に送水温度設定値が限界値に達したときにＶＷＶ制御の優先実行モードに切り替える制御切替部１８４とを備えている。

【0028】

以下、本実施例の負荷応答型空調制御システムの動作について説明する。図４は空調コントローラ１７の動作を説明するフローチャート、図５は熱源コントローラ１８の動作を説明するフローチャートである。

【0029】

給気温度センサ１６－１，１６－２は、それぞれＡＨＵ５－１、ＦＣＵ５－２によって冷却または加熱され、空調ゾーン（不図示）へ供給される空気（給気）の温度Ｔ１，Ｔ２を計測する。

【0030】

制御弁１５－１，１５－２は、空調機（ＡＨＵ５－１、ＦＣＵ５－２）毎に設けられる。空調コントローラ１７の弁開度制御部１７１は、空調制御が開始されると、給気温度センサ１６－１によって計測された給気温度Ｔ１と給気温度設定値ＳＰとが一致するように制御弁１５－１の開度φ１を制御する。同様に、弁開度制御部１７１は、給気温度センサ１６－２によって計測された給気温度Ｔ２と給気温度設定値ＳＰとが一致するように制御弁１５－２の開度φ２を制御する（図４ステップＳ１００）。給気温度設定値ＳＰは、例えばオペレータによって予め設定されている。

【0031】

空調コントローラ１７の制御状態判定部１７２は、ＡＨＵ５－１の現在の制御状態（空調負荷）を判定する（図４ステップＳ１０１）。具体的には、制御状態判定部１７２は、空調機の冷房運転時にＡＨＵ５－１の制御弁１５－１の開度φ１が閾値ＴＨ１（ＴＨ１は全開（１００％）に近い所定の値）以上で、かつ給気温度Ｔ１と給気温度設定値ＳＰとの関係がＴ１＞ＳＰ＋α（αは所定の偏差）であれば、冷房運転時の“能力不足”の状態と判定する。

【0032】

また、制御状態判定部１７２は、空調機の暖房運転時に制御弁１５－１の開度φ１が閾値ＴＨ１以上で、かつ給気温度Ｔ１と給気温度設定値ＳＰとの関係がＴ１＜ＳＰ－αであれば、暖房運転時の“能力不足”の状態と判定する。つまり、制御状態判定部１７２は、制御弁１５－１がほぼ全開で、給気温度Ｔ１と給気温度設定値ＳＰとが離れている場合には、“能力不足”の状態と判定する。

【0033】

また、制御状態判定部１７２は、冷暖房運転時に制御弁１５－１の開度φ１が閾値ＴＨ１以上で、かつ給気温度Ｔ１と給気温度設定値ＳＰとの関係がＳＰ－α≦Ｔ１≦ＳＰ＋αであれば、冷暖房運転時の“能力適正”の状態と判定する。つまり、制御状態判定部１７２は、制御弁１５－１がほぼ全開で、給気温度Ｔ１と給気温度設定値ＳＰとがほぼ同じ場合には、“能力適正”の状態と判定する。

【0034】

また、制御状態判定部１７２は、冷暖房運転時に制御弁１５－１の開度φ１が閾値ＴＨ２（ＴＨ２＜ＴＨ１）以下であれば、冷暖房運転時の“能力過剰”の状態と判定する。つまり、制御状態判定部１７２は、制御弁１５－１の開度が一定開度以下の場合には、“能力過剰”の状態と判定する。
制御状態判定部１７２は、ＦＣＵ５－２の現在の制御状態についてもＡＨＵ５－１と同様に判定する（ステップＳ１０１）。

【0035】

次に、空調コントローラ１７のトータル制御状態判定部１７３は、ＡＨＵ５－１、ＦＣＵ５－２のそれぞれの制御状態から空調制御システム全体のトータル制御状態を判定する（図４ステップＳ１０２）。

【0036】

本実施例では、複数の空調機（ＡＨＵ５－１、ＦＣＵ５－２）の制御状態のうち最も多い制御状態をトータル制御状態として採用する多数決処理の方法を用いる。トータル制御状態判定部１７３は、“能力不足”の状態が最も多い場合には空調制御システム全体が“能力不足”の状態と判定し、“能力適正”の状態が最も多い場合には空調制御システム全体が“能力適正”の状態と判定し、“能力過剰”の状態が最も多い場合には空調制御システム全体が“能力過剰”の状態と判定する。

【0037】

トータル制御演算部１７３は、“能力不足”の状態が１台ないし複数台存在する場合には、“能力過剰”および“能力適性”の数には関係なく、空調制御システム全体として“能力不足”の状態と判定する。また、トータル制御演算部１７３は、“能力不足”の状態が１台も存在せず、“能力過剰”の状態のみが存在する場合には、空調制御システム全体として“能力過剰”の状態と判定する。また、トータル制御状態判定部１７３は、“能力過剰”と“能力適性”の状態が混在している場合には、空調制御システム全体として“能力適性”の状態と判定する。

【0038】

そして、トータル制御状態判定部１７３は、判定したトータル制御状態を示す制御状態情報を熱源コントローラ１８に対して送出する（図４ステップＳ１０３）。
空調コントローラ１７は、以上のようなステップＳ１００～Ｓ１０３の処理を空調が停止するまで（図４ステップＳ１０４においてＹＥＳ）、一定時間毎に行う。

【0039】

次に、熱源コントローラ１８の動作について説明する。まず、オペレータは、空調運転の開始前に、ＶＷＶ制御とＶＷＴ制御のどちらを優先実行するかを選択し、熱源コントローラ１８に対してＶＷＶ制御とＶＷＴ制御のどちらを優先実行するかを指定する優先指定操作をあらかじめ行う（図５ステップＳ２００）。本実施例では、始めにＶＷＶ制御で運転を開始し、ＶＷＶの下限設定値となった場合に自動的にＶＷＴ制御へ移行する例で説明する。

【0040】

熱源コントローラ１８の制御切替部１８４は、オペレータからの優先指定操作を受けて、ＶＷＶ制御のための送水圧力設定部１８０の実行モードを優先実行モードにする優先実行モード信号を出力すると共に（図５ステップＳ２０１）、ＶＷＴ制御のための送水温度設定部１８２の実行モードを非優先実行モードにする非優先実行モード信号を出力する（図５ステップＳ２０２）。

【0041】

優先実行モード信号を受け取った熱源コントローラ１８の送水圧力設定部１８０は、通常のＶＷＶ制御の処理により送水圧力設定値ＷＰＳＰを設定する（図５ステップＳ２０３）。具体的には、送水圧力設定部１８０は、空調コントローラ１７からの制御状態情報が示すトータル制御状態が“能力不足”の状態を示している場合には、現在の送水圧力設定値ＷＰＳＰを所定幅だけ上昇させ、トータル制御状態が“能力適正”の状態を示している場合には、現在の送水圧力設定値ＷＰＳＰを維持し、トータル制御状態が“能力過剰”の状態を示している場合には、現在の送水圧力設定値ＷＰＳＰを所定幅だけ下降させる。

【0042】

なお、送水圧力設定部１８０は、送水圧力設定値ＷＰＳＰが所定の上限値ＷＰＨに既に達していて、トータル制御状態が“能力不足”の状態を示している場合には、送水圧力設定値ＷＰＳＰを上限値ＷＰＨのままとする。また、送水圧力設定部１８０は、送水圧力設定値ＷＰＳＰが所定の下限値ＷＰＬ（ＷＰＬ＜ＷＰＨ）に既に達していて、トータル制御状態が“能力過剰”の状態を示している場合には、送水圧力設定値ＷＰＳＰを下限値ＷＰＬのままとする。

【0043】

往路ヘッダー３－２に設けられた吐出圧センサ１０は、送水圧力ＷＰを計測する。熱源コントローラ１８の送水圧力制御部１８１は、吐出圧センサ１０によって計測された送水圧力ＷＰと送水圧力設定部１８０によって設定された送水圧力設定値ＷＰＳＰとが一致するように２次ポンプ８－１～８－３のインバータ１４－１～１４－３の周波数（２次ポンプ８－１～８－３の回転数）およびバイパス弁９の開度を制御する（図５ステップＳ２０４）。

【0044】

次に、送水圧力設定部１８０は、送水圧力設定値ＷＰＳＰが所定の上限値ＷＰＨに達した場合（図５ステップＳ２０５においてＹＥＳ）、改善リミット通知信号を出力する（図５ステップＳ２０６）。また、送水圧力設定部１８０は、送水圧力設定値ＷＰＳＰが所定の下限値ＷＰＬに達した場合（図５ステップＳ２０７においてＹＥＳ）、制御切替部１８４に対して緩和リミット通知信号を出力する（図５ステップＳ２０８）。

【0045】

送水圧力設定部１８０と送水圧力制御部１８１とは、送水圧力設定部１８０から緩和リミット通知信号が出力され、後述のように制御切替部１８４から送水圧力設定部１８０の実行モードを非優先実行モードにする非優先実行モード信号が出力されるまで、ステップＳ２０３～Ｓ２０７の処理を一定時間毎に行う。

【0046】

一方、非優先実行モード信号を受け取った熱源コントローラ１８の送水温度設定部１８２は、通常のＶＷＴ制御と異なり、送水温度設定値ＷＴＳＰを固定値（定格値）とする（図５ステップＳ２０９）。このときの送水温度設定値ＷＴＳＰの定格値は、例えば熱源機１－１，１－２の消費エネルギーが適切な値になるように予め決定しておけばよい。

【0047】

往路ヘッダー３－２に設けられた往温度センサ１１は、送水温度ＷＴを計測する。熱源コントローラ１８の送水温度制御部１８３は、往温度センサ１１によって計測された送水温度ＷＴと送水温度設定部１８２によって設定された送水温度設定値ＷＴＳＰとが一致するように熱源機１－１，１－２を制御する（図５ステップＳ２１０）。

【0048】

送水温度設定部１８２と送水温度制御部１８３とは、送水圧力設定部１８０から緩和リミット通知信号が出力され、後述のように制御切替部１８４から送水温度設定部１８２の実行モードを優先実行モードにする優先実行モード信号が出力されるまで、ステップＳ２０９，Ｓ２１０の処理を一定時間毎に行う。

【0049】

空調負荷が下がり続けると、送水圧力設定値ＷＰＳＰが徐々に低下して遂には下限値ＷＰＬに達し、上記のとおり送水圧力設定部１８０から緩和リミット通知信号が出力される。

【0050】

熱源コントローラ１８の制御切替部１８４は、送水圧力設定部１８０から緩和リミット通知信号が出力されると、ＶＷＶ制御のための送水圧力設定部１８０の実行モードを非優先実行モードにする非優先実行モード信号を出力すると共に、ＶＷＴ制御のための送水温度設定部１８２の実行モードを優先実行モードにする優先実行モード信号を出力する（図５ステップＳ２１１）。

【0051】

送水温度設定部１８２は、制御切替部１８４から優先実行モード信号を受け取ると（図５ステップＳ２１２においてＹＥＳ）、通常のＶＷＴ制御により送水温度設定値ＷＴＳＰを設定する（図５ステップＳ２１３）。具体的には、送水温度設定部１８２は、空調機の冷房運転時に空調コントローラ１７からの制御状態情報が示すトータル制御状態が“能力不足”の状態を示している場合には、現在の送水温度設定値ＷＴＳＰを所定幅だけ下降させ、冷暖房運転時にトータル制御状態が“能力適正”の状態を示している場合には、現在の送水温度設定値ＷＴＳＰを維持し、冷房運転時にトータル制御状態が“能力過剰”の状態を示している場合には、現在の送水温度設定値ＷＴＳＰを所定幅だけ上昇させる。

【0052】

また、送水温度設定部１８２は、空調機の暖房運転時にトータル制御状態が“能力不足”の状態を示している場合には、現在の送水温度設定値ＷＴＳＰを所定幅だけ上昇させ、暖房運転時にトータル制御状態が“能力適正”の状態を示している場合には、現在の送水温度設定値ＷＴＳＰを維持し、暖房運転時にトータル制御状態が“能力過剰”の状態を示している場合には、現在の送水温度設定値ＷＴＳＰを所定幅だけ下降させる。

【0053】

なお、送水温度設定部１８２は、冷房運転時に送水温度設定値ＷＴＳＰが所定の冷房運転時下限値ＷＴＣＬに既に達していて、トータル制御状態が“能力不足”の状態を示している場合には、送水温度設定値ＷＴＳＰを下限値ＷＴＣＬのままとし、冷房運転時に送水温度設定値ＷＴＳＰが所定の冷房運転時上限値ＷＴＣＨに既に達していて、トータル制御状態が“能力過剰”の状態を示している場合には、送水温度設定値ＷＴＳＰを上限値ＷＴＣＨのままとする。

【0054】

また、送水温度設定部１８２は、暖房運転時に送水温度設定値ＷＴＳＰが所定の暖房運転時上限値ＷＴＨＨに既に達していて、トータル制御状態が“能力不足”の状態を示している場合には、送水温度設定値ＷＴＳＰを上限値ＷＴＨＨのままとし、暖房運転時に送水温度設定値ＷＴＳＰが所定の暖房運転時下限値ＷＴＨＬ（ＷＴＣＬ＜ＷＴＣＨ＜ＷＴＨＬ＜ＷＴＨＨ）に既に達していて、トータル制御状態が“能力過剰”の状態を示している場合には、送水温度設定値ＷＴＳＰを下限値ＷＴＨＬのままとする。

【0055】

図５のステップＳ２１４の送水温度制御部１８３の動作は、ステップＳ２１０と同じなので、説明は省略する。
次に、送水温度設定部１８２は、冷房運転時に送水温度設定値ＷＴＳＰが所定の冷房運転時上限値ＷＴＣＨに達した場合、あるいは暖房運転時に送水温度設定値ＷＴＳＰが所定の暖房運転時下限値ＷＴＨＬに達した場合（図５ステップＳ２１５においてＹＥＳ）、緩和リミット通知信号を出力する（図５ステップＳ２１６）。

【0056】

また、送水温度設定部１８２は、冷房運転時に送水温度設定値ＷＴＳＰが所定の冷房運転時下限値ＷＴＣＬに達した場合、あるいは暖房運転時に送水温度設定値ＷＴＳＰが所定の暖房運転時上限値ＷＴＨＨに達した場合（図５ステップＳ２１７においてＹＥＳ）、制御切替部１８４に対して改善リミット通知信号を出力する（図５ステップＳ２１８）。

【0057】

送水温度設定部１８２と送水温度制御部１８３とは、送水温度設定部１８２から改善リミット通知信号が出力され、後述のように制御切替部１８４から送水温度設定部１８２の実行モードを非優先実行モードにする非優先実行モード信号が出力されるまで、ステップＳ２１３～Ｓ２１７の処理を一定時間毎に行う。

【0058】

一方、非優先実行モード信号を受け取った送水圧力設定部１８０は、通常のＶＷＶ制御と異なり、送水圧力設定値ＷＰＳＰを固定値とする（図５ステップＳ２１９）。このとき、送水圧力設定値ＷＰＳＰが下限値ＷＰＬになっているので、送水圧力設定部１８０は、現在の下限値ＷＰＬのまま送水圧力設定値ＷＰＳＰを固定する。

【0059】

図５のステップＳ２２０の送水圧力制御部１８１の動作は、ステップＳ２０４と同じなので、説明は省略する。
送水圧力設定部１８０と送水圧力制御部１８１とは、送水温度設定部１８２から改善リミット通知信号が出力され、後述のように制御切替部１８４から送水圧力設定部１８０の実行モードを優先実行モードにする優先実行モード信号が出力されるまで、ステップＳ２１９，Ｓ２２０の処理を一定時間毎に行う。

【0060】

空調負荷が上がり続けると、冷房運転時に送水温度設定値ＷＴＳＰが徐々に低下して冷房運転時下限値ＷＴＣＬに達するか、あるいは暖房運転時に送水温度設定値ＷＴＳＰが徐々に上昇して暖房運転時上限値ＷＴＨＨに達し、送水温度設定部１８２から改善リミット通知信号が出力される。

【0061】

制御切替部１８４は、送水温度設定部１８２から改善リミット通知信号が出力されると、ＶＷＶ制御のための送水圧力設定部１８０の実行モードを優先実行モードにする優先実行モード信号を出力すると共に、ＶＷＴ制御のための送水温度設定部１８２の実行モードを非優先実行モードにする非優先実行モード信号を出力する（図５ステップＳ２２１）。

【0062】

送水圧力設定部１８０は、制御切替部１８４から優先実行モード信号を受け取ると（図５ステップＳ２２２においてＹＥＳ）、ステップＳ２０３に戻る。
また、送水温度設定部１８２は、制御切替部１８４から非優先実行モード信号を受け取ると、ステップＳ２０９に戻る。このとき、冷房運転時であれば送水温度設定値ＷＴＳＰが冷房運転時下限値ＷＴＣＬになっていて、暖房運転時であれば送水温度設定値ＷＴＳＰが暖房運転時上限値ＷＴＨＨになっているので、送水温度設定部１８２は、現在の下限値ＷＴＣＬまたは上限値ＷＴＨＨのまま送水温度設定値ＷＴＳＰを固定する（ステップＳ２０９）。

【0063】

図６は以上の負荷応答型空調制御システムの動作を説明する図である。なお、図６では、冷房運転の場合について記載している。図６の時刻ｔ１からｔ２まではＶＷＶ制御が優先実行モード、ＶＷＴ制御が非優先実行モードになっている。
上記のとおりＶＷＶ制御において空調負荷が下がり続けると、送水圧力設定値ＷＰＳＰが徐々に低下して遂には下限値ＷＰＬに達し、送水圧力設定部１８０から緩和リミット通知信号が出力される。

【0064】

ＶＷＴ制御が非優先実行モードの場合、送水温度設定値ＷＴＳＰが固定値（定格値）となっているが、時刻ｔ２において送水圧力設定部１８０から緩和リミット通知信号が出力され、制御切替部１８４から送水温度設定部１８２に対して優先実行モード信号が出力されると、ＶＷＴ制御が優先実行モードに切り替わる。

【0065】

ＶＷＶ制御が非優先実行モードに切り替わった場合、送水圧力設定値ＷＰＳＰは下限値ＷＰＬのまま固定される。
冷房運転時のＶＷＴ制御において空調負荷が下がり続けると、送水温度設定値ＷＴＳＰが徐々に上昇して遂には冷房運転時上限値ＷＴＣＨに達し、時刻ｔ３において送水温度設定部１８２から緩和リミット通知信号が出力される。なお、送水温度設定部１８２から緩和リミット通知信号が出力された場合、ＶＷＶ制御が優先実行モードに移行することはない。

【0066】

冷房運転時のＶＷＴ制御において空調負荷が上がり続けると、送水温度設定値ＷＴＳＰが徐々に低下して遂には冷房運転時下限値ＷＴＣＬに達し、送水温度設定部１８２から改善リミット通知信号が出力される。

【0067】

ＶＷＶ制御が非優先実行モードの場合、上記のとおり送水圧力設定値ＷＰＳＰが固定値となっているが、時刻ｔ４において送水温度設定部１８２から改善リミット通知信号が出力され、制御切替部１８４から送水圧力設定部１８０に対して優先実行モード信号が出力されると、ＶＷＶ制御が優先実行モードに切り替わる。

【0068】

冷房運転時のＶＷＶ制御において空調負荷が上がり続けると、送水圧力設定値ＷＰＳＰが徐々に上昇して遂には上限値ＷＰＨに達し、時刻ｔ５において送水圧力設定部１８０から改善リミット通知信号が出力される。なお、送水圧力設定部１８０から改善リミット通知信号が出力された場合、ＶＷＴ制御が優先実行モードに移行することはない。

【0069】

以上のように、本実施例では、ＶＷＶ制御とＶＷＴ制御を同時実行せずに優先順位をつけて制御をすることにより、ＶＷＶ制御とＶＷＴ制御の干渉を抑制することができる。
なお、本実施例では、送水圧力設定部１８０から改善リミット通知信号が出力された場合、または送水温度設定部１８２から緩和リミット通知信号が出力された場合、上記のとおり熱源制御の実行モードが切り替わることはない。ただし、これらの信号が出力されることにより、オペレータに対して設備に改善の必要性があることを知らせることができる。

【0070】

また、本実施例では、始めにＶＷＶ制御を優先実行モードにして運転を開始する例を説明したが、始めにＶＷＴ制御を優先実行モードにして運転を開始するようにしてもよい。ＶＷＴ制御を優先実行モードにして運転を開始する場合、非優先実行モードの送水圧力設定部１８０は、送水圧力設定値ＷＰＳＰを固定値（定格値）とする。このときの送水圧力設定値ＷＰＳＰの定格値は、例えば２次ポンプ８－１～８－３の消費エネルギーが適切な値になるように予め決定しておけばよい。

【0071】

ＶＷＴ制御を優先実行モードにして運転を開始する場合においても、制御切替部１８４は、上記と同様にＶＷＴ制御の送水温度設定部１８２から緩和リミット通知信号が出力されたときにＶＷＶ制御を優先実行モードに切り替え、ＶＷＶ制御の送水圧力設定部１８０から改善リミット通知信号が出力されたときにＶＷＴ制御を優先実行モードに切り替えるようにすればよい。

【0072】

また、本実施例では、空調機をＡＨＵ５－１とＦＣＵ５－２の２台としたが、これに限るものではなく、３台以上の空調機があってもよいことは言うまでもない。
また、熱源機を２台としたが、１台乃至は３台以上の熱源機があってもよいことは言うまでもない。

【0073】

本実施例で説明した空調コントローラ１７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。同様に、熱源コントローラ１８は、コンピュータとプログラムによって実現することができる。各々の装置のＣＰＵは、各々の記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施例で説明した処理を実行する。これにより、本実施例の負荷応答型空調制御方法を実現することができる。

【産業上の利用可能性】

【0074】

本発明は、空調制御システムに適用することができる。

【符号の説明】

【0075】

１－１，１－２…熱源機、２－１，２－２…１次ポンプ、３－１，３－２…往路ヘッダー、４…送水管路、５－１…ＡＨＵ、５－２…ＦＣＵ、６…還水管路、７…還路ヘッダー、８－１～８－３…２次ポンプ、９…バイパス弁、１０…吐出圧センサ、１１…往温度センサ、１２…還温度センサ、１３…流量計、１４－１～１４－３…インバータ、１５－１，１５－２…制御弁、１６－１，１６－２…給気温度センサ、１７…空調コントローラ、１８…熱源コントローラ、１７１…弁開度制御部、１７２…制御状態判定部、１７３…トータル制御状態判定部、１８０…送水圧力設定部、１８１…送水圧力制御部、１８２…送水温度設定部、１８３…送水温度制御部、１８４…制御切替部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】