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公開番号2025021564
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023125349
出願日2023-08-01
発明の名称空調制御装置および方法
出願人アズビル株式会社
代理人個人
主分類F24F 11/74 20180101AFI20250206BHJP(加熱;レンジ;換気)
要約【課題】VAVユニットとファンコイルユニットとが混在する空調システムにおいて熱負荷空調制御を実現する。
【解決手段】空調制御装置10は、空間Rを区分するゾーンのうちFCU24が設置されたゾーンを、FCU24が設置されていないゾーンと設置されたゾーンに分割するゾーン分割部151と、区分変更後の各ゾーンに存在する物体の表面温度データを取得するデータ取得部151と、区分変更後のゾーンのうちFCU24が設置されたゾーンを除く第1のゾーンを室内設定温度に空調制御するのに必要なゾーン熱負荷を計算し、AHU22から供給すべき空調機熱負荷を計算する熱負荷計算部152と、AHU22の給気設定温度を計算する給気温度計算部154と、VAVユニット23-1,23-2から第1のゾーンに供給すべき給気風量を計算する給気風量計算部155を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
空調対象の同一空間を仮想的に区分する予め定められたゾーンのうち、ファンコイルユニットが設置されたゾーンを、前記ファンコイルユニットが設置されていないゾーンと前記ファンコイルユニットが設置されたゾーンの２つに分割することにより、前記空間の区分を変更するように構成されたゾーン分割部と、
区分変更後の各ゾーンに存在する物体の表面温度データを取得するように構成されたデータ取得部と、
前記区分変更後のゾーンのうち前記ファンコイルユニットが設置されたゾーンを除く第１のゾーンの前記表面温度データと、前記第１のゾーンと隣接ゾーンとの既知の接面積のデータとに基づいて、前記第１のゾーンを室内設定温度に空調制御するのに必要なゾーン熱負荷を前記第１のゾーン毎に計算し、前記第１のゾーンのそれぞれのゾーン熱負荷に基づいて空調機から変風量ユニットに供給すべき空調機熱負荷を計算するように構成された熱負荷計算部と、
前記第１のゾーンのそれぞれの室内設定温度と前記空調機熱負荷とに基づいて、前記空調機の給気設定温度の新たな値を計算するように構成された給気温度計算部と、
前記給気設定温度の新たな値と、前記第１のゾーンの室内設定温度と、前記第１のゾーンのゾーン熱負荷とに基づいて、前記空調機から空調空気の供給を受けた変風量ユニットから前記第１のゾーンに供給すべき給気風量の新たな値を、前記第１のゾーン毎に計算するように構成された給気風量計算部と、
前記空調機と前記変風量ユニットと前記ファンコイルユニットとを制御する空調コントローラに対して、前記給気設定温度の新たな値と前記給気風量の新たな値とを通知するように構成された空調指示部とを備えることを特徴とする空調制御装置。
続きを表示（約 3,300 文字）【請求項２】
請求項１記載の空調制御装置において、
前記第１のゾーンの表面温度データと、前記空調機の現在の給気設定温度と、前記第１のゾーンに供給すべき現在の給気風量とに基づいて、各ゾーンの室内温度を前記第１のゾーン毎に推定するように構成された室温計算部と、
前記区分変更後の全てのゾーンの室内設定温度をゾーン毎に決定するように構成された設定温度決定部とをさらに備え、
前記設定温度決定部は、前記第１のゾーンについて前記室温計算部が計算した室内温度推定値が同第１のゾーンの冷房設定温度より高いゾーンについては、この第１のゾーンの冷房設定温度を室内設定温度とし、前記第１のゾーンの前記室内温度推定値が同第１のゾーンの暖房設定温度より低いゾーンについては、この第１のゾーンの暖房設定温度を室内設定温度とし、前記ファンコイルユニットが設置された第２のゾーンの温度センサによって測定された室内温度が同第２のゾーンの冷房設定温度より高いゾーンについては、この第２のゾーンの冷房設定温度を室内設定温度とし、前記第２のゾーンの前記室内温度が同第２のゾーンの暖房設定温度より低いゾーンについては、この第２のゾーンの暖房設定温度を室内設定温度とすることを特徴とする空調制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の空調制御装置において、
前記設定温度決定部は、前記第１のゾーンの前記室内温度推定値が同第１のゾーンの冷房設定温度以下、且つ同第１のゾーンの暖房設定温度以上のゾーンについては、この第１のゾーンの空調機運転モードが送風モードとなるように室内設定温度を決定し、前記第２のゾーンの前記室内温度が同第２のゾーンの冷房設定温度以下、且つ同第２のゾーンの暖房設定温度以上のゾーンについては、この第２のゾーンの空調機運転モードが送風モードとなるように室内設定温度を決定することを特徴とする空調制御装置。
【請求項４】
請求項３記載の空調制御装置において、
前記設定温度決定部は、前記第１のゾーンの前記室内温度推定値が同第１のゾーンの冷房設定温度以下、且つ同第１のゾーンの暖房設定温度以上のゾーン内に存在する物体の表面温度の平均値を、この第１のゾーンの室内設定温度とし、前記第２のゾーンの前記室内温度が同第２のゾーンの冷房設定温度以下、且つ同第２のゾーンの暖房設定温度以上のゾーン内に存在する物体の表面温度の平均値を、この第２のゾーンの室内設定温度とすることを特徴とする空調制御装置。
【請求項５】
請求項１記載の空調制御装置において、
前記熱負荷計算部は、前記第１のゾーンの表面温度データに基づいて、前記第１のゾーン内に存在する物体の表面から同第１のゾーンに供給される物体供給熱量を前記第１のゾーン毎に計算し、前記第１のゾーンの室内設定温度と前記隣接ゾーンの室内設定温度と前記接面積のデータとに基づいて、前記隣接ゾーンから前記第１のゾーンに供給される隣接ゾーン供給熱量を前記第１のゾーン毎に計算し、前記物体供給熱量と前記隣接ゾーン供給熱量との和を前記第１のゾーン毎に計算して前記ゾーン熱負荷とすることを特徴とする空調制御装置。
【請求項６】
請求項１記載の空調制御装置において、
前記給気温度計算部は、前記第１のゾーンのそれぞれの室内設定温度の平均値である平均設定温度を計算し、前記平均設定温度と前記空調機の既知の最小風量と前記空調機熱負荷とに基づいて、前記給気設定温度の新たな値を計算することを特徴とする空調制御装置。
【請求項７】
空調対象の同一空間を仮想的に区分する予め定められたゾーンのうち、ファンコイルユニットが設置されたゾーンを、前記ファンコイルユニットが設置されていないゾーンと前記ファンコイルユニットが設置されたゾーンの２つに分割することにより、前記空間の区分を変更する第１のステップと、
区分変更後の各ゾーンに存在する物体の表面温度データを取得する第２のステップと、
前記区分変更後のゾーンのうち前記ファンコイルユニットが設置されたゾーンを除く第１のゾーンの前記表面温度データと、前記第１のゾーンと隣接ゾーンとの既知の接面積のデータとに基づいて、前記第１のゾーンを室内設定温度に空調制御するのに必要なゾーン熱負荷を前記第１のゾーン毎に計算し、前記第１のゾーンのそれぞれのゾーン熱負荷に基づいて空調機から変風量ユニットに供給すべき空調機熱負荷を計算する第３のステップと、
前記第１のゾーンのそれぞれの室内設定温度と前記空調機熱負荷とに基づいて、前記空調機の給気設定温度の新たな値を計算する第４のステップと、
前記給気設定温度の新たな値と、前記第１のゾーンの室内設定温度と、前記第１のゾーンのゾーン熱負荷とに基づいて、前記空調機から空調空気の供給を受けた変風量ユニットから前記第１のゾーンに供給すべき給気風量の新たな値を、前記第１のゾーン毎に計算する第５のステップと、
前記空調機と前記変風量ユニットと前記ファンコイルユニットとを制御する空調コントローラに対して、前記給気設定温度の新たな値と前記給気風量の新たな値とを通知する第６のステップとを含むことを特徴とする空調制御方法。
【請求項８】
請求項７記載の空調制御方法において、
前記第２のステップと前記第３のステップとの間に、前記第１のゾーンの表面温度データと、前記空調機の現在の給気設定温度と、前記第１のゾーンに供給すべき現在の給気風量とに基づいて、各ゾーンの室内温度を前記第１のゾーン毎に推定する第７のステップと、
前記区分変更後の全てのゾーンの室内設定温度をゾーン毎に決定する第８のステップとをさらに含み、
前記第８のステップは、前記第１のゾーンについて前記第７のステップで計算した室内温度推定値が同第１のゾーンの冷房設定温度より高いゾーンについては、この第１のゾーンの冷房設定温度を室内設定温度とし、前記第１のゾーンの前記室内温度推定値が同第１のゾーンの暖房設定温度より低いゾーンについては、この第１のゾーンの暖房設定温度を室内設定温度とし、前記ファンコイルユニットが設置された第２のゾーンの温度センサによって測定された室内温度が同第２のゾーンの冷房設定温度より高いゾーンについては、この第２のゾーンの冷房設定温度を室内設定温度とし、前記第２のゾーンの前記室内温度が同第２のゾーンの暖房設定温度より低いゾーンについては、この第２のゾーンの暖房設定温度を室内設定温度とするステップを含むことを特徴とする空調制御方法。
【請求項９】
請求項８記載の空調制御方法において、
前記第８のステップは、前記第１のゾーンの前記室内温度推定値が同第１のゾーンの冷房設定温度以下、且つ同第１のゾーンの暖房設定温度以上のゾーンについては、この第１のゾーンの空調機運転モードが送風モードとなるように室内設定温度を決定し、前記第２のゾーンの前記室内温度が同第２のゾーンの冷房設定温度以下、且つ同第２のゾーンの暖房設定温度以上のゾーンについては、この第２のゾーンの空調機運転モードが送風モードとなるように室内設定温度を決定するステップを含むことを特徴とする空調制御方法。
【請求項１０】
請求項９記載の空調制御方法において、
前記第８のステップは、前記第１のゾーンの前記室内温度推定値が同第１のゾーンの冷房設定温度以下、且つ同第１のゾーンの暖房設定温度以上のゾーン内に存在する物体の表面温度の平均値を、この第１のゾーンの室内設定温度とし、前記第２のゾーンの前記室内温度が同第２のゾーンの冷房設定温度以下、且つ同第２のゾーンの暖房設定温度以上のゾーン内に存在する物体の表面温度の平均値を、この第２のゾーンの室内設定温度とするステップを含むことを特徴とする空調制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＶＡＶ方式のセントラル空調システムで用いられる空調制御技術に関するものである。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ビルなどの比較的広い空調空間を持つ建物では、空調システムとして、ＶＡＶ（Variable Air Volume）方式のセントラル空調システムが導入されている。ＶＡＶ方式のセントラル空調システムは、空調空間を複数に分割して設けた各ゾーンに、可変風量型の空調機器（ＶＡＶユニット）を配置し、空調機（ＡＨＵ：Air Handling Unit）で調整した給気を各ゾーンに供給し、各ゾーンのＶＡＶユニットで空調空間に送風する給気風量を制御するシステムである。
【０００３】
従来、このようなＶＡＶ方式のセントラル空調システムでは、空調空間内のあるゾーンにおける温熱環境を最適制御するための空調制御技術として、分布系シミュレーションの１つであるＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics：数値流体力学）解析のＣＦＤ順解析とＣＦＤ逆解析を利用した、負荷連動型の空調制御技術が提案されている（例えば、特許文献１－２参照）。
【０００４】
このような負荷連動型の空調制御技術は、空調制御周期ごとに、ＣＦＤ順解析処理とＣＦＤ逆解析処理を繰り返し実行することにより、ＡＨＵの給気設定温度や各ＶＡＶの風量に関する最適値を特定するものである。具体的には、ＣＦＤ順解析処理により、空調空間に関する、壁体、ＶＡＶの吹き出し量（風量）や吹き出し温度などの境界条件や、空調空間内に存在する人体やＰＣ（Personal Computer）などの発熱体からの発熱状況に基づいて、空調空間内の温度分布を導出する。また、ＣＦＤ逆解析処理により、ＣＦＤ順解析処理で得られた温度分布のうち対象ゾーンの温度を設定温度に修正した温度分布に基づいて、ＡＨＵの給気設定温度や各ゾーンの給気風量などの空調制御パラメータを特定する。
【０００５】
このような従来の負荷連動型の空調制御技術では、ＡＨＵの給気設定温度や各ゾーンの給気風量などの空調制御パラメータを最適値に収束させるためには、数分程度の空調制御周期ごとにＣＦＤ解析を複数回繰り返し実行する必要がある。しかしながら、ＣＤＦ解析処理は膨大な演算処理を必要とするため、一般的な産業用コントローラからなる空調制御装置では、空調制御周期に処理が追いつかないという問題点があった。このため、演算能力の高い産業用コントローラを用いた場合には、空調制御装置のコストアップ要因となるという問題点があった。また、空調制御周期を延長した場合には、空調制御の応答性が低下するという問題点があった。
【０００６】
そこで、赤外線放射温度センサによる表面温度情報に基づいて、空調制御に必要な熱負荷を計算し、この熱負荷に基づいて空調機の給気設定温度を計算し、給気設定温度に基づいて各ゾーンの給気風量を計算する熱負荷空調制御技術が提案されている（特許文献３参照）。熱負荷空調制御技術では、従来のＣＦＤ解析処理のような高度で複雑な演算処理を不要とすることができる。
【０００７】
特許文献３に開示された熱負荷空調制御技術では、室内の表面温度情報から空調パラメータ（給気設定温度、給気風量）を決定し、空調制御を行う。しかしながら、ＶＡＶユニットが給気風量を細かく調整できるのに対し、ファンコイルユニットはＶＡＶユニットのように各ゾーンの給気風量を細かく調整することはできない。このため、ＶＡＶユニットとファンコイルユニットが混在する空調システムに熱負荷空調制御を適用することができないという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１１－８９６７７号公報
特開２０１５－３６５８９号公報
特開２０２０－５６５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ＶＡＶユニットとファンコイルユニットとが混在する空調システムにおいて熱負荷空調制御を実現することができる空調制御装置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】
【００１０】
本発明の空調制御装置は、空調対象の同一空間を仮想的に区分する予め定められたゾーンのうち、ファンコイルユニットが設置されたゾーンを、前記ファンコイルユニットが設置されていないゾーンと前記ファンコイルユニットが設置されたゾーンの２つに分割することにより、前記空間の区分を変更するように構成されたゾーン分割部と、区分変更後の各ゾーンに存在する物体の表面温度データを取得するように構成されたデータ取得部と、前記区分変更後のゾーンのうち前記ファンコイルユニットが設置されたゾーンを除く第１のゾーンの前記表面温度データと、前記第１のゾーンと隣接ゾーンとの既知の接面積のデータとに基づいて、前記第１のゾーンを室内設定温度に空調制御するのに必要なゾーン熱負荷を前記第１のゾーン毎に計算し、前記第１のゾーンのそれぞれのゾーン熱負荷に基づいて空調機から変風量ユニットに供給すべき空調機熱負荷を計算するように構成された熱負荷計算部と、前記第１のゾーンのそれぞれの室内設定温度と前記空調機熱負荷とに基づいて、前記空調機の給気設定温度の新たな値を計算するように構成された給気温度計算部と、前記給気設定温度の新たな値と、前記第１のゾーンの室内設定温度と、前記第１のゾーンのゾーン熱負荷とに基づいて、前記空調機から空調空気の供給を受けた変風量ユニットから前記第１のゾーンに供給すべき給気風量の新たな値を、前記第１のゾーン毎に計算するように構成された給気風量計算部と、前記空調機と前記変風量ユニットと前記ファンコイルユニットとを制御する空調コントローラに対して、前記給気設定温度の新たな値と前記給気風量の新たな値とを通知するように構成された空調指示部とを備えることを特徴とするものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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