JP2003042522A - 制御システム - Google Patents
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Abstract
風量システムの運用者が、空調区域の空調環境及び空調
システムの運用をより容易にかつ自由に選択することが
可能な制御システムを提供する。 【解決手段】 変風量ユニット5と空気調和機7とを有
する変風量システムを制御する制御システムにおいて、
変風量ユニット5の運転を制御する変風量コントローラ
2と、伝送路1によって変風量コントローラ2と接続さ
れている制御モード入力手段である中央監視装置10と
を有し、変風量コントローラ2は、変数として中央監視
装置10から送られた制御モードに対応して所定のプロ
グラムを実行し、かつ空気調和機7への要求給気風量及
び要求給気温度を算出する。
Description
に適用される変風量空調システムを制御する制御システ
ムに関する。
ン等で区切った空調区域に適用される空調システムとし
ては、空調区域の熱負荷変動に応じて空調区域への供給
風量を制御する変風量ユニットと、温度及び風量を調整
した調整空気を変風量ユニットに供給する空気調和機と
を有する変風量システムが知られている。
って管理することができ、前記変風量システムを制御す
るシステムとしては、従来より種々の制御システムが知
られており、変風量ユニットの制御と空気調和機の制御
とに大別される。
ニットによる室内温度の制御が挙げられる。これは、空
調区域の温度を測定する温度センサを用い、空調区域に
おける測定温度と空調区域の設定温度との偏差をなくす
ように変風量ユニットにおける風量を制御するものであ
る。
機の送風量を制御する手法と、空気調和機の送風温度を
制御する手法とが知られている。空気調和機の送風量を
制御する手法としては、例えば特開平9−229464
号公報や特開平9−210434号公報に開示されてい
るように、変風量ユニットにおける吹き出し口からの送
風量を保障するために静圧の過不足を考慮して空気調和
機の送風を制御する方法や、例えば特開2000−55
448号公報や特開平8−61757号公報に開示され
ているように、空気調和機からの送風量の絞りすぎによ
る空気質環境の悪化を防止するために必要な空気調和機
からの送風量を確保する方法等が挙げられる。
ては、例えば特開2000−304333号公報や特開
平9−229453号公報に開示されているように、空
気調和機における送風温度の設定変更を適正化する方法
が挙げられる。
えば特開2001−53768号公報に開示されている
ように、変風量ユニットや空気調和機の制御を行う自律
制御手段と、中央監視装置と、前記制御手段及び中央監
視装置を結ぶ伝送路とを有し、自律制御手段を含むネッ
トワークと中央監視装置を含むネットワークとの結合に
ネットワーク・アーキテクチャの標準化を利用して異な
るプロトコルのネットワークを接続するオープンネット
ワーク技術を用い、双方向の高速通信を可能とし、かつ
自律制御手段間のデータのやりとりを中央監視装置にて
監視することを可能とした構成が挙げられる。
トの制御及び空気調和機の制御では、空気調和機の給気
風量や給気温度の目標値を変風量ユニットの開度や風量
からこれらの相互作用を加味することなく設定し、これ
に基づいて制御が行われる。前述した方法では、同じ空
調負荷の処理に対して、膨大な給気風量と給気温度の組
み合わせがある中からある値を設定するが、この設定
は、制御に必要な多数のパラメータを手入力し、この入
力値と制御結果を比較解析しながら現場で行われるのが
一般的である。
優先させるには、冷房時では給気温度の上限値を低くす
る(暖房時では下限値を高くする)、快適性を優先させ
るには、給気風量の下限値を大きくする(変風量ユニッ
トの開度を小さくしないようにする)等、入力するパラ
メータを変更することで調整することができる。前記設
定では、従来からの蓄積によりある程度の知見が得られ
ているが、多くの入力値を適正な値とするためには専門
の調整員によって行われることが一般的であり、また前
述した設定は比較解析という、いわば試行錯誤による作
業を伴うことから、作業に相当の時間を要することが多
い。
気調和機の制御は、例えば省エネルギー運転、快適な温
度環境を実現する運転、快適な空気質環境を実現する運
転等、個別の目的を達成する上で有効であるが、各空調
区域における空調負荷が異なる場合では、空調環境が良
好な区域と空調環境が良好でない区域とが形成されやす
い。例えば省エネルギー運転のために空気調和機の送風
量を小さくした場合では、ある空調区域において、必要
外気量の不足により空気質が悪化したり、空調負荷の変
動に十分対応できず過冷や過熱等が生じて快適性を損な
うことがある。
のCO2濃度等)を併用する場合では、その要素におけ
る空調区域での実測値と設定値とを照合して制御するこ
とが一般的であり、このような場合ではさらなる検出手
段の設置(例えばCO2濃度センサ等)を必要とし、イ
ニシャルコストが非常に高くなることがある。
なオフィスを有するビルディングに良く用いられている
が、このようなオフィスでは年に一回程度の頻度でレイ
アウト変更が行われる傾向にあり、前述した変風量シス
テムでは、その都度、空調区域の変更による変風量ユニ
ットや温度センサ、制御関係の配線等の配置換えを行う
必要が生じたり、空調区域の再構成による空調環境の変
動に伴い、前述したような煩雑な設定を行う必要が生じ
ることがある。
ムの構成は、制御システムにおける高速通信と一括監視
とを実現する上で優れたシステム構成であるが、中央監
視装置の活用という観点から検討の余地が残されてい
る。
に、変風量システムの制御システムにおいて、変風量シ
ステムの運用者が、空調区域の空調環境及び空調システ
ムの運用をより容易にかつ自由に選択することが可能な
制御システムを提供することを課題とする。
ムを制御するにあたり、データ通信手順にオープンネッ
トワーク技術を適用し、監視制御用のデータ通信におけ
る送信元と受信先を論理的に接続し、制御目標で優先す
る項目(例えば省エネルギー性と快適性など)を任意に
切り替えられる構成を可能とした制御システムであり、
複数の制御モードに対応する複数のプログラムを変風量
コントローラに予め組み込んでおき、変風量コントロー
ラ外部から所定の制御モードを指示することにより、容
易かつ自由に制御モードを選択できるようにし、変風量
システムの発停や制御目標値の設定の煩雑さを削減し、
居室のレイアウト変更や用途変更に伴う熱負荷処理分担
の再構成を容易にする制御システムである。
域の熱負荷変動に応じて空調区域への供給風量を制御す
る変風量ユニットと、この変風量ユニットからの要求に
応じて温度や風量が調整された空気を変風量ユニットに
供給する空気調和機とを有する変風量システムを制御す
る制御システムにおいて、変風量ユニットの運転を制御
する変風量コントローラと、この変風量コントローラと
接続されている制御モード入力手段とを有し、制御モー
ド入力手段は、複数の制御モードの中から選ばれる所定
の制御モードを、これに対応する変数として発信する手
段であり、変風量コントローラは、複数の制御モードに
対応する複数のプログラムを記憶するメモリと、制御モ
ード入力手段からの変数を受けて実行すべきプログラム
を判断する判断手段とを有し、受信した前記変数に対応
するプログラムを実行して、空調区域における測定温度
と設定温度との偏差がゼロになるように変風量ユニット
の運転を制御し、かつ前記偏差をゼロとするのに必要な
空気調和機からの給気風量及び給気温度の少なくともい
ずれか一方を算出する制御システムである。
システムにおいて、制御モード入力手段から変風量コン
トローラに、制御モードに対応した変数を送信すること
によって、変風量システムの運用者が制御モードをより
容易にかつ自由に選択することが可能となる。
風量コントローラとを伝送路で接続したネットワークが
構成されており、制御モード入力手段と変風量コントロ
ーラとの間には変風量サーバが設けられ、この変風量サ
ーバは、ネットワーク上における変風量コントローラの
アドレスを記憶部に記憶し、受信した変数の送信先のア
ドレスを読み取りこのアドレスに応じて変数を送信先に
発信する手段である構成とすることにより、運用時のさ
らなる省力化や、データ通信回数のさらなる削減を実現
し、より安定したデータ通信を実現することが可能とな
る。
意の変風量コントローラによって構成されるグループの
グループ名を記憶部に記憶し、受信した変数の送信先の
グループ名を読み取り、このグループを構成する変風量
コントローラに変数を発信する手段である構成とする
と、運用時のさらなる省力化や、データ通信回数のさら
なる削減を実現し、より安定したデータ通信を実現する
上でより一層好ましい。
風量コントローラとを伝送路で接続したネットワークが
構成されており、制御モード入力手段と変風量コントロ
ーラとの間、又は制御モード入力手段と変風量サーバの
間には、異なるプロトコル体系を有する二つのネットワ
ークを互いに接続するネットワーク接続手段が設けられ
ている構成とすることにより、プロトコル体系の異なる
二つのネットワークを接続できることから、空調区域に
関連する他の制御システムへの編入が可能となり、かつ
データ通信において双方向の高速通信を実現することが
可能となる。
風量サーバとの間には、受信した変数の送信先のアドレ
ス又はグループ名を読み取り、送信先への通信経路を決
定する中継制御手段が設けられている構成とすることに
より、運用時におけるより一層の省力化、データ通信回
数のより一層の削減、及びデータ通信のより一層の安定
化を実現することが可能となる。
ギー性優先モードと快適性優先モードとであり、省エネ
ルギー性優先モードに対応するプログラムは、空調区域
の測定温度と設定温度との偏差に基づき算出される変風
量ユニットにおける給気通路の開度を所定値以上に維持
することを少なくとも条件として、要求給気風量と要求
給気温度とを算出するプログラムであり、快適性優先モ
ードに対応するプログラムは、空調区域の測定温度と設
定温度との偏差に基づき変風量ユニットにおける給気通
路の開度を算出し、この開度に応じて要求給気風量と要
求給気温度とを算出するプログラムである構成とするこ
とにより、より適切な空調環境の形成及びより適切なシ
ステム運用を実現することが可能となる。
ットと前記空気調和機とを有する空調システムを制御す
るための制御システムである。まず、前記空調システム
について説明する。
能性のある空間であれば良く、居室等の閉鎖空間であっ
ても良いし、このような閉鎖空間をパーテーション等で
区切った非閉鎖空間であっても良く、任意に設定するこ
とができる。
変動に応じて空調区域への供給風量を制御するものであ
れば良く、従来より知られている種々の形態のものを利
用することができる。このような変風量ユニットとして
は、例えば空気調和機と空調区域とを接続する給気通路
の一部と、この給気通路における通気量を調整するダン
パと、このダンパをモータ等の動力源を用いて操作する
操作部とを有する変風量ユニットが挙げられる。また空
調区域の熱負荷変動に対応するための手段としては、公
知のごとく空調区域の温度を測定する温度センサが挙げ
られる。温度センサによる測定温度と供給風量の制御と
の関連については後に説明する。
要求に応じて温度や風量が調整された空気を変風量ユニ
ットに供給するものであれば良く、従来より知られてい
る空気調和機を用いることができる。このような空気調
和機としては、例えば送風機と、冷水コイルや蒸気コイ
ル等の温度調整手段と、送風機の回転数や、前記コイル
を流れる熱媒の流量を制御する制御部とを有する空気調
和機が挙げられる。変風量ユニットからの要求に応じて
温度や風量を調整するための手段については後に説明す
る。
る。本発明の制御システムは、変風量ユニットの運転を
制御する変風量コントローラと、この変風量コントロー
ラと接続されている制御モード入力手段とを有する。
ードの中から選ばれる所定の制御モードを、これに対応
する変数として発信する手段であれば良く、このような
手段としては、例えば一般のパーソナルコンピュータ、
ビルディング等における設備監視用の中央監視装置や、
複数の設備機器を分散管理するためのローカル管理用コ
ントローラ等が挙げられる。
トの運転を制御するための手段であり、複数の制御モー
ドに対応する複数のプログラムを記憶するメモリと、制
御モード入力手段からの変数を受けて実行すべきプログ
ラムを判断する判断手段とを有する。すなわち前記変数
は判断手段に通信され、実行すべきプログラムを判断手
段が判断し、プログラムによる算出結果を変風量ユニッ
トの前記操作部に通信することにより変風量ユニットの
運転を制御する。
量ユニットの制御については、判断手段において、又は
その前段の適当な手段において、空調区域の設定温度と
前記温度センサの測定温度との偏差(制御偏差)を求
め、この制御偏差に基づいて、例えばPI制御式等を用
いて、制御偏差がゼロとなるように前記ダンパの開度を
算出する構成が挙げられる。このような構成によれば、
空調区域の測定温度に基づいた前記ダンパの開度がまず
求められ、このダンパの開度を初期条件としてプログラ
ムを実行することとなり、空調区域の熱負荷変動に応
じ、かつ制御モードに応じた空調システムの運転が実現
される。
理部(判断手段)、記憶部(メモリ)、及び出力部を有
するCPUを用いることができる。入力部では、前記変
数や前記温度センサの検出結果を受信し、処理部では、
前記プログラムの判断及び前記プログラムによる演算を
行い、前記記憶部には前記複数のプログラムを記憶し、
前記出力部では、前記プログラムによる算出結果の送信
を行う。
者が任意に設定することができるが、省エネルギー性優
先モードと快適性優先モードの二つとすることにより、
空調システムの目的をほぼ達成することができる。省エ
ネルギー優先モードとは、前記ダンパの開度を十分に大
きくし、変風量ユニットにおける圧力損失を低減し、空
気調和機の送風量を制御することによって空調区域の設
定温度を達成させる制御モードであり、快適性優先モー
ドとは、空調区域の測定温度に基づき設定された前記ダ
ンパの開度に応じて空気調和機の送風量、又は送風温度
を制御することによって空調区域の設定温度を達成させ
る制御モードである。
対応するプログラムは、空調区域の測定温度と設定温度
との偏差に基づき算出されるダンパの開度を所定値以上
に維持することを少なくとも条件として、要求給気風量
と要求給気温度とを算出するプログラムであり、快適性
優先モードに対応するプログラムは、空調区域の測定温
度と設定温度との偏差に基づき前記ダンパの開度を算出
し、この開度に応じて要求給気風量と要求給気温度とを
算出するプログラムである。
調区域への供給風量に応じて、空気調和機から供給され
るべき空気の量及び温度を決定すると、空気調和機から
の過多の送風や過度の温度調整を抑制することができる
点で有利であり、変風量コントローラにおいてプログラ
ムによる算出結果を、変風量ユニットの前記操作部と、
空気調和機の前記制御部とに送信することにより、前述
した空調システムの運転と制御モードに基づく空調シス
テムの制御とが実現される。空気調和機への給気の要求
は制御モードに基づいて行われるが、給気風量と給気温
度のいずれか一方のみであっても良いし、両方であって
も良い。
に対して複数台の変風量ユニットが設けられる。このよ
うな場合では、変風量ユニットの運転を、個々の空調区
域の熱負荷変動に応じて変風量コントローラにより制御
することが必要である。この場合において、制御モード
入力手段が個々の変風量コントローラに対して前記変数
等の通信を一対一で行うと通信渋滞が生じ、速やかな、
かつ適切な制御に支障を来すことがある。一方で空調区
域はその用途によって熱負荷変動がほぼ同じであること
が多いことから、本発明では、前述した場合に変風量コ
ントローラをグループ管理することが可能となる。
段と変風量コントローラとの間に変風量サーバを設ける
ことにより、前記グループ管理を実現することが可能と
なる。なお本発明においては、変風量コントローラに関
する通信形態は、例えばネットワーク上におけるアドレ
スによって個々の変風量コントローラを任意に選択する
形態であっても良いし、また例えば変風量コントローラ
に識別可能な任意の名称を付け、同じ名称の変風量コン
トローラを同一グループの構成要素と識別して通信を行
う形態であっても良い。
ける変風量コントローラのアドレス、又は任意の変風量
コントローラで構成されるグループのグループ名を記憶
部に記憶し、受信した変数の送信先のアドレス又はグル
ープ名を読み取り、このアドレスの変風量コントローラ
又は前記グループを構成する変風量コントローラに変数
を発信する手段であれば良く、このような変風量サーバ
としては、例えば前述したCPUが上げられる。変風量
サーバにおいては、入力部では前記変数等を受信し、処
理部では、受信した変数の送信先のアドレス又はグルー
プ名の読み取り、読み取ったアドレス又はグループ名と
記憶したアドレス又はグループ名との照合、及び送信先
の特定を行い、記憶部では、変風量サーバに対して直列
及び並列のいずれを問わず接続されている変風量コント
ローラのネットワーク上におけるアドレス又はグループ
名を記憶し、出力部では特定された送信先に前記変数を
送信する。
量コントローラによる制御の同一性や類似性によって設
定することができ、例えば空調区域の種類や用途(パー
テーションで区切られたオフィス、廊下、会議室等)
や、異なる種類の空調区域であっても熱負荷変動の類似
性(設置されている機器による発熱の度合いや空調区域
における人口密度や活用頻度等)によって任意に設定す
ることができる。
等の空調システムに適用する場合では、他の設備を制御
するための制御システムを利用することが可能である
が、この場合では、中央監視装置を制御モード入力手段
として利用することが可能である。ただしこのような場
合では、既存の制御システムが形成するネットワークに
制御モード入力手段が組み込まれることから、変風量コ
ントローラ等のプロトコル体系と制御モード入力手段の
プロトコル体系とが異なることがある。このような場合
では、制御モード入力手段と変風量コントローラとの
間、又は制御モード入力手段と変風量サーバとの間に
は、ネットワーク接続手段が設けられる。
トコル体系を有する二つのネットワークを互いに接続す
る手段であり、一方のネットワークにおける言語と他方
におけるネットワークの言語を共通化する手段である。
ネットワーク接続手段は、プロトコル体系の異なるネッ
トワーク間であれば設置場所は特に限定されない。この
ようなネットワーク接続手段としては、例えばゲートウ
エイ装置を例示することができ、一方のネットワーク中
にある制御モード入力手段から送信される変数を、送信
先のある他方のネットワークにおける変数に変換する手
段と、変換した変数を他方のネットワークに送信する手
段とを有する構成が挙げられる。
フロアに空気調和機が設置され、この空気調和機に複数
台の変風量ユニットが接続されることが一般的であり、
このように空気調和機が複数台設けられる場合では、各
フロアに対応して変風量サーバが設けられる。このよう
な場合では、通信の煩雑化による通信渋滞に対する対策
として、制御モード入力手段と変風量サーバとの間に中
継制御手段を設けることが好ましい。
先のアドレスを読み取り、送信先への通信経路を決定す
る手段であれば良く、変風量サーバに対応して設置され
ることが好ましい。このような中継制御手段としては、
例えばルータを例示することができ、対応する変風量サ
ーバ及びこの変風量サーバに接続されている変風量コン
トローラのネットワーク上におけるアドレス(又は前述
したグループ名)を記憶する記憶部と、受信した変数の
送信先のアドレスを読み取る手段と、読み取ったアドレ
スと記憶部のアドレスを照合する手段と、送信先への通
信経路を決定する手段と、受信した変数に前記通信経路
の情報を付加する手段と、この変数を送信する手段とを
有する構成が挙げられる。
期設定や変更等の設定に関しては、従来と同様にパラメ
ータを直接入力することで行われるが、空調区域の再構
成に際しても配線工事等の作業を必要とせず、制御シス
テムの構築や変更において必要とされる作業量を大幅に
削減することが可能となる。また、制御モードの設定で
は、パラメータの入力作業を効率化するためのツール
(ソフトウエア)が用意されれば、入力作業のさらなる
省力化の実現が可能となる。
実施の形態を図1に示す。本実施の形態における制御シ
ステムは変風量システムを制御するものであり、変風量
システムは、温度及び風量を調整した調整空気を生成、
送風する一台の空気調和機7と、空気調和機7に接続さ
れる複数の変風量ユニット5とから構成されている。変
風量ユニット5は、空気調和機7に対してダクト14に
よって並列に接続されている。
ン12bとに仕切られており、ゾーン12aに一つの、
ゾーン12bに二つの変風量ユニット5がそれぞれ配置
されている。それぞれのゾーンには、それぞれのゾーン
における温度を検出する温度センサ4が設けられてい
る。
の送風機8と、二方弁付きの冷温水コイル9と、インバ
ータ制御によって送風量を制御し、二方弁の開度によっ
て送風温度を制御する制御部(図示せず)とを有する構
成とされている。前記制御部は、後述する変風量サーバ
3に通信自在に接続されている。
制御するダンパと、このダンパの開度を自在に制御する
ための動力源である制御モータを有する操作機6とによ
って構成されている。
央監視装置10と、ゲートウェイ11と、変風量サーバ
3と、複数の変風量コントローラ2とによって構成され
ている。中央監視装置10、ゲートウェイ11、変風量
サーバ3、及び変風量コントローラ2はこの順に伝送路
1によって直列に接続されて、ネットワークの一部を構
成している。
にも利用されるコンピュータであり、衛生や電気等、他
の設備機器の制御、集中監視(運転/停止の指令、運転
状態の確認、警報表示等)及び運転データの蓄積等も行
うもので、他の設備機器の制御システムも含むネットワ
ーク上にある。中央監視装置10は、キーボードからの
入力や、中央監視装置10に接続されている他のコンピ
ュータ(例えばゾーン12aに設置されているコンピュ
ータ等)からの入力によって空調設備を含む、種々の設
備機器の制御に関する指示を行える構成とされており、
本発明における制御モード入力手段である。
(後述するプロトコル交換器)であり、中央監視装置1
0を含むネットワークと、変風量サーバ3及び変風量コ
ントローラ2を含むネットワークとを接続している。
に、省エネルギー性優先プログラム22と、快適性優先
プログラム23と、制御のための通信(例えば変風量コ
ントローラであれば中央監視装置10からの変数や、温
度センサ4からの電気信号(検出結果)等)が入力さ
れ、中央監視装置10からの変数に基づき、いずれのプ
ログラムを用いて制御出力を演算するかを判断する判断
手段21と有する。なお、変風量コントローラ2におけ
るそれぞれのプログラムについては後に詳しく説明する
が、変風量ユニット5の開度の算出、及び空気調和機7
への要求給気風量及び要求給気温度の算出を所定の条件
にしたがって行うように構成されている。
対応してグループ化されている。ゾーン12aに対応す
る変風量ユニット5に接続されている変風量コントロー
ラ2がグループ13aを構成し、ゾーン12bに対応す
る二つの変風量ユニット5に接続されている二つの変風
量コントローラ2がグループ13bを構成している。各
ゾーンにおける温度センサ4は、各グループの少なくと
もいずれか一つの変風量コントローラ2に接続されてい
る。
への変数の通信におけるグループ管理を行うべく、変風
量コントローラ2によって構成されているグループのグ
ループ名を記憶するメモリと、変数の送信先のグループ
名を読み取り送受信すべきあて先を判断する処理部とを
有する。
視装置10を含む通信ネットワークはEthernet
(通信プロトコルはTCP/IP)を用い、変風量コン
トローラ2及び変風量サーバ3を含む通信ネットワーク
はLONWORKS(エシェロン社の登録商標、通信プ
ロトコルはLon Talk)を用いる。ゲートウェイ
11は、これらのネットワーク間の通信で通信プロトコ
ルを交換するプロトコル交換器である。
ラ2等のノード間の変数には、各種制御に対応するデー
タとしてそれぞれ定義された変数が含まれる。変数の意
味は、各ネットワーク間で共通である。変数には、制御
モードの他に、運転/停止の指令、室内設定温度、室内
計測温度、変風量ユニットの開度等、制御及び状態監視
に必要な各種情報があり、簡単に例示すると、例えば制
御モードを表す変数が「0」であれば省エネルギー性優
先モードを意味し、「1」であれば快適性優先モードを
意味する。
り、本発明では通信手順が知られていることと、前記変
数のように通信データの書式が予め定義されていること
がオープンネットワークを形成する上で必要とされる
が、本発明は通信手順や書式の定義がなされているもの
であれば本実施の形態に限定されず実現することができ
る。
御の概要を説明する。変風量コントローラ2は、温度セ
ンサ4の計測値と、変風量コントローラ2に予め設定さ
れている室温の制御目標値との偏差がゼロとなるように
変風量ユニット5の開度を算出し、操作機6に制御信号
を出力する。
る際に選択されるべき各ゾーンの制御モード(省エネル
ギー性又は快適性のいずれか)については、中央監視装
置10から伝送路1及び変風量サーバ3を介して変風量
コントローラ2に送信される。つまり制御モードの変更
は、従来の変風量コントローラのように個別にパラメー
タを変更するのではなく、変数を設定し送信するだけで
行われる。
らの電気信号(測定温度)と、前記変数が意味する制御
モードとに基づき、全ての変風量ユニット5の制御範囲
内で室温偏差が許容値(例えば制御設定値±2℃)以内
に収まるように、空気調和機7が送風する給気風量と給
気温度の適正値を算出し、変風量サーバ3に送信する。
変風量サーバ3では、各変風量コントローラ2から受信
した給気風量と給気温度について、必要に応じて合計や
加重平均などの統計処理を行い、インバータ制御による
送風機8の回転数や、冷温水コイル9の二方弁の開度に
おける制御目標値を前記制御部に送信する。
バ3は、ゾーン12a及びゾーン12bに対応して変風
量コントローラ2をグループ13a及びグループ13b
にグループ分けし、変風量ユニット5の運転/停止、制
御モードの指示、制御目標値の指示等により、変風量コ
ントローラ2をグループ管理し、変風量ユニット5をゾ
ーンごとに制御する。
る。変風量コントローラ2の内部にあるメモリには、前
述したように省エネルギー性優先と快適性優先との両方
のプログラムが組み込まれており、本実施の形態では、
オープンネットワークで標準的に用いられている変数で
制御モードを切り換える。制御入力に対する制御出力の
演算にどちらのプログラムを用いるかは、変数を条件と
して判断手段21で決定する。
施の形態では、前述したようにネットワークにおけるア
ドレス番号やグループ番号等を変風量サーバ3のメモリ
に書き込み、これに基づいて変風量サーバ3が変数の送
受信を管理する。本実施の形態では、送信側が指定した
グループ内の全てのノードと通信を行うグループ・アド
レッシングで設定した通信グループによって変風量ユニ
ット5の運転を管理する。
ントローラ2をグループ・アドレッシングで設定し、グ
ループ管理する場合の一例を説明するための図である。
なお、通常の変風量システムでは、建物の階別方位別に
一台の空気調和機を設置し、この空気調和機から複数の
変風量ユニットに給気が行われる構成を採用することが
一般的であることから、これに適応する場合として、本
例では変風量サーバ3が管理できる変風量コントローラ
2の数を1グループ当たり10までとし、設定されるグ
ループは最大で10グループであるものとする。
つのゾーンを一つのグループとすることで、同一グルー
プ内の変風量ユニット5が同一の制御条件で作動する。
例えば同一ゾーンに変風量コントローラ2が四つあると
したら、これらをグループ1とすることで四つの変風量
コントローラ2は同様に運転する。
一グループ内にある変風量コントローラ2に対する指示
(運転/停止、室温設定値、制御モード等)や、グルー
プ内にある変風量コントローラの運転状態(室内温度、
室温制御を満足するのに必要な要求給気風量や要求給気
温度等)を変数の受送信によって行う。変数をグループ
で受送信することで、中央監視装置10と個々の変風量
コントローラ2とが通信を行う場合に比べてネットワー
クでの通信量が削減し、通信渋滞の発生による制御監視
の動作不能を予防することができる。
の形態では冷房運転時におけるプログラムを例に、図4
及び図5に示す制御フローにしたがい説明する。
は、まず前記ダンパの開度による室温制御を算出し、こ
の結果を操作機6に送信する。次いで空気調和機7への
要求給気風量を算出する。この結果は変風量サーバ3を
介して空気調和機7の前記制御部に送信される。次いで
空気調和機7への要求給気温度を算出する。この結果も
変風量サーバ3を介して前記制御部に送信される。
手段に入力され、温度センサ4による室温(ゾーン温
度)測定の結果が判断手段に入力され、判断手段は、室
内温度設定値と室内温度計測値との差を制御偏差とし
(ステップ401)、この制御偏差を最小にする前記ダ
ンパの開度(VAV開度)をPI制御式等により算出す
る(ステップ402)。次に判断手段は、VAV開度の
算出値に対して、受信した制御モードに応じて、例えば
先の例にしたがえば「0」であれば省エネルギー性優先
モードに対応したプログラムを選択し、「1」であれば
快適性優先モードに対応したプログラムを選択して、V
AV開度の補正値を決定する(ステップ403)。
快適性優先モードである場合では、変風量コントローラ
は、先の算出結果がVAVの最小開度よりも小さいこと
を条件とし(ステップ404)、真であればVAV開度
を最小開度とし(ステップ405)、また先の算出結果
がVAVの最大開度よりも大きいことを条件とし(ステ
ップ406)、真であればVAV開度を最大開度とする
(ステップ407)。
ドが省エネルギー性優先モードである場合では、変風量
コントローラは、先の算出結果が所定値以上であること
と制御偏差が所定の範囲内にあることとの論理積を条件
とし(ステップ408)、真であればVAV開度を所定
値(70%)に固定する(ステップ409)。また変風
量コントローラは、先の算出結果が所定値未満であるこ
とと制御偏差が所定の範囲にあることとの論理積を条件
とし(ステップ410)、真であればVAV開度を所定
割合(例えば5%)だけ増加する(ステップ411)。
VAV開度の補正値を70%としたのは、VAV開度を
大きくし、空気調和機7における送風機の給気風量を少
なくすることで、送風機の動力の削減、すなわち省エネ
ルギーを実現するためであり、VAVの開度の所定値や
制御偏差の範囲は運用者等が任意に設定することが可能
である。
た後、変風量コントローラは、変風量ユニットの操作機
に対して、開又は閉の動作を行うように電気信号を発信
し(ステップ412)、ダンパ制御周期が未終了の場合
はステップ400に戻り、ダンパ制御周期が終了した場
合は要求給気風量の算出に進む(ステップ413)。
ーラは、制御モードが快適性優先モードである(ステッ
プ403)場合は、VAV開度及び制御偏差が所定値以
上であることを条件とし(ステップ414)、真であれ
ば要求給気風量を前回算出値の1.1倍と算出する(ス
テップ415)。
ある(ステップ403)場合では、変風量コントローラ
は、VAV開度、制御偏差、及び給気温度が下限値であ
ることを条件とし(ステップ416)、真であれば要求
給気風量を前回算出値の1.1倍と算出する(ステップ
417)。
テップで求めた要求給気風量を変風量サーバ3に送信し
(ステップ418)、次いで要求給気温度の算出に進
む。変風量サーバ3は、要求給気風量を受信し、前述し
た統計処理を必要に応じて行い、空気調和機7の制御部
に送信する。
ーラは、制御モードが快適性優先モードである(ステッ
プ403)場合は、VAV開度と要求給気風量が最大値
であることとを条件とし(ステップ419)、真であれ
ば要求給気温度を前回算出値から1.0℃下げた温度と
算出する(ステップ420)。
ある(ステップ403)場合では、変風量コントローラ
は、VAV開度を条件とし(ステップ421)、真であ
れば要求給気温度を前回算出値から1.0℃下げた温度
と算出する(ステップ422)。
テップで求めた要求給気温度を変風量サーバ3に送信す
る(ステップ423)。変風量サーバ3は、要求給気温
度を受信し、前述した統計処理を必要に応じて行い、空
気調和機7の制御部に送信する。また、ステップ403
〜418で算出された要求給気風量、及びステップ40
3〜423で算出された要求給気温度は、前回算出値と
してステップ400に入力される。
優先モードは、VAV開度を固定し、給気温度が限界値
である場合に給気風量を増加させて室温を調整する制御
であり、快適性優先モードは、VAV開度を最初からは
固定せず、要求給気風量の増加によって室温を調整する
制御であることがわかり、また室温が設定温度に調整す
るまでの空気調和機からの給気風量は省エネルギー性優
先モードの方が少ないことがわかる。
御部と変風量サーバを接続することにより、変風量サー
バを介して空気調和機の運転を制御する構成としたが、
従来から知られている空気調和機用のDDC(Direct D
igital Control)を変風量サーバと空気調和機の制御部
との間に挿入することで、DDCを介して空気調和機の
運転を制御する構成とすることも可能である。また、変
風量サーバに変風量コントローラと同様の構成とし、メ
モリにはプログラムを記憶させることにより、変風量サ
ーバにおいて要求給気風量と要求給気温度の算出を行う
などのように、変風量コントローラが行う制御の一部を
変風量サーバで行うことが可能となる。
1と変風量サーバ3との間に、中継制御手段としてのル
ータを接続すると、変数の通信経路が特定され、この変
数の通信が不要であるノードには前記変数が送信されな
いことから、通信渋滞の抑制、通信の高速化やシステム
運用の省力化を行う上でより効果的である。
種々の変形例が挙げられるが、本実施の形態における制
御システムによれば、運用者が中央監視装置10から制
御モードに対応した変数を送信することにより、設定さ
れている制御モードの切り替えを自在に行うことがで
き、さらに快適な空調環境をより容易に形成することが
できる。
るグループ管理の再設定や、例えば中央監視装置10で
のパラメータの再入力等によって、空調区域の再構成に
より容易に対応することができる。
トと空気調和機とを有する変風量システムを制御する制
御システムにおいて、変風量ユニットの運転を制御する
変風量コントローラと、変風量コントローラと接続され
ている制御モード入力手段とを有し、制御モード入力手
段は、複数の制御モードの中から選ばれる所定の制御モ
ードを、これに対応する変数として発信する手段であ
り、変風量コントローラは、複数の制御モードに対応す
る複数のプログラムを記憶するメモリと、制御モード入
力手段からの変数を受けて実行すべきプログラムを判断
する判断手段とを有し、受信した前記変数に対応するプ
ログラムを実行して、空調区域における測定温度と設定
温度との偏差がゼロになるように変風量ユニットの運転
を制御し、かつ前記偏差をゼロとするのに必要な空気調
和機からの給気風量及び給気温度の少なくともいずれか
を算出することから、変風量システムの制御システムに
おいて、制御モード入力手段から変風量コントローラに
制御モードを送信することによって、変風量システムの
運用者が制御モードをより容易にかつ自由に選択するこ
とができる。
風量コントローラとを伝送路によって接続することでネ
ットワークが構成されており、制御モード入力手段と変
風量コントローラとの間には変風量サーバが設けられ、
この変風量サーバは、ネットワーク上における変風量コ
ントローラのアドレスを記憶部に記憶し、受信した変数
の送信先のアドレスを読み取りこのアドレスに応じて変
数を送信先に発信する手段である構成とすると、運用時
のさらなる省力化や、データ通信回数のさらなる削減を
実現し、より安定したデータ通信を実現する上でより一
層効果的である。
風量コントローラとを伝送路によって接続することでネ
ットワークが構成されており、制御モード入力手段と変
風量コントローラとの間には変風量サーバが設けられ、
この変風量サーバは、任意の変風量コントローラによっ
て構成されるグループのグループ名を記憶部に記憶し、
受信した変数の送信先のグループ名を読み取り、このグ
ループを構成する変風量コントローラに変数を発信する
手段である構成とすると、運用時のさらなる省力化や、
データ通信回数のさらなる削減を実現し、より安定した
データ通信を実現する上で一層効果的である。
風量コントローラとを伝送路によって接続することでネ
ットワークが構成されており、制御モード入力手段と変
風量コントローラとの間、又は制御モード入力手段と変
風量サーバの間には、異なるプロトコル体系を有する二
つのネットワークを互いに接続するネットワーク接続手
段が設けられている構成とすると、プロトコル体系の異
なる二つのネットワークを接続できることかから、空調
区域に関連する他の制御システムへの編入及びデータ通
信において双方向の高速通信を実現する上でより一層効
果的である。
風量サーバとの間には、受信した変数の送信先のアドレ
ス又はグループ名を読み取り、送信先への通信経路を決
定する中継制御手段が設けられている構成とすると、運
用時における省力化、データ通信回数の削減、及びデー
タ通信の安定化を実現する上でより一層効果的である。
ギー性優先モードと快適性優先モードとであり、省エネ
ルギー性優先モードに対応するプログラムは、空調区域
の測定温度と設定温度との偏差に基づき算出される変風
量ユニットにおける給気通路の開度を所定値以上に維持
することを少なくとも条件として、要求給気風量と要求
給気温度とを算出するプログラムであり、快適性優先モ
ードに対応するプログラムは、空調区域の測定温度と設
定温度との偏差に基づき変風量ユニットにおける給気通
路の開度を算出し、この開度に応じて要求給気風量と要
求給気温度とを算出するプログラムである構成とする
と、適切な空調環境の形成、適切なシステム運用及びシ
ステム運転の省力化を実現する上でより一層効果的であ
る。
示す概略構成図である。
能を説明するための概略図である。
ープ管理を説明するための図である。
ーを示すフローチャートである。
ーを示すフローチャートである。
Claims (6)
- 【請求項1】 空調区域の熱負荷変動に応じて前記空調
区域への供給風量を制御する変風量ユニットと、この変
風量ユニットからの要求に応じて温度や風量が調整され
た空気を変風量ユニットに供給する空気調和機とを有す
る変風量システムを制御する制御システムにおいて、 前記変風量ユニットの運転を制御する変風量コントロー
ラと、この変風量コントローラと接続されている制御モ
ード入力手段とを有し、 前記制御モード入力手段は、複数の制御モードの中から
選ばれる所定の制御モードを、これに対応する変数とし
て発信する手段であり、 前記変風量コントローラは、複数の制御モードに対応す
る複数のプログラムを記憶するメモリと、前記制御モー
ド入力手段からの前記変数を受けて実行すべきプログラ
ムを判断する判断手段とを有し、受信した前記変数に対
応するプログラムを実行して、前記空調区域における測
定温度と設定温度との偏差がゼロになるように前記変風
量ユニットの運転を制御し、かつ前記偏差をゼロとする
のに必要な空気調和機からの給気風量及び給気温度の少
なくともいずれか一方を算出することを特徴とする制御
システム。 - 【請求項2】 前記制御モード入力手段と前記変風量コ
ントローラとを伝送路によって接続することでネットワ
ークが構成されており、制御モード入力手段と変風量コ
ントローラとの間には変風量サーバが設けられ、この変
風量サーバは、ネットワーク上における変風量コントロ
ーラのアドレスを記憶部に記憶し、受信した変数の送信
先のアドレスを読み取りこのアドレスに応じて変数を送
信先に発信する手段であることを特徴とする請求項1記
載の制御システム。 - 【請求項3】 前記制御モード入力手段と前記変風量コ
ントローラとを伝送路によって接続することでネットワ
ークが構成されており、制御モード入力手段と変風量コ
ントローラとの間には変風量サーバが設けられ、この変
風量サーバは、任意の変風量コントローラによって構成
されるグループのグループ名を記憶部に記憶し、受信し
た変数の送信先のグループ名を読み取り、このグループ
を構成する変風量コントローラに変数を発信する手段で
あることを特徴とする請求項1記載の制御システム。 - 【請求項4】 前記制御モード入力手段と前記変風量コ
ントローラとを伝送路によって接続することでネットワ
ークが構成されており、制御モード入力手段と変風量コ
ントローラとの間、又は制御モード入力手段と変風量サ
ーバの間には、異なるプロトコル体系を有する二つのネ
ットワークを互いに接続するネットワーク接続手段が設
けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか
一項に記載の制御システム。 - 【請求項5】 前記制御モード入力手段と前記変風量サ
ーバとの間には、受信した変数の送信先のアドレス又は
グループ名を読み取り、送信先への通信経路を決定する
中継制御手段が設けられていることを特徴とする請求項
2又は3に記載の制御システム。 - 【請求項6】 前記制御モードは、省エネルギー性優先
モードと快適性優先モードとであり、 前記省エネルギー性優先モードに対応するプログラム
は、前記空調区域の測定温度と設定温度との偏差に基づ
き算出される前記変風量ユニットにおける給気通路の開
度を所定値以上に維持することを少なくとも条件とし
て、前記要求給気風量と前記要求給気温度とを算出する
プログラムであり、 前記快適性優先モードに対応するプログラムは、前記空
調区域の測定温度と設定温度との偏差に基づき前記変風
量ユニットにおける給気通路の開度を算出し、この開度
に応じて前記要求給気風量と前記要求給気温度とを算出
するプログラムであることを特徴とする請求項1記載の
制御システム。
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