JP2006162151A - 空調設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 ナイトパージ運転及びそれに続く冷房運転の合理化により省エネ性及び快適性をともに効果的に向上させる。
【解決手段】 対象域１の域内温度ｔｚを含む複数種のデータ値ｒｚ，ｔｘ，ｖ，ＡＬ，ＣＬをパラメータとする快適指標値（ＰＭＶ値）の演算モデルを用いて、ナイトパージ運転終了後の設定基準時刻Ｔｓにおける対象域１の快適指標値を設定目標値にし得る算定域内温度ｔｚｘを、域内温度ｔｚ以外の前記データ値の予測値に基づき逆算するとともに、
この算定域内温度ｔｚｘを目標域内温度ｔｚｍとして、又は、この算定域内温度ｔｚｘに所定の補正処理を加えた域内温度（ｔｚｘ−Δｔｚ（ａｖ））を目標域内温度ｔｚｍとして、ナイトパージ運転の実施中に対象域１の域内温度ｔｚが目標域内温度ｔｚｍまで低下したときナイトパージ運転を自動的に終了する運転制御手段１０を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は空調設備に関し、詳しくは、夜間外気による換気により対象域を冷却するナイトパージ運転を可能にした空調設備に関する。

従来、ナイトパージ運転を行う空調設備については、夜間における外気の温度又はエンタルピが室内（すなわち、対象域）の温度又はエンタルピよりも低くなったときナイトパージ運転を開始し、その後、日の出時間帯などに設定されている設定終了時刻に至ったときナイトパージ運転を終了し、そして、そのナイトパージ運転の終了後、室内使用形態などに応じて設定されている設定冷房開始時刻に至ったとき冷房運転を開始する運転方式が一般に採られているが、ナイトパージ運転については省エネ化を目的として、次の（イ），（ロ）の如き運転方式も提案されている。

（イ）所定時間当りの外気温度の変化量に基づき、外気温度が十分に下がったか否かを判断して、十分に下がっていればナイトパージ運転を開始する。また、その後、所定時間当りの室内温度の変化量に基づき、室内温度が十分に下がったか否かを判断して、十分に下がっていればナイトパージ運転を終了する。

（ロ）外気エンタルピと室内エンタルピとの差が最大となる時間帯を予測し、その予測時間帯においてナイトパージ運転を実施する。

特開２０００−８８２９８号 特開平１０−２４６４９０号

しかし、上記（イ），（ロ）の方式では、ナイトパージ運転の合理化による省エネを図っているものの、ナイトパージ運転を単に設定終了時刻に終了する従来一般の方式も含め、従来におけるいずれの方式にしても、ナイトパージ運転終了時点での対象域内の快適性、ひいては、ナイトパージ運転終了後における室内使用開始時刻などの設定基準時刻における対象域内の快適性が成り行き的なものであって不確定で、例えば、ナイトパージ運転の終了後、対象域としての室内が冷えすぎの状態で室内使用開始時刻に至るなどのこともあり、この点、快適性の面で未だ改善の余地があった。

また、ナイトパージ運転終了時点での対象域内の快適性が上記の如く不確定であるにもかかわらず、設定冷房開始時刻において一律に冷房運転を開始することで、エネルギを費やす冷房運転を不必要な時間帯において無駄に実施するなどのことも生じ、この点、省エネ面についても未だ改善の余地があった。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、合理的な運転方式を採ることにより、ナイトパージ運転に関する上記の如き問題を解消して、省エネ面及び快適性の面の両面で優れた空調設備を実現する点にある。

〔１〕本発明の第１特徴構成は空調設備に係り、その特徴は、
夜間外気による換気により対象域を冷却するナイトパージ運転を可能にした空調設備において、
対象域の域内温度を含む複数種のデータ値をパラメータとする快適指標値の演算モデルを用いて、ナイトパージ運転終了後の設定基準時刻における対象域の快適指標値を設定目標値にし得る算定域内温度を、域内温度以外の前記データ値の予測値に基づき逆算するとともに、
この算定域内温度を目標域内温度として、又は、この算定域内温度に所定の補正処理を加えた域内温度を目標域内温度として、ナイトパージ運転の実施中に対象域の域内温度が目標域内温度まで低下したときナイトパージ運転を自動的に終了する運転制御手段を設けてある点にある。

つまり、この第１特徴構成によれば、データ値の誤差やナイトパージ運転終了時点からの域内状態変化などによる多少の誤差はあるにしても、上記の目標域内温度まで対象域の域内温度が低下したときナイトパージ運転を自動的に終了することで、ナイトパージ運転終了後の設定基準時刻における対象域の域内温度を、先に算出した算定域内温度（すなわち、設定基準時刻における快適指標値を設定目標値にする域内温度）に近い温度にすることができて、設定基準時刻における対象域の域内状態を先の算定域内温度の逆算において想定した域内状態に近い状態にすることができ、これにより、ナイトパージ運転終了後の設定基準時刻における対象域の快適指標値を設定目標値に近い値にすることができる。

したがって、快適指標値の設定目標値として、快適指標値の中である程度高い快適度を示す値を設定しておけば、ナイトパージ運転終了後の設定基準時刻（例えば、室内使用開始時刻やその一定時間前）における対象域の域内快適性を確実に高いものにすることができて、ナイトパージ運転の終了後、室内が冷えすぎの状態で室内使用開始時刻に至るなどの従来における快適性の面での問題を効果的に回避することができる。

また、ナイトパージ運転を従前の如く単に時限的に終了するのでは、夜間外気が低温の場合にナイトパージ運転を必要以上に実施してしまうことになって、ナイトパージ運転が動力を要するものである場合、その必要以上のナイトパージ運転が大きなエネルギ浪費となるといったことや、また逆に、夜間外気が比較的高温の場合にナイトパージ運転が不足になって、その分、以後の冷房運転での必要エネルギが大きくなるといったことも生じ易いが、上記第１特徴構成によれば、これら必要以上のナイトパージ運転によるエネルギ浪費やナイトパージ運転不足による冷房用必要エネルギの増大も効果的に回避することができる。

すなわち、これらの点で、第１特徴構成によれば省エネ面及び快適性の面の両面で優れた空調設備にすることができる。

なお、第１特徴構成の実施において、快適指標値はＰＭＶ値（空気調和・衛生工学便覧第１３版１基礎篇第４３９頁〜第４４３頁参照）を代表例として、対象域の域内温度を含む複数種のデータ値をパラメータとするものであれば、どのようなものであってもよい。

また、第１特徴構成の実施において、算定域内温度の逆算に用いるデータ値の予測値は、過去値や近時点の測定値などに基づいて運転制御手段に予測演算させる値、あるいは、運転制御手段に予め記憶させておく固定的な値のいずれであってもよい。

〔２〕本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記運転制御手段を、前記補正処理として、ナイトパージ運転終了時点における対象域の域内温度と設定基準時刻における対象域の域内温度との温度差の予測値を算定域内温度から減算した温度を目標域内温度とする構成にしてある点にある。

つまり、この第２特徴構成によれば、上記温度差の予測値（すなわち、ナイトパージ運転終了時点から設定基準時刻に至るまでの域内温度上昇幅の予測値）を算定域内温度から減算した温度を目標域内温度とするから、域内温度が目標域内温度まで低下してナイトパージ運転を終了した後、域内人員の増加や日射量の増加などにより対象域の域内温度の上昇があるとしても、その温度上昇分も見込んだ状態で、ナイトパージ運転終了後の設定基準時刻における域内温度を算定域内温度に近い温度にすることができて、ナイトパージ運転終了時点から設定基準時刻に至るまでの間の域内温度上昇にかかわらず、一層確実に設定基準時刻における対象域の快適指標値を設定目標値に近い値にすることができ、これにより、第１特徴構成による効果を一層高く確実に得ることができる。

なお、第２特徴構成の実施において、補正処理で用いる温度差の予測値は、過去値や近時点の測定値などに基づいて運転制御手段に予測演算させる値、あるいは、運転制御手段に予め記憶させておく固定的な値のいずれであってもよい。

〔３〕本発明の第３特徴構成は、第１又は第２特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記運転制御手段を、ナイトパージ運転の終了後において対象域の域内温度が設定冷房開始温度まで上昇したとき、又は、ナイトパージ運転の終了後において前記演算モデルにより算出する対象域の快適指標値が設定冷房開始値になったとき冷房運転を自動的に開始する構成にしてある点にある。

つまり、この第３特徴構成によれば、ナイトパージ運転の終了後、域内人員の増加や日射量の増加などにより対象域の域内温度が設定冷房温度まで上昇したとき、あるいは、対象域の快適指標値が設定冷房開始値になったとき、冷房運転を開始するから、従前の如く単にナイトパージ運転終了後における設定冷房開始時刻に冷房運転を開始するのに比べ、不要な冷房運転の実施を効果的に回避することができ、また逆に、必要時には早期に冷房運転を開始することができ、これにより、省エネ面及び快適性の面で一層優れた空調設備にすることができる。

〔４〕本発明の第４特徴構成は、第１〜第３特徴構成のいずれかの実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記快適指標値の設定目標値を、快適指標値の中で最も高い快適度を示す値よりも域内温度低温側の快適度を示す値にしてある点にある。

つまり、この第４特徴構成によれば、快適指標値の設定目標値（すなわち、ナイトパージ運転終了後の設定基準時刻において実現する快適指標値の目標値）を、快適指標値の中で最も高い快適度を示す値よりも域内温度低温側（すなわち、寒い側）の快適度を示す値にして第１〜第３特徴構成によるナイトパージ運転を実施する分、設定基準時刻において得られる対象域の快適性は若干低くなるものの、その分、冷房運転の開始を遅らせることができて省エネ性を高めることができる。

そして、快適指標値の設定目標値として、快適指標値の中で最も高い快適度を示す値よりも域内温度低温側の快適度を示す値で、種々の条件等に応じた適当な値を選定することにより、空調設備の具体的使用目的に最も即した形で省エネ性と快適性との両立を図ることができる。

〔５〕本発明の第５特徴構成は空調設備に係り、その特徴は、
夜間外気による換気により対象域を冷却するナイトパージ運転を可能にした空調設備において、
ナイトパージ運転の実施中において設定終了時刻に至ったとき、ナイトパージ運転を自動的に終了するとともに、
ナイトパージ運転終了後の設定基準時刻において対象域の域内温度を目標域内温度にしておくのに要する冷房運転の先行開始時刻をナイトパージ運転終了時点からの対象域における冷房負荷変化の監視又は予測に基づき決定して、ナイトパージ運転の終了後、その先行開始時刻に冷房運転を自動的に開始する運転制御手段を設けてある点にある。

つまり、この第５特徴構成によれば、ナイトパージ運転は設定終了時刻（例えば、気象庁データ等から得られる各日の日の出時刻）で時限的に終了するが、ナイトパージ運転終了後の設定基準時刻における対象域の域内温度を目標域内温度にしておくのに要する上記の先行開始時刻に冷房運転を開始することで、ナイトパージ運転終了後の設定基準時刻における対象域の域内温度を目標域内温度に近い温度にすることができる。

したがって、目標域内温度として適度な温度を設定しておけば、ナイトパージ運転終了後の設定基準時刻（例えば、室内使用開始時刻やその一定時間前）における対象域の域内快適性を温度面で確実に高いものにすることができる。

また、冷房運転の先行開始時刻をナイトパージ運転終了時点からの対象域における冷房負荷変化の監視又は予測に基づき決定するから、従前の如く単にナイトパージ運転終了後における設定冷房開始時刻に冷房運転を開始するのに比べ、不要な冷房運転の実施を効果的に回避することができ、これらの点で、第５特徴構成によれば省エネ面及び快適性の面の両面で優れた空調設備にすることができる。

〔６〕本発明の第６特徴構成は、第５特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記運転制御手段は、対象域の域内温度を含む複数種のデータ値をパラメータとする快適指標値の演算モデルを用いて、設定基準時刻における対象域の快適指標値を設定目標値にし得る算定域内温度を域内温度以外の前記データ値の予測値に基づき逆算し、
この算定域内温度を目標域内温度として冷房運転の先行開始時刻を決定する構成にしてある点にある。

つまり、この第５特徴構成によれば、上記の算定域内温度を目標域内温度として前記の第５特徴構成を実施することから、ナイトパージ運転終了後の設定基準時刻における対象域の域内温度を、上記逆算により先に算出した算定域内温度（すなわち、設定基準時刻における快適指標値を設定目標値にする域内温度）に近い温度にすることができて、設定基準時刻における対象域の域内状態を先の算定域内温度の逆算において想定した域内状態に近い状態にすることができ、これにより、ナイトパージ運転終了後の設定基準時刻における対象域の快適指標値を設定目標値に近い値にすることができる。

したがって、快適指標値の設定目標値として、快適指標値の中である程度高い快適度を示す値を設定しておけば、ナイトパージ運転終了後の設定基準時刻（例えば、室内使用開始時刻やその一定時間前）における対象域の域内快適性を、目標域内温度として単に適当な温度を選定するだけの方式に比べて一層確実に高いものにすることができ、これにより、快適性の面で一層優れた空調設備にすることができる。

なお、第１特徴構成と同様、第６特徴構成の実施において、快適指標値はＰＭＶ値を代表例として、対象域の域内温度を含む複数種のデータ値をパラメータとするものであれば、どのようなものであってもよい。

また、第６特徴構成の実施において、算定域内温度の逆算に用いるデータ値の予測値は、過去値や近時点の測定値などに基づいて運転制御手段に予測演算させる値、あるいは、運転制御手段に予め記憶させておく固定的な値のいずれであってもよい。

〔第１実施形態〕
図１はビル内における各階の空調設備を示し、オフィス等として使用する対象域１の床下空間は、複数の床吹出口２を通じて対象域１に給気する床下給気チャンバ３にしてあり、一方、対象域１の天井には複数の天井排気口４を設けてある。

５は対象域１に隣接する機械室であり、この機械室５には、冷却コイル，加熱コイル、加湿器などを内蔵するとともに給気ファン６を装備した空調機７（エアハンドリングユニット）を設置し、冷房運転又は暖房運転では、この空調機７により温湿度調整した空気ＳＡを給気ファン６により床下給気チャンバ３に供給することで、その調整空気ＳＡを床吹出口２から対象域１に供給して対象域１を冷房又は暖房する。

８は床吹出口２からの空気吹き出しに伴い天井排気口４を通じて対象域１から排出される域内空気ＲＡを空調機７に戻す還気ダクトであり、空調機７では、還気ダクト８により導かれる空気ＲＡと外気取入ダクト９により導かれる外気ＯＡとの混合空気を温湿度調整して、その温湿度調整した空気ＳＡを床下給気チャンバ３に供給する。

なお、外気取入ダクト９により導く外気ＯＡは、吸着式外調機（デシカント空調機）などにより予調整するようにしてあり、また、還気ダクト８により導く還気空気ＲＡのうちの一部（外気取入ダクト９から外気導入風量に相当する風量）は外部に排気する構成にしてある。

Ｓ１は対象域１の域内温度ｔｚを検出する域内温度センサ、Ｓ２は対象域１の域内湿度ｒｚ（相対湿度）を検出する域内湿度センサ、１０は空調設備の運転を司る制御器であり、この制御器１０は、冷房運転では域内温度センサＳ１の検出情報に基づき空調機７の冷却出力を調整することで、対象域１の域内温度ｔｚを設定域内温度ｔｚｓに調整し、一方、暖房運転では域内温度センサＳ１及び域内湿度センサＳ２の検出情報に基づき空調機７の加熱出力及び加湿出力を調整することで、対象域１の域内温度ｔｚを設定域内温度ｔｚｓに調整するとともに対象域１の域内湿度ｒｚを設定域内湿度ｒｚｓに調整する。

また、対象域１の天井には複数のシーリングファン１１を装備してあり、このシーリングファン１１の運転により対象域１の域内者に対し適度な気流感を与えることで、対象域１の快適性を高めるようにしてある。

この空調設備では、夜間の外気ＯＡによる換気により対象域１を冷却することで対象域１の冷房負荷（特に冷房運転開始時における冷房負荷）を軽減して省エネを図るナイトパージ運転を実施するようにしてあり、その為の付帯設備として、図１及び図２に示す如く、床下の外気導入路１２を通じてナイトパージ用の外気ＯＡを対象域１に取り入れる外気口１３を外壁部における窓の下方に設けるとともに、その外気導入路１２を開閉する外気ダンパ１４を設けてある。

また、対象域１における廊下側の欄間部１５は開閉ダンパとして駆動機構により開閉する構造にし、さらに、廊下１６に連通する階段室１７の棟屋部には排気ダンパとして駆動機構により開閉する換気窓１８を設けてある。

つまり、この空調設備では、冷房運転を終了した夜間において外気ＯＡの温度が低下したとき、図３に示す如く外気ダンパ１４、欄間部１５、換気窓１８を開くことにより、温度差による比重差をもって、対象域１内の温暖空気ＲＡを欄間部１５、廊下１６、階段室１７、換気窓１８を通じて外部に排出するとともに、それに伴い、低温の夜間外気ＯＡを外気導入路１２及び外気口１３を通じて対象室１に導入する自然換気形態のナイトパージ運転を実施する。

制御器１０は冷房運転及び暖房運転での空調機７の運転制御に加え、ナイトパージ運転の運転制御も司るものであり、この制御器１０は、域内温度センサＳ１により検出される域内温度ｔｚ、域内湿度センサＳ２により検出される域内湿度ｒｚ、並びに、外気温度センサＳ３により検出される外気ＯＡの温度ｔｏ、外気湿度センサＳ４により検出される外気ＯＡの湿度ｒｏに基づき、下記（Ａ１）〜（Ａ４）の制御動作によりナイトパージ運転を実施するとともに冷房運転への移行を実施する構成にしてある（図４，図５参照）。

（Ａ１）各日における冷房運転の終了後（例えば、１９時以降）において、検出される外気温度ｔｏ及び外気湿度ｒｏに基づき外気ＯＡのエンタルピｈｏを演算し、また、検出される域内温度ｔｚ及び域内湿度ｒｚに基づき対象域１における域内空気ＲＡのエンタルピｈｚ（以下、域内エンタルピｈｚと称す）を演算する。

そして、これら演算した外気エンタルピｈｏと域内エンタルピｈｚとを比較するとともに、外気温度ｔｏと域内温度ｔｚとを比較し、その比較結果として、外気エンタルピｈｏが域内エンタルピｈｚよりも低くなり（ｈｏ＜ｈｚ）、かつ、外気温度ｔｏが域内温度ｔｚよりも低くなったとき（ｔｏ＜ｔｚ）、外気ダンパ１４、欄間部１５、換気窓１８を開いてナイトパージ運転を自動的に開始する。

（Ａ２）対象域１の設定使用開始時刻Ｔｓ（例えば、業務開始時刻など）を基準時刻として、最近１週間についての設定使用開始時刻Ｔｓにおける域内湿度ｒｚの平均値ｒｚ（ａｖ）を当日についての設定使用開始時刻Ｔｓにおける域内湿度ｒｚの予測値として演算する。

そして、その域内湿度ｒｚの平均値ｒｚ（ａｖ）と、予めデータテーブル化して入力されている季節毎の設定使用開始時刻Ｔｓにおける域内放射温度ｔｘ及び域内風速ｖ夫々の予測値と、各月毎に更新入力される域内者の代謝量ＡＬ及び着衣量ＣＬ夫々の予測値とに基づき、当日の設定使用開始時刻Ｔｓにおける対象域１のＰＭＶ値を設定目標値としての−０．５（ＰＭＶ値＝−０．５）にする算定域内温度ｔｚｘを、ＰＭＶ値の演算モデル（ＰＭＶ値＝ｆ（ｔｚ，ｒｚ，ｔｘ，ｖ，ＡＬ，ＣＬ），空気調和・衛生工学便覧１３版１基礎篇第４３９頁〜第４４３頁参照）を用いて逆算し、この逆算で得た算定域内温度ｔｚｘを目標域内温度ｔｚｍ（＝ｔｚｘ）とする。

なお、図６（イ）は、設定使用開始時刻Ｔｓにおける域内湿度ｒｚの予測値としての域内湿度平均値ｒｚ（ａｖ）、予めデータテーブル化して入力されている季節毎の設定使用開始時刻Ｔｓにおける域内放射温度ｔｘ及び域内風速ｖ夫々の予測値、各月毎に更新入力される域内者の代謝量ＡＬ及び着衣量ＣＬ夫々の予測値、設定使用開始時刻ＴｓにおけるＰＭＶ値を−０．５にする算定域内温度ｔｚｘ（＝目標域内温度ｔｚｍ）の一例を示し、また、図６（ロ）は、冷房運転及び暖房運転において採用する季節毎の設定域内温度ｔｚｓの一例を示す。

（Ａ３）ナイトパージ運転の開始後、検出される域内温度ｔｚが目標域内温度ｔｚｍ（＝ｔｚｘ）まで低下したとき、外気ダンパ１４、欄間部１５、換気窓１８を閉じてナイトパージ運転を自動的に終了する。

（Ａ４）ナイトパージ運転の終了後、検出される域内温度ｔｚが設定冷房開始温度ｔｚｙ（≒設定域内温度ｔｚｓ）まで上昇したとき、冷房運転を開始する。

つまり、本第１実施形態の空調設備では、域内温度ｔｚが上記目標域内温度ｔｚｍまで低下したときナイトパージ運転を終了することで、ＰＭＶ値が−０．５に近い良好な域内快適性をナイトパージ運転終了後の設定使用開始時刻Ｔｓにおいて得られるようにしてあり、また、そのことで冷房用必要エネルギも効果的に節減できるようにしてある。

そしてまた、給気ファン６の運転を伴う冷房運転については、ナイトパージ運転終了後において域内温度ｔｚが設定冷房開始温度ｔｚｙまで上昇したとき運転を開始することで、不要な冷房運転の実施を効果的に回避するとともに、必要時には早期に冷房運転を開始できるようにし、さらに、設定使用開始時刻Ｔｓでの実現を目指すＰＭＶ値の設定目標値を、ＰＭＶ値の中で最も高い快適度を示す値（ＰＭＶ値＝０）よりも域内温度低温側（すなわち、寒い側）の快適度を示す値（ＰＭＶ値＝−０．５）にしてある分、冷房運転の開始を遅らせ得るようにし、これらのことで、省エネ性と快適性とを共に高く得るようにしてある。

以上、本第１実施形態において、制御器１０は、対象域１の域内温度ｔｚを含む複数種のデータ値（ｒｚ，ｔｘ，ｖ，ＡＬ，ＣＬ）をパラメータとする快適指標値（ＰＭＶ値）の演算モデルを用いて、ナイトパージ運転終了後の設定基準時刻Ｔｓ（域内使用開始時刻）における対象域１の快適指標値（ＰＭＶ値）を設定目標値（ＰＭＶ値＝−０．５）にし得る算定域内温度ｔｚｘを、域内温度ｔｚ以外の前記データ値（ｒｚ，ｔｘ，ｖ，ＡＬ，ＣＬ）の予測値に基づき逆算し、この算定域内温度ｔｚｘを目標域内温度ｔｚｍとして、ナイトパージ運転の実施中に対象域１の域内温度ｔｚが目標域内温度ｔｚｍ（＝ｔｚｘ）まで低下したときナイトパージ運転を自動的に終了する運転制御手段を構成する。

〔第２実施形態〕
図７は第１実施形態で示した空調設備の一部を改変した空調設備の設備構成を示し、センサ類としては、域内温度センサＳ１、域内湿度センサＳ２、外気温度センサＳ３、外気湿度センサＳ４に加えて、対象域１の域内放射温度ｔｘを検出する放射温度センサＳ５、及び、対象域１の域内風速ｖを検出する風速センサＳ６を追加装備してある。

制御器１０は、これらセンサＳ１〜Ｓ６の検出情報に基づき下記（Ｂ１）〜（Ｂ５）の制御動作によりナイトパージ運転を実施するとともに冷房運転への移行を実施する構成にしてある（図８及び図３参照）。

（Ｂ１）各日における冷房運転の終了後（例えば、１９時以降）において、検出される外気温度ｔｏ及び外気湿度ｒｏに基づき外気ＯＡのエンタルピｈｏを演算し、また、検出される域内温度ｔｚ及び域内湿度ｒｚに基づき対象域１における域内空気ＲＡのエンタルピｈｚ（域内エンタルピｈｚ）を演算する。

そして、これら演算した外気エンタルピｈｏと域内エンタルピｈｚとを比較するとともに、外気温度ｔｏと域内温度ｔｚとを比較し、その比較結果として、外気エンタルピｈｏが域内エンタルピｈｚよりも低くなり（ｈｏ＜ｈｚ）、かつ、外気温度ｔｏが域内温度ｔｚよりも低くなったとき（ｔｏ＜ｔｚ）、外気ダンパ１４、欄間部１５、換気窓１８を開いてナイトパージ運転を自動的に開始する。

（Ｂ２）対象域１の設定使用開始時刻Ｔｓ（例えば、業務開始時刻など）を基準時刻として、最近１週間についての設定使用開始時刻Ｔｓにおける域内湿度ｒｚ，域内放射温度ｔｘ，域内風速ｖ夫々の平均値ｒｚ（ａｖ），ｔｘ（ａｖ），ｖ（ａｖ）を、当日についての設定使用開始時刻Ｔｓにおける域内湿度ｒｚ，域内放射温度ｔｘ，域内風速ｖ夫々の予測値として演算する。

また、最近１週間についてのナイトパージ運転終了時点における域内温度ｔｚと設定使用開始時刻Ｔｓにおける域内温度ｔｚとの温度差Δｔｚの平均値Δｔｚ（ａｖ）を、当日についての上記温度差Δｔの予測値として演算する。

（Ｂ３）上記演算で得た域内湿度ｒｚ，域内放射温度ｔｘ，域内風速ｖ夫々の平均値ｒｚ（ａｖ），ｔｘ（ａｖ），ｖ（ａｖ）と、データベースに保管してある月毎の域内者の代謝量ＡＬ及び着衣量ＣＬ夫々の予測値とに基づき、当日の設定使用開始時刻Ｔｓにおける対象域１のＰＭＶ値を設定目標値としての−０．５（ＰＭＶ値＝−０．５）にする算定域内温度ｔｚｘを、ＰＭＶ値の演算モデルを用いて逆算し、この逆算で得た算定域内温度ｔｚｘから先の演算で得た温度差Δｔｚの平均値Δｔｚ（ａｖ）を減算した温度を目標域内温度ｔｚｍ（＝ｔｚｘ−Δｔｚ（ａｖ））とする。

（Ｂ４）ナイトパージ運転の開始後、検出される域内温度ｔｚが目標域内温度ｔｚｍ（＝ｔｚｘ−Δｔｚ（ａｖ））まで低下したとき、外気ダンパ１４、欄間部１５、換気窓１８を閉じてナイトパージ運転を自動的に終了する。

（Ｂ５）ナイトパージ運転の終了後、検出される域内温度ｔｚ，域内湿度ｒｚ，域内放射温度ｔｘ，域内風速ｖと、データベースに保管してある月毎の域内者の代謝量ＡＬ及び着衣量ＣＬ夫々の予測値とに基づき、対象域１のＰＭＶ値を演算し、この演算で得られるＰＭＶ値が設定冷房開始値である０（ＰＭＶ値＝０）まで上昇したとき、冷房運転を開始する。

つまり、本第２実施形態の空調設備では、算定域内温度ｔｚｘから上記温度差Δｔｚの予測値Δｔｘ（ａｖ）を減算した温度を目標域内温度ｔｚｍとして、その目標域内温度ｔｚｍまで域内温度ｔｚが低下したときナイトパージ運転を終了することで、第１実施形態で示した空調設備に比べ、ナイトパージ運転の終了後における域内人員の増加や日射量の増加などによる対象域１の域内温度上昇にかかわらず、ＰＭＶ値が−０．５に近い良好な域内快適性をナイトパージ運転終了後の設定使用開始時刻Ｔｓにおいてより確実に得られるようにしてある。

また、ナイトパージ運転終了後において対象域１のＰＭＶ値が０になったとき冷房運転を開始することで、第１実施形態で示した空調設備に比べ、快適性の面においてより一層適切なタイミングで冷房運転を開始できるようにしてある。

以上、本第２実施形態において、制御器１０は、対象域１の域内温度ｔｚを含む複数種のデータ値（ｒｚ，ｔｘ，ｖ，ＡＬ，ＣＬ）をパラメータとする快適指標値（ＰＭＶ値）の演算モデルを用いて、ナイトパージ運転終了後の設定基準時刻Ｔｓ（域内使用開始時刻）における対象域１の快適指標値（ＰＭＶ値）を設定目標値（ＰＭＶ値＝−０．５）にし得る算定域内温度ｔｚｘを、域内温度ｔｚ以外の前記データ値（ｒｚ，ｔｘ，ｖ，ＡＬ，ＣＬ）の予測値に基づき逆算し、この算定域内温度ｔｚｘに所定の補正処理（温度差予測値Δｔｚ（ａｖ）の減算）を加えた温度を目標域内温度ｔｚｍとして、ナイトパージ運転の実施中に対象域１の域内温度ｔｚが目標域内温度ｔｚｍ（＝ｔｚｘ-Δｔｚ（ａｖ））まで低下したときナイトパージ運転を自動的に終了する運転制御手段を構成する。

〔第３実施形態〕
図９は第２実施形態で示した空調設備（図７参照）において制御器１０の制御動作に改変を加えた例を示し、この例において制御器１０は、域内温度センサＳ１，域内湿度センサＳ２，外気温度センサＳ３，外気湿度センサＳ４，放射温度センサＳ５，風速センサＳ６の検出情報に基づき下記（Ｃ１）〜（Ｃ５）の制御動作によりナイトパージ運転を実施するとともに冷房運転への移行を実施する構成にしてある（図７及び図３参照）。

（Ｃ１）各日における冷房運転の終了後（例えば、１９時以降）において、検出される外気温度ｔｏ及び外気湿度ｒｏに基づき外気ＯＡのエンタルピｈｏを演算し、また、検出される域内温度ｔｚ及び域内湿度ｒｚに基づき対象域１における域内空気ＲＡのエンタルピｈｚ（域内エンタルピｈｚ）を演算する。

そして、これら演算した外気エンタルピｈｏと域内エンタルピｈｚとを比較するとともに、外気温度ｔｏと域内温度ｔｚとを比較し、その比較結果として、外気エンタルピｈｏが域内エンタルピｈｚよりも低くなり（ｈｏ＜ｈｚ）、かつ、外気温度ｔｏが域内温度ｔｚよりも低くなったとき（ｔｏ＜ｔｚ）、外気ダンパ１４、欄間部１５、換気窓１８を開いてナイトパージ運転を自動的に開始する。

（Ｃ２）自動的に入手する気象庁データ中の日の出時刻情報に基づき当日の日の出時刻を終了時刻Ｔｏとして設定し、ナイトパージ運転の開始後、その設定終了時刻Ｔｏに至ったとき、外気ダンパ１４、欄間部１５、換気窓１８を閉じてナイトパージ運転を自動的に終了する。

（Ｃ３）対象域１の設定使用開始時刻Ｔｓ（例えば、業務開始時刻など）を基準時刻として、最近１週間についての設定使用開始時刻Ｔｓにおける域内湿度ｒｚ，域内放射温度ｔｘ，域内風速ｖ夫々の平均値ｒｚ（ａｖ），ｔｘ（ａｖ），ｖ（ａｖ）を、当日についての設定使用開始時刻Ｔｓにおける域内湿度ｒｚ，域内放射温度ｔｘ，域内風速ｖ夫々の予測値として演算する。

（Ｃ４）上記演算で得た域内湿度ｒｚ，域内放射温度ｔｘ，域内風速ｖ夫々の平均値ｒｚ（ａｖ），ｔｘ（ａｖ），ｖ（ａｖ）と、データベースに保管してある月毎の域内者の代謝量ＡＬ及び着衣量ＣＬ夫々の予測値とに基づき、当日の設定使用開始時刻Ｔｓにおける対象域１のＰＭＶ値を設定目標値としての−０．５（ＰＭＶ値＝−０．５）にする算定域内温度ｔｚｘを、ＰＭＶ値の演算モデルを用いて逆算し、この逆算で得た算定域内温度ｔｚｘを目標域内温度ｔｚｍ（＝ｔｚｘ）とする。

（Ｃ５）ナイトパージ運転の終了後、検出される域内温度ｔｚに基づき対象域１の冷房負荷Ｑを逐次演算し、そして、その演算で得られる冷房負荷Ｑと冷房運転で発揮できる冷房能力Ｑｃ（換言すれば、冷房負荷除去能力）との逐次比較に基づき、当日の設定使用開始時刻Ｔｓにおける対象域１の域内温度ｔｚを先の演算で得た目標域内温度ｔｚｍにするのに要する冷房運転の先行開始時刻Ｔｓｓを決定し、この決定した先行開始時刻Ｔｓｓに冷房運転を開始する。

つまり、本第３実施形態の空調設備では、第１及び第２実施形態の空調設備とは異なり、ナイトパージ運転を設定終了時刻Ｔｏ（日の出時刻）で時限的に終了するが、ナイトパージ運転終了後における冷房負荷変化の監視に基づき上記の先行開始時刻Ｔｓｓを自動的に決定して、その先行開始時刻Ｔｓｓに冷房運転を開始することで、ＰＭＶ値が−０．５に近い良好な域内快適性を設定使用開始時刻Ｔｓにおいて得られるように、また、給気ファン６の運転を伴う冷房運転の不要な実施を効果的に回避できるようにしてあり、これにより、省エネ性と快適性とを共に高く得るようにしてある。

以上、本第３実施形態において、制御器１０は、ナイトパージ運転の実施中に設定終了時刻Ｔｏに至ったときナイトパージ運転を自動的に終了するとともに、ナイトパージ運転終了後の設定基準時刻Ｔｓ（域内使用開始時刻）において対象域１の域内温度ｔｚを目標域内温度ｔｚｍにしておくのに要する冷房運転の先行開始時刻Ｔｓｓをナイトパージ運転終了時点からの対象域１における冷房負荷変化の監視に基づき決定して、ナイトパージ運転の終了後、その先行開始時刻Ｔｓｓに冷房運転を自動的に開始する運転制御手段を構成する。

また、この制御器１０は、対象域１の域内温度ｔｚを含む複数種のデータ値（ｒｚ，ｔｘ，ｖ，ＡＬ，ＣＬ）をパラメータとする快適指標値（ＰＭＶ値）の演算モデルを用いて、ナイトパージ運転終了後の設定基準時刻Ｔｓ（域内使用開始時刻）における対象域１の快適指標値（ＰＭＶ値）を設定目標値（ＰＭＶ値＝−０．５）にし得る算定域内温度ｔｚｘを、域内温度ｔｚ以外の前記データ値（ｒｚ，ｔｘ，ｖ，ＡＬ，ＣＬ）の予測値に基づき逆算し、この算定域内温度ｔｚｘを目標域内温度ｔｚｍとして冷房運転の先行開始時刻Ｔｓｓを決定する構成にしてある。

〔別実施形態〕
次に別の実施形態を列記する。
対象域１の域内温度ｔｚを含む複数のデータ値をパラメータとする快適指標値はＰＭＶに限られるものではなく、空調分野において提案されている他の快適指標値であってもよく、場合によっては、域内温度ｔｚと域内湿度ｒｚとのみをパラメータする不快指数的な快適指標値であってもよい。

また、快適指標値にＰＭＶ値を用いる場合、設定基準時刻Ｔｓでの実現を目指す快適指標値（ＰＭＶ値）の設定目標値は０．５に限られるものではなく、ある程度高い快適度を示す値であれば、どのような値であってもよい。

算定域内温度ｔｚｘに所定の補正処理を加えた温度を目標域内温度ｔｚｍとする実施形態を採る場合、その所定補正処理は、第２実施形態で示した如きナイトパージ運転終了時点における域内温度ｔｚと設定基準時刻Ｔｓにおける域内温度ｔｚとの温度差Δｔの予測値を算定域内温度ｔｚｘから減算する処理内容に限られるものではなく、その他の処理内容のものであってもよい。

前述の各実施形態では対象域１の使用を開始する時刻Ｔｓを設定基準時刻とする例を示したが、設定基準時刻は対象域１の使用開始時刻Ｔｓに限られるものではなく、対象域１の使用開始時刻よりも一定時間前の時刻などであってもよい。

第３実施形態では、日の出時刻を設定終了時刻Ｔｏとして日の出時刻にナイトパージ運転を終了する例を示したが、これに代え、日の出時刻以外の固定的な時刻ないし日変化のある時刻を設定終了時刻Ｔｏとして、その設定終了時刻Ｔｏにナイトパージ運転を終了するようにしてもよい。

第３実施形態では、ナイトパージ運転終了時点からの対象域１における冷房負荷変化の監視に基づき冷房運転の先行開始時刻Ｔｓｓを決定する例を示したが、これに代え、ナイトパージ運転終了時点からの対象域１における冷房負荷変化の予測に基づき冷房運転の先行開始時刻Ｔｓｓを決定する構成にしてもよい。

また、ナイトパージ運転終了時点からの対象域１における冷房負荷変化の監視又は予測に基づき冷房運転の先行開始時刻Ｔｓｓを決定するのに、その具体的な決定方式は第３実施形態で示した方式に限らず、種々の変更が可能である。

前述の各実施形態では温度差による比重差を利用した自然換気によりナイトパージ運転を行う例を示したが、本発明の実施においてナイトパージ運転はファンによる強制換気により行うものであってもよく、また、対象域１の天井に装備するシーリングファン１１を、図１０に示す如く、ケース１１ａに排気口１１ｂを形成した構造のものにして、ナイトパージ運転時にはシーリングファン１１の逆転運転により図中破線の矢印で示す如く対象域１の域内空気ＲＡを排気口１１ｂに導く形態で外気ＯＡによる域内換気を促進するようにしてもよい。

本発明は、ナイトパージ運転を実施する空調設備であれば、オフィスの空調設備に限らず、学校の空調設備、集会場の空調設備、スポーツ施設の空調設備、製造室の空調設備など、種々の分野の空調設備に適用することができる。

空調設備の構成図 ビル全体の換気構成を示す図 ナイトパージ運転の実施状態を示す設備構成図 設備構成を示すブロック図 制御器の制御動作を示すフローチャート データ値及び設定値の一例を示す図表 第２実施形態の設備構成を示すブロック図 第２実施形態における制御器の制御動作を示すフローチャート 第３実施形態における制御器の運転動作を示すフローチャート 別実施形態を示すシーリングファンの構造図

符号の説明

ＯＡ 外気
１ 対象域
ｔｚ 域内温度
ｒｚ データ値（域内湿度）
ｔｘ データ値（域内放射温度）
ｖ データ値（域内風速）
ＡＬ データ値（代謝量）
ＣＬ データ値（着衣量）
ＰＭＶ 快適指標値
Ｔｓ 設定基準時刻（域内使用開始時刻）
ｔｚｘ 算定域内温度
ｔｚｍ 目標域内温度
１０ 運転制御手段
Δｔｚ 温度差
ｔｚｙ 設定冷房開始温度
Ｔｏ 設定終了時刻
Ｔｓｓ 先行開始時刻

Claims (6)

1. 夜間外気による換気により対象域を冷却するナイトパージ運転を可能にした空調設備であって、
   対象域の域内温度を含む複数種のデータ値をパラメータとする快適指標値の演算モデルを用いて、ナイトパージ運転終了後の設定基準時刻における対象域の快適指標値を設定目標値にし得る算定域内温度を、域内温度以外の前記データ値の予測値に基づき逆算するとともに、
   この算定域内温度を目標域内温度として、又は、この算定域内温度に所定の補正処理を加えた域内温度を目標域内温度として、ナイトパージ運転の実施中に対象域の域内温度が目標域内温度まで低下したときナイトパージ運転を自動的に終了する運転制御手段を設けてある空調設備。
2. 前記運転制御手段を、前記補正処理として、ナイトパージ運転終了時点における対象域の域内温度と設定基準時刻における対象域の域内温度との温度差の予測値を算定域内温度から減算した温度を目標域内温度とする構成にしてある請求項１記載の空調設備。
3. 前記運転制御手段を、ナイトパージ運転の終了後において対象域の域内温度が設定冷房開始温度まで上昇したとき、又は、ナイトパージ運転の終了後において前記演算モデルにより算出する対象域の快適指標値が設定冷房開始値になったとき冷房運転を自動的に開始する構成にしてある請求項１又は２記載の空調設備。
4. 前記快適指標値の設定目標値を、快適指標値の中で最も高い快適度を示す値よりも域内温度低温側の快適度を示す値にしてある請求項１〜３のいずれか１項に記載の空調設備。
5. 夜間外気による換気により対象域を冷却するナイトパージ運転を可能にした空調設備であって、
   ナイトパージ運転の実施中に設定終了時刻に至ったとき、ナイトパージ運転を自動的に終了するとともに、
   ナイトパージ運転終了後の設定基準時刻において対象域の域内温度を目標域内温度にしておくのに要する冷房運転の先行開始時刻をナイトパージ運転終了時点からの対象域における冷房負荷変化の監視又は予測に基づき決定して、ナイトパージ運転の終了後、その先行開始時刻に冷房運転を自動的に開始する運転制御手段を設けてある空調設備。
6. 前記運転制御手段は、対象域の域内温度を含む複数種のデータ値をパラメータとする快適指標値の演算モデルを用いて、設定基準時刻における対象域の快適指標値を設定目標値にし得る算定域内温度を域内温度以外の前記データ値の予測値に基づき逆算し、
   この算定域内温度を目標域内温度として冷房運転の先行開始時刻を決定する構成にしてある請求項５記載の空調設備。

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