JP4364015B2

JP4364015B2 - 空調システム

Info

Publication number: JP4364015B2
Application number: JP2004053638A
Authority: JP
Inventors: 卓関根
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP2005241189A

Description

本発明は、複数の室内ユニットを有する空気調和装置が複数系統接続され、これら空気調和装置の料金按分を行う集中制御装置を備えた空調システムに関するものである。

これまでの空調システムでは、１台または複数台の室外ユニットと複数台の室内ユニットとを通信配線で接続した冷媒系統が複数系統設置される場合には、各前記冷媒系統を集中制御装置等へ接続し、前記集中制御装置等で各室内ユニット毎に電力等の使用料金を按分する空調システムが提案されている。（特許文献１参照）。

このような空調システムでは、各室内ユニットのサーモオン運転、サーモオフ運転および風速などの運転情報を前記集中制御装置へと収集させて、前記各室内ユニットのエネルギー消費率を算出し、当該空調システム全体の前記電力量と前記各室内ユニットのエネルギー消費率から、前記各室内ユニットの使用料金を按分算出していた。
特許第３０１５６５０号

しかしながら、このような空調システムでは、各室内ユニット毎のエネルギー消費率は考慮されて料金按分されているものの前記集中制御装置へ接続された各冷媒系統毎の料金按分が行われていないため、これまでの空気調和装置から省エネルギー性の高い空気調和装置への変更を行っても、その省エネルギー性の向上が顕著に表れないとともに、各冷媒系統毎の前記エネルギー消費率が異なった場合、夫々の室内ユニット毎の料金按分が適正とならない問題があった。

そこで、本発明は、係る課題を解決するために成されたものであり、各冷媒系統毎に運転状態が異なっても適正な料金按分を行える空調システムを提供するものである。

請求項１に記載の発明は、一又は複数台の室外ユニットと複数台の室内ユニットとを接続して構成される複数の冷媒系統と、これら各冷媒系統の運転制御および全冷媒系統で消費する全エネルギー消費量を積算する集中制御装置とを備え、前記全エネルギー消費量からそれぞれの室内ユニット毎の料金按分を算出する空調システムにおいて、まず、前記全エネルギー消費量を各冷媒系統毎に按分し、次に、それぞれの室内ユニット毎に按分させる按分手段を備え、この按分手段は、前記各冷媒系統に接続された室外ユニットから、前記集中制御装置へ各冷媒系統毎のエネルギー消費係数を送信するとともに、各室内ユニット毎の定格消費電力等に相当するデータ、および、各室内ユニット毎の運転率のデータを送信して按分することを特徴とし、前記各冷媒系統の運転中は、この冷媒系統に接続された室外ユニットの圧縮機の運転電流、室外送風機の運転風速、前記室外ユニットの室外制御部の消費電力および当該冷媒系統に接続された室内ユニットの冷媒循環量等に基いて、各冷媒系統毎のエネルギー消費係数、および、各室内ユニットの運転率を算出し、前記各冷媒系統の停止中は、前記室外制御部の消費電力および前記圧縮機のクランクケースヒータなどの待機電力等に基いて、前記各冷媒系統毎のエネルギー消費係数を算出することを特徴とする。

本発明によれば、まず、全エネルギー消費量から各冷媒系統毎に按分を行い、次に、それぞれの室内ユニット毎に按分させているため、各冷媒系統毎に運転状態が異なっていても、適正に按分することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき詳述する。

図１は、本発明の按分手段を適用した空調システム１００の概要構成を示すブロック図である。

空調システム１００は、例えば、ユニット間配管３−１で接続された１台の室外ユニット１と５台の室内ユニット１−１〜１−５から構成される第１冷媒系統Ｕ１と、ユニット間配管３−２で接続された１台の室外ユニット２と５台の室内ユニット２−１〜２−５から構成される第２冷媒系統Ｕ２とを、夫々副電力計ＷＭ１およびＷＭ２を介して電力線６で商用電源Ｅへ接続して構成されており、前記副電力計ＷＭ１およびＷＭ２と前記商用電源Ｅとの間には主電力計ＷＭが設けられ、この主電力計ＷＭから集中制御装置５へ通信線７が接続されている。

また、室外ユニット１および２、室内ユニット１−１〜１−５および２−１〜２−５は、共通の通信配線４に接続され、この通信配線４は集中制御装置５へ接続されて構成されている。

一方の第１冷媒系統Ｕ１について説明すると、図２に示すように、室外ユニット１には、冷媒を圧縮吐出し、前記商用電源Ｅの電力で駆動される圧縮機１０と、前記冷媒の循環方向を反転させる四方弁１１と、前記冷媒と外気との熱交換を行わせる室外熱交換器１２と、前記冷媒の減圧を行う室外膨張弁１３と、前記圧縮機１０へ吸い込まれる冷媒の気液分離を行うアキュームレータ１４とが冷媒配管で接続されて収納されるとともに、前記室外熱交換器１２へ外気を送風する室外送風機１５と、前記圧縮機１０の運転電流を検出する電流センサ１６と、この室外ユニット１の運転制御および後述する室内ユニット１−１〜１−５の室内制御部２３ａ〜２３ｅや集中制御装置５との送受信を行う室外制御部１７とが収納されている。

また、室内ユニット１−１には、この室内ユニット１−１が設置された室内の室内空気と冷媒との熱交換を行う室内熱交換器２０ａと、この室内ユニット１−１へ流入する冷媒の流量調節および減圧を行う室内膨張弁２１ａとが冷媒配管で接続されて収納されるとともに、前記室内熱交換器２０ａへ前記室内空気を送風する室内送風機２２ａと、前記室内熱交換器２０ａの冷房運転時での冷媒入口温度（暖房運転時では冷媒出口温度）を検出する温度センサＥ１ａと、冷媒出口温度（暖房運転時では冷媒入口温度）を検出する温度センサＥ３ａと、この室内ユニット１−１の運転制御および上述の室外制御部１７や集中制御装置５との送受信を行う室内制御部２３ａとが収納されている。

なお、室内ユニット１−２〜１−５は、上記室内ユニット１−１と同様であるため、説明は省略する。さらに、他方の第２冷媒系統Ｕ２も、上記第１冷媒系統Ｕ１と同様であるため、図示および説明は省略する。

また、集中制御装置５について説明すると、図３に示すように、集中制御装置５には、前記第１冷媒系統Ｕ１および前記第２冷媒系統Ｕ２の運転／停止等の操作を行う操作部３１と、収集された前記各室外ユニット１および２と、前記各室内ユニット１−１〜１−５および２−１〜２−５とから送信された各データを表示する表示部３２とが、図示しない筐体の正面に設けられており、内部には、この集中制御装置５の制御や、本発明の按分手段のプログラムを収納したＲＯＭ３３と、上記収集した前記各データを格納するＲＡＭ３４と、前記通信配線４を介して各室外ユニット１および２や、各室内ユニット１−１〜１−５および２−１〜２−５との送受信を行う第１送受信回路３５と、前記主電力計ＷＭから、この空調システム１００の全エネルギー消費量ＭＰを受信する第２送受信回路３６とが備えられている。

そして、本発明の按分手段は、まず、空調システム１００の全エネルギー消費量ＭＰから第１冷媒系統Ｕ１および第２冷媒系統Ｕ２の各冷媒系統毎に按分を行って、次に、各室内ユニット１−１〜１−５および２−１〜２−５毎の按分を行う按分手段である。

以下、この按分手段について説明する。

まず、図１を参照して、これら第１冷媒系統Ｕ１および第２冷媒系統Ｕ２が接続された空調システム１００の電源が投入されると、前記第１冷媒系統Ｕ１では、室外ユニット１の室外制御部１７と各室内ユニット１−１〜１−５の室内制御部２０ａ〜２０ｅとで送受信が行われて、この第１冷媒系統Ｕ１に接続された室内ユニット１−１〜１−５の台数データが室外ユニット１の室外制御部１７へ収集され、図示しないＲＡＭへと格納される。同様に、前記第２冷媒系統Ｕ２では、室外ユニット２の室外制御部１７と各室内ユニット２−１〜２−５の室内制御部２０ａ〜２０ｅとで送受信が行われ、第２冷媒系統Ｕ２に接続された室内ユニット２−１〜２−５の台数データが室外ユニット２の室外制御部１７へ収集され、図示しないＲＡＭへと格納保管される。

そして、各室内ユニット１−１〜１−５および２−１〜２−５では、各室内ユニットの定格消費係数ＵＴ１−１〜ＵＴ１−５、ＵＴ２−１〜ＵＴ２−５を集中制御装置５へと送信する。この各室内ユニット１−１〜１−５および２−１〜２−５の定格消費係数ＵＴ１−１〜ＵＴ１−５、ＵＴ２−１〜ＵＴ２−５は、各室内ユニット１−１〜１−５、２−１〜２−５が、定格能力運転を行った際の定格消費電力に相当するものである。

そして、例えば、第１冷媒系統Ｕ１が運転中であれば、室外ユニット１の室外制御部１７では、電流センサ１６で検出される圧縮機１０の運転電流、室外送風機１５の運転風速等に基いて、この第１冷媒系統Ｕ１のエネルギー消費係数ＵＲ１を算出して集中制御装置５へ送信し、この第１冷媒系統Ｕ１が停止中であれば、室外制御部１７の消費電力と、圧縮機１０の図示しないクランクケースヒータなどの待機電力等に基いて、この第１冷媒系統Ｕ１のエネルギー消費係数ＵＲ１を算出して集中制御装置５へ送信する。

また、各室内ユニット１−１〜１−５の各室内制御部２３ａ〜２３ｅでは、夫々室内熱交換器２０ａ〜２０ｅの温度センサＥ１ａ〜Ｅ１ｅと温度センサＥ３ａ〜Ｅ３ｅとの温度差データΔＴａ〜ΔＴｅと、各室内送風機２２ａ〜２２ｅの設定風速とに基いて、各室内ユニット夫々の運転率ＳＲ１−１〜ＳＲ１−５、ＳＲ２−１〜ＳＲ２−５を算出して集中制御装置５へと送信する。なお、もし、前記各室内ユニット１−１〜１−５がヒータを備えている室内ユニットであれば、このヒータのＯＮ／ＯＦＦも加味して前記運転率の算出を行う。

同様に、例えば、第２冷媒系統Ｕ２が運転中であれば、室外ユニット２の室外制御部１７では、電流センサ１６で検出される圧縮機１０の運転電流、室外送風機１５の運転風速等に基いて、この第２冷媒系統Ｕ２のエネルギー消費係数ＵＲ２を算出して集中制御装置５へ送信し、この第２冷媒系統Ｕ２が停止中であれば、室外制御部１７の消費電力と、圧縮機１０の図示しないクランクケースヒータなどの待機電力等に基いて、この第２冷媒系統Ｕ２のエネルギー消費係数ＵＲ２を算出して集中制御装置５へ送信する。

また、各室内ユニット２−１〜２−５の各室内制御部２３ａ〜２３ｅでも上記第１冷媒系統Ｕ１と同様に、夫々室内熱交換器２０ａ〜２０ｅの温度センサＥ１ａ〜Ｅ１ｅと温度センサＥ３ａ〜Ｅ３ｅとの温度差データΔＴａ〜ΔＴｅと、各室内送風機２２ａ〜２２ｅの設定風速とに基いて、各室内ユニット夫々の運転率ＳＲ１−１〜ＳＲ１−５、ＳＲ２−１〜ＳＲ２−５を算出して集中制御装置５へと送信する。なお、もし、前記各室内ユニット２−１〜２−５がヒータを備えている室内ユニットであれば、このヒータのＯＮ／ＯＦＦも加味して前記運転率の算出を行う。

このようにして、集中制御装置５の前記ＲＡＭ３４へ前記第１冷媒系統Ｕ１および前記第２冷媒系統Ｕ２の夫々のエネルギー消費係数ＵＲ１、ＵＲ２を積算して、夫々の積算エネルギー消費係数ＳＵＲ１、ＳＵＲ２を求める。同様に、各室内ユニット１−１〜１−５、２−１〜２−５の夫々の運転率ＳＲ１−１〜ＳＲ１−５、ＳＲ２−１〜ＳＲ２−５も積算して行く。

そして、集中制御装置５の操作部３１に設けられた図示しない操作スイッチが操作されて、この空調システム１の料金按分が指示されると、この集中制御装置５では、まず、主電力計ＷＭへ空調システム１００の全エネルギー消費量ＭＰを要求して主電力計ＷＭから通信線７を通じ、第２送受信回路３６を介して、前記全エネルギー消費量ＭＰを受信するとともに、第１冷媒系統Ｕ１および第２冷媒系統Ｕ２の夫々の積算エネルギー消費量ＳＵＲ１、ＳＵＲ２から各冷媒系統別に前記全エネルギー消費量ＭＰを按分して各冷媒系統別エネルギー消費量ＵＰ１、ＵＰ２を算出する。

次に、各冷媒系統別エネルギー消費量ＵＰ１、ＵＰ２から各室内ユニットの前記定格消費係数ＵＴ１−１〜ＵＴ１−５およびＵＴ２−１〜ＵＴ２−５および各運転率ＳＲ１−１〜ＳＲ１−５およびＳＲ２−１〜ＳＲ２−５に応じて、各室内ユニット１−１〜１−５および２−１〜２−５毎に按分するものである。

これを、図４で具体的数値を参照して説明すると、例えば、室外ユニット１および２を夫々１０馬力とし、各室内ユニット１−１〜１−５および２−１〜２−５を各２馬力として、前記各室内ユニット１−１〜１−５および２−１〜２−５が、同一の空調条件で、設定温度２０℃にて冷房運転を行い、主電力計ＷＭで積算された全エネルギー消費量ＭＰが２０００ｋＷｈであった場合、本按分手段では、上述のように、まず、第１冷媒系統Ｕ１および第２冷媒系統Ｕ２の積算エネルギー消費係数ＳＵＲ１、ＳＵＲ２に基いて、各冷媒系統毎の按分を行う。この場合、室内ユニット１−１〜１−５および２−１〜２−５は、同様の能力構成であるとともに、同様の空調条件で運転しているため、第１冷媒系統Ｕ１および第２冷媒系統Ｕ２の積算エネルギー消費係数ＳＵＲ１、ＳＵＲ２は、同様の数値となることから、各冷媒系統別エネルギー消費量ＵＰ１、ＵＰ２は、夫々１０００ｋＷｈづつとなる。

次に、各冷媒系統別エネルギー消費量ＵＰ１、ＵＰ２から第１冷媒系統Ｕ１および第２冷媒系統Ｕ２に接続された各室内ユニット１−１〜１−５および２−１〜２−５毎への按分を行う。この場合、上記条件から各室内ユニット１−１〜１−５および２−１〜２−５毎の各定格消費係数ＵＴ１−１〜ＵＴ１−５、ＵＴ２−１〜ＵＴ２−５、および、各運転率ＳＲ１−１〜ＳＲ１−５、ＳＲ２−１〜ＳＲ２−５は略同一であるため、前記冷媒系統別エネルギー消費量ＵＰ１およびＵＰ２は、それぞれ均等に５等分されて、各室内ユニット１−１〜１−５および２−１〜２−５のエネルギー消費量は、２００ｋＷｈとして算出されることとなる。

また、図５に示すように、第１冷媒系統Ｕ１の空調条件が、第２冷媒系統Ｕ２の空調条件よりも小さく設定され、空調システム１００の全エネルギー消費量ＭＰが１２００ｋＷｈであった場合には、例えば、第１冷媒系統Ｕ１の積算エネルギー消費係数ＳＵＲ１から、この第１冷媒系統Ｕ１の冷媒系統別エネルギー消費量ＵＰ１を２００ｋＷｈと算出し、第２冷媒系統Ｕ２の積算エネルギー消費係数ＳＵＲ２から、この第２冷媒系統Ｕ２の冷媒系統別エネルギー消費量ＵＰ２を１０００ｋＷｈと算出する。

そして、各冷媒系統別エネルギー消費量ＵＰ１、ＵＰ２から第１冷媒系統Ｕ１および第２冷媒系統Ｕ２に接続された各室内ユニット１−１〜１−５および２−１〜２−５毎への按分を行う。この場合、各冷媒系統Ｕ１、Ｕ２毎に空調条件は同じであるため、一方の第１冷媒系統Ｕ１に接続された室内ユニット１−１〜１−５のエネルギー消費量は、夫々４０ｋＷｈとして算出され、他方の第２冷媒系統Ｕ２に接続された室内ユニット２−１〜２−５のエネルギー消費量は、夫々２００ｋＷｈとして算出される。

これにより、空調負荷を小さく設定して空調運転を行わせた第１冷媒系統Ｕ１のエネルギー消費量を軽して按分でき、各冷媒系統毎に運転状態が異なっても適正な按分を行うことができる。

また、このような各冷媒系統毎に運転状態が異なっても適正な按分が行える空調システムとしては、図６に示すように、各室内ユニット１−１〜１−５および２−１〜２−５に設けられた夫々の室内熱交換器２０ａの風上側に、夫々温度センサＳ１ａ〜Ｓ１ｅを設け、風下側に、夫々温度センサＳ２ａ〜Ｓ２ｅを設けて、夫々の温度差ΔＳａ〜ΔＳｅを算出し、各室内送風機２２ａ〜２２ｅの設定風速とに基いて、各室内ユニット夫々の運転率ＳＲ１−１〜ＳＲ１−５、ＳＲ２−１〜ＳＲ２−５を算出するものとしても良い。

さらに、室外ユニット１、２が、ガスを燃料としてエンジンの駆動力により駆動される圧縮機を搭載する、いわゆるガスエンジン・ヒートポンプ式の室外ユニットであれば、前記主電力計ＷＭからの電力のほか、燃料計からの信号を受信して、適正な按分を行わせても良い。

複数の室内外機で構成される冷媒系統を複数備える空調システムに好適である。

本発明を適用した空調システムの概要構成を示すブロック図である。本空調システムを構成する冷媒系統の構成図である。本空調システムを構成する集中制御装置の構成図である。本実施形態の一つを示す説明図である。本実施形態の別な空調条件の一つを示す説明図である。本発明を適用した本実施形態の空調システムと異なる概要構成を示すブロック図である。

符号の説明

１室外ユニット（第１冷媒系統）
１−１〜１−５室内ユニット（第１冷媒系統）
２室外ユニット（第２冷媒系統）
２−１〜２−５室内ユニット（第２冷媒系統）
３−１、３−２ユニット間配管
４通信配線
５集中制御装置
６電力線
１０圧縮機
１１四方弁
１２室外熱交換器
１３室外膨張弁
１４アキュームレータ
１５室外送風機
１６電流センサ
１７室外制御部
２０ａ〜２０ｅ室内熱交換器
２１ａ〜２１ｅ室内膨張弁
２２ａ〜２２ｅ室内送風機
２３ａ〜２３ｅ室内制御部
３１操作部
３２表示部
３３ＲＯＭ
３４ＲＡＭ
３５送受信回路
１００空調システム
Ｅ１ａ〜Ｅ１ｅ温度センサ
Ｅ３ａ〜Ｅ３ｅ温度センサ
Ｓ１ａ〜Ｓ１ｅ温度センサ（室内空気吸込側）
Ｓ２ａ〜Ｓ２ｅ温度センサ（吹出側）

Claims

一又は複数台の室外ユニットと複数台の室内ユニットとを接続して構成される複数の冷媒系統と、これら各冷媒系統の運転制御および全冷媒系統で消費する全エネルギー消費量を積算する集中制御装置とを備え、前記全エネルギー消費量からそれぞれの室内ユニット毎の料金按分を算出する空調システムにおいて、まず、前記全エネルギー消費量を各冷媒系統毎に按分し、次に、それぞれの室内ユニット毎に按分させる按分手段を備え、
この按分手段は、前記各冷媒系統に接続された室外ユニットから、前記集中制御装置へ各冷媒系統毎のエネルギー消費係数を送信するとともに、各室内ユニット毎の定格消費電力等に相当するデータ、および、各室内ユニット毎の運転率のデータを送信して按分することを特徴とし、
前記各冷媒系統の運転中は、この冷媒系統に接続された室外ユニットの圧縮機の運転電流、室外送風機の運転風速、前記室外ユニットの室外制御部の消費電力および当該冷媒系統に接続された室内ユニットの冷媒循環量等に基いて、各冷媒系統毎のエネルギー消費係数、および、各室内ユニットの運転率を算出し、前記各冷媒系統の停止中は、前記室外制御部の消費電力および前記圧縮機のクランクケースヒータなどの待機電力等に基いて、前記各冷媒系統毎のエネルギー消費係数を算出することを特徴とする空調システム。