JP5897954B2

JP5897954B2 - 空調制御システムおよび空調制御方法

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Publication number: JP5897954B2
Application number: JP2012075856A
Authority: JP
Inventors: 孝洋木都; 慶大佐藤; 淳水高
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2032-03-29
Also published as: JP2013204958A

Description

本発明は、空調機の熱交換器への熱媒の供給通路に設けられたバルブの開度を制御する空調制御システムに係り、特に熱交換器への熱媒の過流量を抑制する制御を行う場合にフォルト発生の可能性を発見して警報を発する技術に関するものである。

従来より、空調制御システムでは、ファンコイルユニット（ＦＣＵ）を設け、このＦＣＵの熱交換器であるコイルに冷温水を供給するようにしている。また、コイルへの冷温水の供給通路にはバルブが設けられており、このバルブの開度を制御する装置として空調制御装置が設けられている。

空調制御装置は、空調機から調和空気の供給を受ける空調エリアの室内温度の計測値とこの室内温度に対して設定される室内温度の設定値との偏差を零とするように、バルブの開度を制御する。これにより、空調機のコイルへの冷温水の供給量が制御され、空調機から空調エリアへの調和空気の温度が調節される（例えば、特許文献１参照）。

上述した空調制御システムにおいて、制御対象空間の室内温度の設定は、一般的に居住者もしくはビル管理担当者に委ねられている。このため、運用上の誤り（運用フォルト）として、設計条件を逸脱する過剰な室内温度の設定変更が行われてしまう虞がある。例えば、冷房であれば、室内温度の設定値が設計条件を逸脱して過剰に下げられてしまうことがある。この場合、設計最大流量以上の流量（過流量）の冷温水が空調機の熱交換器を通過し、熱源機に戻される還水温度が設計通り維持できず、往還水の温度差が縮小する。この結果、熱源機のＣＯＰ（成績係数：冷温水を生成するための消費電力と生成した熱量との比）が低下し、エネルギーの消費量が増加してしまう。

また、運用フォルトとして、室内温度を検出する温度センサの検出位置が適切でなく、室内の負荷状態を正しく反映した室内温度の計測値が得られない状態が生じている場合がある。このような場合にも、空調負荷以上の流量（過流量）の冷温水が空調機の熱交換器を流れることがあり、熱源機に戻される還水温度が設計通り維持できず、往還水の温度差が縮小し、エネルギーの消費量が増加するという問題が生じる。

そこで、発明者らは、運用フォルトによる空調機の熱交換器への冷温水の過流量を抑制することができる空調制御システムを提案した（特許文献２参照）。この空調制御システムは、室内温度計測値と室内温度設定値との偏差を零とする第１の制御出力値を演算すると共に、還水温度計測値と還水温度設定値との偏差を零とする第２の制御出力値を演算し、第１の制御出力値と第２の制御出力値とを比較し、この２つの制御出力値のうち冷温水バルブの開度値として小さな値を示す方を実際の制御出力値として選択するようにしたものである。

特開２００８−４５８５５号公報特開２０１２−４７４１２号公報

特許文献２に開示された技術は、制御対象空間で処理すべき熱量が大きいときに発生する過流量を適正流量に抑制することで省エネルギーを実現する技術であるが、適正なサイズのＦＣＵを選定していれば第１の制御出力値に従って動作するのがあるべき姿であり、第２の制御出力値が選択されている状態が継続される場合には何らかのフォルトが発生していると見るべきである。しかし、特許文献２に開示された空調制御システムでは、第１の制御出力値と第２の制御出力値のどちらが選択されているかを表示する術がなかったため、フォルトの発生を検知し難いという問題点があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、運用フォルトによる空調機の熱交換器への冷温水の過流量を抑制する空調制御システムにおいて、制御状態を判定してフォルト発生の可能性がある場合に警報を発することができる空調制御システムおよび空調制御方法を提供することを目的とする。

本発明の空調制御システムは、制御対象空間へ調和された空気を供給する空調機と、前記制御対象空間の室内温度を計測する室内温度センサと、前記空調機の熱交換器への熱媒の供給通路に設けられたバルブと、前記空調機の熱交換器から戻される熱媒の温度を計測する還り熱媒温度センサと、前記バルブの開度を制御する空調制御装置とを備え、前記空調制御装置は、前記室内温度センサによって計測された室内温度計測値とこの室内温度に対して設定される室内温度設定値との偏差を零とする第１の制御出力値を演算する第１の制御出力値演算手段と、前記還り熱媒温度センサによって計測された還り熱媒温度計測値とこの還り熱媒温度に対して設定される還り熱媒温度設定値との偏差を零とする第２の制御出力値を演算する第２の制御出力値演算手段と、前記第１の制御出力値と前記第２の制御出力値とを比較し、この２つの制御出力値のうち前記バルブの開度値として小さな値を示す方を実際の制御出力値として選択し、この選択した制御出力値を前記バルブに出力する制御出力値選択手段と、前記第１の制御出力値と前記第２の制御出力値に基づいて制御状態を判定する制御状態判定手段と、この制御状態判定手段が判定した制御状態に基づいてユーザに対して警報を発する通知手段とを備え、前記制御状態判定手段は、前記第２の制御出力値が前記第１の制御出力値以上の場合、制御状態を第１の状態とし、前記第２の制御出力値が前記第１の制御出力値より小さく、予め定められた下限値以上の場合、制御状態を第２の状態とし、前記第２の制御出力値が前記第１の制御出力値および前記下限値より小さく、かつ前記第１の制御出力値が予め定められた上限値未満の場合、制御状態を第３の状態とし、前記第２の制御出力値が前記第１の制御出力値および前記下限値より小さく、かつ前記第１の制御出力値が前記上限値以上の場合、制御状態を第４の状態とし、前記第２の制御出力値が前記第１の制御出力値より小さく前記下限値以上で、かつ運転開始からの経過時間が所定の保留時間を超えたときに前記第１の制御出力値が前記上限値以上の場合、制御状態を第５の状態とし、前記通知手段は、制御状態が前記第３乃至第５の状態のときにユーザに対して警報を発することを特徴とするものである。

また、本発明の空調制御システムの１構成例において、前記通知手段は、制御状態を示す制御状態情報をユーザに通知することを特徴とするものである。

また、本発明は、制御対象空間へ調和された空気を供給する空調機の熱交換器への熱媒の供給通路に設けられたバルブの開度を制御する空調制御方法において、前記制御対象空間の室内温度を室内温度センサで計測する室内温度計測ステップと、前記空調機の熱交換器から戻される熱媒の温度を還り熱媒温度センサで計測する還り熱媒温度計測ステップと、前記室内温度センサによって計測された室内温度計測値とこの室内温度に対して設定される室内温度設定値との偏差を零とする第１の制御出力値を演算する第１の制御出力値演算ステップと、前記還り熱媒温度センサによって計測された還り熱媒温度計測値とこの還り熱媒温度に対して設定される還り熱媒温度設定値との偏差を零とする第２の制御出力値を演算する第２の制御出力値演算ステップと、前記第１の制御出力値と前記第２の制御出力値とを比較し、この２つの制御出力値のうち前記バルブの開度値として小さな値を示す方を実際の制御出力値として選択し、この選択した制御出力値を前記バルブに出力する制御出力値選択ステップと、前記第１の制御出力値と前記第２の制御出力値に基づいて制御状態を判定する制御状態判定ステップと、この制御状態判定ステップで判定した制御状態に基づいてユーザに対して警報を発する通知ステップとを含み、前記制御状態判定ステップは、前記第２の制御出力値が前記第１の制御出力値以上の場合、制御状態を第１の状態とし、前記第２の制御出力値が前記第１の制御出力値より小さく、予め定められた下限値以上の場合、制御状態を第２の状態とし、前記第２の制御出力値が前記第１の制御出力値および前記下限値より小さく、かつ前記第１の制御出力値が予め定められた上限値未満の場合、制御状態を第３の状態とし、前記第２の制御出力値が前記第１の制御出力値および前記下限値より小さく、かつ前記第１の制御出力値が前記上限値以上の場合、制御状態を第４の状態とし、前記第２の制御出力値が前記第１の制御出力値より小さく前記下限値以上で、かつ運転開始からの経過時間が所定の保留時間を超えたときに前記第１の制御出力値が前記上限値以上の場合、制御状態を第５の状態とし、前記通知ステップは、制御状態が前記第３乃至第５の状態のときにユーザに対して警報を発することを特徴とするものである。

本発明によれば、第１の制御出力値と第２の制御出力値のうちバルブの開度値として小さな値を示す方を実際の制御出力値として選択することにより、運用フォルトによる空調機の熱交換器への熱媒の過流量を抑制することが可能となる。その結果、本発明では、往き熱媒と還り熱媒との温度差が縮小することによるエネルギー消費量の増加を回避することができる。そして、本発明では、第１の制御出力値と第２の制御出力値に基づいて制御状態を判定し、制御状態に基づいてユーザに対して警報を発することにより、フォルト発生の可能性をいち早く発見してユーザに通知することができ、一層の省エネルギーに貢献することができる。

本発明の実施の形態に係る空調制御システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る空調制御システムの空調制御装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る空調制御システムの動作を説明するフローチャートである。冷房動作時の第１の制御出力値と室内温度計測値と室内温度設定値との関係を示す図である。冷房動作時の第２の制御出力値と還り熱媒温度計測値と還り熱媒温度設定値との関係を示す図である。下限値規制部によって下限値が規制された第２の制御出力値を示す図である。ファン出力値と第１の制御出力値との関係を示す図である。本発明の実施の形態に係る制御状態判定部の動作を説明するフローチャートである。第１の制御出力値と第２の制御出力値と制御状態情報値との関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る空調制御システムの構成を示すブロック図である。空調制御システムは、制御対象空間２の室内温度を制御する空調機（ＦＣＵ）１と、空調機１に供給される熱媒（冷水または温水）の流量を制御するバルブ３と、空調機１に熱媒を供給する熱媒往き配管４と、空調機１から戻される熱媒が流れる熱媒還り配管５と、還り熱媒の温度を計測する還り熱媒温度センサ６と、制御対象空間２に設けられた室内温度センサ７と、制御対象空間２に設けられたリモコン端末８とを備えている。

空調機１は、熱交換器１０と、ファン１１と、空調制御装置１２とを備えている。バルブ３は、空調機１の熱交換器１０への熱媒の供給通路に設けられている。本実施の形態では、バルブ３は、熱交換器１０から戻される熱媒が流れる熱媒還り配管５に設けられている。

熱交換器１０としては、シングルコイルタイプとダブルコイルタイプとがある。シングルコイルタイプは、１つの冷温水コイルを備え、冷房時は冷水を熱媒として冷水と空気との熱交換を行い、暖房時は温水を熱媒として温水と空気との熱交換を行うものである。ダブルコイルタイプは、冷水コイルと温水コイルの２つを備え、冷房時は冷水を熱媒として冷水コイルで冷水と空気との熱交換を行い、暖房時は温水を熱媒として温水コイルで温水と空気との熱交換を行うものである。また、ダブルコイルタイプの別の例として、冷水コイルと冷温水コイルの２つを備え、暖房時はシングルコイルタイプと同様に冷温水コイルで温水と空気との熱交換を行い、冷房時はまず冷水コイルで冷水と空気との熱交換を行い、冷水コイルの能力が足りなくなった場合のみ、冷水コイルと冷温水コイルの両方で冷水と空気との熱交換を行うものがある。本実施の形態では、熱交換器１０はシングルコイルタイプであるものとする。

図示しない熱源機により熱量が付加された熱媒は、図示しないポンプにより圧送され、熱媒往き配管４を経て空調機１に送られ、熱交換器１０およびバルブ３を通過して熱媒還り配管５により熱源機に戻される。こうして、熱媒は以上の経路を循環する。
空調機１は、制御対象空間２から空調機１に戻る空気（還気）と外気との混合気を、熱交換器１０によって冷却または加熱し、冷却または加熱した給気をファン１１によって制御対象空間２に送り込む。

制御対象空間２には、この制御対象空間２の室内温度を計測する室内温度センサ７と、制御対象空間２の居住者が操作するリモコン端末８とが設けられている。熱媒還り配管５には、この熱媒還り配管５を流れる還り熱媒の温度を計測する還り熱媒温度センサ６が熱交換器１０の出口付近に設けられている。

室内温度センサ７によって計測された室内温度計測値ｔｐｖは、空調機１の空調制御装置１２へ送られる。また、リモコン端末８からは、空調のオン／オフを指示する発停情報と、居住者が設定した室内温度設定値ｔｓｐと、居住者が設定した風量の情報とが、空調制御装置１２へ送られる。なお、リモコン端末８の代わりに、中央管理センタ１３から発停情報と室内温度設定値ｔｓｐと風量の情報とを与えるようにしてもよい。また、還り熱媒温度センサ６によって計測された還り熱媒温度計測値ｔｒｐｖが空調制御装置１２へ送られる。

図２に空調制御装置１２の構成を示す。空調制御装置１２は、第１の制御出力値演算部１２０と、第２の制御出力値演算部１２１と、下限値規制部１２２と、制御出力値選択部１２３と、ファン出力値決定部１２４と、制御状態判定部１２５と、通知部１２６とを備えている。空調制御装置１２と中央管理センタ１３とは、ネットワークを介して接続されている。

次に、本実施の形態の空調制御システムの動作を説明する。図３は空調制御システムの動作を説明するフローチャートである。
空調制御装置１２の第１の制御出力値演算部１２０は、室内温度センサ７によって計測された室内温度計測値ｔｐｖとリモコン端末８または中央管理センタ１３によって設定された室内温度設定値ｔｓｐとを入力とし、この室内温度計測値ｔｐｖと室内温度設定値ｔｓｐとの偏差を零とする第１の制御出力値Ｓ１をＰＩＤ演算により算出する（図３ステップＳ１）。

図４に冷房動作時の第１の制御出力値（ＰＩＤ出力）Ｓ１と室内温度計測値ｔｐｖと室内温度設定値ｔｓｐとの関係を示す。図４において、縦軸は第１の制御出力値Ｓ１を示し、横軸は室内温度計測値ｔｐｖを示す。横軸において黒三角で示したポイントは、室内温度設定値ｔｓｐの設定点を示す。

図４に示されているように、冷房動作時、第１の制御出力値Ｓ１は、その値が大きくなるほどバルブ３の開度値として大きな値を示す。この例では、第１の制御出力値Ｓ１の０％値がバルブ３の開度値０％（全閉）に対応し、第１の制御出力値Ｓ１の１００％値がバルブ３の開度値１００％（全開）に対応する。

空調制御装置１２の第２の制御出力値演算部１２１は、還り熱媒温度センサ６によって計測された還り熱媒温度計測値ｔｒｐｖと予め設定された還り熱媒温度設定値ｔｒｓｐとを入力とし、この還り熱媒温度計測値ｔｒｐｖと還り熱媒温度設定値ｔｒｓｐとの偏差を零とする第２の制御出力値Ｓ２をＰＩＤ演算により算出する（図３ステップＳ２）。

図５に冷房動作時の第２の制御出力値（ＰＩＤ出力）Ｓ２と還り熱媒温度計測値ｔｒｐｖと還り熱媒温度設定値ｔｒｓｐとの関係を示す。図５において、縦軸は第２の制御出力値Ｓ２を示し、横軸は還り熱媒温度計測値ｔｒｐｖを示す。横軸において黒三角で示したポイントは、還り熱媒温度設定値ｔｒｓｐの設定点を示す。

図５に示されているように、冷房動作時、第２の制御出力値Ｓ２は、その値が大きくなるほどバルブ３の開度値として大きな値を示す。この例では、第２の制御出力値Ｓ２の０％値がバルブ３の開度値０％（全閉）に対応し、第２の制御出力値Ｓ２の１００％値がバルブ３の開度値１００％（全開）に対応する。

空調制御装置１２の下限値規制部１２２は、第２の制御出力値演算部１２１によって算出された第２の制御出力値Ｓ２を入力とし、この第２の制御出力値Ｓ２の下限値を予め定められている値Ｌ_MINで規制する（図３ステップＳ３）。すなわち、図６に示すように、下限値規制部１２２は、第２の制御出力値演算部１２１から送られてくる第２の制御出力値Ｓ２を下限値Ｌ_MINで規制し、規制後の第２の制御出力値Ｓ２’が下限値Ｌ_MINを下回らないようにする。

このため、後述する還り熱媒温度による開度制御中、空調制御装置１２の制御出力値選択部１２３に入力される第２の制御出力値Ｓ２’は下限値Ｌ_MINを下回ることがなく、バルブ３の最低開度が確保される。これにより、還り熱媒温度による開度制御が下限値で規制されている間も、制御対象空間２への空調機１からの調和空気の供給が続けられ、室内環境の極端な悪化が防がれるものとなる。
なお、下限値規制部１２２は本発明の必須の構成要素ではなく、第２の制御出力値Ｓ２の下限値を規制せずに制御出力値選択部１２３へ送るようにしてもよい。

次に、空調制御装置１２の制御出力値選択部１２３は、第１の制御出力値演算部１２０から出力された第１の制御出力値Ｓ１と下限値規制部１２２から出力された第２の制御出力値Ｓ２’とを入力とし、この２つの制御出力値Ｓ１，Ｓ２’のうち何れか低い方をバルブ３の開度に対する実際の制御出力値Ｓとして選択し、この制御出力値Ｓをバルブ３に出力する（図３ステップＳ４）。すなわち、バルブ３の開度値として小さな値を示す方を実際の制御出力値Ｓとして選択する。第１の制御出力値Ｓ１と第２の制御出力値Ｓ２’とが一致する場合は、第１の制御出力値Ｓ１を選択すればよい。こうして、バルブ３は、制御出力値Ｓに対応する開度となるように制御される。

なお、下限値規制部１２２を設けない場合、制御出力値選択部１２３は、第１の制御出力値Ｓ１と第２の制御出力値Ｓ２のうちバルブ３の開度値として小さな値を示す方を実際の制御出力値Ｓとして選択すればよい。

続いて、空調制御装置１２のファン出力値決定部１２４は、第１の制御出力値演算部１２０から出力された第１の制御出力値Ｓ１に基づいてファン出力値Ｆを決定し、このファン出力値Ｆをファン１１に出力する（図４ステップＳ５）。こうして、ファン１１の風量は、ファン出力値Ｆに対応する値に設定される。

図７にファン出力値Ｆと第１の制御出力値Ｓ１との関係を示す。図７において、縦軸はファン出力値Ｆを示し、横軸は第１の制御出力値Ｓ１を示す。第１の制御出力値Ｓ１がＦＬＰ以上となった場合、ファン出力値ＦはＯＦＦ（風量０）からＬ（風量小）に遷移し、第１の制御出力値Ｓ１がＦＭＰ以上となった場合、ファン出力値ＦはＬからＭ（風量中）に遷移し、第１の制御出力値Ｓ１がＦＨＰ以上となった場合、ファン出力値ＦはＭからＨ（風量大）に遷移する。また、第１の制御出力値Ｓ１がＦＨＹ以下（ＦＨＹ＜ＦＨＰ）となった場合、ファン出力値ＦはＨからＭに遷移し、第１の制御出力値Ｓ１がＦＭＹ以下（ＦＭＹ＜ＦＭＰ）となった場合、ファン出力値ＦはＭからＬに遷移し、第１の制御出力値Ｓ１がＦＬＹ以下（ＦＬＹ＜ＦＬＰ）となった場合、ファン出力値ＦはＬからＯＦＦに遷移する。

なお、以上のファン出力値決定部１２４の動作は風量を自動的に制御する場合であるが、風量手動制御時には、ファン出力値決定部１２４は、図７で説明したような決定処理を実行せずに、リモコン端末１２または中央管理センタ１３から設定された風量設定値ｆｓｐに応じてファン出力値Ｆを決定する。風量設定値ｆｓｐは、ＯＦＦ，Ｌ，Ｍ，Ｈのいずれかの値を示している。
空調制御装置１２は、制御が終了するまで（図３ステップＳ６においてＹＥＳ）、以上のステップＳ１〜Ｓ５の処理を一定の動作周期毎に繰り返し実行する。

一方、空調制御装置１２の制御状態判定部１２５は、空調制御システムの現在の制御状態を判定する。図８は制御状態判定部１２５の動作を説明するフローチャートである。最初に、制御状態判定部１２５は、制御の開始時に運転開始後経過時間ｔ_sを０にリセットして経過時間ｔ_sの計測を開始する（図８ステップＳ１０）。

次に、制御状態判定部１２５は、第２の制御出力値演算部１２１によって算出された第２の制御出力値Ｓ２が第１の制御出力値演算部１２０によって算出された第１の制御出力値Ｓ１よりも小さいかどうかを判定する（図８ステップＳ１１）。制御状態判定部１２５は、第２の制御出力値Ｓ２が第１の制御出力値Ｓ１以上で、制御出力値選択部１２３が第１の制御出力値Ｓ１を選択している場合（ステップＳ１１においてＮＯ）、正常と判定し、バルブ３の制御状態を示す制御状態情報値を１とする（図８ステップＳ１２）。

また、制御状態判定部１２５は、第２の制御出力値Ｓ２が第１の制御出力値Ｓ１より小さい場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、第２の制御出力値Ｓ２が下限値Ｌ_MINより小さいかどうかを判定する（図８ステップＳ１３）。制御状態判定部１２５は、第２の制御出力値Ｓ２が下限値Ｌ_MIN以上の場合（ステップＳ１３においてＮＯ）、運転開始後経過時間ｔ_sが所定の警報保留時間Ｔを超えたかどうかを判定する（図８ステップＳ１４）。制御状態判定部１２５は、運転開始後経過時間ｔ_sが警報保留時間Ｔを超えていない場合（ステップＳ１４においてＮＯ）、制御状態情報値を２とする（図８ステップＳ１５）。この制御状態情報値が２の状態は、制御の開始時に過渡的に発生し、後述する制御状態情報値５の状態に移行する。

制御状態判定部１２５は、ステップＳ１３の判定において第２の制御出力値Ｓ２が下限値Ｌ_MINより小さい場合、第１の制御出力値Ｓ１が上限値１００％以上かどうかを判定する（図８ステップＳ１６）。制御状態判定部１２５は、第１の制御出力値Ｓ１が１００％未満の場合（ステップＳ１６においてＮＯ）、制御状態情報値を３とする（図８ステップＳ１７）。この制御状態情報値が３の状態では、バルブ３の前後差圧が過大になっている可能性がある。

また、制御状態判定部１２５は、ステップＳ１６の判定において第１の制御出力値Ｓ１が１００％以上の場合、制御状態情報値を４とする（図８ステップＳ１８）。この制御状態情報値が４の状態では、バルブ３の前後差圧が過大になっている可能性がある。この制御状態情報値が４の状態は、制御の開始時に過渡的に発生することが多いが、継続するようであれば、室内温度設定値ｔｓｐの下げ過ぎ、ファン風量のＬ（風量小）での固定、熱交換器１０の劣化、設備容量不足による顕熱交換量不足、といったフォルトの発生の可能性がある。

なお、バルブ３の開度は制御出力値Ｓ１，Ｓ２が１００％の状態で全開になるが、第１の制御出力値Ｓ１は、第１の制御出力値演算部１２０がＰＩＤ演算により算出する値なので、１００％を超える値になることが有り得る。

制御状態判定部１２５は、以上のステップＳ１０〜Ｓ１８の処理を一定の判定周期（例えば５秒）毎に繰り返し実行するが、ステップＳ１４の判定において運転開始後経過時間ｔ_sが警報保留時間Ｔを超えたと判定した場合、第１の制御出力値Ｓ１が上限値１００％以上かどうかを判定する（図８ステップＳ１９）。制御状態判定部１２５は、第１の制御出力値Ｓ１が１００％未満の場合には（ステップＳ１９においてＮＯ）、制御状態情報値を２とするが（ステップＳ１５）、第１の制御出力値Ｓ１が１００％以上の場合、制御状態情報値を５とする（図８ステップＳ２０）。この制御状態情報値が５の状態は、制御の開始時に過渡的に発生するが、継続するようであれば、室内温度設定値ｔｓｐの下げ過ぎ、ファン風量のＬ（風量小）での固定、熱交換器１０の劣化、設備容量不足による顕熱交換量不足、といったフォルトの発生の可能性がある。

制御状態判定部１２５は、制御が終了するまで（図８ステップＳ２１においてＹＥＳ）、以上のステップＳ１０〜Ｓ２０の処理を判定周期毎に繰り返し実行する。
図９は第１の制御出力値Ｓ１と第２の制御出力値Ｓ２と制御状態情報値との関係を示す図である。図９の領域９２が制御状態情報値が２である領域を示し、領域９３が制御状態情報値が３である領域を示し、実線９４が制御状態情報値が４である領域を示し、破線９５が制御状態情報値が５である領域を示している。また、９２〜９５以外の白地の領域が制御状態情報値が１である領域を示している。

通知部１２６は、制御状態判定部１２５から出力される制御状態情報値が３以上の場合、この制御状態情報値を含む警報通知信号を中央管理センタ１３に送り、中央管理センタ１３の表示装置（不図示）に警報を表示させる。なお、警報の出力方法は表示に限るものではなく、例えばブザーや音声出力など他の出力方法でもよいことは言うまでもない。

［還り熱媒温度計測値と還り熱媒温度設定値との偏差が小さい場合］
次に、本実施の形態の空調制御システムの動作の具体例について説明する。今、冷房動作中であり、現在の制御状態として、還り熱媒温度計測値ｔｒｐｖと還り熱媒温度設定値ｔｒｓｐとの偏差が小さいものとする。この場合、空調制御装置１２の第２の制御出力値演算部１２１は、１００％値に近い第２の制御出力値Ｓ２を出力する（図５参照）。この第２の制御出力値Ｓ２は下限値規制部１２２を介して第２の制御出力値Ｓ２’として制御出力値選択部１２３へ与えられる。

空調制御装置１２の制御出力値選択部１２３は、第１の制御出力値演算部１２０から出力された第１の制御出力値Ｓ１と下限値規制部１２２から出力された第２の制御出力値Ｓ２’とを比較し、第１の制御出力値Ｓ１を実際の制御出力値Ｓとして選択する。これにより、実際の制御出力値Ｓとして第１の制御出力値Ｓ１がバルブ３へ送られ、室内温度計測値ｔｐｖと室内温度設定値ｔｓｐとの偏差を零とするバルブ３の開度制御（室内温度による開度制御）が行われる。この室内温度による開度制御では、制御状態情報値が１となるので、警報は発生しない。

［設計条件を逸脱する過剰な室内温度の設定変更が行われた場合］
次に、運用フォルトとして、設計条件を逸脱する過剰な室内温度の設定変更が行われた場合の動作を説明する。すなわち、冷房動作中に居住者やビル管理担当者によって、室内温度設定値ｔｓｐが設計条件を逸脱して過剰に下げられてしまったとする。

この場合、室内温度計測値ｔｐｖと室内温度設定値ｔｓｐとの偏差が大きくなることから、空調制御装置１２の第１の制御出力値演算部１２０で演算される第１の制御出力値Ｓ１が大きくなる（図４参照）。このため、バルブ３の開度が大きく広げられ、空調機１の熱交換器１０を通過する熱媒（ここでは冷水）が過流量となる。熱交換器１０を通過する熱媒が過流量となると、還り熱媒温度計測値ｔｒｐｖが下がり、還り熱媒温度計測値ｔｒｐｖと還り熱媒温度設定値ｔｒｓｐとの偏差が大きくなり、空調制御装置１２の第２の制御出力値演算部１２１で演算される第２の制御出力値Ｓ２が小さくなる（図５参照）。

すると、空調制御装置１２の制御出力値選択部１２３では、第１の制御出力値Ｓ１と第２の制御出力値Ｓ２’との比較によって、第２の制御出力値Ｓ２’が実際の制御出力値Ｓとして選択されるようになる。これにより、実際の制御出力値Ｓとして第２の制御出力値Ｓ２’がバルブ３へ送られるようになり、還り熱媒温度計測値ｔｒｐｖと還り熱媒温度設定値ｔｒｓｐとの偏差を零とするバルブ３の開度制御（還り熱媒温度による開度制御（還温度補償制御））が開始される。すなわち、室内温度による開度制御が中断され、還り熱媒温度による開度制御に切り替わる。

還り熱媒温度による開度制御では、バルブ３の開度が絞られるので、空調機１の熱交換器１０を通過する冷水の流量が減少する。このようにして、本実施の形態では、運用フォルトとして、設計条件を逸脱する過剰な室内温度の設定変更が行われた場合、空調機１の熱交換器１０への熱媒の過流量が抑制されるようになる。

［室内温度を検出する温度センサの検出位置が適切でない場合］
次に、運用フォルトとして、室内温度センサ７の検出位置が適切でなく、室内の負荷状態を正しく反映した室内温度計測値ｔｐｖが得られない状態が生じているものとする。例えば、室内温度センサ７の検出位置が悪く、室内温度計測値ｔｐｖが実際の値よりも高い値として得られるものとする。この場合、空調制御装置１２の第１の制御出力値演算部１２０で決定される第１の制御出力値Ｓ１が大きくなり、バルブ３の開度が大きく広げられ、空調機１の熱交換器１０を通過する熱媒（冷水）が過流量となることがある。

熱交換器１０を通過する熱媒が過流量となった場合の動作は上記のとおりである。このようにして、本実施の形態では、運用フォルトとして、室内温度センサ７の検出位置が適切でなく、室内の負荷状態を正しく反映した室内温度計測値ｔｐｖが得られない状態が生じているような場合でも、空調機１の熱交換器１０への熱媒の過流量が抑制されるようになる。

以上の還り熱媒温度による開度制御では、第２の制御出力値Ｓ２が下限値Ｌ_MIN以上の場合、制御状態情報値が２となり、警報は発生しないが、第２の制御出力値Ｓ２が下限値Ｌ_MIN以上で、かつ第１の制御出力値Ｓ１が１００％以上の状態が続くと、制御状態情報値が５となり、警報が発生する。また、第２の制御出力値Ｓ２が下限値Ｌ_MINより小さい場合、制御状態情報値が３または４となり、警報が発生する。

本実施の形態では、第１の制御出力値Ｓ１と第２の制御出力値Ｓ２に基づいて制御状態を判定し、制御状態に基づいてビル管理担当者等のユーザに対して警報を発することにより、フォルト発生の可能性をいち早く発見してユーザに通知することができる。本実施の形態によれば、ユーザは警報に応じた迅速な対応をとることができるので、一層の省エネルギーに貢献することができる。

また、本実施の形態では、制御状態情報値を中央管理センタ１３に送るので、この制御状態情報値を中央管理センタ１３の表示装置（不図示）に表示させることで、ユーザは制御状態を識別することができ、フォルトの種別を認識することができる。上記のとおり、制御状態情報値が３または４の状態では、バルブ３の前後差圧が過大というフォルトが発生している可能性がある。また、制御状態情報値が４または５の状態では、室内温度設定値ｔｓｐの下げ過ぎ、ファン風量のＬ（風量小）での固定、熱交換器１０の劣化、設備容量不足による顕熱交換量不足、といったフォルトが発生している可能性がある。こうして、ユーザは、制御状態情報値によりフォルトの種別を認識することができる。

なお、本実施の形態では、下限値規制部１２２において第２の制御出力値Ｓ２の下限値を規制するようにしたが、第２の制御出力値演算部１２１に自身が出力する第２の制御出力値Ｓ２の下限値を規制する機能を付加してもよい。
また、本実施の形態では、制御対象空間２内に室内温度センサ７を設けて制御対象空間２の室内温度を計測するようにしたが、制御対象空間２から空調機１に戻される還気の温度を室内温度として計測するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、バルブ３と還り熱媒温度センサ６とを別々に設けたが、バルブ３に還り熱媒温度センサ６を一体的に設けてもよい。また、熱媒還り配管５ではなく、熱交換器１０の入口付近の熱媒往き配管４にバルブ３を設けるようにしてもよい。
また、本実施の形態では、空調機１の熱交換器１０をシングルコイルタイプとしているが、ダブルコイルタイプの熱交換器に本発明を適用してもよい。

本実施の形態で説明した空調制御装置１２は、ＣＰＵ、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。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。

本発明は、空調機の熱交換器への熱媒の供給通路に設けられたバルブの開度を制御する空調制御システムに適用することができる。

１…空調機、２…制御対象空間、３…バルブ、４…熱媒往き配管、５…熱媒還り配管、６…還り熱媒温度センサ、７…室内温度センサ、８…リモコン端末、１０…熱交換器、１１…ファン、１２…空調制御装置、１３…中央管理センタ、１２０…第１の制御出力値演算部、１２１…第２の制御出力値演算部、１２２…下限値規制部、１２３…制御出力値選択部、１２４…ファン出力値決定部、１２５…制御状態判定部、１２６…通知部。

Claims

制御対象空間へ調和された空気を供給する空調機と、
前記制御対象空間の室内温度を計測する室内温度センサと、
前記空調機の熱交換器への熱媒の供給通路に設けられたバルブと、
前記空調機の熱交換器から戻される熱媒の温度を計測する還り熱媒温度センサと、
前記バルブの開度を制御する空調制御装置とを備え、
前記空調制御装置は、
前記室内温度センサによって計測された室内温度計測値とこの室内温度に対して設定される室内温度設定値との偏差を零とする第１の制御出力値を演算する第１の制御出力値演算手段と、
前記還り熱媒温度センサによって計測された還り熱媒温度計測値とこの還り熱媒温度に対して設定される還り熱媒温度設定値との偏差を零とする第２の制御出力値を演算する第２の制御出力値演算手段と、
前記第１の制御出力値と前記第２の制御出力値とを比較し、この２つの制御出力値のうち前記バルブの開度値として小さな値を示す方を実際の制御出力値として選択し、この選択した制御出力値を前記バルブに出力する制御出力値選択手段と、
前記第１の制御出力値と前記第２の制御出力値に基づいて制御状態を判定する制御状態判定手段と、
この制御状態判定手段が判定した制御状態に基づいてユーザに対して警報を発する通知手段とを備え、
前記制御状態判定手段は、前記第２の制御出力値が前記第１の制御出力値以上の場合、制御状態を第１の状態とし、前記第２の制御出力値が前記第１の制御出力値より小さく、予め定められた下限値以上の場合、制御状態を第２の状態とし、前記第２の制御出力値が前記第１の制御出力値および前記下限値より小さく、かつ前記第１の制御出力値が予め定められた上限値未満の場合、制御状態を第３の状態とし、前記第２の制御出力値が前記第１の制御出力値および前記下限値より小さく、かつ前記第１の制御出力値が前記上限値以上の場合、制御状態を第４の状態とし、前記第２の制御出力値が前記第１の制御出力値より小さく前記下限値以上で、かつ運転開始からの経過時間が所定の保留時間を超えたときに前記第１の制御出力値が前記上限値以上の場合、制御状態を第５の状態とし、
前記通知手段は、制御状態が前記第３乃至第５の状態のときにユーザに対して警報を発することを特徴とする空調制御システム。
請求項１記載の空調制御システムにおいて、
前記通知手段は、制御状態を示す制御状態情報をユーザに通知することを特徴とする空調制御システム。
制御対象空間へ調和された空気を供給する空調機の熱交換器への熱媒の供給通路に設けられたバルブの開度を制御する空調制御方法において、
前記制御対象空間の室内温度を室内温度センサで計測する室内温度計測ステップと、
前記空調機の熱交換器から戻される熱媒の温度を還り熱媒温度センサで計測する還り熱媒温度計測ステップと、
前記室内温度センサによって計測された室内温度計測値とこの室内温度に対して設定される室内温度設定値との偏差を零とする第１の制御出力値を演算する第１の制御出力値演算ステップと、
前記還り熱媒温度センサによって計測された還り熱媒温度計測値とこの還り熱媒温度に対して設定される還り熱媒温度設定値との偏差を零とする第２の制御出力値を演算する第２の制御出力値演算ステップと、
前記第１の制御出力値と前記第２の制御出力値とを比較し、この２つの制御出力値のうち前記バルブの開度値として小さな値を示す方を実際の制御出力値として選択し、この選択した制御出力値を前記バルブに出力する制御出力値選択ステップと、
前記第１の制御出力値と前記第２の制御出力値に基づいて制御状態を判定する制御状態判定ステップと、
この制御状態判定ステップで判定した制御状態に基づいてユーザに対して警報を発する通知ステップとを含み、
前記制御状態判定ステップは、前記第２の制御出力値が前記第１の制御出力値以上の場合、制御状態を第１の状態とし、前記第２の制御出力値が前記第１の制御出力値より小さく、予め定められた下限値以上の場合、制御状態を第２の状態とし、前記第２の制御出力値が前記第１の制御出力値および前記下限値より小さく、かつ前記第１の制御出力値が予め定められた上限値未満の場合、制御状態を第３の状態とし、前記第２の制御出力値が前記第１の制御出力値および前記下限値より小さく、かつ前記第１の制御出力値が前記上限値以上の場合、制御状態を第４の状態とし、前記第２の制御出力値が前記第１の制御出力値より小さく前記下限値以上で、かつ運転開始からの経過時間が所定の保留時間を超えたときに前記第１の制御出力値が前記上限値以上の場合、制御状態を第５の状態とし、
前記通知ステップは、制御状態が前記第３乃至第５の状態のときにユーザに対して警報を発することを特徴とする空調制御方法。
請求項３記載の空調制御方法において、
前記通知ステップは、制御状態を示す制御状態情報をユーザに通知するステップを含むことを特徴とする空調制御方法。