(57)【要約】【課題】空調設備が起動する時間帯においても空調設備へのエネルギー供給量の抑制制御を確実に行う。【解決手段】中央監視装置１５は、熱供給設備から空調設備へのエネルギー供給量を計測し、エネルギー供給量が目標容量を超えないようにエネルギー供給量に応じた抑制率を演算する。中央監視装置１５は、空調設備の熱負荷を抑制する複数の抑制手段の中から熱負荷抑制を実行すべき抑制手段を時間帯に応じて選択する。現在の時間帯が空調機５の定常運転時間帯の場合は、抑制率に応じて温度設定値とＣＯ2濃度設定値のうち少なくとも一方を緩和し、現在の時間帯が空調機５の起動時間帯の場合は、より直接的にエネルギー供給量を操作可能な空調機制御バルブ１０の開度を抑制する。【選択図】  図１
2008151437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱供給設備から熱供給を受けて稼働する空調設備へのエネルギー供給量が、供給し得る最大のエネルギー供給量を示す目標容量を超えないように前記空調設備を制御する空調設備運転制御装置であって、
前記熱供給設備から前記空調設備へのエネルギー供給量を計測する計測手段と、
前記計測されたエネルギー供給量が前記目標容量を超えないように、前記エネルギー供給量に応じた抑制率を演算する抑制率演算手段と、
前記抑制率に応じて前記空調設備の熱負荷を抑制する複数の抑制手段と、
この複数の抑制手段の中から熱負荷抑制を実行すべき抑制手段を時間帯に応じて選択して、この選択した抑制手段に前記抑制率に応じた熱負荷抑制を実行させる負荷抑制判定手段とを備えることを特徴とする空調設備運転制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の空調設備運転制御装置において、
前記負荷抑制判定手段は、現在の時間帯が前記空調設備の定常運転時間帯の場合は、前記抑制率に応じて前記空調設備の熱量消費に関する設定値を緩和する第１の抑制手段を前記熱負荷抑制を実行すべき抑制手段として選択し、現在の時間帯が前記空調設備の起動時間帯の場合は、前記第１の抑制手段よりも直接的にエネルギー供給量を操作可能な第２の抑制手段を前記熱負荷抑制を実行すべき抑制手段として選択することを特徴とする空調設備運転制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の空調設備運転制御装置において、
前記第２の抑制手段は、現在の時間帯が前記起動時間帯の場合は、操作上限値として定常運転時間帯用上限設定値よりも低い起動時間帯用上限設定値を用い、現在の時間帯が前記起動時間帯から前記定常運転時間帯に切り換わった場合は、前記起動時間帯用上限設定値を所定の変化率で前記定常運転時間帯用上限設定値に戻すことを特徴とする空調設備運転制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空調設備運転制御装置において、
前記エネルギー供給量は、前記空調設備の負荷熱量あるいは前記熱供給設備から前記空調設備へ供給される熱媒の流量であることを特徴とする空調設備運転制御装置。
【請求項５】
熱供給設備から熱供給を受けて稼働する空調設備へのエネルギー供給量が、供給し得る最大のエネルギー供給量を示す目標容量を超えないように前記空調設備を制御する空調設備運転制御方法であって、
前記熱供給設備から前記空調設備へのエネルギー供給量を計測する計測手順と、
前記計測されたエネルギー供給量が前記目標容量を超えないように、前記エネルギー供給量に応じた抑制率を演算する抑制率演算手順と、
前記抑制率に応じて前記空調設備の熱負荷を抑制する複数の抑制手段の中から熱負荷抑制を実行すべき抑制手段を時間帯に応じて選択して、この選択した抑制手段に前記抑制率に応じた熱負荷の抑制を実行させる負荷抑制判定手順とを、繰り返し実行することを特徴とする空調設備運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱供給設備から熱供給を受けて稼働する空調設備へのエネルギー供給量が目標容量を超えないように空調設備を制御する空調設備運転制御装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地域冷暖房（District Heating and Cooling、以下ＤＨＣとする）システムから冷水、蒸気、温水などの熱媒によってエネルギー供給を受けている建物においては、エネルギーの供給量が目標容量を超えないように熱デマンド制御を行っている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された制御システムでは、需要側空調設備の総負荷変動を予測し、この予測値が増段設定値を超える場合に、需要側空調設備の空調目標設定値を快適域内で熱負荷低減方向へ自動的に更新することで、熱負荷の増大を規制し、空調設備の熱効率の向上と省エネルギー化を図るようにしていた。
また、空調設備の熱負荷を抑制する手法として、例えば特許文献２には、冷房の場合は空調設備の冷房設定温度を上げ、暖房の場合は暖房設定温度を下げることが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１３９３７２号公報
【特許文献２】特開平９−２４３１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２に記載された技術のように、温度設定値の緩和によって空調設備の熱負荷抑制を実施する手法では、空調設備の起動時にエネルギー供給量を計測して温度設定値を緩和しようとしても、空調設備が起動する時間帯には空調設備へのエネルギー供給量が急激に増大するので、設定値を緩和する前にエネルギー供給量が目標容量を超過してしまう可能性があった。この場合、起動時の温度設定値を予め抑制しておく方法も考えられるが、起動時の初期の制御量（空調制御の対象となる居室の温度）によっては、やはりエネルギー供給量が目標容量を超えてしまうことがあった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、空調設備が起動する時間帯においても空調設備へのエネルギー供給量の抑制制御を確実に行うことができる空調設備運転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】
【０００６】
本発明は、熱供給設備から熱供給を受けて稼働する空調設備へのエネルギー供給量が、供給し得る最大のエネルギー供給量を示す目標容量を超えないように前記空調設備を制御する空調設備運転制御装置であって、前記熱供給設備から前記空調設備へのエネルギー供給量を計測する計測手段と、前記計測されたエネルギー供給量が前記目標容量を超えないように、前記エネルギー供給量に応じた抑制率を演算する抑制率演算手段と、前記抑制率に応じて前記空調設備の熱負荷を抑制する複数の抑制手段と、この複数の抑制手段の中から熱負荷抑制を実行すべき抑制手段を時間帯に応じて選択して、この選択した抑制手段に前記抑制率に応じた熱負荷抑制を実行させる負荷抑制判定手段とを備えるものである。
また、本発明の空調設備運転制御装置の１構成例において、前記負荷抑制判定手段は、現在の時間帯が前記空調設備の定常運転時間帯の場合は、前記抑制率に応じて前記空調設備の熱量消費に関する設定値を緩和する第１の抑制手段を前記熱負荷抑制を実行すべき抑制手段として選択し、現在の時間帯が前記空調設備の起動時間帯の場合は、前記第１の抑制手段よりも直接的にエネルギー供給量を操作可能な第２の抑制手段を前記熱負荷抑制を実行すべき抑制手段として選択するものである。
また、本発明の空調設備運転制御装置の１構成例において、前記第２の抑制手段は、現在の時間帯が前記起動時間帯の場合は、操作上限値として定常運転時間帯用上限設定値よりも低い起動時間帯用上限設定値を用い、現在の時間帯が前記起動時間帯から前記定常運転時間帯に切り換わった場合は、前記起動時間帯用上限設定値を所定の変化率で前記定常運転時間帯用上限設定値に戻すものである。
また、前記エネルギー供給量は、前記空調設備の負荷熱量あるいは前記熱供給設備から前記空調設備へ供給される熱媒の流量である。
【０００７】
また、本発明の空調設備運転制御方法は、前記熱供給設備から前記空調設備へのエネルギー供給量を計測する計測手順と、前記計測されたエネルギー供給量が前記目標容量を超えないように、前記エネルギー供給量に応じた抑制率を演算する抑制率演算手順と、前記抑制率に応じて前記空調設備の熱負荷を抑制する複数の抑制手段の中から熱負荷抑制を実行すべき抑制手段を時間帯に応じて選択して、この選択した抑制手段に前記抑制率に応じた熱負荷の抑制を実行させる負荷抑制判定手順とを、繰り返し実行するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数の抑制手段の中から熱負荷抑制を実行すべき抑制手段を時間帯に応じて選択して、選択した抑制手段に抑制率に応じた熱負荷抑制を実行させるようにしたことにより、時間帯に応じて省エネルギー効果の大きい抑制手段を適切に選択することができるので、空調設備が起動する時間帯においてもエネルギー供給量が目標容量を超えることを確実に防ぐことができ、省エネルギーに貢献することができる。
【０００９】
また、本発明では、現在の時間帯が空調設備の定常運転時間帯の場合は、抑制率に応じて空調設備の熱量消費に関する設定値を緩和する第１の抑制手段を熱負荷抑制を実行すべき抑制手段として選択し、現在の時間帯が空調設備の起動時間帯の場合は、第１の抑制手段よりも直接的にエネルギー供給量を操作可能な第２の抑制手段を熱負荷抑制を実行すべき抑制手段として選択することにより、空調設備が起動する時間帯においてもエネルギー供給量が目標容量を超えることを確実に防ぐことができる。
【００１０】
また、本発明では、第２の抑制手段が、現在の時間帯が起動時間帯の場合は、操作上限値として定常運転時間帯用上限設定値よりも低い起動時間帯用上限設定値を用い、現在の時間帯が起動時間帯から定常運転時間帯に切り換わった場合は、起動時間帯用上限設定値を所定の変化率で定常運転時間帯用上限設定値に戻すようにしたので、安定したエネルギー抑制を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
空調設備の熱負荷を抑制するために、温度設定値を緩和することは、最終的な温度の指示値を管理することになるので、環境への影響を見通せるが、居室の温度を温度設定値に追従させるための制御ロジックにおいて、温度設定値は空調設備へのエネルギー供給量を直接的に取り扱うパラメータではない。すなわち、温度設定値は環境に対する指示値であって、エネルギーに対する指示値ではない。これが、空調設備の起動時にエネルギー供給量が目標容量を超えてしまうという問題点の原因である。
【００１２】
そこで、本発明では、空調の快適性よりも熱負荷の抑制を優先する場合、エネルギー供給量を直接的に操作できるパラメータを変更するようにした。制御ロジックの構造を考慮すれば、空調設備の制御バルブの開度がエネルギーをより直接的に指示するパラメータであるので、空調設備の起動時にバルブの開度を抑制するようにした。
【００１３】
また、エネルギー供給量を直接的に操作している間は、温度設定値に対する制御性が失われてしまうため、空調制御の対象となる居室の温度と温度設定値との間に偏差が生じる。したがって、熱負荷抑制の手段をバルブの開度抑制から温度設定値の緩和に切り換える際には、この偏差を補うためにバルブの開度に大きな変更が生じて、エネルギー供給量のリバウンドが生じてしまうという問題がある。そこで、本発明では、バルブの開度を操作するときに、変更範囲や変更速度に制限を設けることで、エネルギー供給量のリバウンドを抑えるようにした。
【００１４】
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設備の構成を示すブロック図である。
図１において、１は図示しないＤＨＣシステム（熱供給設備）から冷水、蒸気、温水などの熱媒を受ける熱交換器、２は熱媒の受入量を制御する受入制御バルブ、３は熱交換器１の２次側の冷水又は温水の温度（あるいは流量）を計測するセンサ、４は受入制御バルブ２を制御するコントローラ、５は空調機、６は外気ＯＡの導入量を制御する外気ダンパ、７は還気ＲＡの導入量を制御する還気ダンパ、８は熱交換器１から送られる冷水又は温水により空気を冷却又は加熱するコイル、９はコイル８で冷却又は加熱された空気を送るファン、１０は熱交換器１から送られる冷水又は温水の流量を制御する空調機制御バルブ、１１は空調の対象となる居室、１２は居室１１の温度を計測する温度センサ、１３は居室１１のＣＯ2濃度を計測するＣＯ2濃度センサ、１４はダンパ６，７及び空調機制御バルブ１０を制御するコントローラ、１５は空調設備全体を監視する中央監視装置、１６はＤＨＣシステムから供給される熱媒の温度を計測する温度センサ、１７は熱媒の流量を計測する流量センサ、１８はＤＨＣシステムに戻る熱媒の温度を計測する温度センサ、１９は排気ＥＡの量を制御する排気ダンパ、２０は加湿器、２１は加湿器２０へ送られる冷水又は温水の流量を制御する加湿バルブ、２２は居室１１の湿度を計測する湿度センサである。コントローラ４，１４と中央監視装置１５とは、空調設備を制御する空調設備運転制御装置を構成している。
【００１５】
次に、図１の空調設備の動作を説明する。まず、図示しないＤＨＣシステムからは冷水、蒸気、温水などの熱媒が熱交換器１の１次側に供給される。熱交換器１は、この熱媒により２次側の水を冷却又は加熱する。ここで、センサ３は、熱交換器１から送り出される２次側の冷水又は温水の温度（あるいは流量）を計測する。そして、コントローラ４は、冷水又は温水の温度（あるいは流量）が所定の冷温水温度設定値（あるいは冷温水流量設定値）になるように受入制御バルブ２の開度をフィードバック制御する。
【００１６】
熱交換器１から送り出された冷水又は温水は、空調機制御バルブ１０を通って空調機５のコイル８に供給される。コイル８は、この冷水又は温水により外気ＯＡ及び還気ＲＡを冷却又は加熱する。コイル８で使用された冷水又は温水は、熱交換器１に戻される。また、熱交換器１から送り出された冷水又は温水は、加湿バルブ２１を通って加湿器２０に供給される。加湿器２０は、水噴霧状態を作り出すことにより、コイル８で冷却又は加熱された給気ＳＡの湿度を制御する。コイル８で冷却又は加熱され加湿器２０で加湿された給気ＳＡは、ファン９によって居室１１に送り出される。居室１１の空気の一部は、還気ＲＡとして空調機５に戻される。
【００１７】
温度センサ１２は、居室１１の温度を測定し、ＣＯ2濃度センサ１３は、居室１１のＣＯ2濃度を計測し、湿度センサ２２は、居室１１の湿度を計測する。そして、コントローラ１４は、居室１１の温度とＣＯ2濃度がそれぞれ所定の設定値になるように、空調機制御バルブ１０の開度及び外気ダンパ６の開度をフィードバック制御する。また、コントローラ１４は、居室１１の湿度が所定の湿度設定値になるように加湿バルブ２１の開度をフィードバック制御する。
【００１８】
次に、図１の空調設備に適用する本実施の形態の熱デマンド制御について説明する。図２は本実施の形態の熱デマンド制御の処理の流れを示すフローチャート、図３は中央監視装置１５の構成例を示すブロック図である。
中央監視装置１５は、負荷熱量計測手段１５０と、平滑処理手段１５１と、抑制率演算手段１５２と、負荷抑制判定手段１５３とを備えている。
【００１９】
中央監視装置１５は、一定の操作間隔毎に図２の処理を行う。まず、中央監視装置１５の負荷熱量計測手段１５０は、図１の空調設備の負荷熱量の瞬時値を計測する（図２ステップＳ１）。ＤＨＣシステムから供給される熱媒の温度Ｔｒは温度センサ１６によって計測され、熱媒の流量Ｆは流量センサ１７によって計測される。また、ＤＨＣシステムに戻る熱媒の温度Ｔｓは温度センサ１８によって計測される。これらの計測データは、コントローラ４を通じて中央監視装置１５に送られる。負荷熱量計測手段１５０は、熱媒の温度データと流量データとから負荷熱量の瞬時値Ｑを次式のように算出する。
Ｑ＝Ｆ×（Ｔｒ−Ｔｓ）×λ                                      ・・・（１）
式（１）において、λは比熱である。
【００２０】
続いて、平滑処理手段１５１は、負荷熱量計測手段１５０が計測した負荷熱量の瞬時値Ｑを平滑処理する（ステップＳ２）。負荷熱量の瞬時値Ｑは変動が激しいため、後段の処理の前に、瞬時値を平滑処理する。平滑処理としては、１次遅れフィルタによる演算処理や、移動平均演算処理がある。１次遅れフィルタによる演算処理では、負荷熱量の前回の値と今回の値、及び予め設定された平滑係数によって負荷熱量の平滑値を演算する。また、移動平均演算処理では、負荷熱量の過去ｎ分間（例えばｎ＝１〜１０）の移動平均値を平滑値として演算する。
【００２１】
次に、抑制率演算手段１５２は、平滑処理された負荷熱量が、空調設備で使用し得る最大の負荷熱量を示す目標容量（契約容量）以下かどうかを判定する（ステップＳ３）。なお、以下の処理では、全て平滑処理された負荷熱量を用いるため、平滑処理された負荷熱量を単に負荷熱量と略して記載する。抑制率演算手段１５２は、負荷熱量が目標容量以下である場合（ステップＳ３において判定ＹＥＳ）、負荷熱量が予め設定された抑制開始容量（抑制開始熱量）以上かどうかを判定する（ステップＳ４）。抑制開始容量は、目標容量よりも低い値に設定されており、例えば目標容量の８０％〜９０％程度を目安に設定される。
【００２２】
抑制率演算手段１５２は、負荷熱量が抑制開始容量よりも低い場合（ステップＳ４において判定ＮＯ）、負荷熱量が抑制開始容量から所定のディファレンシャルを引いた値よりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ５）。ディファレンシャルは、フローティング制御での不感帯の幅を決めるための設定値であり、例えば抑制開始容量の５％〜１０％程度を目安に設定される。抑制率演算手段１５２は、負荷熱量が抑制開始容量からディファレンシャルを引いた値以下である場合（ステップＳ５において判定ＮＯ）、前回出力した抑制率が０％かどうかを判定する（ステップＳ６）。ここでは、抑制率が０％のままなので、ステップＳ６において判定ＹＥＳとなって、ステップＳ１４の負荷抑制判定処理に進む。この負荷抑制判定処理については後述する。
【００２３】
次に、抑制率演算手段１５２は、ステップＳ４において負荷熱量が抑制開始容量以上となった場合、操作間隔カウントを１カウントアップする（ステップＳ７）。操作間隔カウントの初期値は０である。操作間隔カウントのカウントアップ後、抑制率演算手段１５２は、操作間隔カウント値が一定値に達したかどうかを判定する（ステップＳ８）。操作間隔カウント値が一定値に達していない場合は（ステップＳ８において判定ＮＯ）、前回出力した抑制率を継続して出力し、ステップＳ１４の負荷抑制判定処理に進む。ただし、前回の抑制率が０％である場合は、操作間隔カウント値に関係なく、ステップＳ８において判定ＹＥＳとし、ステップＳ９に進む。
【００２４】
負荷熱量が抑制開始容量以上の状態が継続すると、図２の処理の繰り返しにより、操作間隔カウント値が次々とカウントアップされ、やがて一定値に達する。抑制率演算手段１５２は、操作間隔カウント値が一定値に達した場合あるいは前回の抑制率が０％の場合（ステップＳ８において判定ＹＥＳ）、操作間隔カウント値を０にリセットし（ステップＳ９）、負荷熱量に応じた抑制率を演算して出力し（ステップＳ１０）、ステップＳ１４の負荷抑制判定処理に進む。
【００２５】
ここで、抑制率の演算方法について説明する。抑制率演算手段１５２は、抑制率を出力する際のステップ幅（１度に出力する値の上限値）を、予め設定された最大抑制率とセットバック回数によって次式のように演算する。
ステップ幅＝最大抑制率／セットバック回数                        ・・・（２）
式（２）のセットバック回数は、抑制率を何回に分けて出力するかを決定する回数である。例えば、温度設定値を最大で２℃緩和するとして、その２℃を何回に分けて緩和するかという設定がセットバック回数になる。セットバック回数を２回とした場合、１℃ずつ２回に分けて２℃緩和することになる。
【００２６】
そして、抑制率演算手段１５２は、抑制率の現在の出力回数に応じて、ステップ幅の整数倍の値を抑制率とする。例えば最大抑制率が１００％でセットバック回数が４回の場合、すなわちステップ幅が２５％の場合、１回目の抑制率出力タイミング（操作間隔カウント値が一定値になったタイミング）における抑制率は、ステップ幅２５％×１回＝２５％となり、２回目の抑制率出力タイミングにおける抑制率は、ステップ幅２５％×２回＝５０％となり、３回目の抑制率出力タイミングにおける抑制率は、ステップ幅２５％×３回＝７５％となり、４回目の抑制率出力タイミングにおける抑制率は、ステップ幅２５％×４回＝１００％となる。こうして、操作間隔カウント値が一定値になる度に、ステップ幅に合わせた抑制率を段階的に出力する。
【００２７】
ただし、抑制率の演算にあたっては、現在出力中の抑制率を参照して、今回の抑制率を決定する必要がある。例えば現在の抑制率が０％である場合は、前述のとおり操作間隔カウント値に関係なく、１回目の抑制率を直ちに出力する。また、現在の抑制率が０％でない場合は、ステップ幅の整数倍の値が現在の抑制率を上回るようにする。例えば、現在の抑制率が４３％の場合に、負荷熱量が抑制開始容量以上となって、抑制率出力タイミングになったときには、今回の抑制率を５０％とする。この場合、３回目の抑制率を出力したことになるので、次の抑制率出力タイミングでは４回目の抑制率７５％を出力することになる。
【００２８】
負荷熱量が抑制開始容量以上の場合、操作間隔カウント値が一定値になる度に抑制率が出力される。また、負荷熱量が増大していく場合は、これに応じて抑制率も増大する。したがって、抑制率は、負荷熱量の増大に応じて段階的に増大していくことになる。抑制率を段階的に出力する理由は、過剰な負荷抑制を防止するためである。
また、操作間隔カウント値が一定値に達するまで、抑制率の演算を待つ理由は、直前に出力した抑制率による熱負荷抑制の効果が出るまで待つためである。操作間隔の整数倍の時間である効果待ち時間を設けることにより、安定した熱負荷抑制制御を実現することができる。
【００２９】
一方、抑制率演算手段１５２は、負荷熱量が目標容量を超える場合（ステップＳ３において判定ＮＯ）、操作間隔カウント値に関係なく、所定の最大抑制率を出力し（ステップＳ１１）、ステップＳ１４の負荷抑制判定処理に進む。最大抑制率に応じて、実行し得る最大の熱負荷抑制を一挙に行うことで、熱負荷を急激に抑えて、目標容量以下に下げることができる。
【００３０】
ステップＳ１０又はＳ１１の抑制率の出力により、後述する負荷抑制制御が行われると、負荷熱量は低下し、抑制開始容量よりも低くなる。抑制率演算手段１５２は、負荷熱量が抑制開始容量よりも低く、かつ抑制開始容量からディファレンシャルを引いた値よりも大きい場合には（ステップＳ５において判定ＹＥＳ）、直前に出力した抑制率を継続して出力し（ステップＳ１２）、ステップＳ１４の負荷抑制判定処理に進む。
【００３１】
次に、負荷熱量の更なる低下により、負荷熱量が抑制開始容量からディファレンシャルを引いた値以下となった場合（ステップＳ５において判定ＮＯ）、抑制率演算手段１５２は、前回出力した抑制率が０％かどうかを判定する（ステップＳ６）。ここでは、抑制率を出力している最中なので、ステップＳ６において判定ＮＯとなり、ステップＳ１３に進む。
【００３２】
抑制率演算手段１５２は、負荷熱量が抑制開始容量からディファレンシャルを引いた値以下で、かつ前回出力した抑制率が０％でない場合、前回出力された抑制率から所定の変化率を引いた値を今回の抑制率として演算し（ステップＳ１３）、ステップＳ１４の負荷抑制判定処理に進む。したがって、負荷熱量が抑制開始容量からディファレンシャルを引いた値以下の状態が継続すると、ステップＳ１３の繰り返しにより、抑制率が所定の変化率で０％に徐々に近づいていくことになる。
【００３３】
次に、負荷抑制判定手段１５３によるステップＳ１４の負荷抑制判定処理について説明する。図４は負荷抑制判定処理を説明するフローチャートである。
負荷抑制判定手段１５３は、抑制率演算手段１５２から抑制率が出力されたときに、この抑制率を受け取り、現在の時間帯が空調機５の起動時間帯か定常運転時間帯かを判定する（図４ステップＳ１５）。
【００３４】
負荷抑制判定手段１５３は、現在の時間帯が空調機５の起動時間帯の場合、空調機制御バルブ１０とその制御機構であるコントローラ１４とを熱負荷の抑制手段として選択する（ステップＳ１６）。そして、負荷抑制判定手段１５３は、予め設定された起動時間帯用バルブ開度上限設定値を空調機制御バルブ１０の開度の上限値としてコントローラ１４に出力し（ステップＳ１７）、起動時間帯用の負荷抑制を行うように、すなわち空調機制御バルブ１０の開度を抑制するようにコントローラ１４に指示すると共に、抑制率を出力する（ステップＳ１８）。なお、空調機５が複数台の場合、起動時間帯は最も早く起動した空調機５の起動時刻と最も遅く起動した空調機５の起動時刻とを含むものとなる。起動時間帯が経過した後は、定常運転時間帯となる。
【００３５】
コントローラ１４は、起動時間帯用バルブ開度上限設定値の範囲内で、抑制率に応じて空調機制御バルブ１０の開度を抑制する。すなわち、抑制率に応じた抑制開度設定テーブルにより算出された抑制開度とフィードバック制御によって算出された開度のうち小さい方の開度を今回の開度とする。
【００３６】
また、負荷抑制判定手段１５３は、現在の時間帯が空調機５の定常運転時間帯の場合、居室１１の温度設定値及びＣＯ2濃度設定値とその管理機構であるコントローラ１４とを熱負荷の抑制手段として選択する（ステップＳ１９）。続いて、負荷抑制判定手段１５３は、起動時間帯から定常運転時間帯への切替時かどうかを判定する（ステップＳ２０）。負荷抑制判定手段１５３は、バルブ開度上限設定値が予め設定された定常運転時間帯用バルブ開度上限設定値（起動時間帯用バルブ開度上限設定値＜定常運転時間帯用バルブ開度上限設定値）に戻っていない場合、起動時間帯から定常運転時間帯への切替時と判定する。
【００３７】
負荷抑制判定手段１５３は、起動時間帯から定常運転時間帯への切替時と判定した場合、現在のバルブ開度上限設定値を所定の変化率で増大させ、変更後のバルブ開度上限設定値をコントローラ１４に出力し（ステップＳ２１）、コントローラ１４に居室１１の温度設定値とＣＯ2濃度設定値のうち少なくとも一方を緩和するよう指示すると共に、抑制率を出力する（ステップＳ２２）。コントローラ１４は、負荷抑制判定手段１５３から出力された抑制率に応じて居室１１の温度設定値とＣＯ2濃度設定値のうち少なくとも一方を緩和する。すなわち、冷房の場合には設定した最大設定値緩和幅の抑制率の分だけ温度設定値を上げ、暖房の場合には最大設定値緩和幅の抑制率の分だけ温度設定値を下げることになり、ＣＯ2濃度設定値については最大設定値緩和幅の抑制率の分だけ設定値を上げることになる。
【００３８】
こうして、起動時間帯から定常運転時間帯への切替時には、起動時間帯用バルブ開度上限設定値から定常運転時間帯用バルブ開度上限設定値に直ちに切り換えるのではなく、起動時間帯用バルブ開度上限設定値を所定の変化率で増大させて、定常運転時間帯用バルブ開度上限設定値に徐々に近づけていく。これにより、空調機制御バルブ１０の開度も徐々に増大する。
負荷抑制判定手段１５３は、ステップＳ２０においてバルブ開度上限設定値が定常運転時間帯用バルブ開度上限設定値に戻っている場合は、起動時間帯から定常運転時間帯への切替時ではないと判定し、定常運転時間帯用バルブ開度上限設定値の出力を維持する（ステップＳ２３）。
【００３９】
こうして、熱負荷の抑制が行われる。図５は本実施の形態の熱デマンド制御の動作例を示す波形図であり、負荷熱量と抑制率と空調機制御バルブ１０の開度と居室１１の温度及び温度設定値の変化の１例を示している。図５における５０は抑制開始容量からディファレンシャルを引いた値である。また、図５の時刻ｔ１からｔ９の間が空調機起動時間帯、時刻ｔ９以降が空調機定常運転時間帯である。
【００４０】
まず、図５の時刻ｔ１において空調機５が起動すると、空調機制御バルブ１０の開度は起動時間帯用バルブ開度上限設定値に設定される。負荷熱量が増加し、時刻ｔ２において負荷熱量が抑制開始容量以上になると、ステップＳ７〜Ｓ１０の処理により抑制率が一定時間毎に段階的に増大する。時刻ｔ１からｔ９の間は空調機起動時間帯なので、抑制率に応じて空調機制御バルブ１０の開度が段階的に抑制される。この空調機制御バルブ１０の開度の抑制により負荷熱量が低下し、時刻ｔ３からｔ４の間では、負荷熱量が抑制開始容量よりも小さく、かつ抑制開始容量からディファレンシャルを引いた値よりも大きくなるので、ステップＳ１２の処理により抑制率の値が保持されるので、空調機制御バルブ１０の開度も保持される。
【００４１】
次に、時刻ｔ４において負荷熱量が抑制開始容量からディファレンシャルを引いた値以下になると、ステップＳ１３の処理により抑制率が所定の変化率で減少する。この抑制率の減少により空調機制御バルブ１０の開度が所定の変化率で増大し、負荷熱量が一時的に上昇する熱量リバウンドが発生する。これにより、時刻ｔ５からｔ６の間では、負荷熱量が抑制開始容量からディファレンシャルを引いた値よりも大きくなるので、ステップＳ１２の処理により抑制率の値が保持され、空調機制御バルブ１０の開度も保持される。
【００４２】
時刻ｔ６において負荷熱量が抑制開始容量からディファレンシャルを引いた値以下になると、再びステップＳ１３の処理により抑制率が減少して、空調機制御バルブ１０の開度が増大する。時刻ｔ７，ｔ８の動作は、それぞれ時刻ｔ５，ｔ６の場合と同じである。こうして、時刻ｔ８において負荷熱量は抑制開始容量からディファレンシャルを引いた値以下となり、時刻ｔ８で引き下げられた抑制率は０％に戻り、空調機制御バルブ１０の開度は起動時間帯用バルブ開度上限設定値に戻る。図５の例によると、抑制率を引き下げたときの熱量リバウンドが小さく、負荷熱量の戻りが抑えられていることが分かる。
【００４３】
時刻ｔ９に達すると空調機定常運転時間帯になるので、コントローラ１４は、空調機制御バルブ１０の開度を起動時間帯用バルブ開度上限設定値から定常運転時間帯用バルブ開度上限設定値に切り換えるが、このとき直ちに定常運転時間帯用バルブ開度上限設定値に切り換えるのではなく、空調機制御バルブ１０の開度を所定の変化率で増大させて、定常運転時間帯用バルブ開度上限設定値に徐々に近づけていく。
【００４４】
次に、時刻ｔ１０において負荷熱量が抑制開始容量以上になると、ステップＳ７〜Ｓ１０の処理により抑制率が一定時間毎に段階的に増大する。時刻ｔ９以降は空調機定常運転時間帯なので、抑制率に応じて居室１１の温度設定値が段階的に緩和される。図５の例では冷房運転を想定しているので、温度設定値が段階的に上昇していく。この温度設定値の緩和により負荷熱量が低下し、時刻ｔ１１において負荷熱量が抑制開始容量からディファレンシャルを引いた値以下になると、ステップＳ１３の処理により抑制率が所定の変化率で減少する。この抑制率の減少により居室１１の温度設定値の緩和が所定の変化率で徐々に解除され、時刻ｔ１２で抑制率は０％に戻り、居室１１の温度設定値も例えば居住者によって設定された本来の値に戻る。
【００４５】
なお、図５では、記載を簡易にするために、ＣＯ2濃度設定値の記載を省略しているが、ＣＯ2濃度設定値についても温度設定値と同様に操作すればよい。ＣＯ2制御の場合は、起動時間帯には外気ダンパ開度を操作することになる。
以上説明したように、本実施の形態では、負荷熱量が抑制開始容量に達した段階で、空調設備の熱負荷を抑制するようにしたので、負荷熱量が目標容量を超えないようにすることができる。また、抑制率を段階的に出力することにより、過剰な負荷抑制を防止して快適な空調を保つことができ、さらに一定の待ち時間を設けることにより、安定した熱負荷抑制制御を実現することができる。
【００４６】
そして、本実施の形態では、現在の時間帯が空調機５の定常運転時間帯の場合、すなわち温度設定値やＣＯ2濃度設定値の緩和によって負荷熱量の抑制が可能な場合は、抑制率に応じて温度設定値とＣＯ2濃度設定値のうち少なくとも一方を緩和することにより、環境への影響を見通しやすい状態を維持し、現在の時間帯が空調機５の起動時間帯の場合は、温度設定値やＣＯ2濃度設定値の緩和よりも直接的にエネルギー供給量を操作可能な空調機制御バルブ１０の開度を抑制することにより、空調機５の起動時においても負荷熱量が目標容量を超えることを確実に防ぐことができ、省エネルギーに貢献することができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、現在の時間帯が起動時間帯の場合は、空調機制御バルブ１０の開度の上限値として定常運転時間帯用バルブ開度上限設定値よりも低い起動時間帯用バルブ開度上限設定値を用い、現在の時間帯が起動時間帯から定常運転時間帯に切り換わった場合は、起動時間帯用バルブ開度上限設定値を所定の変化率で定常運転時間帯用バルブ開度上限設定値に戻すようにしている。エネルギー供給量をより直接的に操作可能な空調機制御バルブ１０の操作は、応答速度が速く、開度の変化量に対する影響度が大きいため、変更範囲を上限値で制限し、変更速度を変化率で制限することで、安定したエネルギー抑制を実現できる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、空調設備の熱量消費に関する設定値として居室１１の温度設定値とＣＯ2濃度設定値を例に挙げて説明しているが、これに限るものではなく、その他の設定値として湿度設定値や冷温水温度設定値等がある。空調機５の定常運転時間帯にコントローラ１４によって居室１１の湿度設定値を緩和する手段を抑制手段として選択する場合には、起動時間帯においては加湿バルブ２１とその制御機構であるコントローラ１４によって加湿を禁止する手段を抑制手段として選択すればよい。また、定常運転時間帯にコントローラ４によって冷温水温度設定値を緩和する手段を抑制手段として選択する場合には、起動時間帯においては受入制御バルブ２とその制御機構であるコントローラ４によって受入制御バルブ２の開度を抑制する手段を抑制手段として選択すればよい。
【００４９】
また、本実施の形態では、１台の空調機について説明しているが、空調機が複数台の場合も同様に本発明を適用できることは言うまでもない。また、本実施の形態では、ＤＨＣシステムから熱供給を受けるＤＨＣ需要家を対象にした熱量デマンド抑制を例に挙げて説明しているが、これに限るものではなく、建物内に熱供給設備を有する自己熱源の建物に本発明を適用してもよい。
また、計測するエネルギー供給量として負荷熱量Ｑの代わりに、熱媒の流量Ｆを用いてもよい。この場合、目標容量は目標流量となり、抑制開始容量は抑制開始流量となる。
【００５０】
また、本実施の形態の中央監視装置１５及びコントローラ４，１４は、それぞれＣＰＵ、記憶装置および外部との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。このようなコンピュータにおいて、本発明の熱デマンド制御を実現させるためのプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供される。ＣＰＵは、記録媒体から読み込んだプログラムを記憶装置に書き込み、プログラムに従って前述の処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、空調設備を制御する技術に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態に係る空調設備の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の熱デマンド制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図１の空調設備における中央監視装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】図１の中央監視装置の負荷抑制判定手段による負荷抑制判定処理を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態の熱デマンド制御の動作例を示す波形図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…熱交換器、２…受入制御バルブ、３…センサ、４…コントローラ、５…空調機、６…外気ダンパ、７…還気ダンパ、８…コイル、９…ファン、１０…空調機制御バルブ、１１…居室、１２…温度センサ、１３…ＣＯ2濃度センサ、１４…コントローラ、１５…中央監視装置、１６，１８…温度センサ、１７…流量センサ、１９…排気ダンパ、２０…加湿器、２１…加湿バルブ、２２…湿度センサ、１５０…負荷熱量計測手段、１５１…平滑処理手段、１５２…抑制率演算手段、１５３…負荷抑制判定手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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