JP5612978B2

JP5612978B2 - 空調システム

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Publication number: JP5612978B2
Application number: JP2010209560A
Authority: JP
Inventors: 真一弘本; 雅哉平岡; 誠一田渕
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2030-09-17
Also published as: JP2012063117A

Description

本発明は、室内のタスク負荷とアンビエント負荷を全空気方式で空調処理する空調システムに関する。

オフィスビル（特に、事業ビル（テントビル））では、可変性（間仕切りへの追従性等）、信頼性（水損リスク等）、メンテナン性の観点から全空気方式による空調システムが多く採用されている。全空気方式の空調システムとしては、一般に、ダクトを主体とした単一ダクト空調方式がある。単一ダクト空調方式は、空調機械室に設けられた空調機で空調処理された空気をダクトを用いて各室に送る。

図６には、単一ダクト空調方式の例として、大型の事業ビルの空調システムとして現在最も採用されている単一ダクトＶＡＶ[Variable Air Volume]空調システムを示している。この単一ダクトＶＡＶ空調システム１００では、空調機械室Ｓ３の空調機本体１０１に外気ＯＡ及び執務室Ｓ１内からの環気ＲＡを取り込む。空調機本体１０１では、フィルタ１０３で取り込んだ空気を浄化し、その浄化後の空気を冷水コイル１０４や温水コイル１０５を通すことにより冷風又は温風を作り、必要に応じて加湿機１０６を通して加湿し、ファン１０７によってダクト１０８に送り込む。ダクト１０８に流れる空調された空気は、執務室Ｓ１内の各ゾーンに対してＶＡＶユニット１０９，・・・によって送風量がそれぞれ調整され、給気ＳＡが執務室Ｓ１内の各ゾーンにそれぞれ吹き出される。また、単一ダクトＶＡＶ空調システム１００の場合、分散して配置されるＶＡＶユニット１０９，・・・によって各ゾーンの送風量をコントロールできるので間仕切りへの追従性に優れるとともに、空気を搬送熱媒としているので水損リスクも無い。

近年、高まっている省エネルギや省ＣＯ_２の観点からすると、空調システムの省エネルギ化が求められている。しかし、従来型の単一ダクト空調方式の空調システムの場合、空気を搬送するためのファン（送風機）を用いているので、空気搬送動力の点で限界が指摘されている。上記の単一ダクトＶＡＶ空調システム１００の場合、ファン１０７を停止すると外気ＯＡを取り込めなくなってＣＯ_２濃度が高くなるので、稼動時間中は常にファン１０７を作動させておく必要があり、ファン１０７を作動させるための電力を常に消費する。したがって、執務室Ｓ１内の空調負荷が低い場合でも、ファン１０７の動力を一定以上にキープする必要がある。

そこで、省エネルギ化を目的とした様々な空調システムが提案されている。例えば、特許文献１には、室内のタスク域を空調するタスク空調機と、アンビエント域を空調するアンビエント空調機と、タスク空調機でペリメータ域に空気を供給するためのパーソナル吹出口を備えており、省エネルギモードではアンビエント空調機を主運転機とし、タスク空調機を追いかけ運転とすることが記載されている。

なお、テナントビルではなく、本社ビル等への適用を中心に省エネルギの空調システムとして水方式があり、水方式として放射空調システムなどがある。放射空調システムでは、天井のスチールパネル上に冷水が流れる冷水パイプが張り巡らされ、冷水パイプによって冷やされたスチールパネルからの放射効果によって室内空気が緩やかに冷やされる。放射空調システムの場合、搬送動力が少ないが、執務室の天井に冷水パイプを張り巡らせているので、執務室での水損リスクがあり、間仕切り発生に伴う個別対応ができないなどの問題がある。そのため、可変性、信頼性、メンテナン性が求められるテナントビルには適さない。

特開２００７−３３３３５５号公報特開平５−２５６４９１号公報特開平３−１６４６４１号公報

空調においては、室内に必要量の外気導入を確保する必要がある。しかし、省エネルギ化のために空気搬送動力を削減すると、外気導入量が不足する虞がある。上記の特許文献１の空調システムの場合、室内への外気導入については記載されておらず、ましてや、省エネルギモードの場合にどのようにして必要量の外気導入を確保するのかについては記載されていない。

そこで、本発明は、室内に適量な外気を導入しつつ省エネルギ化を図ることができる空調システムを提供することを課題とする。

本発明に係る空調システムは、室内のタスク負荷とアンビエント負荷を全空気方式で空調処理する空調システムであって、タスク負荷を空調処理する空調機であり、室内のタスク負荷に対応して複数のＶＡＶユニットを有し、ＶＡＶユニット毎に送風量をそれぞれ調整してタスク負荷のゾーンに空気を供給するＶＡＶ空調機と、アンビエント負荷を空調処理する空調機であり、屋外から取り入れた外気を空調してアンビエント負荷のゾーンに空気を供給するアンビエント外調機と、ＶＡＶ空調機及びアンビエント外調機を運転制御する制御部とを備え、制御部は、アンビエント外調機がＶＡＶ空調機よりも優先的に空調負荷を処理するように運転制御を行うことを特徴とする。

この空調システムは、室内のタスク負荷を主として空調処理するＶＡＶ空調機と室内のアンビエント負荷を主として空調処理するアンビエント外調機を備えている。タスク負荷は、室内の作業員や機器等に起因して室内に偏在する局所的負荷である。アンビエント負荷は、タスク負荷以外の室内のベースとなる負荷である。ＶＡＶ空調機では、室内に偏在するタスク負荷に対応して複数のＶＡＶユニットを有しており、ＶＡＶユニット毎に送風量を調整してタスク負荷のゾーンに主として空気を供給する。アンビエント外調機では、外気を取り入れ、外気を空調して室内のアンビエント負荷のゾーンに主として空気を供給する。この空調システムは、ＶＡＶ空調機とアンビエント外調機を備えているので、室内への外気導入機能を有するアンビエント外調機を優先して運転することにより、アンビエント外調機によって常に室内に適量な外気を導入しつつ、システム全体の空気搬送動力を大幅に削減して省エネルギ化を図ることができる。

本発明の上記空調システムでは、制御部は、ＶＡＶ空調機及びアンビエント外調機の運転中に、空調負荷の低負荷条件を満たした場合にＶＡＶ空調機の運転を停止し、アンビエント外調機の運転を継続すると好適である。この空調システムでは、空調負荷の低負荷条件を満たした場合にはタスク負荷を空調処理するためのＶＡＶ空調機の運転を停止するので、ＶＡＶ空調機の空気搬送動力が無くなり、システム全体として空気搬送動力をより削減できる。ＶＡＶ空調機が停止しても、外気導入機能を有するアンビエント外調機が運転しているので、室内のＣＯ_２濃度が上昇しない。

本発明の上記空調システムでは、空調負荷の低負荷条件は、ＶＡＶ空調機のコイルの弁が全閉かつファンの作動状態が下限レベルかつＶＡＶユニットからの冷房要求信号が無いことを条件とする。ＶＡＶ空調機のコイルの弁（例えば、二方弁）が全閉（コイルへの通水停止）かつファン（送風機）の作動状態（例えば、インバータ周波数）が下限レベル（タスク負荷のゾーンに空調された空気の供給が必要無し）かつＶＡＶユニットからの冷房要求信号が無い状態は、ＶＡＶ空調機による空調負荷処理の必要性のない状態である。したがって、この条件が満たされている場合、ＶＡＶ空調機を停止しても、室内の空調負荷に対して支障がない。

本発明の上記空調システムでは、制御部は、ＶＡＶ空調機のＶＡＶユニット毎の設定温度と室内検知温度に基づいてアンビエント外調機の給気温度を制御すると好適である。このように、空調システムでは、室内に偏在するタスク負荷に対応するＶＡＶユニット毎の設定温度と室内検知温度に基づいてアンビエント外調機の給気温度を制御することにより、室内全体の温度負荷状態に応じたアンビエント外調機の給気温度を設定でき、その給気温度によりアンビエント外調機が優先的に空調負荷を処理するように最適運転制御できる。その結果、室内全体の温度負荷状態に応じてアンビエント外調機の空調負荷処理能力の範囲で常に低能力から最大能力まで発揮でき、より効果的にＶＡＶ空調機の運転を停止させることができる。

本発明の上記空調システムでは、制御部は、ＶＡＶ空調機のＶＡＶユニット毎に設定温度と室内検知温度との温度差を算出し、当該算出された全てのＶＡＶユニットについての温度差の平均温度差を算出し、当該算出された平均温度差をアンビエント外調機の初期設定給気温度から減算し、当該減算によって得られた温度がアンビエント外調機の給気温度下限値（予め設定された値）以上の場合には減算によって得られた温度をアンビエント外調機の給気温度とし、減算によって得られた温度が給気温度下限値未満の場合には給気温度下限値をアンビエント外調機の給気温度とする。これによって、この空調システムでは、室内全体の空調負荷状態に応じてアンビエント外調機の低能力（初期設定給気温度時）から最大能力（給気温度下限値時）までを優先的に利用するための最適な給気温度を設定できる。

本発明によれば、ＶＡＶ空調機とアンビエント外調機を備えているので、外気導入機能を有するアンビエント外調機を優先して運転することにより、アンビエント外調機によって常に室内に適量な外気を導入しつつ、システム全体の空気搬送動力を大幅に削減して省エネルギ化を図ることができる。

本実施の形態に係る空調システムの構成図である。図１のＶＡＶ空調機の冷水コイルの配管図である。図１の空調システムにおけるＶＡＶ空調機停止制御の流れを示すフローチャートである。図１の空調システムにおけるＶＡＶ空調機復帰制御の流れを示すフローチャートである。図１の空調システムにおけるアンビエント外調機給気温度制御の流れを示すフローチャートである。従来の単一ダクトＶＡＶ空調システムの構成図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る空調システムの実施の形態を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施の形態では、オフィスビル（特に、テナントビル）の全空気方式の空調システムに適用する。本実施の形態に係る空調システムは、テナントビルの執務室内のペリメータ及びタスク負荷とアンビエント負荷を異なる種類の空調機で空調する。

なお、室内を空間で分けると、ペリメータとインテリアがある。ペリメータは、室内の外周エリア（外気に接する窓回り等）であり、外気の温度や日射の影響が大きく、年間を通して熱的変動の大きいエリアである。インテリアは、室内の内側エリアであり、外気の温度や日射の影響が小さく、室内の人、照明、機器等の影響を受けるエリアである。室内を負荷で分けると、タスク負荷とアンビエント負荷がある。タスク負荷は、室内の作業員や機器等に起因して室内に偏在する局所的負荷である。アンビエント負荷は、タスク負荷以外の室内のベースとなる負荷である。

図１及び図２を参照して、本実施の形態に係る空調システム１について説明する。図１は、本実施の形態に係る空調システムの構成図である。図２は、図１のＶＡＶ空調機の冷水コイルの配管図である。

空調システム１は、ペリメータを複数の個別分散型パッケージ２，・・・で個別に負荷処理し、タスク負荷に対してはＶＡＶ空調機３で空調処理し、アンビエント負荷に対してはアンビエント外調機４で空調処理する。特に、空調システム１は、コントローラ５によって、空調負荷が低負荷時にＶＡＶ空調機３を停止するアイドリングストップ制御とアンビエント外調機４で優先的に空調負荷を行うためにアンビエント外調機４の給気温度制御を行う。

複数の個別分散型パッケージ２，・・・は、執務室Ｓ１内のペリメータＰの各ゾーンを個別に空調する機能を有している。複数の個別分散型パッケージ２，・・・は、天井裏Ｓ２におけるペリメータＰの上側に分散してそれぞれ配設される。個別分散型パッケージ２は、ヒートポンプ式であり、業務用のルームエアコンのようなものであり、室外機と室内機が冷媒管で繋がっている。個別分散型パッケージ２は、ペリメータＰの割り当てられたゾーンの空調負荷状態に応じて個別に制御し、割り当てられたゾーンに対して個別に空調を行う。各個別分散型パッケージ２では、ペリメータＰの割り当てられたゾーンの吸込口２ａから空気ＲＡを吸い込み、吸い込んだ空気を空調して、空調された空気ＳＡを吹出口２ｂからペリメータＰの割り当てられたゾーンに吹き出す。

ＶＡＶ空調機３は、執務室Ｓ１に偏在するタスク負荷に対する空調負荷処理機能を有している。ＶＡＶ空調機３は、空調機本体３ａが執務室Ｓ１外の空調機械室Ｓ３に設けられ、ダクト３ｂや複数のＶＡＶユニット３ｃ，・・・が天井裏Ｓ２に配設される。空調機本体３ａは、フィルタ３ｄ、冷水コイル３ｅ、温水コイル３ｆ、ファン３ｇ等を備えている。ダクト３ｂは、執務室Ｓ１に偏在するタスク負荷の各ゾーンＴ，・・・にそれぞれ給気するために、空調機本体３ａから天井裏Ｓ２においてタスク負荷の各ゾーンＴ，・・・の上部まで張り巡らされている。ＶＡＶユニット３ｃは、タスク負荷の１つのゾーンあるいはタスク負荷の複数のゾーンに対してそれぞれ設けられ、ダクト３ｂに取り付けられる。

ＶＡＶ空調機３では、床面の吸込口３ｈ，・・・から床下Ｓ４に流れ込んだ空気ＲＡをダクト３ｉで空調機本体３ａに送る。空調機本体３ａでは、取り込んだ空気をフィルタ３ｄで浄化し、その浄化後の空気を冷水コイル３ｅや温水コイル３ｆを通すことにより冷風又は温風を作り、ファン３ｇによってダクト３ｂに送り込む。

冷水コイル３ｅや温水コイル３ｆには、図２に示すように（図２では冷水コイル３ｅの例を示しているが、温水コイル３ｆについても同様の構成）、その配管に二方弁３ｊが設けられ、二方弁３ｊの開閉状態によって冷水や温水の通水量が調整される。二方弁３ｊは、コントローラ５によって開閉制御される。二方弁３ｊが全閉状態のときは、冷水コイル３ｅや温水コイル３ｆには通水されず、冷房や暖房が必要とされない低負荷状態である。

ファン３ｇは、インバータ（図示せず）によってモータ（図示せず）が制御され、ダクト３ｂに送り込む送風量を調整する。インバータの周波数が高くなるほど、モータが高回転となり、送風量が増加する。インバータは、コントローラ５によって周波数が制御される。インバータの周波数が下限値（例えば、２５〜３０Ｈｚ）のときには、ＶＡＶ空調機３が運転中では送風量が最小となり、タスク負荷に対して冷房や暖房がほぼ必要とされない低負荷状態である。なお、ＶＡＶ空調機３の運転停止時、ファン３ｇへの通電が停止され、ファン３ｇで消費する電力が０となる。

ダクト３ｂに設けられる各ＶＡＶユニット３ｃは、ユニットに内蔵されるＶＡＶコントローラ３ｎによって、ＶＡＶユニット３ｃ毎にタスク負荷の各ゾーンＴの人によって設定される設定温度とＶＡＶユニット３ｃ毎に設けられる温度センサ３ｋで検知される検知温度及び風量センサ（図示せず）で検知される検知風量に基づいてダンパが開閉制御され、そのダンパの開閉状態によってタスク負荷のゾーンＴへの送風量を調整する。この各ＶＡＶユニット３ｃでの設定温度や検知温度等の情報はコントローラ５に送信され、これらの情報を用いてコントローラ５によってＶＡＶ空調機３内のコイル３ｅ，３ｆの各二方弁３ｊが開閉制御されるとともにファン３ｇのインバータが制御される。ＶＡＶユニット３ｃのダンパが開いている場合、制御された送風量の空気ＳＡを吹出口３ｍからタスク負荷のゾーンＴに吹き出す。ＶＡＶユニット３ｃのダンパが閉じる方向に働いている場合、送風量が少なくなり（ダンパ全閉のときは０）となり、冷房要求（あるいは暖房要求）が少ない状態である。

アンビエント外調機４は、執務室Ｓ１への外気導入機能、執務室Ｓ１のベース負荷処理機能、執務室Ｓ１の湿度管理機能を有している。アンビエント外調機４は、外調機本体４ａが空調機械室Ｓ３に設けられ、ダクト４ｂが天井裏Ｓ２に配設され、外調機本体４ａに接続される外気ダクト４ｃが配設される。外調機本体４ａは、フィルタ４ｄ、冷水コイル４ｅ、温水コイル４ｆ、加湿機４ｇ、ファン４ｈ等を備えている。ダクト４ｂは、執務室Ｓ１に均一に分配されるアンビエント負荷のゾーンＡ，・・・にそれぞれ給気するために、外調機本体４ａから天井裏Ｓ２内に所定の箇所まで張り巡らされている。外気ダクト４ｃは、外気ＯＡを取り入れるためのダクトであり、ビルの外気取入口（図示せず）と外調機本体４ａとの間に配設される。ちなみに、執務室Ｓ１内の空気の一部は、天井裏Ｓ２から排気ダクト６を介して外部に放出される。

アンビエント外調機４では、ビルの外から外気ＯＡを取り込み、取り込んだ外気ＯＡを外気ダクト４ｃで外調機本体４ａに送る。外調機本体４ａでは、取り込んだ外気ＯＡをフィルタ４ｄで浄化し、その浄化後の空気を冷水コイル４ｅや温水コイル４ｆを通すことにより冷風又は温風を作り、必要に応じて加湿機４ｇを通して加湿し、ファン４ｈによってダクト４ｂに送り込む。そして、ダクト４ｂで導かれた空気ＳＡ（外気ＯＡ）を、吹出口４ｉ，・・・からアンビエント負荷のゾーンＡにそれぞれ吹き出す。

冷水コイル４ｅ、温水コイル４ｆ、ファン４ｈは、ＶＡＶ空調機３の冷水コイル３ｅ、温水コイル３ｆ、ファン３ｇと同様のものなので、説明を省略する。但し、ＶＡＶ空調機３とアンビエント外調機４を比較すると、ＶＡＶ空調機３のほうが室全体の空調負荷に対する負荷処理能力が高いので、冷水コイル４ｅ、温水コイル４ｆ、ファン４ｈは冷水コイル３ｅ、温水コイル３ｆ、ファン３ｇに比べて小型である。したがって、ファン４ｈは、ファン３ｇに比べて、空気搬送動力が小さく、消費電力も少ない。加湿機４ｇは、コントローラ５によって制御され、執務室Ｓ１内の湿度が低いときに作動する。

なお、アンビエント外調機４は執務室Ｓ１内の代表室内サーモスタット（図示せず）を備えており、代表室内の設定温度やセンサ検知温度がコントローラ５での制御に用いられる。また、アンビエント外調機４は執務室Ｓ１内の湿度を検知する湿度センサ（図示せず）を備えており、このセンサによる検知湿度がコントローラ５での制御に用いられる。また、アンビエント外調機４は執務室Ｓ１内のＣＯ_２濃度を検知するＣＯ_２濃度センサ（図示せず）を備えており、このセンサによる検知ＣＯ_２濃度がコントローラ５での制御に用いられる。

コントローラ５は、ＶＡＶ空調機３及びアンビエント外調機４を制御するコントローラであり、空調機械室Ｓ３に設けられる。コントローラ５は、ＶＡＶ空調機３を運転制御するとともに、アンビエント外調機４を運転制御する。特に。コントローラ５は、アンビエント外調機４で優先的に空調負荷を処理し、空調負荷が大きいときだけＶＡＶ空調機３が追従するように制御する。そのため、コントローラ５は、ＶＡＶ空調機３に対するアイドリングストップ制御とアンビエント外調機４に対する給気温度制御を行う。

ＶＡＶ空調機３の運転制御について説明する。ＶＡＶ空調機３は、コントローラ５によって空調機本体３ａが制御され、各ＶＡＶユニット３ｃが内蔵のＶＡＶコントローラ３ｎによってそれぞれ制御される。ＶＡＶコントローラ３ｎでは、ＶＡＶユニット３ｃの設定温度とセンサ検知温度に基づいてＶＡＶユニット３ｃのダンパの開閉を制御する。例えば、センサ検知温度が設定温度より高いほど、ＶＡＶユニット３ｃが開くように制御する。このように、ＶＡＶユニット３ｃが開くときには冷房要求（あるいは暖房要求）があることになり、その情報を冷房要求信号（あるいは暖房要求信号）としてコントローラ５に送信する。また、コントローラ５では、全てのＶＡＶユニット３ｃの設定温度とセンサ検知温度に基づいて、各コイル３ｅ，３ｆの二方弁３ｊの開閉及びファン３ｇのインバータの周波数を制御する。例えば、センサ検知温度が設定温度より高いほど、二方弁３ｊを開くように制御するとともにファン３ｇのインバータの周波数が高くなるように制御する。なお、このＶＡＶ空調機３の運転制御は一例であり、他の運転制御でもよい。

アンビエント外調機４の運転制御について説明する。コントローラ５では、アンビエント外調機４の代表室内サーモスタットにおける設定温度及びセンサ検知温度やＣＯ_２濃度センサの検知ＣＯ_２濃度等に基づいて、給気温度制御で設定される給気温度になるように、各コイル４ｅ，４ｆの二方弁の開閉及びファン４ｈのインバータの周波数を制御する。また、コントローラ５では、湿度センサの検知湿度等に基づいて、加湿機４ｇを制御する。なお、このアンビエント外調機４の運転制御は一例であり、他の運転制御でもよい。

アイドリングストップ制御について説明する。コントローラ５は、空調負荷が低負荷状態のときには空気搬送動力が大きい（すなわち、ファン３ｇの消費電力が多い）ＶＡＶ空調機３を自動的に停止させるためのＶＡＶ空調機停止制御を行うとともに、停止させたＶＡＶ空調機３を自動的に復帰させるためのＶＡＶ空調機復帰制御を行う。

アイドリングストップ制御のＶＡＶ空調機停止制御を図３のフローチャートに沿って説明する。ＶＡＶ空調機３が運転中、ＶＡＶ空調機停止制御が行われる。コントローラ５では、停止条件１としてＶＡＶ空調機３の冷水コイル３ｅの二方弁３ｊ及び温水コイル３ｆの二方弁３ｊが共に全閉か否かを判定する（Ｓ１０）。Ｓ１０で少なく一方が全閉でないと判定した場合、コントローラ５では、Ｓ１０に戻って一定時間後に再度判定する。

Ｓ１０で共に全閉と判定した場合、コントローラ５では、停止条件２としてＶＡＶ空調機３のファン３ｇのインバータ周波数が下限値か否かを判定する（Ｓ１１）。Ｓ１１にてインバータ周波数が下限値でないと判定した場合、コントローラ５では、Ｓ１０に戻って一定時間後に再度判定する。

Ｓ１１にてインバータ周波数が下限値と判定した場合、コントローラ５では、停止条件３としてＶＡＶ空調機３の全てのＶＡＶユニット３ｃ，・・・からの冷房要求信号が無いか否かを判定する（Ｓ１２）。Ｓ１２にてＶＡＶユニット３ｃからの冷房要求信号が有ると判定した場合、コントローラ５では、Ｓ１０に戻って一定時間後に再度判定する。なお、ＶＡＶユニット３ｃ，・・・からの暖房要求信号についても判定してもよく、冷房要求信号及び暖房要求信号が共に無いかを判定する。

Ｓ１２にて全てのＶＡＶユニット３ｃからの冷房要求信号が無いと判定した場合、コントローラ５では、停止条件１〜３を全て満たした状態が１０分間継続したか否かを判定する（Ｓ１３）。Ｓ１３にて１０分間継続しなかったと判定した場合、コントローラ５では、Ｓ１０に戻って一定時間後に再度判定する。なお、継続時間判定では、継続時間としては５分継続等の任意の時間に設定できる。

Ｓ１３にて停止条件１〜３を全て満たした状態が１０分間継続したと判定した場合、コントローラ５では、ＶＡＶ空調機３を停止する（Ｓ１４）。ＶＡＶ空調機３を停止させるために、コントローラ５ではファン３ｇ（モータ）への通電を停止し、ファン３ｇを停止する。冷水コイル３ｅ及び温水コイル３ｆの二方弁３ｊも共に全閉なので、冷水コイル３ｅ及び温水コイル３ｆへの通水も停止している。所定時間継続しているかを判定することにより、ＶＡＶ空調機３による空調負荷処理を必要としない状態であることを確実に判定することができ、ＶＡＶ空調機３が自動停止後に直ぐに復帰して停止と復帰を繰り返すのを防止できる。

ちなみに、停止条件１〜３を全て満たしている状態は、空調負荷が低負荷状態であり、ＶＡＶ空調機３による空調負荷処理を必要としない状態である。この際、空調負荷についてはアンビエント外調機４による空調負荷処理で十分である。ＶＡＶ空調機３のファン３ｇが停止している間、ＶＡＶ空調機３での電力消費が０になる。

アイドリングストップ制御のＶＡＶ空調機復帰制御を図４のフローチャートに沿って説明する。ＶＡＶ空調機３の停止中、ＶＡＶ空調機復帰制御が行われる。コントローラ５では、アンビエント外調機４の代表室内サーモスタットにおいてセンサ検知温度が設定温度＋２℃以上か否かを判定する（Ｓ２０）。なお、＋２℃としたが、他の設定値でもよい。

Ｓ２０にてセンサ検知温度が設定温度＋２℃以上でないと判定した場合、コントローラ５では、ＶＡＶ空調機３の停止が３０分間以上継続したか否かを判定する（Ｓ２１）。Ｓ２１にてＶＡＶ空調機３の停止が３０分間以上継続していないと判定した場合、コントローラ５では、Ｓ２０に戻って一定時間後に再度判定する。なお、継続時間判定では、継続時間としては１時間継続等の任意の時間に設定できる（０でも可）。

Ｓ２０にてセンサ検知温度が設定温度＋２℃以上と判定した場合又はＳ２１にてＶＡＶ空調機３の停止が３０分間以上継続したと判定した場合、コントローラ５では、ＶＡＶ空調機３を再起動し、ＶＡＶ空調機３に対する運転制御を開始する（Ｓ２２）。ＶＡＶ空調機３が再起動されると、上記のＶＡＶ空調機停止制御も起動し、ＶＡＶ空調機停止制御が行われる。

アンビエント外調機給気温度制御を図５のフローチャートに沿って説明する。アンビエント外調機４の運転中、給気温度制御が行われる。コントローラ５では、ＶＡＶ空調機３のＶＡＶユニット３ｃ毎に、ＶＡＶユニット３ｃの設定温度とセンサ検知温度との温度差を算出する（Ｓ３０）。そして、コントローラ５では、全てのＶＡＶユニット３ｃについての温度差を平均化し、平均温度差ΔＴを算出する（Ｓ３１）。なお、Ｓ３０でのＶＡＶユニット３ｃ毎の温度差の算出及びＳ３１での平均温度差ΔＴの算出についての具体例を示す。一例として、ＶＡＶユニット３ｃ毎にセンサ検知温度から設定温度を減算し（但し、減算値がマイナス値の場合には０とする）、全てのＶＡＶユニット３ｃについての減算値（温度差）の平均値（平均温度差ΔＴ）を算出する。他の例としては、ＶＡＶユニット３ｃ毎にセンサ検知温度から設定温度を減算し、全てのＶＡＶユニット３ｃについての減算値（温度差）の平均値（平均温度差ΔＴ）を算出する（但し、平均値がマイナス値の場合には０とする）。

コントローラ５では、平均温度差ΔＴが４℃以下か否かを判定する（Ｓ３２）。Ｓ３２にて平均温度差ΔＴが４℃以下と判定した場合、コントローラ５では、［２０℃（初期設定給気温度）−平均温度差ΔＴ］をアンビエント外調機４の給気温度とする（Ｓ３３）。Ｓ３２にて平均温度差ΔＴが４℃を超えると判定した場合、コントローラ５では、［２０℃（初期設定給気温度）−４℃（上限値）＝１６℃（予め設定された給気温度の下限値）］をアンビエント外調機４の給気温度とする（Ｓ３４）。そして、コントローラ５では、この設定した給気温度になるように、アンビエント外調機４の各コイル４ｅ，４ｆの二方弁の開閉及びファン４ｈのインバータの周波数を制御する（Ｓ３５）。なお、初期設定給気温度を２０℃、平均温度差ΔＴの上限値を４℃としたが、この各温度は、給気温度下限値に合わせて他の設定値でもよい。また、給気温度下限値を１６℃としたが、他の設定値でもよい。

このように、執務室Ｓ１内に分散されるＶＡＶユニット３ｃ，・・・の設定温度とセンサ検知温度との温度差の平均値ΔＴを用いて給気温度を設定することにより、執務室Ｓ１全体（特に、インテリア）としての温度負荷状態からアンビエント外調機４の運転を制御できる。その結果、執務室Ｓ１全体の温度負荷状態に応じてアンビエント外調機の空調負荷処理能力として低能力（給気温度が２０℃のとき）から最大能力（給気温度が１６℃のとき）まで発揮でき、より効果的にＶＡＶ空調機３を停止させることができる。これによって、アンビエント外調機４が最大能力未満で運転しているときにはＶＡＶ空調機３が停止し、アンビエント外調機４が最大能力で運転しているときにＶＡＶ空調機３の空調負荷処理が必要なときだけＶＡＶ空調機３が運転する。その結果、アンビエント外調機４の空気搬送動力は小さい（ファン４ｈの消費電力は少ない）ので、電力消費を極力抑えることができる。

この空調システム１によれば、機能別に分離させた個別分散型パッケージ２、ＶＡＶ空調機３、アンビエント外調機４（特に、ＶＡＶ空調機３とアンビエント外調機４）で構成し、ＶＡＶ空調機３とアンビエント外調機４を最適に制御することにより、効率的な空調負荷処理を行うことができ、省エネルギ化及び省ＣＯ_２化を図ることができる。

特に、空調システム１は、ＶＡＶ空調機３に対するアイドリングストップ制御により、アンビエント外調機４よりも空気搬送動力の大きいＶＡＶ空調機３を停止させるので、一般的な単一ダクト空調方式と比較して空気搬送動力を削減（ファン３ｇによる消費電力の低減）による省エネルギ化に優れている。ＶＡＶ空調機３を停止させる場合には３つの停止条件で空調の低負荷状態を判断しているので、ＶＡＶ空調機３を停止しても、空気搬送動力の小さいアンビエント外調機４でも十分に空調負荷を処理できる。

また、空調システム１は、アンビエント外調機４に対する給気温度制御により、空調負荷に応じた最適な給気温度でアンビエント外調機４を運転できるので、空調負荷に対してアンビエント外調機４の空調負荷処理能力を最適化できる。その結果、ＶＡＶ空調機３をより効果的に停止できる。また、アンビエント外調機４のコイル４ｅ，４ｆの負荷率も向上し、冷温水熱媒の温度差確保にも繋がる。つまり、アンビエント外調機４の小さいコイル４ｅ，４ｆだけを使用する時間が長くなり、小さいコイル４ｅ，４ｆで効率良く熱交換ができる。

また、空調システム１は、空気を搬送熱媒としているので、水損リスク等がなく、信頼性が高く、一般のオフィスビル空調（特に、テナントビル空調）への汎用性が高い。また、空調システム１は、ＶＡＶ空調機３のＶＡＶユニット３ｃ，・・・で執務室Ｓ１の各部の空調負荷処理能力をコントロールできるので、間仕切り設置時の追従性（＝可変性）が高く、部屋毎の人員密度の偏在にも対応可能である。新たにテナントが入居して小間仕切りをしても対応可能である。

また、空調システム１は、外気量調整や湿度調整を常時運転するアンビエント外調機４で確保されているので、高品質な空調環境を維持できる。つまり、室内温度だけでなく、室内のＣＯ_２濃度や湿度も最適に制御できる。例えば、冬場に、機器等で温度が高いタスク負荷に対してＶＡＶ空調機３で微少な冷房を行った場合でも、アンビエント外調機４によって最適な湿度に制御できる。また、低負荷時に個別分散型パッケージ２やＶＡＶ空調機３での送風量が絞られても、アンビエント外調機４によって外気を十分に導入できる。

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

例えば、本実施の形態ではタスク負荷に対するＶＡＶ空調機、アンビエント負荷に対するアンビエント外調機、ペリメータの個別分散型パッケージで構成される空調システムに適用したが、少なくともタスク負荷に対するＶＡＶ空調機とアンビエント負荷に対するアンビエント外調機から構成される空調システムなら適用可能である。

また、本実施の形態ではＶＡＶ空調機のアイドリングストップ制御とアンビエント外調機の給気温度制御の両制御を行う空調システムとしたが、いずれか一方の制御だけを行う空調システムとしてもよいし、あるいは、両方の制御を行わない空調システムとしてもよい。ＶＡＶ空調機のアイドリングストップ制御を行わない空調システムの場合、ＶＡＶ空調機よりもアンビエント空調機を優先して運転制御するようにするとよい。

また、本実施の形態ではアイドリングストップ制御の停止制御の停止条件１〜３としてＶＡＶ空調機の冷水／温水コイルの二方弁が全閉かつファンのインバータ周波数が下限値かつＶＡＶユニットからの冷房要求信号が無いことを条件としたが、停止条件としては他の条件でもよい。また、この停止条件１〜３に対する継続時間判定がなく、停止条件１〜３を全て満たした時点でＶＡＶ空調機３を停止してもよい。また、復帰条件についても他の条件でもよい。

また、本実施の形態ではアンビエント外調機の給気温度制御としてＶＡＶユニットの設定温度とセンサ検知温度の温度差の平均値ΔＴ（上限値が４℃）を初期設定給気温度（２０℃）から減算した温度を給気温度としたが、ＶＡＶユニットの設定温度とセンサ検知温度を用いた給気温度を設定方法について他の方法でもよい。

また、本実施の形態ではＶＡＶ空調機のコイルの弁として二方弁を適用したが、三方弁等の他の弁を適用してもよい。

１…空調システム、２…個別分散型パッケージ、２ａ…吸込口、２ｂ…吹出口、３…ＶＡＶ空調機、３ａ…空調機本体、３ｂ…ダクト、３ｃ…ＶＡＶユニット、３ｄ…フィルタ、３ｅ…冷水コイル、３ｆ…温水コイル、３ｇ…ファン、３ｈ…吸込口、３ｉ…ダクト、３ｊ…二方弁、３ｋ…温度センサ、３ｍ…吹出口、３ｎ…ＶＡＶコントローラ、４…アンビエント外調機、４ａ…外調機本体、４ｂ…ダクト、４ｃ…外気ダクト、４ｄ…フィルタ、４ｅ…冷水コイル、４ｆ…温水コイル、４ｇ…加湿機、４ｈ…ファン、４ｉ…吹出口、５…コントローラ、６…排気ダクト。

Claims

室内のタスク負荷とアンビエント負荷を全空気方式で空調処理する空調システムであって、
タスク負荷を空調処理する空調機であり、室内のタスク負荷に対応して複数のＶＡＶユニットを有し、前記ＶＡＶユニット毎に送風量をそれぞれ調整してタスク負荷のゾーンに空気を供給するＶＡＶ空調機と、
アンビエント負荷を空調処理する空調機であり、屋外から取り入れた外気を空調してアンビエント負荷のゾーンに空気を供給するアンビエント外調機と、
前記ＶＡＶ空調機及び前記アンビエント外調機を運転制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記アンビエント外調機が前記ＶＡＶ空調機よりも優先的に空調負荷を処理するように運転制御を行うことを特徴とする空調システム。
前記制御部は、前記ＶＡＶ空調機及び前記アンビエント外調機の運転中に、空調負荷の低負荷条件を満たした場合に前記ＶＡＶ空調機の運転を停止し、前記アンビエント外調機の運転を継続することを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
前記空調負荷の低負荷条件は、前記ＶＡＶ空調機のコイルの弁が全閉かつファンの作動状態が下限レベルかつ前記ＶＡＶユニットからの冷房要求信号が無いことを特徴とする請求項２に記載の空調システム。
前記制御部は、前記ＶＡＶ空調機のＶＡＶユニット毎の設定温度と室内検知温度に基づいて前記アンビエント外調機の給気温度を制御することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の空調システム。
前記制御部は、前記ＶＡＶ空調機のＶＡＶユニット毎に設定温度と室内検知温度との温度差を算出し、当該算出された全てのＶＡＶユニットについての温度差の平均温度差を算出し、当該算出された平均温度差を前記アンビエント外調機の初期設定給気温度から減算し、当該減算によって得られた温度が前記アンビエント外調機の給気温度下限値以上の場合には前記減算によって得られた温度を前記アンビエント外調機の給気温度とし、前記減算によって得られた温度が前記給気温度下限値未満の場合には前記給気温度下限値を前記アンビエント外調機の給気温度とすることを特徴とする請求項４に記載の空調システム。