JP2006118811A - 空気調和システムおよびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 各冷媒系統の運転状態をも考慮して、より正確かつ公平な空調按分率を算出し、各室内機の使用者毎に正確かつ公平な電力使用料金を提示する。
【解決手段】 複数の室外機１６Ａ〜１６Ｃ及び複数の室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃを備え、インテリジェントコントローラ１５により集中管理を行う空気調和システム１０は、インテリジェントコントローラ１５が各冷媒系統に属する室外機１６Ａ〜１６Ｃの動作状態に基づいて各冷媒系統毎に使用エネルギーを算出し、室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃの使用エネルギーを、室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃの動作状態に基づいて算出し、冷媒系統の使用エネルギーおよび当該冷媒系統に属する室内機の使用エネルギーに基づいて、各室内機毎の空調按分率を算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、室外機及び複数の室内機を備えた空気調和装置を集中管理装置が集中管理するとともに、この集中管理装置が各室内機毎のエネルギー按分率を算出する空気調和システムおよびその制御方法に関する。

例えば、ビル等に装備される空気調和システムにおいては、一または複数の室外機と複数の室内機とを有する一または複数の空気調和装置が、一台の集中管理装置により集中管理されるよう構成されたものがある。

上述のような空気調和システムは、テナントビル等のように、複数の使用者が混在する環境に設置されることがある。このため、集中管理装置は、各室内機の累積運転時間に基づき、室内機毎に空調按分率を算出し、空気調和装置の電力使用量に空調按分率を乗じて、室内機毎に電力使用量及び電力使用料金を算出できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。このとき、各室内機の使用者には、各室内機を使用した分の電力使用料金が過不足なく計算されて提示される必要があり、空調按分率の算出方法は、できるだけ正確かつ公平なものが求められる。
特開平５−１５７３３６号公報

従来の空気調和システムにおいては、例えば、個々の室内機の積算運転時間及び室内機定格能力に基づいて空調按分率を計算しているものがある。
このような方法を採る場合、冷媒系統が複数存在する空気調和システムであっても各冷媒系統毎の運転比率は考慮していなかった。
従って、空気調和システムを構成する空気調和装置の一部を、省エネルギー型の室外機器を有する空気調和装置に入れ替えたとしても、その効果が空調按分率に表れない場合も生じ得る。

さらに、各冷媒系統の運転状態（エネルギー消費量）が異なる場合であっても、室内機毎の空調按分率が正しく計算されないという問題点があった。
そこで、本発明の目的は、各冷媒系統の運転状態をも考慮して、より正確かつ公平な空調按分率を算出し、各室内機の使用者毎に正確かつ公平な電力使用料金を提示することが可能な空気調和システム及びその制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、複数の室外機及び複数の室内機を備え、集中管理装置により集中管理を行う空気調和システムは、各冷媒系統に属する前記室外機の動作状態に基づいて各冷媒系統毎に使用エネルギーを算出する第１エネルギー算出部と、各前記室内機の使用エネルギーを、前記室内機の動作状態に基づいて算出する第２エネルギー算出部と、前記冷媒系統の使用エネルギーおよび当該冷媒系統に属する前記室内機の使用エネルギーに基づいて、各前記室内機毎の空調按分率を算出する按分部と、を備えたことを特徴としている。
上記構成によれば、第１エネルギー算出部は、各冷媒系統に属する前記室外機の動作状態に基づいて各冷媒系統毎に使用エネルギーを算出し按分部に出力する。
第２エネルギー算出部は、各前記室内機の使用エネルギーを、前記室内機の動作状態に基づいて算出し按分部に出力する。
これらの結果、按分部は、前記冷媒系統の使用エネルギーおよび当該冷媒系統に属する前記室内機の使用エネルギーに基づいて、各前記室内機毎の空調按分率を算出する。

この場合において、前記第１エネルギー算出部は、各前記室外機について運転量を算出する運転量算出部を備えるようにしてもよい。
また、前記運転量として、前記室外機の消費電力あるいは消費ガス量を算出するようにしてもよい。
さらに、前記空気調和システムは、ガスヒートポンプ式空気調和装置を含み、
前記運転量算出部は、前記ガスヒートポンプ式空気調和装置を構成するヒータ消費電力を算出した前記運転量から差し引いて実際の運転量とするようにしてもよい。

また、複数の室外機及び複数の室内機を備え、集中管理装置により集中管理を行う空気調和システムの制御方法は、各冷媒系統に属する前記室外機の動作状態に基づいて各冷媒系統毎に使用エネルギーを算出する第１エネルギー算出過程と、各前記室内機の使用エネルギーを、前記室内機の動作状態に基づいて算出する第２エネルギー算出過程と、前記冷媒系統の使用エネルギーおよび当該冷媒系統に属する前記室内機の使用エネルギーに基づいて、各前記室内機毎の空調按分率を算出する按分過程と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、各冷媒系統毎の使用エネルギーおよび各室内機の使用エネルギーに基づいて、空調按分率を算出するので、各冷媒系統の運転状態をも考慮して、より正確かつ公平な空調按分率を算出でき、各室内機の使用者毎に正確かつ公平な電力使用料金を提示することができる。

次に本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
［１］第１実施形態
図１は、実施形態の空気調和システムの系統図である。
空気調和システム１０は、第１冷媒系統を構成する第１空気調和装置１１及び第２冷媒系統を構成する第２空気調和装置１２を第１通信アダプタ２１を介して集中管理装置として機能するインテリジェントコントローラ１５に接続し、第３冷媒系統を構成する第３空気調和装置１３を第２通信アダプタ２２を介して、インテリジェントコントローラ１５に接続し、インテリジェントコントローラ１５により集中的に管理するよう構成されている。
第１空気調和装置１１は、室外機１６Ａに、３台の室内機１７Ａ、１８Ａ、１９Ａが図示しない冷媒配管（不図示）によって連結されて構成されるマルチタイプの空気調和装置である。

第２空気調和装置１２は、室外機１６Ｂに３台の室内機１７Ｂ、１８Ｂ、１９Ｂが図示しない冷媒配管（不図示）によって連結されて構成されるマルチタイプの空気調和装置である。
第３空気調和装置１３は、室外機１６Ｃに例えば３台の室内機１７Ｃ、１８Ｃ、１９Ｃが図示しない冷媒配管によって接続されるマルチタイプの空気調和装置である
インテリジェントコントローラ１５は、集中管理通信線２０を介して、第１通信アダプタ２１及び第２通信アダプタ２２に接続される。
第１通信アダプタ２１は、室内外通信線２３を介して、第１空気調和装置１１の室外機１６Ａ、室内機１７Ａ、１８Ａ、１９Ａ並びに第２空気調和装置１２の室外機１６Ｂ、室内機１７Ｂ、１８Ｂ、１９Ｂに接続される。また、第２通信アダプタ２２は、室内外通信線２４を介して、第３空気調和装置１３の室外機１６Ｃ、室内機１７Ｃ、１８Ｃ、１９Ｃに接続される。

室内外通信線２３は、第１空気調和装置１１の室外機１６Ａ、室内機１７Ａ、１８Ａ、１９Ａ及び第２空気調和装置１２の室外機１６Ｂ、室内機１７Ｂ、１８Ｂ、１９Ｂ間で空調制御用信号を送受信させて、これらの室外機１６Ａ、１６Ｂ、室内機１７Ａ、１７Ｂ、１８Ａ、１８Ｂ、１９Ａ、１９Ｂに空調機能を発揮させるものである。
また、室内外通信線２４も同様に、第３空気調和装置１３の室外機１６Ｃ、室内機１７Ｃ、１８Ｃ、１９Ｃ間で空調制御用信号を送受信させて、これらの室外機１６Ｃ、室内機１７Ｃ、１８Ｃ及び１９に空調機能を発揮させる。
集中管理通信線２０は集中管理信号を、インテリジェントコントローラ１５から第１通信アダプタ２１を介して第１空気調和装置１１及び第２空気調和装置１２へ、また、第２通信アダプタ２２を介して第３空気調和装置１３へそれぞれ送受信する。更に、この集中管理通信線２０は、第１空気調和装置１１及び第２空気調和装置１２から第１通信アダプタ２１を介して、また、第３空気調和装置１３から第２通信アダプタ２２を介して運転状態データ等をインテリジェントコントローラ１５へ送信する。

ここで、第１通信アダプタ２１、第２通信アダプタ２２は、インテリジェントコントローラ１５との間で集中管理通信線２０を用いて送受信される信号と、第１空気調和装置１１及び第２空気調和装置１２との間で室内外通信線２３を用いて、第３空気調和装置１３との間で室内外通信線２４を用いてそれぞれ送受信される信号との通信形態を変換する機器である。
インテリジェントコントローラ１５は、操作表示パネル２５を用いて、第１通信アダプタ２１を介し第１空気調和装置１１及び第２空気調和装置１２を集中管理するとともに、この第１空気調和装置１１及び第２空気調和装置１２の状態を監視し、また、第２通信アダプタ２２を介し第３空気調和装置１３を集中管理するとともに、この第３空気調和装置１３の状態を監視する。

また、第１空気調和装置１１、第２空気調和装置１２及び第３空気調和装置１３の室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃのそれぞれには、必要に応じて、図示しないリモートコントローラが接続されることとなる。そして、リモートコントローラを接続した場合には、室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃは、このリモートコントローラの手動操作によって、運転や停止、設定温度の変更、冷房や暖房などの運転モードが切り換えられることとなる。
ところで、インテリジェントコントローラ１５は、第１ｓｚ空気調和装置１１、第２空気調和装置１２及び第３空気調和装置１３の集中制御機能及び状態監視機能の他、第１空気調和装置１１、第２空気調和装置１２、第３空気調和装置１３の各室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃ毎の使用エネルギー按分率としての電力按分率及びこの電力按分率に基づく各室内機〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃのエネルギー使用量としての電力使用量を算出する機能を有している。

次に、インテリジェントコントローラ１５による空調按分率及び電力使用量の算出機能について説明する。
図２は、実施形態の処理フローチャートである。
本実施形態のインテリジェントコントローラ１５は、室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃ、室外機１６Ａ〜１６Ｃ、第１通信アダプタ２１、第２通信アダプタ２２と協働して空調按分率及び電力使用量を算出している。
この場合において、各室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃは、風速別運転時間、室内定格能力、熱交換器入口温度、中間温度、出口温度及びファンの実風速等の情報を収集あるいは演算して、対応する通信アダプタ２１、２２ヘ送信する（ステップＳ１）。

各室外機１６Ａ〜１６Ｃは、運転電力量［あるいは３ウェイ機種および氷蓄熱槽を有する機種においては、還元利用（再利用）している使用エネルギーを考慮した省エネ運転電力量］及び高圧飽和温度、さらに氷蓄熱槽を有する機種においては氷蓄熱のための氷蓄熱夜間電力量を収集あるいは演算して、対応する通信アダプタ２１、２２ヘ送信する（ステップＳ２）。
通信アダプタ２１、２２は、受信した情報のうち、風速別運転時間、室内定格能力、運転電力量（あるいは省エネ運転電力量）、氷蓄熱夜間電力量をそのままインテリジェントコントローラ１５に送信する。また、通信アダプタ２１、２２は、熱交換器入口温度、中間温度、出口温度および高圧飽和温度に基づいて過熱度および過冷却度を算出する。さらに通信アダプタ２１、２２は、ファンの実風速に基づいて風速換算値を算出する。さらにまた、通信アダプタ２１、２２は、算出した過熱度および過冷却度に基づいて運転能力比率を算出する。続いて通信アダプタ２１、２２は、各室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃの定格能力、風速換算値および運転能力比率に基づいて各室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃの運転能力量を算出する。
通信アダプタ２１、２２は、上記各処理と並行して、電力パルスメータからの電力パルスをカウントし、インテリジェントコントローラ１５に送信する（ステップＳ３）。

一方、インテリジェントコントローラ１５は、室内機定格能力、各室外機１６Ａ〜１６Ｃの運転電力量、各室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃの運転能力量および送風運転時の室内ファン電力に基づいて室内機消費電流を算出する。 さらにインテリジェントコントローラ１５は、求めた室内機消費電流、室内定格能力、風速別運転時間、室内ファン電力に基づいて室内機消費電流積算値を求める。
続いてインテリジェントコントローラ１５は、全室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃの室内機消費電流積算値の和に対する各室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃの室内機消費電流積算値の割合である按分率（空調按分率）として算出する。
一方、電力パルスメータの出力する１パルスの電力パルスに対応する電力量（単位電力量）が予め設定されており、インテリジェントコントローラ１５は、通信アダプタ２１、２２から受信した電力パルスに基づいて空気調和システム１０全体の消費電力量を算出する。

これらの結果、インテリジェントコントローラ１５は、空気調和システム１０全体の消費電力量に按分率を乗じて各室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃの使用電力量を算出することとなる（ステップＳ４）。
以上の説明のように、本実施形態によれば、室外機および室内機の実際の消費電力を把握することにより、冷媒系統（室外機系統）毎に運転状態が異なっても、より高精度で、使用エネルギーの按分を行うことが可能となる。

［２］第２実施形態
以上の第１実施形態の説明では、空気調和システムにおいて、使用されるエネルギーが電力の場合を述べたが、本第２実施形態は、ガスヒートポンプ（ＧＨＰ）式空気調和装置のように、ガスと電力とを使用する場合の実施形態である。
空気調和システムの構成については、第１実施形態と同様のであるので、以下、インテリジェントコントローラ１５による空調按分率、電力使用量およびガス使用量の算出機能について説明する。

本実施形態のインテリジェントコントローラ１５は、室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃ、室外機１６Ａ〜１６Ｃ、第１通信アダプタ２１、第２通信アダプタ２２と協働して空調按分率、電力使用量及びガス使用量を算出している。
この場合において、各室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃは、風速別運転時間、室内定格能力、熱交換器入口温度、中間温度、出口温度及びファンの実風速等の情報を収集あるいは演算して、対応する通信アダプタ２１、２２ヘ送信する（ステップＳ１）。
各室外機１６Ａ〜１６Ｃは、運転ガス量（コンプレッサ運転量）、あるいは３ウェイ機種を有する機種においては、還元利用（再利用）している使用エネルギーを考慮した省エネ運転ガス量、クランクケースヒータの待機電力量及び高圧飽和温度を収集あるいは演算して、対応する通信アダプタ２１、２２ヘ送信する（ステップＳ２）。

通信アダプタ２１、２２は、受信した情報のうち、風速別運転時間、室内定格能力、運転ガス量（あるいは省エネ運転ガス量）、待機電力量をそのままインテリジェントコントローラ１５に送信する。また、通信アダプタ２１、２２は、熱交換器入口温度、中間温度、出口温度および高圧飽和温度に基づいて過熱度および過冷却度を算出する。さらに通信アダプタ２１、２２は、ファンの実風速に基づいて風速換算値を算出する。さらにまた、通信アダプタ２１、２２は、算出した過熱度および過冷却度に基づいて運転能力比率を算出する。続いて通信アダプタ２１、２２は、各室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃの定格能力、風速換算値および運転能力比率に基づいて各室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃの運転能力量（電力）及び運転能力量（ガス）を算出する。通信アダプタ２１、２２は、上記各処理と並行して、電力パルスメータからの電力パルス及びガスパルスメータからのガスパルスをカウントし、インテリジェントコントローラ１５に送信する（ステップＳ３）。

一方、インテリジェントコントローラ１５は、室内機定格能力、各室外機１６Ａ〜１６Ｃの運転ガス量、各室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃの運転能力量（電力）、運転能力量（ガス）および送風運転時の室内ファン電力に基づいて室内機消費電流（クランクヒータ電力を含む）および室内機消費ガスを算出する。
さらにインテリジェントコントローラ１５は、求めた室内機消費電流、室内定格能力、風速別運転時間、室内ファン電力に基づいて室内機消費電流積算値を求める。また、ガスヒートポンプを予熱するためのクランクヒータの消費電力を算出する。さらにインテリジェントコントローラ１５は、求めた運転能力量（ガス）および室内機消費ガスに基づいて室内機消費ガス積算値を求める。

続いてインテリジェントコントローラ１５は、全室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃの室内機消費電流積算値の和に対する各室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃの室内機消費電流積算値の割合である電力按分率（空調按分率）として算出する。また、全室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃの室内機消費ガス積算値の和に対する各室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃの室内機消費ガス積算値の割合であるガス按分率（空調按分率）として算出する。さらに、全室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃの室内機消費電流積算値の和からクランクヒータの消費電力を差し引き、クランクヒータの消費電力をガス按分率に基づいて各室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃ毎のクランクヒータ消費電力を算出する。

一方、電力パルスメータの出力する１パルスの電力パルスに対応する電力量（単位電力量）が予め設定されており、インテリジェントコントローラ１５は、通信アダプタ２１、２２から受信した電力パルスに基づいて空気調和システム１０全体の消費電力量を算出する。また、ガスパルスメータの出力する１パルスのガスパルスに対応するガス量（単位ガス量）が予め設定されており、インテリジェントコントローラ１５は、通信アダプタ２１、２２から受信したガスパルスに基づいて空気調和システム１０全体の消費ガス量を算出する。

これらの結果、インテリジェントコントローラ１５は、空気調和システム１０全体の消費電力量に電力按分率を乗じるとともに、各乗算結果に各室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃ毎のクランクヒータ消費電力を加算して各室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃの電力量を算出することとなる。同様にインテリジェントコントローラ１５は、空気調和システム１０全体の消費電力量にガス按分率を乗じて各室内機１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃのガス量を算出することとなる（ステップＳ４）。
以上の説明のように、本実施形態によれば、室外機および室内機の実際の消費電力及び消費ガスを把握することにより、冷媒系統（室外機系統）毎に運転状態が異なっても、より高精度で、使用エネルギーの按分を行うことが可能となる。

［３］実施形態の効果
以上の説明のように、室外機及び室内機の実際の消費電力あるいは消費ガス量を算出し、各冷媒系統（各室外機系統）毎の運転量を当該冷媒系統に属する室内機に按分することとなるため、各冷媒系統の運転状態が異なっても、あるいは、空気調和システムを構成する空気調和装置を一部省エネ型の機種に入れ替えた場合でも、実際のエネルギー消費に見合った高精度で公平な消費エネルギー按分を行うことが可能となる。

実施形態の空気調和システムの系統図である。 実施形態の処理フローチャートである。

符号の説明

１０ 空気調和システム
１１ 第１空気調和装置
１２ 第２空気調和装置
１３ 第３空気調和装置
１５ インテリジェントコントローラ（集中管理装置、第１エネルギー算出部、第２エネルギー算出部、按分部）
１６Ａ〜１６Ｃ 室外機（第１エネルギー算出部）
１７Ａ〜１７Ｃ、１８Ａ〜１８Ｃ、１９Ａ〜１９Ｃ 室内機（第２エネルギー算出部）
２１ 第１通信アダプタ（第１エネルギー算出部、第２エネルギー算出部）
２２ 第２通信アダプタ（第１エネルギー算出部、第２エネルギー算出部）
２３、２４ 室内外通信線

Claims (5)

1. 複数の室外機及び複数の室内機を備え、集中管理装置により集中管理を行う空気調和システムにおいて、
   各冷媒系統に属する前記室外機の動作状態に基づいて各冷媒系統毎に使用エネルギーを算出する第１エネルギー算出部と、
   各前記室内機の使用エネルギーを、前記室内機の動作状態に基づいて算出する第２エネルギー算出部と、
   前記冷媒系統の使用エネルギーおよび当該冷媒系統に属する前記室内機の使用エネルギーに基づいて、各前記室内機毎の空調按分率を算出する按分部と、
   を備えたことを特徴とする空気調和システム。
2. 請求項１記載の空気調和システムにおいて、
   前記第１エネルギー算出部は、各前記室外機について運転量を算出する運転量算出部を備えたことを特徴とする空気調和システム。
3. 請求項２記載の空気調和システムにおいて、
   前記運転量として、前記室外機の消費電力あるいは消費ガス量を算出することを特徴とする空気調和システム。
4. 請求項２または請求項３記載の空気調和システムにおいて、
   前記空気調和システムは、ガスヒートポンプ式空気調和装置を含み、
   前記運転量算出部は、前記ガスヒートポンプ式空気調和装置を構成するヒータ消費電力を算出した前記運転量から差し引いて実際の運転量とすることを特徴とする空気調和システム。
5. 複数の室外機及び複数の室内機を備え、集中管理装置により集中管理を行う空気調和システムの制御方法において、
   各冷媒系統に属する前記室外機の動作状態に基づいて各冷媒系統毎に使用エネルギーを算出する第１エネルギー算出過程と、
   各前記室内機の使用エネルギーを、前記室内機の動作状態に基づいて算出する第２エネルギー算出過程と、
   前記冷媒系統の使用エネルギーおよび当該冷媒系統に属する前記室内機の使用エネルギーに基づいて、各前記室内機毎の空調按分率を算出する按分過程と、
   を備えたことを特徴とする空気調和システムの制御方法。

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