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公開番号2025117817
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2024012749
出願日2024-01-31
発明の名称空調システム、および空調システムの制御方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F24F 11/46 20180101AFI20250805BHJP(加熱;レンジ;換気)
要約【課題】環境要求を満たしつつ空調システム全体の消費電力を最小化することができる空調システムを提供する。
【解決手段】空調システムは、空調対象空間に設けられた空調機を制御する空調機コントローラと、前記空調機に熱源を供給する熱源機および補機を制御する熱源機コントローラと、前記空調機コントローラおよび前記熱源機コントローラに制御指令を出力する統合コントローラと、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
空調対象空間に設けられた空調機を制御する空調機コントローラと、
前記空調機に熱源を供給する熱源機および補機を制御する熱源機コントローラと、
前記空調機コントローラおよび前記熱源機コントローラに制御指令を出力する統合コントローラと、
を備える空調システムであって、
前記統合コントローラは、
前記空調対象空間で計測した熱負荷を説明変数とし、前記空調対象空間の将来の熱負荷予測値、および前記空調対象空間の環境要求を満たす設定温度の成立範囲を目的変数とする第１モデルに基づいて、前記空調対象空間の将来の熱負荷および設定範囲の成立範囲を予測する第１予測部と、
前記空調機コントローラが予測した設定温度毎の前記空調機の消費電力予測値と、前記熱源機コントローラが予測した設定温度毎の前記熱源機および前記補機の消費電力予測値とに基づいて、消費電力予測値の合計が最小となる設定温度を前記制御指令として出力する指令部と、を有し、
前記空調機コントローラは、前記設定温度の成立範囲、および前記熱負荷予測値を説明変数とし、前記設定温度毎の消費電力予測値を目的変数とする第２モデルを用いて、前記成立範囲に含まれる設定温度毎の前記空調機の消費電力を予測する第２予測部を有し、
前記熱源機コントローラは、前記設定温度の成立範囲予測値、および前記熱負荷予測値を説明変数とし、設定温度毎の消費電力予測値を目的変数とする第３モデルを用いて、前記成立範囲に含まれる設定温度毎の前記熱源機および前記補機の消費電力を予測する第３予測部を有する、
空調システム。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記熱負荷は前記空調対象空間の室温であり、
前記統合コントローラの前記第１予測部は前記空調対象空間の将来の室温を前記熱負荷予測値として予測する、
請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記空調対象空間には複数のサーバが設置され、
前記空調対象空間の熱負荷は前記サーバそれぞれのサーバ温度であり、
前記統合コントローラの前記第１予測部は、将来の前記サーバ温度を前記熱負荷予測値として予測する、
請求項１に記載の空調システム。
【請求項４】
複数の前記サーバそれぞれの処理量が平準化されるように、前記サーバへジョブの割り当てを行うサーバコントローラをさらに備え、
前記統合コントローラの前記指令部は、前記サーバ温度の余裕度が閾値未満となるサーバがある場合に、当該サーバを空調対象とする空調機の設定温度を他の空調機の設定温度よりも下げるように前記空調機コントローラに指令する、
請求項３に記載の空調システム。
【請求項５】
前記空調システムへ発電電力を供給する発電設備を制御する発電コントローラをさらに備え、
前記発電コントローラは、前記空調システムの電力需要量と、前記発電設備の電力供給量とを予測する需給予測部と、
前記電力需要量および前記電力供給量とに基づいて、前記発電設備の発電量を調整する発電制御部と、
を有する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の空調システム。
【請求項６】
前記空調対象空間に設置された複数のサーバそれぞれの処理量が平準化されるように、前記サーバへジョブの割り当てを行うサーバコントローラをさらに備え、
前記発電コントローラの発電制御部は、前記電力需要量が前記電力供給量より多い場合に、前記統合コントローラを通じて前記サーバコントローラにジョブ投入の抑制を要求し、
前記サーバコントローラは、ジョブ投入の抑制を要求された場合に、新たなジョブの受け入れを制限する、
請求項５に記載の空調システム。
【請求項７】
空調対象空間に設けられた空調機を制御する空調機コントローラと、
前記空調機に熱源を供給する熱源機および補機を制御する熱源機コントローラと、
前記空調機コントローラおよび前記熱源機コントローラに制御指令を出力する統合コントローラと、
を備える空調システムの制御方法であって、
前記統合コントローラが、前記空調対象空間で計測した熱負荷を説明変数とし、前記空調対象空間の将来の熱負荷予測値、および前記空調対象空間の環境要求を満たす設定温度の成立範囲を目的変数とする第１モデルに基づいて、前記空調対象空間の将来の熱負荷および設定範囲の成立範囲を予測するステップと、
前記統合コントローラが、前記空調機コントローラが予測した設定温度毎の前記空調機の消費電力予測値と、前記熱源機コントローラが予測した設定温度毎の前記熱源機および前記補機の消費電力予測値とに基づいて、消費電力予測値の合計が最小となる設定温度を前記制御指令として出力するステップと、
前記空調機コントローラが、前記設定温度の成立範囲、および前記熱負荷予測値を説明変数とし、前記設定温度毎の消費電力予測値を目的変数とする第２モデルを用いて、前記成立範囲に含まれる設定温度毎の前記空調機の消費電力を予測するステップと、
前記熱源機コントローラが、前記設定温度の成立範囲、および前記熱負荷予測値を説明変数とし、設定温度毎の消費電力予測値を目的変数とする第３モデルを用いて、前記成立範囲に含まれる設定温度毎の前記熱源機および前記補機の消費電力を予測するステップと、
を有する、空調システムの制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、空調システム、および空調システムの制御方法に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
サーバ室（データセンタ）やビル等では、空冷ヒートポンプチラーやターボ冷凍機などの熱源機と、熱源機から供給される熱媒体により室内の空気を冷却する空調機とを有する空調システムが用いられている。例えば、特許文献１には、複数の空調機それぞれの消費電力の総和が最小となるように、各空調機の稼働率を制御する技術が記載されている。また、非特許文献１，２には、複数の熱源機からなる熱源システムのＣＯＰを最大化するように、熱源機の稼働台数を制御する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－２５７０６２号公報
【非特許文献】
【０００４】
二階堂智、上田憲治、栂野良枝、松尾実、立石浩毅、「ターボ冷凍機からなる熱源システムを最適制御するコントローラ“エネコンダクタ”」、三菱重工業技報、Ｖｏｌ．５１、Ｎｏ．２（２０１４）
菊池宏成、宮島裕二、伊東文博、前山昭、「省ＣＯ２・省エネルギーを図る熱源設備の最適化制御システム」、日立評論、Ｖｏｌ．９６、Ｎｏ．１２（２０１４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術では、空調機および熱源機はそれぞれ連携せずに独立して最適点を目指す制御を行っている。一般的には、例えばサーバ室の冷房運転において、室温の設定値（設定温度）を高くすると、空調機の負荷が小さくなり消費電力が抑えられる場合がある。従って、サーバ室の管理者は、設定温度を環境要求の成立範囲の上限に近い値に設定する傾向にある。しかしながら、このように設定温度を与えた場合、空調機の消費電力を最小限とすることは可能であるが、熱源機の消費電力を最小限に抑えることが困難となる場合がある。
【０００６】
本開示の目的は、環境要求を満たしつつ空調システム全体の消費電力を最小化することができる空調システム、および空調システムの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様によれば、空調システムは、空調対象空間に設けられた空調機を制御する空調機コントローラと、前記空調機に熱源を供給する熱源機および補機を制御する熱源機コントローラと、前記空調機コントローラおよび前記熱源機コントローラに制御指令を出力する統合コントローラと、を備える空調システムであって、前記統合コントローラは、前記空調対象空間で計測した熱負荷を説明変数とし、前記空調対象空間の将来の熱負荷予測値、および前記空調対象空間の環境要求を満たす設定温度の成立範囲を目的変数とする第１モデルに基づいて、前記空調対象空間の将来の熱負荷および設定範囲の成立範囲を予測する第１予測部と、前記空調機コントローラが予測した設定温度毎の前記空調機の消費電力予測値と、前記熱源機コントローラが予測した設定温度毎の前記熱源機および前記補機の消費電力予測値とに基づいて、消費電力予測値の合計が最小となる設定温度を前記制御指令として出力する指令部と、を有し、前記空調機コントローラは、設定温度の成立範囲、および前記熱負荷予測値を説明変数とし、前記設定温度毎の消費電力予測値を目的変数とする第２モデルを用いて、前記成立範囲に含まれる設定温度毎の前記空調機の消費電力を予測する第２予測部を有し、前記熱源機コントローラは、設定温度の成立範囲、および前記熱負荷予測値を説明変数とし、設定温度毎の消費電力予測値を目的変数とする第３モデルを用いて、前記成立範囲に含まれる設定温度毎の前記熱源機および前記補機の消費電力を予測する第３予測部を有する。
【０００８】
本開示の一態様によれば、空調システムの制御方法は、空調対象空間に設けられた空調機を制御する空調機コントローラと、前記空調機に熱源を供給する熱源機および補機を制御する熱源機コントローラと、前記空調機コントローラおよび前記熱源機コントローラに制御指令を出力する統合コントローラと、を備える空調システムの制御方法であって、前記統合コントローラが、前記空調対象空間で計測した熱負荷を説明変数とし、前記空調対象空間の将来の熱負荷予測値、および前記空調対象空間の環境要求を満たす設定温度の成立範囲を目的変数とする第１モデルに基づいて、前記空調対象空間の将来の熱負荷および設定範囲の成立範囲を予測するステップと、前記統合コントローラが、前記空調機コントローラが予測した設定温度毎の前記空調機の消費電力予測値と、前記熱源機コントローラが予測した設定温度毎の前記熱源機および前記補機の消費電力予測値とに基づいて、消費電力予測値の合計が最小となる設定温度を前記制御指令として出力するステップと、前記空調機コントローラが、設定温度の成立範囲、および前記熱負荷予測値を説明変数とし、前記設定温度毎の消費電力予測値を目的変数とする第２モデルを用いて、前記成立範囲に含まれる設定温度毎の前記空調機の消費電力を予測するステップと、前記熱源機コントローラが、設定温度の成立範囲、および前記熱負荷予測値を説明変数とし、設定温度毎の消費電力予測値を目的変数とする第３モデルを用いて、前記成立範囲に含まれる設定温度毎の前記熱源機および前記補機の消費電力を予測するステップと、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
上記態様によれば、環境要求を満たしつつ空調システム全体の消費電力を最小化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１の実施形態に係る空調システムの全体構成を示す概略図である。
第１の実施形態に係る統合コントローラの機能構成を示すブロック図である。
第１の実施形態に係る第１モデルの一例を示す図である。
第１の実施形態に係る空調機コントローラの機能構成を示すブロック図である。
第１の実施形態に係る第２～第３モデルの一例を示す図である。
第１の実施形態に係る熱源機・補機コントローラの機能構成を示すブロック図である。
第１の実施形態に係る空調システムの処理の一例を示すシーケンス図である。
第１の実施形態に係る消費電力予測値の一例を示す図である。
第１の実施形態に係る統合コントローラの処理の一例を示すフローチャートである。
第１の実施形態に係る空調機コントローラ、および熱源機・補機コントローラの処理の一例を示すフローチャートである。
第２の実施形態に係る空調システムの全体構成を示す概略図である。
第２の実施形態に係る第１モデルの一例を示す図である。
第３の実施形態に係る空調システムの全体構成を示す概略図である。
第３の実施形態に係るサーバコントローラの機能構成を示すブロック図である。
第３の実施形態に係る空調システムの処理の一例を示すシーケンス図である。
第４の実施形態に係る空調システムの全体構成を示す概略図である。
第４の実施形態に係る発電コントローラの機能構成を示すブロック図である。
第４の実施形態に係る発電コントローラの処理の一例を示すフローチャートである。
第５の実施形態に係る空調システムの全体構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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