空調システム温度制御

工学、エンジニアリングの質問なのですが、適当なカテゴリがないので、ここで質問します。

私は、設備管理を業としています。
あるビルの空調システム温度制御が理解できません。
サブコンにクレーム・質問するのですが、まともに対応してもらえません。
経験豊富の方、助言下さい。

対象の空調システムをシンプルに表現すると、
①AHU(エアハンドリングユニット)1台が外気を2室（A, B)に供給しています。
②2室にはそれぞれ、PAC(パッケジエアクーラー）が設置され室温制御に十分な
容量を持っています。
③A, B室の排気はAHUに戻り、全熱交換器を通じて、給気と熱交換します。

冷房・暖房いずれでも事情は同じですが、冷房シーズンとします。
空調システムを設計施工したサブコンのコンセプトは、
①各室の温度はPACにて制御する。
風量、設定温度は各室に具備されている、操作機にて行う・・・現場設定
②AHUでは、中操（中央操作室）還機の温度・湿度制御を行い温度・湿度を中操設定する。
但し、還気温度のSVとPVの差から、計算機があるべき給気設定温度を計算し、給気温度制御を行う（これをカスケード制御と言う）

私の疑問・質問
①AHUでの還気温度制御とは室内温度制御と同値である。
即、室内温度制御をPAC, AHUの2手段で行っている。これでは制御は安定しない。
9月中旬、外気28℃、PAC設定温度22℃、AHU還気設定温度25℃で、給気温度36℃で送気、室内に噴き出した、
ことがありましたが、こういう不安定は避けられない。
サブコンの回答：当時は湿度が高く、外気温度をかなり下げることにより、除湿する。
温度が低くなり過ぎるので、加熱することはありうる。36℃は確かに高いが、調整不足で設計・コンセプトは正しい。
②AHUの還気はA, B 2室排気の混合気であり、示す温度は2室の平均値である。
当該室の温度を直接制御するのではなく、平均値を制御することの意味合いは何か。
上記でA室は待合室で人の出入り口となっている、外気の影響が大きく、盛夏では、20～22℃に設定される例が多い。
B室は事務室で、設定温度としては26℃を期待しているが、24～26℃が多い。
③上記例①のように、当該室居住者の設定する室内温度と中操にてオペレータが設定する還気温度設定値は一般的に一致しない。
それでもAHUにて還気温度設定する理由は何か。
④本来AHUの給気温度はオペレータが任意に選ぶべきである。
カスケード制御と称して、給気温度設定自由度を１減らすことは許容されるのか？
⑤本論ではないが、こういう制御カスケード制御と言わないのではないか？
この例でカスケード制御とは：たとえば、供給される冷水温度を監視して、低ければ冷水弁開度をより小さく、高ければ開度をより大きく
するような制御ループを言うのではないか？自由度は減らない。
本例ではこういう制御をする必要はない、と考えるので架空の話ではある。

No.4 回答者： lupan344 回答日時： 2015/10/16 09:33

回答が気に入らなかったようで、申し訳ありません。

直接設計者にクレームを入れてください。
私は、その建物を設計したわけでもないですし、図面も見ていませんから、これ以上は回答出来ません。

No.3 回答者： lupan344 回答日時： 2015/10/10 00:20

還気制御自体は問題じゃなくて、目標温度がずれている事が問題だと言えるでしょう。

たとえば、２室の設定温度がそれぞれ違っても、還気温度は、変風量制御でなければ、風量比と各室の設定温度から、計算で求められるはずです。
したがって、還気温度は適切に設定出来るはずなんですよ。
むしろ、還気温度を室温設定と別に設定する事が問題なはずです。
システムがどのような制御をしているかは、計装図及び取扱説明書や運転マニュアルに記載されていないとおかしいです。
一部の室のみ、制御方法が違うと言う事は、室の特性や用途が違うと言う事です。
疑問なのは、待合室や事務室など用途が違う部屋の外調機が同じ系統になっている事です。
考えられるのは、室の用途が変更されたのではないかと言う事です。
元々は、精密な温湿度制御が必要な室、もしくは両方待合室用途だったのが、変更された可能性があります。
ですから、制御特性が室の用途にあっていないのかもしれません。
制御プログラムがDDCにプリセットされている場合は、多少の変更は出来ても、制御プログラム自体の変更が出来ない場合もあります。
どうしても、2室の混合温度を適切に設定しても安定しないのならば、DDC自体を交換する必要があるかもしれません。
管理側としては、オーナーに報告して、制御が安定しないので、改良が必要であると提案するのが良いでしょう。

この回答へのお礼

同じ室内温度(還気温度)を二つの手段で制御することは制御では排除すべき事項です。
ご存知のように、空調とは、持ち込まれる外気熱量、内部発熱量（人間、機器）、窓を通過する日射熱量、コンクリート躯体を通過して伝播される熱量の合計は除去することです。（冷房の場合）
上記の例では、これらの熱量を外調機とFCUの二つで除去します。結果として、それぞれの除去する熱量の組み合わせは無限にあり、風量、空気量その他多数の要因が組み合わさり、収束静定する点は無限にはなりませんが、それでも多数の点で局所的に静定することになります。
例えば、除去すべき全熱量を100とすると、外調機で20、FCUで80除去しても制御は達成されますし、40、60でも達成されます。極端な場合 -20, 120でも達成されます。上記はこのケースです。
設計ミスとしか考えられません。
これを避けるには外調機とFCUの役割分担を決めてやることです。即、外調機は外部から外調機出口まで、FCUは外調機から室内を通って排気されるまで、即、外調機は給気温度制御とすることです。給気温度制御ですが、その設定は計算機が還気温度から計算するのではなく、オペレーターが設定すべきです。
所詮人の感覚が制御の良否ですから、人間の感情を計算に取り込めない現在の計算では人間を黙らせる究極の制御は無理です。オペレータの介入が必要な場合は随所にあります。
例えば、負荷が計画以上の大（設備の追加）、FCU設備容量の低下（故障）で室内温度が下がらないことが現実に発生しています。
この場合クレームとなるわけですが、給気温度設定の外調機の場合、給気温度を必要以上に下げることで対応しています。
全室は適温にはならないが、局所的に冷風の出る換気口があることでクレームは激減します。

お礼日時：2015/10/16 03:01

No.2 回答者： lupan344 回答日時： 2015/10/08 01:41

36℃で吹いたと言う事は、再熱コイルが付いていると言う事ですから、外調機としては、かなり高級なシステムです。

居室系で、全熱交換機組み込みは当たり前としても、そこまでの再熱能力を持たせる事は、普通は無いですね。
室内負荷をまかなえるPACが設置されているならば、よほどの高湿度外気で無い限りは、外調機で再熱をかけるほど除湿する必要は無いはずです。（室内PACが顕熱処理能力のみならば、外調機で目標湿度になるように、露点温度一定制御はかける必要はあるかもしれないですね）
カスケード制御自体は、悪くは無いですが、設定が良く無いんでしょう。（再熱をかけるにしても、設定温度まで上げれば良いはずです）
設計者の思想もあるとは思いますが、待合室や事務室で再熱やカスケード制御をかけるのは、グレードが高すぎますよ。（普通は、電算室や生産工場で湿度制御がシビアな場合に採用する方式です）
本来は、マルチゾーンAHU（現在は既製品は無いです）を使って、ゾーン毎に再熱コイルやシーズヒーターで再熱をかければ、制御性はもっと良くなります。（各室RAでカスケード制御をかけても良い）
最低送風量（CO2制御をかけている場合を除く）は決まっているでしょうから、Ａ室・B室で外調機を分けてもそれほどコスト差は無いのでは無いでしょうか？
ただ、システムはもうあるわけですから、サブコンには、もうちょっと調整をしてもらって、安定して運転出来るようにしてもらうしかないですね。
自動制御のプログラム修正は、かなり費用がかかるかもしれません。（カスケード制御をやめて、外調機の送風温度・露点温度制御に組み替える場合）

この回答へのお礼

ありがとうございます。
室内温度（還気温度）制御をPACとAHUの2箇所で行うことに問題があると考えています。この点はどうでしょうか。
本例の場合PACのSV22℃でした。これで排気されると、AHUにて還気SV25℃ですから、AHUとしては加熱せざるをえません。
全部で35台のAHUがありますが、内28台が給気温度制御、7台が室内温度（還気温度）制御です。なぜ、すべて給気温度制御にしなかったのか理解できないところです。
カスケード制御と言っているが、これが本当にカスケード制御なのか？
オペレータが設定すべき（と考えています）給気温度設定ができない仕組みとなっています。教科書に書いてあるカスケード制御ではこういう具合に自由度を減らす例はありません。しかも、還気温度のSV, PVからあるべき給気温度を計算機が算出して給気温度制御をしている、（と言っても、還気温度がSV=PVとなれば給気温度の制御信号が「0」となりますので基本的には還気温度制御は変わりません）そうなら最初から給気温度制御とすべき。室内温度（還気温度制御）7台の内、各室から温風が出てくるとのクレームが頻繁なのが2台、他の5台はクレームこそありませんが、程度が小さいだけで、盛夏に送気温度が外気より高いケースが記録に残っています。

お礼日時：2015/10/09 03:34

No.1 回答者： 銀鱗 回答日時： 2015/10/06 22:40

１は実際にあり得る。

温度が上昇するのはコントローラの調整不足による影響が大きい。ただしくチューニングすることで回避できる。（制御屋としての意見）
２というか３は外気冷房など外気の温度をそのまま利用するところにある。
外気の気温と湿度が高い場合は推奨されないので、間違った制御と言える。
４はパッケージエアコン的にはNG。
コントローラのチューニングが正しく行われていればPVとSPのオフセットは十分吸収できる。
５は制御したい対象を別の要素でコントロールすることをいう。
風量を制御することで温度調節をおこなうか、吹き出す空気の温度で制御を行うかの違い。