DE112013001841T5

DE112013001841T5 - Wärmequellensystem, Steuervorrichtung dafür, und Steuerverfahren dafür

Info

Publication number: DE112013001841T5
Application number: DE112013001841.1T
Authority: DE
Inventors: c/o Mitsubishi Heavy Industries Ueda Kenji; c/o Mitsubishi Heavy Industries Wajima Kazuki; c/o Mitsubishi Heavy Industries Nikaido Satoshi; c/o Mitsubishi Heavy Industries Hasegawa Yasushi; c/o Mitsubishi Heavy Industries Togano Yoshie
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2014-12-31
Also published as: JP5984456B2; KR20140108576A; JP2013210149A; CN104126098A; US20140374497A1; WO2013145844A1

Abstract

Eine Technik zum Unterdrücken eines Energieverbrauchs eines Systems ist vorgesehen, um gleich oder kleiner als eine vereinbarte Energie zu sein, wenn eine Kältemaschine als eine Wärmequelle verwendet wird. Eine Systemsteuervorrichtung (20) umfasst eine Energieüberwachungseinheit (23), die einen Energieverbrauch eines Wärmequellensystems und eine Bedarfsbeschränkungseinheit (24) überwacht. Die Bedarfsbeschränkungseinheit (24) führt eine Bedarfsbeschränkung durch Erhöhen oder Verringern einer Einstelltemperatur durch, um einen Energieverbrauch einer Wärmequellenausrüstung zu verringern, wenn der Energieverbrauch des Wärmequellensystems größer als ein erster Energieschwellenwert ist, der auf einen Wert eingestellt ist, der kleiner als die vereinbarte Energie ist.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wärmequellensystem, eine Steuervorrichtung dafür, ein Steuerverfahren dafür, ein Energieeinstellungsnetzwerksystem, und eine Steuervorrichtung einer Wärmequellenausrüstung.
Hintergrund der Erfindung
In den vergangenen Jahren ist ein Klimaanlagensystem vorgestellt worden, welches eine Bedarfssteuerung durchführt, so dass ein Energieverbrauch eine Energie, die mit einem Versorger für elektrische Energie vereinbart ist, nicht übersteigt.
Beispielsweise offenbart PTL 1 ein Verfahren zum Verringern einer Betriebsfrequenz eines Kompressors von einem Stück einer Außenausrüstung, wenn ein gegenwärtiger Wert einer Energieversorgungsleitung größer als ein gegenwärtiger Grenzwert bei der Bedarfssteuerung einer Vielzahl von Stücken einer Außenausrüstung ist, die mit derselben Energieversorgungsleitung verbunden ist.
Patentliteratur

PTL 1: Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 10-339529

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Seit kurzem ist eine Großklimaanlageneinrichtung bekannt, die in einem Gebäude oder dergleichen installiert ist, welche eine Turbo-Kältemaschine als eine Wärmequelle verwendet. In einer solchen Großklimaanlageneinrichtung, die eine Turbo-Kältemaschine als eine Wärmequelle verwendet, kann die Gesamtenergie eines Systems vereinbart sein, und somit muss der Energieverbrauch des Systems gesteuert werden, um nicht größer als die vereinbarte Energie zu sein.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Wärmequellensystem vorzusehen, das einen Systemenergieverbrauch unterdrücken kann, um gleich oder kleiner als eine vereinbarte Energie zu sein, wenn eine Kältemaschine als eine Wärmequelle verwendet wird, eine Steuervorrichtung dafür, ein Steuerverfahren dafür, ein Energieeinstellungsnetzwerksystem und eine Steuervorrichtung einer Wärmequellenausrüstung.
Lösung des Problems
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Steuervorrichtung eines Wärmequellensystems vorgesehen mit zumindest einem Stück einer Wärmequellenausrüstung, die ein Wärmequellenwasser in Abhängigkeit von einer Einstelltemperatur erwärmt oder kühlt, und die das erwärmte oder gekühlte Wärmequellenwasser einer Lastausrüstung zuführt, umfassend: eine Energieüberwachungseinrichtung zum Überwachen eines Energieverbrauchs des Wärmequellensystems; und eine Bedarfsbeschränkungseinrichtung zum Durchführen einer Bedarfsbeschränkung durch Erhöhen oder Verringern der Einstelltemperatur, um den Energieverbrauch der Wärmequellenausrüstung zu verringern, wenn der Energieverbrauch des Wärmequellensystems größer als ein erster Energieschwellenwert ist, der auf einen Wert eingestellt ist, der kleiner als der einer vereinbarten Energie ist.
Gemäß dem ersten Aspekt wird, wenn der Energieverbrauch des Wärmequellensystem größer als der erste Energieschwellenwert ist, welcher auf einen Wert eingestellt ist, der kleiner als die vereinbarte Energie ist, erzwungen, dass die Einstelltemperatur ansteigt oder fällt, um den Energieverbrauch der Wärmequellenausrüstung durch die Bedarfsbeschränkungseinrichtung zu reduzieren. Demgemäß wird eine Temperaturdifferenz (= eine Kältemitteldruckdifferenz zwischen einem Evaporator und einem Kondensor) zwischen einer Kühlmittelauslasstemperatur und einer Wärmequellenwasserzufuhrtemperatur der Wärmequellenausrüstung reduziert, und somit kann ein Spiegelhöhen-Differenzdruck eines Kompressors reduziert werden. Da die Differenz zwischen einer Zuflusstemperatur und einer Zufuhrtemperatur von Wärmequellenwasser reduziert wird, wird eine notwendige Kühlfähigkeit auch reduziert. Demzufolge kann der Energieverbrauch der Wärmequellenausrüstung unterdrückt werden. Da die Wärmequellenausrüstung auf der Basis der Kühlfähigkeit (die Wärmequellenwasserauslasstemperatur der Wärmequellenausrüstung) inhärent gesteuert wird, kann eine Ausrüstungssteuerung leicht durchgeführt werden, indem die Einstelltemperatur des Wärmequellenwassers wie vorstehend beschrieben gesteuert wird.
In der Steuervorrichtung eines Wärmequellensystems kann die Bedarfsbeschränkungseinrichtung die Einstelltemperatur verringern oder erhöhen, um den Energieverbrauch der Wärmequellenausrüstung zu erhöhen, wenn der Energieverbrauch des Wärmequellensystems kleiner als ein zweiter Energieschwellenwert ist, der auf einen Wert eingestellt ist, der gleich oder kleiner als der erste Energieschwellenwert ist, und kann die Einstelltemperatur aufrechterhalten, wenn eine gegenwärtige Einstelltemperatur eine vorbestimmte Bezugseinstelltemperatur erreicht.
Gemäß dieser Konfiguration wird, wenn der Energieverbrauch des Wärmequellensystems kleiner als der zweite Energieschwellenwert ist, welcher eingestellt ist, damit er gleich oder kleiner als der erste Energieschwellenwert ist, erzwungen, dass die Einstelltemperatur ansteigt oder fällt, um den Energieverbrauch der Wärmequellenausrüstung zu erhöhen. Demgemäß kann die Temperatur des Wärmequellenwassers der Bezugseinstelltemperatur näher kommen.
In der Steuervorrichtung eines Wärmequellensystems kann die Bedarfsbeschränkungseinrichtung die Einstelltemperatur verringern, damit sie nicht kleiner als ein vorbestimmter unterer Grenzwert ist, wenn die Wärmequellenausrüstung das Wärmequellenwasser erwärmt, und kann die Einstelltemperatur erhöhen, damit sie nicht größer als ein vorbestimmter oberer Grenzwert ist, wenn die Wärmequellenausrüstung das Wärmequellenwasser kühlt.
Gemäß dieser Konfiguration ist die Einstelltemperatur mit einem Grenzwert versehen, und eine Steuerung zum Aufrechterhalten des Grenzwerts wird durchgeführt, wenn die Einstelltemperatur durch die Bedarfsbeschränkungseinrichtung geändert wird und die Einstelltemperatur den Grenzwert erreicht. Demgemäß kann verhindert werden, dass die Temperatur des der Lastausrüstung zugeführten Wärmequellenwassers den Grenzwert übersteigt.
Die Steuervorrichtung eines Wärmequellensystems kann ferner eine Bedarfsbeschränkungsstoppeinrichtung zum Stoppen der Bedarfsbeschränkung durch die Bedarfsbeschränkungseinrichtung umfassen.
Gemäß dieser Konfiguration kann, wenn das Durchführen der Bedarfsbeschränkung nicht erwünscht ist, die Bedarfsbeschränkung gestoppt werden, indem die Bedarfsbeschränkungsstoppeinrichtung aktiviert wird.
Die Steuervorrichtung eines Wärmequellensystems kann ferner eine elektrische Wasserzufuhreinrichtung zum Einstellen einer Strömungsrate des der Wärmequellenausrüstung von einer externen Vorrichtung zugeführten Wärmequellenwassers umfassen, und die Bedarfsbeschränkungseinrichtung kann eine Rotationsgeschwindigkeit der Wasserzufuhreinrichtung in einer Periode aufrechterhalten, in welcher der Energieverbrauch des Wärmequellensystems größer als der erste Energieschwellenwert ist.
Gemäß dieser Konfiguration hält die Bedarfsbeschränkungseinrichtung in einer Periode, in welcher der Energieverbrauch des Wärmequellensystems größer als der erste Energieschwellenwert ist, die Rotationsgeschwindigkeit der Wasserzufuhreinrichtung aufrecht, und somit kann eine Erhöhung eines Energieverbrauchs aufgrund einer Erhöhung einer Rotationsgeschwindigkeit der Wasserzufuhreinrichtung verhindert werden.
In der Steuervorrichtung eines Wärmequellensystems kann die Bedarfsbeschränkungseinrichtung einen Betrieb einer vorbestimmten Wärmequellenausrüstung stoppen, wenn der Energieverbrauch des Wärmequellensystems größer als ein dritter Energieschwellenwert ist, der auf einen Wert eingestellt ist, der größer als der erste Energieschwellenwert und kleiner als die vereinbarte Energie ist.
Gemäß dieser Konfiguration wird, wenn der Energieverbrauch des Wärmequellensystems größer als der dritte Energieschwellenwert ist, der Betrieb der vorbestimmten Wärmequellenausrüstung gestoppt. Demgemäß kann, bevor der Energieverbrauch des Wärmequellensystems größer als die vereinbarte Energie ist, der Energieverbrauch des Wärmequellensystems schnell reduziert werden.
In der Steuervorrichtung eines Wärmequellensystems kann die Bedarfsbeschränkungseinrichtung eine Steuerung zum Reduzieren eines Energieverbrauchs eines elektrischen Instruments der Lastausrüstung in einer Periode durchführen, in welcher der Energieverbrauch des Wärmequellensystems größer als der erste Energieschwellenwert ist.
Gemäß dieser Konfiguration wird in der Periode, in welcher der Energieverbrauch des Wärmequellensystems größer als der erste Energieschwellenwert ist, der Energieverbrauch des elektrischen Instruments der Lastausrüstung durch die Bedarfsbeschränkungseinrichtung reduziert. Demgemäß kann der Energieverbrauch des Wärmequellensystems weiter reduziert werden.
Die Steuervorrichtung eines Wärmequellensystems kann ferner eine Energievorhersageeinrichtung umfassen zum Vorhersagen eines zukünftigen Energieverbrauchs aus einem Verhalten des Energieverbrauchs des Wärmequellensystems in einer vorbestimmten vorherigen Periode, und die Bedarfsbeschränkungseinrichtung kann die Bedarfsbeschränkung starten, wenn der vorhergesagte Energieverbrauch, nachdem eine vorbestimmte Periode von dem gegenwärtigen Zeitpunkt abgelaufen ist, größer als der erste Energieschwellenwert ist.
Gemäß dieser Konfiguration wird ein zukünftiger Energieverbrauch aus dem Verhalten des Energieverbrauchs des Wärmequellensystems in einer vorbestimmten vorherigen Periode durch die Energievorhersageeinrichtung vorhergesagt. Die Bedarfsbeschränkungseinrichtung führt die Bedarfsbeschränkung durch, wenn der vorhergesagte Energieverbrauch, nachdem eine vorbestimmte Periode von dem gegenwärtigen Zeitpunkt abgelaufen ist, größer als der erste Energieschwellenwert ist. Demgemäß kann die Bedarfsbeschränkung im Voraus durchgeführt werden, und somit kann verhindert werden, dass der Energieverbrauch des Wärmequellensystems die vereinbarte Energie erreicht.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerverfahren eines Wärmequellensystems mit zumindest einem Stück einer Wärmequellenausrüstung vorgesehen, die Wärmequellenwasser in Abhängigkeit von einer Einstelltemperatur erwärmt oder kühlt, und die das erwärmte oder gekühlte Wärmequellenwasser einer Lastausrüstung zuführt, umfassend: Überwachen eines Energieverbrauchs des Wärmequellensystems; und Durchführen einer Bedarfsbeschränkung durch Erhöhen oder Verringern der Einstelltemperatur, um einen Energieverbrauch der Wärmequellenausrüstung zu verringern, wenn der Energieverbrauch des Wärmequellensystems größer als ein erster Energieschwellenwert ist, der auf einen Wert eingestellt ist, der kleiner als der einer vereinbarten Energie ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmequellensystem vorgesehen, das die vorstehend erwähnte Steuervorrichtung des Wärmequellensystems umfasst.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmequellensystem mit zumindest einem Stück einer Wärmequellenausrüstung vorgesehen, die Wärmequellenwasser in Abhängigkeit von einer Einstelltemperatur erwärmt oder kühlt, und die das erwärmte oder gekühlte Wärmequellenwasser einer Lastausrüstung zuführt, umfassend: eine Wärmequellenausrüstung-Steuereinrichtung, die angeordnet ist, um zu dem zumindest einen Stück einer Wärmequellenausrüstung zu korrespondieren, um die korrespondierende Wärmequellenausrüstung zu steuern; und eine Systemsteuereinrichtung zum Erteilen eines Steuerbefehls an die Wärmequellenausrüstung-Steuereinrichtung, wobei die Systemsteuereinrichtung umfasst: eine Energieüberwachungseinrichtung zum Überwachen eines Energieverbrauchs des Wärmequellensystems, und eine Benachrichtigungseinrichtung zum Erteilen eines Bedarfsbeschränkungsstartbefehls an die Wärmequellenausrüstung-Steuereinrichtung, wenn der Energieverbrauch des Wärmequellensystems größer als ein erster Energieschwellenwert ist, der auf einen Wert eingestellt ist, der kleiner als der einer vereinbarten Energie ist, und wobei die Wärmequellenausrüstung-Steuereinrichtung eine Bedarfsbeschränkungseinrichtung zum Durchführen einer Bedarfsbeschränkung durch Erhöhen oder Verringern der Einstelltemperatur umfasst, um den Energieverbrauch zu verringern, wenn der Bedarfsbeschränkungsstartbefehl erteilt wird.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Energieeinstellungsnetzwerksystem vorgesehen, das die vorstehend erwähnte Vielzahl von Wärmequellensystemen und eine zentrale Überwachungsvorrichtung umfasst, die mit Steuervorrichtungen der Wärmequellensysteme über ein Kommunikationsmedium verbunden ist, wobei der erste Energieschwellenwert von der zentralen Überwachungsvorrichtung an die Steuervorrichtungen der Wärmequellensysteme erteilt wird.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegendes Erfindung ist eine Steuervorrichtung einer Wärmequellenausrüstung vorgesehen, die Wärmequellenwasser in Abhängigkeit von einer Einstelltemperatur erwärmt oder kühlt, und die das erwärmte oder gekühlte Wärmequellenwasser einer Lastausrüstung zuführt, umfassend: eine Energieüberwachungseinrichtung zum Überwachen eines Energieverbrauchs der Wärmequellenausrüstung; und eine Bedarfsbeschränkungseinrichtung zum Durchführen einer Bedarfsbeschränkung durch Erhöhen oder Verringern der Einstelltemperatur, um den Energieverbrauch der Wärmequellenausrüstung zu verringern, wenn der Energieverbrauch der Wärmequellenausrüstung größer als ein erster Energieschwellenwert ist, der auf einen Wert eingestellt ist, der kleiner als der einer vereinbarten Energie ist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Steuerung durchgeführt werden, so dass der Energieverbrauch eines Wärmequellensystems eine vereinbarte Energie nicht übersteigt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration eines Wärmequellensystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
2 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer in 1 dargestellten Wärmequellenausrüstung darstellt.
3 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Steuersystems des Wärmequellensystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
4 ist ein funktionales Blockdiagramm, das Hauptelemente darstellt, die für eine Bedarfsbeschränkungsfunktion einer Wärmequellenausrüstung unter Funktionen einer in 3 dargestellten Systemsteuervorrichtung relevant sind.
5 ist ein Diagramm, das eine Bedarfsbeschränkung des Wärmequellensystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist ein Diagramm, das einen Effekt des Wärmequellensystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
7 ist ein Diagramm, das einen anderen Aspekt einer Bedarfsbeschränkungsfunktion in dem Wärmequellensystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
8 ist ein Diagramm, das eine Bedarfsbeschränkung eines Wärmequellensystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
9 ist ein Diagramm, das eine Bedarfsbeschränkung eines Wärmequellensystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
10 ist ein funktionales Blockdiagramm, das Hauptelemente darstellt, die für eine Bedarfsbeschränkungsfunktion einer Wärmequellenausrüstung unter Funktionen einer Systemsteuervorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung relevant sind.
11 ist ein Diagramm, das eine Vorhersage eines Energieverbrauchs darstellt, die durch eine in 10 dargestellte Energievorhersageeinheit durchgeführt wird.
12 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Energieeinstellungsnetzwerksystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Erstes Ausführungsbeispiel
Nachstehend wird ein Wärmequellensystem, eine Steuervorrichtung dafür und ein Steuerverfahren dafür gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Wärmequellensystems 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt. Das Wärmequellensystem 1 umfasst eine Lastausrüstung 3, Wärmequellenausrüstungen 2a, 2b und 2c und eine Systemsteuervorrichtung 20. 1 stellt ein Beispiel dar, in welchem drei Stücke einer Wärmequellenausrüstung installiert sind, aber die Anzahl von Stücken einer Wärmequellenausrüstung kann beliebig eingestellt sein.
Beispiele der Lastausrüstung 3 umfassen eine Klimaanlagenausrüstung, eine Heißwasserzufuhrausrüstung und eine Anlagenausrüstung. Die jeweiligen Stücke der Wärmequellenausrüstung 2a, 2b und 2c erwärmen oder kühlen Wärmequellenwasser auf der Basis einer Einstelltemperatur, welche durch die Systemsteuervorrichtung 20 eingestellt ist, und führen das erwärmte oder gekühlte Wärmequellenwasser der Lastausrüstung 3 zu. Hier kann das Wärmequellenwasser ein von Wasser verschiedenes flüssiges Medium sein.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der Einfachheit halber angenommen, dass die Klimaanlagenausrüstung, die einen Kühlbetrieb durchführt, als die Lastausrüstung 3 verwendet wird, und die jeweiligen Stücke der Wärmequellenausrüstung 2a, 2b und 2c Wasser als das Wärmequellenwasser kühlen und das gekühlte Wasser der Lastausrüstung 3 zuführen.
Kühlwasserpumpen (Wasserzufuhreinrichtung) 4a, 4b und 4c, die Wärmequellenwasser zuführen, sind an der stromaufwärtigen Seite der jeweiligen Wärmequellenausrüstung 2a, 2b und 2c in einer Strömung des Kühlwassers angeordnet. Das Kühlwasser von einem Rücklaufleitungsverteiler 6 wird den Stücken einer Wärmequellenausrüstung 2a, 2b und 2c durch die Kühlwasserpumpen 4a, 4b und 4c zugeführt. Die Kühlwasserpumpen 4a, 4b und 4c werden durch einen Wechselrichtermotor (nicht dargestellt) angetrieben. Demgemäß werden die Strömungsraten gesteuert, indem die Rotationsgeschwindigkeit davon geändert wird.
Ein Zufuhrleitungsverteiler 5 sammelt Kühlwasser, das durch die jeweiligen Stücke der Wärmequellenausrüstung 2a, 2b und 2c erhalten ist. Das in dem Zufuhrleitungsverteiler 5 gesammelte Kühlwasser wird der Lastausrüstung 3 zugeführt. Das Kühlwasser, welches für eine Klimatisierung in der Lastausrüstung 3 verwendet wird und dessen Temperatur erhöht ist, wird zu dem Rücklaufleitungsverteiler 6 geleitet. Das Kühlwasser wird durch den Rücklaufleitungsverteiler 6 abgezweigt und an die Stücke der Wärmequellenausrüstung 2a, 2b und 2c geleitet.
Ein Umleitungsrohr 7 ist zwischen dem Zufuhrleitungsverteiler 5 und dem Rücklaufleitungsverteiler 6 angeordnet. Durch Einstellen eines Öffnungsgrades eines in dem Umleitungsrohr 7 angeordneten Umleitungsventils 8 kann eine Menge an der Lastausrüstung 3 zugeführtem Kühlwasser eingestellt werden.
2 stellt eine schematische Konfiguration dar, in welcher eine Turbo-Kältemaschine als Beispiel jedes Stücks der Wärmequellenausrüstung 2a, 2b und 2c verwendet wird. Der Einfachheit halber ist in der Zeichnung nur ein Stück der Wärmequellenausrüstung 2a unter drei Stücken der Wärmequellenausrüstung, die parallel angeordnet sind, dargestellt. Die in 2 dargestellte Konfiguration ist ein Beispiel, und es kann z. B. eine Schrauben-Kältemaschine anstelle der Turbo-Kältemaschine verwendet werden. Die Vielzahl von Stücken der Wärmequellenausrüstung 2a, 2b und 2c kann denselben Typ der Wärmequellenausrüstung oder eine Vielzahl von Typen der Wärmequellenausrüstung verwenden.
Die Wärmequellenausrüstung 2a umfasst einen Turbokompressor 31, der ein Kältemittel komprimiert, einen Kondensor 32, der ein Hochtemperatur- und Hochdruckgas-Kältemittel kondensiert, das durch den Turbokompressor 31 komprimiert ist, einen Unterkühler 33, der das durch den Kondensor 32 kondensierte flüssige Kältemittel unterkühlt, ein Hochdruckexpansionsventil 34, welches das flüssige Kältemittel von dem Unterkühler 33 ausdehnt, einen Zwischenkühler 37, der mit dem Hochdruckexpansionsventil 34 und mit einer Zwischenstufe des Turbokompressors 31 und einem Niedrigdruckexpansionsventil 35 verbunden ist, und einen Evaporator 36, der das durch das Niedrigdruckexpansionsventil 35 ausgedehnte flüssige Kältemittel verdampft.
Der Turbokompressor 31 ist ein zentrifugaler zweistufiger Kompressor und wird durch einen elektrischen Motor 39 angetrieben, dessen Rotationsgeschwindigkeit durch einen Wechselrichter 38 gesteuert wird. Die Ausgabe des Wechselrichters 38 wird durch eine Wärmequellenausrüstung-Steuervorrichtung 10a gesteuert. Der Turbokompressor 31 kann ein Kompressor mit einer fixierten Geschwindigkeit sein, dessen Rotationsgeschwindigkeit fixiert ist. Ein Kältemitteleinlass des Turbokompressors 31 ist mit einer Eintrittsleitschaufel (nachstehend als IGV (”inlet guide vane”) bezeichnet) 40 vorgesehen, die eine Einlasskältemittel-Strömungsrate steuert, und somit kann die Kapazität der Wärmequellenausrüstung 2a gesteuert werden.
Der Kondensor 32 ist mit einem Drucksensor 51 zum Messen eines kondensierten Kältemitteldrucks Pc vorgesehen. Die Ausgabe des Drucksensors 51 wird an die Wärmequellenausrüstung-Steuervorrichtung 10a übertragen.
Der Unterkühler 33 ist an der stromabwärtigen Seite des Kondensors 32 in der Kältemittelströmung angeordnet, um das kondensierte Kältemittel zu unterkühlen. Ein Temperatursensor 52 zum Messen der Temperatur Ts des unterkühlten Kältemittels ist gerade an der stromabwärtigen Seite des Unterkühlers 33 in der Kältemittelströmung angeordnet.
Ein Kühlungswärmeübertragungsrohr 41 zum Kühlen des Kondensors 32 und des Unterkühlers 33 ist in dem Kondensor und dem Unterkühler eingefügt. Eine Kühlmittelströmungsrate F2 wird durch einen Strömungsmesser 54 gemessen, eine Kühlmittelauslasstemperatur Tcout wird durch einen Temperatursensor 55 gemessen, und eine Kühlmitteleinlasstemperatur Tcin wird durch einen Temperatursensor 56 gemessen. Die Wärme des Kühlmittels wird in einem Kühlturm (nicht dargestellt) an die Außenseite abgegeben, und dann wird das Kühlmittel erneut zu dem Kondensor 32 und dem Unterkühler 33 geleitet.
Der Zwischenkühler 37 ist mit einem Drucksensor 57 zum Messen eines Zwischendrucks Pm vorgesehen. Der Evaporator 36 ist mit einem Drucksensor 58 zum Messen eines Verdampfungsdrucks Pe vorgesehen. Kühlwasser einer Nenntemperatur (z. B. 7°C) wird erhalten, indem bewirkt wird, dass der Evaporator 36 die Wärme davon absorbiert. Ein Kühlmittelwärmeübertragungsrohr 42 zum Kühlen des einer externen Ausrüstung 3 zugeführten Kühlwassers (s. 1) ist in dem Evaporator 36 eingefügt. Eine Kühlwasserströmungsrate F1 wird durch einen Strömungsmesser 59 gemessen, eine Kühlwasserauslasstemperatur Tout wird durch einen Temperatursensor 60 gemessen, und eine Kühlwassereinlasstemperatur Tin wird durch einen Temperatursensor 61 gemessen.
Ein Heißgas-Umleitungsrohr 43 ist zwischen einer Gasphaseneinheit des Kondensors 32 und einer Gasphaseneinheit des Evaporators 36 angeordnet. Ein Heißgas-Umleitungsventil 44 zum Steuern einer Strömungsrate des Kältemittels, das in dem Heißgas-Umleitungsrohr 43 strömt, ist darin angeordnet. Durch Einstellen der Heißgas-Umleitungsströmungsrate durch die Verwendung des Heißgas-Umleitungsventils 44 kann eine Fähigkeit eines sehr kleinen Bereichs, der durch die IGV 40 nicht ausreichend gesteuert werden kann, gesteuert werden.
In der in 2 dargestellten Wärmequellenausrüstung 2a sind der Kondensor 32 und der Unterkühler 33 vorgesehen, und ein Wärmeaustausch zwischen dem gekühlten Kühlmittel und dem Kältemittel wird ausgeführt, indem die Wärme an die Außenseite in dem Kühlturm abgegeben wird, aber die vorliegende Erfindung ist auf diese Konfiguration nicht beschränkt. Beispielsweise kann ein Luftwärmeaustauscher anstelle des Kondensors 32 und des Unterkühlers 33 vorgesehen sein, und ein Wärmeaustausch zwischen einer externen Luft und dem Kältemittel kann durch den Luftwärmeaustauscher ausgeführt werden.
3 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Steuersystems des in 1 dargestellten Wärmequellensystems 1 schematisch darstellt. Die Wärmequellenausrüstung-Steuervorrichtungen 10a, 10b und 10c, welche die Steuervorrichtungen der jeweiligen Stücke der Wärmequellenausrüstung 2a, 2b und 2c sind, sind mit der Systemsteuervorrichtung 20 über ein Kommunikationsmedium 21 verbunden, damit sie wie in 3 dargestellt interaktiv miteinander kommunizieren. Die Systemsteuervorrichtung 20 ist eine Steuervorrichtung zum Steuern des gesamten Wärmequellensystems und weist eine Bedarfsbeschränkungsfunktion zum Beschränken eines Bedarfs auf, so dass der Energieverbrauch des gesamten Systems nicht größer als die vereinbarte Energie ist, sowie eine Stückanzahlsteuerfunktion zum Steuern der Anzahl von Stücken der Wärmequellenausrüstung 2a, 2b und 2c, welche für eine angeforderte Last der Lastausrüstung 3 aktiviert werden.
Die Systemsteuervorrichtung 20 und die Wärmequellenausrüstung-Steuervorrichtungen 10a, 10b und 10c werden z. B. durch Computer verkörpert, und jeder umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Hauptspeichervorrichtung, wie etwa ein Schreib-Lesespeicher (RAM: ”Random Access Memory”), eine Hilfsspeichervorrichtung und eine Kommunikationsvorrichtung, die Informationen durch eine Kommunikation mit externen Vorrichtungen überträgt und empfängt.
Die Hilfsspeichervorrichtung ist ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium, und Beispiele derselben umfassen eine Magnetplatte, eine magnetooptische Platte, eine CD-ROM, eine DVD-ROM und einen Halbleiterspeicher. Verschiedene Programme sind in der Hilfsspeichervorrichtung gespeichert und verschiedene Prozesse werden ausgeführt, indem bewirkt wird, dass die CPU die Programme aus der Hilfsspeichervorrichtung in die Hauptspeichervorrichtung liest.
4 ist ein funktionales Blockdiagramm, das primäre Elemente darstellt, die für die Bedarfsbeschränkungsfunktion unter den Funktionen der Systemsteuervorrichtung 20 relevant sind.
Wie in 4 dargestellt, umfasst die Systemsteuervorrichtung 20 eine Speichereinheit 22, eine Energieüberwachungseinheit 23 und eine Bedarfsbeschränkungseinheit 24 als Hauptelemente.
Die Speichereinheit 22 speichert einen ersten Energieschwellenwert, der auf einen Wert eingestellt ist, der kleiner als die vereinbarte Energie ist, einen zweiten Energieschwellenwert, der auf einen Wert eingestellt ist, der gleich oder kleiner als der erste Energieschwellenwert ist, und eine Bezugseinstelltemperatur (z. B. 5°C). Die Bezugseinstelltemperatur ist eine Einstelltemperatur als Bezug zu der Wasserzufuhrtemperatur des von den jeweiligen Stücken der Wärmequellenausrüstung 2a, 2b und 2c der Lastausrüstung 3 zugeführten Kühlwassers.
Die Energieüberwachungseinheit 23 überwacht den Energieverbrauch des Wärmequellensystems (nachstehend als Systemenergieverbrauch bezeichnet). Beispielsweise ist ein Multimeter an einem Hauptenergiezufuhrsystem des Wärmequellensystems angebracht, und der Systemenergieverbrauch wird durch Eingeben des gemessenen Werts in die Systemsteuervorrichtung 20 überwacht.
Die Bedarfsbeschränkungseinheit 24 führt eine Bedarfsbeschränkung durch, so dass der durch die Energieüberwachungseinheit 23 überwachte Systemenergieverbrauch nicht größer als die vereinbarte Energie ist. Wenn z. B. der Systemenergieverbrauch größer als der in der Speichereinheit 22 gespeicherte erste Energieschwellenwert ist, führt die Bedarfsbeschränkungseinheit 24 die Bedarfsbeschränkung durch Erhöhen der Einstelltemperatur der Wasserzufuhrtemperatur durch. Wenn in diesem Fall der Systemenergieverbrauch größer als der erste Energieschwellenwert ist, wird die Einstelltemperatur, welche der Sollwert der Wasserzufuhrtemperatur ist, geändert, um den Energieverbrauch zu verringern. Demgemäß kann ein Spiegelhöhen-Differenzialdruck des Kompressors und somit die Energie des Kompressors reduziert werden. Demzufolge kann der Energieverbrauch der Stücke der Wärmequellenausrüstung 2a, 2b und 2c unterdrückt werden.
Wenn der Systemenergieverbrauch kleiner als der in der Speichereinheit 22 gespeicherte zweite Energieschwellenwert zum Zeitpunkt eines Durchführens der Bedarfsbeschränkung ist, verringert die Bedarfsbeschränkungseinheit 24 die Einstelltemperatur. Demgemäß kann bewirkt werden, dass sich die Wasserzufuhrtemperatur des der Lastausrüstung 3 zugeführten Kühlwassers der Bezugseinstelltemperatur nähert.
Die Bedarfsbeschränkung des Wärmequellensystems 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel, das die vorstehend erwähnte Konfiguration aufweist, wird nachstehend mit Bezug auf 5 beschrieben.
Beispielsweise erhöht die Bedarfsbeschränkungseinheit 24 der Systemsteuervorrichtung 20 die Einstelltemperatur mit einer vorbestimmten Rate zum Zeitpunkt t1 in 5, wenn der Systemenergieverbrauch größer als der erste Energieschwellenwert ist. Die geänderte Einstelltemperatur wird von der Systemsteuervorrichtung 20 zu den Wärmequellenausrüstung-Steuervorrichtungen 10a, 10b und 10c übertragen, und jedes Stück der Wärmequellenausrichtung 2a, 2b und 2c wird auf der Basis der geänderten Einstelltemperatur gesteuert. Demgemäß wird der Systemenergieverbrauch geändert, um mit einer Verzögerung langsam mehr oder weniger verringert zu werden (s. Zeitpunkt t1 bis Zeitpunkt t2 in 5). Zum Zeitpunkt t2 verringert die Bedarfsbeschränkungseinheit 24 der Systemsteuervorrichtung 20 die Einstelltemperatur mit einer vorbestimmten Rate, wenn der Systemenergieverbrauch kleiner als der zweite Energieschwellenwert ist. Wie vorstehend beschrieben, wird die geänderte Einstelltemperatur von der Systemsteuervorrichtung 20 zu den Wärmequellenausrüstung-Steuervorrichtungen 10a, 10b und 10c übertragen, und jedes Stück der Wärmequellenausrüstung 2a, 2b und 2c wird auf der Basis der geänderten Einstelltemperatur gesteuert.
Durch Verringern der Einstelltemperatur wird der Energieverbrauch der jeweiligen Stücke der Wärmequellenausrüstung 2a, 2b und 2c erhöht. Zum Zeitpunkt t3 erhöht die Bedarfsbeschränkungseinheit 24 der Systemsteuervorrichtung 20 die Einstelltemperatur mit einer vorbestimmten Rate, wenn der Systemenergieverbrauch erneut größer als der erste Energieschwellenwert ist. Demzufolge wird der Systemenergieverbrauch langsam verringert. Zum Zeitpunkt t4 verringert die Bedarfsbeschränkungseinheit 24 der Systemsteuervorrichtung 20 die Einstelltemperatur mit einer vorbestimmten Rate, wenn der Systemenergieverbrauch kleiner als der zweite Energieschwellenwert ist. Wenn die Einstelltemperatur die Bezugseinstelltemperatur erreicht, wird die Bezugseinstelltemperatur aufrechterhalten.
In 5 wird die Einstelltemperatur mit der vorbestimmten Rate langsam erhöht und verringert, aber das Verfahren zum Erhöhen und Verringern der Einstelltemperatur ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann die Einstelltemperatur stufenförmig langsam erhöht und verringert werden.
In 5 sind der erste Energieschwellenwert und der zweite Energieschwellenwert auf unterschiedliche Werte eingestellt, aber der erste Energieschwellenwert und der zweite Energieschwellenwert können auf denselben Wert eingestellt sein.
Wie vorstehend beschrieben, wird in dem Wärmequellensystem, der Steuervorrichtung dafür und dem Steuerverfahren dafür gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Systemenergieverbrauch überwacht, und die Einstelltemperatur des Kühlwassers in der Wärmequellenausrüstung wird erhöht, wenn der Systemenergieverbrauch größer als der erste Energieschwellenwert ist. Demgemäß kann der Spiegelhöhen-Differenzialdruck des Kompressors in jeder Wärmequellenausrüstung reduziert und somit der Energieverbrauch jeder Wärmequellenausrüstung unterdrückt werden. Demzufolge kann der Systemenergieverbrauch verringert werden, und es kann verhindert werden, dass der Systemenergieverbrauch die vereinbarte Energie überschreitet.
Insbesondere kann, wie vorstehend beschrieben, durch Verwenden des Verfahrens zum Erhöhen der Einstelltemperatur des Kühlwassers als Einrichtung zum Reduzieren des Energieverbrauchs der jeweiligen Stücke der Wärmequellenausrüstung der Energieverbrauch der jeweiligen Wärmequellenausrüstung, wie in 6 dargestellt, effektiv reduziert werden.
Wenn z. B. die horizontale Achse einen Lastfaktor und die vertikale Achse den Energieverbrauch der Wärmequellenausrüstung, wie in 6 dargestellt, darstellt, stellt die Lastenergieverbrauchseigenschaft an einem bestimmten Betriebspunkt (z. B. Kühlmittelauslasstemperatur Tcout = 37°C und Kühlwasserauslasstemperatur Tout = 5°C) eine durch eine dünne Linie ausgedrückte Kurve dar. Wenn andererseits die Einstelltemperatur des Kühlwassers auf 7°C erhöht wird (z. B. Kühlmittelauslasstemperatur Tcout = 37°C und Kühlwasserauslasstemperatur Tout = 7°C), verringert sich der Spiegelhöhen-Differenzialdruck des Kompressors, der Betriebspunkt wird geändert und die Lastenergieverbrauchseigenschaft stellt eine durch eine dicke Linie ausgedrückte Kurve dar. D. h., durch Verringern des Spiegelhöhen-Differenzialdrucks kann die Lastenergieverbrauchseigenschaft bewegt werden, um den Energieverbrauch zu verringern.
Wenn die Einstelltemperatur von 5°C auf 7°C erhöht wird, wird der Lastfaktor geändert. D. h., wenn die Kühlwasserauslasstemperatur bei einem Lastfaktor von 100% 5°C beträgt und die Einstelltemperatur (die Kühlwasserauslasstemperatur) auf 7°C geändert wird, verringert sich der Lastfaktor von 100% auf 60%. Demgemäß kann, wie in 6 dargestellt, der Energieverbrauch weiter reduziert werden.
Auf diese Weise kann durch Ändern der Einstelltemperatur des Kühlwassers sowohl ein Energieverbrauchsverringerungseffekt basierend auf dem Spiegelhöhen-Differenzialdruck des Kompressors, als auch ein Energieverbrauchverringerungseffekt basierend auf einer Verringerung des Lastfaktors erzielt werden, wodurch der Energieverbrauch effektiv reduziert wird.
Es ist vorstehend beschrieben worden, dass Kühlwasser als Wärmequellenwasser gekühlt und dann der Lastausrüstung 3 zugeführt wird, aber Wasser kann durch jedes Stück der Wärmequellenausrüstung 2a, 2b und 2c erwärmt und dann der Lastausrüstung 3 zugeführt werden. In diesem Fall verringert die Bedarfsbeschränkungseinheit 24 die Einstelltemperatur, wenn der Systemenergieverbrauch größer als der erste Energieschwellenwert ist, und erhöht die Einstelltemperatur, wenn der Systemenergieverbrauch kleiner als der zweite Energieschwellenwert ist. Demgemäß kann derselbe Effekt erzielt werden.
Ein weiterer Aspekt 1
Beim Betrieb des Wärmequellensystems 1 wird eher der Zufuhr von Kühlwasser einer vorbestimmten Temperatur oder weniger zu der Lastausrüstung 3 als der Steuerung des Energieverbrauchs, damit er nicht größer als die vereinbarte Energie ist, eine Priorität erteilt. Wenn z. B. in einem Kaufhaus oder dergleichen die Temperatur von Kühlwasser übermäßig ansteigt, steigt die Innentemperatur an, wodurch sich Kunden unwohl fühlen. In Anbetracht dieses Falls kann ein Aspekt angewendet werden, bei welchem ein oberer Grenzwert der Einstelltemperatur zum Zeitpunkt eines Durchführens der Bedarfsbeschränkung im Voraus in der Speichereinheit 22 gespeichert und die Einstelltemperatur auf dem oberen Grenzwert aufrechterhalten wird, wenn die Einstelltemperatur den oberen Grenzwert erreicht. Auf diese Weise kann durch Einstellen des oberen Grenzwerts verhindert werden, dass die Temperatur des Kühlwassers höher als der obere Grenzwert ansteigt.
Wenn durch die Wärmequellenausrüstung ein Erwärmen durchgeführt wird, kann ein unterer Grenzwert der Einstelltemperatur eingestellt werden, um zu verhindern, dass die Einstelltemperatur unter den unteren Grenzwert fällt.
Ein weiterer Aspekt 2
Wie in 7 dargestellt, kann eine Bedarfsbeschränkungsstoppeinheit 25 zum Stoppen der Bedarfsbeschränkung vorgesehen sein, und die Bedarfsbeschränkung wird nicht durchgeführt, wenn die Bedarfsbeschränkungsstoppeinheit 25 betrieben wird. Der Stopp und das Beenden des Stopps der Bedarfsbeschränkung durch die Bedarfsbeschränkungsstoppeinheit 25 kann z. B. auf der Basis von Eingabeinformationen, die von einem Bediener eingegeben werden, eingestellt werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
Ein Wärmequellensystem, eine Steuervorrichtung dafür und ein Steuerverfahren dafür gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
In dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel führt die Systemsteuervorrichtung 20 die Bedarfsbeschränkung durch Erhöhen der Einstelltemperatur von Kühlwasser durch. Auf diese Weise kann, wenn die Einstelltemperatur von Kühlwasser erhöht wird, eine Menge an Wärme in der Lastausrüstung 3 unzureichend sein. In diesem Fall kann dieser Mangel der Menge an Wärme durch Erhöhen der Strömungsrate von Kühlwasser behoben werden. Wenn ein Betrieb zum Erhöhen der Strömungsrate von Kühlwasser seitens der Lastausrüstung 3 durchgeführt wird, werden die Rotationsgeschwindigkeiten der Kühlwasserpumpen, die vorgesehen sind, um zu den jeweiligen Stücken der Wärmequellenausrüstung 2a, 2b und 2c zu korrespondieren, erhöht, und die Bedarfsbeschränkung basierend auf der Einstelltemperatur von Kühlwasser kann nicht effektiv funktionieren.
Deshalb wird in diesem Ausführungsbeispiel in einer Periode, in welcher die Bedarfsbeschränkung ausgeführt wird, die Rotationsgeschwindigkeit der Kühlwasserpumpen aufrechterhalten, um eine Erhöhung des Energieverbrauchs in der Kühlwasserpumpe zu verhindern.
Insbesondere hält die Bedarfsbeschränkungseinheit der Systemsteuervorrichtung 20, wie in 8 dargestellt, einen Frequenzbefehl der Kühlwasserpumpen in einer Periode aufrecht, in welcher der Systemenergieverbrauch größer als der erste Energieschwellenwert und kleiner als der zweite Energieschwellenwert ist. Demgemäß kann eine Erhöhung der Energie der Kühlwasserpumpen 4a, 4b und 4c aufgrund einer Erhöhung der Strömungsrate von Kühlwasser seitens der Lastausrüstung 3 verhindert werden, und somit kann die Bedarfsbeschränkung basierend auf der Änderung der Einstelltemperatur in dem Systemenergieverbrauch effektiv wiedergespiegelt werden.
Drittes Ausführungsbeispiel
Ein Wärmequellensystem, eine Steuervorrichtung dafür und ein Steuerverfahren dafür gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Sogar wenn die Bedarfsbeschränkung gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird, kann der Systemenergieverbrauch letztendlich größer als die vereinbarte Energie sein. Um mit diesem Fall zurecht zu kommen, kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein dritter Energieschwellenwert, der auf einen Wert eingestellt ist, der größer ist als der erste Energieschwellenwert und kleiner als die vereinbarte Energie ist, zusätzlich in der Speichereinheit 22 gespeichert werden, und die Bedarfsbeschränkungseinheit 24 kann zumindest eines der Stücke der Wärmequellenausrüstung im Betrieb erzwungenermaßen stoppen, wenn der Systemenergieverbrauch, wie in 9 dargestellt, größer als der dritte Energieschwellenwert ist.
Demgemäß wird, sogar wenn die Bedarfsbeschränkung zum Erhöhen der Einstelltemperatur durch die Bedarfsbeschränkungseinheit 24 durchgeführt wird, aber der Systemenergieverbrauch anschließend erhöht wird, der Betrieb eines Stücks der Wärmequellenausrüstung erzwungenermaßen gestoppt, bevor der Energieverbrauch die vereinbarte Energie erreicht. Es ist möglich, den Systemenergieverbrauch schnell zu verringern und zu verhindern, dass der Systemenergieverbrauch größer als die vereinbarte Energie wird.
In diesem Fall kann die Bedarfsbeschränkungseinheit 24 die Wärmequellenausrüstung, welche erzwungenermaßen gestoppt worden ist, neu starten, wenn der Systemenergieverbrauch kleiner als der zweite Energieschwellenwert ist.
Viertes Ausführungsbeispiel
Ein Wärmequellensystem, eine Steuervorrichtung dafür und ein Steuerverfahren dafür gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Ein Wärmequellensystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist von den Wärmequellensystemen gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen dahingehend verschieden, dass die Bedarfsbeschränkungseinheit 24 der Systemsteuervorrichtung 20 die Bedarfsbeschränkung gemäß irgendeinem des ersten bis dritten Ausführungsbeispiels und die Steuerung zum Verringern der Energie von verschiedenen elektrischen Instrumenten (nicht dargestellt) der Lastausrüstung 3 durchführt, wenn der Systemenergieverbrauch größer als der erste Energieschwellenwert ist.
Wenn z. B. die Lastausrüstung 3 eine Klimaanlageneinrichtung ist, wird das Volumen von im Inneren geblasener Luft durch Ändern der Rotationsgeschwindigkeit eines Gebläses geändert. Auf diese Weise erzielt, wenn die Lastausrüstung 3 mit einem durch einen Wechselrichter gesteuerten elektrischen Instrument vorgesehen ist, die Bedarfsbeschränkungseinheit 24 die weitere Unterdrückung des Systemenergieverbrauchs durch Ändern der Einstelltemperatur in der Wärmequellenausrüstung und Verringern der Frequenz des elektrischen Instruments in der Lastausrüstung 3.
Demgemäß kann der Systemenergieverbrauch schnell reduziert und somit die Wahrscheinlichkeit reduziert werden, dass der Systemenergieverbrauch größer als die vereinbarte Energie wird.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Ein Wärmequellensystem, eine Steuervorrichtung dafür und ein Steuerverfahren dafür gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
In dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel wird die Bedarfsbeschränkung ausgeführt, indem der gegenwärtige Systemenergieverbrauch mit den Energieschwellenwerten verglichen wird. In diesem Fall ist eine bestimmte Zeit notwendig, bis der Systemenergieverbrauch reduziert wird, nachdem die Bedarfsbeschränkung gestartet worden ist. Demgemäß besteht in einigen Fällen die Wahrscheinlichkeit, sogar wenn die Bedarfsbeschränkung ausgeführt wird, dass der Systemenergieverbrauch größer als die vereinbarte Energie wird.
Deshalb ist in diesem Ausführungsbeispiel die Systemsteuervorrichtung mit einer Energievorhersageeinheit 26, wie in 10 dargestellt, vorgesehen. Die Energievorhersageeinheit 26 sagt einen zukünftigen Energieverbrauch aus dem Verhalten des Energieverbrauchs des Wärmequellensystems in einer vorbestimmten Periode T1 vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt, wie in 11 dargestellt, voraus. Die Bedarfsbeschränkungseinheit 24 startet die Bedarfsbeschränkung, wenn der vorhergesagte Energieverbrauch, nachdem eine vorbestimmte Periode T2 von dem gegenwärtigen Zeitpunkt an abgelaufen ist, größer als der erste Energieschwellenwert ist.
Hier stellt die vorbestimmte Periode T1 eine Periode dar, die beliebig bestimmt werden kann und auf z. B. 30 Minuten bis eine Stunde eingestellt ist. Die vorbestimmte Periode T2 ist auf zumindest eine Zeit eingestellt, die länger als die Zeitverzögerung ist, bis der Systemenergieverbrauch mit seiner Verringerung begonnen hat, nachdem die Bedarfsbeschränkung gestartet worden ist.
Auf diese Weise kann, da der zukünftige Systemenergieverbrauch aus dem Verhalten des vorherigen Systemenergieverbrauchs vorhergesagt und auf der Basis des vorhergesagten Systemenergieverbrauchs bestimmt wird, ob die Bedarfsbeschränkung gestartet werden soll, effektiv verhindert werden, dass der Systemenergieverbrauch größer als die vereinbarte Energie wird.
Das Energievorhersageverfahren in der Energievorhersageeinheit 26 kann eine bekannte Vorhersagetechnik verwenden, und es wird z. B. die zukünftige Energie aus einer Änderungsrate des Systemenergieverbrauchs in einer vorbestimmten vorherigen Periode vorhergesagt.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen führt die Systemsteuervorrichtung 20 die Bedarfsbeschränkung der jeweiligen Stücke der Wärmequellenausrüstung kollektiv durch, aber die Wärmequellenausrüstung-Steuervorrichtungen 10a, 10b und 10c können mit den Bedarfsbeschränkungsfunktionen vorgesehen sein, damit die Bedarfsbeschränkung für jedes Stück der Wärmequellenausrüstung durchgeführt wird.
In diesem Fall werden der erste Energieschwellenwert, der zweite Energieschwellenwert und dergleichen z. B. auf der Basis der Grenzenergie der jeweiligen Stücke der Wärmequelleausrüstung eingestellt, auf welche die vereinbarte Energie des gesamten Systems verteilt ist, und die vorstehend beschriebene Bedarfsbeschränkung wird auf der Basis der Beziehungen zwischen dem Energieverbrauch der jeweiligen Stücke der Wärmequellenausrüstung und dem ersten Energieschwellenwert und dem zweiten Energieschwellenwert ausgeführt. Der Energieverbrauch der jeweiligen Stücke der Wärmequellenausrüstung kann erfasst werden, indem ein Multimeter an dem Energiezufuhrsystem der jeweiligen Stücke der Wärmequellenausrüstung angebracht wird.
Auf diese Weise kann der Energieverbrauch unterdrückt werden, indem nur die Bedarfsbeschränkungsfunktion der Systemsteuervorrichtung 20 den jeweiligen Wärmequellenausrüstung-Steuerungsvorrichtungen bereitgestellt wird.
In einem Modifikationsbeispiel kann die Systemsteuervorrichtung 20 ein Überwachen des Energieverbrauchs durchführen. D. h., die Systemsteuervorrichtung 20 kann den Systemenergieverbrauch überwachen und einen Bedarfsbeschränkungsstartbefehl zum Starten der Bedarfsbeschränkung den jeweiligen Wärmequellenausrüstung-Steuervorrichtungen erteilen, wenn der Systemenergieverbrauch größer als der erste Energieschwellenwert ist. Auf diese Weise kann die Systemsteuervorrichtung 20 den Systemenergieverbrauch mit den Schwellenwerten vergleichen und den jeweiligen Wärmequellenausrüstung-Steuervorrichtungen das Vergleichsergebnis mitteilen, um die Bedarfsbeschränkung auszuführen.
Wenn die Bedarfsbeschränkung für jedes Stück der Wärmequellenausrüstung ausgeführt wird, können die Stücke der Wärmequellenausrüstung unterschiedliche Änderungsraten der Einstelltemperatur aufweisen.
Ein Energieeinstellungsnetzwerksystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.
Wie in 12 dargestellt, umfasst das Energieeinstellungsnetzwerksystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Systemsteuervorrichtungen 20a, 20b und 20c der Vielzahl von Wärmequellensystemen gemäß einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und eine zentrale Überwachungsvorrichtung 50, die mit den Systemsteuervorrichtungen 20a, 20b und 20c der Wärmequellensysteme über ein Kommunikationsmedium 51 verbunden ist.
Die zentrale Überwachungsvorrichtung 50 akquiriert den Systemenergieverbrauch von den jeweiligen Systemsteuervorrichtungen 20a, 20b und 20c der Wärmequellensysteme, bestimmt den ersten Energieschwellenwert auf der Basis der akquirierten Informationen und der vereinbarten Energie, und überträgt den ersten Energieschwellenwert an die jeweiligen Systemsteuervorrichtungen 20. Wenn z. B. die Bedarfsbeschränkung ausgeführt wird, oder ein Wärmequellensystem, in welchem die Bedarfsbeschränkung unmittelbar zu starten ist, und ein Wärmequellensystem, in welchem eine Spanne vorliegt, bis die Bedarfsbeschränkung gestartet wird, d. h. in welchem eine Differenz zwischen dem Systemenergieverbrauch und dem ersten Energieschwellenwert gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, vorliegen, erhöht die zentrale Überwachungsvorrichtung 50 den ersten Energieschwellenwert des vorigen Wärmequellensystems und verringert den ersten Energieschwellenwert des letzten Wärmequellensystems. Auf diese Weise kann eine Energie flexibel eingestellt werden, indem die Systemenergieverbrauchswerte der Wärmequellensysteme verglichen werden und der erste Energieschwellenwert der Wärmequellensysteme eingestellt wird.
Bezugszeichenliste

1: Wärmequellensystem
2a, 2b, 2c: Wärmequellenausrüstung
3: Lastausrüstung
4a, 4b, 4c: Kühlwasserpumpe
5: Zufuhrleitungsverteiler
6: Rücklaufleitungsverteiler
10a, 10b, 10c: Wärmequellenausrüstung-Steuervorrichtung
20: Systemsteuervorrichtung
21: Kommunikationsmedium
22: Speichereinheit
23: Energieüberwachungseinheit
24: Bedarfsbeschränkungseinheit
25: Bedarfsbeschränkungsstoppeinheit
26: Energievorhersageeinheit
31: Turbokompressor
38: Wechselrichter
50: Zentrale Überwachungsvorrichtung

Claims

Steuervorrichtung eines Wärmequellensystems mit zumindest einem Stück einer Wärmequellenausrüstung, die Wärmequellenwasser in Abhängigkeit von einer Einstelltemperatur erwärmt oder kühlt, und die das erwärmte oder gekühlte Wärmequellenwasser einer Lastausrüstung zuführt, aufweisend: eine Energieüberwachungseinrichtung zum Überwachen eines Energieverbrauchs des Wärmequellensystems, und eine Bedarfsbeschränkungseinrichtung zum Durchführen einer Bedarfsbeschränkung durch Erhöhen oder Verringern der Einstelltemperatur, um den Energieverbrauch der Wärmequellenausrüstung zu verringern, wenn der Energieverbrauch des Wärmequellensystems größer als ein erster Energieschwellenwert ist, der auf einen Wert eingestellt ist, der kleiner als der einer vereinbarten Energie ist.
Steuervorrichtung eines Wärmequellensystems nach Anspruch 1, wobei die Bedarfsbeschränkungseinrichtung die Einstelltemperatur verringert oder erhöht, um den Energieverbrauch der Wärmequellenausrüstung zu erhöhen, wenn der Energieverbrauch des Wärmequellensystems kleiner als ein zweiter Energieschwellenwert ist, der auf einen Wert eingestellt ist, der gleich oder kleiner als der erste Energieschwellenwert ist, und die Einstelltemperatur aufrechterhält, wenn eine gegenwärtige Einstelltemperatur eine vorbestimmte Bezugseinstelltemperatur erreicht.
Steuervorrichtung eines Wärmequellensystems nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bedarfsbeschränkungseinrichtung die Einstelltemperatur verringert, damit sie nicht kleiner als ein vorbestimmter unterer Grenzwert ist, wenn die Wärmequellenausrüstung das Wärmequellenwasser erwärmt, und die Einstelltemperatur erhöht, damit sie nicht größer als ein vorbestimmter oberer Grenzwert ist, wenn die Wärmequellenausrüstung das Wärmequellenwasser kühlt.
Steuervorrichtung eines Wärmequellensystems nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit einer Bedarfsbeschränkungsstoppeinrichtung zum Stoppen der Bedarfsbeschränkung durch die Bedarfsbeschränkungseinrichtung.
Steuervorrichtung eines Wärmequellensystems nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit einer elektrischen Wasserzufuhreinrichtung zum Einstellen einer Strömungsrate des der Wärmequellenausrüstung von einer externen Vorrichtung zugeführten Wärmequellenwassers, wobei die Bedarfsbeschränkungseinrichtung eine Rotationsgeschwindigkeit der Wasserzufuhreinrichtung in einer Periode aufrechterhält, in welcher der Energieverbrauch des Wärmequellensystems größer als der erste Energieschwellenwert ist.
Steuervorrichtung eines Wärmequellensystems nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Bedarfsbeschränkungseinrichtung einen Betrieb einer vorbestimmten Wärmequellenausrüstung stoppt, wenn der Energieverbrauch des Wärmequellensystems größer als ein dritter Energieschwellenwert ist, der auf einen Wert eingestellt ist, der größer als der erste Energieschwellenwert und kleiner als die vereinbarte Energie ist.
Steuervorrichtung eines Wärmequellensystems nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bedarfsbeschränkungseinrichtung eine Steuerung zum Reduzieren eines Energieverbrauchs eines elektrischen Instruments der Lastausrüstung in einer Periode durchführt, in welcher der Energieverbrauch des Wärmequellensystems größer als der erste Energieschwellenwert ist.
Steuervorrichtung eines Wärmequellensystems nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner mit einer Energievorhersageeinrichtung zum Vorhersagen eines zukünftigen Energieverbrauchs aus einem Verhalten des Energieverbrauchs des Wärmequellensystems in einer vorbestimmten vorherigen Periode, wobei die Bedarfsbeschränkungseinrichtung die Bedarfsbeschränkung startet, wenn der vorhergesagte Energieverbrauch, nachdem eine vorbestimmte Periode von dem gegenwärtigen Zeitpunkt abgelaufen ist, größer als der erste Energieschwellenwert ist.
Steuerverfahren eines Wärmequellensystems mit zumindest einem Stück einer Wärmequellenausrüstung, die Wärmequellenwasser in Abhängigkeit von einer Einstelltemperatur erwärmt oder kühlt, und die das erwärmte oder gekühlte Wärmequellenwasser einer Lastausrüstung zuführt, aufweisend: Überwachen eines Energieverbrauchs des Wärmequellensystems, und Durchführen einer Bedarfsbeschränkung durch Erhöhen oder Verringern der Einstelltemperatur, um einen Energieverbrauch der Wärmequellenausrüstung zu verringern, wenn der Energieverbrauch des Wärmequellensystems größer als ein erster Energieschwellenwert ist, der auf einen Wert eingestellt ist, der kleiner als der einer vereinbarten Energie ist.
Wärmequellensystem mit der Steuervorrichtung eines Wärmequellensystems nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Wärmequellensystem mit zumindest einem Stück einer Wärmequellenausrüstung, die Wärmequellenwasser in Abhängigkeit von einer Einstelltemperatur erwärmt oder kühlt, und die das erwärmte oder gekühlte Wärmequellenwasser einer Lastausrüstung zuführt, aufweisend: eine Wärmequellenausrüstung-Steuereinrichtung, die angeordnet ist, um zu dem zumindest einen Stück einer Wärmequellenausrüstung zu korrespondieren, um die korrespondierende Wärmequellenausrüstung zu steuern, und eine Systemsteuereinrichtung zum Erteilen eines Steuerbefehls an die Wärmequellenausrüstung-Steuereinrichtung, wobei die Systemsteuereinrichtung umfasst: eine Energieüberwachungseinrichtung zum Überwachen eines Energieverbrauchs des Wärmequellensystems, und eine Benachrichtigungseinrichtung zum Erteilen eines Bedarfsbeschränkungsstartbefehls an die Wärmequellenausrüstung-Steuereinrichtung, wenn der Energieverbrauch des Wärmequellensystems größer als ein erster Energieschwellenwert ist, der auf einen Wert eingestellt ist, der kleiner als der einer vereinbarten Energie ist, und wobei die Wärmequellenausrüstung-Steuereinrichtung eine Bedarfsbeschränkungseinrichtung zum Durchführen einer Bedarfsbeschränkung durch Erhöhen oder Verringern der Einstelltemperatur umfasst, um den Energieverbrauch zu verringern, wenn der Bedarfsbeschränkungsstartbefehl erteilt wird.
Energieeinstellungsnetzwerksystem, aufweisend: eine Vielzahl von Wärmequellensystemen nach Anspruch 10 oder 11, und eine zentrale Überwachungsvorrichtung, die mit Steuervorrichtungen der Wärmequellensysteme über ein Kommunikationsmedium verbunden ist, wobei der erste Energieschwellenwert von der zentralen Überwachungsvorrichtung den Steuervorrichtungen der Wärmequellensysteme erteilt wird.
Steuervorrichtung einer Wärmequellenausrüstung, die Wärmequellenwasser in Abhängigkeit von einer Einstelltemperatur erwärmt oder kühlt, und die das erwärmte oder gekühlte Wärmequellenwasser einer Lastausrüstung zuführt, aufweisend: eine Energieüberwachungseinrichtung zum Überwachen eines Energieverbrauchs der Wärmequellenausrüstung, und eine Bedarfsbeschränkungseinrichtung zum Durchführen einer Bedarfsbeschränkung durch Erhöhen oder Verringern der Einstelltemperatur, um den Energieverbrauch der Wärmequellenausrüstung zu verringern, wenn der Energieverbrauch der Wärmequellenausrüstung größer als ein erster Energieschwellenwert ist, der auf einen Wert eingestellt ist, der kleiner als der einer vereinbarten Energie ist.