JP2000337729A - 水冷式空調装置の運転方法 - Google Patents
水冷式空調装置の運転方法Info
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- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】冷却水の冷凍機入口温度を可能な限り低く設定
することにより、動力コストを節減する水冷式空調装置
の運転方法を提供する。 【解決手段】 運転開始（Ｓ０）されると、冷却水を予
め設定された循環流量Ｇｏ、冷却塔のファン回転数を最
大回転数Ｒｍに設定する（Ｓ１）。次いで大気湿球温度
Ｔａにより決定される冷却水最低温度Ｔｍと、晶析安全
温度Ｔｃとを比較し（Ｓ２）、Ｔｍ＞ＴｃであればＴｍ
を設定温度Ｔｓとし（Ｓ３）、Ｔｍ≦Ｔｃの場合はＴｃ
を設定温度Ｔｍとする（Ｓ３）。次に入口温度Ｔ１と設
定温度Ｔｓとを比較し（Ｓ５）、Ｔ１＞Ｔｓであればそ
のままＳ２ステップに戻り、Ｔ１がＴｓになるまで上記
各ステップを繰り返す（Ｓ６）。Ｔ１≦Ｔｓの場合は、
入口温度を上げる必要があるため、ファン回転数を一定
割合で落とし（Ｓ７）、Ｓ２ステップに戻り、上記各ス
テップを繰り返す（Ｓ６）。る（Ｓ８）。
することにより、動力コストを節減する水冷式空調装置
の運転方法を提供する。 【解決手段】 運転開始（Ｓ０）されると、冷却水を予
め設定された循環流量Ｇｏ、冷却塔のファン回転数を最
大回転数Ｒｍに設定する（Ｓ１）。次いで大気湿球温度
Ｔａにより決定される冷却水最低温度Ｔｍと、晶析安全
温度Ｔｃとを比較し（Ｓ２）、Ｔｍ＞ＴｃであればＴｍ
を設定温度Ｔｓとし（Ｓ３）、Ｔｍ≦Ｔｃの場合はＴｃ
を設定温度Ｔｍとする（Ｓ３）。次に入口温度Ｔ１と設
定温度Ｔｓとを比較し（Ｓ５）、Ｔ１＞Ｔｓであればそ
のままＳ２ステップに戻り、Ｔ１がＴｓになるまで上記
各ステップを繰り返す（Ｓ６）。Ｔ１≦Ｔｓの場合は、
入口温度を上げる必要があるため、ファン回転数を一定
割合で落とし（Ｓ７）、Ｓ２ステップに戻り、上記各ス
テップを繰り返す（Ｓ６）。る（Ｓ８）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水冷式空調装置の運
転方法に係り、特に冷却水回路のエネルギー消費量を最
適に制御する水冷式空調装置の冷却水制御方法に関す
る。
転方法に係り、特に冷却水回路のエネルギー消費量を最
適に制御する水冷式空調装置の冷却水制御方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図１０において、従来の水冷式空調装置
５０では、冷凍機５１は冷房運転時に室内から汲み上げ
た熱および冷房サイクルの廃熱を、冷却水回路５２を介
して冷却塔６０において外気に放熱している。冷却水回
路５２中には冷却水ポンプ５３が設けられており、系統
中の冷却水を強制循環している。冷却塔６０としては、
水の蒸発潜熱を利用する開放式冷却塔が一般的である。
５０では、冷凍機５１は冷房運転時に室内から汲み上げ
た熱および冷房サイクルの廃熱を、冷却水回路５２を介
して冷却塔６０において外気に放熱している。冷却水回
路５２中には冷却水ポンプ５３が設けられており、系統
中の冷却水を強制循環している。冷却塔６０としては、
水の蒸発潜熱を利用する開放式冷却塔が一般的である。
【０００３】従来、冷却水回路５２の定格流量は、冷凍
機の定格（最大）能力に合わせて設定され、これに対応
して冷却水ポンプ５３が選定されている。また、冷却水
ポンプ５３の運転は、室内側の負荷や冷却水温度に関わ
らず常に定格流量で行われることが一般的である。この
ため、冷房負荷の小さな場合には冷却水ポンプ５３で無
駄なエネルギーが消費されていた。
機の定格（最大）能力に合わせて設定され、これに対応
して冷却水ポンプ５３が選定されている。また、冷却水
ポンプ５３の運転は、室内側の負荷や冷却水温度に関わ
らず常に定格流量で行われることが一般的である。この
ため、冷房負荷の小さな場合には冷却水ポンプ５３で無
駄なエネルギーが消費されていた。
【０００４】このような問題を解決する方法として、特
開昭６０−１６２７２では冷却水の出口温度、凝縮器の
温度、凝縮器の圧力を制御情報として用い、また、特開
平８−１５９５９６では高温再生器の溶液温度もしくは
冷却水の流入温度を制御情報として用いて冷却水の変流
量制御を行なうことが提案されている。
開昭６０−１６２７２では冷却水の出口温度、凝縮器の
温度、凝縮器の圧力を制御情報として用い、また、特開
平８−１５９５９６では高温再生器の溶液温度もしくは
冷却水の流入温度を制御情報として用いて冷却水の変流
量制御を行なうことが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の技術においては冷却水の冷凍機出口温度が低くなりす
ぎないように制御するのみであり、冷凍機の効率に大き
く影響する冷却水の冷凍機入口温度については考慮され
ていない。実際の水冷式空調装置においては、夏期と中
間期では外気の湿球温度が大きく異なり、冷房負荷の小
さな中間期においては冷凍機入口温度を可能な限り下げ
ることにより、冷凍機の効率をあげることができる。こ
のことを考慮して冷却水回路の制御を行う必要がある。
の技術においては冷却水の冷凍機出口温度が低くなりす
ぎないように制御するのみであり、冷凍機の効率に大き
く影響する冷却水の冷凍機入口温度については考慮され
ていない。実際の水冷式空調装置においては、夏期と中
間期では外気の湿球温度が大きく異なり、冷房負荷の小
さな中間期においては冷凍機入口温度を可能な限り下げ
ることにより、冷凍機の効率をあげることができる。こ
のことを考慮して冷却水回路の制御を行う必要がある。
【０００６】また、従来技術では、冷却水ポンプの揚程
についても考慮されていない。実際の冷凍機においては
一般に冷凍機と冷却塔の設置高さは同一ではない。例え
ば冷凍機は地下室に設置されているのに対し、冷却塔は
屋上に設置されており高低差が数十ｍの場合もある。冷
凍機と冷却塔の高低差による冷却水ポンプ動力の差を考
慮する必要がある。
についても考慮されていない。実際の冷凍機においては
一般に冷凍機と冷却塔の設置高さは同一ではない。例え
ば冷凍機は地下室に設置されているのに対し、冷却塔は
屋上に設置されており高低差が数十ｍの場合もある。冷
凍機と冷却塔の高低差による冷却水ポンプ動力の差を考
慮する必要がある。
【０００７】本発明は、上記課題を解決するための手段
であって、その目的とするところは、冷却水の冷凍機入
口温度を可能な限り低く設定することにより、動力コス
トを節減する水冷式空調装置の運転方法を提供するもの
である。
であって、その目的とするところは、冷却水の冷凍機入
口温度を可能な限り低く設定することにより、動力コス
トを節減する水冷式空調装置の運転方法を提供するもの
である。
【０００８】また、冷却水回路における冷却水ポンプの
ポンプ揚程を考慮することにより、動力コストを節減す
る水冷式空調装置の運転方法を提供するものである。
ポンプ揚程を考慮することにより、動力コストを節減す
る水冷式空調装置の運転方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】課題を解決するための手
段として請求項１の発明は、冷凍機と冷却塔と冷却水回
路とを備えた水冷式空調装置において、所定の冷房負荷
に対して、冷却水の冷凍機入口温度を運転時の湿球温度
により定まる最低温度と同一とするように冷却塔能力を
制御することを特徴とする水冷式空調装置の冷却水制御
方法である。
段として請求項１の発明は、冷凍機と冷却塔と冷却水回
路とを備えた水冷式空調装置において、所定の冷房負荷
に対して、冷却水の冷凍機入口温度を運転時の湿球温度
により定まる最低温度と同一とするように冷却塔能力を
制御することを特徴とする水冷式空調装置の冷却水制御
方法である。
【００１０】冷却水入口温度を下げることにより冷凍機
熱交換器の熱交換効率を向上することができ、システム
のエネルギー消費量を減らすことができる。
熱交換器の熱交換効率を向上することができ、システム
のエネルギー消費量を減らすことができる。
【００１１】請求項２の発明は、上記において冷凍機が
吸収式であって、入口温度を少なくとも吸収溶液の晶析
温度以上に制御するものである。
吸収式であって、入口温度を少なくとも吸収溶液の晶析
温度以上に制御するものである。
【００１２】冷凍機が吸収式である場合に吸収溶液の晶
析を防止することができる。
析を防止することができる。
【００１３】この場合、冷却水の冷凍機入口温度は２０
℃を最低温度とすることが望ましい（請求項３）。請求
項４に係る発明は、上記において、さらに冷凍機入力エ
ネルギーと冷却水搬送エネルギーとの合計値を最小とす
るように冷却水循環量を制御することを特徴とするもの
である。
℃を最低温度とすることが望ましい（請求項３）。請求
項４に係る発明は、上記において、さらに冷凍機入力エ
ネルギーと冷却水搬送エネルギーとの合計値を最小とす
るように冷却水循環量を制御することを特徴とするもの
である。
【００１４】この場合、冷却水搬送エネルギーの算出に
際しては、冷却水回路のポンプ揚程を考慮することが望
ましい（請求項５）。請求項６に係る発明は、請求項４
または５において、冷却水循環量を定格流量の約５０％
を最低流量として制御することを特徴とするものであ
る。
際しては、冷却水回路のポンプ揚程を考慮することが望
ましい（請求項５）。請求項６に係る発明は、請求項４
または５において、冷却水循環量を定格流量の約５０％
を最低流量として制御することを特徴とするものであ
る。
【作用】図２は、冷房負荷および冷却水回路の循環流量
を一定に保ち、冷却水の冷凍機入口温度（Ｔ１）を変化
させた場合に、システム全体のエネルギー消費量がどの
ように変化するかを概念的に示したものである。
を一定に保ち、冷却水の冷凍機入口温度（Ｔ１）を変化
させた場合に、システム全体のエネルギー消費量がどの
ように変化するかを概念的に示したものである。
【００１５】まず、冷凍機本体のエネルギー消費量につ
いてみると、Ｔ１が下がるにつれ、吸収器、凝縮器での
吸収溶液又は冷媒蒸気と冷却水との対数平均温度差が大
きくなるため、熱交換効率は向上する。これに伴い冷凍
機ＣＯＰは向上し、冷凍機のエネルギー消費量（ａ１）
は小さくなる。
いてみると、Ｔ１が下がるにつれ、吸収器、凝縮器での
吸収溶液又は冷媒蒸気と冷却水との対数平均温度差が大
きくなるため、熱交換効率は向上する。これに伴い冷凍
機ＣＯＰは向上し、冷凍機のエネルギー消費量（ａ１）
は小さくなる。
【００１６】次に冷却塔の動力については、Ｔ１を下げ
るためにはファン回転数を大きくする必要があり、従っ
て、冷却塔動力エネルギー（ａ２）は入口温度の低下と
ともに大きくなる。
るためにはファン回転数を大きくする必要があり、従っ
て、冷却塔動力エネルギー（ａ２）は入口温度の低下と
ともに大きくなる。
【００１７】冷却水ポンプ動力（ａ３）については、循
環流量が一定であるから一定である。 これら３つのエ
ネルギー消費量の和がシステム全体のエネルギー消費量
（ａ）となるが、冷凍機エネルギー消費量の寄与度が最
も大きいため、入口温度が低いほど全エネルギー量は小
さくなることになる。
環流量が一定であるから一定である。 これら３つのエ
ネルギー消費量の和がシステム全体のエネルギー消費量
（ａ）となるが、冷凍機エネルギー消費量の寄与度が最
も大きいため、入口温度が低いほど全エネルギー量は小
さくなることになる。
【００１８】しかしながら、冷却塔において冷却水の温
度は外気湿球温度Ｔａから数度低い温度Ｔｍまでしか下
げることはできない。従って、最低温度Ｔｍが最適温度
Ｔｅということになる。さらに、冷凍機として吸収式冷
凍機を用いる場合には、Ｔｍが吸収溶液の晶析温度Ｔｃ
より低いと吸収溶液が晶析する恐れがあり、これ以下に
することはできない。この場合は、最適温度Ｔｅとして
はＴｍ又はＴｃのいずれか高い温度ということになる。
度は外気湿球温度Ｔａから数度低い温度Ｔｍまでしか下
げることはできない。従って、最低温度Ｔｍが最適温度
Ｔｅということになる。さらに、冷凍機として吸収式冷
凍機を用いる場合には、Ｔｍが吸収溶液の晶析温度Ｔｃ
より低いと吸収溶液が晶析する恐れがあり、これ以下に
することはできない。この場合は、最適温度Ｔｅとして
はＴｍ又はＴｃのいずれか高い温度ということになる。
【００１９】図３は、冷房負荷一定、かつ、入口温度Ｔ
１を上述のＴｅに設定した状態で、冷却水循環流量Ｇを
変化させた場合の、冷凍機、冷却塔、冷却水ポンプの各
エネルギー消費量、および全エネルギー消費量の変化を
概念的に示したものである。同図にはさらに出口温度Ｔ
２の変化をも示している。
１を上述のＴｅに設定した状態で、冷却水循環流量Ｇを
変化させた場合の、冷凍機、冷却塔、冷却水ポンプの各
エネルギー消費量、および全エネルギー消費量の変化を
概念的に示したものである。同図にはさらに出口温度Ｔ
２の変化をも示している。
【００２０】冷房負荷一定、すなわち冷却水回路で放熱
すべき熱量も一定であるから、Ｇが小さくなるに従い冷
却水の冷凍機出口温度Ｔ２は高くなる。これに伴い、吸
収溶液又は冷媒蒸気と冷却水との対数平均温度差が小さ
くなり、熱交換効率は低下する。従って、冷凍機のＣＯ
Ｐは低下し、冷凍機のエネルギー消費量（ｂ１）は大き
くなる。
すべき熱量も一定であるから、Ｇが小さくなるに従い冷
却水の冷凍機出口温度Ｔ２は高くなる。これに伴い、吸
収溶液又は冷媒蒸気と冷却水との対数平均温度差が小さ
くなり、熱交換効率は低下する。従って、冷凍機のＣＯ
Ｐは低下し、冷凍機のエネルギー消費量（ｂ１）は大き
くなる。
【００２１】次に、冷却塔動力については、Ｔ１が一定
であるからＴ２が高くなるに従い冷却塔入出の温度差
（Ｔ２−Ｔ１）は大きくなる。しかし循環流量Ｇが減少
するため、冷却塔エネルギー消費量（ｂ２）はほぼ一定
となる。
であるからＴ２が高くなるに従い冷却塔入出の温度差
（Ｔ２−Ｔ１）は大きくなる。しかし循環流量Ｇが減少
するため、冷却塔エネルギー消費量（ｂ２）はほぼ一定
となる。
【００２２】冷却水ポンプ動力（ｂ３）については、一
般にポンプのエネルギー消費量は流量の３乗に比例する
ことが知られており、右上がりの曲線となる。
般にポンプのエネルギー消費量は流量の３乗に比例する
ことが知られており、右上がりの曲線となる。
【００２３】これら３つのエネルギー消費量の和がシス
テム全体のエネルギー消費量（ｂ）となる。同図からわ
かるように合計エネルギー消費量を最小にする最適流量
Ｇｅが存在することが分かる。
テム全体のエネルギー消費量（ｂ）となる。同図からわ
かるように合計エネルギー消費量を最小にする最適流量
Ｇｅが存在することが分かる。
【００２４】さらに前述の通り、出口温度Ｔ２は循環流
量Ｇの減少に伴い単調に増加するから、最適流量Ｇｅに
対応するＴ２が１対１で定まる。この関係を用いること
により、全エネルギー消費量が最小となるときのＴ２*
を予め知っていれば、最適流量Ｇｅを求めることが可能
となる。具体的には、以下のように行う。
量Ｇの減少に伴い単調に増加するから、最適流量Ｇｅに
対応するＴ２が１対１で定まる。この関係を用いること
により、全エネルギー消費量が最小となるときのＴ２*
を予め知っていれば、最適流量Ｇｅを求めることが可能
となる。具体的には、以下のように行う。
【００２５】冷房ＣＯＰをη、冷房負荷をＲ、冷凍機へ
の入力をＩとすると、吸収式冷凍機からの放熱量Ｅは次
式であらわされる。
の入力をＩとすると、吸収式冷凍機からの放熱量Ｅは次
式であらわされる。
【００２６】Ｅ＝Ｒ＋Ｉ＝（η＋１）Ｉ ……（１） 上式よりηとＩを予め知ることにより、必要放熱量Ｅを
求めることができる。
求めることができる。
【００２７】ηは一般にインプットの関数であるが、特
に、吸収式の場合は負荷によらずほぼ一定と見做すこと
ができ、また、予めηを測定することができる。
に、吸収式の場合は負荷によらずほぼ一定と見做すこと
ができ、また、予めηを測定することができる。
【００２８】また、Ｉは、例えば熱源のガス消費量を測
定することにより知ることができる。
定することにより知ることができる。
【００２９】さらに上記必要放熱量Ｅから次式により冷
却水流量Ｇｅが計算される。
却水流量Ｇｅが計算される。
【００３０】Ｇｅ＝Ｅ／（Ｃｐ・ΔＴ）……（２） ここにＣｐは冷却水の比熱、ΔＴは冷却水の冷凍機出口
温度（Ｔ２*）と同入口温度（Ｔ１）の差（Ｔ２*−Ｔ
１）である。
温度（Ｔ２*）と同入口温度（Ｔ１）の差（Ｔ２*−Ｔ
１）である。
【００３１】
【実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。なお、以下の説明においては同一
の構成には同一の符号を用いることとし、重複説明は省
略する。
を参照して説明する。なお、以下の説明においては同一
の構成には同一の符号を用いることとし、重複説明は省
略する。
【００３２】図１は、第１の実施の形態を示す図であ
る。本実施の形態は請求項１に対応するものである。同
図において水冷式空調装置１は、吸収式冷凍機２、冷却
塔３、冷却水往管５、冷却水戻管６、冷却水ポンプ４、
制御部９を主要な構成要素としている。
る。本実施の形態は請求項１に対応するものである。同
図において水冷式空調装置１は、吸収式冷凍機２、冷却
塔３、冷却水往管５、冷却水戻管６、冷却水ポンプ４、
制御部９を主要な構成要素としている。
【００３３】吸収式冷凍機２は、通常の二重効用吸収式
冷凍機であり、高温再生器、低温再生器、凝縮器、蒸発
器、吸収器、高温熱交換器、低温熱交換器等を構成要素
としている。このうち、高温再生器１０、吸収器１６、
凝縮器１７を除いては図示を省略する。また、冷凍機本
体の作動の説明についても省略する。
冷凍機であり、高温再生器、低温再生器、凝縮器、蒸発
器、吸収器、高温熱交換器、低温熱交換器等を構成要素
としている。このうち、高温再生器１０、吸収器１６、
凝縮器１７を除いては図示を省略する。また、冷凍機本
体の作動の説明についても省略する。
【００３４】高温再生器２は加熱源としてバーナ（図示
せず）を備えており、燃料として都市ガス供給ライン１
５から都市ガスが供給されている。都市ガス供給ライン
１５の途中にはガス流量センサ１４が備えられている。
せず）を備えており、燃料として都市ガス供給ライン１
５から都市ガスが供給されている。都市ガス供給ライン
１５の途中にはガス流量センサ１４が備えられている。
【００３５】冷却水往管５の冷凍機２出口近傍には温度
センサ１２、冷却水戻管６の冷凍機２入口近傍には温度
センサ１１が設けられており、それぞれ出口温度（Ｔ
２）および入口温度（Ｔ１）を計測している。
センサ１２、冷却水戻管６の冷凍機２入口近傍には温度
センサ１１が設けられており、それぞれ出口温度（Ｔ
２）および入口温度（Ｔ１）を計測している。
【００３６】冷却塔３は屋外に設置されており、その本
体外部には大気湿球温度（Ｔａ）センサ８を備えてい
る。
体外部には大気湿球温度（Ｔａ）センサ８を備えてい
る。
【００３７】冷却水戻管６の経路中には冷却水ポンプ４
が設けられており、制御部９からの指令に基づきインバ
ータ制御され、冷却水流量可変に構成されている。
が設けられており、制御部９からの指令に基づきインバ
ータ制御され、冷却水流量可変に構成されている。
【００３８】制御部９は本体外部に設けられており、Ｃ
ＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるコンピュータシ
ステムである。制御部９は、ガス流量、出口温度Ｔ１、
入口温度Ｔ２、大気湿球温度Ｔａ等のデータを取り込
み、これらの情報を基に冷却水ポンプ４の回転数制御を
行うよう構成されている。
ＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるコンピュータシ
ステムである。制御部９は、ガス流量、出口温度Ｔ１、
入口温度Ｔ２、大気湿球温度Ｔａ等のデータを取り込
み、これらの情報を基に冷却水ポンプ４の回転数制御を
行うよう構成されている。
【００３９】また、制御部９には、大気湿球温度Ｔａに
対応する冷却水最低温度Ｔｍ、晶析安全温度Ｔｃ等のデ
ータが備えられている。
対応する冷却水最低温度Ｔｍ、晶析安全温度Ｔｃ等のデ
ータが備えられている。
【００４０】なお同図では、制御部９は冷凍機の外部に
設けられているが、冷凍機２に内蔵されていてもよい。
設けられているが、冷凍機２に内蔵されていてもよい。
【００４１】次に本実施の形態における冷却水回路の作
動について説明する。吸収器２１、凝縮器２２において
廃熱を回収した冷却水は、冷凍機出口で温度Ｔ２とな
り、冷却水往管５を経由して冷却塔３に達する。ここで
大気によって温度Ｔ１に冷却され、冷却水ポンプ４の作
用で冷却水戻管６を経由して冷凍機入口に戻される。
動について説明する。吸収器２１、凝縮器２２において
廃熱を回収した冷却水は、冷凍機出口で温度Ｔ２とな
り、冷却水往管５を経由して冷却塔３に達する。ここで
大気によって温度Ｔ１に冷却され、冷却水ポンプ４の作
用で冷却水戻管６を経由して冷凍機入口に戻される。
【００４２】次に、図４により制御部９で行われる冷却
水の循環流量制御について説明する。
水の循環流量制御について説明する。
【００４３】運転開始（Ｓ０）されると、冷却水を予め
設定された循環流量Ｇｏ、冷却塔のファン回転数を最大
回転数Ｒｍに設定する（Ｓ１）。
設定された循環流量Ｇｏ、冷却塔のファン回転数を最大
回転数Ｒｍに設定する（Ｓ１）。
【００４４】次いで大気湿球温度Ｔａにより決定される
冷却水最低温度Ｔｍと、晶析安全温度Ｔｃとを比較し
（Ｓ２）、Ｔｍ＞ＴｃであればＴｍを設定温度Ｔｓとし
（Ｓ３）、Ｔｍ≦Ｔｃの場合はＴｃを設定温度Ｔｍとす
る（Ｓ４）。
冷却水最低温度Ｔｍと、晶析安全温度Ｔｃとを比較し
（Ｓ２）、Ｔｍ＞ＴｃであればＴｍを設定温度Ｔｓとし
（Ｓ３）、Ｔｍ≦Ｔｃの場合はＴｃを設定温度Ｔｍとす
る（Ｓ４）。
【００４５】次に入口温度Ｔ１と設定温度Ｔｓとを比較
し（Ｓ５）、Ｔ１＞ＴｓであればそのままＳ２ステップ
に戻り、Ｔ１がＴｓになるまで上記各ステップを繰り返
す（Ｓ６）。
し（Ｓ５）、Ｔ１＞ＴｓであればそのままＳ２ステップ
に戻り、Ｔ１がＴｓになるまで上記各ステップを繰り返
す（Ｓ６）。
【００４６】Ｔ１≦Ｔｓの場合は、入口温度を上げる必
要があるため、ファン回転数を一定割合で落とし（Ｓ
７）、Ｓ２ステップに戻り、上記各ステップを繰り返す
（Ｓ８）。このようにして冷却水入口温度Ｔ１をＴｓに
維持することが可能となる。
要があるため、ファン回転数を一定割合で落とし（Ｓ
７）、Ｓ２ステップに戻り、上記各ステップを繰り返す
（Ｓ８）。このようにして冷却水入口温度Ｔ１をＴｓに
維持することが可能となる。
【００４７】なお、本実施の形態においては冷凍機とし
て吸収式冷凍機としたが、他の冷凍機を用いることも可
能である。但し、この場合には晶析のおそれがないから
上記においてＴｃを考慮する必要がないから、図４にお
いてＳ２、Ｓ３のステップを省略することができる。
て吸収式冷凍機としたが、他の冷凍機を用いることも可
能である。但し、この場合には晶析のおそれがないから
上記においてＴｃを考慮する必要がないから、図４にお
いてＳ２、Ｓ３のステップを省略することができる。
【００４８】また、冷凍機の熱源を都市ガスとしたが、
灯油、電気、排熱等、他の熱源を用いることが可能であ
る。
灯油、電気、排熱等、他の熱源を用いることが可能であ
る。
【００４９】次に、本発明に係る第２の実施の形態につ
いて説明する。本実施の形態は請求項４に該当するもの
である。本実施の形態の構成は第一の実施の形態とほぼ
同一である。本実施の形態の構成が第一の実施の形態と
異なる点は、制御部９には、さらに吸収式冷凍機のＣＯ
Ｐ（η）、各冷房負荷に対する最適出口温度（Ｔ２*）
のデータテーブルを備えていることである。
いて説明する。本実施の形態は請求項４に該当するもの
である。本実施の形態の構成は第一の実施の形態とほぼ
同一である。本実施の形態の構成が第一の実施の形態と
異なる点は、制御部９には、さらに吸収式冷凍機のＣＯ
Ｐ（η）、各冷房負荷に対する最適出口温度（Ｔ２*）
のデータテーブルを備えていることである。
【００５０】本実施の形態における冷却水循環流量制御
は以下のように行われる。
は以下のように行われる。
【００５１】最初に入口温度制御が行われるが、これは
第一の実施形態と全く一であるので省略する。
第一の実施形態と全く一であるので省略する。
【００５２】引き続き循環流量の設定が以下のように行
われる。冷房負荷が流量センサ１４のガス消費量により
計算され、その時の冷房負荷に対応するＴ２*が制御部
９のデータテーブルから読み出される。そして前述の式
（１）、（２）に基づいて冷却水の最適循環流量Ｇｅが
計算される。流量がＧｅとなるように冷却水ポンプの回
転数が制御される。以上のようにしてエネルギー消費量
を最低とする循環流量の設定が実現される。
われる。冷房負荷が流量センサ１４のガス消費量により
計算され、その時の冷房負荷に対応するＴ２*が制御部
９のデータテーブルから読み出される。そして前述の式
（１）、（２）に基づいて冷却水の最適循環流量Ｇｅが
計算される。流量がＧｅとなるように冷却水ポンプの回
転数が制御される。以上のようにしてエネルギー消費量
を最低とする循環流量の設定が実現される。
【００５３】なお、ポンプ揚程が異なるとエネルギー消
費量が最低となる出口温度Ｔ２および最適流量Ｇｅの値
も異なる。これに対応するため、各ポンプ揚程に対する
最適流量Ｇｅの値を制御部９のテーブルに備えることも
できる。
費量が最低となる出口温度Ｔ２および最適流量Ｇｅの値
も異なる。これに対応するため、各ポンプ揚程に対する
最適流量Ｇｅの値を制御部９のテーブルに備えることも
できる。
【００５４】上記に示した各実施の形態は本発明の例で
あって、本発明に係る制御方法は上記実施の形態に限ら
れないことはいうまでもない。例えば制御ステップにつ
いても、本実施形態に限定されず、本発明を成立させる
種々の制御ステップが含まれる。
あって、本発明に係る制御方法は上記実施の形態に限ら
れないことはいうまでもない。例えば制御ステップにつ
いても、本実施形態に限定されず、本発明を成立させる
種々の制御ステップが含まれる。
【００５５】
【実施例】イ）実施例１ 図５は、冷却水入口温度Ｔ１を変化させた場合のシステ
ムの全エネルギー消費量（Ｓ１）を測定した結果であ
る。運転条件は、外気湿球温度１４．７℃、負荷率３０
％である。これは中間期の代表的条件である。冷却水循
環流量は冷凍トンあたり１ｍ３／ｈｒ、ポンプ揚程は４
０ｍ（４００ＫＰａ）、ポンプ効率６０％である。冷却
塔ファンの消費電力は冷凍トンあたり０．０３７Ｋｗで
ある。
ムの全エネルギー消費量（Ｓ１）を測定した結果であ
る。運転条件は、外気湿球温度１４．７℃、負荷率３０
％である。これは中間期の代表的条件である。冷却水循
環流量は冷凍トンあたり１ｍ３／ｈｒ、ポンプ揚程は４
０ｍ（４００ＫＰａ）、ポンプ効率６０％である。冷却
塔ファンの消費電力は冷凍トンあたり０．０３７Ｋｗで
ある。
【００５６】同図において、縦軸は定格（１００％）冷
却水流量の場合の全エネルギー消費量を１００として表
わしたものである（以下の図においても同一である）。
却水流量の場合の全エネルギー消費量を１００として表
わしたものである（以下の図においても同一である）。
【００５７】同図より、全エネルギー消費量Ｓ１は入口
温度が低いほど小さくなっていることが分かる。外気湿
球温度１４．７℃に対応する冷却水最低温度は約１９℃
であり、 晶析安全温度２０℃より低いため、実際には
２０℃で運転することが望ましい。 ロ）実施例２ 図６は、入口温度Ｔ１を２０℃に設定した状態で循環流
量を変化させ、全エネルギー消費量（Ｓ２）を測定した
結果である。運転条件は、冷却水循環流量を除いて
（１）の実施例と同じである。冷却水循環流量は、冷凍
トンあたり１ｍ３／ｈｒを最大として変化させている。
同図より、循環流量が定格の５０％近傍で全エネルギー
消費量Ｓ２が最小になっていることが分かる。
温度が低いほど小さくなっていることが分かる。外気湿
球温度１４．７℃に対応する冷却水最低温度は約１９℃
であり、 晶析安全温度２０℃より低いため、実際には
２０℃で運転することが望ましい。 ロ）実施例２ 図６は、入口温度Ｔ１を２０℃に設定した状態で循環流
量を変化させ、全エネルギー消費量（Ｓ２）を測定した
結果である。運転条件は、冷却水循環流量を除いて
（１）の実施例と同じである。冷却水循環流量は、冷凍
トンあたり１ｍ３／ｈｒを最大として変化させている。
同図より、循環流量が定格の５０％近傍で全エネルギー
消費量Ｓ２が最小になっていることが分かる。
【００５８】図８は従来の循環流量制御方式の全消費エ
ネルギー消費量を測定した結果である。本発明によるも
のと同様に循環流量が定格の５０％近傍で全エネルギー
消費量Ｓ３が最小になっている。
ネルギー消費量を測定した結果である。本発明によるも
のと同様に循環流量が定格の５０％近傍で全エネルギー
消費量Ｓ３が最小になっている。
【００５９】図８は、Ｓ２とＳ３を比較したものであ
る。本発明の運転方法が全体に約１０％削減されている
ことが分かる。 ハ）実施例３ 図９は、冷凍機と冷却塔の設置高さが実施例２と異なる
場合の全エネルギー消費量を測定した結果である。
る。本発明の運転方法が全体に約１０％削減されている
ことが分かる。 ハ）実施例３ 図９は、冷凍機と冷却塔の設置高さが実施例２と異なる
場合の全エネルギー消費量を測定した結果である。
【００６０】運転条件は、ポンプ揚程が１５ｍ（１５０
ＫＰａ）である点が実施例２と異なっている。同図より
循環流量が定格の７０％近傍で全エネルギー消費量Ｓ４
が最小になっていることが分かる。これは、ポンプ揚程
が４０ｍ（４００ＫＰａ）の実施例２では定格の５０％
近傍で全エネルギー消費量Ｓ２が最小になっているのと
異なっていることが分かる。
ＫＰａ）である点が実施例２と異なっている。同図より
循環流量が定格の７０％近傍で全エネルギー消費量Ｓ４
が最小になっていることが分かる。これは、ポンプ揚程
が４０ｍ（４００ＫＰａ）の実施例２では定格の５０％
近傍で全エネルギー消費量Ｓ２が最小になっているのと
異なっていることが分かる。
【００６１】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、冷却水の冷凍
機入口温度を運転時の湿球温度により定まる最低温度と
同一とするように制御できるため、冷凍機熱交換器の熱
交換効率を向上することができ、冷凍機ＣＯＰの向上、
ひいてはシステム全体のエネルギー消費量を減らすこと
が可能となった。
機入口温度を運転時の湿球温度により定まる最低温度と
同一とするように制御できるため、冷凍機熱交換器の熱
交換効率を向上することができ、冷凍機ＣＯＰの向上、
ひいてはシステム全体のエネルギー消費量を減らすこと
が可能となった。
【００６２】請求項２の発明においては、入口温度を少
なくとも吸収溶液の晶析温度以上に制御することによ
り、冷凍機の吸収溶液配管の晶析トラブルを回避でき
る。
なくとも吸収溶液の晶析温度以上に制御することによ
り、冷凍機の吸収溶液配管の晶析トラブルを回避でき
る。
【００６３】請求項３の発明においては、入口温度の最
低温度を一律に設定したため、運転時の大気湿球温度、
冷却水循環流量に関わらず簡易な制御が可能となった。
低温度を一律に設定したため、運転時の大気湿球温度、
冷却水循環流量に関わらず簡易な制御が可能となった。
【００６４】請求項４の発明においては、冷却水回路全
体のエネルギー消費量の最適制御が可能となった。
体のエネルギー消費量の最適制御が可能となった。
【００６５】請求項５の発明においては、ポンプ揚程ま
で含めたエネルギー消費量の最適制御が可能となった。
で含めたエネルギー消費量の最適制御が可能となった。
【００６６】請求項６の発明においては、冷却水循環量
を極端に絞りすぎることによる冷却水回路への悪影響
（例えば、配管内のスケール付着等）を防止することが
できる。
を極端に絞りすぎることによる冷却水回路への悪影響
（例えば、配管内のスケール付着等）を防止することが
できる。
【図１】本発明に係る水冷式空調装置の１実施形態を示
す図である。
す図である。
【図２】冷房負荷、冷却水循環流量一定下で、冷却水の
冷凍機入口温度（Ｔ１）を変化させた場合の、システム
全体のエネルギー消費量変化を示す概念図である。
冷凍機入口温度（Ｔ１）を変化させた場合の、システム
全体のエネルギー消費量変化を示す概念図である。
【図３】入口温度を大気湿球温度により定まる最低温度
に設定した状態で冷却水循環流量を変化させた場合の、
システムの全エネルギー消費量変化を示す概念図であ
る。
に設定した状態で冷却水循環流量を変化させた場合の、
システムの全エネルギー消費量変化を示す概念図であ
る。
【図４】冷却水の冷凍機入口温度制御フローを示す図で
ある。
ある。
【図５】冷房負荷、冷却水循環流量一定下で、冷却水の
冷凍機入口温度を変化させた場合の、全エネルギー消費
量変化の測定結果を示す図である。
冷凍機入口温度を変化させた場合の、全エネルギー消費
量変化の測定結果を示す図である。
【図６】本発明に係る水冷式空調装置について、入口温
度を可能な最低温度に設定した状態で冷却水循環流量を
変化させた場合の、システムの全エネルギー消費量の測
定結果を示す図である。
度を可能な最低温度に設定した状態で冷却水循環流量を
変化させた場合の、システムの全エネルギー消費量の測
定結果を示す図である。
【図７】従来の水冷式空調装置について、冷却水循環流
量を変化させた場合のシステムの全エネルギー消費量の
測定結果を示す図である。
量を変化させた場合のシステムの全エネルギー消費量の
測定結果を示す図である。
【図８】本発明に係る水冷式空調装置と従来の水冷式空
調装置との全エネルギー消費量の比較を示す図である。
調装置との全エネルギー消費量の比較を示す図である。
【図９】ポンプ揚程が１５ｍの場合のシステムの全エネ
ルギー消費量の測定結果を示す図である。
ルギー消費量の測定結果を示す図である。
【図１０】従来の水冷式空調装置を示す図である。
１…水冷式空調装置、２…吸収式冷凍機、３…冷却塔、
４…冷却水ポンプ、５…冷却水往管、６…冷却水戻管、
８…大気湿球温度センサ、９…制御部、１０…高温再生
器、１１…入口温度センサ、１２…出口温度センサ、１
４…ガス流量センサ、Ｔ１…入口温度、Ｔ２…出口温
度、Ｔａ…外気湿球温度、Ｔｃ…吸収溶液の晶析温度、
Ｇ…冷却水循環流量
４…冷却水ポンプ、５…冷却水往管、６…冷却水戻管、
８…大気湿球温度センサ、９…制御部、１０…高温再生
器、１１…入口温度センサ、１２…出口温度センサ、１
４…ガス流量センサ、Ｔ１…入口温度、Ｔ２…出口温
度、Ｔａ…外気湿球温度、Ｔｃ…吸収溶液の晶析温度、
Ｇ…冷却水循環流量
フロントページの続き (72)発明者 柴田 理 東京都港区海岸１−５−20東京瓦斯株式会 社内 Ｆターム(参考） 3L093 AA01 BB11 BB22 DD09 EE14 GG02 HH14 JJ06 JJ08 KK03 KK05
Claims (6)
- 【請求項１】冷凍機と冷却塔と冷却水回路とを備えた水
冷式空調装置において、所定の冷房負荷に対して、冷却
水の冷凍機入口温度を運転時の湿球温度により定まる最
低温度と実質的に同一とするように、冷却塔能力を制御
することを特徴とする水冷式空調装置の冷却水制御方
法。 - 【請求項２】前記冷凍機は吸収式冷凍機であり、かつ、
前記入口温度は少なくとも吸収溶液の晶析温度以上であ
る、請求項１に記載の水冷式空調装置の冷却水制御方
法。 - 【請求項３】前記入口温度は少なくとも２０℃以上であ
ることを特徴とする請求項２に記載の水冷式空調装置の
冷却水制御方法。 - 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかにおいて、さら
に冷凍機入力エネルギーと冷却水搬送エネルギーとの合
計値を最小とするように冷却水循環量を制御することを
特徴とする水冷式空調装置の冷却水制御方法。 - 【請求項５】前記冷却水搬送エネルギーの算出に際し、
前記冷却水回路のポンプ揚程を含んでなされていること
を特徴とする請求項４に記載の水冷式空調装置の冷却水
制御方法。 - 【請求項６】請求項４または５のいずれかにおいて、冷
却水循環量は最大流量の約５０％を最低流量として制御
することを特徴とする水冷式空調装置の冷却水制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11149526A JP2000337729A (ja) | 1999-05-28 | 1999-05-28 | 水冷式空調装置の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11149526A JP2000337729A (ja) | 1999-05-28 | 1999-05-28 | 水冷式空調装置の運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000337729A true JP2000337729A (ja) | 2000-12-08 |
Family
ID=15477073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11149526A Pending JP2000337729A (ja) | 1999-05-28 | 1999-05-28 | 水冷式空調装置の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000337729A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003083818A (ja) * | 2001-09-14 | 2003-03-19 | Kurita Water Ind Ltd | 冷却エネルギー量算出装置および冷却エネルギー量算出方法 |
| JP2008032241A (ja) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Sharp Corp | 冷却装置 |
| JP2008128558A (ja) * | 2006-11-21 | 2008-06-05 | Kawasaki Thermal Engineering Co Ltd | 吸収冷温水機の省エネルギー制御運転方法及び装置 |
| JP2010196987A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Yamatake Corp | 冷却塔ファン制御装置および方法 |
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| JP2010243014A (ja) * | 2009-04-02 | 2010-10-28 | Kawasaki Thermal Engineering Co Ltd | 吸収冷温水機の運転方法 |
| WO2014119027A1 (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-07 | 三菱重工業株式会社 | 熱源システム及び冷却水供給装置の制御装置並びに制御方法 |
| JP2016035351A (ja) * | 2014-08-01 | 2016-03-17 | 新菱冷熱工業株式会社 | 熱源システム制御方法及びその装置 |
| CN106196365A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-12-07 | 福建工程学院 | 一种新风低成本降温方法 |
| JP2020041787A (ja) * | 2018-09-13 | 2020-03-19 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 制御装置、熱源システム、冷却水入口温度下限値の算出方法、制御方法およびプログラム |
-
1999
- 1999-05-28 JP JP11149526A patent/JP2000337729A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN104838213A (zh) * | 2013-01-31 | 2015-08-12 | 三菱重工业株式会社 | 热源系统及冷却水供给装置的控制装置以及控制方法 |
| JP2014149110A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 熱源システム及び冷却水供給装置の制御装置並びに制御方法 |
| WO2014119027A1 (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-07 | 三菱重工業株式会社 | 熱源システム及び冷却水供給装置の制御装置並びに制御方法 |
| CN104838213B (zh) * | 2013-01-31 | 2017-08-01 | 三菱重工业株式会社 | 热源系统及冷却水供给装置的控制装置以及控制方法 |
| US10119717B2 (en) | 2013-01-31 | 2018-11-06 | Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems, Ltd. | Heat source system, and device and method for controlling cooling water supply device |
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| JP7235460B2 (ja) | 2018-09-13 | 2023-03-08 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 制御装置、熱源システム、冷却水入口温度下限値の算出方法、制御方法およびプログラム |
| US11713900B2 (en) | 2018-09-13 | 2023-08-01 | Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems, Ltd. | Control device, heat source system, method for calculating lower limit of cooling water inlet temperature, control method, and program |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
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|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051226 |
|
| A02 | Decision of refusal |
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