JP2002098358A

JP2002098358A - 一次ポンプ方式熱源変流量システム

Info

Publication number: JP2002098358A
Application number: JP2000292611A
Authority: JP
Inventors: Toru Aida; 徹合田; Shuichi Ito; 修一伊藤; Norihito Kashiwagi; 法仁柏木; Shoichi Nakai; 章一仲井; Hisashi Saito; 久士齋藤; Hideki Nishimura; 英樹西村
Original assignee: Dai Dan Co Ltd
Current assignee: Dai Dan Co Ltd
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2002-04-05
Anticipated expiration: 2020-09-26
Also published as: JP3652974B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の課題は、建物の空調負荷状態の変動に
応じて熱媒流量を可変制御し、経済的かつ省エネルギー
効果の高い熱源制御を行う一次ポンプ方式熱源変流量シ
ステムを提供することにある。【解決手段】本発明は、冷温水を熱源側のみから循環供
給させて建物の空調を行う一次ポンプ方式熱源変流量シ
ステムであって、空調負荷を処理する空調機１５と、前
記空調機１５に冷温水を供給する冷温水発生機１１と、
前記冷温水発生機１１に冷却水を供給する冷却塔１３
と、冷温水送水管２６および冷温水還水管１９を連結す
るバイパス管１８と、冷温水および冷却水を空調負荷に
応じて循環供給させるように可変制御を行うポンプ可変
流量制御装置２１とを備えることを特徴とするものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物の空調負荷状
態の変動に応じて熱媒流量を可変制御し、経済的かつ省
エネルギー効果の高い熱源制御を行う一次ポンプ方式熱
源変流量システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】省エネルギー型熱源システムとして、空
調負荷に応じた熱媒供給を行うことによって一次側ポン
プおよび二次側ポンプの搬送動力の削減を図る一次・二
次ポンプ方式熱源変流量システムが既に実現されてい
る。一次・二次ポンプ方式熱源変流量システムでは、一
次側ポンプ、二次側ポンプともに可変出力で運転され
る。

【０００３】一方、熱媒搬送装置が一次側ポンプのみの
熱源システム、いわゆる一次ポンプ方式熱源システムに
おいては、一般に、一次側ポンプは空調負荷の多寡に関
係なく定格出力で運転されており、空調負荷に応じた送
水圧力を維持し得る量の熱媒のみが負荷側へ供給される
とともに、余剰熱媒はバイパス管を経由して負荷側と熱
交換することなく熱源機に戻されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の一次ポンプ方式
熱源変流量システムでは、一次側ポンプが空調負荷の多
寡に関係なく定格出力で運転されるため、空調負荷が部
分負荷となるときは必然的にバイパス管を経由する無駄
な熱媒搬送が生じることになる。実際に事務所ビルを始
めとする建築物の空調負荷は年間を通じてほとんどが部
分負荷であり、常に定格出力での運転を行うことは、経
済性や省エネルギー性の面から好ましくない。また、立
ち上がり時の制御動作、あるいは、送水温度が条件を満
たさない時（冷水送水温度が過大または温水送水温度が
過小である場合）のリカバリ制御動作を迅速に行う方法
として台数制御、すなわち、熱源機の運転台数を増減さ
せて素早く所定の温度条件に制御する方法があるが、熱
源機単位での段階的な変流量制御となるために熱媒の温
度条件を満足することが可能になる反面、熱場の流量条
件に関しては過大流量または過小流量に陥る危険性があ
り、かえって制御性や省エネルギー性を損ねるという問
題点があった。

【０００５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、建物の空調負荷状態の変動に応じて熱媒流量を可変
制御し、経済的かつ省エネルギー効果の高い熱源制御を
行う一次ポンプ方式熱源変流量システムを提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、冷温水を熱源側のみから循環供給させて建
物の空調を行う一次ポンプ方式熱源変流量システムであ
って、空調負荷を処理する負荷側装置と、前記負荷側装
置に冷温水を供給する熱源側装置および冷温水搬送装置
と、前記熱源側装置に冷却水を供給する冷却塔および冷
却水搬送装置と、冷温水送水側管路および冷温水還水側
管路を連結するバイパス管と、冷温水および冷却水を空
調負荷に応じて循環供給させるように可変制御を行う変
流量制御装置とを備えることを特徴とするものである。

【０００７】また本発明は、冷温水を熱源側のみから循
環供給させて建物の空調を行う一次ポンプ方式熱源変流
量システムであって、空調負荷を処理する負荷側装置
と、前記負荷側装置に冷温水を供給する熱源側装置およ
び冷温水搬送装置と、前記熱源側装置に冷却水を供給す
る冷却塔および冷却水搬送装置と、冷温水送水側管路お
よび冷温水還水側管路を連結するバイパス管と、冷温水
および冷却水を空調負荷に応じて循環供給させるように
可変制御を行う変流量制御装置とを備え、前記変流量制
御装置は、負荷側の負荷状態を判定する負荷状態判定手
段と、前記冷温水搬送装置による冷温水搬送量を検知す
る冷温水搬送量検知手段と、前記負荷状態判定手段の判
定結果に基づき冷温水搬送装置による冷温水搬送量が所
定値以上となるように冷温水搬送装置の制御出力または
バイパス弁の開度を演算し出力する手段を備えることを
特徴とするものである。

【０００８】また本発明は、冷温水を熱源側のみから循
環供給させて建物の空調を行う一次ポンプ方式熱源変流
量システムであって、空調負荷を処理する負荷側装置
と、前記負荷側装置に冷温水を供給する熱源側装置およ
び冷温水搬送装置と、前記熱源側装置に冷却水を供給す
る冷却塔および冷却水搬送装置と、冷温水送水側管路お
よび冷温水還水側管路を連結するバイパス管と、冷温水
および冷却水を空調負荷に応じて循環供給させるように
可変制御を行う変流量制御装置とを備え、前記変流量制
御装置は、負荷側の負荷状態を判定する負荷状態判定手
段と、前記冷温水搬送装置による冷温水搬送量を検知す
る冷温水搬送量検知手段と、冷温水送水温度が所定範囲
内にある場合に前記負荷状態判定手段の判定結果に基づ
き冷温水搬送装置による冷温水搬送量が所定値以上とな
るように冷温水搬送装置の制御出力またはバイパス弁の
開度を演算し出力し、冷温水送水温度が所定範囲を逸脱
する場合に冷温水搬送量を増加させるように冷温水搬送
装置の制御出力またはバイパス弁の開度を演算し出力す
る手段を備えることを特徴とするものである。

【０００９】また本発明は、前記一次ポンプ方式熱源変
流量システムにおいて、前記負荷状態判定手段は、負荷
側流量または送還水管差圧に基づいて負荷状態の高低を
判定するとともに、前記冷温水搬送量検知手段は、バイ
パス管流量と負荷側流量の合計値または熱源側流量に基
づいて前記冷温水搬送装置による冷温水搬送量が所定値
以上であるか否かを検知することを特徴とするものであ
る。

【００１０】また本発明は、前記一次ポンプ方式熱源変
流量システムにおいて、前記負荷状態判定手段は、負荷
側流量または送還水管差圧に基づいて負荷状態の高低を
判定するとともに、前記冷温水搬送量検知手段は、送還
水管差圧に基づいて前記冷温水搬送装置による冷温水搬
送量が所定値以上であるか否かを検知することを特徴と
するものである。

【００１１】また本発明は、前記一次ポンプ方式熱源変
流量システムにおいて、負荷側の負荷状態が高負荷であ
る場合の前記冷温水搬送装置の制御出力は、送水圧力ま
たは実末端圧に基づいて演算されることを特徴とするも
のである。

【００１２】また本発明は、前記一次ポンプ方式熱源変
流量システムにおいて、前記冷却水搬送装置の制御出力
は、前記冷温水搬送装置の制御出力に基づいて演算され
ることを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態例を詳細に説明する。

【００１４】図１は本発明の実施形態例に係る一次ポン
プ方式熱源変流量システムを示す構成説明図である。

【００１５】図１において、１１は冷温水発生機、１２
は冷温水一次ポンプ、１３は冷却塔、１４は冷却水ポン
プ、１５は空調機である。冷温水発生機１１は複数台が
並列して設けられ、それぞれに冷温水一次ポンプ１２、
冷却塔１３、冷却水ポンプ１４が対応して設けられる。
１６は冷温水発生機１１からの冷水または温水を混合さ
せる往ヘッダであり、１７は冷温水発生機１１へ戻る冷
水または温水を混合させる還ヘッダである。バイパス管
１８は、往ヘッダ１６および還水管１９、または、往ヘ
ッダ１６および還ヘッダ１７を連結するように設けら
れ、バイパス管路上にはバイパス管流量を調整するバイ
パス弁２０が設けられる。配管系はこのバイパス管１８
を境として、冷温水発生機１１等の熱源機器が配置され
る熱源側と空調機１５等の負荷機器が配置される負荷側
に区分される。２１はポンプ可変流量制御装置（ＩＮ
Ｖ）であり、冷温水一次ポンプ１２および冷却水ポンプ
１４に対応して設けられる。２２は空調機１５への送水
温度を測定する送水温度センサー、２３は負荷側送水圧
を測定する送水圧力計、２４、２５はそれぞれ負荷流
量、バイパス管流量を測定する流量計、２６は送水管で
ある。

【００１６】一次ポンプ方式熱源変流量システムは、空
調負荷が高負荷であるか低負荷であるかによって制御動
作が異なる。

【００１７】空調負荷が高負荷状態となる場合、バイパ
ス弁２０は全閉状態に制御されるとともに、空調機１５
に供給される冷水または温水の量は冷温水一次ポンプ１
２の出力のみを変化させることにより可変制御される。
すなわち、冷温水発生機１１によって作られた冷水また
は温水は、冷温水一次ポンプ１２により往ヘッダ１６お
よび送水管２６を経由して空調機１５へ圧送され、空調
機１５内の搬送空気と熱交換をした後、還ヘッダ１７お
よび還水管１９を経由して再び冷温水発生機１１に戻さ
れる。このようにして冷温水発生機１１に搬送された空
調負荷は、冷房時には冷却水回路の冷却水ポンプ１４お
よび冷却塔１３を介して外界へ排出される。

【００１８】一方、空調負荷が低負荷状態となる場合
は、冷温水発生機１１が冷温水流量不足に起因して異常
停止することがないように、冷温水一次ポンプ１２は所
定の最低制御出力、例えば定格の５０％出力に制御され
るとともに、空調機１５に供給される冷水または温水の
量はバイパス弁２０の開度のみを変化させることにより
可変制御される。すなわち、冷温水発生機１１によって
作られた冷水または温水は、冷温水一次ポンプ１２によ
り往ヘッダ１６および送水管２６を経由して空調機１５
へ圧送され、同時に余剰の冷水または温水がバイパス管
１８へ送られる。空調機１５に送られた冷水または温水
は空調機１５内の搬送空気と熱交換をした後、還ヘッダ
１７および還水管１９を経由して再び冷温水発生機１１
に戻され、バイパス管１８へ送られた冷水または温水は
負荷側と熱交換することなく還ヘッダ１７および還水管
１９を経由して再び冷温水発生機１１に戻される。この
ようにして冷温水発生機１１に搬送された空調負荷は、
冷房時には冷却水回路の冷却水ポンプ１４および冷却塔
１３を介して外界へ排出される。

【００１９】２７は空調機１５の負荷状態の変動に応じ
て冷温水一次ポンプ１２や冷却水ポンプ１４やバイパス
弁２０の最適な制御を行う熱源制御装置である。熱源制
御装置２７には、現在の運転状態や負荷状態を監視しデ
ータとして取り込む状態入力部２８と、空調機１５の負
荷状態が高負荷状態にあるか低負荷状態にあるかを判定
する負荷状態判定部２９と、高負荷時における冷温水一
次ポンプ１２や冷却水ポンプ１４やバイパス弁２０の制
御信号を演算する高負荷制御演算部３０と、低負荷時に
おける冷温水一次ポンプ１２や冷却水ポンプ１４やバイ
パス弁２０の制御信号を演算する低負荷制御演算部３１
と、負荷側送水温度が設定範囲を逸脱した場合の冷温水
一次ポンプ１２や冷却水ポンプ１４の制御信号を演算す
る送水温度補償制御演算部３２と、冷温水一次ポンプ１
２や冷却水ポンプ１４やバイパス弁２０に対する制御信
号を出力する制御出力部３３が実装される。状態入力部
２８には、冷温水一次ポンプ１２の冷温水搬送量を検知
する処理部が設けられ、本実施形態例では、バイパス管
流量と負荷流量の合計値が冷温水搬送量として検知され
る。

【００２０】一次ポンプ方式熱源変流量システムの熱源
制御装置２７での変流量制御は図２に示すフローチャー
トのように実施される。すなわち、状態入力部２８にお
いて、各機器の運転状態や温度・流量等の負荷状態に関
する信号が周期的に入力・データ変換され、メモリ内の
所定アドレスに格納される。続いて負荷状態判定部２９
では、例えば状態入力部２８を通じて取得した負荷側流
量と所定の判定基準値とを比較することにより、負荷側
の負荷状態が高負荷であるか低負荷であるかが判定され
る。なお、所定の判定基準値には、図３（ａ）に示すよ
うに、運転中の冷温水発生機１１の定格時送水量Ｑ
_ＭＡＸに係数ａを乗じた値を用いる。本実施形態例で
は、係数ａは０．５である。

【００２１】負荷流量が所定の判定基準値ａＱ_ＭＡＸ以
上である場合は空調負荷が高負荷状態にあると見なし、
高負荷制御演算部３０において、送水圧力設定値を目標
値とするＰＩＤ制御（送水圧力が目標値となるようなポ
ンプ制御出力を演算）によって最適な冷温水一次ポンプ
１２の制御出力が演算される。冷却水ポンプ１４の制御
出力は、設計データを参照して冷温水一次ポンプ１２の
制御出力に関する一次式としてあらかじめ定義しておく
ことにより簡単に算出することができる。なお、高負荷
状態時では、バイパス弁２０は全閉（バイパス弁２０が
全閉でないときは、徐々に全閉に制御）とする。ここ
で、送水圧力設定値は負荷側流量に関わらず一定（送水
圧一定制御方式）としても良く、また、例えば図３
（ｂ）に示すように、対象熱源システムのポンプ特性曲
線や配管抵抗曲線に基づいて負荷側流量と送水圧力設定
値の関係式をあらかじめ定義しておき、取得した負荷側
流量をこの関係式に代入することにより容易に求めるよ
うに（流量カスケード圧力制御方式）しても良い。

【００２２】一方、負荷流量が所定の判定基準値ａＱ
_ＭＡＸを下回る場合は空調負荷が低負荷状態にあると見
なし、低負荷制御演算部３１において、冷温水一次ポン
プ１２の冷温水搬送量（バイパス管流量および負荷流量
の合計値）が、流量設定値（目標値）となるように最適
なバイパス弁開度がＰＩＤ制御により演算される（バイ
パス弁制御）。なお、低負荷状態時では、冷温水一次ポ
ンプ制御出力を所定の最低制御出力（ポンプが最低制御
出力でないときは、徐々に最低制御出力に制御）に固定
する。これは、負荷状態に応じて無制限に冷温水一次ポ
ンプ制御出力を下げると冷温水流量が不足し、冷温水発
生機１１が異常停止することを防止するためである。バ
イパス弁２０は、負荷側で必要としない余剰の冷温水を
バイパスする目的で操作される。

【００２３】高負荷制御演算部３０または低負荷制御演
算部３１によって制御された最新の制御出力は後述する
送水温度補償制御演算部３２を介して制御出力部３３へ
出力され、冷温水一次ポンプ１２や冷却水ポンプ１４や
バイパス弁２０に対する最適な制御信号が各機器に対し
て出力（ポンプ制御信号・バイパス弁開度信号を制御出
力部３３から出力）される。なお、負荷変動に起因する
高負荷状態と低負荷状態の間の状態遷移を考慮するた
め、負荷側が高負荷状態にあるときはバイパス弁２０を
完全に閉止する制御動作を、また、負荷側が低負荷状態
にあるときは冷温水一次ポンプ制御出力を所定の最低制
御出力に設定する操作を必要に応じて実施する。

【００２４】ところで、省エネルギーに配慮しつつ建物
の温熱環境を良好に維持するためには、冷温水流量の最
適制御もさることながら、冷温水送水温度の制御性にも
留意する必要がある。

【００２５】図４は一次ポンプ方式熱源変流量システム
の送水温度補償制御演算部３２での送水温度補償制御を
示した動作説明図である。すなわち、冷水を対象とする
送水温度補償制御の場合、取得した送水温度が補償開始
温度（Ｔ_{ＣＳ・ＭＡＸ}）を上回ると補償動作が開始し、
冷温水一次ポンプ（冷水ポンプ）１２の制御出力が現在
出力から最大制御出力に向けて徐々に増大する。ここで
最大制御出力は通常１００％に設定される。このとき、
高負荷時通常制御または低負荷時通常制御、すなわち、
送水圧力設定値を目標値とするＰＩＤ制御または流量設
定値を目標値とするバイパス弁制御は行わない。その
後、補償制御の効果により送水温度が低下して補償終了
温度を下回ると補償動作が終了し、冷温水一次ポンプ
（冷水ポンプ）１２の制御出力が最大制御出力から現在
の負荷状態に応じた最適な出力に向けて徐々に減少す
る。逆に、温水を対象とする温水温度補償制御の場合、
取得した送水温度が補償開始温度（Ｔ_{ＨＳ・ＭＩＮ}）を
下回ると補償動作が開始し、冷温水一次ポンプ（温水ポ
ンプ）１２の制御出力が現在出力から最大制御出力に向
けて徐々に増大する。その後、補償制御の効果により送
水温度が上昇して補償終了温度を上回ると補償動作が終
了し、冷温水一次ポンプ（温水ポンプ）１２の制御出力
が最大制御出力から現在の負荷状態に応じた最適な出力
に向けて徐々に減少する。

【００２６】次に、図５は本発明の他の実施形態例に係
る一次ポンプ方式熱源変流量システムを示す構成説明図
である。

【００２７】図５において、１１は冷温水発生機、１２
は冷温水一次ポンプ、１３は冷却塔、１４は冷却水ポン
プ、１５は空調機である。冷温水発生機１１は複数台が
並列して設けられ、それぞれに冷温水一次ポンプ１２、
冷却塔１３、冷却水ポンプ１４が対応して設けられる。
１６は冷温水発生機１１からの冷水または温水を混合さ
せる往ヘッダであり、１７は冷温水発生機１１へ戻る冷
水または温水を混合させる還ヘッダ１７である。バイパ
ス管１８は、往ヘッダ１６および還水管１９、または、
往ヘッダ１６および還ヘッダ１７を連結するように設け
られ、バイパス管路上にはバイパス管流量を調整するバ
イパス弁２０が設けられる。配管系はこのバイパス管１
８を境として、冷温水発生機１１等の熱源機器が配置さ
れる熱源側と空調機１５等の負荷機器が配置される負荷
側に区分される。２１はポンプ可変流量制御装置であ
り、冷温水一次ポンプ１２および冷却水ポンプ１４に対
応して設けられる。２２は空調機１５への送水温度を測
定する送水温度センサー、４１は負荷側末端送水圧を測
定する実末端圧力計、４２は送還水管差圧を測定する差
圧計、２４は負荷流量を測定する流量計である。また、
２７は空調機１５の負荷状態の変動に応じて冷温水一次
ポンプ１２や冷却水ポンプ１４やバイパス弁２０の最適
な制御を行う熱源制御装置である。熱源制御装置２７に
は、現在の運転状態や負荷状態を監視しデータとして取
り込む状態入力部２８と、空調機１５の負荷状態が高負
荷状態にあるか低負荷状態にあるかを判定する負荷状態
判定部２９と、高負荷時における冷温水一次ポンプ１２
や冷却水ポンプ１４やバイパス弁２０の制御信号を演算
する高負荷制御演算部３０と、低負荷時における冷温水
一次ポンプ１２や冷却水ポンプ１４やバイパス弁２０の
制御信号を演算する低負荷制御演算部３１と、負荷側送
水温度が設定範囲を逸脱した場合の冷温水一次ポンプ１
２や冷却水ポンプ１４の制御信号を演算する送水温度補
償制御演算部３２と、冷温水一次ポンプ１２や冷却水ポ
ンプ１４やバイパス弁２０に対する制御信号を出力する
制御出力部３３が実装される。状態入力部２８には、冷
温水一次ポンプ１２の冷温水搬送量を検知する処理部が
設けられ、本実施形態例では、送還水管差圧の計測値か
ら求められる流量（低負荷時）または負荷流量（高負荷
時）が冷温水搬送量として検知される。

【００２８】図５の一次ポンプ方式熱源変流量システム
の熱源制御装置２７での変流量制御は図６に示すフロー
チャートのように実施される。すなわち、状態入力部２
８において、各機器の運転状態や温度・流量等の負荷状
態に関する信号が周期的に入力・データ変換され、メモ
リ内の所定アドレスに格納される。続いて負荷状態判定
部２９では、例えば状態入力部２８を通じて取得した負
荷側流量と所定の判定基準値とを比較することにより、
負荷側の負荷状態が高負荷であるか低負荷であるかが判
定される。なお、所定の判定基準値には、前述のよう
に、運転中の冷温水発生機１１の定格時送水量Ｑ_ＭＡＸ
に係数ａを乗じた値を用いる。本実施形態例では、係数
ａは０．５である。

【００２９】負荷流量が所定の判定基準値ａＱ_ＭＡＸ以
上である場合は空調負荷が高負荷状態にあると見なし、
高負荷制御演算部３０において、実末端送水圧力設定値
を目標値とするＰＩＤ制御（実末端圧力が目標値となる
ようなポンプ制御出力を演算）によって最適な冷温水一
次ポンプ１２の制御出力が演算される。冷却水ポンプ１
４の制御出力は、設計データを参照して冷温水一次ポン
プ１２の制御出力に関する一次式としてあらかじめ定義
しておくことにより簡単に算出することができる。な
お、高負荷状態時では、バイパス弁２０は全閉（バイパ
ス弁２０が全閉でないときは、徐々に全閉に制御）とす
る。

【００３０】一方、負荷流量が所定の判定基準値ａＱ
_ＭＡＸを下回る場合は空調負荷が低負荷状態にあると見
なし、低負荷制御演算部３１において、送還水管差圧が
差圧設定値（目標値）となるように最適なバイパス弁開
度がＰＩＤ制御により演算される。なお、低負荷状態時
では、冷温水一次ポンプ制御出力を所定の最低制御出力
（ポンプが最低制御出力でないときは、徐々に最低制御
出力に制御）に固定する。これは、負荷状態に応じて無
制限に冷温水一次ポンプ制御出力を下げると冷温水流量
が不足し、冷温水発生機１１が異常停止することを防止
するためである。バイパス弁２０は、負荷側で必要とし
ない余剰の冷温水をバイパスする目的で操作される。

【００３１】高負荷制御演算部３０または低負荷制御演
算部３１によって演算された最新の制御データは送水温
度補償制御演算部３２を介して制御出力部３３へ出力さ
れ、冷温水一次ポンプ１２や冷却水ポンプ１４やバイパ
ス弁２０に対する適切な制御信号が各機器に対して出力
（ポンプ制御信号・バイパス弁開度信号を制御出力部３
３から出力）される。なお、負荷変動に起因する高負荷
状態と低負荷状態の間の状態遷移を考慮するため、負荷
側が高負荷状態にあるときはバイパス弁２０を完全に閉
止する制御動作を、また、負荷側が低負荷状態にあると
きは冷温水一次ポンプ制御出力を所定の最低制御出力に
設定する操作を必要に応じて実施する。

【００３２】なお、上述の実施形態例では、負荷流量に
基づいて空調負荷状態の高低を判定していたが、負荷流
量の代わりに送還水管差圧を利用して空調負荷状態の高
低を判定するようにしても良く、また、熱源側流量計ま
たは送還水管差圧計の計測値を用いて冷温水搬送量を検
知するようにしても良い。図７に本発明の他の実施形態
例に係る一次ポンプ方式熱源変流量システムの構成を示
す。

【００３３】図７において、１１は冷温水発生機、１２
は冷温水一次ポンプ、１３は冷却塔、１４は冷却水ポン
プ、１５は空調機、１６は往ヘッダ、１７は還ヘッダで
ある。バイパス管１８は、往ヘッダ１６および還ヘッダ
１７を連結するように設けられ、バイパス管路上にはバ
イパス管流量を調整するバイパス弁２０が設けられる。
配管系はこのバイパス管１８を境として、冷温水発生機
１１等の熱源機器が配置される熱源側と空調機１５等の
負荷機器が配置される負荷側に区分される。２１はポン
プ可変流量制御装置（ＩＮＶ）であり、冷温水一次ポン
プ１２および冷却水ポンプ１４に対応して設けられる。
２２は空調機１５への送水温度を測定する送水温度セン
サー、４２は往ヘッダ１６および還ヘッダ１７の差圧を
測定する送還水管差圧計、３５は熱源側流量を測定する
熱源側流量計である。

【００３４】熱源制御装置２７に実装される処理部の構
成は図１や図５の構成と同様である。なお、状態入力部
２８には、冷温水一次ポンプ１２の冷温水搬送量を検知
する処理部が設けられ、本実施形態例では、流量計３５
によって測定される熱源側流量または送還水管差圧の計
測値から求められる流量が冷温水搬送量として検知され
る。

【００３５】一次ポンプ方式熱源変流量システムの熱源
制御装置２７での変流量制御は図８に示すフローチャー
トのように実施される。すなわち、状態入力部２８にお
いて、各機器の運転状態や温度・流量等の負荷状態に関
する信号が周期的に入力・データ変換され、メモリ内の
所定アドレスに格納される。続いて負荷状態判定部２９
では、状態入力部２８を通じて取得した送還水管差圧と
所定の判定基準値とを比較することにより、負荷側の負
荷状態が高負荷であるか低負荷であるかが判定される。

【００３６】送還水管差圧が所定時間継続して所定の判
定基準値以上である場合は空調負荷が低負荷状態（ｎ
ｏ）にあると見なし、低負荷制御演算部３１において、
冷温水一次ポンプ１２の冷温水搬送量（熱源側流量）が
流量設定値（目標値）となるように、あるいは、送還水
管差圧が差圧設定値（目標値）となるように最適なバイ
パス弁開度がＰＩＤ制御により演算される。（後者の制
御方法を採用する場合は、前記判定基準値が前記差圧設
定値よりも大きくなるようにする。）なお、低負荷状態
時では、冷温水一次ポンプ制御出力を所定の最低制御出
力（ポンプが最低制御出力でないときは、徐々に最低制
御出力に制御）に固定する。これは、負荷状態に応じて
無制限に冷温水一次ポンプ制御出力を下げると冷温水流
量が不足し、冷温水発生機１１が異常停止することを防
止するためである。バイパス弁２０は、負荷側で必要と
しない余剰の冷温水をバイパスする目的で操作される。
冷却水ポンプ１４の制御出力は、設計データを参照して
冷温水一次ポンプ１２の制御出力に関する一次式として
あらかじめ定義しておくことにより簡単に算出すること
ができる。

【００３７】一方、送還水管差圧が所定時間継続して所
定の判定基準値を下回る場合は空調負荷が高負荷状態
（ｙｅｓ）にあると見なし、高負荷制御演算部３０にお
いて、送還水管差圧設定値を目標値とするＰＩＤ制御
（送還水管差圧が目標値となるようにポンプ制御出力を
演算）によって最適な冷温水一次ポンプ１２の制御出力
が演算される。なお、高負荷状態時では、バイパス弁２
０は全閉（バイパス弁２０が全閉でないときは徐々に全
閉に制御）とする。

【００３８】高負荷制御演算部３０または低負荷制御演
算部３１によって演算された最新の制御データは送水温
度補償制御演算部３２を介して制御出力部３３へ出力さ
れ、冷温水一次ポンプ１２や冷却水ポンプ１４やバイパ
ス弁２０に対する適切な制御信号が各機器に対して出力
（ポンプ制御信号・バイパス弁開度信号を制御出力部３
３から出力）される。なお、負荷変動に起因する高負荷
状態と低負荷状態の間の状態遷移を考慮するため、負荷
側が高負荷状態にあるときはバイパス弁２０を完全に閉
止する制御動作を、また、負荷側が低負荷状態にあると
きは冷温水一次ポンプ制御出力を所定の最低制御出力に
設定する操作を必要に応じて実施する。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、建物
の空調負荷状態の変動に応じて熱媒流量を可変制御し、
経済的かつ省エネルギー効果の高い熱源制御を行うとと
もに、熱媒温度条件の乱れに対して応答性に優れた熱源
制御を行い、熱媒の温度条件や流量条件をともに充足さ
せる一次ポンプ方式熱源変流量システムを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例に係る一次ポンプ方式熱
源変流量システムを示す構成説明図である。

【図２】図１の一次ポンプ方式熱源変流量システムの変
流量制御動作を説明するフローチャートである。

【図３】図１の一次ポンプ方式熱源変流量システムの高
負荷時制御および低負荷時制御を説明する図である。

【図４】図１の一次ポンプ方式熱源変流量システムの送
水温度補償制御動作を説明する図である。

【図５】本発明の他の実施形態例に係る一次ポンプ方式
熱源変流量システムを示す構成説明図である。

【図６】図５の一次ポンプ方式熱源変流量システムの変
流量制御動作を説明するフローチャートである。

【図７】本発明の他の実施形態例に係る一次ポンプ方式
熱源変流量システムを示す構成説明図である。

【図８】図７の一次ポンプ方式熱源変流量システムの変
流量制御動作を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１１冷温水発生機１２冷温水一次ポンプ１３冷却塔１４冷却水ポンプ１５空調機１６往ヘッダ１７還ヘッダ１８バイパス管１９還水管２０バイパス弁２１ポンプ可変流量制御装置（ＩＮＶ）２２送水温度センサー２３送水圧力計２４負荷流量２５流量計２６送水管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柏木法仁埼玉県入間郡三芳町北永井390番地ダイダン株式会社内 (72)発明者仲井章一埼玉県入間郡三芳町北永井390番地ダイダン株式会社内 (72)発明者齋藤久士埼玉県入間郡三芳町北永井390番地ダイダン株式会社内 (72)発明者西村英樹愛知県名古屋市中区栄４丁目16番12号ダイダン株式会社内Ｆターム(参考） 3L054 BF01 BF02 BF07 BF08 3L060 AA03 AA05 CC19 DD02 EE34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷温水を熱源側のみから循環供給させて
建物の空調を行う一次ポンプ方式熱源変流量システムで
あって、空調負荷を処理する負荷側装置と、前記負荷側
装置に冷温水を供給する熱源側装置および冷温水搬送装
置と、前記熱源側装置に冷却水を供給する冷却塔および
冷却水搬送装置と、冷温水送水側管路および冷温水還水
側管路を連結するバイパス管と、冷温水および冷却水を
空調負荷に応じて循環供給させるように可変制御を行う
変流量制御装置とを備えることを特徴とする一次ポンプ
方式熱源変流量システム。
【請求項２】冷温水を熱源側のみから循環供給させて
建物の空調を行う一次ポンプ方式熱源変流量システムで
あって、空調負荷を処理する負荷側装置と、前記負荷側
装置に冷温水を供給する熱源側装置および冷温水搬送装
置と、前記熱源側装置に冷却水を供給する冷却塔および
冷却水搬送装置と、冷温水送水側管路および冷温水還水
側管路を連結するバイパス管と、冷温水および冷却水を
空調負荷に応じて循環供給させるように可変制御を行う
変流量制御装置とを備え、前記変流量制御装置は、負荷
側の負荷状態を判定する負荷状態判定手段と、前記冷温
水搬送装置による冷温水搬送量を検知する冷温水搬送量
検知手段と、前記負荷状態判定手段の判定結果に基づき
冷温水搬送装置による冷温水搬送量が所定値以上となる
ように冷温水搬送装置の制御出力またはバイパス弁の開
度を演算し出力する手段を備えることを特徴とする一次
ポンプ方式熱源変流量システム。
【請求項３】冷温水を熱源側のみから循環供給させて
建物の空調を行う一次ポンプ方式熱源変流量システムで
あって、空調負荷を処理する負荷側装置と、前記負荷側
装置に冷温水を供給する熱源側装置および冷温水搬送装
置と、前記熱源側装置に冷却水を供給する冷却塔および
冷却水搬送装置と、冷温水送水側管路および冷温水還水
側管路を連結するバイパス管と、冷温水および冷却水を
空調負荷に応じて循環供給させるように可変制御を行う
変流量制御装置とを備え、前記変流量制御装置は、負荷
側の負荷状態を判定する負荷状態判定手段と、前記冷温
水搬送装置による冷温水搬送量を検知する冷温水搬送量
検知手段と、冷温水送水温度が所定範囲内にある場合に
前記負荷状態判定手段の判定結果に基づき冷温水搬送装
置による冷温水搬送量が所定値以上となるように冷温水
搬送装置の制御出力またはバイパス弁の開度を演算し出
力し、冷温水送水温度が所定範囲を逸脱する場合に冷温
水搬送量を増加させるように冷温水搬送装置の制御出力
またはバイパス弁の開度を演算し出力する手段を備える
ことを特徴とする一次ポンプ方式熱源変流量システム。
【請求項４】前記負荷状態判定手段は、負荷側流量ま
たは送還水管差圧に基づいて負荷状態の高低を判定する
とともに、前記冷温水搬送量検知手段は、バイパス管流
量と負荷側流量の合計値または熱源側流量に基づいて前
記冷温水搬送装置による冷温水搬送量が所定値以上であ
るか否かを検知することを特徴とする請求項２または３
に記載の一次ポンプ方式熱源変流量システム。
【請求項５】前記負荷状態判定手段は、負荷側流量ま
たは送還水管差圧に基づいて負荷状態の高低を判定する
とともに、前記冷温水搬送量検知手段は、送還水管差圧
に基づいて前記冷温水搬送装置による冷温水搬送量が所
定値以上であるか否かを検知することを特徴とする請求
項２または３に記載の一次ポンプ方式熱源変流量システ
ム。
【請求項６】負荷側の負荷状態が高負荷である場合の
前記冷温水搬送装置の制御出力は、送水圧力または実末
端圧に基づいて演算されることを特徴とする請求項１な
いし５のいずれか１項に記載の一次ポンプ方式熱源変流
量システム。
【請求項７】前記冷却水搬送装置の制御出力は、前記
冷温水搬送装置の制御出力に基づいて演算されることを
特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の一
次ポンプ方式熱源変流量システム。