JP2002206785A - Air-conditioning heat source equipment optimum operation controller - Google Patents

Air-conditioning heat source equipment optimum operation controller

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JP2002206785A
JP2002206785A JP2001005511A JP2001005511A JP2002206785A JP 2002206785 A JP2002206785 A JP 2002206785A JP 2001005511 A JP2001005511 A JP 2001005511A JP 2001005511 A JP2001005511 A JP 2001005511A JP 2002206785 A JP2002206785 A JP 2002206785A
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田 富美夫 山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air-conditioning heat source equipment optimum operation controller capable of realizing an efficient operation of a heat source equipment. SOLUTION: A heat load inferring unit 11 obtains a heat load inferring value based on weather data and a heat load performance value of air conditioning/heat source plant 20. A heat source operation primary planning unit 13 obtains a primary operation plan of the heat source equipment by an optimizing method based on the heat load inferring value and a plant simple model held in a plant simple model unit 12. A heat source operation secondary planning unit 15 retrieves the vicinity of the primary operation plan of the equipment as an initial value by the optimizing method based on air-conditioning/heat source plant model held in an air-conditioning/heat source plant model unit 14, and obtains an optimum operation plan of the equipment. A plant controller 16 controls heat source equipments 22, 23 and 24 of the plant 20 via a process I/O unit 17 based on the optimum operation plan of the equipment.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ビル等の空調/熱
源プラントに係り、とりわけ、ビル等の空調/熱源プラ
ントにおいて蓄熱槽および熱源機器を効率的に運転する
ための空調熱源機器最適運転制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air conditioning / heat source plant for a building or the like, and more particularly to an optimal operation control of an air conditioning / heat source device for efficiently operating a heat storage tank and a heat source device in an air conditioning / heat source plant for a building or the like. Related to the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、ビル等の冷暖房プラント制御
システムとして、空調機等の熱負荷機器を備えた空調/
熱源プラントが用いられている。このような空調/熱源
プラントにおいては、冷凍機やヒートポンプ等の熱源機
器により冷水および温水が製造され、これらが蓄熱槽に
蓄えられるとともに、必要に応じて空調機等の熱負荷機
器に供給される。ここで、熱源機器として電気方式のも
のが用いられる空調/熱源プラントにおいては、夜間に
熱を生成して蓄熱槽に蓄熱し、昼間は蓄熱槽に蓄熱され
た熱を空調のために放熱することにより、安価な夜間電
力を利用したり、エネルギーの昼間の尖頭的な消費を他
の時間帯にずらすピークカットを行ったりして、効率的
な運転を行っている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an air conditioning / heating plant control system for a building or the like, an air conditioning system equipped with a heat load device such as an air conditioner has been used.
A heat source plant is used. In such an air conditioning / heat source plant, cold water and hot water are produced by a heat source device such as a refrigerator or a heat pump, are stored in a heat storage tank, and are supplied to a heat load device such as an air conditioner as needed. . Here, in an air-conditioning / heat-source plant in which an electric-type heat source device is used, heat is generated at night and stored in the heat storage tank, and heat stored in the heat storage tank is radiated for air conditioning during the day. As a result, efficient operation is performed by using inexpensive nighttime electric power or performing peak cutting to shift daytime peak consumption of energy to another time zone.

【0003】ところで、空調/熱源プラントにおいて上
述したような効率的な運転を行うためには専門的なオペ
レータが必要となるが、このような専門的なオペレータ
はその確保が難しく、またオペレータには多大な人件費
がかかるので、計算機等を用いて自動化運転を行うこと
が望まれている。
[0003] By the way, in order to perform the above-mentioned efficient operation in an air conditioning / heat source plant, a specialized operator is required. However, such a specialized operator is difficult to secure and requires an operator. Since a large labor cost is required, it is desired to perform an automatic operation using a computer or the like.

【0004】なお、従来においては、自動化運転を行う
ための方法として、需要熱量をまかないつつ電力料金や
ガス料金等に関する目的関数の和を最小化する最適化手
法が用いられており、簡易近似式により目的関数を定式
化したプラント簡易モデルを用いて複数台の熱源機器の
運転計画を求める方法が一般に用いられている。
Conventionally, as a method for performing the automatic operation, an optimization method for minimizing the sum of objective functions related to a power rate, a gas rate, and the like while covering the required heat amount has been used. In general, a method of obtaining an operation plan of a plurality of heat source devices using a simple plant model in which an objective function is formulated by the following formula is generally used.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
においては、簡易近似式を用いたプラント簡易モデルを
用いて複数台の熱源機器の運転計画を求めることによ
り、空調/熱源プラントの自動化運転を行っている。し
かしながら、上述した従来の方法では、プラント簡易モ
デルにおいて一次式や一次遅れ式等の簡易近似式が用い
られているので、最適化手法により求められた運転計画
の精度を確保することが困難である、という問題があ
る。
As described above, conventionally, an automatic operation of an air-conditioning / heat source plant is determined by obtaining an operation plan of a plurality of heat source devices using a simple plant model using a simple approximation formula. It is carried out. However, in the above-described conventional method, since a simple approximate expression such as a linear expression or a primary delay expression is used in a simple plant model, it is difficult to secure the accuracy of the operation plan obtained by the optimization method. There is a problem.

【0006】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、ビル等の空調/熱源プラントにおいて、省
エネルギー、低コスト運転およびピークカット等の観点
からみて適正でかつ高精度の運転計画を自動的に作成し
て、熱源機器の効率的な運転を実現することができる、
空調熱源機器最適運転制御装置を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of the above points, and is an appropriate and highly accurate operation plan for an air conditioning / heat source plant such as a building from the viewpoint of energy saving, low cost operation, peak cut, and the like. Can be automatically created to achieve efficient operation of heat source equipment.
It is an object of the present invention to provide an air-conditioning heat source device optimal operation control device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、ビル等の空調
/熱源プラントの運転を制御する空調熱源機器最適運転
制御装置において、気象データと空調/熱源プラントの
熱負荷実績値とに基づいて熱負荷予測値を求める熱負荷
予測手段と、空調/熱源プラントを構成する熱源機器ご
とに、熱量負荷入力とエネルギー消費出力との関係を簡
易近似式により表したプラント簡易モデルを保持するプ
ラント簡易モデル手段と、前記熱負荷予測手段により求
められた熱負荷予測値と前記プラント簡易モデル手段に
保持されたプラント簡易モデルとに基づいて、最適化手
法により、熱源機器の1次運転計画を求める熱源運転1
次計画手段と、空調/熱源プラントに関する各種の物理
モデルを組み合わせてなる空調/熱源プラントモデルを
保持する空調/熱源プラントモデル手段と、前記熱負荷
予測手段により求められた熱負荷予測値と前記空調/熱
源プラントモデル手段に保持された空調/熱源プラント
モデルとに基づいて、最適化手法により、前記熱源運転
1次計画手段により求められた熱源機器の1次運転計画
を初期値としてこの近傍を探索し、熱源機器の最適な運
転計画を求める熱源運転2次計画手段とを備えたことを
特徴とする空調熱源機器最適運転制御装置を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an air conditioner / heat source equipment optimal operation controller for controlling the operation of an air conditioner / heat source plant such as a building, based on weather data and actual heat load values of the air conditioner / heat source plant. A heat load prediction means for obtaining a heat load prediction value, and a simple plant model holding a simple plant model representing a relationship between a heat load input and an energy consumption output for each heat source device constituting the air conditioning / heat source plant by a simple approximation formula. Means for determining a primary operation plan of a heat source device by an optimization method based on a means and a heat load prediction value obtained by the heat load prediction means and a plant simple model held by the plant simple model means. 1
Air conditioner / heat source plant model means for holding an air conditioner / heat source plant model obtained by combining various physical models relating to the air conditioner / heat source plant; heat load prediction values obtained by the heat load estimating means; Based on the air conditioning / heat source plant model held in the heat source plant model means, the primary operation plan of the heat source equipment obtained by the heat source operation primary planning means is searched as an initial value by an optimization method, and the vicinity thereof is searched. And a heat source operation secondary planning means for obtaining an optimum operation plan of the heat source device.

【0008】本発明によれば、ビル等の空調/熱源プラ
ントにおいて、熱源機器の運転計画を最適化手法により
作成する際に、目的関数および制約条件を実際のプロセ
スを正確に表す空調/熱源プラントモデルを用いてチェ
ックしているので、省エネルギー、低コスト運転および
ピークカット等の観点からみて適正でかつ高精度の運転
計画を自動的に作成して、熱源機器の効率的な運転を実
現することができる。
According to the present invention, in an air conditioning / heat source plant such as a building, when an operation plan of a heat source device is created by an optimization method, an objective function and a constraint condition accurately represent an actual process. Automatically create an appropriate and accurate operation plan from the viewpoint of energy saving, low cost operation, peak cut, etc., because the model is used for checking, to realize efficient operation of heat source equipment. Can be.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1乃至図12は本発明に
よる空調熱源機器最適運転制御装置の一実施の形態を説
明するための図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 12 are diagrams for explaining an embodiment of an air conditioner / heat source equipment optimal operation control device according to the present invention.

【0010】まず、図11および図12により、本発明
による空調熱源機器最適運転制御装置により制御される
ビル等の空調/熱源プラントについて説明する。
First, an air conditioner / heat source plant such as a building controlled by the air conditioner / heat source equipment optimal operation control device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0011】図11は空調/熱源プラントの一例を示す
図である。図11に示すように、空調/熱源プラント2
0は、冷凍機およびヒートポンプ(HP)等の熱源機器
22,23,24と、これらの熱源機器22,23,2
4によって製造された冷水および温水を蓄えるための蓄
熱槽21と、冷却塔25とを備え、冷水、温水および蒸
気を空調設備30に供給することができるようになって
いる。
FIG. 11 is a diagram showing an example of an air conditioning / heat source plant. As shown in FIG. 11, the air conditioning / heat source plant 2
0 is a heat source device 22, 23, 24 such as a refrigerator and a heat pump (HP), and these heat source devices 22, 23, 2
4 is provided with a heat storage tank 21 for storing cold water and hot water produced by the method 4 and a cooling tower 25, so that cold water, hot water and steam can be supplied to the air conditioner 30.

【0012】図12は図11に示す空調/熱源プラント
20の空調設備30の詳細を示す図である。図12に示
すように、空調設備30は、熱負荷機器としての空調機
31を備え、この空調機31に送り込まれた外気は、空
調機31にてその温度および湿度等が調整された上で、
送風機32を介して室内33に送り込まれる。また、室
内33から排出された空気は還気ファン38を介して排
気される。なお、外部と空調機31との間、空調機31
と室内33との間、および室内33と外部との間は配管
37により接続されている。また、配管37のうち外部
との入口および出口の近傍にはダンパ39が設けられて
いる。
FIG. 12 is a diagram showing details of the air conditioner 30 of the air conditioner / heat source plant 20 shown in FIG. As shown in FIG. 12, the air conditioner 30 includes an air conditioner 31 as a heat load device, and the outside air sent into the air conditioner 31 is adjusted in temperature and humidity by the air conditioner 31. ,
The air is sent into the room 33 through the blower 32. Further, the air discharged from the room 33 is exhausted through the return air fan 38. The air conditioner 31 is located between the outside and the air conditioner 31.
A pipe 37 is connected between the air conditioner and the room 33 and between the room 33 and the outside. Further, a damper 39 is provided in the vicinity of the inlet and the outlet of the pipe 37 with the outside.

【0013】ここで、空調機31には、冷却コイル(C
C)、加熱コイル(HC)および加湿器(HF)等が設
けられており、図11に示すような蓄熱槽21および熱
源機器22,23,24等を介して冷水、温水および蒸
気等が供給されるようになっている。なお、空調設備3
0には、コントローラ(DDC:Direct Digital Contr
oller)36が設けられており、室内33に設置された
温度計34および湿度計35等による計測値に基づいて
空調機31への冷水、温水および蒸気等の供給量を調整
することができるようになっている。
The air conditioner 31 has a cooling coil (C
C), a heating coil (HC), a humidifier (HF), and the like are provided, and cold water, hot water, steam, and the like are supplied through a heat storage tank 21 and heat source devices 22, 23, 24 as shown in FIG. It is supposed to be. Air conditioning equipment 3
0 is a controller (DDC: Direct Digital Contr
oller) 36 is provided so that the supply amount of cold water, hot water, steam, and the like to the air conditioner 31 can be adjusted based on the measurement values of the thermometer 34 and the hygrometer 35 installed in the room 33. It has become.

【0014】次に、図1により、図11および図12に
示す空調/熱源プラント20の運転を制御する空調熱源
機器最適運転制御装置について説明する。
Next, referring to FIG. 1, a description will be given of an air conditioner / heat source equipment optimal operation control device for controlling the operation of the air conditioner / heat source plant 20 shown in FIGS.

【0015】図1に示すように、空調熱源機器最適運転
制御装置は、プロセス入出力部17を介して空調/熱源
プラント20の運転を制御するものである。なお、プロ
セス入出力部17は、空調/熱源プラント20から計測
信号を取り込むとともに、空調/熱源プラント20に対
して制御信号を出力するものである。
As shown in FIG. 1, the air conditioner / heat source equipment optimum operation control device controls the operation of the air conditioner / heat source plant 20 via the process input / output unit 17. The process input / output unit 17 takes in a measurement signal from the air conditioning / heat source plant 20 and outputs a control signal to the air conditioning / heat source plant 20.

【0016】空調熱源機器最適運転制御装置は、熱負荷
予測部11、プラント簡易モデル部12、熱源運転1次
計画部13、空調/熱源プラントモデル部14、熱源運
転2次計画部15およびプラント制御部16を備えてい
る。
The air-conditioning heat source equipment optimal operation control device includes a heat load prediction unit 11, a simple plant model unit 12, a primary heat source operation planning unit 13, an air conditioning / heat source plant model unit 14, a secondary heat source operation planning unit 15, and a plant control unit. A section 16 is provided.

【0017】このうち、熱負荷予測部11は、天気予報
値や最高・最低外気温予報値等の気象データと空調/熱
源プラント20の熱負荷実績値とに基づいて熱負荷予測
値(冷暖房負荷予測値)を求めるものである。なお、熱
負荷予測部11で用いられる気象データは、前日の所定
時刻に手入力することも可能であるが、インターネット
等で提供される日本気象協会等のオンラインサービスを
利用して、外部のシステムから通信手段を介して自動的
に取得することも可能である。
The heat load predicting unit 11 calculates a heat load predicted value (cooling / heating load) based on weather data such as a weather forecast value and a maximum / minimum outside air temperature forecast value and an actual heat load value of the air conditioning / heat source plant 20. (Predicted value). The weather data used by the heat load prediction unit 11 can be manually input at a predetermined time on the previous day, but it is possible to use an online system such as the Japan Meteorological Association provided on the Internet or the like. It is also possible to automatically obtain the information via a communication means.

【0018】プラント簡易モデル部12は、空調/熱源
プラント20を構成する冷凍機およびヒートポンプ(H
P)等の熱源機器22,23,24ごとに、熱量(冷水
熱量および温水熱量)負荷入力とエネルギー消費出力
(例えば消費電力や燃料使用量等)との関係を一次式や
折れ線等の簡易近似式により表したプラント簡易モデル
を保持するものである。
The plant simple model section 12 includes a refrigerator and a heat pump (H) constituting the air conditioning / heat source plant 20.
For each heat source device 22, 23, 24 such as P), a simple approximation such as a linear expression or a polygonal line is used to express the relationship between the heat input (cold water heat and hot water heat) load input and the energy consumption output (for example, power consumption and fuel consumption). This holds the plant simplified model represented by the equation.

【0019】熱源運転1次計画部13は、熱負荷予測部
11により求められた熱負荷予測値とプラント簡易モデ
ル部12に保持されたプラント簡易モデルとに基づい
て、遺伝的アルゴリズム(GA:Genetic Algorithms)
等を用いた最適化手法により、熱源機器の1次運転計画
を求めるものである。
The primary heat source operation planning unit 13 generates a genetic algorithm (GA: Genetic Algorithm) based on the heat load prediction value obtained by the heat load prediction unit 11 and the simple plant model held in the simple plant model unit 12. Algorithms)
The primary operation plan of the heat source device is obtained by an optimization method using the above.

【0020】空調/熱源プラントモデル部14は、空調
/熱源プラント20に関する各種の物理モデルを組み合
わせてなる空調/熱源プラントモデルを保持するもので
ある。なお、空調/熱源プラントモデルは、(1)室内伝
熱モデル(部屋や壁等の伝熱モデル)、(2)空調機の冷
却コイル、加熱コイルおよび加湿器等の熱交換モデル、
(3)空気線図の計算式、(4)蓄熱槽の温度分布モデル、お
よび(5)熱源機器(吸収冷凍機、ターボ冷凍機およびヒ
ートポンプ等)のモデル等の各種の物理モデルを組み合
わせてなるものである。
The air conditioner / heat source plant model unit 14 holds an air conditioner / heat source plant model obtained by combining various physical models related to the air conditioner / heat source plant 20. The air-conditioning / heat source plant model includes (1) an indoor heat transfer model (a heat transfer model for rooms and walls), (2) a heat exchange model for a cooling coil, a heating coil, a humidifier, etc. of an air conditioner,
Combination of various physical models such as (3) calculation formula of psychrometric chart, (4) temperature distribution model of heat storage tank, and (5) model of heat source equipment (absorption refrigerator, turbo refrigerator, heat pump, etc.) Things.

【0021】熱源運転2次計画部15は、熱負荷予測部
11により求められた熱負荷予測値と空調/熱源プラン
トモデル部14に保持された空調/熱源プラントモデル
とに基づいて、遺伝的アルゴリズム等を用いた最適化手
法により、熱源運転1次計画部13により求められた熱
源機器の1次運転計画を初期値としてこの近傍を探索
し、熱源機器の最適な運転計画を求めるものである。
The heat source operation secondary planning unit 15 generates a genetic algorithm based on the heat load prediction value obtained by the heat load prediction unit 11 and the air conditioning / heat source plant model stored in the air conditioning / heat source plant model unit 14. The primary operation plan of the heat source device obtained by the heat source operation primary planning unit 13 is searched as an initial value and an area near the primary operation plan is searched by an optimization method using the above-described method to obtain an optimal operation plan of the heat source device.

【0022】なお、熱源運転1次計画部13により求め
られた熱源機器の1次運転計画を熱源運転2次計画部1
5に対して初期値として渡す前に、空調/熱源プラント
モデルを用いてシミュレーションを行い、制約条件を満
足して実際に運転が可能か否かをチェックする。そし
て、運転計画が制約条件を満足していない場合は、1個
前の運転計画、2個前の運転計画というように、制約条
件を満足する運転計画があるまでシミュレーションを行
い、制約条件を満足する運転計画のみを熱源運転2次計
画部15に対して初期値として渡すようにするとよい。
Note that the primary operation plan of the heat source equipment obtained by the primary heat source operation planning unit 13 is
Before passing as an initial value to 5, a simulation is performed using an air conditioning / heat source plant model, and it is checked whether the constraint conditions are satisfied and the operation is actually possible. If the operation plan does not satisfy the constraint condition, a simulation is performed until there is an operation plan that satisfies the constraint condition, such as the previous operation plan and the operation plan two before, and the constraint condition is satisfied. Only the operation plan to be performed may be passed to the secondary heat source operation planning unit 15 as an initial value.

【0023】プラント制御部16は、熱源運転2次計画
部15により求められた熱源機器の最適な運転計画に基
づいて、プロセス入出力部17を介して、図11に示す
空調/熱源プラント20の冷凍機およびヒートポンプ
(HP)等の熱源機器22,23,24を制御するもの
である。
The plant control unit 16 controls the air conditioning / heat source plant 20 shown in FIG. 11 through the process input / output unit 17 based on the optimal operation plan of the heat source equipment obtained by the heat source operation secondary planning unit 15. It controls the heat source devices 22, 23, 24 such as a refrigerator and a heat pump (HP).

【0024】次に、このような構成からなる本実施の形
態の作用について説明する。
Next, the operation of the present embodiment having the above configuration will be described.

【0025】まず、熱負荷予測部11により、天気予報
値や最高・最低外気温予報値等の気象データと空調/熱
源プラント20の熱負荷実績値とに基づいて熱負荷予測
値(冷暖房負荷予測値)を求める。
First, the heat load prediction unit 11 predicts a heat load (cooling / heating load prediction) based on weather data such as a weather forecast value and a maximum / minimum outside air temperature forecast value and an actual heat load value of the air conditioning / heat source plant 20. Value).

【0026】[1次運転計画の作成]次に、熱源運転1
次計画部13により、熱負荷予測部11により求められ
た熱負荷予測値とプラント簡易モデル部12に保持され
たプラント簡易モデルとに基づいて、遺伝的アルゴリズ
ム等を用いた最適化手法により、熱源機器の1次運転計
画を求める。
[Preparation of primary operation plan] Next, heat source operation 1
Based on the heat load prediction value obtained by the heat load prediction unit 11 and the simple plant model held in the simple plant model unit 12, the next planning unit 13 uses a heat source by an optimization method using a genetic algorithm or the like. Find the primary operation plan for the equipment.

【0027】プラント簡易モデル ここで、空調/熱源プラント20を構成する冷凍機およ
びヒートポンプ(HP)等の熱源機器22,23,24
の離散時間kにおける運転状態(運転/停止)をX
(k)、熱負荷予測部11により求められた熱負荷予測値
をQ(k)とすると、熱源機器の1次運転計画を求める
問題は、次式(1)により表される目的関数を最小化す
るような各熱源機器の運転状態X(k)を求める最適化問
題(整数計画問題)として定式化される。
Plant simple model Here, heat source devices 22, 23, 24 such as a refrigerator and a heat pump (HP) constituting the air conditioning / heat source plant 20
Is the operating state (run / stop) at discrete time k of X
(k), assuming that the heat load prediction value obtained by the heat load prediction unit 11 is Q d (k), the problem of obtaining the primary operation plan of the heat source device is as follows. This is formulated as an optimization problem (integer programming problem) for obtaining the operating state X (k) of each heat source device to be minimized.

【0028】 (目的関数) min J=J+J+J …(1) なお、上式(1)において、J,J,Jはそれぞ
れ次式(2)(3)(4)のように表される。
(Objective function) min J = J e + J p + J s (1) In the above equation (1), J e , J p , and J s are expressed by the following equations (2), (3), and (4), respectively. It is represented as

【0029】[0029]

【数1】 ここで、上式(1)乃至(4)により各熱源機器の運転
状態X(k)を求める際には、熱供給条件およびプラント
容量等に関して、次のような制約条件が満たされていな
ければならない。
(Equation 1) Here, when obtaining the operating state X (k) of each heat source device by the above equations (1) to (4), if the following constraint conditions are not satisfied with respect to the heat supply condition, the plant capacity, and the like. No.

【0030】 (制約条件) V(k)−η・V(k-1)−F・X(k)+Q(k)=0 …(5) X(k)=X(k-1)+Y(k) …(6) |Y(k)|<ΔY …(7) P<P・X(k)<P …(8) V<V(k)<V …(9) ここで、 J:消費電力に関するペナルティ関数(なおここで
は、エネルギーとしてガス等の燃料を用いない熱源機器
(ターボ冷凍機やヒートポンプ等)を用いた場合を想定
しているが、ガス等の燃料を用いる熱源機器があるとき
には、同様にして燃料消費に関するペナルティ関数も追
加する。) J:ピークカット時間帯消費電力に関するペナルティ
関数(ピークカット時間帯;(ex)夏期;k=13〜
15) J:熱源機器起動停止回数に関するペナルティ関数 W:消費電力に関するペナルティ重み W:ピークカット時間帯消費電力に関するペナルティ
重み W:熱源機器起動停止回数に関するペナルティ重み k :離散時間 L :14(または24) X(k)=(x(k),x(k),…,x(k));x(k)
=0,1:熱源機器の運転停止変数ベクトル P=(p,p,…,p):熱源機器の消費電力ベ
クトル Y(k)=(y(k),y(k),…,y(k));y(k)
=0,1:熱源機器の運転停止状態変化ベクトル ここで、 y(k)=x(k)−x(k-1) …(10) である。
(Constraints) V (k) −η · V (k−1) −F × (k) + Q d (k) = 0 (5) X (k) = X (k−1) + Y (k) ... (6) | Y (k) | <ΔY ... (7) P l <P · X (k) <P u ... (8) V l <V (k) <V u ... (9) here And J e : a penalty function related to power consumption (here, it is assumed that a heat source device (a turbo refrigerator, a heat pump, or the like) that does not use fuel such as gas as energy is used. If there is a heat source device to be used, a penalty function relating to fuel consumption is similarly added.) Jp : Penalty function relating to power consumption during peak cut time (peak cut time; (ex) summer; k = 13 to
15) J s: penalty function for the heat source device start-stop number W e: Power related penalty weight W p: peak cut hours power penalty weight for W s: penalty weight for the heat source equipment start-stop number k: discrete time L: 14 (or 24) X (k) = (x 1 (k), x 2 (k),..., X n (k)); x i (k)
= 0,1: heat source equipment shutdowns variable vector P = (p 1, p 2 , ..., p n): heat source device power vector Y of (k) = (y 1 ( k), y 2 (k) , ..., y n (k) ); y i (k)
= 0,1: where shutdown state change vector of the heat source device, y i (k) = x i (k) -x i (k-1) is a ... (10).

【0031】V(k)=(v(k),v(k))T:蓄熱槽
の蓄熱量ベクトルで、v(k)は温水蓄熱量、v(k)は
冷水蓄熱量 V=(vhl,vcl):蓄熱槽の最小蓄熱量ベクト
ル V=(vhu,vcu):蓄熱槽の最大蓄熱量ベクト
ル P=(p1l,p2l,…,pnl):熱源機器の最
小消費電力ベクトル P=(p1u,p2u,…,pnu):熱源機器の最
大消費電力ベクトル η :蓄熱係数(η=1−ε;εは熱損失係数) F=f1h,f2h,…,fnh1c,f2c,…,fnc:熱源機器の熱製造容量行
列で、f1h,f2h,… ,fnhは温水製造容量、 f1c,f2c,… ,fncは冷水製造容量 Q(k)=(qdh,qdc)T:温水需要qdh、冷
水需要qdcを要素とする総合需要ベクトル (最適化問題の定式化)ここで、熱源機器の1次運転計
画を求める最適化問題は、上式(1)により表される目
的関数を最小化するような各熱源機器の運転状態X(k)
(k=1,2,…,L)を求める問題であり、例えば熱
源機器が5台(n=5)、L=14の場合には、70
(=5×14)の0−1変数列を求める問題となる。
V (k) = (v h (k), v c (k)) T: heat storage vector of the heat storage tank, v h (k) is the hot water heat storage, and v c (k) is the cold water heat storage V 1 = (v hl , v cl ): the minimum heat storage amount vector of the heat storage tank V u = (v hu , v cu ): the maximum heat storage amount vector of the heat storage tank P 1 = (p 11 , p 21 ,..., Pnl) ): minimum power vector of the heat source equipment P u = (p 1u, p 2u, ..., p nu): maximum power vector of the heat source equipment eta: heat storage coefficient (η = 1-ε; ε is heat loss coefficient) F = F 1h , f 2h , ..., f nh f 1c , f 2c , ..., f nc : Heat production capacity matrix of the heat source equipment, f 1h , f 2h , ..., f nh are hot water production capacities, f 1c , f 2c, ..., f nc is the cold water-producing capacity Q d (k) = (q dh, q dc) T: hot water demand q dh, the cold water demand q dc (1) Formulation of optimization problem Here, the optimization problem for obtaining the primary operation plan of the heat source equipment is defined by each heat source that minimizes the objective function represented by the above equation (1). Equipment operating state X (k)
(K = 1, 2,..., L). For example, when five heat source devices (n = 5) and L = 14, 70
(= 5 × 14) 0-1 variable sequence.

【0032】なお、上式(1)により表される目的関数
において、最初の項目Jは消費電力に関する項目であ
る。L=14時間(8時台〜21時台)の問題を考えた
場合には、Jを最小化することは、電力コストの安い
夜間の消費電力、すなわち夜間の製造熱量を最大化する
ことを意味する。
In the objective function represented by the above equation (1), the first item Je is an item relating to power consumption. When considering L = 14 hours (o'clock 8 o'clock to 21) problem is to minimize J e maximizes cheap nighttime power consumption of power cost, i.e. nocturnal production heat that Means

【0033】2番目の項目Jはピークカット時間帯
(電力料金の定時調整契約時間帯)における消費電力に
関する項目である。ピークカットがなされた場合には受
電契約に応じた月当たりの大幅割引料金が適用され、一
方で、ピークカットがなされなかった場合にはペナルテ
ィが課せられる。このため、特に最小化を図るべき項目
である。
The second item Jp is an item relating to power consumption in a peak cut time zone (a regular contract time zone for adjusting a power rate). In the case of a peak cut, a large monthly discount according to the power receiving contract will be applied, while a penalty will be imposed if the peak cut is not made. Therefore, it is an item that should be especially minimized.

【0034】3番目の項目Jは熱源機器の起動停止回
数に関する項目である。Jを最小化することは空調/
熱源プラント20の安定運転を図ることを意味する。
The third item Js is an item relating to the number of times of starting and stopping of the heat source equipment. Minimizing the J s the air-conditioning /
This means that stable operation of the heat source plant 20 is to be achieved.

【0035】一方、上式(5)〜(9)の制約条件のう
ち、最初の式(5)は空調/熱源プラント20の熱フロ
ーに基づく状態を表している。2番目の式(6)は被制
御変数である各熱源機器の運転状態X(k)の時間変化を
表している。3番目の式(7)は、1離散時間でのX
(k)の変化に制約をかけるためのものである。なお、最
後の2式(8)(9)は時断面での消費電力および蓄熱
量の制約を表している。
On the other hand, among the constraint conditions of the above equations (5) to (9), the first equation (5) represents a state based on the heat flow of the air conditioning / heat source plant 20. The second equation (6) represents a time change of the operating state X (k) of each heat source device, which is a controlled variable. The third equation (7) expresses X in one discrete time.
This is for restricting the change of (k). The last two equations (8) and (9) represent restrictions on power consumption and heat storage in a cross section.

【0036】なお、目的関数(上式(1)〜(4))お
よび制約条件(上式(5)〜(9))におけるP・X
(k)の要素は、次式(11)のように表すことができ
る。
Note that P · X in the objective function (the above equations (1) to (4)) and the constraint conditions (the above equations (5) to (9))
The element of (k) can be expressed as in the following equation (11).

【0037】[0037]

【数2】 また、上式(11)は、次式(12)のように表すこと
ができる。
(Equation 2) The above equation (11) can be expressed as the following equation (12).

【0038】 P(k)=a・S(k)+b …(12) ここで、 S(k) :第i番目の熱源機器の熱量負荷 である。P i (k) = a i · S i (k) + b i (12) where S i (k) is a heat load of the i-th heat source device.

【0039】このように、熱源機器における熱量(冷水
熱量および温水熱量)負荷入力とエネルギー消費出力
(例えば消費電力や燃料使用量等)との関係は、一次式
や折れ線等の簡易近似式により表すことができる。なお
ここでは、熱量(冷水熱量および温水熱量)負荷入力と
エネルギー消費出力(例えば消費電力や燃料使用量等)
との関係を1本の直線で近似したが、2本以上の折れ線
で近似することも可能である。また、上式(12)の係
数は、簡易近似式の精度を向上させるために、あらかじ
め空調/熱源プラントモデルを用いてオフライン・シミ
ュレーションを行い、それにより得られた熱源機器の出
力特性に基づいてその出力特性を良く近似するa、b
(折れ線の場合はその各係数)を算出するようにして
もよい。
As described above, the relationship between the heat input (the amount of heat of cold water and the amount of heat of hot water) and the energy consumption output (for example, power consumption and fuel consumption) in the heat source device is expressed by a simple approximate expression such as a linear expression or a broken line. be able to. Note that here, the calorie (cold water calorie and hot water calorie) load input and energy consumption output (for example, power consumption and fuel consumption)
Is approximated by one straight line, but it is also possible to approximate by two or more broken lines. In order to improve the accuracy of the simplified approximation equation, the coefficient of the above equation (12) is calculated based on the output characteristics of the heat source device obtained by performing an offline simulation using an air conditioning / heat source plant model in advance. A i , b approximating the output characteristics well
i (each coefficient in the case of a polygonal line) may be calculated.

【0040】以上のようにして定式化された最適化問題
(整数計画問題)は、熱源運転1次計画部13により、
遺伝的アルゴリズム等の最適化手法を用いて解かれ、こ
れにより熱源機器の1次運転計画が求められる。
The optimization problem (integer programming problem) formulated as described above is converted by the heat source operation primary planning unit 13 into
It is solved using an optimization method such as a genetic algorithm, and thereby a primary operation plan of the heat source device is obtained.

【0041】なお、整数計画問題では、離散値(0,
1)をとる離散変数を含んでおり、離散変数の数に依存
して解くべき問題が非常に大きくなる。問題の規模は、
熱源機器が5台(n=5)で、1時間ごとにL=14時
間(8時台〜21時台)分の運転計画を例えば全列挙法
を用いて最適化する場合を例に挙げると、1時間ごとに
2の5乗の運転状態(運転/停止)の組み合わせがある
ことから、14時間分の運転計画を得るためには32
(=2)の14乗の演算および評価が必要となる。実
際の空調/熱源プラント20では10台規模の熱源機器
を有するものもあり、また数台規模の熱源機器を有する
場合でも1台ごとに複雑なモード(冷水および温水別の
段階運転等)を有するものもある。さらに、30分や1
5分といった単位の運転計画を得たい場合もある。この
ため、解くべき問題が大きくなることは避けられない。
In the integer programming problem, discrete values (0,
The problem includes the discrete variable taking 1), and the problem to be solved becomes extremely large depending on the number of discrete variables. The size of the problem is
An example is given in which the operation plan for L = 14 hours (8 o'clock to 21:00 o'clock) is optimized by using, for example, all enumeration methods with five heat source devices (n = 5). Since there are 2 5 5 operation states (operation / stop) every hour, it is 32 to obtain an operation plan for 14 hours.
The calculation and evaluation of (= 2 5 ) to the 14th power are required. Some of the actual air conditioning / heat source plants 20 have 10 heat source devices, and even if there are several heat source devices, each unit has a complicated mode (step operation for cold water and hot water, etc.). There are also things. In addition, 30 minutes or 1
In some cases, it is desirable to obtain an operation plan such as 5 minutes. For this reason, the problem to be solved is inevitably increased.

【0042】熱源機器の運転計画をオンラインでかつ実
時間で求めるためには、このような整数計画問題を高速
で解く必要があるが、これに適しているのが遺伝的アル
ゴリズムである。
In order to determine the operation plan of the heat source equipment online and in real time, it is necessary to solve such an integer programming problem at high speed. A genetic algorithm is suitable for this.

【0043】図2は、遺伝的アルゴリズムの処理手順を
説明するためのフローチャートである。なお、遺伝的ア
ルゴリズムとは、生物の進化の過程を遺伝子という情報
媒体の切り口から模擬したアルゴリズムであり、最適化
問題の分野で広く研究が行われている。遺伝的アルゴリ
ズムでは、各種の遺伝子列を持つ個体に対して、制約条
件と評価関数とによる淘汰のプロセスを複数回(複数世
代)にわたって施しながら、交叉、突然変異および増殖
の処理を行うことにより、適応度が良い解(個体)を求
めるものである。なお、適応度は、上式(1)のように
表される目的関数の逆数として定義することができる。
FIG. 2 is a flowchart for explaining the processing procedure of the genetic algorithm. The genetic algorithm is an algorithm that simulates the evolutionary process of an organism from the perspective of an information medium called a gene, and has been widely studied in the field of optimization problems. In the genetic algorithm, crossover, mutation, and propagation are performed on individuals having various gene sequences while performing selection processes using constraints and evaluation functions multiple times (multiple generations). It seeks a solution (individual) with good fitness. Note that the fitness can be defined as the reciprocal of the objective function represented as the above equation (1).

【0044】なおここでは、1時間単位ごとの運転状態
(運転/停止)を1/0で表す遺伝子列を各熱源機器ご
とに持つ個体に対して遺伝的アルゴリズムを適用する。
図3はこのような遺伝子列を持つ個体の一例を示す図で
あり、熱源機器として5台のヒートポンプ(HP)が用
いられる場合を示している。この場合、1個体の遺伝子
は、70ビット(=5×14)で表現される。
Here, a genetic algorithm is applied to an individual having a gene sequence for each heat source device, which represents the operating state (run / stop) for each hour unit by 1/0.
FIG. 3 is a diagram showing an example of an individual having such a gene sequence, and shows a case where five heat pumps (HP) are used as heat source devices. In this case, the gene of one individual is represented by 70 bits (= 5 × 14).

【0045】図2に示すように、まず、ランダムな遺伝
子列を持つn個の個体を発生させ、これらを初期個体群
とする(ステップ101)。
As shown in FIG. 2, first, n individuals having a random gene sequence are generated, and these are set as an initial population (step 101).

【0046】次に、ステップ101で生成されたn個の
個体のうちで上式(5)乃至(9)の制約条件を満たさ
ない個体について上式(5)乃至(9)を満たさない遺
伝子列を選択するとともに、この選択された遺伝子列に
含まれる制約条件を満たさない遺伝子の状態(1/0)
を変更する。そして、制約条件を満たす個体がn個生成
できた時点で各個体の適応度、およびその世代での適応
度の平均値を計算する(ステップ102)。
Next, among the n individuals generated in step 101, those which do not satisfy the constraints of the above formulas (5) to (9) are represented by a gene sequence which does not satisfy the above formulas (5) to (9). And the state of the gene that does not satisfy the constraints contained in the selected gene sequence (1/0)
To change. Then, when n individuals satisfying the constraint conditions can be generated, the fitness of each individual and the average value of the fitness in the generation are calculated (step 102).

【0047】次に、個体群中の最大の適応度に対して所
定の比率よりも小さい適応度(目的関数の値が大きいも
の)を有する個体を淘汰し、またこの時点で制約条件を
満たさない個体が存在した場合も淘汰する(ステップ1
03)。
Next, individuals having a fitness (a value of the objective function is large) smaller than a predetermined ratio with respect to the maximum fitness in the population are eliminated, and the constraint condition is not satisfied at this time. If there is an individual, select it (Step 1)
03).

【0048】次に、ステップ103で淘汰された個体の
数だけ適応度が最大の個体を増殖させる(ステップ10
4)。
Next, the individual having the maximum fitness is multiplied by the number of individuals selected in step 103 (step 10).
4).

【0049】次に、図4(a)(b)に示すように、個
体同士を所定の交叉確率分(全個体数に対する割合)だ
けランダムにペアリングし、このようにしてペアリング
した組ごとにランダムに遺伝子座を選び、各個体の同一
の遺伝子座同士を互いに一点交叉させる(ステップ10
5)。なお一点交叉とは、連続した一連の遺伝子(図4
(b)の場合には連続した2つの遺伝子)同士を互いに
交叉させるこという。
Next, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), individuals are randomly paired with each other by a predetermined crossover probability (ratio to the total number of individuals). Loci are randomly selected, and the same loci of each individual are crossed at one point (step 10).
5). One-point crossover refers to a continuous series of genes (Fig. 4
In the case of (b), two consecutive genes) are crossed with each other.

【0050】次に、図4(c)に示すように、所定の突
然変異率分(全個体数に対する割合)だけランダムに個
体を選び、選ばれた各個体の任意の遺伝子座の遺伝子を
ビット反転させる(ステップ106)。
Next, as shown in FIG. 4 (c), individuals are randomly selected by a predetermined mutation rate (ratio to the total number of individuals), and the gene at an arbitrary locus of each selected individual is bit-selected. Invert (step 106).

【0051】このようにしてステップ101乃至106
の処理が終了した時点で、その世代における適応度の平
均値が前回および前々回の適応度の平均値と比較して所
定値以下となっているか、またはあらかじめ定められた
繰返し回数を越えているかを判定し(ステップ10
7)、これらの終了条件に該当するまでステップ101
乃至106の処理を繰り返す。なお、上述した終了条件
に該当した場合には全体の処理を終了し、その世代の最
大の適応度の個体に基づいて運用計画を求める。
In this way, steps 101 to 106
At the end of the process, whether the average value of the fitness in that generation is less than or equal to a predetermined value compared with the average value of the fitness values of the previous and previous times, or whether it exceeds a predetermined number of repetitions. Judgment (Step 10
7), Step 101 until these end conditions are satisfied.
To 106 are repeated. If the above-mentioned termination condition is satisfied, the entire process is terminated, and an operation plan is obtained based on the individual having the highest fitness of the generation.

【0052】[2次運転計画の作成]次に、熱源運転2次
計画部15は、熱負荷予測部11により求められた熱負
荷予測値と空調/熱源プラントモデル部14に保持され
た空調/熱源プラントモデルとに基づいて、遺伝的アル
ゴリズム等を用いた最適化手法により、熱源運転1次計
画部13により求められた熱源機器の1次運転計画を初
期値としてこの近傍を探索し、熱源機器の最適な運転計
画を求める。
[Preparation of Secondary Operation Plan] Next, the heat source operation secondary planning unit 15 calculates the heat load prediction value obtained by the heat load prediction unit 11 and the air conditioner / heat source / heat source plant model unit 14 held by the air conditioner / heat source plant model unit 14. Based on the heat source plant model and an optimization method using a genetic algorithm or the like, the primary operation plan of the heat source device obtained by the heat source operation primary planning unit 13 is searched as an initial value to search the vicinity thereof, and the heat source device is searched. To find the optimal operation plan.

【0053】空調/熱源プラントモデル ここで、空調/熱源プラントモデル部14に保持された
空調/熱源プラントモデルは、空調/熱源プラント20
に関する各種の物理モデルを組み合わせてなる空調/熱
源プラントモデルを保持するものである。なお、空調/
熱源プラントモデルは、(1)室内伝熱モデル(部屋や壁
等の伝熱モデル)、(2)空調機の冷却コイル、加熱コイ
ルおよび加湿器等の熱交換モデル、(3)空気線図の計算
式、(4)蓄熱槽の温度分布モデル、および(5)熱源機器
(吸収冷凍機、ターボ冷凍機およびヒートポンプ等)の
モデル等の各種の物理モデルを組み合わせてなるもので
ある。
Air-conditioning / heat source plant model Here, the air-conditioning / heat source plant model held in the air-conditioning / heat source plant model unit 14 is an air-conditioning / heat source plant model.
An air-conditioning / heat source plant model obtained by combining various physical models with respect to each other is stored. In addition, air conditioning /
Heat source plant models include (1) indoor heat transfer models (heat transfer models for rooms and walls, etc.), (2) heat exchange models for cooling coils, heating coils and humidifiers for air conditioners, and (3) air line diagrams. It combines various physical models such as a calculation formula, (4) a temperature distribution model of a heat storage tank, and (5) a model of a heat source device (such as an absorption refrigerator, a turbo refrigerator, and a heat pump).

【0054】(空調プロセス)まず、図5により、空調
/熱源プラントモデルによる空調プロセスのシミュレー
ションの手順について説明する。
(Air Conditioning Process) First, referring to FIG. 5, a procedure of a simulation of an air conditioning process using an air conditioning / heat source plant model will be described.

【0055】まず、空調対象となる部屋の大きさ、熱容
量、壁面積および壁の熱貫流率等の建物データを設定す
る(ステップ201)。また、空調機の熱負荷(冷暖房
負荷)に関連する気象データとして外気温、外気湿度お
よび日射量等を設定する(ステップ202)。さらに、
人の発熱量や、電気機器(OA機器等)および照明等に
よる発熱量を、人の在室率の変化に応じてシミュレーシ
ョンの時間分だけあらかじめ計算しておき、室内熱負荷
データとして設定する(ステップ203)。また、日射
量に基づいて窓ガラス面を介して取得される熱量もあら
かじめ計算して設定する。
First, building data such as the size of a room to be air-conditioned, the heat capacity, the wall area, and the heat transmission coefficient of the wall are set (step 201). Further, an outside air temperature, an outside air humidity, a solar radiation amount, and the like are set as weather data relating to a heat load (cooling / heating load) of the air conditioner (step 202). further,
The calorific value of a person, the calorific value of an electric device (such as an OA device), and lighting are calculated in advance for the simulation time in accordance with the change in the occupancy rate of the person and set as indoor heat load data ( Step 203). In addition, the amount of heat obtained through the window glass surface based on the amount of solar radiation is calculated and set in advance.

【0056】ここで、この空調プロセスでは、制御で用
いるLOC(ローカル・オブジェクト・コントローラ)
の動作も模擬するので、サンプリング制御周期(シミュ
レータ計算周期の整数倍)の間隔でステップ205のL
OC制御アルゴリズムを行わせる(ステップ204)。
なお、ステップ205においては、主に室温設定値と室
温との偏差、および湿度設定値と室内湿度との偏差に基
づいて、PIDアルゴリズム(速度形)の演算を行う。
Here, in this air conditioning process, a LOC (local object controller) used for control is used.
Is also simulated, the L in step 205 is set at intervals of the sampling control cycle (an integer multiple of the simulator calculation cycle).
An OC control algorithm is performed (step 204).
In step 205, the PID algorithm (speed type) is calculated mainly based on the deviation between the room temperature set value and the room temperature and the deviation between the humidity set value and the room humidity.

【0057】その後、空調機内での空気の状態点(温
度、湿度およびエンタルピ等)を、冷却コイル、加熱コ
イルおよび加湿器の順で、熱交換器の理論計算式(熱交
換モデル)および空気線図の計算式等を用いて求める
(ステップ206)。また、後述する室内伝熱モデルを
用いて、室内の空気の状態点を求める(ステップ20
7)。さらに、再循環空気と導入外気との混合計算によ
り空調機の入口での空気の状態点を求める(ステップ2
08)。
After that, the state points (temperature, humidity, enthalpy, etc.) of the air in the air conditioner are calculated in the order of the cooling coil, the heating coil and the humidifier in the order of the theoretical calculation formula (heat exchange model) of the heat exchanger and the air line. It is obtained by using a calculation formula in the figure (step 206). Further, a state point of indoor air is obtained using an indoor heat transfer model described later (step 20).
7). Further, a state point of the air at the inlet of the air conditioner is obtained by calculating the mixture of the recirculated air and the introduced outside air (step 2).
08).

【0058】なお、シミュレーション終了時刻に至るま
で、上述したステップ204乃至208の処理を繰り返
す(ステップ209および210)。
The processes of steps 204 to 208 described above are repeated until the simulation end time (steps 209 and 210).

【0059】(室内伝熱モデル)図6は空調/熱源プラ
ントモデルにおける室内伝熱モデルを説明するための図
である。
(Indoor Heat Transfer Model) FIG. 6 is a diagram for explaining an indoor heat transfer model in an air conditioning / heat source plant model.

【0060】図6に示すように、部屋の壁を外壁(窓有
り)51、内壁52、床53および天井54に分け、そ
の壁の構造はコンクリートおよび断熱材の2つの層で近
似する。この場合の状態方程式を次式(13)〜(1
5)に示す。
As shown in FIG. 6, the wall of the room is divided into an outer wall (with a window) 51, an inner wall 52, a floor 53 and a ceiling 54, and the structure of the wall is approximated by two layers of concrete and heat insulating material. The state equations in this case are represented by the following equations (13) to (1).
It is shown in 5).

【0061】[0061]

【数3】 ここで、i=1,2,3,4である。(Equation 3) Here, i = 1, 2, 3, and 4.

【0062】また、 CRM=C・ρ・VOL+CPF C:空気の比熱(J/kg・K) ρ :空気の密度(kg/m) VOL:室容積(m) CPF:家具の熱容量(J/K) dt:計算周期(s) KRMi=A・αRi:壁面積(m) αRi:室内表面熱伝達率(W/m・K) CAi,CBi:部位iの壁熱容量(J/K) KAi,KBi:部位iの熱貫流率×壁面積(W/K) TAi,TBi:部位iでの壁温(℃) T:室温(℃) T:(相当)外気温(℃) T:床下の温度(℃) T:隣室の温度(℃) T:天井の温度(℃) G:すきま風量(kg/s) Q:人の発熱量(W) Q:電気機器の発熱量(W) Q:照明の発熱量(W) Q:窓ガラス面からの取得熱量(W) HES:室からの除去熱量(=C・G・(T−T
RD))(W) G :給気量(kg/s) TRD:給気温度(℃) である。
[0062] Also, C RM = C a · ρ · VOL + CPF C a: air specific heat (J / kg · K) ρ : density of the air (kg / m 3) VOL: chamber volume (m 3) CPF: Furniture Heat capacity (J / K) dt: Calculation cycle (s) K RMi = A i · α Ri A i : Wall area (m 2 ) α Ri : Indoor surface heat transfer coefficient (W / m 2 · K) C Ai , C Bi: wall heat capacity of site i (J / K) K Ai , K Bi: heat transmission coefficient × wall area of the portion i (W / K) T Ai , T Bi: wall temperature at the site i (℃) T R: room temperature (° C.) T 1 :( equivalent) outside temperature (° C.) T 2: underfloor temperature (° C.) T 3: the temperature of the adjacent room (° C.) T 4: ceiling temperature (° C.) G O: draft amount (kg / s) Q H: calorific value of human (W) Q E: amount of heat generated by the electrical equipment (W) Q L: calorific value of the illumination (W) Q C: or window glass surface Et acquisition calorimetry (W) H ES: removal from the chamber heat (= C a · G D · (T R -T
RD )) (W) G D : Supply air amount (kg / s) T RD : Supply air temperature (° C.)

【0063】なお、室内湿度についても、同様にして、
水分の物質平衡式を解くことにより求めることができ
る。
Note that the indoor humidity is similarly calculated as follows.
It can be obtained by solving the equilibrium equation of water.

【0064】(蓄熱槽の温度分布モデル)次に、空調/
熱源プラントモデルにおける蓄熱槽の温度分布モデルに
ついて説明する。
(Temperature distribution model of heat storage tank)
A temperature distribution model of the heat storage tank in the heat source plant model will be described.

【0065】図7は空調/熱源プラントモデルを用いて
模擬される熱源プラントを模式的に示す図である。
FIG. 7 is a diagram schematically showing a heat source plant simulated using an air conditioning / heat source plant model.

【0066】図7に示すように、熱源プラントとして、
2台の熱源機器61,62を有するよこ型蓄熱槽63に
よる冷(温)水蓄熱システムを想定する。なお、符号6
4は熱負荷機器を示している。ここで、蓄熱槽63は、
n個の小区画に分割され、それぞれに1〜nの番号が付
されている。これらの小区画は、もぐりぜき等により物
理的に分けられたものでもよいし、仮想的に分割された
ものでもよい。ただし、分割された各小区画は完全混合
蓄熱槽となり、槽内の水温は一定になるものとする。
As shown in FIG. 7, as a heat source plant,
A cold (hot) water heat storage system using a horizontal heat storage tank 63 having two heat source devices 61 and 62 is assumed. Note that reference numeral 6
Reference numeral 4 denotes a heat load device. Here, the heat storage tank 63
It is divided into n small sections, each of which is numbered 1 to n. These small sections may be physically divided by a moat or the like, or may be virtually divided. However, each of the divided small sections becomes a completely mixed heat storage tank, and the water temperature in the tank becomes constant.

【0067】図8は空調/熱源プラントモデルにおける
蓄熱槽の温度分布モデルを説明するための図であり、小
区画i近傍の蓄熱槽を示している。
FIG. 8 is a diagram for explaining a temperature distribution model of the heat storage tank in the air conditioning / heat source plant model, and shows the heat storage tank near the small section i.

【0068】なお、 i :小区画番号(i=1,…,n) v :蓄熱槽(小区画)容積[m] θ :蓄熱槽(小区画内)温度[℃] ul:(小区画内)流量[m/s] t :時刻[s] ここで、θin、ulin、θoutおよびuloutは、小区画
によっては複数個になる場合もある。
I: small section number (i = 1,..., N) v: heat storage tank (small section) volume [m 3 ] θ: temperature of the heat storage tank (in the small section) [° C.] ul: (small section) Inner) flow rate [m 3 / s] t: time [s] Here, θin, ulin, θout, and ulout may be plural depending on the small section.

【0069】図8に示すような蓄熱槽における温度分布
は次のようにして求められる。
The temperature distribution in the heat storage tank as shown in FIG. 8 is obtained as follows.

【0070】(a)流量 小区画iにおける流入量および流出量により、時刻tで
の蓄熱槽内の水の流れul(t,i)を次式(16)に
より求める。
(A) Flow rate The flow ul (t, i) of water in the heat storage tank at time t is obtained from the following equation (16) based on the inflow amount and outflow amount in the small section i.

【0071】[0071]

【数4】 (b)水温 求められた小区画i内の流量ul(t,i)および容積
v(i)により、Δt時間[sec]後の小区画iの水
温θ(t+Δt,i)を次式(17)により求める。
(Equation 4) (B) Water temperature Based on the flow rate ul (t, i) and volume v (i) in the small section i, the water temperature θ (t + Δt, i) of the small section i after the time Δt [sec] is calculated by the following equation (17). ).

【0072】[0072]

【数5】 ここで、ηは蓄熱効率である。(Equation 5) Here, η is the heat storage efficiency.

【0073】(熱源機器の物理モデル)次に、空調/熱
源プラントにおける熱源機器の物理モデルについて説明
する。なおここでは、熱源機器として吸収冷凍機を例に
挙げて説明する。
(Physical Model of Heat Source Equipment) Next, a physical model of the heat source equipment in the air conditioning / heat source plant will be described. Here, an absorption refrigerator will be described as an example of the heat source device.

【0074】図9は空調/熱源プラントモデルを用いて
模擬される熱源機器(吸収冷凍機)を模式的に示す図で
ある。なお、吸収冷凍機は可動部分の少ない安定した冷
凍機であり、通常、吸収剤としてLiBr(臭化リチウ
ム)水溶液が用いられ、冷媒として水が用いられる。吸
収冷凍機は熱系の動特性に支配されるので、自己安定性
に優れている。
FIG. 9 is a diagram schematically showing heat source equipment (absorption refrigerator) simulated using an air conditioning / heat source plant model. Note that the absorption refrigerator is a stable refrigerator having few moving parts, and usually uses an aqueous solution of LiBr (lithium bromide) as an absorbent and water as a refrigerant. Since the absorption refrigerator is governed by the dynamic characteristics of the heat system, it has excellent self-stability.

【0075】図9に示すように、吸収冷凍機は、蒸発器
71、吸収器72、発生器73および凝縮器74の4つ
の容器を有し、これらの容器内を冷媒である水が循環す
ることにより冷凍サイクルを構成している。
As shown in FIG. 9, the absorption refrigerator has four containers of an evaporator 71, an absorber 72, a generator 73, and a condenser 74, in which water as a refrigerant circulates. This constitutes a refrigeration cycle.

【0076】具体的には、まず、蒸発器71に収容され
た水はチューブ内の冷水から気化熱を奪って水蒸気とな
り、吸収器72のLiBr水溶液にとけ込み、LiBr
水溶液を希釈する。吸収器72において希釈された希薄
LiBr水溶液は発生器73に送られ、発生器73で加
熱されて再度水蒸気とLiBr水溶液とに分離される。
このうち、水蒸気は凝縮器74で冷却されて凝縮して水
となり、出発点の蒸発器71に戻る。一方、凝縮された
濃縮LiBr水溶液は再度吸収器72に送られ、吸収剤
として用いられる。
More specifically, first, the water contained in the evaporator 71 removes heat of vaporization from the cold water in the tube to become steam, and is dissolved in the LiBr aqueous solution of the absorber 72,
Dilute the aqueous solution. The dilute LiBr aqueous solution diluted in the absorber 72 is sent to the generator 73, heated by the generator 73, and separated again into water vapor and the LiBr aqueous solution.
Among them, the steam is cooled by the condenser 74 and condensed into water, and returns to the evaporator 71 at the starting point. On the other hand, the condensed concentrated LiBr aqueous solution is sent again to the absorber 72 and used as an absorbent.

【0077】この冷凍サイクルを横軸を溶液および水の
温度、縦軸を蒸気圧にとってDuhring線図(「h
−ζ線図」ともいう)上に表したものが図10である。
図10には、4個の容器(蒸発器、吸収器、発生器およ
び凝縮器)に関して反時計回りに回転する水のサイクル
と、吸収器と発生器との間を往復するLiBr水溶液の
サイクルとが存在する。蒸発器内の水は低温(6℃程
度)でかつ低蒸気圧(6mmHg=800Pa)であ
る。この蒸発器内の水と吸収器内のLiBr水溶液(4
0℃)とは同じ水蒸気圧を持つ(実際には、吸収器内の
蒸気圧の方が蒸発器内の蒸気圧よりもほんのわずかに低
い)。同様に、発生器内のLiBr水溶液(150℃)
と凝縮器内の水も同じ水蒸気圧(70mmHg=930
0Pa)を持つ(この場合も、凝縮器内の蒸気圧の方が
発生器内の蒸気圧よりもほんのわずかに低い)。
The refrigeration cycle is represented by a Duhring diagram (“h
FIG. 10 shows the above.
FIG. 10 shows a cycle of water rotating counterclockwise with respect to four vessels (evaporator, absorber, generator and condenser), and a cycle of aqueous LiBr solution reciprocating between the absorber and the generator. Exists. The water in the evaporator has a low temperature (about 6 ° C.) and a low vapor pressure (6 mmHg = 800 Pa). The water in this evaporator and the aqueous LiBr solution (4
(0 ° C.) has the same water vapor pressure (in fact, the vapor pressure in the absorber is only slightly lower than the vapor pressure in the evaporator). Similarly, LiBr aqueous solution in the generator (150 ° C)
And the water in the condenser has the same steam pressure (70 mmHg = 930
0 Pa) (again, the vapor pressure in the condenser is only slightly lower than the vapor pressure in the generator).

【0078】ここで、このような冷凍サイクルを実現す
るために、それぞれの容器(蒸発器、吸収器、発生器お
よび凝縮器)を以下のようにモデル化する。
Here, in order to realize such a refrigeration cycle, each container (evaporator, absorber, generator and condenser) is modeled as follows.

【0079】ここで、記号については、 T :温度(℃) C :比熱(kJ/kg℃) Conc:濃度(重量比) W :重量(kg) r :蒸発潜熱(kJ/kg) q :蒸発潜熱(水)(kJ/kmol) G :流量(kg/sec) α :熱伝達率(kJ/h℃) h :エンタルピー(kJ) である。Here, the symbols are as follows: T: temperature (° C.) C: specific heat (kJ / kg ° C.) Conc: concentration (weight ratio) W: weight (kg) r: latent heat of vaporization (kJ / kg) q w : Latent heat of evaporation (water) (kJ / kmol) G: flow rate (kg / sec) α: heat transfer coefficient (kJ / h ° C.) h: enthalpy (kJ)

【0080】また、各記号に付された添え字について
は、 ‘a’ :吸収器 ‘r’ :発生器 ‘c’ :凝縮器 ‘v’ :蒸発器 ‘LB’ :LiBr ‘w’ :水 ‘vpr’:蒸気 である。
The subscripts attached to the respective symbols are as follows: 'a': absorber 'r': generator 'c': condenser 'v': evaporator 'LB': LiBr 'w': water 'vpr': steam.

【0081】さらに、その他の変数については、 Tclt :冷水平均温度(℃) G :発生器蒸発水量(kg/sec) G :吸収器吸収蒸気量(kg/sec) Tvpr :加熱蒸気温度(℃) である。Further, regarding other variables, T clt : average temperature of cold water (° C.) G r : amount of evaporating water of the generator (kg / sec) G a : amount of absorbed steam (kg / sec) T vpr : heated steam Temperature (° C).

【0082】以下、それぞれの容器(蒸発器、吸収器、
発生器および凝縮器)ごとにそのモデルを説明する。
Hereinafter, each container (evaporator, absorber,
The model will be described for each of the generator and the condenser.

【0083】(1)吸収器 吸収器72には蒸発器71で発生した水蒸気を吸収する
吸収剤としての濃縮LiBr水溶液が常に発生器73か
ら供給されている。通常の吸収器72でのLiBr水溶
液の濃度は約60%、温度は40℃程度である。その水
蒸気圧は約6℃の水蒸気と平衡する。この性質により、
蒸発器71の水が6℃に下がるまで吸収器72内のLi
Br水溶液は水蒸気を吸収し続ける。一方、水蒸気を吸
収することによってLiBr水溶液に水蒸気の凝縮熱が
発生し、温度が上昇する。温度が上昇すると水蒸気圧が
上昇して冷却能力が低下する。それを防ぐために冷却水
によりLiBr水溶液を常に冷却する。また、水蒸気を
吸収すると、LiBr水溶液は濃度が低下する。これも
水蒸気圧の上昇と冷却能力の低下とをもたらす。そこ
で、LiBr水溶液を再度濃縮するために、発生器73
へ希薄LiBr水溶液が連続的に送られる。
(1) Absorber A concentrated LiBr aqueous solution as an absorbent for absorbing water vapor generated in the evaporator 71 is always supplied from the generator 73 to the absorber 72. The concentration of the LiBr aqueous solution in the ordinary absorber 72 is about 60%, and the temperature is about 40 ° C. The steam pressure equilibrates with steam at about 6 ° C. Due to this property,
Li in the absorber 72 until the water in the evaporator 71 drops to 6 ° C.
The Br aqueous solution continues to absorb water vapor. On the other hand, by absorbing water vapor, heat of condensation of water vapor is generated in the LiBr aqueous solution, and the temperature rises. As the temperature rises, the steam pressure rises and the cooling capacity falls. In order to prevent this, the LiBr aqueous solution is always cooled by cooling water. When water vapor is absorbed, the concentration of the LiBr aqueous solution decreases. This also results in an increase in steam pressure and a decrease in cooling capacity. Then, in order to concentrate the LiBr aqueous solution again, the generator 73 is used.
The dilute LiBr aqueous solution is continuously sent to the apparatus.

【0084】(熱収支)(Heat Balance)

【数6】 (水収支)(Equation 6) (Water balance)

【数7】 (LiBr収支)(Equation 7) (LiBr balance)

【数8】 (凝縮熱)(Equation 8) (Condensation heat)

【数9】 ここで、μは水の分子量、ΔTは吸収器72の温度
が1度上昇したときのLiBr水溶液の蒸気圧上昇に対
応する水の温度上昇率を表し、Duhring線図から
求める。
(Equation 9) Here, mu w molecular weight of water, [Delta] T a represents the temperature rise of the water corresponding to the increased vapor pressure of LiBr aqueous solution when the temperature of the absorber 72 rises once and obtained from Duhring diagram.

【0085】(2)発生器 発生器73には吸収器72から希薄LiBr水溶液が送
られてくる。発生器73ではこの希薄LiBr水溶液を
加熱して水分を蒸発させて濃縮する。加熱源としては、
高温の水蒸気を用いる。濃縮LiBr水溶液は吸収器7
2に送られる。発生した水蒸気は凝縮器74へと送られ
る。
(2) Generator The dilute LiBr aqueous solution is sent from the absorber 72 to the generator 73. In the generator 73, the diluted LiBr aqueous solution is heated to evaporate water and concentrate. As the heating source,
Use hot steam. The concentrated LiBr aqueous solution is supplied to the absorber 7
Sent to 2. The generated steam is sent to the condenser 74.

【0086】(熱収支)(Heat balance)

【数10】 (水収支)(Equation 10) (Water balance)

【数11】 (LiBr収支)[Equation 11] (LiBr balance)

【数12】 (蒸発熱)(Equation 12) (Heat of evaporation)

【数13】 ここで、μは水の分子量、ΔTは発生器73の温度
が1度上昇したときのLiBr水溶液の蒸気圧上昇に対
応する水の温度上昇率を表し、Duhring線図から
求める。
(Equation 13) Here, mu w molecular weight of water, [Delta] T r represents the temperature rise of the water corresponding to the increased vapor pressure of LiBr aqueous solution when the temperature of the generator 73 rises once and obtained from Duhring diagram.

【0087】(3)凝縮器 凝縮器74は、発生器73に比べて低温に保たれ、発生
器73で蒸発した水蒸気が凝縮する。低温に保つため
に、冷却水により常に冷却されている。凝縮された水は
再度蒸発器71へと送られる。
(3) Condenser The condenser 74 is kept at a lower temperature than the generator 73, and the steam evaporated in the generator 73 is condensed. It is constantly cooled by cooling water to keep it at a low temperature. The condensed water is sent to the evaporator 71 again.

【0088】(熱収支)(Heat balance)

【数14】 (水の収支)[Equation 14] (Water balance)

【数15】 (4)蒸発器 蒸発気71では冷水がチューブ内を流れている。上部の
ノズルから水が噴霧され、この水がチューブの表面から
蒸発することにより、気化熱をチューブから奪う。これ
により、冷水を冷却する。
(Equation 15) (4) Evaporator In the evaporating air 71, cold water flows in the tube. Water is sprayed from an upper nozzle, and the water evaporates from the surface of the tube, thereby removing heat of vaporization from the tube. Thereby, the cold water is cooled.

【0089】(熱収支)(Heat balance)

【数16】 (水の収支)(Equation 16) (Water balance)

【数17】 なお、制御器において、冷水供給温度を設定値にするよ
うにPI演算が行われ、加熱蒸気の流量が制御されてい
る。
[Equation 17] Note that the controller performs a PI calculation so that the cold water supply temperature becomes a set value, and controls the flow rate of the heated steam.

【0090】[0090]

【数18】 ここで、K:比例ゲイン、T:積分時間である。(Equation 18) Here, K p : proportional gain, T i : integration time.

【0091】ここで、熱源運転2次計画部15は、上述
したような空調/熱源プラントモデルと熱負荷予測部1
1により求められた熱負荷予測値とに基づいて、熱源運
転1次計画部13で用いられるのと同様の遺伝的アルゴ
リズム等を用いた最適化手法により、熱源運転1次計画
部13により求められた熱源機器の1次運転計画を初期
値としてこの近傍を探索し、熱源機器の最適な運転計画
を求める。なお、熱源運転2次計画部15は、熱源運転
1次計画部13により求められた熱源機器の1次運転計
画の近傍の運転計画に基づいて、空調/熱源プラントモ
デル部に保持された空調/熱源プラントモデルを用いて
シミュレーションを行い、電力およびガス等の使用量、
冷水および温水の製造熱量、消費熱量および温度変化等
のプロセス値を精度良く計算して出力する。これによ
り、この出力値に基づいて目的関数の計算および制約条
件のチェックが正確に行われる。
Here, the heat source operation secondary planning unit 15 includes the air conditioning / heat source plant model and the heat load prediction unit 1 as described above.
1 based on the heat load prediction value obtained by the first heat source operation planning unit 13 by an optimization method using the same genetic algorithm as used in the first heat source operation planning unit 13. With the primary operation plan of the heat source device set as an initial value, the vicinity is searched to find an optimal operation plan of the heat source device. In addition, the heat source operation secondary planning unit 15 performs the air conditioning / air conditioning / holding stored in the heat source plant model unit based on the operation plan near the primary operation plan of the heat source device obtained by the heat source operation primary planning unit 13. A simulation is performed using a heat source plant model, and the amount of power and gas used,
Process values such as the calorific value of the cold water and hot water, the calorie consumption, and the temperature change are accurately calculated and output. Thereby, the calculation of the objective function and the checking of the constraint condition are accurately performed based on the output value.

【0092】なおこのとき、熱源運転1次計画部13に
より求められた熱源機器の1次運転計画を熱源運転2次
計画部15に対して初期値として渡す前に、空調/熱源
プラントモデルを用いてシミュレーションを行い、制約
条件を満足して実際に運転が可能か否かをチェックす
る。そして、運転計画が制約条件を満足していない場合
は、1個前の運転計画、2個前の運転計画というよう
に、制約条件を満足する運転計画があるまでシミュレー
ションを行い、制約条件を満足する運転計画のみを熱源
運転2次計画部15に対して初期値として渡す。
At this time, before passing the primary operation plan of the heat source equipment obtained by the primary heat source operation planning unit 13 to the secondary heat source operation planning unit 15 as an initial value, the air conditioning / heat source plant model is used. The simulation is performed to check whether the constraint conditions are satisfied and the operation is actually possible. If the operation plan does not satisfy the constraint condition, a simulation is performed until there is an operation plan that satisfies the constraint condition, such as the previous operation plan and the operation plan two before, and the constraint condition is satisfied. Only the operation plan to be performed is passed to the heat source operation secondary planning unit 15 as an initial value.

【0093】最後に、プラント制御部16は、熱源運転
2次計画部15により求められた熱源機器の最適な運転
計画をプロセス入出力部17を介して空調/熱源プラン
ト20に送り、空調/熱源プラント20において、図1
1に示す空調/熱源プラント20の冷凍機およびヒート
ポンプ(HP)等の熱源機器22,23,24を制御す
る。
Finally, the plant control section 16 sends the optimal operation plan of the heat source equipment determined by the secondary heat source operation planning section 15 to the air conditioning / heat source plant 20 via the process input / output section 17, and the air conditioning / heat source plant 20 In the plant 20, FIG.
The heat source equipment 22, 23, 24 such as a refrigerator and a heat pump (HP) of the air conditioning / heat source plant 20 shown in FIG.

【0094】このように本実施の形態によれば、ビル等
の空調/熱源プラント20において、熱源機器22,2
3,24の運転計画を最適化手法により作成する際に、
目的関数および制約条件を実際のプロセスを正確に表す
空調/熱源プラントモデルを用いてチェックしているの
で、省エネルギー、低コスト運転およびピークカット等
の観点からみて適正でかつ高精度の運転計画を自動的に
作成して、熱源機器22,23,24の効率的な運転を
実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, in the air conditioning / heat source plant 20 such as a building, the heat source devices 22 and 2
When creating 3, 24 operation plans by optimization method,
Since the objective function and constraints are checked using an air-conditioning / heat source plant model that accurately represents the actual process, an appropriate and high-precision operation plan can be automatically created from the viewpoints of energy saving, low-cost operation, and peak cut. In this way, efficient operation of the heat source devices 22, 23, 24 can be realized.

【0095】なお、上述した実施の形態においては、熱
源運転1次計画部13および熱源運転2次計画部15に
おいて、最適化手法として遺伝的アルゴリズムを用いて
いるが、これに限らず、熱源運転1次計画部13および
熱源運転2次計画部15の少なくとも一方において、最
適化手法として混合整数計画法を用いるようにしてもよ
い。ここで、上述したようにして定式化された0−1整
数計画問題は一般的に分岐限定法で解くことができる
(文献(伊里、今野、刀根監訳:『最適化ハンドブッ
ク』、第VI章、朝倉書店(1995))参照)。このた
め、混合整数計画法においては、分岐限定法等により定
義された小問題を線形計画法で解き、これを全ての小問
題に関して繰り返すことにより全体の問題を解くことが
できる。
In the above-described embodiment, the genetic algorithm is used as the optimization method in the primary heat source operation planning unit 13 and the secondary heat source operation planning unit 15. However, the present invention is not limited to this. In at least one of the primary planning unit 13 and the heat source operation secondary planning unit 15, a mixed integer programming method may be used as an optimization technique. Here, the 0-1 integer programming problem formulated as described above can be generally solved by a branch-and-bound method (literature (translated by Iri, Konno, Tone: "Optimization Handbook", Chapter VI, Asakura Shoten (1995)). For this reason, in the mixed integer programming, the whole problem can be solved by solving a small problem defined by a branch and bound method or the like by a linear programming and repeating this for all the small problems.

【0096】[0096]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、省
エネルギー、低コスト運転およびピークカット等の観点
からみて適正でかつ高精度の運転計画を自動的に作成し
て、熱源機器の効率的な運転を実現することができる。
As described above, according to the present invention, an appropriate and high-precision operation plan is automatically created from the viewpoint of energy saving, low cost operation, peak cut, etc. Driving can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による空調熱源機器最適運転制御装置の
一実施の形態を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an air-conditioning heat source device optimal operation control device according to the present invention.

【図2】遺伝的アルゴリズムの処理手順を説明するため
のフローチャート。
FIG. 2 is a flowchart illustrating a processing procedure of a genetic algorithm.

【図3】遺伝子列を持つ個体の一例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an example of an individual having a gene sequence.

【図4】遺伝的アルゴリズムによる遺伝子列に対する操
作を模式的に示す図。
FIG. 4 is a diagram schematically showing an operation on a gene sequence by a genetic algorithm.

【図5】空調/熱源プラントモデルによる空調プロセス
のシミュレーションの手順を説明するためのフローチャ
ート。
FIG. 5 is a flowchart for explaining a procedure of a simulation of an air conditioning process using an air conditioning / heat source plant model.

【図6】空調/熱源プラントモデルにおける室内伝熱モ
デルを説明するための図。
FIG. 6 is a diagram for explaining an indoor heat transfer model in an air conditioning / heat source plant model.

【図7】空調/熱源プラントモデルを用いて模擬される
熱源プラントを模式的に示す図。
FIG. 7 is a diagram schematically showing a heat source plant simulated using an air conditioning / heat source plant model.

【図8】空調/熱源プラントモデルにおける蓄熱槽の温
度分布モデルを説明するための図。
FIG. 8 is a diagram for explaining a temperature distribution model of a heat storage tank in an air conditioning / heat source plant model.

【図9】空調/熱源プラントモデルを用いて模擬される
熱源機器(吸収冷凍機)を模式的に示す図。
FIG. 9 is a diagram schematically showing a heat source device (absorption refrigerator) simulated using an air conditioning / heat source plant model.

【図10】図9に示す熱源機器(吸収冷凍機)の動作を
Duhring線図上に表した図。
FIG. 10 is a diagram showing the operation of the heat source device (absorption refrigerator) shown in FIG. 9 on a Duhring diagram.

【図11】本発明による空調熱源機器最適運転制御装置
が適用される空調/熱源プラントの一例を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing an example of an air conditioning / heat source plant to which the air conditioning heat source device optimal operation control device according to the present invention is applied.

【図12】図11に示す空調/熱源プラントの空調設備
の詳細を示す図である。
12 is a diagram showing details of the air conditioning equipment of the air conditioning / heat source plant shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 熱負荷予測部 12 プラント簡易モデル部 13 熱源運転1次計画部 14 空調/熱源プラントモデル部 15 熱源運転2次計画部 16 プラント制御部 17 プロセス入出力部 20 空調/熱源プラント Reference Signs List 11 Heat load prediction unit 12 Simple plant model unit 13 Primary heat source operation planning unit 14 Air conditioning / heat source plant model unit 15 Secondary heat source operation planning unit 16 Plant control unit 17 Process input / output unit 20 Air conditioning / heat source plant

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花 田 雄 一 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 Fターム(参考) 3L060 AA08 CC01 CC19 DD02 DD08 EE22  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Yuichi Hanada 1-1-1 Shibaura, Minato-ku, Tokyo F-term in Toshiba Corporation head office (reference) 3L060 AA08 CC01 CC19 DD02 DD08 EE22

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ビル等の空調/熱源プラントの運転を制御
する空調熱源機器最適運転制御装置において、 気象データと空調/熱源プラントの熱負荷実績値とに基
づいて熱負荷予測値を求める熱負荷予測手段と、 空調/熱源プラントを構成する熱源機器ごとに、熱量負
荷入力とエネルギー消費出力との関係を簡易近似式によ
り表したプラント簡易モデルを保持するプラント簡易モ
デル手段と、 前記熱負荷予測手段により求められた熱負荷予測値と前
記プラント簡易モデル手段に保持されたプラント簡易モ
デルとに基づいて、最適化手法により、熱源機器の1次
運転計画を求める熱源運転1次計画手段と、 空調/熱源プラントに関する各種の物理モデルを組み合
わせてなる空調/熱源プラントモデルを保持する空調/
熱源プラントモデル手段と、 前記熱負荷予測手段により求められた熱負荷予測値と前
記空調/熱源プラントモデル手段に保持された空調/熱
源プラントモデルとに基づいて、最適化手法により、前
記熱源運転1次計画手段により求められた熱源機器の1
次運転計画を初期値としてこの近傍を探索し、熱源機器
の最適な運転計画を求める熱源運転2次計画手段とを備
えたことを特徴とする空調熱源機器最適運転制御装置。
1. An air conditioner / heat source equipment optimal operation control device for controlling the operation of an air conditioner / heat source plant such as a building, wherein a heat load for obtaining a predicted heat load value based on weather data and an actual heat load value of the air conditioner / heat source plant. Prediction means; plant simple model means for holding a plant simple model representing a relationship between a heat load input and energy consumption output by a simple approximation formula for each heat source device constituting an air conditioning / heat source plant; Heat source operation primary planning means for obtaining a primary operation plan of a heat source device by an optimization method based on the heat load predicted value obtained by the above and the plant simple model held by the plant simple model means; Air conditioning that combines various physical models related to heat source plants / Air conditioning that holds heat source plant models /
A heat source plant model means; and an air conditioning / heat source plant model stored in the air conditioning / heat source plant model means, based on the heat load predicted value obtained by the heat load prediction means, and the heat source operation 1 by an optimization method. 1 of heat source equipment determined by the next planning means
An air-conditioning heat source equipment optimal operation control device, comprising: a heat source operation secondary planning means for searching for the neighborhood of the next operation plan as an initial value and finding an optimal operation plan of the heat source equipment.
【請求項2】前記熱源運転1次計画手段および前記熱源
運転2次計画手段の少なくとも一方は、前記最適化手法
として遺伝的アルゴリズムを用いることを特徴とする請
求項1記載の空調熱源機器最適運転制御装置。
2. The air-conditioning heat source equipment optimal operation according to claim 1, wherein at least one of said heat source operation primary planning means and said heat source operation secondary planning means uses a genetic algorithm as said optimization method. Control device.
【請求項3】前記熱源運転1次計画手段および前記熱源
運転2次計画手段の少なくとも一方は、前記最適化手法
として混合整数計画法を用いることを特徴とする請求項
1記載の空調熱源機器最適運転制御装置。
3. The air conditioning heat source equipment optimization according to claim 1, wherein at least one of said heat source operation primary planning means and said heat source operation secondary planning means uses a mixed integer programming method as said optimization method. Operation control device.
【請求項4】前記熱負荷予測手段は、前記気象データを
外部のシステムから通信手段を介して取得することを特
徴とする請求項1記載の空調熱源機器最適運転制御装
置。
4. The air-conditioning heat source equipment optimal operation control device according to claim 1, wherein said heat load prediction means acquires said weather data from an external system via communication means.
【請求項5】前記プラント簡易モデル手段に保持された
プラント簡易モデルの簡易近似式の係数は、空調/熱源
プラントモデルを用いてシミュレーションを行うことに
より得られた熱源機器の出力特性に基づいて算出された
ものであることを特徴とする請求項1記載の空調熱源機
器最適運転制御装置。
5. A coefficient of a simple approximation formula of a plant simple model stored in said simple plant model means is calculated based on output characteristics of heat source equipment obtained by performing a simulation using an air conditioning / heat source plant model. The air-conditioning heat source equipment optimal operation control device according to claim 1, wherein:
【請求項6】前記熱源運転1次計画手段により求められ
た熱源機器の1次運転計画を前記熱源運転2次計画手段
に対して初期値として渡す前に、空調/熱源プラントモ
デルを用いてシミュレーションを行い、制約条件を満足
する運転計画のみを熱源運転2次計画手段に対して初期
値として渡すことを特徴とする請求項1記載の空調熱源
機器最適運転制御装置。
6. A simulation using an air conditioning / heat source plant model before passing the primary operation plan of the heat source equipment obtained by the primary heat source operation planning means to the secondary heat source operation planning means as an initial value. 2. The air-conditioning heat source equipment optimum operation control device according to claim 1, wherein only the operation plan satisfying the constraint condition is passed to the heat source operation secondary planning means as an initial value.
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