JP2004257707A

JP2004257707A - 熱源機器の適正容量制御方法及び装置

Info

Publication number: JP2004257707A
Application number: JP2003051365A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Tsuchiya; 滋土谷
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】運転効率の高い空調システムを提供する。
【解決手段】熱源機器（蓄熱槽３２及び冷凍機３４，３６）と空調負荷２２との間に熱媒体を循環させ、前記空調負荷で熱交換を行う空調システム２０における熱源機器の適正容量制御方法であって、前記熱源機器から出力される熱媒体の温度と、前記空調負荷から出力される熱媒体の温度との温度差が設定の範囲内であれば、前記熱源機器から出力される熱媒体を集める往ヘッダ３８と、前記空調負荷２２からの出力される熱媒体を集める還ヘッダ４０とを連通させる連通管５０に流れる熱媒体の流量を零になるよう制御して、前記熱源機器から出力される熱媒体の量と、前記空調負荷２２から出力される熱媒体の量とを同等にする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱源機器の適正容量制御方法及び装置に係り、特にビル等に用いられる空調システムを効率的に運転するのに好適な熱源機器の適正容量制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビルの空調システムは、空調機の空調負荷と熱源機器との間に熱媒体を循環させて冷暖房を行っている。図７に従来の空調システムの一例を示す。この空調システムは主に、熱交換を行う蓄熱槽若しくは冷凍機等の熱源機器１と、空調機の空調負荷２と、熱源機器１と空調負荷２との間に設けられ、空調システム内を循環する熱媒体を集める往ヘッダ３若しくは還ヘッダ４とから構成されている。
【０００３】
熱源機器１と空調負荷２とを循環する熱媒体は、熱源機器１の入力側に設けられた一次ポンプ５を駆動することにより熱源機器１に供給され、この熱源機器１において熱媒体へ熱交換が行われる。この熱源機器１で熱交換された熱媒体は往ヘッダ３に集められ、往ヘッダ３と空調負荷２とを連通する管の間に設けられた二次ポンプ６を駆動することにより、空調負荷２へ供給される。この空調負荷２において室内の空気と熱媒体との間で熱交換が行われ、熱交換が終わった熱媒体は還ヘッダ４へ出力される。また、前記空調システムは、熱媒体が空調負荷２に供給される前後の温度差と、空調負荷２から出力された熱媒体の流量とから熱量を演算し、この演算した熱量と、熱源機器１から出力される熱媒体の熱量とを一致させるように制御装置７で制御している。
【０００４】
ところで、往ヘッダ３と還ヘッダ４とは連通管８により連通しているので、一次ポンプ５と二次ポンプ６との熱媒体の吐出量に差が生じると、往ヘッダ３と還ヘッダ４との差に応じて連通管８を通して熱媒体が移動する。これにより、空調負荷２側と熱源機器１側とのバランスが取られる。また、連通管８に弁が設けられている場合には、往ヘッダ３に係る圧力が上昇したときに、直ちに前記弁を開くように制御される。このような制御を行う技術に特許文献１の技術がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−８３１２６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の空調システムの制御は四季を通じて熱量を演算して行われていた。このため、この空調システムで冷房を行い、夏季を基準として空調負荷の熱量を設定すると、中間期（秋又は春）では温度計９と温度計１０との温度差が夏季に比べ小さくなるので、夏季と同じ熱量を得るには熱媒体の流量を多くしなければならず、熱媒体を空調負荷２へ無駄に供給することになっていた。すなわち、熱量演算による制御は、空調負荷２で使用された熱量の演算結果より熱源機器１の必要供給量を決めるが、夏季と中間期とで制御する設定を変えていない。このため、中間期などの熱交換の効率が低下する時期を考慮した余裕率が設定され、ポンプ等の動力負荷に無駄が生じていた。この結果、往ヘッダ３と還ヘッダ４との温度差が確保されなくなり、特に熱源機器１に蓄熱槽を用いる場合には、熱媒体との熱交換時に大きな損失が発生していた。
また、制御装置７で空調負荷２の熱量を演算した結果通りに、同じ熱量を持った熱媒体が熱源機器１から空調負荷２へ供給されているか疑問があった。
【０００７】
本発明は従来技術の欠点を解消するために、インバータ付きの一次ポンプによって熱媒体の吐出量を制御し、夏季や中間期においても熱源機器に熱交換の損失を生じることなく、運転効率のよい制御を行う熱源機器の適正容量制御方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明の熱源機器の適正容量制御方法は、熱源機器と空調負荷との間に熱媒体を循環させ、前記空調負荷で熱交換を行う空調システムにおける熱源機器の適正容量制御方法であって、前記熱源機器から出力される熱媒体の温度と、前記空調負荷から出力される熱媒体の温度との温度差が設定の範囲内であれば、前記熱源機器から出力される熱媒体を集める往ヘッダと、前記空調負荷からの出力される熱媒体を集める還ヘッダとを連通させる連通管に流れる熱媒体の流量を零になるよう制御して、前記熱源機器から出力される熱媒体の量と、前記空調負荷から出力される熱媒体の量とを同等にすることを特徴としている。
【０００９】
また、熱源機器と空調負荷との間に熱媒体を循環させ、前記空調負荷で熱交換を行う空調システムにおける熱源機器の適正容量制御方法であって、前記熱源機器から出力される熱媒体の温度と、前記空調負荷から出力される熱媒体の温度との温度差が設定の範囲外であれば、往ヘッダと還ヘッダとを連通する連通管に熱媒体を流し、前記熱源機器に供給される熱媒体の温度を一定値に保つ制御を行うことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の熱源機器の適正容量制御装置は、熱源機器と空調負荷との間に熱媒体を循環させ、前記空調負荷で熱交換を行う空調システムの熱源機器の適正容量制御装置において、前記熱源機器から出力される熱媒体を集める往ヘッダと、前記空調負荷からの出力される熱媒体を集める還ヘッダと、前記往ヘッダと前記還ヘッダとを連通する連通管に熱媒体の流量を測定する流量測定手段と、前記熱源機器に熱媒体の量を調整しながら供給する熱媒体供給手段と、前記熱源機器から出力される熱媒体の温度と、前記空調負荷から出力される熱媒体の温度との温度差が設定された範囲内であれば、前記連通管で測定される熱媒体の流量を零になるように前記流量測定手段を制御し、前記温度差が設定された範囲外であれば、前記連通管に熱媒体を流すよう前記流量測定手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
また、前記制御手段は前記連通管に流れる熱媒体の流量及び方向と、前記熱源機器へ入力する熱媒体の温度とに基づいて、前記熱源機器の運転台数の制御を行う構成とできる。
【００１２】
【作用】
本発明によれば、熱源機器から出力される熱媒体の温度と、空調負荷から出力される熱媒体の温度との温度差が予め設定した設定値の範囲内であれば、往ヘッダと還ヘッダとを連通する連通管に流れる熱媒体の量が零になるように一次ポンプを制御するので、熱源機器側より出力される熱媒体の供給量と、空調負荷から出力される熱媒体の量が等しくなり、空調システムの運転効率が向上する。
【００１３】
また、熱源機器から出力される熱媒体の温度と、空調負荷から出力される熱媒体の温度との温度差が予め設定した設定値の範囲外であれば、往ヘッダと還ヘッダとを連通する連通管に熱媒体を流し、熱源機器に供給される熱媒体の温度を一定に保つようにする。これにより、熱源機器における熱媒体への熱交換の効率が向上し、空調システムの運転効率が向上する。
【００１４】
また、往ヘッダと還ヘッダとを連通する連通管に流量測定手段を設けたので、連通管に流れる熱媒体の流量と方向を測定することができる。また、熱源機器から出力される熱媒体の温度と、空調負荷から出力される熱媒体の温度との温度差を測定して、前記連通管に流れる熱媒体の流量と方向を制御するように構成したので、熱源機器における熱媒体への熱交換の効率が向上し、空調システムの運転効率が向上する。
【００１５】
また、連通管に流れる熱媒体の流量及び方向、並びに熱源機器に入力する熱媒体の温度に基づいて、熱源機器の運転台数の制御を行う構成とした。この構成は、熱源機器１台が発生させる熱量が空調システムで必要な要求熱量に達したときに、２台目の熱源機器を運転させるので、空調システムの運転効率が向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る熱源機器の適正容量制御方法及び装置を、添付図面に基づいて説明する。図１は第一の実施の形態に係る空調システムの構成図である。本実施の形態に係る空調システム２０は、熱源機器と空調機の空調負荷２２との間を熱媒体が循環して冷暖房を行うシステムであり、熱媒体を空調負荷２２へ供給する熱源機器側の回路構成は、前記熱源機器の入力側に一次ポンプ２４，２６，２８を設けて熱媒体を供給し、この回路を複数並列に接続している。この回路中の１回路は熱源ベース機となり、この熱源ベース機の一次ポンプ２４はインバータ制御が行える構成となっている。本実施の形態では熱媒体供給手段としてインバータ付き一次ポンプ２４を用いた構成となっている。この熱源ベース機のインバータ付き一次ポンプ２４の入力側には、熱媒体の温度を測定する温度計３０が設けられている。前記熱源機器には蓄熱槽３２及び冷凍機３４，３６が用いられ、本実施の形態では蓄熱槽３２を含む回路が熱源ベース機となっている。
【００１７】
前記熱源機器と一次ポンプとで構成した回路であって、熱媒体が前記熱源機器から出力される側における前記回路の接続箇所には、熱媒体を集積する往ヘッダ３８が設けられている。また、熱媒体が前記熱源機器へ入力される側における前記回路の接続箇所には、熱媒体を各熱源機器へ分配する還ヘッダ４０が設けられている。
【００１８】
往ヘッダ３８から熱媒体を出力する側には二次ポンプ４２，４４が並列に設けられている。この二次ポンプ４２，４４から熱媒体を吐出する側にはヘッダ４６が設けられ、二次ポンプ４２，４４から吐出される熱媒体を集積する構成である。ヘッダ４６の出力側には空調負荷２２が接続され、この空調負荷２２の出力側には還ヘッダ４０が設けられている。空調負荷２２と還ヘッダ４０との間には温度計４８が設けられ、この温度計で熱媒体の温度を測定する構成である。
【００１９】
また、往ヘッダ３８と還ヘッダ４０とを連通する連通管５０が設けられ、この連通管５０には熱媒体の流量を計測する流量計５２が配設されている。本実施の形態では、流量測定手段として流量計５２を用いた構成となっている。
【００２０】
前記熱源機器に蓄熱槽３２を用いる場合は、蓄熱槽３２と熱媒体との間に熱交換器５４を設けて、熱媒体と蓄熱槽３２に蓄えられた熱とを熱交換させている。また、空調負荷２２の出力側に設けられた温度計５８で計測された熱媒体の温度は温度制御装置６０に伝送され、この温度制御装置６０において蓄熱槽３２から熱交換器５４へ熱媒体を供給するインバータ付きポンプ５６の吐出量を制御し、空調負荷２２へ供給される熱媒体の温度を一定値に保つ構成である。
【００２１】
また、前記熱源機器の入力側に設けられた一次ポンプ２６，２８、インバータ付き一次ポンプ２４及び温度計３０と、蓄熱槽の出力側に設けられた温度計５８と、往ヘッダ３８の出力側に設けられた二次ポンプ４２，４４と、空調負荷２２の出力側に設けられた温度計４８と、往ヘッダ３８と還ヘッダ４０とを連通する連通管５０に設けられた流量計５２とが制御装置６２に接続されている。この制御装置６２は温度計５８と温度計４８とで熱媒体の温度を測定し、この測定した温度の温度差が予め設定した値の範囲内、例えば５℃±１℃の範囲内であれば、往ヘッダ３８と還ヘッダ４０との間に流れる熱媒体の量を零になるように制御する構成である。また、温度計５８と温度計４８との温度差が予め設定した範囲外にあり、この温度差が少ない場合、例えば温度差が３℃のときはインバータ付き一次ポンプ２４の吐出量が少なくなるように制御して、還ヘッダ４０から往ヘッダ３８へ（−流量方向）熱媒体を流す制御を行う構成である。さらに、温度計５８と温度計４８との温度差が大きい場合、例えば温度差が７℃のときはインバータ付き一次ポンプ２４の吐出量が多くなるように制御して、往ヘッダ３８から還ヘッダ４０へ（＋流量方向）熱媒体を流す制御を行う構成である。
なお、前記熱源機器を介して還ヘッダ４０から往ヘッダ３８へ熱媒体が循環する側を一次側と、空調負荷２２を介して往ヘッダ３８から還ヘッダ４０へ熱媒体が循環する側を二次側とする。
【００２２】
このように構成された空調システム２０において、前記熱源機器の適正容量制御方法を説明する。蓄熱槽３２の熱交換器５４に供給される熱媒体はインバータ付き一次ポンプ２４によって供給され、前記熱交換器５４で蓄熱槽３２から循環してきた熱媒体と熱交換が行われる。このとき、温度制御装置６０は、温度計５８で計測された空調負荷２２に供給される熱媒体の温度を基に蓄熱槽３２側のインバータ付きポンプ５６の吐出量を制御するので、前記空調負荷２２に供給される熱媒体は常に一定の温度で出力される。また、温度計５８で計測された温度は制御装置６２へも伝送される。そして、熱交換器５４で熱交換が行われた熱媒体は往ヘッダ３８へ出力される。
【００２３】
このように動作する熱源機器は、まず熱源ベース機を動作させる。そして、熱源ベース機から出力する熱媒体の量よりも、さらに多くの熱媒体が必要になった場合は、冷凍機と一次ポンプとで構成された回路を１回路ずつ必要なだけ駆動させていく（追加運転）。これとは逆に、一次側からの熱媒体の供給量が多くなった場合は、冷凍機と一次ポンプで構成された回路を１回路ずつ停止させていく（減運転）。
【００２４】
また、冷凍機３４，３６に供給される熱媒体は一次ポンプ２６，２８によって供給され、この冷凍機３４，３６で熱媒体との熱交換が行われる。そして、熱交換が行われた熱媒体は往ヘッダ３８へ出力される。このとき、蓄熱槽３２と冷凍機３４，３６とから出力される熱媒体の温度は等しくなるように調節されている。
【００２５】
往ヘッダ３８に出力された熱媒体は空調負荷２２の大きさに応じて複数の二次ポンプ４２，４４によりヘッダ４６へ出力される。この二次ポンプ４２，４４は空調負荷２２の大きさに合わせて駆動させる台数の制御、及びポンプの回転数制御が行われる。また、二次ポンプを１台しか設けない場合は、ヘッダ４６を用いる必要はない。そして、ヘッダ４６より出力された熱媒体は空調負荷２２へ供給され、この空調負荷２２において熱交換が行われる。熱交換が行われた熱媒体は温度計４８を介して還ヘッダ４０へ出力される。この温度計４８では熱媒体の温度が測定され、測定された温度は制御装置６２へ伝送される。還ヘッダに入力された熱媒体はインバータ付き一次ポンプ２４及び一次ポンプ２６，２８により、それぞれ蓄熱槽３２及び冷凍機３４，３６へ供給される。また、熱源ベース機となる回路に供給された熱媒体は温度計３０により温度が計測され、計測された温度は制御装置６２に伝達される。
【００２６】
このように動作する空調システム２０において、温度計５８と温度計４８とで計測される温度の差が制御装置６２で予め設定された値の範囲内にあるときは、熱源機器とインバータ付き一次ポンプ２４及び一次ポンプ２６，２８とより、空調負荷２２の熱量に対して過不足なく熱量を供給するのが一番効率よく、往ヘッダ３８と還ヘッダ４０とを連通する連通管５０に熱媒体が流れないようにすればよい。これは、制御装置６２がインバータ付き一次ポンプ２４からの熱媒体の吐出量を制御することにより行われ、この制御を行うときのフローを図２に示す。
【００２７】
まず、熱源機器ベース機となる、蓄熱槽３２とインバータ付き一次ポンプ２４を運転し、このときインバータ付き一次ポンプ２４の制御を行う周波数に初期設定値を登録する（ステップ２１０）。そして、連通管５０に流れる熱媒体の方向及び流量を流量計５２で測定する（ステップ２２０）。このとき、連通管５０に熱媒体が流れていなければ、インバータ付き一次ポンプ２４の制御は行わず、このままの状態で運転を続け、ステップ２２０の動作を繰り返す。また、熱媒体が還ヘッダ４０から往ヘッダ３８へ（マイナス流量方向）流れる場合、ステップ２１０で設定した初期設定値が上限値に達しているか比較する（ステップ２３０）。このとき、初期設定値が上限に達していなければ、初期設定値を増加させる（ステップ２４０）。そして、再び連通管５０に流れる熱媒体を測定する（ステップ２２０）。また、ステップ２３０で初期設定値が上限値に達していた場合は、蓄熱槽３２とインバータ付き一次ポンプ２４の回路に並列接続した冷凍機３４，３６と一次ポンプ２６，２８の１回路を追加運転させ、熱源機器の台数制御を行う（ステップ２５０）。そして、再び連通管５０に流れる熱媒体を測定する（ステップ２２０）。
【００２８】
ステップ２２０において、連通管５０に流れる熱媒体が往ヘッダ３８から還ヘッダ４０へ（プラス流量方向）流れる場合、ステップ２１０で設定した初期設定値が下限値に達しているか比較する（ステップ２６０）。このとき、初期設定値が下限値に達していなければ、初期設定値を増加させる（ステップ２７０）。そして、再び連通管５０に流れる熱媒体を測定する（ステップ２２０）。また、ステップ２６０で初期設定値が下限値に達していた場合は、蓄熱槽３２とインバータ付き一次ポンプ２４の回路に並列接続した冷凍機３４，３６と一次ポンプ２６，２８の１回路を減運転させ、熱源機器の台数制御を行う（ステップ２８０）。そして、再び連通管５０に流れる熱媒体を測定する（ステップ２２０）。
【００２９】
これは、往ヘッダ３８と還ヘッダ４０とを連通する連通管５０に流れる熱媒体の流量が零になるようインバータ付き一次ポンプ２４の周波数を制御し、このインバータ付き一次ポンプ２４の周波数が上限値を超えても熱媒体の供給量が不足する場合は、冷凍機と一次ポンプで構成した回路を追加運転する。また、インバータ付き一次ポンプ２４の周波数が下限値を超えても流量が過剰な場合は、冷凍機と一次ポンプで構成した回路を減運転する。これにより、熱源機器から出力される熱媒体の量と、空調機の空調負荷２２から出力される熱媒体の量とを等しくすることができ、効率的に空調を行うことができる。
【００３０】
次に、秋又は春の中間期においては温度計５８と温度計４８とで計測される温度の差が制御装置６２で予め設定された値の範囲外となる。このときは、温度計５８と温度計４８とで計測される温度の温度差が小さく、温度計３０の温度が適正時に比べて低くなる。また、暑い夏においても、温度計５８と温度計４８とで計測される温度が制御装置６２で予め設定された値の範囲外となる。このときは、温度計５８と温度計４８とで計測される温度差が大きくなり、温度計３０の温度が適正時に比べて高くなる。しかし、熱源機器の熱交換の効率は、熱源機器に供給される熱媒体の温度が特定の温度のときが最も熱交換の効率が良い。このため、熱源機器の入口温度を一定値に保つことで熱媒体の熱交換率を向上させ、熱源機器の立ち上がり時の効率をあげるように制御する。すなわち、温度計５８と温度計４８とで計測される温度差が小さいときは、還ヘッダ４０から往ヘッダ３８へ（マイナス流量方向）熱媒体を流すように制御すればよい。また、温度計５８と温度計４８とで計測される温度差が大きいときは、往ヘッダ３８から還ヘッダ４０へ（プラス流量方向）熱媒体を流すように制御すればよい。この制御は熱源ベース機におけるインバータ付き一次ポンプ２４の入力側に設けられた温度計３０の温度を計測し、制御装置６２がインバータ付き一次ポンプ２４からの熱媒体の吐出量を制御することにより行われる。このときの連通管５０に流す熱媒体の方向を決定するフローを図３に示す。
【００３１】
熱源ベース機において、インバータ付き一次ポンプ２４の入力側に設けられた温度計３０の温度を計測する（ステップ３１０）。このとき、計測された温度が予め設定しておいた温度よりも低い場合は、連通管５０に熱媒体を還ヘッダ４０から往ヘッダ３８へ（マイナス流量方向）流す制御を行う（ステップ３２０）。また、ステップ３１０において温度計３０で測定する温度が予め設定しておいた温度よりも高い場合は、連通管５０に熱媒体を往ヘッダ３８から還ヘッダ４０へ（プラス流量方向）へ流す制御を行う。
【００３２】
中間期及び暑い夏において、温度計５８と温度計４８とで計測される温度の差が予め設定された値の範囲外であり、計測された温度の差が小さいときは、還ヘッダ４０から往ヘッダ３８へ熱媒体の流量を増加させることで熱源機器の入口温度を確保する。計測された温度の差が大きいときは、往ヘッダから還ヘッダへ熱媒体の流量を増加させて熱源機器の入口温度を確保する。この制御は、特に熱源機器として蓄熱槽３２を用いたときに、蓄熱槽３２における熱交換の効率をよくするものである。
【００３３】
このような実施形態によれば、往ヘッダ３８と還ヘッダ４０との間に流量計５２を設け、この流量計５２に流れる熱媒体の流量を、インバータ付き一次ポンプ２４の熱媒体の吐出量、及び熱源機器と一次ポンプとで構成された回路の台数制御により制御する。そして、温度計５８と温度計４８とで計測される温度が制御装置６２で予め設定された値の範囲内にあるときは、連通管５０に流れる熱媒体量が零になるようにする。これにより、一次ポンプ２４，２６，２８により熱源機器から出力される熱媒体の供給量と、二次ポンプ４２，４４により空調負荷２２へ供給される熱媒体の供給量が等しくなるので、空調システム２０の運転効率を向上させることができる。
【００３４】
また、温度計５８と温度計４８とで計測される温度が設定された範囲外にあるときは、連通管５０に熱媒体を流すよう制御する。これにより、熱源機器に供給される熱媒体の温度は常に一定となり、熱源機器で熱媒体への熱交換をする効率が向上するため、空調システム２０の運転効率を向上させることができる。
【００３５】
また、本実施の形態では、熱源ベース機の回路に蓄熱槽３２を用いた構成としたが、蓄熱槽３２の代わりに冷凍機を用いることができる。この場合、冷凍機の入力側にインバータ付き一次ポンプ及び温度計を、前記冷凍機の出力側に温度計を設ければよい。
【００３６】
また、熱源機器に蓄熱槽３２及び冷凍機３４，３６の両方を用いた構成としたが、蓄熱槽３２又は冷凍機３４，３６のどちらか一種類のみを用いる構成とできる。また、熱源機器の台数は空調負荷の大きさによって変わるため、空調負荷の大きさに合わせた台数の熱源機器を設ければよい。
【００３７】
次に第二の実施形態に係る空調システムの制御方法について説明する。第二の実施形態に用いられる空調システムは第一の実施形態の空調システム２０を用いることができ、制御装置６２の制御方法が異なるのみである。この制御は、連通管５０に流れる熱媒体の流量及び方向、並びに熱源機器に熱媒体が入力するときの温度、すなわち温度計３０で計測される熱媒体の温度のみによって空調システム２０を制御する方法である。第二の実施形態に係る空調システム２０において、連通管５０に流れる熱媒体の流量及び方向を決定するフローを図４に示す。
【００３８】
まず温度計３０において、熱源機器へ入力する熱媒体の温度を設定する（ステップ４１０）。この設定温度は、熱源機器における熱媒体への熱交換の効率が高い値を初期値として設定する。そして、温度計３０で熱媒体の温度を計測する（ステップ４２０）。計測された温度がステップ４１０で設定した値の範囲内であれば、そのまま熱源機器へ入力する熱媒体の温度を計測する。
【００３９】
また、ステップ４２０の結果がステップ４１０で設定された値よりも低い場合に、さらに温度計３０で計測される温度の下限の限界値内であるか比較する（ステップ４３０）。このとき下限値内であれば、そのまま熱源機器へ入力する熱媒体の温度を計測する。また、下限値よりも下回る場合には、還ヘッダ４０から往ヘッダ３８へ連通管５０に熱媒体を流す制御を行う（ステップ４４０）。この制御は一次ポンプから吐出される熱媒体の量を少なくするようにすればよい。そして、温度計３０の温度を計測する（ステップ４２０の動作に戻る）。
【００４０】
また、ステップ４２０の結果がステップ４１０で設定された値よりも高い場合に、さらに温度計３０で計測される温度の上限の限界値内であるか比較する（ステップ４５０）。このとき上限値内であれば、そのまま熱源機器へ入力する熱媒体の温度を計測する。また、上限値よりも上回る場合には、往ヘッダ３８から還ヘッダ４０へ連通管５０に熱媒体を流す制御を行う（ステップ４６０）。この制御は一次ポンプから吐出される熱媒体の量を多くするようにすればよい。そして、温度計３０の温度を計測する（ステップ４２０の動作に戻る）。
【００４１】
このような連通管５０に流れる熱媒体の流量及び方向、並びに熱源機器に熱媒体が入力するときの温度のみで空調システム２０を制御する場合おいても、熱源容量が過不足と判断したときには熱源機器の追加運転又は減運転の台数制御が必要となる。この台数制御を行うときの判断のフローを図５に示す。
【００４２】
まず、空調システム２０を運転させるときは、熱源ベース機を運転させる（ステップ５１０）。そして、連通管５０に流れる熱媒体の流量及び方向を測定する（ステップ５２０）。測定の結果、連通管５０に流れる熱媒体の流量が設定の範囲内、すなわち、ほぼ零のときは、このまま連通管５０に流れる熱媒体の流量及び方向を測定する。
【００４３】
また、ステップ５２０の結果、連通管５０に還ヘッダ４０から往ヘッダ３８へ（マイナス方向）熱媒体が流れる場合は、熱源機器へ入力される熱媒体の温度を計測して、前記温度が設定された範囲の上限値か比較する（ステップ５３０）。このとき、前記温度が設定された範囲の上限に達しない場合は連通管５０に流れる熱媒体の流量及び方向を測定する（ステップ５２０へ戻る）。また、前記温度が設定でされた範囲の上限に達する場合は、熱源ベース機と並列接続された熱源機器の１回路を追加運転させ、台数制御を行う（ステップ５４０）。
【００４４】
また、ステップ５２０の結果、連通管５０に往ヘッダ３８から還ヘッダ４０へ（プラス方向）熱媒体が流れる場合は、熱源機器へ入力される熱媒体の温度を計測して、前記温度が設定された範囲の下限値か比較する（ステップ５５０）。このとき、前記温度が設定された範囲の下限に達しない場合は連通管５０に流れる熱媒体の流量及び方向を測定する（ステップ５２０へ戻る）。また、前記温度が設定でされた範囲の下限に達する場合は、熱源ベース機と共に運転している熱源機器の１回路を減運転（停止）させ、台数制御を行う（ステップ５６０）。
【００４５】
このような第二の実施形態のよれば、熱源機器に入力する熱媒体の温度が設定値の上限に達したときに、さらに熱源機器の１回路を追加運転させるので、従来技術に比べて効率的な熱源機器の運転ができる。図６に従来技術と第二の実施形態との熱源機器を運転させるタイミングの違いを示す。この図６は熱源運転台数に対する熱量のグラフであり、グラフ中には空調システム２０の空調負荷２２で必要な要求熱量を示している。熱源運転台数の軸に設けられた目盛りは、従来技術の制御方法における熱源機器１台当たりの運転範囲である。また、熱量の軸に設けられた目盛りは、従来技術の制御方法における熱源機器１台当たりで使用する熱量である。
【００４６】
従来技術の制御方法では、熱源機器１台で発生させることのできる熱量が前記要求熱量に達する前に２台目の熱源機器を運転させているので、要求熱量より多い熱量が利用することのできない無駄な熱量となる。すなわち、図６の斜線部及び二重斜線部が利用できない熱量となる。
【００４７】
第二の実施形態に係る制御方法では、熱源機器を追加運転させる場合に、熱源機器１台が発生させる熱量が限界に近づくと熱源機器に入力する熱媒体の温度が上昇する。この温度が設定の上限値に達したときに２台目の熱源機器を追加運転させる。すなわち、熱源機器１台で発生させることのできる熱量が前記要求熱量に達したときに、２台目の熱源機器を運転させる。また、熱源機器の減運転をする場合は追加運転させる制御を逆にして行っている。この制御は熱源機器１台が発生させる熱量を全て利用する方法である。これにより２台目の熱源機器を運転させるときと、従来技術における２台目の熱源機器を運転させるときとの間の熱量、すなわち図６中の二重斜線部分の熱量を削減することができる。
【００４８】
第二の実施形態に係る空調システム２０は、連通管５０に流れる熱媒体の流量及び方向、並びに熱源機器に熱媒体が入力するときの温度のみで制御を行う構成である。この構成では熱源機器１台で発生させる熱量が、空調システム２０の空調負荷２２で必要な要求熱量に達したときに２台目の熱源機器を運転させる。これにより、空調システム２０の運転効率を向上させることができる。また、インバータに対応していない一次ポンプを有する熱源機器においても、季節毎に適正な熱源機器の台数制御を行うことができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、熱源機器と空調負荷との間に熱媒体を循環させ、前記空調負荷で熱交換を行う空調システムにおける熱源機器の適正容量制御方法であって、前記熱源機器から出力される熱媒体の温度と、前記空調負荷から出力される熱媒体の温度との温度差が設定の範囲内であれば、前記熱源機器から出力される熱媒体を集める往ヘッダと、前記空調負荷からの出力される熱媒体を集める還ヘッダとを連通させる連通管に流れる熱媒体の流量を零になるよう制御して、前記熱源機器から出力される熱媒体の量と、前記空調負荷から出力される熱媒体の量とを同等にする構成とした。これにより、ポンプの駆動によって熱媒体の吐出量を制御し、夏季や中間期においても熱源機器に熱交換の損失を生じることなく、運転効率のよい制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施の形態に係る空調システムの構成を示す図である。
【図２】第一の実施の形態に係る空調システムの熱媒体の流量を制御するフローである。
【図３】第一の実施の形態に係る空調システムの連通管に流れる熱媒体の方向を決定するフローである。
【図４】第二の実施形態に係る空調システムの連通管に流れる熱媒体の流量を設定するフローである。
【図５】第二の実施形態に係る空調システムの熱源機器の台数制御を行うフローである。
【図６】第二の実施形態に係る空調システムの運転のタイミングについて説明する図である。
【図７】従来の空調システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
２０………空調システム、２４………インバータ付き一次ポンプ、２６，２８………一次ポンプ、４２，４４………二次ポンプ、３０，４８，５８………温度計。

Claims

熱源機器と空調負荷との間に熱媒体を循環させ、前記空調負荷で熱交換を行う空調システムにおける熱源機器の適正容量制御方法であって、前記熱源機器から出力される熱媒体の温度と、前記空調負荷から出力される熱媒体の温度との温度差が設定の範囲内であれば、前記熱源機器から出力される熱媒体を集める往ヘッダと、前記空調負荷からの出力される熱媒体を集める還ヘッダとを連通させる連通管に流れる熱媒体の流量を零になるよう制御して、前記熱源機器から出力される熱媒体の量と、前記空調負荷から出力される熱媒体の量とを同等にすることを特徴とした熱源機器の適正容量制御方法。
熱源機器と空調負荷との間に熱媒体を循環させ、前記空調負荷で熱交換を行う空調システムにおける熱源機器の適正容量制御方法であって、前記熱源機器から出力される熱媒体の温度と、前記空調負荷から出力される熱媒体の温度との温度差が設定の範囲外であれば、往ヘッダと還ヘッダとを連通する連通管に熱媒体を流し、前記熱源機器に供給される熱媒体の温度を一定値に保つ制御を行うことを特徴とした熱源機器の適正容量制御方法。
熱源機器と空調負荷との間に熱媒体を循環させ、前記空調負荷で熱交換を行う空調システムの熱源機器の適正容量制御装置において、
前記熱源機器から出力される熱媒体を集める往ヘッダと、
前記空調負荷からの出力される熱媒体を集める還ヘッダと、
前記往ヘッダと前記還ヘッダとを連通する連通管に熱媒体の流量を測定する流量測定手段と、
前記熱源機器に熱媒体の量を調整しながら供給する熱媒体供給手段と、
前記熱源機器から出力される熱媒体の温度と、前記空調負荷から出力される熱媒体の温度との温度差が設定された範囲内であれば、前記連通管で測定される熱媒体の流量を零になるように前記流量測定手段を制御し、前記温度差が設定された範囲外であれば、前記連通管に熱媒体を流すよう前記流量測定手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする熱源機器の適正容量制御装置。
熱源機器と空調負荷との間に熱媒体を循環させ、前記空調負荷で熱交換を行う空調システムの熱源機器の適正容量制御装置において、
前記熱源機器から出力される熱媒体を集める往ヘッダと、
前記空調負荷からの出力される熱媒体を集める還ヘッダと、
前記往ヘッダと前記還ヘッダとを連通する連通管に熱媒体の流量を測定する流量測定手段と、
前記連通管に流れる熱媒体の流量及び方向と、前記熱源機器へ入力する熱媒体の温度とに基づいて前記熱源機器の運転台数の制御を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする熱源機器の適正容量制御装置。