JP2006153324A - 運転台数制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１次側と２次側の流量バランスの崩れをなくし、送水温度の変動を抑制し、快適で安定した空調制御を実現する。
【解決手段】運転中の１次ポンプ２の定格流量の合計値を１次側流量として求める。還ヘッダ８に戻される熱源水の流量（負荷流量）を２次側流量とし、この２次側流量と１次側流量とを比較し、２次側流量が１次側流量よりも大きい場合、熱源機１の運転台数を増段する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、負荷機器が要求する負荷熱量などの要求負荷量に基づいて熱源機の運転台数を制御し、還ヘッダに戻される熱源水の流量（負荷流量）に基づいて２次ポンプの運転台数を制御する運転台数制御方法および装置に関するものである。

図４に従来の熱源システムの一例としてツーポンプシステムの計装図を示す（例えば、特許文献１参照）。同図において、１−１〜１−Ｎは熱源水を生成する熱源機、２−１〜２−Ｎは熱源機１−１〜１−Ｎが生成する熱源水の循環通路に補機として各個に設けられた１次ポンプ、３は熱源機１−１〜１−Ｎからの熱源水を混合する往ヘッダ、４−１〜４−Ｍは往水管路、５−１〜５−Ｍは往ヘッダ３から往水管路４−１〜４−Ｍを介して送られてくる熱源水の供給を受ける空調機やファンコイルなどの負荷機器、６−１〜６−Ｍは還水管路、７−１〜７−Ｍは負荷機器５−１〜５−Ｍに付設された流量調整弁である。

８は負荷機器５−１〜５−Ｍにおいて熱交換され還水管路６−１〜６−Ｍを介して送られてくる熱源水が戻される還ヘッダ、９は往ヘッダ３と還ヘッダ８とを連通させるバイパス管路、１０は往ヘッダ３から負荷機器５−１〜５−Ｍへの熱源水の温度を送水温度ＴＳとして計測する送水温度センサ、１１は還ヘッダ８に戻される熱源水の温度を還水温度ＴＲとして計測する還水温度センサ、１２は還ヘッダ８に戻される熱源水の流量（負荷流量）Ｑを計測する流量計、１３は制御装置である。

往ヘッダ３は、第１の往ヘッダ３−１と第２の往ヘッダ３−２とから構成され、往ヘッダ３−１と往ヘッダ３−２との間には、往ヘッダ３−１からの熱源水を往ヘッダ３−２へ圧送する２次ポンプ１４−１〜１４−ｎとバイパス弁１５が設けられている。
還ヘッダ８は、第１の還ヘッダ８−１と第２の還ヘッダ８−２とから構成され、還ヘッダ８−１と還ヘッダ８−２との間に、還水温度センサ１１と流量計１２が設けられている。

このツーポンプシステムにおいて、１次ポンプ２−１〜２−Ｎにより圧送された送水は、熱源機１−１〜１−Ｎにより熱源水とされ、往ヘッダ３において混合され、往水管路４−１〜４−Ｍを介して負荷機器５−１〜５−Ｍへ供給される。そして、負荷機器５−１〜５−Ｍにおいて熱交換され、還水管路６−１〜６−Ｍを介して還ヘッダ８に戻され、再び１次ポンプ２−１〜２−Ｎによって圧送され、以上の経路を循環する。例えば、熱源機１−１〜１−Ｎを冷凍機とした場合、熱源水は冷水とされ、上述した経路を循環する。熱源機１−１〜１−Ｎを加熱機とした場合、熱源水は温水とされ、上述した経路を循環する。

制御装置１３は、送水温度センサ１０からの送水温度ＴＳ，還水温度センサ１１からの還水温度ＴＲおよび流量計１２からの負荷流量Ｑから、（ＴＲ−ＴＳ）×Ｑ×比熱＝Ｗとして現在の負荷熱量Ｗを求め、この求めた負荷熱量Ｗに基づいて熱源機１−１〜１−Ｎの運転台数を制御する。

例えば、予め定められている運転順序テーブルに従い、負荷熱量Ｗが所定値Ｗ１に達するまでは指定順位１番の熱源機１−１を運転し、負荷熱量Ｗが所定値Ｗ１を超えれば、熱源機１−１に加えて指定順位２番の熱源機１−２の運転を開始する。なお、熱源機１に対して補機として設けられている１次ポンプ２は、熱源機１と同時に運転され、定格流量の熱源水を往ヘッダ３−１に供給する。

また、制御装置１３は、流量計１２からの負荷流量Ｑに基づいて、２次ポンプ１４−１〜１４−ｎの運転台数を制御する。例えば、予め定められている運転順序テーブルに従い、負荷流量Ｑが所定値Ｑ１に達するまでは指定順位１番の２次ポンプ１４−１を運転し、負荷流量Ｑが所定値Ｑ１を超えれば、２次ポンプ１４−１に加えて指定順位２番の２次ポンプ１４−２の運転を開始する。

特開２０００−２５７９３８号公報

上述したツーポンプシステムでは、通常、１次ポンプ２と２次ポンプ１４とは規格が異なるものが使用され、両者の定格流量は同一ではない。例えば、１次ポンプ２としてその定格流量が１台当たり２００ｍ³ ／ｈのものが使用され、２次ポンプ１４としてその定格流量が１台当たり１５０ｍ³ ／ｈのものが使用される。

制御装置１３は、負荷熱量Ｗに応じて熱源機１−１〜１−Ｎの運転台数を制御する一方、負荷流量Ｑに基づいて２次ポンプ１４−１〜１４−ｎの運転台数を制御する。この場合、負荷熱量Ｗが足りていれば熱源機１の増段は行わないので、例えば、熱源機１を２台運転している状態で、２次ポンプ１４を３台運転するというような状態が生じる。すなわち、１次ポンプ２を２台運転することによって４００ｍ³ ／ｈ（２×２００ｍ³ ／ｈ）の熱源水を往ヘッダ３−１へ供給している状態で、往ヘッダ３−２から負荷機器５側へ４５０ｍ³ ／ｈ（３×１５０ｍ³ ／ｈ）の熱源水を供給するというような状態が生じる。

このように、熱源側（１次側）と負荷側（２次側）の流量バランスが崩れ、２次側流量（４５０ｍ³ ／ｈ）＞１次側流量（４００ｍ³ ／ｈ）となると、負荷機器５からの還水は熱源機１側には行かず、還ヘッダ８−１からバイパス管路９を通して往ヘッダ３−１へ至り、２次ポンプ１４によって往ヘッダ３−２へ圧送され、負荷機器５へと流れるようになる。

これにより、熱源機１を冷凍機とした場合、送水温度が上昇してしまうことになる。この場合、送水温度の上昇によって負荷熱量Ｗが増大するので、制御装置１３は熱源機１の増段を図ろうとするが、送水温度が一度上昇してしまってから熱源機１を増段しても、熱源機１の立ち上がり時間が長かったりすると、送水温度が設定温度となるまでに時間がかかり、居住者の快適度に影響が出る。熱源機１を加熱機とした場合も同様であり、送水温度が下降してしまうことから、熱源機１の増段後、送水温度が設定温度となるまでに時間がかかり、居住者の快適度に影響が出る。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、１次側と２次側の流量バランスの崩れをなくし、送水温度の変動を抑制し、快適で安定した空調制御を実現することが可能な運転台数制御方法および装置を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、上述した熱源システムにおいて、運転中の１次ポンプの定格流量の合計値を１次側流量として求め、還ヘッダに戻される熱源水の流量を２次側流量として計測し、この２次側流量と１次側流量とを比較し、２次側流量が１次側流量よりも大きい場合、熱源機の運転台数を増段するようにしたものである。
この発明によれば、還ヘッダに戻される熱源水の流量（負荷流量）が運転中の１次ポンプの定格流量の合計値よりも大きくなると、すなわち２次側流量が１次側流量よりも大きくなると（２次側流量＞１次側流量）、負荷機器が要求する負荷熱量などの要求負荷量に拘わらず、熱源機の運転台数が増段される。これにより、常時、１次側流量≧２次側流量となるような制御が行われるようになり、１次側と２次側の流量バランスの崩れがなくなる。

本発明によれば、２次側流量（運転中の１次ポンプの定格流量の合計値）と１次側流量（負荷流量）とを比較し、２次側流量が１次側流量よりも大きい場合、熱源機の運転台数を増段するようにしたので、常時、１次側流量≧２次側流量となるような制御が行われるようになり、１次側と２次側の流量バランスの崩れをなくし、送水温度の変動を抑制し、快適で安定した空調制御を実現することができるようになる。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明に係る運転台数制御方法の実施に用いる運転台数制御装置を含む熱源システムの一例を示す計装図である。同図において、図４と同一符号は図４を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。

この実施の形態では、制御装置（運転台数制御装置）１３に、運転台数制御機能の一部として、負荷流量による熱源機の増段補正機能を設けている。なお、制御装置１３は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるソフトウェアによって実現される。

図２に制御装置１３のハードウェア構成の概略を示す。同図において、１３ＡはＣＰＵ、１３ＢはＲＡＭ、１３Ｃは記憶装置、１３Ｄ，１３Ｅはインターフェイスである。ＣＰＵ１３Ａは、インターフェイス１３Ｄを介して与えられる各種入力情報を得て、ＲＡＭ１３Ｂにアクセスしながら、記憶装置１３Ｃに格納されているプログラムに従って動作する。

記憶装置１３Ｃには、本実施の形態特有のプログラムとして、熱源機１や２次ポンプ１４の運転台数を制御する運転台数制御プログラムが格納されている。この運転台数制御プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録された状態で提供され、この記録媒体から読み出されて記憶装置１３Ｃにインストールされている。

以下、図３に示すフローチャートに基づき、上述した運転台数制御プログラムに従うＣＰＵ１３Ａの処理動作について説明する。
ＣＰＵ１３Ａは、送水温度センサ１０からの送水温度ＴＳ，還水温度センサ１１からの還水温度ＴＲおよび流量計１２からの負荷流量Ｑを読み取る（ステップ４０１）。なお、この実施の形態では、流量計１２からの流量を移動平均し、この移動平均した後の流量を負荷流量Ｑの計測値として用いる。

そして、この送水温度ＴＳ，還水温度ＴＲおよび負荷流量Ｑから、（ＴＲ−ＴＳ）×Ｑ×比熱＝Ｗとして現在の負荷熱量Ｗを求め（ステップ４０２）、この求めた負荷流量Ｗに基づいて熱源機１の運転台数を決定し（ステップ４０３）、熱源機１の増減段を図る（ステップ４０４）。

例えば、予め定められている運転順序テーブルに従い、負荷熱量Ｗが所定値Ｗ１に達するまでは熱源機１の運転台数を１台とし、指定順位１番の熱源機１−１を運転する。この場合、熱源機１−１の運転と同時に、熱源機１−１に対して補機として設けられている１次ポンプ２−１も運転される。負荷熱量Ｗが所定値Ｗ１を超えれば、熱源機１の運転台数を２台とし、熱源機１−１に加え、指定順位２番の熱源機１−２を運転する。この場合、熱源機１−２の運転と同時に、熱源機１−２に対して補機として設けられている１次ポンプ２−２も運転される。

また、ＣＰＵ１３Ａは、ステップ４０１で計測した負荷流量Ｑに基づいて、２次ポンプ１４の運転台数を決定し（ステップ４０５）、２次ポンプ１４の増減段を図る（ステップ４０６）。例えば、予め定められている運転順序テーブルに従い、負荷流量Ｑが所定値Ｑ１に達するまでは２次ポンプ１４の運転台数を１台とし、指定順位１番の２次ポンプ１４−１を運転する。負荷流量Ｑが所定値Ｑ１を超えれば、２次ポンプ１４の運転台数を２台とし、２次ポンプ１４−１に加え、指定順位２番の２次ポンプ１４−２を運転する。

また、ＣＰＵ１３Ａは、運転中の１次ポンプ２の定格流量の合計値を１次側流量として求め（ステップ４０７）、ステップ４０１で計測した負荷流量Ｑを２次側流量とし、この２次側流量と１次側流量とを比較する（ステップ４０８）。ここで、２次側流量が１次側流量よりも大きければ（２次側流量＞１次側流量：ステップ４０８のＹＥＳ）、負荷熱量Ｗに拘わらず、熱源機１の増段（増段補正）を図る（ステップ４０９）。２次側流量が１次側流量以下であれば（１次側流量≧２次側流量：ステップ４０８のＮＯ）、熱源機１の運転台数は現状を維持する。これにより、常時、１次側流量≧２次側流量となるような制御が行われるようになり、１次側と２次側の流量バランスの崩れがなくなる。

例えば、今、熱源機１を２台運転している状態で、２次ポンプ１４を３台運転するというような状態が生じたとする。すなわち、１次ポンプ２を２台運転することによって４００ｍ³ ／ｈ（２×２００ｍ³ ／ｈ）の熱源水を往ヘッダ３−１へ供給している状態で、往ヘッダ３−２から負荷機器５側へ４５０ｍ³ ／ｈ（３×１５０ｍ³ ／ｈ）の熱源水を供給するというような状態が生じたする。

この場合、本実施の形態では、１次側流量が４００ｍ³ ／ｈとして求められ、２次側流量が４５０ｍ³ ／ｈとして計測されるので、２次側流量＞１次側流量となり、熱源機１の増段補正が実行される。これにより、１次側流量が６００ｍ³ ／ｈとされ、すなわち１次側流量≧２次側流量となるような制御が行われ、１次側と２次側の流量バランスの崩れが直ちに解消される。なお、この場合、１次側流量（６００ｍ³ ／ｈ）と２次側流量（４５０ｍ³ ／ｈ）との差である１５０ｍ³ ／ｈの熱源水は、バイパス管路９を通して還ヘッダ８−１へ流れる。

このように、本実施の形態では、常時、１次側流量≧２次側流量となるような制御が行われるようになり、１次側と２次側の流量バランスの崩れをなくし、送水温度の変動を抑制し、快適で安定した空調制御を実現することができるようになる。

なお、上述した実施の形態では、２次側流量＞１次側流量の場合に熱源機１の増段補正を実行するようにしたが、２次側流量≧１次側流量の場合に熱源機１の増段補正を実行するようにしてもよい。この場合、１次側流量＞２次側流量であれば、熱源機１の運転台数は現状を維持することになる。本発明において、２次側流量が１次側流量よりも大きい場合とは、２次側流量＞１次側流量の場合だけではなく、２次側流量≧１次側流量の場合もその定義に含まれるものである。

また、上述した実施の形態では、流量計１２からの流量を移動平均し、この移動平均した後の流量を負荷流量Ｑの計測値として用いたが、流量計１２からの流量をそのまま負荷流量Ｑとして用いてもよいことは言うまでもない。
また、上述した実施の形態では、負荷機器が要求する要求負荷量として、送水温度ＴＳ，還水温度ＴＲおよび負荷流量Ｑから現在の負荷熱量Ｗを求め、この求めた負荷熱量Ｗに基づいて熱源機１の運転台数を決定するようにしたが、負荷流量Ｑに基づいて熱源機１の運転台数を決定するようにしてもよい。

本発明に係る運転台数制御方法の実施に用いる運転台数制御装置を含む熱源システムの一例を示す計装図である。 この熱源システムにおける制御装置（運転台数制御装置）のハードウェア構成の概略を示す図である。 この制御装置のＣＰＵが実行する運転台数制御プログラムに従う処理動作を示すフローチャートである。 従来の熱源システムの一例として示したツーポンプシステムの計装図である。

符号の説明

１（１−１〜１−Ｎ）…熱源機、２（２−１〜２−Ｎ）…１次ポンプ、３（３−１，３−２）…往ヘッダ、４（４−１〜４−Ｍ）…往水管路、５（５−１〜５−Ｍ）…負荷機器、６（６−１〜６−Ｍ）…還水管路、７（７−１〜７−Ｍ）…流量調整弁、８（８−１，８−２）…還ヘッダ、９…バイパス管路、１０…送水温度センサ、１１…還水温度センサ、１２…流量計、１３…制御装置、１４（１４−１〜１４−ｎ）…２次ポンプ、１５…バイパス弁、１３Ａ…ＣＰＵ、１３Ｂ…ＲＡＭ、１３Ｃ…記憶装置、１３Ｄ，１３Ｅ…インターフェース。

Claims (2)

1. 熱源水を生成する第１〜第Ｎ（Ｎ≧２）の熱源機と、この第１〜第Ｎの熱源機の補機として同時に運転され当該熱源機が生成する熱源水を搬送する第１〜第Ｎの１次ポンプと、前記第１〜第Ｎの熱源機からの熱源水を混合する第１の往ヘッダと、この第１の往ヘッダからの熱源水を第２の往ヘッダに圧送する複数の２次ポンプと、前記第２の往ヘッダからの熱源水の供給を受ける負荷機器と、この負荷機器において熱交換された熱源水が戻される還ヘッダと、前記第１の往ヘッダと前記還ヘッダとを連通させるバイパス管路とを備えた熱源システムに適用され、前記負荷機器が要求する要求負荷量に基づいて前記熱源機の運転台数を制御し、前記還ヘッダに戻される熱源水の流量に基づいて前記２次ポンプの運転台数を制御する運転台数制御方法において、
   運転中の前記１次ポンプの定格流量の合計値を１次側流量として求めるステップと、
   前記還ヘッダに戻される熱源水の流量を２次側流量として計測するステップと、
   前記２次側流量と前記１次側流量とを比較し、２次側流量が１次側流量よりも大きい場合、前記熱源機の運転台数を増段するステップと
   を備えたことを特徴とする運転台数制御方法。
2. 熱源水を生成する第１〜第Ｎ（Ｎ≧２）の熱源機と、この第１〜第Ｎの熱源機の補機として同時に運転され当該熱源機が生成する熱源水を搬送する第１〜第Ｎの１次ポンプと、前記第１〜第Ｎの熱源機からの熱源水を混合する第１の往ヘッダと、この第１の往ヘッダからの熱源水を第２の往ヘッダに圧送する複数の２次ポンプと、前記第２の往ヘッダからの熱源水の供給を受ける負荷機器と、この負荷機器において熱交換された熱源水が戻される還ヘッダと、前記第１の往ヘッダと前記還ヘッダとを連通させるバイパス管路とを備えた熱源システムに用いられ、前記負荷機器が要求する要求負荷量に基づいて前記熱源機の運転台数を制御し、前記還ヘッダに戻される熱源水の流量に基づいて前記２次ポンプの運転台数を制御する運転台数制御装置において、
   運転中の前記１次ポンプの定格流量の合計値を１次側流量として求める手段と、
   前記還ヘッダに戻される熱源水の流量を２次側流量として計測する手段と、
   前記２次側流量と前記１次側流量とを比較し、２次側流量が１次側流量よりも大きい場合、前記熱源機の運転台数を増段する手段と
   を備えたことを特徴とする運転台数制御装置。
   

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