JP2007303725A - 熱源機運転台数決定装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】補機として設けられたポンプなども含めて、トータルの熱源機の運転コストを低減する。
【解決手段】例えば、現在運転中の熱源機の数を2台とした場合、その2台の熱源機の組合せにおける各熱源機(G)、各1次ポンプ(P)、各冷却水ポンプ(CP)および冷却塔ファン(CF)の運転コストの合計値を現在の運転コストCOST2として求め、熱源機を1台とした場合の運転コストCOST1、熱源機を3台とした場合の運転コストCOST3と比較し、最も運転コストの安い熱源機の組合せを運転する熱源機の組合せとして決定する。なお、冷却塔ファンCFの運転コストは、比較的小さいので、運転コストの算出に含めなくてもよい。冷却水ポンプCPの運転コストも含めないようにしてもよい。
【選択図】 図1
【解決手段】例えば、現在運転中の熱源機の数を2台とした場合、その2台の熱源機の組合せにおける各熱源機(G)、各1次ポンプ(P)、各冷却水ポンプ(CP)および冷却塔ファン(CF)の運転コストの合計値を現在の運転コストCOST2として求め、熱源機を1台とした場合の運転コストCOST1、熱源機を3台とした場合の運転コストCOST3と比較し、最も運転コストの安い熱源機の組合せを運転する熱源機の組合せとして決定する。なお、冷却塔ファンCFの運転コストは、比較的小さいので、運転コストの算出に含めなくてもよい。冷却水ポンプCPの運転コストも含めないようにしてもよい。
【選択図】 図1
Description
この発明は、外部負荷が要求する負荷熱量や負荷流量などの要求負荷量に基づいて熱源機の運転台数を決定する熱源機運転台数決定装置および方法に関するものである。
従来より、テナントビルなどにおいては、複数の熱源機とこれら熱源機のそれぞれに補機として設けられたポンプとを主要構成要素とする熱源システムを設け、ポンプより圧送した熱源水を熱源機により冷却あるいは加熱し、往ヘッダにおいて混合し、往水管路を介して空調機やファンコイルなどの外部負荷に供給するようにしている。外部負荷において熱交換された熱源水は、還水管路を介して還ヘッダに戻され、再びポンプによって圧送され、以上の経路を循環する。例えば、熱源機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。
この熱源システムには熱源機の運転台数を決定する運転台数決定装置が設けられる。運転台数決定装置は、往ヘッダから外部負荷への熱源水の温度(往水温度)TS,還ヘッダに戻される熱源水の温度(還水温度)TRおよび還ヘッダに戻される熱源水の流量(負荷流量)Fとから、F×(TR−TS)×比熱=Qとして現在の負荷熱量Qを求め、この求めた現在の負荷熱量Q又は負荷流量F(Q,F:要求負荷量)に対して増減段の閾値を定めて熱源機の運転台数n(n:現在運転中の熱源機の台数)を決定する(例えば、特許文献1参照)。この閾値は熱源機の定格熱量もしくは定格流量とするのが一般的である。
しかしながら、上述した熱源システムでは、例えば部分負荷時の運転効率が良い熱源機を用いたような場合、現在の熱源機の運転台数をn台(n≧1)とした時、n+1台の運転時の方が運転コストが安くなるにも拘わらず、またCO2 排出量などの環境負荷が減るにも拘わらず、n台の運転が続けられるというような問題があった。
例えば、圧縮機にインバータを付設したインバータ式のターボ冷凍機(以下、INVターボ冷凍機と呼ぶ)は、一般的に冷却水温度が低いときに部分負荷時の運転効率が良いという特性(図15)を持っている。このINVターボ冷凍機を最大負荷で使用した場合、運転効率が悪くなる。この場合、INVターボ冷凍機を1台増やし、n+1台で負荷を賄えば、負荷率が下がって運転効率が良くなり、トータルの運転コストが安くなると考えられるにも拘わらず、従来の熱源システムではn台のINVターボ冷凍機の運転が続けられる。
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、補機として設けられたポンプなども含めて、トータルの熱源機の運転コストや環境負荷などを低減することができる熱源機運転台数決定装置および方法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、 第1〜第N(N≧2)の熱源機と、この第1〜第Nの熱源機に対して補機として各個に設けられた第1〜第Nのポンプと、第1〜第Nの熱源機からの熱源水を受ける往ヘッダと、この往ヘッダから送水される熱源水の供給を受ける外部負荷と、この外部負荷において熱交換された熱源水を第1〜第Nのポンプを介して第1〜第Nの熱源機に戻す還ヘッダと、往ヘッダと還ヘッダとを連通するバイパス管路とを備えた熱源システムに用いられ、外部負荷が要求する要求負荷量に基づいて第1〜第Nの熱源機の運転台数を決定する熱源機運転台数決定装置において、要求負荷量を賄い得る熱源機の組合せ中、その組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値が小さい組合せを、運転する熱源機の組合せとして決定する運転熱源機組合せ決定手段を設けたものである。
この発明によれば、例えば熱源機を第1の熱源機と第2の熱源機の2台とし、外部負荷が要求する負荷熱量や負荷流量などの要求負荷量を賄い得る熱源機の組合せを「第1の熱源機のみ」、「第2の熱源機のみ」、「第1の熱源機+第2の熱源機」の3通りとした場合、その組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値が小さい組合せが、運転する熱源機の組合せとして決定される。なお、本発明において、評価指標とは、電力・ガスなどの単価から求めた運転コスト、CO2 排出量などの環境負荷、電力・ガスなどを生成するのに要した1次エネルギーなどのことを指す。また、本発明において、「評価指標の合計値が小さい組合せ」とは、必ずしも「評価指標の合計値が最も小さい組合せ」でなくてもよく、例えば2番目、3番目に小さい組合せでもよいことを意味している。
本発明において、運転する熱源機の組合せの決定は、例えば次のようにして行う。現在運転中の熱源機の組合せについて、その組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値を現在の評価指標として求め、現在運転中の熱源機の組合せとは異なる要求負荷量を賄い得る別の組合(比較対象の組合せ)せについて、その組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値を比較対象の評価指標として求め、現在の評価指標および比較対象の評価指標より最も評価指標の小さい熱源機の組合せを、運転する熱源機の組合せとして決定する。
本発明において、比較対象の組合せは、現在運転中の熱源機の組合せに応じ、複数の組合せの中から選択的に決定するようにするとよい。例えば、熱源機の能力や効率などから、その合計容量が小さい順に熱源機の組合せを定めておき(例えば、セット1〜セット4)、現在運転中の熱源機の組合せが「セット2」であれば、「セット1」と「セット3」の組合せを比較対象の組合せとして決定する。これにより、全ての熱源機の組合せについて評価指数の合計値を算出するのに比べ、計算量が少なくて済む。
また、本発明において、比較対象の組合せには、異効率・等容量の熱源機の組合せ、異効率・異容量の熱源機の組合せ、等効率・等容量の熱源機の組合せなどが考えられる。
例えば、等効率・等容量の事例として、現在運転中の熱源機の数をn台(n≧2)とした場合、そのn台の熱源機の組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値を現在の評価指標として求め、n−1台の熱源機の組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値を第1の比較対象の評価指標として求め、n+1台の熱源機の組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値を第2の比較対象の評価指標として求め、この求めた現在の評価指標、第1の比較対象の評価指標および第2の比較対象の評価指標を比較し、最も評価指標の小さい熱源機の組合せを運転する熱源機の組合せとして決定する。
また、異容量の事例として、第1の熱源機を小能力の熱源機とし、第2の熱源機を大能力の熱源機とし、現在運転中の熱源機が第1の熱源機であった場合、少なくとも第1の熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた第1のポンプの評価指標の合計値を現在の評価指標として求め、また少なくとも第2の熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた第2のポンプの評価指標の合計値を比較対象の評価指標として求め、現在の評価指標よりも比較対象の評価指標の方が小さかった場合、第2の熱源機を第1の熱源機に代えて運転する熱源機として決定する。
例えば、等効率・等容量の事例として、現在運転中の熱源機の数をn台(n≧2)とした場合、そのn台の熱源機の組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値を現在の評価指標として求め、n−1台の熱源機の組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値を第1の比較対象の評価指標として求め、n+1台の熱源機の組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値を第2の比較対象の評価指標として求め、この求めた現在の評価指標、第1の比較対象の評価指標および第2の比較対象の評価指標を比較し、最も評価指標の小さい熱源機の組合せを運転する熱源機の組合せとして決定する。
また、異容量の事例として、第1の熱源機を小能力の熱源機とし、第2の熱源機を大能力の熱源機とし、現在運転中の熱源機が第1の熱源機であった場合、少なくとも第1の熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた第1のポンプの評価指標の合計値を現在の評価指標として求め、また少なくとも第2の熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた第2のポンプの評価指標の合計値を比較対象の評価指標として求め、現在の評価指標よりも比較対象の評価指標の方が小さかった場合、第2の熱源機を第1の熱源機に代えて運転する熱源機として決定する。
なお、本発明において、現在の評価指標と比較対象の評価指標との比較は必ずしも必要ではなく、要求負荷量に対してその要求負荷量を賄い得る熱源機の組合せの中から、その組合せにおける各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプなどの評価指標の合計値が最も小さくなる熱源機の組合せを求めておき、この組合せを要求負荷量をパラメータとして網羅的に記憶させたテーブルを装置内に記憶させておき、このテーブルより要求負荷量に応ずる熱源機の組合せを導き出して、運転する熱源機として決定するようにしてもよい。
また、本発明は、熱源機運転台数決定装置としてではなく、熱源機運転台数決定方法としても実現することが可能である。また、本発明において、熱源システムは、1次ポンプ方式の熱源システムでもよく、2次ポンプ方式の熱源システムでもよい。また、本発明において、熱源機は、INVターボ冷凍機に限られるものではなく、他にも色々な種類の冷凍機の使用が考えられる。また、熱源機を加熱機や熱交換器などとしてもよく、加熱機や熱交換器とした場合も冷凍機と同様、色々な種類のものの使用が考えられる。また、熱源機に補機として設けるポンプは、回転数が一定のポンプでもよいし、回転数の制御が可能なポンプであってもよい。また、運転する熱源機の組合せを決定する際の評価指標には、補機として設けられるポンプの評価指標の他、冷却塔のポンプ(冷却水ポンプ)や冷却塔のファン(冷却塔ファン)などの評価指標を含めるようにしてもよい。
本発明によれば、要求負荷量を賄い得る熱源機の組合せ中、その組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値が小さい組合せを、運転する熱源機の組合せとして決定するようにしたので、補機として設けられたポンプなども含めて、トータルの熱源機の運転コストや環境負荷などを低減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。
〔実施の形態1〕
図1は本発明に係る熱源機運転台数決定装置を含む熱源システムの一実施の形態(実施の形態1)を示す計装図である。
〔実施の形態1〕
図1は本発明に係る熱源機運転台数決定装置を含む熱源システムの一実施の形態(実施の形態1)を示す計装図である。
同図において、1は外気の温度toutを検出する外気温度センサ、2は外気の湿度RHoutを検出する外気湿度センサ、G1,G2,G3は熱源機、P1,P2,P3は熱源機G1,G2,G3への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G1,G2,G3からの熱源水を混合する往ヘッダ、4は往水管路、5は往ヘッダ3から往水管路4を介して送られてくる熱源水の供給を受ける外部負荷(空調機、ファンコイルなどの熱負荷)、6は還水管路、7は外部負荷5への熱源水の供給量をその負荷状態に応じて調整するバルブである。
8は外部負荷5において熱交換され還水管路6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から外部負荷5への熱源水の温度を往水温度TSとして計測する往水温度センサ、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を負荷流量Fとして計測する流量計、13(13A)は本発明に係る熱源機運転台数決定装置(以下、制御装置と呼ぶ)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14−1〜14−3が設けられている。また、往ヘッダ3−1と往ヘッダ3−2との間には、バルブ15と差圧計16が設けられており、2次ポンプ14−1〜14−3、バルブ15および差圧計16に対しては2次ポンプ制御装置17が設けられている。2次ポンプ制御装置17は、流量計12からの負荷流量Fを入力として2次ポンプ14−1〜14−3の運転台数を制御すると共に、差圧計16が検出する往ヘッダ3−1と3−2との間の差圧ΔPを一定に保つように、バルブ15の開度を制御する。
この熱源システムにおいて、1次ポンプP1,P2,P3により圧送された送水は、熱源機G1,G2,G3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を介して外部負荷5へ供給される。そして、外部負荷5において熱交換され、還水管路6を介して還ヘッダ8に戻され、再び1次ポンプP1,P2,P3によって圧送され、以上の経路を循環する。
なお、この熱源システムにおいて、1次ポンプP1,P2,P3は、熱源機G1,G2,G3と連動してオン/オフ(運転/停止)される。また、熱源機G1,G2,G3には補機として冷却塔C1,C2,C3が設けられている。冷却塔C(C1,C2,C3)は、冷却水ポンプCP(CP1,CP2,CP3)と冷却塔ファンCF(CF1,CF2,CF3)とを備え、冷却塔ファンCFで生成される冷却水を冷却水ポンプCPによって熱源機G(G1,G2,G3)へ圧送する。
また、この熱源システムにおいて、熱源機G1,G2,G3は何れも同効率・等容量(等能力)のINVターボ冷凍機とされている。前述したように、INVターボ冷凍機は、一般的に部分負荷時の運転効率が良くなるという特性を持っている。また、この熱源システムにおいて、1次ポンプP1,P2,P3のポンプ能力も同一とされており、この例ではその定格ポンプ能力がそれぞれ100m3 /hとされている。また、1次ポンプP1,P2,P3、冷却水ポンプCP1,CP2,CP3、冷却塔ファンCF1,CF2,CF3は、何れも回転数が一定とされ、インバータは付設されていないものとする。
制御装置13A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プログラムとによって実現される。制御装置13Aには、外気温度センサ1からの外気の温度tout、外気湿度センサ2からの外気の湿度RHout、往水温度センサ10からの往水温度TS、還水温度センサ11からの還水温度TR、流量計12からの負荷流量Fが与えられる。
また、制御装置13Aは、その特徴的な機能の1つとして、熱源機の運転台数を制御する機能に加え、運転する熱源機の組合せを決定する運転熱源機組合せ決定機能を有している。また、制御装置13Aのメモリには、1次ポンプPの動力(P1,P2,P3:同一)、冷却水ポンプCPの動力(CP1,CP2,CP3:同一)、冷却ファンCFの動力(CF1,CF2,CF3:同一)、冷却水入口温度をパラメータとする熱源機Gの負荷率と動力との関係(G1,G2,G3:同一)を示すテーブルTB1が格納されている。
〔運転する熱源機の組合せの決定〕
図2〜図6に制御装置13Aが有する運転熱源機組合せ決定機能のフローチャートを分割して示す。以下、このフローチャートに従って、制御装置13Aが有する運転熱源機組合せ決定機能について説明する。なお、このフローチャートの処理は、定周期で繰り返し実行される。
図2〜図6に制御装置13Aが有する運転熱源機組合せ決定機能のフローチャートを分割して示す。以下、このフローチャートに従って、制御装置13Aが有する運転熱源機組合せ決定機能について説明する。なお、このフローチャートの処理は、定周期で繰り返し実行される。
制御装置13Aは、ステップ101において、流量計12からの負荷流量Fを取り込む。また、ステップ102において、往水温度センサ10からの往水温度TS,還水温度センサ11からの還水温度TRおよび計測された負荷流量Fとから、F×(TR−TS)×比熱=Qとして現在の負荷熱量Qを算出する。
また、ステップ103において、外気温度センサ1からの外気の温度toutと外気湿度センサ2からの外気の湿度RHoutとから外気のエンタルピEPを算出する。そして、熱源機G1,G2,G3へのオン/オフ(運転/停止)の情報から、現在の熱源機の運転台数nを確認する(ステップ104)。
〔現在の熱源機の運転台数が1台の場合(n=1台)〕
〔現在の運転コストの算出〕
制御装置13Aは、現在の熱源機の運転台数nが1台であった場合、1次ポンプPの動力W1、冷却水ポンプCPの動力W2、冷却塔ファンCFの動力W3をテーブルTB1から取得する(ステップ105、106、107)。
〔現在の運転コストの算出〕
制御装置13Aは、現在の熱源機の運転台数nが1台であった場合、1次ポンプPの動力W1、冷却水ポンプCPの動力W2、冷却塔ファンCFの動力W3をテーブルTB1から取得する(ステップ105、106、107)。
また、ステップ102で算出した負荷熱量Qを熱源機Gの定格能力で除して熱源機Gの負荷率Rを求め(ステップ108)、ステップ103で算出した外気エンタルピEPと冷却塔ファンCFの能力より熱源機Gへ入る冷却塔Cからの冷却水の温度(冷却水入口温度)Tcwを求め(ステップ109)、この負荷率Rと冷却水入口温度TcwよりテーブルTB1から熱源機Gの動力W4を取得する(ステップ110)。
そして、制御装置13Aは、ステップ105〜110によって取得した1次ポンプPの動力W1と冷却水ポンプCPの動力W2と冷却塔ファンCFの動力W3と熱源機Gの動力W4とを加算し、現在のトータルの動力WT1を求め(ステップ111)、このトータルの動力WT1に電力・ガスなどの単価を乗じて現在の運転コストCOST1を算出する(ステップ112)。なお、トータルの動力WT1からCO2 排出量を求め、運転コストに代わる評価指標としてもよい。また、電力・ガスなどを生成するのに要した1次エネルギーを求め、これを運転コストに代わる評価指標としてもよい。
〔第1の比較対象の運転コストの算出〕
次に、制御装置13Aは、熱源機の運転台数nが2台の場合を想定し、2台の熱源機に負荷熱量Qを均等に分担させた場合の運転コストを第1の比較対象の運転コストCOST2として求める(図3:ステップ113〜120)。
次に、制御装置13Aは、熱源機の運転台数nが2台の場合を想定し、2台の熱源機に負荷熱量Qを均等に分担させた場合の運転コストを第1の比較対象の運転コストCOST2として求める(図3:ステップ113〜120)。
この場合、ステップ116では、ステップ102で算出した負荷熱量Qをn=2で除して1台当たりの負荷熱量を求め、この1台当たりの負荷熱量を熱源機Gの定格能力で除して熱源機Gの1台当たりの負荷率Rを求める。
そして、ステップ103で算出した外気エンタルピEPと冷却塔ファンCFの能力より熱源機Gの冷却水入口温度Tcwを求め(ステップ117)、ステップ116で求めた負荷率Rと冷却水入口温度TcwよりテーブルTB1から熱源機Gの1台当たりの動力W4を取得する(ステップ118)。
そして、ステップ113〜115によって取得した1次ポンプPの1台当たりの動力W1、冷却水ポンプCPの1台当たりの動力W2、冷却塔ファンCFの1台当たりの動力W3、熱源機Gの1台当たりの動力W4をそれぞれ2倍して加算し、熱源機Gを2台使用した場合のトータルの動力WT2を求め(ステップ119)、このトータルの動力WT2に電力・ガスなどの単価を乗じて熱源機Gを2台使用した場合の運転コストCOST2を算出し(ステップ120)、これを第1の比較対象の運転コストとする。
〔第2の比較対象の運転コストの算出〕
次に、制御装置13Aは、熱源機の運転台数nが3台の場合を想定し、3台の熱源機に負荷熱量Qを均等に分担させた場合の運転コストを第2の比較対象の運転コストCOST3として求める(図4:ステップ121〜128)。
次に、制御装置13Aは、熱源機の運転台数nが3台の場合を想定し、3台の熱源機に負荷熱量Qを均等に分担させた場合の運転コストを第2の比較対象の運転コストCOST3として求める(図4:ステップ121〜128)。
この場合、ステップ124では、ステップ102で算出した負荷熱量Qをn=3で除して1台当たりの負荷熱量を求め、この1台当たりの負荷熱量を熱源機Gの定格能力で除して熱源機Gの1台当たりの負荷率Rを求める。
そして、ステップ103で算出した外気エンタルピEPと冷却塔ファンCFの能力より熱源機Gの冷却水入口温度Tcwを求め(ステップ125)、ステップ124で求めた負荷率Rと冷却水入口温度TcwよりテーブルTB1から熱源機Gの1台当たりの動力W4を取得する(ステップ126)。
そして、ステップ121〜123によって取得した1次ポンプPの1台当たりの動力W1、冷却水ポンプCPの1台当たりの動力W2、冷却塔ファンCFの1台当たりの動力W3、熱源機Gの1台当たりの動力W4をそれぞれ3倍して加算し、熱源機Gを3台使用した場合のトータルの動力WT3を求め(ステップ127)、このトータルの動力WT3に電力・ガスなどの単価を乗じて熱源機Gを3台使用した場合の運転コストCOST3を算出し(ステップ128)、これを第2の比較対象の運転コストとする。
〔運転コストの比較〕
そして、ステップ105〜112で算出した現在の運転コストCOST1と、ステップ113〜120で算出した第1の比較対象の運転コストCOST2と、ステップ121〜128で算出した第2の比較対象の運転コストCOST3とを比較し(ステップ129)、第1の比較対象の運転コストCOST2が最小であった場合には熱源機Gを1台増段して2台運転とし(ステップ131)、第2の比較対象の運転コストCOST3が最小であった場合には熱源機Gを2台増段して3台運転とする(ステップ132)。現在の運転コストCOST1が最小コストであった場合は、何もせずに、現在の状態を維持する(ステップ130)。
そして、ステップ105〜112で算出した現在の運転コストCOST1と、ステップ113〜120で算出した第1の比較対象の運転コストCOST2と、ステップ121〜128で算出した第2の比較対象の運転コストCOST3とを比較し(ステップ129)、第1の比較対象の運転コストCOST2が最小であった場合には熱源機Gを1台増段して2台運転とし(ステップ131)、第2の比較対象の運転コストCOST3が最小であった場合には熱源機Gを2台増段して3台運転とする(ステップ132)。現在の運転コストCOST1が最小コストであった場合は、何もせずに、現在の状態を維持する(ステップ130)。
〔現在の熱源機の運転台数が2台の場合(n=2台)〕
〔現在の運転コストの算出〕
制御装置13Aは、現在の熱源機の運転台数nが2台であった場合(図2:ステップ104の「n=2台」)、ステップ113〜120と同様にして熱源機Gを2台使用した場合の運転コストCOST2を算出し(図5:ステップ133)、この運転コストCOST2を現在の運転コストとする。
〔現在の運転コストの算出〕
制御装置13Aは、現在の熱源機の運転台数nが2台であった場合(図2:ステップ104の「n=2台」)、ステップ113〜120と同様にして熱源機Gを2台使用した場合の運転コストCOST2を算出し(図5:ステップ133)、この運転コストCOST2を現在の運転コストとする。
〔第1、第2の比較対象の運転コストの算出〕
また、ステップ105〜112と同様にして熱源機Gを1台使用した場合の運転コストCOST1を算出し(ステップ134)、この運転コストCOST1を第1の比較対象の運転コストとする。また、ステップ121〜128と同様にして熱源機Gを3台使用した場合の運転コストCOST3を算出し(ステップ135)、この運転コストCOST3を第2の比較対象の運転コストとする。
また、ステップ105〜112と同様にして熱源機Gを1台使用した場合の運転コストCOST1を算出し(ステップ134)、この運転コストCOST1を第1の比較対象の運転コストとする。また、ステップ121〜128と同様にして熱源機Gを3台使用した場合の運転コストCOST3を算出し(ステップ135)、この運転コストCOST3を第2の比較対象の運転コストとする。
〔運転コストの比較〕
そして、ステップ133で算出した現在の運転コストCOST2と、ステップ134で算出した第1の比較対象の運転コストCOST1と、ステップ135で算出した第2の比較対象の運転コストCOST3とを比較し(ステップ136)、第1の比較対象の運転コストCOST1が最小であった場合には熱源機Gを1台減段して1台運転とし(ステップ138)、第2の比較対象の運転コストCOST3が最小であった場合には熱源機Gを1台増段して3台運転とする(ステップ139)。現在の運転コストCOST2が最小コストであった場合は、何もせずに、現在の状態を維持する(ステップ137)。
そして、ステップ133で算出した現在の運転コストCOST2と、ステップ134で算出した第1の比較対象の運転コストCOST1と、ステップ135で算出した第2の比較対象の運転コストCOST3とを比較し(ステップ136)、第1の比較対象の運転コストCOST1が最小であった場合には熱源機Gを1台減段して1台運転とし(ステップ138)、第2の比較対象の運転コストCOST3が最小であった場合には熱源機Gを1台増段して3台運転とする(ステップ139)。現在の運転コストCOST2が最小コストであった場合は、何もせずに、現在の状態を維持する(ステップ137)。
〔現在の熱源機の運転台数が3台の場合(n=3台)〕
〔現在の運転コストの算出〕
制御装置13Aは、現在の熱源機の運転台数nが3台であった場合(図2:ステップ104の「n=3台」)、ステップ121〜128と同様にして熱源機Gを3台使用した場合の運転コストCOST3を算出し(図6:ステップ140)、この運転コストCOST3を現在の運転コストとする。
〔現在の運転コストの算出〕
制御装置13Aは、現在の熱源機の運転台数nが3台であった場合(図2:ステップ104の「n=3台」)、ステップ121〜128と同様にして熱源機Gを3台使用した場合の運転コストCOST3を算出し(図6:ステップ140)、この運転コストCOST3を現在の運転コストとする。
〔第1、第2の比較対象の運転コストの算出〕
また、ステップ105〜112と同様にして熱源機Gを1台使用した場合の運転コストCOST1を算出し(ステップ141)、この運転コストCOST1を第1の比較対象の運転コストとする。また、ステップ113〜120と同様にして熱源機Gを2台使用した場合の運転コストCOST2を算出し(ステップ142)、この運転コストCOST2を第2の比較対象の運転コストとする。
また、ステップ105〜112と同様にして熱源機Gを1台使用した場合の運転コストCOST1を算出し(ステップ141)、この運転コストCOST1を第1の比較対象の運転コストとする。また、ステップ113〜120と同様にして熱源機Gを2台使用した場合の運転コストCOST2を算出し(ステップ142)、この運転コストCOST2を第2の比較対象の運転コストとする。
〔運転コストの比較〕
そして、ステップ140で算出した現在の運転コストCOST3と、ステップ141で算出した第1の比較対象の運転コストCOST1と、ステップ142で算出した第2の比較対象の運転コストCOST2とを比較し(ステップ143)、第1の比較対象の運転コストCOST1が最小であった場合には熱源機Gを2台減段して1台運転とし(ステップ145)、第2の比較対象の運転コストCOST2が最小であった場合には熱源機Gを1台減段して2台運転とする(ステップ146)。現在の運転コストCOST3が最小コストであった場合は、何もせずに、現在の状態を維持する(ステップ144)。
そして、ステップ140で算出した現在の運転コストCOST3と、ステップ141で算出した第1の比較対象の運転コストCOST1と、ステップ142で算出した第2の比較対象の運転コストCOST2とを比較し(ステップ143)、第1の比較対象の運転コストCOST1が最小であった場合には熱源機Gを2台減段して1台運転とし(ステップ145)、第2の比較対象の運転コストCOST2が最小であった場合には熱源機Gを1台減段して2台運転とする(ステップ146)。現在の運転コストCOST3が最小コストであった場合は、何もせずに、現在の状態を維持する(ステップ144)。
なお、この実施の形態1では、現在の熱源機の運転台数が1台の場合、比較対象の運転コストとしてn=3台の場合の運転コストCOST3を算出するようにしたが(ステップ121〜128)、n=3台の場合の運転コストCOST3の算出は省略してもよいと考えられる。同様の理由から、現在の熱源機の運転台数が3台の場合、n=1台の場合の運転コストCOST1の算出(ステップ141)は省略してもよいと考えられる。このようにすると、例えばn=1台の場合、n=2台の方が運転コストが安いと判断されれば、n=2台で運転され、さらにその状態で、n=3台の方や運転コストが安いと判断されると、n=3台で運転される。これにより、n=1台の場合にn=2台、n=3台の場合の運転コストを算出する方式と同じ結果が得られる。
また、この実施の形態1では、運転コストCOST1,COST2,COST3の算出に冷却水ポンプCPの運転コストや冷却塔ファンCFの運転コストを含めるようにしたが、冷却塔ファンCFの運転コストは比較的小さいので、運転コストCOST1,COST2,COST3の算出に含めないようにしてもよい。また、冷却水ポンプCPの運転コストも含めないようにしてもよい。
また、例えば、現在の熱源機の運転台数が2台であった場合、n=1台の熱源機の組合せでは要求負荷熱量を賄えない場合がある。このような場合、n=1台の熱源機の組合せは、比較対象の熱源機の組合せから除外する。
〔実施の形態2〕
図7は本発明に係る熱源機運転台数決定装置を含む熱源システムの他の実施の形態(実施の形態2)を示す計装図である。同図において、図1と同一符号は図1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。
図7は本発明に係る熱源機運転台数決定装置を含む熱源システムの他の実施の形態(実施の形態2)を示す計装図である。同図において、図1と同一符号は図1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。
この熱源システムは、その基本的な構成において、図1に示した熱源システムと変わるところはない。図7では、説明上、熱源機Gを熱源機G1とG2の2台としている。また、熱源機G1とG2をINVターボ冷凍機とし、その能力比を1:2としている(G1:小能力、G2:大能力)。また、熱源機G1とG2の能力比に従って、1次ポンプP1の定格ポンプ能力は100m3 /h、1次ポンプP2の定格ポンプ能力は200m3 /hとされている。
以下、実施の形態1の熱源システムにおける制御装置13Aと区別するために、実施の形態2における制御装置13を制御装置13Bとして説明を進める。制御装置13Bは、制御装置13Aと同様、その特徴的な機能の1つとして、熱源機の運転台数を制御する機能に加え、運転する熱源機の組合せを決定する運転熱源機組合せ決定機能を有している。
また、制御装置13Bのメモリには、1次ポンプP1の動力、1次ポンプP2の動力、冷却水ポンプCP1の動力、冷却水ポンプCP2の動力、冷却ファンCF1の動力、冷却ファンCF2の動力、冷却水入口温度をパラメータとする小能力の熱源機G1の負荷率と動力との関係、冷却水入口温度をパラメータとする大能力の熱源機G2の負荷率と動力との関係を示すテーブルTB2が格納されている。
〔運転する熱源機の組合せの決定〕
図8〜図13に制御装置13Bが有する運転熱源機組合せ決定機能のフローチャートを分割して示す。以下、このフローチャートに従って、制御装置13Bが有する運転熱源機組合せ決定機能について説明する。なお、このフローチャートの処理は、定周期で繰り返し実行される。
図8〜図13に制御装置13Bが有する運転熱源機組合せ決定機能のフローチャートを分割して示す。以下、このフローチャートに従って、制御装置13Bが有する運転熱源機組合せ決定機能について説明する。なお、このフローチャートの処理は、定周期で繰り返し実行される。
制御装置13Bは、ステップ201において、流量計12からの負荷流量Fを取り込む。また、ステップ202において、往水温度センサ10からの往水温度TS,還水温度センサ11からの還水温度TRおよび計測された負荷流量Fとから、F×(TR−TS)×比熱=Qとして現在の負荷熱量Qを算出する。
また、ステップ203において、外気温度センサ1からの外気の温度toutと外気湿度センサ2からの外気の湿度RHoutとから外気のエンタルピEPを算出する。そして、熱源機G1,G2へのオン/オフ(運転/停止)の情報から、現在の運転中の熱源機の組合せ確認する(ステップ204)。
〔現在の運転中の熱源機が小能力の場合(熱源機G1のみの運転)〕
〔現在の運転コストの算出〕
制御装置13Bは、現在の運転中の熱源機が小能力の熱源機G1であった場合、1次ポンプP1の動力W1A、冷却水ポンプCP1の動力W2A、冷却塔ファンCF1の動力W3AをテーブルTB2から取得する(ステップ205、206、207)。
〔現在の運転コストの算出〕
制御装置13Bは、現在の運転中の熱源機が小能力の熱源機G1であった場合、1次ポンプP1の動力W1A、冷却水ポンプCP1の動力W2A、冷却塔ファンCF1の動力W3AをテーブルTB2から取得する(ステップ205、206、207)。
また、ステップ202で算出した負荷熱量Qを熱源機G1の定格能力で除して熱源機G1の負荷率R1を求め(ステップ208)、ステップ203で算出した外気エンタルピEPと冷却塔ファンCF1の能力より熱源機G1への冷却水入口温度Tcw1を求め(ステップ209)、この負荷率R1と冷却水入口温度Tcw1よりテーブルTB2から熱源機G1の動力W4Aを取得する(ステップ210)。
そして、制御装置13Bは、ステップ205〜210によって取得した1次ポンプP1の動力W1Aと冷却ポンプCP1の動力W2Aと冷却塔ファンCF1の動力W3Aと熱源機G1の動力W4Aとを加算し、現在のトータルの動力WT1を求め(ステップ211)、このトータルの動力WT1に電力・ガスなどの単価を乗じて現在の運転コストCOST1を算出する(ステップ212)。なお、トータルの動力WT1からCO2 排出量を求め、運転コストに代わる評価指標としてもよい。また、電力・ガスなどを生成するのに要した1次エネルギーを求め、これを運転コストに代わる評価指標としてもよい。
〔第1の比較対象の運転コストの算出〕
次に、制御装置13Bは、大能力の熱源機G2を運転した場合を想定し、熱源機G2に負荷熱量Qを全て賄わせた場合の運転コストCOST2を第1の比較対象の運転コストとして求める(図9:ステップ213〜220)。
次に、制御装置13Bは、大能力の熱源機G2を運転した場合を想定し、熱源機G2に負荷熱量Qを全て賄わせた場合の運転コストCOST2を第1の比較対象の運転コストとして求める(図9:ステップ213〜220)。
この場合、制御装置13Bは、1次ポンプP2の動力W1B、冷却水ポンプCP2の動力W2B、冷却塔ファンCF2の動力W3BをテーブルTB2から取得する(ステップ213、214、215)。
また、ステップ202で算出した負荷熱量Qを熱源機G2の定格能力で除して熱源機G2の負荷率R2を求め(ステップ216)、ステップ203で算出した外気エンタルピEPと冷却塔ファンCF2の能力より熱源機G2への冷却水入口温度Tcw2を求め(ステップ217)、この負荷率R2と冷却水入口温度Tcw2よりテーブルTB2から熱源機G2の動力W4Bを取得する(ステップ218)。
そして、ステップ213〜215によって取得した1次ポンプP2の動力W1Bと冷却ポンプCP2の動力W2Bと冷却塔ファンCF2の動力W3Bと熱源機G2の動力W4Bとを加算し、現在のトータルの動力WT2を求め(ステップ219)、このトータルの動力WT2に電力・ガスなどの単価を乗じて大能力の熱源機G2を使用した場合の運転コストCOST2を算出し(ステップ220)、これを第1の比較対象の運転コストとする。
〔第2の比較対象の運転コストの算出〕
次に、制御装置13Bは、小能力の熱源機G1と大能力の熱源機G2を同時に運転した場合を想定し、熱源機G1および熱源機G2に負荷熱量Qを能力比で按分させた場合の小能力の運転コストCOST3A(図10:ステップ221〜228)および大能力の運転コストCOST3B(図11:ステップ229〜236)を求め、この求めた運転コストCOST3AとCOST3Bとを加算して小能力の熱源機G1と大能力の熱源機G2を同時に使用した場合の運転コストCOST3を算出し(ステップ237)、これを第2の比較対象の運転コストとする。
次に、制御装置13Bは、小能力の熱源機G1と大能力の熱源機G2を同時に運転した場合を想定し、熱源機G1および熱源機G2に負荷熱量Qを能力比で按分させた場合の小能力の運転コストCOST3A(図10:ステップ221〜228)および大能力の運転コストCOST3B(図11:ステップ229〜236)を求め、この求めた運転コストCOST3AとCOST3Bとを加算して小能力の熱源機G1と大能力の熱源機G2を同時に使用した場合の運転コストCOST3を算出し(ステップ237)、これを第2の比較対象の運転コストとする。
〔運転コストの比較〕
そして、ステップ205〜212で算出した現在の運転コストCOST1と、ステップ213〜220で算出した第1の比較対象の運転コストCOST2と、ステップ221〜237で算出した第2の比較対象の運転コストCOST3とを比較し(ステップ238)、第1の比較対象の運転コストCOST2が最小であった場合には、現在運転している小能力の熱源機G1に代えて、大能力の熱源機G2を運転する(ステップ240)。第2の比較対象の運転コストCOST3が最小であった場合には、現在運転している小能力の熱源機G1に加えて、大能力の熱源機G2を運転する(ステップ241)。現在の運転コストCOST1が最小コストであった場合は、何もせずに、現在の状態を維持する(ステップ239)。
そして、ステップ205〜212で算出した現在の運転コストCOST1と、ステップ213〜220で算出した第1の比較対象の運転コストCOST2と、ステップ221〜237で算出した第2の比較対象の運転コストCOST3とを比較し(ステップ238)、第1の比較対象の運転コストCOST2が最小であった場合には、現在運転している小能力の熱源機G1に代えて、大能力の熱源機G2を運転する(ステップ240)。第2の比較対象の運転コストCOST3が最小であった場合には、現在運転している小能力の熱源機G1に加えて、大能力の熱源機G2を運転する(ステップ241)。現在の運転コストCOST1が最小コストであった場合は、何もせずに、現在の状態を維持する(ステップ239)。
〔現在の運転中の熱源機が大能力の場合(熱源機G2のみの運転)〕
〔現在の運転コストの算出〕
制御装置13Bは、現在の運転中の熱源機が大能力の熱源機G2であった場合(図8:ステップ204の「大能力」)、ステップ213〜220と同様にして大能力の熱源機G1を使用した場合の運転コストCOST2を算出し(図12:ステップ242)、この運転コストCOST2を現在の運転コストとする。
〔現在の運転コストの算出〕
制御装置13Bは、現在の運転中の熱源機が大能力の熱源機G2であった場合(図8:ステップ204の「大能力」)、ステップ213〜220と同様にして大能力の熱源機G1を使用した場合の運転コストCOST2を算出し(図12:ステップ242)、この運転コストCOST2を現在の運転コストとする。
〔第1、第2の比較対象の運転コストの算出〕
また、ステップ205〜212と同様にして小能力の熱源機G1を使用した場合の運転コストCOST1を算出し(ステップ243)、この運転コストCOST1を第1の比較対象の運転コストとする。また、ステップ221〜237と同様にして小能力の熱源機G1と大能力の熱源機G2とを同時に使用した場合の運転コストCOST3を算出し(ステップ244)、この運転コストCOST3を第2の比較対象の運転コストとする。
また、ステップ205〜212と同様にして小能力の熱源機G1を使用した場合の運転コストCOST1を算出し(ステップ243)、この運転コストCOST1を第1の比較対象の運転コストとする。また、ステップ221〜237と同様にして小能力の熱源機G1と大能力の熱源機G2とを同時に使用した場合の運転コストCOST3を算出し(ステップ244)、この運転コストCOST3を第2の比較対象の運転コストとする。
〔運転コストの比較〕
そして、ステップ242で算出した現在の運転コストCOST2と、ステップ243で算出した第1の比較対象の運転コストCOST1と、ステップ244で算出した第2の比較対象の運転コストCOST3とを比較し(ステップ245)、第1の比較対象の運転コストCOST1が最小であった場合には、現在運転している大能力の熱源機G2に代えて、小能力の熱源機G1を運転する(ステップ247)。第2の比較対象の運転コストCOST3が最小であった場合には、現在運転している大能力の熱源機G2に加えて、小能力の熱源機G1を運転する(ステップ248)。現在の運転コストCOST2が最小コストであった場合は、何もせずに、現在の状態を維持する(ステップ246)。
そして、ステップ242で算出した現在の運転コストCOST2と、ステップ243で算出した第1の比較対象の運転コストCOST1と、ステップ244で算出した第2の比較対象の運転コストCOST3とを比較し(ステップ245)、第1の比較対象の運転コストCOST1が最小であった場合には、現在運転している大能力の熱源機G2に代えて、小能力の熱源機G1を運転する(ステップ247)。第2の比較対象の運転コストCOST3が最小であった場合には、現在運転している大能力の熱源機G2に加えて、小能力の熱源機G1を運転する(ステップ248)。現在の運転コストCOST2が最小コストであった場合は、何もせずに、現在の状態を維持する(ステップ246)。
〔現在の運転中の熱源機が小能力と大能力の場合(熱源機G1とG2の同時運転中)〕
〔現在の運転コストの算出〕
制御装置13Bは、現在の運転中の熱源機が小能力の熱源機G1と大能力の熱源機G2であった場合(図8:ステップ204の「小能力+大能力」)、ステップ221〜237と同様にして熱源機G1と熱源機G2を同時に運転した場合の運転コストCOST3を算出し(図13:ステップ249)、この運転コストCOST3を現在の運転コストとする。
〔現在の運転コストの算出〕
制御装置13Bは、現在の運転中の熱源機が小能力の熱源機G1と大能力の熱源機G2であった場合(図8:ステップ204の「小能力+大能力」)、ステップ221〜237と同様にして熱源機G1と熱源機G2を同時に運転した場合の運転コストCOST3を算出し(図13:ステップ249)、この運転コストCOST3を現在の運転コストとする。
〔第1、第2の比較対象の運転コストの算出〕
また、ステップ205〜212と同様にして小能力の熱源機G1を使用した場合の運転コストCOST1を算出し(ステップ250)、この運転コストCOST1を第1の比較対象の運転コストとする。また、ステップ213〜220と同様にして大能力の熱源機G2を使用した場合の運転コストCOST2を算出し(ステップ251)、この運転コストCOST2を第2の比較対象の運転コストとする。
また、ステップ205〜212と同様にして小能力の熱源機G1を使用した場合の運転コストCOST1を算出し(ステップ250)、この運転コストCOST1を第1の比較対象の運転コストとする。また、ステップ213〜220と同様にして大能力の熱源機G2を使用した場合の運転コストCOST2を算出し(ステップ251)、この運転コストCOST2を第2の比較対象の運転コストとする。
〔運転コストの比較〕
そして、ステップ249で算出した現在の運転コストCOST3と、ステップ250で算出した第1の比較対象の運転コストCOST1と、ステップ251で算出した第2の比較対象の運転コストCOST2とを比較し(ステップ252)、第1の比較対象の運転コストCOST1が最小であった場合には、大能力の熱源機G1を運転を停止して小能力の熱源機G1のみの運転とする(ステップ254)。第2の比較対象の運転コストCOST2が最小であった場合には、小能力の熱源機G1の運転を停止して、大能力の熱源機G2のみの運転とする(ステップ255)。現在の運転コストCOST3が最小コストであった場合は、何もせずに、現在の状態を維持する(ステップ253)。
そして、ステップ249で算出した現在の運転コストCOST3と、ステップ250で算出した第1の比較対象の運転コストCOST1と、ステップ251で算出した第2の比較対象の運転コストCOST2とを比較し(ステップ252)、第1の比較対象の運転コストCOST1が最小であった場合には、大能力の熱源機G1を運転を停止して小能力の熱源機G1のみの運転とする(ステップ254)。第2の比較対象の運転コストCOST2が最小であった場合には、小能力の熱源機G1の運転を停止して、大能力の熱源機G2のみの運転とする(ステップ255)。現在の運転コストCOST3が最小コストであった場合は、何もせずに、現在の状態を維持する(ステップ253)。
なお、例えば、現在の熱源機の運転台数が大能力であった場合、小能力の熱源機では要求負荷熱量を賄えない場合がある。このような場合、小能力の熱源機のみの組合せは、比較対象の熱源機の組合せから除外する。
また、この実施の形態2では、現在の運転中の熱源機が小能力の熱源機G1であった場合、小能力の熱源機G1と大能力の熱源機G2とを同時に運転した場合の運転コストCOST3を比較対象の運転コストとして算出するようにしたが(ステップ221〜237)、小能力の熱源機G1と大能力の熱源機G2とを同時に運転した場合の運転コストCOST3の算出は省略してもよいと考えられる。
また、この実施の形態2においても、実施の形態1と同様、運転コストCOST1,COST2,COST3の算出に冷却塔ファンCFの運転コストや冷却水ポンプCPの運転コストを含めないようにしてもよい。
また、上述した実施の形態1,2では、現在の運転コストと比較対象の運転コストとを比較するようにしたが、負荷熱量や負荷流量などの要求負荷量に対してその要求負荷量を賄い得る熱源機の組合せの中から、その組合せにおける各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプなどの運転コストの合計値が最も安くなる熱源機の組合せを求めておき、この組合せを要求負荷量をパラメータとして網羅的に記憶させたテーブルを制御装置13Aや13Bに記憶させておき、このテーブルより要求負荷量に応ずる熱源機の組合せを導き出して、運転する熱源機の組合せとして決定するようにしてもよい。この場合、要求負荷量を賄い得る熱源機の組合せは、熱源機の特性によっては外気条件を考慮して定めるようにする。
また、上述した実施の形態1,2では、説明を簡単とするために特殊な事例として、熱源機としてその能力や効率が同じものを用いたり、熱源機として大能力と小能力の2台とした場合について説明したが、実際には熱源機としてその能力や効率が異なるものが多数用いられる。このような場合、比較対象の組合せは、現在運転中の熱源機の組合せに応じ、複数の組合せの中から選択的に決定するようにするとよい。
例えば、熱源機の能力や効率などから、その合計容量が小さい順に熱源機の組合せを定めておき(例えば、セット1〜セット4)、現在運転中の熱源機の組合せが「セット2」であれば、「セット1」と「セット3」の組合せを比較対象の組合せとして決定する。これにより、全ての熱源機の組合せについて評価指数の合計値を算出するのに比べ、計算量が少なくて済む。
熱源機の能力・効率と比較対象の組合せ(セット)の設定例を図14に示す。この例では、その合計容量が小さい順に並べたセット1〜セット4を制御装置内にセットテーブルとして格納しておき、このセットテーブルを参照し、現在運転している熱源機の組合せに対し、1セット上、1セット下に関して運転コストを算出する。
このようなセットテーブルを用いる場合には、高効率の熱源機を優先して動かすことを目的とし、合計容量が小さい行に高効率の熱源機を設定し、合計容量が増えるに従って低効率の熱源機をあわせて設定するのがよい。また、熱源機の効率が外気条件や冷却水温度によって大きく異なる場合、これらの条件もしくは季節等に基づく判断を行い、セットテーブルを変更する方法も考えられる。
例えば、熱源機の能力や効率などから、その合計容量が小さい順に熱源機の組合せを定めておき(例えば、セット1〜セット4)、現在運転中の熱源機の組合せが「セット2」であれば、「セット1」と「セット3」の組合せを比較対象の組合せとして決定する。これにより、全ての熱源機の組合せについて評価指数の合計値を算出するのに比べ、計算量が少なくて済む。
熱源機の能力・効率と比較対象の組合せ(セット)の設定例を図14に示す。この例では、その合計容量が小さい順に並べたセット1〜セット4を制御装置内にセットテーブルとして格納しておき、このセットテーブルを参照し、現在運転している熱源機の組合せに対し、1セット上、1セット下に関して運転コストを算出する。
このようなセットテーブルを用いる場合には、高効率の熱源機を優先して動かすことを目的とし、合計容量が小さい行に高効率の熱源機を設定し、合計容量が増えるに従って低効率の熱源機をあわせて設定するのがよい。また、熱源機の効率が外気条件や冷却水温度によって大きく異なる場合、これらの条件もしくは季節等に基づく判断を行い、セットテーブルを変更する方法も考えられる。
また、上述した実施の形態1,2では、冷却塔18から熱源機1へ冷却水を供給するようにしたが(水冷方式(放熱熱媒:水))、熱源機1中の凝縮器を空気で冷却(空冷方式(放熱熱媒:空気))する場合もある。空冷方式とする場合、熱源機1に入る空気の温度を冷却空気入口温度として計測する。
また、上述した実施の形態1,2は、2次ポンプ方式の熱源システムへの適用例として説明したが、2次ポンプを用いない1次ポンプ方式の熱源システムでも同様にして適用することが可能である。
また、上述した実施の形態1,2は、説明を簡単とするために熱源機Gを2台あるいは3台としたシステムとしたが、熱源機Gをそれ以上とするシステムでも同様にして適用することが可能である。
また、上述した実施の形態1,2において、決定した熱源機の組合せを画面上に表示するようにしてもよい。また、決定した熱源機の組合せを表示する機能(運転台数ガイダンス機能)のみを備える装置とし、オペレータによる熱源機の運転台数の制御を支援するようにしてもよい。
また、上述した実施の形態1,2は、説明を簡単とするために熱源機Gを2台あるいは3台としたシステムとしたが、熱源機Gをそれ以上とするシステムでも同様にして適用することが可能である。
また、上述した実施の形態1,2において、決定した熱源機の組合せを画面上に表示するようにしてもよい。また、決定した熱源機の組合せを表示する機能(運転台数ガイダンス機能)のみを備える装置とし、オペレータによる熱源機の運転台数の制御を支援するようにしてもよい。
また、熱源機Gは、INVターボ冷凍機に限られるものではなく、他にも色々な種類の冷凍機の使用が考えられる。また、熱源機1を加熱機や熱交換器などとしてもよく、加熱機や熱交換器とした場合も冷凍機と同様、色々な種類のものの使用が考えられる。
また、外部負荷5としては、空調機やファンコイルユニットなどの熱負荷の他、地域冷暖房の需要家なども考えられる。但し、地域冷暖房の需要家を外部負荷とした場合、実施の形態1〜4で示した熱源システムの基本構成は若干異なるものとなる。
また、外部負荷5としては、空調機やファンコイルユニットなどの熱負荷の他、地域冷暖房の需要家なども考えられる。但し、地域冷暖房の需要家を外部負荷とした場合、実施の形態1〜4で示した熱源システムの基本構成は若干異なるものとなる。
また、熱源機Gに補機として設けるポンプPや冷却水ポンプCPは、回転数の制御が可能なポンプであってもよい。回転数の制御が可能なポンプの場合、本発明による効果は特に大きくなる。回転数の制御が可能なポンプとすると、熱源機1台当たりの負荷率が小さい場合、流量が少なくなって、ポンプ動力が減り、トータルコストがさらに小さくなる。この場合、回転数の制御が可能なポンプのコストは、定格ポンプ能力(定格電力時の流量)に対する現在の流量の割合から算出可能である。また、ポンプPの前段にバルブを設け、このバルブを制御することによって熱源機1への熱源水の流量を制御するようにしてもよい。また、冷却塔は、熱源機に対して1つずつではなく、複数の熱源機間で共用して用いる構成としてもよい。
G(G1,G2,G3)…熱源機、P(P1,P2,P3)…1次ポンプ、C(C1,C2,C3)…冷却塔、CP(CP1,CP2,CP3)…冷却水ポンプ、CF(CF1,CF2,CF3)…冷却塔ファン、1…外気温度センサ、2…外気湿度センサ、3(3−1,3−2)…往ヘッダ、4…往水管路、5…外部負荷、6…還水管路、7…バルブ、8…還ヘッダ、9…バイパス管路、10…往水温度センサ、11…還水温度センサ、12…流量計、13(13A、13B)…制御装置、14(14−1〜14−3)…2次ポンプ、15…バルブ、16…差圧計、17…2次ポンプ制御装置。
Claims (10)
- 第1〜第N(N≧2)の熱源機と、この第1〜第Nの熱源機に対して補機として各個に設けられた第1〜第Nのポンプと、前記第1〜第Nの熱源機からの熱源水を受ける往ヘッダと、この往ヘッダから送水される熱源水の供給を受ける外部負荷と、この外部負荷において熱交換された熱源水を前記第1〜第Nのポンプを介して前記第1〜第Nの熱源機に戻す還ヘッダと、前記往ヘッダと前記還ヘッダとを連通するバイパス管路とを備えた熱源システムに用いられ、前記外部負荷が要求する要求負荷量に基づいて前記第1〜第Nの熱源機の運転台数を決定する熱源機運転台数決定装置において、
前記要求負荷量を賄い得る熱源機の組合せ中、その組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値が小さい組合せを、運転する熱源機の組合せとして決定する運転熱源機組合せ決定手段
を備えることを特徴とする熱源機運転台数決定装置。 - 請求項1に記載された熱源機運転台数決定装置において、
前記運転熱源機組合せ決定手段は、
現在運転中の熱源機の組合せについて、その組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値を現在の評価指標として求める第1の評価指標算出手段と、
現在運転中の熱源機の組合せとは異なる前記要求負荷量を賄い得る別の組合せについて、その組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値を比較対象の評価指標として求める第2の評価指標算出手段と、
前記第1の評価指標算出手段により算出された現在の評価指標および前記第2の評価指標算出手段により算出された比較対象の評価指標を比較し、最も評価指標の小さい熱源機の組合せを運転する熱源機の組合せとして決定する手段と
を備えることを特徴とする熱源機運転台数決定装置。 - 請求項2に記載された熱源機運転台数決定装置において、
前記現在運転中の熱源機の組合せとは異なる要求負荷量を賄い得る別の組合せを比較対象の組合せとして決定する手段
を備えることを特徴とする熱源機運転台数決定装置。 - 請求項1に記載された熱源機運転台数決定装置において、
前記運転熱源機組合せ決定手段は、
現在運転中の熱源機の数をn台(n≧2)とした場合、そのn台の熱源機の組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値を現在の評価指標として求め、n−1台の熱源機の組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値を第1の比較対象の評価指標として求め、n+1台の熱源機の組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値を第2の比較対象の評価指標として求め、この求めた現在の評価指標、第1の比較対象の評価指標および第2の比較対象の評価指標を比較し、最も評価指標の小さい熱源機の組合せを運転する熱源機の組合せとして決定する
ことを特徴とする熱源機運転台数決定装置。 - 請求項1に記載された熱源機運転台数決定装置において、
前記熱源システムは、
前記第1〜第Nの熱源機として少なくとも小能力の第1の熱源機と大能力の第2の熱源機を備え、
前記運転熱源機組合せ決定手段は、
現在運転中の熱源機が前記第1の熱源機であった場合、少なくとも前記第1の熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた第1のポンプの評価指標の合計値を現在の評価指標として求め、また少なくとも前記第2の熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた第2のポンプの評価指標の合計値を比較対象の評価指標として求め、前記現在の評価指標よりも前記比較対象の評価指標の方が小さかった場合、前記第2の熱源機を前記第1の熱源機に代えて運転する熱源機として決定する
ことを特徴とする熱源機運転台数決定装置。 - 第1〜第N(N≧2)の熱源機と、この第1〜第Nの熱源機に対して補機として各個に設けられた第1〜第Nのポンプと、前記第1〜第Nの熱源機からの熱源水を受ける往ヘッダと、この往ヘッダから送水される熱源水の供給を受ける外部負荷と、この外部負荷において熱交換された熱源水を前記第1〜第Nのポンプを介して前記第1〜第Nの熱源機に戻す還ヘッダと、前記往ヘッダと前記還ヘッダとを連通するバイパス管路とを備えた熱源システムに適用され、前記外部負荷が要求する要求負荷量に基づいて前記第1〜第Nの熱源機の運転台数を決定する熱源機運転台数決定方法において、
前記要求負荷量を賄い得る熱源機の組合せ中、その組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値が小さい組合せを、運転する熱源機の組合せとして決定する運転熱源機組合せ決定ステップ
を備えることを特徴とする熱源機運転台数決定方法。 - 請求項6に記載された熱源機運転台数決定方法において、
前記運転熱源機組合せ決定ステップは、
現在運転中の熱源機の組合せについて、その組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値を現在の評価指標として求める第1ステップと、
現在運転中の熱源機の組合せとは異なる前記要求負荷量を賄い得る別の組合せについて、その組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値を比較対象の評価指標として求める第2ステップと、
前記第1の評価指標算出ステップにより算出された現在の評価指標および前記第2の評価指標算出ステップにより算出された比較対象の評価指標を比較し、最も評価指標の小さい熱源機の組合せを運転する熱源機の組合せとして決定する第3ステップと
を備えることを特徴とする熱源機運転台数決定方法。 - 請求項7に記載された熱源機運転台数決定方法において、
前記現在運転中の熱源機の組合せとは異なる要求負荷量を賄い得る別の組合せを比較対象の組合せとして決定するステップ
を備えることを特徴とする熱源機運転台数決定方法。 - 請求項6に記載された熱源機運転台数決定方法において、
前記運転熱源機組合せ決定ステップは、
現在運転中の熱源機の数をn台(n≧2)とした場合、そのn台の熱源機の組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値を現在の評価指標として求め、n−1台の熱源機の組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値を第1の比較対象の評価指標として求め、n+1台の熱源機の組合せにおける少なくとも各熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた各ポンプの評価指標の合計値を第2の比較対象の評価指標として求め、この求めた現在の評価指標、第1の比較対象の評価指標および第2の比較対象の評価指標を比較し、最も評価指標の小さい熱源機の組合せを運転する熱源機の組合せとして決定する
ことを特徴とする熱源機運転台数決定方法。 - 請求項6に記載された熱源機運転台数決定方法において、
前記熱源システムは、
前記第1〜第Nの熱源機として少なくとも小能力の第1の熱源機と大能力の第2の熱源機を備え、
前記運転熱源機組合せ決定ステップは、
現在運転中の熱源機が前記第1の熱源機であった場合、少なくとも前記第1の熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた第1のポンプの評価指標の合計値を現在の評価指標として求め、また少なくとも前記第2の熱源機およびその熱源機に対して補機として設けられた第2のポンプの評価指標の合計値を比較対象の評価指標として求め、前記現在の評価指標よりも前記比較対象の評価指標の方が小さかった場合、前記第2の熱源機を前記第1の熱源機に代えて運転する熱源機として決定する
ことを特徴とする熱源機運転台数決定方法。
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