JP2010196988A - 冷却塔ファン制御装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却塔ファンの電力消費量と冷凍機の運転効率の向上との両面で冷却塔出口温度設定値を最適化する。
【解決手段】冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’を上限温度設定値ＴＣＨ_LIMと下限温度設定値ＴＣＬ_LIMとの間で変えながら、冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’と冷凍機の現在の負荷熱量とに基づいて冷凍機の使用エネルギー量Ｅａを演算し、冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’と現在の外気条件と現在の冷却塔からの冷却水の出口温度および入口温度とに基づいて冷却塔のファンの使用エネルギー量Ｅｂを演算する、冷却水ポンプの使用エネルギーＥｃは固定値とする。ΣＥ＝Ｅａ＋Ｅｂ＋Ｅｃを求め、エネルギー換算係数Ｋを乗じ、合計使用エネルギー量Ｅ（Ｅ＝ΣＥ×Ｋ）とする。このようにして求めた冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’毎の合計使用エネルギー量Ｅの中からＥが最小となる候補値ＴＣｓｐ’を冷却塔出口温度設定値の最適値ＴＣｓｐとする。
【選択図】 図２

Description

この発明は、冷凍機に冷却水を供給する冷却塔のファンの運転を制御する冷却塔ファン制御装置および方法に関するものである。

従来より、ビルなどの施設における空調制御では、冷房を行うための冷水を得る装置として吸収式冷凍機を用いている。吸収式冷凍機は吸収液に冷媒蒸気を吸収させて冷水を得る冷凍機として周知である。この吸収式冷凍機に対しては、冷却塔から冷却水を供給し、吸収式冷凍機における廃熱を冷却水にのせて冷却塔に戻し、外気に放出するようにしている。

図１４に吸収式冷凍機に冷却塔から冷却水を供給するようにした空調制御システムの要部を示す。同図において、１は吸収式冷凍機、２は冷却塔であり、冷却塔２からの冷却水は冷却水往管３を介して吸収式冷凍機１へ供給され、冷却水戻管４を介して吸収式冷凍機１から冷却塔２へ戻される。冷却水往管３には冷却塔２からの吸収式冷凍機１への冷却水を循環させる冷却水ポンプ５が設けられている。また、吸収式冷凍機１からの冷水は、往水管路６を通してファンコイルユニットなどの負荷機器（図示せず）に供給され、負荷機器において熱交換された冷水が還水管路７を通して吸収式冷凍機１へ戻される。

なお、吸収式冷凍機１では、冷媒として水が用いられ、吸収液として臭化リチウムなどが用いられる。また、その基本サイクルとして、冷媒を低温低圧の蒸発器で蒸発させて冷水を作り、蒸発冷媒は吸収器で吸収液に吸収させ、冷媒を吸収した吸収液を再生器へ送り、ここで吸収液に熱を加えて冷媒を蒸発分離させ、この冷媒を蒸発分離させた吸収液を再び吸収器に戻す一方、吸収液から蒸発分離させた冷媒を凝縮器で冷却して液化し、再び蒸発器で使用するという動作を繰り返す。

この吸収式冷凍機１の運転中は、冷却水ポンプ５をオンとして冷却塔２からの冷却水を循環させるとともに、冷却塔２のファン（冷却塔ファン）２−１を回転させて冷却水にのせて戻されてきた廃熱を外気へ放出させる。この空調制御システムにおいて、冷却塔ファン２−１の運転は、冷却塔ファン制御装置８によって制御される。なお、冷却塔ファン２−１にはインバータが付設されており、このインバータへ指令を送ることによって冷却塔ファン２−１の回転数を調整する。

〔吸収式冷凍機の運転中の冷却塔ファンの制御〕
吸収式冷凍機１は、運転の開始が指示されると、冷却水ポンプ５をオンとするとともに、冷却塔ファン制御装置８へ冷却塔ファンの運転開始指令を送る。冷却塔ファン制御装置８は、吸収式冷凍機１からの運転開始指令を受けて、冷却塔ファン２−１の運転を開始する。

この場合、冷却塔ファン制御装置８は、冷却塔２から吸収式冷凍機１へ送られる冷却水の温度を温度センサ（冷却塔出口温度センサ）９を介して冷却塔出口温度ＴＣｐｖとして取り込み、この冷却塔出口温度ＴＣｐｖを冷却塔出口温度設定値ＴＣｓｐとするように（ＴＣｐｖ＝ＴＣｓｐ）、冷却塔ファン２−１の回転数を制御する。

なお、この例では、冷却塔２を１つしか示していないが、冷却塔２が複数台設けられる場合もある。このような場合、冷却塔ファン２−１の回転数だけではなく、冷却塔ファン２−１の運転台数を制御したりもする。また、冷却塔ファン２−１に回転数の制御を行うためのインバータが設けられていないような場合、冷却塔ファン２−１のオン／オフを制御したり、冷却塔ファン２−１の運転台数を制御することによって、冷却塔出口温度ＴＣｐｖを冷却塔出口温度設定値ＴＣｓｐに一致させるようにする。

また、冷却塔出口温度設定値ＴＣｓｐは、吸収式冷凍機１の運転効率の向上を目的として、例えば２０〜２２℃に設定される。この冷却塔出口温度設定値ＴＣｓｐは、固定値とする場合がほとんどであるが、上限値と下限値とを定めその範囲内で調整可能とされる場合もある。例えば、特許文献１では、吸収式冷凍機の運転中、外気湿球温度や湿度などの情報に基づいて冷却塔出口温度設定値ＴＣｓｐを自動的に変更するようにしている。

特開２０００−３３７７２９号公報

しかしながら、吸収式冷凍機の運転中に冷却塔出口温度設定値ＴＣｓｐを自動的に変更するようにした場合、冷却塔出口温度設定値ＴＣｓｐが低めに設定されたときには、冷却塔ファンの電力消費量が増加してしまい、逆に冷却塔出口温度設定値ＴＣｓｐが高めに設定されたときには、冷凍機の運転効率が悪化してしまう。

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、冷却塔ファンの電力消費量と冷凍機の運転効率の向上との両面で冷却塔出口温度設定値を最適化し、冷凍機の運転効率の向上と省エネルギーとを両立させることが可能な冷却塔ファン制御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、冷却塔からの冷凍機への冷却水の温度を当該冷却水に対して定められる冷却塔出口温度設定値とするように冷却塔のファンの運転を制御する冷却塔ファン制御装置において、冷却塔からの冷凍機への冷却水の温度の変化に関与するパラメータに対して定められる上限値と下限値とを記憶する上下限値記憶手段と、前記パラメータの値を候補値として上限値と下限値との間で変えながらそのパラメータの候補値と冷凍機の現在の負荷熱量とに基づいて冷凍機の使用エネルギー量を演算する冷凍機使用エネルギー量演算手段と、前記パラメータの候補値を上限値と下限値との間で変えながらそのパラメータの候補値と現在の外気条件と現在の冷却塔からの冷却水の出口温度および入口温度とに基づいて冷却塔のファンの使用エネルギー量を演算する冷却塔ファン使用エネルギー量演算手段と、前記パラメータの候補値毎に演算された冷凍機の使用エネルギー量と冷却塔のファンの使用エネルギー量との合計値の各々を合計使用エネルギー量として記憶する合計使用エネルギー量記憶手段と、前記パラメータの候補値毎に記憶された合計使用エネルギー量の中からその合計使用エネルギー量が最小となるパラメータの候補値に基づいて冷却塔出口温度設定値の最適値を決定する冷却塔出口温度最適値決定手段とを設けたものである。なお、本発明は、冷却塔ファン制御装置としてではなく、冷却塔ファン制御方法として実現することも可能である。

この発明において、冷却塔からの冷凍機への冷却水の温度の変化に関与するパラメータとしては、例えば、冷却塔出口温度設定値や冷却塔ファンへの回転数の指令値（例えば、インバータ出力値）が考えられる。本発明において、冷却塔からの冷凍機への冷却水の温度の変化に関与するパラメータを冷却塔出口温度設定値とした場合、冷却塔出口温度設定値に対して定められる上限温度設定値および下限温度設定値を上限値および下限値として記憶する。そして、冷却塔出口温度設定値の候補値を上限温度設定値と下限温度設定値との間で変えながら、この冷却塔出口温度設定値の候補値と冷凍機の現在の負荷熱量とに基づいて冷凍機の使用エネルギー量を演算する。また、冷却塔出口温度設定値の候補値を上限温度設定値と下限温度設定値との間で変えながら、この冷却塔出口温度設定値の候補値と現在の外気温度や湿度などの外気条件と現在の冷却塔からの冷却水の出口温度および入口温度とに基づいて冷却塔のファンの使用エネルギー量を演算する。そして、この演算した冷凍機の使用エネルギー量と冷却塔のファンの使用エネルギー量とを冷却塔出口温度設定値の候補値毎に合計し、この冷却塔出口温度設定値の候補値毎の冷凍機の使用エネルギー量と冷却塔のファンの使用エネルギー量との合計値の各々を合計使用エネルギー量として記憶する。そして、冷却塔出口温度設定値の候補値毎に記憶された合計使用エネルギー量の中からその合計使用エネルギー量が最小となる冷却塔出口温度設定値の候補値を冷却塔出口温度設定値の最適値として決定する。

本発明において、冷却塔からの冷凍機への冷却水の温度の変化に関与するパラメータを冷却塔ファンへの回転数の指令値とした場合、冷却塔のファンへの回転数の指令値に対して定められる上限回転数指令値および下限回転数指令値を上限値および下限値として記憶する。そして、冷却塔のファンに対する回転数の指令値の候補値（以下、指令候補値という）を上限回転数指令値と下限回転数指令値との間で変えながら、この回転数の指令候補値と冷凍機の現在の負荷熱量とに基づいて冷凍機の使用エネルギー量を演算する。また、冷却塔のファンに対する回転数の指令候補値を上限回転数指令値と下限回転数指令値との間で変えながら、この回転数の指令候補値と現在の外気条件と現在の冷却塔からの冷却水の出口温度および入口温度とに基づいて冷却塔のファンの使用エネルギー量を演算する。そして、この演算した冷凍機の使用エネルギー量と冷却塔のファンの使用エネルギー量とを冷却塔のファンに対する回転数の指令候補値毎に合計し、この冷却塔のファンに対する回転数の指令候補値毎の冷凍機の使用エネルギー量と冷却塔のファンの使用エネルギー量との合計値の各々を合計使用エネルギー量として記憶する。そして、冷却塔のファンに対する回転数の候補候補値毎に記憶された合計使用エネルギー量の中からその合計使用エネルギー量が最小となる回転数の指令候補値を冷却塔のファンに対する回転数の指令値の最適値（以下、最適指令値という）として決定し、冷却塔出口温度設定値の上限温度設定値に対応する冷却塔のファンへの回転数指令値と冷却塔出口温度設定値の下限温度設定値に対応する冷却塔のファンへの回転数指令値と決定された冷却塔のファンに対する回転数の最適指令値と基づいて冷却塔出口温度設定値の最適値を決定する。

本発明において、冷却塔ファンの使用エネルギー量を演算する際、前記パラメータの現在値と現在の外気条件と現在の冷却塔からの冷却水の出口温度および入口温度とに基づいて冷却塔のファンの現在の使用エネルギー量を演算し、冷却塔のファンの現在の使用エネルギー量を計測し、演算した冷却塔のファンの現在の使用エネルギー量と計測した冷却塔のファンの現在の使用エネルギー量とに基づいて前記パラメータの候補値毎に演算される冷却塔のファンの使用エネルギー量を補正するようにしてもよい。

例えば、前記パラメータを冷却塔出口温度設定値とする場合、冷却塔からの冷凍機への現在の冷却水の温度と現在の外気条件と現在の冷却塔からの冷却水の出口温度および入口温度とに基づいて冷却塔のファンの現在の使用エネルギー量を演算し、冷却塔のファンの現在の使用エネルギー量を計測し、演算した冷却塔のファンの現在の使用エネルギー量と計測した冷却塔のファンの現在の使用エネルギー量とに基づいて、冷却塔出口温度設定値の候補値毎に演算される冷却塔のファンの使用エネルギー量を補正するようにする。

また、本発明において、合計使用エネルギー量を記憶させる際、前記パラメータの候補値毎に演算された冷凍機の使用エネルギー量および冷却塔のファンの使用エネルギー量を所定のエネルギー量に換算し、その合計値を合計使用エネルギー量として記憶させるようにしてもよい。例えば、１ｍ³当たりのガス料金や１ｋＷｈ当たりの電力料金などをエネルギー換算係数として用い、合計使用エネルギー量を金額に換算して記憶させるようにする。本発明では、所定のエネルギー量の一形態として金額もその定義に含まれるものであり、金額のほかにも、ＣＯ２排出量、１次エネルギーなども考えられる。

本発明によれば、冷却出口温度設定値や冷却塔ファンへの回転数の指令値を冷却塔からの冷凍機への冷却水の温度の変化に関与するパラメータとし、このパラメータの候補値を上限値と下限値との間で変えながら冷凍機の使用エネルギー量および冷却塔のファンの使用エネルギー量を演算し、このパラメータの候補値毎に演算された冷凍機の使用エネルギー量と冷却塔のファンの使用エネルギー量との合計値の各々を合計使用エネルギー量として記憶し、このパラメータの候補値毎に記憶された合計使用エネルギー量の中からその合計使用エネルギー量が最小となるパラメータの候補値に基づいて冷却塔出口温度設定値の最適値を決定するようにしたので、冷却塔ファンの電力消費量と冷凍機の運転効率の向上との両面で冷却塔出口温度設定値を最適化し、冷凍機の運転効率の向上と省エネルギーとを両立させることが可能となる。

本発明に係る冷却塔ファン制御装置が付設された空調制御システムの一実施の形態（実施の形態１）の要部を示す図である。 この実施の形態１の空調制御システムにおける吸収式冷凍機が有する冷却塔出口温度設定値の最適化機能を説明するためのフローチャートである。 この実施の形態１における冷却塔ファン制御装置での冷凍機の使用エネルギー量Ｅａの演算処理過程を示す図である。 この実施の形態１における冷却塔ファン制御装置での冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂの演算処理過程を示す図である。 この実施の形態１における冷却塔ファン制御装置での冷却水ポンプの使用エネルギー量Ｅｃの演算処理過程を示す図である。 この実施の形態１における冷却塔ファン制御装置で冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂの補正を行う場合のフローチャートである。 この実施の形態１における冷却塔ファン制御装置の要部の機能ブロック図である。 本発明に係る冷却塔ファン制御装置が付設された空調制御システムの他の実施の形態（実施の形態２）の要部を示す図である。 この実施の形態２の空調制御システムにおける吸収式冷凍機が有する冷却塔出口温度設定値の最適化機能を説明するためのフローチャートである。 この実施の形態１における冷却塔ファン制御装置での冷凍機の使用エネルギー量Ｅａの演算処理過程を示す図である。 この実施の形態１における冷却塔ファン制御装置での冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂの演算処理過程を示す図である。 この実施の形態１における冷却塔ファン制御装置での冷却水ポンプの使用エネルギー量Ｅｃの演算処理過程を示す図である。 実施の形態２における冷却塔ファン制御装置の要部の機能ブロック図である。 従来の従来の冷却塔ファン制御装置が付設された空調制御システムの要部を示す図である。

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はこの発明に係る冷却塔ファン制御装置が付設された空調制御システムの一実施の形態（実施の形態１）の要部を示す図である。同図において、図１４と同一符号は図１４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。

なお、この空調制御システムにおいて、冷却塔ファン２−１の運転を制御する冷却塔ファン制御装置は、図１４に示した従来の冷却塔ファン制御装置８と区別するために符号１０で示している。

この実施の形態において、往水管路６には吸収式冷凍機１から負荷機器へ送られる冷水の温度を冷水出口温度ＴＣＷ_Sとして検出する温度センサ（冷水出口温度センサ）１１が設けられ、還水管路７には負荷機器から吸収式冷凍機１へ戻される冷水の温度を冷水入口温度ＴＣＷ_Rとして検出する温度センサ（冷水入口温度センサ）１２が設けられ、冷却水戻管４には吸収式冷凍機１から冷却塔２へ戻される冷却水の温度を冷却塔入口温度ＴＣ_Rとして検出する温度センサ（冷却塔入口温度センサ）１３が設けられ、往水管路６には吸収式冷凍機１から負荷機器へ送られる冷水の流量Ｑ_CWを検出する流量計１４が設けられている。また、冷却塔２の近辺には、外気の温度Ｔｏｕｔを検出する外気温度センサ１６と、外気の湿度Ｈｏｕｔを検出する外気湿度センサ１７が設けられている。

なお、この実施の形態において、冷却塔出口温度センサ９は冷却塔２からの吸収式冷凍機１への冷却水の温度を冷却塔出口温度ＴＣ_Sとして検出し、冷却塔ファン制御装置１０での冷却塔ファン２−１の運転の制御に際し、冷却塔出口温度センサ９が検出する冷却塔出口温度ＴＣ_Sが冷却塔出口温度ＴＣｐｖとして用いられるものとする。

冷却塔ファン制御装置１０は、プロセッサやメモリ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制御装置としての各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、本実施の形態特有の機能として冷却塔出口温度設定値の最適化機能を有している。

また、この実施の形態において、冷却塔ファン制御装置１０のメモリには、冷却塔出口温度設定値ＴＣｓｐに対してその上限値および下限値が定められ、上限値が上限温度設定値ＴＣＨ_LIMとして、下限値が下限温度設定値ＴＣＬ_LIMとして記憶されている。

また、冷却塔ファン制御装置１０のメモリには、後述する冷凍機の使用エネルギー量の演算に際して用いられるテーブルＴＢ１と、冷却塔ファンの使用エネルギー量の演算に際して用いられるテーブルＴＢ２と、冷却水ポンプの使用エネルギー量の演算に際して用いられるテーブルＴＢ３が記憶されている。

また、冷却塔ファン制御装置１０のメモリには、１ｍ³当たりのガス料金など、ガス量を所定のエネルギー量に換算するエネルギー換算係数Ｋ１が記憶されている。また、１ｋＷｈ当たりの電力料金など、電力を所定のエネルギー量に換算するエネルギー換算係数Ｋ２が記憶されている。このエネルギー換算係数Ｋ１，Ｋ２は、固定値とされる場合もあるし、季節，時間，曜日，祝日などによって変わる場合もある。

〔吸収式冷凍機の運転中の冷却塔出口温度設定値の最適化〕
以下、図２に示したフローチャートに従って、冷却塔ファン制御装置１０が有する冷却塔出口温度設定値の最適化機能について説明する。冷却塔ファン制御装置１０は、吸収式冷凍機１の運転中、図２に示したフローチャートに従う処理動作を定周期で実行する。

先ず、冷却塔ファン制御装置１０は、冷却塔出口温度設定値ＴＣｓｐに対して定められている上限温度設定値ＴＣＨ_LIMおよび下限温度設定値ＴＣＬ_LIMをメモリから読み出す（ステップＳ１０１）。そして、この読み出した上限温度設定値ＴＣＨ_LIMおよび下限温度設定値ＴＣＬ_LIMの内、下限温度設定値ＴＣＬ_LIMを冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’とする（ステップＳ１０２）。

そして、この冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’を演算条件として、冷凍機の使用エネルギー量Ｅａ（ガス値）と、冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂ（電力値）と、冷却水ポンプの使用エネルギー量Ｅｃ（電力値）を演算する（ステップＳ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０５）。

〔冷凍機の使用エネルギー量Ｅａ（ガス値）の演算〕
図３にステップＳ１０３での冷凍機の使用エネルギー量Ｅａの演算処理過程を示す。冷却塔ファン制御装置１０は、流量計１４からの冷水の流量Ｑ_CWと冷水出口温度センサ１１からの冷水出口温度ＴＣＷ_Sと冷水入口温度センサ１２からの冷水入口温度ＴＣＷ_Rを計測値とし、吸収式冷凍機１の現在の冷水熱量（負荷熱量）を演算する（ステップＳ１０３Ａ）。

そして、冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’を演算条件とし、この冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’と、ステップＳ１０３Ａで演算した吸収式冷凍機１の現在の冷水熱量とから、吸収式冷凍機１の使用エネルギー量を演算する（ステップＳ１０３Ｂ）。この吸収式冷凍機１の使用エネルギー量の演算において前述したテーブルＴＢ１を使用する。

テーブルＴＢ１には、吸収式冷凍機１について、冷却塔出口温度設定値と冷水熱量と使用エネルギー量（ガス値）との関係が予め定められている。冷却塔ファン制御装置１０は、このテーブルＴＢ１から冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’と現在の冷水熱量とに対応する使用エネルギー量（ガス値）を求め、これを吸収式冷凍機１の使用エネルギー量Ｅａ（ガス値）とする。

〔冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂ（電力値）の演算〕
図４にステップＳ１０４での冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂの演算処理過程を示す。冷却塔ファン制御装置１０は、外気温度センサ１６からの外気の温度Ｔｏｕｔと外気湿度センサ１７からの外気の湿度Ｈｏｕｔを計測値とし、現在の外気エンタルピを演算する（ステップＳ１０４Ａ）。また、冷却塔出口温度センサ９からの冷却塔出口温度ＴＣ_Sと冷却塔入口温度センサ１３からの冷却塔入口温度ＴＣ_Rを計測値とし、現在の冷却水温度差を演算する（ステップＳ１０４Ｂ）。

そして、冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’を演算条件とし、この冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’と、ステップＳ１０４Ａで演算した現在の外気エンタルピと、ステップＳ１０４Ｂで演算した現在の冷却水温度差とから、冷却塔ファン２−１の使用エネルギー量を演算する（ステップＳ１０４Ｃ）。この冷却塔ファン２−１の使用エネルギー量の演算において前述したテーブルＴＢ２を使用する。

テーブルＴＢ２には、冷却塔ファン２−１について、冷却塔出口温度設定値と外気エンタルピと冷却水温度差と使用エネルギー量（電力値）との関係が予め定められている。冷却塔ファン制御装置１０は、このテーブルＴＢ２から冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’と現在の外気エンタルピと現在の冷却水温度差とに対応する使用エネルギー量（電力値）を求め、これを冷却塔ファン２−１の使用エネルギー量Ｅｂ（電力値）とする。

〔冷却水ポンプの使用エネルギー量Ｅｃ（電力値）〕
図５にステップＳ１０５での冷却水ポンプの使用エネルギー量Ｅｃの演算処理過程を示す。なお、この図５に示した演算処理過程は、冷却水ポンプ５の回転数の調整によって冷却水を変流量制御する場合のものであって、冷却水ポンプ５の回転数を固定とする場合にはこのような処理は行わなくてもよく、予め定められた固定値を冷却水ポンプの使用エネルギー量Ｅｃ（電力値）としたり、冷却水ポンプの使用エネルギー量Ｅｃ（電力値）を０として、後述するステップＳ１０６での使用エネルギー量の合計から除外したりする。この実施の形態では、冷却水ポンプ５の回転数を固定とし、冷却水ポンプの使用エネルギー量Ｅｃ（電力値）は予め定められた固定値とする。

冷却塔ファン制御装置１０は、冷却水ポンプ５の回転数の調整によって冷却水を変流量制御する場合、流量計１４からの冷水の流量Ｑ_CWと冷水出口温度センサ１１からの冷水出口温度ＴＣＷ_Sと冷水入口温度センサ１２からの冷水入口温度ＴＣＷ_Rを計測値とし、吸収式冷凍機１の現在の冷水熱量（負荷熱量）を演算する（ステップＳ１０５Ａ）。また、冷却塔出口温度センサ９からの冷却塔出口温度ＴＣ_Sと冷却塔入口温度センサ１３からの冷却塔入口温度ＴＣ_Rを計測値とし、現在の冷却水温度差を演算する（ステップＳ１０５Ｂ）。

そして、冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’を演算条件とし、この冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’と、ステップＳ１０５Ａで演算した吸収式冷凍機１の現在の冷水熱量と、ステップＳ１０５Ｂで演算した現在の冷却水温度差とから、冷却水ポンプ５の使用エネルギー量を演算する（ステップＳ１０５Ｃ）。この冷却水ポンプ５の使用エネルギー量の演算において前述したテーブルＴＢ３を使用する。

テーブルＴＢ３には、冷却水ポンプ５について、冷却塔出口温度設定値と冷水熱量と冷却水温度差と使用エネルギー量（電力値）との関係が予め定められている。冷却塔ファン制御装置１０は、このテーブルＴＢ３から冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’と現在の冷水熱量と現在の冷却水温度差とに対応する使用エネルギー量（電力値）を求め、これを冷却水ポンプ５の使用エネルギー量Ｅｃ（電力値）とする。

このようにして、冷凍機の使用エネルギー量Ｅａ（ガス値）と冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂ（電力値）と冷却水ポンプの使用エネルギー量Ｅｃ（電力値）を演算した後、冷却塔ファン制御装置１０は、メモリに記憶されているエネルギー換算係数Ｋ１，Ｋ２を読み出し（ステップＳ１０６）、冷凍機の使用エネルギー量Ｅａ（ガス値）にエネルギー換算係数Ｋ１を乗じて換算値Ｅａ’を求め、冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂ（電力値）にエネルギー換算係数Ｋ２を乗じて換算値Ｅｂ’を求め、冷却水ポンプの使用エネルギー量Ｅｃ（電力値）にエネルギー換算係数Ｋ２を乗じて換算値Ｅｃ’を求める（ステップＳ１０７）。

そして、冷却塔ファン制御装置１０は、この冷凍機の使用エネルギー量の換算値Ｅａ’と冷却塔ファンの使用エネルギー量の換算値Ｅｂ’と冷却水ポンプの使用エネルギー量の換算値Ｅｃ’とを足し合わせて、合計使用エネルギー量Ｅ（Ｅ＝Ｅａ’＋Ｅｂ’＋Ｅｃ’）を得る（ステップＳ１０８）。そして、この求めた合計使用エネルギー量Ｅを冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’に対応づけてメモリに記憶する（ステップＳ１０９）。

冷却塔ファン制御装置１０は、冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’が上限温度設定値ＴＣＨ_LIMを超えるまで（ステップＳ１１０のＹＥＳ）、冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’に所定の温度幅ΔＴを加えて次の冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’（ＴＣｓｐ’＝ＴＣｓｐ’＋ΔＴ）として（ステップＳ１１１）、ステップＳ１０３〜Ｓ１１０の処理動作を繰り返す。これにより、冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’毎に、合計使用エネルギー量Ｅがメモリに記憶されて行く。

そして、冷却塔ファン制御装置１０は、冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’が上限温度設定値ＴＣＨ_LIMを超えると（ステップＳ１１０のＹＥＳ）、メモリに記憶されている冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’毎の合計使用エネルギー量Ｅを検索し、その合計使用エネルギー量Ｅが最小となる冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’を特定し、この特定した候補値ＴＣｓｐ’を冷却塔出口温度設定値の最適値ＴＣｓｐとして決定する（ステップＳ１１２）。

以上のようにして、この実施の形態１では、冷却塔ファン２−１の電力消費量と吸収式冷凍機１の運転効率の向上との両面で最適となる冷却塔出口温度設定値ＴＣｓｐが決定されるものとなり、吸収式冷凍機１を高効率で運転するとともに、冷却塔ファン２−１でのエネルギーの使用量をできるだけ少なくし、吸収式冷凍機１の運転効率の向上と省エネルギーとを両立させることができるようになる。

なお、冷却水ポンプ５の回転数の調整によって冷却水を変流量制御する場合には、冷却ポンプ５の消費電力量も含めて最適となる冷却塔出口温度設定値ＴＣｓｐが決定されるものとなり、吸収式冷凍機１を高効率で運転するとともに、冷却塔ファン２−１および冷却ポンプ５でのエネルギーの使用量をできるだけ少なくし、吸収式冷凍機１の運転効率の向上と省エネルギーとを両立させることができるようになる。

〔冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂの補正〕
この実施の形態１において、ステップＳ１０４で冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂを演算する際、現在の冷却塔出口温度における冷却塔ファンの使用エネルギー量と現在の冷却塔ファンの使用エネルギー量の実測値とから、冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂを補正するようにしてもよい。

図６に冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂの補正を行う場合のフローチャートを示す。この場合、冷却塔ファン制御装置１０は、現在の冷却塔出口温度ＴＣｎｏｗにおける冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂｎｏｗ（電力値）を図４に示した演算処理過程によって求める（ステップＳ２０１）。また、現在の冷却塔ファン２−１の使用エネルギー量Ｅｂｒ（電力値）を実測する（ステップＳ２０２）。そして、冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’における冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂｓｐ’（電力値）を図４に示した演算処理過程によって求め、Ｅｂ＝Ｅｂｓｐ’×（Ｅｂｒ／Ｅｂｎｏｗ）として、冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’における冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂ（電力値）を求める。

なお、この例では、現在の冷却塔ファンの使用エネルギー量の実測値（電力メータによる実測値）を使用するようにしたが、ファンインバータ出力に基づく推測値を用いてもよい。例えば、冷却塔に藻が繁殖しているときなどは、冷却塔ファンをまわしても冷却水温度は下がりにくい（藻が無いときよりは下がりにくい）。この条件においては、同じ冷却塔出口温度設定値としたときに、冷却塔ファンインバータ出力が大きくなる傾向がある。このようなときは、実際の制御出力としてのファンインバータ出力に基づき冷却塔ファン電力を演算することにより、より実態に近い傾向が得られる。

また、この実施の形態１では、冷凍機の使用エネルギー量の演算に際してテーブルＴＢ１を用い、冷却塔ファンの使用エネルギー量の演算に際してテーブルＴＢ２を用い、冷却水ポンプの使用エネルギー量の演算に際してテーブルＴＢ３を用いたが、必ずしもこのようなテーブルを用いなくてもよく、計算式などを用いて使用エネルギー量を得るようにしてもよい。

図７にこの実施の形態１における冷却塔ファン制御装置１０の要部の機能ブロック図を示す。冷却塔ファン制御装置１０は、吸収式冷凍機１の使用エネルギー量Ｅａを演算する冷凍機使用エネルギー量演算部１０Ａ１と、冷却塔ファン２−１の使用エネルギー量Ｅｂを演算する冷却塔ファン使用エネルギー量演算部１０Ａ２と、冷却水ポンプ５の使用エネルギー量Ｅｃを演算する冷却水ポンプ使用エネルギー量演算部１０Ａ３と、冷凍機使用エネルギー量演算部１０Ａ１で演算された吸収式冷凍機１の使用エネルギー量Ｅａと冷却塔ファン使用エネルギー量演算部１０Ａ２で演算された冷却塔ファン２−１の使用エネルギー量Ｅｂと冷却水ポンプ使用エネルギー量演算部１０Ａ３で演算された冷却水ポンプ５の使用エネルギー量Ｅｃを所定のエネルギー量に換算するエネルギー換算部１０Ａ４とを備えている。

また、エネルギー換算部１０Ａ４で換算された吸収式冷凍機１の使用エネルギー量Ｅａ’と冷却塔ファン２−１の使用エネルギー量Ｅｂ’と冷却水ポンプ５の使用エネルギー量Ｅｃ’との合計値を冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’毎に求める使用エネルギー合計値算出部１０Ａ５と、この使用エネルギー合計値算出部１０Ａ５によって求められた冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’毎の使用エネルギー量の合計値を合計使用エネルギー量Ｅとして記憶する合計使用エネルギー量記憶部１０Ａ６と、合計使用エネルギー量記憶部１０Ａ６に記憶されている冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’毎の合計使用エネルギー量Ｅを検索し、その合計使用エネルギー量Ｅが最小となる冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’を特定し、この特定した候補値ＴＣｓｐ’を冷却塔出口温度設定値の最適値ＴＣｓｐとして決定する冷却塔出口温度設定値最適値決定部１０Ａ７とを備えている。

この機能ブロック図において、冷凍機使用エネルギー量演算部１０Ａ１は、図３に示した演算処理過程によって、吸収式冷凍機１の使用エネルギー量Ｅａを演算する。冷却塔ファン使用エネルギー量演算部１０Ａ２は、図４に示した演算処理過程によって、冷却塔ファン２−１の使用エネルギー量Ｅｂを演算する。冷却水ポンプ使用エネルギー量演算部１０Ａ３は、冷却水ポンプ５の回転数の調整によって冷却水を変流量制御する場合、図５に示した演算処理過程によって、冷却水ポンプ５の使用エネルギー量Ｅｃを演算する。

〔実施の形態２〕
図８はこの発明に係る冷却塔ファン制御装置が付設された空調制御システムの他の実施の形態（実施の形態２）の要部を示す図である。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。

この実施の形態において、冷却塔ファン制御装置１０のメモリには、実施の形態１と同様、冷却塔出口温度設定値ＴＣｓｐ冷却塔出口温度設定値ＴＣｓｐに対してその上限値および下限値が定められ、上限値が上限温度設定値ＴＣＨ_LIMとして、下限値が下限温度設定値ＴＣＬ_LIMとして記憶されている。

また、冷却塔ファン制御装置１０のメモリには、後述する冷凍機の使用エネルギー量の演算に際して用いられるテーブルＴＢ１’と、冷却塔ファンの使用エネルギー量の演算に際して用いられるテーブルＴＢ２’と、冷却水ポンプの使用エネルギー量の演算に際して用いられるテーブルＴＢ３’と、冷却塔出口温度の演算に用いられるテーブルＴＢ０が記憶されている。

また、冷却塔ファン制御装置１０のメモリには、１ｍ³当たりのガス料金など、ガス量を所定のエネルギー量に換算するエネルギー換算係数Ｋ１が記憶されている。また、１ｋＷｈ当たりの電力料金など、電力を所定のエネルギー量に換算するエネルギー換算係数Ｋ２が記憶されている。このエネルギー換算係数Ｋ１，Ｋ２は、固定値とされる場合もあるし、季節，時間，曜日，祝日などによって変わる場合もある。

また、冷却塔ファン制御装置１０のメモリには、冷却塔ファン２−１への回転数の指令値Ｉｓｐ（インバータ出力値）に対してその上限値および下限値が定められ、上限値が上限回転数指令値ＩＨ_LIMとして、下限値が下限回転数指令値ＩＬ_LIMとして記憶されている。

〔吸収式冷凍機の運転中の冷却塔出口温度設定値の最適化〕
以下、図９に示したフローチャートに従って、冷却塔ファン制御装置１０が有する冷却塔出口温度設定値の最適化機能について説明する。冷却塔ファン制御装置１０は、吸収式冷凍機１の運転中、図９に示したフローチャートに従う処理動作を定周期で実行する。

先ず、冷却塔ファン制御装置１０は、冷却塔ファン２−１への回転数の指令値Ｉｓｐに対して定められている上限回転数指令値ＩＨ_LIMおよび下限回転数指令値ＩＬ_LIMをメモリから読み出す（ステップＳ３０１）。そして、この読み出した上限回転数指令値ＩＨ_LIMおよび下限回転数指令値ＩＬ_LIMの内、下限回転数指令値ＩＬ_LIMを冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’とする（ステップＳ３０２）。

そして、この冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’を演算条件として、冷凍機の使用エネルギー量Ｅａ（ガス値）と、冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂ（電力値）と、冷却水ポンプの使用エネルギー量Ｅｃ（電力値）を演算する（ステップＳ３０３，Ｓ３０４，Ｓ３０５）。

〔冷凍機の使用エネルギー量Ｅａ（ガス値）の演算〕
図１０にステップＳ３０３での冷凍機の使用エネルギー量Ｅａの演算処理過程を示す。冷却塔ファン制御装置１０は、外気温度センサ１６からの外気の温度Ｔｏｕｔと外気湿度センサ１７からの外気の湿度Ｈｏｕｔを計測値とし、現在の外気エンタルピを演算する（ステップＳ３０３Ａ）。また、冷却塔出口温度センサ９からの冷却塔出口温度ＴＣ_Sと冷却塔入口温度センサ１３からの冷却塔入口温度ＴＣ_Rを計測値とし、現在の冷却水温度差を演算する（ステップＳ３０３Ｂ）。

そして、冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’を演算条件とし、この冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’と、ステップＳ３０３Ａで演算した現在の外気エンタルピと、ステップＳ３０３Ｂで演算した現在の冷却水温度差とから、Ｉｓｐ’における冷却塔出口温度を演算する（ステップＳ３０３Ｃ）。このＩｓｐ’における冷却塔出口温度において前述したテーブルＴＢ０を使用する。

テーブルＴＢ０には、冷却塔ファンに対する回転数の指令値と外気エンタルピと冷却水温度差と冷却塔出口温度との関係が予め定められている。冷却塔ファン制御装置１０は、このテーブルＴＢ０から冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’と現在の外気エンタルピと現在の冷却水温度差とに対応する冷却塔出口温度を求める。

そして、流量計１４からの冷水の流量Ｑ_CWと冷水出口温度センサ１１からの冷水出口温度ＴＣＷ_Sと冷水入口温度センサ１２からの冷水入口温度ＴＣＷ_Rを計測値とし、吸収式冷凍機１の現在の冷水熱量（負荷熱量）を演算し（ステップＳ３０３Ｄ）、冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’を演算条件とし、この冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’と、ステップＳ３０３Ｃで演算した冷却塔出口温度と、ステップＳ３０３Ｄで演算した吸収式冷凍機１の現在の冷水熱量とから、吸収式冷凍機１の使用エネルギー量を演算する（ステップＳ３０３Ｅ）。この吸収式冷凍機１の使用エネルギー量の演算において前述したテーブルＴＢ１’を使用する。

テーブルＴＢ１’には、吸収式冷凍機１について、冷却塔ファンに対する回転数の指令値と冷却塔出口温度と冷水熱量と使用エネルギー量（ガス値）との関係が予め定められている。冷却塔ファン制御装置１０は、このテーブルＴＢ１’から冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’と冷却塔出口温度と現在の冷水熱量とに対応する使用エネルギー量（ガス値）を求め、これを吸収式冷凍機１の使用エネルギー量Ｅａ（ガス値）とする。

〔冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂ（電力値）の演算〕
図１１にステップＳ３０４での冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂの演算処理過程を示す。冷却塔ファン制御装置１０は、冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’を演算条件とし、冷却塔ファン２−１の使用エネルギー量を演算する（ステップＳ３０４Ａ）。この冷却塔ファン２−１の使用エネルギー量の演算において前述したテーブルＴＢ２’を使用する。

テーブルＴＢ２’には、冷却塔ファン２−１について、冷却塔ファンに対する回転数の指令値と冷却塔ファンの使用エネルギー量（電力値）との関係が予め定められている。冷却塔ファン制御装置１０は、このテーブルＴＢ２’から冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’に対応する使用エネルギー量（電力値）を求め、これを冷却塔ファン２−１の使用エネルギー量Ｅｂ（電力値）とする。

〔冷却水ポンプの使用エネルギー量Ｅｃ（電力値）〕
図１２にステップＳ３０５での冷却水ポンプの使用エネルギー量Ｅｃの演算処理過程を示す。なお、この図１２に示した演算処理過程は、冷却水ポンプ５の回転数の調整によって冷却水を変流量制御する場合のものであって、冷却水ポンプ５の回転数を固定とする場合にはこのような処理は行わなくてもよく、予め定められた固定値を冷却水ポンプの使用エネルギー量Ｅｃ（電力値）としたり、冷却水ポンプの使用エネルギー量Ｅｃ（電力値）を０として、後述するステップＳ３０６での使用エネルギー量の合計から除外したりする。この実施の形態では、冷却水ポンプ５の回転数を固定とし、冷却水ポンプの使用エネルギー量Ｅｃ（電力値）は予め定められた固定値とする。

冷却塔ファン制御装置１０は、冷却水ポンプ５の回転数の調整によって冷却水を変流量制御する場合、外気温度センサ１６からの外気の温度Ｔｏｕｔと外気湿度センサ１７からの外気の湿度Ｈｏｕｔを計測値とし、現在の外気エンタルピを演算する（ステップＳ３０５Ａ）。また、冷却塔出口温度センサ９からの冷却塔出口温度ＴＣ_Sと冷却塔入口温度センサ１３からの冷却塔入口温度ＴＣ_Rを計測値とし、現在の冷却水温度差を演算する（ステップＳ３０５Ｂ）。

そして、冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’を演算条件とし、この冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’と、ステップＳ３０５Ａで演算した現在の外気エンタルピと、ステップＳ３０５Ｂで演算した現在の冷却水温度差とから、前述したテーブルＴＢ０を使用して、Ｉｓｐ’における冷却塔出口温度を演算する（ステップＳ３０５Ｃ）。

そして、流量計１４からの冷水の流量Ｑ_CWと冷水出口温度センサ１１からの冷水出口温度ＴＣＷ_Sと冷水入口温度センサ１２からの冷水入口温度ＴＣＷ_Rを計測値とし、吸収式冷凍機１の現在の冷水熱量（負荷熱量）を演算し（ステップＳ３０５Ｄ）、冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’を演算条件とし、この冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’と、ステップＳ３０５Ｃで演算した冷却塔出口温度と、ステップＳ３０５Ｂで演算した冷却水温度差と、ステップＳ３０５Ｄで演算した吸収式冷凍機１の現在の冷水熱量とから、冷却水ポンプ５の使用エネルギー量を演算する（ステップＳ３０５Ｅ）。この冷却水ポンプ５の使用エネルギー量の演算において前述したテーブルＴＢ３’を使用する。

テーブルＴＢ３’には、冷却水ポンプ５について、冷却塔ファンに対する回転数の指令値と冷却塔出口温度と冷却水温度差と冷水熱量と使用エネルギー量（電力値）との関係が予め定められている。冷却塔ファン制御装置１０は、このテーブルＴＢ３’から冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’と冷却塔出口温度と現在の冷却水温度差と現在の冷水熱量とに対応する使用エネルギー量（電力値）を求め、これを冷却水ポンプ５の使用エネルギー量Ｅｃ（電力値）とする。

このようにして、冷凍機の使用エネルギー量Ｅａ（ガス値）と冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂ（電力値）と冷却水ポンプの使用エネルギー量Ｅｃ（電力値）を演算した後、冷却塔ファン制御装置１０は、メモリに記憶されているエネルギー換算係数Ｋ１，Ｋ２を読み出し（ステップＳ３０６）、冷凍機の使用エネルギー量Ｅａ（ガス値）にエネルギー換算係数Ｋ１を乗じて換算値Ｅａ’を求め、冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂ（電力値）にエネルギー換算係数Ｋ２を乗じて換算値Ｅｂ’を求め、冷却水ポンプの使用エネルギー量Ｅｃ（電力値）にエネルギー換算係数Ｋ２を乗じて換算値Ｅｃ’を求める（ステップＳ３０７）。

そして、冷却塔ファン制御装置１０は、この冷凍機の使用エネルギー量の換算値Ｅａ’と冷却塔ファンの使用エネルギー量の換算値Ｅｂ’と冷却水ポンプの使用エネルギー量の換算値Ｅｃ’とを足し合わせて、合計使用エネルギー量Ｅ（Ｅ＝Ｅａ’＋Ｅｂ’＋Ｅｃ’）を得る（ステップＳ３０８）。そして、この求めた合計使用エネルギー量Ｅを冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’に対応づけてメモリに記憶する（ステップＳ３０９）。

冷却塔ファン制御装置１０は、冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’が上限回転数指令値ＩＨ_LIMを超えるまで（ステップＳ３１０のＹＥＳ）、冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’に所定の回転数指令値幅ΔＩを加えて次の冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’（ＴＣｓｐ’＝ＴＣｓｐ’＋ΔＴ）として（ステップＳ３１１）、ステップＳ３０３〜Ｓ３１０の処理動作を繰り返す。これにより、冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’毎に、合計使用エネルギー量Ｅがメモリに記憶されて行く。

そして、冷却塔ファン制御装置１０は、冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’が上限回転数指令値ＩＨ_LIMを超えると（ステップＳ３１０のＹＥＳ）、メモリに記憶されている冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’毎の合計使用エネルギー量Ｅを検索し、合計使用エネルギー量Ｅが最小となる冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’を特定し、この特定した回転数の指令候補値Ｉｓｐ’を冷却塔ファン２−１に対する回転数の最適指令値Ｉｓｐとする（ステップＳ３１２）。

そして、冷却塔ファン制御装置１０は、冷却塔出口温度設定値ＴＣｓｐに対して定められている上限温度設定値ＴＣＨ_LIMおよび下限温度設定値ＴＣＬ_LIMをメモリから読み出し（ステップＳ３１３）、この上限温度設定値ＴＣＨ_LIMおよび下限温度設定値ＴＣＬ_LIMを得ることが可能な冷却塔ファン２−１への回転数の指令値として回転数指令値ＩｍａｘおよびＩｍｉｎを決定し（ステップＳ３１４）、この決定した回転数指令値ＩｍａｘおよびＩｍｉｎとステップＳ３１２で求め冷却塔ファン２−１に対する最適指令値Ｉｓｐとから冷却塔出口温度設定値の最適値ＴＣｓｐを決定する（ステップＳ３１５）。

以上のようにして、この実施の形態２では、冷却塔ファン２−１の電力消費量と吸収式冷凍機１の運転効率の向上との両面で最適となる冷却塔出口温度設定値ＴＣｓｐが決定されるものとなり、吸収式冷凍機１を高効率で運転するとともに、冷却塔ファン２−１でのエネルギーの使用量をできるだけ少なくし、吸収式冷凍機１の運転効率の向上と省エネルギーとを両立させることができるようになる。

なお、冷却水ポンプ５の回転数の調整によって冷却水を変流量制御する場合には、冷却ポンプ５の消費電力量も含めて最適となる冷却塔出口温度設定値ＴＣｓｐが決定されるものとなり、吸収式冷凍機１を高効率で運転するとともに、冷却塔ファン２−１および冷却ポンプ５でのエネルギーの使用量をできるだけ少なくし、吸収式冷凍機１の運転効率の向上と省エネルギーとを両立させることができるようになる。

また、この実施の形態２では、冷凍機の使用エネルギー量の演算に際してテーブルＴＢ１’を用い、冷却塔ファンの使用エネルギー量の演算に際してテーブルＴＢ２’を用い、冷却水ポンプの使用エネルギー量の演算に際してテーブルＴＢ３’を用い、冷却塔出口温度の演算に際してテーブルＴＢ０を用いたが、必ずしもこのようなテーブルを用いなくてもよく、計算式などを用いて使用エネルギー量を得るようにしてもよい。

図１３にこの実施の形態２における冷却塔ファン制御装置１０の要部の機能ブロック図を示す。冷却塔ファン制御装置１０は、吸収式冷凍機１の使用エネルギー量Ｅａを演算する冷凍機使用エネルギー量演算部１０Ｂ１と、冷却塔ファン２−１の使用エネルギー量Ｅｂを演算する冷却塔ファン使用エネルギー量演算部１０Ｂ２と、冷却水ポンプ５の使用エネルギー量Ｅｃを演算する冷却水ポンプ使用エネルギー量演算部１０Ｂ３と、冷凍機使用エネルギー量演算部１０Ｂ１で演算された吸収式冷凍機１の使用エネルギー量Ｅａと冷却塔ファン使用エネルギー量演算部１０Ｂ２で演算された冷却塔ファン２−１の使用エネルギー量Ｅｂと冷却水ポンプ使用エネルギー量演算部１０Ｂ３で演算された冷却水ポンプ５の使用エネルギー量Ｅｃを所定のエネルギー量に換算するエネルギー換算部１０Ｂ４とを備えている。

また、エネルギー換算部１０Ｂ４で換算された吸収式冷凍機１の使用エネルギー量Ｅａ’と冷却塔ファン２−１の使用エネルギー量Ｅｂ’と冷却水ポンプ５の使用エネルギー量Ｅｃ’との合計値を冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’毎に求める使用エネルギー合計値算出部１０Ｂ５と、この使用エネルギー合計値算出部１０Ｂ５によって求められた冷却塔出口温度設定値の候補値ＴＣｓｐ’毎の使用エネルギー量の合計値を合計使用エネルギー量Ｅとして記憶する合計使用エネルギー量記憶部１０Ｂ６と、合計使用エネルギー量記憶部１０Ｂ６に記憶されている冷却塔ファンに対する回転数の指令候補値Ｉｓｐ’毎の合計使用エネルギー量Ｅを検索し、その合計使用エネルギー量Ｅが最小となる回転数の指令候補値Ｉｓｐ’を特定し、この特定した回転数の指令候補値Ｉｓｐ’を冷却塔ファン２−１に対する回転数の最適指令値Ｉｓｐとして決定する冷却塔ファン回転数最適指令値決定部１０Ｂ７と、冷却塔出口温度設定値ＴＣｓｐに対する上限温度設定値ＴＣＨ_LIMおよび下限温度設定値ＴＣＬ_LIMを読み出し、この上限温度設定値ＴＣＨ_LIMおよび下限温度設定値ＴＣＬ_LIMに対する回転数指令値ＩｍａｘおよびＩｍｉｎを決定し、この決定した回転数指令値ＩｍａｘおよびＩｍｉｎと冷却塔ファン２−１に対する最適指令値Ｉｓｐとから冷却塔出口温度設定値の最適値ＴＣｓｐを決定する冷却塔出口温度設定値最適値決定部１０Ｂ８とを備えている。

この機能ブロック図において、冷凍機使用エネルギー量演算部１０Ｂ１は、図１０に示した演算処理過程によって、吸収式冷凍機１の使用エネルギー量Ｅａを演算する。冷却塔ファン使用エネルギー量演算部１０Ｂ２は、図１１に示した演算処理過程によって、冷却塔ファン２−１の使用エネルギー量Ｅｂを演算する。冷却水ポンプ使用エネルギー量演算部１０Ｂ３は、冷却水ポンプ５の回転数の調整によって冷却水を変流量制御する場合、図１２に示した演算処理過程によって、冷却水ポンプ５の使用エネルギー量Ｅｃを演算する。

上述した実施の形態１，２では、エネルギー換算係数を用いて使用エネルギー量の換算値を求めるようにしたが、必ずしもエネルギー換算係数を用いなくてもよい。また、上述した実施の形態１，２では、冷凍機として吸収式冷凍機を用いるものとしたが、吸収式冷凍機に限られるものではなく、ターボ冷凍機などの電気を使用する冷凍機を用いてもよい。ターボ冷凍機などの電気を使用する冷凍機を用いた場合、冷凍機の使用エネルギー量は電力値として得られるので、エネルギー換算係数を使用せずに、冷凍機の使用エネルギー量Ｅａ（電力値）と冷却塔ファンの使用エネルギー量Ｅｂ（電力値）と冷却水ポンプの使用エネルギー量Ｅｃ（電力値）とを足し合わせ、これにより得られる合計値ΣＥ（ΣＥ＝Ｅａ＋Ｅｂ＋Ｅｃ）を合計使用エネルギー量Ｅとして使用することが可能である。勿論、この場合も、合計値ΣＥにエネルギー換算係数Ｋを乗じ、金額などに換算するようにしてもよい。

本発明の冷却塔ファン制御装置および方法は、冷凍機に冷却水を供給する冷却塔のファンの運転を制御する装置および方法として、ビルなどの各種施設における空調制御システムなどに利用することが可能である。

１…吸収式冷凍機、２…冷却塔、２−１…冷却塔ファン、３…冷却水往管、４…冷却水戻管、５…冷却水ポンプ、６…往水管路、７…還水管路、９…冷却塔出口温度センサ、１０…冷却塔ファン制御装置、１０Ａ１…冷凍機使用エネルギー量演算部、１０Ａ２…冷却塔ファン使用エネルギー量演算部、１０Ａ３…冷却水ポンプ使用エネルギー量演算部、１０Ａ４…エネルギー換算部、１０Ａ５…使用エネルギー合計値算出部、１０Ａ６……合計使用エネルギー量記憶部、１０Ａ７…冷却塔出口温度設定値最適値決定部、１０Ｂ１…冷凍機使用エネルギー量演算部、１０Ｂ２…冷却塔ファン使用エネルギー量演算部、１０Ｂ３…冷却水ポンプ使用エネルギー量演算部、１０Ｂ４…エネルギー換算部、１０Ｂ５…使用エネルギー合計値算出部、１０Ｂ６…合計使用エネルギー量記憶部、１０Ｂ７…冷却塔ファン回転数最適指令値決定部、１０Ｂ８…冷却塔出口温度設定値最適値決定部、１１…冷水出口温度センサ、１２…冷水入口温度センサ、１３…冷却塔入口温度センサ、１４…流量計、１６…外気温度センサ、１７…外気湿度センサ。

Claims (10)

1. 冷却塔からの冷凍機への冷却水の温度を当該冷却水に対して定められる冷却塔出口温度設定値とするように前記冷却塔のファンの運転を制御する冷却塔ファン制御装置において、
   前記冷却塔からの冷凍機への冷却水の温度の変化に関与するパラメータに対して定められる上限値と下限値とを記憶する上下限値記憶手段と、
   前記パラメータの値を候補値として前記上限値と前記下限値との間で変えながらそのパラメータの候補値と前記冷凍機の現在の負荷熱量とに基づいて前記冷凍機の使用エネルギー量を演算する冷凍機使用エネルギー量演算手段と、
   前記パラメータの候補値を前記上限値と前記下限値との間で変えながらそのパラメータの候補値と現在の外気条件と現在の前記冷却塔からの冷却水の出口温度および入口温度とに基づいて前記冷却塔のファンの使用エネルギー量を演算する冷却塔ファン使用エネルギー量演算手段と、
   前記パラメータの候補値毎に演算された前記冷凍機の使用エネルギー量と前記冷却塔のファンの使用エネルギー量との合計値の各々を合計使用エネルギー量として記憶する合計使用エネルギー量記憶手段と、
   前記パラメータの候補値毎に記憶された前記合計使用エネルギー量の中からその合計使用エネルギー量が最小となる前記パラメータの候補値に基づいて前記冷却塔出口温度設定値の最適値を決定する冷却塔出口温度最適値決定手段と
   を備えることを特徴とする冷却塔ファン制御装置。
2. 請求項１に記載された冷却塔ファン制御装置において、
   前記冷却塔ファン使用エネルギー量演算手段は、
   前記パラメータの現在値と現在の外気条件と現在の前記冷却塔からの冷却水の出口温度および入口温度とに基づいて前記冷却塔のファンの現在の使用エネルギー量を演算する手段と、
   前記冷却塔のファンの現在の使用エネルギー量を計測する手段と、
   前記演算された前記冷却塔のファンの現在の使用エネルギー量と前記計測された前記冷却塔のファンの現在の使用エネルギー量とに基づいて前記パラメータの候補値毎に演算される前記冷却塔のファンの使用エネルギー量を補正する手段と
   を備えることを特徴とする冷却塔ファン制御装置。
3. 請求項１又は２に記載された冷却塔ファン制御装置において、
   前記合計使用エネルギー量記憶手段は、
   前記パラメータの候補値毎に演算された前記冷凍機の使用エネルギー量および前記冷却塔のファンの使用エネルギー量を所定のエネルギー量に換算し、その合計値を前記合計使用エネルギー量として記憶する
   ことを特徴とする冷却塔ファン制御装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載された冷却塔ファン制御装置において、
   前記パラメータは前記冷却塔出口温度設定値である
   ことを特徴とする冷却塔ファン制御装置。
5. 請求項１〜３の何れか１項に記載された冷却塔ファン制御装置において、
   前記パラメータは前記冷却塔のファンに対する回転数の指令値である
   ことを特徴とする冷却塔ファン制御装置。
6. 冷却塔からの冷凍機への冷却水の温度を当該冷却水に対して定められる冷却塔出口温度設定値とするように前記冷却塔のファンの運転を制御する冷却塔ファン制御方法において、
   前記冷却塔からの冷凍機への冷却水の温度の変化に関与するパラメータに対して定められる上限値と下限値とをメモリに記憶させる上下限値記憶ステップと、
   前記パラメータの値を候補値として前記上限値と前記下限値との間で変えながらそのパラメータの候補値と前記冷凍機の現在の負荷熱量とに基づいて前記冷凍機の使用エネルギー量を演算する冷凍機使用エネルギー量演算ステップと、
   前記パラメータの候補値を前記上限値と前記下限値との間で変えながらそのパラメータの候補値と現在の外気条件と現在の前記冷却塔からの冷却水の出口温度および入口温度とに基づいて前記冷却塔のファンの使用エネルギー量を演算する冷却塔ファン使用エネルギー量演算ステップと、
   前記冷却塔出口温度設定値の候補値毎に演算された前記冷凍機の使用エネルギー量と前記冷却塔のファンの使用エネルギー量との合計値の各々を合計使用エネルギー量として前記メモリに記憶させる合計使用エネルギー量記憶ステップと、
   前記パラメータの候補値毎に記憶された前記合計使用エネルギー量の中からその合計使用エネルギー量が最小となる前記パラメータの候補値に基づいて前記冷却塔出口温度設定値の最適値を決定する冷却塔出口温度最適値決定ステップと
   を備えることを特徴とする冷却塔ファン制御方法。
7. 請求項６に記載された冷却塔ファン制御方法において、
   前記冷却塔ファン使用エネルギー量演算ステップは、
   前記パラメータの現在値と現在の外気条件と現在の前記冷却塔からの冷却水の出口温度および入口温度とに基づいて前記冷却塔のファンの現在の使用エネルギー量を演算するステップと、
   前記冷却塔のファンの現在の使用エネルギー量を計測するステップと、
   前記演算された前記冷却塔のファンの現在の使用エネルギー量と前記計測された前記冷却塔のファンの現在の使用エネルギー量とに基づいて前記パラメータの候補値毎に演算される前記冷却塔のファンの使用エネルギー量を補正するステップと
   を備えることを特徴とする冷却塔ファン制御方法。
8. 請求項６又は７に記載された冷却塔ファン制御方法において、
   前記合計使用エネルギー量記憶ステップは、
   前記冷却塔出口温度設定値の候補値毎に演算された前記冷凍機の使用エネルギー量および前記冷却塔のファンの使用エネルギー量を所定のエネルギー量に換算し、その合計値を前記合計使用エネルギー量として前記メモリに記憶させる
   ことを特徴とする冷却塔ファン制御方法。
9. 請求項６〜８の何れか１項に記載された冷却塔ファン制御方法において、
   前記パラメータは前記冷却塔出口温度設定値である
   ことを特徴とする冷却塔ファン制御方法。
10. 請求項６〜８の何れか１項に記載された冷却塔ファン制御方法において、
    前記パラメータは前記冷却塔のファンに対する回転数の指令値である
    ことを特徴とする冷却塔ファン制御方法。

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