JP2010216698A - Heat storage system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄熱システムに関し、特に冷房や暖房のための熱エネルギーを蓄えるための蓄熱システムに関する。 The present invention relates to a heat storage system, and more particularly to a heat storage system for storing thermal energy for cooling and heating.
従来から、ビルディングや公共施設等の冷暖房設備に蓄熱システムを備えたものがある。そして近年、エネルギーの有効利用の観点から蓄熱システムに対する関心が高まっている。従来の水蓄熱システムでは、熱エネルギーを水に蓄えて、エネルギーの蓄えられた水が蓄熱槽に貯留される。例えば、夜間電力や温泉や風呂の排熱等の安価なエネルギーを活用して冷温水を水蓄熱槽に貯めて、その水蓄熱槽に蓄えられた熱エネルギーでビルディングの各部屋や公共施設の各部の空気調和を行っている。 2. Description of the Related Art Conventionally, some air conditioning facilities such as buildings and public facilities have a heat storage system. In recent years, interest in heat storage systems has increased from the viewpoint of effective use of energy. In a conventional water heat storage system, heat energy is stored in water, and the stored water is stored in a heat storage tank. For example, cold energy is stored in a water heat storage tank using cheap energy such as nighttime electricity, hot springs and exhaust heat from a bath, and each room of a building or each part of public facilities is stored with heat energy stored in the water heat storage tank. Air conditioning.
このようなビルディングや公共施設などの冷暖房設備においても、大きな施設の各部の冷房や暖房はそれぞれ個別に行われており、季節や冷暖房設備の利用状況及び使用態様などにより、冷暖房設備に供給される熱媒体としての水の温度の最適値が変化する。例えば、特許文献1(特開平8−75220公報)に示されるように、一つの冷凍機に対して供給される冷水について、冷房負荷の多い夏季に比べて冷房負荷が小さくなる冬季や冬季と夏季の間の中間期に、冷水入口温度を夏季に比べて高くすることで、その冷凍機の成績係数の向上や電力の節約を図っている。 Even in such air conditioning facilities such as buildings and public facilities, the air conditioning and heating of each part of a large facility are performed individually, and are supplied to the air conditioning facilities depending on the season and the usage and usage of the air conditioning facilities. The optimum value of the temperature of water as the heat medium changes. For example, as shown in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-75220), for cold water supplied to a single refrigerator, the winter or winter and summer seasons when the cooling load is smaller than the summer when the cooling load is large. During the interim period, the chilled water inlet temperature is increased compared to the summer, thereby improving the coefficient of performance of the refrigerator and saving power.
しかし、冬季や中間期に外気湿球温度の低下に応じて冷水入口温度を変えても、大規模なビルディングや公共施設などの冷暖房設備においては、冷暖房設備の利用状況や使用態様を考慮するとともに蓄熱システムにおける熱源での熱エネルギーの蓄熱や保存の効率も考慮しなければ、蓄熱システムを含めた冷暖房設備の全体のエネルギー効率を考えるとかえって効率を低下させる場合があり、あるいは十分に成績係数の向上や電力の節減効果を引き出せない場合があるという問題がある。 However, even if the chilled water inlet temperature is changed in the winter or mid-term in response to a decrease in the temperature of the outdoor air wet bulb, in the air conditioning equipment such as large-scale buildings and public facilities, If the efficiency of heat energy storage and storage at the heat source in the heat storage system is not taken into account, the efficiency may be reduced rather than considering the overall energy efficiency of the cooling and heating equipment including the heat storage system, or a sufficient coefficient of performance There is a problem that the improvement and the power saving effect may not be brought out.
本発明の課題は、蓄熱システムと熱利用装置とを含む冷暖房設備などのエネルギー効率を全体的に改善できる蓄熱システムを提供することにある。 The subject of this invention is providing the heat storage system which can improve energy efficiency altogether, such as an air conditioning installation containing a heat storage system and a heat | fever utilization apparatus.
第1発明に係る蓄熱システムは、熱利用装置で使用される熱エネルギーを供給する蓄熱システムであって、熱利用装置に熱エネルギーを供給するとともに熱エネルギーを顕熱で蓄える蓄熱体と、蓄熱体を収容する蓄熱槽と、蓄熱体に熱エネルギーを供給する熱源と、熱エネルギー利用情報取得手段と、利用側成績係数取得手段と、放熱ロス取得手段と、熱源側成績係数取得手段と、蓄熱体温度制御手段とを備えている。 A heat storage system according to a first aspect of the present invention is a heat storage system that supplies thermal energy used in a heat utilization device, and supplies the heat energy to the heat utilization device and stores the heat energy by sensible heat, and a heat storage body , A heat source that supplies thermal energy to the heat storage body, heat energy utilization information acquisition means, use side coefficient of performance acquisition means, heat dissipation loss acquisition means, heat source side coefficient of performance acquisition means, and heat storage body Temperature control means.
熱エネルギー利用情報取得手段は、熱利用装置における熱エネルギー利用状況に関する熱エネルギー利用情報を取得する。利用側成績係数取得手段は、熱エネルギー利用情報に対応した熱利用装置の利用側成績係数を取得する。放熱ロス取得手段は、蓄熱槽の放熱ロスを取得する。熱源側成績係数取得手段は、熱源の熱源側成績係数を取得する。蓄熱体温度制御手段は、熱エネルギー利用情報取得手段が取得した熱エネルギー利用情報、成績係数取得手段が取得した利用側成績係数、放熱ロス取得手段が取得した放熱ロス、及び熱源側取得手段が取得した熱源側成績係数に基づいて蓄熱体の目標温度を算出して蓄熱体の温度を制御する。 The thermal energy usage information acquisition means acquires thermal energy usage information related to the thermal energy usage status in the heat usage device. The use side coefficient of performance acquisition means acquires the use side coefficient of performance of the heat utilization device corresponding to the heat energy utilization information. The heat dissipation loss acquisition means acquires the heat dissipation loss of the heat storage tank. The heat source side coefficient of performance acquisition means acquires the heat source side coefficient of performance of the heat source. The thermal storage temperature control means is acquired by the thermal energy usage information acquired by the thermal energy usage information acquisition means, the usage-side performance coefficient acquired by the performance coefficient acquisition means, the heat dissipation loss acquired by the heat dissipation loss acquisition means, and the heat source side acquisition means The target temperature of the heat storage body is calculated based on the heat source side coefficient of performance, and the temperature of the heat storage body is controlled.
本発明によれば、蓄熱体の目標温度の算出が、熱エネルギー利用情報、利用側成績係数、放熱ロス及び熱源側成績係数に基づいて行われるため、熱利用装置と蓄熱システムを含む全体のエネルギー効率を考慮して目標温度の計算を行うことができる。 According to the present invention, the calculation of the target temperature of the heat storage body is performed based on the heat energy utilization information, the utilization-side performance coefficient, the heat dissipation loss, and the heat-source-side performance coefficient. Therefore, the entire energy including the heat utilization device and the heat storage system The target temperature can be calculated in consideration of efficiency.
第2発明に係る蓄熱システムは、第1発明の蓄熱システムであって、熱利用装置が空気調和装置である。そして、熱エネルギー利用情報取得手段は、空気調和装置の冷房エネルギーQcd、及び空気調和装置の暖房エネルギーQhdという熱エネルギー利用情報を取得する。利用側成績係数取得手段は、空気調和装置の冷房の成績係数COPvrvc、及び空気調和装置の暖房の成績係数COPvrvhという利用側成績係数を取得する。放熱ロス取得手段は、蓄熱槽の放熱ロスQlossを取得する。熱源側成績係数取得手段は、熱源の成績係数COPchを取得する。蓄熱体温度制御手段は、W=(Qloss+(1+1/COPvrvc)×Qcd-(1-1/COPvrvh)×Qhd)/COPch+Qcd/COPvrvc+Qhd/COPvrvhという式により与えられる消費電力Wを小さくする方向に目標温度を変更して蓄熱体の温度を制御する。 The heat storage system according to the second invention is the heat storage system of the first invention, wherein the heat utilization device is an air conditioner. And a thermal energy utilization information acquisition means acquires the thermal energy utilization information called the cooling energy Qcd of an air conditioning apparatus, and the heating energy Qhd of an air conditioning apparatus. The use side coefficient of performance acquisition means acquires a use side coefficient of performance called a coefficient of performance COPvrvc for cooling the air conditioner and a coefficient of performance COPvrvh for heating of the air conditioner. The heat dissipation loss acquisition means acquires the heat dissipation loss Qloss of the heat storage tank. The heat source side coefficient of performance acquisition means acquires the coefficient of performance COPch of the heat source. The heat storage body temperature control means reduces the power consumption W given by the equation W = (Qloss + (1 + 1 / COPvrvc) × Qcd− (1-1 / COPvrvh) × Qhd) / COPch + Qcd / COPvrvc + Qhd / COPvrvh. The target temperature is changed to control the temperature of the heat storage body.
本発明によれば、W=(Qloss+(1+1/COPvrvc)×Qcd-(1-1/COPvrvh)×Qhd)/COPch+Qcd/COPvrvc+Qhd/COPvrvhという式に従って、消費電力を小さくするように目標温度を設定することができる。 According to the present invention, the target temperature is set so as to reduce power consumption according to the equation W = (Qloss + (1 + 1 / COPvrvc) × Qcd− (1-1 / COPvrvh) × Qhd) / COPch + Qcd / COPvrvc + Qhd / COPvrvh. Can be set.
第3発明に係る蓄熱システムは、第1発明の蓄熱システムであって、熱利用装置が空気調和装置である。そして、熱エネルギー利用情報取得手段は、空気調和装置の熱交換器入力エネルギー(Qvrvc−Qvrvh)、空気調和装置の冷房エネルギーQcd、及び空気調和装置の暖房エネルギーQhdという熱エネルギー利用情報を取得する。利用側成績係数取得手段は、空気調和装置の冷房の成績係数COPvrvc、及び空気調和装置の暖房の成績係数COPvrvhという利用側成績係数を取得する。放熱ロス取得手段は、蓄熱槽の放熱ロスQlossを取得する。熱源側成績係数取得手段は、熱源の成績係数COPchを取得する。蓄熱体温度制御手段は、W=(Qloss+Qvrvc-Qvrvh)/COPch+Qcd/COPvrvc+Qhd/COPvrvhという式により与えられる消費電力Wを小さくする方向に目標温度を変更して蓄熱体の温度を制御する。 A heat storage system according to a third aspect of the present invention is the heat storage system of the first aspect, wherein the heat utilization device is an air conditioner. And a heat energy utilization information acquisition means acquires heat energy utilization information called the heat exchanger input energy (Qvrvc-Qvrvh) of the air conditioner, the cooling energy Qcd of the air conditioner, and the heating energy Qhd of the air conditioner. The use side coefficient of performance acquisition means acquires a use side coefficient of performance called a coefficient of performance COPvrvc for cooling the air conditioner and a coefficient of performance COPvrvh for heating of the air conditioner. The heat dissipation loss acquisition means acquires the heat dissipation loss Qloss of the heat storage tank. The heat source side coefficient of performance acquisition means acquires the coefficient of performance COPch of the heat source. The heat storage body temperature control means controls the temperature of the heat storage body by changing the target temperature in the direction of decreasing the power consumption W given by the equation W = (Qloss + Qvrvc−Qvrvh) / COPch + Qcd / COPvrvc + Qhd / COPvrvh.
本発明によれば、W=(Qloss+Qvrvc-Qvrvh)/COPch+Qcd/COPvrvc+Qhd/COPvrvhという式に従って、消費電力を小さくするように目標温度を設定することができる。 According to the present invention, the target temperature can be set so as to reduce the power consumption according to the equation W = (Qloss + Qvrvc−Qvrvh) / COPch + Qcd / COPvrvc + Qhd / COPvrvh.
第4発明に係る蓄熱システムは、第1発明から第3発明のいずれかの蓄熱システムであって、蓄熱槽が複数エリアからなる。蓄熱体は、複数エリアに分割して収容される。蓄熱体温度制御手段は、複数エリアをエリア毎に温度制御する。 A heat storage system according to a fourth aspect of the present invention is the heat storage system according to any one of the first to third aspects, wherein the heat storage tank is composed of a plurality of areas. The heat storage body is divided and accommodated in a plurality of areas. The heat storage body temperature control means controls the temperature of a plurality of areas for each area.
本発明によれば、蓄熱槽の複数エリアに収容された蓄熱体のうち、目標温度を制御する蓄熱体の体積を小さくする方が蓄熱槽におけるエネルギーロスを小さくできる場合と、蓄熱体の体積を大きくして目標温度を周囲温度に近づける方がエネルギーロスを小さくできる場合の選択ができ、蓄熱槽におけるエネルギーロスの改善を行うことができる。 According to the present invention, among the heat storage bodies housed in a plurality of areas of the heat storage tank, the case where the energy loss in the heat storage tank can be reduced by reducing the volume of the heat storage body that controls the target temperature, and the volume of the heat storage body The energy loss can be reduced by increasing the target temperature closer to the ambient temperature, and the energy loss in the heat storage tank can be improved.
第5発明に係る蓄熱システムは、第1発明から第4発明のいずれかの蓄熱システムであって、蓄熱体が水である。 A heat storage system according to a fifth invention is the heat storage system according to any one of the first to fourth inventions, wherein the heat storage body is water.
本発明によれば、安定で扱い易くかつ比熱の大きな水を蓄熱体として用いるので、目標温度の算出や制御が容易になる。 According to the present invention, water that is stable and easy to handle and has a large specific heat is used as a heat accumulator, so that the target temperature can be easily calculated and controlled.
第1発明に係る蓄熱システムでは、熱利用装置と蓄熱システムを含む全体のエネルギー効率を考慮して目標温度の計算を行え、全体のエネルギー効率がよくなるように蓄熱体の目標温度を設定できる。 In the heat storage system according to the first invention, the target temperature can be calculated in consideration of the overall energy efficiency including the heat utilization device and the heat storage system, and the target temperature of the heat storage body can be set so as to improve the overall energy efficiency.
第2発明に係る蓄熱システムでは、熱利用装置と蓄熱システムを含む全体の消費電力が小さくなるように目標温度を設定することができる。 In the heat storage system according to the second aspect of the invention, the target temperature can be set so that the overall power consumption including the heat utilization device and the heat storage system is reduced.
第3発明に係る蓄熱システムでは、熱利用装置と蓄熱システムを含む全体の消費電力が小さくなるように目標温度を設定することができる。 In the heat storage system according to the third aspect of the invention, the target temperature can be set so that the overall power consumption including the heat utilization device and the heat storage system is reduced.
第4発明に係る蓄熱システムでは、蓄熱槽におけるエネルギーロスの改善を全体のエネルギー効率の改善に結びつけることができる。 In the heat storage system according to the fourth aspect of the invention, improvement in energy loss in the heat storage tank can be linked to improvement in overall energy efficiency.
第5発明に係る蓄熱システムでは、目標温度の設定が容易で、取り扱いの簡単なシステムを提供することができる。 In the heat storage system according to the fifth aspect of the present invention, a target temperature can be easily set and a system that is easy to handle can be provided.
〔第1実施形態〕
第1実施形態による蓄熱システムについて図1を用いて説明する。図1には、蓄熱システム1と、蓄熱システム1から熱エネルギーの供給を受ける熱利用装置としての空気調和装置2とが示されている。空気調和装置2は、多数の室外機3a,…3bと多数の室内機4aa,…4ab,4ba,…4bbからなるビルマルチ方式の空気調和装置である。例えば1台の室外機3aに複数の室内機4aa,…4abが接続されて一つの系統が構成される。ここでは、説明を簡単にするために、一つの系統では、暖房か冷房のいずれかが行われるものとする。つまり、室内機4aa,…4abは、稼動しているものが全て暖房か、または全て冷房かのいずれかの状態にある。一般的に、室内機4aa,…4ab,4ba,…4bbにおいては、暖房や冷房以外に除湿や送風など他の空気調和も行われるが、熱エネルギーの遣り取りに与える影響が極めて小さいことから、暖房と冷房以外の空気調和に関しては説明を省略する。
[First Embodiment]
The heat storage system by 1st Embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 1 shows a
<水熱媒の循環>
蓄熱システム1は、蓄熱体であるとともに熱媒体でもある水熱媒5を収容するための蓄熱槽6と蓄熱槽6の水熱媒5に熱エネルギーを供給するための熱源7とを備えている。また、蓄熱槽6から空気調和装置2に水熱媒5を循環させるため、蓄熱システム1は、配管10a,10b,13a,…13bと、往きヘッダ8及び戻りヘッダ9と、冷暖切替バルブ11a,11b,11c,11dと、多数の開閉バルブ12a,…12bと、ポンプ14とを備えている。蓄熱槽6は、比較的温度の低い水熱媒5が貯留されている低温側6aと、比較的温度の高い水熱媒5が貯留されている高温側6bとに分かれる。これら低温側6aと高温側6bとの間では互いに水熱媒5の行き来がある。そのため、ポンプ14により蓄熱槽6の低温側6aまたは高温側6bから、往きヘッダ8、空気調和装置2及び戻りヘッダ9を経由して高温側6bまたは低温側6aへ循環する水熱媒5が、蓄熱槽6内では、低温側6a及び高温側6bの一方から他方に移動する。
<Hydrothermal medium circulation>
The
空気調和装置2において冷房負荷の方が暖房負荷よりも大きくて全体として冷房負荷とみなせるときは、低温側6aの配管10aから冷たい水熱媒5を取り込み、冷たい水熱媒5を空気調和装置2に循環させて、配管10bから高温側6bに温かい水熱媒5を戻す。低温側6aから取水して高温側6bに排水するためには、冷暖切替バルブ11a,11dを閉じて冷暖切替バルブ11b,11cを開く。逆に、空気調和装置2において暖房負荷の方が冷房負荷よりも大きくて全体として暖房負荷とみなせるときは、高温側6bから配管10bで温かい水熱媒5を取り込み、低温側6aに配管10aで冷たい水熱媒5を排水するために、冷暖切替バルブ11a,11dを開いて冷暖切替バルブ11b,11cを閉じる。
When the cooling load in the
配管10aまたは配管10bにより往きヘッダ8に送られた水熱媒5は、往きヘッダ8で配管13a、…13bに分配されて室外機3a,…3bに個別に送られる。このとき、室外機3a,…3bのうち稼動していないものには水熱媒5が送られず、そのために、稼動していないものに対応した開閉バルブ12a,…12bが閉じられている。室外機3a,…3bで熱交換を終えた水冷媒5は配管13a,…13bから戻りヘッダ9で集められて配管10bまたは配管10aにより蓄熱槽6に送られる。このとき、ポンプ14により室外機3a,…3bに送られる水熱媒5の流量が個別に調節される。
The
熱源7は、複数のチラー7a,…7bからなる。熱源7に水熱媒5を循環させるため、蓄熱システム1は、冷暖切替バルブ15a,15b,15c,15dと、往きヘッダ16及び戻りヘッダ17と、ポンプ18と、配管10c,10d,19a,…19bとを備えている。
The
空気調和装置2で冷房負荷が大きいときは、高温側6bから配管10dで温かい水熱媒5を取り込み、温かい水熱媒5を熱源7に配管19a,…19bで循環させて、低温側6aに配管10cで冷たい水熱媒5を戻すために、冷暖切替バルブ15a,15dを閉じて冷暖切替バルブ15b,15cを開く。逆に、暖房負荷が大きいときは、低温側6aから冷たい水熱媒5を取り込み、冷たい水熱媒5を熱源7に循環させて、高温側6bに温かい水熱媒5を戻すため、冷暖切替バルブ15a,15dを開いて冷暖切替バルブ15b,15cを閉じる。
When the
チラー7a,…7bは、要求される能力に応じて最も効率がよくなるように組合わせて用いられる。そのためにチラー7a,…7bのうちのいずれに水熱媒5を流すかは、ポンプ18のオンオフにより選択され、またポンプ18により水熱媒5の流量が調節される。
The
<制御のための計測機器>
次に、蓄熱システム1における制御について図1、図2及び図3を用いて説明する。ここでは、説明を分かり易くするために制御に関する説明の範囲としては、目標温度に関する制御に重点をおいて行う。図2は、図1に示す蓄熱システム1の制御を説明するためのブロック図である。蓄熱システム1は、制御を行うための制御部20以外に、多数の温度センサと、多数の電力計と、多数の流量計とを備えている。
<Measurement equipment for control>
Next, the control in the
図2に示すように制御部20に接続されている温度センサには、利用装置熱媒体入口温度センサ22、利用装置熱媒体出口温度センサ23、往きヘッダ熱媒体温度センサ24、戻りヘッダ熱媒体温度センサ25、蓄熱槽温度センサ26、周囲温度センサ27、熱源熱媒体入口温度センサ28、及び熱源熱媒体出口温度センサ29がある。利用装置熱媒体入口温度センサ23には、室外機3a,…3bにおける熱交換のために室外機3a,…3bに流入する水熱媒5の温度を測定する室外機用入口温度センサ22a,…22bが含まれる。利用装置熱媒体出口温度センサ23には、室外機3a,…3bにおける熱交換後に室外機3a,…3bから流出する水熱媒5の温度を測定する室外機用出口温度センサ23a,…23bが含まれる。往きヘッダ熱媒体温度センサ24は、往きヘッダ8の上流に設けられ、往きヘッダ8に流入する水熱媒5の温度を測定する。戻りヘッダ熱媒体温度センサ25は、戻りヘッダ9の下流に設けられ、戻りヘッダ9から流出する水熱媒5の温度を測定する。
As shown in FIG. 2, the temperature sensor connected to the
蓄熱槽温度センサ26には、低温側6aの温度の中でも特に配管10aの入口の水熱媒5(蓄熱体)の温度を測定する低温側温度センサ26a、及び高温側6bの温度の中でも特に配管10bの入口の水熱媒5の温度を測定する高温側温度センサ23bが含まれる。周囲温度センサ27には、室外機3a,…3bの周囲の雰囲気の温度を測定する温度センサ27a、蓄熱槽6の周囲の雰囲気の温度を測定する温度センサ27b、及び熱源7の周囲の雰囲気の温度を測定する温度センサ27cが含まれる。
The heat storage
熱源熱媒体入口温度センサ28には、熱源7から熱エネルギーの供給を受けるためチラー7a,…7bに流入する水熱媒5の温度を測定するチラー用入口温度センサ28a,…28bが含まれる。熱源熱媒体出口温度センサ29には、熱源7から熱エネルギーの供給を受けてチラー7a,…7bから流出する水熱媒5の温度を測定するチラー用出口温度センサ29a,…29bが含まれる。図2の利用装置電力計31には、系統別電力計31a,…31bが含まれる。系統別電力計31a,…31bは、室外機3a,…3bに接続されている系統の電力量を計測する。
The heat source heat medium
図2に示すように制御部20に接続されている流量計には、利用装置熱媒体流量計32である室外機用流量計32a,…32b、ヘッダ用熱媒体流量計33、熱源熱媒体流量計34であるチラー用流量計34a,…34bが含まれる。室外機用流量計32a,…32bは、熱交換のために室外機3a,…3bにそれぞれ流れる水熱媒5の流量を測定する。チラー用流量計34a,…34bは、熱交換のためにチラー7a,…7bにそれぞれ流れる水熱媒5の流量を測定する。
As shown in FIG. 2, the flow meter connected to the
<制御部>
上述のような計測機器から受けた情報に基づいて制御部20が目標温度を設定して蓄熱槽6の温度を制御する。目標温度の制御のために、制御部20は、熱エネルギー利用情報取得部20aと、空気調和装置COP取得部20bと、放熱ロス取得部20cと、熱源COP取得部20dと、蓄熱体温度制御部20eと、エネルギー利用関連情報記憶部20fと、空気調和装置COP記憶部20gと、蓄熱槽放熱特性記憶部20hと,熱源COP記憶部20iとを備えている。
<Control unit>
The
(1)熱エネルギー利用情報の取得
熱エネルギー利用情報取得部20aは、空気調和装置2(熱利用装置)における熱エネルギー利用状況に関する熱エネルギー利用情報を取得する。取得する熱エネルギー利用状況には、空気調和装置2の冷房エネルギーQcd〔kW〕、暖房エネルギーQhd〔kW〕、熱交換器入力エネルギー(Qvrvc−Qvrvh)〔kW〕などがある。ここで、Qvrvcは冷房を行っている系統の熱交換器入力エネルギーであり、Qvrvhは、暖房を行っている系統の熱交換器入力エネルギーである。(Qvrvc−Qvrvh)は冷房負荷が大きい場合を表しており、暖房負荷が大きい場合には(Qvrvh−Qvrvc)になる。熱エネルギー利用情報取得部20aは、これらの情報を直接的に、または間接的に取得する。空気調和装置2の冷房エネルギーQcd及び暖房エネルギーQhdを取得する方法は種々あるが、例えば、熱エネルギー利用情報取得部20aが取得した冷房エネルギーQcd及び暖房エネルギーQhdを各室外機3a,…3bに水熱媒5から与えられる熱エネルギーから取得することができる。そのために、熱エネルギー利用情報取得部20aは、利用装置熱媒体入口温度センサ22の室外機用入口温度センサ22a,…22b及び、利用装置熱媒体出口温度センサ23の室外機用出口温度センサ23a,…23bが測定した水熱媒5の温度が入力される。熱エネルギー利用情報取得部20aは、利用装置熱媒体流量計32の室外機用流量計32a,…32bにより測定された室外機3a,…3bに流れる水熱媒5の流量が入力される。そして、熱エネルギー利用情報取得部20aは、室外機3a,…3bにおける熱交換前と後の水熱媒5の温度差と流量から、室外機3a,…がそれぞれ受け取った熱量を得る。また、利用装置電力計31の系統別電力計31a,…31bから各系統の消費電力を得る。
(1) Acquisition of thermal energy usage information The thermal energy usage
これら室外機3a,…3bが受け取った熱量の大部分が室内機4aa,…4ab、4ba,…4bbから室内空気に与えられる。このとき一部は熱交換器や配管の放熱などで逃げるため系統毎に損失の大きさは異なるが、各系統の室外機3a,…3bに入力される熱エネルギーと室内機4aa,…4ab、4ba,…4bbから出力される熱エネルギーの関係を予め測定してエネルギー利用関連情報記憶部20fに記憶させておくことができる。熱エネルギー利用情報取得部20aは、室外機用入口温度センサ22a,…22b、室外機用出口温度センサ23a,…23b、室外機用流量計32a,…32b及び系統別電力計31a,…31bの測定結果に基づいて、冷房を行っている系統と暖房を行っている系統に分けて、それぞれ、室外機3a,…3bが受け取った熱エネルギーから消費電力を差し引くことにより、冷房エネルギーQcd及び暖房エネルギーQhdを算出することができる。
Most of the amount of heat received by these
なお、外気温度によって熱交換器や配管での放熱などが異なる場合には、外気温度を測定する温度センサ27aの測定値に基づいて補正をすることができる。その場合にも、予め外気温度によって各系統の室外機3a,…3bに入力される熱エネルギーと室内機4aa,…4ab、4ba,…4bbから出力される熱エネルギーの関係がどのように変化するかを測定しておき、その変化の関係をエネルギー利用関連情報記憶部20fに記憶させておく。また、このような補正は、他のパラメータを用いて行ってもよい。
In addition, when heat dissipation in a heat exchanger or piping differs depending on the outside air temperature, correction can be made based on the measured value of the temperature sensor 27a that measures the outside air temperature. Also in that case, the relationship between the thermal energy input to the
また、冷房エネルギーQcd及び暖房エネルギーQhdを取得する簡便な方法として、利用装置電力計31の系統別電力計31a,…31bが計測した室外機22a,…22bの消費電力と温度センサ27aが測定した室外機3a,…3bの外気の温度を得ることにより取得することもできる。予め一つの系統が、冷房を行っているときの室外機3a,…3bの外気温度と消費電力と冷房エネルギーQcdとの関係を計測してデータを得ておくことにより予め外気温度と消費電力に冷房エネルギーQcdを関連付けておけば、外気温度と消費電力が分かれば冷房エネルギーQcdを特定することができる。この場合、冷房エネルギーQcdを特定するために、外気温度と消費電力と冷房エネルギーQcdとの関係を示すデータがエネルギー利用関連情報記憶部20fに記憶されており、熱エネルギー利用情報取得部20aが室外機3a,…3bのうち冷房を行っているものの系統別電力計31a,…31bの測定結果と温度センサ27aの測定結果に基づいてエネルギー利用関連情報記憶部20fから各室外機3a,…3bの冷房エネルギーQcdを取得する。同様に、熱エネルギー利用情報取得部20aは、室外機3a,…3bのうち暖房を行っているものの系統別電力計31a,…31bの測定結果と温度センサ27aの測定結果に基づいてエネルギー利用関連情報記憶部20fから暖房エネルギーQhdを取得する。この場合も、エネルギー利用関連情報記憶部20fには、外気温度と消費電力と暖房エネルギーQhdとの関係を示すデータが記憶されている。
Further, as a simple method for acquiring the cooling energy Qcd and the heating energy Qhd, the power consumption of the
次に、熱エネルギー利用情報取得部20aは、熱交換器入力エネルギー(Qvrvc−Qvrvh)〔kW〕を、往きヘッダ熱媒体温度センサ24で測定した水熱媒5の温度、戻りヘッダ熱媒体温度センサ25で測定した水熱媒5の温度、及びヘッダ用熱媒体流量計33で測定した水熱媒5の流量に基づいて取得する。往きヘッダ8に流れ込む水熱媒5と戻りヘッダ9から流れ出す水熱媒5の温度差と流量から空気調和装置2に与えられるエネルギーの総量、すなわち熱交換器入力エネルギー(Qvrvc−Qvrvh)に関連する熱量が計算される。配管13a,…13bなどで熱が大気中に放出されるため損失が発生するので、熱交換器入力エネルギー(Qvrvc−Qvrvh)に関連する熱量から求められた値には誤差が含まれるが、予め測定しておくかシミュレーションなどによってデータを得ておくことにより、その誤差を補正することができる。このように測定により知れる熱量と熱交換器入力エネルギー(Qvrvc−Qvrvh)との関係はエネルギー利用関連情報記憶部20fに記述されている。従って、熱エネルギー利用情報取得部20aは、往きヘッダ熱媒体温度センサ24、戻りヘッダ熱媒体温度センサ25及びヘッダ用熱媒体流量計33の測定結果に基づきエネルギー利用関連情報記憶部20fから熱交換器入力エネルギー(Qvrvc−Qvrvh)を取得することができる。また、外気温などによって熱交換器入力エネルギー(Qvrvc−Qvrvh)が変動する場合には、得られた熱交換器入力エネルギー(Qvrvc−Qvrvh)を温度センサ27aで測定した外気温度などによって補正することもできる。
Next, the thermal energy utilization
なお、Qvrvcは冷房エネルギーQcdと後述の空気調和装置2のCOPvrvcより、(1+1/COPvrvc)×Qcdとして、Qvrvhは暖房エネルギーQhdと後述の空気調和装置2のCOPvrvhより、(1-1/COPvrvh)×Qhdとして、計算することもできる。熱エネルギー利用情報取得部20aは、このような計算により、熱交換器入力エネルギー(Qvrvc−Qvrvh)〔kW〕を得ることもできる。
Qvrvc is (1 + 1 / COPvrvc) × Qcd from the cooling energy Qcd and the COPvrvc of the
(2)空気調和装置のCOPの取得
空気調和装置COP取得部20bは、空気調和装置2の成績係数(COPvrvc,COPvrvh)を直接的または間接的に取得するが、空気調和装置2のCOPvrvc,COPvrvhは目標温度Ttの関数として取得される。COPvrvc(Tt),COPvrvh(Tt)を取得する方法は種々あるが、例えば、利用装置電力計31の系統別電力計31a,…31bが計測した室外機3a,…3bの消費電力と温度センサ22a,…22bが測定した室外機3a,…3bの熱媒体入口温度(水熱媒5の温度)を得ることにより取得することができる。予め一つの系統が、冷房または暖房を行っているときの室外機3a,…3bの熱媒体入口温度と消費電力とCOPvrvc及びCOPvrvhとの関係を計測してデータを得ておくことにより予め熱媒体入口温度と消費電力にCOPvrvcまたはCOPvrvhを関連付けておけば、熱媒体入口温度と消費電力が分かればCOPvrvcまたはCOPvrvhを目標温度Ttの関数として特定される。ここでは、熱媒体入口温度と消費電力とCOPvrvc,COPvrvhとの関係を示すデータが空気調和装置COP記憶部20gに記憶されており、空気調和装置COP取得部20bが室外機3a,…3bのうち冷房を行っているものの系統別電力計31a,…31bの測定結果と温度センサ22a,…22bの測定結果に基づいて空気調和装置COP記憶部20gから各室外機3a,…3bのCOPvrvc,COPvrvhを取得する。
(2) Acquisition of COP of air conditioner The air conditioner
また、空気調和装置COP取得部20bにおいて、空気調和装置2のCOPvrvc,COPvrvhを取得する簡便な方法として、室外機3a,…3bのうちで、冷房に用いられているものと暖房に用いられているものを特定して、熱媒体入口温度から各室外機3a,…3bの属する系統のCOPvrvc,COPvrvhを個別に求めることもできる。各系統が冷房及び暖房のいずれに用いられているかは、例えば室外機用入口温度センサ22a,…22bと室外機用出口温度センサ23a,…23bのいずれの温度が高いかを比較すれば分かる。空気調和装置COP記憶部20gに、予め測定して熱媒体入口温度と各系統のCOPvrvc,COPvrvhとの関係が一対一に対応するよう関連付けたデータを記憶させておけば、空気調和装置COP取得部20bは、利用装置熱媒体入口温度センサ22の室外機用入口温度センサ22a,…22b及び、利用装置熱媒体出口温度センサ23の室外機用出口温度センサ23a,…23bの測定結果とに基づいて空気調和装置COP記憶部20gから各室外機3a,…3bの属する系統のCOPvrvc,COPvrvhを取得することができる。
Moreover, in the air conditioner
また、空気調和装置COP取得部20bにおけるCOPの取得において、上述のようにして空気調和装置COP取得部20bが取得したCOPを、各室外機3a,…3bに水熱媒5から与えられる熱エネルギーを考慮して補正することもできる。そのために、空気調和装置COP取得部20bには、室外機用入口温度センサ22a,…22b及び室外機用出口温度センサ23a,…23bにより測定された水熱媒5の温度に加え、室外機用流量計32a,…32bにより測定された室外機3a,…3bに流れる水熱媒5の流量が入力される。空気調和装置COP取得部20bは、室外機3a,…3bにおける熱交換前と後の水熱媒5の温度差と流量から、室外機3a,…がそれぞれ受け取った熱量を得る。
Further, in the acquisition of COP in the air conditioner
(3)放熱ロスの取得
放熱ロス取得部20cは、蓄熱槽6の放熱ロスQlossを直接的または間接的に取得する。放熱ロスQlossは、目標温度Tt、周囲温度Ta及び断熱係数ρの関数になるが、周囲温度Ta及び断熱係数ρは測定により決定されるので、放熱ロス取得部20cでは目標温度Ttの関数として取得される。放熱ロスQlossを取得する方法は種々あるが、例えば、周囲温度Taを温度センサ27bにより測定することで放熱ロスQlossを取得することができる。この場合、予め目標温度Ttを変化させて周囲温度Taに対応する放熱ロスQlossを測定してデータを得ておくことにより、蓄熱槽6の態様を変えなければ断熱係数ρの変化がないことから放熱ロスQlossが目標温度Ttの関数として特定される。ここでは、各目標温度Ttについて周囲温度Taに対応する放熱ロスQlossが蓄熱槽放熱特性記憶部20hに記憶されており、放熱ロス取得部20cが温度センサ27bの測定結果に基づいて放熱ロスQlossを目標温度Ttの関数として取得する。
(3) Acquisition of heat dissipation loss The heat dissipation
なお、蓄熱槽6は、例えばコンクリート製の水槽でコンクリート製の基礎の上に設置されるため、周囲温度Taが蓄熱槽6の雰囲気温度だけでは決まらず、コンクリート製の基礎の温度も測定する必要がある場合もある。しかし、基礎の温度が雰囲気温度の関数になっていれば周囲温度Taだけでも比較的小さな誤差で放熱ロスQlossを求めることができる。勿論、周囲温度Taに、雰囲気温度だけでなく基礎などの他の温度に関するパラメータが含まれてもよく、その場合にそれらのパラメータを測定するための計測機器を追加することができる。
In addition, since the
また、周囲温度Taの値によっては、放熱ロスQlossが0になったり、あるいは逆に蓄熱体が周囲から熱エネルギーを吸収したりする場合も生じる。例えば、冷房負荷が大きいときに目標温度Ttよりも周囲温度Taが低くなっている場合や暖房負荷が大きいときに目標温度Ttよりも周囲温度Taが高くなっている場合などである。このときには、放熱ロスQlossの符号を変えて演算を行うことにより、目標温度Ttを導くことができる。つまり、そのような場合には、エネルギーの損失ではなくて利得として計算を行う。 Further, depending on the value of the ambient temperature Ta, the heat dissipation loss Qloss may be zero, or conversely, the heat storage body may absorb heat energy from the surroundings. For example, the ambient temperature Ta is lower than the target temperature Tt when the cooling load is large, or the ambient temperature Ta is higher than the target temperature Tt when the heating load is large. At this time, the target temperature Tt can be derived by changing the sign of the heat dissipation loss Qloss. That is, in such a case, calculation is performed as a gain, not as a loss of energy.
(4)熱源のCOPの取得
熱源COP取得部20dは、熱源7の成績係数(COPchc,COPchh)を直接的または間接的に取得する。これら熱源7のCOPchc,COPchhは目標温度Ttの関数として取得される。COPchc(Tt),COPchh(Tt)を取得する方法は種々あるが、例えば、熱源電力計35の電力計35a,…35bが計測したチラー7a,…7bの消費電力とチラー用入口温度センサ28a,…28bとチラー用出口温度センサ29a,…29bで測定した水熱媒5の温度と熱源熱媒体流量計34のチラー用流量計34a,…34bで測定した流量を得ることにより直接取得することができる。
(4) Acquisition of COP of heat source The heat source
また、簡便な方法として、例えば、熱源電力計35の電力計35a,…35bが計測したチラー7a,…7bの消費電力と温度センサ27cが測定した外気の温度とを得ることにより取得することができる。この場合は、予め各チラー7a,…7bが、水熱媒5の冷却または加熱を行っているときのチラー7a,…7bの外気温度と消費電力と流量とCOPchc及びCOPchhとの関係を計測してデータを得ておくことにより予め外気温度と消費電力と流量にCOPchcまたはCOPchhを関連付けておけば、外気温度と消費電力と流量が分かればCOPchcまたはCOPchhを目標温度Ttの関数として特定される。そのために、外気温度と消費電力と流量とCOPchc,COPchhとの関係を示すデータが熱源COP記憶部20iに記憶されており、熱源COP取得部20dがチラー7a,…7bのうち冷却または加熱を行っているものの電力計35a,…35bの測定結果と温度センサ27cの測定結果に基づいて熱源COP記憶部20iからチラー7a,…7bのCOPchc,COPchhを取得する。
Further, as a simple method, for example, it is obtained by obtaining the power consumption of the
上述のようにチラー7a,…7bがそれぞれ異なる機種であって、それぞれの能力が必ずしも同じでない場合もあるため、それぞれがどの程度の能力を発揮しているかを電力計35a,…35b及びチラー用流量計の測定結果で把握しているが、もし、チラー7a,…7bが同じ機種で同一の設定がなされているのであれば、電力計35a,…35bやチラー用流量計34a,…34bでの測定は必要ない。また、目標温度Ttが決まればチラー7a,…7bがそれぞれ供給する熱エネルギーや水熱媒5の流量が決まるため全体として一体とみなせる場合については目標温度Ttと成績係数とが一対一の関係にあることから、電力計35a,…35bやチラー用流量計34a,…34bでの測定は必要ない。これらのような場合に、熱源COP取得部20dは、目標温度TtとCOPchc,COPchhとの関係を熱源COP記憶部20iから取得する。
As described above, the
蓄熱体温度制御部20eでは、熱エネルギー利用情報取得部20aと空気調和装置COP取得部20bと放熱ロス取得部20cと熱源COP取得部20dが取得したパラメータを用いて空気調和装置2と蓄熱システム1を含む全体の消費電力Wを計算して、消費電力Wが最も小さくなるように目標温度Ttを算出する。制御部20は、この目標温度Ttになるように熱源7のチラー7a,…7bやポンプ18などの制御を行う。
In the heat storage body
(4)その他の制御
制御部20は、上記の制御以外に、蓄熱システム1を運転するため、バルブ群37やポンプ群38などの制御を行う。バルブ群37には、既に説明した冷暖切替バルブ11a,11b,11c,11d,15a,15b,15c,15dや開閉バルブ12a,…12bが含まれる。また、ポンプ群38には、ポンプ14やポンプ18が含まれる。ポンプ14による室外機3a,…3bに送られる水熱媒5の流量の調節は、各系統の冷房負荷や暖房負荷の大きさに応じて必要な熱容量を供給できるように制御部20により行われる。また、ポンプ18によるチラー7a,…7bへの水熱媒5の供給のオンオフと流量の調節が制御部20により調節される。
(4) Other Controls In addition to the above control, the
<目標温度制御>
次に、制御部による目標温度の制御について図3を用いて説明する。以下の説明においては、説明を分かり易くするために、空気調和装置2において冷房を行っている系統と暖房を行っている系統が混在しているが、全体として冷房負荷が暖房負荷より大きい場合を例に説明する。
<Target temperature control>
Next, control of the target temperature by the control unit will be described with reference to FIG. In the following description, in order to make the explanation easy to understand, the
蓄熱槽6に貯留されている水熱媒5の目標温度Ttには、例えば前日の実績に基づいて仮の目標温度Tt0が設定されている(ステップST1)。なお、以下の説明において、目標温度に関するデータには添字0を付けて表す。最適な目標温度が算出されるまでの間も蓄熱システム1の運転を行わなければならないため、仮の目標温度Tt0で運転される。このとき、前日の実績を用いるのは、通常、時間的に近い方が環境や利用状況の変化が少ないからであるが、例えば、曜日ごとに利用状況が変わる場合には、前週の実績を用いることもできる。このように、仮の目標温度Tt0の設定については空気調和装置2の設置されているところの事情が考慮される。
As the target temperature Tt of the
仮の目標温度Tt0が設定されると、蓄熱体温度制御部20eが仮の目標温度Tt0の近傍で複数の候補温度Tt1,…Ttnを決定する。なお、以下の説明において、候補温度には添字1からnを付けて表す。所定の条件で候補温度を決め、例えば、仮の目標温度Tt0の前後2度の範囲とすると、Tt0=21℃であれば、19℃、20℃、22℃、23℃を候補温度とする。
When the temporary target temperature Tt0 is set, the heat storage body
目標温度Tt0及び候補温度Tt1,…Ttnについての熱エネルギー利用情報、空気調和装置2のCOP、放熱ロス及びチラー7a,…7bのCOPを取得する(ステップST2)。熱エネルギー利用情報取得部20aが取得する熱エネルギー利用情報としては、冷房負荷の方が大きいことから目標温度Tt0での熱交換入力エネルギー(Qvrvc0−Qvrvh0)、並びに目標温度Tt0での空気調和装置2の冷房エネルギーQcd0及び暖房エネルギーQhd0がある。空気調和装置COP取得部20bは、空気調和装置2について、冷房を行っている系統全体での冷房の成績係数COPvrvc0と暖房を行っている系統全体での暖房の成績係数COPvrvh0になる。放熱ロス取得部20cは、仮の目標温度Tt0での蓄熱槽6の放熱ロスQloss0を取得する。また、熱源COP取得部20dは、冷房負荷が大きいので、仮の目標温度Tt0dでの熱源の成績係数COPchc0を取得する。
The thermal energy utilization information about the target temperature Tt0 and the candidate temperatures Tt1,... Ttn, the COP of the
同様に、候補温度Tt1,…Ttnについても取得し、例えば、候補温度Ttnであれば熱交換入力エネルギー(Qvrvcn−Qvrvhn)、目標温度Ttnでの空気調和装置2の冷房エネルギーQcdn及び暖房エネルギーQhdn、冷房の成績係数COPvrvcn、暖房の成績係数COPvrvhn、放熱ロスQlossn並びに熱源の成績係数COPchcnを取得する。
Similarly, the candidate temperatures Tt1,... Ttn are also acquired. For example, if the candidate temperature Ttn, the heat exchange input energy (Qvrvcn-Qvrvhn), the cooling energy Qcdn and the heating energy Qhdn of the
ステップST2において仮の目標温度Tt0及び候補温度Tt1,…Ttnにおける消費電力W0,W1,…Wnを計算するのに必要なパラメータが取得されると、蓄熱体温度制御部20eで仮の目標温度Tt0での消費電力W0,W1,…Wnが求められる(ステップST3)。消費電力W0は次式(1)で求められ、候補温度Tt1,…Ttnについては例えば候補温度Ttnを例に上げると次式(2)で求められる。
When the parameters necessary for calculating the power consumption W0, W1,... Wn at the temporary target temperature Tt0 and the candidate temperatures Tt1,... Ttn are acquired in step ST2, the heat storage body
W0=(Qloss0+Qvrvc0-Qvrvh0)/COPchc0+Qcd0/COPvrvc0+Qhd0/COPvrvh0…(1) W0 = (Qloss0 + Qvrvc0−Qvrvh0) / COPchc0 + Qcd0 / COPvrvc0 + Qhd0 / COPvrvh0 (1)
Wn=(Qlossn+Qvrvcn-Qvrvhn)/COPchcn+Qcdn/COPvrvcn+Qhdn/COPvrvhn…(2) Wn = (Qlossn + Qvrvcn−Qvrvhn) / COPchcn + Qcdn / COPvrvcn + Qhdn / COPvrvhn (2)
次のステップST4では、ステップST3で求めた仮の目標温度Tt0の消費電力W0と、候補温度Tt1,…Ttnの消費電力W1,…Wnを比較する。消費電力W0が最小であれば、仮の目標温度Tt0を目標温度としてそのままステップST6に進む。もし、候補温度Tt1,…Ttnの消費電力W1,…Wnの中に最小値があれば、ステップST5において、目標温度をTt0から、消費電力W1,…Wnの中の最小値を与える候補温度に変更して(ステップST5)、次のステップST6に進む。 In the next step ST4, the power consumption W0 of the temporary target temperature Tt0 obtained in step ST3 is compared with the power consumption W1,... Wn of the candidate temperatures Tt1,. If the power consumption W0 is minimum, the temporary target temperature Tt0 is set as the target temperature and the process proceeds to step ST6. If there is a minimum value in power consumption W1,... Wn of candidate temperatures Tt1,... Ttn, in step ST5, the target temperature is changed from Tt0 to a candidate temperature that gives the minimum value in power consumption W1,. Change (step ST5) and proceed to the next step ST6.
ステップST6では、蓄熱体温度制御部20eが所定時間を経過した後に周囲温度Taを取得する。そして、周囲温度Taが現在の目標温度を算出した時の値からどの程度変化しているかを蓄熱体温度制御部20eが検討する。周囲温度Taが大きく変化すると、エネルギー効率を小さく保つため目標温度を変更する必要が生じる場合があるからである。蓄熱体温度制御部20eにおいて、周囲温度Taの変化が予め定めた閾値を超えたと判断されると、ステップST8に進む。ステップST6で周囲温度Taの変化が予め定められている閾値の範囲内であればステップST7に進む。
In step ST6, the thermal storage body
ステップST7では、蓄熱体温度制御部20eが熱エネルギー利用情報の変化について検討する。例えば一日のうちでも夏の昼間などは朝方に比べて冷房の要求が高くなるなど、空気調和装置2のエネルギーデマンドが使用状況に応じて大きく変化することがあり、その変化に応じて目標温度を変更する必要がある場合があるからである。蓄熱体温度制御部20eにおいて、例えば熱交換器入力エネルギー(Qvrvc−Qvrvh)や空気調和装置の冷房エネルギーQcdや暖房エネルギーQhd周囲温度Taの変化が予め定めた閾値を超えたと判断されると、ステップST8に進む。ステップST7で熱エネルギー利用情報の変化が予め定められている閾値の範囲内であればステップST9に進む。
In step ST7, the heat storage body
ステップST8では、制御部20において、現在の目標温度を仮の目標温度に変更する。そして、制御部20では、変更後の仮の目標温度を用いてステップST2から計算をやり直す。
In step ST8, the
ステップST9では、運転停止の指示があったかどうかを判別する。運転停止の指示がなかった場合には、ステップST6に戻り、周囲温度Taの変化や熱エネルギー利用情報の変化がないかどうかを監視する。一方、運転停止の指示があった場合には、次の起動のために、現状の目標温度などの実績を記録して運転を停止する(ステップST10)。 In step ST9, it is determined whether or not an operation stop instruction has been issued. If there is no instruction to stop the operation, the process returns to step ST6 to monitor whether there is a change in the ambient temperature Ta or a change in the heat energy utilization information. On the other hand, when an instruction to stop the operation is given, the actual operation such as the current target temperature is recorded and the operation is stopped for the next start-up (step ST10).
蓄熱槽6の低温側6aが目標温度になっているか否かは、制御部20の蓄熱体温度制御部20eが、計算により得た目標温度に基づき温度センサ26aによって監視している。そして、蓄熱体温度制御部20eは、目標温度と測定温度との差がなくなるように熱源7及びポンプ群38の制御を行う。
Whether or not the
なお、上記の説明では、冷房負荷が大きい場合について説明したが、暖房負荷の方が大きい場合には、Qvrvc<Qvrvhであるため、符号を入れ替えて熱交換器入力エネルギー(Qvrvh−Qvrvc)として計算する。また、熱源7のCOPには、水熱媒5を加熱する時の成績係数であるCOPchhが用いられる。
In the above description, the case where the cooling load is large has been described. However, when the heating load is larger, since Qvrvc <Qvrvh, the sign is changed and the heat exchanger input energy (Qvrvh−Qvrvc) is calculated. To do. Further, COPchh, which is a coefficient of performance when heating the
〔第2実施形態〕
<蓄熱システムの構成>
第1実施形態の蓄熱システム1は、一つの蓄熱槽6において、比較的水熱媒5の温度が低い低温側6aと温度が高い高温側6bに分けている。しかし、蓄熱槽6の低温側6aと高温側6bの間はなだらかに温度が変化しており、蓄熱槽6を仕切りにより分離して異なる2つの温度にしているわけではない。第2実施形態の蓄熱システムは、蓄熱槽6を複数のエリアに分割し、エリア毎に異なる温度を設定することができるように構成されている。
[Second Embodiment]
<Configuration of heat storage system>
The
図4は、第2実施形態に係る蓄熱槽及びその周辺の配管の構成を説明するための図である。図4に示す蓄熱システム1Aが図1に示す蓄熱システム1と異なるのは、蓄熱槽60が4つのエリアに分割されているのに対して、蓄熱槽6が分割されていない点である。蓄熱槽60は、第1槽60a、第2槽60b、第3槽60c及び第4槽60dからなり、各槽の容積がほぼ等しくなるように分割されている。そして、第1槽60aと第2槽60bの間、第2槽60bと第3槽60cの間、及び第3槽60cと第4槽60dの間は、それぞれパイプ61,62,63で接続されている。パイプ61,62,63は、それぞれ、第2槽60b、第3槽60c及び第4槽60dの深いところから、隣の第1槽60a,第2槽60b及び第3槽60cの浅いところに延びている。それにより、第2槽60b、第3槽60c及び第4槽60dの深いところにある温度の比較的低い水熱媒5が、第1槽60a,第2槽60b及び第3槽60cに移動し、または第1槽60a,第2槽60b及び第3槽60cの浅いところにある温度の比較的高い水熱媒5が、第2槽60b、第3槽60c及び第4槽60dに移動する。
Drawing 4 is a figure for explaining the composition of the heat storage tank concerning the 2nd embodiment, and the piping of the circumference. The
配管10c,10dには、それぞれ枝配管10c1,10c2,10c3,10c4、10d1,10d2,10d3,10d4が設けられており、枝配管10c1,10c2,10c3、10d1,10d2,10d3,10d4にはそれぞれ開閉バルブ41,42,43,44及び開閉バルブ51,52,53,54が設けられている。第1槽60aには、熱源7から枝配管10c1または枝配管10d4によって水熱媒5が供給でき、同様に第2槽60b、第3槽60c及び第4槽60dには、それぞれ、熱源7から枝配管10c2,10c3,10c4または枝配管10c2、10c3、10c4によって水熱媒5が供給できるように構成されている。
Branch pipes 10c1, 10c2, 10c3, 10c4, 10d1, 10d2, 10d3, 10d4 are provided in the
例えば、冷房負荷が暖房負荷よりも大きい場合には配管10aにより空気調和装置2に比較的低温の水熱媒5が供給されるが、冷房負荷の大きさによって供給すべき熱容量が決まるので、第1槽60aのみから供給する場合に比べて第1槽60a及び第2槽60bから供給する場合には水熱媒5の温度を高く設定することができる。例えば、第1槽60aのみを20℃にする場合でも、第1槽60aと第2槽60bの両方を使えば両方を25℃にすることができるなどである。
For example, when the cooling load is larger than the heating load, a relatively low-temperature
上述のような分割したエリアの使い分けを図5に示す。図5(a)には、第1槽60aのみが20℃に制御されている状態を示している。そのために、熱源7からは枝配管10c1を通して20℃よりも温度の低い水熱媒5が第1槽60aに供給され、配管10aで第1槽60aから空気調和装置2に20℃の水熱媒5が供給され、配管10bで空気調和装置2から第4槽60dに温まった水熱媒5が戻される。このとき、熱源7から第1槽60aに水熱媒5を供給するために、冷暖切替バルブ15a,15d及び開閉バルブ41,51が開き、他の冷暖切替バルブ15b,15c及び開閉バルブ42,43,44.52.53.54が閉じている。従って、第2槽60b、第3槽60c及び第4槽60dは、空気調和装置2から戻された水熱媒5により比較的高い温度、図5(a)では30℃になっている。しかし、30℃という温度は、温度制御された結果ではないため、周囲温度や空気調和装置2の使用状態により変化する。
The use of the divided areas as described above is shown in FIG. FIG. 5A shows a state in which only the
図5(b)には、第1槽60a及び第2槽60bが25℃に制御されている状態を示している。そのために、熱源7からは枝配管10c2を通して25℃よりも温度の低い水熱媒5が第2槽60bに供給され、配管10aで第1槽60aから空気調和装置2に25℃の水熱媒5が供給され、配管10bで空気調和装置2から第4槽60dに温まった水熱媒5が戻される。このとき、熱源7から第2槽60bに水熱媒5を供給するために、冷暖切替バルブ15a,15d及び開閉バルブ42,51が開き、他の冷暖切替バルブ15b,15c及び開閉バルブ41,43,44,52,53,54が閉じている。従って、第3槽60c及び第4槽60dは、空気調和装置2から戻された水熱媒5により比較的高い温度、図5(a)では30℃になっている。しかし、30℃という温度は、温度制御された結果ではないため、周囲温度や空気調和装置2の使用状態により変化する。
FIG. 5B shows a state in which the
なお、第2実施形態による蓄熱システム1Aと第1実施形態による蓄熱システム1とが構成上異なるのは、冷暖切替バルブ11a,11b,11c,11dと冷暖切替バルブ15a,15b,15c,15dと間にある部分である。従って、冷暖切替バルブ11a,11b,11c,11dと空気調和装置2との間の構成、及び冷暖切替バルブ15a,15b,15c,15dから熱源7に至る構成は、第2実施形態の蓄熱システム1Aでも第1実施形態の蓄熱システム1と同じになっている。
The
<蓄熱槽分割による効果>
図5(a)と図5(b)の2つの状態を比較しながら、エネルギー効率との関係でどのような選択が行われるかについて説明する。図5(a)と図5(b)を比較すると、一般的には、図5(a)の方が空気調和装置2で比較的高いエネルギー効率が期待できる半面、蓄熱槽60における放熱ロスが大きくなる傾向がある。一方、図5(b)は逆に、空気調和装置2でのエネルギー効率が劣るものの蓄熱槽60の放熱ロスは小さくできる。このことを数値によって説明すると、仮に冷房負荷が30〔kW〕であり、空気調和装置2のCOPが水熱媒5の目標温度20℃で3、25℃で2であり、放熱ロスが目標温度20℃で4〔kW〕、25℃で0〔kW〕であり、熱源7のCOPが目標温度20℃で2、25℃で3であるとする。そうすると、目標温度20℃のときに必要なエネルギーW20は、W20={4+(1+1÷3)×30}÷2+30÷3で与えられ、W20=32〔kW〕となる。一方、目標温度25℃のときに必要なエネルギーW25は、W25=0+(1+1÷2)×30}÷3+30÷2で与えられ、W25=30〔kW〕となる。従って、上述の仮定の下では図5(b)に示す状態の方が好ましい。しかし、上述の仮定で熱源7を考慮しなかった場合には、W20=14であり、W25=15であるから、W20<W25となって逆に図5(a)の方が好ましいことになる。このように空気調和装置2の熱エネルギー利用状況と蓄熱槽60の放熱ロスだけを考慮して目標温度を決定した場合には却って全体のエネルギー効率が悪くなる場合がある。
<Effects of heat storage tank division>
While comparing the two states of FIG. 5A and FIG. 5B, what kind of selection is performed in relation to energy efficiency will be described. Comparing FIG. 5 (a) and FIG. 5 (b), in general, FIG. 5 (a) can be expected to have a relatively high energy efficiency in the
なお、上記の説明では、第1槽60aのみを目標温度に制御する場合と、第1槽60aと第2槽60bを目標温度に制御する場合の2通りについて比較して説明した。しかし、蓄熱槽60が、第1槽60a、第2槽60b、第3槽60c及び第4槽60dの4つのエリアからなることから、4通りの組み合わせが可能であり、4通りの組み合わせについて検討することができる場合がある。例えば、図5(a)及び図5(b)に示す場合に加え、図5(c)に示すように3つの槽を27℃に制御する場合、及び図5(d)に示すように4つの槽を28℃に制御する場合などである。
In the above description, two cases of controlling only the
<目標温度制御>
目標温度の決定において、第2実施形態の蓄熱システム1Aが第1実施形態の蓄熱システム1と異なるのは、蓄熱槽60のエリアを考慮しなければならない点である。この点について図3のフローチャートに沿って説明する。
<Target temperature control>
In determining the target temperature, the
ステップST2において候補温度Tt1,…Ttnを決めたときに、その候補温度Tt1,…Ttnに対して、蓄熱槽60の幾つのエリアを使うかを決定する必要がある。これは、空気調和装置2で必要とする熱容量から決定される。そのために、制御部20は、空気調和装置2から必要とする熱容量に関するデータを取得する。蓄熱槽60で蓄熱する熱容量は空気調和装置2が必要とする熱容量より大きくなければならないが、余分な水熱媒5を目標温度にしておくと放熱ロスが大きくなる。従って、使用するエリアの数は、必要な熱容量が確保できる範囲で最小のものとなる。
When candidate temperatures Tt1,... Ttn are determined in step ST2, it is necessary to determine how many areas of the
また、ステップST2において、放熱ロスを取得する場合に、使用するエリアの数によって断熱性が変化する点を補う必要がある。蓄熱槽60に貯留されている水熱媒5の目標温度が同じでも、例えば第1槽60aのみを使う場合と、第1槽60a及び第2槽60bを使う場合では、その表面積が異なるため、後者の方が断熱性が低くなる。そのために、蓄熱槽放熱特性記憶部20hにはエリアの数によって変化する断熱性を考慮したデータを記述しておき、放熱ロス取得部20cはエリアの数もパラメータとして放熱ロスのデータを取得する。断熱性が変化するために蓄熱槽60の放熱ロスの取得が異なる以外は第1実施形態の蓄熱システム1と同様に、図3のフローチャートに従って目標温度を求めることができる。
Moreover, in step ST2, when acquiring a heat dissipation loss, it is necessary to supplement the point that heat insulation changes with the number of areas to be used. Even if the target temperature of the
〔第3実施形態〕
次に、第3実施形態による蓄熱システムについて図6を用いて説明する。図6に示す第3実施形態の蓄熱システム1Bは、熱源として、温泉や河川や井戸水などの自然エネルギーを利用できるように構成されている。蓄熱システム1Bにおいて、熱源以外の構成は、第1実施形態の蓄熱システム1と同じであり、同一符号を付した部分は第1実施形態の説明で既に述べているのでこれらの部分の説明を省略する。また、熱源においても、第1の熱源7は、第1実施形態の蓄熱システム1と同様に複数のチラー7a,…7bである。この熱源7の構成も第1実施形態と同じであるので、説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, the heat storage system by 3rd Embodiment is demonstrated using FIG. The
第3実施形態の蓄熱システム1Bにおいて新たに加わっているのは、第2の熱源71及び第3の熱源72並びにそれらの周辺の構成である。熱源71は、例えば温泉や風呂の湯水などで比較的温度が高いため暖房に利用できる水熱媒5を供給できるものである。熱源71は、例えば40℃の温泉を貯留槽71aに溜めることにより構成されていることから、水熱媒5の温度を上昇させるためのエネルギーを必要としない。この貯留層71aに貯えられた水熱媒5は配管10eを通って蓄熱槽6の高温側6bに供給される。そのために、配管10eにはポンプ80が設けられている。また、配管10eで供給される水熱媒5の温度と流量を測定するために温度センサ84と流量計88が配管10eに取り付けられている。貯留層71aから蓄熱槽6に水熱媒5を送るだけでは溢れてしまうため、貯留槽71aから送るのと同量だけ、蓄熱槽6の低温側6aから配管10fを通して水熱媒5を戻している。また、配管10fで戻される水熱媒5の温度を測定するために温度センサ85が配管10fに取り付けられている。第2の熱源71のCOPは、ポンプ80の消費電力で決まる。
What is newly added in the
一般的に、温泉などの自然エネルギーを用いるとエネルギー効率が高くなるため、主に第2の熱源71で熱エネルギーを供給し、温泉の湧出量などが少なく全てをまかなえないときに第1の熱源7と組合わせるようにしてもよい。このように2種類以上の熱源の組み合わせによって熱エネルギーを供給する場合には、組合わせたときの全体としてのCOPを用いて目標温度の計算を行う。そのために、図2の熱源COP記憶部20iには目標温度に対して第1の熱源7と第2の熱源71を組合わせて用いた場合のCOPを予め記述しておく。第1の熱源7と第2の熱源71を目標温度に対してどのように組合わせるかは、例えば実験やシミュレーションなどを行うことにより予め決定しておく。
Generally, when natural energy such as hot springs is used, the energy efficiency is increased. Therefore, the first heat source is mainly used when heat energy is supplied mainly by the
また、第3の熱源72は、例えば河川や井戸水などで比較的温度が低いため冷房に利用できる水熱媒5を供給できるものである。熱源72は、例えば15℃の井戸水を貯留槽72aに溜めることにより構成されていることから、水熱媒5の温度を下降させるためのエネルギーを必要としない。この貯留層72aに貯えられた水熱媒5は配管10gを通って蓄熱槽6の低温側6aに供給される。そのために、配管10gにはポンプ82が設けられている。また、配管10gで供給される水熱媒5の温度と流量を測定するために温度センサ86と流量計90が配管10gに取り付けられている。貯留層72aから蓄熱槽6に水熱媒5を送るだけでは溢れてしまうため、貯留槽72aから送るのと同量だけ、蓄熱槽6の高温側6bから配管10hを通して水熱媒5を戻している。また、配管10hで戻される水熱媒5の温度を測定するために温度センサ87が配管10hに取り付けられている。そのため、第3の熱源72のCOPは、ポンプ82の消費電力で決まる。
The
一般的に、井戸水などの自然エネルギーを用いるとエネルギー効率が高くなるため、主に第3の熱源72で熱エネルギーを供給し、温泉の湧出量などが少なく全てをまかなえないときに第1の熱源7と組合わせるようにしてもよい。このように2種類以上の熱源の組み合わせによって熱エネルギーを供給する場合には、組合わせたときの全体としてのCOPを用いて目標温度の計算を行う。そのために、図2の熱源COP記憶部20iには目標温度に対して第1の熱源7と第3の熱源72を組合わせて用いた場合のCOPを予め記述しておく。
Generally, when natural energy such as well water is used, the energy efficiency is increased. Therefore, the first heat source is mainly used when the thermal energy is supplied mainly by the
なお、ポンプ80,82は図2のポンプ群38に属し、制御部20により制御される。また、温度センサ85,87は熱エネルギーを与える前に相当する温度を測定するので図2の熱源熱媒体入口温度センサ28に属し、温度センサ84,86は熱エネルギーを与えた後に相当する温度を測定するので図2の熱源熱媒体出口温度センサ29に属し、流量計88,90は熱源熱媒体流量計34に属し、制御部20の熱源COP取得部20dに熱源のCOPを取得するために必要な測定値を与える。第1の熱源7と第3の熱源72を目標温度に対してどのように組合わせるかは、例えば実験やシミュレーションなどを行うことにより予め決定しておく。
The
以上説明したように、第1実施形態の蓄熱システム1と第3実施形態の蓄熱システム1Bでは熱源のCOPの取得が異なるだけである。従って、蓄熱システム1Bにおいても、図3を用いて説明した蓄熱システム1の目標温度の決定のプロセスと同様のプロセスを経て目標温度が決定される。
As described above, the
<変形例>
(a)上記実施形態においては、蓄熱システム1,1A,1Bの熱エネルギーを利用する熱利用装置として、冷暖房を行う空気調和装置2を例に上げて説明したが、例えば暖房のみあるいは冷房のみを行う空気調和装置や床暖房システムなど他の冷房や暖房のシステムであってもよく、また給湯システムなどの他の熱エネルギー利用部分を含むものであってもよい。また、空気調和装置の種類も、空気調和装置2のようにポンプなどによって熱媒体の流量を変えられる可変冷媒流量制御システムを備えたビルマルチ方式の空気調和装置以外のものであってもよい。また、一つの系統で、冷房と暖房の両方を行える、いわゆる冷暖フリーの空気調和もあるが、蓄積システム2,2A,2Bからみれば、一つの系統に対して供給されるエネルギー量とその系統の成績係数の対応関係のバリエーションが増えるだけである。従って、冷暖フリーの空気調和装置の運転状況と成績係数の対応関係を予め実測やシミュレーションなどで把握すれば、一つの系統で冷房または暖房を行う場合と同様に、冷暖フリーの空気調和装置に対しても蓄熱システム1,1A,1Bの適用が可能である。
<Modification>
(A) In the above-described embodiment, the
(b)上記実施形態においては、空気調和装置2の室外機3a,…3b、蓄熱槽6,60及び熱源7の周囲温度は、乾球温度を前提に説明を行ったが、気化熱が影響する場合には、湿球温度を考慮してもよい。例えば、蓄熱槽6,60が開放タイプであれば水の蒸発による放熱ロスが加わるため周囲の湿度を考慮することができる。
(B) In the above embodiment, the
(c)上記第2実施形態においては、蓄熱槽60を4つに分割する場合について説明したが、分割するエリアの数は4つに限られない。しかし、エリアの数を変化させるためには3つ以上に分割することが好ましい。また、分割するときの各エリアの容積比や形状などは同じである必要はなく、使用方法に応じて適宜変化をつけることができる。
(C) Although the case where the
(d)上記実施形態においては、熱エネルギー利用情報などの情報をセンサや計測器を用いて取得する場合について説明したが、これらの情報はセンサや計測器を用いた実測に基づいて得られる情報に限られない。例えば、熱エネルギー利用情報は、建物の利用情報(ホテルの場合には宿泊予約情報など)と季節から推測することもできる。また、空気調和装置2の内部情報から推測することもできる。このように、熱エネルギー利用情報など蓄熱体の目標温度の算出に必要な情報や係数には、推定値に基づいて得られる情報や係数を用いてもよい。
(D) In the above-described embodiment, the case where information such as heat energy utilization information is acquired using a sensor or measuring instrument has been described. However, such information is information obtained based on actual measurement using a sensor or measuring instrument. Not limited to. For example, the thermal energy usage information can be estimated from building usage information (such as accommodation reservation information in the case of a hotel) and the season. It can also be estimated from the internal information of the
<特徴>
(1)
蓄熱システム1,1A,1Bは、熱利用装置である空気調和装置2に水熱媒5により熱エネルギーを供給する。この水熱媒5は、蓄熱槽6,60に収容されて熱エネルギーを水熱媒5の温度差という顕熱で蓄える蓄熱体としても機能する。熱源7,71,72にはチラー7a,…7bなどのように他のエネルギーを使って熱エネルギーを得るものばかりでなく、温泉や井戸水など自然に蓄積されている熱エネルギーをそのまま用いるものも含まれる。
<Features>
(1)
The
蓄熱システム1,1A,1Bは、目標温度を算出するため、熱エネルギー利用情報取得部20a(熱エネルギー利用情報取得手段)により熱エネルギー利用情報を取得し、空気調和装置COP取得部20b(利用側成績係数取得手段)により空気調和装置2に関するCOPを取得し、放熱ロス取得部20c(放熱ロス取得手段)により蓄熱槽6,60の放熱ロスを取得し、熱源COP取得部20d(熱源側成績係数取得手段)により熱源7,71,72のCOPを取得する。
In order to calculate the target temperature, the
蓄熱システム1,1A,1Bの蓄熱体温度制御部20eは、W(Tt)=(Qloss(Tt)+(1+1/COPvrvc(Tt))×Qcd−(1-1/COPvrvh(Tt))×Qhd)/COPch(Tt)+Qcd/COPvrvc(Tt)+Qhd/COPvrvh(Tt)、あるいはW(Tt)=(Qloss(Tt)+Qvrvc-Qvrvh)/COPch(Tt)+Qcd/COPvrvc(Tt)+Qhd/COPvrvh(Tt)という式により消費電力Wを算出する。算出された消費電力W(Tt)は目標温度Ttの関数になっているから、この関数の最小値を与える目標温度Ttを選ぶことにより消費電力Wを低く抑えることができる。
The heat storage
つまり、この式は、空気調和装置2(熱利用装置)のエネルギーの利用効率が目標温度Ttに影響され、蓄熱槽6,60におけるエネルギーのロスも目標温度Ttに影響され、熱源7,71,72から蓄熱する際のエネルギー効率も目標温度Ttに影響されることを示している。これらの影響を考慮することで全体としてのエネルギーの利用効率を向上させることができるということである。このように空気調和装置2(熱利用装置)と蓄熱システム1,1A,1Bを含む全体のエネルギー効率を考慮して目標温度の計算を行えば、全体のエネルギー効率がよくなるように蓄熱体の目標温度を設定できる。そして、上述の式を用いれば消費電力を低く抑えるような目標温度の設定ができる。
That is, in this equation, the energy use efficiency of the air conditioner 2 (heat utilization device) is affected by the target temperature Tt, the energy loss in the
また、蓄熱システム1,1A,1Bは、蓄熱体及び熱媒体として水熱媒5を用いている。水は、比熱が大きいことから、顕熱で熱エネルギーを貯える蓄熱体としては、体積を小さくして放熱ロスを抑えることができるなどの点で優れている。また、水熱媒5は安定で扱い易いため、使用温度範囲において安全などの観点で使用が制限される温度範囲などがないなど目標温度の算出や制御が容易である。また、河川や井戸水などの自然に蓄積されているエネルギーを使う場合にも有利である。
Moreover, the
(2)
蓄熱システム1Aは、第1槽60a,第2槽60b,第3槽60c及び第4槽60dの複数エリアからなる蓄熱槽60を備えている。これら4つのエリア(第1槽60a,第2槽60b,第3槽60c及び第4槽60d)には、それぞれ、温度センサ26a0,26a1,26a2,26a3、26b0,26b1,26b2,26b3と、熱源7から水熱媒5の供給を受ける枝配管10c1,10c2,10c3,10c4や枝配管10d1,10d2,10d3,10d4を備えており、蓄熱体温度制御部20eにより槽毎の目標温度制御ができるように構成されている。例えば、第1槽60aのみで熱容量をまかなえる時に第1槽60aだけを目標温度Ttの制御対象にすることにより、制御対象の体積が第1槽60aの体積に制限されてエネルギーロスを小さくできる場合がある。一方、前述の熱容量をまかなうために第1槽60aと第2槽60bを使えば、目標温度Ttを周囲温度Taの近傍に設定でき、かえってエネルギーロスを小さくできる場合がある。このような複数の選択を可能にすることで、蓄熱槽の放熱ロスの改善と全体のエネルギーロスの改善の両立を行える態様を提供できるようになる。
(2)
The
1,1A,1B 蓄熱システム
2 空気調和装置
3a,…3b 室外機
5 水熱媒
6,60 蓄熱槽
7,71,72 熱源
1, 1A, 1B
Claims (5)
前記熱利用装置に熱エネルギーを供給するとともに熱エネルギーを顕熱で蓄える蓄熱体(5)と、
前記蓄熱体を収容する蓄熱槽(6,60)と、
前記蓄熱体に熱エネルギーを供給する熱源(7,71,72)と、
前記熱利用装置における熱エネルギー利用状況に関する熱エネルギー利用情報を取得する熱エネルギー利用情報取得手段(20a)と、
前記熱エネルギー利用情報に対応した前記熱利用装置の利用側成績係数を取得する利用側成績係数取得手段(20b)と、
前記蓄熱槽の放熱ロスを取得する放熱ロス取得手段(20c)と、
前記熱源の熱源側成績係数を取得する熱源側成績係数取得手段(20d)と、
前記熱エネルギー利用情報取得手段が取得した前記熱エネルギー利用情報、前記成績係数取得手段が取得した前記利用側成績係数、前記放熱ロス取得手段が取得した前記放熱ロス、及び前記熱源側取得手段が取得した前記熱源側成績係数に基づいて前記蓄熱体の目標温度を算出して前記蓄熱体の温度を制御する蓄熱体温度制御手段(20e)と
を備える蓄熱システム。 A heat storage system (1, 1A, 1B) for supplying heat energy used in the heat utilization device (2),
A heat storage body (5) for supplying heat energy to the heat utilization device and storing the heat energy by sensible heat;
A heat storage tank (6, 60) for housing the heat storage body;
A heat source (7, 71, 72) for supplying thermal energy to the heat storage body;
Thermal energy usage information acquisition means (20a) for acquiring thermal energy usage information relating to thermal energy usage status in the heat usage device;
A utilization side coefficient of performance acquisition means (20b) for acquiring a utilization side coefficient of performance of the heat utilization device corresponding to the heat energy utilization information;
A heat dissipation loss acquisition means (20c) for acquiring a heat dissipation loss of the heat storage tank;
Heat source side coefficient of performance acquisition means (20d) for acquiring the heat source side coefficient of performance of the heat source;
The thermal energy usage information acquired by the thermal energy usage information acquisition means, the usage-side performance coefficient acquired by the performance coefficient acquisition means, the heat dissipation loss acquired by the heat dissipation loss acquisition means, and the heat source side acquisition means acquired A heat storage system comprising: a heat storage body temperature control means (20e) that calculates a target temperature of the heat storage body based on the heat source side coefficient of performance and controls the temperature of the heat storage body.
前記熱エネルギー利用情報取得手段は、前記空気調和装置の冷房エネルギーQcd、及び前記空気調和装置の暖房エネルギーQhdという前記熱エネルギー利用情報を取得し、
前記利用側成績係数取得手段は、前記空気調和装置の冷房の成績係数COPvrvc、及び前記空気調和装置の暖房の成績係数COPvrvhという前記利用側成績係数を取得し、
前記放熱ロス取得手段は、前記蓄熱槽の放熱ロスQlossを取得し、
前記熱源側成績係数取得手段は、前記熱源の成績係数COPchを取得し、
前記蓄熱体温度制御手段は、W=(Qloss+|(1+1/COPvrvc)×Qcd−(1−1/COPvrvh)×Qhd|)/COPch+Qcd/COPvrvc+Qhd/COPvrvhという式により与えられる消費電力Wを小さくする方向に前記目標温度を変更して前記蓄熱体の温度を制御する、請求項1に記載の蓄熱システム。 The heat utilization device is an air conditioner (2),
The thermal energy usage information acquisition means acquires the thermal energy usage information of cooling energy Qcd of the air conditioner and heating energy Qhd of the air conditioner,
The usage-side coefficient of performance acquisition means acquires the usage-side coefficient of performance COPvrvc of cooling of the air conditioner and the coefficient of performance COPvrvh of heating of the air conditioner,
The heat dissipation loss acquisition means acquires the heat dissipation loss Qloss of the heat storage tank,
The heat source side coefficient of performance acquisition means acquires the coefficient of performance COPch of the heat source,
The heat storage body temperature control means reduces the power consumption W given by the equation W = (Qloss + | (1 + 1 / COPvrvc) × Qcd− (1-1 / COPvrvh) × Qhd |) / COPch + Qcd / COPvrvc + Qhd / COPvrvh The heat storage system according to claim 1, wherein the target temperature is changed to control the temperature of the heat storage body.
前記熱エネルギー利用情報取得手段は、前記空気調和装置の熱交換器入力エネルギー(Qvrvc−Qvrvh)、前記空気調和装置の冷房エネルギーQcd、及び前記空気調和装置の暖房エネルギーQhdという前記熱エネルギー利用情報を取得し、
前記利用側成績係数取得手段は、前記空気調和装置の冷房の成績係数COPvrvc、及び前記空気調和装置の暖房の成績係数COPvrvhという前記利用側成績係数を取得し、
前記放熱ロス取得手段は、前記蓄熱槽の放熱ロスQlossを取得し、
前記熱源側成績係数取得手段は、前記熱源の成績係数COPchを取得し、
前記蓄熱体温度制御手段は、W=(Qloss+|Qvrvc−Qvrvh|)/COPch+Qcd/COPvrvc+Qhd/COPvrvhという式により与えられる消費電力Wを小さくする方向に前記目標温度を変更して前記蓄熱体の温度を制御する、請求項1に記載の蓄熱システム。 The heat utilization device is an air conditioner (2),
The heat energy utilization information acquisition means uses the heat energy utilization information as heat exchanger input energy (Qvrvc-Qvrvh) of the air conditioner, cooling energy Qcd of the air conditioner, and heating energy Qhd of the air conditioner. Acquired,
The usage-side coefficient of performance acquisition means acquires the usage-side coefficient of performance COPvrvc of cooling of the air conditioner and the coefficient of performance COPvrvh of heating of the air conditioner,
The heat dissipation loss acquisition means acquires the heat dissipation loss Qloss of the heat storage tank,
The heat source side coefficient of performance acquisition means acquires the coefficient of performance COPch of the heat source,
The heat storage body temperature control means changes the target temperature in a direction to reduce the power consumption W given by the equation W = (Qloss + | Qvrvc−Qvrvh |) / COPch + Qcd / COPvrvc + Qhd / COPvrvh. The heat storage system according to claim 1 to be controlled.
前記蓄熱体は、前記複数エリアに分割して収容され、
前記蓄熱体温度制御手段は、前記複数エリアをエリア毎に温度制御する、請求項1から3のいずれかに記載の蓄熱システム。 The heat storage tank is composed of three or more areas (60a, 60b, 60c, 60d),
The heat storage body is divided and accommodated in the plurality of areas,
The heat storage system according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat storage body temperature control means controls the temperature of the plurality of areas for each area.
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WO2015093360A1 (en) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | 株式会社日立製作所 | Heat storage system and control method therefor |
-
2009
- 2009-03-16 JP JP2009062293A patent/JP2010216698A/en active Pending
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