JP2010270970A - 熱源システム及びその制御方法並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】熱源機が故障した場合であっても、単一の制御マップに基づいて熱源システム全体の消費電力の最適化を行うこと。
【解決手段】外部負荷３０に冷温水（熱媒）を流入させる複数のターボ冷凍機（熱源機）１Ａ、１Ｂ、１Ｃと制御部２０とを備え、制御部２０はターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃが供給する熱量の合計である実負荷と、供給熱量の配分とが対応付けられた配分情報を備え、少なくともいずれか１つのターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃから所望の熱量が得られない場合に、過不足分の熱量に関する疑似負荷と外部負荷３０の負荷値とを加算した値を疑似的な実負荷とし、疑似的な実負荷に対応づけられた供給熱量の配分を配分情報から取得し、取得した配分情報に基づいて各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱源システム及びその制御方法並びにプログラムに関するものである。

従来、例えば、ターボ冷凍機（熱源機）、冷却塔、冷却水ポンプ、冷水ポンプ等を備える熱源システムにおいて、熱源システムの省電力化を行う目的で熱源システム全体を制御し、熱源システム全体のシステムＣＯＰ（成績係数＝システム全体の熱量／システム全体の消費電力）を最大化する技術が知られている。

例えば、特開２００５−２５７２２１号公報には、システムＣＯＰの変化に基づいて、冷却水ポンプおよび冷水ポンプを制御し、冷却水の設定温度を所定の温度差内で変化させる技術が開示されている。また、特開２００６−７１１２７号公報には、熱源負荷に応じて熱源機器を２群に分け、システムＣＯＰが最大となるように２群に分けられた熱源機器群の熱媒流量の比率を変える技術が開示されている。

特開２００５−２５７２２１号公報 特開２００６−７１１２７号公報

しかしながら、上記特許文献１および２の発明では、ターボ冷凍機が故障した場合に、熱源システム全体のシステムＣＯＰを最大とするような制御を行うことができないという問題があった。
また、従来は、故障等のターボ冷凍機があり、他のターボ冷凍機で不足した熱量を補う場合に、熱源システム全体の消費電力の最適化を行うには、各ターボ冷凍機が故障した場合のパターンに応じた制御マップ等をそれぞれ用意する必要があり、各制御マップの管理やセットアップ作業が煩雑となるという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、熱源機が故障した場合であっても、単一の制御マップに基づいて熱源システム全体の消費電力の最適化を行うことができる熱源システム及びその制御方法並びにプログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。

本発明は、外部負荷に熱媒を流入させる複数の熱源機と、各該熱源機を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記熱源機が供給する供給熱量の合計である実負荷と、消費電力に基づいて決定される各前記熱源機の前記供給熱量の配分とが対応付けられた配分情報を備え、少なくともいずれか１つの前記熱源機から所望の熱量が得られない場合に、所望の熱量が得られない前記熱源機の過不足分の熱量に関する疑似負荷の負荷値と、前記外部負荷の負荷値とを加算した値を疑似的な実負荷とし、疑似的な前記実負荷に対応づけられた前記供給熱量の配分を前記配分情報から取得し、取得した配分情報に基づいて各前記熱源機を制御することを特徴とする熱源システムを提供する。

本発明の熱源システムの制御手段には、熱源機が供給する供給熱量の合計である実負荷と、消費電力に基づいて決められた各熱源機の供給熱量の配分とが対応付けられた配分情報が格納されている。このような熱源システムにおいて、少なくともいずれか１つの熱源機から所望の熱量が得られない場合には、過不足分の熱量に基づいて算出される疑似負荷と外部負荷とが疑似的な実負荷とされ、この疑似的な実負荷に熱量を供給する場合の各熱源機の供給熱量が配分情報から読み出され、この配分に基づいて熱源機が制御される。例えば、１つの熱源機が故障し、故障した熱源機に要求されている熱量が得られない場合には、この故障した熱源機の供給熱量を疑似負荷とし、疑似負荷と外部負荷とを加算して疑似的な実負荷とする。さらに、配分情報における疑似的な実負荷を供給する場合の各熱源機の負荷の配分に基づいて、熱源機が制御される。

このように、熱源機から所望の熱量が得られなくなった場合であっても、過不足分の熱量である疑似的な負荷（擬似負荷）を本来の実負荷に加算することで疑似的な実負荷とし、配分情報における変更後の実負荷（擬似的な実負荷）に応じた供給熱量をもって熱源機を制御する。また、熱源システムが必要とする実負荷の値が各熱源機の運転状況に応じて変更されるので、実負荷の値に応じた各熱源機の配分が規定される配分情報（制御マップ）が１つあれば、熱源システムが必要とする実負荷の値の変化に応じて、熱源機の熱量の配分を変化させることができる。これにより、従来、熱源機が故障する組み合わせのパターンに応じて制御マップを用意する必要があったが、本発明によれば、制御マップは１つあればよく、制御マップの管理やセットアップにかかる手間を省くことができる。

また、配分情報において、各熱源機の供給量の配分は、例えば、消費電力が所望の状態を満足するのに最適な配分とされていることが好ましい。例えば、配分情報は、消費電力が最小となるように各実負荷に対する各熱源機の供給熱量の配分がそれぞれ決められていたり、消費電力を一定するように、各実負荷に対する各熱源機の供給熱量の配分が決められていたりする。このため、消費電力を最小化する配分とし、その配分によって各熱源機を制御した場合には、熱源システム全体の消費電力を小さくすることができるので、設備全体のシステムＣＯＰ（Coefficient Of Performance；成績係数＝システム全体の熱量／システム全体の消費電力）を最大にすることができる。

上記記載の熱源システムの前記制御手段は、前記外部負荷の負荷値を算出する外部負荷算出手段と、前記外部負荷に流入する熱媒の温度と該熱媒の目標温度との差分に基づいて前記疑似負荷の負荷値を算出し、該疑似負荷の負荷値を出力する疑似負荷算出手段とを備えることとしてもよい。

このように、外部負荷に流入する熱媒の温度と熱媒の目標温度との差分から疑似負荷算出手段によって算出した疑似負荷指令値を、外部負荷を算出する外部負荷算出手段に出力する。これにより、計測される熱媒の温度と目標温度とに基づいて疑似的な実負荷の増減分を確実に算出することができる。

上記記載の熱源システムの前記配分情報は、非線形計画法に基づいて算出されることとしてもよい。

非線形計画法は目的の関数を最大化または最小化するような解を求めるプロセスである。これにより、配分情報に含まれる供給熱量のそれぞれの配分が、消費電力を最小にするように最適化することができる。

本発明は、複数の熱源機のうち、少なくともいずれか１つの熱源機から所望の熱量が得られない場合に、所望の熱量が得られない前記熱源機の過不足分の熱量に関する疑似負荷と、外部負荷とを加算した値を疑似的な実負荷とし、疑似的な前記実負荷に対応づけられた前記供給熱量の配分を、前記熱源機が供給する供給熱量の合計である実負荷と、消費電力に基づいて決定される各前記熱源機の前記供給熱量の配分とを対応付けられた配分情報から取得し、取得した配分の情報に基づいて各前記熱源機を制御する熱源システムの制御方法を提供する。

本発明は、複数の熱源機の各熱源機から外部負荷に供給する供給熱量の合計である実負荷と、消費電力に基づいて決定される各前記熱源機の前記供給熱量の配分とが対応付けられた配分情報を有し、少なくともいずれか１つの前記熱源機から所望の熱量が得られない場合に、所望の熱量が得られない前記熱源機の過不足分の熱量に関する疑似負荷と、前記外部負荷とを加算した値を疑似的な実負荷とし、疑似的な前記実負荷に対応づけられた前記供給熱量の配分を前記配分情報から取得し、取得した配分情報に基づいて各前記熱源機を制御する第１処理をコンピュータに実行させるための熱源システムの制御プログラムを提供する。

本発明によれば、熱源機が故障した場合であっても、単一の制御マップに基づいて熱源システム全体の消費電力の最適化を行うことができるという効果を奏する。

本発明の実施形態にかかる熱源システムの概略構成を示した図である。 図１の制御部の制御ロジックを示すブロック図である。 配分情報の一例であるテーブルを示した図である。 往温度と疑似的な実負荷との変化の関係を示す図である。

以下に、本発明に係る熱源システム及びその制御方法並びにプログラムの一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１には、本実施形態に係る熱源システム１００の概略構成が示されている。
熱源システム１００は、複数のターボ冷凍機（熱源機）１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、冷却塔３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、冷凍機制御装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、冷却水ポンプ８、図示しない冷却水バイパス弁、冷水（熱媒）ポンプ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、往ヘッダ２４、復ヘッダ２６、往温度センサ３３、還温度センサ３４、流量計１９、制御部（制御手段）２０、および外部負荷３０を備えている。

図示しないが、各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、例えば、冷媒を圧縮するターボ圧縮機と、外部負荷から流入する熱媒（冷温水）を冷却または加熱する第１熱交換器と、冷却塔３Ａ、３Ｂ、３Ｃからの冷却水と熱交換する第２熱交換器と、高圧冷媒を膨張させる膨張弁とを備えている。

ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃには、それぞれ対応して冷凍機制御装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが設けられている。冷凍機制御装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、各状態量に基づいて、ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃのターボ圧縮機の回転数や膨張弁の開度、後述する冷却水ポンプ８の回転数、冷却水バイパス弁の開度、熱媒ポンプ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの回転数等を制御する。

各冷凍機制御装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、制御部２０と通信線２２によって接続されている。制御部２０は、各冷凍機制御装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの動作状態と外部負荷３０の要求熱量等に基づいて、ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃの運転・停止を制御する。なお、制御部２０の詳細については後述する。

ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃには、それぞれ対応して冷却塔３Ａ、３Ｂ、３Ｃが設けられている。各冷却塔３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、冷却水配管５、６によってそれぞれのターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃと接続されている。復冷却水配管５は、各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃから冷却塔３Ａ、３Ｂ、３Ｃへと冷却水を導く。往冷却水配管６は、冷却塔３Ａ、３Ｂ、３Ｃから各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃへと冷却水を導く。

往冷却水配管６には、冷却水ポンプ８が備えられている。冷却水ポンプ８は、冷凍機制御装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃによって回転数が制御されることにより、冷却塔３Ａ、３Ｂ、３Ｃとターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃとの間を循環する冷却水の流量Ｑｃを調整する。

各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、冷温水（熱媒）が流れる冷温水配管１７、１８とそれぞれ接続されている。これにより、各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、往冷温水配管１７、または復冷温水配管１８によって供給される冷温水を冷却または加熱する。
往冷温水配管１７は、各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃによって熱交換された冷温水を外部負荷３０側の往ヘッダ２４へと供給する。復冷温水配管１８は、外部負荷３０側の復ヘッダ２６からの冷温水をターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃへと導く。

往冷温水配管１７には、ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃから外部負荷３０に流入させる冷温水の温度を計測する往温度センサ３３が設けられている。往温度センサ３３の計測値は、制御部２０に出力される。

復冷温水配管１８には、外部負荷３０からターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃに流入する冷温水の温度を測定する還温度センサ３４、および外部負荷３０からターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃに流入する合計流量Ｑａを計測する流量計１９が設けられている。また、還温度センサ３４および流量計１９の計測値は、制御部２０に出力される。

なお、本実施形態においては、流量計１９を復冷温水配管１８上に設けることとしていたが、流量計１９の設置位置は、これに限定されない。例えば、往冷温水配管１７と復冷温水配管１８とに流れる熱媒の流量が等しい場合には、往冷温水配管１７上に流量計１９を設けることとしてもよい。

次に、本実施形態に係る制御部２０の制御方法について図２を用いて説明する。
制御部２０は、疑似負荷算出部（擬似負荷算出手段）２０１、外部負荷算出部（外部負荷算出手段）２０２、加算器２０３、および台数配分決定部２０４を備えている。

外部負荷算出部２０２は、外部負荷３０の負荷値を算出する。具体的には、負荷値は、以下の（１）式で与えられる。ここで、Ｑは熱量、Ｃｐは比熱、ΔＴは温度差、ｑは流量である。
Ｑ＝ＣｐΔＴｑ （１）

より具体的には、外部負荷３０の負荷値は、流量計１９で計測される冷温水の流量Ｑａ、往温度センサ３３によって計測された冷温水の温度である往温度、および還温度センサ３４によって計測された冷温水の温度である還温度に基づいて算出される。例えば、外部負荷算出部２０２は、往温度センサ３３と還温度センサ３４との計測値の差分に、流量計１９で計測された流量Ｑａを積算することによって、外部負荷３０の負荷を算出し、算出結果を加算器２０３に出力する。

疑似負荷算出部２０１は、外部負荷３０に流入する冷温水の温度と冷温水の目標温度との差分から疑似負荷の負荷値を算出し、疑似負荷の負荷値を加算器２０３に出力する。具体的には、疑似負荷算出部２０１は、予め保有している往温度の目標温度となる往温度設定値（例えば、７度。）、往温度センサ３３によって計測された往温度、および流量計１９から計測された流量Ｑａに基づいて疑似負荷の負荷値を算出する。

例えば、ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃのうち、１台のターボ冷凍機１Ｂが故障した場合には、故障したターボ冷凍機１Ｂの分だけ熱量が不足するため、冷温水を冷やすことができず、冷温水の往温度が上昇する。この場合、疑似負荷算出部２０１に予め設定されている往温度設定値と、往温度センサ３３で計測される往温度とに温度差が生じる。疑似負荷算出部２０１は、往温度と往温度設定値との差分を算出し、この差分に冷温水の流量Ｑａを積算し、さらに往温度と往温度設定値との温度差を低減させるべく比例積分演算を行うことで、疑似負荷（つまり、実負荷である外部負荷３０以外の負荷である。）の負荷値を算出する。このように、擬似負荷算出部２０１は、少なくともいずれか１つの熱源機から所望の熱量が得られない場合に、所望の熱量が得られない熱源機の過不足分の熱量を擬似負荷として算出する。疑似負荷算出部２０１は、算出した疑似負荷の負荷値を、加算器２０３に出力する。

加算器２０３は、疑似負荷算出部２０１から算出された疑似負荷の負荷値、および外部負荷算出部２０２から算出された外部負荷３０の負荷値を加算し、加算結果を疑似的な実負荷とし、台数配分決定部２０４に出力する。

台数配分決定部２０４は、ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃが供給する供給熱量の合計である実負荷と、消費電力に基づいて決定される各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃの供給熱量の配分とが対応付けられた配分情報を備えている。配分情報は、例えば、図３に示されるようなテーブルで与えられる。
また、熱源システム１００が要求する実負荷の値が各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃの運転状況に応じて変更されるので、実負荷の値に応じた各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃの配分が規定される配分情報は１つあれば、熱源システム１００が要求する実負荷の値の変化に応じて、ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃの熱量の配分を変化させることが可能となる。

この配分情報は、消費電力をある目的に従って最適化することで得た情報である。例えば、配分情報は、消費電力が最小となるように、各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃの供給熱量の配分がそれぞれ決められたり、消費電力を一定にするように各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃの供給熱量の配分が決められていたりする。例えば、消費電力を最小化する配分とし、その配分によって各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃの運転を制御した場合には、熱源システム全体の消費電力を最小とすることができる。

本実施形態に係る配分情報は、ターボ冷凍機１Ａおよび１Ｂおよび１Ｃの組み合わせの配分において、熱源システム１００の消費電力を最小化するように最適化されていることとする。また、このうち、例えば、運転中にいずれか１つが故障し（例えば、ターボ冷凍機１Ｂが故障したとする。）、１つのターボ冷凍機の熱量が不足していた場合、残りのターボ冷凍機１Ａとターボ冷凍機１Ｃとの組み合わせの熱量の割合も、熱源システム１００の消費電力を最小化するように最適化されていることとする。同様に、例えば、他のターボ冷凍機の熱量が不足している場合であっても、ターボ冷凍機１Ａと１Ｂとの組み合わせ、またはターボ冷凍機１Ｂと１Ｃとの組み合わせにおける熱量の割合は、熱源システム１００の消費電力を最小化させる最適な組み合わせとなっていることとする。

台数配分決定部２０４は、加算器２０３から取得した疑似的な実負荷に対応づけられた供給熱量の配分を、上記配分情報から取得し、取得した配分情報に基づいて各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃを制御する。また、ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃを制御する場合には、台数配分決定部２０４は、冷凍機制御装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに冷水ポンプ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの回転数を制御する信号を出力する。この信号によって冷水ポンプ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの回転数が制御されることにより、ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃの供給熱量が調整される。

例えば、外部負荷算出部２０２から算出される外部負荷３０の負荷値が１５００ＫＷ、疑似負荷算出部２０１から算出される疑似負荷の負荷値が２００ＫＷである場合には、疑似的な実負荷は１５００＋２００＝１７００ＫＷとなる。このような場合に、図３によれば、ターボ冷凍機１Ａは７００ＫＷ、ターボ冷凍機１Ｂは５００ＫＷ、ターボ冷凍機１Ｃは５００ＫＷという供給熱量の配分となり、ターボ冷凍機１Ｃは停止状態から起動される。ターボ冷凍機１Ｂが故障している場合には、ターボ冷凍機１Ｂが供給するはずの熱量は供給できず、ターボ冷凍機１Ａとターボ冷凍機１Ｃにより熱量が供給される。

なお、例えば、上記のように外部負荷３０は１５００ＫＷであるのに対し、ターボ冷凍機１Ａと１Ｃとの合計熱量は７００＋５００＝１２００ＫＷである場合には、外部負荷３０に十分な熱量が供給されていないこととなる。このような場合には、外部負荷３０が必要とする熱量が供給できるまで、制御部２０による疑似的な実負荷の算出、および配分情報の参照による疑似的な実負荷に応じた制御が繰り返される。

次に、本実施形態に係る熱源システムの制御部２０の作用について図４を用いて説明する。ここでは、３つの熱源機をターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃとして説明する。
熱源システム１００が運転しており、このとき制御部２０の外部負荷算出部２０２において算出される外部負荷３０の負荷値が１５００ＫＷである場合を例に挙げて説明する。
時刻ｔ_１において、往温度計測値Ｔａと目標とする往温度設定値（例えば、７度）との差分Ｔａ−７（度）が略ゼロであり、温度差がない場合には、制御部２０の疑似負荷算出部２０１によって算出される疑似負荷の負荷値はゼロとなる。これにより、実負荷は、外部負荷３０の１５００ＫＷであるため、図３に示される配分情報においては、実負荷１５００ＫＷの場合の配分が参照され、台数配分決定部２０４は、ターボ冷凍機１Ａの供給熱量は８００ＫＷ、ターボ冷凍機１Ｂの供給熱量は７００ＫＷとなるように各ターボ冷凍機１Ａおよび１Ｂを制御し、ターボ冷凍機１Ｃは停止状態となるように制御する。

時刻ｔ_２において、ターボ冷凍機１Ｂが故障すると、ターボ冷凍機１Ｂが供給していた７００ＫＷ分の熱量が不足するため、熱媒を冷却する能力が低下し、往温度センサ３３によって計測される冷温水の往温度が目標とする往温度設定値（例えば、７度）から上昇し始める。これにより、制御部２０の疑似負荷算出部２０１によって算出される擬似負荷の負荷値はゼロではなくなり、往温度計測値Ｔａと目標とする往温度設定値（例えば、７度）との差分Ｔａ−７（度）に流量計１９の流量Ｑａを乗じた値が疑似負荷の負荷値として出力される。これにより、加算器２０３において算出される擬似的な実負荷は、徐々に上昇することとなる。そして、そのときの擬似的な実負荷に対応する各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂの配分が、台数配分決定部２０４によって配分情報から読み出され、読み出された情報に基づいて各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂの運転が制御される。

そして、例えば、時刻ｔ_３において、擬似負荷の負荷値が２００に達することにより、擬似的な実負荷が１５００＋２００＝１７００ＫＷとなった場合には、図３に示されるように、今まで停止されていたターボ冷凍機１Ｃが運転を開始することとなる。

具体的には、台数配分決定部２０４において、疑似的な実負荷１７００ＫＷに対応付けられた供給熱量の配分が、配分情報から取得され、ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃが７００ＫＷ、５００ＫＷ、５００ＫＷでそれぞれ運転される。しかしながら、実際には、ターボ冷凍機１Ｂは故障しているので、ターボ冷凍機１Ａおよび１Ｃによって供給される熱量の合計熱量は７００＋５００＝１２００ＫＷとなり、外部負荷３０が要求する熱量１５００ＫＷには満たない状態で運転される。
このような場合は、往温度計測値Ｔａと往温度設定値（例えば、７度）との差分Ｔａ−７（度）がゼロではないので、往温度の温度差Ｔａ−７（度）が略ゼロとなるまで疑似的な実負荷の算出が継続され、繰り返し行われる。

時刻ｔ_４において、疑似負荷の負荷値が５００に達することにより、疑似的な実負荷が１５００＋５００＝２０００ＫＷとなった場合には、図３に示されるように、ターボ冷凍機１Ａは７５０ＫＷ、ターボ冷凍機１Ｂは５００ＫＷ、ターボ冷凍機１Ｃは７５０ＫＷでそれぞれ運転される。この場合、ターボ冷凍機１Ｂは故障しているが、ターボ冷凍機１Ａおよび１Ｃにより供給される熱量の合計熱量は７５０＋７５０＝１５００ＫＷとなり、外部負荷３０が要求する熱量１５００ＫＷと一致する。これにより、時刻ｔ_４以降は、往温度計測値Ｔａと往き温度設定値（例えば、７度）の差分Ｔａ−７（度）がゼロとなる。また、実負荷２０００ＫＷの場合の各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃの配分での運転が、消費電力は最小となるように最適化されており、かつ、熱源システム１００が安定する運転状態となっている。

このように、ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃのいずれかが故障した場合であっても、故障したターボ冷凍機が供給していた熱量の不足分を疑似的に増加した負荷として、本来の実負荷である外部負荷３０に疑似的な負荷を追加し、故障したターボ冷凍機によって不足している熱量を補うようにターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃを制御する。さらに、配分情報は、予め目的に従って最適化することができるので、例えば、消費電力を最小化するような配分になるように供給熱量を設定しておけば、その配分によって各ターボ冷凍機の運転を制御することによって、熱源システム１００の消費電力を最小化して運転させることが可能となる。

以上説明してきたように、本実施形態に係る熱源システム１００及びその制御方法並びにプログラムによれば、制御部２０において、ターボ冷凍機（熱源機）１Ａ、１Ｂ、１Ｃが供給する供給熱量の合計である実負荷と、消費電力に基づいて決められた各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃの供給熱量の配分とが対応付けられた配分情報が格納されており、このような熱源システム１００において、１つのターボ冷凍機が故障し、故障したターボ冷凍機に要求されている熱量が得られない場合には、この故障したターボ冷凍機の供給熱量を疑似負荷とし、疑似負荷と外部負荷とを加算して疑似的な実負荷とする。さらに、配分情報における疑似的な実負荷を供給する場合の各ターボ冷凍機の負荷の配分に基づいて、ターボ冷凍機が制御される。

このように、ターボ冷凍機から所望の熱量が得られなくなった場合であっても、過不足分の熱量分である疑似的な負荷（擬似負荷）を本来の実負荷に加算することで疑似的な実負荷とし、配分情報における変更後の実負荷に応じた供給熱量をもってターボ冷凍機を制御する。これにより、故障したターボ冷凍機の熱量の増減分を補うべく制御することができるので、確実に外部負荷に熱量を供給できる。

また、熱源システム１００が必要とする実負荷の値が各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃの運転状況に応じて変更されるので、実負荷の値に応じた各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃの配分が規定される配分情報は１つあれば、熱源システム１００が必要とする実負荷の値の変化に応じて、ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃの熱量の配分を変化させることが可能となる。これにより、従来は、熱源機が故障する組み合わせのパターンに応じて制御マップを用意する必要があったが、本発明によれば、制御マップは１つあればよく、制御マップの管理やセットアップにかかる手間を省くことができる。

また、配分情報は、消費電力をある目的に従って最適化することができるので、例えば、消費電力が最小となるように各ターボ冷凍機の供給熱量の配分がそれぞれ決められている場合には、その配分によって各ターボ冷凍機１Ａ、１Ｂ、１Ｃを制御した場合には、熱源システム全体の消費電力を小さくすることができる。これにより、「システム全体の熱量」を「システム全体の消費電力」で除算することによって算出される「設備全体のシステムＣＯＰ（成績係数）」を最大にすることができる。また、実負荷に応じた配分が決定されており、負荷が要求する熱量が得られるまで処理が継続されるので、消費電力を小さくするという目的に沿った運転をしつつ、適切な熱量の供給が可能となる。

また、本実施形態においては、故障等が生じたターボ冷凍機の不足分の熱量を、他のターボ冷凍機によって熱量が供給される場合に、常に配分情報に基づいた熱量の配分によってターボ冷凍機の供給熱量が決定される。これにより、故障したターボ冷凍機が特定できていなくても、必要とされる熱量に応じたターボ冷凍機の組み合わせ、および適切な配分による運転が可能となる。

なお、本実施形態に係る台数配分決定部２０４が備える配分情報は、テーブルで与えられることとしていたが、これに限定されない。例えば、数式で与えられることとしてもよい。

また、本実施形態に係る熱源システム１００に備えられるターボ冷凍機は３台として説明をしていたが、ターボ冷凍機の台数はこれに限られず、特に個数に上限は設けない。

また、本実施形態において、所望の熱量を与えられなくなったターボ冷凍機は故障を原因とし、該当するターボ冷凍機が供給していた熱量全体が供給できなくなった場合を例に挙げて説明していたが、これに限定されない。例えば、所望の熱量を与えられなくなったターボ冷凍機が、何らかの要因により通常運転時の熱量から半分の熱量に低減しているような本来の性能を発揮していない場合において、その低減した分の熱量を疑似負荷として扱うこととしてもよい。

また、本実施形態に係る配分情報においては、熱源システム１００の消費電力を最小化するように最適化することとしていたが、これに限定されない。例えば、消費電力を一定にするように最適化することとしてもよい。

また、本実施形態においては、冷房運転時を例に挙げて説明していたが、運転状態はこれに限定されず、例えば、暖房運転であってもよいこととする。

なお、上述した実施形態では、熱源システムの制御部（制御装置）としてハードウェアによる処理を前提としていたが、このような構成に限定される必要はない。例えば、出力信号に基づいて別途ソフトウェアにて処理する構成も可能である。この場合、熱源システムの制御部は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等の主記憶装置、上記処理の全て或いは一部を実現させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、ＣＰＵが上記記憶媒体に記録されているプログラムを読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、上述の熱源システムの制御部と同様の処理を実現させる。
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ ターボ冷凍機
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 冷凍機制御装置
１９ 流量計
２０ 制御部（制御手段）
３０ 外部負荷
３３ 往温度センサ
３４ 還温度センサ
１００ 熱源システム
２０１ 疑似負荷算出部（擬似負荷算出手段）
２０２ 外部負荷算出部（外部負荷算出手段）
２０３ 加算器
２０４ 台数配分決定部

Claims (5)

1. 外部負荷に熱媒を流入させる複数の熱源機と、
   各該熱源機を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記熱源機が供給する供給熱量の合計である実負荷と、消費電力に基づいて決定される各前記熱源機の前記供給熱量の配分とが対応付けられた配分情報を備え、
   少なくともいずれか１つの前記熱源機から所望の熱量が得られない場合に、所望の熱量が得られない前記熱源機の過不足分の熱量に関する疑似負荷の負荷値と、前記外部負荷の負荷値とを加算した値を疑似的な実負荷とし、疑似的な前記実負荷に対応づけられた前記供給熱量の配分を前記配分情報から取得し、取得した配分情報に基づいて各前記熱源機を制御することを特徴とする熱源システム。
2. 前記制御手段は、
   前記外部負荷の負荷値を算出する外部負荷算出手段と、
   前記外部負荷に流入する熱媒の温度と該熱媒の目標温度との差分に基づいて前記疑似負荷の負荷値を算出し、該疑似負荷の負荷値を出力する疑似負荷算出手段と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱源システム。
3. 前記配分情報は、非線形計画法に基づいて算出されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱源システム。
4. 複数の熱源機のうち、少なくともいずれか１つの熱源機から所望の熱量が得られない場合に、所望の熱量が得られない前記熱源機の過不足分の熱量に関する疑似負荷と、外部負荷とを加算した値を疑似的な実負荷とし、疑似的な前記実負荷に対応づけられた前記供給熱量の配分を、前記熱源機が供給する供給熱量の合計である実負荷と、消費電力に基づいて決定される各前記熱源機の前記供給熱量の配分とを対応付けられた配分情報から取得し、取得した配分の情報に基づいて各前記熱源機を制御する熱源システムの制御方法。
5. 複数の熱源機の各熱源機から外部負荷に供給する供給熱量の合計である実負荷と、消費電力に基づいて決定される各前記熱源機の前記供給熱量の配分とが対応付けられた配分情報を有し、
   少なくともいずれか１つの前記熱源機から所望の熱量が得られない場合に、所望の熱量が得られない前記熱源機の過不足分の熱量に関する疑似負荷と、前記外部負荷とを加算した値を疑似的な実負荷とし、疑似的な前記実負荷に対応づけられた前記供給熱量の配分を前記配分情報から取得し、取得した配分情報に基づいて各前記熱源機を制御する第１処理をコンピュータに実行させるための熱源システムの制御プログラム。
   
   
   

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