JP2011247564A - Air conditioning system and its control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地中熱を利用した空調システムおよびその制御方法に関する。 The present invention relates to an air conditioning system using underground heat and a control method thereof.
二酸化炭素などの地球温暖化ガスの排出を抑制でき、一年を通じて約一定温度である地中熱を熱源としてヒートポンプを運転することでヒートポンプの消費エネルギーを削減できる技術を利用した空調システムがある。 There is an air conditioning system that uses technology that can reduce emissions of global warming gases such as carbon dioxide and that can reduce the energy consumed by the heat pump by operating the heat pump using geothermal heat at a constant temperature throughout the year as a heat source.
このような地中熱ヒートポンプを利用した地中熱利用システムの運転方法が特許文献1に開示されている。特許文献1の地中熱利用システムは、地中に埋設された地中熱交換器と、地中熱交換器に循環させる熱媒を介して採放熱するためのヒートポンプと、ヒートポンプに接続された負荷機と、地中熱交換器に熱媒を循環させるための循環ポンプを備えた地中熱利用システムの運転方法であって、循環ポンプの変流量を制御している。 Patent Document 1 discloses a method for operating a geothermal heat utilization system using such a geothermal heat pump. The ground heat utilization system of Patent Document 1 is connected to a ground heat exchanger embedded in the ground, a heat pump for collecting and radiating heat through a heat medium circulated in the ground heat exchanger, and a heat pump. An operation method of a geothermal heat utilization system including a load machine and a circulation pump for circulating a heat medium in the underground heat exchanger, and controls a variable flow rate of the circulation pump.
地中熱ヒートポンプシステムでは、一般に運転中に冷温水を地中に搬送して地中から採熱又は排熱を行っている。このシステムでは、熱を搬送する冷温水のポンプ搬送動力がシステム全体に占める割合が大きいという問題があり、この搬送動力の低減を含めたシステム全体の消費電力の削減が求められている。 In a geothermal heat pump system, generally cold / hot water is conveyed into the ground during operation to collect heat or exhaust heat from the ground. In this system, there is a problem that the pumping power of cold / hot water that transports heat accounts for a large proportion of the entire system, and there is a demand for reduction in power consumption of the entire system, including a reduction in the power of transportation.
そこで上記従来技術の問題点を解決するため、本発明は、地中熱を熱源とするヒートポンプを利用した空調機の消費電力が最小となる空調システムおよびその制御方法を提供することを目的としている。 Therefore, in order to solve the above-described problems of the prior art, an object of the present invention is to provide an air conditioning system that uses the heat pump that uses geothermal heat as a heat source to minimize the power consumption of the air conditioner, and a control method thereof. .
本発明の空調システムは、地中熱を利用した熱交換器と、前記熱交換器に冷温水を循環させる冷温水ポンプと、前記冷温水ポンプの回転数を変化させるインバーターと、前記熱交換器を循環した前記冷温水を介して冷房又は暖房する空調機と、前記空調機の室内負荷を算出するための第1の検出手段と、前記熱交換器と前記空調機の間を循環する前記冷温水の冷温水負荷を算出するための第2の検出手段と、前記第1の検出手段の測定値に基づいて前記室内負荷を算出し、前記第2の検出手段の測定値に基づいて前記冷温水負荷と、前記冷温水ポンプの第1の消費電力と、前記空調機の第2の消費電力を算出し、前記第1及び第2の消費電力と前記室内負荷に基づいてシステムCOPを算出し、前記冷温水の流量を変化させて算出した前記システムCOPのうちで最大となる冷温水流量を選定するシミュレーションを行うシミュレーターと、前記システムCOPが最大となる前記冷温水流量の前記インバーターの周波数設定値で前記冷温水ポンプを制御するコントローラーと、を備えたことを特徴としている。 The air conditioning system of the present invention includes a heat exchanger that uses underground heat, a cold / hot water pump that circulates cold / hot water in the heat exchanger, an inverter that changes the number of rotations of the cold / hot water pump, and the heat exchanger An air conditioner that cools or heats through the cold / hot water circulated, first detection means for calculating an indoor load of the air conditioner, and the cold temperature that circulates between the heat exchanger and the air conditioner A second detector for calculating a cold / hot water load of water; and the indoor load is calculated based on a measured value of the first detector; and the cold / hot temperature is calculated based on a measured value of the second detector. A water load, a first power consumption of the cold / hot water pump, and a second power consumption of the air conditioner are calculated, and a system COP is calculated based on the first and second power consumptions and the indoor load. , Calculated by changing the flow rate of the cold / hot water A simulator that performs a simulation for selecting a maximum cold / hot water flow rate among the system COPs, and a controller that controls the cold / hot water pump with a frequency setting value of the inverter for the cold / hot water flow rate at which the system COP is the maximum. It is characterized by having prepared.
この場合において前記シミュレーターは、予め前記第1及び第2の検出手段の測定値と、前記室内負荷と、前記冷温水負荷と、システムCOPが最大となる前記冷温水流量又は前記インバーターの周波数設定値の相対関係を示すデータベースを有し、前記第2の検出手段で検出した測定値と、前記第1の検出手段で検出した測定値に応じて前記データベースから前記インバーターの周波数設定値を抽出するとよい。 In this case, the simulator pre-measures the first and second detection means, the indoor load, the cold / hot water load, and the cold / hot water flow rate at which the system COP is maximized or the frequency setting value of the inverter. The frequency setting value of the inverter may be extracted from the database according to the measured value detected by the second detecting means and the measured value detected by the first detecting means. .
この場合において前記データベースは、前記地中熱温度と、前記室内負荷と、前記熱交換器冷温水入口温度と、システム全体の消費エネルギーが最も小さくなる前記冷温水流量又は前記インバーターの周波数設定値の相対関係を示す制御テーブルであるとよい。 In this case, the database includes the geothermal temperature, the indoor load, the heat exchanger cold / hot water inlet temperature, the cold / hot water flow rate that minimizes the energy consumption of the entire system, or the frequency setting value of the inverter. It may be a control table indicating a relative relationship.
本発明の空調システムの制御方法は、地中熱を利用した熱交換器と、前記熱交換器に冷温水を循環させる冷温水ポンプと、前記冷温水ポンプの回転数を変化させるインバーターと、前記熱交換器を循環した前記冷温水を介して冷房又は暖房する空調機と、前記空調機の室内負荷を算出するための第1の検出手段と、前記熱交換器と前記空調機の間を循環する前記冷温水の冷温水負荷を算出するための第2の検出手段と、を備えた空調システムの制御方法であって、前記第1の検出手段の測定値に基づいて前記室内負荷を算出し、前記第2の検出手段の測定値に基づいて前記冷温水負荷と、前記冷温水ポンプの第1の消費電力と、前記空調機の第2の消費電力を算出し、前記第1及び第2の消費電力と前記室内負荷に基づいてシステムCOPを算出し、前記冷温水の流量を変化させて算出した前記システムCOPのうちで最大となる冷温水流量を選定し、前記システムCOPが最大となる前記冷温水流量の前記インバーターの周波数設定値で前記冷温水ポンプを制御することを特徴としている。 The control method of the air conditioning system of the present invention includes a heat exchanger that uses geothermal heat, a cold / hot water pump that circulates cold / hot water in the heat exchanger, an inverter that changes the number of rotations of the cold / hot water pump, An air conditioner that cools or heats through the cold / hot water circulated through a heat exchanger, first detection means for calculating an indoor load of the air conditioner, and circulates between the heat exchanger and the air conditioner. And a second detection means for calculating the cold / hot water load of the cold / hot water, wherein the indoor load is calculated based on a measurement value of the first detection means. , Calculating the cold / hot water load, the first power consumption of the cold / hot water pump, and the second power consumption of the air conditioner based on the measured value of the second detection means; System COP based on power consumption and indoor load The flow of the cold / hot water is changed, the flow of the cold / hot water is selected, and the flow of the cold / hot water that is maximum is selected from among the system COPs. It is characterized by controlling the water pump.
この場合において前記システムCOPのうちで最大となる冷温水流量を選定は、予め前記第1及び第2の検出手段の測定値と、前記室内負荷と、前記冷温水負荷と、システムCOPが最大となる前記冷温水流量又は前記インバーターの周波数設定値の相対関係を示すデータベースから、前記第2の検出手段で検出した測定値と、前記第1の検出手段で検出した測定値に応じて、抽出するとよい。 In this case, the maximum cold / hot water flow rate in the system COP is selected in advance by measuring the first and second detection means, the indoor load, the cold / hot water load, and the system COP being maximum. From the database indicating the relative relationship between the cold / hot water flow rate or the frequency setting value of the inverter, according to the measured value detected by the second detecting means and the measured value detected by the first detecting means Good.
この場合において前記データベースは、前記地中熱温度と、前記室内負荷と、前記熱交換器冷温水入口温度と、システム全体の消費エネルギーが最も小さくなる前記冷温水流量又は前記インバーターの周波数設定値の相対関係を示す制御テーブルであるとよい。 In this case, the database includes the geothermal temperature, the indoor load, the heat exchanger cold / hot water inlet temperature, the cold / hot water flow rate that minimizes the energy consumption of the entire system, or the frequency setting value of the inverter. It may be a control table indicating a relative relationship.
地中熱を熱源とするヒートポンプを利用した空調機を有する空調システムにおける冷温水ポンプと空調機の消費電力の合計を削減することができる。従って空調設備の効率的な運転、二酸化炭素の排出抑制などが可能となる。
またシステム全体に占める割合が大きな冷温水ポンプの搬送動力を効果的に低減し、システム全体の消費電力を削減することができる。
It is possible to reduce the total power consumption of the cold / hot water pump and the air conditioner in an air conditioning system having an air conditioner using a heat pump that uses geothermal heat as a heat source. Accordingly, it is possible to efficiently operate the air conditioning equipment and suppress the emission of carbon dioxide.
Moreover, the conveyance power of the cold / hot water pump which occupies the whole system can be reduced effectively, and the power consumption of the whole system can be reduced.
本発明の空調システムおよびその制御方法の実施形態を添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図1は本実施形態の空調システムの構成概略を示す図である。本実施形態の空調システム10は、空調機20と、地中熱交換器30と、前記空調機20と地中熱交換器30を接続する冷温水配管40と、冷温水ポンプ50と、インバーター52と、制御手段60と、を主な基本構成としている。本実施形態では地中熱を熱源とするヒートポンプを利用した空調システム10の運転方法について説明する。年間を通して温度が一定な地中に地中熱交換器30を設置し、空調機20用の冷温水を地中熱交換器30に循環させ地中との間で熱交換を行い、冷温水を夏季の冷房使用時には冷却し、冬季の暖房使用時には加熱している。
Embodiments of an air conditioning system and a control method thereof according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the air conditioning system of the present embodiment. The
空調機20は、ケーシング内にヒートポンプ及び空調部(不図示)を備えたヒートポンプ式の空調機である。ヒートポンプは、後述する地中熱交換器と接続し、採放熱している。空調部は、室内を冷房又は暖房する空調設備である。
The
空調機20は室内負荷を算出するために必要な第1の検出手段を備えている。具体的に第1の検出手段は、第1及び第2の温度センサー70、72、第1及び第2の湿度センサー74、76、風速計78、第1の電力計80を基本構成としている。
The
第1の温度センサー70は、空調機20の空調機吸い込み口の温度T1を測定するセンサーである。
第2の温度センサー72は、空調機20の空調機吐き出し口の温度T2を測定するセンサーである。
第1の湿度センサー74は、空調機20の空調機吸い込み口の湿度Rh1を測定するセンサーである。
第2の湿度センサー76は、空調機20の空調機吐き出し口の湿度Rh2を測定するセンサーである。
The
The
The
The
風速計78は、空調機20から排出される冷房又は暖房の風速Lを測定するセンサーである。
第1の電力計80は、空調機20の消費電力W1を測定可能に構成されている。
第1及び第2の温度センサー70、72、第1及び第2の湿度センサー74、76、風速計78、第1の電力計80は後述する制御手段60へ測定値を送るように構成されている。
地中熱交換器30は、地中に埋設された複数の杭もしくはボアホール(穴)にUチューブ(配管)を挿入することで構成される。
The
The
The first and
The
地中熱交換器30と空調機20の間には冷温水配管40が形成されている。
冷温水配管40は、送り配管42と戻り配管44から構成されている。この構成により空調機20内を通った冷温水は、冷温水配管40の戻り配管44を通った後、Uチューブを通り地中熱交換器30によって熱交換され、送り配管42から再び空調機20に戻る。
A cold /
The cold /
冷温水配管40の送り配管42上には冷温水ポンプ50を取り付けている。冷温水ポンプ50の送り配管42内では地中熱交換器30から空調機20へ冷温水を供給している。また戻り配管44では空調機20から地中熱交換器30へ冷温水を供給している。
A cold /
冷温水ポンプ50にはインバーター52が接続され、インバーター52で周波数を変えることによりポンプの回転数を変えて冷温水の流量を変化させることができる。
空調システム10は、冷温水の負荷を算出するための第2の検出手段を備えている。第2の検出手段は、第3−第5の温度センサー82、84、85と流量計86と、第2の電力計54を主な基本構成としている。
An
The
第3及び第4の温度センサー82、84と流量計86は、冷温水配管40上に取り付けられている。
第3の温度センサー82は、地中熱交換器30の冷温水入口側の入口温度T3を測定するセンサーである。
第4の温度センサー84は、地中熱交換器30の冷温水出口側の出口温度T4を測定するセンサーである。
第5の温度センサー85は、埋設された地中熱交換器30の地中熱温度T5を測定するセンサーである。
The third and
The
The
The
流量計86は、送り配管42上の冷温水の流量を測定している。
冷温水ポンプ50の消費電力はインバーター52と電気的に接続する第2の電力計54によって計測される。
第3−第5の温度センサー82、84、85と流量計86と第2の電力計54は後述する制御手段60へ測定値を送るように構成されている。
The
The power consumption of the cold /
The third to
制御手段60は、インバーター52と電気的に接続しており、冷温水ポンプ50のインバーター周波数の最適値を求めるシミュレーター62と、冷温水ポンプ50で求めたインバーター周波数の最適値を出力するコントローラー64を主な基本構成としている。
シミュレーター62は、制御手段60による制御をシミュレーションして空調システム全体の消費電力などを算出するものである。
The control means 60 is electrically connected to the
The
制御手段60には、最適値を求めるために必要なシステム上の各種センサーの測定値が入力されている。具体的には空調機20に接続している第1及び第2の温度センサー70、72および第1及び第2の湿度センサー74、76、風速計78、第1の電力計80で計測された空調機の吸い込み空気、吐き出し空気の温度T1、T2、湿度、風速L、消費電力W1の計測値が入力される。
Measurement values of various sensors on the system necessary for obtaining the optimum value are input to the control means 60. Specifically, it was measured by the first and
また第3−第5の温度センサー82、84、85、流量計86で計測された地中熱交換器30の冷温水入口温度と冷温水出口温度T3、T4、地中熱温度T5、冷温水配管の冷温水流量LL、冷温水ポンプ50の消費電力W2の測定値が入力される。
Moreover, the cold / hot water inlet temperature and cold / hot water outlet temperature T3, T4 of the
これらの入力された測定値に基づいて、制御手段60のシミュレーター62では冷温水ポンプ50のインバーター周波数の最適値を求めている。コントローラー64はインバーター周波数の最適値を冷温水ポンプ50に出力してポンプのインバーター周波数を制御している。
Based on these input measurement values, the
上記構成による本実施形態の空調システムおよび制御方法について以下説明する。
図2は冷温水ポンプのインバーター周波数の最適値の算出手順を示したフロー図である。
第1の検出手段を構成する第1及び第2の温度センサー70、72、第1及び第2の湿度センサー74、76、風速計78により、空調機吸い込み温度T1、空調機吐き出し温度T2、空調機吸い込み湿度Rh1、空調機の吐き出し湿度Rh2、風速Lを測定する。また第2の検出手段を構成する第3−第5の温度センサー82、84、85、流量計86により、地中熱交換器30の冷温水入口温度と冷温水出口温度T3、T4、地中熱温度T5、冷温水流量LLを測定する。これらの測定値を制御手段60に入力する。(ステップ100)。
The air conditioning system and control method of the present embodiment having the above configuration will be described below.
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for calculating the optimum value of the inverter frequency of the cold / hot water pump.
The first and
入力された測定値のうち空調機吸い込み温度T1、空調機吐き出し温度T2、空調機吸い込み口の湿度Rh1、空調機の吐き出し湿度Rh2、風速Lの測定値に基づいて、制御手段60のシミュレーター62により空調機20にかかる室内負荷QQを算出する(ステップ120)。
Of the input measured values, the
室内負荷QQは数式1によって算出する。
室内負荷QQは空調機冷房運転時の冷風又は温風によって処理される。この冷風又は温風は空調機内で電力を消費して製造される。冷房運転時には空調機内で消費される電力に相当する熱量と室内負荷QQに相当する熱量が空調機から冷温水に排出される。暖房運転時には、室内負荷QQから空調機内で消費される電力に相当する熱量を除外した熱量が冷温水から採取される。これらの冷温水に排出又は冷温水から採取される熱量が地中熱交換器30にかかる冷温水負荷Qとなる。
The indoor load QQ is processed by cold air or hot air during air-conditioner cooling operation. This cold air or warm air is produced by consuming electric power in the air conditioner. During the cooling operation, the amount of heat corresponding to the electric power consumed in the air conditioner and the amount of heat corresponding to the indoor load QQ are discharged from the air conditioner to the cold / hot water. During the heating operation, the amount of heat excluding the amount of heat corresponding to the power consumed in the air conditioner from the indoor load QQ is collected from the cold / hot water. The amount of heat discharged into the cold / hot water or collected from the cold / hot water becomes the cold / hot water load Q applied to the
次に地中熱交換器30にかかる冷温水負荷Qを算出する(ステップ130)。冷温水負荷Qは数式2によって算出する。
次に算出した冷温水負荷Qを処理可能な冷温水流量LLと、その冷温水流量LLにおける地中熱交換器出口温度T4をシミュレーター62を用いて算出する(ステップ140)。
算出した冷温水流量LLと地中熱交換器出口温度T4からヒートポンプ式空調機20のCOP及び消費電力W1、冷温水消費電力W2を算出する。
Next, the cold / hot water flow rate LL which can process the calculated cold / hot water load Q, and the underground heat exchanger exit temperature T4 in the cold / hot water flow rate LL are calculated using the simulator 62 (step 140).
The COP, power consumption W1, and cold / hot water power consumption W2 of the heat
ヒートポンプ式空調機20の消費電力W1の演算方法について説明する(ステップ160)。W1の算出は、まずシミュレーター62によって地中熱交換器30の冷温水出口温度T4を演算し、その温度(T4)と冷温水流量(LL)を用いて、ヒートポンプ式空調機自体の既知の性能曲線から算出することができる。
A method for calculating the power consumption W1 of the heat
冷温水ポンプ50の消費電力W2の演算方法について説明する(ステップ180)。W2の算出は実験によって流量を変化させながら冷温水ポンプを運転し、各流量に対応するインバーター周波数と消費電力を測定することで流量とインバーター周波数、流量と消費電力の近似曲線を求めることで得られる。これにより各流量に対応した冷温水ポンプの消費電力W2を算出する。
A method of calculating the power consumption W2 of the cold /
次にシステム全体の性能指数であるシステムCOPを室内負荷QQ、空調機20の消費電力W1、冷温水ポンプ50の消費電力W2から算出する。
システムCOPは数式3により算出される。
The system COP is calculated by Equation 3.
数式3に示すようにシステムCOPと消費電力の合計値の関係は、消費電力の合計が小さいほどシステムCOPは大きくなる。従って消費電力の合計の最小値の冷温水流量V0となるように冷温水ポンプ50の流量を制御すれば、空調システム10全体の合計消費電力が最小となり、最適値とすることができる。
As shown in Formula 3, regarding the relationship between the system COP and the total power consumption, the system COP increases as the total power consumption decreases. Therefore, if the flow rate of the chilled /
冷温水負荷Qを処理可能な冷温水流量LLと地中熱交換器出口温度T4の組み合わせは複数考えられる。これらの組み合わせ、すなわち冷温水流量LLを変更してシミュレーター62を用いて1種類(冷温水流量LLと地中熱交換器出口温度T4の組み合わせ)ずつ算出し、各種類のシステムCOPを算出する(ステップ200)。
A plurality of combinations of the chilled / hot water flow rate LL that can handle the chilled / hot water load Q and the underground heat exchanger outlet temperature T4 are considered. These combinations, that is, the cold / hot water flow rate LL is changed and one type (combination of the cold / hot water flow rate LL and the underground heat exchanger outlet temperature T4) is calculated using the
算出結果の中からシステムCOPが最大となる冷温水流量LLを選定する(ステップ220)。
選定した冷温水流量LLを冷温水ポンプ50のインバーター周波数に換算する(ステップ240)。周波数換算は、流量を変化させながら冷温水ポンプを運転し、各流量に対応するインバーター周波数を測定することで予め流量とインバーター周波数の近似曲線を求めておき、この近似曲線を用いて得ることができる。
A cold / hot water flow rate LL that maximizes the system COP is selected from the calculation results (step 220).
The selected cold / hot water flow rate LL is converted into the inverter frequency of the cold / hot water pump 50 (step 240). Frequency conversion can be obtained by operating the chilled / hot water pump while changing the flow rate and measuring the inverter frequency corresponding to each flow rate in advance to obtain an approximate curve of the flow rate and the inverter frequency and using this approximate curve. it can.
コントローラー64からシステムCOPが最大となるインバータ周波数を冷温水ポンプ50のインバーター52に出力する(ステップ260)。
以上、シミュレーションの算出結果により取得された最適値に基づいて、空調システムを制御する例について説明したが、種々の環境条件における最適値を予めテーブルデータとして記憶しておき、このテーブルから取得される最適値に基づいて空調システムを制御することができる。
The inverter frequency at which the system COP is maximized is output from the
As described above, the example of controlling the air conditioning system based on the optimum value obtained from the calculation result of the simulation has been described. However, optimum values under various environmental conditions are stored in advance as table data and obtained from this table. The air conditioning system can be controlled based on the optimum value.
図4はテーブルデータから取得される最適値に基づいて空調システムを制御する制御手段の構成例を示す図である。図示のように制御手段60Aは、シミュレーター62とコントローラー64と記憶部66を備えている。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a control unit that controls the air conditioning system based on the optimum value acquired from the table data. As illustrated, the control means 60 </ b> A includes a
具体的にシミュレーター62は、予め第1及び第2の検出手段の測定値と、室内負荷QQと、冷温水負荷Qと、前述同様のシミュレーションの結果、システムCOPが最大となる冷温水流量LL又はインバーターの周波数設定値の相対関係を示すデータベースを記憶した記憶部66を有し、第2の検出手段で検出した測定値と、第1の検出手段で検出した測定値に応じてデータベースからインバーターの周波数設定値を抽出することができる。
Specifically, the
またデータベースの一例として、システムCOPが最大となる冷温水流量LL及び冷温水ポンプ50のインバーター周波数を演算するシミュレーションの方法について、予めシステムCOPが最大となるインバーター周波数と冷温水負荷Q、地中熱交換器入口温度T3、地中熱温度T5の組み合わせを算出しテーブル化した制御テーブルを使用する方法がある。
As an example of the database, a simulation method for calculating the chilled / hot water flow rate LL at which the system COP is maximized and the inverter frequency of the chilled /
図5は前記システムCOPが最大となる冷温水ポンプのインバーター周波数と、室内負荷QQと、地中熱交換器入口温度T3、地中熱温度T5の組み合わせを示す制御テーブルの説明図である。 FIG. 5 is an explanatory diagram of a control table showing combinations of the inverter frequency of the cold / hot water pump at which the system COP is maximized, the indoor load QQ, the underground heat exchanger inlet temperature T3, and the underground heat temperature T5.
シミュレーター62により室内負荷QQ、冷温水負荷Qを処理可能な冷温水流量LL又は冷温水ポンプのインバーター周波数と、地中熱交換器入口温度T3、地中熱交換器出口温度T4、地中熱温度T5の組み合わせを予め算出してテーブル化して記憶部66に記憶しておく。前記Q、T3、T4、T5を入力値として、制御テーブルからシステムCOPが最大となるインバーター周波数を参照する。
Cold / hot water flow rate LL or cold / hot water pump inverter frequency that can handle indoor load QQ and cold / hot water load Q by
このようなデータベースを用いることにより、制御手段60の算出負荷を軽減し、処理時間を短縮化することができる。
またヒートポンプ式空調機20の形態は、パッケージエアコンを想定しているが、別の形態、例えば冷温水を製造するヒートポンプ式チラーであってもよい。
By using such a database, the calculation load of the control means 60 can be reduced and the processing time can be shortened.
Moreover, although the form of the heat pump
ヒートポンプ式空調機20にヒートポンプ式チラーを用いる場合は、第3の温度センサー82が計測するT3はヒートポンプ式チラーで製造する冷温水の入口温度となり、第4の温度センサー84が計測するT4は、ヒートポンプ式チラーで製造する冷温水の出口温度となり、空調機20の風量Lは、ヒートポンプ式チラーで製造する冷温水の流量となる。
When a heat pump chiller is used for the heat
ヒートポンプ式チラーを用いる場合、ヒートポンプ式チラーにかかる熱負荷QQは、数式4で算出される。
以上のように図2に示すフロー図では、シミュレーター62により、ヒートポンプを利用した空調機の消費電力W1と冷温水ポンプの消費電力W2とを算出して求める方法で説明した。ここで装置の経年劣化等の要因により、消費電力W1、W2の算出値と実測値の間にずれが生じた場合、シミュレーションの精度が悪くなり最適運転が困難になることが考えられる。
As described above, in the flowchart shown in FIG. 2, the method has been described in which the
そこでこの問題を回避するために、消費電力W1、W2についてシミュレーター62による算出値と、第1及び第2の電力計80、54で測定した測定値を比較して算出値の補正を行う必要がある。
Therefore, in order to avoid this problem, it is necessary to correct the calculated values by comparing the calculated values of the power consumption W1 and W2 by the
図6は消費電力W1、W2の算出値と実測値の関係を示したグラフである。図中の横軸はシミュレーター62で計算した消費電力W1、W2の合計値を示し、縦軸は計算値(算出値)に対応する第1及び第2の電力計80、54の実測値(測定値)の合計値をプロットしたものである。これらの算出値と測定値を予め記憶部66に記憶しておき、図6中に示す算出値と測定値の間の関係式y=aX+bY(a,bは係数)を最小二乗法によって求め、シミュレーター62での算出時に算出値と測定値の関係式による補正を行えばよい。具体的には図2に示すフロー図において、予めステップ100の工程前に算出値と測定値の間の関係式y=aX+bY(a,bは係数)を最小二乗法によって求めておく。そしてステップ100からステップ180の工程を同様に行う。次にステップ180の消費電力W2を算出した後、予め記憶部66で記憶させた関係式により消費電力W1、W2の算出値の補正を行う工程を追加すればよい。以下ステップ200以降の工程を同様に行う。この処理を行うことによって、シミュレーター62によって算出される消費電力W1、W2を実測値に近づけることができ、シミュレーションの精度を向上させることができる。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the calculated values of the power consumption W1 and W2 and the measured values. In the figure, the horizontal axis indicates the total value of the power consumption W1 and W2 calculated by the
また消費電力W1、W2の算出値と測定値の関係式を用いて、図5に示すテーブルデータを修正して記憶部66に保存し、データテーブルを随時更新すれば、シミュレーションを高精度に維持することができる。
Further, by using the relational expression between the calculated values and the measured values of the power consumption W1 and W2, the table data shown in FIG. 5 is corrected and stored in the
このような本実施形態の空調システムおよび制御方法によれば、地中熱を熱源とするヒートポンプを利用した空調機を有する空調システムにおける冷温水ポンプと空調機の消費電力の合計を削減することができる。従って空調設備の効率的な運転が可能となる。 According to such an air conditioning system and control method of this embodiment, it is possible to reduce the total power consumption of the cold / hot water pump and the air conditioner in the air conditioning system having an air conditioner using a heat pump using geothermal heat as a heat source. it can. Therefore, efficient operation of the air conditioning equipment is possible.
10………空調システム、20………空調機、30………地中熱交換器、40………冷温水配管、42………送り配管、44………戻り配管、50………冷温水ポンプ、52………インバーター、54………第2の電力計、60、60A………制御手段、62………シミュレーター、64………コントローラー、66………記憶部、70………第1の温度センサー、72………第2の温度センサー、74………第1の湿度センサー、76………第2の湿度センサー、78………風速計、80………第1の電力計、82………第3の温度センサー、84………第4の温度センサー、85………第5の温度センサー、86………流量計。
10 ......... Air conditioning system, 20 ......... Air conditioner, 30 ......... Ground heat exchanger, 40 ......... Cold and hot water piping, 42 ......... Feed piping, 44 ......... Return piping, 50 ......... Cold / hot water pump, 52 ......... Inverter, 54 ......... Second power meter, 60, 60A ......... Control means, 62 ......... Simulator, 64 ...... Controller, 66 ......... Storage unit, 70 ... ......
Claims (6)
前記熱交換器に冷温水を循環させる冷温水ポンプと、
前記冷温水ポンプの回転数を変化させるインバーターと、
前記熱交換器を循環した前記冷温水を介して冷房又は暖房する空調機と、
前記空調機の室内負荷を算出するための第1の検出手段と、
前記熱交換器と前記空調機の間を循環する前記冷温水の冷温水負荷を算出するための第2の検出手段と、
前記第1の検出手段の測定値に基づいて前記室内負荷を算出し、前記第2の検出手段の測定値に基づいて前記冷温水負荷と、前記冷温水ポンプの第1の消費電力と、前記空調機の第2の消費電力を算出し、前記第1及び第2の消費電力と前記室内負荷に基づいてシステムCOPを算出し、前記冷温水の流量を変化させて算出した前記システムCOPのうちで最大となる冷温水流量を選定するシミュレーションを行うシミュレーターと、
前記システムCOPが最大となる前記冷温水流量の前記インバーターの周波数設定値で前記冷温水ポンプを制御するコントローラーと、
を備えたことを特徴とする空調システム。 A heat exchanger using underground heat,
A cold / hot water pump for circulating cold / hot water in the heat exchanger;
An inverter for changing the rotation speed of the cold / hot water pump;
An air conditioner for cooling or heating through the cold / hot water circulating through the heat exchanger;
First detecting means for calculating an indoor load of the air conditioner;
Second detection means for calculating a cold / hot water load of the cold / hot water circulating between the heat exchanger and the air conditioner;
The indoor load is calculated based on the measurement value of the first detection means, the cold / hot water load, the first power consumption of the cold / hot water pump based on the measurement value of the second detection means, Of the system COP calculated by calculating the second power consumption of the air conditioner, calculating the system COP based on the first and second power consumption and the indoor load, and changing the flow rate of the cold / hot water A simulator that performs simulation to select the maximum cold / hot water flow rate in
A controller for controlling the cold / hot water pump with a frequency setting value of the inverter of the cold / hot water flow rate at which the system COP is maximized;
An air conditioning system characterized by comprising
前記第1の検出手段の測定値に基づいて前記室内負荷を算出し、
前記第2の検出手段の測定値に基づいて前記冷温水負荷と、前記冷温水ポンプの第1の消費電力と、前記空調機の第2の消費電力を算出し、
前記第1及び第2の消費電力と前記室内負荷に基づいてシステムCOPを算出し、
前記冷温水の流量を変化させて算出した前記システムCOPのうちで最大となる冷温水流量を選定し、
前記システムCOPが最大となる前記冷温水流量の前記インバーターの周波数設定値で前記冷温水ポンプを制御することを特徴とする空調システムの制御方法。 A heat exchanger that uses geothermal heat, a cold / hot water pump that circulates cold / hot water in the heat exchanger, an inverter that changes the rotation speed of the cold / hot water pump, and the cold / hot water that circulates through the heat exchanger. An air conditioner that is cooled or heated via, a first detection means for calculating an indoor load of the air conditioner, and a cold / hot water load of the cold / hot water circulating between the heat exchanger and the air conditioner A second detection means for controlling the air conditioning system,
Calculating the indoor load based on the measurement value of the first detection means;
Calculating the cold / hot water load, the first power consumption of the cold / hot water pump, and the second power consumption of the air conditioner based on the measured value of the second detection means;
Calculating a system COP based on the first and second power consumption and the indoor load;
Select the maximum cold / hot water flow rate among the system COPs calculated by changing the flow rate of the cold / hot water,
A control method for an air conditioning system, wherein the cold / hot water pump is controlled by a frequency setting value of the inverter of the cold / hot water flow rate at which the system COP is maximized.
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