JP2014035100A - Air conditioning system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空調システムに関する。 The present invention relates to an air conditioning system.
空調対象空間内の空気を加熱または冷却するシステムとしては、例えば特許文献1(特開2003−106731号公報)に示されるシステムが知られている。特許文献1に係るシステムでは、一次側ポンプ、冷凍機、二次側ポンプ、流量調節弁及び熱交換器等が順次接続されることで熱媒体回路が構成されている。この熱媒体回路内には、熱媒体としての水が循環している。熱媒体回路内における熱媒体としての水と空調対象空間内の空気とが、熱交換器において熱交換されることにより、空気は、加熱または冷却される。 As a system for heating or cooling air in an air-conditioning target space, for example, a system disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-106731) is known. In the system according to Patent Document 1, a heat medium circuit is configured by sequentially connecting a primary side pump, a refrigerator, a secondary side pump, a flow control valve, a heat exchanger, and the like. In this heat medium circuit, water as a heat medium circulates. The air is heated or cooled by heat exchange between water as a heat medium in the heat medium circuit and air in the air-conditioning target space in the heat exchanger.
特許文献1に係るシステムでは、熱媒体回路内の水の流量を変数とする関数により、二次側ポンプの送水圧力が演算にて決定される。決定された二次側ポンプの送水圧力を用いて、二次側ポンプの回転数制御が行われる。そのため、二次側ポンプの送水圧力の演算が適切に行われないと、二次側ポンプの回転数制御に悪影響が及ぼされてしまう。 In the system according to Patent Document 1, the water supply pressure of the secondary pump is determined by calculation using a function having the flow rate of water in the heat medium circuit as a variable. The rotation speed control of the secondary pump is performed using the determined water supply pressure of the secondary pump. For this reason, if the calculation of the water supply pressure of the secondary pump is not performed appropriately, the rotational speed control of the secondary pump will be adversely affected.
そこで、本発明の課題は、二次側ポンプの回転数制御を適切に行い、熱媒体回路内の熱媒体の流量を適切な流量に保つことにある。 Accordingly, an object of the present invention is to appropriately control the rotational speed of the secondary side pump and maintain the flow rate of the heat medium in the heat medium circuit at an appropriate flow rate.
本発明の第1観点に係る空調システムは、熱源機と、複数の利用ユニットと、一次側ポンプと、二次側ポンプと、記憶部と、制御部とを備える。熱源機は、熱媒体を加熱または冷却する。複数の利用ユニットは、それぞれ熱交換器とファンとを有する。熱交換器は、熱媒体と空気との間で熱交換を行わせて、空気を加熱または冷却させる。ファンは、加熱または冷却された空気を空調対象空間に供給する。一次側ポンプは、第1配管上に接続され、各熱交換器から流出した熱媒体を熱源機へと送る。第1配管は、各利用ユニットの出口側と熱源機の入口側とを繋ぐ配管である。二次側ポンプは、インバータ駆動式のポンプであって、第2配管上に接続され、熱源機から流出した熱媒体を各熱交換器へと送る。第2配管は、熱源機の出口側と各利用ユニットの入口側とを繋ぐ配管である。記憶部は、二次側ポンプの送水圧力モデルを記憶する。二次側ポンプの送水圧力モデルとは、各利用ユニットから流出した熱媒体の合計流量を変数とする関数で表されたモデルである。制御部は、二次側ポンプの送水圧力が目標圧力となるように、送水圧力モデルを用いて二次側ポンプの回転数を制御する。そして、制御部は、目標圧力を変更すると共に、目標圧力の変更後における熱媒体の合計流量の値に基づいて送水圧力モデルを補正する。 An air conditioning system according to a first aspect of the present invention includes a heat source device, a plurality of utilization units, a primary side pump, a secondary side pump, a storage unit, and a control unit. The heat source machine heats or cools the heat medium. Each of the plurality of utilization units has a heat exchanger and a fan. The heat exchanger causes heat exchange between the heat medium and air to heat or cool the air. The fan supplies heated or cooled air to the air-conditioning target space. The primary side pump is connected on the first pipe and sends the heat medium flowing out from each heat exchanger to the heat source unit. The 1st piping is piping which connects the exit side of each utilization unit, and the entrance side of a heat source machine. The secondary pump is an inverter-driven pump, is connected on the second pipe, and sends the heat medium flowing out from the heat source unit to each heat exchanger. The 2nd piping is piping which connects the exit side of a heat source machine, and the entrance side of each utilization unit. The storage unit stores a water supply pressure model of the secondary pump. The water supply pressure model of the secondary pump is a model represented by a function having the total flow rate of the heat medium flowing out from each utilization unit as a variable. A control part controls the rotation speed of a secondary side pump using a water supply pressure model so that the water supply pressure of a secondary side pump turns into target pressure. Then, the control unit changes the target pressure and corrects the water supply pressure model based on the value of the total flow rate of the heat medium after the change of the target pressure.
この空調システムによると、二次側ポンプの回転数制御に用いられる送水圧力モデルは、目標圧力の変更後における熱媒体の合計流量の値に基づいて補正される。そのため、実際の熱媒体回路に適合した送水圧力モデルを用いて二次側ポンプの回転数制御がなされることとなる。従って、二次側ポンプの回転数制御をより適切に行うことができ、熱媒体回路内の熱媒体の流量を適切な流量に保つことができる。 According to this air conditioning system, the water supply pressure model used for controlling the rotational speed of the secondary pump is corrected based on the value of the total flow rate of the heat medium after the target pressure is changed. For this reason, the rotational speed control of the secondary pump is performed using a water supply pressure model suitable for an actual heat medium circuit. Therefore, the rotational speed control of the secondary pump can be performed more appropriately, and the flow rate of the heat medium in the heat medium circuit can be maintained at an appropriate flow rate.
本発明の第2観点に係る空調システムは、第1観点に係る空調システムであって、制御部は、目標圧力の変更前における熱媒体の合計流量の値と、目標圧力の変更前後における熱媒体の合計流量の値の変化量との比率を求める。そして、制御部は、比率が所定値よりも高い場合に、送水圧力モデルの補正を行う。 The air conditioning system which concerns on the 2nd viewpoint of this invention is an air conditioning system which concerns on a 1st viewpoint, Comprising: The control part is a heat medium before and behind the change of the value of the total flow volume of the heat medium before the change of a target pressure, and a target pressure. The ratio with the amount of change in the total flow rate is obtained. And a control part correct | amends a water supply pressure model, when a ratio is higher than predetermined value.
理想的には、目標圧力の変更前における熱媒体の合計流量の値と、目標圧力の変更後における熱媒体の合計流量の値とは、ほぼ等しくなる。従って、理想的には、目標圧力の変更前における熱媒体の合計流量の値と目標圧力の変更前後における熱媒体の合計流量の値の変化量との比率は、所定値以下となる。しかしながら、送水圧力モデルが実際の熱媒体回路に適合していないと、適切な回転数制御が二次側ポンプに対してなされなくなるため、目標圧力の変更前における熱媒体の合計流量の値と目標圧力の変更前後における熱媒体の合計流量の値の変化量との比率は、所定値よりも高くなってしまう。しかし、この空調システムは、当該比率が所定値よりも高い場合に、送水圧力モデルの補正を行う。そのため、空調システムは、送水圧力モデルの補正の有無を適切に判断し、当該モデルの補正を必要な場合に行うことができる。 Ideally, the value of the total flow rate of the heat medium before the change of the target pressure is substantially equal to the value of the total flow rate of the heat medium after the change of the target pressure. Therefore, ideally, the ratio between the value of the total flow rate of the heat medium before the change of the target pressure and the change amount of the value of the total flow rate of the heat medium before and after the change of the target pressure is equal to or less than a predetermined value. However, if the water supply pressure model does not conform to the actual heat medium circuit, appropriate rotation speed control will not be performed for the secondary pump, so the total flow rate value of the heat medium before the target pressure change and the target The ratio with the amount of change in the value of the total flow rate of the heat medium before and after the pressure change becomes higher than a predetermined value. However, this air conditioning system corrects the water supply pressure model when the ratio is higher than a predetermined value. Therefore, the air conditioning system can appropriately determine whether or not the water supply pressure model is corrected, and can perform correction of the model when necessary.
本発明の第3観点に係る空調システムは、第1観点または第2観点に係る空調システムであって、送水圧力モデルを表す関数は、熱媒体の合計流量以外に、複数のパラメータを含んでいる。そして、制御部は、目標圧力の変更後における熱媒体の合計流量の値に基づいて、送水圧力モデルに含まれるパラメータの少なくとも1つを補正する。 The air conditioning system according to the third aspect of the present invention is the air conditioning system according to the first aspect or the second aspect, and the function representing the water supply pressure model includes a plurality of parameters in addition to the total flow rate of the heat medium. . Then, the control unit corrects at least one of the parameters included in the water supply pressure model based on the value of the total flow rate of the heat medium after the change of the target pressure.
送水圧力モデルに含まれるパラメータは、二次側ポンプの回転数制御に影響を及ぼす。この空調システムは、このようなパラメータの少なくとも1つを補正するため、二次側ポンプの回転数制御をより正確に行うことができる。 The parameters included in the water supply pressure model affect the rotational speed control of the secondary pump. Since this air conditioning system corrects at least one of these parameters, the rotational speed control of the secondary pump can be performed more accurately.
本発明の第4観点に係る空調システムは、第3観点に係る空調システムであって、記憶部は、送水圧力モデルを複数記憶している。送水圧力モデルは、パラメータの少なくとも1つが互いに異なるモデルである。制御部による送水圧力モデルの補正は、目標圧力の変更後における熱媒体の合計流量の値に基づいて、複数の送水圧力モデルから1つを選択することで行われる。 An air conditioning system according to a fourth aspect of the present invention is the air conditioning system according to the third aspect, and the storage unit stores a plurality of water supply pressure models. The water supply pressure model is a model in which at least one of the parameters is different from each other. The correction of the water supply pressure model by the control unit is performed by selecting one of the plurality of water supply pressure models based on the value of the total flow rate of the heat medium after the change of the target pressure.
これにより、送水圧力モデルの補正は、容易に行われる。 Thereby, correction of a water supply pressure model is easily performed.
本発明の第5観点に係る空調システムは、第1観点から第4観点のいずれかに係る空調システムであって、制御部は、目標圧力を変更してから第1所定時間が経過した際の熱媒体の合計流量の値を、送水圧力モデルの補正に用いる。 The air conditioning system which concerns on the 5th viewpoint of this invention is an air conditioning system which concerns on either of the 1st viewpoint to the 4th viewpoint, Comprising: When a 1st predetermined time passes since a control part changed target pressure. The value of the total flow rate of the heat medium is used to correct the water supply pressure model.
熱媒体の合計流量の値は、目標圧力を変更することによって変化するが、やがて安定した値となる。そのため、目標圧力を変更した直後の熱媒体の合計流量の値が送水圧力モデルの補正に用いられると、不安定な熱媒体の合計流量の値を用いて当該モデルが補正されてしまうこととなる。しかし、この空調システムでは、目標圧力を変更してから第1所定時間が経過した際の熱媒体の合計流量の値が、送水圧力モデルの補正に用いられる。そのため、安定した熱媒体の合計流量の値が送水圧力モデルの補正に用いられる。従って、より適切な送水圧力モデルの補正がなされるため、より正確な二次側ポンプの回転数制御等がなされることとなる。 Although the value of the total flow rate of the heat medium changes by changing the target pressure, it eventually becomes a stable value. Therefore, when the value of the total flow rate of the heat medium immediately after changing the target pressure is used for correction of the water supply pressure model, the model is corrected using the value of the total flow rate of the unstable heat medium. . However, in this air conditioning system, the value of the total flow rate of the heat medium when the first predetermined time has elapsed since the target pressure was changed is used for correction of the water supply pressure model. Therefore, the value of the stable total flow rate of the heat medium is used for correcting the water supply pressure model. Therefore, since a more appropriate correction of the water supply pressure model is made, more accurate control of the rotational speed of the secondary pump and the like is performed.
本発明の第6観点に係る空調システムは、第1観点から第5観点のいずれかに係る空調システムであって、制御部は、目標圧力の変更を、第2所定時間間隔毎に行う。 The air conditioning system which concerns on the 6th viewpoint of this invention is an air conditioning system which concerns on either of the 1st viewpoint to the 5th viewpoint, Comprising: A control part changes a target pressure for every 2nd predetermined time interval.
上述したように、熱媒体の合計流量の値は、目標圧力を変更することによって変化するが、やがて安定した値となる。そのため、熱媒体の合計流量の値が未だ安定していない状態で、更に目標圧力の変更がなされると、熱媒体の合計流量の値がハンチングしてしまう虞がある。しかし、この空調システムでは、目標圧力の変更動作が、十分な時間間隔をおいて行われるため、熱媒体の合計流量の値がハンチングしてしまうことを防ぐことができる。従って、より正確な二次側ポンプの回転数制御等がなされることとなる。 As described above, the value of the total flow rate of the heat medium changes by changing the target pressure, but eventually becomes a stable value. Therefore, if the target pressure is further changed while the value of the total flow rate of the heat medium is not yet stable, the value of the total flow rate of the heat medium may be hunted. However, in this air conditioning system, the operation for changing the target pressure is performed at a sufficient time interval, so that it is possible to prevent the value of the total flow rate of the heat medium from hunting. Therefore, more accurate control of the rotation speed of the secondary pump is performed.
本発明の第1観点に係る空調システムによると、二次側ポンプの回転数制御をより適切に行うことができ、熱媒体回路内の熱媒体の流量を適切な流量に保つことができる。 According to the air conditioning system according to the first aspect of the present invention, the rotational speed control of the secondary pump can be performed more appropriately, and the flow rate of the heat medium in the heat medium circuit can be maintained at an appropriate flow rate.
本発明の第2観点に係る空調システムによると、送水圧力モデルの補正の有無が適切に判断され、当該モデルの補正は必要な場合に行われる。 According to the air conditioning system according to the second aspect of the present invention, whether or not the water supply pressure model is corrected is appropriately determined, and the model is corrected when necessary.
本発明の第3観点に係る空調システムによると、二次側ポンプの回転数制御がより正確に行われる。 According to the air conditioning system according to the third aspect of the present invention, the rotational speed control of the secondary pump is more accurately performed.
本発明の第4観点に係る空調システムによると、送水圧力モデルの補正は、容易に行われる。 According to the air conditioning system according to the fourth aspect of the present invention, the correction of the water supply pressure model is easily performed.
本発明の第5観点に係る空調システムによると、より適切な送水圧力モデルの補正がなされるため、より正確な二次側ポンプの回転数制御等がなされることとなる。 According to the air conditioning system according to the fifth aspect of the present invention, more appropriate water supply pressure model correction is performed, so that more accurate control of the rotation speed of the secondary pump and the like is performed.
本発明の第6観点に係る空調システムによると、目標圧力の変更動作が、十分な時間間隔をおいて行われるため、熱媒体の合計流量の値がハンチングしてしまうことを防ぐことができる。従って、より正確な二次側ポンプの回転数制御等がなされることとなる。 According to the air conditioning system according to the sixth aspect of the present invention, the target pressure changing operation is performed at a sufficient time interval, so that the value of the total flow rate of the heat medium can be prevented from hunting. Therefore, more accurate control of the rotation speed of the secondary pump is performed.
以下、本発明に係る空調システムについて、図面を参照しつつ詳述する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 Hereinafter, an air conditioning system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are specific examples of the present invention and do not limit the technical scope of the present invention.
(1)空調システムの全体構成
図1は、本発明の一実施形態に係る空調システム10の概略構成図である。空調システム10は、該システム10全体の消費電力を最小限にする最適制御運転を行いつつ、最適な温度に調節された空気を空調対象空間内に供給することができる。主に、空調システム10は、ビルや工場、病院及びホテル等の、比較的大きい建物内に設置されている。
(1) Overall Configuration of Air Conditioning System FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
このような空調システム10は、図1〜2,7に示すように、主として、チラーユニット群20、利用ユニット群30、一次側ポンプ44a〜44c、二次側ポンプ46,47、及び空調システムコントローラ80を備える。チラーユニット群20を構成する複数のチラーユニット20a,20b,20c内部には、図2に示す冷媒回路21が構成されている。更に、図1に示すように、チラーユニット群20は、クーリングタワー70とも接続されており、これらによって放熱回路60が構成されている。また、図1に示すように、一次側ポンプ44a,44c、チラーユニット群20、二次側ポンプ46,47及び利用ユニット群30等によって、熱媒体回路40が構成されている。
Such an
(2)空調システムの詳細構成
(2−1)チラーユニット群及び冷媒回路
本実施形態に係るチラーユニット群20は、複数のチラーユニット20a〜20c(熱源機に相当)を有している。各チラーユニット20a〜20cは、互いに並列に接続されており、図2に示す冷媒回路21を含んでいる。
(2) Detailed configuration of air conditioning system (2-1) Chiller unit group and refrigerant circuit The
冷媒回路21は、圧縮機22、放熱器23、チラー側膨張弁24及び蒸発器25等が順次接続されることで構成されている。冷媒回路21内部には、冷媒が充填されている。
The
圧縮機22は、運転容量の調節が可能である。圧縮機22のモータには、インバータを介して電力が供給される。インバータの出力周波数を変更すると、モータの回転数、つまりは回転速度が変更され、圧縮機22の運転容量が変化する。
The
放熱器23は、冷媒回路21と接続された第1伝熱管と、放熱回路60と接続された第2伝熱管とを有している。放熱器23は、冷媒回路21側の第1伝熱管内を流れる冷媒と放熱回路60側の第2伝熱管を流れる熱媒体との間で、熱交換を行わせる。
The
チラー側膨張弁24は、冷媒回路21内の冷媒を減圧させ、減圧させた冷媒を流出するためのものであり、電動膨張弁で構成される。
The chiller
蒸発器25は、冷媒回路21と接続されている第1伝熱管と、熱媒体回路40と接続されている第2伝熱管とを有している。蒸発器25は、冷媒回路21側の第1伝熱管内を流れる冷媒と、熱媒体回路40側の第2伝熱管を流れる熱媒体との間で、熱交換を行わせる。
The
このような冷媒回路21を含む各チラーユニット20a〜20cは、熱媒体としての水を冷却または加熱する。
Each
(2−2)放熱回路
放熱回路60には、熱媒体としての水が充填されている。放熱回路60は、主として、各チラーユニット20a〜20c内の放熱器23、水ポンプ61、及びクーリングタワー70が、順次接続されることで構成されている。水ポンプ61は、吐出流量の調節が可能であり、放熱回路60内の水を循環させる。クーリングタワー70では、放熱回路60を循環する水が冷却される。
(2-2) Heat Dissipation Circuit The
なお、図1において、水ポンプ61に付された矢印は、放熱回路60における水の流れ方向を表している。
In FIG. 1, the arrow attached to the
(2−3)熱媒体回路
熱媒体回路40は、熱媒体としての水が充填された閉回路を構成している。熱媒体回路40には、主として、一次側ポンプ44a,44b,44cと、各チラーユニット20a〜20c内の蒸発器25と、流量調節弁45と、二次側ポンプ46,47と、利用ユニット群30を構成する各利用ユニット30a,30b,30c内の利用側弁32a,32b、32c及び利用側熱交換器33a,33b,33c(熱交換器に相当)とが、順次接続されることで構成されている。
(2-3) Heat medium circuit The
一次側ポンプ44a〜44cは、各利用ユニット30a〜30cの出口側と各チラーユニット20a〜20cの入口側とを繋ぐ配管L1(第1配管に相当)上に接続されている。より具体的には、配管L1は、各利用ユニット30a〜30cの出口側となる各利用側弁32a〜32cの出口側を、一旦合流した状態にて戻りヘッダー41に連結すると共に、該ヘッダー41を介して各チラーユニット20a〜20cに繋いでいる。一次側ポンプ44a〜44cは、戻りヘッダー41と各チラーユニット20a〜20cとの間に、各チラーユニット20a〜20cに対応して3つ設けられている。一次側ポンプ44a〜44cは、定量ポンプであって、後述する空調システムコントローラ80により駆動制御される。このような一次側ポンプ44a〜44cは、図1において、一次側ポンプ44a〜44cに付された矢印に示されるように、各利用側熱交換器33a〜33cから流出した熱媒体としての水を、各チラーユニット20a〜20cへと送ることで、熱媒体回路40内の水を循環させる。
The primary side pumps 44a to 44c are connected on a pipe L1 (corresponding to a first pipe) that connects the outlet side of each of the
なお、蒸発器25では、熱媒体回路40内を循環する水が、例えば冷却される。
In the
流量調節弁45は、チラーユニット20aに流れる水の流量を調節する。つまり、チラーユニット20aを流れる水の流量は、流量調節弁45の開度によって決まる。
The flow
二次側ポンプ46,47は、各チラーユニット20a〜20cの出口側と各利用ユニット30a〜30cの入口側とを繋ぐ配管L2(第2配管に相当)上に接続されている。より具体的には、配管L2は、各チラーユニット20b,20cの出口側を、第1送りヘッダー42及び第2送りヘッダー43を介して各利用ユニット30a〜30cにおける利用側熱交換器33a〜33cの入口側に繋いでいる。二次側ポンプ46,47は、配管L2上であって且つ第1送りヘッダー42と第2送りヘッダー43との間に、チラーユニット20b,20cに対応して2つ設けられている。二次側ポンプ46,47は、一次側ポンプ44a〜44cとは異なり、容量調整が可能であって吐出容量を調整することができる容量可変型のポンプであって、空調システムコントローラ80によりインバータ駆動される。このような二次側ポンプ46,47は、図1において、二次側ポンプ46,47に付された矢印に示されるように、各チラーユニット20b,20cから流出した熱媒体としての水を、各利用側熱交換器33a〜33cへと送ることで、熱媒体回路40内の水を循環させる。
The secondary pumps 46 and 47 are connected to a pipe L2 (corresponding to a second pipe) that connects the outlet side of each
なお、各利用ユニット30a,30b,30c内の利用側弁32a〜32c及び利用側熱交換器33a〜33cについては、「(2−4)利用ユニット群」にて説明する。
The
更に、本実施形態に係る熱媒体回路40には、流量計48が1つ取り付けられている。流量計48は、配管L1上のうち、各利用ユニット30a〜30cから流出した水が合流して流れる部分であって、且つ戻りヘッダー41の手前側に取り付けられている。即ち、流量計48は、熱媒体回路40を循環する水の合計流量Qを計測する。
Furthermore, one
(2−4)利用ユニット群
利用ユニット群30は、複数の利用ユニット30a,30b,30cで構成されている。各利用ユニット30a,30b,30cは、それぞれ同一ないしは異なる空調対象空間内に設置されている。
(2-4) Utilization unit group The
各利用ユニット30a〜30cは、概ね直方体形状のケーシング31a〜31cを有している。各ケーシング31a〜31cの内部には、空気が流通する空気通路が形成されている。空気通路の流入端には、吸い込みダクト(図示せず)の一端が接続され、空気通路の流出端には、給気ダクト(図示せず)の一端が接続されている。吸い込みダクト及び給気ダクトの他端は、それぞれ空調対象空間に接続されている。
Each
各ケーシング31a〜31cの内部には、熱媒体回路40を構成する利用側弁32a〜32c及び利用側熱交換器33a〜33cの他、電気ヒータ34a,34b,34c、散水式加湿器35a,35b,35c及び送風ファン36a,36b,36c(ファンに相当)が配備されている。特に、各ケーシング31a〜31c内の空気通路には、上流側から下流側に向かって順に、利用側熱交換器33a〜33b、電気ヒータ34a,34b,34c、散水式加湿器35a,35b,35c及び送風ファン36a,36b,36cが配備されている。
Inside each
利用側弁32a〜32cは、利用側熱交換器33a〜33cそれぞれに流れる水の量を調節する。つまり、利用側熱交換器33a〜33c内の水の流量は、利用側弁32a〜32cそれぞれの開度によって決まる。
The
利用側熱交換器33a〜33cは、水と空気との間で熱交換を行わせて、空気を加熱または冷却させる。具体的に、利用側熱交換器33a〜33cは、複数の伝熱フィンと、該伝熱フィンを貫通する伝熱管とを有する、フィンアンドチューブ式の熱交換器である。利用側熱交換器33a〜33cが有する伝熱管には、熱媒体回路40を循環する水が流れ、伝熱管及び伝熱フィンを介して水の熱が空気に供給されることで、空気が加熱または冷却されるようになっている。
The use
電気ヒータ34a〜34cは、空気の温度を上げるための機器である。電気ヒータ34a〜34cは、出力を段階的に変化させることが可能であって、空気の加熱量を調節できる。
The
散水式加湿器35a〜35cは、ケーシング31a〜31cの外部に設置されたタンク(図示せず)と接続されている。散水式加湿器35a〜35cは、タンク内の水をノズルから空気中へ散布することで、ケーシング31a〜31c内を流れる空気を加湿する。つまり、散水式加湿器35a〜35cは、空気の湿度を高めるための機器であり、空気への加湿量を調節できる。
The watering
送風ファン36a〜36cは、インバータ制御によって回転数を段階的に変化させることが可能であって、加熱または冷却された空気の送風量を調節できる送風機である。送風ファン36a〜36cは、利用側熱交換器33a〜33c、電気ヒータ34a〜34c及び散水式加湿器35a〜35cを経て空調対象空間内へと吹き出される空気の流れを生成する。
The
(2−5)空調システムコントローラ
空調システムコントローラ80は、空調システム10を統括的に制御するためのものである。空調システムコントローラ80については、後に詳述する。
(2-5) Air Conditioning System Controller The air
(3)空調システムの基本動作
次に、空調システム10の運転動作について説明する。空調システム10は、空気の冷却と除湿とを行う冷房除湿運転(図3)、空気の冷却と加湿とを行う冷房加湿運転(図4)、空気の除湿と加熱とを行う暖房除湿運転(図5)、及び空気の加熱と加湿とを行う暖房加湿運転(図6)、のいずれかを行うことができる。これにより、空調システム10は、例えば空調対象空間内の温度及び湿度を、設定温度である23℃及び設定湿度である50%になるように、空気調和運転を行うことができる。
(3) Basic operation of the air conditioning system Next, the operation of the
(3−1)冷房除湿運転
図3に示す冷房除湿運転では、圧縮機22、各種ポンプ44a〜44c,46,47,61、及び送風ファン36a〜36cの運転が行われる。
(3-1) Cooling and Dehumidifying Operation In the cooling and dehumidifying operation shown in FIG. 3, the
冷房除湿運転では、基本的には、電気ヒータ34a〜34cが停止状態となり、散水式加湿器35a〜35cの散水も停止状態となる。冷房除湿運転では、冷媒回路21において冷凍サイクルが行われる。具体的に、圧縮機22で圧縮された冷媒が、放熱器23において、放熱回路60を流れる水に放熱して凝縮する。放熱器23で冷却された冷媒は、チラー側膨張弁24で減圧された後に、蒸発器25において、熱媒体回路40を流れる水から吸熱して蒸発する。蒸発器25で蒸発した冷媒は、圧縮機22に吸入されて圧縮される。なお、放熱器23で加熱された放熱回路60を流れる水は、クーリングタワー70において室外空気へ放熱する。熱媒体回路40では、冷媒回路21の蒸発器25で冷却された水が、各利用側熱交換器33a〜33cにおいて、各ケーシング31a〜31c内の空気通路を流れる空気を冷却する。各利用側熱交換器33a〜33cを通過した水は、冷媒回路21の蒸発器25に戻って再び冷却される。熱媒体回路40では、蒸発器25において水が冷媒から得た冷熱が、各利用側熱交換器33a〜33cに搬送され空気に供給される。
In the cooling and dehumidifying operation, basically, the
各利用ユニット30a〜30cでは、既に述べたように、吸込ダクト(図示せず)によって室内空間から取り込まれた室内空気が、ケーシング31a〜31c内の空気通路を流れる。この空気は、各利用側熱交換器33a〜33cにおいて熱媒体回路40の水によって冷却されて除湿される。各利用側熱交換器33a〜33cで冷却及び/または除湿された空気は、給気ダクト(図示せず)を介して、供給空気として室内空間へ供給される。
In each
(3−2)冷房加湿運転
図4に示す冷房加湿運転は、除湿冷房運転に加えて各散水式加湿器35a〜35cの散水による加湿が行われる運転である。各利用側熱交換器33a〜33cにおいて熱媒体回路40の水によって空気が冷却されて除湿されるまでは、上述の冷房除湿運転と同じであり、その冷却及び/または除湿された空気に各散水式加湿器35a〜35cによる散水が行われる。
(3-2) Cooling / humidifying operation The cooling / humidifying operation shown in FIG. 4 is an operation in which humidification is performed by watering the watering-
各利用側熱交換器33a〜33cによる冷却及び/または除湿にて、供給空気の温度は、所望される設定温度に達することができる。しかし、この冷房加湿運転は、冷却に伴う除湿効果によって空調対象空間内の湿度が所望される設定湿度を下回ってしまう場合に、行われる。
With cooling and / or dehumidification by each of the use
(3−3)暖房除湿運転
図5に示す暖房除湿運転は、再熱除湿運転とも呼ばれる運転である。各利用側熱交換器33a〜33cによる除湿及び/または冷却にて、供給空気の湿度は、所望される設定湿度に達することができる。しかし、この暖房除湿運転は、除湿に伴う冷却効果によって空調対象空間内の温度が所望される設定温度を下回ってしまう場合に、行われる。
(3-3) Heating / Dehumidifying Operation The heating / dehumidifying operation shown in FIG. 5 is an operation called a reheat dehumidifying operation. In the dehumidification and / or cooling by the use
この除湿暖房運転では、各利用側熱交換器33a〜33cにおいて除湿のために空気に供給された冷熱量が大きく、必要以上に空気が冷やされた場合に、電気ヒータ34a〜34cが作動して空気再加熱する。
In the dehumidifying and heating operation, when the amount of cold supplied to the air for dehumidification is large in each of the use
(3−4)暖房加湿運転
図6に示す暖房加湿運転では、電気ヒータ34a〜34c、散水式加湿器35a〜35c及び送風ファン36a〜36cの運転が行われる。一方、圧縮機22、及び各種ポンプ44a〜44c,46,47,61の運転は、停止される。
(3-4) Heating / humidifying operation In the heating / humidifying operation shown in FIG. 6, the
暖房加湿運転では、各利用ユニット30a〜30cにおいて、空調対象空間から取り込まれた空気が、まずは各電気ヒータ34a〜34cによって加熱され、次に各散水式加湿器35a〜35cによって加熱されて、供給空気として空調対象空間内に供給される。
In the heating and humidifying operation, in each of the
(4)空調システムコントローラについての詳細説明
図7は、本実施形態に係る空調システムコントローラ80の内部構成と、該コントローラ80に接続された各種機器とを、模式的に表すブロック図である。図7に示すように、空調システムコントローラ80は、主として、メモリ81(記憶部に相当)及びCPU82(制御部に相当)にて構成されており、チラーユニット20a〜20c、利用ユニット30a〜30c、各種ポンプ44a〜44c,46,47,61、流量調節弁45及び流量計48と接続されている。空調システムコントローラ80は、接続されたこれらの機器を制御することで、上述した空調システム10の基本動作を行わせる。
(4) Detailed description about an air-conditioning system controller FIG. 7: is a block diagram which represents typically the internal structure of the air-
なお、メモリ81は、ROMとRAMとで構成されており、ROMには、CPU82が読み出して実行する各種プログラム等が格納されている。RAMは、CPU82のワークメモリとして機能する他、CPU82によって書き換え可能な情報が格納されている。
Note that the
特に、図1に示すように、本実施形態の空調システム10には、複数の利用ユニット30a〜30cが備えられている。そのため、空調システムコントローラ80は、チラーユニット群20側からみて最も遠い位置にある利用ユニット30a〜30c(即ち、末端の利用ユニット30a〜30c)にも適した流量の水を供給する制御、つまりは末端差圧制御を行っている。
In particular, as shown in FIG. 1, the
例えば、個々の利用ユニット30a〜30cが、建物における別々の階層に設置されており、一方でチラーユニット群20が一番下の階層に設置されているとする。一番上の階層に設置されている利用ユニット(例えば、利用ユニット30a)が、チラーユニット群20から見て一番遠いところに設置されているユニットであるとする。この場合、一番遠い位置にある利用ユニット30aにおいては、利用側弁32aの開度を全開にしたとしても、該ユニット30aの入口側と出口側との圧力差(即ち、送水圧)が不足していれば、流量の適量な水が利用ユニット30aに供給されないこととなってしまう。そこで、本実施形態では、上記送水圧を適切に保つことで、各利用ユニット30a〜30cに水を確実に送る制御として、末端差圧制御が行われる。また、この末端差圧制御では、水の流量が少量時の二次側ポンプ46,47の消費電力も抑えられるようにするため制御も行われる。
For example, it is assumed that the
更に、本実施形態では、末端差圧制御において必要となる送水圧力を、圧力計等によって計測せずに、推定によって得る方式が採用されている。送水圧力の推定には、以下に述べる送水圧力モデル81aが用いられるが、この送水圧力モデル81aが実際の空調システム10に合致したモデルでないと、各利用ユニット30a〜30bには適切な流量の水が供給されない虞が生じる。
Furthermore, in this embodiment, a method is adopted in which the water supply pressure required in the terminal differential pressure control is obtained by estimation without measuring with a pressure gauge or the like. For estimation of the water supply pressure, the water
そこで、本実施形態の空調システムコントローラ80は、実際の空調システム10に合致した送水圧力モデル81aを用いて末端差圧制御を行う。以下では、このような動作が行われるにあたり必要となる送水圧力モデル81aと、CPU82が行う各種制御動作とについて、詳述する。
Therefore, the air
(4−1)送水圧力モデル
送水圧力モデル81aは、メモリ81に記憶されている。送水圧力モデル81aとは、各利用ユニット30a〜30cから流出した水の合計流量Qを変数とする関数で表された送水圧Hのモデルである。例えば、送水圧力モデル81aは、以下の式にて表される。
(4-1) Water Supply Pressure Model The water
上式(1)において、右辺の第1項、第2項及び第3項における“a”“b”“c”は、パラメータである。“n”は、1以上の整数である。即ち、送水圧力モデル81aを表す関数は、各利用ユニット30a〜30cを流出した水の合計流量Q、つまりは熱媒体回路40を循環する水の合計流量Qを変数として有し、更に複数のパラメータa〜cを有している。上式(1)の合計流量Qには、図1に係る流量計48の値が用いられる。
In the above equation (1), “a”, “b”, and “c” in the first, second, and third terms on the right side are parameters. “N” is an integer of 1 or more. That is, the function representing the water
図8は、横軸を水の合計流量Q、縦軸を送水圧力H(即ち圧量ヘッド)として、上記送水圧力モデル81aを一例として表したグラフである。図8では、“n=2”の場合を表している。“n=2”の場合、送水圧力Hは、水の合計流量Qに関する二次式で表される。更に、この送水圧力Hは、図8のグラフg1,g2に示されるように、利用ユニット30a〜30c内の利用側弁32a〜32cの弁開度に応じてシフトする。利用側弁32a〜32cの弁開度が大きい場合には、送水圧力Hのグラフはグラフg1の方向へとシフトする。逆に、利用側弁32a〜32cの弁開度が小さい場合には、送水圧力Hのグラフはグラフg2の方向へとシフトする。
FIG. 8 is a graph showing the water
図8のように、送水圧力Hのグラフg1,g2を描くには、送水圧力モデル81aのパラメータa,b,cの値が決定されていることが前提となる。即ち、水の合計流量Qの変化に伴って送水圧力Hが描く曲線の形状は、パラメータa,b,cにも依存する。このパラメータa,b,cは、実際の空調システム10の各種条件に従って予め決定されていることが好ましいが、本実施形態では、実際の空調システム10に合致させるべく補正対象となっている。
As shown in FIG. 8, in order to draw the graphs g1 and g2 of the water supply pressure H, it is assumed that the values of the parameters a, b, and c of the water
そして、本実施形態においては、図9に示すように、メモリ81は、パラメータa,b,cの少なくとも1つが互いに異なる送水圧力モデル81aを複数記憶している(図9の送水圧力モデル81aa,81ab,81ac,81ad)。メモリ81に送水圧力モデル81aが複数記憶されていることにより、パラメータa,b,cの補正は、適したパラメータを有する送水圧力モデル81aが選択されることで簡単に済むこととなる。なお、図9では、レコード番号と送水圧力モデル81aを表す関数とが対応付けられており、一例として、各送水圧力モデル81aa〜81adの有する3つのパラメータa,b,c全てが、互いに異なっている場合を表している。図9では、互いに異なるパラメータを、“a1”“b1”“c2”等と表している。これらの複数の送水圧力モデル81aa〜81adの各パラメータ“a”“b”“c”は、例えば空調システム10が備える各種機器(具体的には、二次側ポンプ46,47やチラーユニット20a〜20cを構成する各種機器、利用ユニット30a〜30cを構成する各種機器)の仕様やそのばらつき等によって、予め適宜決定されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 9, the
(4−2)送水圧力モデルを用いた末端差圧制御
CPU82は、主として、二次側ポンプ46,47及び利用ユニット30a〜30c内の利用側弁32a〜32cの制御を行う。
(4-2) Terminal differential pressure control using water supply pressure model The
具体的には、CPU82は、二次側ポンプ46,47の送水圧力の目標値を目標圧力として決定し、実際の二次側ポンプ46,47の送水圧力が該目標圧力となるように、上述した送水圧力モデル81aを用いて二次側ポンプ46,47のインバータ周波数を増減させる。つまり、CPU82は、目標圧力及び送水圧力モデル81aに基づいて二次側ポンプ46,47の回転数に対してPID制御を行い、二次側ポンプ46、47の容量を可変させる。そして、CPU82は、空調対象空間内の温度に対してPID制御を行い、且つ各利用側弁32a〜32cの弁開度を増減させることで、配管L1及びL2の有する抵抗成分(以下、配管抵抗という)を増減させて、該配管L1,L2内、つまりは熱媒体回路40内を循環する水の流量を調節する。
Specifically, the
図10は、二次側ポンプ46,47の特性を表すグラフである。図10では、図8と同様、横軸に水の合計流量Qを、縦軸に送水圧力Hをそれぞれ採っており、インバータ周波数が一定の場合における水の合計流量Qと送水圧力Hとの関係をグラフ化している。二次側ポンプ46,47のインバータ周波数が一定の場合、水の合計流量Qが大きい場合には送水圧力Hが小さく、逆に水の合計流量Qが小さい場合には送水圧力Hが大きい関係を有しつつ、水の合計流量Qと送水圧力Hとは、図10に示すような曲線を描く(グラフj1,j2)。そして、インバータの周波数が大きい程、水の合計流量Qと送水圧力Hとが描く曲線は、合計流量Q及び送水圧力Hが全体的に大きくなるようにシフトし(グラフj2)、逆にインバータの周波数が小さい程、該曲線は、合計流量Q及び送水圧力Hが全体的に小さくなるようにシフトする(グラフj1)。
FIG. 10 is a graph showing the characteristics of the
なお、各利用側弁32a〜32cの特性は、既に説明した上記図8の通りである。
In addition, the characteristic of each
図11は、図10のグラフと図8のグラフとを重ねたグラフである。図11に示すように、例えば利用側弁32a〜32cの特性を表すグラフg2と、二次側ポンプ46,47の特性を表すグラフj2とを重ね合わせた場合、各グラフの交点Aが現れる。そこで、CPU82は、各二次側ポンプ46,47に対してこの交点Aを求め、該交点Aの場合における水の流量qを、各二次側ポンプ46,47の流量と決定する。
FIG. 11 is a graph obtained by superimposing the graph of FIG. 10 and the graph of FIG. As shown in FIG. 11, for example, when a graph g2 representing the characteristics of the
しかしながら、各二次側ポンプ46,47の消費電力を抑えたい場合には、各二次側ポンプ46,47のインバータ周波数は小さい方が好ましい。各二次側ポンプ46,47のインバータ周波数を小さくしようとした場合、必然的に、送水圧力Hを小さくすると共に利用側弁32a〜32cの弁開度を大きくすることが望まれる。即ち、図11において、同じ水の流量qを確保する場合においても、各二次側ポンプ46,47の消費電力をより抑えるのであれば、交点Aよりも、二次側ポンプ46,47のインバータ周波数“小”の特性を表すグラフj1と利用側弁32a〜32cの弁開度“大”の特性を表すグラフg1との交点Bに基づく制御が行われた方が好ましい。そこで、図11に示すように、CPU82は、交点Aの流量qを保ったままで二次側ポンプ46,47のインバータ周波数が小さくなる場合の交点Bを求め、各利用側弁32a〜32cの弁開度を該交点Bにおける弁開度に変更すると共に、二次側ポンプ46,47のインバータ周波数を該交点Bにおけるインバータ周波数へと変更する。これにより、交点Aと同じ水の流量qを確保しつつ、各二次側ポンプ46,47の消費電力をより抑えることができる。
However, when it is desired to suppress the power consumption of each
次に、送水圧力Hの変更動作について、図12〜13を用いて説明する。 Next, the operation for changing the water supply pressure H will be described with reference to FIGS.
目標圧力の値を“H1”から“ΔH”だけ減少させた場合(つまり、目標圧力“H1−ΔH”)、CPU82は、先ずは各二次側ポンプ46,47のインバータ周波数が該目標圧力“H1−ΔH”に対応する値となるように、周波数制御つまりは回転数制御を行う。具体的には、図12(a)に示すように、CPU82は、利用側弁32a〜32cの弁開度が一定であるとして、送水圧力Hが目標圧力H1となる場合の交点Cを求める。この状態から、目標圧力が“H1”から“H1−ΔH”へと変化すると、まずは利用側弁32a〜32cの弁開度が一定のままで送水圧力Hが下降するため、二次側ポンプ46,47のインバータ周波数が小さい交点Dが得られる。この際、利用側弁32a〜32cの弁開度は一定、つまりは配管抵抗自体は一定であることから、熱媒体回路40内を流れる水の流量(即ち、利用ユニット30a〜30cを流れる水の合計流量Q)が“q1”から“q2”へと減少する。すると、利用側熱交換器33a〜33c内を流れる温度の低い水の流量が少なくなってしまい、結果として空調対象空間内の温度が上がってしまう。
When the target pressure value is decreased from “H1” by “ΔH” (that is, target pressure “H1−ΔH”), the
そこで、空調対象空間内の温度に対するPID制御を行っているCPU82は、図12(b)に示すように、利用側弁32a〜32cの弁開度を大きくすることで、水の流量を増加させる制御を行う。つまり、利用側弁32a〜32c弁開度が大きくなるため抵抗配管自体は小さくなり、結果的に送水圧力H(即ち、圧力ヘッド)自体は減少する。CPU82は、この送水圧力Hが目標圧力“H1−ΔH”となるように、各二次側ポンプ46,47のインバータ周波数の制御を行う。この制御動作により、図12(b)の交点Eに示されるように、送水圧力Hが目標圧力“H1−ΔH”に至った時には、熱媒体回路40内を流れる水の流量(即ち、水の合計流量Q)は、送水圧力Hを変更する前の流量q1に戻っている。このように、この制御動作においては、既に述べてきた図8及び図12(a)(b)のグラフで表される送水圧力モデル81aが用いられている。
Therefore, the
なお、ここでは、目標圧力を減少させた場合を例示的に説明したが、送水圧力Hの変更動作には、目標圧力を増加させた場合も含む。目標圧力を増加させた場合の詳細動作は、上記の場合とは逆となるが、結果的に送水圧力Hを変更する前の流量q1に戻る点では、同様である。なお、目標圧力を減少させた場合に、目標圧力が低すぎる場合には、図12(b)において、利用側弁32a〜32cの一部の弁開度が全開近くまで到達している。そのため、弁抵抗の曲線(即ち、弁開度の大きさに応じた曲線)が十分に下がりきらず、熱媒体回路40内を流れる水の流量Qは送水圧力Hを変更する前の流量q1よりも小さな流量となる。従って、空調対象空間内は、温度が上がったままの状態になってしまうため、目標圧力として不適合になる。
In addition, although the case where the target pressure was decreased was exemplarily described here, the operation of changing the water supply pressure H includes the case where the target pressure is increased. The detailed operation when the target pressure is increased is the reverse of the above case, but is the same in that the flow returns to the flow rate q1 before the water supply pressure H is changed as a result. When the target pressure is decreased and the target pressure is too low, in FIG. 12B, some valve openings of the
上述した末端差圧制御においては、図13及び図14に示すように、CPU82は、上述した送水圧力Hの変更動作、つまりは目標圧力の変更制御を所定時間t2(以下、第2所定時間という)経過毎に行う。第2所定時間t2としては、数秒ではなく、例えば“5分”等が挙げられる。数秒単位で連続して送水圧力Hの変更動作が行われると、水の合計流量Qが目標圧力の変更前に戻る前に目標圧力が変更され、かえって送水圧力Hの上昇及び水の合計流量Qの増加を助長させてしまう、いわゆるハンチング現象が生じる虞があるためである。従って、第2所定時間t2は、送水圧力Hの変更動作が行われてから、水の合計流量Qの値が目標圧力の変更前の値に戻るまでの時間を考慮して、決定されていることが好ましい。第2所定時間t2は、例えば熱媒体回路40を構成する各種機器の仕様等に応じて、シミュレーションや実験、机上計算等によって適宜決定されることができる。
In the terminal differential pressure control described above, as shown in FIGS. 13 and 14, the
(4−3)送水圧力モデルの補正動作
送水圧力モデル81aが実際の熱媒体回路40に適合したものであれば、上述したように、目標圧力を変更してから第2所定時間t2経過後には、水の合計流量Qは常に流量q1となるはずである(図13(a)参照)。しかし、送水圧力モデル81aが実際の熱媒体回路40に対して不適合である場合には、図13(b)に示すように、目標圧力を変更してから第2所定時間t2経過後、水の合計流量Qは流量q1とはならない。従って、水の合計流量Qの制御が適切にされなくなってしまう。
(4-3) Correcting Operation of Water Supply Pressure Model If the water
そこで、本実施形態のCPU82は、送水圧力モデル81aを熱媒体回路40に適合させるべく、該モデル81aの補正を行う。具体的には、CPU82は、目標圧力の変更後における水の合計流量Qの値“qb”に基づいて、送水圧力モデル81aに含まれるパラメータa〜cの少なくとも1つを補正するパラメータ補正動作を行う。
Therefore, the
以下、図14を参照して、本実施形態に係るパタメータ補正動作について詳述する。CPU82は、目標圧力の変更前における水の合計流量Qの値を“qa”、目標圧力の変更後における水の合計流量Qの値を“qb”として、目標圧力の変更前における水の合計流量Qの値“qa”と、目標圧力の変更前後における水の合計流量Qの値の変化量“qb−qa”との比率“(qb−qa)/qa”の絶対値を求める。そして、CPU82は、この比率“(qb−qa)/qa”を所定値と比較する。比率“(qb−qa)/qa”の絶対値が所定値よりも低い場合には、CPU82は、送水圧力モデル81aに含まれるパラメータa〜cは実際の熱媒体回路40に適合していると判断し、該パラメータa〜cの補正を行わない。しかし、比率“(qb−qa)/qa”の絶対値が所定値よりも高い場合には、CPU82は、送水圧力モデル81aに含まれるパラメータa〜cは実際の熱媒体回路40に対し不適合であると判断して、該パラメータa〜cの補正を行う。
Hereinafter, the parameter correction operation according to this embodiment will be described in detail with reference to FIG. The
即ち、送水圧力モデル81aに含まれるパラメータa〜cが適合していれば、理想的には、目標圧力の変更後における水の合計流量Qの値“qb”は、目標圧力の変更前における水の合計流量Qの値“qa”にほぼ等しくなるはずである。よって、理想的には、比率“(qb−qa)/qa”の絶対値は、限りなく“0”に近くなる。しかし、送水圧力モデル81aに含まれるパラメータa〜cが不適合であれば、目標圧力の変更後における水の合計流量Qの値“qb”は、目標圧力の変更前における水の合計流量Qの値“qa”とは等しくならない。この場合、比率“(qb−qa)/qa”の絶対値は、“0”とはならない。特に、目標圧力の変更後における水の合計流量Qの値“qb”と、目標圧力の変更前における水の合計流量Qの値“qa”との差が大きい程、比率“(qb−qa)/qa”の絶対値は大きくなる。そこで、本実施形態に係るCPU82は、比率“(qb−qa)/qa”の絶対値を求め、これと所定値との比較結果に応じて、送水圧力モデル81aに含まれるパラメータa〜cの補正の要否を決定する。
That is, if the parameters a to c included in the water
なお、本実施形態では、目標圧力の変更後における水の合計流量Qの値“qb”には、目標圧力を変更してから第1所定時間t1が経過した時の水の合計流量Qの値が用いられる。これは、水の合計流量Qの値は、目標圧力の変更動作によって一時的には変化するものの、やがて一つの値に収束してほぼ安定するためである。安定している時の水の合計流量Qが比率の演算に用いられることで、空調システム10、より正確に送水圧力モデル81aに含まれるパラメータa〜cの補正の有無を判断することができる。
In this embodiment, the value “qb” of the total water flow Q after the change of the target pressure is the value of the total water flow Q when the first predetermined time t1 has elapsed since the target pressure was changed. Is used. This is because the value of the total water flow rate Q temporarily changes due to the target pressure changing operation, but eventually converges to one value and becomes almost stable. By using the total flow rate Q of the water when it is stable for the calculation of the ratio, it is possible to determine whether or not the parameters a to c included in the water
ここで、第1所定時間t1としては、第2所定時間t2よりは短い時間であって、例えば“2分”と決定されることができる。第1所定時間t1も、第2所定時間t2と同様、送水圧力Hの変更動作が行われてから、水の合計流量Qの値が目標圧力の変更前の値に戻るまでの時間を考慮して、決定されていることが好ましい。第1所定時間t1は、例えば熱媒体回路40を構成する各種機器の仕様等に応じて、シミュレーションや実験、机上計算等によって適宜決定されることができる。
Here, the first predetermined time t1 is shorter than the second predetermined time t2, and can be determined to be “2 minutes”, for example. Similarly to the second predetermined time t2, the first predetermined time t1 also takes into account the time from when the water supply pressure H is changed until the value of the total water flow Q returns to the value before the change of the target pressure. It is preferable that it is determined. The first predetermined time t1 can be appropriately determined by simulation, experiment, desktop calculation, or the like according to, for example, specifications of various devices constituting the
次に、実際の送水圧力モデル81aの補正について説明する。本実施形態のメモリ81には、図9を用いて既に述べたように、複数の送水圧力モデル81aa〜81adが記憶されている。そこで、CPU82は、送水圧力モデル81aの補正を行う際には、上記比率“(qb−qa)/qa”に応じて、複数の送水圧力モデル81aa〜81adの中から1つを選択する。そして、CPU82は、現在の末端差圧制御にて用いている送水圧力モデル81aに対し、選択した送水圧力モデル81aa〜81adを上書きする。選択された送水圧力モデル81aa〜81adは、次に目標圧力を変更した際に用いられる。
Next, correction of the actual water
なお、上記比率“(qb−qa)/qa”に応じてどの送水圧力モデル81aa〜81adを選択するかについてだが、例えば以下のような方法が挙げられる。CPU82は、上記比率“(qb−qa)/qa”と所定値との差を求める。この差の程度に応じて、選択するべき送水圧力モデル81aa〜81adが決定される。例えば、現在用いている送水圧力モデルが図9のレコードNo.“001”に対応する送水圧力モデル81aaであるとする。比率“(qb−qa)/qa”と所定値との差が“5%〜10%”の範囲内であれば、CPU82は、図9のレコードNo.“001”の次のレコードにおける送水圧力モデル81abを選択する。当該差が“11%〜20%”の範囲内であれば、CPU82は、図9のレコードNo.“001”から2つ下のレコードにおける送水圧力モデル81acを選択する。当該差が“21%〜30%”の範囲内であれば、CPU82は、図9のレコードNo.“001”から3つ下のレコードにおける送水圧力モデル81adを選択する。
In addition, although it is about which water supply pressure model 81aa-81ad is selected according to the said ratio "(qb-qa) / qa", the following methods are mentioned, for example. The
このような送水圧力モデル81aの補正動作が行われることにより、本実施形態に係る空調システム10は、たとえ運転中に熱媒体回路40の各種機器における様々な条件が変化したとしても、常に適切な末端差圧制御を行うことができる。従って、空調システム10は、常に送水圧力モデル81aが適切なモデルであるかどうかを監視するだけではなく、適切な送水圧力モデル81aを用いて利用側弁32a〜32cの開度制御や二次側ポンプ46,47のインバータ周波数制御を行うことができ、熱媒体回路40内を循環する水の流量を適切な量に保つことができる。
By performing the correction operation of the water
なお、図14では、流量計48によって計測される水の合計流量の値“qa,qb”を、第2所定時間t2毎に区別するべく、“qa1,qb1,qa2,qb2,qa3,qb3”と記載している。
In FIG. 14, “qa1, qb1, qb2, qb2, qa3, qb3” is used to distinguish the value “qa, qb” of the total water flow measured by the
(5)空調システムの特徴
(5−1)
本実施形態では、各利用ユニット30a〜30cから流出した熱媒体である水の合計流量Qを変数とする関数で表された、二次側ポンプ46,47の送水圧力モデル81aが、メモリ81に記憶されている。CPU82は、二次側ポンプ46,47の送水圧力Hが目標圧力となるように、送水圧力モデル81aを用いて二次側ポンプ46,47の回転数を制御する。そして、CPU82は、目標圧力を変更すると共に、目標圧力の変更後における水の合計流量Qの値“qb”に基づいて、送水圧力モデル81aを補正する。これにより、実際の熱媒体回路40に適合した送水圧力モデル81aを用いて二次側ポンプ46,47の回転数制御がなされる。従って、二次側ポンプ46,47の回転数制御をより適切に行うことができ、熱媒体回路40内の熱媒体の流量を適切な流量に保つことができる。
(5) Features of air conditioning system (5-1)
In the present embodiment, the water
(5−2)
理想的には、目標圧力の変更前における水の合計流量Qの値“qa”と、目標圧力の変更後における水の合計流量Qの値“qb”とは、ほぼ等しくなる。従って、理想的には、目標圧力の変更前における水の合計流量Qの値“qa”と目標圧力の変更前後における水の合計流量Qの値の変化量“qb−qa”との比率“(qb−qa)/qa”は、所定値以下となる。しかしながら、送水圧力モデル81aが実際の熱媒体回路40に適合していないと、適切な回転数制御が二次側ポンプ46,47に対してなされなくなるため、目標圧力の変更前における水の合計流量Qの値“qa”と目標圧力の変更前後における水の合計流量Qの値の変化量“qb−qa”との比率“(qb−qa)/qa”は、所定値よりも高くなってしまう。
(5-2)
Ideally, the value “qa” of the total water flow rate Q before the change of the target pressure is substantially equal to the value “qb” of the total water flow rate Q after the change of the target pressure. Therefore, ideally, the ratio “(qa) of the value“ qa ”of the total water flow Q before the change of the target pressure and the change“ qb−qa ”of the value of the total water flow Q before and after the change of the target pressure. qb−qa) / qa ″ is equal to or less than a predetermined value. However, if the water
しかし、本実施形態に係る空調システム10では、当該比率“(qb−qa)/qa”が所定値よりも高い場合に、送水圧力モデル81aの補正が行われる。そのため、空調システム10は、送水圧力モデル81aの補正の有無を適切に判断し、当該モデル81aの補正を必要な場合に行うことができる。
However, in the
(5−3)
送水圧力モデル81aを表す関数には、水の合計流量Q以外に、複数のパラメータa〜cが含まれる。これらのパラメータa〜cは、二次側ポンプ46,47の回転数制御に影響を及ぼす。しかし、本実施形態に係る空調システム10は、このようなパラメータa〜cを補正するため、二次側ポンプ46,47の回転数制御をより正確に行うことができる。
(5-3)
In addition to the total water flow rate Q, the function representing the water
(5−4)
また、本実施形態に係る空調システム10のメモリ81には、パラメータa〜cの少なくとも1つが互いに異なる送水圧力モデル81aa〜81adが、複数記憶されている。CPU82は、目標圧力の変更後における水の合計流量Qの値“qb”に基づいて、複数の送水圧力モデル81aa〜81adから1つを選択し、選択した送水圧力モデル81aa〜81adを二次側ポンプ46,47の回転数制御に用いる。即ち、本実施形態では、送水圧力モデル81aの補正は、複数の送水圧力モデル81aa〜81adの中から1つが選択されることで行われる。これにより、送水圧力モデル81aの補正は、容易に行われる。
(5-4)
The
(5−5)
水の合計流量Qの値は、目標圧力を変更することによって変化するが、やがて安定した値となる。そのため、目標圧力を変更した直後の水の合計流量Qの値が送水圧力モデル81aの補正に用いられると、不安定な水の合計流量Qの値を用いて当該モデル81aが補正されてしまうこととなる。しかし、本実施形態に係る空調システム10では、目標圧力を変更してから第1所定時間t1が経過した際の水の合計流量Qの値が、送水圧力モデル81aの補正に用いられる。そのため、安定した水の合計流量Qの値が送水圧力モデル81aの補正に用いられる。従って、より適切な送水圧力モデル81aの補正がなされるため、より正確な二次側ポンプ46,47の回転数制御等がなされることとなる。
(5-5)
The value of the total water flow Q is changed by changing the target pressure, but eventually becomes a stable value. Therefore, when the value of the total water flow rate Q immediately after the target pressure is changed is used to correct the water
(5−6)
上述したように、水の合計流量Qの値は、目標圧力を変更することによって変化するが、やがて安定した値となる。そのため、水の合計流量Qの値が未だ安定していない状態で、更に目標圧力の変更がなされると、水の合計流量Qの値がハンチングしてしまう虞がある。しかし、本実施形態に係る空調システム10では、目標圧力の変更動作が、十分な時間間隔(つまりは、第2所定時間t2)をおいて行われるため、水の合計流量Qの値がハンチングしてしまうことを防ぐことができる。従って、より正確な二次側ポンプ46,47の回転数制御等がなされることとなる。
(5-6)
As described above, the value of the total water flow rate Q changes by changing the target pressure, but eventually becomes a stable value. Therefore, if the target pressure is further changed while the value of the total water flow rate Q is not yet stable, the value of the total water flow rate Q may be hunted. However, in the
(6)変形例
(6−1)変形例A
上記実施形態では、目標圧力の変更前における水の合計流量Qの値“qa”と、目標圧力の変更前後における水の合計流量Qの値の変化量“qb−qa”との比率“(qb−qa)/qa”が求められ、該比率“(qb−qa)/qa”に応じて送水圧力モデル81aの補正が行われる場合を説明した。
(6) Modification (6-1) Modification A
In the above embodiment, the ratio “(qb) between the value“ qa ”of the total water flow Q before the change of the target pressure and the amount of change“ qb−qa ”of the total water flow Q before and after the change of the target pressure. The case where -qa) / qa "is obtained and the water
しかし、送水圧力モデル81aの補正は、目標圧力の変更後における水の合計流量Qの値“qb”に基づいて行われればよい。従って、送水圧力モデル81aの補正は、目標圧力の変更後における水の合計流量Qの値“qb”のみを用いて行われても良い。例えば、CPU82は、目標圧力の変更後における水の合計流量Qの値“qb”が目標圧力の変更前における水の合計流量Qの値“qa”から所定値以上離れていれば、送水圧力モデル81aの補正を行ってもよい。この場合、CPU82は、該値“qb”が目標圧力の変更前における水の合計流量Qの値“qa”から所定値以上離れていなければ、送水圧力モデル81aの補正を行わない。
However, the correction of the water
(6−2)変形例B
上記実施形態では、送水圧力モデル81aに含まれるパラメータa〜c全てが補正される場合について説明した。しかし、補正されるパラメータは、1つであってもよいし、2つであってもよい。
(6-2) Modification B
In the above embodiment, the case where all the parameters a to c included in the water
また、上記実施形態では、水の合計流量Q以外のパラメータa〜cが補正される場合について説明した。しかし、補正対象は、パラメータa〜cの数値自体ではなく、パラメータを含む関数式自体であってもよい。 Moreover, in the said embodiment, the case where parameters ac other than the total water flow rate Q were correct | amended was demonstrated. However, the correction target may not be the numerical values themselves of the parameters a to c, but may be a function expression including the parameters.
(6−3)変形例C
上記実施形態では、図9に示される複数の送水圧力モデル81aa〜81adの中から、1つの送水圧力モデルが選択されることで、送水圧力モデル81aの補正が行われる場合について説明した。しかし、空調システム10は、複数の送水圧力モデル81aa〜81adを記憶せずとも良い。この場合、送水圧力モデル81aの補正は、様々な条件や補正用の関数等を用いてパラメータが演算され、その演算結果を送水圧力モデル81a内のパラメータと書き換えることで行われても良い。
(6-3) Modification C
In the above-described embodiment, the case where one water supply pressure model is selected from the plurality of water supply pressure models 81aa to 81ad illustrated in FIG. 9 to correct the water
(6−4)変形例D
上記実施形態では、目標圧力を変更してから第1所定時間t1が経過した際の水の合計流量Qの値が、送水圧力モデル81aの補正に用いられる場合について説明した。しかし、目標圧力を変更しても、瞬時に水の合計流量Qの値が安定するのであれば、第1所定時間t1を経過した際の水の合計流量Qの値ではなく、目標圧力を変更した直後の水の合計流量Qの値が送水圧力モデル81aの補正に用いられても良い。
(6-4) Modification D
In the above embodiment, the case where the value of the total water flow rate Q when the first predetermined time t1 has elapsed since the target pressure was changed is used for the correction of the water
(6−5)変形例E
上記実施形態では、目標圧力の変更が、第2所定時間t2毎に行われる場合について説明した。しかし、目標圧力の変更は、時間間隔を置いて複数回行われればよいため、同じ時間間隔毎に行われずとも良い。
(6-5) Modification E
In the above-described embodiment, the case where the target pressure is changed every second predetermined time t2 has been described. However, since the target pressure may be changed a plurality of times at time intervals, the target pressure need not be changed at the same time intervals.
(6−6)変形例F
上記実施形態では、熱媒体回路40内を循環する水の合計流量Qが、流量計48による計測によって得られる場合について説明した。しかし、熱媒体回路40内を循環する水の合計流量Qは、実際に計測されるのではなく、推定して得られてもよい。熱媒体回路40内を循環する水の合計流量Qの推定方法としては、例えば二次側ポンプ46,47のインバータ周波数等によって求められる方法等が挙げられる。この場合、熱媒体回路40には、流量計48を設けずに済む。
(6-6) Modification F
In the above embodiment, the case where the total flow rate Q of the water circulating in the
また、熱媒体回路40内を循環する熱媒体は、水以外であってもよい。
Further, the heat medium circulating in the
(6−7)変形例G
上記実施形態では、一次側ポンプ44a〜44cが定量ポンプであり、二次側ポンプ46,47が容量可変タイプのポンプであると説明した。しかし、一次側ポンプ44a〜44c及び二次側ポンプ46,47の両方が、容量可変タイプのポンプであってもよい。
(6-7) Modification G
In the embodiment described above, the
(6−8)変形例H
上記実施形態では、図1に示すように、空調システム10が複数台のチラーユニット20a〜20cを備えている場合について説明した。しかし、チラーユニットは、1台であってもよい。この場合、一次側ポンプ及び二次側ポンプも、それぞれ1台ずつ備えられることとなる。
(6-8) Modification H
In the said embodiment, as shown in FIG. 1, the case where the air-
10 空調システム
20 チラーユニット群
20a〜20c チラーユニット(熱源機)
21 冷媒回路
22 圧縮機
23 放熱器
24 チラー側膨張弁
25 蒸発器
30 利用ユニット群
30a〜30c 利用ユニット
31a〜31c ケーシング
32a〜32c 利用側弁
33a〜33c 利用側熱交換器(熱交換器)
34a〜34c 電気ヒータ
35a〜35c 散水式加湿器
36a〜36c 送風ファン(ファン)
40 熱媒体回路
41 戻りヘッダー
42 第1送りヘッダー
43 第2送りヘッダー
44a〜44c 一次側ポンプ
45 流量調節弁
46,47 二次側ポンプ
48 流量計
60 放熱回路
61 水ポンプ
70 クーリングタワー
80 空調システムコントローラ
81 メモリ(記憶部)
82 CPU(制御部)
a,b,c パラメータ
H 送水圧力
t1 第1所定時間
t2 第2所定時間
Q 水(熱媒体)の合計流量
H 送水圧力
DESCRIPTION OF
21
34a-34c
40
82 CPU (control unit)
a, b, c Parameter H Water supply pressure t1 First predetermined time t2 Second predetermined time Q Total flow rate of water (heat medium) H Water supply pressure
Claims (6)
前記熱媒体と空気との間で熱交換を行わせて前記空気を加熱または冷却させる熱交換器(33a〜33c)と、加熱または冷却された前記空気を空調対象空間に供給するファン(36a〜36c)と、をそれぞれ有する複数の利用ユニット(30a〜30c)と、
各前記利用ユニットの出口側と前記熱源機の入口側とを繋ぐ第1配管(L1)上に接続され、各前記熱交換器から流出した前記熱媒体を前記熱源機へと送る一次側ポンプ(44a〜44c)と、
前記熱源機の出口側と各前記利用ユニットの入口側とを繋ぐ第2配管上(L2)に接続され、前記熱源機から流出した前記熱媒体を各前記熱交換器へと送るインバータ駆動式の二次側ポンプ(46,47)と、
各前記利用ユニットから流出した前記熱媒体の合計流量を変数とする関数で表された前記二次側ポンプの送水圧力モデル、を記憶する記憶部(81)と、
前記二次側ポンプの送水圧力が目標圧力となるように、前記送水圧力モデルを用いて前記二次側ポンプの回転数を制御する制御部(82)と、
を備え、
前記制御部(82)は、前記目標圧力を変更すると共に、前記目標圧力の変更後における前記熱媒体の合計流量の値に基づいて前記送水圧力モデルを補正する、
空調システム(10)。 A heat source device (20a to 20c) for heating or cooling the heat medium;
Heat exchangers (33a to 33c) that heat or cool the air by performing heat exchange between the heat medium and air, and fans (36a to 36a) that supply the heated or cooled air to the air-conditioning target space 36c), a plurality of usage units (30a-30c) each having
A primary pump connected to a first pipe (L1) that connects an outlet side of each of the utilization units and an inlet side of the heat source unit, and sends the heat medium flowing out from each of the heat exchangers to the heat source unit ( 44a-44c),
It is connected to the second pipe (L2) that connects the outlet side of the heat source unit and the inlet side of each of the utilization units, and is an inverter-driven type that sends the heat medium flowing out from the heat source unit to each heat exchanger A secondary pump (46, 47);
A storage unit (81) for storing a water supply pressure model of the secondary pump represented by a function having a variable of a total flow rate of the heat medium flowing out from each of the utilization units;
A control unit (82) for controlling the rotational speed of the secondary pump using the water supply pressure model so that the water supply pressure of the secondary pump becomes a target pressure;
With
The control unit (82) changes the target pressure and corrects the water supply pressure model based on a value of a total flow rate of the heat medium after the change of the target pressure.
Air conditioning system (10).
前記目標圧力の変更前における前記熱媒体の合計流量の値と、前記目標圧力の変更前後における前記熱媒体の合計流量の値の変化量との比率を求め、
前記比率が所定値よりも高い場合に、前記送水圧力モデルの補正を行う、
請求項1に記載の空調システム(10)。 The control unit (82)
Obtaining a ratio between a value of the total flow rate of the heat medium before the change of the target pressure and a change amount of the value of the total flow rate of the heat medium before and after the change of the target pressure;
When the ratio is higher than a predetermined value, the water pressure model is corrected.
The air conditioning system (10) according to claim 1.
前記制御部(82)は、前記目標圧力の変更後における前記熱媒体の合計流量の値に基づいて、前記送水圧力モデルに含まれる前記パラメータの少なくとも1つを補正する、
請求項1または2に記載の空調システム(10)。 The function representing the water supply pressure model includes a plurality of parameters in addition to the total flow rate of the heat medium,
The controller (82) corrects at least one of the parameters included in the water supply pressure model based on a value of the total flow rate of the heat medium after the change of the target pressure.
The air conditioning system (10) according to claim 1 or 2.
前記制御部(82)による前記送水圧力モデルの補正は、前記目標圧力の変更後における前記熱媒体の合計流量の値に基づいて複数の前記送水圧力モデルから1つを選択することで行われる、
請求項3に記載の空調システム(10)。 The storage unit (81) stores a plurality of the water supply pressure models in which at least one of the parameters is different from each other,
The correction of the water supply pressure model by the control unit (82) is performed by selecting one of the plurality of water supply pressure models based on the value of the total flow rate of the heat medium after the change of the target pressure.
The air conditioning system (10) according to claim 3.
請求項1から4のいずれか1項に記載の空調システム(10)。 The controller (82) uses the value of the total flow rate of the heat medium when the first predetermined time has elapsed since the change of the target pressure, for correction of the water supply pressure model.
The air conditioning system (10) according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から5のいずれか1項に記載の空調システム(10)。 The control unit (82) changes the target pressure every second predetermined time interval.
The air conditioning system (10) according to any one of claims 1 to 5.
Priority Applications (1)
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JP2012175224A JP2014035100A (en) | 2012-08-07 | 2012-08-07 | Air conditioning system |
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