JP2014126234A - 熱負荷処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】省エネ制御を適切に行う。
【解決手段】チラーユニット２０ａ〜２０ｃは、水を加熱または冷却し、連絡配管Ｌ１〜Ｌ４は、各ユニット２０ａ〜２０ｃ，３０ａ〜３０ｃ間を繋ぐ。インバータ式の一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃは、連絡配管Ｌ１〜Ｌ４内を流れる水を、チラーユニット２０ａ〜２０ｃと利用ユニット３０ａ〜３０ｃとの間で循環させる。システムコントローラ８０は、所定の蓄熱部に蓄熱される第１蓄熱量ＨＳｉが加味された利用ユニット３０ａ〜３０ｃに関する熱負荷ＴＨＬを予測する。システムコントローラ８０は、総消費エネルギー量Ｅｔｏの積算値が最小となるように、チラーユニット２０ａ〜２０ｃ及び一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃの制御を行う。総消費エネルギー量Ｅｔｏの積算値は、現在から所定時間経過までの間に、チラーユニット２０ａ〜２０ｃ及び一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃにて消費されるエネルギーの総量である。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱負荷処理システムに関する。

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、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、熱源機としての冷凍機またはヒータ、二次側ポンプ及び熱交換器等が配管によって順次接続されることで、熱媒体回路が構成されている。熱媒体回路内には、熱媒体としての水が循環しており、この水と空調対象空間内の空気とが熱交換器にて熱交換されることで、空気は、加熱または冷却される。

また、上記特許文献１に関連する制御の技術として、特許文献２（特開２００９−１４３００号公報）に示される熱源最適制御が知られている。この熱源最適制御では、制御設定値に基づいて空調熱源設備に関するシミュレーションが実行され、当該シミュレーションによって得られた最良解と過去のシミュレーションによって得られた最良解との比較結果に基づき最良解が更新される。これにより、制御設定値を省エネの促進方向へと導く、いわゆる省エネ制御が行われる。

ところで、省エネ制御を行う場合、制御設定値には、熱源機から流出される水の設定温度が含まれる場合がある。水の設定温度が変更されると、実際の水の温度が変更された設定温度に至るまでには、遅延が生じる。この遅延は、特許文献１に係るシステムにおいて、熱源機に対し二次側となる熱交換器側の配管系統が比較的長い場合には顕著となり、遅延時間は例えば数十分単位となる虞もある。そのため、制御設定値を頻繁に変更すると、例えば制御設定値に対応する実際の値のハンチングを招来してしまう。よって、制御設定値の変更は、ハンチングが生じないように適切に行うことが望まれる。

また、特許文献１に係るシステムには、配管等の蓄熱要素が含まれている。蓄熱要素に蓄えられた蓄熱は、システムが実際に運転を行うに際して影響を及ぼす。そのため、特許文献２に示されるようにシミュレーションが実行されたとしても、シミュレーションによって得られた最良解と実際の運転状況との間には差が生じ、省エネ制御が適切に行われているとは言い難くなる。

そこで、本発明の課題は、省エネ制御を適切に行うことにある。

本発明の第１観点に係る熱負荷処理システムは、熱源機と、配管と、第１ポンプと、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。配管は、熱源機と、熱媒体を利用する利用ユニットとを、環状に繋ぐ。第１ポンプは、配管上に設けられている。第１ポンプは、配管内を流れる熱媒体を、熱源機と利用ユニットとの間で循環させるインバータ式のポンプである。制御部は、利用ユニットに関する熱負荷を予測する。この熱負荷には、所定の蓄熱部に蓄熱される第１蓄熱量が加味される。更に、制御部は、総消費エネルギー量の積算値が最小となるように、熱源機及び第１ポンプの制御を行う。ここで、総消費エネルギー量の積算値は、現在から所定時間経過までの間に、少なくとも熱源機及び第１ポンプにて消費されるエネルギーの総量である。

利用ユニットに関する熱負荷の予測では、所定の蓄熱部に蓄熱される第１蓄熱量が考慮される。そして、現在から所定時間経過までの間に、少なくとも熱源機及び第１ポンプにて消費された総消費エネルギー量の積算値が最小となるように、熱源機及び第１ポンプの制御が行われる。このように、総消費エネルギー量の積算値が最小となるような省エネ制御を行うにあたり、第１蓄熱量が考慮されるため、予測結果と実際の運転状況とが乖離してしまう現象を防ぎつつ、蓄熱を含む運転状況に即した省エネ制御を適切に行うことができる。

本発明の第２観点に係る熱負荷処理システムは、第１観点に係る熱負荷処理システムであって、制御部は、熱負荷の予測結果及び総消費エネルギー量の積算値に基づいて、熱源機の容量及び第１ポンプの回転数を決定する。

これにより、蓄熱を含む運転状況に更に即した熱源機及び第１ポンプの制御が行われるようになる。

本発明の第３観点に係る熱負荷処理システムは、第１観点または第２観点に係る熱負荷処理システムであって、制御部は、熱負荷の予測結果及び総消費エネルギー量の積算値に基づいて、蓄熱増減量を更に決定する。蓄熱増減量は、所定の蓄熱部にて蓄えられる第１蓄熱量と、利用ユニットにて取り出される第２蓄熱量との差である。

これにより、例えば蓄熱を使い切るような制御を含んだ、蓄熱を有効利用した適切な省エネ制御が実現できる。

本発明の第４観点に係る熱負荷処理システムは、第１観点から第３観点のいずれかに係る熱負荷処理システムであって、貯留部を更に備える。貯留部は、熱源機と配管を介して接続されており、水である熱媒体を貯留することができる。所定の蓄熱部には、利用ユニットが設置されている室内を成す躯体、配管、貯留部のうち、少なくとも１つが含まれる。

室内を成す躯体としては、例えば天井、壁、床を構成する各種部材が挙げられる。貯留部としては、タンクが挙げられる。室内を成す躯体、配管及び貯留部では、熱が吸収されたり放熱されたりする。そのため、室内を成す躯体、配管及び貯留部は、蓄熱部と言える。このシステムでは、これらのような所定の蓄熱部における蓄熱を考慮した省エネ制御が行われるため、蓄熱を含む運転状況に更に即した省エネ制御を適切に行うことができる。

本発明の第５観点に係る熱負荷処理システムは、第１観点から第４観点のいずれかに係る熱負荷処理システムであって、第１ポンプは、利用ユニットから流出した熱媒体を熱源機へと送るポンプである。そして、熱負荷処理システムは、第２ポンプを更に備える。第２ポンプは、配管上に接続されている。第２ポンプは、熱源機から流出した熱媒体を利用ユニットへと送るインバータ式のポンプである。総消費エネルギー量には、第２ポンプにて消費される消費エネルギーが更に含まれている。

これにより、熱負荷処理システムが第２ポンプを更に含む場合でも、第２ポンプによって消費される消費エネルギーを更に考慮した適切な省エネ制御が実現されるようになる。

本発明の第６観点に係る熱負荷処理システムは、第５観点に係る熱負荷処理システムであって、制御部は、熱負荷の予測結果及び総消費エネルギー量の積算値に基づいて、第２ポンプによって熱源機から利用ユニットへと送られる熱媒体の流量を、更に決定する。

これにより、決定された適切な熱媒体の流量を用いて、より最適な省エネ制御が実現される。

本発明の第７観点に係る熱負荷処理システムは、第１観点から第６観点のいずれかに係る熱負荷処理システムであって、制御部は、現在から所定期間経過までの間の所定間隔毎の総消費エネルギー量に対し、現在に近い程大きな重みを付加して積算することで、総消費エネルギー量の積算値を算出する。

これにより、予測した総消費エネルギー量と実際の総消費エネルギー量との乖離を、できるだけ吸収することができる。そのため、当該乖離が省エネ制御に及ぼす影響が軽減される。

本発明の第１観点に係る熱負荷処理システムによると、予測結果と実際の運転とが乖離してしまう現象を防ぎつつ、蓄熱を含む運転状況に即した省エネ制御を最適に行うことができる。

本発明の第２観点に係る熱負荷処理システムによると、蓄熱を含む運転状況に更に即した熱源機及び第１ポンプの制御が行われるようになる。

本発明の第３観点に係る熱負荷処理システムによると、例えば蓄熱を使い切るような制御を含んだ、蓄熱を有効利用した最適な省エネ制御が実現できる。

本発明の第４観点に係る熱負荷処理システムによると、所定の蓄熱部における蓄熱を考慮した省エネ制御が行われるため、蓄熱を含む運転状況に更に即した適切な省エネ制御を行うことができる。

本発明の第５観点に係る熱負荷処理システムによると、熱負荷処理システムが第２ポンプを更に含む場合でも、第２ポンプによって消費される消費エネルギーを更に考慮した適切な省エネ制御が実現されるようになる。

本発明の第６観点に係る熱負荷処理システムによると、決定された適切な熱媒体の流量を用いて、より適切な省エネ制御が実現される。

本発明の第７観点に係る熱負荷処理システムによると、予測した総消費エネルギー量と実際の総消費エネルギー量との乖離が省エネ制御に及ぼす影響を、軽減することができる。

本発明の一実施形態に係る熱負荷処理システムの概略構成図。 チラーユニットの概略構成図。 冷房除湿運転のときの空気の冷却及び除湿を示す湿り空気線図。 冷房加湿運転のときの空気の冷却及び加湿を示す湿り空気線図。 除湿暖房運転のときの空気の加熱及び除湿を示す湿り空気線図。 加湿暖房運転のときの空気の加熱及び加湿を示す湿り空気線図。 各利用ユニットが、対応する空調対象空間に接続されている状態を表す図。 システムコントローラに接続された各種機器と該コントローラ内部とを、模式的に示すブロック図。 チラーユニットに課されている負荷の、経時的変化を表したグラフの一例。 本実施形態に係るシステムコントローラが行う一連の主な動作を表したフロー図。 変形例Ｂにおける総消費エネルギー量の積算値の算出方法を説明するための図。 本発明に係る熱負荷処理システムが適用される他の概略構成図（変形例Ｃのシステム例１）。 本発明に係る熱負荷処理システムが適用される他の概略構成図（変形例Ｃのシステム例２）。 本発明に係る熱負荷処理システムが適用される他の概略構成図（変形例Ｃのシステム例３）。

以下、本発明に係る熱負荷処理システムについて、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。

（１）熱負荷処理システムの全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る熱負荷処理システム１０の概略構成図である。熱負荷処理システム１０は、該システム１０全体の総消費エネルギー量（即ち、総消費電力量）を最小限にする省エネ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ＲＭａ，ＲＭｂ，ＲＭｃ（図７参照）内に供給することができる。主に、熱負荷処理システム１０は、ビル、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。

このような熱負荷処理システム１０は、図１〜２，８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、連絡配管Ｌ１〜Ｌ４（配管に相当）、一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃ（第１ポンプに相当）、タンク４４（貯留部に相当）、二次側ポンプ４６（第２ポンプに相当）、及びシステムコントローラ８０（制御部に相当）を備える。更に、熱負荷処理システム１０には、流量計４８、電力計４９、及び複数の温度検出センサＴ１，Ｔ２が備えられている。

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（熱源機に相当）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４２ａ〜４２ｃ、チラーユニット群２０、二次側ポンプ４６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。

（２）熱負荷処理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を有している。各チラーユニット２０ａ〜２０ｃは、水冷式の熱源機であって、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。

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。

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。

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。

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。

蒸発器２５は、冷媒回路２１と接続されている第３伝熱管と、熱媒体回路４０と接続されている第４伝熱管とを有している。蒸発器２５は、冷媒回路２１側の第３伝熱管内を流れる冷媒と、熱媒体回路４０側の第４伝熱管を流れる熱媒体との間で、熱交換を行わせる。

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。

（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。

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。

（２−３）熱媒体回路、流量計及び温度検出センサ
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４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、各チラーユニット２０ａ〜２０ｃ内の蒸発器２５と、タンク４４と、二次側ポンプ４６と、利用ユニット群３０を構成する各利用ユニット３０ａ，３０ｂ，３０ｃ内の利用側熱交換器３３ａ，３３ｂ，３３ｃ及び利用側弁３２ａ，３２ｂ、３２ｃとが、連絡配管Ｌ１〜Ｌ４によって順次接続されることで構成されている。

具体的には、連絡配管Ｌ１は、一端が各チラーユニット２０ａ〜２０ｃの出口側となる蒸発器２５の一端に連結され、他端がタンク４４の流入口に連結されている。連絡配管Ｌ２は、一端がタンク４４の流出口に連結されている。連結配管Ｌ２の他端側は、途中で分岐しており、その分岐先端部は、各利用ユニット３０ａ〜３０ｃの入口側となる利用側熱交換器３３ａに連結されている。連絡配管Ｌ３は、一端が各利用ユニット３０ａ〜３０ｃの出口側となる各利用側弁３２ａ〜３２ｃの出口側に連結されている。連絡配管Ｌ３の他端側は、途中で合流しており、その合流先端部は、ヘッダー４１に連結されている。連絡配管Ｌ４は、チラーユニット２０ａ〜２０ｃの数に応じて３本設けられている。各連絡配管Ｌ４は、一端がヘッダー４１に連結され、他端は各チラーユニット２０ａ〜２０ｃの入口側となる蒸発器２５の他端に連結されている。即ち、連絡配管Ｌ１〜Ｌ４は、チラーユニット２０ａ〜２０ｃと利用ユニット３０ａ〜３０ｃとを、環状に繋いでいると言える。

なお、本実施形態においては、チラーユニット２０ａ〜２０ｃを介さずに、ヘッダー４１とタンク４４との間を連結する一本の連絡配管Ｌ５が、上述した連絡配管Ｌ１〜Ｌ５とは別途、設けられている。

一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃは、連絡配管Ｌ４上において、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４２ａ〜４２ｃは、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、システムコントローラ８０によりインバータ駆動される。即ち、本実施形態に係る一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃは、インバータ式のポンプであると言える。このような一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃは、図１において、一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃ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。即ち、一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃは、連絡配管Ｌ１〜Ｌ４内を流れる熱媒体（即ち、水）を、チラーユニット２０ａ〜２０ｃと利用ユニット３０ａ〜３０ｃとの間で循環させる。

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。

タンク４４は、連絡配管Ｌ１，Ｌ２の間に位置している。即ち、タンク４４はチラーユニット２０ａ〜２０ｃと連絡配管Ｌ１を介して接続され、利用ユニット３０ａ〜３０ｃと連絡配管Ｌ２を介して接続されている。タンク４４には、チラーユニット２０ａ〜２０ｃによって加熱または冷却された水である熱媒体が貯留される。即ち、チラーユニット２０ａ〜２０ｃが水を冷却する場合には、タンク４４は、いわゆる冷水タンクとして用いられ、タンク４４内には温度の低い水が溜められる。逆に、チラーユニット２０ａ〜２０ｃが水を加熱する場合には、タンク４４は、いわゆる温水タンクとして用いられ、タンク４４内には温度の高い水（即ち、温水）が溜められる。

二次側ポンプ４６は、連絡配管Ｌ２上のうち、該配管Ｌ２が各利用ユニット３０ａ〜３０ｃに向けて分岐される前の部分に設けられている。二次側ポンプ４６は、一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃと同様、容量調整が可能であり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、システムコントローラ８０によりインバータ駆動される。即ち、本実施形態に係る二次側ポンプ４６も、インバータ式のポンプであると言える。このような二次側ポンプ４６は、図１において、二次側ポンプ４６に付された矢印に示されるように、各チラーユニット２０ａ〜２０ｃから流出した熱媒体としての水を、各利用ユニット３０ａ〜３０ｃへと送ることで、熱媒体回路４０内の水を循環させる。

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。

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、連絡配管Ｌ３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、且つヘッダー４１の手前側に取り付けられている。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。

また、熱媒体回路４０には、複数の温度検出センサＴ１，Ｔ２が設けられている。温度検出センサＴ１は、連絡配管Ｌ２上のうち該配管Ｌ２が分岐される前の部分であって、且つ二次側ポンプ４６の流出口付近に取り付けられている。温度検出センサＴ１は、連絡配管Ｌ２内を流れる熱媒体である水の温度を検知する。温度検出センサＴ２は、連絡配管Ｌ３上のうち該配管Ｌ３が合流した後の部分であって、且つヘッダー４１付近に取り付けられている。温度検出センサＴ２は、連絡配管Ｌ３内を流れる熱媒体である水の温度を検知する。

（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。図７に示すように、各利用ユニット３０ａ〜３０ｃは、異なる空調対象空間ＲＭａ，ＲＭｂ，ＲＭｃに設置されている。

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３１ａｂ，３１ｂｂ，３１ｃｂの一端が接続され、空気通路の流出端には、給気ダクト３１ａａ，３１ｂａ，３１ｃａの一端が接続されている。吸い込みダクト３１ａｂ〜３１ｃｂ及び給気ダクト３１ａａ〜３１ｃａの他端は、それぞれ空調対象空間ＲＭａ〜ＲＭｃに接続されている。

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。

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Ｑは、利用側弁３２ａ〜３２ｃそれぞれの開度によって決まる。

利用側熱交換器３３ａ〜３３ｃは、空調対象空間ＲＭａ〜ＲＭｃ内の空気ＲＡａ，ＲＡｂ，ＲＡｃと熱媒体回路４０内の水との間で熱交換を行わせて、空気ＲＡａ〜ＲＡｃ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。

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。

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。

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ＲＭａ〜ＲＭｃ内へと吹き出される空気の流れを生成する。以下では、空調対象空間ＲＭａ〜ＲＭｃ内へと吹き出される空気を、供給空気ＳＡａ，ＳＡｂ，ＳＡｃと言う。

更に、各利用ユニット３０ａ〜３０ｃの内部には、図７に示すように、様々なセンサＳ１ａ〜Ｓ４ａ，Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂ，Ｓ１ｃ〜Ｓ４ｃが設けられている。具体的には、各利用ユニット３０ａ〜３０ｃには、水用入口温度センサＳ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ１ｃ、水用出口温度センサＳ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｓ２ｃ、空気用入口温度センサＳ３ａ，Ｓ３ｂ，Ｓ３ｃ、及び空気用入口湿度センサＳ４ａ，Ｓ４ｂ，Ｓ４ｃが、設けられている。

水用入口温度センサＳ１ａ〜Ｓ１ｃは、各利用ユニット３０ａ〜３０ｃにおける利用側熱交換器３３ａ〜３３ｃの、水の入口付近に設けられており、各利用ユニット３０ａ〜３０ｃへと流入してくる水の温度を検知する。水用出口温度センサＳ２ａ〜Ｓ２ｃは、各利用ユニット３０ａ〜３０ｃにおける利用側弁３２ａ〜３２ｃの、水の出口付近に設けられており、各利用ユニット３０ａ〜３０ｃから流出する熱交換後の水の温度を検知する。空気用入口温度センサＳ３ａ〜Ｓ３ｃは、ケーシング３１ａ〜３１ｃと吸い込みダクト３１ａｂ〜３１ｃｂとの接続部分である空気ＲＡａ〜ＲＡｃの流入口付近に設けられており、吸い込みダクト３１ａｂ〜３１ｃｂを介してケーシング３１ａ〜３１ｃ内部に流入してくる空気ＲＡａ〜ＲＡｃの温度を検知する。空気用入口湿度センサＳ４ａ〜Ｓ４ｃは、空気用入口温度センサＳ３ａ〜Ｓ３ｃと同様、ケーシング３１ａ〜３１ｃと吸い込みダクト３１ａｂ〜３１ｃｂとの接続部分である空気ＲＡａ〜ＲＡｃの流入口付近に設けられており、吸い込みダクト３１ａｂ〜３１ｃｂを介してケーシング３１ａ〜３１ｃ内部に流入してくる空気ＲＡａ〜ＲＡｃの湿度を検知する。これらセンサＳ１ａ〜Ｓ４ａ，Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂ，Ｓ１ｃ〜Ｓ４ｃによる検知結果は、システムコントローラ８０に取り込まれ、各種制御に利用される。

（２−５）電力計
図１に示すように、商用電源９０とクーリングタワー７０とは、電源配線によって電気的に接続されており、熱負荷処理システム１０の構成要素である利用ユニット３０ａ〜３０ｃ等には、商用電源９０からの電源がクーリングタワー７０を介して供給されるようになっている。電力計４９は、商用電源９０とクーリングタワー７０とを繋ぐ電源配線上に取り付けられている。電力計４９は、熱負荷処理システム１０全体の消費エネルギー量（即ち、消費電力量）を、利用ユニット３０ａ〜３０ｃ全ての負荷の合計値として計測する。

（２−６）システムコントローラ
システムコントローラ８０は、熱負荷処理システム１０を統括的に制御するためのものである。システムコントローラ８０については、後に詳述する。

（３）熱負荷処理システムの基本動作
次に、熱負荷処理システム１０の運転動作について説明する。熱負荷処理システム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、熱負荷処理システム１０は、空調対象空間ＲＭａ〜ＲＭｃ内の温度及び湿度を、例えば設定温度である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。

（３−１）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４２ａ〜４２ｃ，４６，６１、及び送風ファン３６ａ〜３６ｃの運転が行われる。

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。

各利用ユニット３０ａ〜３０ｃでは、既に述べたように、吸い込みダクト３１ａｂ〜３１ｃｂによって空調対象空間ＲＭａ〜ＲＭｃそれぞれから取り込まれた室内空気ＲＡａ〜ＲＡｃ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３１ａａ〜３１ｃａを介して、供給空気ＳＡａ〜ＳＡｃとして各空調対象空間ＲＭａ〜ＲＭｃへと供給される。

（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。

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ＳＡａ〜ＳＡｃ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ＲＭａ〜ＲＭｃ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。

（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ＳＡａ〜ＳＡｃ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ＲＭａ〜ＲＭｃ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。

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。

（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４２ａ〜４２ｃ，４６，６１の運転は、停止される。

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ＲＭａ〜ＲＭｃから取り込まれた空気ＲＡａ〜ＲＡｃ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ＳＡａ〜ＳＡｃとして空調対象空間ＲＭａ〜ＲＭｃ内に供給される。

（４）システムコントローラについての詳細説明
図８は、本実施形態に係る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８に示すように、システムコントローラ８０は、主として、メモリ８１及びＣＰＵ８２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４２ａ〜４２ｃ，４６，６１、流量計４８、電力計４９及び各種センサＴ１，Ｔ２，Ｓ１ａ〜Ｓ４ａ，Ｓ１ｂ〜Ｓ４ｂ，Ｓ１ｃ〜Ｓ４ｃと接続されている。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、上述した熱負荷処理システム１０の基本動作を行わせる。

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各種情報が格納されている。

このようなシステムコントローラ８０が行う主な制御としては、末端差圧制御が挙げられる。末端差圧制御とは、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ための制御である。図１に示すように、熱負荷処理システム１０には、複数の利用ユニット３０ａ〜３０ｃが備えられているためである。

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、システムコントローラ８０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、末端差圧制御を行う。

また、上記末端差圧制御以外に、システムコントローラ８０が行う主な制御としては、省エネ最適制御が挙げられる。省エネ最適制御では、熱負荷処理システム１０全体の総消費エネルギー量が抑制されるように、熱負荷処理システム１０の各種構成要素に関する最適な運転パラメータ(例えば、各種ポンプ４２ａ〜４２ｃ、４６，６１の回転数等）を決定し、決定した運転パラメータにて各種構成要素を運転させる制御である。このような省エネ最適制御は、末端差圧制御と並行して行われる。

通常、省エネ最適制御では、チラーユニット２０ａ〜２０ｃに課されている現在の負荷に対し各チラーユニット２０ａ〜２０ｃの能力である熱源能力が一致するように、最適な運転パラメータが算出される。これにより、熱負荷処理システム１０全体の総消費エネルギー量が最小となるような最適な運転パラメータの決定が行われている。チラーユニット２０ａ〜２０ｃに課されている現在の負荷とは、チラーユニット２０ａ〜２０ｃに対して二次側となる利用ユニット３０ａ〜３０ｃの現在の運転に関わるものであり、利用ユニット３０ａ〜３０ｃが現在どのような状態でどの程度運転しているかによって、チラーユニット２０ａ〜２０ｃに課される負荷は変化する。

図９は、各チラーユニット２０ａ〜２０ｃに課されている負荷の、経時的変化を表したグラフの一例である。図９の横軸には、１日の時刻を１時間の間隔で採っており、縦軸は負荷の大きさを表している。なお、図９では、一例として、各利用ユニット３０ａ〜３０ｃが冷房運転を行う場合を表している。図９には、約１５時をピークとして、午前中から１５時にかけては負荷が徐々に大きくなり、１５時から夜にかけては負荷が徐々に小さくなる山型のグラフが描かれている。このように、各チラーユニット２０ａ〜２０ｃに課される負荷は、時間帯によって異なっている。更に、各チラーユニット２０ａ〜２０ｃに課される負荷は、時間帯のみならず、曜日、平日や休日、祝日等の違い、季節の種類、外気温度等によっても、負荷の変化の大小及びグラフの形が異なってくる。

そのため、省エネ最適制御では、システムコントローラ８０は、熱源機である各チラーユニット２０ａ〜２０ｃの現在の消費エネルギー量（即ち、電力量）と、一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃ及び二次側ポンプ４６それぞれの消費エネルギー量（即ち、電力量）とを加算した総消費エネルギー量（即ち、総電力量）を求める。そして、測定した現在の負荷を各チラーユニット２０ａ〜２０ｃの熱源能力の総量に合わせる条件の下、システムコントローラ８０は、総消費エネルギー量の積算値が最小となるための運転パラメータを決定し、決定した運転パラメータを用いて、各種構成要素を制御する。

しかしながら、図１，２に示した構成を有する熱負荷処理システム１０には、熱を蓄える要素である所定の蓄熱部が含まれている。所定の蓄熱部としては、利用ユニット３０ａ〜３０ｃが設置されている空調対象空間ＲＭａ〜ＲＭｃそれぞれを成す躯体や、連絡配管Ｌ１〜Ｌ５、タンク４４が挙げられる。躯体とは、床、天井、側壁、窓等といった、空調対象空間ＲＭａ〜ＲＭｃの範囲を規定する役割を担う部材が挙げられる。このような所定の蓄熱部においては、熱の吸収または放熱が行われるため、当該蓄熱部に蓄熱される蓄熱量（以下、第１蓄熱量という）は、環境条件等に応じて適宜変化する。故に、第１蓄熱量は、上記省エネ最適制御に対し影響を及ぼす。従って、上述した省エネ最適制御の方法にて各種運転パラメータが決定されたとしても、第１蓄熱量の観点からすると、必ずしも最適であるとは言い難い。

そこで、本実施形態に係るシステムコントローラ８０は、上記省エネ最適制御において、更に第１蓄熱量を考慮した制御を行う。具体的には、システムコントローラ８０は、所定の蓄熱部に含まれる第１蓄熱量を加味した利用ユニット３０ａ〜３０ｃに関する熱負荷を予測する。そして、システムコントローラ８０は、現在から所定時間経過までの間に、チラーユニット２０ａ〜２０ｃ、一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃ及び二次側ポンプ４６にて消費される総消費エネルギー量の積算値が最小となるように、チラーユニット２０ａ〜２０ｃ及び一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃの制御を行う。

以下では、本実施形態にて行われる上記制御に際し、ＣＰＵ８２が具体的にどのような制御動作を行うのかについて、詳述する。

（４−１）熱負荷の予測動作
先ず、ＣＰＵ８２は、図１０のステップＳ１にて示されるように、熱負荷の予測動作を行う。熱負荷の予測動作には、主として、図１０のステップＳ１１に示される“利用ユニット３０ａ〜３０ｃに関する熱負荷の算出動作”と、ステップＳ１２に示される“制約条件の生成動作”とが含まれる。

（４−１−１）利用ユニットに関する熱負荷の算出動作
本実施形態において、“利用ユニット３０ａ〜３０ｃに関する熱負荷”とは、上述した第１蓄熱量ＨＳｉが加味された、利用ユニット３０ａ〜３０ｃ全ての熱負荷の合計値を言う。

具体的に、ＣＰＵ８２は、次式（１）を用いて、利用ユニット３０ａ〜３０ｃ全てに関する熱負荷ＴＨＬを求める。

上式（１）において、右辺の“ＴＨ”は、第１蓄熱量ＨＳｉを含まない純粋な利用ユニット３０ａ〜３０ｃ全ての熱負荷を表す。右辺の“ＨＳｉ”は、第１蓄熱量、つまりは所定の蓄熱部にて蓄えられた蓄熱の増量分を表す。

上式（１）に基づき、ＣＰＵ８２は、現時点における利用ユニット３０ａ〜３０ｃ全てに関する熱負荷ＴＨＬを求める。更に、ＣＰＵ８２は、上式（１）を用いて、現在から所定時間が経過するまでの間の、所定間隔Ｔｓ毎の利用ユニット３０ａ〜３０ｃ全てに関する熱負荷ＴＨＬを求める。所定間隔Ｔｓとしては、例えば３０分毎や１時間毎等が挙げられる。つまり、仮に所定間隔Ｔｓが“１時間”である場合、ＣＰＵ８２は、現時点における利用ユニット３０ａ〜３０ｃ全てに関する熱負荷ＴＨＬを求めるだけではなく、更に現時点から１時間経過後の利用ユニット３０ａ〜３０ｃ全てに関する熱負荷ＴＨＬを予測して求め、更に現時点から２時間経過後の利用ユニット３０ａ〜３０ｃ全てに関する熱負荷ＴＨＬを予測して求める。即ちＣＰＵ８２は、現時点から所定時間（ｎ時間）経過後までの間の所定間隔Ｔｓ毎の熱負荷ＴＨＬを、現時点にて予測していく。

なお、“ｎ”は、所定間隔Ｔｓとの関係により適宜決定される。一例としては、“ｎ”は、１以上の整数であって、具体的には“１２”等と決定されることができる。つまり、所定間隔Ｔｓが仮に“１時間”であって、“ｎ”が“１２”である場合には、現在から１２時間後までの、１時間毎の熱負荷ＴＨＬが予測されることとなる。

また、上式（１）における右辺の熱負荷ＴＨ（つまり、第１蓄熱量ＨＳｉを含まない純粋な利用ユニット３０ａ〜３０ｃ全ての熱負荷）は、現時点の値については、流量計４８によって計測された熱媒体回路４０を循環する水の合計流量Ｑ、及び各温度検出センサＴ１，Ｔ２の検出結果等を用いて算出される。現時点から所定時間が経過するまでの間の所定間隔Ｔｓ毎の熱負荷ＴＨは、現時点における熱負荷ＴＨの値の他、曜日や季節、外気温度を考慮しつつ、且つ過去の水の合計流量Ｑ及び過去の各温度検出センサＴ１，Ｔ２の検出結果を基に、算出される。

上式（１）における第１蓄熱量ＨＳｉ（即ち、所定の蓄熱部にて蓄えられた蓄熱量の増加分）は、例えば所定の蓄熱部の温度や、熱媒体回路４０を循環する水の合計水量Ｑ、当該水の温度等に基づいて求められる。所定の蓄熱部の温度としては、空調対象空間ＲＭａ〜ＲＭｃ内の温度、温度検出センサＴ１，Ｔ２の検出結果を含む連絡配管Ｌ１〜Ｌ５の温度、タンク４４の温度等が挙げられる。ＣＰＵ８２は、現在の第１蓄熱量ＨＳｉの値を求めるのみならず、現在の第１蓄熱量ＨＳｉの値を基に、曜日や季節、外気温度、更には過去の第１蓄熱量ＨＳｉを考慮しつつ、現在から所定時間が経過するまでの所定間隔Ｔｓ毎の第１蓄熱量ＨＳｉを予測する。

まとめると、ＣＰＵ８２は、現在における利用ユニット３０ａ〜３０ｃ全てに関する熱負荷ＴＨＬを、現在における第１蓄熱量ＨＳｉを含まない純粋な利用ユニット３０ａ〜３０ｃ全ての熱負荷ＴＨ及び現在における第１蓄熱量ＨＳｉの加法により求める。更に、ＣＰＵ８２は、現在から所定時間が経過するまでの間における、所定間隔Ｔｓ毎の利用ユニット３０ａ〜３０ｃ全てに関する熱負荷ＴＨＬを、予測した所定間隔Ｔｓ毎の熱負荷ＴＨ及び予測した所定間隔Ｔｓ毎の第１蓄熱量ＨＳｉの加法により求めることで、予測する。

（４−１−２）制約条件の生成動作
次に、ＣＰＵ８２は、最適な運転パラメータを算出するにあたり用いる制約条件を、上式（１）にて求めた現在から所定時間が経過するまでの間の各熱負荷ＴＨＬを用いて生成する。

具体的には、ＣＰＵ８２は、上式（１）を用いて求めた所定間隔Ｔｓ毎の熱負荷ＴＨＬを、チラーユニット２０ａ〜２０ｃ全ての熱源能力と蓄熱取り出し量との加算結果に合わせるようにして、制約条件を生成する（下式（２）参照）。

上式（２）において、左辺は、上式（１）にて求めた熱負荷ＴＨＬそのものである。上式（２）の右辺の“Ａｂ”は、チラーユニット２０ａ〜２０ｃ全ての熱源能力を表す。上式（２）の右辺の“Ｏｔ”は、利用ユニット３０ａ〜３０ｃにて取り出される第２蓄熱量、つまりは蓄熱量の取り出し分を表す。

チラーユニット２０ａ〜２０ｃ全ての熱源能力Ａｂは、例えば、各チラーユニット２０ａ〜２０ｃに流入する水の温度と流出する水の温度との差から求められた各チラーユニット２０ａ〜２０ｃの熱源能力を積算することで、求められる。第２蓄熱量Ｏｔは、既に述べた第１蓄熱量ＨＳｉと同様の方法にて求められる。具体的には、所定の蓄熱部の温度や熱媒体回路４０を循環する水の合計水量Ｑ、当該水の温度等に基づく算出結果がプラスの値であれば、当該算出結果は、増加した分を表す第１蓄熱量ＨＳｉであるということができる。逆に、所定の蓄熱部の温度や熱媒体回路４０を循環する水の合計水量Ｑ、当該水の温度等に基づく算出結果がマイナスの値であれば、当該算出結果は第２蓄熱量Ｏｔであるということができる。

そして、ＣＰＵ８２は、現在から所定時間が経過するまでの間の、所定間隔Ｔｓ毎の上式（１）の結果に対し、上式（２）が満たすような制約条件を生成していく。従って、例えば現在から１２時間が経過するまでの間において、１時間毎の制約条件を作成する場合には、ＣＰＵ８２は、現時点における制約条件、現在から１時間経過した時点における制約条件、現在から２時間経過した時点における制約条件等を、合計１２個分生成することとなる。

更に、既に述べたように、蓄熱量の増加分である第１蓄熱量ＨＳｉ及び蓄熱量の取り出し分である第２蓄熱量Ｏｔは、同様の方法（具体的には、所定の蓄熱部の温度や熱媒体回路４０を循環する水の合計水量Ｑ、当該水の温度等に基づく算出）によって算出される。そのため、第１蓄熱量ＨＳｉもしくは第２蓄熱量Ｏｔの少なくとも一方が、“０”になるはずである。

そこで、本実施形態に係るＣＰＵ８２は、蓄熱量に関する更なる制約条件をも求める。具体的には、ＣＰＵ８２は、先ずは、現在の蓄熱量Ｐｈｓ（具体的には、現在、所定の蓄熱部が有している蓄熱量）を、次式（３）にて求める。

上式（３）において、右辺の“ＨＷＱ”は、保有水量を表し、“Ｓｐｈ”は、比熱を表す。右辺の“Ｕｐｔ”は、使用上限水温を表し、“Ａｖｅ”は、平均蓄熱水温を表す。例えば、チラーユニット２０ａ〜２０ｃが水を冷却する場合、上式（３）の使用上限水温Ｕｐｔは、１５度程度となり、平均蓄熱水温は、例えば８度程度となる。

次に、「（４−１−１）利用ユニットに関する熱負荷の算出動作」にて求めた現在の第１蓄熱量ＨＳｉ（即ち、蓄熱量の増加分）が“０”であって、且つ現在の第２蓄熱量Ｏｔ（即ち、蓄熱量の取り出し分）が“０”以上の場合（ＨＳｉ＝０，Ｏｔ≧０）、ＣＰＵ８２は、次式（４）の制約条件を生成する。

上式（４）において、“Ｔｓ”は、既に述べている所定間隔を表し、“ｎ”は、既に述べているように１以上の整数を表す。即ち、利用ユニット３０ａ〜３０ｃにて蓄熱が取り出されている場合（言い換えると、利用ユニット３０ａ〜３０ｃにおいて放熱される場合）には、上式（４）の制約条件が成立することとなるが、上式（４）は、現時点において蓄熱されている蓄熱量Ｐｈｓを上回る熱量を、取り出すことは物理的に不可能である旨を表した制約条件であると言える。

そして、この場合、ＣＰＵ８２は、少なくとも所定間隔Ｔｓ経過後に所定の蓄熱部が有するであろう蓄熱量Ｐｈｓｎを、次式（５）にて算出することが可能となる。

上式（５）における“ｎ”は、既に述べているように１以上の整数である。“Ｔｓ×ｎ”は、例えば１時間経過後等の、現在からどの程度経過した後の予測結果であるのかを表している。このように、ＣＰＵ８２は、現時点にて所定の蓄熱部が有する蓄熱量Ｐｈｓから、少なくとも所定間隔Ｔｓの間にどれだけの蓄熱量が取り出され、その結果どれだけの蓄熱量が残るのかを算出することで、所定の蓄熱部が将来的に有するであろう蓄熱量Ｐｈｓｎを予測することもできる。

逆に、現在の第１蓄熱量ＨＳｉ（即ち、蓄熱量の増加分）が“０”以上であって、且つ現在の第２蓄熱量Ｏｔ（即ち、蓄熱量の取り出し分）が“０”である場合（ＨＳｉ≧０，Ｏｔ＝０）、ＣＰＵ８２は、次式（６）の制約条件を求める。

上式（６）において、“Ｍｈｓ”は、所定の蓄熱部が有することのできる最大蓄熱量を表す。ここで、最大蓄熱量Ｍｈｓは、保有水量ＨＷＱ、比熱Ｓｐｈ、使用上限水量Ｕｐｔ及び蓄熱水温の設定値Ｓｅｔにより、次式（７）にて求められる。

例えばチラーユニット２０ａ〜２０ｃが水を冷却する場合であって、使用上限水温Ｕｐｔが１５度程度である場合、上式（７）にて求められる最大蓄熱量Ｍｈｓは、例えば５度程度となる。

即ち、所定の蓄熱部に蓄えられる熱が増加している場合には、上式（６）の制約条件が成立することとなるが、上式（６）は、物理的に蓄えることのできる熱量の最大値を上回る蓄熱は、行うことができない旨を表した制約条件であると言える。

そして、この場合、ＣＰＵ８２は、少なくとも所定間隔Ｔｓ経過後に所定の蓄熱部が有するであろう蓄熱量Ｐｈｓｎを、次式（８）にて算出することが可能となる。

上式（８）により、ＣＰＵ８２は、現時点にて所定の蓄熱部が有する蓄熱量Ｐｈｓに、少なくとも所定間隔Ｔｓの間にどれだけの蓄熱量が更に蓄えられたか（即ち、“Ｈｓｉ×Ｔｓ×ｎ”）を加算することで、所定の蓄熱部が将来的に有するであろう蓄熱量Ｐｈｓｎを予測することもできる。

なお、上式（５）（８）によって求められる蓄熱量Ｐｈｓｎは、更に、曜日や季節、外気温度、更には過去の各種蓄熱量Ｐｈｓ，Ｐｈｓｎ，ＨＳｉ，Ｏｔを考慮して算出されてもよい。

以上をまとめると、ＣＰＵ８２は、現在から所定時間が経過するまでの間の各熱負荷ＴＨＬが、現在から所定時間が経過するまでの間におけるチラーユニット２０ａ〜２０ｃ全ての熱源能力Ａｂと蓄熱取り出し量である第２蓄熱量Ｏｔとの各加算結果にほぼ合致するようにして、制約条件を生成していく（上式（２））。言い換えると、ＣＰＵ８２は、連絡配管Ｌ１〜Ｌ５等の所定の蓄熱部に蓄熱された蓄熱量の増加分（即ち、第１蓄熱量ＨＳｉ）を考慮した利用ユニット３０ａ〜３０ｃ全てに関する熱負荷ＴＨＬに、取り出される蓄熱量Ｏｔ及びチラーユニット２０ａ〜２０ｃ全ての熱源能力Ａｂを合わせるようにして、制約条件を生成する。

そして、ＣＰＵ８２は、更に、現在の第１蓄熱量ＨＳｉ（即ち、蓄熱量の増加分）及び現在の第２蓄熱量Ｏｔ（即ち、蓄熱量の取り出し分）それぞれが満たす条件から、蓄熱に関する制約条件を、上式（４）（６）に基づき生成していく。更に、ＣＰＵ８２は、上式（４）（６）の条件の下、現在から所定時間が経過するまでの間における、所定間隔Ｔｓ毎の蓄熱量Ｐｈｓｎを、上式（５）（８）に基づき予測していく。

（４−２）総消費エネルギー量の積算値の算出動作
次いで、ＣＰＵ８２は、図１０のステップＳ２に示されるように、総消費エネルギー量の積算値を算出する動作を行う。

具体的に、ＣＰＵ８２は、チラーユニット２０ａ〜２０ｃ全てによって消費された消費エネルギー量Ｅｐｓ、一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃ全てによって消費された消費エネルギー量Ｅｐ１及び二次側ポンプ４６によって消費された消費エネルギー量Ｅｐ２を、次式（９）に示す目的関数Ｊに当てはめることで、熱負荷処理システム１０にて消費される総消費エネルギー量Ｅｔｏを算出する。

更に詳細には、ＣＰＵ８２は、上式（９）の目的関数Ｊに対し、現在の各消費エネルギー量Ｅｐｓ，Ｅｐ１，Ｅｐ２を当てはめることで、現在の総消費エネルギー量Ｅｔｏを算出する。そして、ＣＰＵ８２は、現在から所定時間が経過するまでの間の各所定間隔Ｔｓ毎の各消費エネルギー量Ｅｐｓ，Ｅｐ１，Ｅｐ２を予測し、当該予測結果を上式（９）に当てはめることで、所定間隔Ｔｓ毎の総消費エネルギー量Ｅｔｏを算出する。そして、ＣＰＵ８２は、算出した各総消費エネルギー量Ｅｔｏを積算していく。

なお、各消費エネルギー量Ｅｐｓ，Ｅｐ１，Ｅｐ２の予測方法としては、過去の各消費エネルギー量Ｅｐｓ，Ｅｐ１，Ｅｐ２や、熱媒体回路４０を循環する水の流量Ｑ、各チラーユニット２０ａ〜２０ｃの熱源能力、各ポンプ４２ａ〜４２ｃのパラメータ、回転数、曜日、季節、外気温度、空調対象空間ＲＭａ〜ＲＭｃの設定温度のうち少なくとも１つに基づいて、予測される。

これにより、ＣＰＵ８２は、現在の熱負荷処理システム１０の総消費エネルギー量Ｅｔｏと当該システム１０において将来消費されるであろう総消費エネルギー量Ｅｔｏとの積算値を、得ることができる。

なお、上式（９）の目的関数Ｊには、水ポンプ６１によって消費された消費エネルギー量は含まれていない。しかし、目的関数Ｊは、水ポンプ６１によって消費された消費エネルギー量が更に加算される式であってもよい。

なお、上記の通り、現在の総消費エネルギー量Ｅｔｏが、将来消費されるであろう総消費エネルギー量と同様に、上式（９）の目的関数Ｊによって算出される場合を採用している。しかし、現在の総消費エネルギー量Ｅｔｏについては、上式（９）の目的関数Ｊを用いずに、電力計４９によって計測された計測結果を用いて得られても良い。

（４−３）運転パラメータの設定及び制御動作
次いで、ＣＰＵ８２は、図１０のステップＳ３に示されるように、総消費エネルギー量の積算値を用いて運転パラメータの設定及び制御動作を行う。

具体的には、ＣＰＵ８２は、上記“（４−１−２）制約条件の生成動作”にて説明した複数の制約条件の下で、上記“（４−２）総消費エネルギー量の積算値の算出動作”にて説明した総消費エネルギー量の積算値が最小となるように、現在から所定時間が経過するまでの間の運転パラメータを設定する。即ち、設定される運転パラメータには、現時点における運転パラメータの他、現時点から所定間隔Ｔｓ経過毎の将来的な運転パラメータ（詳細には、１時間後の運転パラメータ、２時間後の運転パラメータ）が含まれる。このような運転パラメータの設定には、例えば線形計画法が採用される。

そして、ＣＰＵ８２は、決定した運転パラメータを用いて、チラーユニット２０ａ〜２０ｃの容量制御、一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃ及び二次側ポンプ４６の回転数制御、タンク４４への水の貯留量の制御、更には利用ユニット３０ａ〜３０ｃの利用側弁３２ａ〜３２ｃの開度制御等の、熱負荷処理システム１０全体の制御を行う。

ここで、本実施形態に係る運転パラメータとしては、各チラーユニット２０ａ〜２０ｃの熱源負荷率の設定値、各チラーユニット２０ａ〜２０ｃの設定容量値、各チラーユニット２０ａ〜２０ｃから流出される水の設定温度、各種ポンプ４２ａ〜４２ｃ、４６，６１の回転数の設定値の少なくとも１つが含まれる。更に、本実施形態に係る運転パラメータには、二次側ポンプ４６によってチラーユニット２０ａ〜２０ｃから利用ユニット３０ａ〜３０ｃへと送られる水の流量Ｑ、第１蓄熱量ＨＳｉ（即ち、蓄熱量の増加分）と現在の第２蓄熱量Ｏｔ（即ち、蓄熱量の取り出し分）との差である蓄熱増減量Ｈｓｉｄが、更に含まれる（下式（１０）参照）。

このように、本実施形態では、第１蓄熱量ＨＳｉ等を加味した利用ユニット３０ａ〜３０ｃに関する熱負荷ＴＨＬの予測が行われ、その予測結果を利用して、チラーユニット２０ａ〜２０ｃ及び一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃ等が制御される。更に、本実施形態では、第１蓄熱量ＨＳｉ等を加味した利用ユニット３０ａ〜３０ｃに関する熱負荷ＴＨＬの予測結果を利用して、蓄熱に関する運転パラメータ（即ち、蓄熱増減量Ｈｓｉｄ）の設定が行われる。これにより、熱負荷処理システム１０は、予測された熱負荷に応じた適切な制御が実現できるだけではなく、予測された蓄熱に適した制御が実現される。従って、例えば、熱負荷処理システム１０は、蓄熱を使い切るような制御を行うことも可能である。

（４−４）運転パラメータの補正動作
次いで、ＣＰＵ８２は、図１０のステップＳ４に示されるように、ステップＳ３にて設定した運転パラメータの補正動作を行う。特に、ＣＰＵ８２は、設定した運転パラメータのうち、比較的応答の早い運転パラメータである各チラーユニット２０ａ〜２０ｃの熱源負荷率の設定値を補正する。これは、予測結果に基づいて将来の運転パラメータを設定しているが、既に設定済みの将来の運転パラメータと、実際の運転状況とが乖離してしまう場合がある。このような乖離は、応答が比較的早い運転パラメータに対して特に顕著となってしまう。そこで、本実施形態に係るＣＰＵ８２は、比較的応答の早い運転パラメータに対しては、補正を行う。

なお、補正方法としては、ＣＰＵ８２が、予測結果から設定した運転パラメータと、当該パラメータに対応する実際の値との間の比率を求め、未だ訪れていない将来の運転パラメータに対し一律に求めた比率を乗算する方法が挙げられる。例えば、予測結果から設定した熱源負荷率において、現在から２時間経過後の利用ユニット３０ａ〜３０ｃの負荷が“４０ｋｗ”であったとする。これに対し、２時間経過時の実際の利用ユニット３０ａ〜３０ｃの負荷が“３０ｋｗ”であったとする。この場合、ＣＰＵ８２は、未だ将来の運転パラメータとなっている利用ユニット３０ａ〜３０ｃの熱源負荷率（具体的には、現時点から更に１時間経過後の熱源負荷率、現時点から更に２時間経過後の熱源負荷率等）に対し、“３０／４０”の比率を乗算する補正を行う。補正後の運転パラメータは、上書きされ、新たな運転パラメータとして用いられると良い。

なお、設定された運転パラメータには、比較的応答の遅い運転パラメータとして、各チラーユニット２０ａ〜２０ｃから流出される水の設定温度、及び二次側ポンプ４６によってチラーユニット２０ａ〜２０ｃから利用ユニット３０ａ〜３０ｃへと送られる水の設定流量も含まれている。このように、比較的応答の遅い運転パラメータについては、ＣＰＵ８２は、補正を行わずに、そのまま用いてもよい。比較的応答の遅い運転パラメータであれば、既に設定済みの将来の運転パラメータと実際の運転状況とが乖離してしまう現象は、応答の速い運転パラメータよりは生じにくいためである。

なお、上記（４−１）〜（４−４）にて説明した、図１０のステップＳ１〜Ｓ４におけるＣＰＵ８２の各種動作は、所定間隔Ｔｓよりも長い例えば２時間おきに繰り返される。これにより、熱負荷処理システム１０の実情により適した制御が行われるようになる。

（５）特徴
（５−１）
本実施形態によると、システムコントローラ８０は、利用ユニット３０ａ〜３０ｃに関する熱負荷を予測するが、この熱負荷には、所定の蓄熱部に蓄熱される第１蓄熱量ＨＳｉが加味される。そして、システムコントローラ８０は、現在から所定時間経過までの間に、少なくともチラーユニット２０ａ〜２０ｃ及び一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃにて消費されるエネルギーの総量である総消費エネルギー量Ｅｔｏの積算値が最小となるように、少なくともチラーユニット２０ａ〜２０ｃ及び一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃの制御を行う。このように、本実施形態では、総消費エネルギー量Ｅｔｏの積算値が最小となるような省エネ最適制御を行うにあたり、第１蓄熱量ＨＳｉを考慮する。これにより、予測結果と実際の運転状況とが乖離してしまう現象を防ぎつつ、蓄熱を含む実際の運転状況に即した省エネ最適制御を適切に行うことができる。

特に、冬季の場合、熱負荷処理システム１０は、温水を利用した運転を行う。温水を利用する運転の場合には、熱負荷処理システム１０全体における総消費エネルギー量が、冷水を利用する運転の場合に比して高くなる。しかしながら、本実施形態に係る熱負荷処理システム１０では、所定の蓄熱部に蓄えられる熱を考慮した省エネ最適制御を行うため、蓄熱を最大限有効利用することができ、チラーユニット２０ａ〜２０ｃに課せられる負荷を軽減することができる。従って、特に、熱負荷処理システム１０を起動した際に、チラーユニット２０ａ〜２０ｃに課せられる負荷が瞬時に高くなる現象を抑えることも可能となる。

（５−２）
本実施形態に係るシステムコントローラ８０は、熱負荷の予測結果及び総消費エネルギー量Ｅｔｏの積算値に基づいて、チラーユニット２０ａ〜２０ｃの容量及び一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃの回転数を決定する。これにより、蓄熱を含む運転状況に更に即したユニット２０ａ〜２０ｃ及び一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃの制御が行われるようになる。

（５−３）
更に、本実施形態に係るシステムコントローラ８０は、熱負荷の予測結果及び総消費エネルギー量Ｅｔｏの積算値に基づいて、蓄熱増減量Ｈｓｉｄを運転パラメータとして更に設定する。蓄熱増減量Ｈｓｉｄは、所定の蓄熱部にて蓄えられる第１蓄熱量ＨＳｉと、利用ユニット３０ａ〜３０ｃにて取り出される第２蓄熱量Ｏｔとの差である。従って、本実施形態では、例えば蓄熱を使い切るような制御を含んだ、蓄熱を有効利用した省エネ最適制御が実現できる。

（５−４）
本実施形態に係る熱負荷処理システム１０は、図１に示すように、水である熱媒体を貯留するタンク４４を備えている。そして、第１蓄熱量ＨＳｉの蓄熱源である所定の蓄熱部には、利用ユニット３０ａ〜３０ｃが設置されている室内を成す躯体、連絡配管Ｌ１〜Ｌ５、タンク４４のうち、少なくとも１つが含まれる。室内を成す躯体としては、具体的には、天井、壁、床を構成する各種部材が挙げられる。このような所定の蓄熱部では、熱が吸収されたり放熱されたりする。そこで、本実施形態に係るシステムコントローラ８０は、所定の蓄熱部における蓄熱を考慮した省エネ最適制御を行うため、蓄熱を含む運転状況に更に即した省エネ最適制御を行うことができる。

（５−５）
更に、本実施形態に係る熱負荷処理システム１０は、図１に示すように、チラーユニット２０ａ〜２０ｃから流出した熱媒体である水を、利用ユニット３０ａ〜３０ｃへと送るインバータ式の二次側ポンプ４６を備えている。上式（９）に示すように、総消費エネルギー量Ｅｔｏには、二次側ポンプ４６にて消費される消費エネルギーが更に含まれている。これにより、熱負荷処理システム１０が二次側ポンプ４６を更に含む場合でも、二次側ポンプ４６によって消費される消費エネルギーを更に考慮した省エネ最適制御が実現されるようになる。

（５−６）
また、本実施形態に係るシステムコントローラ８０は、熱負荷の予測結果及び総消費エネルギー量Ｅｔｏの積算値に基づいて、二次側ポンプ４６によってチラーユニット２０ａ〜２０ｃから利用ユニット３０ａ〜３０ｃへと送られる水の流量Ｑを、運転パラメータとして更に設定する。従って、設定された適切な熱媒体の流量Ｑを用いて、より最適な省エネ最適制御が実現される。

（６）変形例
（６−１）変形例Ａ
上記実施形態において、更に熱負荷処理システム１０全体の総消費エネルギー量を抑えたい場合には、システムコントローラ８０は、上記実施形態の“（４−１−２）制約条件の生成動作”にて説明した制約条件に加え、更に次式（１１）を満たすような制約条件を生成することが好ましい。

上式（１１）の“Ｃｔ”は、総消費エネルギー量の上限値、即ちピークカット設定値である。つまり、上式（１１）から生成される制約条件は、上記実施形態における式（９）の目的関数Ｊに対し、上限値Ｃｔを設けたものである。

具体的に、システムコントローラ８０は、現在の各種消費エネルギー量Ｅｐｓ，Ｅｐ１，Ｅｐ２を上式（１１）に当てはめることで、ピークカットに関する現在の制約条件を生成する。更に、ＣＰＵ８２は、現在から所定時間が経過するまでの間における、所定間隔Ｔｓ毎の各種消費エネルギー量Ｅｐｓ，Ｅｐ１，Ｅｐ２の予測値を上式（１１）に当てはめることで、将来のピークカットに関する制約条件を生成する。

このようにして生成された制約条件は、“（４−３）運転パラメータの設定及び制御動作”にて説明したように、運転パラメータの設定動作にて用いられる。

（６−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、上式（１）に基づき、現在における利用ユニット３０ａ〜３０ｃ全てに関する熱負荷ＴＨＬが求められ、更には現在から所定時間が経過するまでの間における所定間隔Ｔｓ毎の利用ユニット３０ａ〜３０ｃ全てに関する熱負荷ＴＨＬが予測されると説明した。

しかし、“（４−４）運転パラメータの補正動作”でも説明したのと同様に、予測した総消費エネルギー量Ｅｔｏと、実際の総消費エネルギー量Ｅｔｏとが乖離してしまう可能性がある。そこで、システムコントローラ８０は、現在から所定期間経過までの間の所定間隔Ｔｓ毎の総消費エネルギー量Ｅｔｏに対し、現在に近い程大きな重みを付加して積算することで、総消費エネルギー量Ｅｔｏの積算値を算出してもよい。一例としては、図１１に示すように、システムコントローラ８０は、現在の総消費エネルギー量Ｅｔｏに関しては重み“１．０”を乗算し、１時間後の総消費エネルギー量Ｅｔｏに関しては重み“０．９”を乗算する。システムコントローラ８０は、２時間後の総消費エネルギー量Ｅｔｏに関しては重み“０．８”を乗算する。このようにして、システムコントローラ８０は、現在から遠くなる程小さい重みを総消費エネルギー量Ｅｔｏに付加していき、それぞれ異なる重みが付加された後の総消費エネルギー量Ｅｔｏを積算していく。

これにより、予測した総消費エネルギー量Ｅｔｏと、実際の総消費エネルギー量Ｅｔｏとの乖離を、できるだけ吸収することができる。そのため、当該乖離が最適な運転パラメータの算出に及ぼす影響は、軽減される。

（６−３）変形例Ｃ
上記実施形態では、図１に示されるように、水冷式の熱源機であるチラーユニット２０ａ〜２０ｃを複数台、及び冷水または温水を蓄えるタンク４４を一台備えた構成の熱負荷処理システム１０について説明した。

しかし、本発明に係る熱負荷処理システムは、図１にて示した構成のシステムに限定されるものではない。本発明に係る熱負荷処理システムは、熱源機及びポンプ（第１ポンプ）を少なくとも１つずつ備えると共に、蓄熱されるもの（所定の蓄熱部）が更に含まれている構成であれば、どのような構成のシステムにおいても適用可能である。但し、熱負荷処理システムが、熱源機及びポンプ（例えば一次側ポンプ）を１つずつ備えた構成である場合には、目的関数Ｊは、上式（９）において消費エネルギーＥｐ２を除いた式で表されることとなる。

図１２〜図１４は、本発明に係る熱負荷処理システムが適用される構成の図１以外の例を示している。

（６−３−１）システム例１
図１２の熱負荷処理システム１００は、１台の空冷式の熱源機１２０と、インバータ式の一次側ポンプ（第１ポンプに相当）１４２と、配管Ｌ１０と、システムコントローラ（制御部に相当）１８０とを備えている。配管Ｌ１０は、熱源機１２０と一次側ポンプ１４２とを繋いでいる。更に、配管Ｌ１０は、冷水が溜められる冷水タンク１４４及び利用ユニット１３０を繋いでいる。これにより、熱源機１２０は、冷水タンク１４４及び利用ユニット１３０にも接続されている。冷水タンク１４４及び利用ユニット１３０の間の配管Ｌ１０上には、インバータ式の二次側ポンプ１４６が設けられている。熱源機１２０、一次側ポンプ１４２、二次側ポンプ１４６及び利用ユニット１３０には、システムコントローラ１８０が電気的に接続されている。システムコントローラ１８０は、接続された各種機器の制御を行う。

このような熱負荷処理システム１００により、熱媒体である水は、配管Ｌ１０によって、熱源機１２０と利用ユニット１３０との間を循環して流れる。熱源機１２０は、水を空気との熱交換によって冷やし、冷やされた冷水は、冷水タンク１４４にて貯留される。また、冷水は、利用ユニット１３０にも供給され、利用ユニット１３０において利用される。システムコントローラ１８０は、上記実施形態と同様、配管Ｌ１０や冷水タンク１４４である所定の蓄熱部に蓄熱される第１蓄熱量ＨＳｉを加味した利用ユニット１３０に関する熱負荷ＴＨＬを予測する。そして、システムコントローラ１８０は、現在から所定時間経過までの間に、少なくとも熱源機１２０及び一次側ポンプ１４２にて消費される総消費エネルギー量Ｅｔｏの積算値が最小となるように、熱源機１２０及び一次側ポンプ１４２の制御を行う。

なお、システムコントローラ１８０の更なる詳細な動作については、上記実施形態と同様であるため、省略する。

（６−３−２）システム例２
図１３の熱負荷処理システム２００は、１台の空冷式の熱源機２２０と、２台のインバータ式の一次側ポンプ（第１ポンプに相当）２４２ａ，２４２ｂと、配管Ｌ２０ａ，Ｌ２０ｂと、システムコントローラ（制御部に相当）２８０とを備えている。配管Ｌ２０ａ，Ｌ２０ｂは、熱源機２２０と一次側ポンプ２４２ａ，２４２ｂとを繋いでいる。更に、配管Ｌ２０ａ，Ｌ２０ｂは、それぞれ、冷水が溜められる冷水タンク２４４ａ，温水が溜められる温水タンク２４４ｂ及び利用ユニット２３０を繋いでいる。これにより、熱源機１２０は、冷水タンク２４４ａ，温水タンク２４４ｂ及び利用ユニット２３０にも接続されている。冷水タンク２４４ａと利用ユニット２３０との間の配管Ｌ２０ａ上、及び、温水タンク２４４ｂと利用ユニット２３０との間の配管Ｌ２０ｂ上には、それぞれ、インバータ式の二次側ポンプ２４６ａ，２４ｂが設けられている。熱源機２２０、一次側ポンプ２４２ａ、２４２ｂ、二次側ポンプ２４６ａ、２４６ｂ及び利用ユニット２３０には、システムコントローラ２８０が電気的に接続されている。システムコントローラ２８０は、接続された各種機器の制御を行う。

このような熱負荷処理システム２００により、熱媒体である水は、配管Ｌ２０ａ，Ｌ２０ｂによって、熱源機２２０と利用ユニット２３０との間を循環して流れる。熱源機２２０は、水を空気との熱交換によって冷やし、冷やされた冷水は、冷水タンク２４４ａにて貯留される。更に、熱源機２２０は、水を空気との熱交換によって暖め、暖められた温水は、温水タンク２４４ｂにて貯留される。冷水及び温水は、利用ユニット２３０にも供給され、利用ユニット２３０において利用される。システムコントローラ２８０は、上記実施形態と同様、配管Ｌ２０ａ，Ｌ２０ｂや各種タンク２４４ａ，２４４ｂである所定の蓄熱部に蓄熱される第１蓄熱量ＨＳｉを加味した利用ユニット２３０に関する熱負荷ＴＨＬを予測する。そして、システムコントローラ２８０は、現在から所定時間経過までの間に、少なくとも熱源機２２０及び一次側ポンプ２４２ａ，２４２ｂにて消費される総消費エネルギー量Ｅｔｏの積算値が最小となるように、熱源機２２０及び一次側ポンプ２４２ａ，２４２ｂの制御を行う。

なお、システムコントローラ２８０の詳細な動作については、上記実施形態と同様であるため、省略する。

（６−３−３）システム例３
図１４の熱負荷処理システム３００は、１台の水冷式の熱源機３２０と、２台のインバータ式の一次側ポンプ（第１ポンプに相当）３４２ａ，３４２ｂと、配管Ｌ３０ａ，Ｌ３０ｂと、システムコントローラ（制御部に相当）３８０とを備えている。配管Ｌ３０ａ，Ｌ３０ｂは、熱源機３２０と一次側ポンプ３４２ａ，３４２ｂとを繋いでいる。更に、配管Ｌ３０ａ，Ｌ３０ｂは、それぞれ、冷水が溜められる冷水タンク３４４ａ，温水が溜められる温水タンク３４４ｂ及び利用ユニット３３０を繋いでいる。これにより、熱源機３２０は、冷水タンク３４４ａ，温水タンク３４４ｂ及び利用ユニット３３０にも接続されている。冷水タンク３４４ａと利用ユニット３３０との間の配管Ｌ３０ａ上、及び、温水タンク３４４ｂと利用ユニット３３０との間の配管Ｌ３０ｂ上には、それぞれ、インバータ式の二次側ポンプ３４６ａ，３４６ｂが設けられている。水冷式熱源機３２０には、上記実施形態に係る図１と同様、クーリングタワー３７０及び水ポンプ３６１と接続されている。熱源機３２０、水ポンプ３６１及びクーリングタワー３７０によって、放熱回路３６０が構成されている。熱源機３２０、一次側ポンプ３４２ａ，３４２ｂ、二次側ポンプ３４６ａ，３４６ｂ及び利用ユニット３３０には、システムコントローラ３８０が電気的に接続されている。システムコントローラ３８０は、接続された各種機器の制御を行う。

このような熱負荷処理システム３００により、熱媒体である水は、配管Ｌ３０ａ，Ｌ３０ｂによって、熱源機３２０と利用ユニット３３０との間を循環して流れる。熱源機３２０は、上記実施形態で説明したチラーユニット２０ａ〜２０ｃと同様、水を冷媒との熱交換によって冷やし、冷やされた冷水は、冷水タンク３４４ａにて貯留される。更に、熱源機３２０は、水を冷媒との熱交換によって暖め、暖められた温水は、温水タンク３４４ｂにて貯留される。冷水及び温水は、利用ユニット３３０にも供給され、利用ユニット３３０において利用される。または、冷水及び温水の熱は、放熱回路３６０のクーリングタワー３７０に供給され、放熱されることも可能である。システムコントローラ３８０は、上記実施形態と同様、配管Ｌ３０ａ，Ｌ３０ｂや各種タンク３４４ａ，３４４ｂである所定の蓄熱部に蓄熱される第１蓄熱量ＨＳｉを加味した利用ユニット３３０に関する熱負荷ＴＨＬを予測する。そして、システムコントローラ３８０は、現在から所定時間経過までの間に、少なくとも熱源機２２０及び一次側ポンプ３４２ａ，３４２ｂにて消費される総消費エネルギー量Ｅｔｏの積算値が最小となるように、熱源機２２０及び一次側ポンプ３４２ａ，３４２ｂの制御を行う。

なお、システムコントローラ３８０の詳細な動作については、上記実施形態と同様であるため、省略する。

（６−４）変形例Ｄ
上記実施形態では、図１に示すように、熱源機であるチラーユニット２０ａ〜２０ｃが複数台である場合について説明した。また、上記変形例Ｃでは、図１２〜１４に示すように、熱源機１２０，２２０，３２０が１台である場合について説明した。

このように、本発明に係る熱負荷処理システムでは、熱源機の台数は、１台であってもよいし、複数台であってもよい。熱源機の台数が１台の場合には、上記実施形態にて説明した“Ａｂ”“Ｅｐｓ”は、それぞれ１台の熱源機における熱源能力、１台の熱源機における消費エネルギー量を表すこととなる。

また、上記実施形態では、図１に示すように、利用ユニット３０ａ〜３０ｃが複数台である場合について説明した。また、上記変形例Ｃでは、図１２〜１４に示すように、利用ユニット１３０，２３０，３３０が１台である場合について説明した。

このように、本発明に係る熱負荷処理システムは、仮に利用ユニットを備えるとしても、利用ユニットの台数は、１台であってもよいし、複数台であってもよい。熱源機の台数が１台の場合には、上記実施形態にて説明した“ＴＨ”は、第１蓄熱量ＨＳｉを含まない純粋な１台の熱源機における熱負荷を表し、“ＴＨＬ”は、第１蓄熱量ＨＳｉを考慮した１台の熱源機における熱負荷を表すこととなる。

更に、上記実施形態では、図１に示すように、一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃが複数台で、二次側ポンプ４６が１台である場合について説明した。また、上記変形例Ｃでは、図１２に示すように一次側ポンプ１４２及び二次側ポンプ１４６がそれぞれ１台の場合、図１３〜１４に示すように一次側ポンプ２４２ａ，２４２ｂ及び二次側ポンプ２４６ａ，２４６ｂがそれぞれ２台ずつの場合について説明した。

このように、本発明に係る熱負荷処理システムでは、一次側ポンプの台数は、１台であってもよいし、複数台であってもよい。また、本発明に係る熱負荷処理システムは、仮に二次側ポンプを備えるとしても、二次側ポンプの台数は、１台であってもよいし、複数台であってもよい。そして、上式（９）における“Ｅｐ１”も、一次側ポンプが１台であれば、１台の一次側ポンプにおける消費エネルギー量を表し、一次側ポンプが複数台であれば、複数台分全ての一次側ポンプにおける消費エネルギー量を表すこととなる。同様に、上式（９）における“Ｅｐ２”も、二次側ポンプが１台であれば、１台の二次側ポンプにおける消費エネルギー量を表し、二次側ポンプが複数台であれば、複数台分全ての二次側ポンプにおける消費エネルギー量を表すこととなる。

（６−５）変形例Ｅ
上記実施形態では、一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃ及び二次側ポンプ４６が共にインバータ式のポンプであると説明した。しかし、本発明では、一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃはインバータ式のポンプである必要があるが、二次側ポンプ４６は、インバータ式ではなく、容量一定式のポンプであってもよい。

（６−６）変形例Ｆ
上式（９）では、一例として、チラーユニット２０ａ〜２０ｃの消費エネルギー量Ｅｐｓ、一次側ポンプ４２ａ〜４２ｃの消費エネルギー量Ｅｐ１及び二次側ポンプ４６の消費エネルギー量Ｅｐ２を用いた目的関数Ｊが表わされている。

しかし、目的関数Ｊには、更に、利用ユニット３０ａ〜３０ｃにおける送風ファン３６ａ〜３６ｃによって消費された消費エネルギーが含まれていても良い。

（６−７）変形例Ｇ
上記実施形態では、現在から所定時間が経過するまでの間の所定間隔Ｔｓ毎の総消費エネルギー量Ｅｔｏが上式（９）から算出され、その算出結果が積算される場合について説明した。

しかし、熱負荷処理システム１０の構成要素（例えば、チラーユニット２０ａ〜２０ｃ、各種ポンプ４２ａ〜４２ｃ，４６、利用ユニット３０ａ〜３０ｃの少なくとも１つ）が運転を停止する時間が予め確定している場合には、現在から所定時間が経過するまでの間に代えて、現在から構成要素が停止する時間までの間の算出結果が積算対象であってもよい。

（６−８）変形例Ｈ
また、上記実施形態では、現在から所定時間が経過するまでの間の一定間隔、つまりは所定間隔Ｔｓ毎の総消費エネルギー量Ｅｔｏが算出される場合について説明した。しかし、総消費エネルギー量Ｅｔｏの算出は、一定間隔毎ではなくともよい。例えば、現在から３０分後、現在から７０分経過後、現在から１３０分経過後のように、一定間隔ではないが、現在から所定時間が経過するまでの間に対して、総消費エネルギー量Ｅｔｏが算出されてもよい。

（６−９）変形例Ｉ
上記実施形態の「（４−４）運転パラメータの補正動作」では、設定した運転パラメータのうち、比較的応答の早い運転パラメータである各チラーユニット２０ａ〜２０ｃの熱源負荷率の設定値が補正される場合について説明した。しかし、補正対象となる運転パラメータは、熱源負荷率の設定値に限定されず、他の運転パラメータであってもよい。

また、本発明に係る熱負荷処理システムでは、補正対象は、運転パラメータではなく、上式（９）で表された目的関数Ｊ自体であってもよい。

（６−１０）変形例Ｊ
上記実施形態では、比較的応答の遅い運転パラメータとして、各チラーユニット２０ａ〜２０ｃから流出される水の設定温度等が挙げられると説明した。このように、比較的応答の遅い運転パラメータに対しては、システムコントローラ８０は、現在から将来の運転パラメータ（具体的には、水の設定温度等）の移動平均値または重み付けした平均値等を用いて、設定する直前の運転パラメータを補正し、補正した運転パラメータを設定してもよい。

（６−１１）変形例Ｋ
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。

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。

１０ 熱負荷処理システム
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
３４ａ〜３４ｃ 電気ヒータ
３５ａ〜３５ｃ 散水式加湿器
３６ａ〜３６ｃ 送風ファン
４０ 熱媒体回路
４１ ヘッダー
４２ａ〜４２ｃ 一次側ポンプ（第１ポンプ）
４４ タンク（貯留部）
４６ 二次側ポンプ（第２ポンプ）
４８ 流量計
４９ 電力計
６０ 放熱回路
６１ 水ポンプ
７０ クーリングタワー
８０ システムコントローラ（制御部）
８１ メモリ
８２ ＣＰＵ
Ｌ１〜Ｌ４ 連絡配管（配管）
Ｔ１，Ｔ２ 温度検出センサ
ＴＨＬ 利用ユニット全てに関する熱負荷
ＴＨ 第１蓄熱量を含まない純粋な利用ユニット全ての熱負荷
ＨＳｉ 第１蓄熱量
ＨＷＱ 保有水量
Ｓｐｈ 比熱
Ｕｐｔ 使用上限水温
Ａｖｅ 平均蓄熱水温
Ａｂ チラーユニット全ての熱源能力
Ｏｔ 第２蓄熱量
Ｔｓ 所定間隔
Ｐｈｓ 所定の蓄熱部が現在有している蓄熱量
Ｐｈｓｎ 少なくとも所定間隔経過後に所定の蓄熱部が有する蓄熱量
Ｍｈｓ 最大蓄熱量
Ｓｅｔ 蓄熱水温の設定値
Ｅｔｏ 総消費エネルギー量
Ｅｐｓ 熱源ユニット全てによって消費された消費エネルギー量
Ｅｐ１ 一次側ポンプ全てによって消費された消費エネルギー量
Ｅｐ２ 二次側ポンプによって消費された消費エネルギー量
Ｈｓｉｄ 蓄熱増減量
Ｃｔ ピークカット設置値

特開２００３−１０６７３１号公報 特開２００９−１４３００号公報

Claims (7)

1. 熱媒体を加熱または冷却する熱源機（２０ａ〜２０ｃ）と、
   前記熱源機と、前記熱媒体を利用する利用ユニット（３０ａ〜３０ｃ）とを、環状に繋ぐ配管（Ｌ１〜Ｌ４）と、
   前記配管上に設けられており、前記配管内を流れる前記熱媒体を前記熱源機と前記利用ユニットとの間で循環させるインバータ式の第１ポンプ（４２ａ〜４２ｃ）と、
   所定の蓄熱部に蓄熱される第１蓄熱量を加味した前記利用ユニットに関する熱負荷を予測すると共に、現在から所定時間経過までの間に少なくとも前記熱源機及び前記第１ポンプにて消費される総消費エネルギー量の積算値が最小となるように前記熱源機及び前記第１ポンプの制御を行う制御部（８０）と、
   を備える、熱負荷処理システム（１０）。
2. 前記制御部（８０）は、前記熱負荷の予測結果及び前記総消費エネルギー量の積算値に基づいて、前記熱源機の容量及び前記第１ポンプの回転数を決定する、
   請求項１に記載の熱負荷処理システム（１０）。
3. 前記制御部（８０）は、前記熱負荷の予測結果及び前記総消費エネルギー量の積算値に基づいて、前記所定の蓄熱部にて蓄えられる前記第１蓄熱量と前記利用ユニットにて取り出される第２蓄熱量との差である蓄熱増減量を、更に決定する、
   請求項１または２に記載の熱負荷処理システム（１０）。
4. 前記熱源機と前記配管を介して接続されており、水である前記熱媒体を貯留可能な貯留部（４４）、
   を更に備え、
   前記所定の蓄熱部には、前記利用ユニットが設置されている室内を成す躯体、前記配管、前記貯留部のうち、少なくとも１つが含まれる、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の熱負荷処理システム（１０）。
5. 前記第１ポンプは、前記利用ユニットから流出した前記熱媒体を前記熱源機へと送るポンプであって、
   前記配管上に接続されており、前記熱源機から流出した前記熱媒体を前記利用ユニットへと送るインバータ式の第２ポンプ（４６）、
   を更に備え、
   前記総消費エネルギー量には、前記第２ポンプにて消費される消費エネルギーが更に含まれている、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の熱負荷処理システム（１０）。
6. 前記制御部（８０）は、前記熱負荷の予測結果及び前記総消費エネルギー量の積算値に基づいて、前記第２ポンプによって前記熱源機から前記利用ユニットへと送られる前記熱媒体の流量を、更に決定する、
   請求項５に記載の熱負荷処理システム（１０）。
7. 前記制御部（８０）は、現在から前記所定期間経過までの間の所定間隔毎の前記総消費エネルギー量に対し、現在に近い程大きな重みを付加して積算することで、前記総消費エネルギー量の積算値を算出する、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の熱負荷処理システム（１０）。

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