JP2014202410A - Heat source operation navigation system and method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱源システムにおける省エネルギー運転をナビゲーションする熱源運転ナビゲーションシステム及びその方法に関する。 The present invention relates to a heat source operation navigation system and method for navigating energy saving operation in a heat source system.
建物運用時の省エネルギーは重要課題であり、特に空調システムで消費されるエネルギーは一般的なオフィスビルでは建物全体の1/3にも及ぶことから、空調システムの省エネルギーを図ることが重要である。 Energy saving at the time of building operation is an important issue. In particular, energy consumed by an air conditioning system reaches 1/3 of the entire building in a general office building, so it is important to save energy in the air conditioning system.
周知のように、一般的なセントラル式空調システムにおいては、熱源機として冷凍機(特に冷却水を用いる水冷式冷凍機)を用いることが主流であり、冷却塔や冷却水ポンプ、冷水ポンプ等の補助機とともに熱源システムを構成している。
この種の冷凍機の各々は一般的に最高効率を発揮する負荷率を有している。このため、1台の冷凍機で全ての負荷に対応するより、複数台の冷凍機を運転することにより、全体的な効率を得ることが可能である。
As is well known, in a general central air conditioning system, a chiller (especially a water-cooled chiller using cooling water) is mainly used as a heat source, and a cooling tower, a cooling water pump, a chilled water pump, etc. The heat source system is configured with the auxiliary machine.
Each of these types of refrigerators generally has a load factor that exhibits the highest efficiency. For this reason, it is possible to obtain overall efficiency by operating a plurality of refrigerators rather than handling all loads with one refrigerator.
上述した熱源システムを対象として、熱源機である冷凍機の運転に対して、複数の冷凍機を並列に接続し、負荷の能力に対応した台数を運転し、最も効率の良い台数制御を行うシステムがある(例えば、特許文献1参照)。 For the heat source system described above, a system that performs the most efficient number control by connecting a plurality of refrigerators in parallel and operating the number corresponding to the load capacity for the operation of the refrigerator that is the heat source unit (For example, refer to Patent Document 1).
また、冷却塔から冷凍機の凝縮器に送給される冷却水の温度は、大気温度に対応して変動するので、特に、冬期には低くなる。そこで、冷却塔において大気と熱交換した後の冷却水の温度が、冷凍機の凝縮器において冷媒と熱交換した後の冷水の温度と同等になる時期において、冷凍機を運転せずに、冷却塔で冷やされた冷却水により、負荷に供給する冷水を冷やし、省エネルギーを図るフリークーリングの手法がある。 In addition, the temperature of the cooling water fed from the cooling tower to the condenser of the refrigerator fluctuates in accordance with the atmospheric temperature, and therefore becomes low particularly in winter. Therefore, cooling is performed without operating the refrigerator at a time when the temperature of the cooling water after exchanging heat with the atmosphere in the cooling tower becomes equal to the temperature of the cold water after exchanging heat with the refrigerant in the condenser of the refrigerator. There is a free-cooling method that uses the cooling water cooled in the tower to cool the cold water supplied to the load and save energy.
上述した熱源システムを対象として、熱源機である冷凍機の運転に対して、冷却塔から供給される冷却水の温度と、負荷から冷凍機に戻る冷水の温度とにより、フリークーリングを行うか否かの制御を行うシステムがある(例えば、特許文献2参照)。 Whether or not to perform free cooling for the operation of the refrigerator that is the heat source device, depending on the temperature of the cooling water supplied from the cooling tower and the temperature of the cooling water returning from the load to the refrigerator for the heat source system described above There is a system that performs such control (see, for example, Patent Document 2).
上述した特許文献1のシステムは、負荷の能力に対応した最適化な冷凍機の運転制御を行うことはできる。また、ターボ冷凍機においては、より省エネルギー化したインバータによる回転数制御ターボ冷凍機が採用されており、さらに熱源システムにおける機器効率が向上されている。
しかしながら、特許文献1においては、ターボ冷凍機のみによって、負荷に対して冷水供給を行うため、省エネルギー化には限界が生じる。
The system disclosed in
However, in
また、特許文献2のシステムは、熱源機である冷凍機に戻る冷水と、冷却塔からの冷凍機に対する冷却水との各々の温度を測定し、冷却水で直接に冷水を所定の温度に冷やせる場合、冷凍機を動作させずにフリークーリングを行う。このため、特許文献2のシステムは、特許文献1のシステムに比較してより省エネルギー化を行うことができる。
しかし、特許文献2においては、外気状態、冷凍機の負荷状況、及び冷凍機をはじめとして熱源システムを構成する各機器の特性などの様々な外的及び内的の要因を複合的に考慮していない。したがって、特許文献2においては、熱源システム全体としての最高効率を実現するための最適な制御が行われることは困難である。
The system of
However, in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、熱源システムにおける外的及び内的の各々の要因を考慮し、この熱源システム全体での最適な運転をナビゲートする熱源運転ナビゲーションシステム及びその方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and considers each of external and internal factors in the heat source system, and a heat source operation navigation system for navigating the optimum operation of the entire heat source system, and An object is to provide such a method.
本発明の熱源運転ナビゲーションシステムは、第1温度の冷却水を供給する冷却塔と、流入する冷水を前記冷却水を用いて所定の第2温度に冷却する複数の冷凍機と、前記冷凍機毎に設けられ、前記冷却水を当該冷凍機に対して供給する冷却水ポンプと、前記冷凍機毎に設けられ、前記冷水を負荷に供給する冷水ポンプと、流入する冷水と前記冷却水とで熱交換を行い、当該冷水の温度を低下させる熱交換機と、前記熱交換機に設けられ、前記冷却水を当該熱交換機に対して供給する熱交換機1次ポンプと、前記熱交換機に設けられ、当該熱交換機に対して前記冷水を供給する熱交換機2次ポンプと、を備える熱源システムにおいて、前記冷凍機及び前記熱交換機の運転パターンを生成する熱源運転ナビゲーションシステムであり、前記冷凍機による運転モードM1、前記冷凍機及び前記熱交換機の複合による運転モードM2、前記熱交換機による運転モードM3のいずれかで運転するかを判定するフリークーリング判定部と、前記冷凍機による運転モードM1における前記熱源システムの全体のCOP(成績係数)であるシステムCOPを算出する冷凍機効率算出部と、前記熱交換機による運転モードM2における前記システムCOPを算出する熱交換機効率算出部と、前記冷凍機及び前記熱交換機による運転モードM3における前記システムCOPを算出する総合効率算出部とを有し、前記フリークーリング判定部が、前記運転モードM1、前記運転モードM2及び前記運転モードM3のいずれの運転モードで前記熱源システムを動作させるかを、前記運転モードM1、前記運転モードM2及び前記運転モードM3の各々のCOPを比較し、最も低いCOPを有する運転モードを選択することを特徴とする。 The heat source operation navigation system of the present invention includes a cooling tower that supplies cooling water having a first temperature, a plurality of refrigerators that cool inflow cooling water to a predetermined second temperature using the cooling water, and each of the refrigerators. The cooling water pump that supplies the cooling water to the refrigerator, the cooling water pump that is provided for each refrigerator and supplies the cooling water to a load, and the cooling water that flows in and the cooling water A heat exchanger that exchanges and lowers the temperature of the cold water; a heat pump primary pump that is provided in the heat exchanger and that supplies the cooling water to the heat exchanger; and a heat exchanger that is provided in the heat exchanger. A heat source secondary navigation pump that supplies the cold water to the exchanger, and a heat source operation navigation system that generates an operation pattern of the refrigerator and the heat exchanger. In the operation mode M1, the free cooling determination unit for determining whether to operate in the operation mode M2 by the combination of the refrigerator and the heat exchanger, or the operation mode M3 by the heat exchanger, and the operation mode M1 by the refrigerator A refrigerator efficiency calculation unit that calculates a system COP that is an overall COP (coefficient of performance) of the heat source system, a heat exchanger efficiency calculation unit that calculates the system COP in the operation mode M2 by the heat exchanger, the refrigerator, An overall efficiency calculation unit that calculates the system COP in the operation mode M3 by the heat exchanger, and the free cooling determination unit is in any operation mode of the operation mode M1, the operation mode M2, and the operation mode M3. Whether to operate the heat source system depends on the operation mode M1, the operation. Mode M2 and comparing each of COP of the operation mode M3, and selects the operation mode having the lowest COP.
本発明の熱源運転ナビゲーションシステムは、前記フリークーリング判定部が、前記冷却水の第1温度に応じて、前記熱交換機効率算出部が算出した前記熱交換機の製造する製造熱量が、前記負荷に供給する負荷熱量以上である場合、前記熱源システムの運転モードを前記運転モードM3とし、前記製造熱量が前記負荷熱量未満で有る場合、前記熱源システムの運転モードを前記運転モードM1あるいは前記運転モードM2のいずれかと判定することを特徴とする。 In the heat source operation navigation system of the present invention, the free cooling determination unit supplies the load with the amount of production heat produced by the heat exchanger calculated by the heat exchanger efficiency calculation unit according to the first temperature of the cooling water. If it is equal to or higher than the load heat amount to be performed, the operation mode of the heat source system is set to the operation mode M3, and if the production heat amount is less than the load heat amount, the operation mode of the heat source system is set to the operation mode M1 or the operation mode M2. It is characterized by determining either.
本発明の熱源運転ナビゲーションシステムは、前記フリークーリング判定部が、前記冷却水の第1温度及び冷却水量に応じて、前記冷凍機効率算出部が前記冷凍機の稼働台数及び稼働させた冷凍機の負荷率を調整して算出した、運転モードM1における最小のシステムCOPと、前記冷却水の第1温度及び冷却水量に応じて、前記総合効率算出部が前記熱交換機の製造する製造熱量及び当該製造熱量を製造する際の熱交換機消費電力を算出し、前記負荷熱量から当該製造熱量を減算した差分熱量を、前記冷凍機の稼働台数及び稼働させた冷凍機の負荷率を調整して算出した最小のCOPにおける冷凍機消費電力を求め、熱交換機消費電力及び冷凍機消費電力により求めた運転モードM2における最小のシステムCOPとを比較し、システムCOPが低い方の運転モードを選択することを特徴とする。 In the heat source operation navigation system according to the present invention, the free cooling determination unit determines whether the refrigerator efficiency calculation unit is operated according to the first temperature and the cooling water amount of the cooling water. According to the minimum system COP in the operation mode M1 calculated by adjusting the load factor, the first temperature of the cooling water, and the amount of cooling water, the total efficiency calculating unit manufactures the heat produced by the heat exchanger and the manufacturing Calculate the heat exchanger power consumption when producing heat, and calculate the difference calorific value obtained by subtracting the calorific value from the load calorie by adjusting the number of operating refrigerators and the load factor of the operated refrigerator The power consumption of the refrigerator in the COP is compared with the minimum system COP in the operation mode M2 obtained from the power consumption of the heat exchanger and the power consumption of the refrigerator. P is characterized by selecting a lower operating mode.
本発明の熱源運転ナビゲーションシステムは、前記熱交換機効率算出部が、前記運転モードM1におけるシステムCOPを算出する際、製造熱量を製造するための消費電力として、前記熱交換機の消費電力と、前記冷却水量に対応した前記冷却塔の消費電力と、前記冷却塔から前記熱交換機に前記冷却水を流入させる前記熱交換機1次ポンプの消費電力と、前記負荷から戻る前記冷水を前記熱交換機に流入させる前記熱交換機2次ポンプの消費電力とを加算した総消費電力を用い、前記冷凍機効率算出部が、前記運転モードM3におけるシステムCOPを算出する際、製造熱量を製造するための消費電力として、稼働させている前記冷凍機の消費電力と、前記冷却水量に対応した前記冷却塔の消費電力と、前記冷却塔から前記冷凍機に前記冷却水を流入させる前記冷却水ポンプの消費電力と、前記冷凍機から前記負荷に対して前記冷水を送出させ前記冷水1次ポンプの消費電力とを加算した総消費電力を用い、前記総合効率算出部が、前記運転モードM2におけるシステムCOPを算出する際、前記熱交換機の消費電力と、前記冷却水量に対応した前記冷却塔の消費電力と、前記冷却塔から前記熱交換機に前記冷却水を流入させる前記熱交換機1次ポンプの消費電力と、前記負荷から戻る前記冷水を前記熱交換機に流入させる前記熱交換機2次ポンプの消費電力と、前記冷却塔から前記冷凍機に前記冷却水を流入させる前記冷却水ポンプの消費電力と、前記冷凍機から前記負荷に対して前記冷水を送出させ前記冷水1次ポンプの消費電力とを加算した総消費電力を用いることを特徴とする。 In the heat source operation navigation system of the present invention, when the heat exchanger efficiency calculation unit calculates the system COP in the operation mode M1, the power consumption of the heat exchanger and the cooling as the power consumption for manufacturing the production heat amount are calculated. The power consumption of the cooling tower corresponding to the amount of water, the power consumption of the primary pump of the heat exchanger that causes the cooling water to flow into the heat exchanger from the cooling tower, and the cold water that returns from the load are caused to flow into the heat exchanger. As the power consumption for producing the production heat quantity when the refrigerator efficiency calculation unit calculates the system COP in the operation mode M3 using the total power consumption obtained by adding the power consumption of the heat exchanger secondary pump, The power consumption of the refrigerator being operated, the power consumption of the cooling tower corresponding to the amount of cooling water, and the cooling tower to the refrigerator The total efficiency calculation unit using a total power consumption obtained by adding the power consumption of the cooling water pump into which water flows in and the power consumption of the cold water primary pump by sending the cold water from the refrigerator to the load. However, when calculating the system COP in the operation mode M2, the power consumption of the heat exchanger, the power consumption of the cooling tower corresponding to the amount of the cooling water, and the cooling water is allowed to flow from the cooling tower to the heat exchanger Power consumption of the heat exchanger primary pump, power consumption of the heat exchanger secondary pump that causes the cold water returning from the load to flow into the heat exchanger, and flow of the cooling water from the cooling tower to the refrigerator The power consumption of the cooling water pump and the total power consumption obtained by adding the power consumption of the cold water primary pump by sending the cold water from the refrigerator to the load are used. To.
本発明の熱源運転ナビゲーション方法は、第1温度の冷却水を供給する冷却塔と、流入する冷水を前記冷却水を用いて所定の第2温度に冷却する複数の冷凍機と、前記冷凍機毎に設けられ、前記冷却水を当該冷凍機に対して供給する冷却水ポンプと、前記冷凍機毎に設けられ、前記冷水を負荷に供給する冷水ポンプと、流入する冷水と前記冷却水とで熱交換を行い、当該冷水の温度を低下させる熱交換機と、前記熱交換機に設けられ、前記冷却水を当該熱交換機に対して供給する熱交換機1次ポンプと、前記熱交換機に設けられ、当該熱交換機に対して前記冷水を供給する熱交換機2次ポンプと、を備える熱源システムにおいて、前記冷凍機及び前記熱交換機の運転パターンを生成する熱源運転ナビゲーション方法であり、フリークーリング判定部が、前記冷凍機による運転モードM1、前記冷凍機及び前記熱交換機の複合による運転モードM2、前記熱交換機による運転モードM3のいずれかで運転するかを判定するフリークーリング判定過程と、冷凍機効率算出部が、前記冷凍機による運転モードM1における前記熱源システムの全体のCOP(成績係数)であるシステムCOPを算出する冷凍機効率算出部と、熱交換機効率算出部が、前記熱交換機による運転モードM2における前記システムCOPを算出する熱交換機効率算出過程と、総合効率算出部が、前記冷凍機及び前記熱交換機による運転モードM3における前記システムCOPを算出する総合効率算出過程とを有し、前記フリークーリング判定部が、前記運転モードM1、前記運転モードM2及び前記運転モードM3のいずれの運転モードで前記熱源システムを動作させるかを、前記運転モードM1、前記運転モードM2及び前記運転モードM3の各々のCOPを比較し、最も低いCOPを有する運転モードを選択することを特徴とする。 The heat source operation navigation method of the present invention includes a cooling tower that supplies cooling water having a first temperature, a plurality of refrigerators that cool inflow cooling water to a predetermined second temperature using the cooling water, and each of the refrigerators. The cooling water pump that supplies the cooling water to the refrigerator, the cooling water pump that is provided for each refrigerator and supplies the cooling water to a load, and the cooling water that flows in and the cooling water A heat exchanger that exchanges and lowers the temperature of the cold water; a heat pump primary pump that is provided in the heat exchanger and that supplies the cooling water to the heat exchanger; and a heat exchanger that is provided in the heat exchanger. In a heat source system comprising a heat exchanger secondary pump for supplying the cold water to an exchanger, a heat source operation navigation method for generating an operation pattern of the refrigerator and the heat exchanger, and free cooling A free cooling determination process for determining whether the fixed unit operates in one of the operation mode M1 by the refrigerator, the operation mode M2 by the combination of the refrigerator and the heat exchanger, and the operation mode M3 by the heat exchanger; A machine efficiency calculation unit calculates a system COP that is an overall COP (coefficient of performance) of the heat source system in the operation mode M1 by the refrigerator, and a heat exchanger efficiency calculation unit uses the heat exchanger. A heat exchanger efficiency calculation process for calculating the system COP in the operation mode M2, and an overall efficiency calculation unit for calculating the system COP in the operation mode M3 by the refrigerator and the heat exchanger. The free cooling determination unit includes the operation mode M1, the operation mode M2, and the operation mode M. The operation mode M1, the operation mode M2, and the operation mode M3 are compared with each other to determine which operation mode the heat source system is operated in, and the operation mode having the lowest COP is selected. And
この発明によれば、熱源システムにおける外的及び内的の各々の要因を考慮し、この熱源システム全体において、従来に比較してより高速に、かつ高い精度で低消費電力を実現するための運転モードとなるように、冷凍機及び熱交換機の運転条件を設定することを可能とし、消費電力量を容易に低減する最適な熱源システムの運転をナビゲートすることができる。 According to the present invention, the external and internal factors in the heat source system are taken into account, and the operation for realizing the low power consumption at high speed and with high accuracy in the entire heat source system as compared with the prior art. The operation conditions of the refrigerator and the heat exchanger can be set so as to be in the mode, and the operation of the optimum heat source system that easily reduces the power consumption can be navigated.
本発明の熱源運転ナビゲーションシステムは、熱源システムの運転パターンを生成する運転ナビゲーションシステムである。図1は、本実施形態による熱源運転ナビゲーションシステムが運転パターン(後述する運転モードと各運転モードにおける装置の動作条件)を生成する対象となる熱源システムを示している。
図1において、熱源システム100は、負荷200に対して冷却用の冷水を供給する。
この図1の熱源システム100は、冷却塔101、熱交換機102、冷凍機103_1から冷凍機103_n(nは整数であり、以下、本実施形態においてはn=3として説明)、冷水1次ポンプ104_1から冷水1次ポンプ104_n、冷却水1次ポンプ105_1から冷却水1次ポンプ105_n、熱交換機1次ポンプ106、熱交換機2次ポンプ107、冷水(往)ヘッダー108、冷水(還)ヘッダー109、冷却水(往)ヘッダー110及び冷却水(還)ヘッダー111を備えている。
The heat source operation navigation system of the present invention is an operation navigation system that generates an operation pattern of the heat source system. FIG. 1 shows a heat source system that is a target for generating an operation pattern (an operation mode to be described later and an operation condition of the apparatus in each operation mode) by the heat source operation navigation system according to the present embodiment.
In FIG. 1, the
The
冷凍機103_1、冷凍機103_2及び冷凍機103_3の各々は、それぞれ冷水1次ポンプ104_1、冷水1次ポンプ104_2、冷水1次ポンプ104_3により、冷水(往)ヘッダー108を介して、自身が冷却した冷水を負荷200に対して送出する。
また、冷凍機103_1、冷凍機103_2及び冷凍機103_3の各々には、負荷200から還流される冷水が、冷水(還)ヘッダー109から流入する。
熱交換機102は、冷水(還)ヘッダー109から熱交換機2次ポンプ107により供給された冷水と、冷却水(還)ヘッダー111から熱交換機1次ポンプ106により供給される冷却水との熱交換を行う。
冷却塔101は、冷却水(還)ヘッダー111から供給される冷却水を冷却して、冷却水(往)ヘッダー110に対して送出する。
Each of the refrigerator 103_1, the refrigerator 103_2, and the refrigerator 103_3 is cooled by the chilled water primary pump 104_1, the chilled water primary pump 104_2, and the chilled water primary pump 104_3 via the chilled water (outward)
In addition, cold water recirculated from the
The
The cooling tower 101 cools the cooling water supplied from the cooling water (return)
負荷に供給する冷水の量である冷水量は、冷水1次ポンプ104_1、冷水1次ポンプ104_2及び冷水1次ポンプ104_3の送出量によって制御される。
また、冷却水の量である冷水量は、冷却水1次ポンプ105_1、冷却水1次ポンプ105_2及び冷却水1次ポンプ105_3の各々がそれぞれ冷凍機103_1、冷凍機103_2及び冷凍機103_3に送出する冷却水の量と、熱交換機1次ポンプ106が熱交換機102に送出する冷却水の量との合計である。
The amount of cold water that is the amount of cold water supplied to the load is controlled by the delivery amount of the cold water primary pump 104_1, the cold water primary pump 104_2, and the cold water primary pump 104_3.
The amount of cooling water, which is the amount of cooling water, is sent to the refrigerator 103_1, the refrigerator 103_2, and the refrigerator 103_3 by the cooling water primary pump 105_1, the cooling water primary pump 105_2, and the cooling water primary pump 105_3, respectively. This is the sum of the amount of cooling water and the amount of cooling water sent from the heat exchanger
本実施形態においては、図1の熱源システムの運転モードとして、以下に示す3つの運転モードが用いられている。
図1(a)は、冷凍機単独運転モードである運転モードM1における熱源システム100の動作を示している。この運転モードM1は、冷凍機のみの運転であり、INV(インバータ)ターボ冷凍機の特性である部分負荷運転での高効率化を生かした効率的な運転台数による運転モードである。すなわち、図1(a)においては、熱交換機102における冷却水と冷水との熱交換が行われていない。このため、熱交換機1次ポンプ106及び熱交換機2次ポンプ107は稼働していない。負荷を冷却するために設定された冷却水の設定温度とする際、COP(Coefficient Of Performance:成績係数)が最低値となるように、冷凍機103_1、冷凍機103_2及び冷凍機103_3における稼働(運転)台数と、稼働している冷凍機の負荷率と、冷却水量と、負荷を冷却するために設定された冷却水の設定温度とが制御されている。
In the present embodiment, the following three operation modes are used as the operation mode of the heat source system of FIG.
Fig.1 (a) has shown operation | movement of the heat-
この運転モードM1における熱源システム100の消費電力量は、稼働している冷凍機における負荷率に対応した消費電力量のみではなく、以下に示す他の消費電力量が加算される。すなわち、この他の消費電力量は、冷却水を冷凍機に供給する温度とするため冷却塔101で使用される消費電力量、冷却塔101から冷却水を稼働する冷凍機に供給する冷凍機毎に敷設されている冷却水1次ポンプ(冷却水1次ポンプ105_1、冷却水1次ポンプ105_2及び冷却水1次ポンプ105_3)の消費電力量、冷水を負荷に対して送出する冷凍機毎に敷設されている冷水1次ポンプ(冷水1次ポンプ104_1、冷水1次ポンプ104_2及び冷水1次ポンプ104_3)の消費電力量とである。
The power consumption amount of the
図1(b)は、FC(フリークーリング)運転における冷凍機と熱交換機とが協働する運転モードである運転モードM2における熱源システム100の動作を示している。図1(b)の運転モードM2は、プレクール運転モードであり、冷凍機に還流する冷水の温度を熱交換機により低下させて冷凍機に戻され、冷凍機がこの熱交換機が低下させた温度から所定の温度まで冷水の温度を低下させる運転モードである。すなわち、図1(b)においては、冷凍機(冷凍機103_1、冷凍機103_2及び冷凍機103_3)のみでなく、熱交換機102における冷却水と冷水との熱交換とが行われている。このため、図1(a)とは異なり、熱交換機1次ポンプ106及び熱交換機2次ポンプ107は稼働している。この運転モードM2においては、熱交換機102が冷却水により冷水の温度を下げ、この熱交換機102が製造した製造熱量を負荷熱量から減算し、この減算結果により得られた差分熱量に対し、負荷を冷却するために設定された冷却水の設定温度とするように、COPが最低値となるように、冷凍機103_1、冷凍機103_2及び冷凍機103_3における稼働(運転)台数と、稼働している冷凍機の負荷率と、冷却水量とが制御されている。
FIG. 1B shows the operation of the
ここで、熱交換機1次ポンプ107は冷水(還)ヘッダー109から負荷より戻る冷水を熱交換機102に対して流入させている。そして、熱交換機102における冷却水との熱交換で冷却された冷水が再び冷水(還)ヘッダー109に戻される。
この運転モードM2における熱源システム100の消費電力量は、稼働している冷凍機における負荷率に対応した消費電力量及び稼働している熱交換機の消費電力量のみではなく、以下に示す他の消費電力量が加算される。すなわち、この他の消費電力量は、冷却水を冷凍機に供給する温度とするため冷却塔101で使用される消費電力量、冷却塔101から冷却水を稼働する冷凍機に供給する冷凍機毎に敷設されている冷却水1次ポンプの消費電力量、冷水を負荷に対して送出する冷凍機毎に敷設されている冷水1次ポンプの消費電力量と、熱交換機102に冷却塔101から冷却水を流入させる熱交換機1次ポンプ106の消費電力量と、冷水を熱交換機102を介して冷水(還)ヘッダー109に送出する熱交換機2次ポンプ107の消費電力量とである。
Here, the heat exchanger
The power consumption amount of the
図1(c)は、FC運転における冷凍機と熱交換機とが協働する運転モードである運転モードM3における熱源システム100の動作を示している。この運転モードM3は、完全フリークーリング運転モードであり、冷凍機を用いずに、負荷に供給する冷水を全て熱交換機による、冷却水と冷水との熱交換により、冷水の温度を負荷に供給する所定の温度まで低下させる運転モードである。すなわち、図1(c)においては、冷凍機103_1、冷凍機103_2及び冷凍機103_3)のいずれも動作せず、熱交換機102における冷却水と冷水との熱交換のみが行われている。このため、図1(b)とは異なり、冷水1次ポンプ(冷水1次ポンプ104_1、冷水1次ポンプ104_2及び冷水1次ポンプ104_3)が稼働していない。この運転モードM3においては、熱交換機102が冷却水により冷水の温度を負荷200に対して供給する温度まで下げるように、熱交換機102に供給する冷却水量と、熱交換機102に流入させる冷水量とが制御されている。
FIG.1 (c) has shown operation | movement of the heat-
ここで、熱交換機1次ポンプ107は冷水(還)ヘッダー109から負荷より戻る冷水を熱交換機102に対して流入させている。そして、熱交換機102における冷却水との熱交換で冷却された冷水が冷水(往)ヘッダー108に戻される。
この運転モードM3における熱源システム100の消費電力量は、稼働している熱交換機102における冷却水と冷水との熱交換に対応した消費電力量のみではなく、以下に示す他の消費電力量が加算される。すなわち、この他の消費電力量は、冷却塔101から冷却水を熱交換機102に供給する熱交換機1次ポンプ106の消費電力量、冷水を熱交換機102を介して負荷200に対して送出する熱交換機2次ポンプ107の消費電力量である。
Here, the heat exchanger
The power consumption amount of the
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図2は、この発明の実施形態による熱源運転ナビゲーションシステム1の構成例を示す図である。図2において、熱源運転ナビゲーションシステム1は、熱交換機効率算出部11、冷凍機効率算出部12、総合効率算出部13、フリークーリング判定部14、熱源運転制御部15、データベース16及び運転モードデータベース17を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the heat source
熱源運転ナビゲーションシステム1は、熱源システムにおける冷凍機による負荷に供給する負荷である負荷熱量を、その時点の負荷熱量の大きさ及び外気温(冷却塔から供給される冷却水温度TE2)などにより、熱交換機によるフリークーリングを使用するか否かの判定、すなわち運転モードM1とするか、あるいは運転モードM2及び運転モードM3とするかを行う。また、熱源運転ナビゲーションシステム1は、運転モードM1及び運転モードM2と判定された際、稼働させる冷凍機の台数及び稼働する冷凍機の負荷率の最適化を行う。
The heat source
データベース16には、冷凍機103_1、冷凍機103_2及び冷凍機103_3毎の冷却水の温度TE2、冷却水量及び負荷率の条件に対応した冷凍機の製造熱量及び消費電力量を算出する、実測から求められた実験式である冷凍機消費電力量算出式が予め書き込まれて記憶されている。ここで、製造熱量を消費電力量で除算すると、COPが求められる。
The
また、データベース16には、熱交換機102の冷却水温度、冷却水量及び冷水量の条件に対応した熱交換機102の製造熱量及び消費電力量を算出する、実測から求められた実験式である交換機消費電力量算出式が予め書き込まれて記憶されている。
Further, the
また、データベース16には、冷水1次ポンプ104_1、冷水1次ポンプ104_2、冷水1次ポンプ104_3及び熱交換機2次ポンプ107の各々の条件の冷水量に対応した、それぞれのポンプの消費電力量を算出する、実測から求められた実験式である冷水ポンプ消費電力量算出式がポンプ毎に予め書き込まれて記憶されている。
Further, the
また、データベース16には、冷却水1次ポンプ105_1、冷却水1次ポンプ105_2、冷却水1次ポンプ105_3及び熱交換機1次ポンプ106の各々の冷却水量の条件に対応した、それぞれのポンプの消費電力量を算出する、実測から求められた実験式である冷却水ポンプ消費電力量算出式がポンプ毎に予め書き込まれて記憶されている。
Further, the
また、データベース16には、冷却塔101の周囲温度、周囲湿度及び冷却水量の条件に対応した消費電力量を算出する、実測から求められた実験式である冷却塔消費電力量算出式が予め書き込まれて記憶されている。
In addition, a cooling tower power consumption calculation formula, which is an empirical formula obtained from an actual measurement, for calculating power consumption corresponding to the conditions of the ambient temperature, ambient humidity, and cooling water amount of the cooling tower 101 is written in the
また、上述したような実験式でなく、予め計算された数値がそれぞれの条件に対応して書き込まれている冷凍機消費電力量算出テーブル、交換機消費電力量算出テーブル、冷水ポンプ消費電力量算出テーブル、冷却水ポンプ消費電力量算出テーブル及び冷却塔消費電力量算出テーブルとして、データベース16に予め書き込んで記憶させておいても良い。
In addition, the refrigeration machine power consumption calculation table, the exchange power consumption calculation table, and the chilled water pump power consumption calculation table in which numerical values calculated in advance are written corresponding to the respective conditions instead of the empirical formulas described above. The cooling water pump power consumption calculation table and the cooling tower power consumption calculation table may be written and stored in the
熱交換機効率算出部11は、運転モードM3において、冷却水の温度TE2に対応して、製造熱量を算出する際における冷却水量を求める。
また、熱交換機効率算出部11は、冷却水量と、この冷却水の温度TE2により、製造熱量と、この製造熱量に対応した消費電力量を交換機消費電力量算出式により求める。
また、熱交換機効率算出部11は、運転モードM3において、負荷200に供給する負荷熱量に対応した製造熱量を最も低いシステムCOPで製造するための冷却水量を求める。ここで、システムCOPとは、熱交換機102の消費電力量のみでなく、熱交換機102に対して冷水を冷水(還)ヘッダー109から流入させる熱交換機2次ポンプ107と、熱交換機102に対して冷却水を流入させる熱交換機1次ポンプ106、冷却塔101との各々の消費電力量を熱交換機102の消費電力量に加算して算出された数値である。熱交換機効率算出部11は、負荷熱量に対応した製造熱量を製造するための冷却水量を求め、この冷却水量に対応した冷却塔101の消費電力量を冷却塔消費電力量算出式から求める。
In the operation mode M3, the heat exchanger
Moreover, the heat exchanger
Moreover, the heat exchanger
冷凍機効率算出部12は、運転モードM1において、冷凍機103_1、冷凍機103_2及び冷凍機103_3毎に、各々に対応する冷凍機消費電力量算出式により、冷却水の温度TE2及び冷却水量により製造する製造熱量及びこの製造熱量を製造するための消費電力量を算出して求める。
また、冷凍機効率算出部12は、運転モードM1において、負荷200に供給する負荷熱量に対応した製造熱量を最も低いシステムCOPで製造するための、冷凍機の稼働台数及び稼働させる冷凍機の負荷率と、稼働している冷凍機に供給する冷却水量とを求める。ここで、システムCOPとは、稼働している冷凍機の消費電力量のみでなく、稼働している冷凍機から冷水を冷水(往)ヘッダー108へ送出する冷水1次ポンプと、稼働している冷凍機に冷却水を流入させる冷却水1次ポンプと、冷却塔101との各々の消費電力量を冷凍機の消費電力量に加算して算出された数値である。
In the operation mode M1, the refrigerator
The refrigerator
このとき、冷凍機効率算出部12は、冷却水の温度TE2に対応した、負荷200に供給する負荷熱量と同様の製造熱量を製造する際、システムCOPが最小となる冷凍機の稼働台数、稼働させた冷凍機の負荷率、冷却水量の各々を求める。
ここで、冷凍機効率算出部12は、冷凍機の稼働台数、稼働させた冷凍機の負荷率、冷却水量を変化させつつ、冷却水の温度TE2に対応させて、冷凍機消費電力量算出式、冷水ポンプ消費電力量算出式、冷却水ポンプ消費電力量算出式、冷却塔消費電力量算出式の各々により求められた消費電力量を加算して、この加算した消費電力量を熱源システムの総消費電力量として求め、この総消費電力量により稼働している冷凍機が製造する製造熱量を除算し、システムCOPが最小となる冷凍機の稼働台数、稼働させた冷凍機の負荷率、冷却水量の組み合わせを求める。
At this time, the refrigerator
Here, the refrigerator
総合効率算出部13は、運転モードM2において、冷却水の温度TE2に対応した、負荷200に供給する負荷熱量と同等の製造熱量を得るための冷凍機の稼働台数、稼働させた熱交換機の負荷率、冷凍機に供給する冷却水量、熱交換機に供給する冷却水量を求める。
また、総合効率算出部13は、冷却水量と、この冷却水の温度TE2と、製造熱量とに対応した消費電力量を交換機消費電力量算出式により求める。
ここで、総合効率算出部13は、負荷熱量から熱交換機102が製造する製造熱量を減算し、差分熱量を算出する。
総合効率算出部13は、冷凍機103_1、冷凍機103_2及び冷凍機103_3毎に、各々に対応する冷凍機消費電力量算出式により、冷却水の温度TE2及び冷却水量により製造する差分熱量及びこの差分熱量を製造するための消費電力量を算出して求める。
In the operation mode M2, the total
In addition, the total
Here, the total
The total
総合効率算出部13は、運転モードM1において、負荷200に供給する負荷熱量に対応した製造熱量を最も低いシステムCOPで製造するための、熱交換機102に供給する冷却水量と、冷凍機の稼働台数及び稼働させる冷凍機の負荷率と、稼働している冷凍機に供給する冷却水量とを求める。ここで、システムCOPとは、熱交換機及び稼働している冷凍機の消費電力量を合計したものではなく、熱交換機102に冷却水を流入させる熱交換機1次ポンプ106と、熱交換機102に冷水(還)ヘッダー109から流入させる熱交換機2次ポンプ107と、稼働している冷凍機から冷水を冷水(往)ヘッダー108へ送出する冷水1次ポンプと、稼働している冷凍機に冷却水を流入させる冷却水1次ポンプと、冷却塔101との各々の消費電力量を、熱交換機及び稼働している冷凍機の消費電力量に加算して求めた数値である。
In the operation mode M1, the total
このとき、冷凍機効率算出部12は、負荷熱量と同様の製造熱量を製造する際、システムCOPが最小となる熱交換機102に供給する冷却水量、冷凍機の稼働台数、稼働させた冷凍機の負荷率、冷却水量の各々を求める。
ここで、冷凍機効率算出部12は、熱交換機102に供給する冷却水量、冷凍機の稼働台数、稼働させた冷凍機の負荷率、冷却水量を変化させつつ、冷却水の温度TE2に対応させて、交換機消費電力量算出式、冷水ポンプ消費電力量算出式、冷却水ポンプ消費電力量算出式、冷却塔消費電力量算出式の各々により求められた消費電力量を加算して、この加算した消費電力量を熱源システムの総消費電力量として求め、この総消費電力量により稼働している熱交換機102及び冷凍機が製造する製造熱量を除算し、システムCOPが最小となる熱交換機102に供給する冷却水量、冷凍機の稼働台数、稼働させた冷凍機の負荷率、稼働させた冷凍機に供給する冷却水量の組み合わせを求める。
At this time, the refrigerator
Here, the refrigerator
図3は、本発明の実施形態による熱源運転ナビゲーションシステム1による熱源システムの運転モードの判定及び運転モードにおける最適な稼働条件を求める動作例を示すフローチャートである。熱源運転ナビゲーションシステム1は、冷却水の温度TE2と負荷熱量との組み合わせ毎に、図3のフローチャートを実行する。ここで、負荷熱量とは、負荷200に対して冷水(往)ヘッダー108を介して供給する冷水の予め設定された温度TE0と、負荷200により冷水(還)ヘッダー109へ戻される冷水の温度TE1との差分の熱量(冷水量により求まる)である。
以下、図1、図2及び図3を用いて、本実施形態による熱源運転ナビゲーションシステム1の最適な運転モードを求める処理を説明する。
FIG. 3 is a flowchart showing an operation example for determining the operation mode of the heat source system and obtaining the optimum operating condition in the operation mode by the heat source
Hereinafter, the process for obtaining the optimum operation mode of the heat source
ステップS1:
熱源運転制御部15は、負荷200に供給する負荷熱量(例えば、単位RT)、冷凍機群(103_1〜103_3)に戻る冷水の温度TE1、冷却塔101から供給される冷却水の温度TE2、熱交換機102の製造熱量の製造性能のデータなどを読み込む。
そして、熱源運転制御部15は、図1の熱源システムの運転モード及び運転条件の最適化を行うモード判定処理を指示する制御信号を出力する。
Step S1:
The heat source
And the heat source
フリークーリング判定部14は、熱源運転制御部15から制御信号が供給されると、温度TE2の温度により得られる熱交換機の製造熱量(例えば、単位RT)の算出を依頼する制御信号を、熱交換機効率算出部11に対して行う。
熱交換機効率算出部11は、冷却水の量である冷却水量、負荷から戻ってくる冷水の温度TE1、冷却塔から供給される冷却水の温度TE2を、熱源運転制御部15から読み込む。
When the control signal is supplied from the heat source
The heat exchanger
ステップS2:
そして、熱交換機効率算出部11は、冷却水の量である冷却水量、温度TE1及び温度TE2により、熱交換機による製造熱量の算出を行う。このとき、冷却水量は、評価対象の熱源システム1において流すことが可能な最大の冷却水量に対する割合である冷却水量(例えば、100%、75%、50%など)毎に、この冷却水量と冷却水の温度TE2とに製造熱量と、この製造熱量に対応した消費電力量を、データベース16から読み出した交換機消費電力量算出式により求める。
Step S2:
And the heat exchanger
また、交換機消費電力量算出式の代わりに、例えば、100%から50%の10%刻みに実測して、熱交換機102に対応する実験を行い、冷却水量及び冷却水の温度TE2に対応して製造熱量及び製造熱量を得るための交換消費電力量算出テーブルを、予めデータベース16にかきこんで 記憶させるようにしても良い。
上述した負荷熱量は、評価対象の熱源システムにおいて流す冷水量に対する割合である。冷水量は実質的な負荷熱量であり、温度TE1と負荷に送出する冷水の供給温度との差温度とこの冷水量とから算出される。
Also, instead of using the formula for calculating the power consumption of the exchanger, for example, an actual measurement is performed in increments of 10% from 100% to 50%, and an experiment corresponding to the
The load heat amount mentioned above is a ratio with respect to the amount of cold water sent in the heat source system of evaluation object. The amount of cold water is a substantial amount of heat of load, and is calculated from the difference between the temperature TE1 and the supply temperature of the cold water sent to the load and this amount of cold water.
図4は、熱交換機に供給される冷却水量に応じたフリークーリング可能な冷却水温度を示している。この図4は、上述したように、他の冷却水量についても熱交換機102の製造熱量が算出される。図4において、左側の縦軸が製造熱量(RT)を示し、右側の縦軸が温度を示し、横軸が熱交換機2次ポンプにより供給される冷水量の割合を示している。また、図4において、実線が熱交換機に流入する冷却水の温度TE2を示し、破線が冷却水と冷水との熱交換により熱交換機102の製造する製造熱量を示している。ここでは、冷却水量を供給可能な量の100%として求めている。
FIG. 4 shows the cooling water temperature at which free cooling can be performed according to the amount of cooling water supplied to the heat exchanger. In FIG. 4, as described above, the production heat quantity of the
例えば、負荷に供給する負荷熱量が2000RTである場合、冷水量が供給可能量の100%とすると、冷却水の温度が12℃により、熱交換機は2000RTの製造熱量を製造することができ、冷凍機を使用せずに、完全に冷水を冷却水のみによって、負荷に供給する所定の温度に熱交換することができる。
また、負荷に供給する熱量が1000RTである場合、冷水流量が供給可能量の50%とすると、冷却水の温度が13.5℃により、熱交換機は1000RTの製造熱量を製造することができる。
For example, when the amount of load heat supplied to the load is 2000 RT, if the amount of cold water is 100% of the supplyable amount, the temperature of the cooling water is 12 ° C., and the heat exchanger can produce 2000 RT of production heat. Without using a machine, it is possible to completely exchange the cold water with the cooling water only to a predetermined temperature supplied to the load.
In addition, when the amount of heat supplied to the load is 1000 RT, if the flow rate of the cold water is 50% of the supplyable amount, the temperature of the cooling water is 13.5 ° C., and the heat exchanger can produce 1000 RT.
また、運転モードM3の場合は、上述したように、負荷に供給する負荷熱量に対して熱交換機が製造する製造熱量が大きい場合であり、製造熱量及びこの製造熱量を製造するための消費電力量は、冷却水の温度TE2及び熱交換機102に供給される冷却水量と、熱交換機に供給される冷水量とにより、熱交換機効率算出部11において交換機消費電力量算出式で算出される。また、熱交換機効率算出部11は、算出した製造熱量を、熱交換機102に冷却水を供給する熱交換機1次ポンプ106の消費電力量と、熱交換機102に冷水を供給する熱交換機2次ポンプ107の消費電力量と、冷却水量に対応した冷却塔101の消費電力量を加算した総消費電力量で除算して、システムCOPを算出する。
このとき、熱交換機効率算出部11は、熱交換機1次ポンプ106の消費電力量を冷却水量に対応させて冷却水ポンプ消費電力量算出式により算出し、熱交換機2次ポンプ107の消費電力量を冷水量に対応させて冷水ポンプ消費電力量算出式により算出し、冷却塔101の消費電力量を冷却水量、周囲温度、周囲湿度に対応させて冷却塔消費電力量算出式により算出して求める。
In the case of the operation mode M3, as described above, the heat produced by the heat exchanger is larger than the amount of heat to be supplied to the load, and the amount of heat produced and the amount of power consumed for producing this amount of heat produced. Is calculated by the heat exchanger
At this time, the heat exchanger
ステップS3:
次に、フリークーリング判定部14は、冷水量(すなわち負荷200の負荷熱量)に対応して、熱交換機効率算出部11が冷却水量毎に求めらた図4における製造熱量と、負荷200に供給する負荷熱量との比較を行う。
これにより、フリークーリング判定部14は、製造熱量が負荷熱量以上である冷却水量が存在する場合、運転モードM3が行えると判定し、処理をステップS4へ進める。
一方、フリークーリング判定部14は、冷却水を100%で流した場合においても、製造熱量が負荷熱量未満である場合、運転モードM3が行えず、運転モードM1あるいは運転モードM2のいずれかであると判定し、処理をステップS5へ進める。
Step S3:
Next, the free
Thereby, the free
On the other hand, even when the cooling water flows at 100%, the free
ステップS4:
熱源運転制御部15は、フリークーリング判定部14が運転モードM3が行えると判定したことを受け、負荷熱量を超えた製造熱量の冷却水量のなかから、最も少ない冷却水量を選択し、この冷却水量におけるシステムCOPを算出する。
すなわち、熱源運転制御部15は、熱交換機102の消費電力量、熱交換機1次ポンプ106及び熱交換機2次ポンプ107の消費電力量とを加算した総消費電力量により、製造熱量を除算することにより、この条件によるシステムCOPを算出する。
そして、熱源運転制御部15は、冷却水の温度TE2及び負荷熱量とともに、この条件における冷却水量、COP及び運転モードを対応させ、運転モードデータとして、運転モードデータベース17の運転モードテーブル(後述)に対して書き込んで記憶させ、処理を終了する。
Step S4:
In response to the determination that the free
That is, the heat source
Then, the heat source
例えば、運転モードデータベース17には、冷却水の温度TE2及び負荷熱量と、運転モードとの対応を示す図5の運転モードグラフが記憶されている。図5は、冷却水の温度TE2及び負荷熱量と、運転モードとの対応を示す運転モードグラフである。この図5において、縦軸は冷却水の温度TE2を示し、横軸は負荷に供給する負荷熱量を示している。例えば、冷却水温度が19℃、かつ負荷熱量が3500RTを選択すると、このときの運転モードM2、冷凍機台数が2台、熱交換機が2台、冷凍機の負荷率、冷却水量などの運転条件のデータを得ることができる。
For example, the
ステップS5:
熱源運転制御部15は、フリークーリング判定部14が運転モードM3が行えないと判定したことを受け、冷却水量、冷凍機の運転台数、運転している冷凍機の負荷率を組みとする運転条件のデータを予め設定された所定の範囲で、繰り返し毎に異なる数値により、冷凍機効率算出部12に対して供給し、処理をステップS6へ進める。
Step S5:
The heat source
ステップS6:
冷凍機効率算出部12は、冷凍機単独運転で動作させた際における、熱源システム全体のCOPであるシステムCOPの算出を、冷却水の温度TE2、冷却水量及び冷凍機の負荷率に対応した冷凍機のCOPを、データベース16から冷凍機消費電力量算出式を読み出して用いている。
Step S6:
The refrigerator
図6は、データベース16に記憶されている冷凍機消費電力量算出式に基づく冷凍機(INVターボ冷凍機、定速ターボ冷凍機)の負荷率とその負荷率の場合のCOPとの対応関係を示すグラフである。
図6(a)は、冷凍機の各々に供給される冷却水の温度TE2が32℃の場合における、冷凍機の負荷率とその負荷率における冷凍機のCOPを示している。
図6(b)は、冷凍機の各々に供給される冷却水の温度TE2が28℃の場合における、冷凍機の負荷率とその負荷率における冷凍機のCOPを示している。
図6(c)は、冷凍機の各々に供給される冷却水の温度TE2が24℃の場合における、冷凍機の負荷率とその負荷率における冷凍機のCOPを示している。
図6(d)は、冷凍機の各々に供給される冷却水の温度TE2が20℃の場合における、冷凍機の負荷率とその負荷率における冷凍機のCOPを示している。
FIG. 6 shows the correspondence between the load factor of the refrigerator (INV turbo refrigerator, constant speed turbo refrigerator) based on the refrigerator power consumption calculation formula stored in the
FIG. 6A shows the load factor of the refrigerator and the COP of the refrigerator at the load factor when the temperature TE2 of the cooling water supplied to each of the refrigerators is 32 ° C.
FIG. 6B shows the load factor of the refrigerator and the COP of the refrigerator at the load factor when the temperature TE2 of the cooling water supplied to each of the refrigerators is 28 ° C.
FIG. 6C shows the load factor of the refrigerator and the COP of the refrigerator at the load factor when the temperature TE2 of the cooling water supplied to each of the refrigerators is 24 ° C.
FIG. 6D shows the load factor of the refrigerator and the COP of the refrigerator at the load factor when the temperature TE2 of the cooling water supplied to each of the refrigerators is 20 ° C.
図6(a)から図6(d)において、横軸が熱交換機の出力する負荷率を示し、縦軸が冷凍機のCOPを示している。
また、図6(a)から図6(d)において、実線(◇)がINVターボ冷凍機の負荷率とCOPとの対応を示しており、破線(□)が定速ターボ冷凍機の負荷率とCOPとの対応を示している。本実施形態においては、INVターボ冷凍機を冷凍機として用いることを前提として説明している。この図6におけるINVターボ冷凍機の特性データは、例えば、予め収集して、データベース16に冷凍機効率テーブルとして予め書き込んで記憶させておく。ここには記載されていないが、冷却水量毎にも図6の特性データが存在する。
6 (a) to 6 (d), the horizontal axis represents the load factor output from the heat exchanger, and the vertical axis represents the COP of the refrigerator.
In FIGS. 6A to 6D, the solid line (◇) indicates the correspondence between the load factor of the INV turbo chiller and the COP, and the broken line (□) indicates the load factor of the constant speed turbo chiller. The correspondence between COP and COP is shown. In the present embodiment, description is made on the assumption that an INV turbo refrigerator is used as a refrigerator. The characteristic data of the INV turbo chiller in FIG. 6 is collected in advance, for example, and written and stored in the
図2に戻り、冷凍機効率算出部12は、稼働させる冷凍機の負荷率の毎の冷凍機のCOPを、稼働させる冷凍機の全てで加算し、与えられた冷却水の温度TE2において最もシステムCOPが小さくなる稼働させる冷凍機の台数、稼働させる冷凍機の負荷率及び稼働させる冷凍機に供給する冷却水量を求める。これにより、冷凍機効率算出部12は、冷却水の温度TE2と負荷熱量との組み合わせに対応した、冷凍機の負荷率毎の冷凍機単独運転である運転モードM2におけるシステムCOPを求める。
Returning to FIG. 2, the refrigerator
ここで、システムCOPを算出する際、COPを算出する式(製造熱量/消費電力量)において、分子の冷凍機の製造する熱量を除算する分母の消費電力量には、冷水を負荷に供給する冷水1次ポンプと冷却水を冷凍機に供給する冷却水1次ポンプとの消費電力量も加えられている。また、冷却水1次ポンプが冷凍機に送出する冷却水量によって、冷却水1次ポンプにおける消費電力量が変化し、同様に、冷水1次ポンプが負荷に送出する冷水量が変化させることにより、冷水1次ポンプにおける消費電力量が変化する。この変化量もシステムCOPの算出に反映させる。 Here, when calculating the system COP, in the formula for calculating the COP (production heat amount / power consumption amount), cold water is supplied to the load for the power consumption of the denominator dividing the heat amount produced by the numerator refrigerator. The amount of power consumed by the cold water primary pump and the cooling water primary pump that supplies the cooling water to the refrigerator is also added. In addition, the amount of power consumed by the cooling water primary pump changes depending on the amount of cooling water sent from the cooling water primary pump to the refrigerator, and similarly, the amount of cooling water sent from the cooling water primary pump to the load changes. The power consumption in the cold water primary pump changes. This change amount is also reflected in the calculation of the system COP.
図7は、運転モードM1における、負荷の負荷率(実質的に負荷熱量)と消費電力量及びCOPの各々との対応を示すグラフである。
図7(a)から図7(e)の各々において、左側の縦軸は消費電力量を示し、右側の縦軸はCOPであり、横軸は負荷の負荷率を示している。図7において、棒グラフは負荷の負荷率毎の消費電力量を示しており、太線(□)は冷凍機単体のCOPであり、細線(◇)が熱源システム全体のCOPであるシステムCOPを示している。棒グラフは、熱源システムにおける冷却塔101、冷凍機、冷水1次ポンプ及び冷却水1次ポンプの各々の消費電力量の合計である合計消費電力量を示している。棒グラフにおける各構成要素は、下段の構成要素から順に、INVターボ冷凍機(冷凍機)、冷水1次ポンプ、冷却水1次ポンプ、冷却塔101の各々の消費電力を示している。
FIG. 7 is a graph showing the correspondence between the load factor (substantially load heat amount), power consumption, and COP in the operation mode M1.
In each of FIGS. 7A to 7E, the left vertical axis indicates the power consumption, the right vertical axis is the COP, and the horizontal axis indicates the load factor of the load. In FIG. 7, the bar graph indicates the power consumption for each load factor of the load, the thick line (□) indicates the COP of the refrigerator alone, and the thin line (◇) indicates the system COP that is the COP of the entire heat source system. Yes. The bar graph shows the total power consumption that is the sum of the power consumption of each of the cooling tower 101, the refrigerator, the cold water primary pump, and the cooling water primary pump in the heat source system. Each component in the bar graph indicates the power consumption of each of the INV turbo chiller (refrigerator), the cold water primary pump, the cooling water primary pump, and the cooling tower 101 in order from the lower component.
ここで、冷凍機の消費電力量は、冷凍機103_1、冷凍機103_2、冷凍機103_3のうち稼働している台数の冷凍機の負荷率に対応する消費電力量を合計した値である。冷水1次ポンプの消費電力量は、冷水1次ポンプ104_1、冷水1次ポンプ104_2、冷水1次ポンプ104_3のうち、稼働している冷凍機に接続された冷水1次ポンプの冷却水量に対応した消費電力量のを合計した数値である。同様に、冷却水1次ポンプの消費電力量は、冷却水1次ポンプ105_1、冷却水1次ポンプ105_2、冷却水1次ポンプ105_3のうち、稼働している冷凍機に接続された冷却水1次ポンプの冷却水量に対応した消費電力量のを合計した数値である。システムCOPは、冷凍機の製造した製造熱量を、棒グラフの合計消費電力量で除算した数値である。
Here, the power consumption amount of the refrigerator is a value obtained by summing the power consumption amounts corresponding to the load factor of the number of operating refrigerators among the refrigerator 103_1, the refrigerator 103_2, and the refrigerator 103_3. The power consumption of the chilled water primary pump corresponds to the amount of chilled water of the chilled water primary pump 104_1, the chilled water primary pump 104_2, and the chilled water primary pump 104_3 connected to the operating refrigerator. This is the total value of power consumption. Similarly, the power consumption of the cooling water primary pump is the cooling
図7(a)は、冷却水の温度TE2が32℃の場合における、負荷の負荷率と消費電力量及びCOPの各々との対応を示すグラフである。
図7(b)は、冷却水の温度TE2が28℃の場合における、負荷の負荷率と消費電力量及びCOPの各々との対応を示すグラフである。
図7(c)は、冷却水の温度TE2が24℃の場合における、負荷の負荷率と消費電力量及びCOPの各々との対応を示すグラフである。
図7(d)は、冷却水の温度TE2が20℃の場合における、負荷の負荷率と消費電力量及びCOPの各々との対応を示すグラフである。
図7(e)は、冷却水の温度TE2が17℃の場合における、負荷の負荷率と消費電力量及びCOPの各々との対応を示すグラフである。
冷却水の温度が高いほど、冷凍機の製造熱量を製造するCOPが低下していることがわかる。
冷凍機効率算出部12は、冷却水の温度TE2及び負荷の負荷率に対応したシステムCOPを求める。
FIG. 7A is a graph showing the correspondence between the load factor of the load, the power consumption, and each of the COPs when the cooling water temperature TE2 is 32 ° C. FIG.
FIG. 7B is a graph showing the correspondence between the load factor of the load, the amount of power consumption, and each of the COPs when the cooling water temperature TE2 is 28 ° C.
FIG.7 (c) is a graph which shows a response | compatibility with each of the load factor of a load, power consumption, and COP in case the temperature TE2 of cooling water is 24 degreeC.
FIG. 7D is a graph showing the correspondence between the load factor of the load, the power consumption, and each of the COPs when the cooling water temperature TE2 is 20 ° C.
FIG. 7E is a graph showing the correspondence between the load factor of the load, the amount of power consumption, and each of the COPs when the temperature TE2 of the cooling water is 17 ° C.
It can be seen that the higher the temperature of the cooling water, the lower the COP for producing the production heat quantity of the refrigerator.
The refrigerator
図8は、運転モードM1における負荷の負荷率とシステムCOPとの対応を温度毎に示したグラフである。この図8(a)から図8(f)の各々において、縦軸はCOPを示しており、横軸は負荷の負荷率を示している。また、図8(a)から図8(f)の各々において、「□」が冷却水の温度TE=17℃におけるCOPを示し、「◇」が冷却水の温度TE=20℃におけるCOPを示し、「△」が冷却水の温度TE=24℃におけるCOPを示し、「○」が冷却水の温度TE=28℃におけるCOPを示し、「×」が冷却水の温度TE2=32℃におけるCOPを示している。この図8は、図7で求めた冷却水の温度TE2と、負荷の負荷率との対応関係を、冷却水の冷却水量によりまとめて示している。 FIG. 8 is a graph showing the correspondence between the load factor of the load in the operation mode M1 and the system COP for each temperature. In each of FIG. 8A to FIG. 8F, the vertical axis indicates COP and the horizontal axis indicates the load factor of the load. In each of FIGS. 8A to 8F, “□” indicates the COP at the cooling water temperature TE = 17 ° C., and “◇” indicates the COP at the cooling water temperature TE = 20 ° C. , “△” indicates the COP at the cooling water temperature TE = 24 ° C., “◯” indicates the COP at the cooling water temperature TE = 28 ° C., and “×” indicates the COP at the cooling water temperature TE2 = 32 ° C. Show. FIG. 8 collectively shows the correspondence relationship between the temperature TE2 of the cooling water obtained in FIG. 7 and the load factor of the load by the amount of cooling water.
図8(a)は、冷却水の冷却水量が図1の熱源システムで流せる最大冷却水量に対する割合が100%の場合における、負荷の負荷率とシステムCOPとの対応を示すグラフである。
図8(b)は、冷却水の冷却水量が図1の熱源システムで流せる最大冷却水量に対する割合が90%の場合における、負荷の負荷率とシステムCOPとの対応を示すグラフである。
図8(c)は、冷却水の冷却水量が図1の熱源システムで流せる最大冷却水量に対する割合が8%の場合における、負荷の負荷率とシステムCOPとの対応を示すグラフである。
図8(d)は、冷却水の冷却水量が図1の熱源システムで流せる最大冷却水量に対する割合が70%の場合における、負荷の負荷率とシステムCOPとの対応を示すグラフである。
図8(e)は、冷却水の冷却水量が図1の熱源システムで流せる最大冷却水量に対する割合が60%の場合における、負荷の負荷率とシステムCOPとの対応を示すグラフである。
図8(f)は、冷却水の冷却水量が図1の熱源システムで流せる最大冷却水量に対する割合が50%の場合における、負荷の負荷率とシステムCOPとの対応を示すグラフである。
FIG. 8A is a graph showing the correspondence between the load factor of the load and the system COP when the ratio of the cooling water amount to the maximum cooling water amount that can be flowed by the heat source system of FIG. 1 is 100%.
FIG. 8B is a graph showing the correspondence between the load factor of the load and the system COP when the ratio of the cooling water amount to the maximum cooling water amount that can be flowed by the heat source system of FIG. 1 is 90%.
FIG. 8C is a graph showing the correspondence between the load factor of the load and the system COP when the ratio of the cooling water amount to the maximum cooling water amount that can flow in the heat source system of FIG. 1 is 8%.
FIG. 8D is a graph showing the correspondence between the load factor of the load and the system COP when the ratio of the cooling water amount to the maximum cooling water amount that can flow in the heat source system of FIG. 1 is 70%.
FIG. 8E is a graph showing the correspondence between the load ratio of the load and the system COP when the ratio of the cooling water amount to the maximum cooling water amount that can be flowed by the heat source system of FIG. 1 is 60%.
FIG. 8F is a graph showing the correspondence between the load factor of the load and the system COP when the ratio of the cooling water amount to the maximum cooling water amount that can be flowed by the heat source system of FIG. 1 is 50%.
図9は、負荷熱量の負荷率に対応した運転モードM1、運転モードM2及び運転モードM3による熱源システム全体のCOPを示すグラフである。ここで、冷凍機単独運転の線(実線)が運転モードM1を示し、FC運転の線(破線)が運転モードM2及び運転モードM3を示している。
図9(a)は、供給する負荷の負荷率が供給すべき最大負荷熱量の100%の場合における冷凍機単独運転と、FC運転との各々の冷却水の温度TE2に対応する熱源システム全体のCOP(Coefficient Of Performance、熱量製造能力(kW)/熱量を生成するために用いた消費電力量(kW))との関係を示している。
図9(b)は、供給する負荷の負荷率が供給すべき最大負荷熱量の80%の場合における冷凍機単独運転と、FC運転との各々の冷却水の温度TE2に対応する熱源システム全体のCOPとの関係を示している。
図9(c)は、供給する負荷の負荷率が供給すべき最大負荷熱量の60%の場合における冷凍機単独運転と、FC運転との各々の冷却水の温度TE2に対応する熱源システム全体のCOPとの関係を示している。
図9(d)は、供給する負荷の負荷率が供給すべき最大負荷熱量の40%の場合における冷凍機単独運転と、FC運転との各々の冷却水の温度TE2に対応する熱源システム全体のCOPとの関係を示している。
FIG. 9 is a graph showing the COP of the entire heat source system in the operation mode M1, the operation mode M2, and the operation mode M3 corresponding to the load factor of the load heat amount. Here, the line (solid line) for the refrigerator independent operation indicates the operation mode M1, and the line for the FC operation (broken line) indicates the operation mode M2 and the operation mode M3.
FIG. 9A shows the entire heat source system corresponding to the temperature TE2 of the cooling water in each of the refrigerator independent operation and the FC operation when the load factor of the supplied load is 100% of the maximum load heat amount to be supplied. The relationship between COP (Coefficient of Performance, heat production capacity (kW) / power consumption (kW) used to generate heat) is shown.
FIG. 9B shows the entire heat source system corresponding to the temperature TE2 of the cooling water in each of the refrigerator independent operation and the FC operation when the load factor of the supplied load is 80% of the maximum load heat amount to be supplied. The relationship with COP is shown.
FIG. 9C shows the entire heat source system corresponding to the temperature TE2 of the cooling water in each of the refrigerator independent operation and the FC operation when the load factor of the supplied load is 60% of the maximum load heat amount to be supplied. The relationship with COP is shown.
FIG. 9D shows the entire heat source system corresponding to the temperature TE2 of the cooling water in each of the refrigerator independent operation and the FC operation when the load factor of the supplied load is 40% of the maximum load heat amount to be supplied. The relationship with COP is shown.
図9(a)から図9(d)の各々において、横軸が冷却水の温度TE2であり、縦軸がシステム全体のシステムCOPを示している。
また、図9に示すように、冷水を供給する負荷の負荷率(すなわち負荷に供給する負荷熱量)に応じ、冷却水の温度毎に、FC運転の場合と、冷凍機単独で負荷に供給する熱量を製造した場合との熱源システム全体のシステムCOPを算出する。
例えば、運転モードM1の場合、冷凍機効率算出部12は、負荷率毎の負荷熱量を製造する際において、冷凍機の運転台数及びそれぞれの負荷率を求める。
9A to 9D, the horizontal axis represents the cooling water temperature TE2, and the vertical axis represents the system COP of the entire system.
Further, as shown in FIG. 9, according to the load factor of the load for supplying cold water (that is, the amount of load heat supplied to the load), the cooling water is supplied to the load in the case of FC operation and for each cooling water temperature. The system COP of the entire heat source system when the amount of heat is manufactured is calculated.
For example, in the case of the operation mode M1, the refrigerator
例えば、図9(a)において、冷却水温度22℃がFC運転を行うか、冷凍機単独運転を行うかの境界の温度となる。冷却水の温度TE2が22℃以下の場合、FC運転(運転モードM2)におけるシステムCOPが冷凍機単独運転(運転モードM2)におけるシステムCOPを上回っているため、FC運転がされる。一方、冷却水の温度TE2が22℃を超える場合、冷凍機単独運転におけるシステムCOPがFC運転におけるシステムCOPを上回っているため、冷凍機単独運転がされる。 For example, in FIG. 9A, the cooling water temperature of 22 ° C. is the boundary temperature between the FC operation and the refrigerator single operation. When the temperature TE2 of the cooling water is 22 ° C. or lower, the system COP in the FC operation (operation mode M2) is higher than the system COP in the refrigerator single operation (operation mode M2), so the FC operation is performed. On the other hand, when the temperature TE2 of the cooling water exceeds 22 ° C., the system COP in the freezer operation alone exceeds the system COP in the FC operation, and thus the freezer operation is performed.
ステップS7:
熱源運転制御部15は、冷却水量、冷凍機の運転台数、運転している冷凍機の負荷率を組みとする運転条件のデータを、予め設定された所定の範囲において全ての組み合わせ(図7及び図8のデータを得るための組み合わせ)を供給したか否かの判定を行う。
このとき、熱源運転制御部15は、予め設定された所定の範囲における運転条件のデータを全ての組み合わせで供給したと判定すると、処理をステップS8へ進める。
一方、熱源運転制御部15は、予め設定された所定の範囲における運転条件のデータを全ての組み合わせで供給していないと判定すると、処理をステップS5へ戻す。
Step S7:
The heat source
At this time, if the heat source
On the other hand, if it determines with the heat source
ステップS8:
次に、熱源運転制御部15は、冷凍機における製造熱量のCOPの算出が終了したとして、冷却水量、冷凍機の運転台数、運転している冷凍機の負荷率を組みとする運転条件のデータを予め設定された所定の範囲で、繰り返し毎に異なる数値により、総合効率算出部13に対して供給し、処理をステップS9へ進める。
Step S8:
Next, the heat source
ステップS9:
FC(フリークーリング)運転の場合、運転モードM2と運転モードM3とで計算が異なるが、すでに運転モードM3については算出されているため、以下、運転モードM2における条件の求め方を説明する。
運転モードM2の場合、総合効率算出部13は、負荷から戻ってくる冷水の温度差TE1と冷却水の温度TE2との差分である温度差が温度差TE1_2が熱交換機の熱交換可能に設定されている温度差閾値以上であり、かつ負荷に供給する負荷熱量が温度差TE1_2による熱交換機で製造される製造熱量より大きい場合、負荷熱量と製造熱量との差分の熱量を、冷凍機で製造することになる。
総合効率算出部13は、製造熱量を算出し、熱交換機効率算出部11と同様に熱交換機の製造熱容量を得るための消費電力量を算出するとともに、負荷熱量と自身の製造する製造熱量との差熱量を算出する。
Step S9:
In the case of FC (free cooling) operation, calculation differs between the operation mode M2 and the operation mode M3, but since the operation mode M3 has already been calculated, how to obtain the conditions in the operation mode M2 will be described below.
In the case of the operation mode M2, the total
The total
そして、総合効率算出部13は、算出した差熱量に対し、冷凍機効率算出部12と同様に、冷凍機の運転台数及び負荷率毎にCOPを算出し、最も小さなCOPとこの場合の運転台数及び負荷率を求める。そして、総合効率算出部13は、この運転台数及び負荷率における冷凍機、冷水1次ポンプ及び冷却水1次ポンプの合計した消費電力量を求める。
そして、総合効率算出部13は、製造熱量を製造するために要した消費電力量と差熱量を製造するために要した消費電力量を加算した総消費電力量により、負荷熱量を除算して、システムCOPを算出する。
Then, the total
Then, the total
ステップS10:
熱源運転制御部15は、冷却水量、冷凍機の運転台数、運転している冷凍機の負荷率を組みとする運転条件のデータを、予め設定された所定の範囲において全ての組み合わせを供給したか否かの判定を行う。
このとき、熱源運転制御部15は、予め設定された所定の範囲における運転条件のデータを全ての組み合わせで供給したと判定すると、処理をステップS11へ進める。
一方、熱源運転制御部15は、予め設定された所定の範囲における運転条件のデータを全ての組み合わせで供給していないと判定すると、処理をステップS8へ戻す。
Step S10:
Did the heat source
At this time, if it determines with the heat source
On the other hand, if it determines with the heat source
ステップS11:
フリークーリング判定部14は、冷凍機効率算出部12が求めたシステムCOP(運転モードM1)と総合効率算出部13の求めたシステムCOP(運転モードM2)の比較を、冷却水の温度TE2において行う。図9に示すような計算結果においてFC運転あるいは冷凍機単独運転のいずれを行うかの判定を行う。
すなわち、フリークーリング判定部14は、システムCOP(運転モードM1)がシステムCOP(運転モードM2)を超えている場合、運転モードM1の使用を決定し、処理をステップS12へ進める。
一方、フリークーリング判定部14は、システムCOP(運転モードM1)がシステムCOP(運転モードM2)以下である場合、運転モードM2の使用を決定し、処理をステップS13へ進める。
Step S11:
The free
That is, if the system COP (operation mode M1) exceeds the system COP (operation mode M2), the free
On the other hand, when the system COP (operation mode M1) is equal to or lower than the system COP (operation mode M2), the free
ステップS12:
熱源運転制御部15は、冷却水の温度TE2と負荷熱量とともに、この条件における運転モードの種別(運転モードM1)、冷凍機への冷却水量、システムCOP、冷凍機の稼働台数、稼働している冷凍機の負荷率の運転モードデータを、運転モードデータベース17の運転モードテーブルに対して書き込んで記憶させ、処理を終了する。
Step S12:
The heat source
ステップS13:
熱源運転制御部15は、冷却水の温度TE2と負荷熱量とともに、この条件における運転モードの種別(運転モードM2)、冷凍機への冷却水量、熱交換機に対する冷却水量、システムCOP、冷凍機の稼働台数、稼働している冷凍機の負荷率の運転モードデータを、運転モードデータベース17の運転モードテーブルに対して書き込んで記憶させ、処理を終了する。
Step S13:
The heat source
本実施形態による熱源運転ナビゲーションシステム1は、上述したフローチャートの処理を、冷却水の温度E2及び負荷熱量の組み合わせ毎に行い、求められた運転モードとそのときの運転モードデータを記載していくことにより、図1の熱源システムの駆動に用いるための、図5に示す運転モードテーブルを容易に生成することができる。
図1に示す熱源システムにおいて、図示しない制御部が、リアルタイムに冷却水の温度TE2と、負荷熱量とをセンサなどの測定機により検出し、この温度TE2及び負荷熱量に対応する運転モードデータを、運転モードデータベース17の運転モードテーブルから読み出すことにより、容易に熱源システムを最適に稼働させることができる。
The heat source
In the heat source system shown in FIG. 1, a control unit (not shown) detects the temperature TE2 of the cooling water and the load heat amount in real time by a measuring device such as a sensor, and the operation mode data corresponding to the temperature TE2 and the load heat amount is By reading from the operation mode table of the
また、本願実施形態においては、冷水を負荷に供給する冷水1次ポンプ、冷凍機に冷却水を供給する冷却水1次ポンプ、熱交換機に冷水を供給する熱交換機1次ポンプ、熱交換機に冷却水を供給する熱交換機2次ポンプなどの設備の消費電力量を含めたシステムCOPにより、運転モードの判定をしているため、従来に比較してより高い精度で、かつ高速にフリークーリングの処理の可否を省エネルギーの観点から判定することが可能となる。
したがって、本願実施形態によれば、従来に比較してより高速に、かつ精度の高い運転モードで、冷凍機及び熱交換機の運転条件を設定することができる。
In the present embodiment, a cold water primary pump that supplies cold water to the load, a cooling water primary pump that supplies cooling water to the refrigerator, a heat exchanger primary pump that supplies cold water to the heat exchanger, and cooling to the heat exchanger Because the operation mode is determined by the system COP including the power consumption of the equipment such as the secondary pump of the heat exchanger that supplies water, the free cooling process is performed with higher accuracy and higher speed than before. It can be determined from the viewpoint of energy saving.
Therefore, according to the embodiment of the present application, the operating conditions of the refrigerator and the heat exchanger can be set at a higher speed and with a higher accuracy in operation than in the conventional case.
すなわち、フリークーリングを行う際、冷却水の温度TE2が低くなるほど(すなわち冷却塔の周囲温度が低いほど)低温の冷却水が利用でき、熱交換における製造熱量により冷凍機の消費電力量を低減することができる。しかしながら、冷却水の温度TE2が低くなると冷凍機のCOPが向上し、一方、フリークーリングを行う場合に熱交換機102にとともない稼働する熱交換機1次ポンプ106及び熱交換機2次ポンプ107の消費電力量を考慮する必要がある。
フリークーリングが可能でも、熱交換機1次ポンプ106及び熱交換機2次ポンプ107の消費電力量が必要な運転モードM2に比較し、冷凍機単独で運転する運転モードM1の方がシステムCOPが低くなる場合がある。本実施形態は、熱源システム100の全体の消費電力量を考慮したシステムCOPで評価しているため、運転モードM1と運転モードM2とのいずれを用いるかを明確に判定することができる。
In other words, when free cooling is performed, the lower the temperature TE2 of the cooling water (that is, the lower the ambient temperature of the cooling tower), the lower the temperature of the cooling water can be used. be able to. However, when the temperature TE2 of the cooling water is lowered, the COP of the refrigerator is improved. On the other hand, the power consumption of the heat exchanger
Even if free cooling is possible, the system COP is lower in the operation mode M1 in which the refrigerator is operated alone than in the operation mode M2 in which the power consumption of the heat exchanger
また、図2における熱源運転ナビゲーションシステム1の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより熱源システムの効率的な運転をナビゲートする条件を求める処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
Further, a program for realizing the function of the heat source
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供還境(あるいは表示還境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
Further, the “computer system” includes a homepage provision return boundary (or display return boundary) if the WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, and a program that holds a program for a certain period of time are also included. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.
1…熱源運転ナビゲーションシステム
11…熱交換機効率算出部
12…冷凍機効率算出部
13…総合効率算出部
14…フリークーリング判定部
15…熱源運転制御部
16…データベース
17…運転モードデータベース
100…熱源システム
101…冷却塔
102…熱交換機
103_1,103_2,103_3…冷凍機
104_1、104_2,104_3…冷水1次ポンプ
105_1,105_2,105_3…冷却水1次ポンプ
106…熱交換機1次ポンプ
107…熱交換機2次ポンプ
108…冷水(往)ヘッダー
109…冷水(還)ヘッダー
110…冷却水(往)ヘッダー
111…冷却水(還)ヘッダー
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記冷凍機による運転モードM1、前記冷凍機及び前記熱交換機の複合による運転モードM2、前記熱交換機による運転モードM3のいずれかで運転するかを判定するフリークーリング判定部と、
前記冷凍機による運転モードM1における前記熱源システムの全体のCOP(成績係数)であるシステムCOPを算出する冷凍機効率算出部と、
前記熱交換機による運転モードM2における前記システムCOPを算出する熱交換機効率算出部と、
前記冷凍機及び前記熱交換機による運転モードM3における前記システムCOPを算出する総合効率算出部と
を有し、
前記フリークーリング判定部が、前記運転モードM1、前記運転モードM2及び前記運転モードM3のいずれの運転モードで前記熱源システムを動作させるかを、前記運転モードM1、前記運転モードM2及び前記運転モードM3の各々のCOPを比較し、最も低いCOPを有する運転モードを選択する
ことを特徴とする熱源運転ナビゲーションシステム。 A cooling tower that supplies cooling water at a first temperature, a plurality of refrigerators that cool the inflowing cooling water to a predetermined second temperature using the cooling water, and the cooling water is provided for each of the refrigerators. A cooling water pump supplied to the refrigerator, a cooling water pump that is provided for each refrigerator and supplies the cold water to a load, and heat exchange is performed between the incoming cold water and the cooling water, and the temperature of the cold water is set. A heat exchanger to be reduced, a heat exchanger primary pump provided in the heat exchanger and supplying the cooling water to the heat exchanger, and a heat exchanger provided in the heat exchanger and supplying the cold water to the heat exchanger In a heat source system comprising a heat exchanger secondary pump, a heat source operation navigation system that generates an operation pattern of the refrigerator and the heat exchanger,
A free cooling determination unit that determines whether to operate in one of the operation mode M1 by the refrigerator, the operation mode M2 by the combination of the refrigerator and the heat exchanger, or the operation mode M3 by the heat exchanger;
A refrigerator efficiency calculating unit that calculates a system COP that is an overall COP (coefficient of performance) of the heat source system in the operation mode M1 by the refrigerator;
A heat exchanger efficiency calculating unit for calculating the system COP in the operation mode M2 by the heat exchanger;
An overall efficiency calculation unit for calculating the system COP in the operation mode M3 by the refrigerator and the heat exchanger,
The operation mode M1, the operation mode M2, and the operation mode M3 determines whether the free cooling determination unit operates the heat source system in the operation mode M1, the operation mode M2, or the operation mode M3. The operation mode having the lowest COP is selected and the operation mode having the lowest COP is selected.
前記冷却水の第1温度に応じて、前記熱交換機効率算出部が算出した前記熱交換機の製造する製造熱量が、前記負荷に供給する負荷熱量以上である場合、前記熱源システムの運転モードを前記運転モードM3とし、前記製造熱量が前記負荷熱量未満で有る場合、前記熱源システムの運転モードを前記運転モードM1あるいは前記運転モードM2のいずれかと判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の熱源運転ナビゲーションシステム。 The free cooling determination unit,
When the amount of production heat produced by the heat exchanger calculated by the heat exchanger efficiency calculation unit according to the first temperature of the cooling water is equal to or greater than the amount of load heat supplied to the load, the operation mode of the heat source system is set to 2. The heat source according to claim 1, wherein the operation mode of the heat source system is determined to be either the operation mode M <b> 1 or the operation mode M <b> 2 when the operation heat amount is less than the load heat amount. Driving navigation system.
前記冷却水の第1温度及び冷却水量に応じて、前記冷凍機効率算出部が前記冷凍機の稼働台数及び稼働させた冷凍機の負荷率を調整して算出した、運転モードM1における最小のシステムCOPと、
前記冷却水の第1温度及び冷却水量に応じて、前記総合効率算出部が前記熱交換機の製造する製造熱量及び当該製造熱量を製造する際の熱交換機消費電力を算出し、前記負荷熱量から当該製造熱量を減算した差分熱量を、前記冷凍機の稼働台数及び稼働させた冷凍機の負荷率を調整して算出した最小のCOPにおける冷凍機消費電力を求め、熱交換機消費電力及び冷凍機消費電力により求めた運転モードM2における最小のシステムCOPと
を比較し、システムCOPが低い方の運転モードを選択する
ことを特徴とする請求項2に記載の熱源運転ナビゲーションシステム。 The free cooling determination unit,
The minimum system in the operation mode M1 calculated by adjusting the number of operating refrigerators and the load factor of the operated refrigerators according to the first temperature of the cooling water and the amount of cooling water. COP,
In accordance with the first temperature of the cooling water and the amount of cooling water, the total efficiency calculation unit calculates the production heat quantity produced by the heat exchanger and the heat exchanger power consumption when producing the production heat quantity, and the heat consumption from the load heat quantity The heat consumption of the heat exchanger and the power consumption of the refrigerator are obtained by calculating the power consumption of the refrigerator at the minimum COP, which is calculated by adjusting the number of operating refrigerators and the load factor of the operated refrigerator, by subtracting the production heat amount. 3. The heat source operation navigation system according to claim 2, wherein the operation mode M2 obtained by the above is compared with the minimum system COP in the operation mode M2, and the operation mode with the lower system COP is selected.
前記冷凍機効率算出部が、前記運転モードM3におけるシステムCOPを算出する際、製造熱量を製造するための消費電力として、稼働させている前記冷凍機の消費電力と、前記冷却水量に対応した前記冷却塔の消費電力と、前記冷却塔から前記冷凍機に前記冷却水を流入させる前記冷却水ポンプの消費電力と、前記冷凍機から前記負荷に対して前記冷水を送出させ前記冷水1次ポンプの消費電力とを加算した総消費電力を用い、
前記総合効率算出部が、前記運転モードM2におけるシステムCOPを算出する際、前記熱交換機の消費電力と、前記冷却水量に対応した前記冷却塔の消費電力と、前記冷却塔から前記熱交換機に前記冷却水を流入させる前記熱交換機1次ポンプの消費電力と、前記負荷から戻る前記冷水を前記熱交換機に流入させる前記熱交換機2次ポンプの消費電力と、前記冷却塔から前記冷凍機に前記冷却水を流入させる前記冷却水ポンプの消費電力と、前記冷凍機から前記負荷に対して前記冷水を送出させ前記冷水1次ポンプの消費電力とを加算した総消費電力を用いる
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の熱源運転ナビゲーションシステム。 When the heat exchanger efficiency calculation unit calculates the system COP in the operation mode M1, as the power consumption for manufacturing the production heat quantity, the power consumption of the heat exchanger and the consumption of the cooling tower corresponding to the cooling water quantity Power consumption, power consumption of the heat exchanger primary pump that causes the cooling water to flow into the heat exchanger from the cooling tower, and power consumption of the heat exchanger secondary pump that causes the cold water returning from the load to flow into the heat exchanger Using the total power consumption plus
When the refrigerator efficiency calculation unit calculates the system COP in the operation mode M3, as the power consumption for manufacturing the production heat quantity, the power consumption of the refrigerator that is operating and the cooling water amount Power consumption of the cooling tower, power consumption of the cooling water pump that causes the cooling water to flow into the refrigerator from the cooling tower, and supply of the cold water to the load from the refrigerator to cause the cooling water primary pump to Use the total power consumption plus the power consumption.
When the total efficiency calculating unit calculates the system COP in the operation mode M2, the power consumption of the heat exchanger, the power consumption of the cooling tower corresponding to the amount of cooling water, and the cooling tower to the heat exchanger Power consumption of the heat exchanger primary pump that allows cooling water to flow in, power consumption of the heat exchanger secondary pump that causes the cold water returning from the load to flow into the heat exchanger, and cooling from the cooling tower to the refrigerator The total power consumption obtained by adding the power consumption of the cooling water pump to which water flows in and the power consumption of the cold water primary pump by sending the cold water from the refrigerator to the load is used. The heat source operation navigation system according to any one of claims 1 to 3.
フリークーリング判定部が、前記冷凍機による運転モードM1、前記冷凍機及び前記熱交換機の複合による運転モードM2、前記熱交換機による運転モードM3のいずれかで運転するかを判定するフリークーリング判定過程と、
冷凍機効率算出部が、前記冷凍機による運転モードM1における前記熱源システムの全体のCOP(成績係数)であるシステムCOPを算出する冷凍機効率算出部と、
熱交換機効率算出部が、前記熱交換機による運転モードM2における前記システムCOPを算出する熱交換機効率算出過程と、
総合効率算出部が、前記冷凍機及び前記熱交換機による運転モードM3における前記システムCOPを算出する総合効率算出過程と
を有し、
前記フリークーリング判定部が、前記運転モードM1、前記運転モードM2及び前記運転モードM3のいずれの運転モードで前記熱源システムを動作させるかを、前記運転モードM1、前記運転モードM2及び前記運転モードM3の各々のCOPを比較し、最も低いCOPを有する運転モードを選択する
ことを特徴とする熱源運転ナビゲーション方法。 A cooling tower that supplies cooling water at a first temperature, a plurality of refrigerators that cool the inflowing cooling water to a predetermined second temperature using the cooling water, and the cooling water is provided for each of the refrigerators. A cooling water pump supplied to the refrigerator, a cooling water pump that is provided for each refrigerator and supplies the cold water to a load, and heat exchange is performed between the incoming cold water and the cooling water, and the temperature of the cold water is set. A heat exchanger to be reduced, a heat exchanger primary pump provided in the heat exchanger and supplying the cooling water to the heat exchanger, and a heat exchanger provided in the heat exchanger and supplying the cold water to the heat exchanger In a heat source system comprising a heat exchanger secondary pump, a heat source operation navigation method for generating an operation pattern of the refrigerator and the heat exchanger,
A free cooling determination unit that determines whether the free cooling determination unit operates in one of the operation mode M1 by the refrigerator, the operation mode M2 by the combination of the refrigerator and the heat exchanger, or the operation mode M3 by the heat exchanger; ,
A refrigerator efficiency calculation unit that calculates a system COP that is an overall COP (coefficient of performance) of the heat source system in the operation mode M1 by the refrigerator;
A heat exchanger efficiency calculating section for calculating the system COP in the operation mode M2 by the heat exchanger;
A total efficiency calculating unit that calculates the system COP in the operation mode M3 by the refrigerator and the heat exchanger; and
The operation mode M1, the operation mode M2, and the operation mode M3 determines whether the free cooling determination unit operates the heat source system in the operation mode M1, the operation mode M2, or the operation mode M3. The operation mode having the lowest COP is selected and the operation mode having the lowest COP is selected.
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