JP2015190654A - 熱源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱源機の過度な発停の繰り返しを抑制しつつ、適切な運転台数に到達するまでの所要時間を短縮する熱源装置を提供する。
【解決手段】熱源装置１は、熱利用機器９１に供給される熱媒体ＣＨＳの温度を調節する熱源機１１を複数台有する熱源機群１０と、熱源機群１０から熱利用機器９１に供給される熱媒体ＣＨＳの温度を検知する供給熱媒体温度検知器２５と、熱源機群１０を構成する複数台の熱源機１１の運転台数を決定する制御部１２Ａとを備える。制御部１２Ａは、熱源機１１の増段又は減段を行う条件が成立した時から、熱源機１１の増段又は減段を行うまでの負荷確認時間を、熱利用機器９１に供給される熱媒体ＣＨＳの目標温度と供給熱媒体温度検知器２５で検知された供給温度との偏差に応じて変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は熱源装置に関し、特に熱源機の台数制御を行う熱源装置に関する。

冷温水機等の熱源機を用いた空調設備では、熱負荷に応じた熱量の冷温水を供給するため、熱源機を複数台並列に接続し、熱負荷に応じた台数の熱源機を運転する台数制御が行われるものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開平７−３５３８６号公報（図１等）

台数制御を行うシステムでは、熱源機の過度な発停を防止するため、増段又は減段を行う条件が成立してから次に増段又は減段を行うのを一定の時間待機する負荷確認時間が設けられる。しかしながら、負荷確認時間を一定にすると、高負荷条件下でシステムを起動する場合や熱負荷が急変した場合に適切な熱量の冷温水を供給するまでに時間がかかる。仮に、負荷確認時間を短く設定した場合は、熱源機の発停が繰り返されるおそれがある。

本発明は上述の課題に鑑み、熱源機の過度な発停の繰り返しを抑制しつつ、熱源機の適切な運転台数に到達するまでに要する時間を短縮することができる熱源装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る熱源装置は、例えば図１に示すように、熱利用機器９１に供給される熱媒体ＣＨＳの温度を調節する熱源機１１を複数台有する熱源機群１０と；熱源機群１０から熱利用機器９１に供給される熱媒体ＣＨＳの温度を検知する供給熱媒体温度検知器２５と；熱源機群１０を構成する複数台の熱源機１１の運転台数を決定する制御部１２Ａとを備え；制御部１２Ａは、熱源機１１の増段又は減段を行う条件が成立した時から、熱源機１１の増段又は減段を行うまでの負荷確認時間を、熱利用機器９１に供給される熱媒体ＣＨＳの目標温度と供給熱媒体温度検知器２５で検知された温度である供給温度との偏差に応じて変化させるように構成されている。

このように構成すると、負荷確認時間を目標温度と供給温度との偏差に応じて変化させるので、低負荷条件下で起動する場合等では負荷確認時間を長くすることで熱源機の過度な発停の繰り返しを抑制しつつ、高負荷条件下で熱源装置を起動する場合や熱負荷が急変した場合は負荷確認時間を短くすることで熱源機の適切な運転台数に到達するまでに要する時間を短縮することが可能となる。

また、本発明の第２の態様に係る熱源装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様に係る熱源装置１において、熱源機群１０に導入される熱媒体ＣＨＲの温度を検知する導入熱媒体温度検知器２６を備え；制御部１２Ａは、導入熱媒体温度検知器２６で検知された温度の、所定の時間あたりの変化量である温度変化率に応じて、偏差と負荷確認時間との関係を調節するように構成されている。

このように構成すると、熱利用機器における熱負荷の傾向に適した負荷確認時間の設定を行うことができる。

また、本発明の第３の態様に係る熱源装置は、例えば図１、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を参照して示すと、上記本発明の第２の態様に係る熱源装置１において、制御部１２Ａは、熱源機１１を増段するときに、温度変化率が標準値よりも小さい場合（図４（Ａ）中の直線ＶＳ）に偏差における負荷確認時間を標準よりも短くし（図４（Ｂ）中の折線ＰＳ）、温度変化率が標準値よりも大きい場合（図４（Ａ）中の直線ＶＬ）に偏差における負荷確認時間を標準よりも長くする（図４（Ｂ）中の折線ＰＬ）ように構成されている。

このように構成すると、熱源機の過度な発停の繰り返しを抑制しつつ、熱源機の適切な運転台数に到達するまでに要する時間をさらに短縮することができる。

また、本発明の第４の態様に係る熱源装置は、例えば図１、図４（Ａ）及び図４（Ｃ）を参照して示すと、上記本発明の第２の態様又は第３の態様に係る熱源装置１において、制御部１２Ａは、熱源機１１を減段するときに、温度変化率が標準値よりも大きい場合（図４（Ａ）中の直線ＶＬ）に偏差における負荷確認時間を標準よりも短くし（図４（Ｃ）中の折線ＱＬ）、温度変化率が標準値よりも小さい場合（図４（Ａ）中の直線ＶＳ）に偏差における負荷確認時間を標準よりも長くする（図４（Ｃ）中の折線ＱＳ）ように構成されている。

このように構成すると、熱源機の保安装置の作動を回避することができる。

また、本発明の第５の態様に係る熱源装置は、例えば図１、図５を参照して示すと、上記本発明の第１の態様乃至第４の態様のいずれか１つの態様に係る熱源装置１において、制御部１２Ａは、目標温度を、熱利用機器９１が要求する熱媒体ＣＨＳの温度である最終目標温度Ｔｔｆと、供給温度と最終目標温度との間の暫定目標温度Ｔｔｐとに分けて、供給温度が最終目標温度Ｔｔｆよりも前に暫定目標温度Ｔｔｐに到達するように設定する。

このように構成すると、熱利用機器に供給される熱媒体の温度のオーバーシュートを抑制することができる。

また、本発明の第６の態様に係る熱源装置は、例えば図１を参照して示すと、上記本発明の第５の態様に係る熱源装置１において、制御部１２Ａは、供給温度が暫定目標温度に到達するまでの単位時間あたりの供給温度の変化量よりも、供給温度が暫定目標温度を超えてから最終目標温度に到達するまでの単位時間あたりの供給温度の変化量の方が小さくなるように、暫定目標温度及び最終目標温度を設定する。

このように構成すると、熱利用機器に供給される熱媒体の温度がオーバーシュートする確率を低下させることができる。

また、本発明の第７の態様に係る熱源装置として、例えば図１、図５を参照して示すと、上記本発明の第５の態様又は第６の態様に係る熱源装置１において、制御部１２Ａは、暫定目標温度Ｔｔｐが最終目標温度Ｔｔｆに近づくように、暫定目標温度Ｔｔｐを変化させるように構成されることとしてもよい。

このように構成すると、熱利用機器に供給される熱媒体の温度がオーバーシュートする確率をさらに低下させることができる。

本発明によれば、熱源機の過度な発停の繰り返しを抑制しつつ、熱源機の適切な運転台数に到達するまでに要する時間を短縮することができる。

本発明の実施の形態に係る熱源装置の模式的系統図である。 本発明の実施の形態に係る熱源装置における台数制御のフローチャートである。 供給温度及び目標温度の差と負荷確認時間との関係の例を示すグラフである。（Ａ）は増段時に適用されるグラフ、（Ｂ）は減段時に適用されるグラフである。 入口温度変化率に応じて調節した供給温度及び目標温度の差と負荷確認時間との関係の例を示すグラフである。（Ａ）は入口温度変化率を示すグラフ、（Ｂ）は増段時に適用されるグラフ、（Ｃ）は減段時に適用されるグラフである。 オーバーシュート抑制制御を説明するグラフである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。

まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る熱源装置１を説明する。図１は、熱源装置１の模式的系統図である。熱源装置１は、熱媒体としての冷温水ＣＨの温度を調節する熱源機１１を複数台有する熱源機群１０を主要構成機器として備えている。冷温水ＣＨは、熱利用機器としての空調機９１で利用される熱を搬送する媒体であり、空調機９１で冷房が行われるときは冷却された冷水となり、空調機９１で暖房が行われるときは加熱された温水となる。

熱源機群１０は、本実施の形態では、第１熱源機１１Ａ、第２熱源機１１Ｂ、第３熱源機１１Ｃの、同様に構成された３台の熱源機１１を有している。本実施の形態では、同様に構成された３台の熱源機１１について、個別に言及するときは、それぞれ、第１熱源機１１Ａ、第２熱源機１１Ｂ、第３熱源機１１Ｃといい、共通の性質に言及するときは「熱源機１１」と総称する。熱源機１１は、空調機９１から戻ってきた冷温水ＣＨを導入し、導入した冷温水ＣＨの温度を調節して、再び空調機９１へ供給する機器である。以下の説明において、熱源機１１で温度が調節されて空調機９１に供給される冷温水ＣＨを「往冷温水ＣＨＳ」といい、空調機９１で熱が利用された後に熱源機群１０に戻ってくる冷温水ＣＨを「還冷温水ＣＨＲ」といい、両者を区別しない場合は単に「冷温水ＣＨ」ということとする。熱源機１１は、冷温水ＣＨを、必要に応じて冷却又は加熱することができるように構成されている。また、熱源機１１は、冷温水ＣＨの温度を調節する程度（冷却時は低下させる温度幅、加熱時は上昇させる温度幅）を変えることができるように構成されている。換言すれば、熱源機１１は、出力を調節することができる（容量制御ができる）ように構成されている。熱源機１１は、導入する還冷温水ＣＨＲの温度を検知する手段（不図示）、及び供給する往冷温水ＣＨＳの温度を検知する手段（不図示）を有している。

第１熱源機１１Ａには、第１制御盤１２Ａが併設されている。第１制御盤１２Ａは、第１熱源機１１Ａに、冷温水ＣＨを冷却する運転を行わせるか、冷温水ＣＨを加熱する運転を行わせるかを制御することができるように構成されている。また、第１制御盤１２Ａは、第１熱源機１１Ａが有する還冷温水ＣＨＲの温度検知手段及び往冷温水ＣＨＳの温度検知手段（共に不図示）から温度信号を受信して、第１熱源機１１Ａの出力の調節（容量制御）を行うことができるように構成されている。また、第１制御盤１２Ａは、信号ケーブルで接続された他の機器との間で制御信号の授受をすることができ、制御信号を送信した他の機器の動作を制御することができるように構成されている。第１制御盤１２Ａは、他の機器の１つとしての第１冷温水ポンプ１３Ａと信号ケーブルで接続されており、第１冷温水ポンプ１３Ａの発停を制御することができるように構成されている。

第１熱源機１１Ａは、往冷温水ＣＨＳを流す第１往冷温水管１４Ａの一端と、還冷温水ＣＨＲを流す第１還冷温水管１７Ａの一端とがそれぞれ接続されている。第１還冷温水管１７Ａには、第１冷温水ポンプ１３Ａが配設されている。第１熱源機１１Ａは、第１冷温水ポンプ１３Ａの起動により、第１還冷温水管１７Ａを介して還冷温水ＣＨＲを導入し、導入した還冷温水ＣＨＲの温度を調節して往冷温水ＣＨＳとして、第１往冷温水管１４Ａに供給することができるように構成されている。

第２熱源機１１Ｂ及び第３熱源機１１Ｃは、それぞれ、第１熱源機１１Ａと同様に構成されている。第２熱源機１１Ｂには、第２制御盤１２Ｂが併設され、第２往冷温水管１４Ｂの一端と、第２冷温水ポンプ１３Ｂが配設された第２還冷温水管１７Ｂの一端とが接続されている。第２熱源機１１Ｂまわりは、第１熱源機１１Ａまわりと同様に構成されており、第２熱源機１１Ｂまわりの第２制御盤１２Ｂ、第２冷温水ポンプ１３Ｂ、第２往冷温水管１４Ｂ、第２還冷温水管１７Ｂは、それぞれ、第１熱源機１１Ａまわりの第１制御盤１２Ａ、第１冷温水ポンプ１３Ａ、第１往冷温水管１４Ａ、第１還冷温水管１７Ａと同様の作用及び機能を奏するように構成されている。

第３熱源機１１Ｃには、第３制御盤１２Ｃが併設され、第３往冷温水管１４Ｃの一端と、第３冷温水ポンプ１３Ｃが配設された第３還冷温水管１７Ｃの一端とが接続されている。第３熱源機１１Ｃまわりは、第１熱源機１１Ａまわりと同様に構成されており、第３熱源機１１Ｃまわりの第３制御盤１２Ｃ、第３冷温水ポンプ１３Ｃ、第３往冷温水管１４Ｃ、第３還冷温水管１７Ｃは、それぞれ、第１熱源機１１Ａまわりの第１制御盤１２Ａ、第１冷温水ポンプ１３Ａ、第１往冷温水管１４Ａ、第１還冷温水管１７Ａと同様の作用及び機能を奏するように構成されている。なお、第１制御盤１２Ａ、第２制御盤１２Ｂ、第３制御盤１２Ｃは、それぞれ同等の機能を有し、併設された個々の熱源機１１の容量制御を行うことができるほか、熱源機群１０における熱源機１１の台数制御等を司ることができるが、本実施の形態では、第１制御盤１２Ａをマスター制御盤として設定することとし、熱源機群１０における熱源機１１の台数制御等の、熱源装置１全体の制御は第１制御盤１２Ａによって行われることとしている。

一端が第１熱源機１１Ａに接続された第１往冷温水管１４Ａの他端、一端が第２熱源機１１Ｂに接続された第２往冷温水管１４Ｂの他端、一端が第３熱源機１１Ｃに接続された第３往冷温水管１４Ｃの他端は、それぞれ、往ヘッダ１５に接続されている。一端が第１熱源機１１Ａに接続された第１還冷温水管１７Ａの他端、一端が第２熱源機１１Ｂに接続された第２還冷温水管１７Ｂの他端、一端が第３熱源機１１Ｃに接続された第３還冷温水管１７Ｃの他端は、それぞれ、還ヘッダ１６に接続されている。往ヘッダ１５と還ヘッダ１６とは、バイパス管１８で連絡されている。バイパス管１８には、差圧調整弁１９が配設されている。

往ヘッダ１５は、各熱源機１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃから導入された往冷温水ＣＨＳが混合されるように構成されている。往ヘッダ１５には、混合された往冷温水ＣＨＳを流す往短管２４の一端が接続されている。往短管２４の他端には、往冷温水ＣＨＳを空調機９１に導く負荷往管９４が接続されている。負荷往管９４には、往冷温水ＣＨＳを空調機９１に向けて圧送する二次ポンプ９２が配設されている。往短管２４には、往冷温水ＣＨＳの温度を検知する供給温度計２５が設けられている。供給温度計２５は、供給熱媒体温度検知器に相当する。供給温度計２５は、第１制御盤１２Ａと信号ケーブルで接続されており、検知した温度を信号として第１制御盤１２Ａに送信することができるように構成されている。

還ヘッダ１６には、空調機９１から戻ってきた還冷温水ＣＨＲを流す還短管２７の一端が接続されている。還短管２７の他端には、空調機９１から排出された還冷温水ＣＨＲを還ヘッダ１６に導く負荷還管９７が接続されている。還短管２７には、還冷温水ＣＨＲの温度を検知する入口温度計２６が設けられている。入口温度計２６は、導入熱媒体温度検知器に相当する。入口温度計２６は、第１制御盤１２Ａと信号ケーブルで接続されており、検知した温度を信号として第１制御盤１２Ａに送信することができるように構成されている。還ヘッダ１６は、空調機９１から導入した還冷温水ＣＨＲを、第１還冷温水管１７Ａ、第２還冷温水管１７Ｂ、第３還冷温水管１７Ｃのそれぞれに分配することができるように構成されている。

引き続き図１を参照して、熱源装置１の作用を説明する。空調機９１に処理すべき熱負荷が生じて往冷温水ＣＨＳの供給を要求する指令をマスター制御盤である第１制御盤１２Ａが受けたら、第１制御盤１２Ａは、まず第１冷温水ポンプ１３Ａを起動し、次に第１熱源機１１Ａを起動する。第１冷温水ポンプ１３Ａの起動により、冷温水ＣＨが、第１往冷温水管１４Ａ及び第１還冷温水管１７Ａを流動する。流動する冷温水ＣＨは、運転中の第１熱源機１１Ａにおいて温度が調節され、往冷温水ＣＨＳとして第１往冷温水管１４Ａを介して往ヘッダ１５に至る。往ヘッダ１５の往冷温水ＣＨＳは、二次ポンプ９２によって空調機９１に搬送され、空調機９１で往冷温水ＣＨＳが保有する熱が利用される。熱利用が行われた往冷温水ＣＨＳは、空調機９１で冷房が行われるときは温度が上昇し、空調機９１で暖房が行われるときは温度が低下して、還冷温水ＣＨＲとなる。空調機９１から出た還冷温水ＣＨＲは、還ヘッダ１６を介して第１還冷温水管１７Ａを流れ、第１熱源機１１Ａに流入する。第１熱源機１１Ａに流入した還冷温水ＣＨＲは、再び温度が調節されて往冷温水ＣＨＳとなり、往ヘッダ１５に向けて第１往冷温水管１４Ａを流れ、以降、上述の作用を繰り返す。

第１熱源機１１Ａの運転だけでは空調機９１における熱負荷の処理に不十分な場合、第１制御盤１２Ａは、第２冷温水ポンプ１３Ｂ及び第２熱源機１１Ｂを起動し、これらを第１熱源機１１Ａまわりと同様に作用させる。第１熱源機１１Ａ及び第２熱源機１１Ｂの２台の運転でも空調機９１の熱負荷処理に不十分な場合、第１制御盤１２Ａは、第３冷温水ポンプ１３Ｃ及び第３熱源機１１Ｃを起動し、これらを第１熱源機１１Ａまわりと同様に作用させる。他方、複数台の熱源機１１の運転が、空調機９１の熱負荷に照らして余剰となったときは、１台の熱源機１１を停止し、１台の熱源機１１の運転でも余剰となったときは、すべての熱源機１１の運転を停止する。このように、複数台の熱源機１１を、適切に増段あるいは減段して、空調機９１の熱負荷に応じた適切な台数を運転させることとすると、熱源機１１が高効率領域で運転している時間を長くすることができ、好適である。

複数台の熱源機１１を増段あるいは減段して適切な台数を運転させる台数制御では、熱源機１１の過度な発停を防止するため、一般に、空調機９１の熱負荷に照らして熱源機１１の増段又は減段を行う条件が成立してから、実際に増段又は減段を行うまで、所定の時間待機する負荷確認時間が設けられる。負荷確認時間は、従来は一定の時間に設定されていたため、高負荷条件下で起動する場合や空調機９１の熱負荷が急変した場合に、空調機９１の熱負荷に対して適切な台数の熱源機１１が運転されるようになるまでに相当の時間を要していた。他方、起動時における熱源機１１の適切な運転台数に到達するまでの時間を短縮するために、負荷確認時間を短く設定した場合は、例えば系内の保有水量が多く熱源機の増段の効果が現れるまで時間がかかる場合等では、熱源機１１の発停が繰り返されることがあり、熱源機１１の過度な発停を防止するという負荷確認時間を設けた意義が没却されることとなる。このような不都合を回避するため、熱源装置１では、以下のような制御を行うこととしている。

図２は、熱源装置１における台数制御のフローチャートである。以下の説明において、熱源装置１の構成に言及しているときは、適宜図１を参照することとする。なお、熱源装置１の制御は、前述のように、第１制御盤１２Ａ、第２制御盤１２Ｂ、第３制御盤１２Ｃのいずれでも行うことが可能であるが、本実施の形態では、第１制御盤１２Ａをマスター制御盤として設定しており、第１制御盤１２Ａが以下に説明する台数制御を行うように構成されている。第１制御盤１２Ａは、熱源装置１の運転を開始したら、熱源機１１の増段及び減段を行う条件が成立したことを継続するフラグ（以下「条件継続フラグｆ」という。）を０にする（Ｓ１）。次に、供給温度計２５で検知された往冷温水ＣＨＳの温度（供給温度Ｔｓ）及び入口温度計２６で検知された還冷温水ＣＨＲの温度（入口温度Ｔｒ）を信号として受信する（Ｓ２）。

次に、第１制御盤１２Ａは、供給温度Ｔｓと、設計上空調機９１に供給される往冷温水ＣＨＳの温度（目標温度Ｔｔ）とに基づいて、熱源機１１の運転台数を算出する（Ｓ３）。本実施の形態では、冷房時には、供給温度Ｔｓから目標温度Ｔｔを差し引いた温度が１℃を超えるときに熱源機１１の運転台数を１台増加させる条件が成立し、供給温度Ｔｓから目標温度Ｔｔを差し引いた温度が−１℃を下回るときに熱源機１１の運転台数を１台減少させる条件が成立したこととしている。他方、暖房時には、供給温度Ｔｓから目標温度Ｔｔを差し引いた温度が−１℃を下回るときに熱源機１１の運転台数を１台増加させる条件が成立し、供給温度Ｔｓから目標温度Ｔｔを差し引いた温度が１℃を超えるときに熱源機１１の運転台数を１台減少させる条件が成立したこととしている。第１制御盤１２Ａは、熱源機１１の運転台数を算出したら、条件継続フラグｆが１以上か否かを判断し（Ｓ４）、１以上ではない場合は負荷確認時間Ｓｃを算出する（Ｓ５）。

ここで図３を参照して、熱源装置１の台数制御における負荷確認時間Ｓｃについて説明する。図３（Ａ）は、増段時の負荷確認時間Ｓｃを示すグラフであり、図３（Ｂ）は、減段時の負荷確認時間Ｓｃを示すグラフである。両グラフ共、横軸に供給温度Ｔｓと目標温度Ｔｔとの差の絶対値｜Ｔｓ−Ｔｔ｜を取り、縦軸に負荷確認時間Ｓｃを取っている。図３から分かるように、熱源装置１では、絶対値｜Ｔｓ−Ｔｔ｜が小さいほど、換言すれば供給温度Ｔｓが目標温度Ｔｔに近いほど、負荷確認時間Ｓｃが長くなるように、供給温度Ｔｓと目標温度Ｔｔとの差の絶対値｜Ｔｓ−Ｔｔ｜に応じて負荷確認時間Ｓｃを変化させることにしている。このとき、目標温度Ｔｔを基準とすれば、供給温度Ｔｓの目標温度Ｔｔからの偏差に応じて負荷確認時間Ｓｃを変化させることにしているということができる。このようにすることで、供給温度Ｔｓの目標温度Ｔｔまでの差が大きい場合は、短い間隔で熱源機１１の増段又は減段を行い、逆に供給温度Ｔｓの目標温度Ｔｔまでの差が小さい場合は、熱源機１１の増段又は減段を行うまでの間隔を長くして、オーバーシュートの発生を抑制することが可能になる。なお、負荷確認時間Ｓｃは、熱源機１１の同時起動を回避する観点から最低値が設定されており、絶対値｜Ｔｓ−Ｔｔ｜が所定の値以上の領域では、負荷確認時間Ｓｃを最低値に固定することとしている。また、図３（Ｂ）に示す減段時の方が、図３（Ａ）に示す増段時よりも小さい絶対値｜Ｔｓ−Ｔｔ｜となるまで負荷確認時間Ｓｃが最低値となっている。熱源機１１は、冷温水ＣＨの供給過剰を回避するため、適宜定める冷温水ＣＨの温度の上下限値により熱源機１１を停止する保安装置を備えており、増段時と同じ絶対値｜Ｔｓ−Ｔｔ｜と負荷確認時間Ｓｃとの関係で減段を行った場合、保安装置の作動により熱源機１１が停止してしまうおそれがあるため、減段時は、図３（Ｂ）に示すように、より減段しやすい方向に設定している。上述した図３のグラフに示す絶対値｜Ｔｓ−Ｔｔ｜と負荷確認時間Ｓｃとの関係は、あらかじめ第１制御盤１２Ａに記憶されている。

再び図２に戻って、熱源装置１の台数制御の説明を続ける。第１制御盤１２Ａは、図３に示す関係に照らして負荷確認時間Ｓｃを算出したら、熱源機１１の運転台数を算出したとき（Ｓ３）の結果が、熱源機１１の増段を行う条件が成立しているか否か（第１制御盤１２Ａが熱源機１１の増段をすべきと判断したか否か）を判断する（Ｓ６）。増段を行う条件が成立している場合は、条件が成立した時から、工程（Ｓ５）で算出した負荷確認時間Ｓｃが経過したか否かを判断する（Ｓ７）。負荷確認時間Ｓｃが経過していない場合は、条件継続フラグｆに１を加えてから（Ｓ８）、再び供給温度Ｔｓ及び入口温度Ｔｒを検知する工程（Ｓ２）に戻り、熱源機１１の運転台数を算出する工程（Ｓ３）へと進む。そして、条件継続フラグｆが１以上か否かを判断する工程（Ｓ４）において、１以上の場合は、負荷確認時間Ｓｃを算出する工程（Ｓ５）を飛ばして、熱源機１１の増段を行う条件が成立しているか否かを判断する工程（Ｓ６）に進む。

熱源機１１の増段を行う条件が成立しているか否かを判断する工程（Ｓ６）において、増段を行う条件が成立している場合は（条件継続フラグｆが１以上の場合は既に条件成立済みである）、条件が成立した時から、工程（Ｓ５）で算出済み負荷確認時間Ｓｃが経過したか否かを判断し（Ｓ７）、負荷確認時間Ｓｃが経過している場合は、熱源機１１が全台数運転しているか否かを判断する（Ｓ９）。熱源機１１が全台数運転中の場合は、条件継続フラグｆを０にして（Ｓ１０）再び供給温度Ｔｓ及び入口温度Ｔｒを検知する工程（Ｓ２）に戻る。なお、熱源機１１を増段する条件が成立してから負荷確認時間Ｓｃが経過した際に熱源機１１が全台数運転中の場合に、条件継続フラグｆを０にするのは、物理的に増段が不可能な状態で負荷確認時間Ｓｃの経過を待つのではなく、算出された熱源機１１の運転台数（Ｓ３）が変わったときに速やかに新たな負荷確認時間Ｓｃを適用できるようにするためである。熱源機１１が全台数運転しているか否かを判断する工程（Ｓ９）において、運転しているのが全台数ではない場合、第１制御盤１２Ａは熱源機１１の増段を行う（Ｓ１１）。熱源機１１の増段を行ったら、条件継続フラグを０にして（Ｓ１２）、供給温度Ｔｓ及び入口温度Ｔｒを検知する工程（Ｓ２）に戻る。

熱源機１１の増段を行う条件が成立しているか否かを判断する工程（Ｓ６）において、増段を行う条件が成立していない場合は、熱源機１１の減段を行う条件が成立しているか否か（第１制御盤１２Ａが熱源機１１の減段をすべきと判断したか否か）を判断する（Ｓ１３）。減段を行う条件が成立していない場合は、条件継続フラグを０にして（Ｓ１４）、供給温度Ｔｓ及び入口温度Ｔｒを検知する工程（Ｓ２）に戻る。他方、熱源機１１の減段を行う条件が成立しているか否かを判断する工程（Ｓ１３）において、減段を行う条件が成立している場合は、条件が成立した時から、工程（Ｓ５）で算出した負荷確認時間Ｓｃが経過したか否かを判断する（Ｓ１５）。負荷確認時間Ｓｃが経過していない場合は、条件継続フラグｆに１を加えてから（Ｓ１６）、再び供給温度Ｔｓ及び入口温度Ｔｒを検知する工程（Ｓ２）に戻る。他方、負荷確認時間Ｓｃが経過したか否かを判断する工程（Ｓ１５）において、負荷確認時間Ｓｃが経過している場合は、熱源機１１が２台以上運転しているか否かを判断する（Ｓ１７）。２台以上運転している場合、第１制御盤１２Ａは熱源機１１の減段を行う（Ｓ１８）。熱源機１１の減段を行ったら、条件継続フラグを０にして（Ｓ１９）、供給温度Ｔｓ及び入口温度Ｔｒを検知する工程（Ｓ２）に戻る。他方、熱源機１１が２台以上運転しているか否かを判断する工程（Ｓ１７）において、２台以上運転していない場合、第１制御盤１２Ａは最後の１台を停止させ、すなわち熱源機群１０の運転を停止させ（Ｓ２０）、熱源装置１の台数制御を終了する。

以上で説明したように、本実施の形態に係る熱源装置１によれば、供給温度Ｔｓと目標温度Ｔｔとの差が大きいときには、負荷確認時間Ｓｃを短くすることで、適切な台数の熱源機１１が運転されるようになるまでに要する時間を短くすることができる。他方、供給温度Ｔｓと目標温度Ｔｔとの差が小さいときには、負荷確認時間Ｓｃを長くすることで、熱源機１１の過度な発停を抑制することができる。

ところで、適切な台数の熱源機１１が運転されるようになるまでに要する時間や、熱源機１１の過度な発停を効果的に抑制することは、熱源装置１と二次側（空調機９１）とで循環する冷温水ＣＨの量（保有水量）や、二次側（空調機９１）での熱の利用状況等によって変化し得る。例えば、熱源機群１０に導入される還冷温水ＣＨＲの温度の単位時間あたりの変化量（以下「入口温度変化率」という）が大きい場合は、熱源機１１で温度調節後の往冷温水ＣＨＳが目標温度Ｔｔに近くなりやすい傾向にあるため、熱源機１１の増段時は安定性の観点から負荷確認時間Ｓｃを長めにすることが好ましく、熱源機１１の減段時はオーバーシュート抑制の観点から負荷確認時間Ｓｃを短めにすることが好ましい。入口温度変化率が小さい場合は、逆に、熱源機１１の増段時は負荷確認時間Ｓｃを短めにすることが好ましく、熱源機１１の減段時は負荷確認時間Ｓｃを長めにすることができる。

図４に、入口温度変化率に応じて負荷確認時間Ｓｃを調節する場合のグラフを示す。図４（Ａ）は入口温度変化率を示すグラフ、図４（Ｂ）は増段時の負荷確認時間Ｓｃを示すグラフ、図４（Ｃ）は減段時の負荷確認時間Ｓｃを示すグラフである。図４（Ａ）に示す入口温度変化率のグラフは、時間を横軸に取り、入口温度計２６で検知した温度（入口温度Ｔｒ）の変化量を縦軸に取っている。図４（Ａ）中、直線ＶＭは、所定の時間Ｓｐ（例えば６０秒）が経過したときに入口温度ＴｒがΔｔ℃（例えば０．５℃）変化したものであり、これを標準値とする。直線ＶＭは、例えば、熱源機１１の出入口温度差の定格値（例えば５℃差）の１０％が、所定の時間Ｓｐで変化したものと決定することができる。直線ＶＬは、所定の時間Ｓｐが経過したときに入口温度Ｔｒが２×Δｔ℃（例えば１．０℃）変化したものであり、入口温度変化率が標準（直線ＶＭ）よりも大きいことを示している。直線ＶＳは、所定の時間Ｓｐが経過したときに入口温度Ｔｒが１／２×Δｔ℃（例えば０．２５℃）変化したものであり、入口温度変化率が標準（直線ＶＭ）よりも小さいことを示している。

図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示すグラフは、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すグラフと同様、横軸に供給温度Ｔｓと目標温度Ｔｔとの差の絶対値｜Ｔｓ−Ｔｔ｜を取り、縦軸に負荷確認時間Ｓｃを取っている。図４（Ｂ）中の折線ＰＭは、入口温度変化率（図４（Ａ）参照）が標準のとき（直線ＶＭ）の、絶対値｜Ｔｓ−Ｔｔ｜と負荷確認時間Ｓｃとの関係を示しており、図３（Ａ）に示す折線と一致している。折線ＰＬは、入口温度変化率が標準よりも大きいとき（直線ＶＬ）の、絶対値｜Ｔｓ−Ｔｔ｜と負荷確認時間Ｓｃとの関係を示しており、相対的に標準時よりも負荷確認時間Ｓｃを長く設定している。折線ＰＳは、入口温度変化率が標準よりも小さいとき（直線ＶＳ）の、絶対値｜Ｔｓ−Ｔｔ｜と負荷確認時間Ｓｃとの関係を示しており、相対的に標準時よりも負荷確認時間Ｓｃを短く設定している。図４（Ｃ）中の折線ＱＭは、入口温度変化率（図４（Ａ）参照）が標準のとき（直線ＶＭ）の、絶対値｜Ｔｓ−Ｔｔ｜と負荷確認時間Ｓｃとの関係を示しており、図３（Ｂ）に示す折線と一致している。折線ＱＬは、入口温度変化率が標準よりも大きいとき（直線ＶＬ）の、絶対値｜Ｔｓ−Ｔｔ｜と負荷確認時間Ｓｃとの関係を示しており、相対的に標準時よりも負荷確認時間Ｓｃを短く設定している。折線ＱＳは、入口温度変化率が標準よりも小さいとき（直線ＶＳ）の、絶対値｜Ｔｓ−Ｔｔ｜と負荷確認時間Ｓｃとの関係を示しており、相対的に標準時よりも負荷確認時間Ｓｃを長く設定している。

また、オーバーシュートの抑制には、熱源機１１の容量制御を調節することも寄与する。例えば、供給温度Ｔｓと目標温度Ｔｔとの差が大きい場合、熱源機１１の出力を大きくすると、供給温度Ｔｓが目標温度Ｔｔに近づくのが早くなる反面、供給温度Ｔｓが目標温度Ｔｔを通り越してオーバーシュートする可能性がある。そこで、オーバーシュートを抑制するために、以下のように制御するとよい。

図５は、オーバーシュート抑制制御を説明するグラフである。図５に示すグラフは、横軸に時間を取り、縦軸に温度を取っている。図５に示すグラフ中、実測線Ｅｒは供給温度計２５で検知された温度（供給温度Ｔｓ）を示しており、設定値線Ｅｓは往冷温水ＣＨＳの温度の設定値を示している。熱源装置１におけるオーバーシュート抑制制御では、目標温度Ｔｔを、最終目標温度Ｔｔｆと、暫定目標温度Ｔｔｐとに分けている。最終目標温度Ｔｔｆは、空調機９１が要求する往冷温水ＣＨＳの温度であり、図１乃至図４を参照してこれまで説明してきたものの「目標温度Ｔｔ」に相当する。暫定目標温度Ｔｔｐは、供給温度Ｔｓと最終目標温度Ｔｔｆとの間に暫定的に設ける任意の温度である。

図５に示すグラフは、冷温水ＣＨを冷却する場合の例を示している。例えば時刻Ｓ０における温度Ｔ０に見られるように、実測線Ｅｒが示す供給温度Ｔｓは、当初（時刻Ｓ１程度まで）は最終目標温度Ｔｔｆから大きく乖離している。第１制御盤１２Ａは、当初、設定値線Ｅｓが示すように、供給温度Ｔｓと最終目標温度Ｔｔｆとの間の温度Ｔ１を、暫定目標温度Ｔｔｐとして設定している。ここで、最初に暫定目標温度Ｔｔｐとして設定する温度Ｔ１は、供給温度Ｔｓが温度Ｔ１に到達してから熱源機１１の出力を低下させ始めたとしても、その後に供給温度が最終目標温度Ｔｔｆを下回ることがない範囲で、できるだけ最終目標温度Ｔｔｆに近い温度とするとよい。時刻Ｓ１になり、供給温度Ｔｓが、最初に暫定目標温度Ｔｔｐとして設定した温度Ｔ１まで低下すると、第１制御盤１２Ａは、暫定目標温度Ｔｔｐを、単位時間あたりに所定の温度ずつ低くなるように、随時設定し直す。これを、供給温度Ｔｓが最終目標温度Ｔｔｆに到達するまで（図５中時刻Ｓ１から時刻Ｓ２まで）続ける。供給温度Ｔｓが最終目標温度Ｔｔｆに到達した後は、設定値線Ｅｓは最終目標温度Ｔｔｆと一致することとなる。

このように、暫定目標温度Ｔｔｐを徐々に最終目標温度Ｔｔｆに近づけていくことで、供給温度Ｔｓがオーバーシュートする確率を低下させることができる。なお、図５に示すグラフでは、最初に暫定目標温度Ｔｔｐとして設定した温度Ｔ１に供給温度Ｔｓが到達してから、暫定目標温度Ｔｔｐを比例的に（直線的に）最終目標温度Ｔｔｆに向かって下げていくようにしているが、時間経過に伴って単位時間あたりの暫定目標温度Ｔｔｐの低下幅が小さくなるような曲線状に暫定目標温度Ｔｔｐを最終目標温度Ｔｔｆに向かって下げていくようにしてしてもよく、暫定目標温度Ｔｔｐを任意の単位時間は一定に維持して任意の単位時間が経過したときに所定の温度だけ一気に低下させるように階段状に下げていくようにしてもよい。あるいは、暫定目標温度Ｔｔｐを最初に設定した温度Ｔ１のみとし、実測線Ｅｒが温度Ｔ１を通過したときに最終目標温度Ｔｔｆを目指すようにしてもよい。このとき、供給温度Ｔｓが暫定目標温度Ｔｔｐに到達するまでの単位時間あたりの供給温度Ｔｓの変化量よりも、供給温度Ｔｓが暫定目標温度Ｔｔｐ（温度Ｔ１）を超えてから最終目標温度Ｔｔｆに到達するまでの単位時間あたりの供給温度Ｔｓの変化量の方が小さくなるように、暫定目標温度Ｔｔｐ及び最終目標温度Ｔｔｆを設定するとよい。上述のようなオーバーシュート抑制制御は、供給温度Ｔｓと最終目標温度Ｔｔｆとの乖離が大きい傾向にある起動時に行うのが特に効果的であるが、起動時以外の定常運転時に適用することもできる。

以上の説明では、熱源機１１が、状況に応じて冷熱及び温熱のいずれか一方を選択的に生成できるもの（例えば冷温水発生機）であるとしたが、冷熱のみを生成する熱源機（例えば冷凍機）、あるいは温熱のみを生成する熱源機（例えば狭義のヒートポンプ）であってもよい。

以上の説明では、熱源機群１０が、３台の熱源機１１から構成されているとしたが、２台、あるいは５台等、３台以外の複数台の熱源機１１から構成されていてもよい。

以上の説明では、往ヘッダ１５及び還ヘッダ１６を備えていることとしたが、ヘッダに代えて１つの配管（例えば第１往冷温水管１４Ａ）に他の配管を接続することとしてもよい。このとき、他の配管が接続される配管は、合流部分の口径を大きくするとよい。

以上の説明では、熱利用機器が空調機（エアハンドリングユニット）であるとしたが、熱源装置１は、ファンコイルや冷蔵ショーケース等の、空調機以外の機器に往冷温水ＣＨＳを供給することも可能である。

以上の説明では、熱媒体が冷温水ＣＨであるとしたが、冷水又は温水でもよく、あるいは水以外の不凍液等の流体であってもよい。

以上の説明では、第１熱源機１１Ａ、第２熱源機１１Ｂ、第３熱源機１１Ｃの順に運転を開始することとしたが、負荷平準化のために、それまでの累積運転時間が少ないものから順に運転を開始する等、複数の熱源機１１の起動順を適宜変更することとしてもよい。なお、累積運転時間に差がつくような運転を行わせることとすると、複数台の熱源機に同時にメンテナンス時期が到来することを回避することができる。

以上の説明では、供給温度計２５で検知した往冷温水ＣＨＳの温度に基づいて熱源機１１の運転台数を算出することとしたが、入口温度計２６で検知した還冷温水ＣＨＲの温度に基づいて熱源機１１の運転台数を算出することとしてもよい。入口温度計２６で検知した還冷温水ＣＨＲの温度に基づいて熱源機１１の運転台数を算出する場合、典型的には、入口温度計２６で検知した還冷温水ＣＨＲの温度のほか、空調機９１に供給される往冷温水ＣＨＳの目標温度Ｔｔ、熱源機１１の定格仕様温度差、熱源機１１の設置台数から、空調機９１における熱負荷処理に必要な熱源機１１の運転台数が算出される。

以上の説明では、冷房時には、供給温度Ｔｓから目標温度Ｔｔを差し引いた温度が１℃を超えるときに熱源機１１の運転台数を１台増加させる条件が成立し、供給温度Ｔｓから目標温度Ｔｔを差し引いた温度が−１℃を下回るときに熱源機１１の運転台数を１台減少させる条件が成立し、暖房時には、供給温度Ｔｓから目標温度Ｔｔを差し引いた温度が−１℃を下回るときに熱源機１１の運転台数を１台増加させる条件が成立し、供給温度Ｔｓから目標温度Ｔｔを差し引いた温度が１℃を超えるときに熱源機１１の運転台数を１台減少させる条件が成立することとしたが、熱源機１１の増段又は減段を行う条件が成立する温度差は、適宜変更してもよい。

以上の説明では、供給熱媒体温度検知器が、供給温度計２５で構成されていることとしたが、各熱源機１１が有している往冷温水ＣＨＳの温度検知手段（不図示）で構成されていてもよい。この場合、供給温度計２５で検知した温度に代えて、各熱源機１１が有している往冷温水ＣＨＳの温度検知手段（不図示）で検知された温度の平均値を用いることとして、供給温度計２５を省略してもよい。また、導入熱媒体温度検知器が、入口温度計２６で構成されていることとしたが、各熱源機１１が有している還冷温水ＣＨＲの温度検知手段（不図示）で構成されていてもよい。この場合、入口温度計２６で検知した温度に代えて、各熱源機１１が有している還冷温水ＣＨＲの温度検知手段（不図示）で検知された温度の平均値を用いることとして、入口温度計２６を省略してもよい。

以上の説明では、第１制御盤１２Ａが、熱源機１１の台数制御を含む熱源装置１の運転を制御することとしたが、第２制御盤１２Ｂ又は第３制御盤１２Ｃをマスター制御盤として設定して熱源装置１の運転を制御させることとしてもよい。あるいは、第１制御盤１２Ａ、第２制御盤１２Ｂ、第３制御盤１２Ｃは、それぞれ、これらが属する熱源機１１の発停や容量制御等を個別に行うのにとどめ、熱源装置１の制御を行う制御装置を別途設けることとしてもよい。

１ 熱源装置
１０ 熱源機群
１１ 熱源機
１２Ａ 第１制御盤
２５ 供給温度計
２６ 入口温度計
９１ 空調機
ＣＨＳ 往冷温水
Ｔｔｆ 最終目標温度
Ｔｔｐ 暫定目標温度

Claims (6)

1. 熱利用機器に供給される熱媒体の温度を調節する熱源機を複数台有する熱源機群と；
   前記熱源機群から前記熱利用機器に供給される前記熱媒体の温度を検知する供給熱媒体温度検知器と；
   前記熱源機群を構成する複数台の前記熱源機の運転台数を決定する制御部とを備え；
   前記制御部は、前記熱源機の増段又は減段を行う条件が成立した時から、前記熱源機の増段又は減段を行うまでの負荷確認時間を、前記熱利用機器に供給される前記熱媒体の目標温度と前記供給熱媒体温度検知器で検知された温度である供給温度との偏差に応じて変化させるように構成された；
   熱源装置。
2. 前記熱源機群に導入される前記熱媒体の温度を検知する導入熱媒体温度検知器を備え；
   前記制御部は、前記導入熱媒体温度検知器で検知された温度の、所定の時間あたりの変化量である温度変化率に応じて、前記偏差と前記負荷確認時間との関係を調節するように構成された；
   請求項１に記載の熱源装置。
3. 前記制御部は、前記熱源機を増段するときに、前記温度変化率が標準値よりも小さい場合に前記偏差における前記負荷確認時間を標準よりも短くし、前記温度変化率が標準値よりも大きい場合に前記偏差における前記負荷確認時間を標準よりも長くするように構成された；
   請求項２に記載の熱源装置。
4. 前記制御部は、前記熱源機を減段するときに、前記温度変化率が標準値よりも大きい場合に前記偏差における前記負荷確認時間を標準よりも短くし、前記温度変化率が標準値よりも小さい場合に前記偏差における前記負荷確認時間を標準よりも長くするように構成された；
   請求項２又は請求項３に記載の熱源装置。
5. 前記制御部は、前記目標温度を、前記熱利用機器が要求する前記熱媒体の温度である最終目標温度と、前記供給温度と前記最終目標温度との間の暫定目標温度とに分けて、前記供給温度が前記最終目標温度よりも前に前記暫定目標温度に到達するように設定する；
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の熱源装置。
6. 前記制御部は、前記供給温度が前記暫定目標温度に到達するまでの単位時間あたりの前記供給温度の変化量よりも、前記供給温度が前記暫定目標温度を超えてから前記最終目標温度に到達するまでの単位時間あたりの前記供給温度の変化量の方が小さくなるように、前記暫定目標温度及び前記最終目標温度を設定する；
   請求項５に記載の熱源装置。

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