JP2015206543A - 氷蓄熱システム - Google Patents

Abstract

【課題】氷蓄熱システムを有する施設を含むエリアを対象とするデマンドレスポンス対応を実現すること。【解決手段】放熱部３が第１運転モードと第２運転モードの一方の運転モードで放熱運転を実行中であり、且つ、付加放熱部が付加放熱運転を実行中である場合に、第１運転切換条件が満たされると、付加放熱部が運転停止され、放熱部３が第１運転モードと第２運転モードの両方の運転モードで放熱運転させるように構成され、第１運転切換条件は、この氷蓄熱システム１００を有する施設を含めた特定エリアにおける消費電力量が、その特定エリアを対象とするデマンドレスポンス対応として設定される設定電力量を超えることが予想されるタイミングとなる条件に設定されている。【選択図】図４

Description

本発明は、冷熱源からの冷熱を蓄熱する氷蓄熱槽と、その氷蓄熱槽に蓄熱されている冷熱を放熱対象流体に放熱させる放熱運転を行う放熱部とが備えられている氷蓄熱システムに関する。

上記のような氷蓄熱システムでは、例えば、冷熱源からの冷熱を有する不凍液（例えば、ブライン）を氷蓄熱槽の伝熱管に供給し、その伝熱管の外周に製氷することで、氷蓄熱槽に冷熱源からの冷熱を蓄熱している。そして、放熱部が放熱運転を行うことで、氷蓄熱槽に蓄熱されている冷熱を蓄熱槽から取り出して、放熱対象流体としての空調用流体に放熱させて冷房等の空調を行うようにしている（例えば、特許文献１、２参照。）。

上記特許文献１、２に記載のシステムでは、放熱部が、氷蓄熱槽の伝熱管の内部に不凍液を供給することで、氷を伝熱管の内側から融解させて不凍液にて冷熱を取り出し、その取り出した冷熱を放熱対象流体に放熱させる所謂内融式の放熱運転と、氷蓄熱槽の伝熱管の周囲に水等の熱媒体を供給することで、氷を外側から融解させてその融解水を含む熱媒体にて冷熱を取り出し、その取り出した冷熱を放熱対象流体に放熱させる所謂外融式の放熱運転とに切換自在に構成されている。また、放熱部とは別に、冷熱源からの冷熱を有する不凍液から放熱対象流体に放熱させる付加放熱運転を行う付加放熱部が備えられている。

上記特許文献１に記載のシステムでは、放熱部にて外融式の放熱運転を行うとともに、付加放熱部による付加放熱運転を行っている場合に、空調負荷が小さくなると、付加放熱部による付加放熱運転を停止し、放熱部にて外融式と内融式の両方の放熱運転を行うようにしている。

上記特許文献２に記載のシステムでは、放熱部による外融式の放熱運転のみ、或いは、その放熱部による外融式の放熱運転に加えて、付加放熱部による付加放熱運転を行っている場合に、例えば、一日の冷房時間帯の終わり等になると、製氷された氷の全てを融解するために、付加放熱部による付加放熱運転を行わずに、放熱部にて外融式と内融式の両方の放熱運転を行うようにしている。

特開２００６−２９２２６７号公報 特開平１０−２３８８２８号公報

上記のような氷蓄熱システムでは、例えば、夜間等の電力需要の少ない期間に、電力を用いて氷蓄熱槽への蓄熱を行い、昼間等の電力需要の多い期間に、氷蓄熱槽に蓄熱された冷熱を用いて冷房等の空調を行うことで、電力需要の多い期間での需要側での消費電力の低減を図るようにしている。

最近、電力会社等から供給する電力が不足しそうな時に、各需要家への消費電力の削減要求に応じて需要側が消費電力を調整するデマンドレスポンス（ＤＲ、需要応答）技術が注目されている。上記のような氷蓄熱システムは、例えば、複数の店舗を有する商業施設等の施設に備えられていることから、その施設を含めたエリアを対象とし、氷蓄熱システムにて何らかの対策を講じることで、そのエリアデマンドレスポンス対応を実現することが望まれている。しかしながら、上記特許文献１、２に記載のシステムでは、このようなエリアデマンドレスポンス対応については考慮されていなかった。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、この氷蓄熱システムを有する施設を含むエリアを対象とするデマンドレスポンス対応を実現可能な氷蓄熱システムを提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、伝熱管の周囲に製氷して冷熱源からの冷熱を蓄熱する氷蓄熱槽と、
その氷蓄熱槽に蓄熱されている冷熱を放熱対象流体に放熱させる放熱運転を行う放熱部と、
前記冷熱源からの冷熱を前記放熱対象流体に放熱させる付加放熱運転を行う付加放熱部とが備えられ、
前記放熱部は、前記放熱運転として、
前記氷蓄熱槽における前記伝熱管の内部に第１熱搬送流体を供給してその伝熱管の内側から氷を融解させて取り出した冷熱を前記放熱対象流体に放熱させる第１運転モードと、
前記氷蓄熱槽における前記伝熱管の外側に第２熱搬送流体を供給して氷を外側から融解させて取り出した冷熱を前記放熱対象流体に放熱させる第２運転モードとの一方及び両方の運転モードを実行可能であり、
前記放熱部が前記第１運転モードと前記第２運転モードの一方の運転モードで放熱運転を実行中であり、且つ、前記付加放熱部が前記付加放熱運転を実行中である場合に、第１運転切換条件が満たされると、前記付加放熱部が運転停止され、前記放熱部が前記第１運転モードと前記第２運転モードの両方の運転モードで放熱運転させるように構成され、
前記第１運転切換条件は、この氷蓄熱システムを有する施設を含めた特定エリアにおける消費電力量が、その特定エリアを対象とするデマンドレスポンス対応として設定される設定電力量を超えることが予想されるタイミングとなる条件に設定されている点にある。

特定エリアにおける消費電力量が設定電力量を超えることが予想されるタイミングは、その特定エリアに対して、電力会社等から供給する電力が不足しそうなタイミングである。よって、特定エリアに対するエリアデマンドレスポンス対応としては、このようなタイミングにて特定エリアの消費電力を削減するのが望ましい。そこで、本特徴構成では、第１運転切換条件を、特定エリアにおける消費電力量が設定電力量を超えることが予想されるタイミングとなる条件に設定しており、放熱部が第１運転モードと第２運転モードの一方の運転モードで放熱運転を実行中であり、且つ、付加放熱部が付加放熱運転を実行中である場合に、この第１運転切換条件が満たされると、付加放熱部を運転停止させて、冷熱源を作動させるための消費電力等を削減し、特定エリアの消費電力の削減を図るようにしている。また、付加放熱部を運転停止させるだけでなく、放熱部が第１運転モードと第２運転モードの両方の運転モードで放熱運転させるので、付加放熱部を運転停止させる前における放熱対象流体に対する冷熱の放熱量を維持することができる。これにより、例えば、放熱対象流体を用いて冷房を行う場合でも、その空調負荷を十分に賄うことができる。したがって、放熱対象流体を用いた冷房を適切に行いながら、適切なタイミングで特定エリアの消費電力を削減して、その特定エリアに対するエリアデマンドレスポンス対応を実現することができる。

本発明の第２特徴構成は、前記特定エリアにおける消費電力量が前記設定電力量を超えると予測される逼迫要求を外部から受ける受信部が備えられ、その受信部にて受ける逼迫要求に基づいて、前記第１運転切換条件が満たされるか否かが判別されている点にある。

本特徴構成によれば、特定エリアにおける消費電力量が設定電力量を超えると予測される場合には、電力会社等の外部から氷蓄熱システムに逼迫要求が送信されるので、その逼迫要求を受信部にて受信し、その逼迫要求に基づいて第１運転切換条件が満たされるか否かを判別している。このような判別を行うことで、その特定エリアにおいて消費電力を削減すべきタイミングを的確に判別でき、エリアデマンドレスポンス対応としての電力削減を的確に行うことができる。

本発明の第３特徴構成は、前記第１熱搬送流体と前記氷蓄熱槽に供給される前の前記第２熱搬送流体とを熱交換させる第１熱交換部と、
前記第２熱搬送流体と前記放熱対象流体を熱交換させる第２熱交換部とが備えられ、
前記放熱部は、前記第１熱交換部での熱交換及び前記第２熱交換部での熱交換によって前記第１運転モードでの放熱運転を行い、前記第２熱交換部での熱交換によって前記第２運転モードでの放熱運転を行うように構成され、
前記付加放熱部は、前記第１熱交換部での熱交換及び前記第２熱交換部での熱交換によって前記付加放熱運転を行うように構成されている点にある。

本特徴構成によれば、放熱部による第１運転モードでの放熱運転及び付加放熱部による付加放熱運転では、第１熱交換部及び第２熱交換部での２段階の熱交換を行っている。これにより、２つの熱交換部を備えるだけで、放熱部による第１運転モード及び第２運転モードでの放熱運転だけでなく、付加放熱部による付加放熱運転も行うことができ、簡易な回路構成を採用することができる。そして、第１熱交換部では、第１熱搬送流体と氷蓄熱槽に供給される前の第２熱搬送流体とを熱交換させるので、放熱部による第１運転モードでの放熱運転及び付加放熱部による付加放熱運転では、第１熱交換部にて第１熱搬送流体によって第２熱搬送流体を冷却させた後、その第２熱搬送流体を蓄熱槽に戻すことができ、氷蓄熱槽における氷の融解が早まるのを抑制できる。

本発明の第４特徴構成は、前記冷熱源と前記氷蓄熱槽と前記第１熱交換部のうち、前記第１熱搬送流体を通流させる機器を選択自在で前記第１熱搬送流体を循環させる第１循環回路と、
前記氷蓄熱槽と前記第１熱交換部と前記第２熱交換部のうち、前記第２熱搬送流体を通流させる機器を選択自在で前記第２熱搬送流体を循環させる第２循環回路とが備えられ、
前記放熱部は、前記氷蓄熱槽と前記第１熱交換部の間で前記第１熱搬送流体を循環させる状態に前記第１循環回路を切り換え、且つ、前記氷蓄熱槽と前記第１熱交換部と前記第２熱交換部の間で前記第２熱搬送流体を循環させる状態に前記第２循環回路を切り換えて、前記第１運転モードでの放熱運転を行い、
前記氷蓄熱槽と前記第２熱交換部の間で前記第２熱搬送流体を循環させる状態に前記第２循環回路を切り換えて、前記第２運転モードでの放熱運転を行うように構成され、
前記付加放熱部は、前記冷熱源と前記第１熱交換部の間で前記第１熱搬送流体を循環させる状態に前記第１循環回路を切り換え、且つ、前記氷蓄熱槽と前記第１熱交換部と前記第２熱交換部の間で前記第２熱搬送流体を循環させる状態に前記第２循環回路を切り換えて、前記付加放熱運転を行うように構成されている点にある。

本特徴構成によれば、第１循環回路と第２循環回路の２つの循環回路において流体を通流させる機器を切り換えるだけで、放熱部による第１運転モード及び第２運転モードでの放熱運転だけでなく、付加放熱部による付加放熱運転も行うことができ、簡易な回路構成を採用することができる。しかも、放熱部における運転モードの切り換え、及び、付加放熱部における付加放熱運転の切り換えについても、流体を通流させる機器を切り換えるという簡易な動作によって行うことができ、この点からも回路構成の簡素化を図ることができる。

氷蓄熱システムの概略構成図において蓄熱運転での流体の通流状態を示す図 氷蓄熱システムの概略構成図において第２運転モードの放熱運転での流体の通流状態を示す図 氷蓄熱システムの概略構成図において第２運転モードでの放熱運転と付加放熱運転での流体の通流状態を示す図 氷蓄熱システムの概略構成図において第１運転モードと第２運転モードの両方の運転モードでの放熱運転における流体の通流状態を示す図 特定エリアを示す図 別実施形態における氷蓄熱システムの概略構成図

本発明に係る氷蓄熱システムの実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図４は、いずれも、氷蓄熱システム１００の概略構成を示すものであるが、流体が通流する部位が異なるものであり、流体が通流しない部位を細線にて示し、流体が通流する部位を太線にて示している。

この氷蓄熱システム１００は、図１〜図４に示すように、冷熱源１と、その冷熱源１からの冷熱を蓄熱する氷蓄熱槽２と、冷熱源１の冷熱を氷蓄熱槽２に蓄熱させる蓄熱運転を行う蓄熱部７（図１参照）と、氷蓄熱槽２に蓄熱されている冷熱を放熱対象流体Ｈに放熱させる放熱運転を行う放熱部３（図２参照）と、冷熱源１からの冷熱を放熱対象流体Ｈに放熱させる付加放熱運転を行う付加放熱部４（図３参照）とが備えられている。放熱対象流体Ｈについては、例えば、空調用水等の各種の空調用流体を用いることができる。

氷蓄熱システム１００では、熱を搬送する流体として、放熱対象流体Ｈの他に、冷熱源１の冷熱を氷蓄熱槽２に搬送する第１熱搬送流体Ｎ１と、氷蓄熱槽２に蓄熱されている冷熱を放熱対象流体Ｈに搬送する第２熱搬送流体Ｎ２とを有している。詳細な図示は省略するが、氷蓄熱槽２は、第１熱搬送流体Ｎ１を通流させる伝熱管２ａを備えており、その伝熱管２ａに冷熱源１の冷熱を有する第１熱搬送流体Ｎ１を通流させることで、伝熱管２ａの周囲に製氷して冷熱源１からの冷熱を蓄熱するようにしている。第１熱搬送流体Ｎ１は、例えば、ブライン等の不凍液を用いることができ、第２熱搬送流体Ｎ２は、例えば、氷蓄熱槽２において伝熱管２ａの周囲を通流する水を用いることができる。図示は省略するが、伝熱管２ａの外周部等に水を散水する散水部を備え、その散水部から散水された水をも含めて、伝熱管２ａの周囲を通流する水を第２熱搬送流体Ｎ２とすることができる。

第１熱搬送流体Ｎ１についての構成として、第１熱搬送流体Ｎ１と第２熱搬送流体Ｎ２を熱交換させる第１熱交換部５と、冷熱源１と氷蓄熱槽２と第１熱交換部５のうち、第１熱搬送流体Ｎ１を通流させる機器を選択自在で第１熱搬送流体Ｎ１を循環させる第１循環回路１０とが備えられている。第１熱交換部５は、第１熱搬送流体Ｎ１と氷蓄熱槽２に供給される前の第２熱搬送流体Ｎ２を熱交換させるように配置されている。

第１循環回路１０は、冷熱源１、氷蓄熱槽２における伝熱管２ａの内部、第１熱交換部５の順で第１熱搬送流体Ｎ１を循環自在な第１流路部位１１と、第１熱搬送流体Ｎ１を循環通流させる第１循環ポンプ１２とを備えている。第１流路部位１１には、冷熱源１をバイパスさせる第１バイパス部位１３と、氷蓄熱槽２をバイパスさせる第２バイパス部位１４と、第１熱交換部５をバイパスさせる第３バイパス部位１５との３つのバイパス部位の夫々が分岐合流接続されている。各バイパス部位１３、１４、１５の分岐箇所には、図示は省略するが、三方弁等の切換弁が備えられており、この切換弁を切り換えることで、冷熱源１と氷蓄熱槽２と第１熱交換部５のうち、第１熱搬送流体Ｎ１を通流させる機器を選択できるようになっている。第１循環ポンプ１２は、第１流路部位１１において第２バイパス部位１４の合流箇所と第１バイパス部位１３の分岐箇所との間の部位に配置されている。

第２熱搬送流体Ｎ２についての構成として、第２熱搬送流体Ｎ２と放熱対象流体Ｈを熱交換させる第２熱交換部６と、氷蓄熱槽２と第１熱交換部５と第２熱交換部６のうち、第２熱搬送流体Ｎ２を通流させる機器を選択自在で第２熱搬送流体Ｎ２を循環させる第２循環回路２０とが備えられている。

第２循環回路２０は、氷蓄熱槽２における伝熱管２ａの外部、第２熱交換部６、第１熱交換部５の順で第２熱搬送流体Ｎ２を循環自在な第２流路部位２１と、第２熱搬送流体Ｎ２を循環通流させる第２循環ポンプ２２とを備えている。第２流路部位２１には、第１熱交換部５をバイパスさせる第４バイパス部位２３が分岐合流接続されている。この第４バイパス部位２３の分岐箇所には、図示は省略するが、三方弁等の切換弁が備えられており、この切換弁を切り換えることで、第１熱交換部５に第２熱搬送流体Ｎ２を通流させるか否かを選択できるようになっている。第２循環ポンプ２２は、第２流路部位２１において氷蓄熱槽２と第２熱交換部６の間の部位に配置されている。

放熱対象流体Ｈについての構成として、第２熱交換部６を通過した放熱対象流体Ｈを空調装置３１に供給する空調側回路３０が備えられている。この空調側回路３０は、図示は省略するが、例えば、第２熱交換部６を通過した放熱対象流体Ｈを複数の空調装置３１に分配供給し、複数の空調装置３１の夫々を通過した放熱対象流体Ｈを合流させて第２熱交換部６に供給する循環回路として構成することができる。空調装置３１については、例えば、供給される放熱対象流体Ｈを通流させるコイルと、そのコイルに空調用空気を供給するファンとを有するファンコイルユニットを用いることができ、コイルにて空調された空調用空気を空調対象空間に供給するようにしている。

図示のものでは、空調装置３１からの戻り側の放熱対象流体Ｈをそのまま第２熱交換部６に供給するようにしているが、例えば、図示は省略するが、空調側回路３０には、放熱対象流体Ｈの通流方向で第２熱交換部６よりも上流側に補助の冷熱源を備え、その補助の冷熱源にて第２熱交換部６に供給する前の放熱対象流体Ｈを冷却し、その冷却後の放熱対象流体Ｈを第２熱交換部６に供給することもできる。

蓄熱部７は、第１循環回路１０において第１熱搬送流体Ｎ１を通流させる機器を切り換えることで、蓄熱運転を行うように構成されている。図１に示すように、蓄熱運転では、蓄熱部７が、冷熱源１と氷蓄熱槽２の間で第１熱搬送流体Ｎ１を循環させる状態に第１循環回路１０を切り換えている。つまり、第１循環回路１０では、第３バイパス部位１５により第１熱交換部５をバイパスする状態で第１流路部位１１にて冷熱源１と氷蓄熱槽２の間で第１熱搬送流体Ｎ１を循環させている。これにより、冷熱源１の冷熱を有する第１熱搬送流体Ｎ１を氷蓄熱槽２の伝熱管２ａに供給して、その伝熱管２ａの周囲に氷を製氷している。

放熱部３の放熱運転としては、放熱部３が第１循環回路１０及び第２循環回路２０において熱搬送流体Ｎ１、Ｎ２を通流させる機器を切り換えることで、第１運転モードと第２運転モードの一方及び両方の運転モードを実行可能に構成されている。第１運転モードは、所謂内融式であり、図４に示すように、氷蓄熱槽２における伝熱管２ａの内部に第１熱搬送流体Ｎ１を供給してその伝熱管２ａの内側から氷を融解させて取り出した冷熱を放熱対象流体Ｈに放熱させている。第２運転モードは、所謂外融式であり、図２に示すように、氷蓄熱槽２における伝熱管２ａの外側に第２熱搬送流体Ｎ２を供給して氷を外側から融解させて取り出した冷熱を放熱対象流体Ｈに放熱させている。

第１運転モードでは、図４に示すように、放熱部３が、氷蓄熱槽２と第１熱交換部５の間で第１熱搬送流体Ｎ１を循環させる状態に第１循環回路１０を切り換え、且つ、氷蓄熱槽２と第１熱交換部５と第２熱交換部６の間で第２熱搬送流体Ｎ２を循環させる状態に第２循環回路２０を切り換えている。つまり、第１循環回路１０では、第１バイパス部位１３により冷熱源１をバイパスする状態で第１流路部位１１にて氷蓄熱槽２と第１熱交換部５の間で第１熱搬送流体Ｎ１を循環させている。第２循環回路２０では、第４バイパス部位２３に通流させずに第２流路部位２１にて氷蓄熱槽２と第１熱交換部５と第２熱交換部６の間で第２熱搬送流体Ｎ２を循環させている。これにより、氷蓄熱槽２の冷熱を第１熱搬送流体Ｎ１にて取り出し、その第１熱搬送流体Ｎ１によって第１熱交換部５において第２熱搬送流体Ｎ２を冷却し、その冷却された第２熱搬送流体Ｎ２によって第２熱交換部６において放熱対象流体Ｈを冷却している。

第２運転モードでは、図２に示すように、放熱部３が、氷蓄熱槽２と第２熱交換部６の間で第２熱搬送流体Ｎ２を循環させる状態に第２循環回路２０を切り換えている。つまり、第２循環回路２０では、第４バイパス部位２３により第１熱交換部５をバイパスする状態で第２流路部位２１にて氷蓄熱槽２と第２熱交換部６の間で第２熱搬送流体Ｎ２を循環させている。これにより、第２運転モードでは、氷蓄熱槽２の冷熱を第２熱搬送流体Ｎ２にて取り出し、その第２熱搬送流体Ｎ２によって第２熱交換部６において放熱対象流体Ｈを冷却している。

付加放熱部４の付加放熱運転においても、図３に示すように、付加放熱部４が、冷熱源１と第１熱交換部５の間で第１熱搬送流体Ｎ１を循環させる状態に第１循環回路１０を切り換え、且つ、氷蓄熱槽２と第１熱交換部５と第２熱交換部６の間で第２熱搬送流体Ｎ２を循環させる状態に第２循環回路２０を切り換えている。つまり、第１循環回路１０では、第２バイパス部位１４により氷蓄熱槽２をバイパスする状態で第１流路部位１１にて冷熱源１と第１熱交換部５の間で第１熱搬送流体Ｎ１を循環させている。第２循環回路２０では、第４バイパス部位２３に通流させずに第２流路部位２１にて氷蓄熱槽２と第１熱交換部５と第２熱交換部６の間で第２熱搬送流体Ｎ２を循環させている。これにより、冷熱源１の冷熱を有する第１熱搬送流体Ｎ１によって第１熱交換部５において第２熱搬送流体Ｎ２を冷却し、その冷却された第２熱搬送流体Ｎ２によって第２熱交換部６において放熱対象流体Ｈを冷却している。

このように、第１循環回路１０及び第２循環回路２０において熱搬送流体Ｎ１、Ｎ２を通流させる機器を切り換えるだけで、放熱部３による第１運転モードと第２運転モードの切り換えだけでなく、付加放熱部４による付加放熱運転、及び、蓄熱部７による蓄熱運転にも切り換えることができる。これにより、第１熱搬送流体Ｎ１を通流させる第１循環回路１０、及び、第２熱搬送流体Ｎ２を通流させる第２循環回路２０を備えるという回路構成として簡易な構成を採用しがら、蓄熱運転、放熱運転、及び、付加放熱運転の夫々を適切に行うことができる。

氷蓄熱システム１００には、蓄熱部７、放熱部３、及び、付加放熱部４の運転を制御する運転制御部４０が備えられている。運転制御部４０は、蓄熱用設定条件が満たされていると判別すると、図１に示すように、蓄熱部７による蓄熱運転を行うようにしている。この蓄熱運転では、例えば、冷熱源１を通過した第１熱搬送流体Ｎ１の温度が蓄熱用設定温度（例えば、−３℃）になるように冷熱源１にて与える冷熱量を調整しており、その蓄熱用設定温度の第１熱搬送流体Ｎ１が伝熱管２ａに供給されて、その伝熱管２ａの周囲に製氷されている。蓄熱用設定条件をどのような条件に設定するかは適宜変更が可能であるが、例えば、夜間の時間帯となった場合に、その蓄熱用設定条件が満たされるように時間帯に応じて設定することができる。また、人為操作式のスイッチのＯＮ操作等、人為的な蓄熱運転の要求があった場合にも、蓄熱用設定条件が満たされるように設定することもできる。

運転制御部４０は、空調装置３１が運転中であるか否かを監視しており、図２に示すように、空調装置３１の運転中には放熱部３による第２運転モードでの放熱運転を行うようにしている。この第２運転モードの放熱運転における流体の温度変化について説明すると、例えば、氷蓄熱槽２から取り出された第２熱搬送流体Ｎ２の温度が１℃となり、第２熱交換部６に供給される放熱対象流体Ｈの温度が１２．５℃となっている。そして、第２熱交換部６での熱交換によって、第２熱交換部６を通過した第２熱搬送流体Ｎ２の温度が１１．５℃に上昇し、第２熱交換部６を通過した放熱対象流体Ｈの温度が７℃に低下する。これにより、空調装置３１には、十分に低温の７℃の放熱対象流体Ｈが供給され、冷房を適切に行うことができる。

運転制御部４０は、放熱部３による第２運転モードでの放熱運転を行っている場合（図２参照）に、付加用設定条件が満たされると、図３に示すように、その放熱部３による第２運転モードでの放熱運転に加えて、付加放熱部４による付加放熱運転を行うようにしている。付加用設定条件は、空調装置３１における空調負荷が設定負荷よりも大きくなると、その付加用設定条件が満たされるように設定されている。

このようにして、運転制御部４０は、空調装置３１の運転に伴って放熱部３による第２運転モードでの放熱運転を行い、空調装置３１における空調負荷が設定負荷よりも大きいか否かを判別している。そして、運転制御部４０は、空調装置３１における空調負荷が設定負荷以下であると、放熱部３による第２運転モードでの放熱運転を行っている状態を継続し、空調装置３１における空調負荷が設定負荷よりも大きくなると、放熱部３による第２運転モードでの放熱運転に加えて、付加放熱部４による付加放熱運転を行う。

第２運転モードの放熱運転と付加放熱運転の同時運転における流体の温度変化について説明する。例えば、氷蓄熱槽２から取り出された第２熱搬送流体Ｎ２の温度が１℃となり、第２熱交換部６に供給される放熱対象流体Ｈの温度が１２．５℃となっている。そして、第２熱交換部６での熱交換によって、第２熱交換部６を通過した第２熱搬送流体Ｎ２の温度が１１．５℃に上昇し、第２熱交換部６を通過した放熱対象流体Ｈの温度が７℃に低下する。これにより、空調装置３１には、十分に低温の７℃の放熱対象流体Ｈが供給され、冷房を適切に行うことができる。また、１１．５℃の第２熱搬送流体Ｎ２は、そのまま氷蓄熱槽２に戻されるのではなく、第１熱交換部５での熱交換によって、５℃の第１熱搬送流体Ｎ１にて６℃まで低下され、その６℃の第２熱搬送流体Ｎ２が氷蓄熱槽２に戻され、氷蓄熱槽２の氷の融解が早まるのを抑制できる。ここで、冷熱源１は、冷熱源１を通過した第１熱搬送流体Ｎ１の温度が蓄熱用設定温度（例えば、−３℃）よりも高温の付加設定温度（例えば、５℃）になるように冷熱源１にて与える冷熱量を調整している。

運転制御部４０は、放熱部３による第２運転モードでの放熱運転に加えて、付加放熱部４による付加放熱運転を行っている場合（図３参照）に、第１運転切換条件が満たされると、図４に示すように、付加放熱部４による付加放熱運転を運転停止し、放熱部３による第１運転モードと第２運転モードの両方の運転モードでの放熱運転を行うようにしている。

この両方の運転モードでの放熱運転における流体の温度変化について説明する。例えば、氷蓄熱槽２から取り出された第２熱搬送流体Ｎ２の温度が１℃となり、第２熱交換部６に供給される放熱対象流体Ｈの温度が１２．５℃となっている。そして、第２熱交換部６での熱交換によって、第２熱交換部６を通過した第２熱搬送流体Ｎ２の温度が１１．５℃に上昇し、第２熱交換部６を通過した放熱対象流体Ｈの温度が７℃に低下する。これにより、空調装置３１には、十分に低温の７℃の放熱対象流体Ｈが供給され、冷房を適切に行うことができる。また、１１．５℃の第２熱搬送流体Ｎ２は、そのまま氷蓄熱槽２に戻されるのではなく、第１熱交換部５での熱交換によって、５℃の第１熱搬送流体Ｎ１にて６℃まで低下され、その６℃の第２熱搬送流体Ｎ２が氷蓄熱槽２に戻され、氷蓄熱槽２の氷の融解が早まるのを抑制できる。

第１運転切換条件について説明を加える。図５に示すように、例えば、氷蓄熱システム１００を有する施設２００及びその施設２００の周辺地域Ｒ１を含めたエリアを特定エリアＲ２としており、第１運転切換条件は、その特定エリアＲ２における消費電力量が設定電力量を超えることが予想されるタイミングとなる条件に設定されている。この実施形態では、例えば、複数の店舗を有する商業施設等の大型施設２００に氷蓄熱システム１００を備えており、その大型施設２００とその大型施設２００の周辺の住居や施設を含む周辺地域Ｒ１を１つの特定エリアＲ２としている。どれだけの広さの地域を特定エリアＲ２とするかについては、例えば、電力会社からどのようなエリアを１つの供給範囲として電力供給を行っているかに基づいて設定することができる。また、特定エリアＲ２については、施設２００を含むエリアであればよく、施設２００とその施設２００とは離れたエリアとを特定エリアＲ２とすることもでき、施設２００とその施設２００に隣接するエリアに限るものではない。

ここで、設定電力量は、特定エリアＲ２を対象とするデマンドレスポンス対応として、その特定エリアＲ２に対して供給可能な電力量を基準として設定することができる。また、特定エリアＲ２を対象とするデマンドレスポンス対応として、消費電力の目標削減量が設定されている場合には、現在の消費電力量から目標削減量だけ減算した電力量等、現在の消費電力量と目標削減量に基づいて設定することもできる。

氷蓄熱システム１００には、特定エリアＲ２における消費電力量が設定電力量を超えると予測される逼迫要求Ｔを電力会社等の外部Ｇから受ける受信部４１が備えられており、その受信部４１にて受ける逼迫要求Ｔに基づいて、第１運転切換条件が満たされるか否かが判別されている。

特定エリアＲ２における消費電力量が設定電力量を超えると予測される場合には、電力会社等の外部Ｇから氷蓄熱システム１００に逼迫要求Ｔが送信される。この逼迫要求Ｔには、例えば、特定エリアＲ２における消費電力量が設定電力量を超えると予測される逼迫時間帯と、その消費電力の削減目標量等の各種の情報が含まれている。氷蓄熱システム１００では、その逼迫要求Ｔを受信部４１にて受信すると、逼迫要求Ｔに含まれた逼迫時間帯になると第１運転切換条件が満たされたとして、付加放熱部４による付加放熱運転を運転停止し、放熱部３による第１運転モードと第２運転モードの両方の運転モードでの放熱運転を行うようにしている。そして、逼迫時間帯の間は、図４に示すように、放熱部３による第１運転モードと第２運転モードの両方の運転モードでの放熱運転を行い、逼迫時間帯から外れると、図３に示すように、放熱部３による第２運転モードでの放熱運転と付加放熱部４による付加放熱運転を行う状態に運転を切り換えている。

また、逼迫要求Ｔに逼迫時間帯が含まれていない場合でも、例えば、逼迫要求Ｔを受信部４１にて受信した時点を基準として、その受信時点から設定時間の間を逼迫時間帯として設定することで、第１運転切換条件を満たしているか否かの判別を行うことができる。

ここで、第１運転切換条件を満たしているか否かの判別、及び、それに伴う放熱部３による第１運転モードと第２運転モードの両方の運転モードでの放熱運転を行う状態への運転切換については、例えば、受信部４１にて逼迫要求Ｔを受信すると、運転制御部４０が、自動的に、第１運転切換条件が満たされたか否かの判別を行い、それに伴う運転切換についても運転制御部４０が自動的に行うことができる。これに加えて又はこれに代えて、受信部４１にて逼迫要求Ｔを受信すると、氷蓄熱システム１００の管理者等が、第１運転切換条件が満たされたか否かを判別し、それに伴う運転切換についても、管理者等が運転切換を行うための運転切換指令を運転制御部４０に与えることができる。

このようにして、氷蓄熱システム１００では、電力会社等の外部Ｇからの逼迫要求Ｔに応じて、付加放熱部４による付加放熱運転を運転停止させ、放熱部３による第１運転モードと第２運転モードの両方の運転モードでの放熱運転を行う状態に運転切換を行うことで、空調装置３１の空調負荷に対応した冷房を行いながら、消費電力の削減を図ることができる。外部Ｇからの逼迫要求Ｔは、特定エリアＲ２における消費電力量が設定電力量を超えると予測される場合に送信されることから、その特定エリアＲ２を対象とするエリアデマンドレスポンス対応として、最適なタイミングにて消費電力の削減を図ることができる。例えば、複数の店舗を有する商業施設等の大型施設２００に氷蓄熱システム１００を備えている場合には、特定エリアＲ２全体での消費電力に対して、この氷蓄熱システム１００の消費電力が占める割合が大きいことから、氷蓄熱システム１００の消費電力を適切なタイミングで削減することで、特定エリアＲ２を対象とするエリアデマンドレスポンス対応を効果的に実現することができる。

また、氷蓄熱システム１００では、電力会社等の外部Ｇからの逼迫要求Ｔに応じて、付加放熱部４による付加放熱運転を運転停止させ、放熱部３による第１運転モードと第２運転モードの両方の運転モードでの放熱運転を行う状態に運転切換を行うときに、周辺地域Ｒ１に対して施設２００への来店を促す来店促進情報を発信することができる。このような発信を行い、周辺地域Ｒ１の居住者が施設２００に来店することで、周辺地域Ｒ１の住居や施設における消費電力の削減も図ることができ、エリアデマンドレスポンス対応の実現に有用なものとなる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、第１熱交換部５が、第２循環回路２０において第２熱搬送流体の通流方向で氷蓄熱槽２の手前に配置されて、第１熱搬送流体と氷蓄熱槽２に供給される前の第２熱搬送流体を熱交換させている。これに代えて、図６に示すように、第１熱交換部５を、空調側回路３０において放熱対象流体Ｈの通流方向で第２熱交換部６の手前に配置し、第１熱搬送流体と第２熱交換部６に供給される前の第２熱搬送流体を熱交換させることもできる。

（２）上記実施形態では、第１運転切換条件が満たされているか否かを判別するに当たり、付加放熱部４による付加放熱運転に加えて、放熱部３による第２運転モードでの放熱運転を行っているが、この放熱部３による放熱運転は、第２運転モードに限るものではなく、第１運転モードでもよい。つまり、第１運転切換条件が満たされているか否かを判別するに当たり、付加放熱部４による付加放熱運転に加えて、第１運転モードと第２運転モードの一方の運転モードにて放熱部３を放熱運転させているものであればよい。

本発明は、氷蓄熱システムを有する施設を含むエリアを対象とするデマンドレスポンス対応を実現可能な各種の氷蓄熱システムに適用可能である。

１ 冷熱源
２ 氷蓄熱槽
２ａ 伝熱管
３ 放熱部
４ 付加放熱部
５ 第１熱交換部
６ 第２熱交換部
１０ 第１循環回路
２０ 第２循環回路
４１ 受信部
１００ 氷蓄熱システム
２００ 施設
Ｎ１ 第１熱搬送流体
Ｎ２ 第２熱搬送流体
Ｈ 放熱対象流体
Ｒ１ 周辺地域
Ｒ２ 特定エリア
Ｇ 外部

Claims (4)

1. 伝熱管の周囲に製氷して冷熱源からの冷熱を蓄熱する氷蓄熱槽と、
   その氷蓄熱槽に蓄熱されている冷熱を放熱対象流体に放熱させる放熱運転を行う放熱部と、
   前記冷熱源からの冷熱を前記放熱対象流体に放熱させる付加放熱運転を行う付加放熱部とが備えられ、
   前記放熱部は、前記放熱運転として、
   前記氷蓄熱槽における前記伝熱管の内部に第１熱搬送流体を供給してその伝熱管の内側から氷を融解させて取り出した冷熱を前記放熱対象流体に放熱させる第１運転モードと、
   前記氷蓄熱槽における前記伝熱管の外側に第２熱搬送流体を供給して氷を外側から融解させて取り出した冷熱を前記放熱対象流体に放熱させる第２運転モードとの一方及び両方の運転モードを実行可能であり、
   前記放熱部が前記第１運転モードと前記第２運転モードの一方の運転モードで放熱運転を実行中であり、且つ、前記付加放熱部が前記付加放熱運転を実行中である場合に、第１運転切換条件が満たされると、前記付加放熱部が運転停止され、前記放熱部が前記第１運転モードと前記第２運転モードの両方の運転モードで放熱運転させるように構成され、
   前記第１運転切換条件は、この氷蓄熱システムを有する施設を含めた特定エリアにおける消費電力量が、その特定エリアを対象とするデマンドレスポンス対応として設定される設定電力量を超えることが予想されるタイミングとなる条件に設定されている氷蓄熱システム。
2. 前記特定エリアにおける消費電力量が前記設定電力量を超えると予測される逼迫要求を外部から受ける受信部が備えられ、その受信部にて受ける逼迫要求に基づいて、前記第１運転切換条件が満たされるか否かが判別されている請求項１に記載の氷蓄熱システム。
3. 前記第１熱搬送流体と前記氷蓄熱槽に供給される前の前記第２熱搬送流体とを熱交換させる第１熱交換部と、
   前記第２熱搬送流体と前記放熱対象流体を熱交換させる第２熱交換部とが備えられ、
   前記放熱部は、前記第１熱交換部での熱交換及び前記第２熱交換部での熱交換によって前記第１運転モードでの放熱運転を行い、前記第２熱交換部での熱交換によって前記第２運転モードでの放熱運転を行うように構成され、
   前記付加放熱部は、前記第１熱交換部での熱交換及び前記第２熱交換部での熱交換によって前記付加放熱運転を行うように構成されている請求項１又は２に記載の氷蓄熱システム。
4. 前記冷熱源と前記氷蓄熱槽と前記第１熱交換部のうち、前記第１熱搬送流体を通流させる機器を選択自在で前記第１熱搬送流体を循環させる第１循環回路と、
   前記氷蓄熱槽と前記第１熱交換部と前記第２熱交換部のうち、前記第２熱搬送流体を通流させる機器を選択自在で前記第２熱搬送流体を循環させる第２循環回路とが備えられ、
   前記放熱部は、前記氷蓄熱槽と前記第１熱交換部の間で前記第１熱搬送流体を循環させる状態に前記第１循環回路を切り換え、且つ、前記氷蓄熱槽と前記第１熱交換部と前記第２熱交換部の間で前記第２熱搬送流体を循環させる状態に前記第２循環回路を切り換えて、前記第１運転モードでの放熱運転を行い、
   前記氷蓄熱槽と前記第２熱交換部の間で前記第２熱搬送流体を循環させる状態に前記第２循環回路を切り換えて、前記第２運転モードでの放熱運転を行うように構成され、
   前記付加放熱部は、前記冷熱源と前記第１熱交換部の間で前記第１熱搬送流体を循環させる状態に前記第１循環回路を切り換え、且つ、前記氷蓄熱槽と前記第１熱交換部と前記第２熱交換部の間で前記第２熱搬送流体を循環させる状態に前記第２循環回路を切り換えて、前記付加放熱運転を行うように構成されている請求項３に記載の氷蓄熱システム。

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