JP2016038189A - Load distributing system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、負荷分配システムに関する。 The present invention relates to a load distribution system.
従来より、可変速圧縮機を有する熱源機と定速圧縮機を有する熱源機又は吸収式熱源機とが並列に配置されており、利用側設備から要求される負荷に応じて各熱源機の駆動を制御するシステムがある。ここで、定速圧縮機を有する熱源機又は吸収式熱源機は、可変速圧縮機を有する熱源機よりも定格能力で駆動される際の運転効率が格段によいことが知られている。一方、部分負荷時には、定速圧縮機を有する熱源機又は吸収式熱源機は、運転効率が低下するため、可変速圧縮機を有する熱源機よりも運転効率が下回ることがある。このため、各熱源機を組み合わせて使用する場合には、利用側設備から要求される負荷に応じて各熱源機の負荷の配分を変化させることで、システム全体のエネルギー効率を向上させるという従来技術がある。 Conventionally, a heat source device having a variable speed compressor and a heat source device having a constant speed compressor or an absorption heat source device are arranged in parallel, and each heat source device is driven according to a load required from the use side equipment. There is a system to control. Here, it is known that the operation efficiency when the heat source machine or the absorption heat source machine having the constant speed compressor is driven with the rated capacity is much better than the heat source machine having the variable speed compressor. On the other hand, at the time of partial load, the operation efficiency of the heat source machine or the absorption heat source machine having the constant speed compressor is lower than that of the heat source machine having the variable speed compressor because the operation efficiency is lowered. For this reason, when using each heat source machine in combination, the conventional technology of improving the energy efficiency of the entire system by changing the load distribution of each heat source machine according to the load required from the user side equipment There is.
ところで、各熱源機の負荷は、各熱源機に対する熱媒体の供給量に比例するという性質がある。また、熱源機には、凍結等による異常停止を防ぐために運転時に最低限必要な熱媒体の流量である下限流量が設定されている。このため、各熱源機に対する熱媒体の供給量を調整して各熱源機の負荷の配分を変化させる場合であっても、各熱源機に対して下限流量を下回らないように熱媒体を供給しなければならないという課題がある。 By the way, the load of each heat source machine has the property of being proportional to the supply amount of the heat medium to each heat source machine. In addition, a lower limit flow rate, which is the minimum flow rate of the heat medium required for operation, is set in the heat source unit in order to prevent an abnormal stop due to freezing or the like. For this reason, even when adjusting the supply amount of the heat medium to each heat source unit and changing the load distribution of each heat source unit, the heat medium is supplied to each heat source unit so that it does not fall below the lower limit flow rate. There is a problem that must be.
この課題を解決するために、特許文献1(特開2010−127559号公報)記載のシステムでは、複数のポンプと複数の熱源機と利用側設備とが順次接続されて構成された熱媒体回路において、熱源機を通過した後の熱媒体をポンプの上流側に戻すためのバイパス管が設けられている。このシステムでは、バイパス管を流れる熱媒体の流量を変更することで、熱源機の下限流量を考慮することなく、各熱源機に対する負荷の配分を設定することができるようになっている。 In order to solve this problem, in the system described in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-127559), in a heat medium circuit configured by sequentially connecting a plurality of pumps, a plurality of heat source units, and a use-side facility. A bypass pipe for returning the heat medium after passing through the heat source unit to the upstream side of the pump is provided. In this system, by changing the flow rate of the heat medium flowing through the bypass pipe, it is possible to set the load distribution to each heat source unit without considering the lower limit flow rate of the heat source unit.
しかしながら、特許文献1記載のシステムでは、熱媒体の吐出容量を変更することのできるインバータポンプを必須の構成要件と捉えている。このような先行技術を見た当業者であれば、各熱源機に熱媒体を流すポンプの全てをインバータポンプにする必要があると考えてしまい、コスト的な制約により最適効率の実現を諦めてしまうことがある。
However, in the system described in
そこで、本発明の課題は、コスト増加を抑え、かつ各熱源機に対して負荷の配分を適切に設定することのできる負荷分配システムを提供することにある。 Then, the subject of this invention is providing the load distribution system which can suppress the increase in cost and can set distribution of load appropriately with respect to each heat source machine.
本発明の第1観点に係る負荷分配システムは、第1熱源機と、第2熱源機と、第1ポンプと、第2ポンプと、利用側設備と、制御部と、を備える。第1熱源機は、熱媒体を加熱又は冷却する。第2熱源機は、熱媒体を加熱又は冷却する。第2熱源機は、第1熱源機と並列に配置されている。第1ポンプは、第1熱源機へと熱媒体を流す。第1ポンプは、熱媒体の吐出容量を変更することができる。第2ポンプは、第2熱源機へと熱媒体を流す。第2ポンプは、単位時間当たりの熱媒体の吐出容量が一定である。利用側設備は、第1熱源機及び第2熱源機から熱媒体が供給される。制御部は、利用側設備から要求される負荷に応じて、第1熱源機及び第2熱源機の駆動台数を制御する。第1熱源機は、可変速圧縮機を有する熱源機である。第2熱源機は、定速圧縮機を有する熱源機又は吸熱式熱源機である。制御部は、利用側設備から要求される負荷が徐々に増加して第1熱源機で対応可能な負荷以上の負荷が要求された場合には、第2熱源機へと熱媒体が流れるように第2ポンプの駆動を開始させ、かつ、第1熱源機に対する熱媒体の流量が第2熱源機に対する熱媒体の流量よりも少なくなるように第1ポンプの駆動を制御する。 The load distribution system concerning the 1st viewpoint of the present invention is provided with the 1st heat source machine, the 2nd heat source machine, the 1st pump, the 2nd pump, the use side equipment, and the control part. The first heat source machine heats or cools the heat medium. The second heat source machine heats or cools the heat medium. The 2nd heat source machine is arranged in parallel with the 1st heat source machine. The first pump causes the heat medium to flow to the first heat source machine. The first pump can change the discharge capacity of the heat medium. The second pump causes the heat medium to flow to the second heat source machine. The second pump has a constant heat medium discharge capacity per unit time. The use side facility is supplied with a heat medium from the first heat source device and the second heat source device. A control part controls the drive number of a 1st heat-source machine and a 2nd heat-source machine according to the load requested | required from a utilization side installation. The first heat source machine is a heat source machine having a variable speed compressor. The second heat source machine is a heat source machine having a constant speed compressor or an endothermic heat source machine. When the load required from the use side equipment is gradually increased and a load higher than the load that can be handled by the first heat source machine is requested, the control unit causes the heat medium to flow to the second heat source machine. The driving of the second pump is started, and the driving of the first pump is controlled so that the flow rate of the heat medium for the first heat source device is smaller than the flow rate of the heat medium for the second heat source device.
ここで、本発明者らは、鋭意検討した結果、可変速圧縮機を有する熱源機と定速圧縮機を有する熱源機又は吸熱式熱源機とが並列に配置されているシステムにおいて、各熱源機を組み合わせて使用する場合に、定速圧縮機を有する熱源機又は吸熱式熱源機に対して、吐出容量を変更することのできるポンプにより熱媒体を流しても、単位時間当たりの吐出容量が一定のポンプにより熱媒体を流しても、他のポンプとの圧力の関係上、定速圧縮機を有する熱源機又は吸熱式熱源機に流れる熱媒体の流量にほとんど差がないことを見いだした。 Here, as a result of intensive studies, the present inventors have determined that each heat source machine is a system in which a heat source machine having a variable speed compressor and a heat source machine having a constant speed compressor or an endothermic heat source machine are arranged in parallel. When using in combination, the discharge capacity per unit time is constant even if a heat medium is flowed by a pump whose discharge capacity can be changed with respect to a heat source machine having a constant speed compressor or an endothermic heat source machine. It was found that even when the heat medium is flowed by the pump of No. 1, there is almost no difference in the flow rate of the heat medium flowing through the heat source machine having the constant speed compressor or the endothermic heat source machine due to the pressure with other pumps.
本発明の第1観点に係る負荷分配システムでは、定速圧縮機を有する熱源機又は吸熱式熱源機である第2熱源機には、単位時間当たりの吐出容量が一定のポンプによって熱媒体が流れる構成である。このため、吐出容量を変更することのできるポンプによって第2熱源機に熱媒体が流れる構成である場合と同等程度の量の熱媒体を第2熱源機に流すことができる。さらに、単位時間当たりの吐出容量が一定のポンプは、吐出容量を変更することのできるポンプよりも一般的に安価であるため、吐出容量を変更することのできるポンプによって第2熱源機に熱媒体が流れる構成である場合と比較して、コストを抑えることができる。 In the load distribution system according to the first aspect of the present invention, the heat medium flows to the second heat source machine that is a heat source machine having a constant speed compressor or an endothermic heat source machine by a pump having a constant discharge capacity per unit time. It is a configuration. For this reason, an amount of heat medium equivalent to that in the case where the heat medium flows through the second heat source device by the pump whose discharge capacity can be changed can be flowed through the second heat source device. Furthermore, since a pump having a constant discharge capacity per unit time is generally cheaper than a pump capable of changing the discharge capacity, the heat medium is transferred to the second heat source machine by a pump capable of changing the discharge capacity. The cost can be reduced compared to the case where the current flows.
これにより、コスト増加を抑え、かつ各熱源機に対して負荷の配分を適切に設定することができる。 Thereby, an increase in cost can be suppressed and load distribution can be appropriately set for each heat source device.
本発明の第2観点に係る負荷分配システムは、第1観点の負荷分配システムにおいて、第1熱源機は、2台以上ある。第1熱源機の最小能力を合計した能力は、第2熱源機の定格能力以下である。このため、第1熱源機に加えて第2熱源機を駆動させる状況になった場合に、各第1熱源機に対する熱媒体の流量を調整することで、システム全体のエネルギー損失を抑えることができる。 The load distribution system according to the second aspect of the present invention is the load distribution system according to the first aspect, wherein there are two or more first heat source units. The total capacity of the first heat source machine is equal to or less than the rated capacity of the second heat source machine. For this reason, when it comes to the situation where the 2nd heat source machine is driven in addition to the 1st heat source machine, the energy loss of the whole system can be suppressed by adjusting the flow rate of the heat medium to each first heat source machine. .
本発明の第3観点に係る負荷分配システムは、第1観点又は第2観点のいずれかの負荷分配システムにおいて、熱媒体循環回路を備える。熱媒体循環回路は、往ヘッダと、還ヘッダと、第1経路と、バイパス経路と、を含む。往ヘッダは、第1熱源機及び第2熱源機から流出した熱媒体を混合する。還ヘッダは、利用側設備において熱交換された熱媒体が還流する。第1経路は、還ヘッダの熱媒体を第1ポンプ及び第1熱源機を介して往ヘッダへと流す経路である。バイパス経路は、第1経路に設けられている。バイパス経路は、第1熱源機を通過した後の熱媒体を第1ポンプの上流側へと戻す。この負荷分配システムでは、バイパス経路により第1熱源機を通過した後の熱媒体を第1ポンプの上流側に戻すことができる。 A load distribution system according to a third aspect of the present invention includes the heat medium circulation circuit in the load distribution system of either the first aspect or the second aspect. The heat medium circuit includes a forward header, a return header, a first path, and a bypass path. The forward header mixes the heat medium flowing out from the first heat source machine and the second heat source machine. In the return header, the heat medium that has been heat-exchanged in the user-side equipment flows back. A 1st path | route is a path | route which flows the heat medium of a return header to a forward header via a 1st pump and a 1st heat source machine. The bypass path is provided in the first path. The bypass path returns the heat medium after passing through the first heat source device to the upstream side of the first pump. In this load distribution system, the heat medium after passing through the first heat source device by the bypass path can be returned to the upstream side of the first pump.
本発明の第1観点に係る負荷分配システムでは、コスト増加を抑え、かつ各熱源機に対して負荷の配分を適切に設定することができる。 In the load distribution system according to the first aspect of the present invention, it is possible to suppress an increase in cost and appropriately set load distribution to each heat source unit.
本発明の第2観点に係る負荷分配システムでは、システム全体のエネルギー損失を抑えることができる。 In the load distribution system according to the second aspect of the present invention, energy loss of the entire system can be suppressed.
本発明の第3観点に係る負荷分配システムでは、第1熱源機を通過した後の熱媒体を第1ポンプの上流側に戻すことができる。 In the load distribution system according to the third aspect of the present invention, the heat medium after passing through the first heat source device can be returned to the upstream side of the first pump.
以下、本発明の一実施形態に係る負荷分配システムについて、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術範囲を限定するものではない。 Hereinafter, a load distribution system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are specific examples of the present invention and do not limit the technical scope of the present invention.
(1)負荷分配システムの全体構成
図1は、本発明の一実施形態に係る負荷分配システムの概略構成図である。本実施形態に係る負荷分配システムは、システム全体のエネルギー効率の悪化を抑制することのできるものである。負荷分配システムは、主に、ビルや工場、病院及びホテル等の、比較的大きい建物内に設置されている。
(1) Overall Configuration of Load Distribution System FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a load distribution system according to an embodiment of the present invention. The load distribution system according to the present embodiment can suppress deterioration in energy efficiency of the entire system. Load distribution systems are mainly installed in relatively large buildings such as buildings, factories, hospitals, and hotels.
この負荷分配システムは、図1に示すように、熱源側設備としての一次側設備10と利用側設備としての二次側設備20との間で、両者10,20を結ぶ配管を介して熱媒体としての水を循環させるシステムである。
As shown in FIG. 1, the load distribution system includes a heating medium between a
一次側設備10は、主として、熱媒体を加熱又は冷却する熱源機としての第1〜第3冷凍機51〜53と、第1〜第3冷凍機51〜53に対応して設けられる第1〜第3ポンプ61〜63と、を含む。
The
なお、本実施形態の第1冷凍機51は、可変速圧縮機を有する熱源機である。可変速圧縮機とは、回転速度を変更することのできる圧縮機である。第1冷凍機51は、圧縮機の回転速度を切り替えることで能力(冷凍能力)を調整して運転できる、能力可変型の熱源機である。第2冷凍機52及び第3冷凍機53は、定速圧縮機を有する熱源機である。定速圧縮機とは、圧縮機の回転速度が一定の圧縮機である。ところで、本実施形態では、第2冷凍機52及び第3冷凍機53は、定速圧縮機を有する熱源機であるが、第2冷凍機52及び第3冷凍機53が吸収式熱源機であってもよい。吸収式熱源機とは、圧縮機を備えていない熱源機であって、能力が一定の熱源機である。すなわち、第2冷凍機52及び第3冷凍機53は、能力一定型の熱源機である。
In addition, the
また、本実施形態では、能力可変型の熱源機には、吐出容量を変更することのできるポンプから水が供給され、能力一定型の熱源機には単位時間当たりの吐出容量が一定のポンプから水が供給されるものとする。 In this embodiment, the variable capacity heat source unit is supplied with water from a pump whose discharge capacity can be changed, and the constant capacity type heat source unit is supplied with a pump having a constant discharge capacity per unit time. Water shall be supplied.
二次側設備20は、主として、建物内の各空調対象空間(以下、室内空間という)に設置される熱利用機器である第1〜第9空調機21〜29から成る。そして、冷房時には冷水が、暖房時には温水が一次側設備10から二次側設備20へと流れ、水の冷熱あるいは温熱が二次側設備20の運転中の第1〜第9空調機21〜29において空調に利用される。
The
一次側設備10はチラーシステムコントローラ110によって、二次側設備20は空調機コントローラ120によって、それぞれコントロールされる。
The
(2)負荷分配システムの詳細構成
(2−1)熱媒体循環回路70
熱媒体循環回路70は、水が充填された閉回路であり、第1〜第3冷凍機51〜53と第1〜第9空調機21〜29との間で水が循環するように構成されている。熱媒体循環回路70には、第1〜第3ポンプ61〜63と、第1〜第3冷凍機51〜53と、往ヘッダ11と、第1〜第9空調機21〜29と、還ヘッダ12と、が接続されている。
(2) Detailed configuration of load distribution system (2-1) Heat medium circulation circuit 70
The heat medium circulation circuit 70 is a closed circuit filled with water, and is configured such that water circulates between the first to
熱媒体循環回路70は、図1に示すように、二次側配管71と、第1共通配管72と、第2共通配管73と、第1〜第3配管74〜76と、バイパス管77と、を有する。二次側配管71は、第1〜第9空調機21〜29それぞれに水が流れるように往ヘッダ11と還ヘッダ12との間を結んでいる。第1共通配管72は還ヘッダ12に接続されている。第2共通配管73は往ヘッダ11に接続されている。第1〜第3配管74〜76は、第1共通配管72と第2共通配管73とを結ぶ配管である。より詳しくは、第1〜第3配管74〜76は、第1共通配管72の端部に位置する分岐点P1と第2共通配管73の端部に位置する分岐点P2とを結ぶように並列に設けられた配管である。バイパス管77は、還ヘッダ12と往ヘッダ11とを結んでいる。
As shown in FIG. 1, the heat medium circulation circuit 70 includes a
(2−2)一次側設備10
一次側設備10では、3台の第1〜第3冷凍機51〜53が負荷分配システムにおける熱源として働く。第1〜第3冷凍機51〜53それぞれには、第1〜第3ポンプ61〜63が1つずつ配設されている。第1〜第3冷凍機51〜53は、図1に示すように互いに並列に接続されている。具体的には、第1配管74には第1ポンプ61及び第1冷凍機51が設けられ、第2配管75には第2ポンプ62及び第2冷凍機52が設けられ、第3配管76には第3ポンプ63及び第3冷凍機53が設けられている。
(2-2)
In the
第1〜第3冷凍機51〜53は、空冷式のヒートポンプチラーであり、圧縮機、空気側熱交換器、膨張弁、水側熱交換器が順次接続されて冷媒回路を構成し、冷媒回路の内部には、冷媒が充填されている。第1冷凍機51は、上記のように可変速圧縮機を1又は複数台搭載しており、本実施形態では、可変速圧縮機が容量調整の可能なインバータ圧縮機であるものとする。第2及び第3冷凍機53は、上記のように定速圧縮機を1又は複数台搭載しており、本実施形態では、定速圧縮機が容量調整のできない圧縮機であるものとする。なお、本実施形態の定速圧縮機に代えて、ホットガスバイパスによって容量調整のできる圧縮機であってもよい。
The first to
第1〜第3ポンプ61〜63は、第1〜第3冷凍機51〜53それぞれに水を流すためのものであって、熱媒体循環回路70に水を循環させる役割を果たす。第1ポンプ61は、第1冷凍機51へと水を流す。第1ポンプ61は、吐出容量を変更することのできるポンプ、すなわち容量可変型のポンプであって、チラーシステムコントローラ110によりインバータ駆動される。このため、第1ポンプ61は、第1冷凍機51へと水を流す際に、第1冷凍機51へと流れる水の量を調整することができる。第2ポンプ62は、第2冷凍機52へと水を流す。第2ポンプ62は、単位時間当たりの水の吐出量が一定である定速ポンプであって、チラーシステムコントローラ110により発停が制御される。このため、第2ポンプ62は、第2冷凍機52へと水を流す際に、第2冷凍機52へと流れる水の量を調整することができない。第3ポンプ63は、第3冷凍機53へと水を流す。第3ポンプ63は、単位時間当たりの水の吐出量が一定である定速ポンプであって、チラーシステムコントローラ110により発停が制御される。このため、第3ポンプ63は、第3冷凍機53へと水を流す際に、第3冷凍機53へと流れる水の量を調整することができない。
The first to
一次側設備10では、第1〜第3ポンプ61〜63が駆動することにより、第1〜第3冷凍機51〜53から送り出された水(冷水あるいは温水)が、第2共通配管73及び往ヘッダ11を介して二次側配管71へと流れる。また、二次側設備20から二次側配管71を介して戻ってきた水が、還ヘッダ12に一旦流入し、第1共通配管72を介して第1〜第3冷凍機51〜53へと流れる。
In the
また、往ヘッダ11と還ヘッダ12とを結ぶバイパス配管13には、バイパス流量調節弁77aが配設されている。バイパス流量調節弁77aの開度を変更し、バイパス配管13を通って往ヘッダ11から還ヘッダ12に直接戻る水の流量を調節することで、二次側設備20に流れる水の流量を抑制することができる。
In addition, a bypass flow
(2−3)二次側設備20
二次側設備20は、熱利用機器としての9台の第1〜第9空調機21〜29を有している。第1〜第9空調機21〜29は、それぞれ、熱源機である一次側設備10の第1〜第3冷凍機51〜53が生成する冷水の冷熱あるいは温水の温熱を使って、室内空間の負荷を処理する。すなわち、第1〜第9空調機21〜29は、一次側設備10から流れてくる冷水あるいは温水を用いて、室内空間の空調(冷房や暖房)を行う。
(2-3)
The secondary-
第1〜第9空調機21〜29は、それぞれ同一あるいは異なる室内空間に設置されている。そして、第1〜第9空調機21〜29それぞれは、往ヘッダ11から延びる二次側配管71と、還ヘッダ12につながる二次側配管71との間に、並列に配置されている。第1〜第9空調機21〜29は、往ヘッダ11側の二次側配管71から水を取り入れ、還ヘッダ12側の二次側配管71へと水を戻す。
The first to
第1〜第9空調機21〜29の各ケーシングの内部には、空気が流通する空気通路が形成されている。空気通路の流入端には、吸い込みダクト(図示せず)の一端が接続され、空気通路の流出端には、給気ダクト(図示せず)の一端が接続されている。吸い込みダクト及び給気ダクトの他端は、それぞれ室内空間に接続されている。
Air passages through which air flows are formed in the respective casings of the first to
第1〜第9空調機21〜29の各ケーシングの内部には、送風ファン、熱交換器、流量調整弁などが配備されている。熱交換器は、水と空気との間で熱交換を行わせて、空気を冷却または加熱させる。熱交換器は、例えば、複数の伝熱フィンと、それらの伝熱フィンを貫通する伝熱管とを有する、フィンアンドチューブ式の熱交換器等が採用される。熱交換器の伝熱管には、一次側設備10と二次側設備20との間を循環する水が流れ、伝熱管及び伝熱フィンを介して水の熱が空気に供給されることで、空気が冷却または加熱されるようになっている。送風ファンは、インバータ制御によって回転数を段階的に変化させることが可能であって、加熱または冷却された空気の送風量を調節できる。流量調整弁は、その空調機に流れる水の量を調節する役割を果たす。つまり、第1〜第9空調機21〜29それぞれに流れる水の流量は、各流量調整弁の開度によって決まる。各送風ファン及び各流量調整弁は、空調機コントローラ120によりコントロールされる。
Inside each casing of the first to
(2−4)制御装置
図2は、負荷分配システムの備える制御装置の制御ブロック図である。制御装置は、主として、チラーシステムコントローラ110及び空調機コントローラ120から成る。上述のように、チラーシステムコントローラ110は第1〜第3冷凍機51〜53、第1〜第3ポンプ61〜63をコントロールし、空調機コントローラ120は第1〜第9空調機21〜29をコントロールする。
(2-4) Control Device FIG. 2 is a control block diagram of a control device provided in the load distribution system. The control device mainly includes a
なお、チラーシステムコントローラ110の起動制御に関する詳細構成については、以下で詳述する。
The detailed configuration related to the startup control of the
(3)負荷分配システムの動作
(3−1)全体概略動作
第1〜第9空調機21〜29それぞれでは、吸込ダクト(図示せず)によって室内空間から取り込まれた室内空気が、ケーシング内の空気通路を流れる。この空気は、各熱交換器等において一次側設備10から流れてきた冷水/温水によって冷却/加熱される。その冷却/加熱された空気が給気ダクト(図示せず)を介して室内空間へ供給されることで、室内空間の冷房/暖房が行われる。
(3) Operation of load distribution system (3-1) Overall schematic operation In each of the first to
(3−2)チラーシステムコントローラ110による起動制御
チラーシステムコントローラ110は、主として、CPU180及びメモリ190から構成されている。メモリ190は、ROMとRAMとで構成されており、ROMには、CPU180が読み出して実行する各種プログラム等が格納されている。RAMは、CPU180のワークメモリとして機能する他、CPU180によって書き換え可能な情報が格納されている。
(3-2) Start-up Control by
チラーシステムコントローラ110は、二次側設備20の負荷(具体的には、第1〜第9空調機21〜29が処理すべき各室内空間の熱負荷)に応じて冷凍機の運転台数を可変させる冷凍機台数制御を、第1〜第3冷凍機51〜53に関する制御として行う。
The
(3−3)冷凍機台数制御
次に、チラーシステムコントローラ110の冷凍機台数制御に関係する機能について詳述する。
(3-3) Control of the number of refrigerators Next, functions related to the control of the number of refrigerators of the
ROMから読み出したプログラムを実行するCPU180には、図2に示すように、起動制御に関係するソフトウェア上の機能部として、二次側負荷量演算部181と、冷凍機台数決定部182と、が備わることになる。また、メモリ190には、冷凍機特性テーブル191が記憶されている。冷凍機特性テーブル191には、第1〜第3冷凍機51〜53の種類(能力可変型や能力一定型等)、圧縮機容量及び運転効率等に関する情報が事前に作成・入力されている。
As shown in FIG. 2, the
二次側負荷量演算部181は、二次側設備20によって要求される負荷を演算する。例えば、二次側負荷量演算部181は、所定時間毎に、一次側設備10から二次側設備20へと流れる水の温度を計測する往水温度センサ111の計測値、二次側設備20から一次側設備10へと流れる水の温度を計測する還水温度センサ112の計測値、及び水量センサ113の計測した循環している水量を基に、二次側設備20の運転している空調機の負荷、すなわち二次側設備20の要求する負荷(以下、要求負荷量という)を演算する。
The secondary load
冷凍機台数決定部182は、二次側負荷量演算部181が演算した要求負荷量が処理されるように、運転させる冷凍機の台数及び能力を決定する。そして、冷凍機台数決定部182は、決定した冷凍機の台数及び能力に応じて、第1〜第3ポンプ61〜63及び第1〜第3冷凍機51〜53を制御する。すなわち、冷凍機台数決定部182は、起動制御が開始されてから起動制御が終了するまでの間、運転させる冷凍機を見直すための機能部としての役割を有する。具体的には、冷凍機台数決定部182は、所定時間毎に、既に運転されている1又は複数の冷凍機を見直す。より具体的には、冷凍機台数決定部182は、起動制御が実行されている間、計測・推定された二次側設備20の負荷を基に、所定時間の経過時に前回に決めた一次側設備10の冷凍機の運転台数及び能力を補正する。
The refrigerator
ここでは、メモリ190に記憶されている冷凍機特性テーブル191を用いて、冷凍機台数決定部182は運転させる冷凍機の台数及び能力を決定する。冷凍機台数決定部182は、要求負荷量に応じて、第1〜第3冷凍機51〜53の運転組合せの中から適切な組合せを選ぶことで、冷凍機の台数及び能力(負荷)を決定する。
Here, using the refrigerator characteristic table 191 stored in the
例えば、冷凍機台数決定部182は、二次側設備20から要求される負荷が小さい場合、すなわち第1冷凍機51だけ運転させることで要求負荷量を処理することができる場合には、第1冷凍機51のみを運転させるという決定を行う。そして、二次側設備20から要求される負荷が徐々に増加して第1冷凍機51で対応可能な負荷以上の負荷が要求された場合、すなわち第1冷凍機51だけ運転させても要求負荷量を処理できず、第1冷凍機51に加えて第2冷凍機52を運転させる必要がある場合には、第1冷凍機51に加えて第2冷凍機52を運転させるという決定を行う。なお、第2冷凍機52の運転(駆動)を開始させるときは、冷凍機台数決定部182は、第1冷凍機51に対する水の流量が第2冷凍機52に対する水の流量よりも少なくなるように、第1ポンプ61及び第2ポンプ62を制御する。そして、第1冷凍機51及び第2冷凍機52に流れる水量に応じて、第1冷凍機51及び第2冷凍機52の能力を決定する。その後、二次側設備20から要求される負荷が徐々に増加して第1冷凍機51及び第2冷凍機52で対応可能な負荷以上の負荷が要求された場合、すなわち第1冷凍機51及び第2冷凍機52を運転させても要求負荷量を処理できず、第1冷凍機51及び第2冷凍機52に加えて第3冷凍機53を運転させる必要がある場合には、第1冷凍機51及び第2冷凍機52に加えて第3冷凍機53を運転させるという決定を行う。なお、第3冷凍機53の運転(駆動)を開始させるときは、冷凍機台数決定部182は、第1冷凍機51に対する水の流量が第2冷凍機52及び第3冷凍機53のそれぞれに対する水の流量よりも少なくなるように、第1ポンプ〜第3ポンプ61〜63を制御する。そして、第1〜第3冷凍機51〜53に流れる水量に応じて、第1〜第3冷凍機51〜53の能力を決定する。一方、第1〜第3冷凍機51〜53が運転しているときに、二次側設備20から要求される負荷が徐々に減少して第1冷凍機51及び第2冷凍機52を運転させることで要求負荷量を処理することができる場合には、冷凍機台数決定部182は、第3冷凍機53の運転を停止させ、第1冷凍機51及び第2冷凍機52を運転させるという決定を行う。また、第1冷凍機51及び第2冷凍機52が運転しているときに、二次側設備20から要求される負荷が徐々に減少して第1冷凍機51のみを運転させることで要求負荷量を処理することができる場合には、冷凍機台数決定部182は、第2冷凍機52の運転を停止させ、第1冷凍機51のみ運転させるという決定を行う。
For example, when the load required from the secondary-
なお、本実施形態では、運転させる冷凍機を決定した場合、冷凍機台数決定部182は、運転させる冷凍機に水を流すポンプを所定の能力で運転させるとともに、運転させない冷凍機に水を流すポンプの運転を停止させる。
In the present embodiment, when the refrigerator to be operated is determined, the refrigerator
(3−4)冷凍機台数制御のフロー
図3を参照して、チラーシステムコントローラ110による冷凍機台数制御の各ステップについて説明する。なお、以下の説明では、各冷凍機の100%の能力とは各冷凍機の定格能力を意味している。
(3-4) Flow of refrigerator number control With reference to FIG. 3, each step of the refrigerator number control by the
冷凍機台数制御では、上述のように、二次側負荷量演算部181が、往水の温度、環水の温度及び水量を基に、二次側設備20の負荷を演算し、それに基づいて、冷凍機台数決定部182が運転させる冷凍機の台数及び能力を決定する。
In the control of the number of refrigerators, as described above, the secondary side load
まずステップS11では、第1冷凍機51を運転させることを決定し、第1冷凍機51のみを運転させる。具体的には、第1冷凍機51の出口側の水温が設定温度となるように第1ポンプ61を制御するとともに、可変速圧縮機を所定の能力(インバータ出力)で駆動させる。そして、ステップS12に移行する。
First, in step S11, it is determined that the
ステップS12では、二次側負荷量演算部181及び冷凍機台数決定部182が第1冷凍機51の能力が100%に到達したか否かを判断する。そして、ステップS12において第1冷凍機51の能力が100%に到達したと判断されると、ステップS13に移行する。一方、ステップS12において第1冷凍機51の能力が100%に到達していないと判断されると、ステップS12に戻る。
In step S12, the secondary load
ステップS13では、冷凍機台数決定部182が第1冷凍機51に加えて第2冷凍機52の運転開始を決定し、ステップS14へと移行する。ステップS14では、第1ポンプ61の能力が最小能力(ここでは、ポンプ特性に基づき発揮することのできる最小の能力)で固定されていない場合には、第1ポンプ61の能力を最小能力で固定するとともに、第1冷凍機51の能力を流量に応じた能力に決定する。さらに、第2冷凍機52の運転が開始されていない場合には、第2冷凍機52の運転を開始させるために、第2ポンプ62の駆動を開始させるとともに、第2冷凍機52の備える圧縮機の駆動を開始させる。これにより、第1冷凍機51及び第2冷凍機52が運転された状態となり、かつ第1冷凍機51には第1ポンプ61の最小能力で流れる量の水が流れ、残りの水が第2冷凍機52に流れることになる。そして、ステップS15に移行する。
In step S13, the refrigerator
ステップS15では、二次側負荷量演算部181及び冷凍機台数決定部182が第2冷凍機52の能力が100%に到達したか否かを判断する。そして、ステップS15において第2冷凍機52の能力が100%に到達したと判断されると、第1ポンプ61の能力固定が解除されていない場合には、ステップS16で、第1ポンプ61の能力固定を解除するとともに、第2冷凍機52の能力が100%を維持するように第1ポンプ61を制御する。その後、ステップS19に移行する。一方、ステップS15において第2冷凍機52の能力が100%に到達していないと判断されると、ステップS17において、第2冷凍機52の能力が一定時間以上継続して85%未満であるか否かを判断する。そして、ステップS17において、第2冷凍機52の能力が一定時間以上継続して85%未満であると判断されると、ステップS18で、冷凍機台数決定部182が運転される冷凍機を第1冷凍機51に決定し、すなわち第2冷凍機52を削減することを決定し、第2冷凍機52及び第2ポンプ62の駆動を停止させる。これにより、第1冷凍機51のみが運転されることになる。その後、ステップS12へと戻る。これに対して、ステップS17において、第2冷凍機52の能力が一定時間以上継続して85%未満でないと判断されると、ステップS14へと戻る。
In step S15, the secondary load
ステップS19では、二次側負荷量演算部181及び冷凍機台数決定部182が第1冷凍機51及び第2冷凍機52のそれぞれの能力が100%に到達したか否かを判断する。そして、ステップS19において第1冷凍機51及び第2冷凍機52の能力が100%に到達したと判断されると、ステップS20へと移行する。一方で、ステップS19において第1冷凍機51及び第2冷凍機52の能力が100%に到達していないと判断されると、ステップS17に戻る。
In step S19, the secondary load
ステップS20では、冷凍機台数決定部182が第1冷凍機51及び第2冷凍機52に加えて第3冷凍機53の運転開始を決定し、第1ポンプ61の能力が最小能力で固定されていない場合には、ステップS21で、第1ポンプ61の能力を最小能力に固定するとともに、第1冷凍機51の能力を流量に応じた能力に決定する。さらに、第3冷凍機53の運転が開始されていない場合には、第3冷凍機53の運転を開始させるために、第3ポンプ63の駆動を開始させるとともに、第3冷凍機53の備える圧縮機の駆動を開始させる。これにより、第1〜第3冷凍機51〜53が運転された状態となり、かつ第1冷凍機51には第1ポンプ61の最小能力で流れる量の水が流れ、残りの水が第2冷凍機52及び第3冷凍機53に等しく流れることになる。そして、ステップS22に移行する。
In step S20, the refrigerator
ステップS22では、二次側負荷量演算部181及び冷凍機台数決定部182が第2冷凍機52及び第3冷凍機53のそれぞれの能力が100%に到達したか否かを判断する。そして、ステップS22において第2冷凍機52及び第3冷凍機53の能力が100%に到達したと判断されると、第1ポンプ61の能力固定が解除されていない場合には、ステップS23で、第1ポンプ61の能力固定を解除するとともに、第2冷凍機52及び第3冷凍機53の能力が100%を維持するように第1ポンプ61が制御され、ステップS22に戻る。一方で、ステップS22において第2冷凍機52及び第3冷凍機53の能力が100%に到達していないと判断されると、ステップS24において、第3冷凍機53の能力が一定時間以上継続して92.5%未満であるか否かを判断する。そして、ステップS24において、第3冷凍機53の能力が一定時間以上継続して92.5%未満であると判断されると、ステップS25において、冷凍機台数決定部182が運転される冷凍機を第1冷凍機51及び第2冷凍機52に決定し、すなわち第3冷凍機53を削減することを決定し、ステップS16へと戻る。これにより、第1冷凍機51及び第2冷凍機52が運転され、第3冷凍機53の運転が停止される。一方で、ステップS24において、第3冷凍機53の能力が一定時間以上継続して92.5%未満でないと判断されると、ステップS21に戻る。
In step S22, the secondary load
(4)特徴
(4−1)
ここで、本発明者らは、鋭意検討した結果、可変速圧縮機を有する熱源機と定速圧縮機を有する熱源機又は吸熱式熱源機とが並列に配置されているシステムにおいて、各熱源機を組み合わせて使用する場合に、定速圧縮機を有する熱源機又は吸熱式熱源機に対して容量可変型のポンプにより熱媒体を流しても、定速ポンプにより熱媒体を流しても、他のポンプとの圧力の関係上、定速圧縮機を有する熱源機又は吸熱式熱源機に流れる熱媒体の流量にはほとんど差がないことを見いだした。
(4) Features (4-1)
Here, as a result of intensive studies, the present inventors have determined that each heat source machine is a system in which a heat source machine having a variable speed compressor and a heat source machine having a constant speed compressor or an endothermic heat source machine are arranged in parallel. In combination with the heat source device having a constant speed compressor or the heat absorption type heat source device, whether the heat medium is flown by a variable capacity pump, the heat medium is flown by a constant speed pump, It has been found that there is almost no difference in the flow rate of the heat medium flowing through the heat source device having a constant speed compressor or the endothermic heat source device due to the pressure with the pump.
本実施形態では、能力可変型の熱源機である第1冷凍機51には容量可変型のポンプである第1ポンプ61から水が供給され、能力一定型の熱源機である第2冷凍機52及び第3冷凍機53には定速ポンプである第2ポンプ62及び第3ポンプ63から水が供給される。能力一定型の熱源機に対して容量可変型のポンプにより熱媒体を流しても、定速ポンプにより熱媒体を流しても、他のポンプとの圧力の関係上、能力一定型の熱源機に流れる熱媒体の流量にはほとんど差がないため、第2冷凍機52及び第3冷凍機53それぞれに対して容量可変型のポンプから水が流れる場合と同等程度の水を第2冷凍機52及び第3冷凍機53に流すことができる。さらに、定速ポンプは、容量可変型のポンプよりも一般的に安価であるため、容量可変型のポンプによって第2冷凍機52及び第3冷凍機53に水が流れる構成である場合と比較して、コストを抑えることができる。
In the present embodiment, water is supplied from the
これにより、コスト増加を抑え、かつ各冷凍機に対して負荷の配分を適切に設定することができている。 Thereby, cost increase can be suppressed and load distribution can be appropriately set for each refrigerator.
(4−2)
図4は、従来技術としての負荷分配システムの備える一次側設備の概略構成図である。図5は、本実施形態に係る負荷分配システム及び従来技術としての負荷分配システムそれぞれのエネルギー損失を説明するための図である。なお、図5では、本実施形態に係る負荷分配システム及び従来技術としての負荷分配システムそれぞれにおけるエネルギー損失範囲を、ハッチングによって模式的に示している。また、図5において、本実施形態に関しては、ポンプの特性により、定速ポンプ(第2ポンプ62及び第3ポンプ63)と、容量可変型のポンプ(第1ポンプ61)との能力比が最大で2:1となるために、能力一定型の熱源機起動時における容量可変型のポンプの最小能力を50%とした場合のエネルギー損失範囲について示している。
(4-2)
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a primary-side facility provided in a load distribution system as a conventional technique. FIG. 5 is a diagram for explaining the energy loss of each of the load distribution system according to the present embodiment and the load distribution system as the prior art. In addition, in FIG. 5, the energy loss range in each of the load distribution system which concerns on this embodiment, and the load distribution system as a prior art is typically shown by hatching. Further, in FIG. 5, the capacity ratio between the constant speed pumps (second pump 62 and third pump 63) and the variable displacement pump (first pump 61) is the maximum due to the characteristics of the pump. Therefore, the energy loss range is shown in the case where the minimum capacity of the variable capacity pump at the time of starting the heat source apparatus of constant capacity is 50%.
従来技術としての負荷分配システムは、本実施形態に係る負荷分配システムの備える熱媒体循環回路70において、第1ポンプ61’として定速ポンプが採用されていること以外は、本実施形態と同様の構成であるものとする。そして、二次側設備からの要求負荷量が処理されるように、運転させる冷凍機が第1冷凍機51’、第2冷凍機52’、第3冷凍機53’の順に決定されるものとする。
The conventional load distribution system is the same as that of the present embodiment except that a constant speed pump is employed as the
ここで、能力可変型の熱源機が運転されると、その能力に応じて消費電力が増減するが、能力一定型の熱源機が運転されると、その能力に拘わらず消費電力が同じになる。このため、能力一定型の熱源機の能力が最大限発揮できるように能力一定型の熱源機に流れる熱媒体の量を調整することで、無駄な電力消費を抑えることができる。 Here, when the variable capacity type heat source unit is operated, the power consumption increases or decreases depending on the capacity. However, when the constant capacity type heat source unit is operated, the power consumption is the same regardless of the capacity. . For this reason, wasteful power consumption can be suppressed by adjusting the amount of the heat medium flowing through the constant-capacity type heat source unit so that the capability of the constant-capacity type heat source unit can be maximized.
従来技術としての負荷分配システムでは、第1冷凍機51’〜第3冷凍機53'に流れる水量を調整することができないため、第1冷凍機51’に加えて第2冷凍機52’の運転が開始されると第1冷凍機51’及び第2冷凍機52’のそれぞれには等量の水が流れる。そうすると、図5に示すように、能力一定型の熱源機(第2冷凍機52’)の能力を最大で50%損失することになる。さらに、第1冷凍機51’及び第2冷凍機52’に加えて第3冷凍機53’の運転が開始されると第1〜第3冷凍機51’〜53’のそれぞれには等量の水が流れる。そうすると、図5に示すように、能力一定型の熱源機(第2冷凍機52’及び第3冷凍機53')の能力を最大で約67%損失することになる。
In the load distribution system as the prior art, the amount of water flowing through the
本実施形態では、能力可変型の熱源機である第1冷凍機61に水を供給するポンプは、容量可変型のポンプである。そして、第1〜第3ポンプ61〜63のポンプ特性を基に、第1ポンプ61の最小能力を決定することができる。このため、第1冷凍機51に加えて第2冷凍機52の運転を開始させる場合には、第1ポンプ61の最小能力で流れる量の水を第1冷凍機51へと流し、残りの水を第2冷凍機52へと流すことができる。これにより、第1冷凍機51に加えて第2冷凍機52の運転を開始させる場合には、図5に示すように、能力一定型の熱源機(第2冷凍機52)の能力の損失が最大で33%となる。さらに、第1冷凍機51及び第2冷凍機52に加えて第3冷凍機53の運転を開始させる場合には、第1ポンプ61の最小能力で流れる量の水を第1冷凍機51へと流し、残りの水を第2冷凍機52及び第3冷凍機53へと流すことができる。これにより、第1冷凍機51及び第2冷凍機52に加えて第3冷凍機53の運転を開始させる場合には、図5に示すように、能力一定型の熱源機(第2冷凍機52及び第3冷凍機53)の能力の損失が最大で40%となる。このように、本実施形態では、ポンプ特性により第1冷凍機51に流れてしまう水の量を最小限にとどめ、残りの水を第2冷凍機52や第3冷凍機53に流すことで第2冷凍機52や第3冷凍機53の能力を最大限発揮させることができるため、従来技術としての負荷分配システムと比較して、システム全体のエネルギーの損失(ロス)を抑えることができている。
In this embodiment, the pump that supplies water to the
(4−3)
本実施形態では、第2冷凍機52の運転を開始させるときに第1冷凍機51の運転を停止させないため、第1冷凍機51においてサーモオフによる圧縮機の停止を防止することができる。これにより、二次側設備20からの要求負荷量に対して素早く対応することができるとともに、圧縮機の発停回数の増加による機器寿命の短縮を防止することができる。
(4-3)
In this embodiment, since the operation of the
(5)変形例
(5−1)変形例A
図6は、変形例Aに係る負荷分配システムの備える一次側設備の概略構成図である。図7は、変形例Aに係る負荷分配システム及び従来技術としての負荷分配システムそれぞれのエネルギー損失を説明するための図である。なお、図7では、従来技術としての負荷分配システムにおけるエネルギー損失範囲を、ハッチングによって模式的に示している。また、図7おいて、本変形例に関しては、ポンプの特性により、定速ポンプ(第2ポンプ62及び第3ポンプ63)と容量可変型のポンプ(第1ポンプ61)との能力比が最大で2:1となるために、能力一定型の熱源機起動時における容量可変型のポンプの最小能力を50%とした場合のエネルギー損失範囲について示している。
(5) Modification (5-1) Modification A
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of primary-side equipment included in the load distribution system according to Modification A. FIG. 7 is a diagram for explaining the energy loss of each of the load distribution system according to Modification A and the load distribution system as the prior art. In addition, in FIG. 7, the energy loss range in the load distribution system as a prior art is typically shown by hatching. Further, in FIG. 7, the capacity ratio between the constant speed pumps (second pump 62 and third pump 63) and the variable displacement pump (first pump 61) is the maximum due to the characteristics of the pump. Therefore, the energy loss range is shown in the case where the minimum capacity of the variable capacity pump at the time of starting the heat source apparatus of constant capacity is 50%.
上記実施形態では、複数台の熱源機のうち能力可変型の熱源機(第1冷凍機51)が1台だけ設けられている。これに代えて、能力可変型の熱源機が2台以上設けられていてもよい。 In the above embodiment, only one variable capacity type heat source machine (first refrigerator 51) is provided among the plurality of heat source machines. Instead of this, two or more variable capacity type heat source units may be provided.
例えば、本変形例Aに係る負荷分配システムでは、図6に示すように、第1冷凍機251及び第2冷凍機252が能力可変型の熱源機であって、第3冷凍機253が能力一定型の熱源機である。また、第1ポンプ261及び第2ポンプ262には容量可変型のポンプが、第3ポンプ263には定速ポンプが、それぞれ採用されている。そして、二次側設備からの要求負荷量が処理されるように、運転させる冷凍機として第1冷凍機251、第2冷凍機252、第3冷凍機253の順に決定される。なお、能力可変型の熱源機である第1冷凍機251及び第2冷凍機252の最小能力は、それぞれ15%であるものとする。すなわち、本変形例では、第1冷凍機251及び第2冷凍機252の最小能力を合計した能力が、第3冷凍機253の定格能力以下となる。
For example, in the load distribution system according to Modification A, as shown in FIG. 6, the
一方、図7に示す従来技術としての負荷分配システムは、本変形例に係る負荷分配システムの備える熱媒体循環回路において、第1ポンプ及び第2ポンプとして定速ポンプが採用されていること以外は、本変形例と同様の構成であるものとする。そして、二次側設備からの要求負荷量が処理されるように、運転させる冷凍機として第1冷凍機、第2冷凍機、第3冷凍機の順に決定されるものとする。 On the other hand, the load distribution system as the prior art shown in FIG. 7 is the heat medium circulation circuit provided in the load distribution system according to this modification, except that constant speed pumps are employed as the first pump and the second pump. It is assumed that the configuration is the same as that of the present modification. And it shall determine in order of a 1st freezer, a 2nd freezer, and a 3rd freezer as a freezer to be operated so that a demand load amount from a secondary side equipment may be processed.
従来技術としての負荷分配システムでは、最小能力15%の能力可変型の熱源機として第1冷凍機及び第2冷凍機を備えているが、第1〜第3冷凍機に流れる水量を調整することができないため、第1冷凍機及び第2冷凍機に加えて第3冷凍機の運転が開始されると第1〜第3冷凍機のそれぞれには等量の水が流れる。そうすると、図7に示すように、第3冷凍機の能力を最大で約33%損失することになる。 In the load distribution system as the prior art, the first refrigerator and the second refrigerator are provided as variable capacity type heat source machines with a minimum capacity of 15%, but the amount of water flowing to the first to third refrigerators is adjusted. Therefore, when the operation of the third refrigerator is started in addition to the first refrigerator and the second refrigerator, an equal amount of water flows through each of the first to third refrigerators. If it does so, as shown in FIG. 7, the capacity | capacitance of a 3rd refrigerator will be lost about 33% at maximum.
これに対して本変形例では、能力可変型の熱源機である第1冷凍機261及び第2冷凍機262に水を供給するポンプは、容量可変型のポンプである。そして、第1〜第3ポンプ261〜263のポンプ特性を基に、第1ポンプ261及び第2ポンプ262の最小能力を決定することができる。このため、第1冷凍機251及び第2冷凍機252に加えて第3冷凍機253の運転を開始させる場合には、第1ポンプ261及び第2ポンプ262の最小能力で流れる量の水を第1冷凍機251及び第2冷凍機252へと流し、残りの水を第3冷凍機253へと流すことができる。これにより、第1冷凍機51及び第2冷凍機52に加えて第3冷凍機53の運転を開始させる場合には、第3冷凍機253の能力を最大限発揮させることができるため、図7に示すように、第3冷凍機253の損失をなくすことができる。
On the other hand, in this modification, the pumps that supply water to the
このように、負荷分配システムの備える複数台の熱源機において、能力可変型の熱源機の最小能力を合計した能力が能力一定型の熱源機の定格能力以下の能力であることで、能力可変型の熱源機に加えて能力一定型の熱源機の運転を開始させるときに、能力可変型の熱源機に対する熱媒体の流量を調整することで、システム全体のエネルギーの損失を抑えることができる。 In this way, in the multiple heat source units with which the load distribution system is equipped, the total capacity of the minimum capacity of the variable capacity type heat source unit is equal to or less than the rated capacity of the constant capacity type heat source unit. When starting the operation of the constant capacity type heat source apparatus in addition to the heat source apparatus, the energy loss of the entire system can be suppressed by adjusting the flow rate of the heat medium to the variable capacity type heat source apparatus.
また、上記実施形態では、熱媒体を加熱又は冷却する熱源機として3台の冷凍機が設けられている例を示しているが、熱源機の台数はこれに限定されず、1又は複数台の能力可変型の熱源機と1又は複数台の能力一定型の熱源機とが並列に設けられていればよい。さらに、熱利用機器である空調機に関してもその台数は上記実施形態に限定されない。 Moreover, in the said embodiment, although the example provided with three refrigerators as a heat source apparatus which heats or cools a heat medium is shown, the number of heat source apparatuses is not limited to this, One or several units | sets are provided. It is only necessary that the variable capacity type heat source apparatus and one or a plurality of constant capacity type heat source apparatuses are provided in parallel. Further, the number of air conditioners that are heat utilization devices is not limited to the above embodiment.
(5−2)変形例B
図8は、変形例Bに係る負荷分配システムの備える一次側設備の概略構成図である。図9は、変形例Bに係る負荷分配システム及び従来技術としての負荷分配システムそれぞれのエネルギー損失を説明するための図である。なお、図9では、本変形例に係る負荷分配システム及び従来技術としての負荷分配システムにおけるエネルギー損失範囲を、ハッチングによって模式的に示している。また、能力可変型の熱源機である第1冷凍機51の最小能力は、15%であるものとする。従来技術としての負荷分配システムは、図4に示す一次側設備を備えるシステムと同様の構成であるものとする。
(5-2) Modification B
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of primary-side equipment included in the load distribution system according to Modification B. FIG. 9 is a diagram for explaining the energy loss of each of the load distribution system according to Modification B and the load distribution system as the prior art. In addition, in FIG. 9, the energy loss range in the load distribution system which concerns on this modification, and the load distribution system as a prior art is typically shown by hatching. The minimum capacity of the
上記実施形態に加えて、能力可変型の熱源機を通過した後の熱媒体を、能力可変型の熱源機に熱媒体を供給するポンプの上流側へと戻すバイパス経路が設けられていてもよい。 In addition to the above embodiment, a bypass path may be provided that returns the heat medium after passing through the variable capacity heat source apparatus to the upstream side of the pump that supplies the heat medium to the variable capacity heat source apparatus. .
例えば、図8に示すように、第1冷凍機51の下流側(出口側)と第1ポンプ61の上流側(入口側)とを結ぶバイパス経路としてのバイパス管174が、還ヘッダ12の水を第1ポンプ61及び第1冷凍機51を介して往ヘッダ11へと流す経路としての第1配管74に接続されている場合について説明する。バイパス管174には、流量調整弁174aが設けられている。流量調節弁174aは、その開度を変更することで第1冷凍機51を通過し第1ポンプ61の上流側に戻す水の流量を調整することができる。このため、流量調整弁174aを調整することで、熱媒体循環回路を循環する水の全体量のうち能力一定型の熱源機(第2冷凍機52や第3冷凍機53)へと流れる水量を増やすことができる。そして、第1冷凍機51の能力を最小能力まで下げることができるため、図9に示すように、第1冷凍機51に加えて第2冷凍機52の運転を開始させる場合、及び第1冷凍機51及び第2冷凍機52に加えて第3冷凍機53の運転を開始させる場合には、能力一定型の熱源機(第2冷凍機52や第3冷凍機53)の能力の損失が最大で15%となる。
For example, as shown in FIG. 8, a bypass pipe 174 serving as a bypass path connecting the downstream side (exit side) of the
このように、本変形例では、能力可変型の熱源機を通過した後の熱媒体を能力可変型の熱源機に熱媒体を供給するポンプの上流側へと戻すバイパス経路が設けられていることで、能力可変型の熱源機の能力を最小能力に固定することができるため、能力一定型の熱源機の能力を最大限発揮させることができる。これにより、従来技術としての負荷分配システムと比較して、システム全体のエネルギーの損失(ロス)を抑えることができる。 As described above, in this modification, a bypass path is provided to return the heat medium after passing through the variable capacity type heat source apparatus to the upstream side of the pump that supplies the heat medium to the variable capacity type heat source apparatus. Therefore, since the capacity of the variable capacity type heat source machine can be fixed to the minimum capacity, the capacity of the constant capacity type heat source machine can be maximized. Thereby, compared with the load distribution system as a prior art, the energy loss (loss) of the whole system can be suppressed.
また、能力可変型の熱源機を通過した後の熱媒体を能力可変型の熱源機に熱媒体を供給するポンプの上流側へと戻すバイパス経路が設けられているだけでなく、能力一定型の熱源機を通過した後の熱媒体を能力一定型の熱源機に熱媒体を供給するポンプの上流側へと戻すバイパス経路が設けられており、かつ、能力一定型の熱源機に熱媒体を供給するポンプとして容量可変型のポンプが採用されている一次側設備を備えるシステムにおいて、各熱源機に対して適切な負荷配分を行うために能力一定型の熱源機により熱交換された熱媒体を二次側設備へと送らずにバイパスさせる制御が行われる場合、能力一定型の熱源機に熱媒体を供給するポンプの動力が無駄になる。さらに、このような一次側設備の構成を、能力一定型の熱源機に熱媒体を供給するポンプとして定速ポンプが採用されている構成の一次側設備の更新時(冷凍機の置き換えや追加時)に採用しようとすると、能力一定型の熱源機に熱媒体を供給するポンプを定速ポンプから容量可変型のポンプへと変更しなければならず、コストアップとなる。 In addition, there is not only a bypass path for returning the heat medium after passing through the variable capacity type heat source machine to the upstream side of the pump that supplies the heat medium to the variable capacity type heat source apparatus. A bypass path is provided to return the heat medium after passing through the heat source unit to the upstream side of the pump that supplies the heat medium to the constant capacity type heat source unit, and supplies the heat medium to the constant capacity type heat source unit. In a system having a primary-side facility in which a variable capacity pump is employed as a pump to perform the heat transfer, a heat medium that is heat-exchanged by a constant-capacity type heat source unit is used in order to perform appropriate load distribution to each heat source unit. When bypass control is performed without sending to the next-side equipment, the power of the pump that supplies the heat medium to the heat source unit with a constant capacity is wasted. In addition, when the primary equipment is renewed in the configuration where a constant speed pump is used as a pump for supplying a heat medium to a constant capacity heat source machine (when a refrigerator is replaced or added). ), The pump for supplying the heat medium to the heat source device with a constant capacity must be changed from a constant speed pump to a variable displacement pump, resulting in an increase in cost.
これに対して、能力一定型の熱源機に熱媒体を供給するポンプとして定速ポンプが採用されている構成の一次側設備の更新時(冷凍機の置き換えや追加時)に、本変形例に係るシステムの備える一次側設備の構成が採用されることで、能力一定型の熱源機に熱媒体を供給するポンプを変更する必要はなく、かつ能力一定型の熱源機により熱交換されたすべての熱媒体が二次側設備へと送られるため、更新時のコストアップを抑えることができるとともに、運転時のポンプ動力の無駄を抑えることができる。 On the other hand, when the primary equipment with a constant-speed pump is used as a pump for supplying a heat medium to a constant-capacity heat source machine (when replacing or adding a refrigerator), By adopting the configuration of the primary side equipment provided in such a system, it is not necessary to change the pump that supplies the heat medium to the heat source unit with a constant capacity, and all the heat exchanged by the heat source unit with the constant capacity is performed. Since the heat medium is sent to the secondary equipment, it is possible to suppress an increase in cost at the time of renewal and to suppress waste of pump power during operation.
本発明は、コスト増加を抑えかつ各熱源機に対して負荷の配分を適切に設定することのできるものであり、複数の熱源機として可変速圧縮機を有する熱源機及び定速圧縮機を有する熱源機又は吸収式熱源機を備えるシステムへの適用が有効である。 The present invention is capable of suppressing an increase in cost and appropriately setting load distribution for each heat source unit, and has a heat source unit having a variable speed compressor and a constant speed compressor as a plurality of heat source units. Application to a system including a heat source machine or an absorption heat source machine is effective.
11 往ヘッダ
12 還ヘッダ
20 二次側設備(利用側設備)
51 第1冷凍機(第1熱源機)
52 第2冷凍機(第2熱源機)
61 第1ポンプ
62 第2ポンプ
182 冷凍機台数決定部(制御部)
11
51 First refrigerator (first heat source machine)
52 Second refrigerator (second heat source machine)
61 1st pump 62
本発明は、負荷分配システムに関する。 The present invention relates to a load distribution system.
従来より、可変速圧縮機を有する熱源機と定速圧縮機を有する熱源機又は吸収式熱源機とが並列に配置されており、利用側設備から要求される負荷に応じて各熱源機の駆動を制御するシステムがある。ここで、定速圧縮機を有する熱源機又は吸収式熱源機は、可変速圧縮機を有する熱源機よりも定格能力で駆動される際の運転効率が格段によいことが知られている。一方、部分負荷時には、定速圧縮機を有する熱源機又は吸収式熱源機は、運転効率が低下するため、可変速圧縮機を有する熱源機よりも運転効率が下回ることがある。このため、各熱源機を組み合わせて使用する場合には、利用側設備から要求される負荷に応じて各熱源機の負荷の配分を変化させることで、システム全体のエネルギー効率を向上させるという従来技術がある。 Conventionally, a heat source device having a variable speed compressor and a heat source device having a constant speed compressor or an absorption heat source device are arranged in parallel, and each heat source device is driven according to a load required from the use side equipment. There is a system to control. Here, it is known that the operation efficiency when the heat source machine or the absorption heat source machine having the constant speed compressor is driven with the rated capacity is much better than the heat source machine having the variable speed compressor. On the other hand, at the time of partial load, the operation efficiency of the heat source machine or the absorption heat source machine having the constant speed compressor is lower than that of the heat source machine having the variable speed compressor because the operation efficiency is lowered. For this reason, when using each heat source machine in combination, the conventional technology of improving the energy efficiency of the entire system by changing the load distribution of each heat source machine according to the load required from the user side equipment There is.
ところで、各熱源機の負荷は、各熱源機に対する熱媒体の供給量に比例するという性質がある。また、熱源機には、凍結等による異常停止を防ぐために運転時に最低限必要な熱媒体の流量である下限流量が設定されている。このため、各熱源機に対する熱媒体の供給量を調整して各熱源機の負荷の配分を変化させる場合であっても、各熱源機に対して下限流量を下回らないように熱媒体を供給しなければならないという課題がある。 By the way, the load of each heat source machine has the property of being proportional to the supply amount of the heat medium to each heat source machine. In addition, a lower limit flow rate, which is the minimum flow rate of the heat medium required for operation, is set in the heat source unit in order to prevent an abnormal stop due to freezing or the like. For this reason, even when adjusting the supply amount of the heat medium to each heat source unit and changing the load distribution of each heat source unit, the heat medium is supplied to each heat source unit so that it does not fall below the lower limit flow rate. There is a problem that must be.
この課題を解決するために、特許文献1(特開2010−127559号公報)記載のシステムでは、複数のポンプと複数の熱源機と利用側設備とが順次接続されて構成された熱媒体回路において、熱源機を通過した後の熱媒体をポンプの上流側に戻すためのバイパス管が設けられている。このシステムでは、バイパス管を流れる熱媒体の流量を変更することで、熱源機の下限流量を考慮することなく、各熱源機に対する負荷の配分を設定することができるようになっている。 In order to solve this problem, in the system described in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-127559), in a heat medium circuit configured by sequentially connecting a plurality of pumps, a plurality of heat source units, and a use-side facility. A bypass pipe for returning the heat medium after passing through the heat source unit to the upstream side of the pump is provided. In this system, by changing the flow rate of the heat medium flowing through the bypass pipe, it is possible to set the load distribution to each heat source unit without considering the lower limit flow rate of the heat source unit.
しかしながら、特許文献1記載のシステムでは、熱媒体の吐出容量を変更することのできるインバータポンプを必須の構成要件と捉えている。このような先行技術を見た当業者であれば、各熱源機に熱媒体を流すポンプの全てをインバータポンプにする必要があると考えてしまい、コスト的な制約により最適効率の実現を諦めてしまうことがある。
However, in the system described in
そこで、本発明の課題は、コスト増加を抑え、かつ各熱源機に対して負荷の配分を適切に設定することのできる負荷分配システムを提供することにある。 Then, the subject of this invention is providing the load distribution system which can suppress the increase in cost and can set distribution of load appropriately with respect to each heat source machine.
本発明の第1観点に係る負荷分配システムは、第1熱源機と、第2熱源機と、第1ポンプと、第2ポンプと、利用側設備と、制御部と、を備える。第1熱源機は、熱媒体を加熱又は冷却する。第2熱源機は、熱媒体を加熱又は冷却する。第2熱源機は、第1熱源機と並列に配置されている。第1ポンプは、第1熱源機へと熱媒体を流す。第1ポンプは、熱媒体の吐出容量を変更することができる。第2ポンプは、第2熱源機へと熱媒体を流す。第2ポンプは、単位時間当たりの熱媒体の吐出容量が一定である。利用側設備は、第1熱源機及び第2熱源機から熱媒体が供給される。制御部は、利用側設備から要求される負荷に応じて、第1熱源機及び第2熱源機の駆動台数を制御する。第1熱源機は、可変速圧縮機を有する熱源機である。第2熱源機は、定速圧縮機を有する熱源機又は吸熱式熱源機である。制御部は、利用側設備から要求される負荷が徐々に増加して第1熱源機で対応可能な負荷以上の負荷が要求された場合には、第2熱源機へと熱媒体が流れるように第2ポンプの駆動を開始させ、かつ、第1熱源機に対する熱媒体の流量が第2熱源機に対する熱媒体の流量よりも少なくなるように第1ポンプの駆動を制御する。 The load distribution system concerning the 1st viewpoint of the present invention is provided with the 1st heat source machine, the 2nd heat source machine, the 1st pump, the 2nd pump, the use side equipment, and the control part. The first heat source machine heats or cools the heat medium. The second heat source machine heats or cools the heat medium. The 2nd heat source machine is arranged in parallel with the 1st heat source machine. The first pump causes the heat medium to flow to the first heat source machine. The first pump can change the discharge capacity of the heat medium. The second pump causes the heat medium to flow to the second heat source machine. The second pump has a constant heat medium discharge capacity per unit time. The use side facility is supplied with a heat medium from the first heat source device and the second heat source device. A control part controls the drive number of a 1st heat-source machine and a 2nd heat-source machine according to the load requested | required from a utilization side installation. The first heat source machine is a heat source machine having a variable speed compressor. The second heat source machine is a heat source machine having a constant speed compressor or an endothermic heat source machine. When the load required from the use side equipment is gradually increased and a load higher than the load that can be handled by the first heat source machine is requested, the control unit causes the heat medium to flow to the second heat source machine. The driving of the second pump is started, and the driving of the first pump is controlled so that the flow rate of the heat medium for the first heat source device is smaller than the flow rate of the heat medium for the second heat source device.
ここで、本発明者らは、鋭意検討した結果、可変速圧縮機を有する熱源機と定速圧縮機を有する熱源機又は吸熱式熱源機とが並列に配置されているシステムにおいて、各熱源機を組み合わせて使用する場合に、定速圧縮機を有する熱源機又は吸熱式熱源機に対して、吐出容量を変更することのできるポンプにより熱媒体を流しても、単位時間当たりの吐出容量が一定のポンプにより熱媒体を流しても、他のポンプとの圧力の関係上、定速圧縮機を有する熱源機又は吸熱式熱源機に流れる熱媒体の流量にほとんど差がないことを見いだした。 Here, as a result of intensive studies, the present inventors have determined that each heat source machine is a system in which a heat source machine having a variable speed compressor and a heat source machine having a constant speed compressor or an endothermic heat source machine are arranged in parallel. When using in combination, the discharge capacity per unit time is constant even if a heat medium is flowed by a pump whose discharge capacity can be changed with respect to a heat source machine having a constant speed compressor or an endothermic heat source machine. It was found that even when the heat medium is flowed by the pump of No. 1, there is almost no difference in the flow rate of the heat medium flowing through the heat source machine having the constant speed compressor or the endothermic heat source machine due to the pressure with other pumps.
本発明の第1観点に係る負荷分配システムでは、定速圧縮機を有する熱源機又は吸熱式熱源機である第2熱源機には、単位時間当たりの吐出容量が一定のポンプによって熱媒体が流れる構成である。このため、吐出容量を変更することのできるポンプによって第2熱源機に熱媒体が流れる構成である場合と同等程度の量の熱媒体を第2熱源機に流すことができる。さらに、単位時間当たりの吐出容量が一定のポンプは、吐出容量を変更することのできるポンプよりも一般的に安価であるため、吐出容量を変更することのできるポンプによって第2熱源機に熱媒体が流れる構成である場合と比較して、コストを抑えることができる。 In the load distribution system according to the first aspect of the present invention, the heat medium flows to the second heat source machine that is a heat source machine having a constant speed compressor or an endothermic heat source machine by a pump having a constant discharge capacity per unit time. It is a configuration. For this reason, an amount of heat medium equivalent to that in the case where the heat medium flows through the second heat source device by the pump whose discharge capacity can be changed can be flowed through the second heat source device. Furthermore, since a pump having a constant discharge capacity per unit time is generally cheaper than a pump capable of changing the discharge capacity, the heat medium is transferred to the second heat source machine by a pump capable of changing the discharge capacity. The cost can be reduced compared to the case where the current flows.
これにより、コスト増加を抑え、かつ各熱源機に対して負荷の配分を適切に設定することができる。 Thereby, an increase in cost can be suppressed and load distribution can be appropriately set for each heat source device.
本発明の第2観点に係る負荷分配システムは、第1観点の負荷分配システムにおいて、第1熱源機は、2台以上ある。第1熱源機の最小能力を合計した能力は、第2熱源機の定格能力以下である。このため、第1熱源機に加えて第2熱源機を駆動させる状況になった場合に、各第1熱源機に対する熱媒体の流量を調整することで、システム全体のエネルギー損失を抑えることができる。 The load distribution system according to the second aspect of the present invention is the load distribution system according to the first aspect, wherein there are two or more first heat source units. The total capacity of the first heat source machine is equal to or less than the rated capacity of the second heat source machine. For this reason, when it comes to the situation where the 2nd heat source machine is driven in addition to the 1st heat source machine, the energy loss of the whole system can be suppressed by adjusting the flow rate of the heat medium to each first heat source machine. .
本発明の第3観点に係る負荷分配システムは、第1観点又は第2観点のいずれかの負荷分配システムにおいて、熱媒体循環回路を備える。熱媒体循環回路は、往ヘッダと、還ヘッダと、第1経路と、バイパス経路と、を含む。往ヘッダは、第1熱源機及び第2熱源機から流出した熱媒体を混合する。還ヘッダは、利用側設備において熱交換された熱媒体が還流する。第1経路は、還ヘッダの熱媒体を第1ポンプ及び第1熱源機を介して往ヘッダへと流す経路である。バイパス経路は、第1経路に設けられている。バイパス経路は、第1熱源機を通過した後の熱媒体を第1ポンプの上流側へと戻す。この負荷分配システムでは、バイパス経路により第1熱源機を通過した後の熱媒体を第1ポンプの上流側に戻すことができる。 A load distribution system according to a third aspect of the present invention includes the heat medium circulation circuit in the load distribution system of either the first aspect or the second aspect. The heat medium circuit includes a forward header, a return header, a first path, and a bypass path. The forward header mixes the heat medium flowing out from the first heat source machine and the second heat source machine. In the return header, the heat medium that has been heat-exchanged in the user-side equipment flows back. A 1st path | route is a path | route which flows the heat medium of a return header to a forward header via a 1st pump and a 1st heat source machine. The bypass path is provided in the first path. The bypass path returns the heat medium after passing through the first heat source device to the upstream side of the first pump. In this load distribution system, the heat medium after passing through the first heat source device by the bypass path can be returned to the upstream side of the first pump.
本発明の第1観点に係る負荷分配システムでは、コスト増加を抑え、かつ各熱源機に対して負荷の配分を適切に設定することができる。 In the load distribution system according to the first aspect of the present invention, it is possible to suppress an increase in cost and appropriately set load distribution to each heat source unit.
本発明の第2観点に係る負荷分配システムでは、システム全体のエネルギー損失を抑えることができる。 In the load distribution system according to the second aspect of the present invention, energy loss of the entire system can be suppressed.
本発明の第3観点に係る負荷分配システムでは、第1熱源機を通過した後の熱媒体を第1ポンプの上流側に戻すことができる。 In the load distribution system according to the third aspect of the present invention, the heat medium after passing through the first heat source device can be returned to the upstream side of the first pump.
以下、本発明の一実施形態に係る負荷分配システムについて、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術範囲を限定するものではない。 Hereinafter, a load distribution system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are specific examples of the present invention and do not limit the technical scope of the present invention.
(1)負荷分配システムの全体構成
図1は、本発明の一実施形態に係る負荷分配システムの概略構成図である。本実施形態に係る負荷分配システムは、システム全体のエネルギー効率の悪化を抑制することのできるものである。負荷分配システムは、主に、ビルや工場、病院及びホテル等の、比較的大きい建物内に設置されている。
(1) Overall Configuration of Load Distribution System FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a load distribution system according to an embodiment of the present invention. The load distribution system according to the present embodiment can suppress deterioration in energy efficiency of the entire system. Load distribution systems are mainly installed in relatively large buildings such as buildings, factories, hospitals, and hotels.
この負荷分配システムは、図1に示すように、熱源側設備としての一次側設備10と利用側設備としての二次側設備20との間で、両者10,20を結ぶ配管を介して熱媒体としての水を循環させるシステムである。
As shown in FIG. 1, the load distribution system includes a heating medium between a
一次側設備10は、主として、熱媒体を加熱又は冷却する熱源機としての第1〜第3冷凍機51〜53と、第1〜第3冷凍機51〜53に対応して設けられる第1〜第3ポンプ61〜63と、を含む。
The
なお、本実施形態の第1冷凍機51は、可変速圧縮機を有する熱源機である。可変速圧縮機とは、回転速度を変更することのできる圧縮機である。第1冷凍機51は、圧縮機の回転速度を切り替えることで能力(冷凍能力)を調整して運転できる、能力可変型の熱源機である。第2冷凍機52及び第3冷凍機53は、定速圧縮機を有する熱源機である。定速圧縮機とは、圧縮機の回転速度が一定の圧縮機である。ところで、本実施形態では、第2冷凍機52及び第3冷凍機53は、定速圧縮機を有する熱源機であるが、第2冷凍機52及び第3冷凍機53が吸収式熱源機であってもよい。吸収式熱源機とは、圧縮機を備えていない熱源機であって、能力が一定の熱源機である。すなわち、第2冷凍機52及び第3冷凍機53は、能力一定型の熱源機である。
In addition, the
また、本実施形態では、能力可変型の熱源機には、吐出容量を変更することのできるポンプから水が供給され、能力一定型の熱源機には単位時間当たりの吐出容量が一定のポンプから水が供給されるものとする。 In this embodiment, the variable capacity heat source unit is supplied with water from a pump whose discharge capacity can be changed, and the constant capacity type heat source unit is supplied with a pump having a constant discharge capacity per unit time. Water shall be supplied.
二次側設備20は、主として、建物内の各空調対象空間(以下、室内空間という)に設置される熱利用機器である第1〜第9空調機21〜29から成る。そして、冷房時には冷水が、暖房時には温水が一次側設備10から二次側設備20へと流れ、水の冷熱あるいは温熱が二次側設備20の運転中の第1〜第9空調機21〜29において空調に利用される。
The
一次側設備10はチラーシステムコントローラ110によって、二次側設備20は空調機コントローラ120によって、それぞれコントロールされる。
The
(2)負荷分配システムの詳細構成
(2−1)熱媒体循環回路70
熱媒体循環回路70は、水が充填された閉回路であり、第1〜第3冷凍機51〜53と第1〜第9空調機21〜29との間で水が循環するように構成されている。熱媒体循環回路70には、第1〜第3ポンプ61〜63と、第1〜第3冷凍機51〜53と、往ヘッダ11と、第1〜第9空調機21〜29と、還ヘッダ12と、が接続されている。
(2) Detailed configuration of load distribution system (2-1) Heat medium circulation circuit 70
The heat medium circulation circuit 70 is a closed circuit filled with water, and is configured such that water circulates between the first to
熱媒体循環回路70は、図1に示すように、二次側配管71と、第1共通配管72と、第2共通配管73と、第1〜第3配管74〜76と、バイパス管77と、を有する。二次側配管71は、第1〜第9空調機21〜29それぞれに水が流れるように往ヘッダ11と還ヘッダ12との間を結んでいる。第1共通配管72は還ヘッダ12に接続されている。第2共通配管73は往ヘッダ11に接続されている。第1〜第3配管74〜76は、第1共通配管72と第2共通配管73とを結ぶ配管である。より詳しくは、第1〜第3配管74〜76は、第1共通配管72の端部に位置する分岐点P1と第2共通配管73の端部に位置する分岐点P2とを結ぶように並列に設けられた配管である。バイパス管77は、還ヘッダ12と往ヘッダ11とを結んでいる。
As shown in FIG. 1, the heat medium circulation circuit 70 includes a
(2−2)一次側設備10
一次側設備10では、3台の第1〜第3冷凍機51〜53が負荷分配システムにおける熱源として働く。第1〜第3冷凍機51〜53それぞれには、第1〜第3ポンプ61〜63が1つずつ配設されている。第1〜第3冷凍機51〜53は、図1に示すように互いに並列に接続されている。具体的には、第1配管74には第1ポンプ61及び第1冷凍機51が設けられ、第2配管75には第2ポンプ62及び第2冷凍機52が設けられ、第3配管76には第3ポンプ63及び第3冷凍機53が設けられている。
(2-2)
In the
第1〜第3冷凍機51〜53は、空冷式のヒートポンプチラーであり、圧縮機、空気側熱交換器、膨張弁、水側熱交換器が順次接続されて冷媒回路を構成し、冷媒回路の内部には、冷媒が充填されている。第1冷凍機51は、上記のように可変速圧縮機を1又は複数台搭載しており、本実施形態では、可変速圧縮機が容量調整の可能なインバータ圧縮機であるものとする。第2及び第3冷凍機53は、上記のように定速圧縮機を1又は複数台搭載しており、本実施形態では、定速圧縮機が容量調整のできない圧縮機であるものとする。なお、本実施形態の定速圧縮機に代えて、ホットガスバイパスによって容量調整のできる圧縮機であってもよい。
The first to
第1〜第3ポンプ61〜63は、第1〜第3冷凍機51〜53それぞれに水を流すためのものであって、熱媒体循環回路70に水を循環させる役割を果たす。第1ポンプ61は、第1冷凍機51へと水を流す。第1ポンプ61は、吐出容量を変更することのできるポンプ、すなわち容量可変型のポンプであって、チラーシステムコントローラ110によりインバータ駆動される。このため、第1ポンプ61は、第1冷凍機51へと水を流す際に、第1冷凍機51へと流れる水の量を調整することができる。第2ポンプ62は、第2冷凍機52へと水を流す。第2ポンプ62は、単位時間当たりの水の吐出量が一定である定速ポンプであって、チラーシステムコントローラ110により発停が制御される。このため、第2ポンプ62は、第2冷凍機52へと水を流す際に、第2冷凍機52へと流れる水の量を調整することができない。第3ポンプ63は、第3冷凍機53へと水を流す。第3ポンプ63は、単位時間当たりの水の吐出量が一定である定速ポンプであって、チラーシステムコントローラ110により発停が制御される。このため、第3ポンプ63は、第3冷凍機53へと水を流す際に、第3冷凍機53へと流れる水の量を調整することができない。
The first to
一次側設備10では、第1〜第3ポンプ61〜63が駆動することにより、第1〜第3冷凍機51〜53から送り出された水(冷水あるいは温水)が、第2共通配管73及び往ヘッダ11を介して二次側配管71へと流れる。また、二次側設備20から二次側配管71を介して戻ってきた水が、還ヘッダ12に一旦流入し、第1共通配管72を介して第1〜第3冷凍機51〜53へと流れる。
In the
また、往ヘッダ11と還ヘッダ12とを結ぶバイパス配管13には、バイパス流量調節弁77aが配設されている。バイパス流量調節弁77aの開度を変更し、バイパス配管13を通って往ヘッダ11から還ヘッダ12に直接戻る水の流量を調節することで、二次側設備20に流れる水の流量を抑制することができる。
In addition, a bypass flow
(2−3)二次側設備20
二次側設備20は、熱利用機器としての9台の第1〜第9空調機21〜29を有している。第1〜第9空調機21〜29は、それぞれ、熱源機である一次側設備10の第1〜第3冷凍機51〜53が生成する冷水の冷熱あるいは温水の温熱を使って、室内空間の負荷を処理する。すなわち、第1〜第9空調機21〜29は、一次側設備10から流れてくる冷水あるいは温水を用いて、室内空間の空調(冷房や暖房)を行う。
(2-3)
The secondary-
第1〜第9空調機21〜29は、それぞれ同一あるいは異なる室内空間に設置されている。そして、第1〜第9空調機21〜29それぞれは、往ヘッダ11から延びる二次側配管71と、還ヘッダ12につながる二次側配管71との間に、並列に配置されている。第1〜第9空調機21〜29は、往ヘッダ11側の二次側配管71から水を取り入れ、還ヘッダ12側の二次側配管71へと水を戻す。
The first to
第1〜第9空調機21〜29の各ケーシングの内部には、空気が流通する空気通路が形成されている。空気通路の流入端には、吸い込みダクト(図示せず)の一端が接続され、空気通路の流出端には、給気ダクト(図示せず)の一端が接続されている。吸い込みダクト及び給気ダクトの他端は、それぞれ室内空間に接続されている。
Air passages through which air flows are formed in the respective casings of the first to
第1〜第9空調機21〜29の各ケーシングの内部には、送風ファン、熱交換器、流量調整弁などが配備されている。熱交換器は、水と空気との間で熱交換を行わせて、空気を冷却または加熱させる。熱交換器は、例えば、複数の伝熱フィンと、それらの伝熱フィンを貫通する伝熱管とを有する、フィンアンドチューブ式の熱交換器等が採用される。熱交換器の伝熱管には、一次側設備10と二次側設備20との間を循環する水が流れ、伝熱管及び伝熱フィンを介して水の熱が空気に供給されることで、空気が冷却または加熱されるようになっている。送風ファンは、インバータ制御によって回転数を段階的に変化させることが可能であって、加熱または冷却された空気の送風量を調節できる。流量調整弁は、その空調機に流れる水の量を調節する役割を果たす。つまり、第1〜第9空調機21〜29それぞれに流れる水の流量は、各流量調整弁の開度によって決まる。各送風ファン及び各流量調整弁は、空調機コントローラ120によりコントロールされる。
Inside each casing of the first to
(2−4)制御装置
図2は、負荷分配システムの備える制御装置の制御ブロック図である。制御装置は、主として、チラーシステムコントローラ110及び空調機コントローラ120から成る。上述のように、チラーシステムコントローラ110は第1〜第3冷凍機51〜53、第1〜第3ポンプ61〜63をコントロールし、空調機コントローラ120は第1〜第9空調機21〜29をコントロールする。
(2-4) Control Device FIG. 2 is a control block diagram of a control device provided in the load distribution system. The control device mainly includes a
なお、チラーシステムコントローラ110の起動制御に関する詳細構成については、以下で詳述する。
The detailed configuration related to the startup control of the
(3)負荷分配システムの動作
(3−1)全体概略動作
第1〜第9空調機21〜29それぞれでは、吸込ダクト(図示せず)によって室内空間から取り込まれた室内空気が、ケーシング内の空気通路を流れる。この空気は、各熱交換器等において一次側設備10から流れてきた冷水/温水によって冷却/加熱される。その冷却/加熱された空気が給気ダクト(図示せず)を介して室内空間へ供給されることで、室内空間の冷房/暖房が行われる。
(3) Operation of the load distribution system (3-1) Overall schematic operation In each of the first to
(3−2)チラーシステムコントローラ110による起動制御
チラーシステムコントローラ110は、主として、CPU180及びメモリ190から構成されている。メモリ190は、ROMとRAMとで構成されており、ROMには、CPU180が読み出して実行する各種プログラム等が格納されている。RAMは、CPU180のワークメモリとして機能する他、CPU180によって書き換え可能な情報が格納されている。
(3-2) Start-up Control by
チラーシステムコントローラ110は、二次側設備20の負荷(具体的には、第1〜第9空調機21〜29が処理すべき各室内空間の熱負荷)に応じて冷凍機の運転台数を可変させる冷凍機台数制御を、第1〜第3冷凍機51〜53に関する制御として行う。
The
(3−3)冷凍機台数制御
次に、チラーシステムコントローラ110の冷凍機台数制御に関係する機能について詳述する。
(3-3) Control of the number of refrigerators Next, functions related to the control of the number of refrigerators of the
ROMから読み出したプログラムを実行するCPU180には、図2に示すように、起動制御に関係するソフトウェア上の機能部として、二次側負荷量演算部181と、冷凍機台数決定部182と、が備わることになる。また、メモリ190には、冷凍機特性テーブル191が記憶されている。冷凍機特性テーブル191には、第1〜第3冷凍機51〜53の種類(能力可変型や能力一定型等)、圧縮機容量及び運転効率等に関する情報が事前に作成・入力されている。
As shown in FIG. 2, the
二次側負荷量演算部181は、二次側設備20によって要求される負荷を演算する。例えば、二次側負荷量演算部181は、所定時間毎に、一次側設備10から二次側設備20へと流れる水の温度を計測する往水温度センサ111の計測値、二次側設備20から一次側設備10へと流れる水の温度を計測する還水温度センサ112の計測値、及び水量センサ113の計測した循環している水量を基に、二次側設備20の運転している空調機の負荷、すなわち二次側設備20の要求する負荷(以下、要求負荷量という)を演算する。
The secondary load
冷凍機台数決定部182は、二次側負荷量演算部181が演算した要求負荷量が処理されるように、運転させる冷凍機の台数及び能力を決定する。そして、冷凍機台数決定部182は、決定した冷凍機の台数及び能力に応じて、第1〜第3ポンプ61〜63及び第1〜第3冷凍機51〜53を制御する。すなわち、冷凍機台数決定部182は、起動制御が開始されてから起動制御が終了するまでの間、運転させる冷凍機を見直すための機能部としての役割を有する。具体的には、冷凍機台数決定部182は、所定時間毎に、既に運転されている1又は複数の冷凍機を見直す。より具体的には、冷凍機台数決定部182は、起動制御が実行されている間、計測・推定された二次側設備20の負荷を基に、所定時間の経過時に前回に決めた一次側設備10の冷凍機の運転台数及び能力を補正する。
The refrigerator
ここでは、メモリ190に記憶されている冷凍機特性テーブル191を用いて、冷凍機台数決定部182は運転させる冷凍機の台数及び能力を決定する。冷凍機台数決定部182は、要求負荷量に応じて、第1〜第3冷凍機51〜53の運転組合せの中から適切な組合せを選ぶことで、冷凍機の台数及び能力(負荷)を決定する。
Here, using the refrigerator characteristic table 191 stored in the
例えば、冷凍機台数決定部182は、二次側設備20から要求される負荷が小さい場合、すなわち第1冷凍機51だけ運転させることで要求負荷量を処理することができる場合には、第1冷凍機51のみを運転させるという決定を行う。そして、二次側設備20から要求される負荷が徐々に増加して第1冷凍機51で対応可能な負荷以上の負荷が要求された場合、すなわち第1冷凍機51だけ運転させても要求負荷量を処理できず、第1冷凍機51に加えて第2冷凍機52を運転させる必要がある場合には、第1冷凍機51に加えて第2冷凍機52を運転させるという決定を行う。なお、第2冷凍機52の運転(駆動)を開始させるときは、冷凍機台数決定部182は、第1冷凍機51に対する水の流量が第2冷凍機52に対する水の流量よりも少なくなるように、第1ポンプ61及び第2ポンプ62を制御する。そして、第1冷凍機51及び第2冷凍機52に流れる水量に応じて、第1冷凍機51及び第2冷凍機52の能力を決定する。その後、二次側設備20から要求される負荷が徐々に増加して第1冷凍機51及び第2冷凍機52で対応可能な負荷以上の負荷が要求された場合、すなわち第1冷凍機51及び第2冷凍機52を運転させても要求負荷量を処理できず、第1冷凍機51及び第2冷凍機52に加えて第3冷凍機53を運転させる必要がある場合には、第1冷凍機51及び第2冷凍機52に加えて第3冷凍機53を運転させるという決定を行う。なお、第3冷凍機53の運転(駆動)を開始させるときは、冷凍機台数決定部182は、第1冷凍機51に対する水の流量が第2冷凍機52及び第3冷凍機53のそれぞれに対する水の流量よりも少なくなるように、第1ポンプ〜第3ポンプ61〜63を制御する。そして、第1〜第3冷凍機51〜53に流れる水量に応じて、第1〜第3冷凍機51〜53の能力を決定する。一方、第1〜第3冷凍機51〜53が運転しているときに、二次側設備20から要求される負荷が徐々に減少して第1冷凍機51及び第2冷凍機52を運転させることで要求負荷量を処理することができる場合には、冷凍機台数決定部182は、第3冷凍機53の運転を停止させ、第1冷凍機51及び第2冷凍機52を運転させるという決定を行う。また、第1冷凍機51及び第2冷凍機52が運転しているときに、二次側設備20から要求される負荷が徐々に減少して第1冷凍機51のみを運転させることで要求負荷量を処理することができる場合には、冷凍機台数決定部182は、第2冷凍機52の運転を停止させ、第1冷凍機51のみ運転させるという決定を行う。
For example, when the load required from the secondary-
なお、本実施形態では、運転させる冷凍機を決定した場合、冷凍機台数決定部182は、運転させる冷凍機に水を流すポンプを所定の能力で運転させるとともに、運転させない冷凍機に水を流すポンプの運転を停止させる。
In the present embodiment, when the refrigerator to be operated is determined, the refrigerator
(3−4)冷凍機台数制御のフロー
図3を参照して、チラーシステムコントローラ110による冷凍機台数制御の各ステップについて説明する。なお、以下の説明では、各冷凍機の100%の能力とは各冷凍機の定格能力を意味している。
(3-4) Flow of refrigerator number control With reference to FIG. 3, each step of the refrigerator number control by the
冷凍機台数制御では、上述のように、二次側負荷量演算部181が、往水の温度、環水の温度及び水量を基に、二次側設備20の負荷を演算し、それに基づいて、冷凍機台数決定部182が運転させる冷凍機の台数及び能力を決定する。
In the control of the number of refrigerators, as described above, the secondary side load
まずステップS11では、第1冷凍機51を運転させることを決定し、第1冷凍機51のみを運転させる。具体的には、第1冷凍機51の出口側の水温が設定温度となるように第1ポンプ61を制御するとともに、可変速圧縮機を所定の能力(インバータ出力)で駆動させる。そして、ステップS12に移行する。
First, in step S11, it is determined that the
ステップS12では、二次側負荷量演算部181及び冷凍機台数決定部182が第1冷凍機51の能力が100%に到達したか否かを判断する。そして、ステップS12において第1冷凍機51の能力が100%に到達したと判断されると、ステップS13に移行する。一方、ステップS12において第1冷凍機51の能力が100%に到達していないと判断されると、ステップS12に戻る。
In step S12, the secondary load
ステップS13では、冷凍機台数決定部182が第1冷凍機51に加えて第2冷凍機52の運転開始を決定し、ステップS14へと移行する。ステップS14では、第1ポンプ61の能力が最小能力(ここでは、ポンプ特性に基づき発揮することのできる最小の能力)で固定されていない場合には、第1ポンプ61の能力を最小能力で固定するとともに、第1冷凍機51の能力を流量に応じた能力に決定する。さらに、第2冷凍機52の運転が開始されていない場合には、第2冷凍機52の運転を開始させるために、第2ポンプ62の駆動を開始させるとともに、第2冷凍機52の備える圧縮機の駆動を開始させる。これにより、第1冷凍機51及び第2冷凍機52が運転された状態となり、かつ第1冷凍機51には第1ポンプ61の最小能力で流れる量の水が流れ、残りの水が第2冷凍機52に流れることになる。そして、ステップS15に移行する。
In step S13, the refrigerator
ステップS15では、二次側負荷量演算部181及び冷凍機台数決定部182が第2冷凍機52の能力が100%に到達したか否かを判断する。そして、ステップS15において第2冷凍機52の能力が100%に到達したと判断されると、第1ポンプ61の能力固定が解除されていない場合には、ステップS16で、第1ポンプ61の能力固定を解除するとともに、第2冷凍機52の能力が100%を維持するように第1ポンプ61を制御する。その後、ステップS19に移行する。一方、ステップS15において第2冷凍機52の能力が100%に到達していないと判断されると、ステップS17において、第2冷凍機52の能力が一定時間以上継続して85%未満であるか否かを判断する。そして、ステップS17において、第2冷凍機52の能力が一定時間以上継続して85%未満であると判断されると、ステップS18で、冷凍機台数決定部182が運転される冷凍機を第1冷凍機51に決定し、すなわち第2冷凍機52を削減することを決定し、第2冷凍機52及び第2ポンプ62の駆動を停止させる。これにより、第1冷凍機51のみが運転されることになる。その後、ステップS12へと戻る。これに対して、ステップS17において、第2冷凍機52の能力が一定時間以上継続して85%未満でないと判断されると、ステップS14へと戻る。
In step S15, the secondary load
ステップS19では、二次側負荷量演算部181及び冷凍機台数決定部182が第1冷凍機51及び第2冷凍機52のそれぞれの能力が100%に到達したか否かを判断する。そして、ステップS19において第1冷凍機51及び第2冷凍機52の能力が100%に到達したと判断されると、ステップS20へと移行する。一方で、ステップS19において第1冷凍機51及び第2冷凍機52の能力が100%に到達していないと判断されると、ステップS17に戻る。
In step S19, the secondary load
ステップS20では、冷凍機台数決定部182が第1冷凍機51及び第2冷凍機52に加えて第3冷凍機53の運転開始を決定し、第1ポンプ61の能力が最小能力で固定されていない場合には、ステップS21で、第1ポンプ61の能力を最小能力に固定するとともに、第1冷凍機51の能力を流量に応じた能力に決定する。さらに、第3冷凍機53の運転が開始されていない場合には、第3冷凍機53の運転を開始させるために、第3ポンプ63の駆動を開始させるとともに、第3冷凍機53の備える圧縮機の駆動を開始させる。これにより、第1〜第3冷凍機51〜53が運転された状態となり、かつ第1冷凍機51には第1ポンプ61の最小能力で流れる量の水が流れ、残りの水が第2冷凍機52及び第3冷凍機53に等しく流れることになる。そして、ステップS22に移行する。
In step S20, the refrigerator
ステップS22では、二次側負荷量演算部181及び冷凍機台数決定部182が第2冷凍機52及び第3冷凍機53のそれぞれの能力が100%に到達したか否かを判断する。そして、ステップS22において第2冷凍機52及び第3冷凍機53の能力が100%に到達したと判断されると、第1ポンプ61の能力固定が解除されていない場合には、ステップS23で、第1ポンプ61の能力固定を解除するとともに、第2冷凍機52及び第3冷凍機53の能力が100%を維持するように第1ポンプ61が制御され、ステップS22に戻る。一方で、ステップS22において第2冷凍機52及び第3冷凍機53の能力が100%に到達していないと判断されると、ステップS24において、第3冷凍機53の能力が一定時間以上継続して92.5%未満であるか否かを判断する。そして、ステップS24において、第3冷凍機53の能力が一定時間以上継続して92.5%未満であると判断されると、ステップS25において、冷凍機台数決定部182が運転される冷凍機を第1冷凍機51及び第2冷凍機52に決定し、すなわち第3冷凍機53を削減することを決定し、ステップS16へと戻る。これにより、第1冷凍機51及び第2冷凍機52が運転され、第3冷凍機53の運転が停止される。一方で、ステップS24において、第3冷凍機53の能力が一定時間以上継続して92.5%未満でないと判断されると、ステップS21に戻る。
In step S22, the secondary load
(4)特徴
(4−1)
ここで、本発明者らは、鋭意検討した結果、可変速圧縮機を有する熱源機と定速圧縮機を有する熱源機又は吸熱式熱源機とが並列に配置されているシステムにおいて、各熱源機を組み合わせて使用する場合に、定速圧縮機を有する熱源機又は吸熱式熱源機に対して容量可変型のポンプにより熱媒体を流しても、定速ポンプにより熱媒体を流しても、他のポンプとの圧力の関係上、定速圧縮機を有する熱源機又は吸熱式熱源機に流れる熱媒体の流量にはほとんど差がないことを見いだした。
(4) Features (4-1)
Here, as a result of intensive studies, the present inventors have determined that each heat source machine is a system in which a heat source machine having a variable speed compressor and a heat source machine having a constant speed compressor or an endothermic heat source machine are arranged in parallel. In combination with the heat source device having a constant speed compressor or the heat absorption type heat source device, whether the heat medium is flown by a variable capacity pump, the heat medium is flown by a constant speed pump, It has been found that there is almost no difference in the flow rate of the heat medium flowing through the heat source device having a constant speed compressor or the endothermic heat source device due to the pressure with the pump.
本実施形態では、能力可変型の熱源機である第1冷凍機51には容量可変型のポンプである第1ポンプ61から水が供給され、能力一定型の熱源機である第2冷凍機52及び第3冷凍機53には定速ポンプである第2ポンプ62及び第3ポンプ63から水が供給される。能力一定型の熱源機に対して容量可変型のポンプにより熱媒体を流しても、定速ポンプにより熱媒体を流しても、他のポンプとの圧力の関係上、能力一定型の熱源機に流れる熱媒体の流量にはほとんど差がないため、第2冷凍機52及び第3冷凍機53それぞれに対して容量可変型のポンプから水が流れる場合と同等程度の水を第2冷凍機52及び第3冷凍機53に流すことができる。さらに、定速ポンプは、容量可変型のポンプよりも一般的に安価であるため、容量可変型のポンプによって第2冷凍機52及び第3冷凍機53に水が流れる構成である場合と比較して、コストを抑えることができる。
In the present embodiment, water is supplied from the
これにより、コスト増加を抑え、かつ各冷凍機に対して負荷の配分を適切に設定することができている。 Thereby, cost increase can be suppressed and load distribution can be appropriately set for each refrigerator.
(4−2)
図4は、従来技術としての負荷分配システムの備える一次側設備の概略構成図である。図5は、本実施形態に係る負荷分配システム及び従来技術としての負荷分配システムそれぞれのエネルギー損失を説明するための図である。なお、図5では、本実施形態に係る負荷分配システム及び従来技術としての負荷分配システムそれぞれにおけるエネルギー損失範囲を、ハッチングによって模式的に示している。また、図5において、本実施形態に関しては、ポンプの特性により、定速ポンプ(第2ポンプ62及び第3ポンプ63)と、容量可変型のポンプ(第1ポンプ61)との能力比が最大で2:1となるために、能力一定型の熱源機起動時における容量可変型のポンプの最小能力を50%とした場合のエネルギー損失範囲について示している。
(4-2)
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a primary-side facility provided in a load distribution system as a conventional technique. FIG. 5 is a diagram for explaining the energy loss of each of the load distribution system according to the present embodiment and the load distribution system as the prior art. In addition, in FIG. 5, the energy loss range in each of the load distribution system which concerns on this embodiment, and the load distribution system as a prior art is typically shown by hatching. Further, in FIG. 5, the capacity ratio between the constant speed pumps (second pump 62 and third pump 63) and the variable displacement pump (first pump 61) is the maximum due to the characteristics of the pump. Therefore, the energy loss range is shown in the case where the minimum capacity of the variable capacity pump at the time of starting the heat source apparatus of constant capacity is 50%.
従来技術としての負荷分配システムは、本実施形態に係る負荷分配システムの備える熱媒体循環回路70において、第1ポンプ61’として定速ポンプが採用されていること以外は、本実施形態と同様の構成であるものとする。そして、二次側設備からの要求負荷量が処理されるように、運転させる冷凍機が第1冷凍機51’、第2冷凍機52’、第3冷凍機53’の順に決定されるものとする。
The conventional load distribution system is the same as that of the present embodiment except that a constant speed pump is employed as the
ここで、能力可変型の熱源機が運転されると、その能力に応じて消費電力が増減するが、能力一定型の熱源機が運転されると、その能力に拘わらず消費電力が同じになる。このため、能力一定型の熱源機の能力が最大限発揮できるように能力一定型の熱源機に流れる熱媒体の量を調整することで、無駄な電力消費を抑えることができる。 Here, when the variable capacity type heat source unit is operated, the power consumption increases or decreases depending on the capacity. However, when the constant capacity type heat source unit is operated, the power consumption is the same regardless of the capacity. . For this reason, wasteful power consumption can be suppressed by adjusting the amount of the heat medium flowing through the constant-capacity type heat source unit so that the capability of the constant-capacity type heat source unit can be maximized.
従来技術としての負荷分配システムでは、第1冷凍機51’〜第3冷凍機53'に流れる水量を調整することができないため、第1冷凍機51’に加えて第2冷凍機52’の運転が開始されると第1冷凍機51’及び第2冷凍機52’のそれぞれには等量の水が流れる。そうすると、図5に示すように、能力一定型の熱源機(第2冷凍機52’)の能力を最大で50%損失することになる。さらに、第1冷凍機51’及び第2冷凍機52’に加えて第3冷凍機53’の運転が開始されると第1〜第3冷凍機51’〜53’のそれぞれには等量の水が流れる。そうすると、図5に示すように、能力一定型の熱源機(第2冷凍機52’及び第3冷凍機53')の能力を最大で約67%損失することになる。
In the load distribution system as the prior art, the amount of water flowing through the
本実施形態では、能力可変型の熱源機である第1冷凍機51’に水を供給するポンプは、容量可変型のポンプである。そして、第1〜第3ポンプ61〜63のポンプ特性を基に、第1ポンプ61の最小能力を決定することができる。このため、第1冷凍機51に加えて第2冷凍機52の運転を開始させる場合には、第1ポンプ61の最小能力で流れる量の水を第1冷凍機51へと流し、残りの水を第2冷凍機52へと流すことができる。これにより、第1冷凍機51に加えて第2冷凍機52の運転を開始させる場合には、図5に示すように、能力一定型の熱源機(第2冷凍機52)の能力の損失が最大で33%となる。さらに、第1冷凍機51及び第2冷凍機52に加えて第3冷凍機53の運転を開始させる場合には、第1ポンプ61の最小能力で流れる量の水を第1冷凍機51へと流し、残りの水を第2冷凍機52及び第3冷凍機53へと流すことができる。これにより、第1冷凍機51及び第2冷凍機52に加えて第3冷凍機53の運転を開始させる場合には、図5に示すように、能力一定型の熱源機(第2冷凍機52及び第3冷凍機53)の能力の損失が最大で40%となる。このように、本実施形態では、ポンプ特性により第1冷凍機51に流れてしまう水の量を最小限にとどめ、残りの水を第2冷凍機52や第3冷凍機53に流すことで第2冷凍機52や第3冷凍機53の能力を最大限発揮させることができるため、従来技術としての負荷分配システムと比較して、システム全体のエネルギーの損失(ロス)を抑えることができている。
In the present embodiment, the pump that supplies water to the
(4−3)
本実施形態では、第2冷凍機52の運転を開始させるときに第1冷凍機51の運転を停止させないため、第1冷凍機51においてサーモオフによる圧縮機の停止を防止することができる。これにより、二次側設備20からの要求負荷量に対して素早く対応することができるとともに、圧縮機の発停回数の増加による機器寿命の短縮を防止することができる。
(4-3)
In this embodiment, since the operation of the
(5)変形例
(5−1)変形例A
図6は、変形例Aに係る負荷分配システムの備える一次側設備の概略構成図である。図7は、変形例Aに係る負荷分配システム及び従来技術としての負荷分配システムそれぞれのエネルギー損失を説明するための図である。なお、図7では、従来技術としての負荷分配システムにおけるエネルギー損失範囲を、ハッチングによって模式的に示している。また、図7おいて、本変形例に関しては、ポンプの特性により、定速ポンプ(第2ポンプ62及び第3ポンプ63)と容量可変型のポンプ(第1ポンプ61)との能力比が最大で2:1となるために、能力一定型の熱源機起動時における容量可変型のポンプの最小能力を50%とした場合のエネルギー損失範囲について示している。
(5) Modification (5-1) Modification A
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of primary-side equipment included in the load distribution system according to Modification A. FIG. 7 is a diagram for explaining the energy loss of each of the load distribution system according to Modification A and the load distribution system as the prior art. In addition, in FIG. 7, the energy loss range in the load distribution system as a prior art is typically shown by hatching. Further, in FIG. 7, the capacity ratio between the constant speed pumps (second pump 62 and third pump 63) and the variable displacement pump (first pump 61) is the maximum due to the characteristics of the pump. Therefore, the energy loss range is shown in the case where the minimum capacity of the variable capacity pump at the time of starting the heat source apparatus of constant capacity is 50%.
上記実施形態では、複数台の熱源機のうち能力可変型の熱源機(第1冷凍機51)が1台だけ設けられている。これに代えて、能力可変型の熱源機が2台以上設けられていてもよい。 In the above embodiment, only one variable capacity type heat source machine (first refrigerator 51) is provided among the plurality of heat source machines. Instead of this, two or more variable capacity type heat source units may be provided.
例えば、本変形例Aに係る負荷分配システムでは、図6に示すように、第1冷凍機251及び第2冷凍機252が能力可変型の熱源機であって、第3冷凍機253が能力一定型の熱源機である。また、第1ポンプ261及び第2ポンプ262には容量可変型のポンプが、第3ポンプ263には定速ポンプが、それぞれ採用されている。そして、二次側設備からの要求負荷量が処理されるように、運転させる冷凍機として第1冷凍機251、第2冷凍機252、第3冷凍機253の順に決定される。なお、能力可変型の熱源機である第1冷凍機251及び第2冷凍機252の最小能力は、それぞれ15%であるものとする。すなわち、本変形例では、第1冷凍機251及び第2冷凍機252の最小能力を合計した能力が、第3冷凍機253の定格能力以下となる。
For example, in the load distribution system according to Modification A, as shown in FIG. 6, the
一方、図7に示す従来技術としての負荷分配システムは、本変形例に係る負荷分配システムの備える熱媒体循環回路において、第1ポンプ及び第2ポンプとして定速ポンプが採用されていること以外は、本変形例と同様の構成であるものとする。そして、二次側設備からの要求負荷量が処理されるように、運転させる冷凍機として第1冷凍機、第2冷凍機、第3冷凍機の順に決定されるものとする。 On the other hand, the load distribution system as the prior art shown in FIG. 7 is the heat medium circulation circuit provided in the load distribution system according to this modification, except that constant speed pumps are employed as the first pump and the second pump. It is assumed that the configuration is the same as that of the present modification. And it shall determine in order of a 1st freezer, a 2nd freezer, and a 3rd freezer as a freezer to be operated so that a demand load amount from a secondary side equipment may be processed.
従来技術としての負荷分配システムでは、最小能力15%の能力可変型の熱源機として第1冷凍機及び第2冷凍機を備えているが、第1〜第3冷凍機に流れる水量を調整することができないため、第1冷凍機及び第2冷凍機に加えて第3冷凍機の運転が開始されると第1〜第3冷凍機のそれぞれには等量の水が流れる。そうすると、図7に示すように、第3冷凍機の能力を最大で約33%損失することになる。 In the load distribution system as the prior art, the first refrigerator and the second refrigerator are provided as variable capacity type heat source machines with a minimum capacity of 15%, but the amount of water flowing to the first to third refrigerators is adjusted. Therefore, when the operation of the third refrigerator is started in addition to the first refrigerator and the second refrigerator, an equal amount of water flows through each of the first to third refrigerators. If it does so, as shown in FIG. 7, the capacity | capacitance of a 3rd refrigerator will be lost about 33% at maximum.
これに対して本変形例では、能力可変型の熱源機である第1冷凍機251及び第2冷凍機252に水を供給するポンプは、容量可変型のポンプである。そして、第1〜第3ポンプ261〜263のポンプ特性を基に、第1ポンプ261及び第2ポンプ262の最小能力を決定することができる。このため、第1冷凍機251及び第2冷凍機252に加えて第3冷凍機253の運転を開始させる場合には、第1ポンプ261及び第2ポンプ262の最小能力で流れる量の水を第1冷凍機251及び第2冷凍機252へと流し、残りの水を第3冷凍機253へと流すことができる。これにより、第1冷凍機51及び第2冷凍機52に加えて第3冷凍機53の運転を開始させる場合には、第3冷凍機253の能力を最大限発揮させることができるため、図7に示すように、第3冷凍機253の損失をなくすことができる。
On the other hand, in this modification, the pumps that supply water to the
このように、負荷分配システムの備える複数台の熱源機において、能力可変型の熱源機の最小能力を合計した能力が能力一定型の熱源機の定格能力以下の能力であることで、能力可変型の熱源機に加えて能力一定型の熱源機の運転を開始させるときに、能力可変型の熱源機に対する熱媒体の流量を調整することで、システム全体のエネルギーの損失を抑えることができる。 In this way, in the multiple heat source units with which the load distribution system is equipped, the total capacity of the minimum capacity of the variable capacity type heat source unit is equal to or less than the rated capacity of the constant capacity type heat source unit. When starting the operation of the constant capacity type heat source apparatus in addition to the heat source apparatus, the energy loss of the entire system can be suppressed by adjusting the flow rate of the heat medium to the variable capacity type heat source apparatus.
また、上記実施形態では、熱媒体を加熱又は冷却する熱源機として3台の冷凍機が設けられている例を示しているが、熱源機の台数はこれに限定されず、1又は複数台の能力可変型の熱源機と1又は複数台の能力一定型の熱源機とが並列に設けられていればよい。さらに、熱利用機器である空調機に関してもその台数は上記実施形態に限定されない。 Moreover, in the said embodiment, although the example provided with three refrigerators as a heat source apparatus which heats or cools a heat medium is shown, the number of heat source apparatuses is not limited to this, One or several units | sets are provided. It is only necessary that the variable capacity type heat source apparatus and one or a plurality of constant capacity type heat source apparatuses are provided in parallel. Further, the number of air conditioners that are heat utilization devices is not limited to the above embodiment.
(5−2)変形例B
図8は、変形例Bに係る負荷分配システムの備える一次側設備の概略構成図である。図9は、変形例Bに係る負荷分配システム及び従来技術としての負荷分配システムそれぞれのエネルギー損失を説明するための図である。なお、図9では、本変形例に係る負荷分配システム及び従来技術としての負荷分配システムにおけるエネルギー損失範囲を、ハッチングによって模式的に示している。また、能力可変型の熱源機である第1冷凍機51の最小能力は、15%であるものとする。従来技術としての負荷分配システムは、図4に示す一次側設備を備えるシステムと同様の構成であるものとする。
(5-2) Modification B
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of primary-side equipment included in the load distribution system according to Modification B. FIG. 9 is a diagram for explaining the energy loss of each of the load distribution system according to Modification B and the load distribution system as the prior art. In addition, in FIG. 9, the energy loss range in the load distribution system which concerns on this modification, and the load distribution system as a prior art is typically shown by hatching. The minimum capacity of the
上記実施形態に加えて、能力可変型の熱源機を通過した後の熱媒体を、能力可変型の熱源機に熱媒体を供給するポンプの上流側へと戻すバイパス経路が設けられていてもよい。 In addition to the above embodiment, a bypass path may be provided that returns the heat medium after passing through the variable capacity heat source apparatus to the upstream side of the pump that supplies the heat medium to the variable capacity heat source apparatus. .
例えば、図8に示すように、第1冷凍機51の下流側(出口側)と第1ポンプ61の上流側(入口側)とを結ぶバイパス経路としてのバイパス管174が、還ヘッダ12の水を第1ポンプ61及び第1冷凍機51を介して往ヘッダ11へと流す経路としての第1配管74に接続されている場合について説明する。バイパス管174には、流量調整弁174aが設けられている。流量調整弁174aは、その開度を変更することで第1冷凍機51を通過し第1ポンプ61の上流側に戻す水の流量を調整することができる。このため、流量調整弁174aを調整することで、熱媒体循環回路を循環する水の全体量のうち能力一定型の熱源機(第2冷凍機52や第3冷凍機53)へと流れる水量を増やすことができる。そして、第1冷凍機51の能力を最小能力まで下げることができるため、図9に示すように、第1冷凍機51に加えて第2冷凍機52の運転を開始させる場合、及び第1冷凍機51及び第2冷凍機52に加えて第3冷凍機53の運転を開始させる場合には、能力一定型の熱源機(第2冷凍機52や第3冷凍機53)の能力の損失が最大で15%となる。
For example, as shown in FIG. 8, a bypass pipe 174 serving as a bypass path connecting the downstream side (exit side) of the
このように、本変形例では、能力可変型の熱源機を通過した後の熱媒体を能力可変型の熱源機に熱媒体を供給するポンプの上流側へと戻すバイパス経路が設けられていることで、能力可変型の熱源機の能力を最小能力に固定することができるため、能力一定型の熱源機の能力を最大限発揮させることができる。これにより、従来技術としての負荷分配システムと比較して、システム全体のエネルギーの損失(ロス)を抑えることができる。 As described above, in this modification, a bypass path is provided to return the heat medium after passing through the variable capacity type heat source apparatus to the upstream side of the pump that supplies the heat medium to the variable capacity type heat source apparatus. Therefore, since the capacity of the variable capacity type heat source machine can be fixed to the minimum capacity, the capacity of the constant capacity type heat source machine can be maximized. Thereby, compared with the load distribution system as a prior art, the energy loss (loss) of the whole system can be suppressed.
また、能力可変型の熱源機を通過した後の熱媒体を能力可変型の熱源機に熱媒体を供給するポンプの上流側へと戻すバイパス経路が設けられているだけでなく、能力一定型の熱源機を通過した後の熱媒体を能力一定型の熱源機に熱媒体を供給するポンプの上流側へと戻すバイパス経路が設けられており、かつ、能力一定型の熱源機に熱媒体を供給するポンプとして容量可変型のポンプが採用されている一次側設備を備えるシステムにおいて、各熱源機に対して適切な負荷配分を行うために能力一定型の熱源機により熱交換された熱媒体を二次側設備へと送らずにバイパスさせる制御が行われる場合、能力一定型の熱源機に熱媒体を供給するポンプの動力が無駄になる。さらに、このような一次側設備の構成を、能力一定型の熱源機に熱媒体を供給するポンプとして定速ポンプが採用されている構成の一次側設備の更新時(冷凍機の置き換えや追加時)に採用しようとすると、能力一定型の熱源機に熱媒体を供給するポンプを定速ポンプから容量可変型のポンプへと変更しなければならず、コストアップとなる。 In addition, there is not only a bypass path for returning the heat medium after passing through the variable capacity type heat source machine to the upstream side of the pump that supplies the heat medium to the variable capacity type heat source apparatus. A bypass path is provided to return the heat medium after passing through the heat source unit to the upstream side of the pump that supplies the heat medium to the constant capacity type heat source unit, and supplies the heat medium to the constant capacity type heat source unit. In a system having a primary-side facility in which a variable capacity pump is employed as a pump to perform the heat transfer, a heat medium that is heat-exchanged by a constant-capacity type heat source unit is used in order to perform appropriate load distribution to each heat source unit. When bypass control is performed without sending to the next-side equipment, the power of the pump that supplies the heat medium to the heat source unit with a constant capacity is wasted. In addition, when the primary equipment is renewed in the configuration where a constant speed pump is used as a pump for supplying a heat medium to a constant capacity heat source machine (when a refrigerator is replaced or added). ), The pump for supplying the heat medium to the heat source device with a constant capacity must be changed from a constant speed pump to a variable displacement pump, resulting in an increase in cost.
これに対して、能力一定型の熱源機に熱媒体を供給するポンプとして定速ポンプが採用されている構成の一次側設備の更新時(冷凍機の置き換えや追加時)に、本変形例に係るシステムの備える一次側設備の構成が採用されることで、能力一定型の熱源機に熱媒体を供給するポンプを変更する必要はなく、かつ能力一定型の熱源機により熱交換されたすべての熱媒体が二次側設備へと送られるため、更新時のコストアップを抑えることができるとともに、運転時のポンプ動力の無駄を抑えることができる。 On the other hand, when the primary equipment with a constant-speed pump is used as a pump for supplying a heat medium to a constant-capacity heat source machine (when replacing or adding a refrigerator), By adopting the configuration of the primary side equipment provided in such a system, it is not necessary to change the pump that supplies the heat medium to the heat source unit with a constant capacity, and all the heat exchanged by the heat source unit with the constant capacity is performed. Since the heat medium is sent to the secondary equipment, it is possible to suppress an increase in cost at the time of renewal and to suppress waste of pump power during operation.
本発明は、コスト増加を抑えかつ各熱源機に対して負荷の配分を適切に設定することのできるものであり、複数の熱源機として可変速圧縮機を有する熱源機及び定速圧縮機を有する熱源機又は吸収式熱源機を備えるシステムへの適用が有効である。 The present invention is capable of suppressing an increase in cost and appropriately setting load distribution for each heat source unit, and has a heat source unit having a variable speed compressor and a constant speed compressor as a plurality of heat source units. Application to a system including a heat source machine or an absorption heat source machine is effective.
11 往ヘッダ
12 還ヘッダ
20 二次側設備(利用側設備)
51 第1冷凍機(第1熱源機)
52 第2冷凍機(第2熱源機)
61 第1ポンプ
62 第2ポンプ
182 冷凍機台数決定部(制御部)
11
51 First refrigerator (first heat source machine)
52 Second refrigerator (second heat source machine)
61 1st pump 62
Claims (3)
熱媒体を加熱又は冷却し、前記第1熱源機と並列に配置されている第2熱源機(52)と、
熱媒体の吐出容量を変更することができ、前記第1熱源機へと熱媒体を流す第1ポンプ(61)と、
単位時間当たりの熱媒体の吐出容量が一定であり、前記第2熱源機へと熱媒体を流す第2ポンプ(62)と、
前記第1熱源機及び前記第2熱源機から熱媒体が供給される利用側設備(20)と、
前記利用側設備から要求される負荷に応じて、前記第1熱源機及び前記第2熱源機の駆動台数を制御する制御部(182)と、
を備え、
前記第1熱源機は、可変速圧縮機を有する熱源機であり、
前記第2熱源機は、定速圧縮機を有する熱源機、又は、吸収式熱源機であり、
前記制御部は、前記利用側設備から要求される負荷が徐々に増加して前記第1熱源機で対応可能な負荷以上の負荷が要求された場合には、前記第2熱源機へと熱媒体が流れるように前記第2ポンプの駆動を開始させ、かつ、前記第1熱源機に対する熱媒体の流量が前記第2熱源機に対する熱媒体の流量よりも少なくなるように前記第1ポンプの駆動を制御する、
負荷分配システム。 A first heat source machine (51) for heating or cooling the heat medium;
A second heat source unit (52) that heats or cools the heat medium and is arranged in parallel with the first heat source unit;
A first pump (61) capable of changing a discharge capacity of the heat medium and flowing the heat medium to the first heat source unit;
A second pump (62) in which the discharge capacity of the heat medium per unit time is constant, and the heat medium flows to the second heat source unit;
A use side facility (20) to which a heat medium is supplied from the first heat source machine and the second heat source machine;
A control unit (182) for controlling the number of driven first heat source units and the second heat source unit according to the load required from the use side facility,
With
The first heat source machine is a heat source machine having a variable speed compressor,
The second heat source machine is a heat source machine having a constant speed compressor or an absorption heat source machine,
When the load required from the use-side facility gradually increases and a load greater than the load that can be handled by the first heat source device is requested, the control unit transfers the heat medium to the second heat source device. And the first pump is driven so that the flow rate of the heat medium to the first heat source unit is smaller than the flow rate of the heat medium to the second heat source unit. Control,
Load distribution system.
前記第1熱源機の最小能力を合計した能力は、前記第2熱源機の定格能力以下である、
請求項1に記載の負荷分配システム。 There are two or more first heat source machines,
The total capacity of the minimum capacity of the first heat source machine is less than or equal to the rated capacity of the second heat source machine.
The load distribution system according to claim 1.
前記利用側設備において熱交換された熱媒体が還流する還ヘッダ(12)と、
前記還ヘッダの熱媒体を前記第1ポンプ及び前記第1熱源機を介して前記往ヘッダへと流す第1経路と、
前記第1経路に設けられており、前記第1熱源機を通過した後の熱媒体を前記第1ポンプの上流側へと戻すバイパス経路と、
を含む、熱媒体循環回路を備える、
請求項1又は2に記載の負荷分配システム。 A forward header (11) for mixing the heat medium flowing out from the first heat source device and the second heat source device;
A return header (12) through which a heat medium heat-exchanged in the user-side equipment flows back;
A first path through which the heat medium of the return header flows to the forward header via the first pump and the first heat source unit;
A bypass path which is provided in the first path and returns the heat medium after passing through the first heat source unit to the upstream side of the first pump;
Including a heat medium circulation circuit,
The load distribution system according to claim 1 or 2.
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