JP2017009154A - 冷凍機制御装置、冷凍機システムおよびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、要求負荷に対して適切に冷凍機を選択できる冷凍機制御装置、冷凍機システムおよびプログラムを提供することを目的とする。
前記予測熱負荷に基づいて、複数の冷凍機の運転順位予測情報を求める運転順位予測部と、
を有することを特徴とする。
<第1実施形態の構成>
まず、図1に示すブロック図を参照し、本発明の第1実施形態による冷凍機システム100の詳細を説明する。
図1において、複数の冷却塔1と、対応する複数の冷凍機3とは、冷却水還配管9と冷却水往配管12とを介して接続されており、各冷却水往配管12には、冷却水ポンプ2が挿入されている。冷凍機3において昇温した冷却水は、冷却水還配管9を介して対応する冷却塔1に還流される。冷却塔1は、例えば開放式の冷却塔であり、その内部に担持された充填材(図示せず)に冷却水を流し込み、冷却水を送風機によって冷却するように構成されている。冷却水ポンプ2は、冷却塔1にて冷却された冷却水を、冷却水往配管12を介して冷凍機3に向かって圧送する。なお、図示の例においては、各冷却塔1と各冷凍機3とは一対一に対応しているが、一の冷却塔1に複数の冷凍機3を接続してもよく、複数の冷却塔1に一の冷凍機3を接続するようにしてもよい。
・各冷水一次往配管14、各冷水一次還配管13における水温を測定する温度センサ、
・各冷水一次往配管14または各冷水一次還配管13に設けられ、冷水の流量を測定する流量センサ、
・冷凍機システム100が設置されている建物の外部の温度や湿度等を測定するセンサ、
・冷凍機システム100が設置されている建物内の各部屋の温度や湿度等を測定するセンサ。
センサ部30に設けられた複数のセンサの計測データは、制御装置20に供給される。
q=Σ(Q×ρ×c×(TH−TL)) …式(1)
式(1)において、Qは冷水の流量[m3/s]、ρは冷水の密度[kg/m3]、cは冷水の比熱[kJ/(kg・K)]、THは冷水還温度[℃]、TLは冷水往温度[℃]である。
(冷凍機の原則的なON/OFF状態)
本実施形態においては、要求負荷(実現しようとする熱負荷)に応じて、各冷凍機3のON/OFF状態が決定される。その際、各冷凍機3の処理能力やCOP等に鑑みて、冷凍機システム100全体として最もCOPの高いON/OFF状態が原則として適用される。
図3において、各冷凍機3の仕様は、第1実施形態のもの(図2)と同様である。この比較例においては、要求負荷の増減に対応して、「定格出力時のCOPが高い順にON状態にしてゆく」「定格出力時のCOPが低い順にOFF状態にしてゆく」というルールで運転する冷凍機3を決定するものである。例えば、要求負荷を0kWから5000kWに徐々に上昇させてゆくと、各冷凍機3は「No1」,「No2」,「No3」の順にON状態にされてゆき、逆に要求負荷を5000kWから0kWに徐々に下降させてゆくと、各冷凍機3は「No3」,「No2」,「No1」の順にOFF状態にされてゆく。
本実施形態においては、将来の熱負荷を予測するため、制御装置20においては、所定の予測周期毎に図4に示す予測ルーチンが起動される。
図4において処理がステップS202に進むと、制御装置20は、将来の熱負荷を予測するための各種パラメータを取得する。
(1)気象予報:今後数時間内における、建物周辺の気温および湿度の推移の予測等。なお、これらはインターネット上の気象情報配信サイトから取得することができる。
(2)建物内の発熱源の予測:例えば建物内の人口の推移の予測、建物内の機器(工場設備等)の稼働スケジュール等。
本実施形態において、実際に冷凍機システム100を運転する場合は、運転員がディスプレイ25に表示された運転順位予測情報を見ながら、入力装置26を操作して、各冷凍機3のON/OFF状態をマニュアル操作によって指定する。このように、冷凍機3をマニュアル操作する場合は、自動操作する場合と比較して、初期導入コストを低減できる。本実施形態においては、ディスプレイ25に表示された運転順位予測情報を参考にして運転員が入力装置26を操作できるため、運転員が未熟練者である場合であっても、効率的な運用を実現することができる。
次に、本発明の第2実施形態の冷凍機システム100について説明する。
本実施形態のハードウエア構成は、第1実施形態のもの(図1)と同様である。但し、本実施形態において、制御装置20は、運転順位予測情報を予め求めることはなく、冷凍機システム100の運転時にセンサ部30の計測データに基づいて、冷凍機3等を自動的にON/OFF制御する。そのため、制御装置20においては、図6に示す運転制御ルーチンが起動される。
次に、本発明の第3実施形態の冷凍機システム100について説明する。
本実施形態のハードウエア構成は、第1実施形態のもの(図1)と同様である。
本実施形態の制御装置20においては、第1実施形態と同様に、所定の予測周期毎に予測ルーチン(図4)が起動され、運転順位予測情報がディスプレイ25に表示される。また、冷凍機システム100の運転中は、第2実施形態と同様に、制御装置20にて運転制御ルーチン(図6)が起動され、各冷凍機3のON/OFF状態が自動的に設定される。このように、予測ルーチン(図4)による予測と、運転制御ルーチン(図6)による自動制御とを併用した点に本実施形態の特徴がある。
次に、図7に示すブロック図を参照し、本発明の第4実施形態による空気調和遠隔制御システム120の詳細を説明する。
図7において、複数の拠点(建物)にそれぞれ冷凍機システム100が設置されている。なお、一の冷凍機システム100のハードウエア構成は、第1実施形態のもの(図1)と同様である。各冷凍機システム100に含まれる制御装置20は、通信回線52およびネットワーク54を介して、サーバ機50と接続されている。なお、サーバ機50のハードウエア構成は、制御装置20のものと同様である。
なお、図8は、本実施形態における予測ルーチンのフローチャートであり、図中のステップS402〜S408はサーバ機50によって実行され、ステップS420,S422は各拠点の制御装置20によって実行される。
図8において処理がステップS402に進むと、サーバ機50は、各拠点の所在地における気象予報を取得するとともに、各拠点の制御装置20から、建物内の発熱源の予測や建物内の機器(工場設備等)の稼働スケジュール等のパラメータを受信する。なお、受信するパラメータの内容は、第1実施形態の予測ルーチン(図4)のステップS202のものと同様である。
次に、本発明の第5実施形態について説明するが、本実施形態の具体的な内容を説明する前に、再び図5を参照し本実施形態の概要を説明する。
1日における熱負荷の予測結果が図5の通りであったとすると、第1実施形態等に適用される予測ルーチン(図4)によれば、各時点の予測熱負荷に基づいて、冷凍機3のON/OFF予測情報を決定し、これらを時系列で結合することにより、運転順位予測情報が作成されていた。
まず、本実施形態のハードウエア構成は、第1実施形態のもの(図1)と同様である。また、本実施形態の制御装置20においては、第1実施形態の予測ルーチン(図4)に代えて、所定の予測周期毎に図9に示す予測ルーチンが起動される。
このように、ステップS510の処理によってON/OFFパターンが統一された期間を「パターン統一期間」と呼び、図5において「T1,T2」として示す。
次に、本発明の第6実施形態の冷凍機システム100について説明する。
本実施形態のハードウエア構成は、第1実施形態のもの(図1)と同様である。
本実施形態の制御装置20においては、第5実施形態と同様に、所定の予測周期毎に図8に示す予測ルーチンが起動され、運転順位予測情報(および存在する場合には、パターン統一期間を示す情報)がディスプレイ25に表示される。また、冷凍機システム100の運転中は、第2実施形態と同様に、制御装置20にて図6に示したものと同様の運転制御ルーチンが起動され、各冷凍機3のON/OFF状態が自動的に設定される。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、若しくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
以上のように、第1,第3〜6実施形態は、未来の熱負荷の推移を予測した予測熱負荷を記憶する記憶部(24,S204,S404,S504)と、前記予測熱負荷に基づいて、性能の異なる複数の冷凍機(3)の運転順位予測情報を求める運転順位予測部(21,S206,S406,S506)と、を有することを特徴とする。
この運転順位予測情報を参考にして冷凍機(3)のON/OFF状態を設定することにより、運転員が未熟練者である場合であっても、冷凍機(3)の効率的な運用を実現することができる。
これにより、気象予報に基づいて、予測熱負荷を適切に算出することができる。
これにより、予測熱負荷に対して適切な冷凍機(3)を選択することができる。
これにより、実際の熱負荷に対応して、冷凍機(3)を自動制御することができる。
これにより、一台の冷凍機制御装置(50)によって、複数の拠点に対する運転順位予測情報を算出し、各拠点に配信することができる。
これにより、冷凍機(3)のON/OFF状態の切り替え頻度を抑制し、運転効率を一層高めることができる。
これにより、実際の熱負荷に対して適切な冷凍機(3)を選択することができる。
2 冷却水ポンプ(ポンプ)
3 冷凍機
4 冷水一次ポンプ(ポンプ)
20 制御装置(冷凍機制御装置)
21 CPU(冷凍機決定部,設定部,運転順位予測部,熱負荷予測部)
24 HDD(記憶部)
25 ディスプレイ
50 サーバ機(冷凍機制御装置)
52 通信回線
54 ネットワーク
100 冷凍機システム
Claims (9)
- 未来の熱負荷の推移を予測した予測熱負荷を記憶する記憶部と、
前記予測熱負荷に基づいて、性能の異なる複数の冷凍機の運転順位予測情報を求める運転順位予測部と、
を有することを特徴とする冷凍機制御装置。 - 気象予報に基づいて前記予測熱負荷を算出し、前記記憶部に記憶される熱負荷予測部、
をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の冷凍機制御装置。 - 前記運転順位予測情報は、前記予測熱負荷が増加または減少して所定の境界値に至った際、第1の冷凍機をOFF状態からON状態に変更するとともに、第2の冷凍機をON状態からOFF状態に変更する情報を含む
ことを特徴とする請求項2に記載の冷凍機制御装置。 - 熱負荷を実測するセンサ部と、
実測した前記熱負荷に基づいて、複数の前記冷凍機のそれぞれのON/OFF状態を決定する冷凍機決定部と、
前記冷凍機決定部にて決定されたON/OFF状態に基づいて、複数の前記冷凍機のON/OFF状態を設定する設定部と、
をさらに有することを特徴とする請求項3に記載の冷凍機制御装置。 - 前記記憶部は、異なる拠点に設けられ各々が複数の冷凍機を有する複数の冷凍機システムについて、前記予測熱負荷を記憶するものであり、
前記運転順位予測部は、各々の前記冷凍機システムについて、前記運転順位予測情報を求めるものであり、
各々の前記運転順位予測情報を、ネットワークを介して、対応する前記拠点に送信する
ことを特徴とする請求項1に記載の冷凍機制御装置。 - 前記運転順位予測情報において、前記複数の冷凍機のON/OFFパターンが、所定時間内に第1のパターンから、より冷房能力の低い第2のパターンに変化し、しかる後に前記第1のパターンに変化する場合に、前記所定時間内のON/OFFパターンを前記第1のパターンに統一するように前記運転順位予測情報を変更する運転順位予測情報変更部
をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の冷凍機制御装置。 - 熱負荷を実測するセンサ部と、
実測した前記熱負荷に基づいて、複数の冷凍機のそれぞれのON/OFF状態を決定する冷凍機決定部と、
前記冷凍機決定部にてON/OFF状態に基づいて、複数の前記冷凍機のON/OFF状態を設定する設定部と、
を有し、
前記設定部は、前記熱負荷が増加または減少して所定の境界値に至った際、第1の冷凍機をOFF状態からON状態に変更するとともに、第2の冷凍機をON状態からOFF状態に変更する
ことを特徴とする冷凍機制御装置。 - 請求項1に記載の冷凍機制御装置と、
前記冷凍機制御装置によってON/OFF状態が制御される、性能の異なる複数の冷凍機と、
前記複数の冷凍機に対応して設けられ、対応する前記冷凍機とともにON/OFF状態が制御される複数のポンプと、
を有することを特徴とする冷凍機システム。 - コンピュータを、
熱負荷の推移を予測した予測熱負荷を記憶する記憶手段、
前記予測熱負荷に基づいて、性能の異なる複数の冷凍機の運転順位予測情報を求める運転順位予測手段、
として機能させるためのプログラム。
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