JP2017223429A - 性能比較装置、性能比較方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】現状の熱源システムと、その機器を新品又は新機種に替えた場合と、を比較可能な性能比較装置等を提供する。
【解決手段】性能比較装置５０は、熱源システムの所定期間における実消費エネルギ量、外気の温湿度、及び冷凍機の処理熱量を含むデータを取得するデータ取得部５１と、冷凍機及び冷却塔のうち少なくとも一方を新品又は新機種に替えたと仮定し、この仮定における熱源システムを運転したときの予測消費エネルギ量を算出する予測消費エネルギ量算出部５２と、実消費エネルギ量及び予測消費エネルギ量を表示装置Ｄにおいて比較可能に表示させる表示制御部５５と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱源システムの性能比較装置等に関する。

熱源システム（空調システム）の性能に関して、例えば、特許文献１には、「空調システムシミュレーションを実施し、…シミュレーションによる目標値と実績値とを比較する」ことが記載されている。

特開２００５−９０７８０号公報

ところで、熱源システムが備える冷凍機や冷却塔といった機器を新品又は新機種に替える時期は、機器の運転時間や経過年数等を考慮して、管理者が適宜判断するのが一般的である。しかしながら、熱源システムの運転条件は日々異なるため、どの機器を新品又は新機種にすれば、どの程度のコスト効果が得られるのかを管理者が定量的に把握することは困難であった。

特許文献１に記載の技術では、既存の熱源システムにおける運転制御パラメータを最適化できるものの、前記したコスト効果を管理者が把握できるようにすることは困難である。

そこで、本発明は、現状の熱源システムと、その機器を新品又は新機種に替えた場合と、を比較可能な性能比較装置等を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る性能比較装置は、負荷側の熱交換器を経由して循環する冷媒を冷やす冷凍機と、前記冷凍機を経由して循環する冷却水を外気との熱交換によって冷やす冷却塔と、を有する熱源システムの所定期間における実消費エネルギ量、前記外気の温湿度、及び前記冷凍機の処理熱量を含むデータを取得するデータ取得部と、前記冷凍機及び前記冷却塔のうち少なくとも一方を新品又は新機種に替えたと仮定し、前記データ取得部によって取得された前記処理熱量及び前記外気の温湿度の条件下で、前記仮定における前記熱源システムを運転したときの予測消費エネルギ量を算出する予測消費エネルギ量算出部と、前記データ取得部によって取得された前記実消費エネルギ量、及び前記予測消費エネルギ量算出部によって算出された前記予測消費エネルギ量を表示装置において比較可能に表示させる表示制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、現状の熱源システムと、その機器を新品又は新機種に替えた場合と、を比較可能な性能比較装置等を提供できる。

本発明の実施形態に係る性能比較装置の対象である熱源システムの構成図である。 本発明の実施形態に係る性能比較装置を含むネットワーク構成図である。 本発明の実施形態に係る性能比較装置が実行するシミュレーションのパターンＡ，Ｂ，Ｃと、各パターンで用いられる性能情報と、の組み合わせの説明図である。 新品の冷凍機の処理熱量と消費電力との関係を示す特性図である。 新品の冷凍機の消費電力と、現状の冷凍機の消費電力と、の関係を示す特性図である。 新品の冷却塔の処理熱量と、現状の冷却塔の処理熱量と、の関係を示す特性図である。 本発明の実施形態に係る性能比較装置が実行する処理のフローチャートである。 現状の熱源システムと、パターンＣと、の比較結果の画面表示例である。

≪実施形態≫
以下では、まず、性能比較装置５０（図２参照）の対象である熱源システム１００（図１参照）について説明した後、実施形態に係る性能比較装置５０について詳細に説明する。

図１は、実施形態に係る性能比較装置５０の対象である熱源システム１００の構成図である。なお、図１では、センサ類・ポンプ類・送風機１１ａと、コントローラ４０と、を接続する信号線の図示を省略している。
熱源システム１００は、冷凍機２１によって冷やされた冷水（冷媒）を空気調和機２７等の負荷設備を介して循環させるとともに、冷凍機２１を経由して循環する冷却水を冷却塔１１によって冷やすシステムである。

図１に示すように、熱源システム１００は、冷却水が循環する冷却水循環システム１０と、冷水が循環する冷水循環システム２０と、複数のセンサ類・ポンプ類と、コントローラ４０と、を備えている。

（冷却水循環システム）
冷却水循環システム１０は、冷凍機２１を経由して循環する冷却水を、外気との熱交換によって冷やすシステムである。図１に示すように、冷却水循環システム１０は、冷却塔１１と、冷却水ポンプ１２と、を備えている。

冷却塔１１は、冷凍機２１を経由して循環する冷却水を外気との熱交換によって冷やす設備である。冷却塔１１は、例えば、開放式の冷却塔であり、冷却水が流し込まれる充填材（図示せず）と、この充填材に外気を送り込む送風機１１ａと、を備えている。冷却塔１１では、冷却水の一部が蒸発する際の蒸発潜熱や、外気との直接的な接触に伴う熱交換によって、冷却水が冷やされる。

なお、冷凍機２１の凝縮器（図示せず）において温度上昇した冷却水は、配管Ｐ１を介して、冷却塔１１に導かれる。また、冷却塔１１で冷やされた冷却水は、配管Ｐ２を介して、冷凍機２１の蒸発器（図示せず）に導かれる。

冷却水ポンプ１２は、冷却塔１１で冷やされた冷却水を冷凍機２１に圧送するポンプであり、配管Ｐ２に設置されている。なお、送風機１１ａ及び冷却水ポンプ１２は、コントローラ４０からの指令によって駆動する。

（冷水循環システム）
冷水循環システム２０は、冷凍機２１や冷却コイル２７ａ等を経由して冷水が循環するシステムである。図１に示すように、冷水循環システム２０は、冷凍機２１と、往ヘッダ２２と、還ヘッダ２３と、バルブ２４と、冷水一次ポンプ２５と、冷水二次ポンプ２６と、空気調和機２７と、熱交換器２８と、を備えている。

冷凍機２１は、負荷側の冷却コイル２７ａ（熱交換器）や熱交換器２８を経由して循環する冷水を冷やす機器である。冷凍機２１は、例えば、ターボ冷凍機であり、図示はしないが、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、が環状に順次接続されてなる冷媒回路を備えている。そして、前記した冷媒回路において、所定の冷媒がヒートポンプサイクルで循環するようになっている。

冷凍機２１の凝縮器では、冷却塔１１で冷やされた冷却水との熱交換によって、所定の冷媒が凝縮する。一方、冷凍機２１の蒸発器では、所定の冷媒の蒸発潜熱によって、冷水が冷やされる。冷凍機２１の蒸発器で冷やされた冷水は、配管Ｐ４を介して往ヘッダ２２に導かれる。

なお、図１に示す例では、熱源システム１００に４つの冷凍機２１が設けられ、それぞれの冷凍機２１に対して、一対一で冷却塔１１が接続されている。以下では、冷凍機２１と冷却塔１１との対を「系統」という。図１に示す熱源システム１００は、４系統の構成になっている。

往ヘッダ２２は、各冷凍機２１で冷やされた冷水を、配管Ｐ４を介して合流させるものである。往ヘッダ２２で合流した冷水は、配管Ｐ５を介して、冷却コイル２７ａや熱交換器２８に導かれる。そして、冷却コイル２７ａや熱交換器２８で熱交換した冷水は、配管Ｐ６を介して還ヘッダ２３に導かれる。
還ヘッダ２３は、冷却コイル２７ａや熱交換器２８で熱交換した冷水を、配管Ｐ３を介して各冷凍機２１に分配するものである。

往ヘッダ２２と還ヘッダ２３とは、バルブ２４が設けられた配管Ｐ７を介して接続されている。バルブ２４は、還ヘッダ２３内の冷水の圧力が一時的に上昇した場合、配管Ｐ７を介して冷水の一部を往ヘッダ２２に逃がすための弁である。例えば、空気調和機２７の熱負荷が比較的小さく、冷却コイル２７ａの冷水の流量を調整する流量調整弁（図示せず）が絞られた場合、還ヘッダ２３内の冷水の圧力が一時的に上昇することがある。このような場合、コントローラ４０によってバルブ２４が開かれ、還ヘッダ２３（高圧側）から配管Ｐ７を介して往ヘッダ２２（低圧側）に冷水の一部が流入するようになっている。

冷水一次ポンプ２５は、還ヘッダ２３から配管Ｐ３を介して冷凍機２１に冷水を圧送するポンプであり、配管Ｐ３に設置されている。
冷水二次ポンプ２６は、往ヘッダ２２から配管Ｐ５を介して冷却コイル２７ａや熱交換器２８に冷水を圧送するポンプであり、配管Ｐ５に設置されている。冷水一次ポンプ２５及び冷水二次ポンプ２６は、コントローラ４０によって制御される。

空気調和機２７は、冷却コイル２７ａを通流する冷水との熱交換によって室内空気を冷やす機器であり、冷却コイル２７ａと、ファン２７ｂと、を備えている。冷却コイル２７ａは、自身を通流する低温の冷水と、ファン２７ｂによって取り込まれる空気と、の間で熱交換が行われる熱交換器である。ファン２７ｂは、コントローラ４０からの指令によって、冷却コイル２７ａに室内空気を送り込む機能を有している。
熱交換器２８は、配管Ｐ５を介して流入する冷水と、機器Ｇを通流する所定の冷媒との間で熱交換が行われるものである。

（センサ類）
温度センサ３１は、還ヘッダ２３から冷凍機２１に向かう冷水の温度（冷水還温度）を検出するセンサであり、配管Ｐ３に設置されている。
温度センサ３２は、冷凍機２１から往ヘッダ２２に向かう冷水の温度（冷水往温度）を検出するセンサであり、配管Ｐ４に設置されている。
流量センサ３３は、冷凍機２１から往ヘッダ２２に向かう冷水の流量を検出するセンサであり、配管Ｐ４に設置されている。

温度センサ３４は、冷凍機２１から冷却塔１１に向かう冷却水の温度（冷却水往温度）を検出するセンサであり、配管Ｐ１に設置されている。
温度センサ３５は、冷却塔１１から冷凍機２１に向かう冷却水の温度（冷却水還温度）を検出するセンサであり、配管Ｐ２に設置されている。
流量センサ３６は、冷却塔１１から冷凍機２１に向かう（冷却水循環システム１０において循環する）冷却水の流量を検出するセンサであり、配管Ｐ２に設置されている。

温湿度センサ３７は、外気の温湿度を検出するセンサであり、冷却塔１１の付近に設置されている。なお、温湿度センサ３７に代えて、温度センサと湿度センサとが別体であるものを用いてもよい。
電力計３８は、冷凍機２１の消費電力を検出するものであり、冷凍機２１に設置されている。
電力計３９は、冷却塔１１の消費電力を検出するものであり、冷却塔１１に設置されている。
前記したセンサ類は各検出値は、コントローラ４０に出力される。

（コントローラ）
コントローラ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェース等の電子回路を含んで構成されている。そして、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、ＣＰＵが各種処理を実行するようになっている。コントローラ４０は、前記したセンサ類の検出値等に基づいて、送風機１１ａ、冷却水ポンプ１２、冷凍機２１、冷水一次ポンプ２５、冷水二次ポンプ２６等を制御する。

図２は、性能比較装置５０を含むネットワーク構成図である。
図２に示す拠点Ｋには、それぞれ、前記した熱源システム１００（図１参照）が設置されている。各拠点Ｋに設置されたコントローラ４０は、ネットワークＮを介して性能比較装置５０に接続され、前記したセンサ類の各検出値を性能比較装置５０に送信するようになっている。

（性能比較装置）
性能比較装置５０は、現状の冷凍機２１及び冷却塔１１の性能と、これらのうち少なくとも一方を新品（又は新機種）に替えた場合の性能と、を比較する装置である。性能比較装置５０は、例えば、クラウドコンピュータでもよく、図示はしないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェース等の電子回路と、キーボード、マウス等の入力装置と、ディスプレイ等の出力装置と、を含んで構成されている。

図３は、性能比較装置５０が実行するシミュレーションのパターンＡ，Ｂ，Ｃと、各パターンで用いられる性能情報と、の組み合わせの説明図である。
図３に示す「比較対象」とは、次に説明するパターンＡ，Ｂ，又はＣの比較対象となる現状の熱源システム１００である。

パターンＡは、熱源システム１００が、新品の冷凍機２１と、現状の冷却塔１１と、を備えると仮定した場合のシミュレーションのパターンである。
パターンＢは、熱源システム１００が、現状の冷凍機２１と、新品の冷却塔１１と、を備えると仮定した場合のシミュレーションのパターンである。
パターンＣは、熱源システム１００が、新品の冷凍機２１と、新品の冷却塔１１と、を備えると仮定した場合のシミュレーションのパターンである。

本実施形態では、現状の冷凍機２１及び現状の冷却塔１１を備える熱源システム１００の実消費エネルギ量と、パターンＡ，Ｂ，又はＣにおける熱源システム１００の予測消費エネルギ量と、を比較するようにしている。なお、図３に示す「冷凍機第１性能情報」等については後記する。

再び、図２に戻って説明を続ける。
図２に示すように、性能比較装置５０は、データ取得部５１と、予測消費エネルギ量算出部５２と、記憶部５３と、損失価格算出部５４と、表示制御部５５と、性能情報更新部５６と、を備えている。データ取得部５１等の機能は、ＲＯＭに格納されている所定のプログラムをＣＰＵが実行することによって具現化される。

データ取得部５１は、熱源システム１００が備えるセンサ類の各検出値をコントローラ４０から取得する機能を有している。また、データ取得部５１は、熱源システム１００の所定期間ｔ（例えば、最近の１カ月間）における実消費エネルギ量ＥＸと、外気の温湿度ＨＴＸと、冷凍機２１の処理熱量ｑと、を含むデータをコントローラ４０から取得する機能も有している。

なお、前記した「実消費エネルギ量ＥＸの取得」という事項には、実消費エネルギ量ＥＸの値そのものを取得する場合の他、電力計３８，３９（図１参照）の検出値を取得する場合も含まれる。これらの電力計３８，３９の検出値に基づいて、性能比較装置５０が、熱源システム１００の実消費エネルギ量ＥＸを算出できるからである。

また、前記した「処理熱量ｑの取得」という事項には、処理熱量ｑの値そのものを取得する場合の他、温度センサ３１，３２（図１参照）及び流量センサ３３（図１参照）の検出値を取得する場合も含まれる。これらの温度センサ３１，３２及び流量センサ３３の検出値に基づいて、性能比較装置５０が、冷凍機２１の処理熱量ｑを算出できるからである。

図２に示す予測消費エネルギ量算出部５２は、冷凍機２１及び冷却塔１１のうち少なくとも一方を新品に替えたと仮定した場合の予測消費エネルギ量（つまり、予測消費電力量）を算出する熱源シミュレータである。すなわち、予測消費エネルギ量算出部５２は、データ取得部５１によって取得（算出）された処理熱量ｑ、及び外気の温湿度ＨＴＸの条件下で、前記した仮定における熱源システム１００を運転したときの予測消費エネルギ量を算出する。このような予測消費エネルギ量の算出は、前記したパターンＡ，Ｂ，Ｃ（図３参照）のシミュレーションに基づいて行われる。

記憶部５３には、所定のプログラムの他に、冷凍機第１性能情報５３ａと、冷凍機第２性能情報５３ｂと、冷却塔第１性能情報５３ｃと、冷却塔第２性能情報５３ｄと、が格納されている。
冷凍機第１性能情報５３ａは、新品の冷凍機２１（図１参照）の性能を示す情報である。この冷凍機第１性能情報５３ａについて、図４を用いて説明する。

図４は、新品の冷凍機２１の処理熱量と消費電力との関係を示す特性図である。
図４の横軸は、新品の冷凍機２１の処理熱量（つまり、熱負荷）であり、縦軸は、新品の冷凍機２１の消費電力である。図４に示す温度Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３（Ｔｗ１＞Ｔｗ２＞Ｔｗ３）は、新品の冷凍機２１に流入する冷却水の温度である。なお、冷凍機２１に流入する冷却水の温度が低いほど冷凍機２１が高効率で駆動するため、所定の処理熱量に要する冷凍機２１の消費電力は小さくなる。このような新品の冷凍機２１の性能を表すデータが、冷凍機第１性能情報５３ａとして、予め記憶部５３に格納されている。

また、新品の冷凍機２１を用いたと仮定した場合（パターンＡ，Ｃ：図３参照）の冷凍機２１の時々刻々の消費電力が、冷凍機第１性能情報５３ａに基づいて、予測消費エネルギ量算出部５２によって算出される。つまり、データ取得部５１によって取得された過去の所定期間ｔにおける外気の温湿度ＨＴＸ、及び冷凍機２１の処理熱量ｑに基づいて、冷凍機２１の時々刻々の消費電力が算出される。そして、冷凍機２１の消費電力を積算することによって、所定期間ｔにおける冷凍機２１の消費電力量（予測消費エネルギ量）が算出される。

なお、過去の所定期間ｔにおける温度センサ３１，３２，３５、及び流量センサ３３，３６（図１参照）の検出値に基づいて、新品の冷凍機２１の消費電力を算出するようにしてもよい。つまり、冷凍機２１に流入する冷水の温度と、冷凍機２１で冷やされた冷水の温度と、冷水の循環量と、冷凍機２１に流入する冷却水の温度と、冷却水の循環量と、に基づいて、新品の冷凍機２１の消費電力を算出するようにしてもよい。この場合には、冷凍機２１の消費電力の算出式が、冷凍機第１性能情報５３ａとして扱われる。

図２に示す冷凍機第２性能情報５３ｂは、現状の冷凍機２１の性能を示す情報である。この冷凍機第２性能情報５３ｂについて、図５を用いて説明する。

図５は、新品の冷凍機２１の消費電力と、現状の冷凍機２１の消費電力と、の関係を示す特性図である。
図５の横軸に示す「新品の冷凍機の消費電力」とは、過去の所定期間ｔ（例えば、最近の１カ月間）における各検出値と、前記した冷凍機第１性能情報５３ａ（図２参照）と、に基づいて算出された冷凍機２１の消費電力である。つまり、「新品の冷凍機の消費電力」とは、冷凍機２１を新品に替えたと仮定した場合における冷凍機２１の時々刻々の消費電力である。

図５の縦軸に示す「現状の冷凍機の消費電力」とは、過去の所定期間ｔ（例えば、最近の１カ月間）における冷凍機２１の実際の消費電力である。つまり、「現状の冷凍機の消費電力」とは、冷凍機２１に設置されている電力計３８（図１参照）の所定期間ｔにおける時々刻々の検出値である。

図５に示す複数の点Ｆは、新品の冷凍機２１の消費電力（計算値）と、現状の冷凍機２１の消費電力（実測値）と、によって特定される点である。直線Ｊは、例えば、最小二乗法を用いて、複数の点Ｆの分布を直線で近似したものである。なお、直線Ｊの傾きは、通常、破線で示す直線Ｈの傾き‘１’よりも大きくなる。冷凍機２１に関して、新品よりも現状の方が効率が低く、消費電力が大きくなるからである。このような直線Ｊに関するデータが、冷凍機第２性能情報５３ｂとして、予め記憶部５３に格納されている。

この冷凍機第２性能情報５３ｂは、冷凍機２１を現状のままとし、冷却塔１１を新品に替えたと仮定するパターンＢ（図３参照）で用いられる。この場合、冷却塔１１の性能が現状よりも高いため、冷凍機２１に流入する冷却水の温度が現状よりも低くなり、その影響で冷凍機２１の効率が現状よりも高くなる。したがって、前記した仮定の下では、冷凍機２１に設置された電力計３８の検出値ではなく、冷凍機第２性能情報５３ｂに基づいて、現状の冷凍機２１の消費電力を算出するほうが正確である。すなわち、パターンＢでは、まず、新品の冷凍機２１の消費電力Ｗ１（図５参照）が算出された後、この消費電力Ｗ１と、直線Ｊと、に基づいて、現状の冷凍機２１の消費電力Ｗ２（図５参照）が算出される。

図２に示す冷却塔第１性能情報５３ｃは、新品の冷却塔１１の性能を示す情報である。具体的には、外気の温湿度ＨＴＸと、送風機１１ａの回転速度と、冷却塔１１に流入する冷却水の温度（冷却水往温度）と、冷却水の流量と、に基づいて、冷却塔１１の単位時間当たりの処理熱量を算出する式が、冷却塔第１性能情報５３ｃとして、予め記憶部５３に格納されている。なお、送風機１１ａの回転速度等に基づいて、新品の冷却塔１１の消費電力を計算する式も、冷却塔第１性能情報５３ｃに含まれている。

図２に示す冷却塔第２性能情報５３ｄは、現状の冷却塔１１の性能を示す情報である。この冷却塔第２性能情報５３ｄについて、図６を用いて説明する。

図６は、新品の冷却塔１１の処理熱量と、現状の冷却塔１１の処理熱量と、の関係を示す特性図である。
図６の横軸に示す「新品の冷却塔の処理熱量」とは、過去の所定期間ｔ（例えば、最近の１カ月間）におけるセンサ類の検出値と、前記した冷却塔第１性能情報５３ｃと、に基づいて算出された冷却塔１１の単位時間当たりの処理熱量である。つまり、「新品の冷凍機の処理熱量」とは、冷却塔１１を新品に替えたと仮定した場合における冷却塔１１の時々刻々の処理熱量である。

図６の縦軸に示す「現状の冷却塔の処理熱量」とは、過去の所定期間ｔ（例えば、最近の１カ月間）における冷却塔１１の単位時間当たりの処理熱量である。具体的には、外気の温湿度ＨＴＸと、送風機１１ａの回転速度と、冷却塔１１に流入する冷却水の温度（冷却水往温度）と、冷却水の流量と、に基づいて、「現状の冷却塔の処理熱量」が算出される。

図６に示す複数の点Ｋは、新品の冷却塔１１の処理熱量（計算値）と、現状の冷却塔１１の処理熱量（実測値）と、によって特定される点である。直線Ｌは、例えば、最小二乗法を用いて、複数の点Ｋの分布を直線で近似したものである。なお、直線Ｌの傾きは、通常、破線で示す直線Ｍの傾き‘１’よりも小さくなる。冷却塔１１に関して、新品よりも現状の方が効率が低く、単位時間当たりの処理熱量が小さくなるからである。このような直線Ｌに関するデータが、冷却塔第２性能情報５３ｄとして、予め記憶部５３に格納されている。その他、送風機１１ａの回転速度等に基づいて、現状の冷却塔１１の消費電力を計算する式も、冷却塔第２性能情報５３ｄに含まれている。

このような冷却塔第２性能情報５３ｄは、冷却塔１１を現状のままとし、冷凍機２１を新品に替えたと仮定するパターンＡ（図３参照）で用いられる。すなわち、パターンＡでは、まず、新品の冷却塔１１の処理熱量Ｑ１（図６参照）が算出された後、この処理熱量Ｑ１と、直線Ｌと、に基づいて、現状の冷却塔１１の処理熱量Ｑ２（図６参照）が算出される。また、所定期間ｔにおける送風機１１ａの回転速度等に基づいて、冷却塔１１の消費エネルギ量（消費電力量）も算出される。

図２に示す損失価格算出部５４は、冷凍機２１及び冷却塔１１の少なくとも一方を新品に替えた場合（図３に示すパターンＡ，Ｂ，又はＣ）を基準とする現状の熱源システム１００の損失価格を算出する機能を有している。

表示制御部５５は、データ取得部５１によって取得された実消費エネルギ量、及び予測消費エネルギ量算出部５２によって算出された予測消費エネルギ量を表示装置Ｄにおいて比較可能に表示させる機能を有している。また、表示制御部５５は、損失価格算出部５４によって算出された損失価格を表示装置Ｄに表示させる機能も有している。

性能情報更新部５６は、データ取得部５１によって取得されたデータに基づいて、冷凍機第２性能情報５３ｂや冷却塔第２性能情報２５ｄを更新する機能を有している。

（性能比較装置の処理）
図７は、性能比較装置５０が実行する処理のフローチャートである。
なお、図７に示す一連の処理は、性能比較装置５０としてコンピュータを機能させるための所定のプログラムによって実行される。
ステップＳ１０１において性能比較装置５０は、データ取得部５１によって、熱源システム１００のセンサ類の各検出値を取得し（データ取得ステップ）、取得した検出値を記録する。

ステップＳ１０２において性能比較装置５０は、管理者の操作によって、第２性能情報（つまり、冷凍機第２性能情報５３ｂ、冷却塔第２性能情報５３ｄ）の更新指示があったか否かを判定する。
ステップＳ１０２において第２性能情報の更新指示があった場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、性能比較装置５０の処理はステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３において性能比較装置５０は、ステップＳ１０１で取得した各検出値に基づき、性能情報更新部５６によって、第２性能情報を更新する。すなわち、性能比較装置５０は、管理者によって指定される所定期間ｔのセンサ類の各検出値に基づいて、図５に示す各点Ｆを特定し、これらの各点Ｆの分布に基づいて、直線Ｊを表す式（つまり、冷凍機第２性能情報５３ｂ）を更新する。ちなみに、経年劣化によって現状の冷凍機２１の性能が落ちるにつれて、直線Ｊの傾きが大きくなる。

また、性能比較装置５０は、管理者によって指定される所定期間ｔのセンサ類の各検出値に基づいて、図６に示す各点Ｋを特定し、これらの各点Ｋの分布に基づいて、直線Ｌを表す式（つまり、冷却塔第２性能情報５３ｄ）を更新する。ちなみに、経年劣化によって現状の冷却塔１１の性能が落ちるにつれて、直線Ｌの傾きが小さくなる。

なお、管理者の操作によらずに、性能比較装置５０が、所定期間ごとに冷凍機第２性能情報５３ｂ及び冷却塔第２性能情報５３ｄを更新するようにしてもよい。

ステップＳ１０３の処理を行った後、性能比較装置５０の処理は、ステップＳ１０４に進む。また、ステップＳ１０２において第２性能情報の更新指示がない場合にも（Ｓ１０２：Ｎｏ）、性能比較装置５０の処理はステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４において性能比較装置５０は、管理者の操作によって、性能比較指示があったか否かを判定する。前記した「性能比較指示」とは、現状の熱源システム１００と、前記したパターンＡ，Ｂ，Ｃ（図３参照）のいずれかと、を比較する指示である。したがって、ステップＳ１０４の指示には、パターンＡ，Ｂ，Ｃの選択入力も含まれる。また、「性能比較指示」を行う際、熱源システム１００が運転された過去の所定期間ｔが、管理者によって指定される。なお、「所定期間ｔ」は、数十分又は数時間等の比較的短い期間であってもよいし、また、１カ月等の比較的長い期間であってもよい。

ステップＳ１０４において性能比較指示がない場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、性能比較装置５０の処理はステップＳ１０１に戻る。一方、ステップＳ１０４において性能比較指示があった場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、性能比較装置５０の処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５において性能比較装置５０は、ステップＳ１０１で取得した各検出値に基づいて、所定期間ｔにおける冷凍機２１の時々刻々の処理熱量ｑ［ｋＷ］（つまり、系統ごとの熱負荷）を、以下の式（１）に基づいて算出する。
ここで、式（１）に示す冷水往温度Ｔｉｎ［℃］は、温度センサ３１（図１参照）の検出値であり、冷水還温度Ｔｏｕｔ［℃］は、温度センサ３２（図１参照）の検出値である。また、冷水の循環量Ｑ［ｍ^３／ｈ］は、流量センサ３３（図１参照）の検出値である。

ｑ＝（Ｑ／３６００）×４．１８６×１０００×（Ｔｉｎ−Ｔоｕｔ）・・・（１）

なお、所定期間ｔにおける冷凍機２１の処理熱量ｑをコントローラ４０が計算し、その計算結果をセンサ類の各検出値とともに、性能比較装置５０に送信するようにしてもよい。また、各系統の稼動状態（オン／オフ状態）を示すデータを、性能比較装置５０がコントローラ４０から取得し、オン状態の系統に関するセンサ類の各検出値を抽出するようにしてもよい。

ステップＳ１０６において性能比較装置５０は、予測消費エネルギ量算出部５２によって、パターンＡ，Ｂ，Ｃのいずれかに関して、冷凍機２１及び冷却塔１１の予測消費エネルギ量を算出する（予測消費エネルギ量算出ステップ）。

例えば、パターンＡが選択された場合、性能比較装置５０は、新品の冷凍機２１と、現状の冷却塔１１と、を用いた場合の予測消費エネルギ量を、冷凍機第１性能情報５３ａ及び冷却塔第２性能情報５３ｄに基づいて算出する（図３参照）。すなわち、性能比較装置５０は、冷凍機２１を新品に替えたと仮定し、所定期間ｔにおける処理熱量及び外気の温湿度の条件下で熱源システム１００を運転したときの予測消費エネルギ量を算出する。

また、パターンＢが選択された場合、性能比較装置５０は、現状の冷凍機２１と、新品の冷却塔１１と、を用いた場合の予測消費エネルギ量を、冷凍機第２性能情報５３ｂ及び冷却塔第１性能情報５３ｃに基づいて算出する（図３参照）。すなわち、性能比較装置５０は、冷却塔１１を新品に替えたと仮定し、所定期間ｔにおける処理熱量及び外気の温湿度の条件下で熱源システム１００を運転したときの予測消費エネルギ量を算出する。

また、パターンＣが選択された場合、性能比較装置５０は、新品の冷凍機２１と、新品の冷却塔１１と、を用いた場合の予測消費エネルギ量を、冷凍機第１性能情報５３ａ及び冷却塔第１性能情報５３ｃに基づいて算出する（図３参照）。すなわち、性能比較装置５０は、冷凍機２１及び冷却塔１１を新品に替えたと仮定し、所定期間ｔにおける処理熱量及び外気の温湿度の条件下で熱源システム１００を運転したときの予測消費エネルギ量を算出する。

なお、パターンＡ，Ｂ，Ｃのシミュレーションは、熱源システム１００のひとつひとつの系統（冷凍機２１と冷却塔１１の対）に関して行われる。

次に、ステップＳ１０７において性能比較装置５０は、損失価格算出部５４によって、損失価格（ロスコスト）を算出する。例えば、ステップＳ１０６でパターンＡのシミュレーションを行った場合、性能比較装置５０は、このパターンＡを基準とする現状の熱源システム１００の損失価格を算出する。つまり、性能比較装置５０は、電力計３８，３９の検出値に基づく実消費エネルギ量（実消費電力量）から予測消費エネルギ量を減算した値に所定のエネルギ単価を乗算することによって、損失価格を算出する。なお、パターンＢ，Ｃに関しても同様である。

ステップＳ１０７において性能比較装置５０は、表示制御部５５によって、現状の熱源システム１００と、パターンＡ，Ｂ，Ｃのいずれかと、の比較結果を表示装置Ｄに表示させる（表示制御ステップ）。

図８は、現状の熱源システム１００と、パターンＣと、の比較結果の画面表示例である。
図８では、熱源システム１００の１つの系統に関して、１年間を通した比較結果を月別に表示している。この表示画面には、冷凍機２１に関して、左から順に、処理熱量、実消費電力量（実消費エネルギ量）、理想消費電力量（新品の冷凍機２１を用いた場合の予測消費エネルギ量）、新品の場合に対する現状の損失価格が表示されている。

また、冷却塔１１に関して、左から順に、実冷却水温度（実際の冷却水出口温度）、理想冷却水温度（新品の冷却塔１１を用いた場合の冷却水出口温度）、新品の場合に対する現状の損失価格が表示されている。
なお、図８では省略したが、冷却塔１１の実消費エネルギ量や予測消費エネルギ量を追加で表示してもよい。なお、冷却塔１１の実消費エネルギ量は、所定期間ｔにおける電力計３９の検出値に基づいて算出される。また、冷却塔１１の予測消費エネルギ量は、冷却塔第１性能情報５３ｃ（図２参照）に基づいて算出される。

また、図８の画面表示例の右端の欄には、冷凍機２１に関する損失価格と、冷却塔１１に関する損失価格の合計が表示されている。
なお、現状とパターンＡとの比較結果や、現状とパターンＢとの比較結果も、管理者の操作に応じて表示できるようになっている。また、冷凍機２１及び冷却塔１１の対である他の系統に関する比較結果も、管理者の操作に応じて表示できるようになっている。

≪効果≫
本実施形態によれば、現状の冷凍機２１及び冷却塔１１で熱源システム１００の運転を継続した場合と、冷凍機２１及び冷却塔１１の一方又は両方を新品に替えた場合と、の実消費エネルギ量を比較可能に表示できる。これによって、現在の熱源システム１００の性能が新品状態からどの程度低下しているか、すなわち、新品の替えた場合の消費エネルギ量の減少を管理者が定量的に把握できる。

また、冷凍機２１及び冷却塔１１の一方又は両方を新品に替えた場合に対する現状の損失価格が算出され、表示装置Ｄに表示される。これによって、冷凍機２１や冷却塔１１の買替えの時期（設備投資の時期）を管理者が検討する際の判断材料として、前記した損失価格を用いることができる。

また、本実施形態によれば、冷凍機２１又は冷却塔１１の一方を新品状態とし、他方を現状のままとした場合の予測消費エネルギ量が算出される（パターンＡ，Ｂ）。したがって、冷凍機２１及び冷却塔１１のいずれを新品に買い替えれば、長期的に見てコストが安くなるかを管理者が検討できる。特に、熱源システム１００に関する予算が限られており、冷凍機２１及び冷却塔１１のいずれか一方にしか予算がかけられない場合等に有効である。

また、本実施形態によれば、データ取得部５１によって取得されたデータに基づいて、冷凍機第２性能情報５３ｂや冷却塔第２性能情報５３ｄが更新される。これによって、刻々と変化する熱源システム１００の現状の性能を冷凍機第２性能情報５３ｂ等に反映し、ひいては、予測消費エネルギ量を高精度で算出できる。

≪変形例≫
以上、本発明に係る性能比較装置５０について実施形態により説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、実施形態では、冷凍機２１及び冷却塔１１のうち少なくとも一方を新品に替えた場合の予測消費エネルギ量を性能比較装置５０が算出する処理について説明したが、これに限らない。すなわち、冷凍機２１及び冷却塔１１のうち少なくとも一方を、現状とは異なる機種である「新機種」に替えた場合の予測消費エネルギ量を性能比較装置５０が算出するようにしてもよい。なお、「新機種」に関する冷凍機第１性能情報５３ａ、冷凍機第２性能情報５３ｂ、冷却塔第１性能情報５３ｃ、及び冷却塔第２性能情報５３ｄは、実施形態と同様にして設定される。また、例えば、冷凍機２１を新品に替えるとともに、冷却塔１１を新機種に替える場合にも、実施形態を適用できる。

また、実施形態では、熱源システム１００が４系統で構成されている場合について説明したが、これに限らない。すなわち、熱源システム１００は、３系統以下であってもよいし、また、５系統以上であってもよい。
また、冷凍機２１として、ターボ冷凍機を用いる場合について説明したが、これに限らない。例えば、冷凍機２１として、周知の吸収式冷凍機を用いてもよい。この場合には、電力計３８に代えて、吸収液を過熱するガスバーナのガス消費量に基づいて、冷凍機２１の実消費エネルギ量等が算出される。

また、図１に示す４つの冷凍機２１のうち、例えば、２つの冷凍機２１を、それぞれ、熱交換器に代えてもよい。そして、外気の温度が比較的高い時期には冷凍機２１を稼動させ、外気の温度が比較的低い時期には冷凍機２１を停止させ、前記した熱交換器において冷水と冷却水との熱交換を行う（フリークーリングを行う）ようにしてもよい。
また、実施形態では、冷凍機２１と冷却塔１１とを一対一で接続する構成について説明したが、これに限らない。すなわち、１つの冷凍機２１に複数の冷却塔１１を接続してもよいし、また、複数の冷凍機２１に１つの冷却塔１１を接続してもよい。

また、実施形態では、熱源システム１００が流量センサ３３，３６を備える構成について説明したが、これに限らない。すなわち、流量センサ３３を省略し、冷水一次ポンプ２５の回転速度に基づいて、冷水の流量を算出してもよい。また、流量センサ３６を省略し、冷却水ポンプ１２の回転速度に基づいて、冷却水の流量を算出してもよい。

また、現状の熱源システム１００の実消費エネルギ量（冷凍機２１の消費電力量と冷却塔１１の消費電力量の和）と、パターンＡ，Ｂ，又はＣにおける予測消費エネルギ量（冷凍機の予測消費電力量と冷却塔１１の予測消費電力量の和）を表示装置Ｄにおいて比較可能に表示してもよい。

また、実施形態では、冷凍機２１によって冷やされた冷水を循環させる場合について説明したが、冷水以外の所定の「冷媒」を循環させてもよい。

また、性能比較装置５０としてコンピュータを機能させるためのプログラムは、通信回線を介して提供することも可能であり、また、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。

また、実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。

１００ 熱源システム
１１ 冷却塔
２１ 冷凍機
２７ 空気調和機
２７ａ 冷却コイル（熱交換器）
２８ 熱交換器
４０ コントローラ
５０ 性能比較装置
５１ データ取得部
５２ 記憶部
５２ａ 冷凍機第１性能情報
５２ｂ 冷凍機第２性能情報
５２ｃ 冷却塔第１性能情報
５２ｄ 冷却塔第２性能情報
５３ 予測消費エネルギ量算出部
５４ 損失価格算出部
５５ 表示制御部
５６ 性能情報更新部
Ｍ 表示装置

Claims (7)

1. 負荷側の熱交換器を経由して循環する冷媒を冷やす冷凍機と、前記冷凍機を経由して循環する冷却水を外気との熱交換によって冷やす冷却塔と、を有する熱源システムの所定期間における実消費エネルギ量、前記外気の温湿度、及び前記冷凍機の処理熱量を含むデータを取得するデータ取得部と、
   前記冷凍機及び前記冷却塔のうち少なくとも一方を新品又は新機種に替えたと仮定し、前記データ取得部によって取得された前記処理熱量及び前記外気の温湿度の条件下で、前記仮定における前記熱源システムを運転したときの予測消費エネルギ量を算出する予測消費エネルギ量算出部と、
   前記データ取得部によって取得された前記実消費エネルギ量、及び前記予測消費エネルギ量算出部によって算出された前記予測消費エネルギ量を表示装置において比較可能に表示させる表示制御部と、を備えること
   を特徴とする性能比較装置。
2. 新品又は新機種の前記冷凍機の性能を示す冷凍機第１性能情報と、新品又は新機種の前記冷却塔の性能を示す冷却塔第１性能情報と、が格納される記憶部を備え、
   前記予測消費エネルギ量算出部は、新品又は新機種の前記冷凍機と、新品又は新機種の前記冷却塔と、を用いた場合の前記予測消費エネルギ量を、前記冷凍機第１性能情報及び前記冷却塔第１性能情報に基づいて算出すること
   を特徴とする請求項１に記載の性能比較装置。
3. 前記記憶部には、現状の前記冷凍機の性能を示す冷凍機第２性能情報が格納され、
   前記予測消費エネルギ量算出部は、現状の前記冷凍機と、新品又は新機種の前記冷却塔と、を用いた場合の前記予測消費エネルギ量を、前記冷凍機第２性能情報及び前記冷却塔第１性能情報に基づいて算出すること
   を特徴とする請求項２に記載の性能比較装置。
4. 前記記憶部には、現状の前記冷却塔の性能を示す冷却塔第２性能情報が格納され、
   前記予測消費エネルギ量算出部は、新品又は新機種の前記冷凍機と、現状の前記冷却塔と、を用いた場合の前記予測消費エネルギ量を、前記冷凍機第１性能情報及び前記冷却塔第２性能情報に基づいて算出すること
   を特徴とする請求項２に記載の性能比較装置。
5. 前記実消費エネルギ量から前記予測消費エネルギ量を減算した値に所定のエネルギ単価を乗算することによって、前記仮定の場合を基準とする現状の前記熱源システムの損失価格を算出する損失価格算出部を備えること
   を特徴とする請求項１に記載の性能比較装置。
6. 負荷側の熱交換器を経由して循環する冷媒を冷やす冷凍機と、前記冷凍機を経由して循環する冷却水を外気との熱交換によって冷やす冷却塔と、を有する熱源システムの所定期間における実消費エネルギ量、前記外気の温湿度、及び前記冷凍機の処理熱量を含むデータを取得するデータ取得ステップと、
   前記冷凍機及び前記冷却塔のうち少なくとも一方を新品又は新機種に替えたと仮定し、前記データ取得ステップで取得された前記処理熱量及び前記外気の温湿度の条件下で、前記仮定における前記熱源システムを運転したときの予測消費エネルギ量を算出する予測消費エネルギ量算出ステップと、
   前記データ取得ステップで取得された前記実消費エネルギ量、及び前記予測消費エネルギ量算出ステップで算出された前記予測消費エネルギ量を表示装置において比較可能に表示させる表示制御ステップと、を含むこと
   を特徴とする性能比較方法。
7. 請求項６に記載の性能比較方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

Images