JP2020197346A - 機器管理装置及び熱源システム - Google Patents
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Abstract
Description
熱源システム1は、図1に示されているように、熱源機器10と利用側機器20と流路30とポンプ40と機器管理装置50とを備えている。熱源機器10は、熱源システム1を循環する熱媒体の温度を変化させる機器である。言い換えると、この実施形態において、熱源機器10は、熱源システム1を循環する熱媒体の状態を変化させる特定機器である。熱源機器10としては、例えば、チラー、冷却塔及び温水器がある。利用側機器20は、熱媒体を利用する機器である。利用側機器20としては、例えば、エアハンドリングユニット、ファンコイルユニット、水熱交換器を有する空気調和機がある。この実施形態の熱源システム1は、3台の熱源機器11,12,13を有している。熱源機器全体を指し示すときには符号「10」を用い、個別の熱源機器を指し示すときには符号「11,12,13」を用いる。実施形態では、3台の熱源機器11,12,13を例に挙げて説明するが、熱源システム1が備える熱源機器台数は、2台であってもよく、4台以上であってもよい。
機器管理装置50は、例えばコンピュータにより実現されるものである。機器管理装置50は、制御演算装置と記憶装置とを備える。制御演算装置には、CPU又はGPUといったプロセッサを使用できる。制御演算装置は、記憶装置に記憶されているプログラムを読み出し、このプログラムに従って所定の画像処理や演算処理を行う。さらに、制御演算装置は、プログラムに従って、演算結果を記憶装置に書き込んだり、記憶装置に記憶されている情報を読み出したりすることができる。図1には、制御演算装置により実現される機器管理装置50の各種の機能ブロックが示されている。記憶装置は、データベースとして用いることができる。
ここでは、機器管理装置50が、熱媒体の温度を熱媒体の状態値として、状態値の変化に関するパラメータとして熱媒体の温度変化に基づいて特定機器の能力の変更操作を禁止する場合について説明する。判定のフローの説明では、3台の熱源機器11,12,13がチラーである場合について説明する。図2に示されているように、熱源機器10がチラー111,121,131である場合には、熱媒体が水であり、チラー111,121,131から利用側機器20へは流路30によって冷水が送られる。熱源システム1は、送りヘッダ32の下流に配置されている出口温度センサ63を有している。出口温度センサ63は、送りヘッダ32から送り出される冷水の温度を検知する。判定部52は、出口温度センサ63が検知した冷水の温度を、状態値として受け取る。
図2に示されているように、熱源システム1の利用側機器20が4台のファンコイルユニット201,202,203,204である場合について説明する。ファンコイルユニット201〜204は、チラー111,121,131から送られてくる冷水を使って、空調対象空間(図示せず)の冷房を行う。ファンコイルユニット201〜204は、それぞれ、流量調整弁21と、空気熱交換器22と、送風ファン23とを有している。空気熱交換器22は、チラー111,121,131から送られてくる冷水と空調対象空間の空気との間の熱交換を行う。流量調整弁21は、空気熱交換器22に流す冷水の流量を調整する。送風ファン23は、空気熱交換器22を通過する空気の流れを発生させる。
チラー111,121,131は、それぞれ内部に水熱交換器(図示せず)及びチラーコントローラ(図示せず)を備えている。チラー111,121,131の各チラーコントローラは、それぞれ、チラー111,121,131の各単体の出口水温が設定水温になるようにチラー111,121,131毎に制御を行う。設定水温は、チラー111,121,131のうちの運転している機器が送出する熱媒体(水)の温度である。
機器管理装置50の判定部52で行われる判定のフローについて、図3を用いて説明する。判定部52は、冷水の温度を用いて、プルダウンレート制御を行う。判定部52は、出口温度センサ63が検知したチラーの出口温度のプルダウンレートを求める。プルダウンレート制御においては、一定時間(以下、窓と呼ぶことがある。)の開始時点と終了時点の2点の温度変化による判断が行われる。プルダウンレートの計算式の一例が、次の(1)式である。
ただし、プルダウンレートの単位が[℃/分]、窓の開始時点の温度と窓の終了時点の温度の単位が[℃]、窓の長さの単位が[分]である。
ただし、プルアップレートの単位が[℃/分]、窓の開始時点の温度と窓の終了時点の温度の単位が[℃]、窓の長さの単位が[分]である。
(4−1)温度の変化に関するパラメータ
温度の変化には、種々のパターンが存在する。例えば、振幅が大きく且つ周期が長い緩やかな温度変化(図5A参照)、振幅が小さく且つ周期が短い細かな温度変化(図5B参照)などがある。図5A及び図5Bの縦軸は温度、横軸は時間である。図5A及び図5Bにおいては、温度が振動しているときに、振幅の中心に対して上下に変化している様子がしめされている。
増段禁止を判定するための第2閾値は、例えば、試運転期間のデータから決定される。実機の試運転期間において、出口温度センサ63で検知された温度の変化と、温度の変化に関するパラメータの値TPと、運転台数の変化とが観測される。例えば、パラメータの値TP3のときにはハンチングが観測され、パラメータの値TP1,TP2ではハンチングが観測されなければ、図9の直線Ln1で示された値に第2閾値が設定される。これらは、パラメータの値TP1,TP2<直線Ln1で示された値<パラメータの値TP3の関係を満たす。例えば、パラメータの値TP2,TP3のときにはハンチングが観測され、パラメータの値TP1ではハンチングが観測されなければ、図9の直線Ln2で示された値に第2閾値が設定される。これらは、パラメータの値TP1<直線Ln2で示された値<パラメータの値TP2,TP3の関係を満たす。
(5−1)
上述の機器管理装置50は、熱源システム1が有する出口温度センサ63が計測した熱媒体の状態値である冷水の温度を受け取っている。この機器管理装置50は、特定機器であるチラー111,121,131の能力の変更操作である運転台数の変更を、温度の変化に関するパラメータに基づいて禁止している。このように、機器管理装置50は、温度変化に関するパラメータに基づいて能力の変更操作を禁止するか否かを判定する判定部52を有するという簡単な構成で、チラー111,121,131の能力の無駄な変更操作を減らすことができている。
上述の機器管理装置50では、状態値の変化に関するパラメータとして、所定期間である窓における状態値の極値の数及び状態値の振れ幅に関する変数が用いられている。状態値の変化に関するパラメータとしては、極値の数、または状態値の振れ幅が用いられてもよい。機器管理装置50は、状態値の変化に関するパラメータに状態値の極値の数及び状態値の振れ幅のうちの少なくとも一方に関する変数を用いることで、状態値が不安定な状況のときの不要な変更操作を減らすことができる。
上述の機器管理装置50では、状態値の変化に関するパラメータとして、所定期間である窓における状態値の極値の数と状態値の分散とに関する変数が用いられている。その結果、図9を用いて説明したように、上述の機器管理装置50は、状態値の変動の挙動に応じて精度よく不要な操作をするのを抑制することができる。
図9を用いて説明したように、上述の機器管理装置50では、特定機器の能力の変更操作を禁止するための境界を示すパラメータの閾値である第2閾値を、パラメータの値と特定機器の能力の変更回数との関係から決定している。その結果、図9に直線Ln1,Ln2で示されている第2閾値を使って適切なタイミングで特定機器の能力の変更操作を簡単に禁止することができる。
機器管理装置50は、報知部54により、変更操作を禁止している状態にあるか、変更操作を禁止していない状態にあるかを報知し、外部に管理状態を知らせることができる。この報知により、能力の変更が禁止されている過渡期であることを外部に知らせることができ、熱源システム1の能力の調整がユーザなどに許容され易くなる。
熱媒体の状態を計測するために熱源システム1が有するセンサには、出口温度センサ63のような熱媒体の温度を測定する温度センサ、熱媒体の流量を測定する流量センサまたは熱媒体の圧力を測定する圧力センサを用いることができる。熱源システム1は、このようなセンサにより測定される熱媒体の温度、流量または圧力の値を熱媒体の状態値として用いる簡単な構成で、特定機器の能力の無駄な変更操作を減らすことができる。
熱媒体の状態を計測するために熱源システム1として、出口温度センサ63を用いるときには、熱源システムは1、出口温度と目標温度との差が大きくて能力を変更させるべきときに適切に能力の変更操作を行わせることができる。
(6−1)変形例1A
上記実施形態では、熱媒体が水の場合について説明したが、熱媒体は水には限られない。熱媒体は、例えば、ブライン液、冷媒またはオイルであってもよい。
上記実施形態では、特定機器として、チラー111,121,131について説明したが、特定機器はチラーに限られるものではない。特定機器は、例えば、チラー以外の他の熱源機器10であってもよい。熱源機器11,12,13を3台のチラー111,121,131に代えて3台の冷却塔に置き換えることができる。その場合には、例えば、冷却塔の冷却水が循環するチラーが利用側機器20になる。また、特定機器は、熱源機器10以外の機器であってもよい。熱源機器10以外の特定機器としては、例えば、熱源システム1のポンプ40がある。例えば、ポンプ40が複数台の一定速ポンプを含む場合には、機器管理装置50の変更操作禁止部53が禁止する能力の変更操作は、複数台の一定速ポンプの増減段になる。
上記実施形態では、熱媒体の状態値が温度である場合について説明したが、状態値は、温度以外のものであってもよい。例えば、熱源システム1の流路30を流れる冷水の流量を状態値として、流路30に流量センサを設けることができる。また、熱源システム1の流路30を流れる冷水の圧力を状態値として、流路30に圧力センサを設けることができる。流量または圧力を状態値とする場合、特定機器は、例えば、熱源機器10またはポンプ40である。流量または圧力を状態値とする場合、入口温度センサ61と出口温度センサ63の代わりに、流量センサまたは圧力センサが用いられる。
上記実施形態では、状態値の変化に関するパラメータが、状態値の極値の数及び状態値の振れ幅のうちの少なくとも一方に関する変数である場合について説明した。しかし、状態値の変化に関するパラメータは、状態値の極値の数及び状態値の振れ幅のうちの少なくとも一方に関する変数には限られない。機器管理装置50は、状態値の変化に関するパラメータとして、例えば、極値の数に代えて、周期、周波数または波長を用いることができる。機器管理装置50は、状態値の変化に関するパラメータとして、例えば、分散に代えて、標準偏差、最大値と最小値の差または振幅を用いることができる。
10,11,12,13 熱源機器(特定機器の例)
40 ポンプ(特定機器の例)
50 機器管理装置
111,121,131 チラー(特定機器の例)
62 差圧センサ
63 出口温度センサ
Claims (8)
- 熱源システム(1)を循環する熱媒体の状態を変化させる特定機器(10,11〜13,40,111〜131)を管理する機器管理装置(50)であって、
前記熱源システムが有するセンサが計測した前記熱媒体の状態値を受け、
前記特定機器の能力の変更操作を、前記状態値の変化に関するパラメータに基づいて禁止する、機器管理装置(50)。 - 前記パラメータは、所定期間における前記状態値の極値の数及び前記状態値の振れ幅のうちの少なくとも一方に関する変数を含む、
請求項1に記載の機器管理装置(50)。 - 前記パラメータは、前記所定期間における前記状態値の極値の数と前記状態値の分散とに関する変数である、
請求項2に記載の機器管理装置(50)。 - 前記特定機器の能力の変更操作を禁止するための境界を示す前記パラメータの閾値を、前記パラメータの値と前記特定機器の能力の変更回数との関係から決定する、
請求項1から3のいずれか一項に記載の機器管理装置(50)。 - 前記変更操作を禁止している状態にあるか、前記変更操作を禁止していない状態にあるかを報知する、
請求項1から4のいずれか一項に記載の機器管理装置(50)。 - 循環する熱媒体の状態を変化させる特定機器(10,11〜13,40,111〜131)と、
前記熱媒体の状態を計測するセンサ(62,63)と、
前記センサが計測した前記熱媒体の状態値を受け、前記特定機器の能力の変更操作を、前記状態値の変化に関するパラメータに基づいて禁止する機器管理装置(50)と
を備え、
前記センサが、前記熱媒体の温度を測定する温度センサ、前記熱媒体の流量を測定する流量センサまたは前記熱媒体の圧力を測定する圧力センサである、熱源システム(1)。 - 前記特定機器は、前記熱媒体の温度を変化させる熱源機器(10,11〜13、111〜131)であり、
前記センサは、前記熱源機器から出る前記熱媒体の温度を測定する出口温度センサ(63)であり、
前記出口温度センサで測定される出口温度と、目標温度との差が所定値よりも大きいときには、前記熱源機器が前記熱媒体の温度を変化させる能力の前記変更操作の禁止を解除する、
請求項6に記載の熱源システム(1)。 - 前記特定機器は、チラー(111〜131)、冷却塔(11〜13)またはポンプ(40)である、
請求項6または請求項7に記載の熱源システム(1)。
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