JP2021131206A - Control device for heat source machine - Google Patents

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Abstract

To improve operation efficiency of a heat source machine.SOLUTION: A control device for a heat source machine that includes multiple outdoor units 111 arranged while being adjacent to each other and of which load factors can be set to be variable sets a load factor for each of the outdoor units 111 so that part of the outdoor units 111 has a load factor that is different from the load factor of the other outdoor units 111 when the entire heat source machine operates with partial load.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、熱源機に備えられた複数台の室外ユニットの運転を制御する熱源機の制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for a heat source machine that controls the operation of a plurality of outdoor units provided in the heat source machine.

複数の室外ユニットを備えた熱源機では、負荷が１００％よりも小さい場合に、一部の室外ユニットだけを選択的に運転状態にするとともに、各室外ユニットの運転時間が所定時間に到達するごとに運転順序をローテーションして、複数台の室外ユニットの運転時間を均等化する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。 In a heat source machine equipped with multiple outdoor units, when the load is less than 100%, only some of the outdoor units are selectively put into operation, and each time the operation time of each outdoor unit reaches a predetermined time. A technique is known in which the operation order is rotated to equalize the operation time of a plurality of outdoor units (see, for example, Patent Document 1).

特開平１０−２８１５７７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-281577

上記のように室外ユニットの運転時間に応じて運転時間をローテーションすれば、各室外ユニットの累積運転時間を均等化することはできる。しかし、本願発明者らは、例えば各室外ユニットの運転効率などは、種々の環境条件等の運転条件が影響し、運転時間を均等化しても各室外ユニットや全体の運転効率を向上させることは必ずしもできないことに思い至った。 If the operating time is rotated according to the operating time of the outdoor unit as described above, the cumulative operating time of each outdoor unit can be equalized. However, the inventors of the present application, for example, affect the operating efficiency of each outdoor unit due to various environmental conditions and other operating conditions, and even if the operating time is equalized, the operating efficiency of each outdoor unit or the entire outdoor unit cannot be improved. I realized that I couldn't always do it.

本発明は、上記の点に鑑み、熱源機の運転効率を向上させることを目的としている。 In view of the above points, it is an object of the present invention to improve the operating efficiency of the heat source machine.

上記の目的を達成するため、本発明は、
互いに隣接して配置され、負荷率を可変に設定可能な複数の室外ユニットを有する熱源機の制御装置であって、
上記熱源機全体の負荷が部分負荷で運転される場合に、一部の室外ユニットと他の室外ユニットとで負荷率が異なるように各室外ユニットの負荷率が設定されるように構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention
A control device for a heat source machine that is arranged adjacent to each other and has a plurality of outdoor units whose load factors can be set variably.
When the load of the entire heat source unit is operated with a partial load, the load factor of each outdoor unit is set so that the load factor differs between some outdoor units and other outdoor units. It is characterized by that.

これにより、一部の室外ユニットをＣＯＰが大きい状態で運転させるようにして、熱源機全体の運転効率を向上させることができる。 As a result, it is possible to improve the operating efficiency of the entire heat source machine by operating some of the outdoor units in a state where the COP is large.

本発明によれば、熱源機の運転効率を向上させることができる。 According to the present invention, the operating efficiency of the heat source machine can be improved.

熱源機を含む空気調和システムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the schematic structure of the air conditioning system including a heat source machine. 室外ユニットの負荷率とＣＯＰとの関係の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the relationship between the load factor of an outdoor unit, and COP. 室外ユニットの負荷率の設定に応じたＣＯＰの例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of COP according to the setting of the load factor of an outdoor unit.

（空気調和システムの概略構成）
熱源機を含む空気調和システムは、例えば図１に示すように、複数台の空冷ヒートポンプなどの室外ユニット１１１を含む室外ユニットモジュール１１０を備えている。上記室外ユニット１１１は、それぞれ往水配管１２１、およびインバータポンプ１３１を介して、冷水や温水を２次側の空調機１４１に供給し、還水配管１５１を介して回収するようになっている。上記往水配管１２１と還水配管１５１とのユニット間には、熱源機側と負荷側とに流れる冷水や温水の流量をバランスさせるフリーバイパス回路１６１が設けられるとともに、還水配管１５１には膨張タンク１７４が設けられている。また、往水配管１２１、および還水配管１５１には、温度センサ１７１・１７２、および流量センサ１７３が設けられ、運転負荷の算出等が行われるようになっている。 (Outline configuration of air conditioning system)
An air conditioning system including a heat source unit includes an outdoor unit module 110 including an outdoor unit 111 such as a plurality of air-cooled heat pumps, as shown in FIG. 1, for example. The outdoor unit 111 supplies cold water and hot water to the air conditioner 141 on the secondary side via the outgoing water pipe 121 and the inverter pump 131, respectively, and collects the cold water and hot water through the return water pipe 151. A free bypass circuit 161 for balancing the flow rates of cold water and hot water flowing to the heat source machine side and the load side is provided between the units of the outgoing water pipe 121 and the return water pipe 151, and the return water pipe 151 expands. A tank 174 is provided. Further, the outflow pipe 121 and the return water pipe 151 are provided with temperature sensors 171 and 172 and a flow rate sensor 173 so that the operating load can be calculated.

また、各室外ユニットは、それぞれ、往水配管１２１に連通する冷水出口の冷水の温度を検出する図示しない温度センサを備え、上記冷水出口の冷水の温度が所定の設定温度になるようにして、負荷率を制御できるようになっている。 Further, each outdoor unit is provided with a temperature sensor (not shown) that detects the temperature of the chilled water at the chilled water outlet communicating with the outflow pipe 121, so that the temperature of the chilled water at the chilled water outlet becomes a predetermined set temperature. The load factor can be controlled.

上記室外ユニットモジュール１１０は、例えばモジュールコントローラ２１１によって運転状態が制御されるようになっている。具体的には、例えば、温度センサ１７１・１７２や流量センサ１７３によって検出された水温や流量に基づきモジュールコントローラ２１１によって負荷率（定格能力に対する冷却能力の割合）が求められ、室外ユニットモジュール１１０の出口温度が設定温度になるように、室外ユニット１１１の冷水出口の冷水の温度が設定され、制御されるようになっている。ここで、上記冷水の設定温度は、各室外ユニット１１１ごと（または所定のグループごと）に異ならせて、それぞれ異なる負荷率で運転し得るようになっている。より詳しくは、例えば、中央熱源コントローラ２１２からの指示により、熱源機全体の負荷率や外気温度などに応じて、あらかじめ定められた各室外ユニット１１１の設定温度や負荷率のパターンに基づいて制御されるようになっている。 The operating state of the outdoor unit module 110 is controlled by, for example, the module controller 211. Specifically, for example, the load factor (ratio of the cooling capacity to the rated capacity) is obtained by the module controller 211 based on the water temperature and the flow rate detected by the temperature sensors 171.172 and the flow rate sensor 173, and the outlet of the outdoor unit module 110. The temperature of the chilled water at the chilled water outlet of the outdoor unit 111 is set and controlled so that the temperature becomes the set temperature. Here, the set temperature of the cold water is different for each outdoor unit 111 (or for each predetermined group) so that the cold water can be operated at different load factors. More specifically, for example, according to an instruction from the central heat source controller 212, it is controlled based on a predetermined set temperature and load factor pattern of each outdoor unit 111 according to the load factor and outside air temperature of the entire heat source machine. It has become so.

（各室外ユニットモジュール１１０の負荷率の制御の例）
室外ユニットモジュール１１０のＣＯＰは、例えば冷房運転時の性能を図２に示すように外気温度と負荷率とに応じて変化し、一般に、外気温度が低いほど、また、負荷率が１００％よりも小さい所定の範囲で大きくなる。 (Example of load factor control of each outdoor unit module 110)
The COP of the outdoor unit module 110 changes according to the outside air temperature and the load factor, for example, as shown in FIG. 2, and generally, the lower the outside air temperature, the higher the load factor is than 100%. Small Increases in a predetermined range.

また、室外ユニットモジュール１１０を構成する室外ユニット１１１は、例えば、それぞれ、４台の単位装置が所定の方向に連接されて成り、室外ユニットモジュール１１０は、上記室外ユニット１１１が上記所定の方向と垂直な方向に１０台ずつ隣接配置されて構成されている。さらに、上記のような室外ユニットモジュール１１０は、例えば建物の屋上に設置されるが、往々にして、屋上に部分的に建てられた建物や壁などに囲まれて配置される。このため、外気温や風向、風速などに応じて、熱溜まりができたり、各室外ユニット１１１で周囲の空気の流れなどの運転条件が異なり、ＣＯＰの低下やバラツキなどが生じることがある。特に、互いに隣接する室外ユニット１１１が同時に運転状態になると、１台当たりの室外ユニット１１１に流入する外気の流量が減少したり、室外ユニット１１１から吐出した空気が建物や周囲の壁に当たって下降流となり外気より温度の高い空気を吸い込むことになり、実際に吸入される外気の温度が上昇したりしがちになる。 Further, the outdoor unit 111 constituting the outdoor unit module 110 is composed of, for example, four unit devices connected in a predetermined direction, and the outdoor unit module 110 is such that the outdoor unit 111 is perpendicular to the predetermined direction. It is configured so that 10 units are adjacent to each other in the above directions. Further, the outdoor unit module 110 as described above is installed on the roof of a building, for example, but is often arranged surrounded by a building or a wall partially built on the roof. For this reason, heat accumulation may occur depending on the outside air temperature, wind direction, wind speed, etc., and operating conditions such as the flow of ambient air may differ in each outdoor unit 111, resulting in a decrease in COP or variation. In particular, when the outdoor units 111 adjacent to each other are in the operating state at the same time, the flow rate of the outside air flowing into the outdoor unit 111 per unit decreases, or the air discharged from the outdoor unit 111 hits the building or the surrounding wall and becomes a downward flow. Air that is hotter than the outside air is inhaled, and the temperature of the outside air that is actually inhaled tends to rise.

このため、例えば熱源機全体の負荷率が８０％である場合に、全ての室外ユニット１１１（ユニット番号１〜１０）が、それぞれ８０％の負荷率で運転されたとすると、例えば図３に運転パターン１として破線で示すように１０台の室外ユニット１１１のうち、中央部付近の室外ユニット１１１のＣＯＰが低下し得る。そこで、例えば運転パターン２として、一連の１０台の室外ユニット１１１のうち中央部付近で、かつ、互いに離間したユニット番号４、７の室外ユニット１１１が４０％の負荷率、他の室外ユニットが９０％の負荷率で運転されたとすると、熱源機全体の負荷率は同じ８０％であっても、ユニット番号４、７の室外ユニット１１１のＣＯＰは、これらの負荷率が小さいことによって、例えば運転パターン１の場合に３．２〜３．３であったのが、運転パターン２の場合には４．０〜４．１と約２５％上昇する。 Therefore, for example, when the load factor of the entire heat source machine is 80% and all the outdoor units 111 (unit numbers 1 to 10) are operated at the load factor of 80%, for example, the operation pattern shown in FIG. Of the 10 outdoor units 111 as shown by the broken line as 1, the COP of the outdoor unit 111 near the central portion may decrease. Therefore, for example, as the operation pattern 2, the outdoor units 111 having unit numbers 4 and 7 near the center of a series of 10 outdoor units 111 and separated from each other have a load factor of 40%, and the other outdoor units have a load factor of 90. Assuming that the operation is performed at a load factor of%, even if the load factor of the entire heat source machine is the same 80%, the COPs of the outdoor units 111 of the unit numbers 4 and 7 have a small load factor, for example, an operation pattern. In the case of 1, it was 3.2 to 3.3, but in the case of the operation pattern 2, it is 4.0 to 4.1, which is an increase of about 25%.

しかも、上記ユニット番号４、７の室外ユニット１１１に隣接するユニット番号３、５、６、８の室外ユニット１１１のＣＯＰも、上昇する。これは、ユニット番号４、７の室外ユニット１１１の負荷率を低下させたことによって、これらに吸入される外気の風量が減少し、これに伴って他の室外ユニット１１１に吸入される外気の風量が増加したり温度が低下したりするためと考えられる。 Moreover, the COP of the outdoor units 111 of the unit numbers 3, 5, 6 and 8 adjacent to the outdoor units 111 of the unit numbers 4 and 7 also increases. This is because the load factor of the outdoor units 111 of the unit numbers 4 and 7 is reduced, so that the air volume of the outside air sucked into them is reduced, and the air volume of the outside air sucked into the other outdoor units 111 is reduced accordingly. It is thought that this is because the temperature increases or the temperature decreases.

一方、例えばユニット番号１、２、９、１０の室外ユニット１１１のＣＯＰはわずかに低下しているが、これは、負荷率が８０％から９０％にされたことによる影響が大きいと考えられる。しかしながら、そのような負荷率が大きい領域で負荷率を多少増大させることによるＣＯＰの低下の影響よりも、他の室外ユニット１１１を例えば負荷率が３０〜５０％などの領域で運転することによるＣＯＰの上昇の影響の方が大きいことによって、熱源機全体での平均ＣＯＰは、例えば３．４から３．６と、約５〜６％上昇させることができる。 On the other hand, for example, the COP of the outdoor units 111 of unit numbers 1, 2, 9, and 10 is slightly reduced, which is considered to be largely due to the load factor being changed from 80% to 90%. However, rather than the effect of lowering the COP by slightly increasing the load factor in such a region where the load factor is large, the COP caused by operating the other outdoor unit 111 in a region where the load factor is, for example, 30 to 50%. Since the effect of the increase in is greater, the average COP of the entire heat source machine can be increased by about 5 to 6%, for example, from 3.4 to 3.6.

上記のようなＣＯＰの上昇効果は、例えば、熱源機全体の負荷率が、６０％以上、かつ、外気温が、冷房運転の場合に３０℃以上、または暖房運転の場合に５℃以下である場合に、各室外ユニット１１１の負荷率の設定が行われることによって得やすくすることができる。 The effect of increasing COP as described above is, for example, that the load factor of the entire heat source machine is 60% or more and the outside air temperature is 30 ° C. or more in the case of cooling operation or 5 ° C. or less in the case of heating operation. In this case, it can be easily obtained by setting the load factor of each outdoor unit 111.

上記のような負荷率の設定は、具体的には、例えば各室外ユニット１１１の冷水出口の冷水の温度の設定によって行うことができる。すなわち、例えば負荷率が１００％のときに室外ユニットモジュール１１０の冷水入口温度が１７℃、冷水出口温度が７℃だとした場合、負荷が８０％であれば、冷水入口温度は１５℃になる。そこで、ユニット番号４、７の室外ユニット１１１では冷水出口温度が１１℃に設定されることによって、４０％の負荷率で運転させる一方、他の室外ユニット１１１では冷水出口温度が６℃に設定されることによって、９０％の負荷率で運転させることができる。 Specifically, the load factor can be set as described above, for example, by setting the temperature of the chilled water at the chilled water outlet of each outdoor unit 111. That is, for example, when the load factor is 100%, the chilled water inlet temperature of the outdoor unit module 110 is 17 ° C. and the chilled water outlet temperature is 7 ° C., and when the load is 80%, the chilled water inlet temperature is 15 ° C. .. Therefore, in the outdoor units 111 of unit numbers 4 and 7, the chilled water outlet temperature is set to 11 ° C. to operate at a load factor of 40%, while in the other outdoor units 111, the chilled water outlet temperature is set to 6 ° C. By doing so, it is possible to operate at a load factor of 90%.

（その他の事項）
上記のような各室外ユニット１１１の負荷率の設定は、あらかじめ設定された設定温度や負荷率のパターンに基づいて制御されるのに限らず、例えば適宜負荷等の運転稼働情報に基づいて各室外ユニット１１１のＣＯＰを求め、ＣＯＰの小さい例えば複数の室外ユニット１１１を優先的に小さな負荷率で運転させる技術を適用したりしてもよい。そのような制御は、例えば、別途設けられたＰＬＣにより運転稼働情報や外気温度、負荷熱量などに基づいて各室外ユニット１１１のＣＯＰを求め、中央熱源コントローラを介してモジュールコントローラ２１１に負荷率の設定を行わせるようにすることなどにより行うことができる。また、他の室外ユニットよりも負荷率が小さく設定される室外ユニットは、冬期暖房運転時のデフロスト発生時間割合（ユニットがデフロストしている時間／運転時間）が大きいユニットに基づいて複数選択されるようにしたりしてもよい。 (Other matters)
The setting of the load factor of each outdoor unit 111 as described above is not limited to being controlled based on a preset temperature and load factor pattern, and for example, each outdoor unit is appropriately based on operation operation information such as load. A technique may be applied in which the COP of the unit 111 is obtained and, for example, a plurality of outdoor units 111 having a small COP are preferentially operated with a small load factor. For such control, for example, the COP of each outdoor unit 111 is obtained based on the operation operation information, the outside air temperature, the load heat amount, etc. by a PLC provided separately, and the load factor is set on the module controller 211 via the central heat source controller. It can be done by making it do. In addition, a plurality of outdoor units whose load factors are set to be smaller than those of other outdoor units are selected based on a unit having a large defrost occurrence time ratio (time during which the unit is defrosting / operating time) during the winter heating operation. You may do so.

また、例えば各室外ユニット１１１に設定される負荷率や冷水出口温度などを示す指令が、遠隔監視センターからインターネット、および中央熱源コントローラ２１２等を介してモジュールコントローラ２１１に送られて、その指令に応じてモジュールコントローラ２１１が各室外ユニット１１１の負荷率等を制御するようにしてもよい。 Further, for example, a command indicating the load factor and the chilled water outlet temperature set in each outdoor unit 111 is sent from the remote monitoring center to the module controller 211 via the Internet, the central heat source controller 212, etc., and responds to the command. The module controller 211 may control the load factor and the like of each outdoor unit 111.

上記のように、室外ユニット１１１やそのグループなどごとに負荷率が異なるように制御されることによって、熱源機の運転効率を向上させることが容易にできる。 As described above, the operating efficiency of the heat source unit can be easily improved by controlling the load factor so as to be different for each outdoor unit 111 or its group.

１１０ 室外ユニットモジュール
１１１ 室外ユニット
１２１ 往水配管
１３１ インバータポンプ
１４１ 空調機
１５１ 還水配管
１６１ フリーバイパス回路
１７１・１７２ 温度センサ
１７３ 流量センサ
１７４ 膨張タンク
２１１ モジュールコントローラ
２１２ 中央熱源コントローラ
110 Outdoor unit module 111 Outdoor unit 121 Outflow piping 131 Inverter pump 141 Air conditioner 151 Return water piping 161 Free bypass circuit 171/172 Temperature sensor 173 Flow sensor 174 Expansion tank 211 Module controller 212 Central heat source controller

Claims (9)

互いに隣接して配置され、負荷率を可変に設定可能な複数の室外ユニットを有する熱源機の制御装置であって、
上記熱源機全体の負荷が部分負荷で運転される場合に、一部の室外ユニットと他の室外ユニットとで負荷率が異なるように各室外ユニットの負荷率が設定されるように構成されていることを特徴とする熱源機の制御装置。 A control device for a heat source machine that is arranged adjacent to each other and has a plurality of outdoor units whose load factors can be set variably.
When the load of the entire heat source unit is operated with a partial load, the load factor of each outdoor unit is set so that the load factor differs between some outdoor units and other outdoor units. A control device for a heat source machine. 請求項１の熱源機の制御装置であって、
上記各室外ユニットの負荷率は、各室外ユニットから流出する冷水の設定温度によって設定されることを特徴とする熱源機の制御装置。 The control device for the heat source machine according to claim 1.
A control device for a heat source machine, wherein the load factor of each outdoor unit is set by a set temperature of cold water flowing out from each outdoor unit. 請求項１から請求項２のうち何れか１項の熱源機の制御装置であって、
他の室外ユニットよりも負荷率が小さく設定される室外ユニットの負荷率は、３０％以上、５０％以下に設定されることを特徴とする熱源機の制御装置。 The control device for the heat source machine according to any one of claims 1 to 2.
A control device for a heat source machine, characterized in that the load factor of an outdoor unit set to be smaller than that of other outdoor units is set to 30% or more and 50% or less. 請求項１から請求項３のうち何れか１項の熱源機の制御装置であって、
上記熱源機全体の負荷率が、６０％以上、かつ、外気温が、冷房運転の場合に３０℃以上、または暖房運転の場合に５℃以下である場合に、上記各室外ユニットの負荷率の設定が行われるように構成されていることを特徴とする熱源機の制御装置。 The control device for the heat source machine according to any one of claims 1 to 3.
When the load factor of the entire heat source unit is 60% or more and the outside air temperature is 30 ° C. or higher in the cooling operation or 5 ° C. or lower in the heating operation, the load factor of each outdoor unit is A control device for a heat source machine, characterized in that it is configured to be configured. 請求項１から請求項４のうち何れか１項の熱源機の制御装置であって、
他の室外ユニットよりも負荷率が小さく設定される室外ユニットは、互いに隣接して配置された複数の室外ユニットのうち、両端よりも中央寄りの室外ユニットであることを特徴とする熱源機の制御装置。 The control device for the heat source machine according to any one of claims 1 to 4.
The outdoor unit whose load factor is set to be smaller than that of other outdoor units is a heat source unit control characterized in that it is an outdoor unit closer to the center than both ends among a plurality of outdoor units arranged adjacent to each other. Device. 請求項１から請求項５のうち何れか１項の熱源機の制御装置であって、
他の室外ユニットよりも負荷率が小さく設定される室外ユニットは、互いに隣接して配置された複数の室外ユニットのうち、互いに離間して配置された複数の室外ユニットであることを特徴とする熱源機の制御装置。 The control device for the heat source machine according to any one of claims 1 to 5.
An outdoor unit whose load factor is set to be smaller than that of other outdoor units is a heat source characterized by being a plurality of outdoor units arranged apart from each other among a plurality of outdoor units arranged adjacent to each other. Machine control device. 請求項１から請求項５のうち何れか１項の熱源機の制御装置であって、
他の室外ユニットよりも負荷率が小さく設定される室外ユニットは、各室外ユニットのＣＯＰに基づいて複数選択されることを特徴とする熱源機の制御装置。 The control device for the heat source machine according to any one of claims 1 to 5.
A control device for a heat source machine, characterized in that a plurality of outdoor units whose load factors are set to be smaller than those of other outdoor units are selected based on the COP of each outdoor unit. 請求項１から請求項５のうち何れか１項の熱源機の制御装置であって、
他の室外ユニットよりも負荷率が小さく設定される室外ユニットは、冬期暖房運転時のデフロスト発生時間割合が大きいユニットに基づいて複数選択されることを特徴とする熱源機の制御装置。 The control device for the heat source machine according to any one of claims 1 to 5.
A heat source unit control device characterized in that a plurality of outdoor units, which are set to have a smaller load factor than other outdoor units, are selected based on a unit having a large defrost generation time ratio during winter heating operation. 請求項１から請求項８のうち何れか１項の熱源機の制御装置であって、
上記各室外ユニットの負荷率の設定が、インターネットを介した遠隔監視によって行われることを特徴とする熱源機の制御装置。
The control device for the heat source machine according to any one of claims 1 to 8.
A control device for a heat source machine, characterized in that the load factor of each outdoor unit is set by remote monitoring via the Internet.
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