JP2022087916A - 熱源設備 - Google Patents
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Abstract
【課題】要求温度が異なる2種類の熱負荷機器に冷熱を供給する熱源設備において、フリークーリングを適切に活用することで、各熱負荷機器で必要な冷熱量を確保しながら、冷凍機での冷水の冷却に要するエネルギー消費量を削減する熱源設備を提供する。
【解決手段】運転モードを、冷凍機3を運転させて冷却した冷水を第1冷水循環路15、16と第2冷水循環路17、18とに循環させる循環状態で第1フリークーリング路12、13に冷却水を循環させる第1フリークーリング併用モードと、循環状態で第1フリークーリング路12、13と第2フリークーリング路14とに冷却水を循環させる第2フリークーリング併用モードと、に切り替える運転制御部9が備えられている。
【選択図】図1
【解決手段】運転モードを、冷凍機3を運転させて冷却した冷水を第1冷水循環路15、16と第2冷水循環路17、18とに循環させる循環状態で第1フリークーリング路12、13に冷却水を循環させる第1フリークーリング併用モードと、循環状態で第1フリークーリング路12、13と第2フリークーリング路14とに冷却水を循環させる第2フリークーリング併用モードと、に切り替える運転制御部9が備えられている。
【選択図】図1
Description
本発明は、冷却塔で冷却された冷却水を利用する熱源設備に関する。
上記のような熱源設備では、冷却塔で冷却された冷却水を利用して冷水を生成する冷凍機が備えられ、その冷凍機からの冷水を熱負荷機器に供給して、熱負荷機器において冷水が有する冷熱を利用した処理が行われている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1に記載の設備では、熱負荷機器から冷凍機ヘの還り路に予冷用熱交換部が備えられ、その予冷用熱交換部に、冷却塔で冷却された冷却水を供給可能となっている。そこで、運転制御部は、運転モードを、予冷用熱交換部で負荷側熱媒を冷却し、その冷却した負荷側熱媒を冷凍機でさらに冷却するフリークーリング利用モードと、予冷用熱交換部での負荷側熱媒の冷却を停止した状態で、負荷側熱媒を冷凍機で冷却する冷凍機単用モードと、冷凍機の運転を停止した状態で予冷用熱交換部での冷却のみにより負荷側熱媒を負荷側の要求温度まで冷却するフリークーリングモードとに切り換え可能に構成されている。
特許文献1に記載の設備では、熱負荷機器に冷熱を供給する熱源設備の運転モードとして、冷凍機単用モードに加えて、フリークーリング利用モードとフリークーリングモードとを備えることで、フリークーリングを極力利用できるようにして、熱源設備の省エネルギー化を図るようにしている。
ところで、熱源設備の冷熱供給対象として備えられる熱負荷機器には多種多様なものがあり、例えば、要求温度が異なる2種類の熱負荷機器が備えられる場合がある。しかしながら、特許文献1には、要求温度が異なる2種類の熱負荷機器が備えられた場合において、いかにフリークーリングを活用してエネルギー消費量を削減するかについては記載されていない。
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、要求温度が異なる2種類の熱負荷機器に冷熱を供給する熱源設備において、フリークーリングを適切に活用することで、各熱負荷機器で必要な冷熱量を確保しながら、冷凍機での冷水の冷却に要するエネルギー消費量を削減する点にある。
本発明の第1特徴構成は、冷却塔で冷却された冷却水を前記冷却塔と冷凍機との間で循環させる冷却水循環路と、
前記冷却水を利用して前記冷凍機で冷却された冷水を前記冷凍機と第1熱負荷機器との間で循環させる第1冷水循環路と、
前記第1熱負荷機器よりもフリークーリングの利用可能温度が低い第2熱負荷機器と前記冷凍機との間で前記冷水を循環させる第2冷水循環路と、
前記第1冷水循環路における前記第1熱負荷機器から前記冷凍機ヘの還り路に備えられた熱交換部と前記冷却塔との間で前記冷却水を循環させて、前記第1熱負荷機器から前記冷凍機ヘの還り冷水の前記熱交換部での冷却を可能にする第1フリークーリング路と、
前記冷却塔と前記第2熱負荷機器との間で前記冷却水を循環させて、前記第2熱負荷機器への前記冷却水の直接供給を可能にする第2フリークーリング路と、が備えられ、
運転モードを、前記冷凍機を運転させて冷却した前記冷水を前記第1冷水循環路と前記第2冷水循環路とに循環させる循環状態で前記第1フリークーリング路に前記冷却水を循環させる第1フリークーリング併用モードと、前記循環状態で前記第1フリークーリング路と前記第2フリークーリング路とに前記冷却水を循環させる第2フリークーリング併用モードと、に切り替える運転制御部が備えられている点にある。
前記冷却水を利用して前記冷凍機で冷却された冷水を前記冷凍機と第1熱負荷機器との間で循環させる第1冷水循環路と、
前記第1熱負荷機器よりもフリークーリングの利用可能温度が低い第2熱負荷機器と前記冷凍機との間で前記冷水を循環させる第2冷水循環路と、
前記第1冷水循環路における前記第1熱負荷機器から前記冷凍機ヘの還り路に備えられた熱交換部と前記冷却塔との間で前記冷却水を循環させて、前記第1熱負荷機器から前記冷凍機ヘの還り冷水の前記熱交換部での冷却を可能にする第1フリークーリング路と、
前記冷却塔と前記第2熱負荷機器との間で前記冷却水を循環させて、前記第2熱負荷機器への前記冷却水の直接供給を可能にする第2フリークーリング路と、が備えられ、
運転モードを、前記冷凍機を運転させて冷却した前記冷水を前記第1冷水循環路と前記第2冷水循環路とに循環させる循環状態で前記第1フリークーリング路に前記冷却水を循環させる第1フリークーリング併用モードと、前記循環状態で前記第1フリークーリング路と前記第2フリークーリング路とに前記冷却水を循環させる第2フリークーリング併用モードと、に切り替える運転制御部が備えられている点にある。
本構成によれば、第1フリークーリング併用モードでは、冷凍機で冷却された冷水を第1熱負荷機器と第2熱負荷機器とに供給して両熱負荷機器を冷却するのに加えて、第1熱負荷機器にて冷熱が消費された後の還り冷水を、冷凍機で冷却する前の段階で、第1フリークーリング路を循環する冷却水の冷熱で予冷することができる。これにより、冷熱消費後の還り冷水を冷凍機のみで冷却する場合に比較して、冷凍機での還り冷水の冷却に要するエネルギー消費量を削減することができる。
これに加えて、第2フリークーリング併用モードでは、第2熱負荷機器に、冷凍機で冷却された冷水と、冷却塔で冷却された冷却水とを供給することができる。これにより、冷凍機で冷却された冷水のみを第2熱負荷機器に供給する場合に比較して、第2熱負荷機器で必要な冷熱量を確保しながら、冷水から消費される冷熱量を削減することができ、冷凍機にて冷水を冷却するのに要するエネルギー消費量を削減することができる。
そして、フリークーリングの利用可能温度が異なる第1熱負荷機器と第2熱負荷機器に対してそれぞれ専用のフリークーリング路を設けることから、共用のフリークーリング路を設ける場合のようにフリークーリングの利用可能温度が低い側の温度に制限されることなく、各熱負荷機器に対してフリークーリングを適宜に利用することができる。
本発明の第2特徴構成は、前記運転制御部は、前記冷却塔による冷却後の前記冷却水の温度に基づいて、前記冷却水の温度が前記第1熱負荷機器に対して前記フリークーリングの利用が可能な第1設定温度以下で、かつ、前記冷却水の温度が前記第2熱負荷機器に対して前記フリークーリングの利用が可能な第2設定温度を超えた温度域であると、前記運転モードを第1フリークーリング併用モードに切り替え、前記冷却水の温度が前記第2設定温度以下であると、前記運転モードを第2フリークーリング併用モードに切り替える点にある。
本構成によれば、冷却水の温度に基づいて熱源設備の運転モードを適切に切り替えることができ、これにより、各熱負荷機器で必要な冷熱量を確保しながら、冷凍機でのエネルギー消費量をより好適に削減することができる。
本発明の第3特徴構成は、前記第2熱負荷機器は、空気を冷却する第1冷却コイルと第2冷却コイルとが備えられ、かつ、前記第2冷却コイルが前記第1冷却コイルよりも空気流し方向上流側に配置された空調機であり、
前記第2フリークーリング併用モードでは、前記第1冷却コイルに前記冷水が供給されるとともに前記第2冷却コイルに前記冷却水が供給される点にある。
前記第2フリークーリング併用モードでは、前記第1冷却コイルに前記冷水が供給されるとともに前記第2冷却コイルに前記冷却水が供給される点にある。
本構成によれば、第2フリークーリング併用モードでは、冷凍機で冷却された冷水が第1冷却コイルに供給され、冷却塔で冷却された冷却水が第2冷却コイルに供給されることから、冷却対象の空気を、第2冷却コイルに供給される冷却水で予冷した後に、第1冷却コイルに供給される冷水で冷却することができる。これにより、空調機の冷却性能を確保しながら、第1冷却コイルにおいて冷水から消費される冷熱量を削減することができ、冷凍機にて冷水を冷却するのに要するエネルギー消費量を削減することができる。
本発明の第4特徴構成は、前記運転制御部は、前記冷却水の温度が前記第2設定温度よりも低い第2熱負荷機器の要求温度である第3設定温度以下であると、前記運転モードを、少なくとも前記冷凍機の運転を停止させた状態で前記第1フリークーリング路と前記第2フリークーリング路との双方に前記冷却水を循環させるフリークーリングモードに切り替える点にある。
本構成によれば、フリークーリングモードでは、第1熱負荷機器にて冷熱が消費された後の還り冷水を、第1フリークーリング路を循環する冷却水との熱交換部での熱交換により、第1熱負荷機器で必要な温度まで低下させることができる。又、冷却塔にて第3設定温度(第2熱負荷機器の要求温度)以下に冷却された冷却水を第2熱負荷機器に供給することができる。これにより、フリークーリングモードでは、冷凍機にてエネルギーを消費することなく、冷却塔からの冷却水が保有する冷熱だけで各熱負荷機器で必要な冷熱量を確保することができる。
本発明に係る熱源設備の実施形態を図面に基づいて説明する。
この熱源設備1は、図1に示すように、冷却塔2と、その冷却塔2にて生成された冷却水を利用して冷水を生成する冷凍機3とが備えられ、冷却塔2にて生成された冷却水や冷凍機3にて生成した冷水を利用するための設備である。冷却塔2にて生成された冷却水や冷凍機3にて生成した冷水は、第1熱負荷機器4、5や第2熱負荷機器6等の熱負荷機器に供給され、熱負荷機器において冷却対象物の冷却や空調対象空間の冷房等の冷熱利用処理が行われている。
この熱源設備1は、図1に示すように、冷却塔2と、その冷却塔2にて生成された冷却水を利用して冷水を生成する冷凍機3とが備えられ、冷却塔2にて生成された冷却水や冷凍機3にて生成した冷水を利用するための設備である。冷却塔2にて生成された冷却水や冷凍機3にて生成した冷水は、第1熱負荷機器4、5や第2熱負荷機器6等の熱負荷機器に供給され、熱負荷機器において冷却対象物の冷却や空調対象空間の冷房等の冷熱利用処理が行われている。
ちなみに、図1~図5は、熱源設備1における冷却水回路や冷水回路の概略構成を示すものであり、同様の回路構成を示している。図1~図5では、冷却水や冷水が流通する部位が異なるので、冷却水や冷水が流通する部位を太線にて示し、冷却水や冷水が流通しない部位を細線にて示している。
冷却塔2及び冷凍機3については、1台又は複数台備えることができる。図1では、複数台(例えば、3台)備える場合を模式的に示している。例えば、複数台備える場合には、複数台の冷却塔2を並列状態で接続し、複数台の冷凍機3を並列状態で接続することができる。
熱負荷機器としては、多種多様な機器を適用可能であるが、冷熱利用処理を行うための要求温度が異なる第1熱負荷機器4、5と第2熱負荷機器6との2種類の熱負荷機器が備えられている。第1熱負荷機器4、5は、第2熱負荷機器6よりも要求温度が高い温度に設定されている。
例えば、第1熱負荷機器4、5は、電子機器や情報処理機器等を冷却対象物として、電子機器や情報処理機器等を冷却するための冷却機器にて構成されている。第1熱負荷機器4、5においても、冷却対象物を冷却するための要求温度が異なる高温側の第1熱負荷機器4(例えば、要求温度が28℃に設定されている)と低温側の第1熱負荷機器5(例えば、要求温度が18℃に設定されている)との2種類が備えられている。第2熱負荷機器6は、電子機器や情報処理機器等が設置される部屋を空調対象空間として、その空調対象空間の冷房等の空調を行う空調機(例えば、要求温度が14℃に設定されている)にて構成されている。第2熱負荷機器6は、空気を冷却する第1冷却コイル6aと第2冷却コイル6bとが備えられている。第2冷却コイル6bは、第1冷却コイル6aよりも空気流し方向上流側(空気流通方向上流側、図1中矢印参照)に配置されている。
冷却塔2にて生成された冷却水(冷却された冷却水)は、第1ヘッダH1及び第2ヘッダH2を用いて、複数の流路に分岐させたり、複数の流路を合流させながら、冷凍機3、熱交換部7、8、第2熱負荷機器6等の各種の機器に循環供給自在に構成されている。冷却塔2にて生成された冷却水を各種の機器に循環供給するための流路として、冷却塔2と冷凍機3との間で冷却水を循環させる冷却水循環路11と、冷却塔2と熱交換部7、8との間で冷却水を循環させる第1フリークーリング路12、13と、冷却塔2と第2熱負荷機器6との間で冷却水を循環させる第2フリークーリング路14とが備えられている。
冷凍機3にて生成された冷水(冷却された冷水)は、第3ヘッダH3及び第4ヘッダH4を用いて、複数の流路に分岐させたり、複数の流路を合流させながら、第1熱負荷機器4、5、第2熱負荷機器6等の各種の機器に循環供給自在に構成されている。冷凍機3にて生成された冷水を各種の機器に循環供給するための流路として、冷凍機3と第1熱負荷機器4、5との間で冷水を循環させる第1冷水循環路15、16と、冷凍機3と第2熱負荷機器6との間で冷水を循環させる第2冷水循環路17、18とが備えられている。
以下、各流路について説明を加える。
(冷却水循環路)
冷却塔2と冷凍機3との間で冷却水を循環させる冷却水循環路11は、冷却塔2から第1ヘッダH1に冷却水を供給する第1流路R1と、第1ヘッダH1にて分岐されて第1ヘッダH1から冷凍機3に冷却水を供給する第2流路R2と、冷凍機3から第2ヘッダH2に冷却水を供給する第3流路R3と、第2ヘッダH2にて合流されて第2ヘッダH2から冷却塔2に冷却水を供給する第4流路R4とが備えられている。第1流路R1と第2流路R2とから、冷却塔2から冷凍機3に冷却水を供給する往き路が構成され、第3流路R3と第4流路R4とから、冷凍機3から冷却塔2に冷却水を還す還り路が構成されている。
(冷却水循環路)
冷却塔2と冷凍機3との間で冷却水を循環させる冷却水循環路11は、冷却塔2から第1ヘッダH1に冷却水を供給する第1流路R1と、第1ヘッダH1にて分岐されて第1ヘッダH1から冷凍機3に冷却水を供給する第2流路R2と、冷凍機3から第2ヘッダH2に冷却水を供給する第3流路R3と、第2ヘッダH2にて合流されて第2ヘッダH2から冷却塔2に冷却水を供給する第4流路R4とが備えられている。第1流路R1と第2流路R2とから、冷却塔2から冷凍機3に冷却水を供給する往き路が構成され、第3流路R3と第4流路R4とから、冷凍機3から冷却塔2に冷却水を還す還り路が構成されている。
第1流路R1には、冷却水の流通方向の上流側から、冷却塔2から冷却水を各種の機器に供給するための第1ポンプP1、その冷却水の流量を検出する第1流量検出部F1が備えられ、第1ヘッダH1には、冷却塔2から供給する冷却後の冷却水温度を検出する第1温度検出部T1が備えられている。第2流路R2には、冷凍機3に冷却水を供給する第2ポンプP2が備えられ、第3流路R3には、冷却塔2に還す冷却水の流量を検出する第2流量検出部F2が備えられている。
(第1冷水循環路)
第1冷水循環路15、16は、冷凍機3と第1熱負荷機器4、5との間で冷水を循環させるものであり、第1熱負荷機器4、5として、高温側の第1熱負荷機器4と低温側の第1熱負荷機器5とが備えられていることから、高温側の第1冷水循環路15と低温側の第1冷水循環路16とが備えられている。
第1冷水循環路15、16は、冷凍機3と第1熱負荷機器4、5との間で冷水を循環させるものであり、第1熱負荷機器4、5として、高温側の第1熱負荷機器4と低温側の第1熱負荷機器5とが備えられていることから、高温側の第1冷水循環路15と低温側の第1冷水循環路16とが備えられている。
高温側の第1冷水循環路15は、冷凍機3から第3ヘッダH3に冷水を供給する第5流路R5と、第3ヘッダH3にて分岐されて第3ヘッダH3から高温側の第1熱負荷機器4に冷水を供給する第6流路R6と、高温側の第1熱負荷機器4から第4ヘッダH4に冷水を供給する第7流路R7と、第4ヘッダH4にて合流されて第4ヘッダH4から冷凍機3に冷水を供給する第8流路R8とが備えられている。第5流路R5と第6流路R6とから、冷凍機3から高温側の第1熱負荷機器4に冷水を供給する往き路が構成され、第7流路R7と第8流路R8とから、高温側の第1熱負荷機器4から冷凍機3に還す還り路が構成されている。
第5流路R5には、冷凍機3からの冷水を各種の機器に供給するための第3ポンプP3が備えられている。第6流路R6には、冷水の流通方向の上流側から、高温側の第1熱負荷機器4に供給する冷水温度を検出する第2温度検出部T2、高温側の第1熱負荷機器4に冷水を供給するための第4ポンプP4が備えられている。第7流路R7には、冷水の流通方向の上流側から、高温側の熱交換部7、高温側の熱交換部7への冷水の供給を断続自在な第1制御弁D1、高温側の第1熱負荷機器4から冷凍機3に還す冷水の流量を検出する第3流量検出部F3が備えられている。高温側の熱交換部7は、高温側の第1熱負荷機器4から冷凍機3に還す還り路となる第7流路R7に備えられている。第7流路R7には、高温側の熱交換部7をバイパスさせるための第9流路R9が接続されている。第9流路R9が、第7流路R7における冷水の流通方向において、高温側の熱交換部7よりも上流側部位にて第7流路R7から分岐され、且つ、第1制御弁D1よりも下流側部位にて第7流路R7に合流している。第9流路R9には、第9流路R9への冷水の供給を断続自在な第2制御弁D2が備えられている。
第7流路R7と第6流路R6とは、高温側の第1熱負荷機器4を通過した冷水の一部を、高温側の熱交換部7及び冷凍機3をバイパスさせて、高温側の第1熱負荷機器4に供給される前の冷水に混合させる第10流路R10にて接続されている。第10流路R10は、第7流路R7における冷水の流通方向において、高温側の熱交換部7よりも上流側部位にて第7流路R7から分岐され、且つ、第6流路R6における冷水の流通方向において、第2温度検出部T2よりも上流側部位にて第6流路R6に合流している。第10流路R10には、第10流路R10に供給する冷水の水量を調整自在な第3制御弁D3が備えられている。
低温側の第1冷水循環路16は、第5流路R5と、第3ヘッダH3にて分岐されて第3ヘッダH3から低温側の第1熱負荷機器5に冷水を供給する第11流路R11と、低温側の第1熱負荷機器5から第4ヘッダH4に冷水を供給する第12流路R12と、第8流路R8とが備えられている。第5流路R5と第11流路R11とから、冷凍機3から低温側の第1熱負荷機器5に冷水を供給する往き路が構成され、第12流路R12と第8流路R8とから、低温側の第1熱負荷機器5から冷凍機3に還す還り路が構成されている。
第11流路R11には、冷水の流通方向の上流側から、低温側の第1熱負荷機器5に供給する冷水温度を検出する第3温度検出部T3、低温側の第1熱負荷機器5に冷水を供給するための第5ポンプP5が備えられている。第12流路R12には、冷水の流通方向の上流側から、低温側の熱交換部8、低温側の熱交換部8への冷水の供給を断続自在な第4制御弁D4、低温側の第1熱負荷機器5から冷凍機3に還す冷水の流量を検出する第4流量検出部F4が備えられている。低温側の熱交換部8は、低温側の第1熱負荷機器5から冷凍機3に還す還り路となる第12流路R12に備えられている。第12流路R12には、低温側の熱交換部8をバイパスさせるための第13流路R13が接続されている。第13流路R13が、第12流路R12における冷水の流通方向において、低温側の熱交換部8よりも上流側部位にて第12流路R12から分岐され、且つ、第4制御弁D4よりも下流側部位にて第12流路R12に合流している。第13流路R13には、第13流路R13への冷水の供給を断続自在な第5制御弁D5が備えられている。
第12流路R12と第11流路R11とは、低温側の第1熱負荷機器5を通過した冷水の一部を、低温側の熱交換部8及び冷凍機3をバイパスさせて、低温側の第1熱負荷機器5に供給される前の冷水に混合させる第14流路R14にて接続されている。第14流路R14は、第12流路R12における冷水の流通方向において、低温側の熱交換部8よりも上流側部位にて第12流路R12から分岐され、且つ、第11流路R11における冷水の流通方向において、第3温度検出部T3よりも上流側部位にて第11流路R11に合流している。第14流路R14には、第14流路R14に供給する冷水の水量を調整自在な第6制御弁D6が備えられている。
(第2冷水循環路)
第2冷水循環路17、18は、冷凍機3と第2熱負荷機器6との間で冷水を循環させるものであり、第2熱負荷機器6が、第1冷却コイル6aと第2冷却コイル6bとが備えられていることから、第2冷水循環路17、18としては、第1冷却コイル6a側の第2冷水循環路17と第2冷却コイル6b側の第2冷水循環路18とが備えられている。
第2冷水循環路17、18は、冷凍機3と第2熱負荷機器6との間で冷水を循環させるものであり、第2熱負荷機器6が、第1冷却コイル6aと第2冷却コイル6bとが備えられていることから、第2冷水循環路17、18としては、第1冷却コイル6a側の第2冷水循環路17と第2冷却コイル6b側の第2冷水循環路18とが備えられている。
第1冷却コイル6a側の第2冷水循環路17は、第5流路R5と、第3ヘッダH3にて分岐されて第3ヘッダH3から第1冷却コイル6aに冷水を供給する第15流路R15と、第1冷却コイル6aから第4ヘッダH4に冷水を供給する第16流路R16と、第8流路R8とが備えられている。第5流路R5と第15流路R15とから、冷凍機3から第2熱負荷機器6の第1冷却コイル6aに冷水を供給する往き路が構成され、第16流路R16と第8流路R8とから、第2熱負荷機器6の第1冷却コイル6aから冷凍機3に還す還り路が構成されている。
第15流路R15には、冷水の流通方向の上流側から、第1冷却コイル6aに冷水を供給するための第6ポンプP6、第1開閉弁K1が備えられている。第16流路R16には、冷水の流通方向の上流側から、第1冷却コイル6aへの冷水の供給を断続自在な第7制御弁D7、第2開閉弁K2、第1冷却コイル6aから還す冷水の流量を検出する第5流量検出部F5が備えられている。ここで、第1開閉弁K1及び第2開閉弁K2は、通常、開状態となっており、第1冷却コイル6aへの冷水の流通を停止させたい場合に閉状態に切り替えられる。
第2冷却コイル6b側の第2冷水循環路18は、第5流路R5と、第3ヘッダH3にて分岐されて第3ヘッダH3から第2冷却コイル6bに冷水を供給する第17流路R17と、第1冷却コイル6aから第4ヘッダH4に冷水を供給する第18流路R18と、第8流路R8とが備えられている。第5流路R5と第17流路R17とから、冷凍機3から第2熱負荷機器6の第2冷却コイル6bに冷水を供給する往き路が構成され、第18流路R18と第8流路R8とから、第2熱負荷機器6の第2冷却コイル6bから冷凍機3に還す還り路が構成されている。
第17流路R17には、冷水の流通方向の上流側から、冷凍機3から第2冷却コイル6bへの冷水の供給を断続自在な第8制御弁D8、第2冷却コイル6bに冷水を供給するための第7ポンプP7、第3開閉弁K3が備えられている。第18流路R18には、冷水の流通方向の上流側から、第2冷却コイル6bへの冷水の供給を断続自在な第9制御弁D9、第4開閉弁K4、第2冷却コイル6bから還す冷水の流量を検出する第6流量検出部F6、第2冷却コイル6bから冷凍機3への冷水の還しを断続自在な第10制御弁D10が備えられている。ここで、第3開閉弁K3及び第4開閉弁K4は、通常、開状態となっており、第2冷却コイル6bへの冷水の流通を停止させたい場合に閉状態に切り替えられる。
(第1フリークーリング路)
第1フリークーリング路12、13は、冷却塔2と熱交換部7、8との間で冷却水を循環させるものであり、冷却塔2からの冷却水を第1熱負荷機器4、5に直接供給するのではなく、冷却塔2からの冷却水が有する冷熱を、熱交換部7、8等を介して、第1熱負荷機器4、5に間接的に供給するように構成されている。第1熱負荷機器4、5として、高温側の第1熱負荷機器4と低温側の第1熱負荷機器5とが備えられているので、熱交換部7、8についても、高温側の第1熱負荷機器4に冷熱を供給するための高温側の熱交換部7と、低温側の第1熱負荷機器5に冷熱を供給するための低温側の熱交換部8とが備えられている。そのために、第1フリークーリング路12、13としても、冷却塔2と高温側の熱交換部7との間で冷却水を循環させる高温側の第1フリークーリング路12と、冷却塔2と低温側の熱交換部8との間で冷却水を循環させる低温側の第1フリークーリング路13とが備えられている。
第1フリークーリング路12、13は、冷却塔2と熱交換部7、8との間で冷却水を循環させるものであり、冷却塔2からの冷却水を第1熱負荷機器4、5に直接供給するのではなく、冷却塔2からの冷却水が有する冷熱を、熱交換部7、8等を介して、第1熱負荷機器4、5に間接的に供給するように構成されている。第1熱負荷機器4、5として、高温側の第1熱負荷機器4と低温側の第1熱負荷機器5とが備えられているので、熱交換部7、8についても、高温側の第1熱負荷機器4に冷熱を供給するための高温側の熱交換部7と、低温側の第1熱負荷機器5に冷熱を供給するための低温側の熱交換部8とが備えられている。そのために、第1フリークーリング路12、13としても、冷却塔2と高温側の熱交換部7との間で冷却水を循環させる高温側の第1フリークーリング路12と、冷却塔2と低温側の熱交換部8との間で冷却水を循環させる低温側の第1フリークーリング路13とが備えられている。
高温側の第1フリークーリング路12は、第1流路R1と、第1ヘッダH1にて分岐されて第1ヘッダH1から高温側の熱交換部7に冷却水を供給する第19流路R19と、高温側の熱交換部7から第2ヘッダH2に冷却水を供給する第20流路R20と、第4流路R4とが備えられている。第1流路R1と第19流路R19とから、冷却塔2から高温側の熱交換部7に冷却水を供給する往き路が構成され、第4流路R4と第20流路R20とから、高温側の熱交換部7から冷却塔2に冷却水を還す還り路が構成されている。
第19流路R19には、冷却水の流通方向の上流側から、冷却塔2からの冷却水を高温側の熱交換部7に供給するための第8ポンプP8、高温側の熱交換部7に供給する冷却水の流量を検出する第7流量検出部F7が備えられている。第20流路R20には、高温側の熱交換部7への冷却水の供給を断続自在な第11制御弁D11が備えられている。
低温側の第1フリークーリング路13は、第1流路R1と、第1ヘッダH1にて分岐されて第1ヘッダH1から低温側の熱交換部8に冷却水を供給する第21流路R21と、低温側の熱交換部8から第2ヘッダH2に冷却水を供給する第22流路R22と、第4流路R4とが備えられている。第21流路R21と高温側の第1フリークーリング路12における第19流路R19とは、その上流側部位が共通の流路として構成され、その下流側部位が分岐されている。第22流路R22と高温側の第1フリークーリング路12における第20流路R20とは、その中間部位にて合流されて、下流側部位が共通の流路として構成されている。第1流路R1と第21流路R21とから、冷却塔2から低温側の熱交換部8に冷却水を供給する往き路が構成され、第22流路R22と第4流路R4とから、低温側の熱交換部8から冷却塔2に冷却水を還す還り路が構成されている。
第21流路R21には、冷却水の流通方向の上流側から、冷却塔2からの冷却水を低温側の熱交換部8に供給する第8ポンプP8、低温側の熱交換部8に供給する冷却水の流量を検出する第8流量検出部F8が備えられている。第22流路R22には、低温側の熱交換部8への冷却水の供給を断続自在な第12制御弁D12が備えられている。
(第2フリークーリング路)
冷却塔2と第2熱負荷機器6との間で冷却水を循環させる第2フリークーリング路14は、冷却塔2からの冷却水を第2熱負荷機器6の第2冷却コイル6bに直接供給して、冷却塔2からの冷却水が有する冷熱を、第2冷却コイル6bに直接的に供給するように構成されている。第2フリークーリング路14は、第1流路R1と、第1ヘッダH1にて分岐されて第1ヘッダH1から第2熱負荷機器6の第2冷却コイル6bに冷却水を供給する第23流路R23と、第2冷却コイル6bから第2ヘッダH2に冷却水を供給する第24流路R24と、第4流路R4とが備えられている。第23流路R23は、第2冷却コイル6b側の第2冷水循環路18における第17流路R17の途中部位に合流接続され、それよりも下流側部位が第17流路R17に合流する共通の流路となっている。第23流路R23と第17流路R17との合流箇所は、第17流路R17において、第8制御弁D8と第7ポンプP7との間となっている。第24流路R24は、第2冷却コイル6b側の第2冷水循環路18における第18流路R18の途中部位から分岐され、それよりも上流側部位が共通の流路となっている。第24流路R24と第18流路R18との分岐箇所は、第18流路R18において、第6流量検出部F6と第10制御弁D10との間となっている。第1流路R1と第23流路R23とから、冷却塔2から第2熱負荷機器6の第2冷却コイル6bに冷却水を供給する往き路が構成され、第24流路R24と第4流路R4とから、第2熱負荷機器6の第2冷却コイル6bから冷却塔2に冷却水を還す還り路が構成されている。
冷却塔2と第2熱負荷機器6との間で冷却水を循環させる第2フリークーリング路14は、冷却塔2からの冷却水を第2熱負荷機器6の第2冷却コイル6bに直接供給して、冷却塔2からの冷却水が有する冷熱を、第2冷却コイル6bに直接的に供給するように構成されている。第2フリークーリング路14は、第1流路R1と、第1ヘッダH1にて分岐されて第1ヘッダH1から第2熱負荷機器6の第2冷却コイル6bに冷却水を供給する第23流路R23と、第2冷却コイル6bから第2ヘッダH2に冷却水を供給する第24流路R24と、第4流路R4とが備えられている。第23流路R23は、第2冷却コイル6b側の第2冷水循環路18における第17流路R17の途中部位に合流接続され、それよりも下流側部位が第17流路R17に合流する共通の流路となっている。第23流路R23と第17流路R17との合流箇所は、第17流路R17において、第8制御弁D8と第7ポンプP7との間となっている。第24流路R24は、第2冷却コイル6b側の第2冷水循環路18における第18流路R18の途中部位から分岐され、それよりも上流側部位が共通の流路となっている。第24流路R24と第18流路R18との分岐箇所は、第18流路R18において、第6流量検出部F6と第10制御弁D10との間となっている。第1流路R1と第23流路R23とから、冷却塔2から第2熱負荷機器6の第2冷却コイル6bに冷却水を供給する往き路が構成され、第24流路R24と第4流路R4とから、第2熱負荷機器6の第2冷却コイル6bから冷却塔2に冷却水を還す還り路が構成されている。
第23流路R23において第17流路R17に合流接続されるまでの上流側部位には、冷却水の流通方向の上流側から、冷却塔2から第2冷却コイル6bへの冷却水の供給を断続自在な第13制御弁D13、冷却塔2から第2冷却コイル6bに供給する冷却水の流量を検出する第9流量検出部F9が備えられている。第24流路R24において第18流路R18から分岐された下流側部位には、第2冷却コイル6bから冷却塔2に還す冷却水を断続自在な第14制御弁D14が備えられている。
(その他の流路)
この熱源設備1では、他に、第1ヘッダH1と第2ヘッダH2とを接続して第1ヘッダH1と第2ヘッダH2との間で冷却水の流通を可能とする第25流路R25と、第2流路R2と第3流路R3とを接続して、冷凍機3から冷却塔2に還す冷却水の一部を冷却塔2から冷凍機3に供給する前の冷却水に混合可能とする第26流路R26と、第3ヘッダH3と第4ヘッダH4とを接続して第3ヘッダH3と第4ヘッダH4との間での冷水の流通を可能とする第27流路R27とが備えられている。第26流路R26には、冷却塔2から冷凍機3に供給する前の冷却水に混合させる冷却水の流量を調整自在な第15制御弁D15が備えられている。
この熱源設備1では、他に、第1ヘッダH1と第2ヘッダH2とを接続して第1ヘッダH1と第2ヘッダH2との間で冷却水の流通を可能とする第25流路R25と、第2流路R2と第3流路R3とを接続して、冷凍機3から冷却塔2に還す冷却水の一部を冷却塔2から冷凍機3に供給する前の冷却水に混合可能とする第26流路R26と、第3ヘッダH3と第4ヘッダH4とを接続して第3ヘッダH3と第4ヘッダH4との間での冷水の流通を可能とする第27流路R27とが備えられている。第26流路R26には、冷却塔2から冷凍機3に供給する前の冷却水に混合させる冷却水の流量を調整自在な第15制御弁D15が備えられている。
以下、熱源設備1の運転を制御するための構成について説明する。
この熱源設備1の運転を制御する運転制御部9が備えられている。運転制御部9は、冷却塔2の作動状態、冷凍機3の作動状態、第1~第8ポンプP1~P8の作動状態、第1~第15制御弁D1~D15の作動状態等を制御することで、熱源設備1の運転を制御している。運転制御部9は、第1~第3温度検出部T1~T3の検出情報、及び、第1~第9流量検出部F1~F9の検出情報を取得自在であり、これらの検出部から取得した情報に基づいて、熱源設備1の運転を制御している。
この熱源設備1の運転を制御する運転制御部9が備えられている。運転制御部9は、冷却塔2の作動状態、冷凍機3の作動状態、第1~第8ポンプP1~P8の作動状態、第1~第15制御弁D1~D15の作動状態等を制御することで、熱源設備1の運転を制御している。運転制御部9は、第1~第3温度検出部T1~T3の検出情報、及び、第1~第9流量検出部F1~F9の検出情報を取得自在であり、これらの検出部から取得した情報に基づいて、熱源設備1の運転を制御している。
運転制御部9は、熱源設備1の運転モードとして、通常モード(図1参照)と第1フリークーリング併用モード(図2及び図3参照)と第2フリークーリング併用モード(図4参照)とフリークーリングモード(図5参照)とを有している。以下、各運転モードについて説明する。
(通常モード)
通常モードは、図1に示すように、冷却塔2及び冷凍機3を運転させて、冷凍機3が冷却塔2にて生成した冷却水を利用して所望温度の冷水を生成し、その生成された冷水を第1熱負荷機器4、5及び第2熱負荷機器6に供給して、第1熱負荷機器4、5及び第2熱負荷機器6において冷却対象物の冷却や空調対象空間の冷房等の冷熱利用処理を行うものである。
通常モードは、図1に示すように、冷却塔2及び冷凍機3を運転させて、冷凍機3が冷却塔2にて生成した冷却水を利用して所望温度の冷水を生成し、その生成された冷水を第1熱負荷機器4、5及び第2熱負荷機器6に供給して、第1熱負荷機器4、5及び第2熱負荷機器6において冷却対象物の冷却や空調対象空間の冷房等の冷熱利用処理を行うものである。
通常モードでは、運転制御部9が、冷却塔2及び冷凍機3を運転させ、冷却塔2にて生成した冷却水を冷却水循環路11にて冷凍機3に供給し、冷凍機3にて生成した冷水の一部を第1冷水循環路15、16にて第1熱負荷機器4、5に供給するとともに、残りの一部を第2冷水循環路17にて第2熱負荷機器6に供給している。
運転制御部9は、冷却水循環路11における制御として、冷却塔2から供給される冷却水の流量が必要最小限となるように、第1ポンプP1の作動状態を制御し、冷凍機3から冷却塔2に還す冷却水温度が一定の所望温度となるように、第2ポンプP2の作動状態を制御している。このとき、冷却水の流量の必要最小限については、例えば、冷凍機3が設定温度の冷水を生成するために冷凍機3にて要求される一次側流量とすることができ、第2流量検出部F2の検出情報等から一次側流量を求めることができる。また、運転制御部9は、冷凍機3に供給する冷却水温度が冷凍機停止温度以下とならないように、第15制御弁D15の開度を制御している。例えば、冷凍機停止温度を基準として最低温度を設定し、運転制御部9が、冷凍機3に供給する冷却水温度が最低温度以上となるように、第15制御弁D15の開度を制御することができる。
運転制御部9は、冷凍機3及び第3ポンプP3における制御として、冷凍機3から供給される冷水温度が設定温度(例えば、第2熱負荷機器6にて要求される第3設定温度(例えば、14℃))となるように、冷凍機3の作動状態を制御し、冷凍機3から供給される冷水の流量が必要最小限となるように、第3ポンプP3の作動状態を制御している。このとき、冷水の流量の必要最小限については、例えば、第1熱負荷機器4、5及び第2熱負荷機器6の全ての熱負荷を賄うために熱負荷機器にて要求される二次側流量とすることができ、第3~第5流量検出部F3~F5の検出情報等から二次側流量を求めることができる。
運転制御部9は、第4~第8ポンプP4~P8及び第1~第14制御弁D1~D14における制御として、第7ポンプP7及び第8ポンプP8のみを作動停止状態とし且つ他のポンプを作動状態とするとともに、第3制御弁D3及び第6制御弁D6以外の制御弁を開閉制御している。
運転制御部9は、第4ポンプP4及び第5ポンプP5の作動状態を制御することで、第1冷水循環路15、16における冷水の流量制御を行っている。運転制御部9は、高温側の第1熱負荷機器4の熱負荷の大きさに応じて、第4ポンプP4の出力を制御し、低温側の第1熱負荷機器5の熱負荷の大きさに応じて、第5ポンプP5の出力を制御している。例えば、運転制御部9は、高温側の第1熱負荷機器4の熱負荷が大きくなるほど、第4ポンプP4が高出力となるように制御し、低温側の第1熱負荷機器5の熱負荷が大きくなるほど、第5ポンプP5が高出力となるように制御している。ちなみに、第4ポンプP4及び第5ポンプP5は、複数備えることもでき、複数の第4ポンプP4及び第5ポンプP5を備える場合には、運転制御部9が、第1熱負荷機器4、5の熱負荷が大きくなるほど、作動状態のポンプの台数を増加させるように、台数制御することができる。
運転制御部9は、第6ポンプP6の作動状態を制御することで、第1冷却コイル6aへの冷水の供給量を制御している。運転制御部9は、第1冷却コイル6aの熱負荷の大きさに応じて、第6ポンプP6の出力を制御している。例えば、運転制御部9は、第1冷却コイル6aの熱負荷が大きくなるほど、第6ポンプP6が高出力となるように制御している。ちなみに、第6ポンプP6は、複数備えることもでき、複数の第6ポンプP6を備える場合には、運転制御部9が、第1冷却コイル6aの熱負荷が大きくなるほど、作動状態のポンプの台数を増加させるように、台数制御することができる。このとき、運転制御部9は、第7ポンプP7を作動停止させている。
制御弁の開閉制御について説明すると、運転制御部9は、第1制御弁D1を閉状態とし且つ第2制御弁D2を開状態とすることで、高温側の第1冷水循環路15において、冷凍機3にて生成した冷水の一部を、第5流路R5及び第6流路R6を通して高温側の第1熱負荷機器4に供給し、高温側の第1熱負荷機器4を通過した冷水を、第7流路R7、第9流路R9及び第8流路R8を通して、高温側の熱交換部7をバイパスさせる状態で冷凍機3に還している。このとき、第8ポンプP8が作動停止状態で且つ第11制御弁D11が閉状態であるので、高温側の第1フリークーリング路12による冷却塔2から高温側の熱交換部7への冷却水の供給は停止されている。
運転制御部9は、第4制御弁D4を閉状態とし且つ第5制御弁D5を開状態とすることで、低温側の第1冷水循環路16において、冷凍機3にて生成した冷水の一部を、第5流路R5及び第11流路R11を通して低温側の第1熱負荷機器5に供給し、低温側の第1熱負荷機器5を通過した冷水を、第12流路R12、第13流路R13及び第8流路R8を通して、低温側の熱交換部8をバイパスさせる状態で冷凍機3に還している。このとき、第8ポンプP8が作動停止状態で且つ第12制御弁D12が閉状態であるので、低温側の第1フリークーリング路13による冷却塔2から低温側の熱交換部8への冷却水の供給は停止されている。
運転制御部9は、第7制御弁D7を開状態とすることで、第1冷却コイル6a側の第2冷水循環路17において、冷凍機3にて生成した冷水の一部を、第5流路R5及び第15流路R15を通して第1冷却コイル6aに供給し、第1冷却コイル6aを通過した冷水を、第16流路R16及び第8流路R8を通して冷凍機3に還している。また、運転制御部9は、第8制御弁D8、第9制御弁D9及び第10制御弁D10を閉状態とすることで、第2冷却コイル6b側の第2冷水循環路18による冷凍機3から第2冷却コイル6bへの冷水の供給を停止している。更に、運転制御部9は、第13制御弁D13及び第14制御弁D14を閉状態とすることで、第2フリークーリング路14による冷却塔2から第2冷却コイル6bへの冷却水の供給も停止している。
このように、通常モードでは、第1冷却コイル6aだけに冷凍機3からの冷水を供給しているので、例えば、故障やメンテナンス時には、運転制御部9が、第7制御弁D7を閉状態とし且つ第8~第10制御弁D8~D10を開状態とすることで、第1冷却コイル6a側の第2冷水循環路17による冷凍機3から第1冷却コイル6aへの冷水の供給を停止して、第2冷却コイル6b側の第2冷水循環路18にて冷凍機3から第2冷却コイル6bに冷水を供給することができる。これにより、冷却コイルの二重化を図ることができ、故障やメンテナンスにも柔軟に対応しながら、第2熱負荷機器6での冷熱利用処理を継続することができる。
ちなみに、運転制御部9は、第7制御弁D7を開状態とすることに加えて、第8~第10制御弁D8~D10を開状態とすることで、第1冷却コイル6aと第2冷却コイル6bとの両方に冷水を供給して、第2熱負荷機器6において、第1冷却コイル6aと第2冷却コイル6bとの両方にて空気を冷却する状態で、空調対象空間の冷房等の冷熱利用処理を行うこともできる。
運転制御部9は、第3制御弁D3及び第6制御弁D6の開度を制御することで、第1熱負荷機器4、5に供給する冷水温度を制御する冷水温度制御を行っている。運転制御部9は、第2温度検出部T2の検出温度が高温側の第1熱負荷機器4の要求温度(例えば、28℃)になるように、第3制御弁D3の開度を制御することで、高温側の第1熱負荷機器4に一定の要求温度の冷水を供給している。運転制御部9は、第3温度検出部T3の検出温度が低温側の第1熱負荷機器5の要求温度(例えば、18℃)になるように、第6制御弁D6の開度を制御することで、低温側の第1熱負荷機器5に一定の要求温度の冷水を供給している。
(第1フリークーリング併用モード)
第1フリークーリング併用モードは、図2及び図3に示すように、冷凍機3にて生成した冷水を第1熱負荷機器4、5及び第2熱負荷機器6に供給して、第1熱負荷機器4、5及び第2熱負荷機器6において冷熱利用処理を行うという通常モードの動作に加えて、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を熱交換部7、8に供給して、冷凍機3に還す前の冷水を予冷し、冷却塔2にて生成した冷却水が有する冷熱を間接的に用いて、第1熱負荷機器4、5での冷熱利用処理を行うものである。
第1フリークーリング併用モードは、図2及び図3に示すように、冷凍機3にて生成した冷水を第1熱負荷機器4、5及び第2熱負荷機器6に供給して、第1熱負荷機器4、5及び第2熱負荷機器6において冷熱利用処理を行うという通常モードの動作に加えて、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を熱交換部7、8に供給して、冷凍機3に還す前の冷水を予冷し、冷却塔2にて生成した冷却水が有する冷熱を間接的に用いて、第1熱負荷機器4、5での冷熱利用処理を行うものである。
第1熱負荷機器4、5が、高温側の第1熱負荷機器4と低温側の第1熱負荷機器5との2種類があるので、第1フリークーリング併用モードも、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を高温側の熱交換部7に供給する高温側の第1フリークーリング併用モード(図2参照)と、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を低温側の熱交換部8に供給する低温側の第1フリークーリング併用モード(図3参照)とを有している。
(高温側の第1フリークーリング併用モード)
高温側の第1フリークーリング併用モードでは、図2に示すように、運転制御部9が、冷却塔2及び冷凍機3を運転させ、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を冷却水循環路11にて冷凍機3に供給し、残りの一部を高温側の第1フリークーリング路12にて高温側の熱交換部7に供給している。そして、冷凍機3にて生成した冷水の一部を第1冷水循環路15、16にて第1熱負荷機器4、5に供給するとともに、残りの一部を第2冷水循環路17にて第2熱負荷機器6に供給している。
高温側の第1フリークーリング併用モードでは、図2に示すように、運転制御部9が、冷却塔2及び冷凍機3を運転させ、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を冷却水循環路11にて冷凍機3に供給し、残りの一部を高温側の第1フリークーリング路12にて高温側の熱交換部7に供給している。そして、冷凍機3にて生成した冷水の一部を第1冷水循環路15、16にて第1熱負荷機器4、5に供給するとともに、残りの一部を第2冷水循環路17にて第2熱負荷機器6に供給している。
冷却塔2にて生成した冷却水の一部を高温側の熱交換部7に供給しているので、高温側の熱交換部7において、高温側の第1熱負荷機器4にて温度上昇した冷水(例えば、36℃の冷水)を冷却塔2にて生成した冷却水(例えば、32℃以下の冷却水)にて冷却することができる。これにより、高温側の第1冷水循環路15にて高温側の第1熱負荷機器4から冷凍機3に還す前の冷水を予冷することができ、冷凍機3の消費エネルギーの低減を図ることができる。
以下、ポンプや制御弁等の具体的な制御について説明するが、通常モード(図1参照)と異なる制御を主に説明し、同様の制御については説明を省略する。
冷却水循環路11における第2ポンプP2及び第15制御弁D15の制御、冷凍機3及び第3ポンプP3の制御、第4~第7ポンプP4~P7の制御、第1~第15制御弁D1~D15のうち、第1制御弁D1、第2制御弁D2、第11制御弁D11以外の制御弁の制御については、通常モードと同様である。
運転制御部9は、冷却水循環路11における第1ポンプP1の制御として、冷凍機3にて要求される一次側流量と高温側の熱交換部7にて要求される二次側流量とが同じ流量となるように、第1ポンプP1の作動状態を制御している。このとき、冷却水の流量は、例えば、冷凍機3が設定温度の冷水を生成するために冷凍機3にて要求される一次側流量と、高温側の熱交換部7にて要求される二次側流量との合計流量とすることができ、第2流量検出部F2及び第7流量検出部F7の検出情報等から一次側流量と二次側流量との合計流量を求めることができる。
また、運転制御部9は、第4~第8ポンプP4~P8及び第1~第14制御弁D1~D14における制御として、第7ポンプP7以外のポンプを作動状態とするとともに、第3制御弁D3及び第6制御弁D6以外の制御弁を開閉制御している。
通常モードとは異なり、運転制御部9は、第2制御弁D2を閉状態とし且つ第1制御弁D1を開状態とすることで、高温側の第1冷水循環路15において、冷凍機3にて生成した冷水の一部を、第5流路R5及び第6流路R6を通して高温側の第1熱負荷機器4に供給し、高温側の第1熱負荷機器4を通過した冷水を、第9流路R9に通流させずに第7流路R7及び第8流路R8を通して、高温側の熱交換部7を通過させる状態で冷凍機3に還している。また、運転制御部9は、第8ポンプP8を作動状態とし、第11制御弁D11を開状態とすることで、高温側の第1フリークーリング路12において、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を、第1流路R1及び第19流路R19を通して高温側の熱交換部7に供給し、高温側の熱交換部7を通過した冷却水を、第20流路R20及び第4流路R4を通して冷却塔2に還している。これにより、高温側の熱交換部7における冷却水と冷水との熱交換を可能としている。
そして、運転制御部9は、第7流量検出部F7の検出情報等に基づいて、高温側の熱交換部7にて要求される冷却水の流量を確保するように、第8ポンプP8の作動状態を制御することで、高温側の第1フリークーリング路12における冷却水の流量制御を行っている。運転制御部9は、高温側の熱交換部7にて要求される冷却水の流量が大きくなるほど、第8ポンプP8が高出力となるように制御している。ちなみに、第8ポンプP8は、複数備えることもでき、複数の第8ポンプP8を備える場合には、運転制御部9が、高温側の熱交換部7にて要求される冷却水の流量が大きくなるほど、作動状態のポンプの台数を増加させるように、台数制御することができる。
このように、高温側の第1フリークーリング併用モードでは、第8ポンプP8が作動状態で且つ第11制御弁D11が開状態であるので、高温側の第1フリークーリング路12にて冷却塔2から高温側の熱交換部7に冷却水が供給され、高温側の熱交換部7において冷却水と冷水との熱交換が行われる。これにより、高温側の第1熱負荷機器4を通過した冷水を予冷したのち、冷凍機3に還すことができ、冷凍機3の消費エネルギーの低減を図ることができる。しかも、冷却塔2にて生成した冷却水が有する冷熱を、高温側の熱交換部7において高温側の第1冷水循環路15の冷水に伝達し、その冷水を高温側の第1熱負荷機器4に供給しているので、冷却塔2にて生成した冷却水が有する冷熱を間接的に用いて、高温側の第1熱負荷機器4における冷熱利用処理を行うことができる。
(低温側の第1フリークーリング併用モード)
低温側の第1フリークーリング併用モードでは、図3に示すように、運転制御部9が、冷却塔2及び冷凍機3を運転させ、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を冷却水循環路11にて冷凍機3に供給し、残りの一部を、高温側の第1フリークーリング路12にて高温側の熱交換部7に供給するとともに、低温側の第1フリークーリング路13にて低温側の熱交換部8にも供給している。そして、冷凍機3にて生成した冷水の一部を第1冷水循環路15、16にて第1熱負荷機器4、5に供給するとともに、残りの一部を第2冷水循環路17にて第2熱負荷機器6に供給している。
低温側の第1フリークーリング併用モードでは、図3に示すように、運転制御部9が、冷却塔2及び冷凍機3を運転させ、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を冷却水循環路11にて冷凍機3に供給し、残りの一部を、高温側の第1フリークーリング路12にて高温側の熱交換部7に供給するとともに、低温側の第1フリークーリング路13にて低温側の熱交換部8にも供給している。そして、冷凍機3にて生成した冷水の一部を第1冷水循環路15、16にて第1熱負荷機器4、5に供給するとともに、残りの一部を第2冷水循環路17にて第2熱負荷機器6に供給している。
冷却塔2にて生成した冷却水の一部を高温側の熱交換部7に供給しているので、高温側の熱交換部7において、高温側の第1熱負荷機器4にて温度上昇した冷水(例えば、36℃の冷水)を冷却塔2にて生成した冷却水(例えば、24℃以下の冷却水)にて冷却することができる。しかも、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を低温側の熱交換部8にも供給しているので、低温側の熱交換部8においても、低温側の第1熱負荷機器5にて温度上昇した冷水(例えば、26℃の冷水)を冷却塔2にて生成した冷却水(例えば、24℃以下の冷却水)にて冷却することができる。これにより、高温側の第1冷水循環路15にて高温側の第1熱負荷機器4から冷凍機3に還す前の冷水だけでなく、低温側の第1冷水循環路16にて低温側の第1熱負荷機器5から冷凍機3に還す前の冷水をも予冷することができ、冷凍機3の消費エネルギーの低減を図ることができる。
以下、ポンプや制御弁等の具体的な制御について説明するが、通常モード(図1参照)と異なる制御を主に説明し、同様の制御については説明を省略する。
冷却水循環路11における第2ポンプP2及び第15制御弁D15の制御、冷凍機3及び第3ポンプP3の制御、第4~第7ポンプP4~P7の制御、第1~第15制御弁D1~D15のうち、第1制御弁D1、第2制御弁D2、第11制御弁D11、第4制御弁D4、第5制御弁D5、第12制御弁D12以外の制御弁の制御については、通常モードと同様である。
運転制御部9は、冷却水循環路11における第1ポンプP1の制御として、冷凍機3にて要求される一次側流量と熱交換部7、8にて要求される二次側流量とが同じ流量となるように、第1ポンプP1の作動状態を制御している。このとき、冷却水の流量は、例えば、冷凍機3が設定温度の冷水を生成するために冷凍機3にて要求される一次側流量と、高温側の熱交換部7及び低温側の熱交換部8にて要求される二次側流量との合計流量とすることができ、第2流量検出部F2、第7流量検出部F7及び第8流量検出部F8の検出情報等から一次側流量と二次側流量との合計流量を求めることができる。
また、運転制御部9は、第4~第8ポンプP4~P8及び第1~第14制御弁D1~D14における制御として、第7ポンプP7以外のポンプを作動状態とするとともに、第3制御弁D3及び第6制御弁D6以外の制御弁を開閉制御している。
通常モードとは異なり、運転制御部9は、第2制御弁D2を閉状態とし且つ第1制御弁D1を開状態とすることで、高温側の第1冷水循環路15において、冷凍機3にて生成した冷水の一部を、第5流路R5及び第6流路R6を通して高温側の第1熱負荷機器4に供給し、高温側の第1熱負荷機器4を通過した冷水を、第9流路R9に通流させずに第7流路R7及び第8流路R8を通して、高温側の熱交換部7を通過させる状態で冷凍機3に還している。また、運転制御部9は、第8ポンプP8を作動状態とし、第11制御弁D11を開状態とすることで、高温側の第1フリークーリング路12において、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を、第1流路R1及び第19流路R19を通して高温側の熱交換部7に供給し、高温側の熱交換部7を通過した冷却水を、第20流路R20及び第4流路R4を通して冷却塔2に還している。これにより、高温側の熱交換部7における冷却水と冷水との熱交換を可能としている。ちなみに、これらの制御は、高温側の第1フリークーリング併用モード(図2参照)と同様である。
運転制御部9は、第5制御弁D5を閉状態とし且つ第4制御弁D4を開状態とすることで、低温側の第1冷水循環路16において、冷凍機3にて生成した冷水の一部を、第5流路R5及び第11流路R11を通して低温側の第1熱負荷機器5に供給し、低温側の第1熱負荷機器5を通過した冷水を、第13流路R13に通流させずに第12流路R12及び第8流路R8を通して、低温側の熱交換部8を通過させる状態で冷凍機3に還している。また、運転制御部9は、第8ポンプP8を作動状態とし、第12制御弁D12を開状態とすることで、低温側の第1フリークーリング路13において、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を、第1流路R1及び第21流路R21を通して低温側の熱交換部8に供給し、低温側の熱交換部8を通過した冷却水を、第22流路R22及び第4流路R4を通して冷却塔2に還している。これにより、低温側の熱交換部8における冷却水と冷水との熱交換を可能としている。
運転制御部9は、第7流量検出部F7及び第8流量検出部F8の検出情報等に基づいて、高温側の熱交換部7及び低温側の熱交換部8にて要求される冷却水の流量を確保するように、第8ポンプP8の作動状態を制御することで、高温側の第1フリークーリング路12における冷却水の流量制御、及び、低温側の第1フリークーリング路13における冷却水の流量制御を行っている。運転制御部9は、高温側の熱交換部7及び低温側の熱交換部8にて要求される冷却水の流量が大きくなるほど、第8ポンプP8が高出力となるように制御している。
このように、低温側の第1フリークーリング併用モードでは、第8ポンプP8が作動状態で且つ第11制御弁D11及び第12制御弁D12が開状態であるので、高温側の第1フリークーリング路12にて冷却塔2から高温側の熱交換部7に冷却水が供給され、高温側の熱交換部7において冷却水と冷水との熱交換が行われるとともに、低温側の第1フリークーリング路13にて冷却塔2から低温側の熱交換部8に冷却水が供給され、低温側の熱交換部8においても冷却水と冷水との熱交換が行われる。これにより、高温側の第1熱負荷機器4を通過した冷水だけでなく、低温側の第1熱負荷機器5を通過した冷水も予冷したのち、冷凍機3に還すことができ、冷凍機3の消費エネルギーの低減を図ることができる。
しかも、冷却塔2にて生成した冷却水が有する冷熱を、高温側の熱交換部7において高温側の第1冷水循環路15の冷水に伝達し、その冷水を高温側の第1熱負荷機器4に供給するとともに、低温側の熱交換部8において低温側の第1冷水循環路16の冷水に伝達し、その冷水を低温側の第1熱負荷機器5に供給しているので、冷却塔2にて生成した冷却水が有する冷熱を間接的に用いて、高温側の第1熱負荷機器4及び低温側の第1熱負荷機器5の両方の第1熱負荷機器4、5における冷熱利用処理を行うことができる。
(第2フリークーリング併用モード)
第2フリークーリング併用モードでは、図4に示すように、冷凍機3にて生成した冷水を第1熱負荷機器4、5及び第2熱負荷機器6に供給して、第1熱負荷機器4、5及び第2熱負荷機器6において冷熱利用処理を行うという通常モードの動作に加えて、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を熱交換部7、8に供給して、冷凍機3に還す前の冷水を予冷し、冷却塔2にて生成した冷却水が有する冷熱を間接的に用いて、第1熱負荷機器4、5での冷熱利用処理を行うだけでなく、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を第2熱負荷機器6にも供給して、冷却塔2にて生成した冷却水が有する冷熱を直接的に用いて、第2熱負荷機器6での冷熱利用処理を行うものである。
第2フリークーリング併用モードでは、図4に示すように、冷凍機3にて生成した冷水を第1熱負荷機器4、5及び第2熱負荷機器6に供給して、第1熱負荷機器4、5及び第2熱負荷機器6において冷熱利用処理を行うという通常モードの動作に加えて、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を熱交換部7、8に供給して、冷凍機3に還す前の冷水を予冷し、冷却塔2にて生成した冷却水が有する冷熱を間接的に用いて、第1熱負荷機器4、5での冷熱利用処理を行うだけでなく、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を第2熱負荷機器6にも供給して、冷却塔2にて生成した冷却水が有する冷熱を直接的に用いて、第2熱負荷機器6での冷熱利用処理を行うものである。
第2フリークーリング併用モードでは、運転制御部9が、冷却塔2及び冷凍機3を運転させ、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を冷却水循環路11にて冷凍機3に供給し、残りの一部については、高温側の第1フリークーリング路12にて高温側の熱交換部7に供給し、低温側の第1フリークーリング路13にて低温側の熱交換部8に供給し、第2フリークーリング路14にて第2熱負荷機器6の第2冷却コイル6bに供給して、3つの機器に供給している。そして、冷凍機3にて生成した冷水の一部を第1冷水循環路15、16にて第1熱負荷機器4、5に供給するとともに、残りの一部を第2冷水循環路17にて第2熱負荷機器6に供給している。
冷却塔2にて生成した冷却水の一部を高温側の熱交換部7に供給しているので、高温側の熱交換部7において、高温側の第1熱負荷機器4にて温度上昇した冷水(例えば、36℃の冷水)を冷却塔2にて生成した冷却水(例えば、20℃以下の冷却水)にて冷却することができる。しかも、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を低温側の熱交換部8にも供給しているので、低温側の熱交換部8においても、低温側の第1熱負荷機器5にて温度上昇した冷水(例えば、26℃の冷水)を冷却塔2にて生成した冷却水(例えば、20℃以下の冷却水)にて冷却することができる。これにより、高温側の第1冷水循環路15にて高温側の第1熱負荷機器4から冷凍機3に還す前の冷水だけでなく、低温側の第1冷水循環路16にて低温側の第1熱負荷機器5から冷凍機3に還す前の冷水をも予冷することができ、冷凍機3の消費エネルギーの低減を図ることができる。
更に、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を第2熱負荷機器6の第2冷却コイル6bにも供給しているので、第2冷却コイル6bにおいて、第1冷却コイル6aに供給される前の空気(例えば、30℃の空気)を冷却塔2にて生成した冷却水(例えば、20℃以下の冷却水)にて冷却することができる。これにより、第1冷却コイル6aでは、第2冷却コイル6bにて予冷された空気を冷却するだけでよいので、空気を十分に冷却することができ、空調対象空間の空調を効果的に行うことができる。また、第1冷却コイル6aにて消費される冷熱量の低減を図ることができるので、冷凍機3の消費エネルギーの低減を図ることができる。
以下、ポンプや制御弁等の具体的な制御について説明するが、通常モード(図1参照)と異なる制御を主に説明し、同様の制御については説明を省略する。
冷却水循環路11における第2ポンプP2及び第15制御弁D15の制御、冷凍機3及び第3ポンプP3の制御、第4~第6ポンプP4~P6の制御、第1~第15制御弁D1~D15のうち、第3制御弁D3、第6制御弁D6、第7制御弁D7の制御については、通常モードと同様である。
運転制御部9は、冷却水循環路11における第1ポンプP1の制御として、冷凍機3にて要求される一次側流量と、熱交換部7、8及び第2熱負荷機器6の第2冷却コイル6bにて要求される二次側流量とが同じ流量となるように、第1ポンプP1の作動状態を制御している。このとき、冷却水の流量は、例えば、冷凍機3が設定温度の冷水を生成するために冷凍機3にて要求される一次側流量と熱交換部7、8及び第2冷却コイル6bにて要求される二次側流量との合計流量とすることができ、第2流量検出部F2、第7流量検出部F7、第8流量検出部F8及び第9流量検出部F9の検出情報等から一次側流量と二次側流量との合計流量を求めることができる。
運転制御部9は、第4~第8ポンプP4~P8及び第1~第14制御弁D1~D14における制御として、第4~第8ポンプP4~P8の全てのポンプを作動状態とするとともに、第3制御弁D3及び第6制御弁D6以外の制御弁を開閉制御している。
通常モードとは異なり、運転制御部9は、第2制御弁D2を閉状態とし且つ第1制御弁D1を開状態とすることで、高温側の第1冷水循環路15において、冷凍機3にて生成した冷水の一部を、第5流路R5及び第6流路R6を通して高温側の第1熱負荷機器4に供給し、高温側の第1熱負荷機器4を通過した冷水を、第9流路R9に通流させずに第7流路R7及び第8流路R8を通して、高温側の熱交換部7を通過させる状態で冷凍機3に還している。また、運転制御部9は、第8ポンプP8を作動状態とし、第11制御弁D11を開状態とすることで、高温側の第1フリークーリング路12において、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を、第1流路R1及び第19流路R19を通して高温側の熱交換部7に供給し、高温側の熱交換部7を通過した冷却水を、第20流路R20及び第4流路R4を通して冷却塔2に還している。これにより、高温側の熱交換部7における冷却水と冷水との熱交換を可能としている。ちなみに、これらの制御は、高温側の第1フリークーリング併用モード(図2参照)及び低温側の第1フリークーリング併用モード(図3参照)と同様である。
運転制御部9は、第5制御弁D5を閉状態とし且つ第4制御弁D4を開状態とすることで、低温側の第1冷水循環路16において、冷凍機3にて生成した冷水の一部を、第5流路R5及び第11流路R11を通して低温側の第1熱負荷機器5に供給し、低温側の第1熱負荷機器5を通過した冷水を、第13流路R13に通流させずに第12流路R12及び第8流路R8を通して、低温側の熱交換部8を通過させる状態で冷凍機3に還している。また、運転制御部9は、第8ポンプP8を作動状態とし、第12制御弁D12を開状態とすることで、低温側の第1フリークーリング路13において、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を、第1流路R1及び第21流路R21を通して低温側の熱交換部8に供給し、低温側の熱交換部8を通過した冷却水を、第22流路R22及び第4流路R4を通して冷却塔2に還している。これにより、低温側の熱交換部8における冷却水と冷水との熱交換を可能としている。ちなみに、これらの制御は、低温側の第1フリークーリング併用モード(図3参照)と同様である。
運転制御部9は、第8制御弁D8及び第10制御弁D10を閉状態とし且つ第9制御弁D9、第13制御弁D13及び第14制御弁D14を開状態とすることで、第2フリークーリング路14において、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を、第1流路R1及び第23流路R23を通して第2冷却コイル6bに供給し、第2冷却コイル6bを通過した冷却水を、第24流路R24及び第4流路R4を通して冷却塔2に還している。このとき、第8制御弁D8及び第10制御弁D10が閉状態であるので、第2冷却コイル6b側の第2冷水循環路18による冷凍機3から第2冷却コイル6bへの冷水の供給は停止されている。
運転制御部9は、第7ポンプP7の作動状態を制御することで、第2冷却コイル6bへの冷却水の供給量を制御している。運転制御部9は、第2冷却コイル6bの熱負荷の大きさに応じて、第7ポンプP7の出力を制御している。例えば、運転制御部9は、第2冷却コイル6bの熱負荷が大きくなるほど、第7ポンプP7が高出力となるように制御している。ちなみに、第7ポンプP7は、複数備えることもでき、複数の第7ポンプP7を備える場合には、運転制御部9が、第2冷却コイル6bの熱負荷が大きくなるほど、作動状態のポンプの台数を増加させるように、台数制御することができる。
運転制御部9は、第7流量検出部F7及び第8流量検出部F8の検出情報等に基づいて、高温側の熱交換部7及び低温側の熱交換部8にて要求される冷却水の流量を確保するように、第8ポンプP8の作動状態を制御することで、高温側の第1フリークーリング路12における冷却水の流量制御、及び、低温側の第1フリークーリング路13における冷却水の流量制御を行っている。運転制御部9は、高温側の熱交換部7及び低温側の熱交換部8にて要求される冷却水の流量が大きくなるほど、第8ポンプP8が高出力となるように制御している。また、運転制御部9は、第9流量検出部F9の検出情報等に基づいて、第2冷却コイル6bにて要求される冷却水の流量を確保するように、第7ポンプP7の作動状態を制御することで、第2フリークーリング路14における冷却水の流量制御を行っている。運転制御部9は、第2冷却コイル6bにて要求される冷却水の流量が大きくなるほど、第7ポンプP7が高出力となるように制御している。
このように、第2フリークーリング併用モードでは、第8ポンプP8が作動状態で且つ第11制御弁D11及び第12制御弁D12が開状態であるので、高温側の第1フリークーリング路12にて冷却塔2から高温側の熱交換部7に冷却水が供給され、高温側の熱交換部7において冷却水と冷水との熱交換が行われるとともに、低温側の第1フリークーリング路13にて冷却塔2から低温側の熱交換部8に冷却水が供給され、低温側の熱交換部8においても冷却水と冷水との熱交換が行われる。これにより、高温側の第1熱負荷機器4を通過した冷水だけでなく、低温側の第1熱負荷機器5を通過した冷水も予冷したのち、冷凍機3に還すことができる。更に、第7ポンプP7が作動状態で且つ第13制御弁D13及び第14制御弁D14が開状態であるので、第2フリークーリング路14にて冷却塔2から第2冷却コイル6bに冷却水が供給され、第2冷却コイル6bにおいて第1冷却コイル6aに供給される前の空気を予冷することができる。
(フリークーリングモード)
フリークーリングモードでは、図5に示すように、冷凍機3を運転停止させ且つ冷却塔2を運転させて、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を熱交換部7、8に供給して、第1冷水循環路15にて循環される冷水を冷却し、その冷却された冷水を第1熱負荷機器4、5に供給することで、冷却塔2にて生成した冷却水が有する冷熱を間接的に用いて、第1熱負荷機器4、5での冷熱利用処理を行うだけでなく、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を第2熱負荷機器6にも供給して、冷却塔2にて生成した冷却水が有する冷熱を直接的に用いて、第2熱負荷機器6での冷熱利用処理を行うものである。
フリークーリングモードでは、図5に示すように、冷凍機3を運転停止させ且つ冷却塔2を運転させて、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を熱交換部7、8に供給して、第1冷水循環路15にて循環される冷水を冷却し、その冷却された冷水を第1熱負荷機器4、5に供給することで、冷却塔2にて生成した冷却水が有する冷熱を間接的に用いて、第1熱負荷機器4、5での冷熱利用処理を行うだけでなく、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を第2熱負荷機器6にも供給して、冷却塔2にて生成した冷却水が有する冷熱を直接的に用いて、第2熱負荷機器6での冷熱利用処理を行うものである。
フリークーリングモードでは、運転制御部9が、冷凍機3を運転停止させ且つ冷却塔2を運転させて、冷却塔2にて生成した冷却水を、高温側の第1フリークーリング路12にて高温側の熱交換部7に供給し、低温側の第1フリークーリング路13にて低温側の熱交換部8にも供給し、更に、第2フリークーリング路14にて第2熱負荷機器6の第2冷却コイル6bにも供給している。そして、第1冷水循環路15、16にて冷水を循環させて、第1熱負荷機器4、5に冷水を供給している。
冷却塔2にて生成した冷却水の一部を高温側の熱交換部7に供給しているので、高温側の熱交換部7において、高温側の第1熱負荷機器4にて温度上昇した冷水(例えば、36℃の冷水)を冷却塔2にて生成した冷却水(例えば、14℃以下の冷却水)にて冷却することができる。しかも、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を低温側の熱交換部8にも供給しているので、低温側の熱交換部8においても、低温側の第1熱負荷機器5にて温度上昇した冷水(例えば、26℃の冷水)を冷却塔2にて生成した冷却水(例えば、14℃以下の冷却水)にて冷却することができる。これにより、高温側の第1冷水循環路15により高温側の熱交換部7にて冷却された冷水を高温側の第1熱負荷機器4に供給して、高温側の第1熱負荷機器4での冷熱利用処理を行うことができるだけでなく、低温側の第1冷水循環路16により低温側の熱交換部8にて冷却された冷水を低温側の第1熱負荷機器5に供給して、低温側の第1熱負荷機器5での冷熱利用処理を行うことができる。よって、冷凍機3を運転停止させた状態においても、第1熱負荷機器4、5での冷熱利用処理を適切に行うことができ、省エネルギー化を図ることができる。
更に、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を第2熱負荷機器6の第2冷却コイル6bにも供給しているので、第2冷却コイル6bにおいて、空気(例えば、30℃の空気)を冷却塔2にて生成した冷却水(例えば、14℃以下の冷却水)にて冷却することができる。これにより、第2冷却コイル6bにて冷却することで、空調対象空間を冷房するための温調空気を生成して、空調対象空間の空調を行うことができる。よって、冷凍機3を運転停止させた状態においても、第2冷却コイル6bでの冷却により、空調対象空間の空調を効果的に行うことができる。
以下、ポンプや制御弁等の具体的な制御について説明するが、通常モード(図1参照)と異なる制御を主に説明し、同様の制御については説明を省略する。
第4ポンプP4及び第5ポンプP5の制御、第1~第15制御弁D1~D15のうち、第3制御弁D3、第6制御弁D6の制御については、通常モードと同様である。
通常モードとは異なり、運転制御部9は、第15制御弁D15の開度制御を停止し、第2ポンプP2及び第3ポンプP3を作動停止させて、冷凍機3を運転停止させている。
運転制御部9は、冷却水循環路11における第1ポンプP1の制御として、熱交換部7、8及び第2熱負荷機器6の第2冷却コイル6bにて要求される二次側流量を確保するように、第1ポンプP1の作動状態を制御している。このとき、第7流量検出部F7、第8流量検出部F8及び第9流量検出部F9の検出情報等から二次側流量を求めることができる。
運転制御部9は、第4~第8ポンプP4~P8及び第1~第14制御弁D1~D14における制御として、第6ポンプP6以外のポンプを作動状態とするとともに、第3制御弁D3及び第6制御弁D6以外の制御弁を開閉制御している。
通常モードとは異なり、運転制御部9は、第2制御弁D2を閉状態とし且つ第1制御弁D1を開状態とすることで、高温側の第1冷水循環路15において、第9流路R9に通流させずに第6流路R6、第7流路R7、第27流路R27を通して、高温側の第1熱負荷機器4及び高温側の熱交換部7を通過させる状態で冷水を循環させている。また、運転制御部9は、第8ポンプP8を作動状態とし、第11制御弁D11を開状態とすることで、高温側の第1フリークーリング路12において、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を、第1流路R1及び第19流路R19を通して高温側の熱交換部7に供給し、高温側の熱交換部7を通過した冷却水を、第20流路R20及び第4流路R4を通して冷却塔2に還している。これにより、高温側の熱交換部7における冷却水と冷水との熱交換を可能としている。
運転制御部9は、第5制御弁D5を閉状態とし且つ第4制御弁D4を開状態とすることで、低温側の第1冷水循環路16において、第13流路R13に通流させずに第11流路R11、第12流路R12、第27流路R27を通して、低温側の第1熱負荷機器5及び低温側の熱交換部8を通過させる状態で冷水を循環させている。また、運転制御部9は、第8ポンプP8を作動状態とし、第12制御弁D12を開状態とすることで、低温側の第1フリークーリング路13において、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を、第1流路R1及び第21流路R21を通して低温側の熱交換部8に供給し、低温側の熱交換部8を通過した冷却水を、第22流路R22及び第4流路R4を通して冷却塔2に還している。これにより、低温側の熱交換部8における冷却水と冷水との熱交換を可能としている。
運転制御部9は、第8制御弁D8及び第10制御弁D10を閉状態とし且つ第9制御弁D9、第13制御弁D13及び第14制御弁D14を開状態とすることで、第2フリークーリング路14において、冷却塔2にて生成した冷却水の一部を、第1流路R1及び第23流路R23を通して第2冷却コイル6bに供給し、第2冷却コイル6bを通過した冷却水を、第24流路R24及び第4流路R4を通して冷却塔2に還している。このとき、第3ポンプP3が作動停止状態であり、第8制御弁D8及び第10制御弁D10が閉状態であるので、第2冷却コイル6b側の第2冷水循環路18による第2冷却コイル6bへの冷水の供給は停止されている。
運転制御部9は、第6ポンプP6を作動停止させ且つ第7制御弁D7を閉状態とすることで、第1冷却コイル6a側の第2冷水循環路17における冷水の流通を停止させて、第1冷却コイル6aへの冷水の供給を停止している。
運転制御部9は、第7ポンプP7の作動状態を制御することで、第2冷却コイル6bへの冷却水の供給量を制御している。運転制御部9は、第2冷却コイル6bの熱負荷の大きさに応じて、第7ポンプP7の出力を制御している。
運転制御部9は、第7流量検出部F7及び第8流量検出部F8の検出情報等に基づいて、高温側の熱交換部7及び低温側の熱交換部8にて要求される冷却水の流量を確保するように、第8ポンプP8の作動状態を制御することで、高温側の第1フリークーリング路12における冷却水の流量制御、及び、低温側の第1フリークーリング路13における冷却水の流量制御を行っている。運転制御部9は、高温側の熱交換部7及び低温側の熱交換部8にて要求される冷却水の流量が大きくなるほど、第8ポンプP8が高出力となるように制御している。また、運転制御部9は、第9流量検出部F9の検出情報等に基づいて、第2冷却コイル6bにて要求される冷却水の流量を確保するように、第7ポンプP7の作動状態を制御することで、第2フリークーリング路14における冷却水の流量制御を行っている。運転制御部9は、第2冷却コイル6bにて要求される冷却水の流量が大きくなるほど、第7ポンプP7が高出力となるように制御している。
このように、フリークーリングモードでは、第8ポンプP8が作動状態で且つ第11制御弁D11及び第12制御弁D12が開状態であるので、高温側の第1フリークーリング路12にて冷却塔2から高温側の熱交換部7に冷却水が供給され、高温側の熱交換部7において冷却水と冷水との熱交換が行われるとともに、低温側の第1フリークーリング路13にて冷却塔2から低温側の熱交換部8に冷却水が供給され、低温側の熱交換部8においても冷却水と冷水との熱交換が行われる。これにより、高温側の第1冷水循環路15により高温側の熱交換部7にて冷却された冷水を高温側の第1熱負荷機器4に供給して、高温側の第1熱負荷機器4での冷熱利用処理を行うことができるだけでなく、低温側の第1冷水循環路16により低温側の熱交換部8にて冷却された冷水を低温側の第1熱負荷機器5に供給して、低温側の第1熱負荷機器5での冷熱利用処理を行うことができる。
更に、第7ポンプP7が作動状態で且つ第13制御弁D13及び第14制御弁D14が開状態であるので、第2フリークーリング路14にて冷却塔2から第2冷却コイル6bに冷却水が供給され、第2冷却コイル6bにおいて冷却水にて空気を冷却することで、空調対象空間を冷房するための温調空気を生成して、空調対象空間の空調を行うことができる。
運転制御部9による運転モードの切り替えについて説明すると、運転制御部9は、冷却塔2による冷却後の冷却水の温度(生成された冷却水温度)に基づいて、通常モード(図1参照)と第1フリークーリング併用モード(図2及び図3参照)と第2フリークーリング併用モード(図4参照)とフリークーリングモード(図5参照)との何れかに自動的に切り替えている。
運転制御部9は、第1温度検出部T1の検出情報に基づいて、冷却塔2による冷却後の冷却水の温度(生成された冷却水温度)を取得している。そこで、図6のフローチャートに示すように、運転制御部9は、第1温度検出部T1の検出温度がどのような温度領域であるかに応じて、通常モード(図1参照)と第1フリークーリング併用モード(図2及び図3参照)と第2フリークーリング併用モード(図4参照)とフリークーリングモード(図5参照)との何れかに切り替えている。
図6に示すように、第1温度検出部T1の検出温度が上側温度領域よりも高い場合には、運転制御部9が、運転モードを通常モードに切り替えている(ステップ#1のYesの場合、ステップ#2)。上側温度領域は、高温側の第1熱負荷機器4に対してフリークーリングの利用が可能な設定温度(例えば、32℃、第1設定温度に相当する)以下で、且つ、低温側の第1熱負荷機器5に対してフリークーリングの利用が可能な設定温度(例えば、24℃、第1設定温度に相当する)よりも高い温度領域に設定されている。
第1温度検出部T1の検出温度が上側温度領域内である場合には、運転制御部9が、運転モードを高温側の第1フリークーリング併用モードに切り替えている(ステップ#3のYesの場合、ステップ#4)。
第1温度検出部T1の検出温度が中間温度領域内である場合には、運転制御部9が、運転モードを低温側の第1フリークーリング併用モードに切り替えている(ステップ#5のYesの場合、ステップ#6)。中間温度領域は、低温側の第1熱負荷機器5に対してフリークーリングの利用が可能な設定温度(例えば、24℃、第1設定温度に相当する)以下で、且つ、第2熱負荷機器6に対してフリークーリングの利用が可能な第2設定温度(例えば、20℃)よりも高い温度領域に設定されている。
第1温度検出部T1の検出温度が下側温度領域内である場合には、運転制御部9が、運転モードを第2フリークーリング併用モードに切り替えている(ステップ#7のYesの場合、ステップ#8)。下側温度領域は、第2熱負荷機器6に対してフリークーリングの利用が可能な第2設定温度(例えば、20℃)以下で、且つ、第2熱負荷機器6の要求温度である第3設定温度(例えば、14℃)よりも高い温度領域に設定されている。
第1温度検出部T1の検出温度が第3設定温度以下である場合には、運転制御部9が、運転モードをフリークーリングモードに切り替えている(ステップ#9のYesの場合、ステップ#10)。
図1では、熱源設備1における冷却水回路や冷水回路の概略構成を示しているが、図7及び図8に示すように、冷却水回路及び冷水回路において、配管の二重化を図ることができる。これにより、メンテナンス作業を効率的に行うことができるだけでなく、例えば、一方の機器が故障しても、他方の機器を用いて、冷却水や冷水の供給を行うことができ、設備の信頼性を向上させることができる。
ちなみに、図7と図8では、冷却水回路及び冷水回路を途中部位に切断することで、図7と図8とに分けて示している。図7及び図8において、切断箇所に「A1~A13」を付しており、図7の「A1」と図8の「A1」とのように、同じ数字のものが接続されている。図7及び図8では、図1と同様に、通常モードにおいて、冷却水や冷水が通流する部位を太線にて示し、冷却水や冷水が通流しない部位を細線にて示している。
図7に示すように、第1ヘッダH1及び第2ヘッダH2の二重化が図られており、それに伴って、第1ヘッダH1や第2ヘッダH2に接続される第1~第4流路R1~R4の少なくとも一部の二重化が図られている。また、第3ヘッダH3及び第4ヘッダH4についても、二重化が図られており、それに伴って、第5流路R5、第6流路R6、第7流路R7、第8流路R8、第11流路R11、第12流路R12、第15流路R15、第16流路R16、第17流路R17、第18流路R18の各流路の少なくとも一部の二重化が図られている。
図8に示すように、高温側の熱交換部7及び低温側の熱交換部8の二重化が図られており、それに伴って、第10流路R10、第14流路R14の二重化が図られている。また、第2熱負荷機器6を複数(例えば、3つ)備えることもできるので、複数の第2熱負荷機器6の夫々に対して、第15流路R15、第16流路R16、第17流路R17、第18流路R18が接続されている。複数の第2熱負荷機器6を備える場合には、図8に示すように、並列状態で備えられている。複数の第2熱負荷機器6を備えることで、異なる複数の空調対象空間の空調を行うことができるが、1つの空調対象空間に対して複数の第2熱負荷機器6にて空調することもできる。
ちなみに、図示は省略するが、高温側の第1熱負荷機器4及び低温側の第1熱負荷機器5を複数備えることもできる。この場合も、複数の高温側の第1熱負荷機器4及び複数の低温側の第1熱負荷機器5を、並列状態で備えることができる。
〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
(1)上記実施形態では、第1熱負荷機器4、5を、電子機器や情報処理機器等を冷却するための冷却機器にて構成し、第2熱負荷機器6を、空調対象空間を空調する空調機にて構成しているが、熱負荷機器としては、多種多様なものが適用可能であり、要求温度が異なる第1熱負荷機器と第2熱負荷機器との2種類の熱負荷機器を含むものであればよい。
(2)上記実施形態では、第1熱負荷機器4、5として、高温側の第1熱負荷機器4と低温側の第1熱負荷機器5との要求温度が異なる2種類の熱負荷機器を備えているが、例えば、要求温度が異なる3種類以上の熱負荷機器を備えることもでき、逆に、1種類の熱負荷機器を備えることもできる。
(3)上記実施形態では、運転制御部9が、冷却塔2による冷却後の冷却水の温度に基づいて、運転モードの切り替えを行っているが、例えば、運転制御部が、外気温度に基づいて、運転モードを切り替えることもでき、季節や日付等の各種の条件に基づいて、運転モードを切り替えることができる。また、使用者や管理者等の人為操作に基づいて、運転モードを手動的に切り替えることもできる。
2 冷却塔
3 冷凍機
4 高温側の第1熱負荷機器
5 低温側の第1熱負荷機器
6 第2熱負荷機器
6a 第1冷却コイル
6b 第2冷却コイル
7 高温側の熱交換部
8 低温側の熱交換部
9 運転制御部
11 冷却水循環路
12 高温側の第1フリークーリング路
13 低温側の第1フリークーリング路
14 第2フリークーリング路
15 高温側の第1冷水循環路
16 低温側の第1冷水循環路
17 第1冷却コイル側の第2冷水循環路
18 第2冷却コイル側の第2冷水循環路
3 冷凍機
4 高温側の第1熱負荷機器
5 低温側の第1熱負荷機器
6 第2熱負荷機器
6a 第1冷却コイル
6b 第2冷却コイル
7 高温側の熱交換部
8 低温側の熱交換部
9 運転制御部
11 冷却水循環路
12 高温側の第1フリークーリング路
13 低温側の第1フリークーリング路
14 第2フリークーリング路
15 高温側の第1冷水循環路
16 低温側の第1冷水循環路
17 第1冷却コイル側の第2冷水循環路
18 第2冷却コイル側の第2冷水循環路
Claims (4)
- 冷却塔で冷却された冷却水を前記冷却塔と冷凍機との間で循環させる冷却水循環路と、
前記冷却水を利用して前記冷凍機で冷却された冷水を前記冷凍機と第1熱負荷機器との間で循環させる第1冷水循環路と、
前記第1熱負荷機器よりもフリークーリングの利用可能温度が低い第2熱負荷機器と前記冷凍機との間で前記冷水を循環させる第2冷水循環路と、
前記第1冷水循環路における前記第1熱負荷機器から前記冷凍機ヘの還り路に備えられた熱交換部と前記冷却塔との間で前記冷却水を循環させて、前記第1熱負荷機器から前記冷凍機ヘの還り冷水の前記熱交換部での冷却を可能にする第1フリークーリング路と、
前記冷却塔と前記第2熱負荷機器との間で前記冷却水を循環させて、前記第2熱負荷機器への前記冷却水の直接供給を可能にする第2フリークーリング路と、が備えられ、
運転モードを、前記冷凍機を運転させて冷却した前記冷水を前記第1冷水循環路と前記第2冷水循環路とに循環させる循環状態で前記第1フリークーリング路に前記冷却水を循環させる第1フリークーリング併用モードと、前記循環状態で前記第1フリークーリング路と前記第2フリークーリング路とに前記冷却水を循環させる第2フリークーリング併用モードと、に切り替える運転制御部が備えられている熱源設備。 - 前記運転制御部は、前記冷却塔による冷却後の前記冷却水の温度に基づいて、前記冷却水の温度が前記第1熱負荷機器に対して前記フリークーリングの利用が可能な第1設定温度以下で、かつ、前記冷却水の温度が前記第2熱負荷機器に対して前記フリークーリングの利用が可能な第2設定温度を超えた温度域であると、前記運転モードを第1フリークーリング併用モードに切り替え、前記冷却水の温度が前記第2設定温度以下であると、前記運転モードを第2フリークーリング併用モードに切り替える請求項1に記載の熱源設備。
- 前記第2熱負荷機器は、空気を冷却する第1冷却コイルと第2冷却コイルとが備えられ、かつ、前記第2冷却コイルが前記第1冷却コイルよりも空気流し方向上流側に配置された空調機であり、
前記第2フリークーリング併用モードでは、前記第1冷却コイルに前記冷水が供給されるとともに前記第2冷却コイルに前記冷却水が供給される請求項1又は2に記載の熱源設備。 - 前記運転制御部は、前記冷却水の温度が前記第2設定温度よりも低い第2熱負荷機器の要求温度である第3設定温度以下であると、前記運転モードを、少なくとも前記冷凍機の運転を停止させた状態で前記第1フリークーリング路と前記第2フリークーリング路との双方に前記冷却水を循環させるフリークーリングモードに切り替える請求項1~3のいずれか一項に記載の熱源設備。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020200055A JP2022087916A (ja) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | 熱源設備 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020200055A JP2022087916A (ja) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | 熱源設備 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022087916A true JP2022087916A (ja) | 2022-06-14 |
Family
ID=81982252
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020200055A Pending JP2022087916A (ja) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | 熱源設備 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022087916A (ja) |
-
2020
- 2020-12-02 JP JP2020200055A patent/JP2022087916A/ja active Pending
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