JP2023151359A - Method for operating air-conditioning system and air-conditioning system - Google Patents
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Abstract
Description
新規性喪失の例外適用申請有り There is an application for exception to loss of novelty.
本発明は、空調システムを省エネルギーで運転するための方法、およびこれを適用した空調システムに関する。 The present invention relates to a method for operating an air conditioning system in an energy-saving manner, and an air conditioning system to which the method is applied.
空調の分野において、省エネルギー化は言うまでもなく重要な課題のひとつである。省エネルギーを実現するための具体的なアプローチは多岐に渡るが、特に近年では、空調システムを構成する各機器の運転条件を最適化することでシステム全体でのエネルギー消費を抑える技術が種々提案され、実施されている。例えば、下記特許文献1には、熱源機における冷水の流入温度と流出温度および流量に基づいて空調負荷を算出すると共に、これと空調の運転条件(外気取込風量や給気温度など)や外気条件から空調機器を最適制御するための状態量を推定し、この状態量に一致するように熱源機側の冷却塔ファンと冷却水ポンプおよび冷水ポンプと圧縮機を制御する技術が記載されている。また、下記特許文献2には、空調の運転中、外気湿球温度、熱源機の生成熱量および冷水出口温度の計測値を監視し、これに基づき、各熱源ユニットでの消費エネルギーの合計値が最小となるよう、各熱源ユニットにおける冷水流量と冷水出口温度の制御目標値を求める最適化計算をリアルタイムで実行して各熱源ユニットにおける冷却水ポンプの冷却水流量と冷却塔ファンの風量の制御目標値を求める技術が記載されている。
In the field of air conditioning, it goes without saying that energy conservation is one of the important issues. There are a wide variety of specific approaches to achieving energy conservation, but in recent years in particular, various technologies have been proposed to reduce the energy consumption of the entire system by optimizing the operating conditions of each device that makes up the air conditioning system. It has been implemented. For example, in
ところで、上記特許文献1,2に記載されているような技術では、各機器の運転条件を計算するのは基本的に熱の供給側(一次側)に留まり、熱を消費する二次側は熱源である熱の供給側からすると全体負荷として扱われており、熱を消費する二次側の機器の運転条件までをも考慮に入れて運転を最適化するには至っていない。一般に、空調システムにおいては二次側の構成が一次側と比べて複雑であるためである。無論、たとえ構成が複雑であっても、二次側の運転条件を計算することも原理的には可能である。しかしながら、そのような計算は一次側を計算することと比べると負荷が膨大となるため、実用ベースでは実現してこなかった。そして、仮に二次側まで含めたシステムの運転条件の計算を実用上無理のない計算負荷で実行することができ、これに基づいてシステム全体の運転条件を最適化できれば、従来よりいっそうの省エネルギー化を図ることができる。
By the way, in the technologies described in
本発明は、斯かる実情に鑑み、二次側の各機器の運転条件を効率的に計算し、これに基づいて各機器の運転を最適化し、省エネルギーを図り得る空調システムの運転方法、およびこれを適用した空調システムを提供しようとするものである。 In view of these circumstances, the present invention provides an operating method for an air conditioning system that can efficiently calculate the operating conditions of each device on the secondary side, optimize the operation of each device based on this, and save energy. The aim is to provide an air conditioning system that applies the following.
本願発明は、一次側の機器として熱源機を、二次側の機器として複数の空調機を少なくとも備え、前記熱源機と前記空調機の間を冷水が循環するよう構成された空調システムの運転方法であって、前記空調機の上流側における冷水の温度である二次側送水温度の設定値として複数の分散値を設定し、同一性能の代表空調機が複数台設置されていると仮想して構成されたシステムモデルにより、二次側送水温度の設定値が前記各分散値である場合における空調システムの各構成機器の動力をそれぞれ計算し、動力の合計が少なくなる二次側送水温度の設定値の分散値を特定し、二次側送水温度が特定された分散値となるよう、一次側の機器を運転することを特徴とする空調システムの運転方法にかかるものである。 The present invention provides a method of operating an air conditioning system that is configured to include at least a heat source device as a primary side device and a plurality of air conditioners as a secondary side device, and to circulate cold water between the heat source device and the air conditioner. Assuming that a plurality of distributed values are set as the setting value of the secondary water supply temperature, which is the temperature of the cold water on the upstream side of the air conditioner, and a plurality of representative air conditioners with the same performance are installed. Using the configured system model, the power of each component of the air conditioning system is calculated when the set value of the secondary water supply temperature is the above-mentioned variance value, and the secondary water supply temperature is set such that the total power is reduced. The present invention relates to a method of operating an air conditioning system, which is characterized in that a dispersion value of the values is specified, and equipment on the primary side is operated so that the secondary side water supply temperature becomes the specified dispersion value.
本願発明の空調システムの運転方法においては、二次負荷熱量またはこれに関わる値に関し、数値幅に基準値を含むよう複数の分散値を設定し、前記二次負荷熱量またはこれに関わる値が前記各分散値である場合における空調システムの各構成機器の運転条件をそれぞれ計算し、運転可能な計算結果が複数ある場合には、二次負荷熱量またはこれに関わる値の分散値が前記基準値に最も近い運転条件から、動力の合計が少なくなる二次側送水温度の設定値の分散値を特定し、二次側送水温度が特定された分散値となるよう、一次側の機器を運転することができる。 In the method of operating an air conditioning system of the present invention, a plurality of distributed values are set for the secondary load heat amount or a value related thereto so that the numerical range includes a reference value, and the secondary load heat amount or the value related thereto is Calculate the operating conditions of each component of the air conditioning system for each variance value, and if there are multiple calculation results that allow operation, the variance value of the secondary load heat amount or related values will be the standard value. From the closest operating conditions, identify the variance of the set value of the secondary water supply temperature that reduces the total power, and operate the primary side equipment so that the secondary water supply temperature becomes the specified variance value. I can do it.
本願発明の空調システムの運転方法において、分散値を設定する前記二次負荷熱量に関わる値は、外気負荷割合または室内負荷割合の少なくともいずれか一方のみを分散振り分けとし、もう一方は100%のまま扱うことができる。 In the method of operating an air conditioning system of the present invention, the value related to the secondary load heat amount for which the distributed value is set is such that at least one of the outdoor air load ratio and the indoor load ratio is distributed, and the other is left at 100%. can be handled.
本願発明の空調システムの運転方法において、分散値を設定する前記二次負荷熱量に関わる値は、外気と還気とを混合して冷水コイルに導入するのに顕熱比で規定したのち対象室の設定温度まで熱処理をする顕熱負荷を基とし、該顕熱負荷から代表空調機風量を算出し、所定の冷水コイル性能から二次側還り冷水温度と必要流量を算出して求めることができる。 In the method of operating an air conditioning system of the present invention, the value related to the secondary load heat amount for setting the dispersion value is determined by the sensible heat ratio for mixing outside air and return air and introducing it into the chilled water coil, and then Based on the sensible heat load that undergoes heat treatment to the set temperature of .
本願発明の空調システムの運転方法において、分散値を設定する前記二次負荷熱量に関わる値は、その時々の代表空調機の運転台数から冷水二次流量を算出して求めることができる。 In the method of operating an air conditioning system of the present invention, the value related to the secondary load heat amount for setting the dispersion value can be obtained by calculating the secondary flow rate of cold water from the number of representative air conditioners in operation at any given time.
本願発明の空調システムの運転方法において、二次側送水温度が特定された分散値となるよう、顕熱負荷から算出した代表空調機風量と所定の冷水コイル性能から求めた、二次側還り冷水温度と必要流量を用いて、熱源一次側としての冷凍機負荷率を算出し、冷凍機運転台数は実際に運転している台数の信号をもらって計算することができる。 In the operating method of the air conditioning system of the present invention, the secondary side return chilled water is calculated from the representative air conditioner air volume calculated from the sensible heat load and the predetermined chilled water coil performance so that the secondary side water supply temperature has a specified distributed value. Using the temperature and required flow rate, the load factor of the refrigerator as the primary heat source can be calculated, and the number of operating refrigerators can be calculated by receiving a signal of the number of refrigerators actually in operation.
また、本発明は、上述の空調システムの運転方法を実行可能に構成されたことを特徴とする空調システムにかかるものである。 Further, the present invention relates to an air conditioning system characterized in that it is configured to be able to execute the above-described operating method for an air conditioning system.
本発明の空調システムの運転方法および空調システムによれば、二次側の各機器の運転条件を効率的に計算し、これに基づいて各機器の運転を最適化し、省エネルギーを図るという優れた効果を奏し得る。 According to the air conditioning system operating method and air conditioning system of the present invention, the operating conditions of each device on the secondary side are efficiently calculated, the operation of each device is optimized based on this, and the excellent effect of saving energy is achieved. can be played.
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の適用対象である空調システムのシステム構成の一例を示している。システムの一次側(熱の供給側)には、熱源機として複数の冷凍機1が設置され、各冷凍機1にはそれぞれ複数の冷却塔2が冷却水循環路3を介して接続されている。冷却水循環路3の途中には冷却水ポンプ4が設置されており、該冷却水ポンプ4の稼働により、冷凍機1と冷却塔2との間で冷却水が循環するようになっている。冷却水ポンプ4は、インバータ制御式のモータを備えており、回転数を必要に応じて変更し、冷却水の流量を調整できるようになっている(後述する一次冷水ポンプ8や二次冷水ポンプ22も同様である)。
FIG. 1 shows an example of the system configuration of an air conditioning system to which the present invention is applied. A plurality of
各冷凍機1には、さらに一次冷水流路5が接続されており、各冷凍機1は、冷却水循環路3を流れる冷却水の大気との熱交換による高い温度場の冷熱により、一次冷水流路5を流通する冷水を、蒸気圧縮冷凍サイクルならば冷媒の相変化により、吸収冷凍サイクルならば冷媒である水の低圧蒸気の吸収液への吸収により冷却するようになっている。一次冷水流路5は、一次還りヘッダ6から一次往きヘッダ7へ複数が伸び、それらの途中に各々冷凍機1が設置されている。一次冷水流路5における冷凍機1の上流側の位置には、各々インバータ制御式の一次冷水ポンプ8が設置され、該一次冷水ポンプ8の稼働により、一次還りヘッダ6から冷凍機1を通り一次往きヘッダ7へ至る冷水の流れが駆動されるようになっている。また、一次還りヘッダ6と一次往きヘッダ7の間はバイパス流路9で接続され、一次側(一次冷水流路5)における冷水の流量と、後述する二次側(二次冷水流路16)における冷水の流量が異なる場合に一次還りヘッダ6と一次往きヘッダ7の間で冷水を流通させ、ヘッダ間の差圧を調整するようになっている。
Each of the
システムの二次側(熱の消費側)には、対象空間Sに空調空気を供給する複数の空調機10が設置されている。各空調機10は、内部を冷水が流通し、表面を通過する空気との間で熱交換を行う冷水コイル10aと、該冷水コイル10aにて冷水と熱交換し冷熱を受け取った空気を空調空気として送り出すインバータ制御式の給気ファン10bを備えている。空調機10における空気の出側は、給気ダクト11を介して対象空間Sの給気口12に接続され、ここから対象空間Sに空調空気が供給されるようになっている。給気ダクト11における給気口12の手前の位置にはダンパ13が設けられ、該ダンパ13の開度を変更することにより、給気口12からの空調空気の吹出量が適宜調整されるようになっている。
A plurality of
また、対象空間Sの適宜位置には、室内空気を取り込む還気口14が設けられており、該還気口14は、空調機10における空気の入側に還気ダクト15を介して接続されている。還気ダクト15の途中にはインバータ制御式の還気ファン15aが設けられており、該還気ファン15aの稼働により、対象空間Sの室内空気の一部が還気口14から還気として取り込まれ、還気ダクト15を通じて空調機10に戻されるようになっている。空調機10に戻された還気は、空調機10にて再び温度を調整され、給気として送り出される。ここで後述するが、空調機10は還気ダクト15の途中には外気を導入する図示しない外気ダクトとの合流点以降は混合還気として空調機10に入り、例えば給気の20%の風量を外気として還気に混合するとする、外気給気比であるOA比を固定することも考えられる。
Further, a
空調機10内の冷水コイル10aには二次冷水流路16が接続され、該二次冷水流路16を通じて冷水が冷水コイル10a内に供給されるようになっている。二次冷水流路16は、二次往きヘッダ17から伸びて冷水コイル10aの入側に接続され、また、冷水コイル10aの出側から伸びて二次還りヘッダ18に接続されている。二次往きヘッダ17は、複数の連通路20を介して一次往きヘッダ7と接続され、二次還りヘッダ18は、連通路19を介して一次還りヘッダ6と接続されている。一次往きヘッダ7と二次往きヘッダ17を繋ぐ複数の連通路20のうち、1本の連通路20の途中にはミニマムフロー弁21が設けられ、残りの連通路20の途中にはそれぞれインバータ制御式の二次冷水ポンプ22が設けられている。二次冷水ポンプ22は、一次往きヘッダ7から二次往きヘッダ17へ冷水を送り出し、二次往きヘッダ17から空調機10の冷水コイル10aを通り二次還りヘッダ18へ至る冷水の流れを駆動する。尚、ミニマムフロー弁21は、一次往きヘッダ7から二次往きヘッダ18への冷水供給の要求量が少ない場合等に適宜開弁され、二次冷水ポンプ22が最小流量未満で運転せずとも一次往きヘッダ7から二次往きヘッダ18への要求流量が達成されるよう調整するようになっている。また、二次冷水流路16における冷水コイル10aの下流側の位置には流量調整弁23が設置され、該流量調整弁23の開度により、二次冷水流路16を流通する冷水の量が調整されるようになっている。
A secondary cold
こうして、図1に示す空調システムでは、一次冷水流路5と二次冷水流路16、および各ヘッダ6,7,17,18と連通路19,20で構成される環状の冷水流路に、一次冷水ポンプ8と二次冷水ポンプ22の働きによって冷水を循環させつつ、一次側では冷凍機1と冷却塔2の間で冷却水を循環させて冷凍機1にて冷水を冷却し、二次側では空調機10と対象空間Sの間で空気を循環させて空気を冷却して対象空間Sに供給するようになっている。
In this way, in the air conditioning system shown in FIG. While circulating cold water by the functions of the primary cold water pump 8 and the secondary
また、空調システムの各所には、冷却水や冷水、空気の温度を測定する温度センサや、これらの流量を測定する流量計が適宜設置されており、上記の如き空調システムの運転は、これらセンサ類の測定値をも適宜参照しながら実行される。ここに示した例の場合、冷却水循環路3における各冷却塔2の入側および出側の位置にそれぞれ冷却水の温度を測定する温度センサ24が設けられ、一次冷水流路5における各冷凍機1の出側の位置に冷水の温度を測定する温度センサ25が設けられている。また、二次往きヘッダ17、および二次還りヘッダ18と一次還りヘッダ6の間の連通路19にも、冷水の温度を測定する温度センサ25が設けられている。また、給気ダクト11におけるダンパ13の上流側の位置には、給気の温度を測定する温度センサ26が設けられている。
In addition, temperature sensors that measure the temperature of cooling water, cold water, and air, and flow meters that measure the flow rates of these are installed at various locations in the air conditioning system. This is carried out with reference to similar measured values as appropriate. In the case of the example shown here,
還気ダクト15の途中には、外気を取り込むための外気ダクト(図示せず)が接続され、ここに外気条件を測定する外気センサ35が備えられている。外気センサ35は、例えば温湿度計であり、温度や湿度といった外気の状態を測定する。
An outside air duct (not shown) for taking in outside air is connected in the middle of the
また、一次冷水流路5における各冷凍機1の上流側の位置や、二次還りヘッダ18と一次還りヘッダ6の間の連通路19の途中には流量計27が設けられており、これらの位置における冷水の流量を測定するようになっている。
In addition, a
各機器類や各センサ類の相互間は、通信ネットワーク28により情報的に適宜接続されている。通信ネットワーク28には、例えばデータ収集サーバ29、ゲートウェイ機30、中央監視装置31といった情報機器が接続される。
Each device and each sensor are appropriately connected in terms of information by a
データ収集サーバ29は、各機器の運転状況や各センサ類の測定値など、空調システムの運転に関わる各種のデータを収集する部分であり、冷凍機1や冷却塔2、冷却水ポンプ4、一次冷水ポンプ8、二次冷水ポンプ22、ミニマムフロー弁21、流量調整弁23、といった各機器のコントローラ(図示せず)から稼働状況に関する各種の値がここに入力されるほか、温度センサ24,25,26や流量計27、外気センサ35の測定値も入力され、格納される。
The
中央監視装置31は、空調システム全体の運転を監視し、制御する装置であり、各機器のコントローラや各センサ類から入力されるデータや、データ収集サーバ29に格納されたデータを適宜参照し、各機器に対し運転に関する指令を入力するようになっている。
The
ゲートウェイ機30は、通信ネットワーク28を外部ネットワーク(例えば、インターネット)32に接続する。インターネット32には、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置である最適化演算部33が接続されている。この最適化演算部33は、空調システム全体を情報モデル化したシステムモデル34を内蔵しており、データ収集サーバ29や中央監視装置31から外部ネットワーク32を通じて取得した各種の条件に基づき、後述する方法によりシステム各部の運転条件を計算し、各機器で消費される動力の合計が少なくなるような二次側送水温度(二次冷水流路16における空調機10の上流側の冷水の温度)の設定値を特定する。中央監視装置31では、二次側送水温度がその値となるよう、各機器をリアルタイムで制御する。
冷凍機1を主とする熱源のコントローラ(図示せず)では、中央監視装置31からネットワーク経由で入力される指令信号や、冷凍機1の凝縮器や蒸発器などに接続される配管における冷却水や冷水の流量や温度といった情報に基づき、冷却水ポンプ4や一次冷水ポンプ8の回転数、冷凍機機側盤を介して冷凍機1内の圧縮機の回転数、ベーン開度といった各部の運転を制御する。また、各冷却塔2のコントローラ(図示せず)では、中央監視装置31から入力される指令信号や、外気の温度や湿度、冷却水循環路3に設けられた温度センサ24の測定値といった情報に基づき、冷却塔2に設けられている冷却塔ファンのモータの回転数を制御する。
The controller (not shown) for the heat source, mainly the
空調機10のコントローラ(図示せず)では、中央監視装置31から入力される指令信号や、対象空間S内の操作パネルに入力される設定温度、給気ダクト11に設けられた温度センサ26といった情報に基づき、流量調整弁23の開度や、給気ファン10b、還気ファン15aの回転速度を制御する。また、二次冷水ポンプ22のコントローラ(図示せず)では、中央監視装置31から入力される指令信号や、冷水の流路の各部に設けられた温度センサ25や流量計27の測定値といった情報に基づき、二次冷水ポンプ22の運転台数や各々の回転数、ミニマムフロー弁21の開度を制御する。
The controller (not shown) of the
尚、熱源機(冷凍機)1、冷却塔2、空調機10、一次冷水ポンプ8の二次冷水ポンプ22といった各機器の設置台数や設置位置、冷凍機1あたりの冷却塔2の設置台数、対象空間Sに対する空調機10やダンパ13の設置台数、温度センサ24,25,26や流量計27といったセンサ類の設置台数や設置位置、冷却水循環路3、一次冷水流路5および二次冷水流路16、給気ダクト11や還気ダクト15の構成等に関し、ここでは簡略化した一例を図示しているが、ここに示した構成はあくまで一例であり、図面は模式図である。これらの機器やセンサ、配管等の具体的な数や構成については、実際の空調システムの態様に応じ、ここに図示した構成からは適宜変更し得る。データ収集サーバ29や中央監視装置31、最適化演算部33、システムモデル34といった制御や情報管理に関わる部分の構成についても同様である。また、本願発明の趣旨と直接関係しない部分や、特に図示が必要と思われない部分に関しては、ここでは適宜図示を省略している(例えば、前述した外気ダクトや、取り込んだ外気の調和を行う外調機、また、ここに図示していない各部に取付けられたセンサや開閉弁、流量調整弁など)。
In addition, the number and installation position of each device such as the heat source machine (freezer) 1, the cooling tower 2, the
本実施例の空調システムでは、最適化演算部33において二次側まで含めた各機器の運転条件を計算し、これに基づいてシステム全体としてなるべく省エネルギーとなるような二次側送水温度を特定し、その二次側送水温度による運転を行うようになっている。このような最適化に係る考え方や計算の手順について、以下に説明する。尚、本明細書において「機器」「構成機器」と言う場合、熱源機(冷凍機)1、冷却塔2、冷却水ポンプ4、空調機10、ダンパ13、還気口15a、ミニマムフロー弁21、二次冷水ポンプ22、温度センサ24,25,26、流量計27や外気センサ35、データ収集サーバ29、といった機器、また、ここに挙げない(あるいは図示しない)空調システムを構成する機器類の少なくとも一部を指す。特に、「二次側送水温度の設定値に基づいて機器(システムの構成機器)を運転する」等と言う場合、運転の対象である機器は熱源機(冷凍機)1、冷却塔2の少なくとも一方を含み、また、必要に応じてその他の機器も含む。
In the air conditioning system of this embodiment, the
本実施例では、特に実際の構成が複雑になりがちであり、運転条件に関する計算を行った場合に計算負荷が膨大化しがちな二次側に関して単純化を施したモデル(システムモデル34)を利用することで、計算量を実用上可能な程度に抑えつつ、二次側の運転条件も加味したシステム全体の最適化を実現している。 In this example, a simplified model (system model 34) is used for the secondary side, where the actual configuration tends to be particularly complicated and the calculation load tends to be enormous when calculating operating conditions. By doing so, we are able to optimize the entire system while also taking into account the operating conditions on the secondary side, while keeping the amount of calculations to a practical level.
実際の空調システムにおいては、複数の空調機10(図1参照)が設置される場合、それらの種類や性能は、担当する対象空間Sの広さや熱負荷の状況に応じて異なる場合が多い。また、配管やダクト(二次冷水流路16や給気ダクト11、還気ダクト15)の構成や、対象空間Sの熱的な状況も、場所によって異なる。空調機10をはじめとする二次側の各機器の運転条件を正確にシミュレーションしようとした場合、こうした複雑な状況を各空調機10毎に個別に設定し、計算する必要があるため、計算負荷が膨大となるのである。
In an actual air conditioning system, when a plurality of air conditioners 10 (see FIG. 1) are installed, their types and performances often differ depending on the size of the target space S in charge and the heat load situation. Furthermore, the configuration of piping and ducts (secondary cold
そこで本実施例では、図2に概念的に示す如く、二次側に複数台備えられた空調機10を、それぞれ仮想上の同一性能の代表空調機10'に置き換えてシステムモデル34(図1参照)を構築している。ここで仮想的に用いる代表空調機10'は、例えば実際に空調システムに設置されている空調機10のうち一台の空調機10を選び、その空調機10と同じ性能の空調機として設定してもよいし、また例えば、空調システムに設置されている複数の空調機10の各性能値の平均値を算出し、その平均値の性能を備えた空調機として設定してもよい。そして、この代表空調機10'が、実際に設置されている空調機10の代わりに、同じ台数(N台)だけ設置されていると仮想する。このような仮想に基づきシステムモデル34を構成することで、二次側のシステムの運転条件を計算するにあたって性能の異なる空調機10についてそれぞれ計算を行う必要がなくなり、計算負荷を大幅に軽減することができるのである。尚、空調機10以外の各部に関しても、適宜省略や平均化、近似等の処理を行ってもよい。例えば、対象空間Sに関しても同様に、負荷熱量や容積、設定温度等の同じ代表空間S'が複数存在すると仮想してもよい。また、代表空調機や代表空間は、それぞれ一個のシステムモデルにつき一種類に限定されず、複数の性能や仕様の代表空調機や代表空間が仮想されていてもよい。例えば10台の空調機が設置されている場合において、性能の似通った5台についてはある一種類の代表空調機を仮想し、残りの5台については別の代表空調機を仮想する、といった構成を採用してもよい。
Therefore, in this embodiment, as conceptually shown in FIG. 2, each of the plurality of
このような設定の元で作成したシステムモデル34を用い、一次側の熱源機(冷凍機)1の運転状況と二次側の空調機10の運転状況、外気条件および二次側の負荷熱量に基づき、空調システムを構成する各部の運転条件の計算を行う。冷凍機1と空調機10の運転状況、外気条件および二次負荷熱量を与条件として、対象空間Sにおける適切な空調状態を実現し得る各機器の運転条件を算出する。そして、その運転条件における各機器の消費エネルギーを算出し、それを合計して空調システム全体における消費エネルギーを算出する。
Using the
この計算を、二次往きヘッダ17から送り出される冷水の温度(すなわち、空調機10の上流側における冷水の温度。以下、「二次側送水温度」と称する)をパラメータとし、複数通りの二次側送水温度を設定して、各二次側送水温度毎に行う。つまり、例えば二次側送水温度の設定値が7℃、8℃、9℃、10℃、11℃、という5通りの場合について、それぞれ運転条件を計算し、それらにおけるシステム全体のエネルギー消費を算出するのである(このように計算のために複数設定される値を、以下では便宜的に「分散値」と称する)。そして、計算した運転条件から、システム全体でのエネルギー消費が最も少ない分散値を特定し、二次側送水温度が特定された分散値の値になるよう、システムを構成する各機器、特に一次側の冷凍機1や冷却塔2を運転する。
This calculation is performed using the temperature of the cold water sent out from the secondary header 17 (that is, the temperature of the cold water on the upstream side of the
一般に、冷凍機1や冷却塔2におけるエネルギー消費は、二次側送水温度が高いほど(すなわち、冷却対象である冷水の目標温度値が高いほど)低くなる。冷凍機の蒸発器における蒸発温度が上昇するので、蒸気圧縮式冷凍機では凝縮器との温度差が小さくなって圧縮機仕事が小さくできたりする。一方で、二次側送水温度を高くすれば、二次側の空調機にある冷水コイルにおいて相手の空気を冷やすにあたり冷水の往き還り温度差が取れなくなり、同じ熱量を搬送するにあたり二次側における熱負荷を賄うために必要な冷水の循環量が多くなり、一次冷水ポンプ8や二次冷水ポンプ22といった機器のエネルギー消費は増大する。すなわち、二次側送水温度の設定は高すぎても低すぎても、エネルギー消費の増大に繋がる可能性がある。そこで、それらのエネルギー消費の合計が最小になるような二次側送水温度を探し、そうして特定された二次側送水温度となるように空調システムを運転するのである。
Generally, the energy consumption in the
図3は、システムモデル34の構成およびそれによる計算手順をイメージ化したブロック図である。システムモデル34は、空調システムを構成する各機器毎に運転条件を算出するよう、各機器に対応した計算モジュールを備えている。
FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of the
システムモデル34は、二次側の各機器の運転条件を計算する二次側計算部34aと、一次側の各機器の運転条件を計算する一次側計算部34bを備えている。二次側計算部34aは、計算モジュールとして、各対象空間Sにおける熱状況を算出する室モデル34cと、各空調機10における給気風量を算出する風量算出ユニット34dと、冷水コイル10aの上流側および下流側における空気の状態をそれぞれ算出するコイル入口空気演算ユニット34eおよびコイル出口空気演算ユニット34fと、冷水コイル10aにおける冷水の流量および冷水コイル10aの出口における冷水の温度を算出するコイル冷水演算ユニット34gと、二次側に流通する冷水の量を算出する配管モデル34hと、二次冷水ポンプ22の運転条件を算出する二次ポンプモデル34iを備えている。ここで、各モジュールは空調システムを構成する各部毎に、その数だけ計算を行うようになっているが、空調機10に関係するモジュール(風量算出ユニット34d、コイル入口空気演算ユニット34e、コイル出口空気演算ユニット34f、コイル冷水演算ユニット34g)は、同じ代表空調機10'の性能を仮想し、これに基づいてN台分の計算を行う(すなわち、代表空調機10'による計算結果をN倍する)。また、対象空間Sについても同様に代表空間S'を仮想する場合には、室モデル34cについても、負荷熱量や容積、設定温度等が同じ室モデル34cを仮想し、これによりN室分の計算を行う。
The
一次側計算部34bは、計算モジュールとして、熱源機である冷凍機1の稼働台数を選出する熱源台数制御ユニット34j、各冷凍機1および各冷却塔2の運転条件をそれぞれ算出する熱源演算ユニット34kおよび冷却塔演算ユニット34lを備えている。熱源演算ユニット34kと冷却塔演算ユニット34lは、空調システムに備えられている冷凍機1および冷却塔2毎に、その台数だけ計算を行うようになっている。
The primary
以上の如きシステムモデル34は、
・二次側室内(対象空間S)の負荷熱量(顕熱負荷および潜熱負荷)
・対象空間S内における設定温度および設定湿度(室乾球温度設定値、室相対湿度設定値)
・外気の温度および湿度(外気乾球温度、外気相対湿度)
・給気の設定温度および設定湿度(給気温度設定値、給気湿度設定値)
・排気の設定風量(排気風量設定値)
・熱源機の運転状況(冷凍機1の運転台数および各機の動力)
・空調機の運転状況(空調機10の運転台数)
・二次側送水温度の設定値
を与条件とし、空調システムを構成する各部に対応した上記各計算モジュールにて各部の運転条件に関わる値(負荷や消費エネルギー等)を計算し、これにより、システム全体の消費電力を算出するようになっている。ここで、上記与条件のうち、室乾球温度設定値と室相対湿度設定値は、対象空間Sにおいて設定されている値である。外気乾球温度および外気相対湿度としては、外気センサ35の測定値を用いる。給気温度設定値、給気湿度設定値および排気風量設定値は、原則として固定値であり(手動で変更することもできる)、中央監視装置31から取得できる。熱源機の運転状況および空調機の運転状況についても、中央監視装置31から取得できる。二次側送水温度については、上述の通り、例えば7℃~11℃の適当な値を設定して計算に用いる。二次側の潜熱負荷と顕熱負荷については後述する。
The
・Load heat amount (sensible heat load and latent heat load) in the secondary side room (target space S)
・Set temperature and humidity in the target space S (room dry bulb temperature setting, room relative humidity setting)
・Outside air temperature and humidity (outside air dry bulb temperature, outside air relative humidity)
- Set temperature and humidity of supply air (supply air temperature set value, supply air humidity set value)
・Exhaust air volume setting (exhaust air volume setting value)
・Operating status of heat source equipment (number of
・Operating status of air conditioners (number of operating air conditioners 10)
・With the set value of the secondary water supply temperature as a given condition, the values related to the operating conditions of each part (load, energy consumption, etc.) are calculated using the above calculation modules corresponding to each part of the air conditioning system. It calculates the power consumption of the entire system. Here, among the above given conditions, the room dry bulb temperature set value and the room relative humidity set value are values set in the target space S. As the outside air dry bulb temperature and outside air relative humidity, the measured values of the
システムモデル34では、まず風量算出ユニット34dにて、空調機10における給気風量VSの値(m3/h)を以下の式により算出する。
VS=3,600ν・QS/(1.006+1.805XS)・(TRsp-TS)
In the
V S =3,600ν・Q S /(1.006+1.805X S )・(T R sp - T S )
ただし、ν:空気比容積(m3/kgDA)、QS:顕熱負荷(kW)、XS:給気絶対湿度(kg/kgDA)、TRsp:室乾球温度設定値(℃)、TS:給気温度設定値(℃)、1.006:空気の定圧比熱(kJ/kg・K)、1.805:水蒸気の定圧比熱(kJ/kg・K)、である。 However, ν: Air specific volume ( m3 /kgDA), QS : Sensible heat load (kW), XS : Supply air absolute humidity (kg/kgDA), TRSp : Room dry bulb temperature setting value (℃) , T S : supply air temperature setting value (° C.), 1.006: constant pressure specific heat of air (kJ/kg·K), 1.805: constant pressure specific heat of water vapor (kJ/kg·K).
室モデル34cでは、この給気風量VSの値を用い、室内空気の温度と湿度、および還気風量を算出する。室内空気の温度(室内温度TR(℃))、室内空気の絶対湿度(室内絶対湿度XR(kg/kgDA))、還気風量VR(m3/h)は、それぞれ以下の式により算出できる。
TR=TS+3,600ν・QS/(1.006+1.805XS)・VS
XR=XS+3,600ν・QL/(2,501+1.805TR)・VS
VR=VS-VE
In the
T R =T S +3,600ν・Q S /(1.006+1.805X S )・V S
X R =X S +3,600ν・Q L /(2,501+1.805T R )・V S
V R = V S - V E
ただし、QL:潜熱負荷(kW)、VR:還気風量(m3/h)、VE:排気風量設定値(m3/h)である。 However, Q L : latent heat load (kW), V R : return air flow rate (m 3 /h), V E : exhaust air flow setting value (m 3 /h).
室内の顕熱負荷QSと潜熱負荷QLに関しては、次の手順により求めることができる。まず、空調機10における負荷熱量を、冷水コイル10aの上流側と下流側における冷水の温度差と流量の積として求める。こうして求めた負荷熱量は、室内負荷と外気負荷の合計である。
The indoor sensible heat load QS and latent heat load QL can be determined by the following procedure. First, the load heat amount in the
空調対象としての空気は、還気として取り込まれた室内空気と外気とが混合した空気であるが、ここにおける外気の割合は、中央監視装置31における設定値や、空調機10や還気ファン15a、外調機(図示せず)の運転状況、ダンパ13の開度等から把握することができ、例えば空調機10に導入される空気のうち20%である。体積あたりの外気負荷は、外気センサ35によって測定される外気の状態(外気乾球温度、外気相対湿度)と、給気の状態(給気温度設定値、給気湿度設定値)の差から算出できる。こうして求めた外気負荷を、冷水コイル10aにおける冷水の温度差と流量の積に基づいて求めた上記負荷熱量から差し引けば、室内負荷が算出できる。
The air to be air-conditioned is a mixture of indoor air taken in as return air and outside air. , the operating status of the outside air conditioner (not shown), the opening degree of the
室内負荷は、さらに顕熱負荷と潜熱負荷とに分けられるが、顕熱比(室内負荷における顕熱負荷の割合)SHFを、例えば70%と仮定する。この割合値はあくまで仮定であって必ずしも厳密に正確な値ではないが、これにより、顕熱負荷QSと潜熱負荷QLの値をそれぞれ求めることができる。 The indoor load is further divided into a sensible heat load and a latent heat load, and it is assumed that the sensible heat ratio (the ratio of the sensible heat load to the indoor load) SHF is, for example, 70%. Although this ratio value is just an assumption and is not necessarily a strictly accurate value, it is possible to obtain the values of the sensible heat load Q S and the latent heat load Q L , respectively.
以上で求めた給気風量VSと還気風量VRに基づき、給気ファン10bおよび還気ファン15aの動力を求めることができる。計算式としては、例えばファンのP-Q線図を二次近似した下記の近似式を用いることができる。
P=a・Q2+b・Q(n/N)+c・(n/N)2 ……(1)
Pw=(ρ・g・Q・P/60,000)×η
Based on the supply air volume V S and the return air volume VR determined above, the motive power of the
P=a・Q 2 +b・Q(n/N)+c・(n/N) 2 ...(1)
Pw=(ρ・g・Q・P/60,000)×η
ただし、a,b,c:P-Q線図より算出する係数、P:圧力(Pa)、Q:流量(m3/min)、n:回転数、N:定格回転数、ρ:流体密度(1.2kg/m3)、g:重力加速度(9.8m/s2)、η:効率、Pw:動力(kW)である。この式における流量Qは上記した顕熱負荷QSや潜熱負荷QLとは異なる値であり、ここに給気風量VSや還気風量VRを代入して、給気ファン10bや還気ファン16aの動力Pwを求める。 However, a, b, c: coefficients calculated from the P-Q diagram, P: pressure (Pa), Q: flow rate (m 3 /min), n: rotation speed, N: rated rotation speed, ρ: fluid density (1.2 kg/m 3 ), g: gravitational acceleration (9.8 m/s 2 ), η: efficiency, and Pw: power (kW). The flow rate Q in this equation is a value different from the above-mentioned sensible heat load QS and latent heat load QL , and by substituting the supply air volume V S and return air volume V R here, The power Pw of the fan 16a is determined.
コイル入口空気演算ユニット34eでは、外気条件(外気乾球温度および外気相対湿度)、還気の風量VRおよび状態(室内温度TRおよび室内絶対湿度XRとして把握できる)、給気の風量VSおよび状態(給気温度設定値と給気湿度設定値)から混合点を算出し、冷水コイル10aの上流側における空気の温度と絶対湿度を算出する。
The coil inlet
コイル出口空気演算ユニット34fでは、給気の風量VSおよび状態(給気温度設定値と給気湿度設定値)から、冷水コイル10aの下流側における空気の温度と絶対湿度を算出する。
The coil outlet
コイル冷水演算ユニット34gでは、コイル入口空気演算ユニット34eで求めた上流側の空気条件(温度と湿度)、およびコイル出口空気演算ユニット34fで求めた下流側の空気条件(温度と湿度)から、コイル列数(既知の値)を用い、冷水コイル10aに流通する冷水の流量と、冷水コイル10aの出口側における冷水の温度を求める。冷水と空気の間の交換熱量は、上流側と下流側における空気の状態の差から求めることができる。具体的な計算手順は、例えば以下の通りである。まず、交換熱量qt(W)は空気側の熱収支と同じとして以下のように求めることができる。
qt=VS×1.2×(hcai・hcao)
The coil chilled
qt=V S ×1.2×(hc ai・hc ao )
ただし、hcai:コイル入口側における空気のエンタルピー(J/kg)、hcao:コイル出口側における空気のエンタルピー(J/kg)である。一方、交換熱量qtは次の式によっても表記できる。
qt=Row×Kf×dtlm×Af×WSF
However, hc ai is the enthalpy of air at the coil inlet side (J/kg), and hc ao is the enthalpy of air at the coil outlet side (J/kg). On the other hand, the amount of heat exchanged qt can also be expressed by the following formula.
qt=Row×Kf×dtlm×Af×WSF
ただし、Row:コイル列数、Kf:伝熱係数(W/m2・℃・Row)、dtlm:対数平均温度差(℃)、Af:コイル正面面積(m2)、WSF:濡れ面係数である。 However, Row: number of coil rows, Kf: heat transfer coefficient (W/m 2・℃・Row), dtlm: logarithmic average temperature difference (℃), Af: coil front area (m 2 ), WSF: wetted surface coefficient. be.
伝熱係数Kf、対数平均温度差dtlm、濡れ面係数WSFは、それぞれ次のように表せる。
WSF=C1×SHF2+C2×SHF+C3
Kf=C4/{1/(C5+ufC6+C7)+1/(C8+vwC9+C10)}
dtlm=dt1・dt2/ln(dt1/dt2)
dt1=tcai・tcwo
dt2=tcao・tcwi
The heat transfer coefficient Kf, the logarithmic average temperature difference dtlm, and the wetted surface coefficient WSF can be expressed as follows.
WSF=C 1 ×SHF 2 +C 2 ×SHF+C 3
Kf=C4/{1/( C5 +uf C6 + C7 )+1/( C8 +vw C9 + C10 )}
dtlm= dt1・dt2 /ln( dt1 / dt2 )
dt 1 = tc ai・tc wo
dt 2 = tc ao・tc wi
ただし、SHFは上記顕熱比、C1~C10はメーカー提示の係数、uf:コイルの正面における給気の風速(m/s)、vw:コイル内を通過する冷水の流速(m/s)、tcai:コイル上流側の空気温度(℃)、tcwo:コイルの出口水温(℃)、tcao:コイル下流側の空気温度(℃)、tcwi:コイルの入口水温(℃)である。正面風速ufは給気風量VSから求めることができ、通過風速vwは、正面風速ufに基づきコイルの仕様から算出することができる。コイルの上流側および下流側の空気温度tcai,tcao、コイルの入口側における冷水の温度tcwiは既知の値であり、コイルの出口水温tcwoは未知数である。 However, SHF is the above-mentioned sensible heat ratio, C 1 to C 10 are coefficients provided by the manufacturer, uf: Wind speed of supply air in front of the coil (m/s), vw: Flow velocity of cold water passing through the coil (m/s) ), tc ai : Air temperature on the upstream side of the coil (°C), tc wo : Water temperature at the outlet of the coil (°C), tc ao : Air temperature on the downstream side of the coil (°C), tc wi : Water temperature at the inlet of the coil (°C). be. The front wind speed uf can be determined from the supply air volume VS , and the passing wind speed vw can be calculated from the specifications of the coil based on the front wind speed uf. The air temperatures tc ai , tc ao on the upstream and downstream sides of the coil, and the cold water temperature tc wi on the inlet side of the coil are known values, and the outlet water temperature tc wo of the coil is unknown.
上記の式により、冷水コイル10aの出口側における冷水の温度tcwoが算出でき、さらに冷水コイル10aにおける水の流量Q(L/min)を以下の式により求めることができる。
Q=60×qt/{Cw×(tcwi-tcwo)}
The temperature tc wo of the cold water on the outlet side of the
Q=60×qt/{Cw×(tc wi −tc wo )}
ただし、Cw:水の質量比熱(kJ/kg・℃)である。尚、この式における水の流量Qは、上記した顕熱負荷QSや潜熱負荷QL、また前出の式におけるファンの流量(風量)Qとは異なる値である。 However, Cw is the mass specific heat of water (kJ/kg·°C). Note that the water flow rate Q in this equation is a value different from the above-mentioned sensible heat load Q S and latent heat load Q L and the fan flow rate (air volume) Q in the above-mentioned equation.
配管モデル34hでは、こうして求めた一台の空調機10あたりの冷水の流量に、中央監視装置31から取得した空調機10の運転台数を乗じ、二次側における冷水の総流量を算出する。
In the
二次ポンプモデル34i、熱源台数制御ユニット34jでは、二次側における冷水の総流量から熱源機(冷凍機)1の運転台数を求め、二次側における冷水の還り温度(コイルの出口水温と同じである)と、二次側送水温度の設定値に基づき、二次冷水ポンプ22と一次冷水ポンプ8の動力を算出する。
The
具体的には、まず配管モデル34hにて求めた二次側の冷水の総流量から、各熱源機1の最低流量を考慮して一次ヘッダ(一次往きヘッダ7と一次還りヘッダ6)の間のバイパス流路9における流量を算出する。さらに、二次側における冷水の還り温度と、二次側送水温度の設定値から、一次と二次の各ヘッダにおける冷水の温度を算出する。冷水の温度と流量から求められる負荷熱量を各熱源機1の定格容量比に分担し、熱源機1の運転台数を求める。二次冷水ポンプ22の稼働台数は二次側の冷水の流量から決定し、その水量バランスに基づいて一次側還水温度(一次還りヘッダ6における冷水温度)と二次側送水温度(上記設定値ではなく、結果値)を算出する。二次冷水ポンプ22と一次冷水ポンプ8の動力は、これに基づき、上記式(1)と同様の計算式にて算出できる。
Specifically, first, from the total flow rate of cold water on the secondary side obtained using the
熱源演算ユニット34k、冷却塔演算ユニット34lでは、熱源機1、冷却塔2のファンおよび冷却水ポンプ4の動力を算出する。一例として、熱源機1が遠心式の冷凍機である場合の計算手順を説明する。
The heat
熱源機1における電力消費量Erefは次式の通り、電力消費率erefと定格電力消費量Eref_rの積である。
Eref=eref×Eref_r
The power consumption amount E ref in the
E ref = e ref × E ref_r
電力消費率erefは次式の通り、負荷率qの関数である部分負荷率影響係数C1、冷却水入口温度Tdの関数である冷却水温度影響係数C2、冷却水流量比vdの関数である冷却水流量比影響係数C3、 冷水出口温度Tcの関数である冷却水出口温度影響係数C4 、冷水流量比vcのパラメータである冷水流量影響係数C5の積として表せる。定格条件では、C1~C5の各値は1.0となり、eref=1.0となる。
eref=C1×C2×C3×C4×C5
C1=a1q2+b1q+c1
C2=a2Td
2+b2Td+c2
C3=a3vd
3+b3vd
2+c3vd+d3
C4=a4Tc
2+b4Tc+c4
C5=a5vc
2+b5vc+c5
The power consumption rate e ref is determined by the following equation: a partial load factor influence coefficient C1 which is a function of the load factor q, a cooling water temperature influence coefficient C2 which is a function of the cooling water inlet temperature T d , and a function of the cooling water flow rate ratio v d . It can be expressed as the product of the cooling water flow rate influence coefficient C3 which is a function of the cold water flow rate ratio vc, the cooling water outlet temperature influence coefficient C4 which is a function of the cold water outlet temperature Tc , and the cold water flow rate influence coefficient C5 which is a parameter of the cold water flow rate ratio vc . Under rated conditions, each value of C1 to C5 is 1.0, and e ref =1.0.
e ref = C1 x C2 x C3 x C4 x C5
C1=a 1 q 2 +b 1 q+c 1
C2=a 2 T d 2 +b 2 T d +c 2
C3 = a3vd3 + b3vd2 + c3vd + d3
C4 = a4Tc2 + b4Tc + c4
C5 = a5vc2 + b5vc + c5
ここで、冷水出口温度Tcは、冷凍機1の出口における冷水の温度であり、バイパス流路9における冷水の流通を考慮しない場合、上で求めた二次側送水温度の結果値を用いることができる。また、冷却水入口温度Tdは、冷凍機1の入口における冷却水の温度であり、冷却水循環路3のバイパスを考慮しない場合、冷却塔2の出口における冷却水の温度(冷却塔出口温度)と同じ値と見なすことができる。
Here, the cold water outlet temperature Tc is the temperature of the cold water at the outlet of the
上記電力消費量Erefを用い、冷却水出口温度(冷凍機1の出口における冷却水の温度)Tdrを次式にて求めることができる。
qcd=qc+Eref=qc(1+1/COP_qc)
Vd=qcd/(Tdr-Td)
Using the above power consumption amount E ref , the cooling water outlet temperature (temperature of the cooling water at the outlet of the refrigerator 1) T dr can be determined by the following equation.
q cd = q c +E ref = q c (1+1/ COP_qc )
V d = q cd / (T dr - T d )
ただし、qc:冷水熱量、COP_qc:運転負荷率ごとの成績係数、qcd:冷却水熱量、Vd:冷却水流量である。 However, q c : calorie of cold water, COP_qc : coefficient of performance for each operating load factor, q cd : calorie of cooling water, V d : flow rate of cooling water.
一方、冷却塔2側では、外気湿球温度WBの関数Tds、冷却塔入口温度(冷却塔2の入口における冷却水の温度)Tdrの関数である冷却塔入口温度影響係数C7、冷却水の流量Vdの関数である冷却水量影響第一係数C8および冷却水量影響第二係数C9を用い、冷却塔出口温度Tdを以下のように求めることができる。
Td=Tds×C7×C8×C9
Tds=a6WB2+b6WB+c6
C7=a7Tdr
2+b7Tdr+c7
C8=f(C9,Tdr,WB)
C9=a9Vd
2+b9Vd+c9
On the other hand, on the cooling tower 2 side, the function T ds of the outside air wet bulb temperature WB, the cooling tower inlet temperature influence coefficient C7 which is a function of the cooling tower inlet temperature (cooling water temperature at the inlet of the cooling tower 2) T dr , and the cooling water Using the first cooling water amount influencing coefficient C8 and the cooling water amount influencing second coefficient C9, which are functions of the flow rate V d , the cooling tower outlet temperature T d can be determined as follows.
T d = T ds × C7 × C8 × C9
T ds =a 6 WB 2 +b 6 WB+c 6
C7 = a7Tdr2 + b7Tdr + c7
C8=f(C9, T dr , WB)
C9 = a9Vd2 + b9Vd + c9
各係数a1~a5、b1~b5、c1~c5およびd3は、メーカー提示の線図より算出する。また、係数a6~a9、b6~b9、c6~c9は、実験的に求めることができる。尚、各係数a1~a9、b1~b9、c1~c9およびC1~C9は、前出の式におけるa~cやC1~C10とは異なる値である。 Each coefficient a 1 to a 5 , b 1 to b 5 , c 1 to c 5 and d 3 is calculated from a diagram provided by the manufacturer. Furthermore, the coefficients a 6 to a 9 , b 6 to b 9 , and c 6 to c 9 can be determined experimentally. Note that the coefficients a 1 to a 9 , b 1 to b 9 , c 1 to c 9 and C1 to C9 are different values from a to c and C 1 to C 10 in the above formula.
以上の数式により、熱源演算ユニット34kでは、冷却塔演算ユニット34lで算出した冷却塔出口温度(冷却水入口温度)Tdを用いて冷却水出口温度Tdrを求め、冷却塔演算ユニット34lでは、熱源演算ユニット34kで算出した冷却水出口温度(冷却塔入口温度)Tdrを用いて冷却塔出口温度Tdを求める、という計算を繰り返す(この計算は、熱源機(冷凍機)1と冷却塔2の間における冷却水の循環を模している)。これを、冷却塔出口温度(冷却水入口温度)Tdが設定値に一致する(あるいは、一定の許容範囲まで近づく(例えば、値が小数点第1位まで一致する))まで行う。計算を繰り返しても冷却塔出口温度Tdが設定値に達しない場合は、冷却水を設定値まで冷却できないことを意味する。この場合は、冷却塔出口温度Tdが前回値と一致する(あるいは、一定の許容範囲まで近づく(例えば、値が小数点第1位まで一致する))まで計算を繰り返す。
According to the above formula, the heat
以上の手順により、各熱源機1の動力を算出できる。冷却水ポンプ4の動力は、これに基づき、上記式(1)と同様の計算式にて算出できる。また、冷却塔2のファンの動力は次式にて算出することができる。
Pw=CTpw+Pw定格
CTpw=(Tdr-Tdsp)/(Tdr-Td)
According to the above procedure, the power of each
Pw=CT pw +Pw rating
CT pw = (T dr - T d sp)/(T dr - T d )
ただし、CTpw:冷却塔ファン動力比、Tdsp:冷却塔出口温度下限設定値(℃)、Pw定格:冷却塔ファン定格動力(kW)である。尚、ここで算出する冷却塔2のファンの動力Pwは、前出の式における給気ファン10bや還気ファン15aの動力Pwとは異なる値である。
However, CT pw : Cooling tower fan power ratio, T d sp : Cooling tower outlet temperature lower limit set value (°C), Pw rating : Cooling tower fan rated power (kW). Note that the power Pw of the fan of the cooling tower 2 calculated here is a value different from the power Pw of the
こうして各計算モジュールにより求めた各部の動力を合算すれば、特定の与条件下における一次側と二次側を含めた空調システム全体の動力を算出することができる。尚、ここで説明した計算手順はあくまで一例であって、各計算モジュールにおいて使用する数式やパラメータ、計算モジュール間における計算の順序等については適宜変更してよい。 By summing up the power of each part obtained by each calculation module in this way, it is possible to calculate the power of the entire air conditioning system including the primary side and the secondary side under a specific given condition. Note that the calculation procedure described here is just an example, and the formulas and parameters used in each calculation module, the order of calculations among calculation modules, etc. may be changed as appropriate.
そして、最適化演算部33では、複数の異なる与条件の下でシステムモデル34にて同様の計算を行い、得られた複数の計算結果からシステム全体の動力が少なくなるような運転条件を選択し、その運転条件における二次側送水温度の設定値を、中央監視装置31へ入力する。中央監視装置31では、最適化演算部33から入力された二次側送水温度の設定値に基づき、システム各部の構成機器(特に、一次側の熱源機1や冷却塔2)の運転を実行する。
Then, the
このような運転条件の選択について説明する。上ではまず二次側送水温度の設定値に関し、例えば7℃~11℃の5通りの分散値を設定し、各場合について運転条件の計算を行うことを説明したが、本実施例ではさらに、外気負荷割合および室内負荷割合についても同様に、それぞれ複数の分散値を設定して運転条件の計算を行う。二次側送水温度の設定について複数の場合を計算するのは、システム全体として動力が最小となるような二次側送水温度の設定値を求めるためであるが、外気負荷割合と室内負荷割合について複数の場合を計算するのは、システムにおいて実現可能な計算結果を得られる可能性を高めることが目的である。 The selection of such operating conditions will be explained. In the above, it was first explained that, regarding the set value of the secondary side water supply temperature, for example, five different variance values from 7°C to 11°C are set, and the operating conditions are calculated for each case, but in this example, furthermore, Similarly, the operating conditions are calculated by setting a plurality of variance values for the outside air load ratio and the indoor load ratio, respectively. The purpose of calculating multiple cases for the setting of the secondary side water supply temperature is to find the setting value of the secondary side water supply temperature that minimizes the power for the entire system, but regarding the outdoor air load ratio and the indoor load ratio The purpose of calculating multiple cases is to increase the possibility of obtaining calculation results that are feasible in the system.
空調システムを構成する各部の機器には、それぞれ実現可能な運転条件に限りがあり、例えばポンプは最大流量と最小流量の間でのみ運転可能である。こういった現実の制限を無視すれば、二次側送水温度やその他の各種数値がどのような値であっても、理論上はその条件下での計算結果としての運転条件を算出することはできる。しかしながら、そのようにして計算された条件による運転が、現実には不可能な場合もある。例えば、二次側送水温度を高くした場合、二次負荷熱量を賄うためには冷水の流量を大きくする必要があるが、このときの要求流量がポンプの定格出力を超える場合には、現実にそのような運転を行うことができず、空調システムの運転シミュレーションとしては不適である。同じように、与条件によっては、ある数値に基づきある計算モジュールで計算を行ったところ、その結果が該当する機器の運転に適さないとか、一の計算モジュールで出力された計算結果を利用して別の計算モジュールで計算を行ったところ、その結果がやはり運転に適さない、といったことがあり得る。現実の空調システムにおける運転条件をシミュレートするには、こうした不適合な計算結果を除外し、現実に可能な運転条件を対象とする必要がある。 Each piece of equipment that makes up an air conditioning system has a limit to its achievable operating conditions; for example, a pump can only be operated between a maximum flow rate and a minimum flow rate. If we ignore these actual limitations, no matter what the secondary water supply temperature or other various values are, theoretically it is impossible to calculate the operating conditions as a calculation result under those conditions. can. However, there are cases where it is actually impossible to operate under the conditions calculated in this way. For example, when the secondary water supply temperature is raised, the flow rate of chilled water must be increased to cover the secondary load heat, but if the required flow rate exceeds the pump's rated output, this may not be possible in reality. Such operation cannot be performed, and it is unsuitable for simulating the operation of an air conditioning system. Similarly, depending on the given conditions, when a calculation is performed using a certain calculation module based on a certain value, the result may not be suitable for the operation of the corresponding equipment, or it may be possible to use the calculation result output from the first calculation module. When calculations are performed using another calculation module, the results may not be suitable for driving. In order to simulate the operating conditions of an actual air conditioning system, it is necessary to exclude these nonconforming calculation results and target realistic operating conditions.
そこで本実施例では、外気負荷割合と室内負荷割合に関し、それぞれ複数の分散値を設定し、外気負荷と室内負荷がそれらの分散値の各値である場合に関してそれぞれ上述の計算を行い、不適合な計算結果を除外するようにしている。残った計算結果は、空調システムに適合した(現実に運転可能な)運転条件を表している。その中から、まず外気負荷割合と室内負荷割合の分散値が予め想定した基準値に近いものを抽出する。抽出された運転条件のうち、システム全体における動力の合計が最も小さくなる運転条件における二次側送水温度を特定し、その二次側送水温度の設定値にてシステムを運転する。 Therefore, in this example, multiple variance values are set for each of the outdoor air load ratio and indoor load ratio, and the above calculations are performed for the cases where the outdoor air load and indoor load are each of these distributed values, and the non-conformity is detected. I am trying to exclude the calculation results. The remaining calculation results represent operating conditions suitable for (actually operable) the air conditioning system. From among them, first, those whose variance values of the outdoor air load ratio and the indoor load ratio are close to a predetermined reference value are extracted. Among the extracted operating conditions, the secondary side water supply temperature under the operating condition where the total power in the entire system is the smallest is specified, and the system is operated at the set value of the secondary side water supply temperature.
尚、不適合な計算結果の除外は、上記したようなシステムモデル34における計算が一通り完了してから、計算された運転条件が各機器において可能かどうかを判定し、一箇所でも不可能な部分があれば計算結果を破棄する、といった方法によっても可能であるが、例えば上記各計算モジュールにおいて、該各モジュールが出力する計算結果のそれぞれに適合範囲を設定しておき、計算結果が前記適合範囲外であればエラー判定を出力し、それ以降の計算を中止するようにシステムモデル34を構築しておくと、不要な計算を省いて計算量や計算にかかる時間を節減することができる。
In addition, to exclude nonconforming calculation results, after all the calculations in the
上記計算における外気負荷割合と室内負荷割合の分散値および基準値について説明する。上に述べた計算例では、給気に対する外気の取込み割合を全体の20%と設定し、これに基づいて外気負荷と室内負荷を算出した(尚、20%という数値は実際の空調システムにおける外気の取込風量に基づいている。空調システムにおいて、外気の取込風量やその設定値が20%と異なる場合には当然、負荷の算出もその値に基づくべきである)。こうして算出された外気負荷および室内負荷の値を、それぞれの基準値とする。 The variance value and reference value of the outside air load ratio and indoor load ratio in the above calculation will be explained. In the above calculation example, the ratio of outside air intake to the supply air was set to 20% of the total, and the outside air load and indoor load were calculated based on this (note that the value of 20% is based on the outside air intake ratio in the actual air conditioning system). (In an air conditioning system, if the intake air volume of outside air or its set value is different from 20%, the load calculation should of course be based on that value.) The values of the outside air load and the indoor load calculated in this way are used as respective reference values.
この基準値を基に外気負荷割合と室内負荷割合の値を分散させ、それぞれ複数通りの外気負荷割合と室内負荷割合の分散値を設定する。例えば、外気負荷割合に関しては、算出された基準値を中心に、その95%から105%まで、1%刻みに11通りの値を分散値として設定する。室内負荷割合に関しては、算出された基準値を中心に、その95%から105%まで、2.5%刻みに5通りの値を分散値として設定する。 Based on this reference value, the values of the outside air load ratio and the indoor load ratio are distributed, and a plurality of distributed values of the outside air load ratio and the indoor load ratio are set, respectively. For example, regarding the outside air load ratio, 11 values are set as distributed values in 1% increments from 95% to 105% of the calculated reference value. Regarding the indoor load ratio, five values are set as distributed values in 2.5% increments from 95% to 105% of the calculated reference value.
このようにして、外気負荷割合についてはx1~xmのm通り、室内負荷割合についてはy1~ynのn通りの分散値をそれぞれ設定する。尚、x1~xmおよびy1~ynの数値幅(上の例ではそれぞれ95%~105%)や、各分散値の個数(mやnの値;上の例では11個または5個)、各分散値同士の間隔(上の例では1%または2.5%)については、上に述べた例に限らず適宜設定してよいが、数値幅に関しては、各数値幅内に基準値を含むようにする(すなわち、例えばx1≦xmである場合、x1≦基準値≦xmとなるようにする)。また、各分散値のうち、一個は基準値と同じ値となるように設定するとよい。(上の例では、100%の場合の分散値が基準値に該当する)。二次側送水温度の設定値については、z1~zlのl通り(上の例では7℃~11℃の5通り)の分散値を設定する。そして、外気負荷についてはx1~xmのm通り、室内負荷についてはy1~ynのn通り、二次側送水温度の設定値についてはz1~zlのl通りの分散値をそれぞれ与条件とし、システムモデル34による上記運転条件の計算を総当りで実行する。すなわち、m×n×l通りの計算を行う(上の例の場合、11×5×5=275通りの総当り計算を行うことになる)。これらの計算結果から、実現可能であり、且つ外気負荷割合と室内負荷割合の値が基準値に近い運転条件を抽出する(ここで、「外気負荷割合の値が基準値に最も近い運転条件」と、「室内負荷割合の値が基準値に最も近い運転条件」とが異なる場合も想定できるが、そのような場合には、これらの値に関して互いに優先順位を設定し、それに従って順番に運転条件を絞り込めばよい。例えば、「外気負荷割合の値が基準値に最も近い運転条件」をまず抽出した上で、そのような運転条件が複数ある場合には、そこから「室内負荷割合の値が基準値に最も近い運転条件」をさらに抽出すればよい)。その中から、全体の動力合計が少ない運転条件を選択し、その運転条件における二次側送水温度の設定値を特定する。
In this way, m types of variance values from x 1 to x m are set for the outdoor air load ratio, and n types from y 1 to y n are set for the indoor load ratio. Note that the numerical ranges of x 1 to x m and y 1 to y n (in the above example, 95% to 105%, respectively) and the number of each variance value (values of m and n; in the above example, 11 or 5 ), the interval between each variance value (1% or 2.5% in the example above) may be set as appropriate, not limited to the example above, but regarding the numerical range, it is within each numerical range. A reference value is included (that is, for example, when x 1 ≦x m , x 1 ≦reference value ≦x m ). Further, it is preferable that one of the variance values is set to be the same value as the reference value. (In the above example, the variance value at 100% corresponds to the reference value). As for the setting value of the secondary water supply temperature, one variance value is set from z 1 to z l (in the above example, 5 different values from 7° C. to 11° C.). Then, for the outside air load, there are m types of variance from x 1 to x m , for indoor loads, there are n types from y 1 to y n , and for the setting value of the secondary water supply temperature, there are l types of variance values from z 1 to z l . With each condition set as a given condition, calculation of the above operating conditions by the
尚、ここでは二次側送水温度以外に、可能な計算結果の確保を目的とし、二次負荷熱量に関わる値である外気負荷割合と室内負荷割合の2つに関して分散値を設定する場合を説明したが、二次側送水温度以外に与条件として分散値を設定する対象は外気負荷割合または室内負荷割合のいずれか一方のみを分散振り分けとし、もう一方は100%のまま扱うとすることもできる。あるいは、二次負荷熱量(外気負荷と室内負荷の合計量)自体に関して分散値を設定し、上記と同様に計算を行って運転条件を選択するようにしてもよい。また、分散値を設定する対象は、二次負荷熱量に関わる値であればよく、例えば顕熱負荷や潜熱負荷、あるいは外気負荷と室内負荷の比、室内負荷における顕熱負荷と潜熱負荷の比、などに関して同様に分散値を設定するようにしてもよい。また、分散値はこれらのうち1種類についてのみ設定してもよいし、3種類以上設定してもよい。 In addition to the secondary water supply temperature, here we will explain the case where distributed values are set for two values related to the secondary load heat amount, the outdoor air load ratio and the indoor load ratio, with the aim of ensuring possible calculation results. However, for targets where a variance value is set as a given condition other than the secondary water supply temperature, it is also possible to distribute only one of the outside air load ratio or the indoor load ratio and treat the other as 100%. . Alternatively, a variance value may be set for the secondary load heat amount (total amount of outside air load and indoor load) itself, and the operating conditions may be selected by performing calculations in the same manner as above. In addition, the target for setting the variance value may be any value related to the secondary load heat amount, such as sensible heat load, latent heat load, the ratio of outdoor air load to indoor load, or the ratio of sensible heat load to latent heat load in indoor load. , etc., the variance value may be similarly set. Moreover, the variance value may be set for only one type among these, or three or more types may be set.
このような運転条件の計算手順は、例えば図4に示す如きフローチャートにまとめることができる。まず、中央監視装置31に入力される空調システムの運転状況から、二次負荷熱量を算出し、これに基づいて外気負荷割合と室内負荷割合を算出し、それらの値を基準値として、それぞれ複数通りの分散値(x1~xm、y1~yn)を設定する(ステップS1)。また、二次側送水温度の設定値の分散値(z1~zl)を設定する。
The procedure for calculating such operating conditions can be summarized in a flowchart as shown in FIG. 4, for example. First, the secondary load heat amount is calculated from the operating status of the air conditioning system input to the
続いて、外気負荷の分散値のうち、最初の計算に用いる分散値を選択する(ステップS2)。初回の計算では、例えばx1を用いる。さらに、室内負荷の分散値のうち、最初の計算に用いる値を選択する(ステップS3)。初回の計算では、例えばy1を用いる。二次側送水温度の設定値についても、最初の計算に用いる分散値(例えばz1)を選択する(ステップS4)。 Next, from among the outside air load variance values, a variance value to be used for the first calculation is selected (step S2). In the first calculation, for example, x 1 is used. Furthermore, a value to be used for the first calculation is selected from among the indoor load variance values (step S3). In the first calculation, for example, y1 is used. Regarding the set value of the secondary water supply temperature, a variance value (for example, z 1 ) used in the first calculation is also selected (step S4).
外気負荷割合、室内負荷割合および二次側送水温度の設定値について、計算に用いる分散値を選択したら、熱源機1と空調機10の運転状況、および外気センサ35によって測定される外気条件を中央監視装置31から取得する(ステップS5)。これらを与条件とし、システムモデル34を用いた運転条件の計算を行う(ステップS6)。
After selecting the distributed values to be used for calculations for the outside air load ratio, indoor load ratio, and secondary water supply temperature settings, the operating status of the
こうして一個の与条件設定に基づいた運転条件の計算が済んだら、現在の外気負荷および室内負荷の条件下において未計算の二次側送水温度の分散値があるか否かを判定する(ステップS7)。外気負荷x1、室内負荷y1、二次側送水温度z1による初回の計算が済んだ段階では、z2~zlの分散値について未計算である。未計算の分散値がある場合は、ステップS4に戻り、別の分散値を選択して(先の計算でz1を用いた場合、次は例えばz2である)、再び運転条件の計算を行う(ステップS5~S6)。これをl回目まで繰り返し、未計算の分散値がなくなったら、ステップS8に進む。 After calculating the operating conditions based on one given condition setting in this way, it is determined whether there is an uncalculated distributed value of the secondary water supply temperature under the current outdoor air load and indoor load conditions (step S7 ). At the stage where the initial calculation using the outside air load x 1 , the indoor load y 1 , and the secondary water supply temperature z 1 has been completed, the variance values of z 2 to z l have not yet been calculated. If there is an uncalculated variance value, return to step S4, select another variance value (for example, if z 1 was used in the previous calculation, the next one is z 2 ), and calculate the operating conditions again. (Steps S5 to S6). This is repeated until the lth time, and when there are no uncalculated variance values, the process proceeds to step S8.
ステップS8では、現在の外気負荷の条件下において未計算の室内負荷の分散値があるか否かを判定する。外気負荷x1、室内負荷y1による計算が済んだ段階では、y2~ynの分散値について未計算である。未計算の分散値がある場合は、ステップS3に戻り、別の分散値を選択する。新たに選択された室内負荷の分散値の下で、再び二次側送水温度の各分散値に基づき運転条件の計算を行う(ステップS4~S6)。これをn回繰り返し、未計算の分散値がなくなったら、ステップS9に進む。 In step S8, it is determined whether or not there is an uncalculated indoor load variance value under the current outside air load conditions. At the stage where the calculations using the outside air load x 1 and the indoor load y 1 have been completed, the variance values of y 2 to y n have not yet been calculated. If there is an uncalculated variance value, the process returns to step S3 and another variance value is selected. Under the newly selected indoor load dispersion value, the operating conditions are again calculated based on each dispersion value of the secondary water supply temperature (steps S4 to S6). This is repeated n times, and when there are no uncalculated variance values, the process proceeds to step S9.
ステップS9では、未計算の外気負荷の分散値があるか否かを判定する。外気負荷x1による計算が済んだ段階では、x2~xmの分散値について未計算である。未計算の分散値がある場合は、ステップS2に戻り、別の分散値を選択する。新たに選択された室内負荷の分散値の下で、再び室内負荷および二次側送水温度の各分散値に基づき運転条件の計算を行う(ステップS3~S6)。これをm回目まで繰り返し、未計算の分散値がなくなったら、m×n×l通りの運転条件の総当り計算が済んだことになる。この段階でステップS10に進み、計算結果の中から適当な運転条件を上述の通り選択し、そこから動力の合計が少なくなる二次側送水温度の設定値を特定し、これに基づいて空調システムの運転を行う。 In step S9, it is determined whether there is an uncalculated outside air load variance value. At the stage when the calculation based on the outside air load x 1 has been completed, the variance values of x 2 to x m have not yet been calculated. If there is an uncalculated variance value, the process returns to step S2 and another variance value is selected. Under the newly selected indoor load variance value, the operating conditions are calculated again based on the indoor load and the secondary side water supply temperature variance values (steps S3 to S6). This is repeated until the mth time, and when there are no uncalculated variance values, the round-robin calculation of m×n×l operating conditions has been completed. At this stage, the process proceeds to step S10, where appropriate operating conditions are selected from the calculation results as described above, a setting value for the secondary water supply temperature that reduces the total power is specified, and based on this, the air conditioning system is driving.
尚、ここに示した手順はあくまで一例であって、各ステップの内容やステップ同士の順序については適宜変更してよい。例えば、運転状況の取得(ステップS5)をステップS2より前に行ってもよいし、総当り計算の順序(ステップS2~S4、S7~S9)を入れ替えてもよい。二次側送水温度の分散値に関しては、ステップS1で他の分散値と共に設定するのではなく、予め設定しておいてもよい。 Note that the procedure shown here is just an example, and the content of each step and the order of the steps may be changed as appropriate. For example, the acquisition of driving conditions (step S5) may be performed before step S2, or the order of round-robin calculations (steps S2 to S4, S7 to S9) may be changed. The distributed value of the secondary water supply temperature may be set in advance instead of being set together with other distributed values in step S1.
図2に示すように、空調システムが二次側に代表空調機10'をN台備えているとして、以上の如き計算を行う場合、この計算は、例えば、15分~20分間隔で行うことができる。こうして、空調システム全体として省エネルギーになるような二次側送水温度の設定値を自動でリアルタイムに算出し、これに基づいた運転を自動で行うことができる。 As shown in FIG. 2, when performing the above calculation assuming that the air conditioning system is equipped with N representative air conditioners 10' on the secondary side, this calculation should be performed at intervals of, for example, 15 to 20 minutes. I can do it. In this way, it is possible to automatically calculate in real time a set value for the secondary water supply temperature that will save energy for the entire air conditioning system, and to automatically perform operation based on this value.
中間期や冬期、あるいは夜間や雨天など、二次負荷熱量が高くない条件下においては、二次側送水温度を高めにすると熱源機や冷却塔の動力を節減でき、省エネルギーに繋がることは一般的に知られており、従来においても、状況に応じて二次送水温度の設定値を手動で変更して省エネルギーを図ることは行われていた。しかしながら、そのような手動の操作はオペレータの経験や勘に依存するところが大きく、オペレータの熟練度等によっては必ずしも二次送水温度をその都度最適な設定値にすることはできておらず、二次送水温度の操作による省エネルギー運転は十全に行われているとは言えなかった。本実施例のように、二次側における運転状況をリアルタイムで計算し、システム全体の動力がより少なく済む二次送水温度を算出し、これに基づいて各機器(特に、一次側の熱源機1や冷却塔2)を運転するようにすれば、システムが適切な運転条件を自動で随時算出して実行するので、従来の手動による操作と比べ、省エネルギーにとって有利な二次送水温度を適切なタイミングで判断し、必要に応じて随時変更しながら各機器を運転することができ、以てさらなる省エネルギーを図ることができる。 Under conditions where the secondary load heat value is not high, such as during the middle of the year, winter, or at night or on rainy days, it is common to increase the secondary water supply temperature to save power for the heat source equipment and cooling tower, leading to energy savings. This is known in the art, and in the past, it has been practiced to save energy by manually changing the set value of the secondary water supply temperature depending on the situation. However, such manual operations largely depend on the operator's experience and intuition, and depending on the operator's skill level, it is not always possible to set the secondary water supply temperature to the optimal setting value each time, It could not be said that energy-saving operation by manipulating the water supply temperature was being carried out satisfactorily. As in this example, the operating status on the secondary side is calculated in real time, the secondary water supply temperature is calculated which requires less power for the entire system, and based on this, each device (especially the primary side heat source equipment If you operate the cooling tower 2), the system automatically calculates and executes the appropriate operating conditions at any time, so compared to conventional manual operation, the secondary water supply temperature can be adjusted at the appropriate timing, which is advantageous for energy saving. It is possible to make judgments and operate each device while making changes as needed, thereby further saving energy.
これを実行するには、二次側における運転状況を計算する必要がある。空調システムにおいては、一般に二次側の構成が複雑であり、これを計算しようとすれば計算量が大きくなるためにリアルタイムでの計算は難しかったが、本実施例では計算上の空調機として代表空調機を想定し、同じ代表空調機を複数台備えたシステムを仮想して計算を行うようにし、これによって計算負荷を大幅に軽減した。このようにすると運転状況の計算精度がいくらか下がることは否めないものの、リアルタイムでの運転条件の算出が可能となり、より省エネルギーとなるような二次側送水温度の設定を都度選択して消費エネルギーを抑えることができる。 To do this, it is necessary to calculate the operating situation on the secondary side. In air conditioning systems, the configuration of the secondary side is generally complex, and attempting to calculate this requires a large amount of calculation, making it difficult to calculate in real time. Assuming an air conditioner, calculations were performed based on a virtual system with multiple representative air conditioners, thereby significantly reducing the calculation load. Although it is undeniable that the calculation accuracy of the operating conditions will be reduced somewhat by doing this, it will be possible to calculate the operating conditions in real time, and it will be possible to select the setting of the secondary water supply temperature that will save more energy each time to reduce energy consumption. It can be suppressed.
またその際、実現可能な運転条件を算出できないような状況にならぬよう、与条件として計算に用いる二次負荷熱量に関する値(外気負荷および室内負荷)についてそれぞれ複数の分散値を設定して総当り計算を行うことで、ある程度の計算誤差を許容して実現可能な運転条件を算出できるようにしている。こうして、二次側の運転状況に基づいたリアルタイムの省エネルギー運転を無理なく実行することができる。 In addition, in order to avoid a situation in which it is not possible to calculate feasible operating conditions, multiple distributed values are set for each of the secondary load heat values (outside air load and indoor load) used in the calculation as a given condition, and the total By performing the hit calculation, it is possible to calculate realizable operating conditions while allowing a certain amount of calculation error. In this way, real-time energy-saving operation based on the operation status of the secondary side can be easily executed.
以上のように、上記本実施例においては、一次側の機器として熱源機1を、二次側の機器として複数の空調機10を少なくとも備え、熱源機1と空調機10の間を冷水が循環するよう構成された空調システムの運転方法に関し、空調機10の上流側における冷水の温度である二次側送水温度の設定値として複数の分散値を設定し、同一性能の代表空調機10'が複数台設置されていると仮想して構成されたシステムモデル34により、二次側送水温度の設定値が前記各分散値である場合における空調システムの各構成機器の動力をそれぞれ計算し、動力の合計が少なくなる二次側送水温度の設定値の分散値を特定し、二次側送水温度が特定された分散値となるよう、空調システムを運転するようにしている。このようにすれば、省エネルギーにとって有利な二次送水温度を適切なタイミングで判断し、特定された二次送水温度によって各部の機器を運転することで、空調システムの運転に関し省エネルギーを図ることができる。
As described above, in this embodiment, the
また、本実施例においては、二次負荷熱量またはこれに関わる値に関し、数値幅に基準値を含むよう複数の分散値を設定し、前記二次負荷熱量またはこれに関わる値が前記各分散値である場合における空調システムの各構成機器の運転条件をそれぞれ計算し、運転可能な計算結果が複数ある場合には、二次負荷熱量またはこれに関わる値の分散値が前記基準値に最も近い運転条件から、動力の合計が少なくなる二次側送水温度の設定値の分散値を特定し、二次側送水温度が特定された分散値となるよう、一次側の機器を運転するようにしている。このようにすれば、計算誤差を許容して実現可能な運転条件を算出することができる。 In addition, in this embodiment, a plurality of variance values are set for the secondary load heat amount or a value related thereto so that the numerical range includes a reference value, and the secondary load heat amount or a value related thereto is set to each of the variance values. Calculate the operating conditions of each component of the air conditioning system in the case of Based on the conditions, we identify the variance value of the secondary water supply temperature set value that reduces the total power, and operate the primary side equipment so that the secondary water supply temperature becomes the specified variance value. . In this way, it is possible to calculate realizable operating conditions while allowing for calculation errors.
また、本実施例においては、分散値を設定する前記二次負荷熱量に関わる値は、外気負荷割合または室内負荷割合のいずれか一方のみを分散振り分けとし、もう一方は100%のまま扱う(上に説明した例では、両方振り分ける)としている。 In addition, in this embodiment, for the value related to the secondary load heat amount for which the distributed value is set, only one of the outdoor air load ratio and the indoor load ratio is distributed, and the other is treated as 100% (see above). In the example explained in , both are distributed).
また、本実施例においては、分散値を設定する前記二次負荷熱量に関わる値は、外気と還気とを混合して冷水コイル10aに導入するのに顕熱比で規定したのち対象室の設定温度まで熱処理をする顕熱負荷を基とし、該顕熱負荷から代表空調機風量を算出し、所定の冷水コイル性能から二次側還り冷水温度と必要流量を算出して求めることができる。
In addition, in this embodiment, the value related to the secondary load heat amount for setting the dispersion value is determined based on the sensible heat ratio for mixing outside air and return air and introducing the mixture into the
また、本実施例において、分散値を設定する前記二次負荷熱量に関わる値は、その時々の代表空調機の運転台数から冷水二次流量を算出して求めることができる。 Furthermore, in this embodiment, the value related to the secondary load heat amount for setting the dispersion value can be obtained by calculating the secondary flow rate of cold water from the number of representative air conditioners in operation at any given time.
また、本実施例において、二次側送水温度が特定された分散値となるよう、顕熱負荷から算出した代表空調機風量と所定の冷水コイル性能から求めた、二次側還り冷水温度と必要流量を用いて、熱源一次側としての冷凍機負荷率を算出し、冷凍機運転台数は実際に運転している台数の信号をもらって計算することができる。 In addition, in this example, in order to make the secondary side water supply temperature a specified distributed value, the secondary side return chilled water temperature and the necessary Using the flow rate, the load factor of the refrigerator as the primary side of the heat source can be calculated, and the number of operating refrigerators can be calculated by receiving a signal of the number of refrigerators actually in operation.
また、本実施例の空調システムは、上述の空調システムの運転方法を実行可能に構成されているので、上記と同様の作用効果を奏することができる。 Moreover, since the air conditioning system of this embodiment is configured to be able to execute the above-described operating method of the air conditioning system, it can achieve the same effects as described above.
したがって、上記本実施例によれば、二次側の各機器の運転条件を効率的に計算し、これに基づいて各機器の運転を最適化し、省エネルギーを図り得る。 Therefore, according to the present embodiment, the operating conditions of each device on the secondary side can be efficiently calculated, and based on this, the operation of each device can be optimized, thereby saving energy.
尚、本発明の空調システムの運転方法および空調システムは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Note that the method of operating an air conditioning system and the air conditioning system of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various changes may be made without departing from the gist of the present invention.
1 熱源機(冷凍機)
10 空調機
10' 代表空調機
10a 冷水コイル
34 システムモデル
1 Heat source machine (refrigeration machine)
10 Air conditioner 10'
Claims (7)
前記空調機の上流側における冷水の温度である二次側送水温度の設定値として複数の分散値を設定し、
同一性能の代表空調機が複数台設置されていると仮想して構成されたシステムモデルにより、二次側送水温度の設定値が前記各分散値である場合における空調システムの各構成機器の動力をそれぞれ計算し、
動力の合計が少なくなる二次側送水温度の設定値の分散値を特定し、
二次側送水温度が特定された分散値となるよう、一次側の機器を運転すること
を特徴とする空調システムの運転方法。 A method of operating an air conditioning system comprising at least a heat source machine as a primary side device and a plurality of air conditioners as a secondary side device, and configured such that cold water circulates between the heat source machine and the air conditioner, the method comprising:
A plurality of distributed values are set as a set value of a secondary water supply temperature that is a temperature of cold water on the upstream side of the air conditioner,
Using a system model that is constructed hypothetically assuming that multiple representative air conditioners with the same performance are installed, it is possible to calculate the power of each component of the air conditioning system when the set value of the secondary water supply temperature is the above-mentioned variance value. Calculate each
Identify the variance value of the secondary water supply temperature setting value that reduces the total power,
A method of operating an air conditioning system characterized by operating equipment on the primary side so that the temperature of water fed on the secondary side reaches a specified distributed value.
前記二次負荷熱量またはこれに関わる値が前記各分散値である場合における空調システムの各構成機器の運転条件をそれぞれ計算し、
運転可能な計算結果が複数ある場合には、二次負荷熱量またはこれに関わる値の分散値が前記基準値に最も近い運転条件から、動力の合計が少なくなる二次側送水温度の設定値の分散値を特定し、
二次側送水温度が特定された分散値となるよう、一次側の機器を運転すること
を特徴とする請求項1に記載の空調システムの運転方法。 Regarding the secondary load heat amount or related values, set multiple distributed values so that the numerical range includes the reference value,
Calculate the operating conditions of each component of the air conditioning system when the secondary load heat amount or the value related thereto is the respective variance value,
If there are multiple calculation results that allow operation, select the setting value of the secondary water supply temperature that reduces the total power from the operating conditions where the secondary load heat amount or the variance of the values related to it is closest to the reference value. Identify the variance value,
2. The method of operating an air conditioning system according to claim 1, further comprising operating equipment on the primary side so that the temperature of the water fed on the secondary side becomes a specified distributed value.
を特徴とする請求項2に記載の空調システムの運転方法。 According to claim 2, the value related to the secondary load heat amount for setting the distributed value is such that at least one of the outdoor air load ratio and the indoor load ratio is distributed, and the other is treated as 100%. How to operate the air conditioning system described.
を特徴とする請求項2または3に記載の空調システムの運転方法。 The value related to the secondary load heat amount that sets the dispersion value is the sensible heat load that is specified by the sensible heat ratio when mixing outside air and return air and introducing it into the chilled water coil, and then heat-treating the target room to the set temperature. According to claim 2 or 3, the representative air conditioner air volume is calculated from the sensible heat load, and the secondary return chilled water temperature and required flow rate are calculated from a predetermined chilled water coil performance. How to operate an air conditioning system.
を特徴とする請求項2~4のいずれか一項に記載の空調システムの運転方法。 According to any one of claims 2 to 4, the value related to the secondary load heat amount for setting the dispersion value is obtained by calculating the secondary flow rate of chilled water from the number of representative air conditioners in operation at that time. How to operate the air conditioning system described.
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