JP2564682B2 - 空調設備における蓄熱制御方式 - Google Patents

空調設備における蓄熱制御方式

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JP2564682B2 JP2081035A JP8103590A JP2564682B2 JP 2564682 B2 JP2564682 B2 JP 2564682B2 JP 2081035 A JP2081035 A JP 2081035A JP 8103590 A JP8103590 A JP 8103590A JP 2564682 B2 JP2564682 B2 JP 2564682B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、建物内の冷暖房に冷水及び温水を用いる空
調設備における冷水及び温水を蓄えておく蓄熱槽に関す
るものであり、冷水熱量又は温水熱量の翌日消費分を学
習計算にて予想し、必要熱量分を夜間の安い電気料金に
て冷温水発生機及びポンプを運転し、蓄熱槽に冷水又は
温水を蓄熱するものである。
(従来の技術) 従来の建物内の冷暖房に冷水及び温水を用いる空調設
備における冷水及び温水を蓄えておく蓄熱槽に蓄熱する
場合は、夜間における蓄熱槽の目標蓄熱量を操作員が制
御装置に設定するようにしていた。
即ち、第4図に示すように、冷温水発生機Rによって
蓄熱槽1に冷水又は温水を蓄熱する場合は、夜間の一定
時刻に制御装置2によって冷温水発生機RとポンプPを
起動し、水温センサT1,T2,T3(例えば、3点とする)の
値を計測しておき、(1)蓄熱量を最大にする設定の時
には水温センサT1,T2,T3の値がいづれも目標値に達した
時、冷温水発生機RとポンプPを停止するようにしてい
た。(2)蓄熱量を最大の約2/3に設定の時には水温セ
ンサT2とT3の値がいづれも目標値に達した時に冷温水発
生機RとポンプPを停止するようにしていた。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記した従来の蓄熱方法では、操作員
の勘に頼っていたため、蓄熱量に多大なる過剰、過不足
が生じていた。更に、蓄熱槽本体にも断熱係数があり、
蓄熱槽からの自然放熱によって、夜間の早すぎる蓄熱や
過剰な蓄熱分の熱損失が多かったりして、エネルギーの
無駄や快適性が損なわれる問題があった。
本発明は、上記問題点を除去し、翌朝までに蓄熱すべ
き熱量を操作員の勘に頼ることなく、確実に決定し得る
と共に、翌朝の空調運転開始時刻に合わせて必要熱量分
だけを蓄熱完了し得る空調設備における蓄熱制御方式を
提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 〔1〕空調設備における蓄熱制御方式において、各種セ
ンサと接続された計測装置と、この計測装置の計測デー
タから求めた履歴データと水温データに基づき蓄熱制御
時刻を計算する処理装置と、この処理装置からの指令に
基づいて各種機器を制御する制御出力装置と、送水温度
センサと、還水温度センサ及び送水流量センサとを設
け、前記計測装置と制御出力装置には、ビル管理システ
ムのリモートステーションを用い、前記計測装置にて各
種センサにより1分毎に計測した計測値を1時間毎の計
測値としてまとめ、空調設備の消費熱量を1時間毎の負
荷熱量として異なるn日分について履歴データを記憶
し、前記n日分の履歴データの中から翌日の空調運転モ
ードと同じモード日の履歴データl日分のうち任意の日
数分取り出し、時間帯別にl日分の平均値を計算して、
翌日分の時間帯別負荷予想熱量データとする建物の熱負
荷特性に合わせた学習計算を行う。
〔2〕上記〔1〕記載の空調設備における蓄熱制御方式
において、蓄熱槽水量と蓄熱槽の水温センサからの水温
データに基づいて、夜間電気料金運転時、前記蓄熱層の
蓄熱残量を夜間電気料金開始時刻から、夜間電気料金終
了時刻まで1時間毎に計算し、蓄熱開始時刻を計算し、
前記蓄熱槽の蓄熱残量及び蓄熱開始時刻を繰り返し計算
し、蓄熱終了時刻を夜間電気料金終了時刻に基づいて求
め、蓄熱開始時刻を空調運転開始時に必要熱量の蓄熱が
完了するように求めるようにしたものである。
(作用) 本発明によれば、上記のように構成したので、建物の
熱負荷特性を学習することにより、建物の翌日の時間帯
別熱負荷を容易に推定することができ、翌朝までに蓄熱
すべき熱量を操作員の勘に頼ることなく決定することが
できる。
また、蓄熱槽の蓄熱残量を常に計算し、空調運転開始
時刻に合わせて、必要熱量分だけを蓄熱完了することが
できる。そのため、蓄熱槽の自然放熱によるエネルギー
損失が少ない。
(実施例) 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。
第1図は本発明の実施例を示す空調設備における蓄熱
制御システム全体構成図である。
この図に示すように、送水温度センサ11、ポンプ12、
送水流量センサ13、還水温度センサ14及び蓄熱槽10の水
温センサ15を設け、これらを周期的に計測する計測装置
16からの計測データをもとに、1時間単位の消費熱量を
計算して履歴データとし、その履歴データと蓄熱槽10の
水温データを基に最適な蓄熱開始時刻を計算する処理装
置17、及びその処理装置17からの指令に基づいて冷温水
発生機R、ポンプPを起動・停止する制御出力装置18か
ら構成されている。
(A)履歴データの作成 そこで、履歴データの作成を行う場合には、計測装置
16にて送水温度センサ11により1分毎に計測した送水温
度TS、還水温度センサ14により1分毎に計測した還水温
度TR、送水流量センサ13により1分毎に計測した送水流
量Fの値を基に、処理装置17にて以下の計算を行う。
Lqm=F×|TS-TR| Kcal/M …(1) Lqtを1時間毎の消費熱量として求め、第2図に示す
ように、n日分の履歴データとして記憶する。
(B)翌日分の予想負荷熱量データの作成 次いで、翌日分の予想負荷熱量データの作成を行う場
合には、毎日、夜間電気料金開始時刻toにn日分の履歴
データの中から、翌日と同じ空調運転モードのl日分を
取り出し、各日の1時から24時までの時間帯別にl日分
の平均値を計算し、翌日分の時間帯別負荷熱量データと
する(第3図の翌日分参照)。
(C)予想総負荷熱量の計算 次に、予想総負荷熱量の計算を行う場合には、第3図
に示すように、本日分と翌日分の負荷熱量データを基
に、本日の夜間電気料金開始時刻toから、翌日の24時
(本日の24時の24時間後となり通算時刻で48時とする)
までの時間帯別負荷熱量データを合計し、予想総負荷蓄
量QLとする。
但し、QLが蓄熱槽の最大蓄熱量Qmaxを越える時は、QL
=Qmaxとする。
上記(3)式の計算を1時間毎に夜間電気料金終了時刻
teまで行う。
ここで、tsは現時刻であり、ts・te共にtoから翌日24
時までの48時間換算である。
(D)蓄熱槽の蓄熱残量の計算 次に、蓄熱槽の蓄熱残量の計算を行う場合には、以下
の計算式により、蓄熱槽の蓄熱残量Vqtsを夜間電気料金
開始時刻toから、夜間電気料金終了時刻teまで1時間毎
に計算する。
(1)冷水蓄熱の場合 Vqts=V×(TC-TV)Kcal …(4) (2)温水蓄熱の場合 Vqts=V×(TV-TH)Kcal …(5) 但し、TC=冷水基準温度(℃) TH=温水基準温度(℃) TV=蓄熱槽水温(℃) V=蓄熱槽水量(m3) なお、蓄熱槽が複数に分割されている時は、分割数に
合わせて水温センサ15を増やし、蓄熱残量Vqtsを求め
る。
(E)蓄熱開始時刻の計算 次いで、蓄熱開始時刻の計算を行う場合には、以下の
計算を前記(D)蓄熱槽の蓄熱残量の計算に引き続いて
行う。
但し、Lqtsは現時刻tsのLqtの値である。
Vqts≦Lqts …(6) Vqts>Lqts …(7) 上記(6)式の成立の時は、直ちに処理装置17からの
指令に基づいて、冷温水発生機RとポンプPをON制御す
る。
上記(7)式成立の時は、以下の計算を行う。
ton=te-(QL-Vqts)/Sm …(8) ただし、Sm=冷温水発生機Rの発生熱量能力Kcal/H ton<ts …(9) ts≦ton≦ts+1H …(10) ton>ts+1H …(11) 上記(9)式成立の時は、直ちに処理装置17からの指
令に基づいて、冷温水発生機RとポンプPをON制御す
る。
上記(10)式成立の時は、tonの時刻に処理装置17か
らの指令に基づいて冷温水発生機RとポンプPをON制御
する。
上記(11)式成立の時は、1時間後に前記した蓄熱槽
の蓄熱残量の計算を行う場合から再計算する。但し、冷
温水発生機RとポンプPが運転中の時は、直ちに処理装
置17からの指令に基づいて冷温水発生機RとポンプPを
OFF制御する。
(F)蓄熱制御 上記(E)の蓄熱開始時刻の計算中で、ON又はOFFの
制御がある場合は、制御出力装置18に対して、直ちに又
はton時刻にON又はOFF制御の指令を行い、冷温水発生機
RとポンプPのON又はOFFの制御を行う。
ところで、計測装置16と制御出力装置18には、ビル管
理システムのリモートステーションを使い、処理装置17
にはCPUを使って、第1図に示すような熱源・空調設備
の蓄熱量制御を行った。
蓄熱量制御方法は、上記した通りであり、第2図の履
歴データの蓄積は、空調運転モードの7モードに対し、
各8日分を蓄積し、翌日分の予想負荷熱量のデータの作
成としてのl日分を最大8日分の中で任意に選定できる
ようにした。
また、蓄熱槽は一般的に幾つかの槽に分割され、連通
管等により継がっていて、水温センサ15も複数設置され
るため、水温センサ15毎の水量を決めて前記(4),
(5)式のように、蓄熱槽蓄熱残量を計算した。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、そ
れらを本発明の範囲から排除するものではない。
(発明の効果) 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次の
ような効果を奏することができる。
(1)現代の建物は外壁断熱材の能力が高く、また、OA
機器等の導入により、内部発熱が大きいため、ビルにお
ける熱負荷は気象条件よりも内部発熱に左右される。従
って、建物の熱負荷特性を学習することにより、建物の
翌日の時間帯別熱負荷を容易に推定することができるた
め、翌朝までに蓄熱すべき熱量を操作員の勘に頼ること
なく決定することができる。
(2)蓄熱槽の蓄熱残量を常に計算しているため、空調
運転開始時刻に合わせて、必要熱量分だけを蓄熱完了す
ることができるため、蓄熱槽の自然放熱によるエネルギ
ー損失が少ない。
(3)履歴データの作成は、1分毎に計測し、1分間毎
の計測値を60分加算して1時間毎の消費熱量を求める。
これにより、状況を正確に反映した精度の高い履歴デー
タを作成できる。その結果、この履歴データを基にして
作成する予想負荷熱量データ及び予想総負荷熱量データ
の精度が高いものとなり、最終的な蓄熱制御も精度の良
いものとなる効果がある。
(4)測測装置と制御出力装置には、ビル管理システム
のリモートステーションを使い、制御系を構成する。こ
れにより、計測装置と制御出力装置は、ビル管理システ
ムのリモートステーションを共用できるので、構造を簡
略化できる。
(5)履歴データは、各8日分を蓄積し、翌日分の予想
負荷熱量のデータの作成としての1日分を最大8日分の
中で任意に選定できるようにした。これにより、天候等
に合った最適な制御ができるようになる。例えば、季節
の変わり目は、翌日の急激な天候の変化に合った1日分
のデータを採用し、安定した季節には長期的で平均化し
た8日分のデータを採用して、最適な制御ができる。
(6)特に、請求項2記載の発明によれば、夜間電気料
金運転と蓄熱開始時刻及び空調運転開始時刻との関係を
効率の良い関係に設定できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す空調設備における蓄熱制
御システムの全体構成図、第2図は本発明の単位時間当
りの消費熱量の1日毎の記憶データ例を示す図、第3図
は本発明の翌日分の予想負荷熱量データの作成例を示す
図、第4図は従来の空調設備における蓄熱制御システム
構成図である。 10……蓄熱槽、11……送水温度センサ、13……送水流量
センサ、14……還水温度センサ、15……水温センサ、16
……計測装置、17……処理装置、18……制御出力装置、
R……冷温水発生機、P……ポンプ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】冷温水発生機によって蓄熱槽に冷水又は温
    水を蓄熱する空調設備における蓄熱制御方式において、 (a)各種センサと接続された計測装置と、 (b)該計測装置の計測データから求めた履歴データと
    水温データに基づき蓄熱制御時刻を計算する処理装置
    と、 (c)該処理装置からの指令に基づいて各種機器を制御
    する制御出力装置と、 (d)送水温度センサと、還水温度センサ及び送水流量
    センサとを設け、 (e)前記計測装置と制御出力装置には、ビル管理シス
    テムのリモートステーションを用い、 (f)前記計測装置にて各種センサにより1分毎に計測
    した計測値を1時間毎の計測値としてまとめ、空調設備
    の消費熱量を1時間毎の負荷熱量として異なるn日分に
    ついて履歴データを記憶し、 (g)該n日分の履歴データの中から翌日の空調運転モ
    ードと同じモード日の履歴データl日分のうち任意の日
    数分取り出し、 (h)時間帯別にl日分の平均値を計算して、翌日分の
    時間帯別負荷予想熱量データとする建物の熱負荷特性に
    合わせた学習計算による空調設備における蓄熱制御方
    式。
  2. 【請求項2】請求項1記載の空調設備における蓄熱制御
    方式において、 (a)蓄熱槽水量と蓄熱槽の水温センサからの水温デー
    タに基づいて、夜間電気料金運転時、前記蓄熱槽の蓄熱
    残量を夜間電気料金開始時刻から、夜間電気料金終了時
    刻まで1時間毎に計算し、 (b)蓄熱開始時刻を計算し、 (c)前記蓄熱槽の蓄熱残量及び蓄熱開始時刻を繰り返
    し計算し、 (d)蓄熱終了時刻を夜間電気料金終了時刻に基づいて
    求め、蓄熱開始時刻を空調運転開始時に必要熱量の蓄熱
    が完了するように求めること。 以上の(a)〜(d)の工程を処理装置で行うことを特
    徴とする空調設備における蓄熱制御方式。
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