JP3172959B2 - フリークーリング管理装置 - Google Patents

フリークーリング管理装置

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    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/0001Control or safety arrangements for ventilation
    • F24F2011/0006Control or safety arrangements for ventilation using low temperature external supply air to assist cooling

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  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、通常の冷房(水冷の
冷凍機および冷却塔を用いての冷房)からフリークーリ
ング(冷却塔のみを用いての冷房)へ切り換える際に用
いて好適なフリークーリング管理装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】オフィスビル等においては、窓からの日
射による熱量に加え、OA機器・照明・人間の代謝とい
った室内での発熱が存在するので、中間季や冬季におい
ても冷房が必要となることが多い。そのため、冷房用の
冷水を生成する必要があるが、この時期は外気温度が低
いので、外気を冷熱源として活用し、冷凍機を運転せず
に冷却塔の冷却能力のみで冷水を生成して、冷房運転を
行うことが可能である。これをフリークーリングと呼ん
でいる。フリークーリングが可能(有効)か否かについ
ては、外気環境,冷却塔の能力,室内環境・負荷状態等
のデータから、ビル管理人が独自に判断している。そし
て、フリークーリングが有効であると判断した場合、ビ
ル管理人の経験と勘により適当なタイミングで、フリー
クーリングへ切り換えるものとしている。
【0003】フリークーリングへの切り換え作業には時
間がかかる。すなわち、通常の冷房時には、冷却塔から
冷凍機への送水温度を30〜35℃程度とし、冷凍機か
ら各空調機への送水温度を5〜7℃程度としている。フ
リークーリング時には冷凍機を運転せず、冷却塔で7〜
13℃の冷却水を作り、弁を切り換えて、冷却塔から各
空調機へ直接送水する。この際、冷却塔と冷凍機間の配
管中にある30〜35℃の水が7〜13℃の水となるま
で待って、弁の切り換えを行う。一般に、冷却塔はビル
の屋上に、冷凍機は地下にそれぞれ設けられるから、冷
却塔と冷凍機間の配管長は長く、水の循環に時間がかか
る。このため、フリークーリングへの切り換え作業に
は、時間がかかる。
【0004】また、一旦フリークーリングへ切り換える
と、通常の冷房へ即座に戻すことはできない。すなわ
ち、フリークーリングとすることにより、冷却塔と冷凍
機間の配管中にある水は7〜13℃の水となっている。
ここで、通常の冷房へ戻すものとすると、冷却塔から冷
凍機への送水温度が7〜13℃となり、30〜35℃と
するにはその水を暖めなければならない。しかし、通常
の空調システムは、冷却塔から冷凍機への送水を暖める
機能は有していない。このため、一旦フリークーリング
へ切り換えると、通常の冷房へ即座に戻すことはできな
い。
【0005】このような理由から、頻繁にフリークーリ
ングへの切り換えを行うことはなく、ビル管理人は年に
1回だけフリークーリングへ切り換えるものとしてい
る。従って、この切り換えのタイミングの判断が重要と
なる。例えば、フリークーリングへの切り換え時期が早
すぎると、天候によっては外気温度が高くなり過ぎてフ
リークーリングができない日が生じ、逆にフリークーリ
ングへの切り換え時期が遅すぎると、冷凍機を無駄に運
転する時間が長くなってエネルギーロスとなる。また、
逆にフリークーリングから通常の冷房へ切り換える場合
も同様である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいては、経験と勘によってビル管理人がフリークーリ
ングへの切り換え時期を判断しているので、ビル管理人
の個人的能力に負うところが大きく、常に的確な判断が
なされるとは限らなかった。
【0007】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、フリークー
リングへの切り換え時期を的確に判断することの可能な
フリークーリング管理装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、第1発明(請求項1に係る発明)は、外気温
度、外気露点温度あるいは外気湿度から算出される外気
湿球温度に基づいてフリークーリングが有効か無効かを
判断するものとし、この有効か無効かの判断結果に基づ
く1日毎のフリークーリング有効時間帯および無効時間
帯を表示するようにしたものである。第2発明(請求項
2に係る発明)は、第1発明に加えて、冷却塔の仕様か
ら求められる外気環境に応ずる冷却能力と現在の外気環
境との関係をグラフ化して表示するようにしたものであ
る。
【0009】
【作用】したがってこの発明によれば、第1発明では、
1日毎のフリークーリング有効時間帯および無効時間帯
が表示される。第2発明では、1日毎のフリークーリン
グ有効時間帯および無効時間帯に加えて、冷却塔の仕様
から求められる外気環境に応ずる冷却能力と現在の外気
環境との関係がグラフ化して表示される。
【0010】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。図2はこの発明の一実施例を含んでなる空調システ
ムの監視制御系統図である。同図において、1は中央監
視装置、2−1〜2−nはコントローラ、3は冷凍機
(冷温水機の場合もあるが、本発明は冷房に関するの
で、敢えて冷凍機として示している)、4は冷凍機用の
ポンプ、5は冷却塔、6は冷却塔用のポンプ、7は外気
温度センサ、8は外気露点温度センサあるいは外気湿度
センサ、9−1〜9−mは空調機(AHU)、10−1
〜10−mはAHU9−1〜9−mの制御する室内温度
を検出する室温センサである。冷凍機3は地下に、冷却
塔5はビルの屋上に配置されている。
【0011】図3は中央監視装置1の要部構成図であ
る。中央監視装置1は、CPU1−1,CRT1−2,
メモリ1−3,マウス1−4,インターフェイス(I/
F)1−5,1−6を備えている。中央監視装置1のC
PU1−1はインターフェイス1−6を介してコントロ
ーラ2−1〜2−mと接続されている。
【0012】図4はこの空調システムの配管系統図であ
る。通常は、冷却塔5からの冷却水(30〜35℃)が
ポンプ6によって冷凍機3に送られ、熱交換され、再び
冷却塔5へ戻される。熱交換によって得られる冷凍機3
からの冷水(5〜7℃)はポンプ4によってAHU9−
1〜9−mへ送られる。AHU9−1〜9−mから戻っ
てきた水は冷凍機3で冷やされて、ポンプ4により再び
AHU9−1〜9−mへ送られる。
【0013】なお、同図において、12−1〜12−3
はヘッダ、14−1はバイパス弁であり、冷凍機3から
のAHU9−1〜9−mへの往水温度を検出するものと
して、ヘッダ12−1に対して水温センサT1が設けら
れている。また、冷凍機3へのAHU9−1〜9−mか
らの還水温度を検出するものとして、ヘッダ12−2に
対して水温センサT2が設けられている。また、AHU
9−1〜9−mへ供給された流量を検出するものとし
て、ヘッダ12−2とヘッダ12−3との間の配管路に
流量計Vが設けられている。水温センサT1の検出する
往水温度、水温センサT2の検出する還水温度および流
量計Vの検出する流量は中央監視装置1へ送られる。中
央監視装置1は、送られてくる往水温度と還水温度との
差および流量から、空調負荷を算出する。
【0014】また、同図において、13−1および13
−2は切換弁である。通常の冷房に際しては、切換弁1
3−1および13−2のa−cの通路が閉とされ、a−
bの通路が開とされる。これに対し、フリークーリング
時には、a−bの通路が閉とされ、a−cの通路が開と
される。この空調システムにおいて、フリークーリング
への切り換え時期の判断は、中央監視装置1のCRT1
−2に表示されるフリークーリング運転切換判断用画面
に基づき、ビル管理人が判断する。図1はフリークーリ
ング運転切換判断用画面の一例を示す図である。
【0015】中央監視装置1のCPU1−1は、コント
ローラ2−2から送られてくる外気温度、外気露点温度
あるいは外気湿度から算出される外気湿球温度に基づい
て、フリークーリングが有効か無効かを判断する。すな
わち、冷却塔5の仕様に応じて定められる外気湿球温度
−生成冷水温度特性(図5参照)から、現在の外気湿球
温度に応ずる生成可能な冷水温度を求め、この求めた冷
水温度が例えば7℃以下(外気湿球温度で5℃以下)と
なればフリークーリングが無効状態から有効状態となっ
たと判断し、例えば9℃以上(外気湿球温度で7℃以
上)となればフリークーリングが有効状態から無効状態
となったと判断する(図6参照)。
【0016】そして、CPU1−1は、このフリークー
リングの有効/無効の判断結果に基づき、1日毎のフリ
ークーリング有効時間帯および無効時間帯を、図1に示
す如く表示する。本実施例では、例えば1カ月分の1日
毎のフリークーリング有効時間帯および無効時間帯を帯
グラフで表示するものとしており、図示斜線で示す時間
帯がフリークーリング有効時間帯、空白で示す時間帯が
フリークーリング無効時間帯を表している。このフリー
クーリング運転切換判断用画面G1を見れば、1日毎の
フリークーリング有効時間帯および無効時間帯の経時変
化が一目で分かる。
【0017】ビル管理人は、このフリークーリング運転
切換判断用画面G1を見て、例えばフリークーリング有
効時間帯のみの日が例えば1週間続いた場合をフリーク
ーリングへの切り換え時期として判断し、フリークーリ
ングへの切り換えを実行する。すなわち、冷凍機3およ
びポンプ4の運転を停止し、冷却塔5での冷却度合いを
強め、冷却塔5と冷凍機3との間の配管中にある30〜
35℃の水が7〜13℃の水となるまで待って、切換弁
13−1および13−2のa−bの通路を閉とし、a−
cの通路を開とする。
【0018】なお、フリークーリング有効時間帯のみの
日が例えば1週間続いた場合、自動的にフリークーリン
グが可能である旨の表示を行うようにしてもよい。例え
ば、図7に示すように、フリークーリングの有効/無効
表示部S1を設け、この表示部S1中のフリークーリン
グ有効表示領域S1Aを所定の色で着色表示させること
により、フリークーリングが可能である旨を知らせるも
のとしてもよい。
【0019】また、本実施例では、フリークーリングの
切り換え時期の判断およびフリークーリングへの切り換
えの実行をビル管理人に任せたが、CPU1−1に任せ
るようにしてもよい。すなわち、フリークーリング有効
時間帯のみの日が例えば1週間続いた場合をフリークー
リングへの切り換え時期として自動判断し、フリークー
リングへ自動的に切り換えるようにしてもよい。
【0020】また、上述したフリークーリング運転切換
判断用画面G1に加え、参考画面として、冷却塔5の仕
様から求められる外気環境に応ずる冷却能力と外気環境
との関係をグラフ化して表示するようにしてもよい。例
えば、図8に参考画面G2として示すように、冷却塔5
の仕様から求められる外気環境に応ずる生成冷水温度を
空気線図上に領域(A〜E)表示し、これに現在の外気
環境(外気湿度,外気温度)をP1としてプロットする
ようにしてもよい。このようにすることによって、現在
の外気環境と冷却塔5の冷却能力(生成冷水温度)との
関係が一目で分かり、フリークーリングの切り換え時期
の判断を助けることができる。
【0021】なお、参考画面G2において、冷却能力の
表示は、グラデュエーションによってアナログ的な表示
としてもよいし、フリークーリング有効/無効の2値表
示としてもよい。フリークーリング有効/無効の2値表
示の場合、図6で説明した有効/無効の判断の際に用い
られるしきい値を用いることは言うまでもない。また、
参考画面G2中にプロットする外気環境は、現在の外気
環境だけではなく、例えば過去24時間の1時間毎の外
気環境を多点プロットするようにしてもよい。
【0022】また、図8に示した参考画面G2では、冷
却塔5の仕様から求められる外気環境に応ずる生成冷水
温度を冷却能力としたが、図9に参考画面G3として示
すように、冷却塔5の仕様から求められる外気環境に応
ずる生成冷水熱量を冷却能力として、領域(A〜E)表
示するようにしてもよい。このようにすることによっ
て、現在の外気環境と冷却塔5の冷却能力(生成冷水熱
量)との関係が一目で分かるばかりでなく、現在の冷房
負荷と生成冷水熱量とを対比することによって、フリー
クーリングに切り換えることによって現在の冷房負荷を
賄うことができるか等を知ることもできる。
【0023】なお、参考画面G4として、図10に示す
ように、外気環境に応じて刻々と変化する生成冷水温度
(生成冷水熱量)をトレンドグラフとして表示するよう
にしてもよい。また、フリークーリングに切り換えた
後、図11に示すように、フリークーリング運転時の実
際の生成冷水温度や生成冷水熱量をトレンドグラフとし
て表示するようにしてもよい。また、フリークーリング
に切り換えた後、フリークーリングにしたことによる省
エネ,省コスト効果を表示するものとしてもよい。
【0024】また、図12に示すように、冷却塔5の仕
様に応じて定められる外気湿球温度−生成冷水温度特性
と、実際にフリークーリングして得られたデータとを同
一グラフ上に表示するものとし、生成冷水温度が7℃と
されたときの外気湿球温度の実績値θ1を求め、この実
績値θ1に基づいてフリークーリングの有効か無効かの
判断に際して用いるしきい値を変更するようにしてもよ
い。このようにすることによって、今回(今年)の実績
に応じて次回(来年)の有効/無効の判断基準が修正さ
れ、フリークーリングの有効/無効の判断を精度良く行
うことができるようになる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、第1発明では、1日毎のフリークーリン
グ有効時間帯および無効時間帯が表示されるものとな
り、例えば、フリークーリング有効時間帯のみの日が1
週間続いた場合をフリークーリングへの切り換え時期と
して、的確に判断することが可能となる。第2発明で
は、1日毎のフリークーリング有効時間帯および無効時
間帯に加えて、冷却塔の仕様から求められる外気環境に
応ずる冷却能力と現在の外気環境との関係がグラフ化し
て表示されるものとなり、第1発明の効果に加えて、現
在の外気環境と冷却塔の冷却能力との関係を一目で分か
るようにして、フリークーリングの切り換え時期の判断
を助けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 フリークーリング運転切換判断用画面の一例
を示す図である。
【図2】 本発明を含んでなる空調システムの監視制御
系統図である。
【図3】 この空調システムにおける中央監視装置の要
部構成図である。
【図4】 この空調システムの配管系統図である。
【図5】 この空調システムにおいて冷却塔の仕様に応
じて定められる外気湿球−生成冷水温度特性を示す図で
ある。
【図6】 フリークーリングの有効/無効を判断する際
のしきい値を示す図である。
【図7】 フリークーリングの有効/無効表示部を示す
図である。
【図8】 参考画面を例示する図である。
【図9】 参考画面を例示する図である。
【図10】 参考画面を例示する図である。
【図11】 フリークーリングに切り換えた後の運転状
況確認用画面を例示する図である。
【図12】 しきい値を修正するための参考画面を例示
する図である。
【符号の説明】
1…中央監視装置、2−1〜2−n…コントローラ、3
…冷凍機、5…冷却塔、7…外気温度センサ、8…外気
露点温度センサあるいは外気湿度センサ、9−1〜9−
m…空調機(AHU)、1−1…CPU、1−2…CR
T、1−3…メモリ、G1…フリークーリング運転切換
判断用画面、G2,G3,G4…参考画面。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外気温度、外気露点温度あるいは外気湿
    度から算出される外気湿球温度に基づいてフリークーリ
    ングが有効か無効かを判断するフリークーリング有効/
    無効判断手段と、 このフリークーリング有効/無効判断手段での判断結果
    に基づく1日毎のフリークーリング有効時間帯および無
    効時間帯を表示する表示手段とを備えたことを特徴とす
    るフリークーリング管理装置。
  2. 【請求項2】 外気温度、外気露点温度あるいは外気湿
    度から算出される外気湿球温度に基づいてフリークーリ
    ングが有効か無効かを判断するフリークーリング有効/
    無効判断手段と、 このフリークーリング有効/無効判断手段での判断結果
    に基づく1日毎のフリークーリング有効時間帯および無
    効時間帯を表示する表示手段と、 冷却塔の仕様から求められる外気環境に応ずる冷却能力
    と現在の外気環境との関係をグラフ化して表示する冷却
    能力表示手段とを備えたことを特徴とするフリークーリ
    ング管理装置。
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