JP3519321B2 - 蓄熱運転制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、夜間に熱源機器
を運転させて蓄熱槽に温水又は冷水を貯めておき、翌日
の空調時間帯にこの蓄熱槽に貯められた温水又は冷水を
利用して空調制御を行う蓄熱システムにおける蓄熱運転
制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ビルディングなどの施設では、夜間（２
２時〜８時）の割安な電気料金に着目し、夜間に熱源機
器を運転させて蓄熱槽に温水又は冷水を貯めておき、翌
日の空調時間帯にこの蓄熱槽に貯められた温水又は冷水
を利用して空調制御を行う蓄熱システムが採用されてい
る。この蓄熱システムでは、翌日の空調負荷を予測し
て、この予測空調負荷に見合った蓄熱量を蓄熱槽に貯め
るように熱源機器を蓄熱運転制御する。

【０００３】従来より、空調負荷の予測方法として、各
種の方法が考えられている。これらの予測方法は、いず
れも１日の空調負荷は空調時間帯中は平均的に負荷が発
生するものとの前提に立って、平日の１日の空調負荷パ
ターンの基準空調負荷モデルを１つだけ持っておき、休
日などの特異日はこの平日の基準空調負荷モデルを土台
とし、これを修正して特異日用の空調負荷モデルを得る
ようにしている。

【０００４】例えば、特公平７−１１７２６０号公報
（以下、先願１と呼ぶ）に示された「負荷予測方法」で
は、月曜日から金曜日までの平日運転に対して、土曜日
が半日運転である場合、半日運転系統の時間帯に入る予
測負荷について所定の係数を乗じることにより、基本パ
ターン（基準空調負荷モデル）を修正して半日修正パタ
ーン（特異日用空調負荷モデル）を得るようにしてい
る。この先願１では、更に、基準空調負荷モデルを当日
の空調負荷に近づけるため、前日の２４時間の実負荷デ
ータを収集して、この実負荷データに合わせて当日の空
調負荷モデルを修正している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特異日
には休日や特別なイベントが予定されている日などもあ
り、同じ施設であってもその空調負荷パターンは大きく
異なることが普通である。すなわち、平日と特異日とは
相関関係が殆どないと考えてよく、唯一つの基準空調負
荷モデルを土台としこれを修正して特異日用空調負荷モ
デルを作り出す方法には無理があり、予測の精度が落ち
るという問題があった。また、空調時間帯の負荷が平均
的に発生することはまれであり、また季節の違いなども
あり、基準空調負荷モデル自体その予測精度に難があっ
た。さらに、先願１では、平日であっても空調負荷モデ
ルの修正のために前日の２４時間分の実負荷データが必
要であり、負荷予測が煩雑となるとともに、実負荷デー
タの蓄積が必要であった。

【０００６】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、平日や特異
日、季節の違いなどに拘わらず、簡単かつ正確に空調負
荷予測を行って、熱源機器を効率よく運転することので
きる蓄熱運転制御方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、１日の空調負荷パターンを複数種の
タイプに分類し、各タイプ毎に空調時間帯中の所定時間
毎の設定空調負荷熱量からなる基準空調負荷モデルを設
定し、これら基準空調負荷モデルより予測すべき当日の
空調負荷パターンが属するタイプの基準空調負荷モデル
を選択し、この選択した基準空調負荷モデルの所定時間
毎の設定空調負荷熱量に所定の条件に従って求められる
予測負荷率を乗ずることにより当日の所定時間毎の予測
空調負荷熱量を求め、この求めた予測空調負荷熱量に基
づいて熱源機器を蓄熱運転制御するようにしたものであ
る。

【０００８】様々な施設において、１日の空調負荷パタ
ーンを調べてみると、平日どうし、あるいは休日どうし
では、互いに相似的な負荷パターンを持つことが分かっ
ている。この発明では、例えば、予測すべき当日が平日
である場合、平日の基準空調負荷モデルが選択され、こ
の選択された平日の基準空調負荷モデルの所定時間毎の
設定空調負荷熱量に予測負荷率が乗じられて、当日の所
定時間毎の予測負荷熱量が求められる。予測すべき当日
が休日である場合、休日の基準空調負荷モデルが選択さ
れ、この選択された休日の基準空調負荷モデルの所定時
間毎の設定空調負荷熱量に予測負荷率が乗じられて、当
日の所定時間毎の予測負荷熱量が求められる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
き詳細に説明する。図２は本発明に係る蓄熱運転制御方
法が適用された蓄熱システムの計装図である。同図にお
いて、１は蓄熱槽、２−１〜２−ｎは熱源機器、３−１
〜３−ｎはポンプ、４および５はヘッダ、６はファンコ
イルユニット等の負荷機器、７は往水管路、８は還水管
路、９は往水管路７の途上に設けられたポンプ、１０は
負荷機器６への往水の温度ＴＳを検出する温度計、１１
は負荷機器６からの還水の温度ＴＲを検出する温度計、
１２は還水の流量Ｆを検出する流量計、１３は外気温度
を検出する温度計、１４−１〜１４−ｍは蓄熱槽１内の
各部の温度を検出する温度計、１５は空調制御装置、１
６は熱源機器制御装置である。

【００１０】この蓄熱システムにおいて、熱源機器２−
１〜２−ｎを冷凍機とした場合、ポンプ３−１〜３−ｎ
により圧送された冷水は、熱源機器２−１〜２−ｎによ
り冷却されてからヘッダ４を介して蓄熱槽１中へ吐出さ
れ、ポンプ３−１〜３−ｎにより蓄熱槽１中からヘッダ
５を介して吸い上げられ、以上の経路を循環する。これ
によって、蓄熱槽１の水温が低下し、蓄熱が行われる。

【００１１】一方、蓄熱槽１に貯められた冷水は、ポン
プ９により吸い上げられ、往水管路７を通して負荷機器
６へ与えられる。負荷機器６からの還水は、還水管路８
を通して蓄熱槽１へ戻される。これによって、負荷機器
６より被制御対象室へ冷熱が供給され、冷房が行われ
る。以下、この実施の形態では、熱源機器２−１〜２−
ｎを冷凍機とし、冷房を行う場合について説明する。

【００１２】空調制御装置１５は、温度計１０からの往
水温度Ｔ，温度計１１からの還水温度ＴＲおよび流量計
１２からの還水の流量Ｆとから、Ｆ×（ＴＲ−ＴＳ）と
して現在の負荷量Ｑを求め（Ｑ＝Ｆ×（ＴＲ−ＴＳ）、
この現在の負荷量Ｑに応じてポンプ９からの負荷機器６
への冷水の圧送量を制御する。

【００１３】熱源機器制御装置１６は、空調制御装置１
５と共に中央監視装置などの上位装置１７へ伝送路１８
により接続されており、空調制御装置１５および上位装
置１７との間で信号の授受を行う。また、熱源機器制御
装置１６には、温度計１４−１〜１４−ｍからの蓄熱槽
１内の各部の温度が与えられており、後述する如く、蓄
熱槽１内の温度に基づいて蓄熱槽１内の現在の蓄熱量の
演算を行い、予め定められた蓄熱運転タイムスケジュー
ルに従って、熱源機器２−１〜２−ｎの運転を制御す
る。

【００１４】図４は熱源機器制御装置１６のブロック図
である。熱源機器制御装置１６は、ＣＰＵ１６−１とＲ
ＯＭ１６−２とＲＡＭ１６−３とインターフェイス１６
−４〜１６−７とを備えている。ＣＰＵ１６−１は、イ
ンターフェイス１６−４，１６−５を介して与えられる
各種入力情報を得て、ＲＯＭ１６−２に格納されたプロ
グラムに従い、ＲＡＭ１６−３にアクセスしながら、各
種処理動作を行う。また、熱源機器制御装置１６には、
インターフェイス１６−７を介しててタッチパネル付き
のＬＣＤ表示部１９が接続されている。

【００１５】図３に熱源機器制御装置１６が熱源機器２
−１〜２−ｎの運転を制御する際の蓄熱運転タイムスケ
ジュールを示す。この例では、１日を夜間モードＴＭ
１、ピーク前モードＴＭ２、ピーク中モードＴＭ３、ピ
ーク後モードＴＭ４、残業モードＴＭ５および停止モー
ドＴＭ６に分け、これらモードＴＭ１〜ＴＭ６により蓄
熱運転タイムスケジュールを組む。

【００１６】なお、本実施の形態では、電気料金が割安
となる２２：００〜８：００までの夜間時間帯Ｔ１に対
応して夜間モードＴＭ１を、使用電力が制限される１
３：００〜１５：００までのピークカット時間帯Ｔ３に
対応してピーク中モードＴＭ３を、残業が行われる１
９：００〜２０：００までの残業時間帯Ｔ５に対応して
残業モードＴＭ５を定めており、夜間時間帯Ｔ１が終了
してからピークカット時間帯Ｔ３が始まるまでの時間帯
（ピーク前時間帯）Ｔ２に対応してピーク前モードＴＭ
２を、ピークカット時間帯Ｔ３が終了してから残業時間
帯Ｔ５が始まるまでの時間帯（ピーク後時間帯）Ｔ４に
対応してピーク後モードＴＭ４を、残業時間帯Ｔ５が終
了してから夜間時間帯Ｔ１が始まるまでの時間帯（停止
時間帯）Ｔ６に対応して停止モードＴＭ６を定めてい
る。

【００１７】また、ＲＡＭ１６−３には、図５（ａ），
（ｂ）に示すように、負荷モデルテーブルＴＡと予測負
荷率テーブルＴＢとが格納されている。負荷モデルテー
ブルＴＡには、１日の空調負荷パターンを平日と休日，
特別日の３つのタイプに分類し、平日の空調負荷パター
ンがＭ１として、休日の空調負荷パターンがＭ２とし
て、特別日の空調負荷パターンがＭ３として設定されて
いる。空調負荷パターンＭ１，Ｍ２，Ｍ３に対しては、
各タイプ毎に、空調時間帯中の所定時間毎（この例で
は、１時間毎）の設定空調負荷量からなる基準空調負荷
モデルが設定されている。

【００１８】すなわち、図３において、夜間時間帯Ｔ１
が終了してから残業時間帯Ｔ５が終了するまでの時間帯
Ｔ７を実空調時間帯とし、この実空調時間帯Ｔ７から残
業時間帯Ｔ５を除いた標準空調時間帯Ｔ８を空調時間帯
とし、空調負荷パターンＭ１，Ｍ２，Ｍ３の各タイプ毎
に、標準空調時間帯Ｔ８中の１時間毎の設定空調負荷量
からなる基準空調負荷モデルを設定している。

【００１９】予測負荷率テーブルＴＢには、平日の空調
負荷パターンＭ１に対する予測負荷率がｋ１として、休
日の空調負荷パターンＭ２に対する予測負荷率がｋ２と
して、特別日の空調負荷パターンＭ３に対する予測負荷
率がｋ３として設定されている。この場合、予測負荷率
ｋ１，ｋ２，ｋ３は、運用するに従って自動的に修正さ
れて行くが、運用開始前はｋ１＝ｋ２＝ｋ３＝１として
初期設定されている。

【００２０】また、ＲＡＭ１６−３には、図６（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示すような運転順序テーブルＴＣと機
器能力表ＴＤとが設定されている。ＣＰＵ１６−１は、
熱源機器２−１〜２−ｎの運転台数を制御する際、運転
順序テーブルＴＣと機器能力表ＴＤとから現在の要求熱
量を満たすような最小台数の運転機器の組合せを決定
し、図６（ｃ）に示すような運転指定表ＴＥの如く熱源
機器２−１〜２−ｎを起動する。

【００２１】〔蓄熱運転スケジュールに従う熱源機器の
蓄熱運転制御〕 〔夜間時間帯Ｔ１〕ＣＰＵ１６−１は、現時刻が夜間時
間帯Ｔ１に入ると、予測すべき当日（明日）の空調負荷
パターンがどのタイプに属するかを求め（図１に示すス
テップ１０１）、その求めたタイプの基準空調負荷モデ
ルおよび予測負荷率を負荷モデルテーブルＴＡおよび予
測負荷率テーブルＴＢより読み出す（ステップ１０２，
１０３）。すなわち、ＣＰＵ１６−１は、明日が平日で
あるのか休日であるのか特別日であるのかを判断し、平
日であれば空調負荷パターンＭ１の基準空調負荷モデル
および予測負荷率ｋ１を読み出し、休日であれば空調負
荷パターンＭ２の基準空調負荷モデルおよび予測負荷率
ｋ２を読み出し、特別日であれば空調負荷パターンＭ３
の基準空調負荷モデルおよび予測負荷率ｋ３を読み出
す。

【００２２】そして、ステップ１０２で読み出した基準
空調負荷モデルの１時間毎の設定空調負荷量にステップ
１０３で読み出した予測負荷率を乗ずることにより当日
の１時間毎の予測空調負荷量を求め、予測空調負荷モデ
ルを作成する（ステップ１０４）。そして、この作成し
た予測空調負荷モデルに基づき、蓄熱運転タイムスケジ
ュールを設定する（ステップ１０５）。

【００２３】蓄熱運転タイムスケジュールは、前述した
ように、夜間モードＴＭ１、ピーク前モードＴＭ２、ピ
ーク中モードＴＭ３、ピーク後モードＴＭ４、残業モー
ドＴＭ５および停止モードＴＭ６に分けられ、ＣＰＵ１
６−１は、夜間モードＴＭ１完了時点における蓄熱目標
Ａとして、Ａ＝ＭＩＮ（Ｋ，Ｌ＋Ｍ＋Ｎ＋Ｏ）を定める
（図７参照）。ここで、Ｋは蓄熱槽１の容量、Ｌは最小
蓄熱目標、Ｍは空調時間帯Ｔ８の開始時点からピークカ
ット時間帯Ｔ３の開始時点までの予測空調負荷熱量の総
和、Ｎはピークカット時間帯Ｔ３中の予測空調負荷熱量
の総和、Ｏはピークカット時間帯Ｔ３の終了時点から空
調時間帯Ｔ８の終了時点までの予測空調負荷熱量の総和
を示し、Ａ＝ＭＩＮ（Ｋ，Ｌ＋Ｍ＋Ｎ＋Ｏ）は「Ｋ」と
「Ｌ＋Ｍ＋Ｎ＋Ｏ」の何れか小さい方をＡとすることを
意味している。

【００２４】次に、ピーク前モードＴＭ２完了時点にお
ける蓄熱目標Ｂとして、Ｂ＝ＭＩＮ（Ｋ，Ｌ＋Ｎ＋Ｏ＊
Ｐ）を定める。ここで、Ｐはピークカット優先率Ｐ（０
≦Ｐ≦１）であり、このピークカット優先率Ｐについて
は後述する。

【００２５】次に、ピーク中モードＴＭ３完了時点にお
ける蓄熱目標ＣとしてＣ＝ＭＩＮ（Ｋ，Ｌ＋Ｏ＊Ｐ）
を、また、ピーク後モードＴＭ４完了時点における蓄熱
目標ＤとしてＤ＝ＭＩＮ（Ｋ，Ｌ）を定める。なお、最
小蓄熱目標Ｌは通常０とするが、クッションタンク的に
最低限確保したい蓄熱量があれば、その蓄熱量を最小蓄
熱目標Ｌとして定める。

【００２６】ＣＰＵ１６−１は、このようにして蓄熱運
転タイムスケジュールを設定した後、夜間時間帯Ｔ１の
終了時点で蓄熱量が蓄熱目標Ａとなるように熱源機器２
−１〜２−ｎの運転を制御する（ステップ１０６）。本
実施の形態では、夜間モードＴＭ１において、前詰め運
転と後詰め運転の選択が可能とされており、前詰め運転
では夜間モードＴＭ１の開始時刻に熱源機器２−１〜２
−ｎを全台起動し、蓄熱量が蓄熱目標Ａに到達するまで
運転する。蓄熱完了後も、蓄熱量が蓄熱目標Ａより一定
以上下回ったら、１台運転から台数制御を行う。後詰め
運転では、夜間モードＴＭ１の完了時刻に蓄熱量が蓄熱
目標Ａに到達するように全台運転を前提に運転開始時刻
を決定する。

【００２７】この場合、ＣＰＵ１６−１は、現在の蓄熱
量と蓄熱目標Ａとの比較を行うが、現在の蓄熱量は下記
（５）式にしたがって演算する。 冷水蓄熱量＝Σ〔｛（設定送水温度＋利用温度差）−槽内温度ｉ｝×蓄熱槽水 量ｉ〕×蓄熱効率×熱量換算係数 ・・・・（５） なお、この実施の形態では、熱源機器２−１〜２−ｎを
冷凍機とした場合、すなわち冷房を行う場合について説
明しているが、暖房を行う場合には、下記（６）式に従
って現在の蓄熱量を演算する。 温水蓄熱量＝Σ〔｛槽内温度ｉ−（設定送水温度＋利用温度差）｝×蓄熱槽水 量ｉ〕×蓄熱効率×熱量換算係数 ・・・・（６） また、氷蓄熱の場合には、下記（７）式に従って現在の
蓄熱量を演算する。この（７）式において、潜熱分蓄熱
量は、微差圧発信器等により入力された蓄熱槽水位（４
〜２０ｍＡ）を移動平均処理した値を折れ線テーブルで
スケジュール変換して求める。顕熱分蓄熱量は、槽内温
度を折れ線テーブルでスケジュール変換して求める。 蓄熱量＝潜熱分蓄熱量＋顕熱分蓄熱量 ・・・・（７）

【００２８】〔ピーク前時間帯Ｔ２〕ＣＰＵ１６−１
は、現時刻がピーク前時間帯Ｔ２に入ると,ピーク前時
間帯Ｔ２の終了時点で蓄熱量が蓄熱目標Ｂとなるように
熱源機器２−１〜２−ｎの運転台数を制御する。８：０
０の時点では、現在の蓄熱量が蓄熱目標Ａ＝Ｌ＋Ｍ＋Ｎ
＋Ｏとされ、現在の蓄熱量で空調時間帯Ｔ８の予想され
る全ての空調負荷に対応できるはずであるから、熱源機
器２−１〜２−ｎは全て停止している。

【００２９】ピーク前時間帯Ｔ２に入り、負荷機器６へ
冷水を供給しての空調制御が行われると、蓄熱槽１に貯
められている蓄熱量が消費されて行く。ＣＰＵ１６−１
は、ピーク前時間帯Ｔ２の終了時の蓄熱目標Ｂより現在
蓄熱されているべき蓄熱量の目標値（現在蓄熱目標）を
下記（８）式に従い１分周期で演算する。 現在蓄熱目標＝ピーク前モード負荷／（ピーク前モード終了時刻−ピーク前モ ード開始時刻）×（ピーク前モード終了時刻−現在時刻）＋ピーク前モード完了 時蓄熱目標・・・・（８）

【００３０】ピーク前時間帯Ｔ２において、現在の蓄熱
量が現在蓄熱目標以下になると、ＣＰＵ１６−１は現在
の蓄熱量ではピーク前時間帯Ｔ２の終了時に蓄熱目標Ｂ
を残すことができないと判断し、熱源機器２−１〜２−
ｎを動かして不足分を補う。この場合、ＣＰＵ１６−１
は、現在の蓄熱量と現在蓄熱目標とを比較し、図６
（ａ），（ｂ）に示した運転順序テーブルＴＣと機器能
力表ＴＤとを参照とし、不足分を満たすような最小台数
の運転機器の組合せを決定し、熱源機器２−１〜２−ｎ
の運転台数を制御する。これを追いかけ運転と呼ぶ。

【００３１】〔ピークカット時間帯Ｔ３〕ＣＰＵ１６−
１は、現時刻がピークカット時間帯Ｔ３に入ると、ピー
クカット時間帯Ｔ３の終了時点で蓄熱量が蓄熱目標Ｃと
なるように熱源機器２−１〜２−ｎの運転台数を制御す
る。この場合、ＣＰＵ１６−１は、ピークカット時間帯
Ｔ３の終了時の蓄熱目標Ｃより現在蓄熱目標を下記
（９）式に従い１分周期で演算する。 現在蓄熱目標＝ピーク中モード負荷／（ピーク中モード終了時刻−ピーク中モ ード開始時刻）×（ピーク中モード終了時刻−現在時刻）＋ピーク中モード完了 時蓄熱目標・・・・（９）

【００３２】ピークカット時間帯Ｔ３において、現在の
蓄熱量が現在蓄熱目標以下になると、ＣＰＵ１６−１は
現在の蓄熱量ではピークカット時間帯Ｔ３の終了時に蓄
熱目標Ｃを残すことができないと判断し、熱源機器２−
１〜２−ｎのうち起動可能な機器を選択し、運転台数を
制御する。

【００３３】〔ピーク後時間帯Ｔ４〕ＣＰＵ１６−１
は、現時刻がピーク後時間帯Ｔ４に入ると、ピーク後時
間帯Ｔ４の終了時点で蓄熱量が蓄熱目標Ｄとなるように
熱源機器２−１〜２−ｎの運転台数を制御する。この場
合、ＣＰＵ１６−１は、ピーク後時間帯Ｔ４の終了時の
蓄熱目標Ｄより現在蓄熱目標を下記（１０）式に従い１
分周期で演算する。 現在蓄熱目標＝ピーク後モード負荷／（ピーク後モード終了時刻−ピーク後モ ード開始時刻）×（ピーク後モード終了時刻−現在時刻）＋ピーク後モード完了 時蓄熱目標・・・・（１０）

【００３４】ピーク後時間帯Ｔ４において、現在の蓄熱
量が現在蓄熱目標以下になると、ＣＰＵ１６−１は現在
の蓄熱量ではピーク後時間帯Ｔ４の終了時に蓄熱目標Ｄ
とならないと判断し、熱源機器２−１〜２−ｎの運転台
数を制御する。

【００３５】但し、ピークカット時間帯Ｔ３では使用電
力が制限されるため、熱源機器２−１〜２−ｎの運転台
数が制約を受ける。そこで、本実施の形態では、ピーク
カット優先率Ｐ（０≦Ｐ≦１）を定め、蓄熱目標Ｂおよ
びＣを決定する際にこのピークカット優先率Ｐをピーク
後時間帯Ｔ４における予測空調負荷熱量Ｏに乗ずること
によって、熱源機器２−１〜２−ｎをピークカット時間
帯Ｔ３の前または後のどちらに重点的に運転するかを定
めるようにしている。ピークカット優先率Ｐはピークカ
ット時間帯Ｔ３の終了時点で残っている蓄熱量をピーク
後時間帯Ｔ４において熱源機器２−１〜２−ｎをフルに
運転した場合の能力のどのくらいにするかを示す。

【００３６】例として、Ａ＝１０００ＲＴｈ、Ｍ＝１０
００ＲＴｈ、Ｎ＝２００ＲＴｈ、Ｏ＝８００ＲＴｈ、ピ
ーク後時間帯Ｔ４で熱源機器２−１〜２−ｎが得られる
最大能力＝８００ＲＴｈとし、ピークカット時間帯Ｔ３
において熱源機器２−１〜２−ｎの運転が全て禁止され
るものとした場合のＰ＝０，Ｐ＝０．５，Ｐ＝１とした
時の蓄熱量の変化を図８に示す。この場合の各時点での
蓄熱量の残高および収支を図９に示す。

【００３７】Ｐ＝０とした時には、ピーク後時間帯Ｔ４
の完了時点で残蓄熱を生じる可能性は最も低いが、ピー
クカット時間帯Ｔ３で蓄熱不足になる危険性が最も高
い。Ｐ＝１とした時は、ピークカット時間帯Ｔ３で蓄熱
不足になる可能性は最も低いが、ピーク後時間帯Ｔ４の
終了時点で残蓄熱を生じる可能性が最も高い。Ｐ＝０．
５の時は、Ｐ＝１とＰ＝０の両方の中間の特性を持つ。
ピーク後時間帯Ｔ４の終了時点での残蓄熱の発生とピー
クカート時間帯Ｔ３での蓄熱不足の問題をどちらをどの
程度重視するかによって適当なピークカット優先率Ｐを
選択する。

【００３８】すなわち、本実施の形態では、ピーク後時
間帯Ｔ４の終了時点での残蓄熱の問題とピークカット時
間帯Ｔ３での蓄熱不足によって生じる問題を相対的にど
の程度重視するかを示す指標であるピークカット優先率
Ｐを導入し、これをオペレータが選択することで、蓄熱
運転スケジュールにおける各時点での目標蓄熱量が求め
られるので、経験の浅いオペレータでも蓄熱運転制御を
適切に行うことができる。従来においては、ピークカッ
ト時間帯Ｔ３の前後でそれぞれどの程度分担させるかを
決定するための有力な指標が無かったので、オペレータ
の経験に頼らざるを得ず、熟練したオペレータでないと
適切な蓄熱運転タイムスケジュールを決めることができ
なかった。これに対して、本実施の形態では、ピークカ
ット優先率Ｐという有力な指標があるので、経験の浅い
オペレータでも適切な蓄熱運転タイムスケジュールを決
めることができる。なお、Ｐ＝１の場合をピークカット
保障重視型、Ｐ＝０の場合を残蓄熱防止重視型、Ｐ＝
０．５の場合を放熱一定型と呼ぶ。

【００３９】〔残業時間帯Ｔ５、停止時間帯Ｔ６〕ＣＰ
Ｕ１６−１は、現時刻が残業時間帯Ｔ５に入ると、蓄熱
量が最小蓄熱目標Ｌ以下である場合、熱源機器２−１〜
２−ｎを１台運転から複数台運転制御する。現時刻が停
止時間帯Ｔ６に入ると、熱源機器２−１〜２−ｎを全て
停止させる。

【００４０】〔蓄熱運転制御の評価〕ＣＰＵ１６−１
は、空調時間帯（標準空調時間帯）Ｔ８の終了時の蓄熱
量に基づき、蓄熱運転制御の評価を行う（ステップ１０
７）。標準空調時間帯Ｔ８の終了時の蓄熱量が最小蓄熱
目標Ｌより所定値以上大きい場合、残蓄熱発生と判断し
て、ステップ１０３で読み出した現在の予測負荷率から
所定値α（α＞０）を差し引いた値を新たな予測負荷率
とし、この新たな予測負荷率をそれまでの予測負荷率に
代えて予測負荷率テーブルＴＢに書き込む（ステップ１
０８）。

【００４１】標準空調時間帯Ｔ８中の蓄熱量が最小蓄熱
目標Ｌより小さいときの時間の合計値が所定値以上であ
る場合、または標準空調時間帯Ｔ８中の熱源機器２−１
〜２−ｎの運転時間の合計が所定値以上で且つ当日の夜
間蓄熱目標Ａが蓄熱可能量より小さい場合、蓄熱不足発
生と判断して、現在の予測負荷率に所定値β（β＞０）
を加算した値を新たな予測負荷率とし、この新たな予測
負荷率をそれまでの予測負荷率に代えて予測負荷率テー
ブルＴＢに書き込む（ステップ１０８）。なお、蓄熱槽
１を消防用水に使用する場合など、熱源機器２−１〜２
−ｎの能力に対して蓄熱槽１が大きく最大運転を行って
も蓄熱槽を満杯にできないケースがあるため、蓄熱槽容
量とは別に蓄熱可能量という概念を用いている。

【００４２】図１０はＬＣＤ表示部１９における第１の
表示例を示す図である。ＣＰＵ１６−１は、オペレータ
からの要求に応えて、当日の１時間毎の予測空調負荷熱
量と当日の１時間毎の実空調負荷熱量とをグラフ化して
同一画面上に表示する。これにより、空調負荷熱量の予
測が実際の値にマッチングしているかどうかについて、
オペレータが視覚的に判断することができる。なお、図
１０において、Ｒ−１，Ｒ−２は熱源機器（冷凍機）の
運転状態を示し、黒部分が起動されている状態を示し、
白部分が停止状態を示している。

【００４３】図１１はＬＣＤ表示部１９における第２の
表示例を示す図である。ＣＰＵ１６−１は、オペレータ
からの要求に応えて、当日の１時間毎の蓄熱目標と当日
の１時間毎の実蓄熱量とをグラフ化して同一画面上に表
示する。これにより、蓄熱目標に基づく熱源機器の蓄熱
運転制御がうまくいっているか否かについて、オペレー
タが視覚的に判断することができる。

【００４４】図１２に事務所における８月の平日の時刻
別冷房負荷を示す。このような冷房負荷から事務所にお
ける夏季の平日の空調負荷パターンを求め、その基準空
調負荷モデルを作成する。同様にして、事務所における
夏季の休日や特別日の空調負荷パターンを求め、その基
準空調負荷モデルを作成する。

【００４５】図１３に事務所における２月の平日の時刻
別暖房負荷を示す。上述した実施の形態では、熱源機器
２−１〜２−ｎを冷凍機とし冷房を行う場合について説
明したが、熱源機器２−１〜２−ｎを加熱機として暖房
を行う場合には、図１３に示したような暖房負荷から事
務所における冬季の平日の空調負荷パターンを求め、そ
の基準空調負荷モデルを作成する。同様にして、事務所
における冬季の休日や特別日の空調負荷パターンを求
め、その基準空調負荷モデルを作成する。

【００４６】冷房と暖房の両方を行うことができる蓄熱
システムでは、夏季と冬季の両方の平日や休日，特別日
の基準空調負荷モデルを作成し、ＲＡＭ１６−３中に格
納しておく。そして、これら基準空調負荷モデルより予
測すべき当日の空調負荷パターンが属するタイプの基準
空調負荷モデルを選択し、予測負荷率を乗ずることによ
って当日の予測負荷量を求める。

【００４７】図１４に病院における８月の平日の時刻別
冷房負荷を示す。図１５にホテルにおける８月の平日の
時刻別冷房負荷を示す。このように、施設によってもそ
の空調負荷パターンは異なり、各種の施設に適用する場
合には、施設毎に基準空調負荷モデルを作成し、ＲＡＭ
１６−３中に格納しておく。

【００４８】

【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、例えば、予測すべき当日が平日である場
合、平日の基準空調負荷モデルが選択され、この選択さ
れた基準空調負荷モデルの所定時間毎の設定空調負荷熱
量に予測負荷率が乗じられて、当日の所定時間毎の予測
負荷熱量が求められ、予測すべき当日が休日である場
合、休日の基準空調負荷モデルが選択され、この選択さ
れた基準空調負荷モデルの所定時間毎の設定空調負荷熱
量に予測負荷率が乗じられて、当日の所定時間毎の予測
負荷熱量が求められ、平日や特異日、季節の違いなどに
拘わらず、簡単かつ正確な空調負荷予測を行って、熱源
機器を効率よく運転することができるようになる。

【００４９】

【００５０】また、本発明によれば、空調時間帯中に使
用電力のピークカット時間帯を予め設定すると共にピー
クカット優先率Ｐ（０≦Ｐ≦１）を予め設定し、空調時
間帯開始時点の蓄熱目標Ａ，ピークカット時間帯開始時
点の蓄熱目標Ｂ，ピークカット時間帯終了時点の蓄熱目
標Ｃ，空調時間帯終了時点の蓄熱目標ＤをＡ＝ＭＩＮ
（Ｋ，Ｌ＋Ｍ＋Ｎ＋Ｏ）、Ｂ＝ＭＩＮ（Ｋ，Ｌ＋Ｎ＋Ｏ
＊Ｐ）、Ｃ＝ＭＩＮ（Ｋ，Ｌ＋Ｏ＊Ｐ）、Ｄ＝ＭＩＮ
（Ｋ，Ｌ）として求め、この求めた蓄熱目標Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄに基づき空調時間帯中における熱源機器の蓄熱運
転制御を行うようにしたので、Ｐ＝１の場合をピークカ
ット保障重視型、Ｐ＝０の場合を残蓄熱防止重視型、Ｐ
＝０．５の場合を放熱一定型とするなどして、ピーク後
時間帯の完了時点での残蓄熱の問題とピークカット時間
帯での蓄熱不足によって生じる問題を発生させないこと
の２点を両立させながら、各時点の蓄熱運転すべき熱源
機器の運転台数の制御を自動で行わせることが可能とな
る。また、この場合、ピークカット優先率Ｐという有力
な指標があるので、経験の浅いオペレータでも適切な蓄
熱運転タイムスケジュールを決めることができる。

【００５１】また、本発明によれば、当日の所定時間毎
の蓄熱目標と当日の所定時間毎の実蓄熱量とをグラフ化
して同一画面上に表示するようにしたので、蓄熱目標に
基づく熱源機器の蓄熱運転制御がうまくいっているか否
かについて、オペレータが視覚的に判断することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図２に示した蓄熱システムにおける熱源機器
制御装置での蓄熱運転スケジュールに従う熱源機器の蓄
熱運転制御動作を説明するフローチャートである。

【図２】 本発明に係る蓄熱運転制御方法が適用された
蓄熱システムの計装図である。

【図３】 この蓄熱システムの熱源機器制御装置が熱源
機器の運転を制御する際の蓄熱運転タイムスケジュール
を示す図である。

【図４】 この蓄熱システムの熱源機器制御装置のブロ
ック図である。

【図５】 この熱源機器制御装置で用いられる負荷モデ
ルテーブルおよび予測負荷率テーブルを示す図である。

【図６】 この熱源機器制御装置で用いられる運転順序
テーブルおよび機器能力表ならびに運転指定表を示す図
である。

【図７】 蓄熱運転タイムスケジュールにおける蓄熱目
標の設定状況を示す図である。

【図８】 Ｐ＝０，Ｐ＝０．５，Ｐ＝１とした時の蓄熱
量の変化を例示する図である。

【図９】 図８における各時点での蓄熱量の残高および
収支を示す図である。

【図１０】 ＬＣＤ表示部における第１の表示例を示す
図である。

【図１１】 ＬＣＤ表示部における第２の表示例を示す
図である。

【図１２】 事務所における８月の平日の時刻別冷房負
荷を示す図である。

【図１３】 事務所における２月の平日の時刻別暖房負
荷を示す図である。

【図１４】 病院における８月の平日の時刻別冷房負荷
を示す図である。

【図１５】 ホテルにおける８月の平日の時刻別冷房負
荷を示す図である。

【符号の説明】

１…蓄熱槽、２−１〜２−ｎ…熱源機器、３−１〜３−
ｎ，９…ポンプ、４，５…ヘッダ、６…負荷機器、７…
往水管路、８…還水管路、１０，１１，１３，１４−１
〜１４−ｍ…温度計、１２…流量計、１５…空調制御装
置、１６…熱源機器制御装置、１６−１…ＣＰＵ、１６
−２…ＲＯＭ、１６−３…ＲＡＭ、１６−４〜１６−７
…インターフェイス、１７…上位装置、１８…伝送路、
１９…ＬＣＤ表示部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鴨志田 知子 東京都渋谷区渋谷２丁目12番19号 株式 会社 山武内 (56)参考文献 特開 平９−273795（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−110147（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−300167（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−264584（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−141929（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−288376（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−35400（ＪＰ，Ａ) 特公 平７−117260（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 11/02 102

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １日の空調負荷パターンを複数種のタイ
   プに分類し、 各タイプ毎に空調時間帯中の所定時間毎の設定空調負荷
   熱量からなる基準空調負荷モデルを設定し、 これら基準空調負荷モデルより予測すべき当日の空調負
   荷パターンが属するタイプの基準空調負荷モデルを選択
   し、 この選択した基準空調負荷モデルの所定時間毎の設定空
   調負荷熱量に所定の条件に従って求められる予測負荷率
   を乗ずることにより当日の所定時間毎の予測空調負荷熱
   量を求め、 この求めた予測空調負荷熱量に基づいて熱源機器を蓄熱
   運転制御する蓄熱運転制御方法であって、 前記空調時間帯中に使用電力のピークカット時間帯を予
   め設定すると共にピークカット優先率Ｐ（０≦Ｐ≦１）
   を予め設定し、 前記空調時間帯開始時点の蓄熱目標Ａ，前記ピークカッ
   ト時間帯開始時点の蓄熱目標Ｂ，前記ピークカット時間
   帯終了時点の蓄熱目標Ｃ，前記空調時間帯終了時点の蓄
   熱目標Ｄを下記（１）〜（４）式により求め、この求め
   た蓄熱目標Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに基づき前記空調時間帯中に
   おける熱源機器の蓄熱運転制御を行うようにした ことを特徴とする蓄熱運転制御方法 。Ａ＝ＭＩＮ（Ｋ，Ｌ＋Ｍ＋Ｎ＋Ｏ） ・・・・（１） Ｂ＝ＭＩＮ（Ｋ，Ｌ＋Ｎ＋Ｏ＊Ｐ） ・・・・（２） Ｃ＝ＭＩＮ（Ｋ，Ｌ＋Ｏ＊Ｐ） ・・・・（３） Ｄ＝ＭＩＮ（Ｋ，Ｌ） ・・・・（４） 但し、Ｋ：蓄熱槽容量、Ｌ：最小蓄熱目標、Ｍ：空調時
   間帯開始時点からピークカット時間帯開始時点までの予
   測空調負荷熱量の総和、Ｎ：ピークカット時間帯中の予
   測空調負荷熱量の総和、Ｏ：ピークカット時間帯終了時
   点から空調時間帯終了時点までの予測空調負荷熱量の総
   和。
2. 【請求項２】 請求項１において、当日の所定時間毎の
   蓄熱目標と当日の所定時間毎の実蓄熱量とをグラフ化し
   て同一画面上に表示するようにしたことを特徴とする蓄
   熱運転制御方法。