JP3846850B2

JP3846850B2 - Cooling mechanism and control method thereof

Info

Publication number: JP3846850B2
Application number: JP2001093585A
Authority: JP
Inventors: 部尚樹刑
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2021-03-28
Also published as: JP2002295882A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は吸収冷温水機と氷蓄熱槽とを組み合わせた空調システム或いは冷房機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１で示す様に、吸収冷温水機１０と、電動ヒートポンプ１で冷却される氷蓄熱槽１２とを組み合わせた冷房システムが存在する。
吸収冷温水機１０は、その出口温度ＴＡが高温であるほど、蒸発器３０の蒸発温度が高くなり、効率が向上する。
【０００３】
一方、氷蓄熱槽１２は、その出口温度(冷水出口温度ＴＢ)を低温にすることが可能であり、冷水の入り温度と出温度との差を大きくすること(冷水大温度差)が出来る。そして、「冷水大温度差」が可能となる結果として、冷水流量を減少しても冷房負荷に対処することが可能となり、冷水ポンプ容量を小さく出来ると共に、冷水配管系を小径化することが出来て、しかも、冷水搬送動力を節減することが出来る、というメリットがある。
【０００４】
ここで、図１１で示す様な冷房システムにおいて、吸収冷温水機１０入口温度ＴＩと氷蓄熱槽１２出口温度ＴＢとが一定であっても、吸収冷温水機１０の出口温度ＴＡの値により、制御が種々に変化する。従って、合目的的な最適制御を実行するに際しては、出口温度ＴＡの数値、換言すれば、吸収冷温水機１０側で降温するべき温度差と、氷蓄熱槽１２側で降温するべき温度差とを制御する必要がある。
なお、本明細書において、吸収冷温水機１０側で降温するべき温度差と、氷蓄熱層１２側で降温するべき温度差との割合を、「分担割合」と記述する場合がある。
【０００５】
しかし、従来の冷房システムでは、この様な分担割合、或いは吸収器出口側の温度等を制御するものは存在せず、吸収冷温水機側で降温するべき温度差と氷蓄熱槽側で降温するべき温度差との割合（分担割合）は、何等制御されないのが実情である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来技術に鑑みて提案されたものであり、上述の分担割合を制御して、合目的的な制御を実行することが出来る様な冷房機構及びその制御方法の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の冷房機構は、吸収冷温水機（１０）と、蓄熱槽（２：例えば氷蓄熱槽）と、吸収冷温水機（１０）の作動に必要なエネルギの消費量（Ｑ、Ｗ１）を計測するエネルギ消費量計測手段（流量計３２、消費電力センサ１１）と、蓄熱槽（２）の作動に必要なエネルギの消費量を計測するエネルギ消費量計測手段（消費電力センサ１２）と、制御手段（７０）とを備え、制御手段（７０）は、吸収冷温水機（１０）及び蓄熱槽（２）が作動するのに必要なエネルギ消費量のコストが最小となる様に、吸収冷温水機（１０）側で降温するべき温度差と蓄熱槽（２）側で降温するべき温度差との割合（分担割合）を決定する機能を備えている（請求項１：図１、図２）。
【０００８】
この様な冷房機構を制御する本発明の制御方法は、吸収冷温水機（１０）と、蓄熱槽（２）とを有する冷房機構の制御方法において、吸収冷温水機（１０）の作動に必要なエネルギ（Ｑ，Ｗ１）の消費量を計測する工程（Ｓ１）と、蓄熱槽（２）の作動に必要なエネルギの消費量（Ｗ２）を計測する工程（Ｓ１）と、吸収冷温水機（１０）及び蓄熱槽（２）が作動するのに必要なエネルギ消費量のコストが最小となる様に、吸収冷温水機側で降温するべき温度差と氷蓄熱槽側で降温するべき温度差との割合を決定する工程（Ｓ３）、とを有している（請求項６：図１、図２）。
【０００９】
また、本発明の冷房機構は、吸収冷温水機（１０）と、蓄熱槽（２）と、吸収冷温水機（１０）の作動に必要なエネルギの消費量（Ｑ，Ｗ１）を計測するエネルギ消費量計測手段（流量計３２、消費電力センサ１１）と、蓄熱槽（２）の作動に必要なエネルギの消費量（Ｗ２）を計測するエネルギ消費量計測手段（消費電力センサ１２）と、制御手段（８０）とを備え、制御手段（８０）は、吸収冷温水機（１０）及び蓄熱槽（２）が作動するのに必要な１次エネルギの消費量（Ｑと、Ｗ１及びＷ２の１次エネルギ消費量換算値）が最小となる様に、吸収冷温水機（１０）側で降温するべき温度差と蓄熱槽（２）側で降温するべき温度差との割合（分担割合）を決定する機能を備えている（請求項２：図３、図４）。
【００１０】
この様な冷房機構を制御する本発明の制御方法は、吸収冷温水機（１０）と、蓄熱槽（２）とを有する冷房機構の制御方法において、吸収冷温水機（１０）の作動に必要なエネルギの消費量（Ｑ，Ｗ１）を計測する工程（Ｓ１１）と、蓄熱槽（２）の作動に必要なエネルギ（Ｗ２）の消費量を計測する工程（Ｓ１１）と、吸収冷温水機（１０）及び蓄熱槽（２）が作動するのに必要な１次エネルギ消費量が最小となる様に、吸収冷温水機（１０）側で降温するべき温度差と蓄熱槽（２）側で降温するべき温度差との割合（分担割合）を決定する工程（Ｓ１３）、とを有している（請求項７：図３、図４）。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１０を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
【００１８】
図１、図２は本発明の第１実施形態の全体構成を示す模式図、及び、制御フローチャートである。
図１において、本発明の冷房機構は、大きなユニット単位としては、吸収冷温水機１０と、氷蓄熱槽２と、電動ヒートポンプ１と、冷房負荷Ｌ、冷房機構を制御する制御手段７０、とにより構成されている。
【００１９】
前記電動ヒートポンプ１は冷媒を冷却すると共に、冷却された冷媒を冷媒ライン３Ｉ、３Ｏを介して前記氷蓄熱槽２との間で循環させる。
また、前記氷蓄熱槽２と、前記冷房負荷Ｌと、前記吸収冷温水機１０（詳しくは、後述する吸収冷温水機１０内に設けられた蒸発器３０）は冷水循環ラインＬＬ１、ＬＬ２、ＬＬ（蒸発器３０内に内装されたライン）、ＬＬ３によりループ状に各々が接続されて、内部を冷房用冷水が循環するように構成されている。
また、冷水循環ラインＬＬ２、には冷水を循環させるための冷水ポンプ２７ｂが介装されている。
【００２０】
吸収冷温水機１０は、蒸発器３０と、吸収器２６と、凝縮器２８と、再生器２３と、これらを接続し且つ内部に熱交換流体（或いは吸収溶液、冷媒）を流過させる循環ラインＬ１、Ｌ２３、Ｌ４７、Ｌ８、Ｌ９と、溶液ポンプ２７ａとにより構成されている。
【００２１】
冷房負荷Ｌに供給されて温まった冷水は、吸収冷温水機１０の前記蒸発器３０の冷水ラインＬＬを流過する際に、液相冷媒により気化熱（潜熱）を奪われて冷却され、前記氷蓄熱槽２に戻される。
【００２２】
制御系統は、計測手段である消費電力センサ１１、１２、１３、温度センサ１４、ガス流量計３２、及び、制御手段７０と、各計測手段と制御手段７０を接続する信号ラインＳＳ１〜ＳＳ５、とによって構成される。
【００２３】
消費電力センサ１１は、吸収器２６から再生器２３に連通する吸収溶液（熱交換流体）の循環ラインＬ１に介装されて、吸収溶液を循環する溶液ポンプ２７ａの消費電力Ｗ１を計測する。
【００２４】
消費電力センサ１２は、電動ヒートポンプ１の消費電力Ｗ２を計測する。
消費電力センサ１３は、前記冷水循環ラインＬＬ２に内装された冷水ポンプ２７ｂの消費電力Ｗ３を計測する。
【００２５】
温度センサ１４は、前記吸収冷温水機１０の（蒸発器３０）出口側に介装されて、吸収冷温水機１０から出てくる冷水の温度ＴＡを計測している。
そして、ガス流量計３２は、再生器２３で吸収溶液を加熱するバーナ３１で消費される燃料ガスの消費量Ｑを計測する。
【００２６】
制御信号ラインＳＳ１は、前記消費電力センサ１１と前記制御手段７０を接続し、消費電力センサ１１によって計測された消費電力情報Ｗ１と、各センサからの入力情報に基づき制御手段７０が判断した溶液ポンプ２７ａの運転指令情報の授受を行う。
【００２７】
制御信号ラインＳＳ２は、前記消費電力センサ１２と前記制御手段７０を接続し、消費電力センサ１２によって計測された消費電力情報Ｗ２と、各センサからの入力情報に基づき制御手段７０が判断した電動ヒートポンプ１の運転指令情報の授受を行う。
【００２８】
制御信号ラインＳＳ３は、前記消費電力センサ１３と前記制御手段７０を接続し、消費電力センサ１３によって計測された消費電力情報Ｗ３と、各センサからの入力情報に基づき制御手段７０が判断した冷水ポンプ２７ｂの運転指令情報の授受を行う。
【００２９】
制御信号ラインＳＳ４は、前記温度センサ１４と前記制御手段７０を接続し、温度センサ１４によって計測された前記吸収冷温水機１０の（蒸発器３０）出口の冷水温度情報ＴＡを前記制御手段に送る。
【００３０】
制御信号ラインＳＳ５は前記流量計３２と前記制御手段７０を接続し、流量計３２によって計測された燃料ガスの消費量Ｑと、各センサからの入力情報に基づき制御手段７０が判断したガス供給量制御信号の授受を行う。
【００３１】
前記制御手段７０は、吸収冷温水機１０の出口温度ＴＡを制御することにより、冷房機構全体のエネルギ消費量コストが最小となる様に、前記吸収冷温水機１０側で降温するべき温度差と前記蓄熱槽２側で降温するべき温度差との分担割合を決定（制御）する機能を備えている。
【００３２】
吸収冷温水機１０の出口温度ＴＡを調節・制御するに当たっては、溶液ポンプ２７ａの流量（Ｗ１を制御）、バーナ３１の燃料ガス消費量（Ｑを制御）、電動ヒートポンプ１の冷熱媒体（例えばブライン）循環量（Ｗ２を制御）、等を制御して行なう。
【００３３】
次に図２を用いて（図１をも参照して）、第１実施形態の冷房機構の制御を説明する。
図２において、制御を開始して、ステップＳ１において、ガス流量計３２によりバーナ３１の燃料（ガス）消費量Ｑを計測し、消費電力センサ１１によって溶液ポンプ２７ａの消費電力Ｗ１を、消費電力センサ１２によって電動ヒートポンプ１の消費電力Ｗ２を、消費電力センサ１３によって冷水ポンプ２７ｂの消費電力Ｗ３を、各々検出する。
【００３４】
ステップＳ２に進み、その時点での電気料金、ガス料金、その他コストの単位料金を制御装置７０に入力する。
【００３５】
ステップ３に進み、制御装置７０は、ステップＳ１およびステップＳ２の情報に基づきマップ、特性曲線、特性を示す数式などにより合計コストが最低となるＴＡを決定する。この時のＴＡの値をＴＡＭＩＮとする。
【００３６】
ステップＳ４に進み、制御装置７０は、前記吸収冷温水機１０の冷水の温度ＴＡが目標値ＴＡＭＩＮに近づく様にガス流量Ｑ、及びエネルギ消費量Ｗ１、Ｗ２を制御する。
【００３７】
次のステップＳ５において制御手段７０は吸収冷温水機１０の冷水の温度ＴＡがＴＡＭＩＮに達したか否かを判断する。
温度ＴＡがＴＡＭＩＮに達しない場合には（ステップＳ５においてＮＯ）、ステップＳ４に戻り、温度ＴＡがＴＡＭＩＮに達した場合には（ステップＳ５においてＹＥＳ）、制御を終了する。
【００３８】
尚、ステップＳ３において冷房負荷Ｌ、吸収冷温水機１０、氷蓄熱槽２間で冷水を循環させる冷水ポンプ２７ｂの消費電力Ｗ３も、（コスト削減の対象として）計測されるパラメータ或いは制御パラメータに含める場合が有る。
【００３９】
係る構成を具備する第１実施形態によれば、吸収冷温水機側で降温するべき温度差と、氷蓄熱槽側で降温するべき温度差との割合を制御出来るため、吸収冷温水機及び氷蓄熱槽が作動するのに必要なエネルギコストを最小に出来る。
【００４０】
本発明の第２実施形態を図３（全体構成を示す模式図）、図４（制御フローチャート）を用いて説明する。
後述するように、第２実施形態の制御は第１実施形態の制御とは異なるので、図３の制御手段８０は、図１の制御手段７０とは異なっている。
その他の構成については、図３の実施形態と図１の実施形態とは同様である。
【００４１】
次に、制御に関して、図４のフローチャートを用いて図３を参照して説明する。
尚、本発明の第２実施形態は、図３において電動ヒートポンプ１、吸収冷温水機１０の１次エネルギ消費量が最小となる様に制御するものである。
【００４２】
図４において、制御を開始して、ステップＳ１１において、ガス流量計３２によりバーナ３１の燃料（ガス）消費量Ｑを計測し、消費電力センサ１１によって溶液ポンプ２７ａの消費電力Ｗ１を、消費電力センサ１２によって電動ヒートポンプ１の消費電力Ｗ２を、消費電力センサ１３によって冷水ポンプ２７ｂの消費電力Ｗ３を、各々検出する。
【００４３】
ステップＳ１２において、制御手段８０は燃料ガス消費量Ｑと、消費電力Ｗ１、Ｗ２（Ｗ３も包含する場合有り）の合計を１次エネルギ消費量に換算した数値との総和ｆ（Ｑ、Ｗ）を決定する。
ここで、Ｗ＝Ｗ１＋Ｗ２＋（Ｗ３）
【００４４】
次のステップＳ１３において、制御手段８０は前記１次エネルギ消費の総和ｆ（Ｑ、Ｗ）が最小となる様に、吸収冷温水機１０の出口温度ＴＡ（ＴＡ：ＴＡＣＭＩＮ）を決定する。
【００４５】
そして、次のステップＳ１４に進み、制御手段８０は吸収冷温水機１０の出口温度ＴＡが目標値ＴＡＣＭＩＮに近づく様にガス流量Ｑ、及びエネルギ消費量Ｗ１、Ｗ２（要すればＷ３も）を制御する。
【００４６】
次のステップＳ１５において制御手段８０は吸収冷温水機１０の冷水の温度が、ＴＡＣＭＩＮに達したか否かを判断する。
温度ＴＡがＴＡＣＭＩＮに達しない場合には（ステップＳ１５においてＮＯ）、ステップＳ１４に戻り、温度ＴＡがＴＡＣＭＩＮに達した場合には（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、制御を終了する。
【００４７】
係る構成を具備する第１実施形態によれば、吸収冷温水機側で降温するべき温度差と、氷蓄熱槽側で降温するべき温度差との割合を制御出来るため、吸収冷温水機及び氷蓄熱槽が作動するのに必要な消費エネルギそのものを最小に出来る。
【００４８】
本発明の第３実施形態を図５（全体構成を示す模式図）、図６、図７、（共に制御フローチャート）を用いて説明する。
全体構成（図５）は第１実施形態（図１）に対して、制御の内容は異なるので制御手段９０の構成が図１の制御手段７０とは異なっている。それに加えて、計測手段の一部が異なっている。
その他の構成については、第３実施形態と第１実施形態とは同様である。以下において、主として、第１実施形態とは異なる点について説明する。
【００４９】
図５において、冷水循環ラインＬＬ１の氷蓄熱槽２の出口近傍には第２の温度センサー１５が介装されており冷水の氷蓄熱槽２の出口温度ＴＢを検出している。そして、該第２の温度センサ１５と制御手段９０は信号ラインＳＳ６で接続されており、検出された温度ＴＢは前記制御手段９０に送られている。
【００５０】
一方、冷房負荷Ｌには負荷センサ４３が設けられており冷房負荷を検出している。そして、該負荷センサ４３と制御手段９０は信号ラインＳＳ７によって接続されており、検出された冷房負荷Ｌは前記制御手段９０に送られている。
なお、図５の実施形態では、冷水ポンプ２７ｂに設けられた消費電力センサ１３の計測結果は、制御パラメータとしては用いない。
【００５１】
本実施形態では、吸収冷温水機１０の出口温度ＴＡ（温度センサ１４によって計測されている）は固定であり、前記氷蓄熱槽２の出口温度ＴＢを、冷房負荷Ｌに対応して、変動（主として上昇）させる制御を行うのもである。
【００５２】
次に、制御に関して、図６、７のフローチャートを用いて図５を参照して説明する。
【００５３】
図６は、冷水出口温度ＴＢを冷房負荷ＴＬに対応する温度（目標温度）ＴＢＬに近づける制御である。図６で制御を開始して、ステップＳ２１において、負荷センサ４３により冷房負荷ＴＬを検出する。
【００５４】
ステップＳ２２に進み、冷房負荷ＴＬに対応する冷水出口温度ＴＢＬを決定し、次のステップＳ２３に進む。
ステップＳ２３において、冷水出口温度ＴＢが目標温度ＴＢＬとなるように電動ヒートポンプ１を制御する。
【００５５】
次のステップＳ２４では、第２の温度センサ１５により冷水出口温度ＴＢを計測する。つぎに、ステップＳ２５に進み、制御手段９０は冷水出口温度ＴＢが目標値ＴＢＬに達したか否かを判断する。
冷水出口温度ＴＢが目標値ＴＢＬに達した場合は（ステップＳ２５においてＹＥＳ）、制御を終了して、目標値ＴＢＬに達していない場合は（ステップＳ２５においてＮＯ）、ステップＳ２１に戻り制御を繰り返す。
【００５６】
係る構成及び制御を具備する第３実施形態では、目標値ＴＢＬは冷房に必要最小限の値とすることが出来るため、過冷却とならず、氷蓄熱槽１２の負担が非常に小さくなる。
また、吸収冷温水機を安定した負荷で稼動させることが出来る。
【００５７】
本発明の第４実施形態を図８（全体構成を示す模式図）、図９（制御フローチャート）を用いて説明する。
【００５８】
図８の実施形態の制御内容は、図１の実施形態における制御とは異なるので、図８の制御手段１００の構成は、図１の制御手段７０とは異なっている。また、図８の実施形態で用いる計測手段も、図１の実施形態とは異なっている。
図８の実施形態におけるその他の構成は、第１実施形態（図１）の構成と同様である。以下において、図８、図９の実施形態が、図１の実施形態に対して異なる点を主に説明する。
【００５９】
図８において、冷水循環ラインＬＬ１の氷蓄熱槽２の出口近傍には第２の温度センサー１５が介装されており、冷水の氷蓄熱槽２の出口温度ＴＢを検出している。そして、該第２の温度センサ１５と制御手段１００は信号ラインＳＳ６で接続されており、検出された温度ＴＢは前記制御手段１００に送られている。
【００６０】
更に、冷水循環ラインＬＬ２の吸収冷温水機１０の入口近傍には第３の温度センサ４５が介装されており冷水の吸収冷温水機１０の入口温度ＴＩを検出している。そして、該第３の温度センサ４５と制御手段１００は信号ラインＳＳ８で接続されており、検出された温度ＴＩは前記制御手段１００に送られている。
【００６１】
図８の実施形態では、氷蓄熱槽２の出口温度ＴＢを固定してあり、冷房負荷Ｌに従って、吸収冷温水機１０の入口温度ＴＩが変動する（定格運転時に比較して、冷房負荷Ｌが部分負荷状態であれば、吸収冷温水機１０の入口温度ＴＩは低下する）。
【００６２】
その状態で、吸収冷温水機１０の負担が少なくなり、吸収冷温水機１０の出口温度ＴＡが固定値に維持される様に制御するものである。
具体的には、溶液ポンプ２７ａの消費電力Ｗ１、電動ヒートポンプ１の消費電力Ｗ２、再生器２３で吸収溶液を加熱するバーナ３１で消費される燃料ガス消費量Ｑを制御するものである。
【００６３】
次に、制御に関して、図９のフローチャートを用いて図８をも参照して説明する。
【００６４】
図９において制御を開始して、ステップＳ３１で、第２の温度センサ１５により氷蓄熱槽２の出口における冷水温度ＴＢを検出する。
ステップＳ３２に進み、制御手段１００はＴＢが固定値と成るように電動ヒートポンプを制御し、次のステップＳ３３に進む。
【００６５】
ステップＳ３３において、制御手段１００はＴＢが固定値に達したか否かを判断する。固定値に達した場合は（ステップＳ３３においてＹＥＳ）、次のステップＳ３４に進み、達していない場合は（ステップＳ３３においてＮＯ）、ステップＳ３１に戻る。
【００６６】
ステップＳ３４において、第３の温度センサ４５により吸収冷温水機１０の入口温度ＴＩが計測され、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５では、制御手段１００は前記入口温度ＴＩに対して、吸収冷温水機１０の出口温度ＴＡが固定値に維持される様に運転を制御する。
次のステップＳ３６に進み、第２の温度センサ１４が吸収冷温水機１０の出口温度ＴＡを計測し、次のステップＳ３７に進む。
【００６７】
ステップＳ３７において、制御手段１００はＴＡが固定値、即ち第２の目標値に至ったか否かを判断する。ＴＡが固定値に至らない場合には（ステップＳ３７においてＮＯ）、ステップＳ３５に戻り、固定値に至った場合には（ステップＳ３７においてＹＥＳ）、制御を終了する。
【００６８】
係る実施形態によれば、吸収冷温水機１０の出口温度ＴＡが固定値に維持される様に制御するので、吸収冷温水機１０の負担が非常に小さくなる。
また、電動ヒートポンプを安定した負荷で稼動させることが出来る。
【００６９】
図１０は第５実施形態の全体構成を示す模式図である。
図１０において、吸収冷温水機１０の入口温度ＴＩは第３の温度センサ４５で計測され、氷蓄熱槽２の出口温度ＴＢは第２の温度センサ１５で計測される。
制御にあたっては、吸収冷温水機１０の入口温度ＴＩ及び氷蓄熱槽２の出口温度ＴＢを固定する様に、冷水ポンプ２７ｂの消費電力Ｗ３（或いは吐出量）を調節して、冷水流量を制御する。
【００７０】
係る制御について、図１０及び図１８を参照して、以下に説明する。
図１８において、先ず、図示しない手段により、冷房負荷Ｌを検出し（ステップＳ４１）、信号伝達ラインＳＳ１０を介して検出された冷房負荷に関するデータを制御手段１１０に伝達する。
【００７１】
制御手段１１０では、計測された冷房負荷に基いて、係る冷房負荷を賄うのに必要な冷水流量を決定する（ステップＳ４２）。
ここで、当該冷水流量は、吸収冷温水機１０の入口温度ＴＩ及び氷蓄熱槽２の出口温度ＴＢを、各々が所定の数値（当然、温度ＴＩの所定値と、温度ＴＢの所定値とは相違する）に維持され、且つ、計測された冷房負荷Ｌを賄えるような数値とされる。
係る冷水流量の決定については、各種の関数、特性図、マップなどにより行われる。
【００７２】
決定された冷水流量に基いて、制御手段１１０から信号伝達ラインＳＳ３を介して制御信号が冷水ポンプ２７ｂに発信される。具体的には、冷水ポンプ２７ｂの吐出流量或いは消費電力を決定するような制御信号が発信される（ステップＳ４３）。
冷水ポンプ２７ｂは、係る制御信号により、ステップＳ４２で決定された流量の冷水を吐出する様に制御されるのである（ステップＳ４３、Ｓ４４）。
【００７３】
この様に構成することにより、冷房負荷Ｌが低減し、負荷率が減少しても、冷水流量を適宜制御することにより、吸収冷温水機入口温度ＴＩ及び氷蓄熱槽出口温度ＴＢを一定に保ち、或いは、冷水温度差（ＴＢとＴＩとの温度差）を一定に保つことが可能となる。
換言すれば、部分負荷時において、冷水流量を変動させることにより、冷水ポンプ動力を低減することが可能となる。
【００７４】
吸収冷温水機１０の出口温度ＴＡを設定する態様については、図２或いは図４で示すのと同様に行なわれる。
また、冷房負荷Ｌが減少し、ステップＳ４２で決定された冷水流量が、吸収冷温水機１０や氷蓄熱槽２の運転に必要最低限の流量、或いは冷水ポンプ２７ｂで調節出来る最小流量の内、大きい方の流量を下回ってしまった場合には、図６、図７、図９と同様な制御を行なえば良い。
【００７５】
本発明のその他の実施形態として、図１２〜図１７で示す様に、前記電動ヒートポンプ１に代えて、冷熱媒体を蓄熱槽１２に供給し（１３Ｉ、１３Ｏ）冷熱を供給する様に構成されているブラインチラー１４と、ブラインチラー１４を夜間に（駆動軸１７を介して）駆動するための電動機１６と、ブラインチラー１４を（駆動軸１９を介して）昼間に駆動するための熱機関１８（ガスエンジンその他の内熱機関、ボイラー等の外熱機関を含む）を設けることが出来る。
【００７６】
その場合、吸収冷温水機２０（２０Ｂ〜２０Ｆ）を設け、冷房負荷Ｌで昇温された冷水を蒸発器３０により冷却して前記蓄熱槽１２に供給すると共に、ライン５０Ｉ、５０Ｏ（５２Ｉ、５２Ｏ、５４、５６、５８、６０Ｉ、６０Ｏ、６２、６４Ｉ、６４Ｏ）流過する各種排熱（排熱温水、排ガス等）が吸収冷温水機２０（２０Ｂ〜２０Ｆ）に投入される様にすることが出来る。
【００７７】
図１２〜図１７で示す様に構成すれば、昼間は電動機１６を使用せずに、熱機関１８によりブラインチラー１４を駆動する。昼間もブラインチラー１４が動くので、吸収冷温水機２０、２０Ｂ〜２０Ｆの負担もその分減少し、システム全体で、容量を減少できる。
【００７８】
また、昼間もブラインチラー１４から冷熱が蓄熱槽１２へ供給可能であるため、夜間のみ冷熱が供給される従来方式に比較して、蓄熱槽１２をコンパクトにすることが可能である。
【００７９】
しかも、熱機関１８の排熱を吸収冷温水機２０、２０Ｂ〜２０Ｆで有効利用することにより、システムの効率が向上する。
【００８０】
ここで、図１２で示す様に構成した場合、前記熱機関はガスエンジン１８であり、前記排熱は排熱温水であり、該排熱温水はライン５０Ｉ、５０Ｏを流れ、吸収冷温水機２０（シリーズフロータイプのガス焚き２重効用吸収冷温水機）の吸収器２６から再生器（高温再生器）２２に連通するラインＬ１ａに介装された排熱投入用熱交換器４０により、ラインＬ１ａを流過する吸収溶液と熱交換を行う。
【００８１】
或いは、図１３で示す様に構成した場合、前記熱機関はガスエンジン１８であり、前記排熱はライン５２Ｉ、５２Ｏを流過する排熱温水であり、該排熱温水は、その保有する熱量が、吸収冷温水機２０Ｂ（温水焚き単効用吸収冷温水機）の再生器２３内に貯留されている吸収溶液に投入されて当該吸収溶液を再生する。
【００８２】
また、図１４で示す様に構成した場合、前記熱機関はガスエンジン１８であり、前記排熱はライン５４を流過する排気ガスであり、該排気ガスは、吸収冷温水機２０Ｃ（シリーズフロータイプのガス焚き２重効用吸収冷温水機）の吸収器２６から再生器（高温再生器）２２に連通するラインＬ１ｂに介装された排熱投入用熱交換器４２により、ラインＬ１ｂを流過する吸収溶液と熱交換を行う。
【００８３】
図１５で示す様に構成した場合、前記熱機関はガスエンジン１８であり、前記排熱はライン５６を流過する排気ガスであり、該排気ガスは、その保有する熱量が、吸収冷温水機２０Ｄ（シリーズフロータイプの所謂「排ガス焚き」である２重効用吸収冷温水機）の再生器２３（高温再生器）内に貯留されている吸収溶液に投入されて当該吸収溶液を再生する。
【００８４】
図１６で示す様に構成した場合に、前記熱機関はガスエンジン１８であり、前記排熱はライン５８を流過する排気ガスであり、また、ライン６０Ｉ，６０Ｏを流過する排熱温水である。このライン５８と、ライン６０Ｉ，６０Ｏは、吸収冷温水機２０Ｅ（シリーズフロータイプのガス焚き２重効用吸収冷温水機）の吸収器２６から再生器２２(高温再生器)に連通するラインＬ１ｂ，Ｌ１ａに介装された排熱投入用熱交換器４２、４０に、各々連通している。そのため、排熱温水はラインＬ１ａを流過する吸収溶液と熱交換を行い、排ガスはラインＬ１ｂを流過する吸収溶液と熱交換を行う。
【００８５】
これに加えて、図１７で示す様に構成した場合、前記熱機関はガスエンジン１８であり、前記排熱はライン６２を流れる排気ガス及びライン６４Ｏ，６４Ｉを流れる排熱温水である。前記排気ガスが流れるライン６２は、吸収冷温水機２０Ｆ（シリーズフロータイプの排ガス焚き２重効用吸収冷温水機）の再生器２２（高温再生器）に連通し、高温再生器２２内に貯留されている吸収溶液に排ガスが保有する熱量を投入して当該吸収溶液を再生する。そして、前記排熱温水が流れるライン６４Ｉ，６４Ｏは、吸収冷温水機２０Ｆの吸収器２６から高温再生器２２に連通するラインＬ１ａに介装された排熱投入用熱交換器４０に連通し、排熱温水とラインＬ１ａを流過する吸収溶液とで熱交換を行う。
【００８６】
図示の実施形態は、あくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
例えば、吸収冷温水機は、図示以外の種々のタイプが適用可能である。また、吸収冷温水機中の排熱投入位置も、図示の位置には限定されない。
【００８７】
【発明の効果】
本発明の作用効果を以下に列挙する。
（１）エネルギ消費コストを最小に出来る。
（２）１次エネルギ消費量を最小に出来る。
（３）蓄熱槽の負担を低減出来る。
（４）吸収冷温水機の負担を低減出来る。
（５）吸収冷温水機の冷水出口温度を高くして、効率を向上させることが出来る。
（６）部分負荷時において、冷水流量を変動させることにより、冷水ポンプ動力を低減することが出来る。
（７）冷水循環系統の冷房機構入口における冷水温度（冷水入口温度）と、冷水循環系統の冷房機構出口における冷水温度（冷水出口温度）との差を大きくして、冷水大温度差が実現出来る。
（８）冷水大温度差が可能となる結果として、冷水流量を減少しても冷房負荷に対処することが可能となり、冷水ポンプ容量を小さくして、冷水配管系を小径化することが出来ると共に、冷水搬送動力を節減することが出来る。
（９）図１２〜図１７で示す様に構成すれば、昼間は熱機関によりブラインチラーを駆動出来るので、昼間における吸収冷温水機の負担が減少する。その結果として、冷房機構全体で、容量を減少出来る。
（１０）図１２〜図１７で示す様に構成すれば、昼間もブラインチラーから冷熱が蓄熱槽へ供給可能であるため、夜間のみ冷熱が供給される従来方式に比較して、蓄熱槽をコンパクト化することが出来る。
（１１）図１２〜図１７で示す様に構成すれば、熱機関の排熱を吸収冷温水機で有効利用出来るので、システムの効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１実施形態の制御方法を示す制御フローチャート。
【図３】本発明の第２実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図４】本発明の第２実施形態の制御方法を示す制御フローチャート。
【図５】本発明の第３実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第３実施形態であり、冷水出口温度を目標値に近づけるための電動ヒートポンプの制御を示す制御フローチャート。
【図７】本発明の第３実施形態であり、吸収冷温水機の出口温度を目標値に近づけるための電動ヒートポンプの制御を示す制御フローチャート。
【図８】本発明の第４実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図９】本発明の第４実施形態の制御方法を示す制御フローチャート。
【図１０】本発明の第５実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図１１】従来技術の冷房機構の全体構成を示すブロック図。
【図１２】本発明のその他一つ目の実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図１３】本発明のその他二つ目の実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図１４】本発明のその他三つ目の実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図１５】本発明のその他四つ目の実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図１６】本発明のその他五つ目の実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図１７】本発明のその他六つ目の実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図１８】本発明の第５実施形態の制御方法を示す制御フローチャート。
【符号の説明】
１・・・ヒートポンプ
２・・・氷蓄熱槽
３Ｉ、３Ｏ・・・冷媒ライン
１０・・・吸収冷温水機
１１、１２、１３・・・消費電力センサ
１４・・・温度センサ
２３・・・再生器
２６・・・吸収器
２７ｂ・・・冷水ポンプ
３０・・・蒸発器
４０・・・排熱投入用交換器
４３・・・負荷センサ
Ｌ・・・冷房負荷
ＬＬ１・・・冷水循環ライン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air conditioning system or a cooling mechanism that combines an absorption chiller / heater and an ice storage tank.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 11, there is a cooling system in which an absorption chiller / heater 10 and an ice heat storage tank 12 cooled by the electric heat pump 1 are combined.
As the outlet temperature TA of the absorption chiller / heater 10 is higher, the evaporation temperature of the evaporator 30 is higher and the efficiency is improved.
[0003]
On the other hand, the ice heat storage tank 12 can have a low outlet temperature (cold water outlet temperature TB), and can increase the difference between the temperature of entering and exiting the cold water (large difference in cold water temperature). As a result of the fact that a large chilled water temperature difference is possible, it is possible to cope with the cooling load even if the chilled water flow rate is reduced, the capacity of the chilled water pump can be reduced, and the diameter of the chilled water piping system can be reduced. In addition, there is a merit that cold water conveyance power can be reduced.
[0004]
Here, in the cooling system as shown in FIG. 11, even if the absorption chiller / heater 10 inlet temperature TI and the ice heat storage tank 12 outlet temperature TB are constant, depending on the value of the outlet chiller / heater 10 outlet temperature TA, Control changes variously. Therefore, when performing optimal optimization for the purpose, the numerical value of the outlet temperature TA, in other words, the temperature difference to be lowered on the absorption chiller / heater 10 side, and the temperature difference to be lowered on the ice heat storage tank 12 side, Need to control.
In the present specification, the ratio between the temperature difference to be lowered on the absorption chiller / heater 10 side and the temperature difference to be lowered on the ice heat storage layer 12 side may be described as “sharing ratio”.
[0005]
However, in the conventional cooling system, there is no such thing that controls the sharing ratio or the temperature at the absorber outlet side, the temperature difference that should be lowered at the absorption chiller / heater side and the temperature at the ice storage tank side. Actually, the ratio (sharing ratio) with the power temperature difference is not controlled at all.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been proposed in view of the above-described prior art, and an object thereof is to provide a cooling mechanism and a control method thereof that can control the above-described sharing ratio and execute appropriate control. It is said.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The cooling mechanism of the present invention includes an absorption chiller / heater (10), a heat storage tank (2: ice storage tank, for example), and energy consumption (Q, W1) necessary for the operation of the absorption chiller / heater (10). Energy consumption measuring means (flow meter 32, power consumption sensor 11) for measuring, energy consumption measuring means (power consumption sensor 12) for measuring energy consumption necessary for the operation of the heat storage tank (2), and control Means (70), and the control means (70) absorbs the cold / hot water absorption so that the cost of energy consumption required to operate the absorption cold / hot water machine (10) and the heat storage tank (2) is minimized. A function of determining a ratio (sharing ratio) between a temperature difference to be lowered on the machine (10) side and a temperature difference to be lowered on the heat storage tank (2) side (Claim 1: FIGS. 1 and 2) .
[0008]
The control method of the present invention for controlling such a cooling mechanism is necessary for the operation of the absorption chiller / heater (10) in the control method of the cooling mechanism having the absorption chiller / heater (10) and the heat storage tank (2). Step (S1) for measuring the amount of energy consumed (Q, W1), step (S1) for measuring the amount of energy consumed (W2) required for the operation of the heat storage tank (2), and the absorption chiller / heater ( 10) and the temperature difference to be lowered on the absorption chiller / heater side and the temperature difference to be lowered on the ice heat storage tank side so that the cost of energy consumption required for the operation of the heat storage tank (2) is minimized. (S3), (step 6: FIG. 1, FIG. 2).
[0009]
In addition, the cooling mechanism of the present invention has an energy for measuring energy consumption (Q, W1) necessary for operating the absorption chiller / heater (10), the heat storage tank (2), and the absorption chiller / heater (10). Consumption measuring means (flow meter 32, power consumption sensor 11), energy consumption measuring means (power consumption sensor 12) for measuring energy consumption (W2) required for operation of the heat storage tank (2), and control Means (80), and the control means (80) consumes primary energy (Q, W1 and W2) required to operate the absorption chiller / heater (10) and the heat storage tank (2). Determine the ratio (share ratio) between the temperature difference that should be lowered on the absorption chiller / heater (10) side and the temperature difference that should be lowered on the heat storage tank (2) side so that the next energy consumption conversion value is minimized. (Claim 2: FIGS. 3 and 4).
[0010]
The control method of the present invention for controlling such a cooling mechanism is necessary for the operation of the absorption chiller / heater (10) in the control method of the cooling mechanism having the absorption chiller / heater (10) and the heat storage tank (2). A step (S11) for measuring the amount of energy consumption (Q, W1), a step (S11) for measuring the amount of energy (W2) necessary for the operation of the heat storage tank (2), and an absorption chiller / heater ( 10) and the temperature difference on the absorption chiller / heater (10) side and the temperature drop on the heat storage tank (2) side so that the primary energy consumption required for the operation of the heat storage tank (2) is minimized. And a step (S13) of determining a ratio (sharing ratio) with the temperature difference to be performed (Claim 7: FIGS. 3 and 4).
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0018]
1 and 2 are a schematic diagram and a control flowchart showing the overall configuration of the first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the cooling mechanism of the present invention includes, as a large unit, an absorption chiller / heater 10, an ice heat storage tank 2, an electric heat pump 1, a cooling load L, and a control means 70 for controlling the cooling mechanism. It is configured.
[0019]
The electric heat pump 1 cools the refrigerant and circulates the cooled refrigerant between the ice heat storage tank 2 via the refrigerant lines 3I and 3O.
Further, the ice heat storage tank 2, the cooling load L, and the absorption chiller / heater 10 (specifically, the evaporator 30 provided in the absorption chiller / heater 10 described later) are connected to the chilled water circulation lines LL1, LL2, LL. (Lines built in the evaporator 30) are connected in a loop by the LL3 so that cooling water is circulated inside.
The cold water circulation line LL2 is provided with a cold water pump 27b for circulating cold water.
[0020]
The absorption chiller / heater 10 includes an evaporator 30, an absorber 26, a condenser 28, a regenerator 23, and a circulation line that connects these components and allows a heat exchange fluid (or absorption solution or refrigerant) to flow inside. L1, L23, L47, L8, and L9, and the solution pump 27a are comprised.
[0021]
When the chilled water supplied to the cooling load L flows through the chilled water line LL of the evaporator 30 of the absorption chiller / heater 10, the liquid phase refrigerant removes heat of vaporization (latent heat) and cools the chilled water. It is returned to the ice heat storage tank 2.
[0022]
The control system includes power consumption sensors 11, 12, 13, a temperature sensor 14, a gas flow meter 32, and a control unit 70 that are measurement units, and signal lines SS 1 to SS 5 that connect the measurement units and the control unit 70. Consists of.
[0023]
The power consumption sensor 11 is interposed in the circulation line L1 of the absorbing solution (heat exchange fluid) communicating from the absorber 26 to the regenerator 23, and measures the power consumption W1 of the solution pump 27a that circulates the absorbing solution.
[0024]
The power consumption sensor 12 measures the power consumption W2 of the electric heat pump 1.
The power consumption sensor 13 measures the power consumption W3 of the chilled water pump 27b built in the chilled water circulation line LL2.
[0025]
The temperature sensor 14 is interposed on the (evaporator 30) outlet side of the absorption chiller / heater 10 and measures the temperature TA of the chilled water coming out of the absorption chiller / heater 10.
The gas flow meter 32 measures the fuel gas consumption Q consumed by the burner 31 that heats the absorbing solution by the regenerator 23.
[0026]
The control signal line SS1 connects the power consumption sensor 11 and the control means 70, and the solution pump determined by the control means 70 based on the power consumption information W1 measured by the power consumption sensor 11 and the input information from each sensor. The operation command information 27a is exchanged.
[0027]
The control signal line SS2 connects the power consumption sensor 12 and the control means 70, and the electric heat pump determined by the control means 70 based on the power consumption information W2 measured by the power consumption sensor 12 and the input information from each sensor. The operation command information of 1 is exchanged.
[0028]
The control signal line SS3 connects the power consumption sensor 13 and the control means 70, and the chilled water pump determined by the control means 70 based on the power consumption information W3 measured by the power consumption sensor 13 and the input information from each sensor. The operation command information of 27b is exchanged.
[0029]
The control signal line SS4 connects the temperature sensor 14 and the control means 70, and sends the cold water temperature information TA at the (evaporator 30) outlet of the absorption chiller / heater 10 measured by the temperature sensor 14 to the control means. .
[0030]
The control signal line SS5 connects the flow meter 32 and the control means 70, and the gas supply amount determined by the control means 70 based on the fuel gas consumption Q measured by the flow meter 32 and the input information from each sensor. Send and receive control signals.
[0031]
The control means 70 controls the outlet temperature TA of the absorption chiller / heater 10 so as to minimize the energy consumption cost of the entire cooling mechanism and the temperature difference to be lowered on the absorption chiller / heater 10 side. It has a function of determining (controlling) a sharing ratio with a temperature difference to be lowered on the heat storage tank 2 side.
[0032]
In adjusting / controlling the outlet temperature TA of the absorption chiller / heater 10, the flow rate of the solution pump 27a (controlling W1), the fuel gas consumption of the burner 31 (controlling Q), and the cooling medium (for example, brine) of the electric heat pump 1 ) Controlling the circulation amount (controlling W2), etc.
[0033]
Next, control of the cooling mechanism of the first embodiment will be described with reference to FIG. 2 (also refer to FIG. 1).
In FIG. 2, the control is started, and in step S1, the fuel (gas) consumption Q of the burner 31 is measured by the gas flow meter 32, the power consumption W1 of the solution pump 27a is measured by the power consumption sensor 11, and the power consumption sensor. 12, the power consumption W2 of the electric heat pump 1 is detected, and the power consumption sensor 13 detects the power consumption W3 of the chilled water pump 27b.
[0034]
Proceeding to step S 2, the electricity charges, gas charges, and other cost unit charges at that time are input to the control device 70.
[0035]
Proceeding to step 3, the control device 70 determines the TA with the lowest total cost based on the information of step S 1 and step S 2 using a map, a characteristic curve, a mathematical expression indicating the characteristic, and the like. The value of TA at this time is TAMIN.
[0036]
In step S4, the control device 70 controls the gas flow rate Q and the energy consumption amounts W1 and W2 such that the temperature TA of the cold water in the absorption chiller / heater 10 approaches the target value TAMIN.
[0037]
In the next step S5, the control means 70 determines whether or not the temperature TA of the chilled water in the absorption chiller water heater 10 has reached TAMIN.
If temperature TA does not reach TAMIN (NO in step S5), the process returns to step S4, and if temperature TA has reached TAMIN (YES in step S5), the control is terminated.
[0038]
Note that the power consumption W3 of the chilled water pump 27b that circulates the chilled water between the cooling load L, the absorption chiller / heater 10 and the ice heat storage tank 2 in step S3 is also included in the measured parameter or control parameter (as an object of cost reduction). There are cases.
[0039]
According to the first embodiment having such a configuration, it is possible to control the ratio between the temperature difference to be lowered on the absorption chiller / heater side and the temperature difference to be lowered on the ice heat storage tank side. The energy cost required to operate the heat storage tank can be minimized.
[0040]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 (schematic diagram showing the overall configuration) and FIG. 4 (control flowchart).
As will be described later, since the control of the second embodiment is different from the control of the first embodiment, the control means 80 of FIG. 3 is different from the control means 70 of FIG.
About another structure, embodiment of FIG. 3 and embodiment of FIG. 1 are the same.
[0041]
Next, control will be described with reference to FIG. 3 using the flowchart of FIG.
In addition, 2nd Embodiment of this invention controls so that the primary energy consumption of the electric heat pump 1 and the absorption cold / hot water machine 10 in FIG. 3 may become the minimum.
[0042]
In FIG. 4, control is started, and in step S11, the fuel (gas) consumption Q of the burner 31 is measured by the gas flow meter 32, and the power consumption W1 of the solution pump 27a is measured by the power consumption sensor 11. 12, the power consumption W2 of the electric heat pump 1 is detected, and the power consumption sensor 13 detects the power consumption W3 of the chilled water pump 27b.
[0043]
In step S12, the control means 80 calculates the sum f (Q, W) of the fuel gas consumption Q and the numerical value obtained by converting the sum of the power consumption W1, W2 (including W3) into the primary energy consumption. decide.
Here, W = W1 + W2 + (W3)
[0044]
In the next step S13, the control means 80 determines the outlet temperature TA (TA: TACMIN) of the absorption chiller / heater 10 so that the total primary energy consumption f (Q, W) is minimized.
[0045]
In step S14, the control unit 80 controls the gas flow rate Q and the energy consumptions W1 and W2 (and W3 if necessary) so that the outlet temperature TA of the absorption chiller / heater 10 approaches the target value TACMIN. To do.
[0046]
In the next step S15, the control means 80 determines whether or not the temperature of the chilled water in the absorption chiller / heater 10 has reached TACMIN.
If temperature TA does not reach TACMIN (NO in step S15), the process returns to step S14, and if temperature TA has reached TACMIN (YES in step S15), the control is terminated.
[0047]
According to the first embodiment having such a configuration, it is possible to control the ratio between the temperature difference to be lowered on the absorption chiller / heater side and the temperature difference to be lowered on the ice heat storage tank side. The energy consumption required for the operation of the heat storage tank can be minimized.
[0048]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5 (schematic diagram showing the overall configuration), FIG. 6, FIG. 7 (both are control flowcharts).
The overall configuration (FIG. 5) is different from the first embodiment (FIG. 1) in the contents of control, so the configuration of the control means 90 is different from the control means 70 of FIG. In addition, some of the measuring means are different.
About another structure, 3rd Embodiment and 1st Embodiment are the same. In the following, differences from the first embodiment will be mainly described.
[0049]
In FIG. 5, the 2nd temperature sensor 15 is interposed in the exit vicinity of the ice thermal storage tank 2 of the cold water circulation line LL1, and the exit temperature TB of the cold water ice thermal storage tank 2 is detected. The second temperature sensor 15 and the control means 90 are connected by a signal line SS6, and the detected temperature TB is sent to the control means 90.
[0050]
On the other hand, the cooling load L is provided with a load sensor 43 to detect the cooling load. The load sensor 43 and the control means 90 are connected by a signal line SS7, and the detected cooling load L is sent to the control means 90.
In the embodiment of FIG. 5, the measurement result of the power consumption sensor 13 provided in the cold water pump 27b is not used as a control parameter.
[0051]
In the present embodiment, the outlet temperature TA (measured by the temperature sensor 14) of the absorption chiller / heater 10 is fixed, and the outlet temperature TB of the ice heat storage tank 2 varies according to the cooling load L ( The main control is to raise).
[0052]
Next, control will be described with reference to FIG. 5 using the flowcharts of FIGS.
[0053]
FIG. 6 shows control for bringing the cold water outlet temperature TB close to the temperature (target temperature) TBL corresponding to the cooling load TL. Control is started in FIG. 6, and the cooling load TL is detected by the load sensor 43 in step S21.
[0054]
Proceeding to step S22, the chilled water outlet temperature TBL corresponding to the cooling load TL is determined, and the process proceeds to the next step S23.
In step S23, the electric heat pump 1 is controlled so that the cold water outlet temperature TB becomes the target temperature TBL.
[0055]
In the next step S24, the cold water outlet temperature TB is measured by the second temperature sensor 15. Next, it progresses to step S25 and the control means 90 judges whether the cold water exit | outlet temperature TB reached | attained target value TBL.
If the cold water outlet temperature TB has reached the target value TBL (YES in step S25), the control is terminated. If the target temperature TBL has not been reached (NO in step S25), the process returns to step S21 and the control is repeated.
[0056]
In the third embodiment having such a configuration and control, the target value TBL can be set to a minimum value necessary for cooling, so that it is not supercooled and the burden on the ice heat storage tank 12 is extremely reduced.
In addition, the absorption chiller / heater can be operated with a stable load.
[0057]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8 (schematic diagram showing the overall configuration) and FIG. 9 (control flowchart).
[0058]
8 differs from the control in the embodiment of FIG. 1, the configuration of the control means 100 in FIG. 8 is different from the control means 70 in FIG. Further, the measuring means used in the embodiment of FIG. 8 is also different from the embodiment of FIG.
The other configuration in the embodiment of FIG. 8 is the same as that of the first embodiment (FIG. 1). In the following, the points of the embodiment of FIGS. 8 and 9 different from the embodiment of FIG. 1 will be mainly described.
[0059]
In FIG. 8, the 2nd temperature sensor 15 is interposed in the exit vicinity of the ice thermal storage tank 2 of the cold water circulation line LL1, and the exit temperature TB of the cold water ice thermal storage tank 2 is detected. The second temperature sensor 15 and the control means 100 are connected by a signal line SS6, and the detected temperature TB is sent to the control means 100.
[0060]
Further, a third temperature sensor 45 is interposed in the vicinity of the inlet of the absorption chiller / heater 10 in the chilled water circulation line LL2 to detect the inlet temperature TI of the chilled water absorption chiller / heater 10. The third temperature sensor 45 and the control means 100 are connected by a signal line SS8, and the detected temperature TI is sent to the control means 100.
[0061]
In the embodiment of FIG. 8, the outlet temperature TB of the ice heat storage tank 2 is fixed, and the inlet temperature TI of the absorption chiller / heater 10 fluctuates according to the cooling load L (the cooling load L is smaller than that during rated operation). In the partial load state, the inlet temperature TI of the absorption chiller / heater 10 decreases.
[0062]
In this state, the load on the absorption chiller / heater 10 is reduced, and the outlet temperature TA of the absorption chiller / heater 10 is controlled to be maintained at a fixed value.
Specifically, the power consumption W1 of the solution pump 27a, the power consumption W2 of the electric heat pump 1, and the fuel gas consumption Q consumed by the burner 31 that heats the absorbing solution by the regenerator 23 are controlled.
[0063]
Next, control will be described with reference to FIG. 8 using the flowchart of FIG.
[0064]
Control is started in FIG. 9, and the cold water temperature TB at the outlet of the ice heat storage tank 2 is detected by the second temperature sensor 15 in step S31.
Proceeding to step S32, the control means 100 controls the electric heat pump so that TB becomes a fixed value, and proceeds to the next step S33.
[0065]
In step S33, the control means 100 determines whether TB has reached a fixed value. If the fixed value has been reached (YES in step S33), the process proceeds to the next step S34, and if not reached (NO in step S33), the process returns to step S31.
[0066]
In step S34, the inlet temperature TI of the absorption chiller / heater 10 is measured by the third temperature sensor 45, and the process proceeds to step S35. In step S35, the control means 100 controls the operation so that the outlet temperature TA of the absorption chiller / heater 10 is maintained at a fixed value with respect to the inlet temperature TI.
Proceeding to the next step S36, the second temperature sensor 14 measures the outlet temperature TA of the absorption chiller / heater 10, and proceeds to the next step S37.
[0067]
In step S37, the control means 100 determines whether TA has reached a fixed value, that is, the second target value. If TA does not reach a fixed value (NO in step S37), the process returns to step S35. If TA has reached a fixed value (YES in step S37), the control is terminated.
[0068]
According to this embodiment, since the outlet temperature TA of the absorption chiller / heater 10 is controlled to be maintained at a fixed value, the load on the absorption chiller / heater 10 becomes very small.
In addition, the electric heat pump can be operated with a stable load.
[0069]
FIG. 10 is a schematic diagram showing the overall configuration of the fifth embodiment.
In FIG. 10, the inlet temperature TI of the absorption chiller / heater 10 is measured by the third temperature sensor 45, and the outlet temperature TB of the ice heat storage tank 2 is measured by the second temperature sensor 15.
In the control, the power consumption W3 (or discharge amount) of the chilled water pump 27b is adjusted so as to fix the inlet temperature TI of the absorption chiller / heater 10 and the outlet temperature TB of the ice heat storage tank 2, and the chilled water flow rate is controlled. .
[0070]
Such control will be described below with reference to FIGS. 10 and 18.
In FIG. 18, first, the cooling load L is detected by means (not shown) (step S41), and data relating to the detected cooling load is transmitted to the control means 110 via the signal transmission line SS10.
[0071]
Based on the measured cooling load, the control means 110 determines the chilled water flow rate necessary to cover the cooling load (step S42).
Here, the chilled water flow rate includes an inlet temperature TI of the absorption chiller / heater 10 and an outlet temperature TB of the ice heat storage tank 2, each of which is a predetermined numerical value (of course, the predetermined value of the temperature TI and the predetermined value of the temperature TB are It is set to a numerical value that is maintained at the same time and can cover the measured cooling load L.
The determination of the cold water flow rate is performed by various functions, characteristic diagrams, maps, and the like.
[0072]
Based on the determined chilled water flow rate, a control signal is transmitted from the control means 110 to the chilled water pump 27b via the signal transmission line SS3. Specifically, a control signal that determines the discharge flow rate or power consumption of the cold water pump 27b is transmitted (step S43).
The chilled water pump 27b is controlled by such a control signal so as to discharge the chilled water having the flow rate determined in step S42 (steps S43 and S44).
[0073]
With this configuration, even if the cooling load L is reduced and the load factor is reduced, the absorption chiller water inlet temperature TI and the ice heat storage tank outlet temperature TB are kept constant by appropriately controlling the chilled water flow rate. Alternatively, the cold water temperature difference (temperature difference between TB and TI) can be kept constant.
In other words, the chilled water pump power can be reduced by changing the chilled water flow rate at the time of partial load.
[0074]
About the aspect which sets the exit temperature TA of the absorption cold / hot water machine 10, it carries out similarly to what is shown in FIG. 2 or FIG.
In addition, the cooling load L decreases, and the chilled water flow rate determined in step S42 is the minimum flow rate necessary for the operation of the absorption chiller water heater 10 and the ice heat storage tank 2, or the minimum flow rate that can be adjusted by the chilled water pump 27b, If the flow rate is lower than the larger flow rate, the same control as in FIGS. 6, 7 and 9 may be performed.
[0075]
As other embodiment of this invention, it replaces with the said electric heat pump 1 as shown in FIGS. 12-17, and it is comprised so that a cooling medium may be supplied to the thermal storage tank 12 (13I, 13O), and cold may be supplied. The brachinler 14, a motor 16 for driving the brachinler 14 at night (via the drive shaft 17), and a heat engine 18 for driving the brachinler 14 (via the drive shaft 19) during the day. Gas engines and other internal heat engines, and external heat engines such as boilers).
[0076]
In that case, the absorption chiller / heater 20 (20B to 20F) is provided, the chilled water heated by the cooling load L is cooled by the evaporator 30 and supplied to the heat storage tank 12, and the lines 50I, 50O (52I, 52O). , 54, 56, 58, 60I, 60O, 62, 64I, 64O) The various exhaust heat (exhaust heat water, exhaust gas, etc.) that flows through is input to the absorption chiller water heater 20 (20B-20F). I can do it.
[0077]
If constituted as shown in FIGS. 12 to 17, the blower 14 is driven by the heat engine 18 without using the electric motor 16 during the daytime. Since the bronchler 14 moves during the daytime, the burden on the absorption chiller / heater 20 and 20B to 20F is reduced accordingly, and the capacity of the entire system can be reduced.
[0078]
Moreover, since cold heat can be supplied to the heat storage tank 12 during the daytime from the brachinler 14, the heat storage tank 12 can be made compact compared to the conventional method in which cold heat is supplied only at night.
[0079]
In addition, the efficiency of the system is improved by effectively using the exhaust heat of the heat engine 18 by the absorption chiller / heaters 20 and 20B to 20F.
[0080]
Here, when configured as shown in FIG. 12, the heat engine is the gas engine 18, the exhaust heat is exhaust hot water, and the exhaust hot water flows through lines 50I and 50O, and the absorption chiller / heater 20 The heat exchanger 40 for exhaust heat input interposed in the line L1a communicating from the absorber 26 to the regenerator (high temperature regenerator) 22 from the absorber 26 of the (series flow type gas-fired double effect absorption chiller / heater) provides the line L1a. Heat exchange with the absorbing solution flowing through.
[0081]
Alternatively, when configured as shown in FIG. 13, the heat engine is the gas engine 18, the exhaust heat is exhaust hot water flowing through the lines 52 I and 52 O, and the exhaust hot water is the amount of heat it holds. However, it is thrown into the absorption solution stored in the regenerator 23 of the absorption chiller / heater 20B (hot water-fired single-effect absorption chiller / heater) to regenerate the absorption solution.
[0082]
14, the heat engine is the gas engine 18, the exhaust heat is exhaust gas flowing through the line 54, and the exhaust gas is absorbed by the absorption chiller / heater 20C (series flow). The line L1b is passed through the heat exchanger 42 for exhaust heat input interposed in the line L1b communicating with the regenerator (high temperature regenerator) 22 from the absorber 26 of the gas-fired double-effect absorption chiller / heater type). Exchange heat with the absorbing solution.
[0083]
When configured as shown in FIG. 15, the heat engine is the gas engine 18, the exhaust heat is exhaust gas flowing through the line 56, and the exhaust gas has an amount of heat held by the absorption chiller / heater. The absorbent solution stored in the regenerator 23 (high-temperature regenerator) of 20D (a so-called “exhaust gas fired double-effect absorption chiller / heater) of 20D” is put into the absorbent solution to regenerate the absorbent solution.
[0084]
When configured as shown in FIG. 16, the heat engine is the gas engine 18, the exhaust heat is exhaust gas flowing through the line 58, and exhaust heat hot water flowing through the lines 60I and 60O. is there. The line 58 and the lines 60I and 60O are lines L1b, L1b, which communicate with the regenerator 22 (high-temperature regenerator) from the absorber 26 of the absorption chiller / heater 20E (series flow type gas-fired double-effect absorption chiller / heater). The exhaust heat input heat exchangers 42 and 40 interposed in L1a are communicated with each other. Therefore, the exhaust heat hot water exchanges heat with the absorbing solution flowing through the line L1a, and the exhaust gas exchanges heat with the absorbing solution flowing through the line L1b.
[0085]
In addition to this, when configured as shown in FIG. 17, the heat engine is the gas engine 18, and the exhaust heat is exhaust gas flowing through the line 62 and exhaust hot water flowing through the lines 64O and 64I. The line 62 through which the exhaust gas flows communicates with the regenerator 22 (high-temperature regenerator) of the absorption chiller / heater 20F (series flow type exhaust gas fired double-effect absorption chiller / heater) and is stored in the high-temperature regenerator 22. The amount of heat held by the exhaust gas is input to the absorbing solution, and the absorbing solution is regenerated. The lines 64I and 64O through which the exhaust heat hot water flows communicate with a heat exchanger 40 for exhaust heat input interposed in a line L1a communicating from the absorber 26 of the absorption chiller / heater 20F to the high temperature regenerator 22, Heat exchange is performed between the exhaust hot water and the absorbing solution flowing through the line L1a.
[0086]
The illustrated embodiment is merely an example, and is not intended to limit the technical scope of the present invention.
For example, various types of absorption chiller / heaters other than those shown are applicable. Further, the exhaust heat input position in the absorption chiller / heater is not limited to the illustrated position.
[0087]
【The invention's effect】
The effects of the present invention are listed below.
(1) Energy consumption cost can be minimized.
(2) Primary energy consumption can be minimized.
(3) The burden on the heat storage tank can be reduced.
(4) The load on the absorption chiller / heater can be reduced.
(5) The cooling water outlet temperature of the absorption chiller / heater can be increased to improve efficiency.
(6) The chilled water pump power can be reduced by changing the chilled water flow rate at the partial load.
(7) Large difference in chilled water temperature can be realized by increasing the difference between the chilled water temperature at the cooling mechanism inlet of the chilled water circulation system (chilled water inlet temperature) and the chilled water temperature at the outlet of the cooling mechanism of the chilled water circulation system (chilled water outlet temperature). .
(8) As a result of the fact that a large chilled water temperature difference is possible, it becomes possible to cope with the cooling load even if the chilled water flow rate is reduced, and the chilled water piping capacity can be reduced by reducing the chilled water pump capacity. , It is possible to save chilled water transport power.
(9) If constituted as shown in FIG. 12 to FIG. 17, since the brachinler can be driven by the heat engine during the daytime, the load on the absorption chiller / heater during the daytime is reduced. As a result, the capacity can be reduced in the entire cooling mechanism.
(10) If configured as shown in FIG. 12 to FIG. 17, since cold heat can be supplied from the brachinler to the heat storage tank during the day, the heat storage tank is compact compared to the conventional method in which cold heat is supplied only at night. Can be
(11) If configured as shown in FIGS. 12 to 17, the exhaust heat of the heat engine can be effectively used by the absorption chiller / heater, so that the efficiency of the system is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a control flowchart showing a control method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an overall configuration of a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a control flowchart showing a control method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing an overall configuration of a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a control flowchart showing the control of the electric heat pump according to the third embodiment of the present invention to bring the cold water outlet temperature close to the target value.
FIG. 7 is a control flowchart showing the control of the electric heat pump according to the third embodiment of the present invention to bring the outlet temperature of the absorption chiller / heater closer to the target value.
FIG. 8 is a block diagram showing an overall configuration of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a control flowchart showing a control method according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing an overall configuration of a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram showing an overall configuration of a conventional cooling mechanism.
FIG. 12 is a block diagram showing the overall configuration of the first embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram showing the overall configuration of another second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a block diagram showing the overall configuration of a third embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a block diagram showing the overall configuration of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a block diagram showing the overall configuration of another fifth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a block diagram showing the overall configuration of a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a control flowchart showing a control method according to the fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Heat pump
2 ... Ice storage tank
3I, 3O ... refrigerant line
10 ... Absorption chiller / heater
11, 12, 13 ... power consumption sensor
14 ... Temperature sensor
23 ... Regenerator
26 ... Absorber
27b ... cold water pump
30 ... Evaporator
40: Exhaust heat input exchanger
43 ... Load sensor
L ... Cooling load
LL1 ... Cold water circulation line

Claims

Absorption chiller / heater, heat storage tank, energy consumption measuring means for measuring energy consumption required for operation of absorption chiller / heater, and energy consumption for measuring energy consumption required for operation of heat storage tank Measuring means and control means, the control means is a temperature at which the temperature of the absorption chiller / heater should be lowered so that the cost of energy consumption required for the operation of the absorption chiller / heater and the heat storage tank is minimized. A cooling mechanism having a function of determining a ratio between a difference and a temperature difference to be lowered on the heat storage tank side.

Absorption chiller / heater, heat storage tank, energy consumption measuring means for measuring energy consumption required for operation of absorption chiller / heater, and energy consumption for measuring energy consumption required for operation of heat storage tank The measuring means and the control means are provided, and the control means should lower the temperature on the absorption chiller / heater side so that the consumption of primary energy required for operating the absorption chiller / heater and the heat storage tank is minimized. A cooling mechanism having a function of determining a ratio between a temperature difference and a temperature difference to be lowered on the heat storage tank side.

In the control method of a cooling mechanism having an absorption chiller / heater and a heat storage tank, a process for measuring the energy consumption required for the operation of the absorption chiller / heater and the energy consumption required for the operation of the heat storage tank are measured. The temperature difference that should be lowered on the absorption chiller / heater side and the temperature that should be lowered on the heat storage tank side so that the cost of energy consumption required to operate the absorption chiller / heater and the heat storage tank is minimized. And a step of determining a ratio to the difference.

In the control method of a cooling mechanism having an absorption chiller / heater and a heat storage tank, a process for measuring the energy consumption required for the operation of the absorption chiller / heater and the energy consumption required for the operation of the heat storage tank are measured. The temperature difference that should be lowered on the absorption chiller / heater side and the temperature that should be lowered on the heat storage tank side so that the primary energy consumption required to operate the absorption chiller / heater and the heat storage tank is minimized. And a step of determining a ratio to the difference.