JP3851285B2

JP3851285B2 - Control device

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Publication number: JP3851285B2
Application number: JP2003069484A
Authority: JP
Inventors: 良彦田中; 研一藤井; 雄太古田島; 俊博堀; 裕二本田; 友昭佐藤; 雅史竹迫; 清針谷
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: JP2004278884A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は熱媒を循環する熱源装置に用いられる制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７に従来の熱源装置の計装図を示す。同図において、Ｇ１〜Ｇ３は熱媒を生成する熱源、Ｐ１〜Ｐ３は熱源Ｇ１〜Ｇ３が生成する熱媒を搬送する熱媒ポンプ、２は熱源Ｇ１〜Ｇ３からの熱媒（冷水／温水）を混合する往ヘッダ、３は往水管路、４は往ヘッダ２から往水管路３を介して送られてくる熱媒の供給を受ける外部負荷（地域冷暖房の需要家、空調機・ファンコイル等の熱負荷）、５は還水管路である。熱源Ｇ（Ｇ１〜Ｇ３）には冷却水ポンプＧＰ（ＧＰ１〜ＧＰ３）や冷却塔ファンＧＦ（ＧＦ１〜ＧＦ３）が補機として設けられている。
【０００３】
６は外部負荷４において熱交換され還水管路５を介して送られてくる熱媒が戻される還ヘッダ、７は往ヘッダ２と還ヘッダ６とを連通するバイパス管路、８はバイパス管路７に設けられたバイパス弁、９は往ヘッダ２と還ヘッダ６との間の熱媒の差圧ΔＰを計測する差圧計、１０は往ヘッダ２から外部負荷４への熱媒の温度を往水温度ＴＳとして計測する往水温度センサ、１１は還ヘッダ６に戻される熱媒の温度を還水温度ＴＲとして計測する還水温度センサ、１２は還ヘッダ６に戻される熱媒の流量（外部負荷４に供給される熱媒の流量）を負荷流量Ｆとして計測する流量計、１３は制御装置である。
【０００４】
この熱源装置において、熱媒ポンプＰ１〜Ｐ３により圧送された熱媒は、熱源Ｇ１〜Ｇ３により冷却あるいは加熱され、往ヘッダ２において混合され、往水管路３を介して外部負荷４へ供給される。そして、外部負荷４において熱交換され、還水管路５を介して還ヘッダ６に戻され、再び熱媒ポンプＰ１〜Ｐ３によって圧送され、以上の経路を循環する。例えば、熱源Ｇ１〜Ｇ３を冷凍機とした場合、熱媒は冷水とされ、上述した経路を循環する。熱源Ｇ１〜Ｇ３を加熱機とした場合、熱媒は温水とされ、上述した経路を循環する。
【０００５】
制御装置１３は、差圧計９によって計測される往ヘッダ２と還ヘッダ６との間の差圧ΔＰを監視し、この差圧ΔＰを一定とするようにバイパス弁８の開度、すなわちバイパス管路７を流れる熱媒の流量（バイパス流量）を制御する。また、制御装置１３は、流量計１２が計測する負荷流量Ｆに応じて熱源Ｇ１〜Ｇ３の運転台数を制御する。なお、熱媒ポンプＰ１〜Ｐ３や冷却水ポンプＧＰ１〜ＧＰ３，冷却塔ファンＧＦ１〜ＧＦ３は、熱源Ｇ１〜Ｇ３と連動して起動／停止される。例えば、制御装置１３から熱源Ｇ１が起動されると、これに連動して熱源Ｇ１は熱媒ポンプＰ１を起動する。また、冷却水ポンプＧＰ１、冷却塔ファンＧＦ１を起動する。
【０００６】
この熱源装置において、熱源Ｇ１〜Ｇ３の設計能力（最大能力）や設計流量（最大能力発揮時におけるポンプ熱媒流量の設計値）、熱媒ポンプＰ１〜Ｐ３の搬送容量（定格流量）などは、外部負荷４において必要とされる最大熱負荷量を考慮して定められる。例えば、この熱源装置を冷水熱源装置とした場合、往水温度ＴＳを７℃、還水温度ＴＲを１４℃と想定し、外部負荷４において必要とされる最大熱負荷量を賄い得る冷水の必要流量を算出する。往水温度ＴＳと還水温度ＴＲとの温度差（往還温度差）と流量との積が熱負荷量に相当するので、この冷水の必要流量は、必要とされる最大熱負荷量を往還温度差で除することによって求められる。
【０００７】
ここで、冷水の必要流量が２７００ｍ³／ｈとして求められたとすると、熱源（冷凍機）Ｇの１台当たりの設計流量を９００ｍ³／ｈ、熱媒ポンプＰの１台当たりの搬送容量（定格流量）を９００ｍ³／ｈとする。また、９００ｍ³／ｈで送られてくる１４℃の還水をその最大能力発揮時に７℃に冷却することができるように、熱源Ｇの１台当たりの最大能力を例えば７３７１ｋＷ（２１００ＲＴ）とする。
【０００８】
以下、この熱源装置を冷水熱源装置とした場合を例にとり、制御装置１３が行う処理動作の概要について説明する。熱源起動時刻に達すると（図８に示すステップ８０１）、制御装置１３は、１番目の熱源Ｇ１へ起動指令を送る（ステップ８０２）。熱源Ｇ１は、制御装置１３から起動指令を受けると、その運転を開始するとともに熱媒ポンプＰ１を定格流量で起動する。また、冷却水ポンプＧＰ１、冷却塔ファンＧＦ１を起動する。
【０００９】
これにより、熱媒ポンプＰ１から熱源Ｇ１に９００ｍ³／ｈの熱媒が送られ、この熱媒が熱源Ｇ１において７℃の冷水とされ、往ヘッダ２へ送られる。ここで、外部負荷４はまだ運転が開始されていない（冷水弁４−１は未だ閉じられている）ので、その全量がバイパス管路７を通して還ヘッダ６へ戻される。この際、制御装置１３は、差圧計９からの差圧ΔＰを監視し、この差圧ΔＰが一定となるように、バイパス弁８の開度を制御する（ステップ８０３）。
【００１０】
外部負荷４の運転が開始されると（ステップ８０４のＹＥＳ）、すなわち外部負荷４における冷水弁４−１が開かれると、往ヘッダ２からバイパス管路７へ送られている冷水が分流して外部負荷４へ送られる。このとき、差圧ΔＰが下がろうとするので、制御装置１３は、差圧ΔＰが下がらないようにバイパス弁８の開度を制御する（ステップ８０５）。このバイパス弁８の制御により、外部負荷４が要求する冷水の流量が増大するにつれ、バイパス弁８は閉じられて行く。バイパス弁８が全閉とされると、熱源Ｇ１から往ヘッダ２へ送られる冷水の全量が外部負荷４へ送られるようになる。
【００１１】
制御装置１３は、バイパス弁８の開度に応じて外部負荷４に供給される冷水の流量を流量計１２により負荷流量Ｆとして監視しており、この負荷流量Ｆが第１の増段閾値として予め定められている所定流量Ｆｕ１（この例では、９００ｍ³／ｈ：図９参照）に達すると（ステップ８０６のＹＥＳ）、２番目の熱源Ｇ２へ起動指令を送る（ステップ８０７）。熱源Ｇ２は、制御装置１３から起動指令を受けると、その運転を開始するとともに、熱媒ポンプＰ２を定格流量で起動する。また、冷却水ポンプＧＰ２、冷却塔ファンＧＦ２を起動する。
【００１２】
これにより、熱媒ポンプＰ２から熱源Ｇ２に９００ｍ³／ｈの熱媒が送られ、この熱媒が熱源Ｇ２において７℃の冷水とされ、往ヘッダ２へ送られる。この場合、差圧ΔＰが上がろうとするので、制御装置１３は、バイパス弁８を開いて、差圧ΔＰが上がらないようにする。これにより、過剰に生成された冷水がバイパス管路７を通して還ヘッダ６へ戻され、必要とされる流量の冷水が外部負荷４へ供給される。
【００１３】
以下同様にして、制御装置１３は、差圧ΔＰが一定となるようにバイパス弁８の開度を制御し、負荷流量Ｆが第２の増段閾値として予め定められている所定流量Ｆｕ２（この例では、１８００ｍ³／ｈ）に達すると、３番目の熱源Ｇ３を起動する。熱源Ｇ３は、制御装置１３からの起動指令を受けると、熱媒ポンプＰ３を定格流量で起動する。また、冷却水ポンプＧＰ３、冷却塔ファンＧＦ３を起動する。
【００１４】
その後、外部負荷４が要求する冷水の流量が少なくなり、負荷流量Ｆが第２の減段閾値として予め定められている所定流量Ｆｄ２（この例では、１４４０ｍ³／ｈ）を下回ると、熱源Ｇ３の運転を停止する。熱源Ｇ３は、制御装置１３からの停止指令を受けると、熱媒ポンプＰ３の運転を停止する。また、冷却水ポンプＧＰ３、冷却塔ファンＧＦ３を停止する。外部負荷４が要求する冷水の流量がさらに少なくなり、負荷流量Ｆが第１の減段閾値として予め定められている所定流量Ｆｄ１（この例では、７２０ｍ³／ｈ）を下回ると、熱源Ｇ２の運転を停止する。熱源Ｇ２は、制御装置１３からの停止指令を受けると、熱媒ポンプＰ２の運転を停止する。また、冷却水ポンプＧＰ２、冷却塔ファンＧＦ２を停止する（例えば、特許文献１参照）。
【００１５】
【特許文献１】
特開２０００−１８６８３号公報（第２図）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した冷水熱源装置において、熱源Ｇは、９００ｍ³／ｈで１４℃の熱媒が送られてくる場合に、すなわち還水と往水（７℃）との温度差が７℃である場合に、その最大能力を発揮する。逆に言うと、９００ｍ³／ｈで還水が送られてきても、往水（７℃）との温度差が７℃以下である場合には、熱源Ｇは出口温度を７℃とする為の容量制御により自己の冷却能力を絞って運転する。
【００１７】
実際の建物においてこの冷水熱源装置を運用してみると、還水温度ＴＲは実際には１４℃となることは少なく、１４℃以下になってしまうことが多い。これは、外部負荷４に設計値以上の冷水が流れていたり（バルブの開き過ぎ、圧力のかかり過ぎ）、外部負荷４における熱交換器を通過する風量が不足していたり、熱交換器が劣化していたりといった様々な原因で生じる。
【００１８】
例えば、熱源Ｇ１および熱媒ポンプＰ１のみを運転している場合を想定すると、往水温度ＴＳは７℃であるが、還水温度ＴＲが設計値である１４℃よりも大幅に低い１２℃であるというようなことがあり得る。この場合、熱源Ｇ１は、９００ｍ³／ｈの熱媒に７℃（＝１４℃−７℃）の温度差をつけるだけの最大能力を有するにも拘わらず、５℃（＝１２℃−７℃）の温度差をつけるために自己の冷却能力を絞って運転し、最大能力を発揮しない。なお、正確には、バイパス管路７を介して還ヘッダ６に戻される冷水によって熱源Ｇ１に送られる熱媒は還水温度ＴＲよりも低くなる。
【００１９】
さらにこのような状態で、外部負荷４が要求する冷水の流量が増大し、負荷流量Ｆが第１の増段閾値Ｆｕ１（９００ｍ³／ｈ）に達すると、熱源Ｇ１が能力を絞って運転しているにも拘わらず、熱源の増段が図られ、熱源Ｇ２が起動されてしまう。例えば、この時の熱源Ｇ１の発揮能力を最大能力の７０％とした場合、３０％の冷却能力の余裕がまだあるにも拘わらず、必要とされる負荷流量を賄うために熱源Ｇ２が起動されてしまう。このように熱源Ｇ１において余力を残したままで、熱源Ｇ２への増段を図ることは、冷却水ポンプＧＰ２，冷却塔ファンＧＦ２を含めて、熱源Ｇ２や熱媒ポンプＰ２を早めに起動することになり、エネルギーの過剰消費となる。
【００２０】
また、熱源Ｇ２への増段が図られると、余剰な冷水がバイパス管路７を通して往ヘッダ２から還ヘッダ６へ戻されて熱源Ｇ１，Ｇ２が生成する冷水と熱源Ｇ１，Ｇ２への熱媒の温度差がさらに小さくなる。その結果、熱源Ｇ１，Ｇ２はさらに低能力（例えば、３５％）で運転されるようになる。熱源Ｇは最大能力を発揮した状態（全負荷状態）で運転効率が最も高くなるように設計されているので、余力を残した状態（部分負荷状態）で運転し、かつ運転台数を増やすことは、補機動力の過剰消費になり、冷水熱源装置全体としての運転効率の低下を招く。
【００２１】
なお、上述においては、冷水熱源装置を例にとって説明したが、温水熱源装置においても同様の問題が生じる。
【００２２】
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、熱源に最大能力を発揮させた状態で増段を図ることを可能とするとともに、エネルギーの消費量を少なくし、熱源装置をより効率よく運転することの可能な制御装置を提供することにある。
【００２３】
【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、熱媒を生成する第１および第２の熱源と、この第１および第２の熱源が生成する熱媒を搬送する第１および第２の熱媒ポンプと、第１および第２の熱源からの熱媒を受ける往ヘッダと、この往ヘッダから送水される熱媒の供給を受ける外部負荷と、この外部負荷において熱交換された熱媒を第１および第２の熱源に戻す還ヘッダと、往ヘッダと還ヘッダとを連通するバイパス管路とを備えた熱源装置に用いられる制御装置であって、第１の熱源および第１の熱媒ポンプの運転中に、負荷へ供給される熱媒の流量が第１の熱媒ポンプの定格流量を上回った場合、第２の熱源を停止させたままの状態で、第２の熱媒ポンプの運転を開始する熱媒ポンプ運転制御手段を設けたものである。
【００２４】
この発明では、第１の熱源および第１の熱媒ポンプの運転中に、負荷へ供給される熱媒の流量が第１の熱媒ポンプの定格流量を上回ると、第２の熱源を停止させたままの状態で、第２の熱媒ポンプの運転が開始される。これにより、外部負荷への熱媒の供給量が増えるので、外部負荷の要求熱媒量を満足できる。この後の要求熱量の増大により、負荷熱量が第１の熱源の定格能力を超えた場合に、第２の熱源の運転を開始するようにすれば、第１の熱源に最大能力を発揮させた状態で第２の熱源への増段を図ることが可能となる。
【００２５】
第２発明（請求項２に係る発明）は、熱媒を生成する第１〜第Ｎ（Ｎ≧２）の熱源と、この第１〜第Ｎの熱源が生成する熱媒を搬送する第１〜第Ｎの熱媒ポンプと、第１〜第Ｎの熱源からの熱媒を受ける往ヘッダと、この往ヘッダから送水される熱媒の供給を受ける外部負荷と、この外部負荷において熱交換された熱媒を第１〜第Ｎの熱源に戻す還ヘッダと、往ヘッダと還ヘッダとを連通するバイパス管路とを備えた熱源装置に用いられる制御装置であって、往ヘッダから送水される熱媒と還ヘッダに戻される熱媒の温度差と外部負荷へ供給される熱媒の流量とから負荷熱量を求める負荷熱量演算手段と、現在運転中の熱源の合計定格熱量を増段閾値とし、この増段閾値に対して所定のヒステリシスを持たせた値を減段閾値とし、この増段閾値および減段閾値と負荷熱量演算手段によって求められた負荷熱量とを比較し、負荷熱量が増段閾値を上回った場合に熱源の増段を行い、負荷熱量が減段閾値を下回った場合に熱源の減段を行う熱源運転台数制御手段と、現在運転中の熱媒ポンプの合計定格流量を増段閾値とし、この増段閾値に対して所定のヒステリシスを持たせた値を減段閾値とし、この増段閾値および減段閾値と外部負荷へ供給される熱媒の流量とを比較し、熱媒の流量が増段閾値を上回った場合に熱媒ポンプの増段を行い、熱媒の流量が減段閾値を下回った場合に熱媒ポンプの減段を行う熱媒ポンプ運転台数制御手段とを設けたものである。
【００２７】
この発明では、第１〜第Ｎの熱源の運転台数が負荷熱量に基づいて制御され、第１〜第Ｎの熱媒ポンプの運転台数が負荷流量に基づいて制御される。この場合、第１〜第Ｎの熱源の運転台数は、現在運転中の熱源の合計定格熱量を増段閾値とし、この増段閾値に対して所定のヒステリシスを持たせた値を減段閾値とし、この増段閾値および減段閾値と負荷熱量演算手段によって求められた負荷熱量（現在の負荷熱量）との比較結果に基づいて制御される。第１〜第Ｎの熱媒ポンプの運転台数は、現在運転中の熱媒ポンプの合計定格流量を増段閾値とし、この増段閾値に対して所定のヒステリシスを持たせた値を減段閾値とし、この増段閾値および減段閾値と外部負荷へ供給される熱媒の流量（現在の負荷流量）との比較結果に基づいて制御される。
【００２８】
今、第１の熱源と第１の熱媒ポンプとが運転されているものとする。ここで、負荷流量が増大し、増段閾値を上回ると、第２の熱媒ポンプが起動される。これにより、外部負荷への熱媒の供給量が増えるので、外部負荷の要求熱媒量を満足できる。この後の要求熱量の増大により、負荷熱量が増段閾値（第１の熱源の定格能力）を上回ると、第２の熱源が起動される。これにより、第１の熱源に最大能力を発揮させた状態で、第２の熱源への増段が図られる。
【００２９】
第３発明（請求項３に係る発明）は、第２発明において、熱源の運転台数と熱媒ポンプの運転台数とが異なる場合、運転中の熱源の出口温度の設定を変更する出口温度設定変更手段を設けたものである。
第２発明において、熱媒ポンプのみを増段した場合、還ヘッダからの熱媒がそのまま往ヘッダに流れ込むルートができてしまう。この場合、外部負荷へ供給される熱媒の温度が不安定となることが考えられる。すなわち、運転中の熱源からの熱媒と還ヘッダからそのまま往ヘッダに流れ込むルートからの熱媒とが混合され、外部負荷へ供給される熱媒の温度が設計温度からかけ離れてしまうことが考えられる。
このようなことが生じないように、第３発明では、熱媒ポンプのみが増段されている場合（熱源の運転台数と熱媒ポンプの運転台数とが異なる場合）、運転中の熱源の出口温度の設定を自動的に変更し（冷凍機であれば若干下降、加熱機であれば若干上昇）、外部負荷へ供給される熱媒の温度が設計温度からかけ離れてしまうことがないようにする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明に係る制御装置を含む熱源装置の一実施の形態を示す計装図である。同図において、図７と同一符号は図７を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。
【００３１】
本実施の形態の熱源装置は、その基本的なシステム構成において、従来の熱源装置と変わるところはない。両者の異なる点は制御装置１３の機能にある。本実施の形態では、制御装置１３より、熱媒ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３の運転を熱源Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３から独立して制御するようにしている。以下、従来の制御装置１３と区別するために、本実施の形態における制御装置１３を制御装置１３Ａとする。
【００３２】
また、本実施の形態では、制御装置１３Ａからの熱媒ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３の独立した運転制御に伴い、熱源Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３と熱媒ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３とを連動させないようにしている。すなわち、この実施の形態において、熱源Ｇ１は制御装置１３Ａから起動指令を受けても、冷却水ポンプＧＰ１、冷却塔ファンＧＦ１を起動するのみで、熱媒ポンプＰ１を起動することはない。熱源Ｇ２，Ｇ３も同様である。
【００３３】
制御装置１３Ａは、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現される。制御装置１３Ａには、従来の制御装置１３と同様に、往水温度センサ１０からの往水温度ＴＳ、還水温度センサ１１からの還水温度ＴＲ、流量計１２からの負荷流量Ｆ、差圧計１２からの差圧ΔＰが与えられる。
【００３４】
以下、この熱源装置を冷水熱源装置とした場合を例にとり、制御装置１３Ａが行う特徴的な処理動作の概要について説明する。なお、この冷水熱源装置においても、図７で説明した従来の冷水熱源装置と同様に、熱源Ｇの１台当たりの最大能力を７３７１ｋＷ（２１００ＲＴ）とし、還水温度ＴＲの設計値を１４℃、往水温度ＴＳの設計値を７℃とした場合の熱源（冷凍機）Ｇの１台当たりの設計流量を９００ｍ³／ｈとし、９００ｍ³／ｈで送られてくる１４℃の還水を熱源Ｇの最大能力発揮時に７℃に冷却することができるようにしている。熱源Ｇは最大能力を発揮した状態で運転効率が最も高くなるように設計されている。
【００３５】
また、制御装置１３Ａには、熱源Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の運転台数を制御する際に使用するテーブルとして、図２（ａ）に示すような熱源運転台数制御テーブルＴＢ１が設定されている。図２（ａ）において、横軸は負荷熱量を示し、縦軸は熱源の運転台数を示す。Ｑｕ１，Ｑｕ２は増段閾値、Ｑｄ１，Ｑｄ２は減段閾値であり、現在運転中の熱源の合計定格能力を増段閾値Ｑｕ（Ｑｕ１，Ｑｕ２）とし、増段閾値Ｑｕに対して２０％のヒステリシスを持たせた値を減段閾値Ｑｄ（Ｑｄ１，Ｑｄ２）（Ｑｄ＝Ｑｕ−Ｑｕ×０．２）としている。この例では、Ｑｕ１は７３７１ｋＷ（２１００ＲＴ）、Ｑｕ２は１４７４２ｋＷ（４２００ＲＴ）、Ｑｄ１は５８９７ｋＷ（１６８０ＲＴ）、Ｑｄ２は１１７９４ｋＷ（３３６０ＲＴ）とされる。本実施の形態では、この熱源運転台数制御テーブルＴＢ１に従って、熱源の運転台数を負荷流量ではなく、負荷熱量に基づいて制御する。
【００３６】
また、制御装置１３Ａには、熱媒ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３の運転台数を制御する際に使用するテーブルとして、図２（ｂ）に示すような熱媒ポンプ運転台数制御テーブルＴＢ２が設定されている。図２（ｂ）において、横軸は負荷流量を示し、縦軸は熱媒ポンプの運転台数を示す。Ｆｕ１，Ｆｕ２は増段閾値、Ｆｄ１，Ｆｄ２は減段閾値であり、現在運転中の熱媒ポンプの合計定格流量を増段閾値Ｆｕ（Ｆｕ１，Ｆｕ２）とし、増段閾値Ｆｕに対して２０％のヒステリシスを持たせた値を減段閾値Ｆｄ（Ｆｄ１，Ｆｄ２）（Ｆｄ＝Ｆｕ−Ｆｕ×０．２）としている。この例では、Ｆｕ１は９００ｍ³／ｈ、Ｆｕ２は１８００ｍ³／ｈとされ、Ｆｄ１は７２０ｍ³／ｈ、Ｆｄ２は１４４０ｍ³／ｈとされる。本実施の形態では、この熱媒ポンプ運転台数制御テーブルＴＢ２に従って、熱媒ポンプの運転台数を負荷流量に基づいて制御する。
【００３７】
制御装置１３Ａは、熱源起動時刻に達すると（図３：ステップ３０１のＹＥＳ）、１番目の熱源Ｇ１および熱媒ポンプＰ１へ各個に起動指令を送る（ステップ３０２）。熱源Ｇ１は、制御装置１３Ａから起動指令を受けると、その運転を開始するとともに、冷却水ポンプＧＰ１、冷却塔ファンＧＦ１を起動する。熱媒ポンプＰ１は、制御装置１３Ａからの起動指令を受けて、定格流量で起動される。
【００３８】
これにより、熱媒ポンプＰ１から熱源Ｇ１に９００ｍ³／ｈの熱媒が送られ、この熱媒が熱源Ｇ１において７℃の冷水とされ、往ヘッダ２へ送られる。ここで、外部負荷４はまだ運転が開始されていない（冷水弁４−１は閉じられている）ので、その全量がバイパス管路７を通して還ヘッダ６へ戻される。この際、制御装置１３Ａは、差圧計９からの往ヘッダ２と還ヘッダ６との間の差圧ΔＰを監視し、この差圧ΔＰが一定となるように、バイパス弁８の開度を制御する（ステップ３０３）。
【００３９】
この状態で、外部負荷４の運転が開始されると（ステップ３０４のＹＥＳ）、すなわち外部負荷４における冷水弁４−１が開かれると、往ヘッダ２からバイパス管路７へ送られている冷水が分流して外部負荷４へ送られる。これにより、差圧ΔＰが下がろうとするので、制御装置１３Ａは、差圧ΔＰが下がらないようにバイパス弁８の開度を制御する（ステップ３０５）。このバイパス弁８の制御により、すなわち差圧ΔＰを一定に保つことにより、外部負荷４には冷水弁４−１の開度に比例した流量で冷水が供給されるようになり、外部負荷４が要求する冷水の流量が増大するにつれてバイパス弁８が閉じられて行く。
【００４０】
制御装置１３Ａは、この外部負荷４への冷水の供給量の制御中、負荷流量Ｆおよび負荷熱量Ｑを監視する（ステップ３０６，３１０）。負荷流量Ｆについては、流量計１２からの計測値を直接監視する。外部負荷４に供給される熱量（負荷熱量）Ｑについては、還水温度センサ１１からの還水温度ＴＲと往水温度センサ１０からの往水温度ＴＳとの差を現在の往還温度差ΔＴとして求め、この往還温度差ΔＴに流量計１２からの負荷流量Ｆを乗じることによって求める。
Ｑ＝（ＴＲ−ＴＳ）×Ｆ＝ΔＴ×Ｆ・・・・（１）
【００４１】
〔熱媒ポンプのみの増段（熱媒ポンプの単独運転）〕
外部負荷４への冷水の供給量の制御中、負荷熱量Ｑが増段閾値Ｑｕ１に達する前に、負荷流量Ｆが増段閾値Ｆｕ１を上回ると（ステップ３０６のＹＥＳ）、制御装置１３Ａは熱媒ポンプＰ２へ起動指令を送り、熱媒ポンプの増段を図る（ステップ３０７）。すなわち、制御装置１３Ａは、図２（ｂ）に示した熱媒ポンプ運転台数制御テーブルＴＢ２に従い、負荷流量Ｆが増段閾値Ｆｕ１（９００ｍ³／ｈ）を上回った点を増段点と判断し、熱媒ポンプＰ２の運転を開始する。
【００４２】
これにより、外部負荷４への冷水の供給量が増えるので、外部負荷４の要求水量を満足できる。このとき、「往還温度差ΔＴが設計値（７℃）に対して低下しており、熱源Ｇ１が能力を絞って運転していた」とすると、熱媒ポンプＰ２の運転による冷水の供給量の増大と熱源Ｇ１の能力アップによって、熱源Ｇ２の運転によらずとも、外部負荷４の要求熱量が賄われることになる。
【００４３】
〔熱媒ポンプ単独運転中の熱源の増段〕
熱媒ポンプＰ２の単独運転中、負荷熱量Ｑが増大して行き、増段閾値Ｑｕ１を上回ると（ステップ３１０のＹＥＳ）、制御装置１３Ａは熱源Ｇ２へ起動指令を送り、熱源の増段を図る（ステップ３１１）。これにより、熱源Ｇ１に最大能力を発揮させた状態で、熱源Ｇ２への増段が図られる。したがって、熱源Ｇ１において余力を残したままで熱源Ｇ２への増段が図られてしまうということがなくなり、熱源の運転効率の悪化や補機（冷却水ポンプ、冷却塔ファンなど）の運転台数の増加によるエネルギーの過剰消費が防がれる。
【００４４】
なお、この時、制御装置１３Ａは、熱媒ポンプＰ２への起動指令も出力する（ステップ３０７）。しかし、熱媒ポンプＰ２はすでに運転されているので、新たに熱媒ポンプＰ２が起動されるということはない。
【００４５】
〔熱源と熱媒ポンプの同時増段〕
外部負荷４への冷水の供給量の制御中、負荷流量Ｆが増段閾値Ｆｕ１に達する前に、負荷熱量Ｑが増段閾値Ｑｕ１を上回ると（ステップ３１０のＹＥＳ）、制御装置１３Ａは熱源Ｇ２および熱媒ポンプＰ２へ各個に起動指令を送り、熱源および熱媒ポンプの増段を図る（ステップ３１１，３０７）。これにより、熱源Ｇ２と熱媒ポンプＰ２とが同時に起動される。
【００４６】
〔熱源の単独減段（熱媒ポンプの単独運転）〕
熱源Ｇ２の起動後、負荷熱量Ｑが減少し、減段閾値Ｑｄ１を下回ると（ステップ３１２のＹＥＳ）、制御装置１３Ａは熱源Ｇ２へ停止指令を送り、熱源の減段を図る（ステップ３１３）。このとき、制御装置１３Ａは、負荷流量Ｆが減段閾値Ｆｄ１を下回っていなければ（ステップ３１６のＮＯ）、熱媒ポンプＰ２への停止指令は送らない。この場合、熱源Ｇ２のみの運転が停止され、熱媒ポンプＰ２はその運転を継続する。
【００４７】
〔熱源と熱媒ポンプの同時減段〕
熱源Ｇ２の起動後、負荷熱量Ｑが減少し、減段閾値Ｑｄ１を下回ると（ステップ３１２のＹＥＳ）、制御装置１３Ａは熱源Ｇ２へ停止指令を送り、熱源の減段を図る（ステップ３１３）。このとき、制御装置１３Ａは、負荷流量Ｆが減段閾値Ｆｄ１を下回っていれば（ステップ３１６のＹＥＳ）、すなわち負荷熱量Ｑが減段閾値Ｑｄ１を下回っており、かつ負荷流量Ｆが減段閾値Ｆｄ１を下回っていれば（ステップ３１７でのＡＮＤの成立）、熱媒ポンプＰ２へ停止指令を送り、熱媒ポンプの減段を図る（ステップ３１８）。この場合、熱源Ｇ２と熱媒ポンプＰ２とは、同時にその運転が停止される。
【００４８】
〔熱源ポンプの単独減段（熱源の単独運転）〕
制御装置１３Ａは、熱源Ｇ２の起動後、負荷流量Ｆが減少し、減段閾値Ｆｄ１を下回っても（ステップ３１６のＹＥＳ）、負荷熱量Ｑが減段閾値Ｑｄ１を下回っていなければ、熱媒ポンプＰ２への停止指令は送らない。したがって、熱源Ｇ２の運転中、熱媒ポンプＰ２が停止するという事態、すなわち熱源Ｇ２のみが運転されるという異常事態は生じない。
【００４９】
〔運転台数制御のロジック〕
図４は図３に示したフローチャートに従う運転台数制御のロジックをイメージ化した図である。負荷流量による熱媒ポンプ運転台数制御からの増段要求があった場合には、熱媒ポンプのみを増段する（矢印▲１▼）。負荷熱量による熱源運転台数制御からの増段要求があった場合には、熱源および熱媒ポンプを増段する（矢印▲２▼）。負荷熱量による熱源運転台数制御からの減段要求があった場合には、熱源のみを減段する（矢印▲３▼）。負荷流量による熱媒ポンプ運転台数制御からの減段要求があった場合で（矢印▲４▼）、熱源が運転中の場合（負荷熱量による熱源運転台数制御からの減段要求がない場合：矢印▲５▼無し）には、熱媒ポンプは停止しない。負荷流量による熱媒ポンプ運転台数制御からの減段要求があった場合で（矢印▲４▼）、熱源がすでに停止している場合（負荷熱量による熱源運転台数制御からの減段要求があった場合：矢印▲５▼有り）には、熱媒ポンプを停止させる（矢印▲６▼）。
【００５０】
〔熱源の出口温度設定の自動変更〕
例えば、図３に示したステップ３０７において熱媒ポンプＰ２のみを増段した場合、還ヘッダ６からの熱媒がそのまま往ヘッダ２へ流れ込むルートができてしまう。この場合、図５に示すように、還ヘッダ６からの熱媒の温度を１４℃とすると、熱源Ｇ２が運転されていないので、熱媒ポンプＰ２からは往ヘッダ２に１４℃の熱媒がそのまま送水されることになる。運転中の熱源Ｇ１からは７℃にされた冷水が供給されるが、往ヘッダ２で熱媒ポンプＰ２からの熱媒と混合されるので、外部負荷４へ供給される冷水の温度が上昇し、設計温度からかけ離れてしまう虞れがある。
【００５１】
このようなことが生じないように、本実施の形態では、ステップ３０７において熱媒ポンプＰ２が増段された場合、現在運転中の熱源の運転台数と熱媒ポンプの運転台数をチェックし、熱源運転台数≠熱媒ポンプ運転台数であれば（ステップ３０８のＹＥＳ）、「熱源Ｇ２は運転されておらず、熱媒ポンプＰ２のみが運転されている」と判断し、運転中の熱源Ｇ１の出口温度の設定を若干下降させ（ステップ３０９）、外部負荷４へ供給される冷水の温度が設計温度からかけ離れてしまうことがないようにする。
【００５２】
図３に示したステップ３１３において熱源Ｇ２が減段された場合にも熱媒ポンプＰ２の単独運転が生じることがある。この場合も、ステップ３０７での熱媒ポンプＰ２の増段時と同様、現在運転中の熱源の運転台数と熱媒ポンプの運転台数をチェックし、熱源運転台数≠熱媒ポンプ運転台数であれば（ステップ３１４のＹＥＳ）、「熱源Ｇ２は運転されておらず、熱媒ポンプＰ２のみが運転されている」と判断し、運転中の熱源Ｇ１の出口温度の設定を若干下降させ（ステップ３１５）、外部負荷４へ供給される冷水の温度が設計温度からかけ離れてしまうことがないようにする。
【００５３】
本実施の形態において、ステップ３０９や３１５での運転中の熱源の出口温度設定の変更は、例えば下記（２）式を用いて行う。すなわち、出口温度の初期設定値をＴＣｓｐ（７℃）とし、この出口温度の初期設定値ＴＣｓｐと還水温度ＴＲとから（２）式に従って運転中の熱源の出口温度の設定変更値ＴＣｓｐ’を求める。但し、下記（２）式において、Ｑ_MAXは運転中のポンプの能力合計、Ｑ₁＋Ｑ₂＋Ｑ₃・・・・＋Ｑｎ_-1は熱源が動いているポンプの能力合計、Ｑｎは単独運転している熱媒ポンプの能力を示す。
ＴＣｓｐ’＝（ＴＣｓｐ×Ｑ_MAX−ＴＲ×Ｑｎ）／（Ｑ₁＋Ｑ₂＋Ｑ₃・・・・＋Ｑｎ_-1）・・・・（２）
【００５４】
なお、熱媒ポンプのみ増段した直後は、還水温度ＴＲが安定しないため、１０分程度の効果待ち後、出口温度の設定変更値ＴＣｓｐ’を決定するものとする。それまでは、増段前の設定変更値ＴＣｓｐを保持するものとする。
また、図３のフローチャートには示されていないが、熱源および熱媒ポンプの増減段制御によって熱源運転台数＝熱媒ポンプ運転台数に戻れば、ステップ３０９や３１５で自動変更した出口温度の設定は初期設定値ＴＣｓｐに戻す。
【００５５】
図６に図３に示したフローチャートに対応する制御装置１３Ａにおける処理ブロック図を示す。制御装置１３Ａは、負荷熱量演算部１３−１と、熱源運転台数制御部１３−２と、熱媒ポンプ運転台数制御部１３−３と、熱媒ポンプ停止判断部１３−４と、出口温度設定変更判断部１３−５とを備えている。
【００５６】
負荷熱量演算部１３−１は、還水温度ＴＲと往水温度ＴＳと負荷流量Ｆとから、前述した（１）式に従って負荷熱量Ｑを求める。
熱源運転台数制御部１３−２は、負荷熱量演算部１３−１からの負荷熱量Ｑに基づき、図２（ａ）に示した熱源運転台数制御テーブルＴＢ１に従って、熱源に対する運転台数の増減段要求を生成する。
熱媒ポンプ停止判断部１３−４は、負荷流量Ｆに基づき、図２（ｂ）に示した熱媒ポンプ運転台数制御テーブルＴＢ２に従って、熱媒ポンプに対する運転台数の増減段要求を生成する。
【００５７】
熱媒ポンプ停止判断部１３−４は、熱源運転台数制御部１３−２から減段要求が出され、かつ熱媒ポンプ運転台数制御部１３−３から減段要求が出された場合に、熱媒ポンプへの停止指令を生成する。
出口温度設定変更判断部１３−５は、熱媒ポンプ運転台数制御部１３−３から増段要求が出された場合、その時の熱源運転台数と熱媒ポンプ運転台数をチェックし、熱源運転台数≠熱媒ポンプ運転台数である場合に、運転中の熱源の出口温度設定の自動変更を行う。また、熱源運転台数制御部１３−２から減段要求が出された場合、その時の熱源運転台数と熱媒ポンプ運転台数をチェックし、熱源運転台数≠熱媒ポンプ運転台数である場合に、運転中の熱源の出口温度の設定を前記の（２）式に従って変更する。また、熱源運転台数＝熱媒ポンプ運転台数となれば、運転中の熱源の出口温度の設定を初期値に戻す。
【００５８】
なお、上述した実施の形態では、熱源を３台設けた例で説明したが、熱源は３台に限られるものでないことは言うまでもない。
また、上述した実施の形態では、冷水熱源装置を例にとって説明したが、温水熱源装置においても同様にして制御することが可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、第１発明によれば、第１の熱源および第１の熱媒ポンプの運転中に、負荷へ供給される熱媒の流量が第１の熱媒ポンプの定格流量を上回ると、第２の熱源を停止させたままの状態で、第２の熱媒ポンプの運転が開始されるものとなり、外部負荷への熱媒の供給量を増やし、外部負荷への供給熱量を増大させて、第１の熱源に最大能力を発揮させた状態で第２の熱源への増段を図ることが可能となり、エネルギーの消費量を少なくし、熱源装置をより効率よく運転することができるようになる。
【００６０】
第２発明によれば、現在運転中の熱源の合計定格熱量を増段閾値とし、この増段閾値に対して所定のヒステリシスを持たせた値を減段閾値とし、この増段閾値および減段閾値と現在の負荷熱量とを比較し、負荷熱量が増段閾値を上回った場合に熱源の増段を行い、負荷熱量が減段閾値を下回った場合に熱源の減段を行うようにし、現在運転中の熱媒ポンプの合計定格流量を増段閾値とし、この増段閾値に対して所定のヒステリシスを持たせた値を減段閾値とし、この増段閾値および減段閾値と現在の負荷流量とを比較し、負荷流量が増段閾値を上回った場合に熱媒ポンプの増段を行い、負荷流量が減段閾値を下回った場合に熱媒ポンプの減段を行うようにしたので、例えば第１の熱源と第１の熱媒ポンプとが運転されている時に、負荷熱量よりも先に負荷流量が増段閾値に達した場合、第２の熱媒ポンプだけが運転され、外部負荷への熱媒の供給量が増える。この後の要求熱量の増大により、負荷熱量が増段閾値に達すると、第２の熱源が運転されるものとなる。これにより、第１の熱源に最大能力を発揮させた状態で第２の熱源への増段が図られるようになり、エネルギーの消費量を少なくし、熱源装置をより効率よく運転することができるようになる。
【００６１】
第３発明によれば、熱源の運転台数と熱媒ポンプの運転台数とが異なる場合、運転中の熱源の出口温度の設定を変更するようにしたので、熱媒ポンプのみが増段されている場合、運転中の熱源の出口温度の設定を自動的に変更し（冷凍機であれば若干下降、加熱機であれば若干上昇）、外部負荷へ供給される熱媒の温度が設計温度からかけ離れてしまうことがないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る制御装置を含む熱源装置の一実施の形態を示す計装図である。
【図２】この熱源装置に設けられた制御装置に設定される熱源運転台数制御テーブルおよび熱媒ポンプ運転台数制御テーブルを例示する図である。
【図３】制御装置が行う特徴的な処理動作の概要を説明するためのフローチャートである。
【図４】このフローチャートに従う運転台数制御のロジックをイメージ化した図である。
【図５】熱媒ポンプのみを増段した場合に外部負荷へ供給される冷水の温度が設計温度からかけ離れてしまう状況を説明する図である。
【図６】図３に示したフローチャートに対応する制御装置における処理ブロック図である。
【図７】従来の熱源装置の一例を示す計装図である。
【図８】従来の熱源装置に設けられた制御装置が行う処理動作の概要を説明するためのフローチャートである。
【図９】従来の制御装置による熱源の運転台数の制御動作を説明する図である。
【符号の説明】
Ｇ（Ｇ１〜Ｇ３）…熱源、Ｐ（Ｐ１〜Ｐ３）…熱媒ポンプ、ＧＰ（ＧＰ１〜ＧＰ３）…冷却水ポンプ、ＧＦ（ＧＦ１〜ＧＦ３）…冷却塔ファン、２…往ヘッダ、３…往水管路、４…外部負荷、５…還水管路、６…還ヘッダ、７…バイパス管路、８…バイパス弁、９…差圧計、１０…往水温度センサ、１１…還水温度センサ、１２…流量計、１３Ａ…制御装置、１３−１…負荷熱量演算部、１３−２…熱源運転台数制御部、１３−３…熱媒ポンプ運転台数制御部、１３−４…熱媒ポンプ停止判断部、１３−５…出口温度設定変更判断部、ＴＢ１…熱源運転台数制御テーブル、ＴＢ２…熱媒ポンプ運転台数制御テーブル。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device used in a heat source device that circulates a heat medium.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 shows an instrumentation diagram of a conventional heat source device. In the figure, G1 to G3 are heat sources that generate a heat medium, P1 to P3 are heat medium pumps that convey the heat medium generated by the heat sources G1 to G3, and 2 is a heat medium (cold water / hot water) from the heat sources G1 to G3. Outer header, 3 for outgoing water pipe, 4 for external load that receives supply of heat medium sent from outgoing header 2 through outgoing water pipe 3 (local cooling / heating customers, air conditioners, fan coils, etc. No. 5 is a return pipe. The heat source G (G1 to G3) is provided with a cooling water pump GP (GP1 to GP3) and a cooling tower fan GF (GF1 to GF3) as auxiliary machines.
[0003]
6 is a return header in which the heat medium exchanged in the external load 4 and sent through the return water pipe 5 is returned, 7 is a bypass pipe that connects the forward header 2 and the return header 6, and 8 is a bypass pipe 7 is a bypass valve, 9 is a differential pressure gauge that measures the pressure difference ΔP of the heat medium between the forward header 2 and the return header 6, and 10 is the temperature of the heat medium from the forward header 2 to the external load 4. A forward water temperature sensor that measures the water temperature TS, a return water temperature sensor 11 that measures the temperature of the heat medium returned to the return header 6 as a return water temperature TR, and a flow rate of the heat medium that returns to the return header 6 (external The flow meter 13 measures the flow rate of the heat medium supplied to the load 4 as the load flow rate F, and 13 is a control device.
[0004]
In this heat source device, the heat medium pumped by the heat medium pumps P1 to P3 is cooled or heated by the heat sources G1 to G3, mixed in the forward header 2, and supplied to the external load 4 through the forward water line 3. . And it heat-exchanges in the external load 4, returns to the return header 6 via the return water pipe 5, is again pumped by the heat medium pumps P1-P3, and circulates the above path | route. For example, when the heat sources G1 to G3 are refrigerators, the heat medium is cold water and circulates through the above-described path. When the heat sources G1 to G3 are heaters, the heat medium is warm water and circulates through the above-described path.
[0005]
The control device 13 monitors the differential pressure ΔP between the forward header 2 and the return header 6 measured by the differential pressure gauge 9, and the opening of the bypass valve 8, that is, the bypass pipe so as to keep this differential pressure ΔP constant. The flow rate (bypass flow rate) of the heat medium flowing through the passage 7 is controlled. The control device 13 controls the number of operating heat sources G1 to G3 according to the load flow rate F measured by the flow meter 12. The heat medium pumps P1 to P3, the cooling water pumps GP1 to GP3, and the cooling tower fans GF1 to GF3 are activated / stopped in conjunction with the heat sources G1 to G3. For example, when the heat source G1 is activated from the control device 13, the heat source G1 activates the heat medium pump P1 in conjunction with the activation. Further, the cooling water pump GP1 and the cooling tower fan GF1 are activated.
[0006]
In this heat source device, the design capacity (maximum capacity) of the heat sources G1 to G3, the design flow rate (design value of the pump heat medium flow rate when the maximum capacity is exhibited), the transfer capacity (rated flow rate) of the heat medium pumps P1 to P3, etc. It is determined in consideration of the maximum heat load required in the external load 4. For example, when this heat source device is a cold water heat source device, it is assumed that the outgoing water temperature TS is 7 ° C., the return water temperature TR is 14 ° C., and cold water that can cover the maximum heat load required for the external load 4 is necessary. Calculate the flow rate. Since the product of the temperature difference (outward temperature difference) between the incoming water temperature TS and the return water temperature TR and the flow rate corresponds to the heat load, the required flow rate of this cold water is the maximum required heat load. It is obtained by dividing by the difference.
[0007]
Here, the required flow rate of cold water is 2700m^Three/ H, the design flow rate per unit of heat source (refrigerator) G is 900 m.^Three/ H, the transfer capacity (rated flow rate) per unit of heat medium pump P is 900m^Three/ H. 900m^ThreeThe maximum capacity per heat source G is set to 7371 kW (2100 RT), for example, so that the 14 ° C. return water sent at / h can be cooled to 7 ° C. when the maximum capacity is exhibited.
[0008]
Hereinafter, the outline of the processing operation performed by the control device 13 will be described by taking as an example the case where the heat source device is a cold water heat source device. When the heat source activation time is reached (step 801 shown in FIG. 8), the control device 13 sends an activation command to the first heat source G1 (step 802). When the heat source G1 receives a start command from the control device 13, the heat source G1 starts its operation and starts the heat medium pump P1 at a rated flow rate. Further, the cooling water pump GP1 and the cooling tower fan GF1 are activated.
[0009]
Thereby, 900 m from the heat medium pump P1 to the heat source G1.^Three/ H heat medium is sent, and this heat medium is converted to 7 ° C. cold water in the heat source G 1 and sent to the forward header 2. Here, since the operation of the external load 4 has not yet started (the chilled water valve 4-1 is still closed), the entire amount is returned to the return header 6 through the bypass line 7. At this time, the control device 13 monitors the differential pressure ΔP from the differential pressure gauge 9, and controls the opening degree of the bypass valve 8 so that the differential pressure ΔP becomes constant (step 803).
[0010]
When the operation of the external load 4 is started (YES in Step 804), that is, when the chilled water valve 4-1 in the external load 4 is opened, the chilled water sent from the forward header 2 to the bypass line 7 is diverted. It is sent to the external load 4. At this time, since the differential pressure ΔP tends to decrease, the control device 13 controls the opening degree of the bypass valve 8 so that the differential pressure ΔP does not decrease (step 805). By controlling the bypass valve 8, the bypass valve 8 is closed as the flow rate of the cold water required by the external load 4 increases. When the bypass valve 8 is fully closed, the entire amount of cold water sent from the heat source G 1 to the forward header 2 is sent to the external load 4.
[0011]
The control device 13 monitors the flow rate of cold water supplied to the external load 4 according to the opening degree of the bypass valve 8 as the load flow rate F by the flow meter 12, and this load flow rate F is used as the first step increase threshold value. Predetermined predetermined flow rate Fu1 (in this example, 900 m^Three/ H: Refer to FIG. 9) (YES in Step 806), an activation command is sent to the second heat source G2 (Step 807). When the heat source G2 receives a start command from the control device 13, the heat source G2 starts its operation and starts the heat medium pump P2 at a rated flow rate. Further, the cooling water pump GP2 and the cooling tower fan GF2 are activated.
[0012]
Thereby, 900 m from the heat medium pump P2 to the heat source G2.^Three/ H heat medium is sent, and this heat medium is converted to 7 ° C. cold water in the heat source G 2 and sent to the forward header 2. In this case, since the differential pressure ΔP tends to increase, the control device 13 opens the bypass valve 8 so that the differential pressure ΔP does not increase. Thereby, the excessively generated cold water is returned to the return header 6 through the bypass pipe 7, and the cold water having a required flow rate is supplied to the external load 4.
[0013]
Similarly, the control device 13 controls the opening degree of the bypass valve 8 so that the differential pressure ΔP becomes constant, and the load flow rate F is a predetermined flow rate Fu2 (this is determined in advance as a second step-up threshold). In the example, 1800m^Three/ H), the third heat source G3 is activated. When the heat source G3 receives an activation command from the control device 13, the heat source G3 activates the heat medium pump P3 at a rated flow rate. Further, the cooling water pump GP3 and the cooling tower fan GF3 are activated.
[0014]
Thereafter, the flow rate of the cold water required by the external load 4 decreases, and the load flow rate F is a predetermined flow rate Fd2 (1440 m in this example) that is determined in advance as the second step-down threshold value.^Three/ H), the operation of the heat source G3 is stopped. When the heat source G3 receives a stop command from the control device 13, the heat source G3 stops the operation of the heat medium pump P3. Further, the cooling water pump GP3 and the cooling tower fan GF3 are stopped. The flow rate of cold water required by the external load 4 is further reduced, and the load flow rate F is set to a predetermined flow rate Fd1 (720 m in this example) that is predetermined as the first step-down threshold value.^Three/ H), the operation of the heat source G2 is stopped. When the heat source G2 receives a stop command from the control device 13, the heat source G2 stops the operation of the heat medium pump P2. Further, the cooling water pump GP2 and the cooling tower fan GF2 are stopped (see, for example, Patent Document 1).
[0015]
[Patent Document 1]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-18683 (FIG. 2)
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
In the cold water heat source device described above, the heat source G is 900 m.^ThreeWhen a heating medium of 14 ° C. is sent at / h, that is, when the temperature difference between the return water and the outgoing water (7 ° C.) is 7 ° C., the maximum capacity is exhibited. Conversely, 900m^ThreeIf the temperature difference from the incoming water (7 ° C) is 7 ° C or less even though the return water is sent at / h, the heat source G is self-cooled by controlling the capacity so that the outlet temperature is 7 ° C. Drive with limited ability.
[0017]
When this cold water heat source apparatus is operated in an actual building, the return water temperature TR is actually rarely 14 ° C. and often 14 ° C. or less. This is because chilled water exceeding the design value flows to the external load 4 (valve opening too much, pressure is too much), the amount of air passing through the heat exchanger in the external load 4 is insufficient, or the heat exchanger is deteriorated It can be caused by various causes such as.
[0018]
For example, assuming that only the heat source G1 and the heat medium pump P1 are operated, the outgoing water temperature TS is 7 ° C., but the return water temperature TR is 12 ° C. which is significantly lower than the designed value of 14 ° C. There can be something like that. In this case, the heat source G1 is 900 m^ThreeAlthough it has the maximum capacity to give a temperature difference of 7 ° C (= 14 ° C-7 ° C) to the heating medium of / h, it is self-made to give a temperature difference of 5 ° C (= 12 ° C-7 ° C). Operate with a reduced cooling capacity, and do not demonstrate maximum capacity. To be exact, the heat medium sent to the heat source G1 by the cold water returned to the return header 6 via the bypass pipe 7 becomes lower than the return water temperature TR.
[0019]
Further, in such a state, the flow rate of the cold water required by the external load 4 increases, and the load flow rate F becomes the first step-up threshold Fu1 (900 m^Three/ H), although the heat source G1 is operating with a limited capacity, the heat source is increased and the heat source G2 is activated. For example, if the capacity of the heat source G1 is 70% of the maximum capacity at this time, the heat source G2 is activated to cover the required load flow rate even though there is still a 30% cooling capacity margin. End up. In this way, with the remaining power remaining in the heat source G1, increasing the stage to the heat source G2 includes starting the heat source G2 and the heat medium pump P2 early, including the cooling water pump GP2 and the cooling tower fan GF2. It becomes an excessive consumption of energy.
[0020]
In addition, when the stage to the heat source G2 is increased, surplus cold water is returned from the forward header 2 to the return header 6 through the bypass pipe 7, and the cold water generated by the heat sources G1 and G2 and the heat medium to the heat sources G1 and G2 The temperature difference is further reduced. As a result, the heat sources G1 and G2 are operated with a lower capacity (for example, 35%). Since the heat source G is designed to have the highest operating efficiency in a state where the maximum capacity is exhibited (full load state), it is possible to operate with the remaining capacity (partial load state) and to increase the number of operating units. As a result, the power consumption of the auxiliary machine is excessively consumed, and the operation efficiency of the chilled water heat source apparatus as a whole is reduced.
[0021]
In the above description, the cold water heat source device has been described as an example, but the same problem also occurs in the hot water heat source device.
[0022]
The present invention has been made in order to solve such problems, and the object of the present invention is to increase the number of stages in a state where the maximum capacity is exhibited by the heat source and to reduce the energy consumption. An object of the present invention is to provide a control device that can reduce the number of heat source devices and operate the heat source device more efficiently.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve such an object, the first invention (the invention according to claim 1) generates a heat medium.First and second heat sources, first and second heat medium pumps conveying the heat medium generated by the first and second heat sources, and first and second heat sourcesThe external header that receives the heat medium from the external header, the external load that receives the supply of the heat medium sent from the external header, and the heat medium that is heat-exchanged in the external loadFirst and second heat sourcesA control device for use in a heat source device comprising a return header to return to, and a bypass conduit communicating the forward header and return header,During operation of the first heat source and the first heat medium pump, if the flow rate of the heat medium supplied to the load exceeds the rated flow rate of the first heat medium pump, the second heat source remains stopped. In the state, the operation of the second heat medium pump is started.A heat medium pump operation control means is provided.
[0024]
  In this invention, when the flow rate of the heat medium supplied to the load exceeds the rated flow rate of the first heat medium pump during the operation of the first heat source and the first heat medium pump, the second heat source is stopped. In the state as it is, the operation of the second heat medium pump is started.Thereby, since the supply amount of the heat medium to the external load increases, the required heat medium amount of the external load can be satisfied. As the required heat quantity increases, the load heat quantity is reduced.1st heat sourceIf the rated capacity is exceeded,Second heat sourceIf you start driving,1st heat sourceIn a state where the maximum ability isSecond heat sourceIt is possible to increase the number of steps.
[0025]
  The second invention (the invention according to claim 2) is a first for conveying the first to Nth (N ≧ 2) heat sources that generate the heat medium and the heat medium generated by the first to Nth heat sources. Heat exchange is performed in the external load that receives the supply of the heat medium sent from the forward header, the forward header that receives the heat medium from the Nth heat medium pump, the first to Nth heat sources, and the forward header. Control device used in a heat source device including a return header that returns the heated heat medium to the first to Nth heat sources and a bypass pipe that communicates the forward header and the return header. A load calorie calculating means for obtaining a load calorie from the temperature difference between the heat medium and the heat medium returned to the return header and the flow rate of the heat medium supplied to the external load;The total rated heat amount of the heat source currently in operation is set as an increase threshold value, and a value having a predetermined hysteresis with respect to the increase threshold value is set as a decrease threshold value. Heat source operation number control means that compares the calculated amount of heat with the load, increases the heat source when the load heat exceeds the increase threshold, and reduces the heat source when the load heat falls below the decrease threshold The total rated flow rate of the currently operating heat medium pump is set as the stage increase threshold, and a value having a predetermined hysteresis with respect to the stage increase threshold is set as the stage decrease threshold. Compared with the flow rate of the heat medium supplied to the load, if the flow rate of the heat medium exceeds the increase threshold, the heat medium pump is increased, and if the flow rate of the heat medium falls below the decrease threshold, Reduce the stage of the medium pumpHeat medium pump operation number control means is provided.
[0027]
  In this invention, the number of operating first to Nth heat sources is controlled based on the load heat quantity, and the number of operating first to Nth heat medium pumps is controlled based on the load flow rate. In this case, the operating number of the first to Nth heat sources is the total rated heat amount of the currently operating heat source as the step-up threshold, and the value with a predetermined hysteresis with respect to the step-up threshold is set as the step-down threshold. Control is performed based on a comparison result between the increase threshold value and the decrease threshold value and the load heat amount (current load heat amount) obtained by the load heat amount calculation means. The number of operating first to Nth heat medium pumps is the stepped threshold value with the total rated flow rate of the currently operating heat medium pumps as the step-up threshold value and a predetermined hysteresis with respect to the step-up threshold value. And control based on a comparison result between the increase threshold value and the decrease threshold value and the flow rate of the heat medium supplied to the external load (current load flow rate).
[0028]
Now, it is assumed that the first heat source and the first heat medium pump are in operation. Here, when the load flow rate increases and exceeds the step increase threshold, the second heat medium pump is activated. Thereby, since the supply amount of the heat medium to the external load increases, the required heat medium amount of the external load can be satisfied. If the load heat quantity exceeds the stage increase threshold value (rated capacity of the first heat source) due to the increase in the required heat quantity thereafter, the second heat source is activated. Thereby, the stage increase to the 2nd heat source is achieved in the state where the 1st heat source was made to show the maximum capability.
[0029]
3rd invention (invention which concerns on Claim 3) WHEREIN: When the operation number of a heat source differs from the operation number of a heat-medium pump in 2nd invention, the exit temperature setting change which changes the setting of the exit temperature of the heat source in operation Means are provided.
In the second invention, when only the heat medium pump is increased, a route in which the heat medium from the return header flows directly into the forward header is formed. In this case, it is conceivable that the temperature of the heat medium supplied to the external load becomes unstable. That is, it is conceivable that the heat medium from the operating heat source and the heat medium from the route flowing directly from the return header to the forward header are mixed, and the temperature of the heat medium supplied to the external load is far from the design temperature. .
In order to prevent this from occurring, in the third aspect of the invention, when only the heat medium pump is increased (when the number of operating heat source pumps is different from the number of operating heat medium pumps), the outlet of the operating heat source The temperature setting is automatically changed (slightly lowered for refrigerators, slightly raised for heaters), so that the temperature of the heat medium supplied to the external load does not deviate from the design temperature. .
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an instrumentation diagram showing an embodiment of a heat source device including a control device according to the present invention. In this figure, the same reference numerals as those in FIG. 7 denote the same or equivalent components as those described with reference to FIG.
[0031]
The heat source device of the present embodiment is not different from the conventional heat source device in its basic system configuration. The difference between the two lies in the function of the control device 13. In the present embodiment, the control device 13 controls the operation of the heat medium pumps P1, P2, and P3 independently from the heat sources G1, G2, and G3. Hereinafter, in order to distinguish from the conventional control device 13, the control device 13 in the present embodiment is referred to as a control device 13A.
[0032]
In the present embodiment, the heat sources G1, G2, G3 and the heat medium pumps P1, P2, P3 are not linked with the independent operation control of the heat medium pumps P1, P2, P3 from the control device 13A. ing. That is, in this embodiment, even when the heat source G1 receives an activation command from the control device 13A, it only activates the cooling water pump GP1 and the cooling tower fan GF1, and does not activate the heat medium pump P1. The same applies to the heat sources G2 and G3.
[0033]
The control device 13A is realized by hardware including a processor and a storage device, and a program that realizes various functions in cooperation with the hardware. Similarly to the conventional control device 13, the control device 13 </ b> A includes a forward water temperature TS from the forward water temperature sensor 10, a return water temperature TR from the return water temperature sensor 11, a load flow rate F from the flow meter 12, and a differential pressure gauge. A differential pressure ΔP from 12 is given.
[0034]
Hereinafter, the outline of the characteristic processing operation performed by the control device 13A will be described by taking as an example the case where this heat source device is a cold water heat source device. In this cold water heat source device, the maximum capacity per unit of the heat source G is 7371 kW (2100 RT) and the design value of the return water temperature TR is 14 ° C., similarly to the conventional cold water heat source device described in FIG. The design flow rate per unit of heat source (refrigerator) G when the design value of the incoming water temperature TS is 7 ° C. is 900 m^Three/ H, 900m^ThreeThe return water of 14 ° C. sent at / h can be cooled to 7 ° C. when the maximum capacity of the heat source G is exhibited. The heat source G is designed to have the highest operating efficiency in a state where the maximum capacity is exhibited.
[0035]
Further, in the control device 13A, a heat source operation number control table TB1 as shown in FIG. 2A is set as a table used when controlling the operation numbers of the heat sources G1, G2, and G3. In Fig.2 (a), a horizontal axis | shaft shows load calorie | heat amount and a vertical axis | shaft shows the operating number of heat sources. Qu1 and Qu2 are step-up thresholds, Qd1 and Qd2 are step-down thresholds, and the total rated capacity of the currently operating heat source is the step-up threshold Qu (Qu1, Qu2), and a hysteresis of 20% with respect to the step-up threshold Qu The value given by is the step-down threshold Qd (Qd1, Qd2) (Qd = Qu−Qu × 0.2). In this example, Qu1 is 7371 kW (2100 RT), Qu2 is 14742 kW (4200 RT), Qd1 is 5897 kW (1680 RT), and Qd2 is 11794 kW (3360 RT). In the present embodiment, according to the heat source operation number control table TB1, the number of heat source operations is controlled based on the load heat amount instead of the load flow rate.
[0036]
Further, in the control device 13A, a heat medium pump operation number control table TB2 as shown in FIG. 2B is set as a table used when controlling the operation number of the heat medium pumps P1, P2, and P3. Yes. In FIG. 2B, the horizontal axis represents the load flow rate, and the vertical axis represents the number of operating heat medium pumps. Fu1, Fu2 are step-up thresholds, Fd1, Fd2 are step-down thresholds, and the total rated flow rate of the currently operating heat medium pump is the step-up threshold Fu (Fu1, Fu2), which is 20% of the step-up threshold Fu. The value with the hysteresis is the step-down threshold Fd (Fd1, Fd2) (Fd = Fu−Fu × 0.2). In this example, Fu1 is 900 m^Three/ H, Fu2 is 1800m^Three/ H, Fd1 is 720m^Three/ H, Fd2 is 1440m^Three/ H. In the present embodiment, the number of operating heat medium pumps is controlled based on the load flow rate according to the heat medium pump operating number control table TB2.
[0037]
When the heat source activation time is reached (FIG. 3: YES in step 301), the control device 13A sends activation commands to the first heat source G1 and the heat medium pump P1 (step 302). When the heat source G1 receives a start command from the control device 13A, the heat source G1 starts its operation and starts the cooling water pump GP1 and the cooling tower fan GF1. The heat medium pump P1 is activated at a rated flow rate in response to an activation command from the control device 13A.
[0038]
Thereby, 900 m from the heat medium pump P1 to the heat source G1.^Three/ H heat medium is sent, and this heat medium is converted to 7 ° C. cold water in the heat source G 1 and sent to the forward header 2. Here, since the operation of the external load 4 has not yet started (the cold water valve 4-1 is closed), the entire amount is returned to the return header 6 through the bypass line 7. At this time, the control device 13A monitors the differential pressure ΔP between the forward header 2 and the return header 6 from the differential pressure gauge 9, and controls the opening degree of the bypass valve 8 so that the differential pressure ΔP becomes constant. (Step 303).
[0039]
In this state, when the operation of the external load 4 is started (YES in Step 304), that is, when the chilled water valve 4-1 in the external load 4 is opened, the chilled water being sent from the forward header 2 to the bypass line 7 Is divided and sent to the external load 4. Accordingly, since the differential pressure ΔP is about to decrease, the control device 13A controls the opening degree of the bypass valve 8 so that the differential pressure ΔP does not decrease (step 305). By controlling the bypass valve 8, that is, by keeping the differential pressure ΔP constant, cold water is supplied to the external load 4 at a flow rate proportional to the opening of the cold water valve 4-1. As the required flow rate of cold water increases, the bypass valve 8 is closed.
[0040]
The control device 13A monitors the load flow rate F and the load heat amount Q during the control of the amount of cold water supplied to the external load 4 (steps 306 and 310). For the load flow rate F, the measured value from the flow meter 12 is directly monitored. Regarding the heat quantity (load heat quantity) Q supplied to the external load 4, the difference between the return water temperature TR from the return water temperature sensor 11 and the forward water temperature TS from the forward water temperature sensor 10 is defined as the current return temperature difference ΔT. This is obtained by multiplying the return temperature difference ΔT by the load flow rate F from the flow meter 12.
Q = (TR−TS) × F = ΔT × F (1)
[0041]
[Addition of heat medium pump only (single operation of heat medium pump)]
If the load flow rate F exceeds the step increase threshold value Fu1 before the load heat quantity Q reaches the step increase threshold value Qu1 during the control of the amount of cold water supplied to the external load 4 (YES in step 306), the control device 13A An activation command is sent to the pump P2 to increase the heat medium pump (step 307). That is, the control device 13A determines that the load flow rate F is the increase threshold value Fu1 (900 m) according to the heat medium pump operation number control table TB2 shown in FIG.^Three/ H) is determined as the step increase point, and the operation of the heat medium pump P2 is started.
[0042]
Thereby, since the supply amount of the cold water to the external load 4 increases, the required water amount of the external load 4 can be satisfied. At this time, if “the return temperature difference ΔT has decreased with respect to the design value (7 ° C.) and the heat source G1 was operating with limited capacity”, the amount of cold water supplied by the operation of the heat medium pump P2 is reduced. Due to the increase and the capacity increase of the heat source G1, the required heat amount of the external load 4 is covered without depending on the operation of the heat source G2.
[0043]
[Addition of heat source during single operation of heat medium pump]
During the independent operation of the heat medium pump P2, when the load heat quantity Q increases and exceeds the step increase threshold value Qu1 (YES in step 310), the control device 13A sends an activation command to the heat source G2 to increase the heat source step. (Step 311). Thereby, the stage to the heat source G2 is increased in a state where the maximum capacity is exhibited by the heat source G1. Therefore, the heat source G1 does not have to be increased to the heat source G2 while leaving a surplus, and the operating efficiency of the heat source is deteriorated and the number of operating auxiliary machines (cooling water pumps, cooling tower fans, etc.) is increased. Prevents excessive consumption of energy.
[0044]
At this time, the control device 13A also outputs a start command to the heat medium pump P2 (step 307). However, since the heat medium pump P2 has already been operated, the heat medium pump P2 is not newly activated.
[0045]
[Simultaneous increase of heat source and heat medium pump]
If the load heat quantity Q exceeds the step increase threshold value Qu1 before the load flow rate F reaches the step increase threshold value Fu1 during the control of the cold water supply amount to the external load 4 (YES in step 310), the control device 13A causes the heat source G2 to operate. Then, an activation command is sent to each of the heat medium pumps P2 to increase the stages of the heat source and the heat medium pump (steps 311 and 307). Thereby, the heat source G2 and the heat medium pump P2 are started simultaneously.
[0046]
[Independent reduction of heat source (single operation of heat medium pump)]
After the heat source G2 is activated, when the load heat quantity Q decreases and falls below the step-down threshold value Qd1 (YES in step 312), the control device 13A sends a stop command to the heat source G2 to reduce the heat source (step 313). At this time, the control device 13A does not send a stop command to the heat medium pump P2 unless the load flow rate F is lower than the step-down threshold Fd1 (NO in step 316). In this case, the operation of only the heat source G2 is stopped, and the heat medium pump P2 continues the operation.
[0047]
[Simultaneous reduction of heat source and heat medium pump]
After the heat source G2 is activated, when the load heat quantity Q decreases and falls below the step-down threshold value Qd1 (YES in step 312), the control device 13A sends a stop command to the heat source G2 to reduce the heat source (step 313). At this time, the control device 13A determines that the load flow rate F is below the step-down threshold Fd1 (YES in step 316), that is, the load heat quantity Q is below the step-down threshold Qd1, and the load flow rate F is the step-down threshold. If it is below Fd1 (the AND is established in step 317), a stop command is sent to the heat medium pump P2 to reduce the heat medium pump (step 318). In this case, the operation of the heat source G2 and the heat medium pump P2 is stopped simultaneously.
[0048]
[Independent stage reduction of heat source pump (independent operation of heat source)]
If the load flow rate F decreases after the heat source G2 is activated and falls below the reduction threshold Fd1 (YES in step 316), the control device 13A determines that the heat medium pump does not fall below the reduction threshold Qd1. No stop command is sent to P2. Therefore, a situation in which the heat medium pump P2 stops during operation of the heat source G2, that is, an abnormal situation in which only the heat source G2 is operated does not occur.
[0049]
[Operation number control logic]
FIG. 4 is an image of the logic for controlling the number of operating units according to the flowchart shown in FIG. If there is a stage increase request from the control of the number of heat medium pumps operated by the load flow rate, only the heat medium pump is increased (arrow (1)). If there is a stage increase request from the control of the number of operating heat source units based on the amount of load heat, the heat source and the heat medium pump are increased (arrow (2)). When there is a step-down request from the control of the number of operating heat source units based on the amount of load heat, only the heat source is stepped down (arrow (3)). When there is a step reduction request from the control of the number of operating heat pumps based on the load flow rate (arrow ▲ 4 ▼), when the heat source is in operation (when there is no step reduction request from the control of the number of heat source operation using the load heat amount: arrow) (5) None) does not stop the heat medium pump. When there is a step reduction request from the control of the number of operating heat pumps based on the load flow rate (arrow ▲ 4 ▼), if the heat source has already stopped (there is a step reduction request from the control of the number of operating heat source units based on the load heat quantity) In the case: arrow (5) is present), the heat medium pump is stopped (arrow (6)).
[0050]
[Automatic change of outlet temperature setting of heat source]
For example, when only the heat medium pump P2 is increased in step 307 shown in FIG. 3, a route through which the heat medium from the return header 6 flows into the forward header 2 as it is is created. In this case, as shown in FIG. 5, if the temperature of the heat medium from the return header 6 is 14 ° C., the heat source G2 is not operated, so that a heat medium of 14 ° C. is transferred from the heat medium pump P2 to the forward header 2. Water will be sent as it is. Cold water having a temperature of 7 ° C. is supplied from the heat source G1 during operation. However, since it is mixed with the heat medium from the heat medium pump P2 in the forward header 2, the temperature of the cold water supplied to the external load 4 increases. There is a risk that it will be far from the design temperature.
[0051]
In order to prevent this from occurring, in the present embodiment, when the heat medium pump P2 is increased in step 307, the number of operating heat sources currently operating and the number of operating heat medium pumps are checked. If the number of operating units is not equal to the number of operating heat medium pumps (YES in step 308), it is determined that “the heat source G2 is not operating and only the heat medium pump P2 is operating”, and the outlet of the operating heat source G1 is determined. The temperature setting is slightly lowered (step 309) so that the temperature of the cold water supplied to the external load 4 is not far from the design temperature.
[0052]
Even when the heat source G2 is stepped down in step 313 shown in FIG. 3, the heat medium pump P2 may be operated independently. Also in this case, as in the case where the heat medium pump P2 is increased in step 307, the number of operating heat sources currently in operation and the number of operating heat medium pumps are checked. (YES in step 314), it is determined that “the heat source G2 is not operated and only the heat medium pump P2 is operated”, and the setting of the outlet temperature of the operating heat source G1 is slightly lowered (step 315). The temperature of the cold water supplied to the external load 4 is prevented from being far from the design temperature.
[0053]
In the present embodiment, the change in the outlet temperature setting of the heat source during operation in Steps 309 and 315 is performed using, for example, the following equation (2). That is, the initial set value of the outlet temperature is TCsp (7 ° C.), and the set change value TCsp ′ of the outlet temperature of the heat source during operation is calculated from the initial set value TCsp of the outlet temperature and the return water temperature TR according to the equation (2). Ask. However, in the following formula (2), Q_MAXIs the total capacity of the pump in operation, Q₁+ Q₂+ Q_Three・・・・ + Qn_-1Is the total capacity of the pump in which the heat source is moving, and Qn is the capacity of the heat medium pump that is operating independently.
TCsp ′ = (TCsp × Q_MAX-TR × Qn) / (Q₁+ Q₂+ Q_Three・・・・ + Qn_-1(2)
[0054]
Note that immediately after only the heat medium pump is increased, the return water temperature TR is not stable. Therefore, after waiting for an effect of about 10 minutes, the outlet temperature setting change value TCsp ′ is determined. Until then, the setting change value TCsp before the increase is held.
Although not shown in the flowchart of FIG. 3, if the number of heat source operating units is returned to the number of operating heat source pumps = the number of operating heat medium pumps by the increase / decrease control of the heat source and the heat medium pump, the setting of the outlet temperature automatically changed in step 309 or 315 is Return to the initial setting value TCsp.
[0055]
FIG. 6 shows a processing block diagram in the control device 13A corresponding to the flowchart shown in FIG. The control device 13A includes a load heat amount calculation unit 13-1, a heat source operation number control unit 13-2, a heat medium pump operation number control unit 13-3, a heat medium pump stop determination unit 13-4, and an outlet temperature setting. A change determination unit 13-5.
[0056]
The load heat quantity calculation unit 13-1 obtains the load heat quantity Q from the return water temperature TR, the outgoing water temperature TS, and the load flow rate F according to the above-described equation (1).
The heat source operation number control unit 13-2 requests the increase / decrease level of the operation number for the heat source based on the load heat amount Q from the load heat amount calculation unit 13-1 according to the heat source operation number control table TB1 shown in FIG. Generate.
Based on the load flow rate F, the heat medium pump stop determination unit 13-4 generates an increase / decrease request for the number of operating units for the heat medium pump according to the heat medium pump operating number control table TB2 shown in FIG.
[0057]
The heat medium pump stop determination unit 13-4 generates a heat reduction when a step reduction request is issued from the heat source operation number control unit 13-2 and a step reduction request is issued from the heat medium pump operation number control unit 13-3. Generate a stop command to the medium pump.
The outlet temperature setting change determination unit 13-5, when a stage increase request is issued from the heat medium pump operation number control unit 13-3, checks the heat source operation number and the heat medium pump operation number at that time, and the heat source operation number ≠ When the number of heat medium pumps is operating, the outlet temperature setting of the operating heat source is automatically changed. In addition, when a step-down request is issued from the heat source operation number control unit 13-2, the heat source operation number and the heat medium pump operation number at that time are checked, and if the heat source operation number ≠ heat medium pump operation number, the operation is performed. The setting of the outlet temperature of the inside heat source is changed according to the above equation (2). If the number of operating heat sources is equal to the number of operating heat medium pumps, the setting of the outlet temperature of the operating heat source is returned to the initial value.
[0058]
In the above-described embodiment, the example in which three heat sources are provided has been described, but it goes without saying that the number of heat sources is not limited to three.
In the above-described embodiment, the cold water heat source device has been described as an example. However, the hot water heat source device can be similarly controlled.
[0059]
【The invention's effect】
  As is clear from the above description, according to the first invention,When the flow rate of the heat medium supplied to the load exceeds the rated flow rate of the first heat medium pump during the operation of the first heat source and the first heat medium pump, the second heat source remains stopped. Then, the operation of the second heat medium pump is started,Increase the amount of heat medium supplied to the external load, increase the amount of heat supplied to the external load,1st heat sourceIn a state where the maximum ability isSecond heat sourceTherefore, it is possible to reduce the energy consumption and to operate the heat source device more efficiently.
[0060]
  According to the second invention,The total rated heat amount of the heat source currently in operation is set as an increase threshold, and a value having a predetermined hysteresis with respect to the increase threshold is set as a decrease threshold, and the increase threshold, the decrease threshold, and the current load heat amount The heat source is increased when the load heat exceeds the increase threshold, and the heat source is decreased when the load heat falls below the decrease threshold. The total rated flow is set as an increase threshold, and a value having a predetermined hysteresis with respect to the increase threshold is set as a decrease threshold. The increase and decrease thresholds are compared with the current load flow, and the load flow is determined. When the pressure exceeds the increase threshold, the heat medium pump is increased, and when the load flow falls below the decrease threshold, the heat medium pump is decreased.For example, when the first heat source and the first heat medium pump are in operation, and the load flow rate reaches the stage increase threshold before the load heat amount, only the second heat medium pump is used. As a result, the amount of heat medium supplied to the external load increases. When the load heat quantity reaches the stage increase threshold due to the increase in the required heat quantity thereafter, the second heat source is operated. As a result, the first heat source can be increased to the second heat source in a state where the maximum capacity is exhibited, energy consumption can be reduced, and the heat source device can be operated more efficiently. It becomes like this.
[0061]
According to the third invention, when the number of operating heat sources and the number of operating heat medium pumps are different, the setting of the outlet temperature of the operating heat source is changed, so that only the heat medium pump is increased. In this case, the setting of the outlet temperature of the heat source during operation is automatically changed (slightly decreased for a refrigerator, slightly increased for a heater), and the temperature of the heat medium supplied to the external load is far from the design temperature. You can prevent it from happening.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an instrumentation diagram showing an embodiment of a heat source device including a control device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a heat source operation number control table and a heat medium pump operation number control table set in a control device provided in the heat source device;
FIG. 3 is a flowchart for explaining an outline of characteristic processing operations performed by the control device;
FIG. 4 is an image of the logic for controlling the number of operating units according to this flowchart.
FIG. 5 is a diagram illustrating a situation where the temperature of cold water supplied to an external load is far from the design temperature when only the heat medium pump is increased.
6 is a processing block diagram in a control device corresponding to the flowchart shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 7 is an instrumentation diagram showing an example of a conventional heat source device.
FIG. 8 is a flowchart for explaining an outline of a processing operation performed by a control device provided in a conventional heat source device.
FIG. 9 is a diagram illustrating a control operation of the number of operating heat sources by a conventional control device.
[Explanation of symbols]
G (G1 to G3) ... Heat source, P (P1 to P3) ... Heat medium pump, GP (GP1 to GP3) ... Cooling water pump, GF (GF1 to GF3) ... Cooling tower fan, 2 ... Out header, 3 ... Out Water pipe, 4 ... external load, 5 ... return water pipe, 6 ... return header, 7 ... bypass pipe, 8 ... bypass valve, 9 ... differential pressure gauge, 10 ... outgoing water temperature sensor, 11 ... return water temperature sensor, 12 ... Flow meter, 13A ... Control device, 13-1 ... Load calorie calculation unit, 13-2 ... Heat source operation number control unit, 13-3 ... Heat medium pump operation number control unit, 13-4 ... Heat medium pump stop judgment unit , 13-5... Outlet temperature setting change determination unit, TB1... Heat source operation number control table, TB2.

Claims

From the first and second heat sources that generate the heat medium, the first and second heat medium pumps that convey the heat medium generated by the first and second heat sources, and the first and second heat sources A forward header that receives the heat medium, an external load that receives supply of the heat medium sent from the forward header, and a return header that returns the heat medium heat-exchanged in the external load to the first and second heat sources. , A control device used in a heat source device comprising a bypass line communicating the forward header and the return header,
When the flow rate of the heat medium supplied to the load exceeds the rated flow rate of the first heat medium pump during operation of the first heat source and the first heat medium pump, the second heat source is turned on. A control device comprising: a heat medium pump operation control means for starting operation of the second heat medium pump in a stopped state .

First to Nth (N ≧ 2) heat sources that generate a heat medium, first to Nth heat medium pumps that convey the heat medium generated by the first to Nth heat sources, and the first to Nth heat medium pumps. A forward header that receives the heat medium from the Nth heat source, an external load that receives supply of the heat medium sent from the forward header, and the heat medium that is heat-exchanged in the external load is the first to Nth heat sources. A control device for use in a heat source device comprising a return header to return to, and a bypass conduit communicating the return header and the return header,
Load calorific value calculating means for obtaining a load calorie from the temperature difference between the heat medium sent from the forward header and the heat medium returned to the return header and the flow rate of the heat medium supplied to the external load;
The total rated heat amount of the heat source currently in operation is set as an increase threshold, and a value having a predetermined hysteresis with respect to the increase threshold is set as a decrease threshold, and the increase threshold, the decrease threshold, and the load heat amount calculation means Heat source operation that compares the load heat amount obtained by the above, and increases the heat source when the load heat amount exceeds the increase threshold value, and reduces the heat source when the load heat value falls below the decrease threshold value Number control means;
The total rated flow rate of the currently operating heat medium pump is set as an increase threshold, and a value having a predetermined hysteresis with respect to the increase threshold is set as a decrease threshold. The increase threshold, the decrease threshold, and the external load Is compared with the flow rate of the heat medium supplied to the heat medium, the heat medium pump is increased when the flow rate of the heat medium exceeds the increase threshold value, and A control device comprising: a heat medium pump operation number control means for reducing the stage of the heat medium pump.

The control device according to claim 2,
A control apparatus comprising outlet temperature setting changing means for changing the setting of the outlet temperature of the heat source during operation when the number of operating heat sources differs from the number of operating heat medium pumps.