JP4173973B2

JP4173973B2 - 熱源機器の台数制御装置および台数制御方法

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Publication number: JP4173973B2
Application number: JP2002099724A
Authority: JP
Inventors: 利幸古賀
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2002-04-02
Filing date: 2002-04-02
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2022-04-02
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱源機器の台数制御装置および台数制御方法に関し、より具体的には、負荷機器に供給する熱量を作成する熱源機器の運転台数を、負荷状態に応じて制御する熱源機器の台数制御装置および台数制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空調システムにおける熱源機器の運転台数の制御は、熱量台数制御か、もしくは流量台数制御のどちらかの方法で行われている。
熱量台数制御とは、熱源側で作成される熱量が負荷側の消費熱量を上回るように、熱源側の熱源機器の運転台数を決定する制御方法である。一方、流量台数制御とは、負荷側の必要とする流量を上回るように熱源側の熱源機器の運転台数を決定する制御方法である。
これらの制御方法について、図５を参照して説明する。図５（ａ）は、熱量台数制御を行っている複式ポンプシステムの模式図、図５（ｂ）は、流量台数制御を行っている複式ポンプシステムの模式図である。
【０００３】
図５（ａ）および図５（ｂ）において、複式ポンプシステムは、それぞれ図示しない制御装置、ファンコイル等の負荷機器２、冷凍機３、冷凍機３の補機としてのポンプ４、二次ポンプ５、ヘッダ６，７、送水路９、還水路１０、ヘッダ６と７の間をバイパスする連通管１１、負荷機器２への送水温度を検出する温度計１２から構成される。なお、ポンプ４を含む冷凍機３は、複数設けられ、制御装置により運転台数が決定される。また、負荷機器２および二次ポンプ５のそれぞれも、複数設けられる場合がある。
なお、図５において、熱源機器として冷凍機が適用されているが、熱源機器は冷凍機に限定されず、例えばヒートポンプを適用することもできる。
【０００４】
この複式ポンプシステムにおいて、冷凍機３により熱量が付加された送水は、冷凍機３の出口からヘッダ６を介して二次ポンプ５により圧送されて送水路９に供給され、負荷機器２に至る。負荷機器２入力された送水は、負荷機器２において熱量が消費され、還水として還水路１０に出力される。この還水は、還水路１０からヘッダ７を介してポンプ４により圧送され、冷凍機３の入口に至り、再び冷凍機３により熱量が付加される。
このとき、負荷側では、負荷機器２に入力される送水の熱量が消費されることにより、送水温度と還水温度との間に負荷側温度差ΔＴが生じる。熱源側では、冷凍機３に入力される還水に熱量が付加されることにより、冷凍機３の入口温度と出口温度との間に熱源側温度差Δｔが生じる。
【０００５】
熱量台数制御を行っている複式ポンプシステムでは、図５（ａ）に示すように、負荷側が消費する熱量を上回るように熱源側の冷凍機３の運転台数が制御される。負荷側の消費熱量Ｗは、負荷機器２を通過する水量（負荷側流量）Ｑと、負荷側温度差ΔＴと、水の比熱とを乗じることにより算出できる。同様に、熱源側の作成熱量ｗは、冷凍機３を通過する水量（熱源側流量）ｑと、熱源側温度差Δｔと、水の比熱とを乗じることにより算出できる。通常、水の比熱は１であるので、熱量台数制御では、以下に示す式（１）が成り立つように、冷凍機３の運転台数が制御される。
ｗ（＝ｑ×Δｔ）＞Ｗ（＝Ｑ×ΔＴ） …（１）
【０００６】
このような熱量台数制御において、例えば負荷機器２が▲１▼コイルに過水量が流れている場合、▲２▼コイルが汚れていた場合などで、コイルの熱交換能力の低下が起こる場合、▲３▼二方弁で比例制御をしていない場合（ON／OFF制御である場合、三方弁で制御をしている場合、制御弁がついていない場合）、▲４▼ファンコイルユニットでファンコイルの吸い込み温度を設計値に保てないものやファンコイルのファンの風量を減じてしまうものになっている場合などが生じると、負荷側温度差ΔＴが小さくなる（負荷側温度差ΔＴがつかない）。
【０００７】
このような場合に、負荷側と熱源側との流量のバランスがくずれて、流量不足、つまり負荷側の要求水量に比べて、熱源側からの供給水量が少ない現象が発生すると、熱源側では冷凍機３の運転台数を増やして、必要な水量を確保しなければならない。しかし、熱量台数制御では、負荷側温度差ΔＴがつかないために負荷側の消費熱量Ｗが小さくなり、熱源側の作成熱量ｗが負荷側の消費熱量Ｗを上回っている（ｗ＞Ｗ）ため、制御装置は、熱源側の作成熱量ｗを増やす必要がないと判断して、冷凍機３の運転台数を増やさない。
すると、負荷機器２が要求する水量Ｑは、冷凍機３から供給される水量ｑだけでは満たされない。このような流量不足は空調システムにとって致命的な問題である。よって、複式ポンプシステムにおいては、流量不足が生じた場合には、図５（ａ）に示すように、負荷機器２からの出力を冷凍機３を介さずに還水路１０側のヘッダ７から引水して再び負荷機器２へ送出する。その結果、熱量台数制御を行っている複式ポンプシステムにおいては、流量不足が生じた場合には、負荷機器２への送水温度が上昇する。
【０００８】
一方、流量台数制御を行っている複式ポンプシステムでは、図５（ｂ）に示すように、負荷側が必要とする流量を上回るように、すなわち冷凍機３から送出される水量ｑが負荷機器２が必要とする水量Ｑを上回る（ｑ＞Ｑ）ように、熱源側の冷凍機３の運転台数が制御される。したがって、流量台数制御においては、負荷機器２に流量不足は生じない。
【０００９】
このような流量台数制御において、負荷機器２の比例制御している二方弁が負荷の減少により絞られてくると、負荷側温度差ΔＴが大きくなる（ΔＴがつく）。この場合に、負荷機器２への送水温度と負荷機器２からの還水温度との差（ΔＴ）が冷凍機３の入口と出口における温度差（Δｔ）よりも大きくなる現象が生じると、流量バランスはとれていても、図５（ｂ）に示すように、冷凍機３の出口温度、すなわち負荷機器２への送水温度は上昇する。負荷機器２への送水温度を上昇させないためには、制御装置は、冷凍機３の運転台数を増やさなければならない。つまり、流量台数制御では、冷凍機３から送出される水量ｑが負荷機器２が必要としている水量Ｑを上回っている（ｑ＞Ｑ）ので、制御装置は、冷凍機３の運転台数を増やす必要がないと判断して、冷凍機３の運転台数を増やさない。その結果、流量台数制御を行っている複式ポンプシステムにおいては、熱量不足が生じた場合には、負荷機器２への送水温度が上昇する。
【００１０】
なお、図示はしないが単式ポンプシステムにおいては、熱源機器の運転台数不足が発生した場合には、送水圧力が確保できず、快適な空調制御が行われないことが発生する。このため、単式ポンプシステムでは、送水圧力が確保できない場合を避けるために熱量台数制御ではなく流量台数制御を行っているが、単式ポンプシステムにおける流量台数制御においても、上述した複式ポンプシステムにおける流量台数制御の場合と同様に、負荷側への送水温度が上昇する現象が起こっていた。
【００１１】
このように従来の空調システムの制御装置では、熱量台数制御または流量台数制御のどちらの制御方法においても、必要とする冷凍機の運転台数について判断条件を満たしており、新たに熱源機器を増段する必要がない場合でも、実際には負荷機器側と熱源機器側との流量バランスもしくは負荷機器側と熱源機器側との熱量バランスにより負荷機器への必要な送水温度が確保できず、快適な空調制御が行われないことがあった。このように負荷機器側への送水温度が上昇した場合には、熱源機器の運転台数を強制的に増段させて必要な送水温度を確保するようにしている。
【００１２】
また、熱源機器の能力低下により負荷機器側への送水温度が上昇した場合にも、熱源機器の運転台数を強制的に増段させて必要な送水温度を確保するようにしている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように熱源機器を強制増段させて必要な送水温度を確保するようにすると、送水温度が満足した後にもとの台数に戻すことになるために再び強制増段が起こり、熱源機器が減増段を繰り返すことがあった。そのため送水温度が乱れる、ハンチングが発生する等の問題が発生し、快適な空調制御が行えず、またエネルギー効率も悪かった。
また、台数決定に際して、負荷流量のみ、負荷熱量のみの変化で決定していたため、負荷側温度差ΔＴの任意変化に対応することができていなかった。なお、上記ハンチングの発生を防止するために強制増段させたときには、減段の設定位置をずらす工夫もあるが、あくまでも負荷流量のみか負荷熱量のみのいずれかに限定されているため、Δｔの変化によっては、必ずしも解決できていなかった。
【００１４】
本発明は上述したような課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、安定した熱源機器の台数制御を行うことができる熱源機器の台数制御装置および台数制御方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために本発明に係る熱源機器制御装置は、負荷機器に供給する熱量を作成する熱源機器の運転台数を負荷状態に応じて制御する熱源機器の台数制御装置において、熱源機から負荷機器への送水温度と負荷機器から熱源機器への還水温度との差である負荷側温度差を算出する温度差算出手段と、負荷機器を流れる媒質の流量を検出する流量検出手段と、送水温度、還水温度および流量より負荷熱量を算出する熱量算出手段と、熱源機器一台が作成できる最大温度差を示す所定値を予め記録する記録手段と、負荷側温度差が所定値よりも小さい場合は、負荷機器への流量に基づいて熱源機器の運転台数を決定し、負荷側温度差が所定値よりも大きい場合は、負荷熱量に基づいて熱源機器の運転台数を決定する台数制御手段とを備えることを特徴とする。この熱源機器制御装置によれば、熱源機器の運転台数は、負荷側温度差に基づいて決まる熱量台数制御または流量台数制御のいずれかのアルゴリズムにしたがって制御される。
【００１６】
上記熱源機器制御装置において、負荷機器への送水温度の変化から熱源機器の能力低下を検出する異常検出手段と、異常検出手段が熱源機器の能力低下を検出すると、このときの負荷側温度差から熱源機器が実際に作成できる最大温度差を示す新たな所定値を算出し、この新たな所定値に記録手段に予め設定されていた所定値を変更する設定変更手段とをさらに備えてもよい。この熱源機器制御装置によれば、熱源機器に能力の低下が発生すると、その異常に対応して熱量台数制御の基礎となる熱源機器一台が作成できる最大温度差を示す所定値が変更される。
【００１７】
本発明に係る熱源機器の台数制御方法は、負荷機器に供給する熱量を作成する熱源機器の運転台数を負荷状態に応じて制御する熱源機器の台数制御方法であって、熱源機器から負荷機器への送水温度と還水温度より送水温度と還水温度の差である負荷側温度差を算出するステップと、負荷側温度差が所定値よりも小さい場合は、負荷機器への流量に基づいて熱源機器の運転台数を決定し、負荷側温度差が所定値よりも大きい場合は、負荷機器への送水温度、負荷機器からの還水温度および負荷機器への流量より算出される負荷熱量により熱源機器の運転台数を決定するステップとを備えたことを特徴とする。この熱源機器の台数制御方法によれば、熱源機器の運転台数は、負荷側温度差に基づいて熱量台数制御または流量台数制御のいずれかの方法によって制御される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明に係る第１の実施の形態の熱源機器の台数制御装置について、図面を参照して説明する。なお、第１の実施の形態において、熱源機器として冷凍機が適用されているが、熱源機器は冷凍機に限定されず、温水発生機（冷温水発生機、ヒートポンプ、ボイラー等）にも適用することもできる。
図１（ａ）は、第１の実施の形態における熱源機の台数制御装置を備えた複式ポンプシステムの計装図、図１（ｂ）は、制御装置１の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１（ａ）において、複式ポンプシステムは、制御装置１、ファンコイル等の負荷機器２、冷凍機３−１〜４、冷凍機３−１〜４の補機としてのポンプ４−１〜４、二次ポンプ５−１〜４、ヘッダ６，７，８、送水路９、還水路１０、ヘッダ６と７の間をバイパスする連通管１１、負荷機器２への送水温度Ｔ１を検出する温度計１２、負荷機器２からの還水の温度Ｔ２を検出する温度計１３、負荷機器２からの還水の流量である負荷側流量Ｑを検出することにより流量検出手段を実現する流量計１４、ヘッダ６と８の間に設けられたバイパス弁１６および冷凍機３−１〜４から送出される送水の温度（冷凍機出口温度）を検出する温度計１７から構成される。
【００２０】
この複式ポンプシステムにおいて、ポンプ４−１〜４により圧送された送水は、冷凍機３−１〜４を介しヘッダ６に送られ、二次ポンプ５−１〜４により圧送されてヘッダ８を経て送水路９に供給され、負荷機器２を介し、還水路１０により還水としてヘッダ７に至り、再びポンプ４−１〜４によって圧送され、以上の経路を循環する。
なお、二次ポンプ５−１〜４は、流量計１４からの負荷側流量Ｑにより台数制御が行われ、送水圧力を一定にするように、ヘッダ６と８の間のバイパス弁１６により制御される。
【００２１】
図１（ａ）に示した制御装置１の構成について図１（ｂ）を参照して説明する。同図において、制御装置１は、制御部２１、記録部２２、温度差算出部２３、熱量算出部２４、異常検出部２５、設定変更部２６、表示部２７、入力部２８およびＩ／Ｆ２９が設けられている。
【００２２】
台数制御手段として作用する制御部２１は、制御装置１の各部を制御するＣＰＵなどのマイクロプロセッサから構成されており、後述する記録部２２に予め格納されている制御装置１の動作に関するプログラムを読み込んで起動することにより、各機能を実現する。
【００２３】
記録部２２は、メモリやハードディスクなどの記録装置からなり、制御部２１で実行されるプログラム、設計時での冷凍機３−１〜４が作成できる最大温度差（所定値）である熱源側温度差Δｔ、ポンプ４−１〜４、二次ポンプ５−１〜４の流量などのポンプの能力、温度計１２，１３が測定した温度、流量計１４が測定した流量、後述する温度差算出部２３が算出した負荷側温度差ΔＴなどを記録する。
【００２４】
温度差検出手段として作用する温度差算出部２３は、その演算機能によって温度計１２からの送水温度Ｔ１および温度計１３からの還水温度Ｔ２から負荷側温度差ΔＴとしてＴ２−Ｔ１を算出する。
熱量算出手段として作用する熱量算出部２４は、その演算機能によって温度差算出部２３が算出した負荷側温度差ΔＴ、すなわちＴ２−Ｔ１と流量計１４からの還水の流量である負荷側流量Ｑとから負荷側の消費熱量Ｗとして（Ｔ２−Ｔ１）×Ｑ×比熱を算出する。本実施の形態においては、水を媒質として用いており、したがって、比熱は１［ｃａｌ／Ｋ・ｃｍ］である。
【００２５】
異常検出手段として作用する異常検出部２５は、温度計１２からの送水温度Ｔ１の変化に基づいて熱源機器の能力低下を検出する。
設定変更手段として作用する設定変更部２６は、異常検出部２５が異常を検出すると、このときの熱源機器の熱源側温度差Δｔおよび最大熱量などを温度計１３が検出する冷凍機入口温度と、温度計１７が検出する冷凍機出口温度および冷凍機の通過水量から算出し、この値に記録部２２に予め記録されている熱源側温度差Δｔおよび最大熱量などの値を置き換える。なお、この設定変更部による設定の変更は、自動でも手動でも行うことができる。
【００２６】
表示手段として作用する表示部２７は、ディスプレイなどの画面表示装置からなり、熱源機器および負荷機器の運転状態、設定温度等を表示する。
入力部２８は、タッチパネルやボタンなどの情報入力装置からなり、熱源機器および負荷機器の運転状態の変更等における操作入力を検出し、制御部２１へ出力する。
Ｉ／Ｆ２９は、負荷機器２、冷凍機３−１〜５、温度計１２，１３、流量計１４、差圧計１５に接続され、それぞれと情報の入出力を行う。
【００２７】
次に、図２を参照して図１に示した制御装置１の動作について説明する。
台数制御を起動すると、まず温度計１２，１３により送水温度Ｔ１（ステップＳ１）、還水温度Ｔ２（ステップＳ２）を計測し、この送水温度Ｔ１と還水温度Ｔ２から温度差算出部２３は、負荷側温度差ΔＴを算出する（ステップＳ３）。これと同時に、流量計１４により負荷側流量Ｑを計測するのだが（ステップＳ４）、この負荷側流量Ｑ、送水温度Ｔ１および還水温度Ｔ２は、水等の流体を計測するために、検出される数値は計測するタイミングなどにより安定しない。それで、移動時間平均値処理やある変化率幅内に一定時間存在した流量、または冷凍機を増減段した後の効果待ち時間後の数値を使用するなどの安定処理を行う。安定処理が行われた負荷側流量Ｑ、送水温度Ｔ１および還水温度Ｔ２は、記録部２２に記録される。
【００２８】
次に、制御部２１は、温度差算出部２３が算出した負荷側温度差ΔＴと記録部１２に予め記録されている冷凍機の熱源側温度差Δｔを比較する（ステップＳ５）。
制御部２１は、負荷側温度差ΔＴが熱源側温度差Δｔと同じもしくは負荷側温度差ΔＴの方が熱源側温度差Δｔより大きい場合には負荷側の消費熱量に基づいて運転台数を設定し（ステップＳ５：ＹＥＳ）、負荷側温度差ΔＴが熱源側温度差Δｔより小さい場合には負荷側の流量に基づいて運転台数を設定する（ステップＳ５：ＮＯ）。
【００２９】
負荷側の消費熱量に基づいて運転台数を設定する（熱量台数制御）場合には、熱量算出部２４は、ステップＳ３およびステップＳ４で計測した負荷側温度差ΔＴおよび負荷側流量Ｑから負荷側の消費熱量Ｗを算出する（ステップＳ６）。制御部２１は、熱量算出部２４により算出された負荷側の消費熱量Ｗと記録部２２に記録されている冷凍機１台当たりの作成熱量の最大値Ａにより必要な冷凍機の台数Ｎ_Wを算出し（ステップＳ７）、この台数Ｎ_Wに冷凍機の運転台数を決定する（ステップＳ８）。なお、負荷熱量に基づく運転台数Ｎ_Wは、負荷側の消費熱量Ｗを冷凍機１台当たりの作成熱量の最大値Ａで割る（Ｎ_W≧Ｗ／Ａ）ことにより算出される。
【００３０】
負荷側流量に基づいて運転台数を設定する（流量台数制御）場合には、制御部２１は、記録部２２に予め記録されている冷凍機１台当たりの流量の最大値ＢとステップＳ４で計測された負荷側流量Ｑから制御部２１が必要な冷凍機の台数Ｎ_Qを算出し（ステップＳ９）、この台数Ｎ_Qに冷凍機の運転台数を決定する（ステップＳ１０）。なお、負荷流量に基づく運転台数Ｎ_Qは、負荷側流量Ｑを冷凍機１台当たりの流量の最大値Ｂで割る（Ｎ_Q≧Ｑ／Ｂ）ことにより算出される。
【００３１】
負荷側の消費熱量もしくは負荷側流量により冷凍機の台数を決定した後、異常検出部２５は、送水温度Ｔ１を計測し（ステップＳ１１）、この送水温度Ｔ１と記録部２２に記録されている予め設定した送水温度の設定値と比較し、送水温度Ｔ１が上昇したか否かを検出する（ステップＳ１２）。
異常検出部２５が送水温度Ｔ１の上昇を検出すると（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、これは冷凍機の能力が低下したことを意味するので、設定変更部２６は、記録部２２に予め記録されている熱源側温度差Δｔおよび冷凍機の作成熱量の最大値Ａなどの冷凍機の能力を設定し直す（ステップＳ１３、１４）。なお、この設定は、自動でも手動でも行うことができる。この設定を自動で行う場合、熱源側温度差Δｔおよび冷凍機の能力は、冷凍機の出口温度、入口温度および冷凍機の通過水量から算出する。
そして、ステップＳ２に戻り、再び負荷側温度差ΔＴおよび負荷側流量Ｑを測定し、負荷側温度差ΔＴと熱源側温度差Δｔを比較して、冷凍機の台数の制御方法を決定する。
異常検出部２５が送水温度の上昇を検出しない場合には（ステップＳ１２：ＮＯ）、ステップＳ２に戻り、負荷側温度差ΔＴによる台数制御を継続する。
【００３２】
なお、上述した台数制御の起動中には、利用者により負荷機器の運転台数および設定温度等が自由に設定されるものとする。
【００３３】
次に、図３を参照して、負荷側温度差ΔＴにより冷凍機の台数を決定するアルゴリズムを選択することにより流量不足も熱量不足も起こらない理由について説明する。図３（ａ）は、負荷側の消費熱量Ｗと負荷側の消費熱量Ｗから算出した冷凍機の運転台数Ｎ_Wとの関係を表すグラフ、図３（ｂ）は、負荷側の消費熱量Ｗと負荷側流量Ｑとの関係が負荷側温度差ΔＴと熱源側温度差Δｔとの大小により変化することを表すグラフ、図３（ｃ）は、負荷側流量Ｑと負側荷流量Ｑから算出した冷凍機の運転台数Ｎ_Qとの関係を表すグラフである。なお、図３（ａ）の横軸と図３（ｂ）の縦軸は負荷側の消費熱量Ｗ、図３（ｂ）と図３（ｃ）の横軸は負荷側流量Ｑを対応して表す。
【００３４】
第１の実施の形態に係る台数制御装置は、流量と熱量の両方に関係する負荷側温度差ΔＴに着目し、この負荷側温度差ΔＴに基づいて冷凍機の運転台数の制御アルゴリズムを決定するようにした。図３に示すように、状況によって様々に変化する負荷側温度差ΔＴは、所定値（第１の実施の形態では設計時における冷凍機１台が作成できる最大温度差である負荷側温度差Δｔ）と同じ（ΔＴ＝Δｔ、図３（ｂ）実線）であれば、流量台数制御に基づく運転台数と熱量台数制御に基づく運転台数とは、ともに同じになる。しかし、前述した原因により負荷側温度差ΔＴがつく場合（ΔＴ＞Δｔ）には、負荷側は流量よりも熱量を多く必要とする（図３（ｂ）点線）。したがって、グラフは縦軸方向に傾き、負荷側流量に基づいて算出した冷凍機の運転台数よりも負荷側の消費熱量に基づいて算出した冷凍機の運転台数Ｎ_Wの方が大きくなる（図３（ａ））。逆に、前述した原因により負荷側温度差ΔＴがつかない場合（ΔＴ＜Δｔ）には、負荷側は流量を多く必要とする。したがって、グラフは横軸方向に傾き（図３（ｂ）一点鎖線）、負荷側流量により算出した冷凍機の運転台数Ｎ_Qの方が大きくなる（図３（ｃ））。このように、負荷側温度差ΔＴと熱源側温度差Δｔとの大小関係により、負荷側の消費熱量または負荷流量側により算出された冷凍機の運転台数の判断は異なる。よって、負荷側温度差ΔＴと熱源側温度差Δｔを比較することにより冷凍機の運転台数を判断するようにすれば、熱量不足も流量不足も起こらなくなる。また、本実施の形態によれば、熱源機器の能力の低下以外の原因で送水温度が上昇することがなくなるので、強制増段に伴うハンチングもなくなり、結果として安定した冷凍機の台数制御を行うことが可能となる。
【００３５】
冷凍機の送水温度が上昇しないように冷凍機の運転台数を決定するには、負荷側に対して流量も熱量も不足しない台数に冷凍機の運転台数を決定すればよい。このためには、熱量台数制御および流量台数制御の両方で冷凍機の運転台数を算出し、数値が大きい方を冷凍機の運転台数に決定すればいいが、この方法では負荷熱量または負荷流量のどちらに基づいて算出した冷凍機の台数で運転しているかわかりづらいだけでなく、コイルの通過水量の過剰などの負荷機器に問題が生じ、冷凍機の作成温度差が大きくならなくて搬送動力を無駄にしていても、そのことに気づきにくい。さらに、送水温度が上昇した場合にも、従来は温度ではなく熱量もしくは流量から冷凍機の運転台数を判断しているため、制御装置のオペレータにとって負荷機器もしくは冷凍機のどちらにどんな問題が起こっているか把握するのが難しかった。
【００３６】
しかし、第１の実施の形態においては、異常検出部２５が送水温度の上昇を検出すると、この原因を熱源機器の能力低下に特定できるので、前述した図２のステップＳ１３およびＳ１４で説明したように、設定変更部２６は、熱源側温度差Δｔおよび冷凍機の能力の設定を変更する。これにより、本実施の形態によれば、冷凍機の能力が低下しても、これに対応した安定した冷凍機の運転台数の制御を行うことができる。
【００３７】
また、冷凍機の運転台数の増減段は、図３（ａ）、（ｃ）に示すように、一定の値に達したときに行うのではなく、ある一定の変化率の範囲で行うように設定する。これにより本発明は、ハンチングを防ぎ、安定した冷凍機の台数制御を行うことができる。
【００３８】
この負荷側温度差ΔＴと熱源側温度差Δｔを比較することにより冷凍機の運転台数を制御する方法は、最近多くなってきている冷凍機の変流量システムにも応用できるという利点がある。つまりこれは、無数に多段の台数制御とみなせるからである。
【００３９】
［第２の実施の形態］
次に、図４を参照して、第２の実施の形態について説明する。図４は、本発明に係る第２の実施の形態における熱源機の台数制御装置を備えた単式ポンプシステムの計装図である。なお、図１で説明した複式ポンプシステムと同等の構成要素には同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
同図において、単式ポンプシステムには、連通管１１の途上にバイパス弁１６が設けられている。この単式ポンプシステムにおいて、ポンプ４−１〜４により圧送された送水は、冷凍機３−１〜４を介しヘッダ６を経て送水路９に供給され、負荷機器２を介し、還水路１０により還水としてヘッダ７に至り、再びポンプ４−１〜４によって圧送され、以上の経路を循環する。
【００４０】
本実施の形態において、制御装置１の構成、動作等は第１の実施の形態と同じであるので、説明は省略する。
【００４１】
単式ポンプシステムでは、複式ポンプシステムに設けられている二次ポンプがないために、熱量台数制御を行うと、負荷側温度差ΔＴがつかない場合には、冷凍機の台数不足が発生した場合に負荷機器２が必要とする流量を負荷機器２へ供給するための送水圧力が確保できず、十分な空調制御が行えない状況が発生していた。そのため、単式ポンプシステムでは送水圧力が確保できなくなるのを避けるために、従来では負荷機器側の流量不足が生じない流量台数制御を行っている。
【００４２】
しかし、本発明によれば、熱量台数制御を行っているときでも冷凍機の台数不足になることがないよう早めにΔＴの変化をとらえて、自動的に流量台数制御に切り替わるので、送水圧力が確保できなくなることはない。よって、本発明によれば、図４に示す単式ポンプシステムにおいても、安定した冷凍機の運転台数の制御を行うことができる。
【００４３】
また、上述してきた第１および第２の実施の形態では、冷凍機の運転台数を制御する場合について説明したが、温水発生機などの運転台数を制御する場合についても同様に適用することができる。
【００４４】
また、上述してきた第１および第２の実施の形態において、負荷機器２は１台で説明したが、負荷機器の台数は必要に応じて自由に変更することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したことからも明らかなように本発明によれば、負荷側温度差ΔＴと熱源側温度差Δｔを比較し、熱源機器の運転台数を熱量台数制御もしくは流量台数制御のどちらで決定することによりハンチングを防ぎ、安定した熱源機器の台数制御を行うことができる。
また、本発明によれば、熱源機器の能力低下が発生したことを特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）複式ポンプシステムの計装図、（ｂ）制御部１の機能ブロック図である。
【図２】台数制御方法のフローチャートである。
【図３】（ａ）負荷熱量Ｗと負荷熱量Ｗから算出した冷凍機の運転台数Ｎ_Wとの関係を表すグラフ、（ｂ）負荷熱量から算出した冷凍機の運転台数Ｎ_Wと負荷流量から算出した冷凍機の運転台数Ｎ_Qが負荷側温度差ΔＴと熱源側温度差Δｔと大小関係により変化することを表すグラフ、（ｃ）負荷流量Ｑと負荷流量から算出した冷凍機の運転台数Ｎ_Qとの関係を表すグラフである。
【図４】複式ポンプシステムの計装図である。
【図５】（ａ）複式ポンプシステムの模式図、（ｂ）単式ポンプシステムの模式図である。
【符号の説明】
１…制御装置、２…負荷機器、２−１…制御弁、３−１〜４…冷凍機、４−１〜４…ポンプ、５−１〜４…二次ポンプ、６，７，８…ヘッダ、９…送水路、１０…還水路、１１…連通管、１２，１３…温度計、１４…流量計、１５…差圧計、１６…バイパス弁、１７…温度計、２１…制御部、２２…記録部、２３…温度差算出部、２４…熱量算出部、２５…異常検出部、２６…設定変更部、２７…表示部、２８…入力部、２９…Ｉ／Ｆ。

Claims

負荷機器に供給する熱量を作成する熱源機器の運転台数を負荷状態に応じて制御する熱源機器の台数制御装置において、
熱源機から負荷機器への送水温度と前記負荷機器から熱源機器への還水温度との差である負荷側温度差を算出する温度差算出手段と、
前記負荷機器を流れる媒質の流量を検出する流量検出手段と、
前記送水温度、前記還水温度および前記流量より負荷熱量を算出する熱量算出手段と、
前記熱源機器一台が作成できる最大温度差を示す所定値を予め記録する記録手段と、
前記負荷側温度差が前記所定値よりも小さい場合は、前記負荷機器への流量に基づいて熱源機器の運転台数を決定し、前記負荷側温度差が前記所定値よりも大きい場合は、前記負荷熱量に基づいて前記熱源機器の運転台数を決定する台数制御手段と
を備えることを特徴とする熱源機器の台数制御装置。
請求項１において、
前記負荷機器への送水温度の変化から前記熱源機器の能力低下を検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段が前記熱源機器の能力低下を検出すると、このときの前記負荷側温度差から前記熱源機器が実際に作成できる最大温度差を示す新たな所定値を算出し、この新たな所定値に前記記録手段に予め設定されていた前記所定値を変更する設定変更手段と
をさらに備えることを特徴とする熱源機器の台数制御装置。
負荷機器に供給する熱量を作成する熱源機器の運転台数を負荷状態に応じて制御する熱源機器の台数制御方法であって、
熱源機器から負荷機器への送水温度と還水温度より前記送水温度と前記還水温度の差である負荷側温度差を算出するステップと、
前記負荷側温度差が所定値よりも小さい場合は、前記負荷機器への流量に基づいて熱源機器の運転台数を決定し、負荷側温度差が前記所定値よりも大きい場合は、前記負荷機器への送水温度、前記負荷機器からの還水温度および前記負荷機器への流量より算出される負荷熱量により前記熱源機器の運転台数を決定するステップと
を備えたことを特徴とする熱源機器の台数制御方法。