JP4426363B2 - 送水制御装置およびその方法 - Google Patents
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Description
吐出圧制御とは、ポンプの送水圧力が一定となるようにポンプのインバータ回転数を制御するものである。(例えば、特許文献1参照。)。
推定末端圧制御とは、流量に応じてポンプの送水圧力の設定値を変更し、この変更した送水圧力でポンプのインバータ回転数を制御するものである(例えば、特許文献2参照。)。
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
送水圧制御では、流量が少ないときに吐出圧力が過剰となるので、エネルギー消費量が増大する。
推定末端圧制御では、送水圧力が建物の配管等の特性に影響されるので、流量のみからエネルギー消費量の少ない最適な送水圧力を設定するのは困難である。また、空調機が複数ある場合には、例えば一部の空調機だけが運転しているので流量が少ないのか、または全体的に流量が少ないかなど、空調機の運転状況によって流量の推定曲線が異なるので、流量のみから最適な送水圧力を設定するのは困難である。
そこで、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、省エネルギー化を実現することができる送水制御装置およびその方法を提供することを目的とする。
また、本発明によれば、定速ポンプと変速ポンプとを同時に運転する場合に変速ポンプの回転数の下限値を変更することにより、定速ポンプと変速ポンプの送水圧力の差による締め切り運転を防ぐことができる。これにより、本発明を用いた空調システムでは、全てのポンプを変速ポンプする必要がないので、コストダウンを図ること可能となる。
また、本発明によれば、センサによる計測値を通信回線を介して制御装置に送信する送信手段を設けることにより、送信手段と制御装置とを離間して配設することが可能となる。これにより、ポンプが末端の負荷機器と離間した建造物においても、末端の負荷機器への送水の圧力に基づくポンプの制御が可能となる。
以下、図面を参照して、本発明の第1の実施の形態について詳細に説明する。図1は、本実施の形態かかる複式ポンプシステムの構成を示す計装図である。
また、末端差圧P2とは、本実施の形態にかかる複式ポンプシステムが設けられた建造物の末端、すなわち送水管路4から送水が出力される側(負荷機器側)の最端部に設けられた負荷機器5−3に入力される送水と、負荷機器5−3から出力される還水の圧力差のことを意味する。
制御装置13は、圧力センサ10が計測した送水圧力P1を受信する送水圧力受信部13aと、差圧センサ11が計測した末端差圧P2を送信装置12を介して受信する差圧受信部13bと、ユーザの操作入力や末端の負荷機器の設定温度等により末端差圧設定値P2set設定する設定部13cと、送水圧力受信部13aが受信した送水圧力P1と差圧受信部13bが受信した差圧P2と設定部13cにより設定された末端差圧設定値P2setに基づいて二次ポンプ8−1,2のインバータ回転数およびバイパス弁9の開度を演算する演算部13dと、演算部13dの演算結果に基づきインバータ8−1a,2aを介して二次ポンプ8−1,2の回転数(以下、インバータ回転数という)を制御するポンプ制御部13eと、演算部13cの演算結果に基づいてバイパス弁9の開度を制御するバイパス弁制御部13fとを有する。
ここで、ポンプ制御部13eは、設定部13cを介してのユーザによる操作入力または演算部13dの演算結果に基づいて、二次ポンプ8−3のON/OFFに関する動作制御を行う。また、ポンプ制御部13eは、二次ポンプ8−1〜3の運転状況に関する情報を演算部13dに送信する。
本実施の形態にかかる複式ポンプシステムは、末端差圧P2に基づいて送水圧力を設定し、この設定した送水圧力に基づいて二次ポンプ8−1,2のインバータ回転数とバイパス弁9の開度を制御するものである。
差圧センサ11により計測された末端差圧P2が、末端差圧設定値P2setよりも小さい場合、P動作(比例動作)により送水圧力を大きく設定する。
一方、差圧センサ11により計測された末端差圧P2が、末端差圧設定値P2setよりも大きい場合、P動作により送水圧力を小さく設定する。
また、図3において、差圧センサ11により計測された末端差圧が末端差圧設定値P2setよりも大きい末端差圧P2aの場合は、送水圧力が大きくなれば末端差圧P2aも大きくなるので、送水圧力設定値を末端差圧設定値P2setに対応する送水圧力xよりも小さい送水圧力bに設定する。
圧力センサ10により計測された送水圧力P1が、送水圧力設定値P1setよりも小さい場合、インバータ回転数を大きく設定する。
一方、圧力センサ10により計測された送水圧力P1が、送水圧力設定値P1setよりも大きい場合、インバータ回転数を小さく設定する。
また、圧力センサ10により計測された送水圧力P1が、送水圧力設定値P1setよりもさらに大きく、インバータ回転数を下限値にしても送出圧力設定値P1setに達しない場合、バイパス弁9を送水圧力P1の程度に応じて開放する。
また、図4において、圧力センサ10により計測された送水圧力が送水圧力設定値P1setよりも大きい送水圧力P1bの場合は、インバータ回転数を下げれば送出圧力が小さくなるので、インバータ回転数を送水圧力設定値P1setに対応する送水圧力yよりも小さいインバータ回転数bに設定する。
さらに、図4において、圧力センサ10により計測された送水圧力が送水圧力設定値P1setよりもさらに大きい送水圧力P1cの場合は、インバータ回転数が既に下限値に達しているためバイパス弁9を開くことにより送出圧力を下げる。したがって、バイパス弁の開度を開度cに設定する。
なお、インバータ未設置のポンプは、送水圧力が定格値(最大値)で常に運転されている。
すなわち、従来では、インバータを導入することで流量が少ない場合でも送水圧力が一定となるので、ポンプの送水流量を減らすことによる省エネルギーを実現した。これに対して、本実施の形態では、末端差圧に応じて送水圧力を変更するので、流量が少ないときには送水圧力を少なくできる。したがって、ポンプ揚程にかかるエネルギーも削減することが可能となり、結果として、さらなる省エネルギー化を実現することできる。
また、制御装置13は、二次ポンプ8−1〜3の近傍、例えば上記建造物中の同じフロアなどに設けられる。
このような送信装置12と制御装置13とは、有線や無線などの通信回線により接続される。したがって、差圧センサ11により計測され送信装置12に入力された末端差圧P2は、上記通信回線を介して、制御装置13に送信される。
このように本実施の形態によれば、送信装置12と制御装置13とは離間して配設することができるので、本実施の形態にかかる複式ポンプシステムを配設する建造物の規模にかかわらずポンプの制御が可能となる。
また、本実施の形態では、送水圧力P1に基づいて二次ポンプ8−1のインバータ回転数およびバイパス弁9の開度を設定するようにしてるが、ヘッダー間(図1ではヘッダー3−1とヘッダー3−2との間)の差圧に基づいて、上記インバータ回転数およびバイパス弁9の開度を設定するようにしてもよい。
次に、本発明の第2の実施の形態について詳細に説明する。図5は、本実施の形態かかる単式ポンプシステムの構成を示す計装図である。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、往路ヘッダー3と還路ヘッダー7とを接続するバイパス管路の途上にバイパス弁9と差圧計14が設けられている。この単式ポンプシステムにおいて、一次ポンプ2−1〜3により圧送されて熱源機1−1〜3により熱量が付加された冷温水(送水)は、往路ヘッダー3を経て送水管路4に供給され、負荷機器5−1〜3を介し、還水管路6により還水として往路ヘッダー7に至り、再び一次ポンプ2−1〜3によって圧送され、以上の経路を循環する。ここで、一次ポンプ2−1,2−2は、それぞれインバータ2−1a、2−2aをそれぞれ備えている。
ここで、ヘッダー間差圧とは、往路ヘッダー3と還路ヘッダー7との間の差圧、すなわち往路ヘッダー3から往水還路4に送出される往水と還水管路6から還路ヘッダー7に送出される還水の圧力差を意味する。本実施の形態では、第1の実施の形態の圧力センサ10により計測される送水差圧P1の替わりに、差圧計14により計測される差圧DPを用いて一次ポンプ2−1〜3のインバータ回転数とバイパス弁9の開度を制御する。
Claims (7)
- 熱源機により生成された冷温水を負荷機器に送出する送水制御装置において、
前記負荷機器からの還水に圧力を付加した送水を前記負荷機器に送出するポンプと、
前記還水が入力される前記ポンプの入力側と前記送水が出力される前記ポンプの出力側とを接続するバイパスに設けられたバイパス弁と、
末端の前記負荷機器に入力される送水と当該負荷機器から出力される還水の圧力差を計測する差圧センサと、
この差圧センサにより計測される前記圧力差に基づいて、前記ポンプから出力される前記送水の圧力を設定し、この設定した前記送水の圧力に基づいて、前記ポンプの回転数および前記バイパス弁の開度を制御する制御装置と
を備えたことを特徴とする送水制御装置。 - 前記ポンプの出力側の前記送水の圧力を計測する圧力センサをさらに備え、
前記制御装置は、前記圧力センサにより計測される前記圧力を用いて前記ポンプの回転数および前記バイパス弁の開度を制御する
ことを特徴とする請求項1記載の送水制御装置。 - 前記ポンプは、定速ポンプと前記制御装置により回転数が制御される変速ポンプとから構成され、
前記制御装置は、前記定速ポンプと前記変速ポンプとを同時に運転する場合、前記変速ポンプの回転数の下限値を変更する
ことを特徴とする請求項1または2記載の送水制御装置。 - 前記センサによる計測値を通信回線を介して前記制御装置に送信する送信手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の送水制御装置。 - 熱源機により生成された冷温水を負荷機器に送出する送水制御方法において、
末端の前記負荷機器に入力される送水と当該負荷機器から出力される還水の圧力差を計測する第1のステップと、
このセンサにより計測される前記圧力差に基づいて、前記還水に圧力を付加した前記送水を前記負荷機器に送出するポンプから出力される前記送水の圧力を設定する第2のステップと、
前記第2のステップにより設定された前記送水の圧力に基づいて、前記ポンプの回転数および前記還水が入力される前記ポンプの入力側と前記送水が出力される前記ポンプの出力側とを接続するバイパスに設けられたバイパス弁の開度を制御する第3のステップと
を備えることを特徴とする送水制御方法。 - 前記第3のステップは、
前記ポンプの出力側の前記送水の圧力を計測する第4のステップと、
この第4のステップにより計測された前記圧力を用いて前記ポンプの回転数および前記バイパス弁の開度を制御する第5のステップと
を備えることを特徴とする請求項5記載の送水制御方法。 - 前記ポンプが定速ポンプと前記第3のステップにより回転数が制御される変速ポンプとから構成され、前記定速ポンプと前記変速ポンプとを同時に運転する場合、前記変速ポンプの回転数の下限値を変更する第6のステップ
をさらに備えることを特徴とする請求項5または6記載の送水制御方法。
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