JP4549234B2 - コージェネレーションシステム - Google Patents
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Description
その第1特徴構成は、前記エンジンの温度を検出するエンジン温度検出手段と、前記エンジンを冷却するエンジン冷却用熱媒を加熱する加熱手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、
前記エンジンの始動が指令されたときに、前記エンジン温度検出手段にて検出される前記エンジンの温度が、前記エンジンを定格運転に移行することが可能となる基準温度よりも高い場合は、前記エンジンを始動させ、その後、直ちにあるいは短時間経過した後に前記定格運転を実行するように、前記エンジンの運転状態を制御し、且つ、
前記エンジンの始動が指令されたときに、前記エンジンの温度が前記基準温度よりも低い場合は、前記エンジンの停止状態で前記加熱手段にて前記エンジン冷却用熱媒を加熱する熱媒加熱式のエンジン暖機運転を、前記エンジンの温度が前記基準温度よりも高くなるまで実行し、次に、前記エンジンを始動させ、その後、直ちにあるいは短時間経過した後に前記定格運転を実行するように、前記エンジンの運転状態を制御するように構成され、
前記排熱回収手段が、
湯水を貯留する貯湯タンクと、湯水通流路を通して前記貯湯タンク内の湯水を循環通流させる循環通流手段と、熱媒循環路を通して循環通流させる前記エンジン冷却用熱媒と前記湯水通流路を通して循環通流される湯水との間で熱交換する排熱回収用熱交換器とを備えて構成され、且つ、前記加熱手段を兼用するように構成され、
前記運転制御手段が、
前記熱媒加熱式のエンジン暖機運転として、前記貯湯タンク内の湯水を前記排熱回収用熱交換器を通過するように前記湯水通流路を通して循環通流させ、その通流される湯水と前記エンジン冷却用熱媒との間で熱交換を行うことによって前記エンジン冷却用熱媒を加熱するように構成され、
前記排熱回収手段が、
前記貯湯タンクを迂回させ且つ前記排熱回収用熱交換器を通過するように前記循環通流手段により湯水を循環通流させる迂回通流路と、この迂回通流路を通して循環通流する湯水を加熱する補助加熱手段とを備えて、
前記貯湯タンク内の湯水を前記排熱回収用熱交換器を通過するように前記湯水通流路を通して循環通流させる貯湯温水循環状態と、前記補助加熱手段にて加熱しながら前記迂回通流路を通して湯水を循環通流する加熱温水循環状態とに切り換え自在に構成され、
前記貯湯タンク内に貯留される湯水の温度を検出する湯温検出手段が設けられ、
前記運転制御手段が、
前記湯温検出手段にて検出される前記湯水の温度が設定温度より高い場合は、前記熱媒加熱式のエンジン暖機運転として、前記排熱回収手段を前記貯湯温水循環状態に切り換えて、前記貯湯タンク内の湯水と前記エンジン冷却用熱媒との間で熱交換を行うことによって前記エンジン冷却用熱媒を加熱する貯湯温水循環式のエンジン暖機運転を実行し、
前記湯温検出手段にて検出される前記湯水の温度が設定温度より低い場合は、前記熱媒加熱式のエンジン暖機運転として、前記排熱回収手段を前記加熱温水循環状態に切り換えて、前記補助加熱手段にて加熱した湯と前記エンジン冷却用熱媒との間で熱交換を行うことによって前記エンジン冷却用熱媒を加熱する加熱温水循環式のエンジン暖機運転を実行するように構成されている点にある。
すなわち、エンジンを始動させずに、加熱手段にてエンジン冷却用熱媒を加熱して、その加熱されたエンジン冷却用熱媒によってエンジンを暖めるのである。
このコージェネレーションシステムは、図1および図2に示すように、エンジン1によって発電装置2を駆動するように構成された熱電併給装置3と、その熱電併給装置3にて発生する熱を利用しながら、貯湯タンク4への貯湯および熱消費端末5への熱媒供給を行う貯湯ユニット6と、熱電併給装置3および貯湯ユニット6の運転を制御する運転制御手段としての運転制御部7などから構成されている。
前記運転制御部7は、実際の使用状況に基づいて、1日分の時系列的な過去負荷データを曜日と対応付ける状態で更新して記憶するデータ更新処理を行い、日付が変わるごとに、記憶されている1日分の時系列的な過去負荷データから、その日1日分の時系列的な予測負荷データを求める予測負荷演算処理を行い、その予測負荷データから熱電併給装置3の運転パターンを設定する運転パターン設定処理を行うように構成されている。
なお、下記の〔数1〕において、D1mを、日曜日に対応する時系列的な過去負荷データとし、A1を、日曜日に対応する時系列的な実負荷データとし、Kは、0.75の定数であり、D1(m+1)を、新しい時系列的な過去負荷データとする。
D1(m+1)=(D1m×K)+{A1×(1−K)}
すなわち、曜日ごとの7つの過去負荷データのうち、その日の曜日に対応する過去負荷データと前日の実負荷データとを所定の割合で足し合わせることにより、どの時間帯にどれだけの電力負荷、給湯熱負荷、端末熱負荷が予測されているかのその日1日分の時系列的な予測負荷データを求めるように構成されている。
なお、下記の〔数2〕において、D2mを、月曜日に対応する過去負荷データとし、A1を、日曜日に対応する実負荷データとし、Qは、0.25の定数であり、Bは、予測負荷データとする。
B=(D2m×Q)+{A1×(1−Q)}
先ず、時系列的な予測給湯熱負荷データを用いて、現時点から基準値用時間先までの間に必要となる貯湯必要量を賄えるように熱電併給装置3を運転させた場合に、熱電併給装置3を運転させることによって省エネルギー化を実現できる省エネ度を求める。例えば、単位時間を1時間とし、基準値用時間を12時間として説明を加えると、まず、時系列的な予測負荷データによる予測電力負荷、予測給湯熱負荷、および、予測端末熱負荷から、下記の〔数3〕により、図5に示すように、熱電併給装置3を運転させた場合の予測省エネ度を1時間ごとに12時間先までの12個分を求めるとともに、熱電併給装置3を運転させた場合に貯湯タンク3に貯湯することができる予測貯湯量を1時間ごとに12時間先までの12個分を求める。
このようにして、現時点が0時である場合には、1時間ごとの予測省エネ度と予測貯湯量とを12時までの12個分求めるようにしている。
省エネ度P={(EK1+EK2+EK3)/熱電併給装置3の必要エネルギー}×100
EK1=有効発電出力E1の発電所一次エネルギー換算値
=f1(有効発電出力E1,発電所での必要エネルギー)
EK2=有効暖房熱出力E2の従来給湯器でのエネルギー換算値
=f2(有効暖房熱出力E2,バーナ効率(暖房時))
EK3=有効貯湯熱出力E3の従来給湯器でのエネルギー換算値
=f3(有効貯湯熱出力E3,バーナ効率(給湯時))
熱電併給装置3の必要エネルギー:5.5kW
(熱電併給装置3を1時間稼動させたときに必要な都市ガス使用量を0.433m3とする)
発電所での必要エネルギー:2.8kW
バーナ効率(暖房時):0.8
バーナ効率(給湯時):0.9
E1=電力負荷11での消費電力=熱電併給装置3の発電電力−(電気ヒータ14の消費電力+各種補機の消費電力)
ちなみに、各種補機とは、このコージェネレーションシステムで固有に補助的に用いられる装置や機械であり、冷却用熱媒循環ポンプ17や湯水循環ポンプ19などがこれに該当する。
E2=熱消費端末5での消費熱量
E3=(熱電併給装置3にて発生する熱量+電気ヒータ14の回収熱量−有効暖房熱出力E2)−放熱ロス
ただし、電気ヒータ14の回収熱量=電気ヒータ14の消費電力×ヒータの熱効率とする。
例えば、予測給湯熱負荷データから12時間後に9.8kWの給湯熱負荷が予測されていて、現時点での貯湯タンク4内の貯湯量が2.5kWである場合には、12時間先までの間に必要となる必要貯湯量は7.3kWとなる。
従って、この図5に示す例では、5時から11時までの時間帯が省エネ度が高い運転時間帯として求められる。つまり、この場合には、5時が設定された運転開始時刻に対応することになる。
尚、この場合には、12時に達すると、さらに、次の12時間について上記したような省エネ度の演算を行うことになる。
図7、図8に示すように、エンジン温度検出センサS1にて検出されるエンジン1の温度T1が第1判定温度Ta1(50℃)より高い場合は、エンジン1についての運転を開始する開始時刻t’として上記した運転パターン設定処理にて設定された運転開始時刻tと同じ時刻を設定する(ステップ1、2)。
以下、別実施形態を説明する。
4 貯湯タンク
7 運転制御手段
15 熱媒循環路
18 湯水通流路
19 循環通流手段
22 排熱回収用熱交換器
33 迂回通流路
S1 エンジン温度検出手段
S3 湯温検出手段
M 補助加熱手段
Claims (1)
- 発電装置を駆動するエンジンと、そのエンジンの排熱を回収する排熱回収手段と、各部の運転を制御する運転制御手段とが設けられたコージェネレーションシステムであって、
前記エンジンの温度を検出するエンジン温度検出手段と、前記エンジンを冷却するエンジン冷却用熱媒を加熱する加熱手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、
前記エンジンの始動が指令されたときに、前記エンジン温度検出手段にて検出される前記エンジンの温度が、前記エンジンを定格運転に移行することが可能となる基準温度よりも高い場合は、前記エンジンを始動させ、その後、直ちにあるいは短時間経過した後に前記定格運転を実行するように、前記エンジンの運転状態を制御し、且つ、
前記エンジンの始動が指令されたときに、前記エンジンの温度が前記基準温度よりも低い場合は、前記エンジンの停止状態で前記加熱手段にて前記エンジン冷却用熱媒を加熱する熱媒加熱式のエンジン暖機運転を、前記エンジンの温度が前記基準温度よりも高くなるまで実行し、次に、前記エンジンを始動させ、その後、直ちにあるいは短時間経過した後に前記定格運転を実行するように、前記エンジンの運転状態を制御するように構成され、
前記排熱回収手段が、
湯水を貯留する貯湯タンクと、湯水通流路を通して前記貯湯タンク内の湯水を循環通流させる循環通流手段と、熱媒循環路を通して循環通流させる前記エンジン冷却用熱媒と前記湯水通流路を通して循環通流される湯水との間で熱交換する排熱回収用熱交換器とを備えて構成され、且つ、前記加熱手段を兼用するように構成され、
前記運転制御手段が、
前記熱媒加熱式のエンジン暖機運転として、前記貯湯タンク内の湯水を前記排熱回収用熱交換器を通過するように前記湯水通流路を通して循環通流させ、その通流される湯水と前記エンジン冷却用熱媒との間で熱交換を行うことによって前記エンジン冷却用熱媒を加熱するように構成され、
前記排熱回収手段が、
前記貯湯タンクを迂回させ且つ前記排熱回収用熱交換器を通過するように前記循環通流手段により湯水を循環通流させる迂回通流路と、この迂回通流路を通して循環通流する湯水を加熱する補助加熱手段とを備えて、
前記貯湯タンク内の湯水を前記排熱回収用熱交換器を通過するように前記湯水通流路を通して循環通流させる貯湯温水循環状態と、前記補助加熱手段にて加熱しながら前記迂回通流路を通して湯水を循環通流する加熱温水循環状態とに切り換え自在に構成され、
前記貯湯タンク内に貯留される湯水の温度を検出する湯温検出手段が設けられ、
前記運転制御手段が、
前記湯温検出手段にて検出される前記湯水の温度が設定温度より高い場合は、前記熱媒加熱式のエンジン暖機運転として、前記排熱回収手段を前記貯湯温水循環状態に切り換えて、前記貯湯タンク内の湯水と前記エンジン冷却用熱媒との間で熱交換を行うことによって前記エンジン冷却用熱媒を加熱する貯湯温水循環式のエンジン暖機運転を実行し、
前記湯温検出手段にて検出される前記湯水の温度が設定温度より低い場合は、前記熱媒加熱式のエンジン暖機運転として、前記排熱回収手段を前記加熱温水循環状態に切り換えて、前記補助加熱手段にて加熱した湯と前記エンジン冷却用熱媒との間で熱交換を行うことによって前記エンジン冷却用熱媒を加熱する加熱温水循環式のエンジン暖機運転を実行するように構成されているコージェネレーションシステム。
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- 2005-06-06 JP JP2005165417A patent/JP4549234B2/ja not_active Expired - Fee Related
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