JP4551233B2 - 冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度を制御する吸収式冷凍機制御方法及び吸収式冷凍機設備 - Google Patents
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Description
また、低温再生器cからの吸収液配管iと、高温熱交換器dと低温熱交換器bとの間の加熱側の吸収液配管jとを接続するバイパス管kが設けられ、低温再生器cを出て高温再生器eへ供給される中間濃縮吸収液の一部を、吸収器aへ戻る濃吸収液配管にバイパスさせるように構成されている。
一方、図8に示すような従来の吸収冷凍機においては、外部の負荷変化によって変化する冷凍機出口部又は入口部の冷水温度変化を検出して、冷凍機出口部又は入口部の温度が定められた温度になるよう、供給される熱源の量を制御している。
しかし、環境問題などから、さらに省エネルギーとなる冷凍機の開発が求められており、今回開発された本発明における冷凍機は、時代の要請に応えたものとなっている。
吸収冷凍機は、内部を循環し熱エネルギーの交換をする媒体として、例えば臭化リチウム水溶液を保有している。一般的には吸収液と呼ばれ、冷媒となる水を吸収、蒸発させることによって冷房効果を発揮するように構成されている。
また、上記の特許文献2においては、主に、安全面から見た制御を中心とした液面制御方法が記載されているが、省エネルギー運転の面から液面を制御する方法については述べられていない。
そこで、本発明では、吸収式の部分負荷運転時に、吸収式冷凍機からの制御信号で冷却塔ファンモータの運転を制御し、外気による冷却効果を利用して冷却水温度を吸収式の部分負荷運転に最適となるように温度設定を変えて運転することができるようにした制御方法及び吸収式冷凍機を提案する。冷房負荷と冷却水温度の一般的な関係は表1に示すごとくである。
冷却水温度制御では、ファン発停のみの場合や三方弁制御の場合、又はその両者を併用する場合などがあるが、そのいずれの場合でも、冷却水温度の冷え過ぎを防止するための制御で、吸収式冷凍機の負荷率による加熱量制御とは分離した制御を行っている。なお、夏の最盛期に、冷却水を定格温度まで冷却する能力を有する冷却塔と吸収式冷凍機が1対1の組合せの場合を想定している。
最近の制御方式の中には、負荷の増減に合わせて、冷却水流量を変化させる変流量制御や、同時に冷水流量を変化させる変流量制御を組み合せて制御する方法が、冷却塔ファンモータによる冷却水温度制御に加えて採用される場合もある。また、冷却水流量の変化及び冷水流量の変化は、吸収式冷凍機の制御信号を利用して、吸収冷温水機の加熱量制御による冷水出口温度制御と併用されることが知られている。
従来、このような運転を行うと、冷凍機側内部を循環する吸収液、冷媒の保有水量のバランスがくずれ、冷媒ポンプのキャビテーションや吸収液の結晶などさまざまなトラブルを引き起こす恐れがあり、無理な運転は避けるようメーカー側から通知していた。しかし、最近の冷凍機は省エネルギー化が進み、運転中の吸収液濃度も低くして運転する傾向にある。また、冷凍機の運転を制御する運転盤及び制御盤の制御機能も、電子化により各段に上昇・進歩し、温度監視や複雑なコントロールも比較的容易に行うことが可能になった。
このような背景から、吸収式冷凍機をうまく使いこなすことを考えると、中間期や低負荷時にはフリークーリング運転を主と考えて、バックアップ用に燃焼装置を利用するような運転方法が非常に有効な運転手法となる。冷凍機側で対処することは、低負荷運転が続くと、吸収液濃度が低下し吸収力が低下する。しかし、冷却水温度を下げてやれば、そこそこの吸収力が維持でき、冷媒ポンプを回せば、そこそこの冷水温度を維持することができる。
ここで問題になるのは、低負荷運転を長時間続けると冷媒溜りの冷媒が空になり、冷媒ポンプの運転が継続できなくなることであるが、冷媒液面、冷媒温度、冷媒ポンプの電流値又はポンプ軸受けの振動などを検知して、断続的に燃焼運転を繰り返すことで所定の冷媒を再生し、冷媒ポンプの運転に必要な冷媒量を確保することができる。冷水温度が下がり過ぎた場合は、当然冷媒ポンプの運転を止め、冷却水温度の設定を上げる。この繰返しで低負荷運転時のフリークーリング運転が継続できるようになる。
また、加熱量を制御する冷房負荷運転範囲では冷却水温度の上限値を下げるように制御し、冷媒ポンプの発低制御運転範囲では、冷却水温度の下限値を下げるように制御し、かつ冷水出口温度の設定を上げるように制御することもできる。
この時、冷却水温度は冷却塔のファン発停や三方弁制御により、吸収式冷凍機入口温度が一定になるように制御されている。一般的には、冷房負荷が外気温度とほぼ一致して変化するので大きな問題はないが、デパートやスーパーなどのように外気温度の他に人間の出入数で負荷が決まるような商業施設やプロセス冷却施設の場合には、冷房負荷は外気温度すなわち冷却水温度には関係なく変化する。この様な運転をする場合には、吸収式冷凍機の運転・制御盤の制御機能、データ記憶機能を利用して、吸収式冷凍機の制御信号データ及び温度データから、その時その時の運転条件に最適となる冷却水温度設定値を算出して新たな設定値とすれば、吸収式冷凍機の省エネルギー運転が非常に効果的にまた容易に実施できる。
また、これらの方法において、吸収式冷凍機が一重効用形吸収式冷凍機、二重効用形吸収式冷凍機及び三重効用形吸収式冷凍機のいずれかであるように構成される。
(1) 吸収式冷凍機の冷房負荷制御に加えて冷却水温度の制御をも吸収式冷凍機側に加えて、吸収式冷凍機の制御だけでなく、周辺機器である冷却水ポンプ動力の制御と冷却塔ファンの制御を行うことにより、大幅な省エネルギー運転と部分負荷運転時の吸収式冷凍機設備の特性、効率を改善することができる。
図1は、本発明の実施の第1形態による多重効用形吸収式冷温水機の一例として、三重効用形吸収式冷温水機と周辺システム、すなわち、周辺設備(装置)との組合せを示している。図2は、図1に示す三重効用形吸収冷温水機における制御フローを示している。
さらに、定格冷房負荷運転中においても外気温度が低く冷却水温度が低下傾向の時には、冷却水温度の設定値を下げて定格冷房負荷運転時の省エネルギー運転が可能になるように、吸収式冷凍機の運転・制御盤38で冷却水温度設定値を変更し、冷却塔ファンモータ28の運転を制御する。
この時、冷却水温度は冷却塔26のファン発停や三方弁制御により、吸収式冷凍機入口温度が一定になるように制御されている。一般的には、冷房負荷が外気温度とほぼ一致して変化するので大きな問題はないが、デパートやスーパーなどのように外気温度の他に人間の出入数で負荷が決まるような商業施設やプロセス冷却施設の場合には、冷房負荷は外気温度すなわち冷却水温度には関係なく変化する。この様な運転をする場合には、吸収式冷凍機の運転・制御盤の制御機能、データ記憶機能を利用して、吸収式冷凍機の制御信号データ及び温度データから、その時その時の運転条件に最適となる冷却水温度設定値を算出して新たな設定値とすれば、吸収式冷凍機の省エネルギー運転が非常に効果的にまた容易に実施できる。
負荷が変化した時は、変更後の設定温度を基準として冷房能力(負荷率)に連動して比例的に冷却水の温度が変化するように制御すれば、全負荷領域において吸収式冷温水機に最適な冷却水温度条件による省エネルギー運転が可能となる。同様に冷房負荷が低下した時には冷却水循環流量を減少させる制御機能を有し、外部信号出力により冷却水循環ポンプ100の回転数を減らし、循環水量を減らして循環ポンプのエネルギー消費量を減らす。
12 中温再生器
14 低温再生器
16 凝縮器
18 吸収器
20 蒸発器
22 冷却水ポンプ
24 冷温水ポンプ
26 冷却塔
28 冷却塔ファンモータ
30、34 入口温度センサ
32、36 出口温度センサ
38 運転・制御盤
40 燃焼・制御装置
42、44、50 回転制御装置
46 燃料制御弁
48 冷却塔ファン
Claims (19)
- 燃料の燃焼により吸収液を加熱する構造の再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ、冷温水ポンプ、冷却塔及び冷却塔ファンモータを少なくとも有する吸収式冷温水機と設備において、冷水出口温度を制御する加熱量制御信号を利用して冷却水ポンプの循環量を100%から50%の範囲で制御し、冷房負荷が50%以下となり0〜30%の範囲で加熱量がゼロになると、冷却水量を30〜40%の最低流量まで低下させ、加熱量ゼロ信号、すなわち燃焼停止信号を利用して冷却水流量を最低流量に変更する信号を出すことを特徴とする冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度を制御する吸収式冷凍機制御方法。
- 燃料の燃焼により吸収液を加熱する構造の再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ、冷温水ポンプ、冷却塔及び冷却塔ファンモータを少なくとも有する吸収式冷温水機と設備において、冷房負荷が50%以下となり0〜30%の範囲で加熱量がゼロになった場合は、冷水出口温度の下がり過ぎを防止するために冷媒ポンプを発停制御運転し、この時、冷水出口温度が冷媒ポンプの発停により上下変動しないように、また冷水出口温度が安定するようにするために、冷却水温度で冷水出口温度が安定するように冷却塔ファンモータの運転を制御し、冷水が下がり過ぎれば冷却塔ファンの運転を止め、冷水温度が上がれば冷却塔ファンを運転するように冷却塔ファンモータの回転数制御及び発停制御する制御信号を吸収式冷凍機から出すことを特徴とする冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度を制御する吸収式冷凍機制御方法。
- 燃料の燃焼により吸収液を加熱する構造の再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ、冷温水ポンプ、冷却塔及び冷却塔ファンモータを少なくとも有する吸収式冷温水機と設備において、冷房負荷が50%以下となり0〜30%の範囲で加熱量がゼロになった場合は、冷水出口温度の下がり過ぎを防止するために冷水出口温度の設定温度を上げ、負荷側の冷え過ぎを防止すると同時に、吸収冷温水機内に保有する蓄熱冷媒の冷熱を有効に利用して省エネルギー運転を継続させるように、冷水制御の設定温度を自動的に変動させることを特徴とする冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度を制御する吸収式冷凍機制御方法。
- 燃料の燃焼により吸収液を加熱する構造の再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ、冷温水ポンプ、冷却塔及び冷却塔ファンモータを少なくとも有する吸収式冷温水機と設備において、冷房負荷が50%以下となり0〜30%の範囲で加熱量がゼロになった場合は、冷水出口温度の下がり過ぎを防止するために冷水出口温度の設定温度を上げ、同時に、冷却水温度の設定温度を冷水出口温度の設定温度と同じか、又は近辺まで下げて、冷却水温度低下による冷却効果で、吸収式冷凍機の冷房運転ができる範囲を増やし、加熱熱源を利用した冷房運転時間を少なくなるようにして省エネルギー効果を高めることを特徴とする冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度を制御する吸収式冷凍機制御方法。
- 燃料の燃焼により吸収液を加熱する構造の再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ、冷温水ポンプ、冷却塔及び冷却塔ファンモータを少なくとも有する吸収式冷温水機と設備において、冷媒ポンプの吸入口又は吐出口に取り付けた振動検知センサー又は冷媒の温度又は冷媒ポンプの温度を検知する温度センサーの検知信号により冷媒ポンプを止め、この時、冷水温度が上昇し設定温度を超えた場合には自動的に通常の加熱制御運転に戻り冷房負荷運転及び冷媒溜りへ凝縮冷媒を溜める蓄冷運転に入ることを特徴とする冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度を制御する吸収式冷凍機制御方法。
- 燃料の燃焼により吸収液を加熱する構造の再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ、冷温水ポンプ、冷却塔及び冷却塔ファンモータを少なくとも有する吸収式冷温水機と設備において、冷房負荷が100〜0%の範囲において、冷却水温度の設定温度を負荷率に応じて変動するようにして、冷房負荷が減って加熱熱量を減らした場合、又は外気温度が下がり外気による冷却効果が増した場合には、冷却水温度の設定温度を段階的に下げていくように冷却水設定温度を変更し、冷却塔ファンモータの回転数制御信号及び冷却塔ファンモータの起動・停止を制御する制御信号を吸収式冷凍機から出すことを特徴とする冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度を制御する吸収式冷凍機制御方法。
- 加熱量を制御する冷房負荷運転範囲では冷却水温度の上限値を下げるように制御し、冷媒ポンプの発低制御運転範囲では、冷却水温度の下限値を下げるように制御する請求項6記載の冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度を制御する吸収式冷凍機制御方法。
- 加熱量を制御する冷房負荷運転範囲では冷却水温度の上限値を下げるように制御し、冷媒ポンプの発低制御運転範囲では、冷却水温度の下限値を下げるように制御し、かつ冷水出口温度の設定を上げる請求項6記載の冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度を制御する吸収式冷凍機制御方法。
- 燃料の燃焼により吸収液を加熱する構造の再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ、冷温水ポンプ、冷却塔及び冷却塔ファンモータを少なくとも有する吸収式冷温水機と設備において、外気温度又は外部負荷の影響を受けて変化する吸収式冷温水機を循環する冷水温度と、外気で冷却されて吸収式冷温水機を循環する冷却水の温度を検知して、定格負荷運転時の冷却水温度設定値を変更する制御機能を有し、負荷が低下した時は吸収式冷温水機を循環する冷却水の設定温度を下げ、吸収式冷温水機の低冷却水温度特性を生かして運転効率を上げ、同様に冷房負荷が低下した時には冷却水循環流量を減少させ、循環ポンプのエネルギー消費量を減らすように制御し、冷水の冷え過ぎを防止して運転効率を上げ、高負荷から低負荷まで高効率で省エネルギーとなる運転を行うことを特徴とする冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度を制御する吸収式冷凍機制御方法。
- 冷却水温度設定値の変化に対応して、冷却塔ファンモータの回転数制御信号及び発停制御信号を出力する請求項9記載の冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度を制御する吸収式冷凍機制御方法。
- 吸収式冷凍機が一重効用形吸収式冷凍機、二重効用形吸収式冷凍機及び三重効用形吸収式冷凍機のいずれかである請求項1〜10のいずれかに記載の冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度を制御する吸収式冷凍機制御方法。
- 燃料の燃焼により吸収液を加熱する構造の高温再生器、中温再生器、低温再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ、冷温水ポンプ、冷却塔及び冷却塔ファンモータを主構成機器として有し、吸収器の吸収液を低温再生器から中温再生器へ、ついで高温再生器へ導くリバースフロー式の三重効用形吸収式冷温水機と設備において、冷温水ポンプの入口温度センサ、冷温水ポンプの出口温度センサ、冷却水ポンプの入口温度センサ及び冷却水ポンプの出口温度センサと、運転・制御盤とを接続し、この運転・制御盤と、燃料の燃焼・制御装置、冷温水ポンプの回転制御装置、冷却水ポンプの回転制御装置及び冷却塔ファンモータの回転制御装置とを接続し、冷水出口温度を制御する加熱量制御信号を利用して冷却水ポンプの循環量を制御し、冷房負荷に応じて冷却水量を制御し、加熱量ゼロ信号、すなわち燃焼停止信号を利用して冷却水流量を最低流量に変更する信号を出すようにしたことを特徴とする冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度を制御する吸収式冷凍機設備。
- 燃料の燃焼、水蒸気又は温水により吸収液を加熱する構造の高温再生器、低温再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ、冷温水ポンプ、冷却塔及び冷却塔ファンモータを主構成機器として有し、吸収器の吸収液を低温再生器から高温再生器へ導くリバースフロー式の二重効用形吸収式冷温水機と設備において、冷温水ポンプの入口温度センサ、冷温水ポンプの出口温度センサ、冷却水ポンプの入口温度センサ及び冷却水ポンプの出口温度センサと、運転・制御盤とを接続し、この運転・制御盤と、燃料の燃焼・制御装置、冷温水ポンプの回転制御装置、冷却水ポンプの回転制御装置及び冷却塔ファンモータの回転制御装置とを接続し、冷水出口温度を制御する加熱量制御信号を利用して冷却水ポンプの循環量を制御し、冷房負荷に応じて冷却水量を制御し、加熱量ゼロ信号、すなわち燃焼停止信号を利用して冷却水流量を最低流量に変更する信号を出すようにしたことを特徴とする冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度を制御する吸収式冷凍機設備。
- 燃料の燃焼、水蒸気又は温水により吸収液を加熱する構造の高温再生器、低温再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ、冷温水ポンプ、冷却塔及び冷却塔ファンモータを主構成機器として有し、吸収器の吸収液を低温再生器と高温再生器に同時に送るパラレルフロー式の二重効用形吸収式冷温水機と設備において、冷温水ポンプの入口温度センサ、冷温水ポンプの出口温度センサ、冷却水ポンプの入口温度センサ及び冷却水ポンプの出口温度センサと、運転・制御盤とを接続し、この運転・制御盤と、燃料の燃焼・制御装置、冷温水ポンプの回転制御装置、冷却水ポンプの回転制御装置及び冷却塔ファンモータの回転制御装置とを接続し、冷水出口温度を制御する加熱量制御信号を利用して冷却水ポンプの循環量を制御し、冷房負荷に応じて冷却水量を制御し、加熱量ゼロ信号、すなわち燃焼停止信号を利用して冷却水流量を最低流量に変更する信号を出すようにしたことを特徴とする冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度を制御する吸収式冷凍機設備。
- 燃料の燃焼、水蒸気又は温水により吸収液を加熱する構造の高温再生器、低温再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ、冷温水ポンプ、冷却塔及び冷却塔ファンモータを主構成機器として有し、吸収器の吸収液を高温再生器から低温再生器に送るシリーズフロー式の二重効用形吸収式冷温水機と設備において、冷温水ポンプの入口温度センサ、冷温水ポンプの出口温度センサ、冷却水ポンプの入口温度センサ及び冷却水ポンプの出口温度センサと、運転・制御盤とを接続し、この運転・制御盤と、燃料の燃焼・制御装置、冷温水ポンプの回転制御装置、冷却水ポンプの回転制御装置及び冷却塔ファンモータの回転制御装置とを接続し、冷水出口温度を制御する加熱量制御信号を利用して冷却水ポンプの循環量を制御し、冷房負荷に応じて冷却水量を制御し、加熱量ゼロ信号、すなわち燃焼停止信号を利用して冷却水流量を最低流量に変更する信号を出すようにしたことを特徴とする冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度を制御する吸収式冷凍機設備。
- 燃料の燃焼、水蒸気又は温水により吸収液を加熱する構造の再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ、冷温水ポンプ、冷却塔及び冷却塔ファンモータを主構成機器として有し、吸収器の吸収液を再生器へ導く一重効用形吸収式冷温水機と設備において、冷温水ポンプの入口温度センサ、冷温水ポンプの出口温度センサ、冷却水ポンプの入口温度センサ及び冷却水ポンプの出口温度センサと、運転・制御盤とを接続し、この運転・制御盤と、燃料の燃焼・制御装置、冷温水ポンプの回転制御装置、冷却水ポンプの回転制御装置及び冷却塔ファンモータの回転制御装置とを接続し、冷水出口温度を制御する加熱量制御信号を利用して冷却水ポンプの循環量を制御し、冷房負荷に応じて冷却水量を制御し、加熱量ゼロ信号、すなわち燃焼停止信号を利用して冷却水流量を最低流量に変更する信号を出すようにしたことを特徴とする冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度を制御する吸収式冷凍機設備。
- 燃料の燃焼により吸収液を加熱する構造の再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ、冷温水ポンプ、冷却塔及び冷却塔ファンモータを少なくとも有する吸収式冷温水機と設備において、外気温度又は外部負荷の影響を受けて変化する吸収式冷温水機を循環する冷水温度と、外気で冷却されて吸収式冷温水機を循環する冷却水の温度を検知して、定格負荷運転時の冷却水温度設定値を変更する制御機能を有し、負荷が低下した時は吸収式冷温水機を循環する冷却水の設定温度を下げ、吸収式冷温水機の低冷却水温度特性を生かして運転効率を上げ、同様に冷房負荷が低下した時には冷却水循環流量を減少させる制御機能を有し、循環ポンプのエネルギー消費量を減らすように制御し、冷水の冷え過ぎを防止して運転効率を上げ、高負荷から低負荷まで高効率で省エネルギーとなる運転を実現するようにしたことを特徴とする冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度を制御する吸収式冷凍機設備。
- 冷却水温度設定値の変化に対応して、冷却塔ファンモータの回転数制御信号及び発停制御信号を出力するようにした請求項17記載の冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度を制御する吸収式冷凍機設備。
- 吸収式冷凍機が一重効用形吸収式冷凍機、二重効用形吸収式冷凍機及び三重効用形吸収式冷凍機のいずれかである請求項17又は18記載の冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度を制御する吸収式冷凍機設備。
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