JP4832960B2 - 水熱源ヒートポンプユニットシステムの制御方法 - Google Patents
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Description
前記水熱源ヒートポンプユニット単位で圧縮機が運転されているときは前記自動開閉弁を開、運転されていないときは閉とし、前記グループの枝管に供給される熱源水の入口温度と前記水熱源ヒートポンプユニットの圧縮機の周波数から、予め定められた関係によって熱源水出口水温の目標値をグループごとに求め、この目標値にあわせて前記熱源水ポンプの周波数を制御することを特徴とする、水熱源ヒートポンプユニットシステムの制御方法が提供される。請求項4の発明では、制御装置をグループごとに設ける点は請求項2や請求項3と同様だが、熱源水入口水温、出口水温の計測をユニットの入口・出口ではなく副管路の入口・出口に設ける点で異なる。ユニットの持つセンサからの計測値を用いない分設備費はかかるが、制御系が簡素化する。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照にして説明する。図1は、本発明の実施の形態にかかる水熱源ヒートポンプユニットシステム1を適用した建物2の全体的な構成を示す説明図である。図2は、この水熱源ヒートポンプユニットシステム1が備える水熱源ヒートポンプユニット3の構成を示す説明図である。図3は、この水熱源ヒートポンプユニットシステム1の制御系統の説明図である。
To’=0.957×Ti−0.0177×Hz+7.843 (式1)
第一の実施形態では、ユニット3ごとに熱源水ポンプ72と逆止弁CVを備えた。しかし、建物規模によりユニット3が例えば100台以上設置されることも多い。一方熱源水ポンプとして数十L/min以下の能力のものを用いた場合には、その汎用ポンプのポンプ効率は100L/min規模のポンプの約1/2にすぎない。特に熱負荷特性や運転時間帯がほぼ等しいゾーンでは得策ではない。そこで第二の実施形態の水熱源ヒートポンプユニットシステム1’では、ユニット3をグループ化し、このグループごとに熱源水ポンプ72と逆止弁CVのセットを備える。本実施形態の「グループ」は前述のように方位や階、用途等により分けられる集まりである。そして共通の熱源装置5に、1つまたは複数の「グループ」およびグループのユニット3が接続される。また、「グループ」は熱源装置5から分岐する配管系(当業者に「系統」と称される)に接続される。
第二実施形態では、一般に市販されているユニット3がもつセンサや制御系を活用したものである。しかし、必ずしもそうしなくとも本発明は成立する。すなわちユニット3が当該部材(センサや制御系)を備えていない場合や、備えていても制御系を簡素化したい場合には、熱源水往管21のいずれかの地点に入口温度センサ70を設ければよい。このセンサ70は、熱源装置5の出口より下流に設置されることが必要で、少なくとも最上流のユニット3の入口部より前に取り付けられることが好ましい。入口温度はどのユニット3の入口部でもほぼ同じ温度なので、1つだけ設けて同一の計測値を制御装置C2G1〜C2G5に送っても良い。また前記した制御装置C1の機能を制御装置C2に組み込んで第二実施形態(第一実施形態を引用する部分を含む)と同様の制御をすることができる。
以上の実施形態は熱源水ポンプ72の水量制御により熱源水搬送動力の低減を行うことを主目的としていたが、実施形態はそれに加え、上記実施形態から別段の装置を付加することなく前記実施形態で得ることのできるデータを利用することにより、熱源装置5を操作して熱源装置5を含む空調システム全体の省エネルギー化を図るものである。換言すれば従来行われていなかった、熱源水温度と熱源水量を同時に最適化し、エネルギー消費量を低減する技術を提供するものである。
本システムを採用した場合の典型的な消費電力の低減効果を表8に示す。負荷率、その時の湿球温度の平均値、年間出現時間に基づき、各負荷ごとに水熱源ヒートポンプユニット(出願人の前記型番の商品、表8と以下の文中で「PMAC」と称する。)の消費電力と熱源水ポンプの消費電力を求め、集計したものである。
「定速PMAC」:圧縮機:定回転数、熱源水送水ポンプ:定回転数
「INVPMAC」:圧縮機:可変回転数、熱源水送水ポンプ:定回転数
「ポンプ付PMAC」:圧縮機:可変回転数、熱源水送水ポンプ:可変回転数
「定速PMAC」の年間消費エネルギーを1とした場合、「INVPMAC」:0.65、「ポンプ付PMAC」:0.54、という結果であった。
2 建物
3 水熱源ヒートポンプユニット
5 熱源装置
10、11 空調空間
15 冷却塔
16 ボイラ
17 膨張水槽
21 熱源水往管
22 熱源水還管
25、26 流量調整弁
30 換気用熱交換器
50 圧縮機
55 四方弁
56 熱媒循環経路
60 空調用熱交換器
61 膨張弁
62 熱源水側熱交換器
65 給気ファン
66 還気温度センサ
70 熱源水入口温度センサ
71 熱源水出口温度センサ
72 熱源水送水ポンプ
80 制御部
Claims (5)
- 熱媒の循環経路に能力可変型の圧縮機と、四方弁と、熱媒と熱源水とを熱交換させる熱源水側熱交換器と、熱媒と空調対象空気とを熱交換させる空調用熱交換器と、膨張弁とを配管接続して成り、前記四方弁の切り換えにより、前記空調用熱交換器において冷房時には熱媒を蒸発させ、暖房時には熱媒を凝縮させる冷凍サイクルを行う水熱源ヒートポンプユニットを複数備え、これら複数の水熱源ヒートポンプユニットの各熱源水側熱交換器に温調された熱源水を循環配管を介して供給する熱源装置を設け、前記水熱源ヒートポンプユニットは制御対象空気温度を検出して前記圧縮機の周波数を操作する一方、熱源水の入口温度を計測する手段を備えるものであり、かつ、各水熱源ヒートポンプユニットごとに能力可変型の熱源水ポンプと逆止弁を備えるとともに熱源水の出口に水温センサを設けた水熱源ヒートポンプユニットシステムの制御方法であって、
前記熱源水側熱交換器に供給される熱源水の入口水温と前記圧縮機の周波数から、予め定められた関係によって熱源水出口水温の目標値を求め、この目標値にあわせて前記熱源水ポンプの周波数を制御することを特徴とする、水熱源ヒートポンプユニットシステムの制御方法。 - 熱媒の循環経路に能力可変型の圧縮機と、四方弁と、熱媒と熱源水とを熱交換させる熱源水側熱交換器と、熱媒と空調対象空気とを熱交換させる空調用熱交換器と、膨張弁とを配管接続して成り、前記四方弁の切り換えにより、前記空調用熱交換器において冷房時には熱媒を蒸発させ、暖房時には熱媒を凝縮させる冷凍サイクルを行う水熱源ヒートポンプユニットを複数備え、これら複数の水熱源ヒートポンプユニットの各熱源水側熱交換器に温調された熱源水を循環配管を介して供給する熱源装置を設け、前記水熱源ヒートポンプユニットは制御対象空気温度を検出して前記圧縮機の周波数を操作する一方、熱源水の入口温度を計測する手段を備えるものであり、各水熱源ヒートポンプユニットの熱源水の出口に水温センサを設け、かつ、前記複数の水熱源ヒートポンプユニットをグループ分けし、このグループごとに前記循環配管から枝別れした枝管を設け、この枝管に能力可変型の熱源水ポンプをグループ内の水熱源ヒートポンプユニットの台数より少ない台数で備えた水熱源ヒートポンプユニットシステムの制御方法であって、
前記熱源水側熱交換器に供給される熱源水の入口水温と前記圧縮機の周波数から、予め定められた関係によって熱源水出口水温の目標値をグループごとに求め、この目標値にあわせて前記熱源水ポンプの周波数を制御することを特徴とする、水熱源ヒートポンプユニットシステムの制御方法。 - 前記グループのうちで圧縮機の周波数が最大の水熱源ヒートポンプユニットを選択し、この水熱源ヒートポンプユニットを対象として制御することを特徴とする、請求項2に記載の水熱源ヒートポンプユニットシステムの制御方法。
- 熱媒の循環経路に能力可変型の圧縮機と、四方弁と、熱媒と熱源水とを熱交換させる熱源水側熱交換器と、熱媒と空調対象空気とを熱交換させる空調用熱交換器と、膨張弁とを配管接続して成り、前記四方弁の切り換えにより、前記空調用熱交換器において冷房時には熱媒を蒸発させ、暖房時には熱媒を凝縮させる冷凍サイクルを行う水熱源ヒートポンプユニットを複数備え、これら複数の水熱源ヒートポンプユニットの各熱源水側熱交換器に温調された熱源水を循環配管を介して供給する熱源装置を設け、前記水熱源ヒートポンプユニットは制御対象空気温度を検出して前記圧縮機の周波数を操作するものであり、各水熱源ヒートポンプユニットの熱源水の入口または出口のいずれかに自動開閉弁を設け、かつ、前記複数の水熱源ヒートポンプユニットをグループ分けし、このグループごとに前記循環配管から枝別れした枝管を設け、この枝管に能力可変型の熱源水ポンプをグループ内の水熱源ヒートポンプユニットの台数より少ない台数で備えた水熱源ヒートポンプユニットシステムの制御方法であって、
前記水熱源ヒートポンプユニット単位で圧縮機が運転されているときは前記自動開閉弁を開、運転されていないときは閉とし、前記グループの枝管に供給される熱源水の入口温度と前記水熱源ヒートポンプユニットの圧縮機の周波数から、予め定められた関係によって熱源水出口水温の目標値をグループごとに求め、この目標値にあわせて前記熱源水ポンプの周波数を制御することを特徴とする、水熱源ヒートポンプユニットシステムの制御方法。 - さらに前記水熱源ヒートポンプユニットそれぞれの冷房、暖房の運転モードと圧縮機周波数を検出し、前記運転モードの変更状況と前記各運転モードごとの圧縮機周波数の増加または変動に係る情報に基いて前記熱源装置から送水される熱源水の設定温度を制御することを特徴とする、請求項1、2または請求項4に記載の水熱源ヒートポンプユニットシステムの制御方法。
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