JP4960795B2

JP4960795B2 - 熱源システム

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Publication number: JP4960795B2
Application number: JP2007203009A
Authority: JP
Inventors: 涼太田; 靖弘吉留
Original assignee: Taikisha Ltd
Current assignee: Taikisha Ltd
Priority date: 2007-08-03
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2027-08-03
Also published as: JP2009036494A

Description

本発明は、空調設備などに用いられる熱源システムに関し、詳しくは、熱媒を冷却又は加熱する熱源機とこの熱源機で冷却又は加熱した熱媒を輸送する一次ポンプとを備える熱源ユニットを設け、この熱源ユニットの複数を負荷装置に対する熱媒循環路に並列に介装し、負荷装置の負荷熱量に応じて熱源ユニットの運転台数、及び、運転状態にある熱源ユニットの一次ポンプ流量を調整する出力制御手段を設けてある熱源システムに関する。

この種の熱源システムは、熱源ユニット運転台数の変更及び運転状態にある熱源ユニット一次ポンプ流量の調整により、システム全体としての熱源機による熱媒冷却量又は熱媒加熱量を負荷装置の負荷熱量に見合うように調整するとともに、その一次ポンプの流量調整により熱媒輸送に要するポンプ動力の浪費を回避して省エネルギー化を図ったものである。

そして従来、この種の熱源システムとして（図１，図２，図４参照）、熱源ユニットＵ１〜Ｕ３の運転段数を減少させるとき（減段時）、非停止対象である熱源ユニットＵ１，Ｕ２（以下、運転ユニットと称するときがある）の一次ポンプ流量ｑ１，ｑ２を増大させるとともに、停止対象である熱源ユニットＵ３（以下、減段ユニットと称するときがある）の一次ポンプ流量ｑ３を対応熱源機１の下限熱媒流量ｑｍｉｎ（即ち、熱源機１の運転を維持できる下限の熱媒流量）まで減少させ、これにより、減段ユニットＵ３の運転停止に先立ち、その減段ユニットＵ３の熱源機１がそれまで担っていた負荷分ｒ３（＝Δｒ）をできるだけ運転ユニットＵ１，Ｕ２の熱源機１に予め移行した状態で、減段ユニットＵ３の運転を停止するようにしたものが提案されている。

すなわち、この従来システムは、減段ユニットＵ３の熱源機１が担っていた負荷分ｒ３（＝Δｒ）をできるだけ運転ユニットＵ１，Ｕ２の熱源機１に予め移行した状態で減段ユニットＵ３の運転を停止することにより、その予めの負荷分移行を行わない場合に比べ、減段ユニットＵ３の運転停止後において運転ユニットＵ１，Ｕ２の熱源機１に要求される急激な負荷率増大Δｒ／２（即ち、必要冷却量や必要加熱量の急激な増大）をこの例では２台の運転ユニットＵ１，Ｕ２に分担させて予め移行した負荷分Δｒ′／２だけ緩和し、これにより、熱源機１の負荷率変更において負荷率ｒの変化速度に熱源機安定運転上の上限があることにも対応した状態で、運転ユニットＵ１，Ｕ２の熱源機運転を極力安定的に保って負荷装置６に対する供給熱媒温度ｔｓの安定化等を図りながら、熱源ユニットＵ１〜Ｕ３の運転台数を減少させ得るようにしたものである。

しかし、上記の従来システムにしても、減段ユニットＵ３の運転停止後において運転ユニットＵ１，Ｕ２の熱源機に要求される急激な負荷率増大Δｒ／２を未だ十分に緩和し得ないときがあり、この点において、熱源ユニット運転台数の減少時における熱源機運転の安定化の面で未だ改善の余地があった。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、合理的な運転形態の採用により熱源ユニット運転台数の減少時における熱源機運転の安定化、ひいては、負荷装置に対する供給熱媒温度の安定化等のシステム運転の安定化を一層効果的に達成できる熱源システムを提供する点にある。

〔１〕本発明の第１特徴構成は熱源システムに係り、その特徴は、
熱媒を冷却又は加熱する熱源機とこの熱源機で冷却又は加熱した熱媒を輸送する一次ポンプとを備える熱源ユニットを設け、この熱源ユニットの複数を負荷装置に対する熱媒循環路に並列に介装し、前記負荷装置の負荷熱量に応じて前記熱源ユニットの運転台数、及び、運転状態にある前記熱源ユニットの一次ポンプ流量を調整する出力制御手段を設ける構成において、
前記熱源ユニットにおける熱媒出口と熱媒入口とを短絡する短絡循環路、及び、この短絡循環路を開閉する短絡弁を設け、
前記出力制御手段は、前記熱源ユニットの運転台数を減少させるとき、非停止対象である熱源ユニットの一次ポンプ流量を増大させるとともに、停止対象である熱源ユニットの一次ポンプ流量を対応熱源機の下限熱媒流量まで減少させ、その後、さらに、停止対象である熱源ユニットの前記短絡弁を開弁して一次ポンプ流量のうちの一部の熱媒を前記短絡循環路を通じ短絡循環させ、その状態で、停止対象である熱源ユニットの運転を停止する構成にしてある点にある。

つまり、先述の従来システムでは（図１，図２，図４参照）、熱源ユニットＵ１〜Ｕ３の運転台数を減少させるとき、非停止対象である熱源ユニットＵ１，Ｕ２（運転ユニット）の一次ポンプ流量ｑ１，ｑ２を増大させるとともに、停止対象である熱源ユニットＵ３（減段ユニット）の一次ポンプ流量ｑ３を対応熱源機１の下限熱媒流量ｑｍｉｎまで減少させた状態で、減段ユニットＵ３の運転を停止（時点ｔ１）するようにしているものの、吸収式冷凍サイクルや蒸気圧縮式冷凍サイクルを用いた冷凍機や冷温水発生機などの熱源機１では、その熱媒流量ｑを下限熱媒流量ｑｍｉｎ（熱源機１の運転を維持できる下限の熱媒流量、例えば５０％流量）まで減少させたとしても、その熱源機１の負荷率ｒを下限負荷率ｒｍｉｎ（負荷率変更可能範囲の下限値、例えば２０％負荷率）まで低下させることができない場合が多い。

したがって、先述の従来システムでは、減段ユニットＵ３の運転停止時における熱源機１の負荷率ｒ３が下限負荷率ｒｍｉｎよりも未だかなり大きなものとなって、それら運転停止時の負荷率ｒ３（例えば４０％負荷率）と下限負荷率ｒｍｉｎ（例えば２０％負荷率）との差分Δｒ″の分担分Δｒ″／２が、減段ユニットＵ３の運転停止後において運転ユニットＵ１，Ｕ２の熱源機１に要求される負荷率増大分Δｒ／２のうちに緩和されないまま含まれることになり、このことが減段ユニットＵ３の運転停止後において運転ユニットＵ１，Ｕ２の熱源機１に要求される急激な負荷率増大Δｒ／２を未だ十分に緩和し得ないことの原因となっていた。

これに対し、上記第１特徴構成では（図１〜図３参照）、熱源ユニットＵ１〜Ｕ３の運転台数を減少させるとき、非停止対象である熱源ユニットＵ１，Ｕ２（運転ユニット）の一次ポンプ流量ｑ１，ｑ２を増大させるとともに、停止対象である熱源ユニットＵ３（減段ユニット）の一次ポンプ流量ｑ３を対応熱源機１の下限熱媒流量ｑｍｉｎまで減少させ、これにより、先述した従来の熱源システムと同様に、減段ユニットＵ３の熱源機１がそれまで担っていた負荷分ｒ３（＝Δｒ）のうち一次ポンプ流量ｑ３の調整により移行し得る分Δｒ′を運転ユニットＵ１，Ｕ２の熱源機１に予め移行する。

また、この従来システムと同様の一次ポンプ流量の調整による負荷分移行の後、それに加えて、上記第１特徴構成では、停止対象である熱源ユニットＵ３（減段ユニット）の短絡弁２０を開弁して下限熱媒流量ｑｍｉｎまで減少させた一次ポンプ流量ｑ３（＝ｑｍｉｎ）のうちの一部の熱媒Ｃを短絡循環路１９を通じて短絡循環させる（即ち、熱源機１で冷却又は加熱した熱媒Ｃの一部をそのまま熱源機１に戻す）ことにより、熱源機１の下限熱媒流量ｑｍｉｎは維持しながら減段ユニットＵ３の実質的な熱源機負荷率ｒ３をさらに低下させ、この短絡循環による負荷率減少分Δｒ″を上記一次ポンプ流量の調整による負荷移行分Δｒ′と同様に運転ユニットＵ１，Ｕ２の一次ポンプ流量増大に伴い運転ユニットＵ１，Ｕ２の熱源機１に予め移行する。

すなわち、上記第１特徴構成によれば、先述の従来システム（図４参照）に比べ、減段ユニットＵ３の熱源機１が担っていた負荷分Δ３（＝Δｒ）のうち上記短絡循環による負荷率低下分Δｒ″だけ余計に運転ユニットＵ１，Ｕ２の熱源機１に予め移行（移行先の２台の分担運転ユニットＵ１，Ｕ２側から言えばΔｒ″／２だけ余計に移行）しておくことができて、その分、減段ユニットＵ３の運転停止後において運転ユニットＵ１，Ｕ２の熱源機１に要求される急激な負荷率増大Δｒ／２を一層効果的に緩和することができ、これにより、熱源ユニット運転台数の減少時における熱源機運転の安定化、ひいては、負荷装置に対する供給熱媒温度の安定化等のシステム運転の安定化を先述の従来システムに比べ一層効果的に達成することができる。

なお、減段ユニットの熱源機が担っていた負荷分をできるだけ減段ユニットの運転停止に先立ち運転ユニットの熱源機に予め移行するのに、減段ユニットの一次ポンプ流量を下限熱媒流量まで減少させる減段ユニット一次ポンプ流量の調整は行わず、運転ユニットの一次ポンプ流量の増大と上記の如き短絡循環だけで負荷分移行させることも考えられるが、これに比べ、上記第１特徴構成によれば、減段ユニットの一次ポンプ流量を下限熱媒流量まで減少させる減段ユニット一次ポンプ流量の調整を併用する分、ポンプ動力の低減面で有利である。

また、上記第１特徴構成の実施において、上記一次ポンプ流量調整及び上記短絡循環による負荷分移行に加え、減段ユニットＵ３の熱源機１に対し擬似負荷（即ち、熱源機が冷却機である場合にはその熱源機への供給熱媒を適用手段により加熱することで与える擬似的な冷却負荷、また、熱源機が加熱機である場合にはその熱源機への供給熱媒を適当手段により冷却することで与える擬似的な加熱負荷）を付与することで、運転ユニット熱源機１への移行負荷分をさらに増大させるようにすれば、減段ユニットＵ３の運転停止後において運転ユニットＵ１，Ｕ２の熱源機１に要求される急激な負荷率増大Δｒ／２をさらに効果的に緩和することができ、また、減段ユニットＵ３の熱源機１が担っていた負荷分Δ３（＝Δｒ）の全てを運転ユニットＵ１，Ｕ２の熱源機１に予め移行して、減段ユニットＵ３の運転停止後に運転ユニットＵ１，Ｕ２の熱源機１に要求される急激な負荷率増大Δｒ／２そのものを回避することも可能となる。

〔２〕本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記短絡弁を前記短絡循環路の熱媒流量調整が可能な弁装置にし、前記出力制御手段は、前記熱源ユニットの運転台数を減少させる際の前記短絡弁の開弁後、その短絡弁による前記短絡循環路の熱媒流量調整により停止対象である熱源ユニットの前記熱源機を下限負荷率状態に調整し、その状態で、停止対象である熱源ユニットの運転を停止する構成にしてある点にある。

つまり、上記短絡循環による熱源機負荷率の低下は、熱媒の短絡循環量（即ち、短絡循環路の熱媒流量）によって負荷率低下幅が異なり、また、その負荷率低下により熱源機の負荷率が下限負荷率未満になると熱源機の運転に支障を来たしてしまう。

これに対し、上記第２特徴構成では（図２，図３参照）、短絡弁２０の開弁後、その短絡弁２０による短絡循環路１９の熱媒流量調整により停止対象である熱源ユニットＵ３（減段ユニット）の熱源機１を下限負荷率ｒｍｉｎ状態にすることで、減段ユニット熱源機１の運転に支障を来たすことのない範囲で、短絡循環による熱源機負荷率ｒ３の低下幅Δｒ″（換言すれば、運転ユニットＵ１，Ｕ２の熱源機１に予め移行する負荷分の増大幅Δｒ″／２）を極力大きくする。

したがって、上記第２特徴構成によれば、減段ユニットＵ３の運転停止後において運転ユニットＵ１，Ｕ２の熱源機１に要求される急激な負荷率増大Δｒ／２をさらに効果的かつ確実に緩和することができ、これにより、熱源ユニット運転台数の減少時における熱源機運転の安定化をさらに一層効果的に達成することができる。

なお、第２特徴構成の実施において、短絡弁による短絡循環路の熱媒流量調整は減段ユニット熱源機の負荷率を監視しながら行い、これにより、減段ユニット熱源機を一時的にも下限負荷率未満の運転状態とすることなく確実に下限負荷率状態に調整し得るようにするのが望ましい。

また、第２特徴構成の実施において、前述の擬似負荷付与による負荷分移行を併用する場合、減段ユニット熱源機１の下限負荷率ｒｍｉｎに相当する擬似負荷を付与するようにすれば、減段ユニットＵ３の熱源機１が担っていた負荷分Δ３（＝Δｒ）の全てを運転ユニットＵ１，Ｕ２の熱源機１に予め移行することができる。

〔３〕本発明の第３特徴構成は、第２特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記出力制御手段は、前記熱源ユニットの運転台数を減少させる際の前記短絡弁の開弁後、その短絡弁の開度を漸次的に増大させて前記短絡循環路の熱媒流量を漸次的に増大させることにより、停止対象である熱源ユニットの前記熱源機を設定上限変化速度以下の変化速度で漸次的に負荷率低下させて下限負荷率状態に調整する構成にしてある点にある。

つまり、この第３特徴構成によれば（図２，図３参照）、前記短絡循環による負荷率低下にあたり、負荷率ｒ３の変化速度ｖ（＝ｄｒ／ｄｔ）を設定上限変化速度ｖｍａｘ以下に保った状態で、停止対象である熱源ユニットＵ３（減段ユニット）の熱源機１を漸次的に負荷率低下させて下限負荷率ｒｍｉｎの状態に調整するから、その設定上限変化速度ｖｍａｘとして適当な速度を設定しておくことにより、負荷率ｒ３の急激な変化による熱源機運転の不安定化を確実に防止しながら、減段ユニットＵ３の熱源機１を安定的かつ速やかに下限負荷率ｑｍｉｎ状態に調整することができ、この点で、熱源ユニット運転台数の減少時における熱源機運転の安定性の面で一層優れた熱源システムにすることができる。

図１は空調設備などに用いる変流量式の冷熱源システムを示し、熱源機としての冷凍機１及びその冷凍機１により冷却した熱媒としての冷水Ｃを輸送する一次ポンプ２を備える第１〜第３の熱源ユニットＵ１〜Ｕ３を設け、これら熱源ユニットＵ１〜Ｕ３の各々からの一次側冷水往路３Ａを往路側一次ヘッダ４Ａに接続するとともに、これら一次側冷水往路３Ａの夫々に各熱源ユニットＵ１〜Ｕ３の発停に応じて開閉する開閉弁５を介装してある。

４Ｂは空調機などの複数の負荷装置６の夫々に対する二次側冷水往路３Ｂを接続した往路側二次ヘッダ、７は負荷装置６夫々からの二次側冷水還路８Ａを接続するとともに熱源ユニットＵ１〜Ｕ３夫々への一次側冷水還路８Ｂを接続した還路側ヘッダであり、往路側の一次ヘッダ４Ａと二次ヘッダ４Ｂとは並列の複数中継冷水路３Ｃで接続し、これら中継冷水路３Ｃのうちの一路には、圧力検出器９により検出される往路側二次ヘッダ４Ｂ内の冷水圧力ｐに応じて開度調整される流量バランス調整用の自動流量調整弁１０を介装し、残りの中継冷水路３Ｃには夫々、二次ポンプ１１を介装してある。

すなわち、この冷熱源システムでは、負荷装置６に対する冷水循環路３，８に複数の熱源ユニットＵ１〜Ｕ３を並列に介装した構造にして、各熱源ユニットＵ１〜Ｕ３の冷凍機１で所定温度に冷却した冷水Ｃを、一次ポンプ２及び二次ポンプ１１の運転により一次側冷水往路３Ａ，往路側一次ヘッダ４Ａ，中継冷水路３Ｃ，二次側冷水往路３Ｂを通じて、各負荷装置６に供給するとともに、それに伴い、負荷装置６での冷熱消費により昇温した各負荷装置６からの送出冷水Ｃを、二次側冷水還路８Ａ，還路側ヘッダ７，一次側冷水還路８Ｂを通じて、各熱源ユニットＵ１〜Ｕ３の冷凍機１に戻す形態で冷水循環させ、この冷水循環において、各負荷装置６に装備の流量調整弁１２を開度調整することで、各負荷装置６に対する冷水供給流量（換言すれば、冷熱供給量）を各負荷装置６の負荷熱量ｇに応じて調整する。

なお、１３は冷凍機１と冷却塔との間で冷却水Ｗを循環させる冷却水ポンプであり、この循環冷却水Ｗを熱媒体として各冷凍機１での発生排熱を外部に放出する。

各負荷装置６に対する冷水供給流量が各負荷装置６の負荷熱量ｇに応じて流量調整弁１２により調整されることに対し、一次ポンプ２、二次ポンプ１１及び冷却水ポンプ１３の夫々はインバータ１４を用いた周波数制御による回転数調整により送水流量（ポンプ流量）を連続的に調整し得るようにしてあり、また、往路側一次ヘッダ４Ａと還路側ヘッダ７とを接続するバイパス路１５を設けるとともに、このバイパス路１５にバイパス流量検出器１６を設け、このバイパス流量検出器１６により検出されるバイパス路１５の冷水流量ｂ（正負による流れ方向の区別があるバイパス流量）に基づき、負荷装置６の全体負荷熱量Ｇ（＝Σｇ）と熱源ユニットＵ１〜Ｕ３からの冷水供給流量（冷熱供給量）とのバランス状態を判定できるようにしてある。

また、各熱源ユニットＵ１〜Ｕ３には、冷凍機１の入口冷水温度ｔｒを検出する入口温度検出器１８ａ、冷凍機１の出口冷水温度ｔｓを検出する出口温度検出器１８ｂ、冷凍機１の通過冷水流量ｑを検出する個別流量検出器１８ｃを装備するとともに、冷凍機１の冷水出口と冷水入口とを短絡（ここでは同図１に示す如く各熱源ユニットＵ１〜Ｕ２における冷水出口と冷水入口とを短絡）する短絡循環路１９を設け、この短絡循環路１９に流路開閉機能とともに開度調整による流量調整機能を備える短絡弁２０を介装してある。

なお、各熱源ユニットＵ１〜Ｕ３では、出口温度検出器１８ｂの検出温度ｔｓに基づき冷凍機１を容量制御して冷凍機１の出口冷水温度ｔｓを設定供給冷水温度ｔｓｓに調整する個別冷凍機制御を行うようにしてある。

１７は、一次ポンプ２，二次ポンプ１１，冷却水ポンプ１３夫々のポンプ流量、並びに、熱源ユニットＵ１〜Ｕ３の運転台数を調整する出力制御手段としてのシステム制御器であり、このシステム制御器１７は、負荷側（二次側）において各負荷装置６の負荷熱量ｇに応じ流量調整弁１２により各負荷装置６への冷水供給流量が調整されることに対し、二次ポンプ制御として、各負荷装置６に対する冷水供給圧力を適正に保つように流量調整弁１２による冷水供給流量の調整に応じ二次ポンプ１１のポンプ流量をインバータ１４を用いて調整するとともに二次ポンプ１１の運転台数を適宜変更する。

また、システム制御器１７は、熱源ユニット制御として、バイパス流量検出器１６による検出バイパス流量ｂに基づき、そのバイパス流量ｂを還路側ヘッダ７向きの正の設定目標値ｂｓ（０近傍の正値）に維持するように、各一次ポンプ２のポンプ流量をインバータ１４を用いて同調的に調整する。

そしてまた、この一次ポンプ流量調整（即ち、冷凍機通過冷水流量の変化）に応じて各熱源ユニットＵ１〜Ｕ３の冷凍機１が上記個別冷凍機制御により容量制御されることに対し、各熱源ユニットＵ１〜Ｕ３における冷却水ポンプ１３のポンプ流量を対応一次ポンプ２と同調させて調整し、これにより、各冷凍機１に対する循環冷却水Ｗの供給流量を各冷凍機１の排熱量に応じて変化させる。

すなわち、このシステム制御器１７は、一次ポンプ２、二次ポンプ１１、冷却水ポンプ１３夫々のポンプ流量を負荷装置６の全体負荷熱量Ｇに応じて調整するものにしてあり、これにより、ポンプ動力の浪費を回避して省エネルギ化を促進する。

システム制御器１７は、熱源ユニット制御において上記一次ポンプ流量の調整に加え、熱源ユニットＵ１〜Ｕ３の運転台数を負荷装置６の全体負荷熱量Ｇに応じて変更する台数制御を実行するものにしてあり、具体的には、バイパス流量検出器１６による検出バイパス流量ｂに基づく一次ポンプ流量調整において、一次ポンプ流量を下限側の設定閾流量まで低下させても、バイパス流量ｂが設定目標値ｂｓより大きくなることを回避できない状態になると、熱源ユニットＵ１〜Ｕ３の運転台数を減少させるとともに停止熱源ユニット（減段ユニット）に対応する開閉弁５を閉弁する減段処理を行う。

また、バイパス流量検出器１６による検出バイパス流量ｂに基づくポンプ流量調整において、一次ポンプ流量を上限側の設定閾流量まで増加させても、バイパス流量ｂが設定目標値ｂｓより小さくなることを回避できない状態になると、熱源ユニットＵ１〜Ｕ３の運転台数を増加させるとともに運転再開熱源ユニット（増段ユニット）に対応する開閉弁５を開弁する増段処理を行う構成にしてある。

すなわち、負荷装置６の全体負荷熱量Ｇに応じた前記の如き各ポンプ流量の調整（所謂変流量制御）とともに、このような熱源ユニット運転台数の調整を併用することにより、負荷変動に対する対応性を高く確保しながら一層の省エネルギ化を達成できるようにしてある。

そして特に、上記の減段処理については、熱源ユニットＵ１〜Ｕ３の運転台数を減少させるとき、運転状態にある熱源ユニットＵ１〜Ｕ３の夫々において個別流量検出器１８ｃにより検出される一次ポンプ流量ｑ１〜ｑ３に基づき、停止対象の熱源ユニットＵ３（ここでは第３熱源ユニットＵ３を停止対象熱源ユニットとして説明する）を運転停止した後に非停止対象の熱源ユニットＵ１，Ｕ２の夫々が担う必要のある一次ポンプ流量（ｑ１＋ｑ２＋ｑ３）／２）を演算し、非停止対象ユニットである運転ユニットＵ１，Ｕ２の一次ポンプ流量ｑ１，ｑ２を減段処理の開始時点ｔ０から図２に示す如く設定変化速度で漸次的に演算流量まで増大させる。

また、運転ユニットＵ１，Ｕ２の一次ポンプ流量調整に併行して、同図２に示す如く停止対象ユニットである減段ユニットＵ３の一次ポンプ流量ｑ３を減段処理の開始時点ｔ０から時点ｔ１にかけて設定変化速度で漸次的に対応冷凍機１の下限冷水流量ｑｍｉｎ（その冷凍機１の運転を維持できる下限の冷水流量）まで減少させる。

すなわち、これら一次ポンプ流量ｑ１〜ｑ３の調整により、図３に示す如く減段ユニットＵ３の冷凍機負荷率ｒ３を低下させるとともに運転ユニットＵ１，Ｕ２の冷凍機負荷率ｒ１，ｒ２を高めて、それまで減段ユニットＵ３の冷凍機１が担っていた負荷分ｒ３（＝Δｒ）のうち減段ユニットＵ３の一次ポンプ流量ｑ３の減少により移行できる分Δｒ′だけを運転ユニットＵ１，Ｕ２の冷凍機１に予め移行して分担（Δｒ′／２）させる。

また、システム制御器１７は、この減段ユニットＵ３の一次ポンプ流量ｑ３の減少による負荷分移行に続いて、さらに、減段ユニットＵ３の入口温度検出器１８ａ及び出口温度検出器１８ｂにより検出される入口冷水温度ｔｒと出口冷水温度ｔｓとの差（Δｔ＝ｔｒ−ｔｓ）、及び、減段ユニットＵ３の個別流量検出器１８ｃにより検出される一次ポンプ流量ｑ３に基づき減段ユニットＵ３の冷凍機負荷率ｒ３を演算し、この演算負荷率ｒ３がその冷凍機１の下限負荷率ｒｍｉｎよりも大きいときには、減段ユニットＵ３の短絡弁２０を開弁して、下限冷水流量ｑｍｉｎまで減少させた一次ポンプ流量ｑ３（＝ｑｍｉｎ）のうちの一部を短絡循環路１９を通じ短絡循環させ、これにより、減段ユニットＵ３の冷凍機１で冷却した冷水Ｃの一部をそのまま減段ユニットＵ３の冷凍機１に戻す形態にして、減段ユニットＵ３における冷凍機１の入口冷水温度ｔｒを低下させる。

そして、この短絡弁２０の開弁に続き、上記演負荷率ｒ３に基づき短絡弁２０の開度を開弁時点ｔ１から時点ｔ２にかけて所定の変化速度で漸次的に増大させて短絡循環路１９の冷水流量（即ち、短絡循環流量）を漸次的に増大させることにより、減段ユニットＵ３における冷凍機１の入口冷水温度ｔｒを漸次的に低下させ、これにより、減段ユニットＵ３の冷凍機負荷率ｒ３を先の低下分Δｒ′からさらに設定上限変化速度ｖｍａｘ以下の変化速度ｖ（＝ｄｒ／ｄｔ）で低下させて、減段ユニットＵ３の冷凍機１を下限負荷率ｒｍｉｎの状態に調整し、その状態で、減段ユニットＵ３の運転（冷凍機１，一次ポンプ２，冷却水ポンプ１３の運転）を停止するとともに、この減段ユニットＵ３の対応開閉弁５を閉弁する。

すなわち、従来の冷熱源システムでは、熱源ユニットＵ１〜Ｕ３の減段時、非停止対象ユニットである運転ユニットＵ１，Ｕ２の一次ポンプ流量ｑ１，ｑ２を増大させるとともに、停止対象ユニットである減段ユニットＵ３の一次ポンプ流量ｑ３を対応冷凍機１の下限冷水流量ｑｍｉｎまで低下させると、その状態（時点ｔ１）で減段ユニットＵ３の運転を停止するようにしていたが、本例の冷熱源システムでは、この一次ポンプ流量調整に加え上記の短絡循環を行うことにより、図３と図４との比較から分かるように、減段ユニットＵ３の冷凍機１がそれまで担っていた負荷分ｒ３（＝Δｒ）のうち減段ユニットＵ３の運転停止に先立ち運転ユニットＵ１，Ｕ２に予め移行しておける予移行分を、従来システムのΔｒ′に比べΔｒ′＋Δｒ″に増大（移行先の分担運転ユニットＵ１，Ｕ２側から言えば、Δｒ′／２からΔｒ′／２＋Δｒ″／２に増大）させ、これにより、減段ユニットＵ３の運転停止後において運転ユニットＵ１，Ｕ２の冷凍機１に要求される急激な負荷率増大Δｒ／２を一層効果的に緩和（Δｒ／２−Δｒ′／２−Δｒ″／２）して、熱源ユニット運転台数の減少時における冷凍機運転を一層効果的に安定化するようにしてある。

なお、上記一次ポンプ流量調整及び短絡循環による負荷分移行に加え、例えば、減段ユニットＵ３の冷凍機１に対する短絡循環路１９において循環熱媒Ｃを適当な加熱手段により加熱する等して、その加熱により減段ユニット冷凍機１の下限負荷率ｒｍｉｎに相当する擬似冷却負荷（＝Δｒ−Δｒ′−Δｒ″）を減段ユニットＵ３の冷凍機１に付与するようにし、これにより、減段ユニットＵ３の冷凍機１が担っていた負荷分ｒ３（＝Δｒ）の全てを予め運転ユニットＵ１，Ｕ２の冷凍機１に移行しておくようにしてもよい。

〔別実施形態〕
次に別の実施形態を列記する。
停止対象である熱源ユニットＵ３（減段ユニット）の一次ポンプ流量ｑ３を対応熱源機１の下限熱媒流量ｑｍｉｎまで減少させるのに、この下限熱媒流量ｑｍｉｎは必ずしも熱源機１の仕様に示された下限熱媒流量である必要はなく、熱源機仕様に示される下限熱媒流量よりも安全率を見込んだ多少大きな流量であってもよい。

前述の実施形態では、短絡循環路１９を通じた熱媒Ｃの短絡循環流量を停止対象である熱源ユニットＵ３の熱源機負荷率ｒ３が下限負荷率ｒｍｉｎになる流量に調整したが、これに限らず、場合によっては、この短絡循環による熱源機負荷率ｒ３の低下がある程度認めれる程度の短絡循環流量に調整するだけでもよく、また、停止対象である熱源ユニットＵ３の熱源機負荷率ｒ３を上記短絡循環により下限負荷率ｒｍｉｎまで低下させるにしても、その下限負荷率ｒｍｉｎは必ずしも熱源機１の仕様に示された下限負荷率である必要はなく、熱源機仕様に示される下限負荷率よりも安全率を見込んだ多少大きな値であってもよい。

前述の実施形態では熱源ユニットＵ１〜Ｕ３の各一次ポンプ２と二次ポンプ１１とを直列運転する例を示したが、場合によっては、二次ポンプ１１は装備せず、熱源ユニットＵ１〜Ｕ３の一次ポンプ２だけで負荷装置６に対して熱媒循環させる循環路構成にしてもよく、複数の熱源ユニットＵ１〜Ｕ３を並列に介装する熱媒循環路の具体的構成は種々の改良が可能である。

また、熱源ユニットＵ１〜Ｕ３の運転台数を負荷装置６の負荷熱量Ｇに応じて変更するのに、前述の如くバイパス路１５の検出バイパス流量ｂに基づき台数制御する制御形態に代え、種々の制御形態を採用できる。

本発明は冷凍機を熱源機とする場合に限らず、ヒートポンプ式の温水発生機や冷温水発生機を熱源機とする場合にも適用でき、熱源機は冷却機あるいは加熱機のいずれであってもよい。また、本発明による熱源システムは空調用に限らず種々の用途に適用できる。

熱源システムの回路図減段時における一次ポンプ流量の変化を示すグラフ減段時における熱源機負荷率の変化を示すグラフ従来システムの減段時における熱源機負荷率の変化を示すグラフ

Ｃ熱媒
１熱源機
２一次ポンプ
Ｕ１〜Ｕ３熱源ユニット
６負荷装置
３，８熱媒循環路
Ｇ負荷熱量
ｑ１〜ｑ３一次ポンプ流量
１７出力制御手段
１９短絡循環路
２０短絡弁
ｑｍｉｎ下限熱媒流量
ｒｍｉｎ下限負荷率
ｖｍａｘ設定上限変化速度
ｖ変化速度

Claims

熱媒を冷却又は加熱する熱源機とこの熱源機で冷却又は加熱した熱媒を輸送する一次ポンプとを備える熱源ユニットを設け、この熱源ユニットの複数を負荷装置に対する熱媒循環路に並列に介装し、前記負荷装置の負荷熱量に応じて前記熱源ユニットの運転台数、及び、運転状態にある前記熱源ユニットの一次ポンプ流量を調整する出力制御手段を設けてある熱源システムであって、
前記熱源ユニットにおける熱媒出口と熱媒入口とを短絡する短絡循環路、及び、この短絡循環路を開閉する短絡弁を設け、
前記出力制御手段は、前記熱源ユニットの運転台数を減少させるとき、非停止対象である熱源ユニットの一次ポンプ流量を増大させるとともに、停止対象である熱源ユニットの一次ポンプ流量を対応熱源機の下限熱媒流量まで減少させ、その後、さらに、停止対象である熱源ユニットの前記短絡弁を開弁して一次ポンプ流量のうちの一部の熱媒を前記短絡循環路を通じ短絡循環させ、その状態で、停止対象である熱源ユニットの運転を停止する構成にしてある熱源システム。
前記短絡弁を前記短絡循環路の熱媒流量調整が可能な弁装置にし、前記出力制御手段は、前記熱源ユニットの運転台数を減少させる際の前記短絡弁の開弁後、その短絡弁による前記短絡循環路の熱媒流量調整により停止対象である熱源ユニットの前記熱源機を下限負荷率状態に調整し、その状態で、停止対象である熱源ユニットの運転を停止する構成にしてある請求項１記載の熱源システム。
前記出力制御手段は、前記熱源ユニットの運転台数を減少させる際の前記短絡弁の開弁後、その短絡弁の開度を漸次的に増大させて前記短絡循環路の熱媒流量を漸次的に増大させることにより、停止対象である熱源ユニットの前記熱源機を設定上限変化速度以下の変化速度で漸次的に負荷率低下させて下限負荷率状態に調整する構成にしてある請求項２記載の熱源システム。