JP5204987B2 - 空調システムおよび空調システムの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、水熱源マルチ型ヒートポンプシステムを備える空調システムおよびその制御方法に関する。

室外機に空冷式と水冷式の２系統の熱交換器を設け、各絞り機構または各膨張弁の開度を制御することにより、冷房運転および暖房運転を同時に行うことを可能とする空調システムがある（特許文献１を参照）。

また、空調システムの各箇所の熱源水温度に基づいて熱源水流量を算出する技術があり（特許文献２を参照）、熱源水回路に迂回管を設け、熱源水温度に基づいて迂回管に設けられた流量制御弁を制御することで水熱源ヒートポンプへの熱源水流量を調節する技術がある（特許文献３を参照）。
特開２００４−２００６８号公報 特開平５−２２３３１８号公報 特開２００５−６９５５４号公報

従来、水熱源空調システムには、冷却塔やボイラ等の熱源装置から各水熱源ヒートポンプユニットへ供給される熱源水をシステム全体で循環させるための熱源水循環ポンプが設けられている。従来、一般的な熱源水循環ポンプのエネルギー消費量が空調システム全体のエネルギー消費量に対して占める割合は８％程度であったが、近年の水熱源ヒートポンプユニットの高性能化に伴う圧縮装置のエネルギー消費量の低減により、熱源水循環ポンプのエネルギー消費量が占める割合が相対的に高まり、空調システム全体のエネルギー消費量のうち１０％を超えつつある。

また、水熱源ヒートポンプユニットは部分負荷運転時に圧縮装置の停止または能力制御を行うことでエネルギー消費量の低減を図っているため、年間を通した熱源水循環ポンプのエネルギー消費量が全体に占める割合はさらに高まり、３０％にも達する。このため、空調システム全体のエネルギー消費量を削減するにあたって、熱源水配管系における搬送動力、即ち熱源水循環ポンプのエネルギー消費量を低減させることが課題となっている。

ここで、熱源水循環ポンプのエネルギー消費量を低減させるために、各水熱源ヒートポンプユニットへ熱源水を循環させる流路ごとに定流量弁および電磁弁を配置し、この電磁弁を圧縮装置に連動して開閉することで各水熱源ヒートポンプユニットへの熱源水の供給量を制御し、さらに熱源水循環ポンプの吐出圧を一定に制御することにより、運転中の水熱源ヒートポンプユニットへの熱源水の供給量を維持しつつ、熱源水循環ポンプの能力を制御し、熱源水循環ポンプのエネルギー消費量を低減させる方法がある。

しかし、この方法では、定流量弁および電磁弁における圧力損失、および熱源水循環ポンプの吐出圧を一定に制御するための圧力損失等が発生するため、熱源水循環ポンプのエネルギー消費量を低減する効果を得ることは困難である。

さらに、上記方法は水熱源ヒートポンプユニットの圧縮装置がＯＮ／ＯＦＦ制御である場合に限られ、インバータ制御の圧縮装置に適用するためには、定流量弁および電磁弁に代えて、二方制御弁を用いることとなる。そして、この場合には、二方制御弁部分で更に
流路が絞られた形状となっており、一層圧力損失が生じることとなる。

本発明は、上記した問題に鑑み、水熱源マルチ型ヒートポンプシステムを備える空調システムにおいて、熱源水ポンプのエネルギー消費量を低減させ、空調システム全体の成績係数（Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を向上させることを課題とする。

本発明は、上記した課題を解決するために、空調システムに備えられた水熱源マルチ型ヒートポンプシステムに対して熱源水を供給する熱源水ポンプを備え、この熱源水ポンプを空調システム全体の成績係数が向上するよう制御することで、熱源水ポンプのエネルギー消費量を低減させ、空調システム全体の成績係数を向上させることを可能にした。

詳細には、本発明は、外部より供給される熱源水と熱媒との間の熱交換、圧縮装置による前記熱媒の圧縮、および減圧装置による前記熱媒の減圧、が行われた前記熱媒を供給する熱媒供給装置と、該熱媒供給装置から前記熱媒の供給を受けて冷房または暖房運転を行うことが可能な複数の室内機と、前記熱媒供給装置と前記室内機を接続する熱媒配管と、前記熱源水が外部より供給される際の流路となる熱源水入口と、前記熱交換後の前記熱源水が外部へ還流する際の流路となる熱源水出口とを有する水熱源マルチ型ヒートポンプシステムと、前記水熱源マルチ型ヒートポンプシステムに前記熱源水を供給するための流路に設けられ、前記熱源水の供給量を可変制御する熱源水ポンプと、前記圧縮装置の運転状態を取得する運転状態取得手段と、前記熱源水入口における熱源水の水温である入口温度を取得する入口温度取得手段と、前記運転状態および前記入口温度に基づいて、前記熱源水出口における熱源水の水温である出口温度の目標温度を算出する目標温度算出手段と、前記目標温度を目標として、前記出口温度が該目標温度となるように前記熱源水ポンプによる前記熱源水の供給量を制御する熱源水ポンプ制御手段と、を備える空調システムである。

熱源水は、例えば冷却塔や加熱装置（ボイラ）等の熱源装置によって温度制御され、水熱源マルチ型ヒートポンプシステムに供給され、水熱源マルチ型ヒートポンプシステム内を循環する熱媒の温度調節に用いられる。この熱源水との熱交換および圧縮装置による圧縮等を経た熱媒は、配管を介して室内機に供給される。室内機はこの熱媒と室内の空気との間で熱交換を行うことで、冷房または暖房の空調を行う。なお、水熱源マルチ型ヒートポンプシステムが複数備えられる場合、熱源装置によって供給される熱源水は、複数の水熱源マルチ型ヒートポンプシステムによって共用される。

空調システムは水熱源マルチ型ヒートポンプシステムへの熱源水の供給量を制御する熱源水ポンプを備える。この熱源水ポンプは供給量の可変制御が可能な熱源水ポンプであるが、ＯＮ／ＯＦＦ制御、インバータ制御またはその他の可変制御方式のいずれであるかを問わない。

運転状態取得手段は、圧縮装置の運転状態を取得する。ここで、圧縮装置の運転状態とは、圧縮装置の運転負荷を示す情報であり、例えば、圧縮装置の回転数や、この回転数を定格回転数で割った回転数率等である。

ここで、前記熱源水ポンプが、複数の水熱源マルチ型ヒートポンプシステムに対して設けられる場合、前記目標温度算出手段は、前記熱源水ポンプが設けられた複数の前記水熱源マルチ型ヒートポンプシステムのうち、前記運転状態によって示される負荷が最も高い前記圧縮装置を有する前記水熱源マルチ型ヒートポンプシステムに係る前記運転状態および前記入口温度に基づいて、前記目標温度を算出してもよい。

負荷が最も高い前記圧縮装置を有する前記水熱源マルチ型ヒートポンプシステムを対象として目標温度を算出することで、最も負荷の高い水熱源マルチ型ヒートポンプシステムに合わせた熱源水ポンプ制御が可能となり、エネルギー消費量を低減させ、成績係数を向上させる効果の高い制御が期待できる。

また、本発明において、前記目標温度算出手段は、前記運転状態および前記入口温度に基づいて、当該空調システムの成績係数を向上させる前記目標温度を算出してもよい。

空調システムの成績係数は、空調システムの各種状態と、この状態における空調システムのエネルギー消費量とを測定することで算出できる。ここで、前記運転状態と水熱源マルチ型ヒートポンプシステムへの前記入口温度との組み合わせと、この組み合わせにおいて最高の（または良好な）成績係数が算出される場合の出口温度とは所定の関係を有する。即ち、前記運転状態および前記入口温度に基づいて、良好な成績係数が得られる出口温度を算出することが可能である。このようにして算出された出口温度を目標温度として熱源水ポンプを制御することで、空調システムの成績係数を向上させることが出来る。

このことから、本発明に係る空調システムは、前記圧縮装置の運転状態と前記熱源水の入口温度との組み合わせ毎の、当該空調システムの成績係数が最高となる予め算出された前記熱源水の出口温度と、前記運転状態および前記入口温度との関係を記憶する関係記憶手段を更に備え、前記目標温度算出手段は、前記関係に基づいて、前記運転状態取得手段によって取得された前記運転状態、および前記入口温度取得手段によって取得された前記入口温度において前記成績係数が最高となる場合の前記出口温度を求め、この出口温度を前記目標温度としてもよい。

ここで、関係記憶手段は、目標温度算出に用いられる関係として近似式等の関係式を記憶してもよいし、前記運転状態、前記入口温度、前記目標温度等の各パラメータの関係を記録したテーブル、グラフ、マップ等を記憶してもよい。目標温度算出手段が前記運転状態および前記入口温度に基づいて目標温度を算出することが出来る関係が記憶されていれば、記憶の形式は問わない。

また、本発明に係る空調システムは、前記出口温度を取得する出口温度取得手段を更に備え、前記熱源水ポンプ制御手段は、前記水熱源マルチ型ヒートポンプシステムが全体として冷房負荷であって、且つ前記出口温度取得手段によって取得された出口温度が前記目標温度に対して高い場合には、前記熱源水ポンプによる前記熱源水の供給量を増加させる方向へ前記熱源水ポンプを制御し、前記水熱源マルチ型ヒートポンプシステムが全体として冷房負荷であって、且つ前記出口温度取得手段によって取得された出口温度が前記目標温度に対して低い場合には、前記熱源水ポンプによる前記熱源水の供給量を減少させる方向へ前記熱源水ポンプを制御してもよい。

なお、前記水熱源マルチ型ヒートポンプシステムが全体として暖房負荷である場合、前記熱源水ポンプ制御手段は、前記出口温度取得手段によって取得された出口温度が前記目標温度に対して低い場合には、前記熱源水ポンプによる前記熱源水の供給量を増加させる方向へ前記熱源水ポンプを制御し、前記出口温度取得手段によって取得された出口温度が前記目標温度に対して高い場合には、前記熱源水ポンプによる前記熱源水の供給量を減少させる方向へ前記熱源水ポンプを制御する。

また、本発明において、前記水熱源マルチ型ヒートポンプシステムは、前記熱源水と熱媒との間で熱交換を行う水対熱媒熱交換器、前記圧縮装置、前記減圧装置、該水熱源マルチ型ヒートポンプシステム全体の運転サイクルを冷房サイクルと暖房サイクルとの間で切
り替える切替弁、および液化した前記熱媒を溜める受液タンクを有する前記熱媒供給装置と、前記熱媒と空調対象の空気との間で熱交換を行う熱媒対空気熱交換器と、該熱交換が行われた空気を送風する送風機と、各室内機に設けられ、該室内機の運転を冷房運転と暖房運転との間で切替制御することで、室内機が各々独立して冷房または暖房運転を行うことを可能とするマルチコントローラとを有する前記複数の室内機とを有してもよい。

このような構成を備えることにより、室内機が各々独立して冷房または暖房運転を行う複合運転が可能な水熱源マルチ型ヒートポンプシステムを備える空調システムに、本発明の熱源水ポンプ制御を適用することが出来る。

また、本発明は、水熱源マルチ型ヒートポンプシステムを備える空調システムを制御する方法の発明としても把握することが可能である。即ち、本発明は、外部より供給される熱源水と熱媒との間の熱交換、および圧縮装置による前記熱媒の圧縮が行われることによって温度制御された前記熱媒を供給する熱媒供給装置と、該熱媒供給装置から前記熱媒の供給を受けて冷房または暖房運転を行うことが可能な複数の室内機と、前記熱源水が外部より供給される際の流路となる熱源水入口と、前記熱交換後の前記熱源水が外部へ還流する際の流路となる熱源水出口とを有する水熱源マルチ型ヒートポンプシステムと、前記水熱源マルチ型ヒートポンプシステムに前記熱源水を供給するための流路に設けられ、前記熱源水の供給量を可変制御する熱源水ポンプと、を備える空調システムの制御方法であって、前記圧縮装置の運転状態を取得する運転状態取得ステップと、前記熱源水入口における熱源水の水温である入口温度を取得する入口温度取得ステップと、前記運転状態および前記入口温度に基づいて、前記熱源水出口における熱源水の水温である出口温度の目標温度を算出する目標温度算出ステップと、前記目標温度を目標として、前記出口温度が該目標温度となるように前記熱源水ポンプによる前記熱源水の供給量を制御する熱源水ポンプ制御ステップと、が実行される空調システムの制御方法である。

本発明によって、水熱源マルチ型ヒートポンプシステムを備える空調システムにおいて、熱源水ポンプのエネルギー消費量を低減させ、空調システム全体の成績係数を向上させることが可能となる。

本発明に係る空調システムの実施の形態について、図面に基づいて説明する。
＜システム構成＞
図１は、本実施形態における空調システム１の全体の概要を示す図である。空調システム１は、対象となる建物のフロアや方位、棟、用途系統または部屋等のゾーン６０、６０´、６０´´ごとに設けられた水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０と、１または複数の水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０に対して設けられたインバータ制御の熱源水ポンプ５２と、建物全体に設置された水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０に供給される熱源水の温度を制御する熱源装置４０と、これらを接続する熱源水配管４３とを備える。なお、図１では、水熱源マルチ型ヒートポンプシステムとその構成要素、および付属部材を３つのゾーン６０、６０´、６０´´に対して夫々設置した例を示し、符号にダッシュを付すことで夫々のゾーン６０、６０´、６０´´および各ゾーンに設けられた熱源マルチ型ヒートポンプシステム等を区別している（１０、１０´、１０´´等）。また、熱源水ポンプおよび温度センサについても、空調システム１に複数備えられているものを、符号にダッシュを付すことで区別している。熱源水ポンプ５２はゾーン６０に対して専用の熱源水ポンプであり、熱源水ポンプ５２´はゾーン６０´、６０´´に対して共用である。以降の説明では、第一のゾーン６０に係る熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０に代表させて構成要素と付属部材の説明を行う。

熱源装置４０は、冷熱源としての冷却塔４４および温熱源としてのボイラ４５（加熱装置）を含む装置であり、制御装置９０から指示された目標温度に従って冷却塔４４またはボイラ４５を運転することで、熱源水の温度制御を行う。また、熱源装置４０への熱源水の入口および出口付近の熱源水配管４３には、熱源水還水の温度を計測する熱源装置入口温度センサ４２および熱源水往水の温度を計測する熱源装置出口温度センサ４１が設置されている。制御装置９０は、熱源装置出口温度センサ４１によって計測された温度（熱源装置出口温度Ｔｓｏ）によって、熱源装置４０による温度制御が目標温度に達しているか否かを判定する。

また、熱源水ポンプ５２は、１または複数の水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０に対して熱源水を供給する。本実施形態において、１つの熱源水ポンプ５２に対して設けられた１または複数の水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０のグループを、「熱源水ポンプ系統」と称する。

熱源水ポンプ５２はインバータ制御であるため、熱源水ポンプ系統に属する水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０のグループに対して適切な量の熱源水を供給することが出来る。また、各ゾーン６０の水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０に送られた熱源水は、熱媒との熱交換に使用された上で、熱源装置４０に還流する。熱源装置４０に還流した熱源水の温度（熱源装置入口温度Ｔｓｉ）は、熱源装置入口温度センサ４２によって計測される。なお、熱源水ポンプ５２は、熱源水ポンプ５２が停止したときの熱源水の逆流を防止する逆止弁（図示は省略する）が設けられた熱源水ポンプユニットに設けられる。但し、逆止弁は、熱源水ポンプユニット内に内蔵されなくともよく、例えば熱源水配管４３における熱源水ポンプ５２に介装された枝管に設けられてもよい。

図２は、本実施形態に係る水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０の概略構成を示す図である。水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０は、空調の対象となるゾーン（フロアまたは部屋）６０ごとに設けられ、大きく分けて熱媒供給装置１１、室内機１２、熱媒供給装置１１と室内機１２を繋ぐ吐出ガス管２１、吸入ガス管２２、液管２３から構成される。吐出ガス管２１は圧縮されて高圧となった熱媒ガスを室内機１２に供給するための流路であり、吸入ガス管２２は、室内機群１２側で減圧されて低圧となった熱媒ガスが還流するための流路である。また、液管２３は液化した液熱媒のための流路である。

熱媒供給装置１１は、例えば、水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０の室外機に相当し、後述する熱源装置４０で温度制御された熱源水の供給を受けて該熱源水と熱媒との間で熱交換を行う水対熱媒熱交換器１７、熱媒を圧縮する圧縮装置１４、熱媒を減圧する減圧装置１６、液化した熱媒を溜める受液タンク１８、および熱媒の流路を切り替えることで冷房運転と暖房運転とを切り替える切替弁１５を有する。これらの構成要素はフロン系冷媒（熱媒）が流通する熱媒管路１９で接続され、切替弁１５の切り替えによって、水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０全体の運転状態を冷房負荷運転と暖房負荷運転との間で切り替えることが出来る。

室内機群１２は、熱媒と温度調節対象の空気との間で熱交換を行うことで空気の温度調節を行う熱媒対空気熱交換器（図示は省略する）と、室内機１２ごとに設けられた、熱媒対空気熱交換器によって熱交換が行われた空気を送風する送風機と、ゾーン６０ごとに設けられた、室内機１２の運転状態を冷房運転と暖房運転とで切り替えるマルチコントローラ１３とを有する。

なお、水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０の運転モードには、全ての室内機１２が冷房運転を行っている冷房運転モード、冷房運転の室内機１２と暖房運転の室内機１２が混在している複合運転モード、および全ての室内機１２が暖房運転を行っている暖房運
転モードがある。その上で、熱源水ポンプ系統に複数の水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０が属している場合は、異なる運転モードの水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０が１つの熱源水ポンプ５２からの熱源水の送水を受けて稼動する状態が発生する。例えば、冷房運転モードの水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０と複合運転モードの水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０が１つの熱源水ポンプ系統に属する場合等である。

加えて、熱源水の入口管路（本発明の熱源水入口に相当）には熱源水の温度（ヒートポンプシステム入口温度Ｔｉ）を計測するヒートポンプシステム入口温度センサ３２、熱源水の出口管路（本発明の熱源水出口に相当）には熱源水の温度（ヒートポンプシステム出口温度Ｔｏ）を計測するヒートポンプシステム出口温度センサ３３が設けられている。これらの温度センサによる計測結果は、ユニット内に設けられたユニット制御装置（図示は省略する）を介して有線または無線の通信手段を用いて電気的に制御装置９０に送信される。

更に、圧縮装置１４の運転状態や、切替弁１５の状態などが、ユニット内に設けられたユニット制御装置を介して有線または無線の通信手段を用いて電気的に制御装置９０に送信される（図示は省略する）。制御装置９０は、圧縮装置１４の運転状態や、切替弁１５の状態等を取得することで、水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０に属する圧縮装置の回転数や、運転中である水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０の運転モード等の情報を得ることが出来る。
＜処理の流れ＞
次に、図３から図６Ｃに示すフローチャートを用いて、本実施形態に係る各種制御の処理の流れを説明する。このうち、図３は熱源水ポンプ制御の処理全体の流れを示すフローチャートであり、図４から図６Ｃは、図３に示された各処理の詳細を示すフローチャートである。

図３は、本実施形態における熱源水ポンプ制御の処理全体の流れを示すフローチャートである。本フローチャートに示された処理は、制御装置９０によって定期的に実行される。なお、本フローチャートに示された処理において使用されるデータ（例えば、ステップＳ４０７、Ｓ４１７、Ｓ４２７、Ｓ４３７で使用される近似式等）は、処理が実行される前に、予めＲＯＭなどの記憶媒体に記憶されている。

ステップＳ１０１では、熱源水目標温度が設定される。制御装置９０は、熱源装置４０の熱源水出入口における熱源水温度に基づいて空調システム１が全体として冷房負荷または暖房負荷の何れで運転しているかを判断し、この判断結果に基づいて熱源装置４０の目標温度を設定する。目標温度を設定された熱源装置４０は、この目標温度に従って運転状態を制御する。本ステップにおける処理内容の詳細については後述する（図４を参照）。その後、処理はステップＳ１０２へ進む。

ステップＳ１０２では、熱源水ポンプ制御モードが決定される。水熱源マルチ式ヒートポンプシステムが冷房運転を行っているか、暖房運転を行っているかによって、モリエル線図に示される特性が異なるために、熱源水ポンプ５２の回転数を決定するためのパラメータが異なる。このため、制御装置９０は、各水熱源マルチ式ヒートポンプシステムの集積された熱源水出入口における熱源水温度に基づいて水熱源マルチ式ヒートポンプシステムが全体として冷房負荷または暖房負荷の何れで運転しているかを判断し、更に熱源水ポンプ系統に属する水熱源マルチ式ヒートポンプシステムの運転モード（冷房運転モード、暖房運転モード、複合運転モード）に基づいて熱源水ポンプ５２の制御モードを決定する。その後、処理はステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０３では、熱源水ポンプ送水量が制御される。制御装置９０は、ステップＳ１０２で決定された熱源水ポンプ５２の制御モードに基づいて、予め制御装置９０が有する記憶装置（図示は省略する）に予め記憶された所定の関係を特定し、この所定の関係に基づいて、ヒートポンプシステム出口温度（水温）Ｔｏの目標温度Ｔｏ’を算出し、この目標温度を達成するように熱源水ポンプ５２を制御する。その後、処理はステップＳ１０１へ進む。

この際、処理対象の熱源水ポンプ５２として次の熱源水ポンプ５２が選択される。制御装置９０は、建物に設置され、熱源装置４０に接続された全ての熱源水ポンプ５２について、処理対象となる熱源水ポンプ５２を切り替えながら、熱源水ポンプ送水量の制御を行う。即ち、処理対象となる熱源水ポンプ５２を切り替えながら、ステップＳ１０１からステップＳ１０３の処理は繰り返される。なお、本実施形態において、熱源水ポンプ５２は制御装置９０によって集中的に制御されるが、熱源水ポンプごとに制御装置を設けて個別に熱源水ポンプの制御を行うこととしてもよい。

図４は、本実施形態における熱源水目標温度の設定処理（図３のステップＳ１０１に示された処理に相当）の流れを示すフローチャートである。本フローチャートに示された処理は、制御装置９０によって実行される。

ステップＳ２０１では、熱源装置４０の熱源水出入口における熱源水温度が取得される。制御装置９０は、熱源水配管４３に設置された熱源装置入口温度センサ４２および熱源装置出口温度センサ４１より、熱源装置入口温度Ｔｓｉおよび熱源装置出口温度Ｔｓｏを取得する。その後、処理はステップＳ２０２へ進む。

ステップＳ２０２およびステップＳ２０３では、空調システム１全体として冷房負荷と暖房負荷のどちらが高いかが判定される。制御装置９０は、ステップＳ２０１で取得された熱源装置入口温度Ｔｓｉと熱源装置出口温度Ｔｓｏとを比較し、熱源装置入口温度Ｔｓｉが高い場合は全体として冷房負荷が高いと判断し、熱源装置出口温度Ｔｓｏが高い場合は全体として暖房負荷が高いと判断する。全体として冷房負荷が高い場合、処理はステップＳ２０４へ進む。全体として暖房負荷が高い場合、処理はステップＳ２０７へ進む。なお、全体として冷房負荷と暖房負荷が同等である場合、処理はステップＳ２１０へ進む。ここで、冷房負荷と暖房負荷が同等であるとは、負荷を示す値が完全に同値である場合のみに限られず、後述する熱源水目標温度の設定変更処理（ステップＳ２０６等）を行う必要がない程度の差は同等の範囲に含まれるものとする。換言すれば、熱媒供給装置１１によって熱が取得されているのか、または放出されているのか、過不足に基づいて判断が行われている。

なお、空調システム１が全体として冷房負荷または暖房負荷の何れであるかを判定する方法としては、上記計測された熱源装置入口温度Ｔｓｉと熱源装置出口温度Ｔｓｏとを比較する方法に代えて、夫々の水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０の運転状況を積算して判定する方法を採用してもよい。具体的には、制御装置９０は、夫々の水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０について室内機１２の設定温度（空調の目標空気温度）と吸込温度（実際の室内空気温度）との差に基づいて各室内機１２が要求している熱負荷を求め、これを積算することで空調システム１全体の負荷の方向を判定する。

ステップＳ２０４では、熱源装置出口温度Ｔｓｏが下限値に達しているか否かが判定される。制御装置９０は、熱源装置出口温度センサ４１から取得した情報と、予め設定されている閾値を比較することで、熱源装置出口温度Ｔｓｏが下限値に達しているか否かを判定する。ここで、予め設定された閾値とは、空調システム１における各機器の運転効率を考慮して設定された閾値（例えば、摂氏１５度）である。熱源装置出口温度Ｔｓｏが下限
値に達していると判定された場合、処理はステップＳ２０６へ進む。熱源装置出口温度Ｔｓｏが下限値に達していないと判定された場合、処理はステップＳ２０５へ進む。

ステップＳ２０６では、熱源装置４０による温度制御の目標温度が１段階上げられる。この場合、熱源装置出口温度Ｔｓｏは下限値に達している（ステップＳ２０４）ため、制御装置９０は、熱源水の温度調節目標温度の設定を１段階上げる。その後、処理は熱源水目標温度設定処理へ進む（図５Ａを参照）。

ステップＳ２０７では、熱源装置出口温度Ｔｓｏが上限値に達しているか否かが判定される。制御装置９０は、熱源装置出口温度センサ４１から取得した情報と、予め設定されている閾値を比較することで、熱源装置出口温度Ｔｓｏが上限値に達しているか否かを判定する。ここで、予め設定された閾値とは、空調システム１における各機器の運転効率を考慮して設定された閾値（例えば、摂氏４５度）である。熱源装置出口温度Ｔｓｏが上限値に達していると判定された場合、処理はステップＳ２０９へ進む。熱源装置出口温度Ｔｓｏが上限値に達していないと判定された場合、処理はステップＳ２０８へ進む。

ステップＳ２０９では、熱源装置４０による温度制御の目標温度が１段階下げられる。この場合、熱源装置出口温度Ｔｓｏは上限値に達している（ステップＳ２０７）ため、制御装置９０は、熱源水の温度調節目標温度の設定を１段階下げる。処理は熱源水ポンプ制御モード決定処理へ進む（図５Ａを参照）。

ステップＳ２０５、ステップＳ２０８およびステップＳ２１０では、熱源装置４０による温度制御の目標温度が現在の設定のまま維持される。即ち、制御装置９０は、目標温度を現在の目標温度と同じ値で更新するか、特段の処理を行わないことで、目標温度の設定内容を維持する。その後、処理は熱源水ポンプ制御モード決定処理へ進む（図５Ａを参照）。

目標温度を設定された熱源装置４０は、この目標温度に達するように運転状態を制御する。必要な際には、冷却運転（冷却塔４４）と加熱運転（ボイラ４５）とが切り替えられる。

図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは、本実施形態における熱源水ポンプ制御モードの決定処理（図３のステップＳ１０２に示された処理に相当）の流れを示すフローチャートである。これらのフローチャートに示された処理は、制御装置９０によって実行される。

ステップＳ３０１では、熱源水ポンプ系統の熱源水出入口における熱源水温度が取得される。制御装置９０は、ヒートポンプシステム入口温度センサ３２およびヒートポンプシステム出口温度センサ３３より、ヒートポンプシステム入口温度（水温）Ｔｉおよびヒートポンプシステム出口温度Ｔｏを取得する。その後、処理はステップＳ３０２へ進む。

ステップＳ３０２およびステップＳ３０３では、熱源水ポンプ系統に属する水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０のグループ全体として冷房負荷と暖房負荷のどちらが高いかが判定される。制御装置９０は、ステップＳ３０１で取得されたヒートポンプシステム入口温度Ｔｉとヒートポンプシステム出口温度Ｔｏとを比較し、ヒートポンプシステム出口温度Ｔｏが高い場合は全体として冷房負荷が高いと判断し、ヒートポンプシステム入口温度Ｔｉが高い場合は全体として暖房負荷が高いと判断する。全体として冷房負荷が高い場合、処理はステップＳ３０４へ進む。全体として暖房負荷が高い場合、処理はステップＳ３１１へ進む。また、全体として冷房負荷と暖房負荷が同等である場合、処理はステップＳ３２１へ進む。ここで、冷房負荷と暖房負荷が同等であるとは、負荷を示す値が完全に同値である場合のみに限られず、後述する熱源水ポンプ５２のインバータ制御処理（図
６Ａ、図６Ｂを参照）を行う必要がない程度の差は同等の範囲に含まれるものとする。

ステップＳ３０４からステップＳ３０８では、熱源水ポンプ制御モードを決定するために、処理対象の熱源水ポンプ系統に属する水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０の運転モードが判定される。制御装置９０は、処理対象の熱源水ポンプ系統に属する水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０の運転モードを取得し、判定を行う。熱源水ポンプ系統に属する水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０の運転モードが、冷房運転モードのみ（ステップＳ３０４）、冷房運転モード＋複合運転モード（ステップＳ３０５）、複合運転モードのみ（ステップＳ３０６）、冷房運転モード＋複合運転モード＋暖房運転モード（ステップＳ３０７）、複合運転モード＋暖房運転モード（ステップＳ３０８）のいずれかである場合、処理はステップＳ３０９へ進む。水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０の運転モードが上記何れでもない場合、処理はステップＳ３１０へ進む。

ステップＳ３０９では、熱源水ポンプ制御モードが冷房モードに決定される。制御装置９０は、熱源水ポンプ制御処理における熱源水ポンプ制御モードを冷房モードに決定する。その後、処理は熱源水ポンプ送水量制御処理へ進む（図６Ａを参照）。

ステップＳ３１０では、熱源水ポンプ５２の回転数が下限値に設定される。水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０の運転モードが上記何れでもない場合、制御装置９０は、処理対象の熱源水ポンプ系統に属する水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０は冷房運転、暖房運転、複合運転の何れでもなく、換気運転を行っていると判断して、熱源水ポンプ５２の回転数を下限値に設定する。これは、再度熱源水ポンプ５２の回転数を上げる場合に良好な応答性を得るために、熱源水ポンプ５２の運転を止めてしまわずに、下限値運転を継続することとした制御である。このため、起動時の応答性が良い熱源水ポンプ５２を採用することが出来る場合、この処理は省略されても良い。この制御によって、水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０が換気運転を行っている場合に熱源水ポンプ５２のエネルギー消費量を低減させ、成績係数を向上させることが出来る。その後、処理は熱源水目標温度設定処理へ進む（図４を参照）。

ステップＳ３１１からステップＳ３１５では、熱源水ポンプ制御モードを決定するために、処理対象の熱源水ポンプ系統に属する水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０の運転モードが判定される。熱源水ポンプ系統に属する水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０の運転モードが、暖房運転モードのみ（ステップＳ３１１）、暖房運転モード＋複合運転モード（ステップＳ３１２）、複合運転モードのみ（ステップＳ３１３）、冷房運転モード＋複合運転モード＋暖房運転モード（ステップＳ３１４）、複合運転モード＋冷房運転モード（ステップＳ３１５）のいずれかである場合、処理はステップＳ３１６へ進む。水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０の運転モードが上記何れでもない場合、処理はステップＳ３１７へ進む。

ステップＳ３１６では、熱源水ポンプ制御モードが暖房モードに決定される。制御装置９０は、熱源水ポンプ制御処理における熱源水ポンプ制御モードを暖房モードに決定する。その後、処理は熱源水ポンプ送水量制御処理へ進む（図６Ｂを参照）。

ステップＳ３２１からステップＳ３２４では、熱源水ポンプ制御モードを決定するために、処理対象の熱源水ポンプ系統に属する水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０の運転モードが判定される。熱源水ポンプ系統に属する水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０の運転モードが、冷房運転モード＋複合運転モード（ステップＳ３２１）、複合運転モードのみ（ステップＳ３２２）、冷房運転モード＋複合運転モード＋暖房運転モード（ステップＳ３２３）、暖房運転モード＋複合運転モード（ステップＳ３２４）のいずれかである場合、処理はステップＳ３２５へ進む。水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０
の運転モードが上記何れでもない場合、処理はステップＳ３２６へ進む。

ステップＳ３２５では、熱源水ポンプ制御モードがゼロモードに決定される。制御装置９０は、熱源水ポンプ制御処理における熱源水ポンプ制御モードをゼロモードに決定する。その後、処理は熱源水ポンプ送水量制御処理へ進む（図６Ｃを参照）。

ステップＳ３１０、Ｓ３１７およびＳ３２６では、熱源水ポンプ５２の回転数が下限値に設定される。水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０の運転モードが上記何れでもない場合、制御装置９０は、処理対象の熱源水ポンプ系統に属する水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０は換気運転を行っていると判断して、熱源水ポンプ５２の回転数を下限値に設定する。この制御によって、水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０が換気運転を行っている場合に熱源水ポンプ５２のエネルギー消費量を低減させ、成績係数を向上させることが出来る。その後、処理は熱源水目標温度設定処理へ進む（図４を参照）。

図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは、本実施形態における熱源水ポンプ送水量の制御処理（図３のステップＳ１０３に示された処理に相当）の流れを示すフローチャートである。

図６Ａは、本実施形態における熱源水ポンプ送水量制御処理のうち、冷房モードの処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートに示された処理は、ステップＳ３０９において熱源水ポンプ制御モードが冷房モードに決定された場合に選択され、制御装置９０によって実行される。

ステップＳ４０１では、熱源水ポンプ系統に属する各水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０に設けられた圧縮装置の、回転数率が算出される。制御装置９０は、各圧縮装置の現在の回転数を取得し、この回転数を該圧縮装置の定格回転数で割ることで、回転数率を算出する。その後、処理はステップＳ４０２へ進む。

ステップＳ４０２では、回転数率の最も高い水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０が選択される。制御装置９０は、ステップＳ４０１で算出された各水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０の回転数率を参照し、最も回転数率の高い圧縮装置が属する水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０（より具体的には、熱媒供給装置１１）を処理対象として選択する。但し、本ステップの処理は、処理対象の熱源水ポンプ系統に属する水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０が１つである場合、スキップされる。最も回転数率の高い圧縮装置、即ち最もエネルギー消費量が大きい圧縮装置を選択して以降の処理対象とすることで、エネルギー消費量の削減効果を高め、成績係数を向上させることが出来る。その後、処理はステップＳ４０４へ進む。

ステップＳ４０４では、室内機１２側熱媒配管における熱媒の温度である高圧液熱媒温度Ｔｒが、所定の閾値未満であるか否かが判定される。制御装置９０は、室内機１２側熱媒配管に設けられた熱媒温度センサ（図示は省略する）によって計測された熱媒温度Ｔｒを取得し、この熱媒温度Ｔｒが、予め設定された所定の閾値（例えば、摂氏５０度）未満であるか否かを判定する。熱媒温度Ｔｒが閾値未満である場合、処理はステップＳ４０５へ進む。熱媒温度Ｔｒが閾値以上である場合、処理はステップＳ４０６へ進む。

ステップＳ４０５およびステップＳ４０６では、ヒートポンプシステム入口温度Ｔｉが設定される。ステップＳ４０４において熱媒温度Ｔｒが閾値未満であると判定された場合、制御装置９０は、ヒートポンプシステム入口温度センサ３２によって計測されたヒートポンプシステム入口温度を取得し、この値をヒートポンプシステム入口温度Ｔｉとして設定する（ステップＳ４０５）。これに対し、ステップＳ４０４において熱媒温度Ｔｒが閾値以上であると判定された場合、制御装置９０は、ヒートポンプシステム入口温度Ｔｉを
、予め設定された代替値（例えば、摂氏１５度）で設定する（ステップＳ４０６）。その後、処理はステップＳ４０７へ進む。

ステップＳ４０４からステップＳ４０６までの処理は、熱源水の水温が低く保たれ、熱源水ポンプ５２の送水量が過小となってしまうことで、熱媒温度Ｔｒが過剰に上昇してしまうことを防止するための処理である。即ち、制御装置９０は、熱媒温度Ｔｒを監視し、熱媒温度Ｔｒが閾値（例えば、摂氏５０度）以上となった場合に、実際の熱源水の水温よりも高い水温（例えば、摂氏１５度）をヒートポンプシステム入口温度Ｔｉに設定してヒートポンプシステム出口目標温度Ｔｏ’を算出させる（ステップＳ４０７を参照）ことで、熱源水ポンプ５２の回転数を一時的に上げて、熱媒温度Ｔｒの過剰な上昇を抑制する。

なお、以降繰り返して熱源水ポンプ送水量制御処理が実行される場合、所定の復帰条件を満たすまで、ヒートポンプシステム入口温度ＴｉにはステップＳ４０６で設定された代替値（例えば、摂氏１５度）が使用される。所定の復帰条件とは、熱媒温度Ｔｒが、前記閾値よりも規定値Ａぶん低い温度となることである。具体的には、前記閾値が摂氏５０度で、規定値Ａが１０度である場合、熱媒温度Ｔｒが摂氏４０度以下となった場合に、前記所定の復帰条件を満たす。復帰条件を満たした場合、ヒートポンプシステム入口温度Ｔｉには実際にヒートポンプシステム入口温度センサ３２によって計測されたヒートポンプシステム入口温度が設定される。

ステップＳ４０７では、選択された水熱源マルチ型ヒートポンプシステム（熱供給装置１１）の成績係数が最高となるヒートポンプシステム出口目標温度Ｔｏ’が算出される。制御装置９０は、制御装置９０に予め記憶された所定の関係に基づいて、回転数率がステップＳ４０１で算出された回転数率であり、且つヒートポンプシステム入口温度ＴｉがステップＳ４０５またはステップＳ４０６で決定されたヒートポンプシステム入口温度Ｔｉである場合に、成績係数が最高の値（または最高に近い値）となるヒートポンプシステム出口目標温度Ｔｏ’を算出する。ここで、算出に際して参照される関係は、ヒートポンプシステム入口温度Ｔｉ、回転数率およびヒートポンプシステム出口目標温度Ｔｏ’の関係を所定の係数を持つ関係式として記憶したものでもよいし、ヒートポンプシステム入口温度Ｔｉ、回転数率およびヒートポンプシステム出口目標温度Ｔｏ’の関係をテーブルやマップとして記憶したものでもよい。本実施形態では、ヒートポンプシステム出口目標温度Ｔｏ’の算出に、以下の関係式（近似式）が用いられる。
Ｔｏ’＝ａ１×Ｔｉ−ｂ１×回転数率＋ｃ１
上記関係式における係数ａ１、ｂ１、ｃ１の算出方法については、後述する。その後、処理はステップＳ４０８へ進む。

ステップＳ４０８では、ヒートポンプシステム出口目標温度Ｔｏ’が設定される。制御装置９０は、ステップＳ４０７で算出されたヒートポンプシステム出口目標温度Ｔｏ’を熱源水ポンプ制御の目標温度として決定する。即ち、空調システム１は、ここで決定した目標温度Ｔｏ’を、圧縮装置１４の回転数の制御ではなく、熱源水ポンプ５２の回転数を制御することによって達成しようとする。その後、処理はステップＳ４０９へ進む。

ステップＳ４０９では、実際のヒートポンプシステム出口温度Ｔｏが目標温度Ｔｏ’に近づくように、熱源水ポンプ５２が制御される。制御装置９０は、ステップＳ４０８で決定された目標温度に近づくように、熱源水ポンプ５２のインバータ出力を設定することで熱源水ポンプ５２の送水量を制御する。より具体的には、実際のヒートポンプシステム出口温度Ｔｏが目標温度Ｔｏ’に対して高い場合には、熱源水ポンプ５２による送水量を増加させる方向へ前記熱源水ポンプ５２を制御し、実際のヒートポンプシステム出口温度Ｔｏが目標温度Ｔｏ’に対して低い場合には、熱源水ポンプ５２による送水量を減少させる方向へ前記熱源水ポンプ５２を制御する。その後、処理は熱源水目標温度設定処理へ進む
（図４を参照）。

図６Ｂは、本実施形態における熱源水ポンプ送水量制御処理のうち、暖房モードの処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートに示された処理は、ステップＳ３１６において熱源水ポンプ制御モードが暖房モードに決定された場合に選択され、制御装置９０によって実行される。

ステップＳ４１１およびステップＳ４１２の処理は、上述のステップＳ４０１およびステップＳ４０２の処理と概略同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ４１４では、室内機１２側熱媒配管における熱媒の温度である低圧ガス熱媒温度Ｔｄが、所定の閾値より大きいか否かが判定される。制御装置９０は、室内機１２側熱媒配管に設けられた熱媒温度センサによって計測された熱媒温度Ｔｄを取得し、この熱媒温度Ｔｄが、予め設定された所定の閾値（例えば、摂氏５度）より大きいか否かを判定する。熱媒温度Ｔｄが閾値超である場合、処理はステップＳ４１５へ進む。熱媒温度Ｔｄが閾値以下である場合、処理はステップＳ４１６へ進む。

ステップＳ４１５およびステップＳ４１６では、ヒートポンプシステム入口温度Ｔｉが設定される。ステップＳ４１４において熱媒温度Ｔｄが閾値超であると判定された場合、制御装置９０は、ヒートポンプシステム入口温度センサ３２によって計測されたヒートポンプシステム入口温度を取得し、この値をヒートポンプシステム入口温度Ｔｉとして設定する。これに対し、ステップＳ４１４において熱媒温度Ｔｄが閾値以下であると判定された場合、制御装置９０は、ヒートポンプシステム入口温度Ｔｉを、予め設定された代替値（例えば、摂氏４５度）で設定する。その後、処理はステップＳ４１７へ進む。

ステップＳ４１４からステップＳ４１６までの処理は、熱源水の水温が高く保たれ、熱源水ポンプ５２の送水量が過小となってしまうことで、熱媒温度Ｔｒが過剰に低下してしまうことを防止するための処理である。即ち、制御装置９０は、熱媒温度Ｔｒを監視し、熱媒温度Ｔｒが閾値（例えば、摂氏５度）以下となった場合に、実際の熱源水の水温よりも低い水温（例えば、摂氏４５度）をヒートポンプシステム入口温度Ｔｉに設定してヒートポンプシステム出口目標温度Ｔｏ’を算出させる（ステップＳ４１７を参照）ことで、熱源水ポンプ５２の回転数を一時的に上げて、熱媒温度Ｔｒの過剰な上昇を抑制する。

なお、以降繰り返して熱源水ポンプ送水量制御処理が実行される場合、所定の復帰条件を満たすまで、ヒートポンプシステム入口温度ＴｉにはステップＳ４１６で設定された代替値（例えば、摂氏４５度）が使用される。所定の復帰条件とは、熱媒温度Ｔｄが、前記閾値よりも規定値Ｂぶん高い温度となることである。具体的には、前記閾値が摂氏５度で、規定値Ｂが７度である場合、熱媒温度Ｔｒが摂氏１２度以上となった場合に、前記所定の復帰条件を満たす。復帰条件を満たした場合、ヒートポンプシステム入口温度Ｔｉには実際にヒートポンプシステム入口温度センサ３２によって計測されたヒートポンプシステム入口温度が設定される。

ステップＳ４１７およびステップＳ４１８の処理は、上述のステップＳ４０７およびステップＳ４０８の処理と概略同様であるため、説明を省略する。但し、ステップＳ４１７においてヒートポンプシステム出口目標温度Ｔｏ’を算出するために利用される所定の関係は、冷房運転モードにおいて利用される関係とは異なる。即ち、ステップＳ４１７では、ヒートポンプシステム出口目標温度Ｔｏ’の算出に、以下の関係式（近似式）が用いられる。
Ｔｏ’＝ａ２×Ｔｉ−ｂ２×回転数率＋ｃ２
上記関係式における係数ａ２、ｂ２、ｃ２の算出方法については、後述する。制御装置
９０が有する記憶装置（本発明の関係記憶手段に相当）には、冷房モード制御において利用される所定の関係と、暖房モード制御において利用される所定の関係が夫々記憶されている。

ステップＳ４１９では、実際のヒートポンプシステム出口温度Ｔｏが目標温度Ｔｏ’に近づくように、熱源水ポンプ５２が制御される。制御装置９０は、ステップＳ４１８で決定された目標温度に近づくように、熱源水ポンプ５２のインバータ出力を設定することで熱源水ポンプ５２の送水量を制御する。より具体的には、実際のヒートポンプシステム出口温度Ｔｏが目標温度Ｔｏ’に対して低い場合には、熱源水ポンプ５２による送水量を増加させる方向へ前記熱源水ポンプ５２を制御し、実際のヒートポンプシステム出口温度Ｔｏが目標温度Ｔｏ’に対して高い場合には、熱源水ポンプ５２による送水量を減少させる方向へ前記熱源水ポンプ５２を制御する。その後、処理は熱源水目標温度設定処理へ進む（図４を参照）。

図６Ｃは、本実施形態における熱源水ポンプ送水量制御処理のうち、ゼロモードの処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートに示された処理は、ステップＳ３２５において熱源水ポンプ制御モードがゼロモードに決定された場合に選択され、制御装置９０によって実行される。

ステップＳ４２１およびステップＳ４２２の処理は、上述のステップＳ４０１およびステップＳ４０２の処理と概略同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ４２３では、ステップＳ４２２で回転数率の最も高い水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０として選択された水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０が冷房側であるか暖房側であるかが判定される。制御装置９０は、ヒートポンプシステム入口温度Ｔｉとヒートポンプシステム出口温度Ｔｏとを比較し、ヒートポンプシステム出口温度Ｔｏが高い場合は冷房側であると判断し、ヒートポンプシステム入口温度Ｔｉが高い場合は暖房側であると判断する。冷房側である場合、処理はステップＳ４２４へ進む。暖房側である場合、処理はステップＳ４３４へ進む。

ステップＳ４２４からステップＳ４２９の処理は、上述のステップＳ４０４からステップＳ４０９の処理と概略同様であるため、説明を省略する。即ち、ステップＳ４２３において回転数率の最も高い水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０が冷房負荷であると判断された場合、熱源水ポンプ５２は制御モードが冷房モードである場合（図６Ａを参照）と同様の方法で制御される。その後、処理は熱源水目標温度設定処理へ進む（図４を参照）。

ステップＳ４３４からステップＳ４３９の処理は、上述のステップＳ４１４からステップＳ４１９の処理と概略同様であるため、説明を省略する。即ち、ステップＳ４２３において回転数率の最も高い水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０が暖房負荷であると判断された場合、熱源水ポンプ５２は制御モードが暖房モードである場合（図６Ｂを参照）と同様の方法で制御される。その後、処理は熱源水目標温度設定処理へ進む（図４を参照）。
＜目標温度の算出方法＞
以下に、上記熱源水ポンプ送水量制御処理でヒートポンプシステム出口温度Ｔｏの目標温度Ｔｏ’を算出する際に参照される、所定の関係について説明する。

表１はヒートポンプシステムへの入口温度Ｔｉと入口水量により変化するヒートポンプシステムのＣＯＰ（成績係数）を実測と計算により求めたものである。表２は同じ因子ごとのヒートポンプシステムの冷凍能力（ｋｗ）すなわち圧縮装置のエネルギー消費量につ
いて同様に求めたものである。「入口温度」の単位は摂氏、「水量」の欄の単位はリットル／分である。また、冷房運転であり、空調用熱交換器が蒸発器として作用している状態で求められた。表１と表２を求めるにあたっては日本ピーマック株式会社製「水熱源ヒートポンプ天吊りユニット・ダクトタイプ 型番：ＷＤＰ５０Ｄ」を供試体として、運転周波数３８Ｈｚの条件で求めた。これによれば水量が多いほどＣＯＰが良く冷凍能力も高く維持されることがわかる。

水熱源ヒートポンプユニットにおいては、部分負荷運転時に、エネルギー消費量が低減し、ＣＯＰが改善する。部分負荷時には、圧縮装置のエネルギー消費量が低減する一方、熱源水を定量供給する場合、循環ポンプ能力（熱源水ポンプのインバータ周波数）が変化しないため、熱源水ポンプのエネルギー消費量は相対的に上昇する。そこで、熱源水水量を絞って熱源水循環動力を低減させれば、ヒートポンプユニット全体のエネルギー効率を向上させることができる。表３に、前記と同機種のユニットの定格運転時において、熱源水ポンプの電力を含めた場合の成績係数ＴＣＯＰ（システムＣＯＰ）を示す。なおこの試算は、ユニット台数１００台、６０００ｍ^２の建物規模の実際の建物をモデルに試算した。

定格運転時は、熱源水の入口温度Ｔｉによらず、定格水量（機器設計時に予定された最大の流量）の場合が、システムＣＯＰが最良であることは変わらない。ただし、小水量時のＣＯＰはユニット単体でのそれより改善しており、定格流量時とその半分の流量時の差が縮まっていることがわかる。

一方、部分負荷運転として、圧縮装置の回転数を定格の約５０％に低減した場合の機器
（ユニット）単体のＣＯＰを表４に、冷凍能力すなわち圧縮装置のエネルギー消費量を表５に、システムＣＯＰを表６に示す。圧縮装置の回転数を２０Ｈｚに落とした以外の運転条件は表１と表２の説明に示したとおりである。熱源水ポンプの電力を含めたシステムＣＯＰで評価すると、熱源水ポンプを能力制御することにより、システムＣＯＰが向上することが分かる。

システムＣＯＰを最良に維持するための熱源水の定格循環流量に対する循環流量の割合は、入口温度Ｔｉによらず、圧縮装置の定格回転数に対する運転回転数と等しくすることができる。換言すれば表３では定格の圧縮装置回転数に対し定格流量のＴＣＯＰが最高効率を示すが、表６では約５０％の圧縮装置回転数に対し約５０％の熱源水ポンプ流量が最高効率を示している。

本発明者らは、表１から表６の特性を整理して、圧縮装置の回転数率（回転数／定格回転数）、入口温度Ｔｉにおける最適な出口温度Ｔｏの目標温度Ｔｏ’を求めた。その結果は表７のとおりで、例えば入口温度Ｔｉが摂氏３０度のときポンプが定格回転の場合には摂氏３４．８度、５０％回転（流量が半分）のとき摂氏３５．６度となる。ただし最適出口温度は回転数による差が少ないため、回転数を半減することがシステムＣＯＰの向上に役立つことがわかる。

また、目標温度Ｔｏ’を求めるには、温度差をつける必要から入口温度Ｔｉの情報も必要である。表７に示された各値をグラフに示すことで、熱源水の出口目標温度Ｔｏ’、圧縮装置回転数率（圧縮装置の回転数／圧縮装置の定格回転数）、及び入口温度Ｔｉの関係を示す次の一次近似式を求めることができる。なお、これは前述の日本ピーマック社の１つの型番のユニットに対して算出した結果で、ユニットごとに係数等は異なる。また、この一次近似式は冷房運転の場合に適用されるものであり、暖房運転の場合に適用される一次近似式は異なる（一次近似式を求める方法は同様である）。なお、このような近似式は次数を高めることで、精度を上げることも可能である。
Ｔｏ’＝０．９５７×Ｔｉ−０．０１７７×回転数率＋７．８４３
以上により出口目標温度Ｔｏ’を設定するために参照する関係式が構築できる。本実施形態のステップＳ４０７およびステップＳ４１７で使用される関係式の各係数ａ１、ｂ１、ｃ１、ａ２、ｂ２、ｃ２は、実施形態において使用される空調システム１および水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０の諸条件および測定結果に従って、上記方法で算出される。但し、本発明の「関係」は式によらず、記憶装置上に記憶されたテーブル（表）やグラフであってもよい。これは、表７を表３から表６に適用して作成することが可能である。

以上のような近似式やテーブル、グラフをＲＯＭなどの記憶媒体に予め記憶させておき、熱源水の入口温度Ｔｉおよび圧縮装置の回転数を入力して、熱源水の出口目標温度Ｔｏ’を求め、その数値を目標値にして、熱源水ポンプ５２の能力制御を行う。
＜効果＞
一般に、空調システムの熱負荷を長期に渡って観察した場合、設計最大負荷の運転状況が発生するのは数年間のうち１時間程度であり、殆どの場合は部分負荷運転を行っている。このとき、熱負荷の平均値は設計最大負荷の２０％から４０％である。インバータ制御の圧縮装置を有する水熱源ヒートポンプ方式では、負荷に合わせて圧縮機の運転状態を制御することで、エネルギー消費量の低減を図っている。本実施形態では、エネルギー消費量の低減を図って制御される圧縮機インバータの回転数に応じて熱源水ポンプを制御することにより、エネルギー消費量を更に低減することが出来る。本発明者による試算では、水熱源マルチ型ヒートポンプシステムを備える空調システムに本発明を適用した場合、熱源水ポンプ動力の削減により、従来のインバータによる圧縮装置制御システムのみを備える空調システムに対して、１５％程度エネルギー消費量を削減できることが判明した。

即ち、本実施形態に拠れば、水熱源マルチ型ヒートポンプシステム１０を備える空調システム１において、熱源水ポンプ５２のエネルギー消費量を低減させ、空調システム１全体の成績係数を向上させることが可能となる。

実施形態における空調システムの全体の概要を示す図である。 実施形態に係る水熱源マルチ型ヒートポンプシステムの概略構成を示す図である。 実施形態における熱源水ポンプ制御の処理全体の流れを示すフローチャートである。 実施形態における熱源水目標温度の設定処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態における熱源水ポンプ制御モードの決定処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態における熱源水ポンプ制御モードの決定処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態における熱源水ポンプ制御モードの決定処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態における熱源水ポンプ送水量制御処理のうち、冷房モードの処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態における熱源水ポンプ送水量制御処理のうち、暖房モードの処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態における熱源水ポンプ送水量制御処理のうち、ゼロモードの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 空調システム
１０ 水熱源マルチ型ヒートポンプシステム
１１ 熱媒供給装置
１２ 室内機
１４ 圧縮装置
１７ 水対熱媒熱交換器
３２ ヒートポンプシステム入口温度センサ
３３ ヒートポンプシステム出口温度センサ
４０ 熱源装置
４１ 熱源装置出口温度センサ
４２ 熱源装置入口温度センサ
５２ 熱源水ポンプ
９０ 制御装置

Claims (7)

1. 熱源水の温度を制御し、該熱源水を供給する熱源装置と、
   前記熱源装置から供給される前記熱源水を共用する複数の水熱源マルチ型ヒートポンプシステムであって、前記熱源装置より供給される熱源水と熱媒との間の熱交換、圧縮装置による前記熱媒の圧縮、および減圧装置による前記熱媒の減圧、が行われた前記熱媒を供給する熱媒供給装置と、該熱媒供給装置から前記熱媒の供給を受けて冷房または暖房運転を行うことが可能な複数の室内機と、前記熱媒供給装置と前記室内機を接続する熱媒配管と、前記熱源水が前記熱源装置より供給される際の流路となる熱源水入口と、前記熱交換後の前記熱源水が前記熱源装置へ還流する際の流路となる熱源水出口とを有する複数の水熱源マルチ型ヒートポンプシステムと、
   前記水熱源マルチ型ヒートポンプシステムに前記熱源水を供給するための流路に設けられ、前記熱源水の供給量を可変制御する熱源水ポンプと、
   前記圧縮装置の運転状態を取得する運転状態取得手段と、
   前記熱源水入口における熱源水の水温である入口温度を取得する入口温度取得手段と、
   前記圧縮装置の運転状態および前記入口温度に基づいて、前記熱源水出口における熱源水の水温である出口温度の目標温度を算出する目標温度算出手段と、
   前記目標温度を目標として、前記出口温度が該目標温度となるように前記熱源水ポンプによる前記熱源水の供給量を制御する熱源水ポンプ制御手段と、を備え、
   前記熱源水ポンプは、前記複数の水熱源マルチ型ヒートポンプシステムに対して１つ設けられ、
   前記目標温度算出手段は、前記熱源水ポンプが設けられた複数の前記水熱源マルチ型ヒートポンプシステムのうち、前記運転状態によって示される負荷が最も高い前記圧縮装置を有する前記水熱源マルチ型ヒートポンプシステムに係る前記運転状態および前記入口温度に基づいて、前記目標温度を算出する、
   空調システム。
2. 前記出口温度を取得する出口温度取得手段を更に備え、
   前記熱源水ポンプ制御手段は、
   前記水熱源マルチ型ヒートポンプシステムが全体として冷房負荷であって、且つ前記出口温度取得手段によって取得された出口温度が前記目標温度に対して高い場合には、前記熱源水ポンプによる前記熱源水の供給量を増加させる方向へ前記熱源水ポンプを制御し、
   前記水熱源マルチ型ヒートポンプシステムが全体として冷房負荷であって、且つ前記出口温度取得手段によって取得された出口温度が前記目標温度に対して低い場合には、前記熱源水ポンプによる前記熱源水の供給量を減少させる方向へ前記熱源水ポンプを制御する、
   請求項１に記載の空調システム。
3. 前記出口温度を取得する出口温度取得手段を更に備え、
   前記熱源水ポンプ制御手段は、
   前記水熱源マルチ型ヒートポンプシステムが全体として暖房負荷であって、且つ前記出口温度取得手段によって取得された出口温度が前記目標温度に対して低い場合には、前記熱源水ポンプによる前記熱源水の供給量を増加させる方向へ前記熱源水ポンプを制御し、
   前記水熱源マルチ型ヒートポンプシステムが全体として暖房負荷であって、且つ前記出口温度取得手段によって取得された出口温度が前記目標温度に対して高い場合には、前記熱源水ポンプによる前記熱源水の供給量を減少させる方向へ前記熱源水ポンプを制御する、
   請求項１に記載の空調システム。
4. 前記目標温度算出手段は、前記運転状態および前記入口温度に基づいて、当該空調システムの成績係数を向上させる前記目標温度を算出する、
   請求項１から請求項３の何れかに記載の空調システム。
5. 前記圧縮装置の運転状態と前記熱源水の入口温度との組み合わせ毎の、当該空調システムの成績係数が最高となる予め算出された前記熱源水の出口温度と、前記運転状態および前記入口温度との関係を記憶する関係記憶手段を更に備え、
   前記目標温度算出手段は、前記関係に基づいて、前記運転状態取得手段によって取得された前記運転状態、および前記入口温度取得手段によって取得された前記入口温度において前記成績係数が最高となる場合の前記出口温度を求め、この出口温度を前記目標温度とする、
   請求項４に記載の空調システム。
6. 前記運転状態取得手段によって取得される前記運転状態は、前記圧縮装置の回転数を定格回転数で割ることで算出された回転数率である、
   請求項１から請求項５の何れかに記載の空調システム。
7. 前記水熱源マルチ型ヒートポンプシステムは、
   前記熱源水と熱媒との間で熱交換を行う水対熱媒熱交換器、前記圧縮装置、前記減圧装置、該水熱源マルチ型ヒートポンプシステム全体の運転サイクルを冷房サイクルと暖房サイクルとの間で切り替える切替弁、および液化した前記熱媒を溜める受液タンクを有する前記熱媒供給装置と、
   前記熱媒と空調対象の空気との間で熱交換を行う熱媒対空気熱交換器と、該熱交換が行われた空気を送風する送風機と、各室内機に設けられ、該室内機の運転を冷房運転と暖房運転との間で切替制御することで、室内機が各々独立して冷房または暖房運転を行うことを可能とするマルチコントローラとを有する前記複数の室内機とを有する、
   請求項１から請求項６の何れかに記載の空調システム。

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