JP5383409B2 - 氷蓄熱式熱源装置 - Google Patents
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Description
これにより、外部条件、例えば外気温度等の変動の影響により、空調運転中に当初の予測より負荷が大きくなった場合に、蓄熱槽内の水を使い切ってしまい、負荷対応が悪化してしまうという欠点があった。
本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、氷蓄熱槽から取り出す解氷熱量を制御し、解氷運転中に氷の使い過ぎや解け過ぎにより負荷対応が悪化する状態を防止できる氷蓄熱式熱源装置を得ることを目的とする。
図1は本発明の実施の形態1の氷蓄熱式熱源装置の構成図である。
図1において、本発明の実施の形態1の氷蓄熱式熱源装置は、ブラインを冷却する熱源機1と、熱源機1により冷却されたブラインで製氷を行う製氷用コイル2aを内蔵する蓄熱槽2と、ブラインと負荷側の水との熱交換を行う熱交換器6とを備え、熱源機1と熱交換器6とはブラインを循環させる循環用ブライン経路11で接続されている。
その循環用ブライン経路11にはブラインポンプ3と、ブラインの温度変化による体積膨張を吸収するための膨張タンク5が設けられている。
さらに、循環用ブライン経路11には、循環用ブライン経路11から分岐して迂回し、蓄熱槽2の製氷用コイル2aを介して循環用ブライン経路11に戻す製氷用ブライン経路12が接続されている。さらに、循環用ブライン経路11には熱源機1から出たブラインを熱交換器6に流さずにショートカットして熱源機1に戻すショートカット用ブライン経路13が接続されている。
さらに、ショートカット用ブライン経路13と循環用ブライン経路11でショートカット用ブライン経路13より熱交換器6寄りにブライン回路を切り替えるための開閉自在な制御用開閉弁である2方弁4c、4dがそれぞれ設けられている。
また、蓄熱槽2には、蓄熱槽2の水位を検知するための水位センサー8と、蓄熱槽2内の水を撹拌する撹拌装置9を備えている。
また、蓄熱槽2の出口側の製氷用ブライン経路12には蓄熱槽2の出口のブラインの温度を検出する蓄熱槽出口温度センサー7cが設けられている。
さらに、熱交換器6の負荷側に設けられている負荷用水経路14には、負荷(図示省略)から戻される冷温水の温度を検出する冷温水戻り温度センサー7fと、負荷(図示省略)に供給する冷温水の温度を検出する冷温水供給温度センサー7gが設けられている。
熱源機1に運転容量である冷却能力の増減を指示する制御手段10には、水位センサー8や撹拌装置9が接続されている他に、2方弁4a〜4d、各種温度センサー7a〜7gが接続されている。
(1)蓄熱運転モード
蓄熱運転である製氷運転時は、2方弁4a、4cを開とし、2方弁4b、4dを閉とし、ブラインポンプ3を駆動することにより、ブラインが熱源機1と蓄熱槽2内に設置された製氷用コイル2aの間で循環される。
即ち、熱源機1により概略−5℃程度に冷却されたブラインが、循環用ブライン経路11の一部を通って製氷用ブライン経路12に入り、製氷用ブライン経路12から蓄熱槽2内に設置された製氷用コイル2aの内側を通ることにより蓄熱槽2内に蓄えた水が冷却され、製氷用コイル2aの外部に氷を生成する。
そして、製氷用コイル2aを通過したブラインは製氷用ブライン経路12を経て循環用ブライン経路11の一部及びショートカット用ブライン経路13を通って循環用ブライン経路11に戻り、ブラインポンプ3を通って熱源機1に戻り、循環することになる。
解氷運転時は、2方弁4a、4dを開とし、2方弁4b、4cを閉とし、ブラインポンプ3を駆動することにより、ブラインが熱源機1(解氷運転時は熱源機1を停止する)を介して、蓄熱槽2内に設置された製氷用コイル2aとブラインと負荷側の水との熱交換を行う熱交換器6の間で循環される。
即ち、蓄熱槽2内に設置された製氷用コイル2aにて、5℃程度に冷却されたブラインが、製氷用ブライン経路12を経て循環用ブライン経路11の一部を通って熱交換器6に入り、熱交換器6ではブラインと負荷側の水との熱交換を行って概略7℃程度に冷却された水が負荷側に供給される。そして、熱交換器6を通過したブラインは、循環用ブライン経路11を通ってブラインポンプ3を介して熱源機1に戻り、熱源機1から循環用ブライン経路11の一部を通って製氷用ブライン経路12に入り、製氷用ブライン経路12から蓄熱槽2内に設置された製氷用コイル2aに戻り、循環することになる。
追掛け運転時は、2方弁4b、4dを開とし、2方弁4a、4cを閉とし、熱源機1を動作させ、ブラインポンプ3を駆動することにより、熱源機1により概略5℃程度に冷却されたブラインが、循環用ブライン経路11を介して熱源機1と、ブラインと負荷側の水との熱交換を行う熱交換器6に入り、熱交換器6ではブラインと負荷側の水との熱交換を行って概略7℃程度に冷却された水が負荷側に供給され、熱交換器6を通過したブラインは、循環用ブライン流路11を通ってブラインポンプ3を介して熱源機1に戻り、循環することになる。
この実施の形態1では、空調運転を行う場合に、蓄熱槽2の解氷運転制御のみで対応するピークカット運転における水温制御について図1及び図2に基づいて説明する。
予め夜間に製氷運転を行い、蓄熱槽2に氷を生成しておく。そして、翌日に空調運転を所望の時間(通常は、8:00〜18:00)行うが、この場合、図2に示すように、例えば8:00〜13:00は熱源機1だけによる追掛け運転を行い、13:01〜16:00は解氷運転だけのピークカット運転を行い、16:01〜18:00は熱源機1だけによる追掛け運転を行う負荷に対する運転パターンとなる。なお、図2の空調負荷曲線は空調負荷の変化を示している。また、熱源機1だけによる追掛け運転では、負荷に対応して冷却能力を制御する。
即ち、解氷運転だけのピークカット運転時における水温制御は次のように行われる。
本来は、冷温水供給温度センサー7gで検知された水温が例えば7℃の目標水温になるように2方弁4a、4bの開度調整を行うが、実際は、熱交換器入口ブライン温度センサー7dで検知されたブライン温度が設定された例えば5℃の目標ブライン温度となるように2方弁4a、4bの開度調整を行う。これは熱交換器6の熱交換性能から、熱交換器6の負荷側の水温とブライン側のブライン温度との間に一定の関係が成立するから、熱交換器入口ブライン温度センサー7dで検知されたブライン温度が目標ブライン温度となるように制御すれば、負荷側の水温が目標水温になるからである。
逆に、熱交換器入口ブライン温度センサー7dで検出されたブライン温度が例えば6℃で、設定された目標ブライン温度の5℃よりも高い場合は2方弁4aの開度を大きくし、2方弁4bの開度を小さくして目標ブライン温度となるよう制御する。
図3は本発明の実施の形態2の氷蓄熱式熱源装置の負荷に対する運転パターンを示す図である。
この実施の形態2の氷蓄熱式熱源装置の構成は、実施の形態1と同様であるため、構成の説明を省略する。
上記実施の形態1が空調運転を行う場合に、蓄熱槽2の解氷運転制御のみで対応するピークカット運転であるのに対し、この実施の形態2は、空調運転を行う場合に、熱源機1を動作させる運転制御と共に蓄熱槽2の解氷運転制御の両方で対応するピークシフト運転である。
この実施の形態2における空調運転を行う場合の熱源機1を動作させる運転制御と共に蓄熱槽2の解氷運転制御の両方で対応するピークシフト運転における水温制御について図1及び図3に基づいて説明する。
予め夜間に製氷運転を行い、蓄熱槽2に氷を生成しておく。そして、翌日に空調運転を所望の時間(通常は、8:00〜18:00)行うが、この場合、図3に示すように、例えば8:00〜18:00の間、熱源機1による追掛け運転と解氷運転とを同時に行うピークシフト運転を行う負荷に対する運転パターンとなる。なお、図3の空調負荷曲線は空調負荷の変化を示している。
即ち、熱源機1による追掛け運転と解氷運転とを同時に行うピークシフト運転時における水温制御は次のように行われる。
逆に、熱交換器入口ブライン温度センサー7dで検出されたブライン温度が6℃で、設定された目標ブライン温度の5℃よりも高い場合は2方弁4aの開度を大きくし、2方弁4bの開度を小さくして目標ブライン温度となるよう制御する。
そこで、熱交換器入口ブライン温度センサー7dで検出されたブライン温度が低くなりすぎ、例えば3℃となり、熱源機出口温度センサー7bの例えば7℃の検出温度と熱交換器入口ブライン温度センサー7dの例えば3℃の検出温度との差が4℃で、熱源機1出口のブライン温度と熱交換器6入口のブライン温度との予め設定された温度差上限値2℃を超える場合は、蓄熱槽2の氷の解氷量が多いことから生じるため、2方弁4aの開度を閉じる程度まで小さくし、2方弁4bの開度を大きくするようにして蓄熱槽2の解氷量を制御するが、蓄熱槽2の解氷をやめても直ぐに熱交換器入口ブライン温度センサー7dで検出されたブライン温度が上がるとは限らない。
そこで、熱源機1によるブラインの冷却能力も落とし、できるだけ早く熱交換器入口ブライン温度センサー7dで検出されたブライン温度が上がるようにして目標ブライン温度に近づけるようにしている。
Claims (2)
- ブラインを冷却する熱源機と、冷却されたブラインと負荷側に供給する水との熱交換を行う熱交換器と、前記熱源機と前記熱交換器との間で冷却されたブラインが循環する循環用ブライン経路と、前記循環用ブライン経路に設けられ、前記熱源機で冷却されたブラインを前記熱交換器に導くブラインポンプと、前記循環用ブライン経路に設けられ、ブラインを迂回させる製氷用ブライン経路と、前記製氷用ブライン経路に設けられ、冷却されたブラインにより氷を生成する製氷用コイルを内蔵した蓄熱槽と、前記製氷用ブライン経路に設けられた開閉自在な第1の制御用開閉弁と、前記循環用ブライン経路に設けられ、開閉自在で閉じたときに前記熱源機からのブラインを製氷用ブライン経路に流す第2の制御用開閉弁と、前記熱源機を運転制御すると共に前記第1及び第2の制御用開閉弁を開閉制御する制御装置とを備えた氷蓄熱式熱源装置において、
前記循環用ブライン経路に前記熱源機出口のブライン温度を検出する第1の温度センサーと、前記熱交換器入口のブライン温度を検出する第2の温度センサーを設け、
前記制御装置は、
解氷運転だけのピークカット運転時に、
前記第2の温度センサーが検出するブライン温度と、前記第1の温度センサーが検出する熱源機から流れ出て蓄熱槽を経由させる前のブラインの温度との差が予め設定された温度差上限値を超えないときには、前記第2の温度センサーが検出したブライン温度と予め設定された目標ブライン温度とを比較し、そのブライン温度が目標ブライン温度より低いときは、前記第1及び第2の制御用開閉弁の開度を前記蓄熱槽の解氷量を減らすように制御し、逆にそのブライン温度が目標ブライン温度より高いときは、前記第1及び第2の制御用開閉弁の開度を蓄熱槽の解氷量を増やすように制御し、
前記第2の温度センサーが検出するブライン温度と、前記第1の温度センサーが検出する熱源機から流れ出て蓄熱槽を経由させる前のブラインの温度との差が予め設定された温度差上限値を超えるときには、前記第1及び第2の制御用開閉弁の開度を蓄熱槽の解氷を行わないように制御することを特徴とする氷蓄熱式熱源装置。 - ブラインを冷却する熱源機と、冷却されたブラインと負荷側に供給する水との熱交換を行う熱交換器と、前記熱源機と前記熱交換器との間で冷却されたブラインが循環する循環用ブライン経路と、前記循環用ブライン経路に設けられ、前記熱源機で冷却されたブラインを前記熱交換器に導くブラインポンプと、前記循環用ブライン経路に設けられ、ブラインを迂回させる製氷用ブライン経路と、前記製氷用ブライン経路に設けられ、冷却されたブラインにより氷を生成する製氷用コイルを内蔵した蓄熱槽と、前記製氷用ブライン経路に設けられた開閉自在な第1の制御用開閉弁と、前記循環用ブライン経路に設けられ、開閉自在で閉じたときに前記熱源機からのブラインを製氷用ブライン経路に流す第2の制御用開閉弁と、前記熱源機を運転制御すると共に前記第1及び第2の制御用開閉弁を開閉制御する制御装置とを備えた氷蓄熱式熱源装置において、
前記循環用ブライン経路に前記熱源機出口のブライン温度を検出する第1の温度センサーと、前記熱交換器入口のブライン温度を検出する第2の温度センサーを設け、
前記制御装置は、
熱源機による追掛け運転と解氷運転とを同時に行うピークシフト運転時に熱源機がブラインを冷却している状態で、
前記第2の温度センサーが検出するブライン温度と、前記第1の温度センサーが検出する熱源機から流れ出て蓄熱槽を経由させる前のブラインの温度との差が予め設定された温度差上限値を超えないときには、前記第2の温度センサーが検出したブライン温度と予め設定された目標ブライン温度とを比較し、そのブライン温度が目標ブライン温度より低いときは、前記第1及び第2の制御用開閉弁の開度を前記蓄熱槽の解氷量を減らすように制御し、逆にそのブライン温度が目標ブライン温度より高いときは、前記第1及び第2の制御用開閉弁の開度を蓄熱槽の解氷量を増やすように制御し、
前記第2の温度センサーが検出するブライン温度と、前記第1の温度センサーが検出する熱源機から流れ出て蓄熱槽を経由させる前のブラインの温度との差が予め設定された温度差上限値を超えるときには、前記第1及び第2の制御用開閉弁の開度を蓄熱槽の解氷を行わないように制御すると共に前記熱源機によるブラインの冷却能力も落すようにしたことを特徴とする氷蓄熱式熱源装置。
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