JP5398597B2

JP5398597B2 - 冷却水温度制御装置および冷却水温度制御方法

Info

Publication number: JP5398597B2
Application number: JP2010050588A
Authority: JP
Inventors: 雄貴久保
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2010-03-08
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2030-03-08
Also published as: JP2011185517A

Description

本発明は、冷却水を利用して設備機器の冷却を行う冷却水温度制御装置および冷却水温度制御方法に関する。

従来、工場などの設備機器が設置された建物においては、これらの設備機器の運転により発生する熱を、冷却塔で生成された冷却水を利用して冷却することが行われている。

ここで冷却塔において生成する冷却水の温度は、設備機器を十分に冷却可能になるように設定することが必要であるが、過剰に低く設定すると冷却水の生成のために無駄なエネルギーを消費することになるため、適温に設定する必要がある。

そこで、冷却塔で生成する冷却水の温度を効率良く制御するための技術が、特許文献１に記載されている。

この特許文献１に記載の技術では、設備機器の負荷状況に応じて冷却塔で生成する冷却水の温度を調整することにより、省エネ効果の高い制御を行っている。

特開２００６−１８３９５９号公報

しかし、上述したような冷却塔と冷却対象の設備機器とは離れた場所にあることが多く、上記の特許文献１に記載されたような技術を用いて冷却水温度を調整しても、送水中に外気温度の影響で冷水温度が変化してしまうという問題があった。

これに対応するため、監視員が外気温度の変化に対応して手動で冷却水温度を調整することが行われているが、運用の手間が増加するとともに、監視員が常駐していないときに外気温度が急激に変化するとエネルギー効率が悪くなることがあるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、機器設備を冷却する冷却水の温度を、外気温度の変化に対応し効率良く制御することが可能な冷却水温度制御装置および冷却水温度制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の冷却水温度制御装置は、設備機器を冷却するために送水された冷却水の温度計測値を取得する冷却水温度計測値取得部と、外気温度計測値を取得する外気温度計測値取得部と、前記冷却水温度計測値取得部で取得された冷却水温度計測値と外気温度計測値取得部で取得された外気温度計測値に基づいて、前記冷却水温度計測値が予め設定された冷却水温度設定範囲内に収まるようにするとともに、送水中に外気温度の影響で冷却水の温度が変化しても前記設備機器を冷却可能とするように、前記外気温度計測値が高くなる程冷却水温度設定値を低く算出する冷却水温度設定値算出部とを備えることを特徴とする。

またこの冷却水温度制御装置の前記冷却水温度設定値算出部において、予め生成された、冷却水温度値と外気温度値との組み合わせごとの冷却水温度設定値を示すデータベースに基づいて冷却水温度設定値を算出するかまたは、予め保持された、冷却水温度計測値と外気温度計測値とから冷却水温度設定値を算出するための演算式に基づいて冷却水温度設定値を算出するようにしてもよい。

また本発明の冷却水温度制御方法は、冷却水温度制御装置が、設備機器を冷却するために送水された冷却水の温度計測値を取得する冷却水温度計測値取得ステップと、外気温度計測値を取得する外気温度計測値取得ステップと、前記冷却水温度計測値取得ステップで取得された冷却水温度計測値と外気温度計測値取得ステップで取得された外気温度計測値に基づいて、前記冷却水温度計測値が予め設定された冷却水温度設定範囲内に収まるようにするとともに、送水中に外気温度の影響で冷却水の温度が変化しても前記設備機器を冷却可能とするように、前記外気温度計測値が高くなる程冷却水温度設定値を低く算出する冷却水温度設定値算出ステップとを有することを特徴とする。

またこの冷却水温度制御方法の前記冷却水温度設定値算出ステップでは、予め生成された、冷却水温度値と外気温度値との組み合わせごとの冷却水温度設定値を示すデータベースに基づいて冷却水温度設定値を算出するかまたは、予め保持された、冷却水温度計測値と外気温度計測値とから冷却水温度設定値を算出するための演算式に基づいて冷却水温度設定値を算出するようにしてもよい。

本発明の冷却水温度制御装置および冷却水温度制御方法によれば、機器設備を冷却する冷却水の温度を、外気温度の変化に対応し効率良く制御することができる。

本発明の一実施形態によ冷却水温度制御装置を利用した機器制御システムの構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態による冷却水温度制御装置を利用したローカルコントローラの動作を示すフローチャートである。

〈一実施形態による冷却水温度制御装置を利用した機器制御システムの構成〉
本発明の一実施形態による冷却水温度制御装置を利用した機器制御システム１の構成について、図１を参照して説明する。

機器制御システム１は、冷却水を生成する冷却塔１０−１〜１０−３と、冷却水を送水する送水管２０と、送水管２０を流れる冷却水の流量を調整するポンプ３０−１〜３０−３と、送水管２０を流れる冷却水の温度を計測する冷却水温度センサ４０と、冷却塔１０−１〜１０−３から離れた場所に設置された冷却対象の設備機器５０−１、５０−２と、送水された冷却水により設備機器５０−１、５０−２で発生した熱を熱交換により冷却する熱交換器６０−１、６０−２と、外気の温度を計測する外気温度センサ７０と、冷却塔１０−１〜１０−３およびポンプ３０−１〜３０−３の稼働を制御するローカルコントローラ８０と、監視員が監視するモニタ９１０を有する中央監視装置９０とを備える。熱交換器６０−１、６０−２で熱交換処理された水は送水管２０により冷却塔１０−１〜１０−３に戻され冷却水の生成に利用されることにより、冷却塔１０−１〜１０−３と熱交換器６０−１、６０−２との間を冷却水が循環している。

ローカルコントローラ８０は、冷却塔１０−１〜１０−３で生成する冷却水の設定温度を算出する冷却水温度制御装置８１０および、冷却水温度制御装置８１０で算出された冷却水の設定温度に基づいて冷却塔１０−１〜１０−３およびポンプ３０−１〜３０−３の動作を制御値する冷却水送水制御部８２０とを有する。

冷却水温度制御装置８１０は、冷却水温度センサ４０から送水中の冷却水の温度計測値を取得する冷却水温度計測値取得部８１１と、外気温度センサ７０から外気温度計測値を取得する外気温度計測値取得部８１２と、冷却水温度計測値取得部８１１で取得した冷却水温度計測値と外気温度計測値取得部８１２で取得した外気温度計測値とに基づいて冷却水温度設定値を算出する冷却水温度設定値算出部８１３とを有する。

〈一実施形態による冷却水温度制御装置を利用した機器制御システムの動作〉
次に、本実施形態による機器制御システム１の動作について説明する。

まず、本実施形態において機器制御システム１では、冷却塔１０−１〜１０−３で生成された冷却水が、送水管２０上に設置されたポンプ３０−１〜３０−３の稼動により熱交換器６０−１、６０−２に送水される。

熱交換器６０−１、６０−２では、それぞれ接続された設備機器５０−１、５０−２の動作により発生した熱が熱交換により冷却され、熱交換に利用され温まった水は冷却塔１０−１〜１０−３に戻され、冷却水の生成に利用されることで、冷却水が循環する。

このように冷却水が冷却塔１０−１〜１０−３と熱交換器６０−１、６０−２との間を循環している状態で、冷却水温度センサ４０において送水管２０を流れる冷却水の温度が計測され、所定時間間隔でローカルコントローラ８０に送信される。

また、屋外に設置された外気温度センサ７０により外気の温度が計測され、所定時間間隔でローカルコントローラ８０に送信される。

ローカルコントローラ８０の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。

まず、冷却水温度制御装置８１０の冷却水温度計測値取得部８１１において、冷却水温度センサ４０から送水された冷却水の温度計測値が取得される（Ｓ１）。

また、冷却水温度制御装置８１０の外気温度計測値取得部８１２において、外気温度センサ７０から外気温度計測値が取得される（Ｓ２）。

次に、冷却水温度制御装置８１０の冷却水温度設定値算出部８１３において、冷却水温度計測値取得部８１１で取得された冷却水温度計測値と外気温度計測値取得部８１２で取得された外気温度計測値とに基づいて冷却水温度設定値が算出される（Ｓ３）。

ここで、冷却水温度設定値算出部８１３には、予め作成された冷却水温度値と外気温度値との組み合わせごとの冷却水温度設定値を示すデータベースが保持されており、このデータベースに基づいて冷却水温度設定値が算出される。このデータベースで示される冷却水温度設定値は、送水される冷却水の温度が設備機器５０−１、５０−２を適切に冷却するために予め設定された冷却水温度設定値範囲内に収まるようにするとともに、外気温度計測値が高くなる程冷却水温度設定値が低くなるように生成されている。

次に、冷却水温度設定値算出部８１３で算出された冷却水温度設定値に基づいて、冷却塔１０−１〜１０−３、およびポンプ３０−１〜３０−３の動作を制御する制御値が算出され（Ｓ４）、これに基づいて冷却塔１０−１〜１０−３、およびポンプ３０−１〜３０−３の稼働台数が決定される（Ｓ５）。

そして、この決定された稼働台数の冷却塔１０−１〜１０−３、およびポンプ３０−１〜３０−３が稼働するように制御される（Ｓ６）。また、この稼働状況は中央監視装置９０に送信され、監視員が監視するモニタ９１０に表示される。

以上の本実施形態によれば、外気温度計測値が高いときには冷却水温度設定値を低くするように制御し、外気温度計測値が低いときには冷却水温度設定値を高くするように制御するため、冷却塔１０−１〜１０−３と、設備機器５０−１、５０−２の発熱を熱交換する熱交換器６０−１、６０−２とが離れた場所にあり送水中に外気温度の影響で冷却水の温度が変化しても、適切に設備機器５０−１、５０−２を冷却することができる。

上記の実施形態においては、冷却水温度設定値算出部８１３において、予め作成された冷却水温度値と外気温度値との組み合わせごとの冷却水温度設定値を示すデータベースに基づいて冷却水温度設定値を算出する場合について説明したが、冷却水温度計測値と外気温度計測値とから上述した冷却水温度設定値範囲内に収まるようにするとともに外気温度計測値が高くなる程冷却水温度設定値が低くなるように冷却水温度設定値を算出するための演算式を保持しておき、この演算式に基づいて冷却水温度設定値を算出するようにしてもよい。

１…機器制御システム
１０−１〜１０−３…冷却塔
２０…送水管
３０−１〜３０−３…ポンプ
４０…冷却水温度センサ
５０−１、５０−２…設備機器
６０−１、６０−２…熱交換器
７０…外気温度センサ
８０…ローカルコントローラ
９０…中央監視装置
８１０…冷却水温度制御装置
８１１…冷却水温度計測値取得部
８１２…外気温度計測値取得部
８１３…冷却水温度設定値算出部
８２０…冷却水送水制御部
９１０…モニタ

Claims

設備機器を冷却するために送水された冷却水の温度計測値を取得する冷却水温度計測値取得部と、
外気温度計測値を取得する外気温度計測値取得部と、
前記冷却水温度計測値取得部で取得された冷却水温度計測値と外気温度計測値取得部で取得された外気温度計測値に基づいて、前記冷却水温度計測値が予め設定された冷却水温度設定範囲内に収まるようにするとともに、送水中に外気温度の影響で冷却水の温度が変化しても前記設備機器を冷却可能とするように、前記外気温度計測値が高くなる程冷却水温度設定値を低く算出する冷却水温度設定値算出部と
を備えることを特徴とする冷却水温度制御装置。
前記冷却水温度設定値算出部において、予め生成された、冷却水温度値と外気温度値との組み合わせごとの冷却水温度設定値を示すデータベースに基づいて冷却水温度設定値を算出するかまたは、予め保持された、冷却水温度計測値と外気温度計測値とから冷却水温度設定値を算出するための演算式に基づいて冷却水温度設定値を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の冷却水温度制御装置。
冷却水温度制御装置が、
設備機器を冷却するために送水された冷却水の温度計測値を取得する冷却水温度計測値取得ステップと、
外気温度計測値を取得する外気温度計測値取得ステップと、
前記冷却水温度計測値取得ステップで取得された冷却水温度計測値と外気温度計測値取得ステップで取得された外気温度計測値に基づいて、前記冷却水温度計測値が予め設定された冷却水温度設定範囲内に収まるようにするとともに、送水中に外気温度の影響で冷却水の温度が変化しても前記設備機器を冷却可能とするように、前記外気温度計測値が高くなる程冷却水温度設定値を低く算出する冷却水温度設定値算出ステップと
を有することを特徴とする冷却水温度制御方法。
前記冷却水温度設定値算出ステップでは、予め生成された、冷却水温度値と外気温度値との組み合わせごとの冷却水温度設定値を示すデータベースに基づいて冷却水温度設定値を算出するかまたは、予め保持された、冷却水温度計測値と外気温度計測値とから冷却水温度設定値を算出するための演算式に基づいて冷却水温度設定値を算出する
ことを特徴とする請求項３に記載の冷却水温度制御方法。