JP5404945B2 - Heat medium supply system renovation method - Google Patents
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Description
本発明は、温度制御された熱媒を熱負荷へ供給する熱媒供給システムに関する。 The present invention relates to a heat medium supply system that supplies a temperature-controlled heat medium to a heat load.
従来、省エネルギーのための技術として、蓄熱やフリークーリングの技術がある(特許文献1〜3を参照)。このような技術を採用した熱媒供給システムでは、空調機等の空調負荷その他の負荷に対して、上記蓄熱やフリークーリングと、冷凍機とによって温度制御された熱媒が供給される。より具体的には、冷却塔、蓄熱槽、冷凍機等の熱源、または熱源からの冷却水/冷水が循環する熱交換器によって温度制御された熱媒が、前記負荷に供給される。 Conventionally, as a technique for energy saving, there is a technique of heat storage or free cooling (see Patent Documents 1 to 3). In a heat medium supply system employing such a technique, a heat medium whose temperature is controlled by the heat storage, free cooling, and a refrigerator is supplied to an air conditioning load such as an air conditioner. More specifically, a heat medium whose temperature is controlled by a heat source such as a cooling tower, a heat storage tank, a refrigerator, or a heat exchanger in which cooling water / cold water from the heat source circulates is supplied to the load.
ここで、従来、前記複数種類の熱源は、配管系統ごとに独立して、或いは切り替えて運転されることが多かった。これは、各熱源によって温度制御される熱媒の温度が異なっているためである(特許文献4〜6を参照)。
なお、負荷が必要とする冷却能力を複数台の冷凍機に分割して台数制御する技術がある(特許文献7および8を参照)。
Here, conventionally, the plurality of types of heat sources are often operated independently or switched for each piping system. This is because the temperature of the heat medium whose temperature is controlled by each heat source is different (see Patent Documents 4 to 6).
In addition, there exists a technique of dividing the cooling capacity required for the load into a plurality of refrigerators and controlling the number of units (see Patent Documents 7 and 8).
上記のように熱源の種類ごとに配管系統が独立している方式では、夫々の系統に接続された負荷の状況に基づいて熱媒の流量が制御され、あるいは熱媒の温度制御の目標温度が熱源ごとに個別に設定される。すると、ある系では熱源機が最大負荷で稼動する一方、他の熱源機では余裕があるという運転状態が常態となる。このようなシステムで能力不足を招かぬようにしようとすると、設備容量の大きい熱源機や蓄熱槽を採用せざるを得ない。 As described above, in the system in which the piping system is independent for each type of heat source, the flow rate of the heat medium is controlled based on the state of the load connected to each system, or the target temperature of the temperature control of the heat medium is set. Set individually for each heat source. Then, while a heat source machine operates with the maximum load in a certain system, an operation state in which there is a margin in other heat source machines becomes a normal state. In order to prevent a shortage of capacity in such a system, a heat source machine or a heat storage tank with a large equipment capacity must be employed.
本発明は、上記した問題に鑑み、異なる温度制御方式を用いる複数の熱源をあたかも1台の熱源機のように扱い、高効率で運転することを課題とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to treat a plurality of heat sources using different temperature control methods as if they were one heat source machine and operate with high efficiency.
本発明は、上記した課題を解決するために、還流した熱媒を、夫々異なる温度制御方式の複数の温度制御部に対して分配し、分配後に温度制御された熱媒を合流させることで、異なる温度制御方式を用いる複数の熱源をあたかも1台の熱源機のように扱い、高効率で運転することを可能にした。 In order to solve the above-described problems, the present invention distributes the refluxed heat medium to a plurality of temperature control units of different temperature control methods, and merges the temperature-controlled heat medium after distribution, Multiple heat sources that use different temperature control methods are handled as if they were a single heat source machine, making it possible to operate with high efficiency.
詳細には、本発明は、温度制御された熱媒を、熱負荷との間で還流させながら供給する熱媒供給システムであって、前記熱負荷より還流した熱媒を分配する分配部と、前記分配
部によって分配された熱媒の温度を制御する複数の温度制御部と、前記複数の温度制御部によって温度制御された熱媒を合流させる合流部と、前記合流部において合流した熱媒を前記熱負荷へ供給するための供給部と、を備え、前記複数の温度制御部は、夫々異なる温度制御方式を用いて前記熱媒の温度を制御する、熱媒供給システムである。
Specifically, the present invention is a heat medium supply system that supplies a temperature-controlled heat medium while recirculating between the heat load and a distribution unit that distributes the heat medium recirculated from the heat load; A plurality of temperature control units that control the temperature of the heat medium distributed by the distribution unit, a merging unit that merges the heat mediums temperature-controlled by the plurality of temperature control units, and a heat medium that merges in the merging unit And a supply unit for supplying to the thermal load, wherein the plurality of temperature control units control the temperature of the heating medium using different temperature control methods.
ここで、熱負荷とは、熱媒供給システムから水その他の液体等の熱媒を供給される対象をいい、施設に備えられた空調設備等がこれにあたる。本発明における熱媒供給システムは、熱負荷より還流した熱媒を、夫々異なる温度制御方式を用いて熱媒の温度制御を行う複数の温度制御部に対して分配し、更に、夫々異なる温度制御方式を用いて温度制御された熱媒を、熱負荷へ供給する前に一旦合流させる。このようにすることで、本発明は、異なる温度制御方式を用いる複数の熱源をあたかも1台の熱源機のように扱うことを可能としている。また、異なる温度制御方式を用いる複数の熱源を1台の熱源機のように扱うことで、負荷側に合わせて設備容量の大きな温度制御部(熱源機、蓄熱槽等)を採用する必要がなく、高効率で運転することが可能となる。ここで、温度制御部とは、熱媒を加熱または冷却することで熱媒の温度を上下させる(制御する)装置であり、またこの装置には、加熱または冷却の能力を調節する機能が含まれてもよい。 Here, the heat load refers to a target to which a heat medium such as water or other liquid is supplied from the heat medium supply system, and corresponds to an air conditioner provided in the facility. The heating medium supply system according to the present invention distributes the heating medium recirculated from the heat load to a plurality of temperature control units that perform temperature control of the heating medium using different temperature control methods, and further controls different temperature control. The heat medium whose temperature is controlled by using the method is once joined before being supplied to the heat load. By doing in this way, the present invention makes it possible to treat a plurality of heat sources using different temperature control methods as if they were one heat source machine. In addition, by handling multiple heat sources that use different temperature control methods like a single heat source unit, there is no need to adopt a temperature control unit (heat source unit, heat storage tank, etc.) that has a large equipment capacity in accordance with the load side. It becomes possible to drive with high efficiency. Here, the temperature control unit is a device that raises or lowers (controls) the temperature of the heating medium by heating or cooling the heating medium, and this device includes a function of adjusting the heating or cooling ability. May be.
また、ここでいう異なる温度制御方式としては、例えば、冷凍機による温度制御方式や、冷凍機による温度制御と冷却塔による温度制御とを選択的に切り換え可能な温度制御方式、蓄熱槽からの冷水による温度制御方式、等がある。また、前記供給部は、例えば、合流部によって合流した熱媒を、複数の熱負荷系統に対して分配して供給するための複数の配管を有する。 The different temperature control methods here include, for example, a temperature control method using a refrigerator, a temperature control method capable of selectively switching between a temperature control using a refrigerator and a temperature control using a cooling tower, and cold water from a heat storage tank. Temperature control method, etc. In addition, the supply unit includes, for example, a plurality of pipes for distributing and supplying the heat medium merged by the merge unit to a plurality of heat load systems.
また、前記複数の温度制御部は、夫々の温度制御部によって温度制御された前記熱媒が、前記合流部によって合流する手前で、共通の所定の範囲内の温度となるように、前記熱媒の温度を制御してもよい。 Further, the plurality of temperature control units may be configured such that the heat medium whose temperature is controlled by each temperature control unit has a temperature within a common predetermined range before the heat medium is merged by the merge unit. The temperature may be controlled.
即ち、異なる温度制御方式を用いる温度制御部の負荷能力を一定にすることで、異なる温度制御方式を用いる温度制御部を共存させることが可能となる。また、負荷側設備には常に一定の温度の熱媒が供給されることとなるため、負荷側設備において変動する熱媒温度に対応する制御を行う必要性が低減し、負荷側設備における制御がシンプル且つ容易となる。 That is, by making the load capacity of the temperature control unit using different temperature control methods constant, it becomes possible to coexist temperature control units using different temperature control methods. In addition, since the heat medium having a constant temperature is always supplied to the load side equipment, the necessity for performing control corresponding to the temperature of the heat medium that fluctuates in the load side equipment is reduced, and control in the load side equipment is reduced. Simple and easy.
ここで、前記複数の温度制御部は、前記熱負荷より還流した熱媒の温度を、予め設定された共通の目標温度に従って制御することで、夫々の温度制御部によって温度制御された前記熱媒が、前記合流部によって合流する手前で、前記所定の範囲内の温度となるように前記熱媒の温度を制御してもよい。 Here, the plurality of temperature control units control the temperature of the heat medium recirculated from the heat load according to a preset common target temperature, so that the heat medium whose temperature is controlled by each temperature control unit. However, the temperature of the heating medium may be controlled so that the temperature is within the predetermined range before joining by the joining portion.
また、前記複数の温度制御部は、夫々に予め設定された優先順位が高い順に、温度制御を開始してもよい。ここで、優先順位は、例えば、時刻、外気条件、前記熱負荷の状況、夫々の温度制御部の運転効率、等に基づいて設定されることが好ましい。 The plurality of temperature control units may start temperature control in descending order of priority set in advance. Here, the priority order is preferably set based on, for example, time of day, outside air conditions, the state of the thermal load, the operating efficiency of each temperature control unit, and the like.
優先順位に従って運転開始を制御することで、負荷に応じて稼動する温度制御部を限定することが出来、熱媒供給システム全体の運転効率を向上させることが可能となる。特に、優先順位を温度制御部の運転効率に基づいて設定することで、熱媒供給システム全体の運転を省エネルギーとすることが出来る。 By controlling the start of operation according to the priority order, the temperature control unit that operates according to the load can be limited, and the operation efficiency of the entire heat medium supply system can be improved. In particular, by setting the priority order based on the operation efficiency of the temperature control unit, the operation of the entire heat medium supply system can be saved.
また、本発明は、前記熱負荷より還流した熱媒および前記熱負荷へ供給される熱媒を貯める蓄熱槽を有する、既設熱媒供給システムを、本発明に係る熱媒供給システムへ改修する改修方法であって、前記熱負荷より熱媒を還流させるための還流部から前記蓄熱槽への
熱媒の流れ、および前記蓄熱槽から前記供給部への熱媒の流れを止めるステップと、前記還流部と前記温度制御部との間に、閉状態の弁付き枝管を用いて前記分配部を接続し、前記供給部と前記温度制御部との間に、閉状態の弁付き枝管を用いて前記合流部を接続するステップと、前記分配部および合流部の接続後に、前記分配部および合流部を接続する前記枝管の弁を開弁することで、前記還流部から前記温度制御部への熱媒の流れ、および前記温度制御部から前記供給部への熱媒の流れを開始させるステップと、を備える、熱媒供給システムの改修方法である。
Further, the present invention provides a modification for refurbishing an existing heat medium supply system having a heat storage tank for storing a heat medium recirculated from the heat load and a heat medium supplied to the heat load into the heat medium supply system according to the present invention. A method of stopping the flow of the heat medium from the recirculation unit to recirculate the heat medium from the heat load to the heat storage tank, and the flow of the heat medium from the heat storage tank to the supply unit, The distribution unit is connected using a closed valved branch pipe between the supply unit and the temperature control unit, and a closed valved branch pipe is used between the supply unit and the temperature control unit. Connecting the merging section and, after connecting the distributing section and the merging section, opening the branch pipe connecting the distributing section and the merging section to the temperature control section from the reflux section. The flow of the heat medium and the temperature control unit to the supply unit Comprising the steps of initiating a flow of heating medium, and a repair method of the heating medium supply system.
本発明に拠れば、既設の熱媒供給システムを、管路等、既設の設備を極力残したまま、より省エネルギーな熱媒供給システムへ改修することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to upgrade an existing heat medium supply system to a more energy-saving heat medium supply system while leaving existing facilities such as pipes as much as possible.
本発明によって、異なる温度制御方式を用いる複数の熱源をあたかも1台の熱源機のように扱い、高効率で運転することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to operate a plurality of heat sources using different temperature control methods as if they were one heat source unit and operate with high efficiency.
本発明に係る熱媒供給システムおよび熱媒供給システムの改修方法の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
<既設熱媒供給システムの構成>
図1は、本実施形態における、改修対象の既設熱媒供給システム1bの概略構成を示す図である。図1に示す既設熱媒供給システム1bは、冷却塔11からの冷却水を用いた冷凍機12による温度制御と冷却塔11によるフリークーリングとを切替可能な切替式温度制御部10、および冷却塔21、31からの冷却水を用いた冷凍機22、32bによる温度制御を行う冷凍機式温度制御部20、30bを有する。なお、図中では夫々の温度制御部について冷凍機と冷却塔との組み合わせが一組ずつ示されているが、各温度制御部は、冷凍機と冷却塔との組み合わせを二組以上有してもよい。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments of a heat medium supply system and a heat medium supply system repair method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<Configuration of existing heating medium supply system>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an existing heat
また、既設熱媒供給システム1bは、負荷より還流した熱媒を通す還流配管50と、還流配管50を通って還流した熱媒が貯められる水蓄熱槽40と、蓄熱槽40から熱媒を負荷の各系統へ供給する供給配管60と、を備える。既設熱媒供給システム1bにおいて温度制御された熱媒は、全て水蓄熱槽40に蓄えられ、負荷には常に水蓄熱槽40からの熱媒が供給される。なお、各管路の水蓄熱槽40への出入口近傍には開閉弁41、42が取り付けられている。また、既設熱媒供給システム1bは、既設熱媒供給システム1bが備える冷却塔や冷凍機、ポンプ、弁、等を制御する制御装置90を備える。
Further, the existing heat
本実施形態に係る既設熱媒供給システム1bが設置されている施設(図示は省略する)は、負荷側系統として常時稼動する電子機器や通信機器が設置されるA棟と、事務棟であるB棟とを有する。負荷側系統は5系統あり、このうち3系統はA棟へ熱媒を供給する系
統である。A棟においては、空調の停止は電子機器や通信機器の故障につながるため24時間の空調が必要となる。なお残りの2系統によって熱媒が供給されるB棟にも24時間系統があるが、これは保安施設や警備員の滞在のための系統であるため、1日程度の停止は設備にとって許容可能な範囲内である。
The facility (not shown) in which the existing heat
<熱媒供給システムの構成>
図2は、本実施形態に係る熱媒供給システム1の概略構成を示す図である。図2に示す熱媒供給システム1は、図1に示した既設熱媒供給システム1bを改修したものであり、切替式温度制御部10、冷凍機式温度制御部20、および蓄熱式温度制御部30を備える。なお、図2において図1と同一の符号が付された構成は、改修前の既設熱媒供給システム1bと共通する構成である。
<Configuration of heat medium supply system>
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the heat medium supply system 1 according to the present embodiment. The heating medium supply system 1 shown in FIG. 2 is a modification of the existing heating
切替式温度制御部10は、冷却塔11からの冷却水を用いた冷凍機12による温度制御と冷却塔によるフリークーリングとを切替可能な温度制御部であり、冷凍機式温度制御部20は、冷却塔21との間で循環する冷却水を排熱の放熱のために用いた冷凍機22による温度制御を行う温度制御部である。なお、冷却塔21は、冷却塔11と異なり、熱負荷に対して冷熱を供給する管路を備えない。また、蓄熱式温度制御部30は、冷却塔31と冷凍機32を用いて氷蓄熱槽33に蓄熱を行い(蓄熱運転)、氷蓄熱槽33から取水した冷水と熱媒とを熱交換器34で熱交換する(放熱運転)温度制御部であり、本実施形態では、冷凍機32として製氷用のブライン冷凍機32を採用している。なお、各温度制御部は、冷凍機と冷却塔との組み合わせを二組以上有してもよい。二組以上の冷凍機と冷却塔との組み合わせを有することで、各温度制御部は、冷凍機または冷却塔の稼動台数を制御することによって、温度制御部の能力を制御することが出来る。
The switching type
本実施形態では、切替式温度制御部10、冷凍機式温度制御部20および蓄熱式温度制御部30を備えることで、放熱運転+冷凍機運転、放熱運転+フリークーリング、放熱運転+フリークーリング+冷凍機運転、冷凍機運転のみ、冷凍機運転+フリークーリング、等の様々な運転モードを実現することが出来、負荷に応じて柔軟に運用することが可能である。
In the present embodiment, the switching type
また、熱媒供給システム1は、負荷より還流した熱媒を通す還流配管50と、還流配管50を通って還流した熱媒を合流させた上で上記各温度制御部10、20、30へ分配する第一ヘッダ装置51と、を備える。第一ヘッダ装置51で合流した負荷からの還水は、対応する弁を介して3系統に分流し、上記の切替式温度制御部10、冷凍機式温度制御部20、蓄熱式温度制御部30に送られる。
The heating medium supply system 1 distributes the heating medium refluxed from the load and the heating medium refluxed through the
仮に、全ての冷却塔を統合してしまうと、冷却水が低温になりすぎ冷凍機が停止するおそれがある。また、フリークーリングを利用する際には、冷凍機12周りの弁を閉じて冷凍機12を停止する一方、冷却塔11周りの弁を開いて冷却塔11の運転を開始した後冷却水温度が定常状態になるまで時間がかかることから、切替式温度制御部10からの熱媒供給が中断されることになる。そこで本実施形態では、還流した熱媒を3系統に分流し、且つ蓄熱式温度制御部30をベースに運転することで、間欠運転に陥ることを排して連続的に蓄熱することを可能としている。なお、フリークーリング可能な時期であっても蓄熱設備をバッファとして活用する構成とすることで、年間を通して蓄熱運転を行うことが条件となる電力会社との蓄熱契約を可能としている。
If all the cooling towers are integrated, the cooling water becomes too cold and the refrigerator may stop. Further, when using free cooling, the valve around the
更に、熱媒供給システム1は、各温度制御部によって温度制御された熱媒を合流させる第二ヘッダ装置61および第三ヘッダ装置62と、合流した熱媒を負荷の各系統へ分配して供給する供給配管60と、を備える。上述の通り、負荷側は大きく通信機械系統(A棟)と事務棟系統(B棟)に分かれ計5系統あるが、各温度制御部によって温度制御された
熱媒は、負荷側の各系統へ供給される前に、第二ヘッダ装置61および第三ヘッダ装置62において一旦合流する。
Furthermore, the heat medium supply system 1 distributes and supplies the combined heat medium to each system of the load, and the
一般に、建物で使用されるエネルギーの大部分は空調設備の動力費であるが、圧縮機等の消費エネルギー面での高性能化から、今日ではポンプの省エネルギー化が注目されるようになってきている。このため、本実施形態では、水蓄熱槽40を有する既設熱媒供給システム1bを改修する際に、蓄熱式温度制御部30において、ポンプの揚程の低減のために密閉式の配管系統への改修を行うこととした。
In general, most of the energy used in buildings is the cost of power for air conditioning equipment. However, due to high performance in terms of energy consumption such as compressors, energy savings in pumps are now attracting attention. Yes. For this reason, in the present embodiment, when the existing heat
本実施形態では、冷却塔31として、密閉管路を形成する目的で密閉型冷却塔を採用している。但し、開放式冷却塔に熱交換器を介装させ、冷却塔と熱交換器間に冷却水を循環させ、その熱交換器の一方の流路を負荷との熱媒の循環に使用することで、密閉管路を形成してもよい。これにより、温度制御部の熱源装置(冷却または加熱を行う装置)と熱負荷との間で熱媒を循環させる流路は、熱媒を大気と直接接触させない管路となる。なお、本実施形態において、蓄熱方式としてはソリッド式氷蓄熱が採用されているが、シャーベット状の氷によるリキッド式や、潜熱蓄熱材を用いる方式あるいは水蓄熱方式が採用されてもよい。熱交換器についても、本実施形態ではプレート式のものが採用されているが、任意の種類のものが採用されてよい。
In the present embodiment, a sealed cooling tower is employed as the
また、熱媒供給システム1は、熱媒供給システム1が備える冷却塔11、21、31や冷凍機12、22、32、ポンプ、弁、等を制御する制御装置90を備える。制御装置90は、図示しないセンサ類より、冷却塔や冷凍機等の運転状態、熱媒の温度、負荷側の状態、外気条件、現在の時刻等を取得し、取得された情報から把握される時刻、外気条件、熱媒が供給される負荷側の状況、各温度制御部10、20、30の運転効率、等に基づいて、熱媒供給システム1が備える冷却塔11、21、31のファンや冷凍機12、22、32のインバータ等の駆動部、冷却塔や冷凍機に連なる管路に設けられたポンプ、弁、等を制御する。なお、本実施形態では、熱媒供給システム1は制御装置90によって集中管理されることとなっているが、各温度制御部10、20、30ごとに制御装置が設けられ、これらの制御装置が条件設定に従って連係することで全体を制御することとしてもよい。
Further, the heat medium supply system 1 includes a
<熱媒供給システムの運転>
次に、本実施形態に係る熱媒供給システム1の運転について説明する。なお、本施設では前述のように24時間運転系統を有し、施設全体の所要冷熱量は、夏季で概ね昼に13.2MJ程度、夜に8.8MJ程度であり、冬季で概ね昼に9MJ程度、夜に7MJ程度である。そして、フリークーリング開始の外気湿球温度は摂氏4度、停止の外気湿球温度は摂氏7.2度に設定される。
<Operation of heating medium supply system>
Next, the operation of the heat medium supply system 1 according to this embodiment will be described. As mentioned above, this facility has a 24-hour operation system, and the total amount of cooling required for the entire facility is approximately 13.2 MJ in the daytime in summer, approximately 8.8 MJ in the evening, and approximately 9 MJ in the winter in the daytime. About 7 MJ at night. Then, the outdoor wet bulb temperature at the start of free cooling is set to 4 degrees Celsius, and the stopped outdoor wet bulb temperature is set to 7.2 degrees Celsius.
まず、夏季の運転について説明する。本設備は氷蓄熱槽33を有しているため、蓄熱を最優先の熱源とする。制御装置90は、夜間にブライン冷凍機32を稼動させ、設計容量の冷熱(ここでは氷)を製氷する。より具体的には、蓄熱式温度制御部30は、午後10時から翌日の午前8時まで蓄熱運転を行い、午前8時から午後10時の間に放熱運転を行う。蓄熱運転の間、ブライン冷凍機32の凝縮器にはセットとして組み合わされた冷却塔31が運転される。前述のように24時間系統(A棟)が存在するため、夜間に蓄熱式温度制御部30が放熱モードから蓄熱モードに切り替わると、負荷系統には冷凍機式温度制御部20の冷凍機によって温度制御された熱媒が供給される。
First, summer driving will be described. Since this equipment has the ice
蓄熱運転が終了した午前8時(24時間系統以外では空調開始時に近い)になると、制御装置90は、ブライン冷凍機32の蒸発器と氷蓄熱槽33内の製氷コイルを連通する管路を閉止し、放熱運転をすべく氷蓄熱槽33と熱交換器34を連通する管路を開放する。
熱交換器34を出た熱媒は第二ヘッダ装置61で他の温度制御部によって温度制御された熱媒と合流する。更に、制御装置90は、冷凍機を運転する。蓄熱放熱の不足分は残りの冷凍機の台数制御によりまかなう。具体的には、制御装置90は、外気温度や、生産工程および通信機器等の内部発熱負荷に応じて、まず冷凍機式温度制御部20を順次稼動させ、負荷の増大に応じて切替式温度制御部10の冷凍機を稼動させて熱媒を供給する。
When the heat storage operation ends at 8:00 am (close to the air conditioning start time except for the 24-hour system), the
The heat medium exiting the
即ち、夏季の運転においては、蓄熱式温度制御部30による放熱運転、冷凍機式温度制御部20による冷凍機運転、切替式温度制御部10によるフリークーリング運転、の順に高い優先順位が設定され、制御装置90は、この優先順位が高い温度制御部を優先的に運転させる。
That is, in summer operation, high priority is set in the order of heat radiation operation by the regenerative
次に冬季の運転について説明する。冬季においても、やはりブライン冷凍機32を夜間に稼動させて蓄熱運転を行う。前述の蓄熱運転終了時になると放熱運転で氷蓄熱槽33から冷熱をくみ上げるとともにフリークーリング運転が開始され、還り熱媒は冷凍機12を迂回して冷却塔11で冷却され合流して負荷側に送られる。具体的には、冷凍機12の上流の弁を閉止し、冷却塔11の散水管に連通する弁を開放し、且つ冷却水ポンプ54を停止してポンプ周りの弁54を閉止する。そして、冷却塔11の下部水槽とヘッダ61とを連通するバイパス管の弁を開放する。
Next, winter driving will be described. Even in the winter, the
一方、冷凍機式温度制御部20の冷凍機22は冬季は負荷の冷熱の不足時にのみ稼動される。例えば、蓄熱式温度制御部30の氷蓄熱槽33による冷熱量と切替式温度制御部10のフリークーリング(冷却塔11)による冷熱量が1:1になるように運転し、冷凍機式温度制御部20の冷凍機(直進冷凍機)は停止される。
On the other hand, the
即ち、冬季の運転においては、蓄熱式温度制御部30による放熱運転、切替式温度制御部10によるフリークーリング運転、冷凍機式温度制御部20による冷凍機運転、の順に高い優先順位が設定され、制御装置90は、この優先順位が高い温度制御部を優先的に運転させる。但し、電力会社の夜間蓄熱契約が年間を通じて蓄熱を利用しなければならない条件ではない場合、冬季は蓄熱運転を省略してもよい。
That is, in winter operation, high priority is set in the order of heat radiation operation by the
最後に中間期の運転について説明する。中間期においては、制御装置90は、フリークーリング(10月から3月まで可能)と冷凍機と蓄冷熱の放熱を併用する。中間期の運転においては、蓄熱式温度制御部30による放熱運転、切替式温度制御部10によるフリークーリング運転、冷凍機式温度制御部20による冷凍機運転、の順に高い優先順位が設定され、制御装置90は、この優先順位が高い温度制御部を優先的に運転させる。但し、制御装置90は、日中の熱負荷がピークとなる時間帯に氷蓄熱槽33の冷熱を割りあてるよう運用してもよい。
Finally, the operation in the intermediate period will be described. In the interim period, the
ここで、温度制御部10、20、30は、熱媒が共通かつ一定の目標温度(例えば摂氏7度)となるように熱媒を温度制御する。このように制御することで、各温度制御部10、20、30で温度制御された熱媒が第二ヘッダ装置61において合流する手前で、ほぼ同一の温度(所定の温度の範囲内)となり、負荷へ供給される熱媒の温度が一定に保たれる。このため、変動する熱媒温度に対応する制御を負荷側において行う必要性が低減し、負荷側に設けられた空調設備等の制御がシンプル且つ容易になる。より具体的には、負荷側(即ち、A棟およびB棟)に設けられた空調設備は、要求された室温へ空調を行うために、供給を受ける熱媒の温度が一定であるとの前提の下に、温度制御を行うことが可能となる。例えば、要求室温がある程度の範囲内であれば、負荷側では圧縮機の能力制御を行うことなく、ファン回転数の制御のみ、またはファン回転数の制御と制御系による熱媒流量の増減制御との組み合わせによって空調の能力を制御すること等が可能となる。
Here, the
また、制御装置90は、熱媒を設定された共通かつ一定の目標温度へ制御可能な温度制御部のみを運転させ、設定された目標温度へ制御できない温度制御部を停止することで、各温度制御部10、20、30からバラバラの温度に制御された熱媒が供給されることを防止し、エネルギー消費の効率を向上させることが可能となる。以下、各温度制御部10、20、30が熱媒の温度を共通かつ一定の目標温度となるように制御する方法を説明する。
In addition, the
フリークーリングを行っている切替式温度制御部10は、温度センサ(図示は省略する)を用いて冷却塔11からの熱媒の温度および/または冷却塔11に入る熱媒の温度を検知し、検知された熱媒の温度に応じて冷却塔における散水量(ポンプ回転数)と冷却塔のファンを制御することで、冷却水を目標温度に保つことが出来る。外気が低温であるために冷却水の温度が下がりすぎてしまう虞がある場合には、戻り冷却水の一部を図示しないバイパス流路へ流すことで冷却塔をバイパスし、冷却塔によって目標温度未満まで低温化された冷却水と混合することで、冷却水の温度を目標温度へ制御する。
The
冷凍機運転を行っている切替式温度制御部10および冷凍機式温度制御部20は、温度センサ(図示は省略する)を用いて冷凍機からの熱媒の温度および/または冷凍機に入る熱媒の温度を検知し、検知された熱媒の温度に応じて圧縮機等の駆動部を制御することで、冷凍機自身の能力を制御し、熱媒の温度を目標温度へ制御することが出来る。なお、誤差調整のために、熱媒の一部を図示しないバイパス流路へ流すことで冷凍機をバイパスし、冷凍機によって温度制御された熱媒と混合することで温度制御を行ってもよい。この他、変流量方式では、ポンプの流量制御が採用されてもよい。
The switchable
蓄熱式温度制御部30は、温度センサ(図示は省略する)を用いて熱交換器34からの熱媒の温度および/または熱交換器34に入る熱媒の温度を検知し、検知された熱媒の温度に応じて氷蓄熱槽33のポンプによる汲み上げ量を制御することで、熱媒の温度を目標温度へ制御することが出来る。熱交換器34において放熱した冷水が氷蓄熱槽33に戻されて昇温するため、例えば、負荷が小さい時間帯(朝など)には汲み上げ量を少量とし、負荷がピークとなる時間帯(2時頃など)には汲み上げ量を最大とし、蓄熱(氷)を使い切ると(夕刻など)氷蓄熱槽33からの汲み上げを取りやめて蓄熱運転へ移行する。なお、熱媒の一部を図示しないバイパス流路へ流すことで熱交換器34をバイパスし、熱交換器34によって温度制御された熱媒と混合することで温度制御を行ってもよい。
The heat storage type
<熱媒供給システムの改修>
次に、改修手順について説明する。図3は、図1の関係部位を模式的に示したものであり、本実施形態における改修前のシステムの概略を示す図である。図3、図5および図6には、図1の既設熱媒供給システム1bの構成のうち、改修において直接の変更や作業の対象とならない構成を省略したシステムの概略を示す。なお、図1および図2に示すとおり、本実施形態に係る施設では、負荷側の配管系等を5系統有するが、図3、図5および図6においては、図面の記載の簡略のため、3系統のみ示す。
<Renovation of heat medium supply system>
Next, the repair procedure will be described. FIG. 3 schematically shows the relevant parts in FIG. 1 and is a diagram showing an outline of the system before the repair in the present embodiment. 3, 5, and 6 show an outline of a system in which the configuration that does not become a direct change or work target in the repair is omitted from the configuration of the existing heat
改修前の既設熱媒供給システム1bは、温度制御部10、20、30bで温度制御された熱媒を全て水蓄熱槽40に蓄え、水蓄熱槽40からの熱媒を負荷側へ送り冷熱消費後の還水を水蓄熱槽40の高温側に戻す。本実施形態では、この既設水蓄熱槽40を氷蓄熱槽33へ改修して、一台の冷凍機32b(改修前の既設熱媒供給システム1bを示す図1を参照)を蓄熱用の冷凍機32(改修後の熱媒供給システム1を示す図2を参照)とし、フリークーリング用と直進用の温度制御部10、20は温度制御された熱媒を負荷側に直接送る方式の熱媒供給システム1へ改修する。
The existing heat
図4は、本実施形態における、既設熱媒供給システム1bを改修する流れを示すフロー
チャートである。なお、以下に示す処理の順序は一例であり、本発明の効果を奏することが可能な範囲で、処理順序を一部前後させてもよい。
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of refurbishing the existing heat
ステップS101では、負荷側の循環管路のうち水蓄熱槽40に近い側の位置に供給配管60用の第二ヘッダ装置61および第三ヘッダ装置62、還流配管50用の第一ヘッダ装置51が設置される。図5は、本実施形態における、既設熱媒供給システム1bにヘッダ装置51、61、62を設置した状態の概略構成を示す図である。
In step S101, the
ステップS102では、負荷側への熱媒の供給が停止される。具体的には、次のステップS103で還流配管50および供給配管60(以下、「主管50、60」と称する)へ枝管50b、60bを接続するために、既設ポンプが停止され、水蓄熱槽40の出入口近傍の開閉弁41、42が閉弁されることで、熱媒の供給が停止される。なお、枝管50b、60bを接続するために熱媒の供給を停止する方法としては、凍結工法等、公知のその他の手段を採用することとしてもよい。
In step S102, the supply of the heat medium to the load side is stopped. Specifically, in the next step S103, in order to connect the
ステップS103では、弁付き枝管50b、60bを介してヘッダ装置51、61、62が接続される。具体的には、主管50、60、切替式温度制御部10、冷凍機式温度制御部20、および蓄熱式温度制御部30に対して、閉状態の弁付き枝管50b、60bが取り付けられることで、ヘッダ装置が接続される。
In step S103, the
更に、ヘッダ装置周りの新設管路にポンプ63が取り付けられる。ポンプ63は、図示の例では供給配管60側のヘッダ装置61、62の間に設けられる。なお、流量制御のためにヘッダ装置61、62の間にポンプを複数台設け、それらポンプを台数制御および流量制御することとしてもよい。還流配管50側ヘッダ装置51と冷凍機の間にも冷凍機1台ごとにポンプ53が1台設けられ、冷凍機が運転できる流量が確保される。図6は、本実施形態における、熱媒供給システム1に弁付き枝管50b、60bを介してヘッダ装置が接続された状態の概略構成を示す図である。
Further, a
ステップS104では、枝管50b、60bの弁が開放される。枝管50b、60bの接続が完了した後、枝管50b、60bの弁が開放されることで負荷側とヘッダ装置との間の流路が開通し、冷凍機からの熱媒が負荷側に循環する。同様に1系統ずつ熱媒を循環させる。
In step S104, the valves of the
なお、上記改修の流れにおいて、負荷側への熱媒の供給の停止、および枝管50b、60bの接続は既設主管50、60の系統ごとに行われる。はじめに、B棟向け系統の既設ポンプが停止され、B棟向け系統の主管50、60とヘッダ装置の間に枝管50b、60bが接続される。ここで、B棟の空調機は停止される。
In the repair flow, the supply of the heat medium to the load side and the connection of the
次に、A棟向け系統の既設ポンプが停止され、主管50、60とヘッダ装置の間に枝管50b、60bと弁が接続される。但し、A棟は通信機器等が稼動している関係で空調を停止することが出来ないため、他の2系統の管から分岐をとってA棟向け系統の配管に接続し、その熱源側の流路を弁等で閉止したうえで他系統の熱媒を導いてもよい。このとき、他系統では水蓄熱槽40から負荷側に向け熱媒をポンプでくみ上げる運転を行う。なお、残業者等が多い等の理由で、B棟でも空調を停止したくない場合には、B棟向け系統の接続作業においても、他の2系統の管から分岐をとってB棟向け系統の配管に枝管50b、60bを接続し、その熱源側の流路を弁等で閉止したうえで他系統の熱媒を導いてもよい。
Next, the existing pump for the system for building A is stopped, and the
また、本実施形態では水蓄熱槽40を水蓄熱から製氷コイルによる氷蓄熱槽33への改修を想定しているため、施工性および作業性の観点から水蓄熱槽40に出入りする管とポ
ンプは撤去される(図6を参照)。但し、作業や設置のスペースが許せば蓄熱槽への弁を閉じた状態でそのまま管とポンプ(図6の破線部分)を残すこととしてもよい。このようにすることで、管路にはヘッダ装置側と蓄熱槽側にそれぞれ弁およびポンプが取り付けられているため、試運転の際に枝管接続不良等の障害が見つかった場合や運転後に管腐食等の障害が起きた場合に、密閉系から開放系に管路を戻すことができる。
Moreover, in this embodiment, since the water
なお、改修に伴って冷凍機が更新される場合、ヘッダ装置と主管50、60を接続した後に冷凍機が取り替えられ、その後冷凍機とヘッダ装置とが配管接続(およびポンプ53取付)される。そして、それらの作業が完了した後に開放系の配管が遮断され、密閉系を開通させる熱媒循環を系統ごとに行うことが出来る。この際、最初に更新された1系統の冷凍機の能力では全系統の負荷を賄うことが出来ないため、既設冷凍機の部分運転(流量を制御)、または蓄熱放熱の一方またはこれらを併用した運転が行われる。
In addition, when a refrigerator is updated with a repair, after connecting a header apparatus and the
最後に、熱交換器34と蓄熱用冷凍機32が設置される(図2を参照)。但し、これらの設置はヘッダ装置が設置される前でもかまわない。熱交換器34とヘッダ装置51、61とを、枝管50b、60bを用いて接続し、ポンプ53を設置する手順は前述のとおりである。ここでは更に熱交換器34と冷凍機32との間の配管接続とポンプ設置とが行われる。最後に製氷用コイルが氷蓄熱槽33内に設置され、蓄熱用冷凍機32の出入り口管に前記コイル出入口管が配管接続される。
Finally, the
本実施形態に拠れば、既設熱媒供給システム1bがある建物等の設備を、既設の管路を極力活かしたまま、より省エネルギーな熱媒供給システム1へ改修することが可能である。また、枝管50b、60bが接続されようとしている系統が、通信機器を多数収納した通信施設、電算センター、クリーンルーム等の生産施設等、24時間運転を必要とする系統である場合に、この系統への熱媒の供給を停止させずに改修を行うことが可能である。
According to the present embodiment, it is possible to refurbish a facility such as a building having the existing heat
1b 既設熱媒供給システム
1 熱媒供給システム
10 切替式温度制御部
20 冷凍機式温度制御部
30 蓄熱式温度制御部
33 氷蓄熱槽
40 水蓄熱槽
50 還流配管(主管)
50b 枝管
51 第一ヘッダ装置
60 供給配管(主管)
60b 枝管
61 第二ヘッダ装置
62 第三ヘッダ装置
90 制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記熱負荷より熱媒を還流させるための還流部から前記蓄熱槽への熱媒の流れ、および前記蓄熱槽から前記供給部への熱媒の流れを止めるステップと、
前記還流部と前記温度制御部との間に、閉状態の弁付き枝管を用いて前記分配部を接続し、前記供給部と前記温度制御部との間に、閉状態の弁付き枝管を用いて前記合流部を接続するステップと、
前記分配部および合流部の接続後に、前記分配部および合流部を接続する前記枝管の弁を開弁することで、前記還流部から前記温度制御部への熱媒の流れ、および前記温度制御部から前記供給部への熱媒の流れを開始させるステップと、
を備える、熱媒供給システムの改修方法。 An existing heat medium supply system having a heat storage tank that stores a heat medium recirculated from the heat load and a heat medium supplied to the heat load is distributed by the distribution unit that distributes the heat medium recirculated from the heat load and the distribution unit. A plurality of temperature control units that control the temperature of the heated heat medium using different temperature control methods, a merging unit that merges the heat mediums temperature-controlled by the plurality of temperature control units, and a merging unit A replenishment method for refurbishing to a heat medium supply system comprising a supply unit for supplying the heat medium to the heat load,
Stopping the flow of the heat medium from the recirculation part for recirculating the heat medium from the heat load to the heat storage tank, and the flow of the heat medium from the heat storage tank to the supply part;
The distribution unit is connected between the reflux unit and the temperature control unit using a valve-equipped branch pipe in a closed state, and the valve-equipped branch pipe in a closed state is connected between the supply unit and the temperature control unit. Connecting the junction using
After connecting the distribution unit and the junction unit, by opening a valve of the branch pipe connecting the distribution unit and the junction unit, the flow of the heat medium from the reflux unit to the temperature control unit, and the temperature control Starting a flow of a heat medium from a section to the supply section;
A heating medium supply system repair method comprising:
前記複数の既設温度制御部の何れかに、前記蓄熱槽からの冷水を用いて前記熱媒の温度制御を行う熱交換器を設けることで、改修後の前記熱媒供給システムのための蓄熱式温度制御部とするステップと、
前記熱交換器に対して前記蓄熱槽から冷水を供給可能なように配管を接続するステップと、
を更に備える、請求項1に記載の熱媒供給システムの改修方法。 The existing heat medium supply system has a plurality of existing temperature controllers that control the temperature of the heat medium stored in the heat storage tank,
Any one of the plurality of existing temperature control units is provided with a heat exchanger that controls the temperature of the heat medium using cold water from the heat storage tank, so that the heat storage type for the heat medium supply system after the repair is provided. A step to be a temperature control unit;
Connecting a pipe so that cold water can be supplied from the heat storage tank to the heat exchanger;
The heating medium supply system according to claim 1, further comprising:
改修後の前記熱媒供給システムは、前記熱媒の温度制御元を、前記蓄熱式温度制御部と、前記他の温度制御部との間で切り替え可能である、
請求項2に記載の熱媒供給システムの改修方法。 The plurality of temperature control units includes the heat storage type temperature control unit and another temperature control unit that is not a heat storage type,
The heating medium supply system after refurbishment is capable of switching the temperature control source of the heating medium between the heat storage temperature control unit and the other temperature control unit.
A method for refurbishing a heat medium supply system according to claim 2.
前記合流部を接続するステップでは、前記枝管を用いて、前記還流配管または前記供給配管と前記ヘッダ装置とが接続される、
請求項1から3の何れか一項に記載の熱媒供給システムの改修方法。 At least one of the distribution unit and the merging unit is a header device installed near a reflux pipe of the heat medium or a supply pipe of the heat medium,
In the step of connecting the merge portion, the reflux pipe or the supply pipe and the header device are connected using the branch pipe.
The method for repairing a heating medium supply system according to any one of claims 1 to 3.
前記流れを止めるステップの前に、前記複数の系統のうちの、前記閉状態の弁付き枝管が接続されない他の系統を分岐させて前記熱負荷と接続し、該他の系統を介して前記熱負荷へ熱媒を導くステップを更に備える、
請求項1から4の何れか一項に記載の熱媒供給システムの改修方法。 The reflux unit and the supply unit have a plurality of systems,
Before the step of stopping the flow, among the plurality of systems, another system to which the closed valved branch pipe is not connected is branched and connected to the thermal load, and the system is connected via the other system. Further comprising the step of directing the heat medium to the heat load,
The heating medium supply system repair method according to any one of claims 1 to 4.
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