JP5506460B2 - Cooling system - Google Patents

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JP5506460B2 JP2010048927A JP2010048927A JP5506460B2 JP 5506460 B2 JP5506460 B2 JP 5506460B2 JP 2010048927 A JP2010048927 A JP 2010048927A JP 2010048927 A JP2010048927 A JP 2010048927A JP 5506460 B2 JP5506460 B2 JP 5506460B2
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    • Y02B30/62Absorption based systems

Description

本発明は、太陽熱を利用した熱媒体を冷却する冷却システムに係り、特に、省エネルギー、低運転コストに配慮した最適制御が可能な冷却システムに関する。   The present invention relates to a cooling system that cools a heat medium using solar heat, and more particularly, to a cooling system capable of optimal control in consideration of energy saving and low operation cost.

太陽熱を利用した集熱システムとして特許文献1と特許文献2に示す技術がある。特許文献1の技術では、太陽熱エネルギーを集熱し、この集熱した太陽エネルギーを熱媒体に与える太陽熱集熱装置と、太陽熱集熱装置での集熱により高温となった熱媒体と、給水タンクから移送される給水との熱交換を行なう第1の熱交換器と、この熱交換器での熱交換で高温となった給水と高温の作動媒体との熱交換を行い、当該作動媒体により給水を加熱してプロセス用の蒸気を発生させる第2の熱交換器とを備えている。   As a heat collection system using solar heat, there are technologies shown in Patent Document 1 and Patent Document 2. In the technique of Patent Document 1, a solar heat collector that collects solar heat energy and applies the collected solar energy to a heat medium, a heat medium that has become a high temperature due to heat collection by the solar heat collector, and a water supply tank Heat exchange is performed between the first heat exchanger that performs heat exchange with the feed water to be transferred, and the feed water that has become hot due to heat exchange in the heat exchanger and the hot working medium. And a second heat exchanger for generating steam for the process.

また、特許文献2の技術では、太陽熱を吸収液の加熱、濃縮に直接利用することによって、バーナ等の再生器を加熱する熱源を必要とせずに運転することができるとともに、天候の状況等により変化する太陽熱による吸収液の加熱状況を検知し、自動的に補助再生器を作動させることにより安定した空調効果と、小型化を図るため、希釈された吸収液を直接導入し加熱する太陽熱集熱管、該太陽熱集熱管で加熱された吸収液をフラッシングさせることにより濃縮するフラッシング再生器を有する吸収式冷暖房装置が示されている。   Moreover, in the technique of patent document 2, while using solar heat directly for the heating and concentration of absorption liquid, it can drive | operate without requiring the heat source which heats regenerators, such as a burner, and according to the weather condition etc. A solar heat collector tube that directly introduces and heats diluted absorption liquid for stable air-conditioning effect and miniaturization by detecting the heating situation of the absorption liquid due to changing solar heat and automatically operating the auxiliary regenerator An absorption-type air conditioner having a flushing regenerator that concentrates by flushing an absorption liquid heated by the solar heat collecting tube is shown.

特開昭63−183346号公報JP-A 63-183346 特開2001−82823号公報JP 2001-82823 A

しかしながら、特許文献1では、プロセス用の蒸気を発生させるため、昼間の太陽熱を利用しているものであり、悪天候時や夜間には温水ボイラによって温水を作っており、温水ボイラの燃料(ガス)費を節減しているものであるが、燃料(ガス)費とポンプ等の電力費を合計したシステム全体の運転コストの節減のための最適制御にかかるものではない。   However, in Patent Document 1, solar heat is used in the daytime to generate process steam, and hot water is made by a hot water boiler during bad weather or at night. Fuel (gas) of the hot water boiler Although the cost is reduced, it does not depend on the optimal control for reducing the operating cost of the entire system, which is the sum of the fuel (gas) cost and the power cost of the pump and the like.

また、特許文献2では、臭化リチウム等の吸収液を熱媒体として配管内を流して加熱するため、吸収液を多量に必要として取扱及び管理が面倒であり、コストが高くなる。また、加熱時に吸収液に沸騰が起こると圧力が異常に高まって逆流を起こすおそれがあり、温度管理が難しくなる。そして、特許文献1と同様に太陽熱集熱管で加熱された吸収液の温度が低い場合、バーナ等の熱源で加熱するものであるが、バーナ等の燃料費とポンプ等の電力費を合計したシステム全体の運転コストの節減のための最適制御にかかるものではない。   Moreover, in patent document 2, since it absorbs liquids, such as a lithium bromide, as a heat carrier, it heats by flowing in piping, a large amount of absorption liquid is required, handling and management are troublesome, and cost becomes high. Also, if boiling occurs in the absorbing solution during heating, the pressure may increase abnormally and cause a back flow, making temperature management difficult. And when the temperature of the absorption liquid heated with the solar heat collecting tube is low like patent document 1, it heats with heat sources, such as a burner, but the system which totaled fuel costs, such as a burner, and electric power expenses, such as a pump It does not depend on optimal control to reduce overall operating costs.

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、太陽熱をエネルギー源として熱媒体を冷却する際に、稼動コストを最小限にした冷却システムを提供するものである。   In view of the above-described conventional problems, the present invention provides a cooling system that minimizes operating costs when cooling a heat medium using solar heat as an energy source.

本発明は上記課題を解決するため、熱媒体負荷を冷却する冷却システムにおいて、
太陽の熱エネルギーを集熱する太陽熱集熱器と、
太陽熱集熱器で集熱した熱を駆動エネルギーとする吸収式冷凍機と、
上記吸収式冷凍機への冷却水を冷却する冷却塔と、
外気の比エンタルピあるいは外気の湿球温度の外気条件を検出する外気条件検出手段と、
上記太陽熱集熱器の集熱量を検出する集熱量検出手段と、
熱媒体の冷却負荷する検出する負荷検出手段と、
インバータで駆動される冷却水ポンプまたはインバータで駆動される冷却塔のファンと、
上記各部を制御する制御装置と、
外気条件、太陽光集熱器の集熱量、冷却負荷のパラメータの値から、前記冷却水ポンプまたは前記冷却塔のインバータ周波数、または、前記吸収式冷凍機の台数の少なくとも1つの設定値を抽出する制御テーブルが記憶されたデータベースを備え、
上記で検出された外気条件、太陽熱集熱器の集熱量冷却負荷に応じて、前記データベースから上記各インバータの周波数または前記吸収式冷凍機の運転台数の設定値を抽出し、この設定値によって上記各インバータの動作または前記吸収式冷凍機の運転、停止を制御することを特徴とする冷却システム。
In order to solve the above problems, the present invention provides a cooling system for cooling a heat medium load.
A solar collector that collects solar thermal energy;
An absorption refrigerator that uses the heat collected by the solar heat collector as drive energy;
A cooling tower for cooling the cooling water to the absorption refrigerator,
An outside air condition detecting means for detecting an outside air condition such as a specific enthalpy of outside air or a wet bulb temperature of outside air;
A heat collection amount detecting means for detecting a heat collection amount of the solar heat collector;
A load detecting means for detecting the cooling load of the heat medium;
A cooling water pump driven by an inverter or a cooling tower fan driven by an inverter;
A control device for controlling each of the above-mentioned parts ;
Extracting at least one set value of the inverter frequency of the cooling water pump or the cooling tower or the number of the absorption chillers from the outside air conditions, the amount of collected heat of the solar collector, and the parameter value of the cooling load It has a database that stores control tables,
The detected ambient conditions above, collecting heat of solar heat collector, in accordance with the cooling load, extracts the set value of each inverter frequency or the number of operating units of the absorption chiller from the database, this setting value A cooling system for controlling the operation of each of the inverters or the operation / stop of the absorption refrigerator.

また、上記に記載の冷却システムにおいて,上記データベースは制御テーブルであり,上記制御テーブルはシミュレーションを用いて外気条件、太陽熱集熱集量、冷却負荷の制御目標値を変更して繰り返し計算し,システム全体の消費エネルギーが最も小さくなる上記各インバータの周波数または前記吸収式冷凍機の運転台数が設定値として設けられていること特徴とする。   Further, in the cooling system described above, the database is a control table, and the control table is repeatedly calculated by changing a control target value of an outside air condition, a solar heat collection amount, and a cooling load using a simulation. The frequency of each of the inverters or the operating number of the absorption chillers with the smallest overall energy consumption is provided as a set value.

また、上記に記載の冷却システムにおいて、前記シミュレーションは、サイクルシミュレーションで求めた蒸気消費量の関係式、あるいは吸収式冷凍機の蒸気消費量の関係式を基に吸収式冷凍機の蒸気消費量を計算するステップを備えたシミュレーションであることを特徴とする。 Further, in the cooling system described above, the simulation may be performed by calculating the steam consumption of the absorption chiller based on the relational expression of the steam consumption obtained by the cycle simulation or the relational expression of the steam consumption of the absorption chiller. It is a simulation provided with the step to calculate.

また、上記に記載の冷却システムにおいて、前記シミュレーションは、少なくとも冷却水ポンプに入力される電力の周波数から冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力を計算するステップを備えたシミュレーションであることを特徴とする。 In the cooling system described above, the simulation is a simulation including a step of calculating a cooling water flow rate and a power consumption of the cooling water pump from at least a frequency of electric power input to the cooling water pump. To do.

また、上記に記載の冷却システムにおいて、前記シミュレーションは、冷却塔のファンに入力される電力の周波数から風量と消費電力を計算し、外気条件と前記風量と冷却水の流量と冷水還温度から冷却水往温度を計算するステップを備えたシミュレーションであることを特徴とする。 In the cooling system described above, the simulation calculates the air volume and power consumption from the frequency of the electric power input to the fan of the cooling tower, and cools from the outside air condition, the air volume, the flow rate of the cooling water, and the cold water return temperature. The simulation includes a step of calculating the water temperature.

また、上記に記載の冷却システムにおいて,さらに、太陽熱集熱器から導出される熱媒体を液体と気体に分離し、気体を上記吸収式冷凍機に駆動エネルギーとして供給すると共に液体を上記太陽熱集熱器に戻す気液分離器を備え、上記制御装置は上記気液分離器で分離された気体の温度と圧力及び上記吸収式冷凍機から戻る液体の温度に基づいて太陽熱の集熱量を算出することを特徴とする。   Further, in the cooling system described above, the heat medium derived from the solar heat collector is further separated into a liquid and a gas, the gas is supplied to the absorption chiller as drive energy, and the liquid is supplied to the solar heat collector. A gas-liquid separator that returns to the refrigerator, and the controller calculates the amount of solar heat collected based on the temperature and pressure of the gas separated by the gas-liquid separator and the temperature of the liquid returned from the absorption refrigerator. It is characterized by.

また、上記に記載の冷却システムにおいて,さらに、日射量を計測する日射計を備え、上記制御装置は計測された太陽の日射量と時刻に基づいて太陽熱の集熱量を算出することを特徴とする。   Further, the cooling system described above further includes a pyranometer for measuring the amount of solar radiation, and the control device calculates the amount of solar heat collected based on the measured amount of solar radiation and time. .

本発明によれば、太陽熱をエネルギー源として熱媒体を冷却する冷却システムの稼動時の消費エネルギーコストを削減することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the energy consumption cost at the time of operation | movement of the cooling system which cools a thermal medium using solar heat as an energy source can be reduced.

本発明の第1の実施形態のシステム構成図である。It is a system configuration figure of a 1st embodiment of the present invention. 最適な設定値を求めるイメージ図である。It is an image figure which calculates | requires an optimal setting value. 制御テーブルの具体構成図である。It is a specific block diagram of a control table. 制御テーブルの作成方法フローチャートである。It is a creation method flowchart of a control table. 図4のシミュレーション計算のフローチャートである。It is a flowchart of the simulation calculation of FIG. 最適化制御方法を示した動作フローチャートである。It is the operation | movement flowchart which showed the optimization control method. 本発明の第2の実施形態のシステム構成図である。It is a system configuration figure of a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態のシステム構成図である。It is a system configuration figure of a 3rd embodiment of the present invention. 直達日射量から太陽熱集熱量を計算するフローチャートである。It is a flowchart which calculates the amount of solar heat collection from the amount of direct solar radiation.

以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態である冷却システムのシステム構成を示す図である。1は太陽熱集熱器で内部には熱媒体として水が流れ,下方の入口から導入された水が太陽熱で加熱され、上方の出口からは液体(温水)と気体(蒸気)の混合流体となって導出される。液体と気体の混合流体は、気液分離器2に流入して液体と気体に分離される。80はシステム全体の以下に説明する制御を実行する制御装置である。201は分離された気体の温度センサ、231はその圧力センサ、201は吸収式冷凍機(後述)の戻り液体の温度センサである。制御装置80では、温度センサ201,202,圧力センサ231の計測値に基づいて,上記太陽熱集熱器1での太陽熱の集熱量を算出する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of a cooling system according to the first embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes a solar heat collector, in which water flows as a heat medium, water introduced from the lower inlet is heated by solar heat, and a liquid mixture of liquid (hot water) and gas (steam) from the upper outlet. Is derived. The mixed fluid of liquid and gas flows into the gas-liquid separator 2 and is separated into liquid and gas. Reference numeral 80 denotes a control device that executes the control described below for the entire system. Reference numeral 201 denotes a temperature sensor of the separated gas, reference numeral 231 denotes a pressure sensor thereof, and reference numeral 201 denotes a temperature sensor of the return liquid of the absorption refrigerator (described later). In the control device 80, the amount of solar heat collected by the solar heat collector 1 is calculated based on the measured values of the temperature sensors 201 and 202 and the pressure sensor 231.

3は気液分離器2で分離した液体の水(熱媒体)を上記太陽熱集熱器1に送るポンプで,インバータ103によって駆動される。インバータ103の周波数を変更することで太陽熱集熱器1に流れる熱媒体の流量が制御される。太陽熱集熱器1に流れる熱媒体は,集熱量が大きいときは流量を大きくし,集熱量が小さいときは流量を小さくするよう効率良く熱量を取込むように制御される。   3 is a pump that sends liquid water (heat medium) separated by the gas-liquid separator 2 to the solar heat collector 1 and is driven by an inverter 103. The flow rate of the heat medium flowing through the solar heat collector 1 is controlled by changing the frequency of the inverter 103. The heat medium flowing through the solar heat collector 1 is controlled so as to efficiently take in the heat amount so that the flow rate is increased when the heat collection amount is large and the flow rate is decreased when the heat collection amount is small.

31,32,33は吸収式冷凍機であり、上記気液分離器2で分離された蒸気が駆動エネルギーとして利用される。4はガスで蒸気が作られるボイラ4で、吸収式冷凍機31,32,33で必要な蒸気量より,太陽熱で作られる蒸気量が少ないときに動作し,不足分の蒸気を作る。上記制御装置80で、太陽熱集熱器1の集熱に応じてボイラのガス量が制御される。   31, 32, and 33 are absorption refrigerators, and steam separated by the gas-liquid separator 2 is used as driving energy. 4 is a boiler 4 in which steam is produced with gas, which operates when the amount of steam produced by solar heat is less than the amount of steam required by the absorption chillers 31, 32, 33, and produces insufficient steam. In the control device 80, the gas amount of the boiler is controlled according to the heat collection of the solar heat collector 1.

10は複数並べて設置され,上記吸収式冷凍機31,32,33の冷却水を冷却する冷却塔であり,各冷却塔のファン10aの回転数がインバータ110によって変えられ、風量が変化して冷水の温度が制御される。21,22,23は,それぞれ上記吸収式冷凍機31,32,33に冷却水を送る冷却水ポンプで,各冷却水の流量を変更するインバータ121,122,123によって駆動される。   10 is a cooling tower that is installed side by side and cools the cooling water of the absorption chillers 31, 32, 33. The number of revolutions of the fan 10a of each cooling tower is changed by the inverter 110, and the amount of air is changed. The temperature is controlled. 21, 22, and 23 are cooling water pumps that send cooling water to the absorption chillers 31, 32, and 33, respectively, and are driven by inverters 121, 122, and 123 that change the flow rates of the cooling water.

41,42,43は、冷水槽(後述)からそれぞれ上記吸収式冷凍機31,32,33に冷水を送る冷水ポンプであり,各ポンプはそれぞれインバータ141,142,143によって冷水流量が制御される。   Reference numerals 41, 42, and 43 denote chilled water pumps that send chilled water from a chilled water tank (described later) to the absorption refrigerators 31, 32, and 33, respectively. .

50は上記吸収式冷凍機31,32,33で冷却された冷水が蓄えられる冷水槽である。この冷水槽50の冷水は、冷水二次ポンプ60により熱媒体である負荷70へ送られ,負荷70での冷熱の消費により加熱されて冷水槽50へ戻る。203,204はそれぞれ負荷70の入口と出口の温度センサで、221は流量センサである。上記温度センサ203,204と流量センサ221の計測値に基づいて、負荷70の冷却負荷を計算する。冷水二次ポンプ60には負荷に送る冷水の流量を変えるインバータ160が接続されている。   Reference numeral 50 denotes a cold water tank in which cold water cooled by the absorption refrigerators 31, 32, 33 is stored. The cold water in the cold water tank 50 is sent to the load 70 which is a heat medium by the cold water secondary pump 60, heated by the consumption of the cold heat in the load 70, and returned to the cold water tank 50. Reference numerals 203 and 204 denote temperature sensors at the inlet and outlet of the load 70, and 221 denotes a flow rate sensor. Based on the measurement values of the temperature sensors 203 and 204 and the flow rate sensor 221, the cooling load of the load 70 is calculated. Connected to the cold water secondary pump 60 is an inverter 160 that changes the flow rate of the cold water sent to the load.

インバータ160の周波数は、温度センサ203と温度センサ204の温度差が一定になるように冷水二次ポンプ60を回転制御する。また、インバータ141,142,143は、吸収式冷凍機31,32,33に送られる冷水の合計流量が,冷水二次ポンプ60で負荷70へ送る冷水の流量と同じになるように制御する。なお,インバータ141,142,143の周波数と吸収式冷凍機31,32,33に送られる冷水の流量とは、一定の関係(ほぼ比例関係)があるため,試運転の時にその関係を制御装置80内に求めておき,その関係で周波数を制御する。また,その時,インバータ141,142,143の周波数と冷水ポンプ41,42,43の消費電力との関係も制御装置80内に求めておく。   The frequency of the inverter 160 controls the rotation of the chilled water secondary pump 60 so that the temperature difference between the temperature sensor 203 and the temperature sensor 204 is constant. Further, the inverters 141, 142, and 143 control so that the total flow rate of cold water sent to the absorption chillers 31, 32, and 33 is the same as the flow rate of cold water sent to the load 70 by the cold water secondary pump 60. Since the frequency of the inverters 141, 142, 143 and the flow rate of the cold water sent to the absorption chillers 31, 32, 33 have a certain relationship (substantially proportional relationship), the relationship is controlled during the trial operation by the control device 80. The frequency is controlled according to the relationship. At that time, the relationship between the frequency of the inverters 141, 142, 143 and the power consumption of the chilled water pumps 41, 42, 43 is also obtained in the control device 80.

205は外気の温度を計測する温度センサであり,211は外気の湿度を計測する湿度センサである。温度センサ205と湿度センサ211の計測値に基いて、外気の湿球温度(外気条件)が算出される。なお,ここでは湿球温度で説明するが,湿球温度と比エンタルピは一定の関係があるため、湿球温度の代わりに比エンタルピを外気条件に用いてもよい。   205 is a temperature sensor that measures the temperature of the outside air, and 211 is a humidity sensor that measures the humidity of the outside air. Based on the measured values of the temperature sensor 205 and the humidity sensor 211, the wet bulb temperature (outside air condition) of the outside air is calculated. Although the wet bulb temperature will be described here, since the wet bulb temperature and the specific enthalpy have a fixed relationship, the specific enthalpy may be used for the outside air condition instead of the wet bulb temperature.

本実施形態は上記構成において、制御装置80内部に予め作成されたデータベース(制御テーブルまたは近似曲線等)80aの設定値80bを抽出して、システムの各部に供給して運転するようにしたものである。設定値は、システム全体の消費エネルギーが最も小さくなる値で構成されている。図2は設定値を求めるイメージを示した図である。外気湿球温度(Y軸),冷却負荷(X軸),太陽熱の集熱量(Z軸)が決まったら破線の交点の黒丸で示す設定値が決まり,その値で制御する。   In the above-described configuration, this embodiment is configured to extract a set value 80b of a database (control table, approximate curve, or the like) 80a created in advance in the control device 80, and supply it to each part of the system for operation. is there. The set value is configured with a value that minimizes the energy consumption of the entire system. FIG. 2 is a diagram showing an image for obtaining a set value. When the outside wet bulb temperature (Y-axis), cooling load (X-axis), and the amount of solar heat collected (Z-axis) are determined, the set values indicated by the black circles at the intersections of the broken lines are determined, and the values are controlled.

データベースとしての制御テーブル80aの設定値80bは、運転する吸収式冷凍機の台数,冷却塔ファン10aのインバータ周波数,各冷却水ポンプ21〜23のインバータ周波数の3種類であり、システムを制御する中間的な設定値ではなく、システムを直接的に制御できる最終的な設定値となっている。したがって、抽出された設定値は変換することなく直接インバータを制御することができる。図3は制御テーブル80aの具体構成を示した図である。制御テーブル80aは,入力条件として横軸に外気湿球温度・冷却負荷をとり,縦軸に太陽熱の集熱量をとってあり、その交点に上記した3種類の設定値が設けられている。   The set value 80b of the control table 80a as a database includes three types, that is, the number of absorption chillers to be operated, the inverter frequency of the cooling tower fan 10a, and the inverter frequencies of the cooling water pumps 21 to 23. This is not a typical setting value, but a final setting value that allows direct control of the system. Therefore, the inverter can be directly controlled without converting the extracted set value. FIG. 3 is a diagram showing a specific configuration of the control table 80a. The control table 80a has, as input conditions, the outside wet bulb temperature and cooling load on the horizontal axis and the amount of solar heat collected on the vertical axis, and the above-mentioned three kinds of set values are provided at the intersections.

上記設定値80bは、予め、後述するシミュレーション計算により、太陽熱集熱量・外気湿球温度(外気条件)・冷却負荷を変化させたときのシステム全体の消費電力とガス消費量を計算して、その消費量と単価からランニングコストが最小となる値が求められている。   The set value 80b is calculated in advance by calculating the power consumption and gas consumption of the entire system when the amount of solar heat collection, the outside wet bulb temperature (outside air conditions), and the cooling load are changed by simulation calculation described later. A value that minimizes running cost is required from consumption and unit price.

図6は上記制御テーブル80aの設定値80bに基いてシステム全体の最適化制御方法を示した動作フローチャートである。   FIG. 6 is an operation flowchart showing an optimization control method for the entire system based on the set value 80b of the control table 80a.

まず,稼動中のシステムについて、温度センサ201,202,203,204,205,流量センサ221,222,湿度センサ211,圧力センサ231の計測値を制御装置80に取得する(ステップ730)。次に,制御装置80で温度センサ201と温度センサ202と圧力センサ231と流量センサ222の計測値に基づいて太陽熱集熱器1の集熱量を計算する。温度センサ203と温度センサ204と流量センサ221の計測値により冷却負荷を計算し,温度センサ205と湿度センサ211の計測値により外気の湿球温度を計算する(ステップ731)。   First, the measured values of the temperature sensors 201, 202, 203, 204, 205, the flow sensors 221, 222, the humidity sensor 211, and the pressure sensor 231 are acquired by the control device 80 for the operating system (step 730). Next, the controller 80 calculates the amount of heat collected by the solar heat collector 1 based on the measured values of the temperature sensor 201, the temperature sensor 202, the pressure sensor 231, and the flow rate sensor 222. The cooling load is calculated from the measured values of the temperature sensor 203, the temperature sensor 204, and the flow sensor 221, and the wet bulb temperature of the outside air is calculated from the measured values of the temperature sensor 205 and the humidity sensor 211 (step 731).

次に,図3の制御テーブル80aを参照して,前記の太陽熱の集熱量,外気の湿球温度,及び冷却負荷に対応する吸収式冷凍機31,32,33の運転台数,冷却塔10のファン10aのインバータ110の周波数,冷却水ポンプ21,22,23のインバータ121,122,123の周波数の設定値80bを抽出する(ステップ732)。そして,抽出された設定値80bの前記の吸収式冷凍機31,32,33の運転台数,冷却塔10のファン10aのインバータ110の周波数,冷却水ポンプ21,22,23のインバータ121,122,123の周波数を各機器に送出してシステムを制御する(ステップ733)。   Next, referring to the control table 80a of FIG. 3, the number of operating the absorption refrigerators 31, 32, 33 corresponding to the amount of collected solar heat, the wet bulb temperature of the outside air, and the cooling load, the cooling tower 10 The set value 80b of the frequency of the inverter 110 of the fan 10a and the frequency of the inverters 121, 122, 123 of the cooling water pumps 21, 22, 23 is extracted (step 732). Then, the number of operating the absorption chillers 31, 32, 33 of the extracted set value 80b, the frequency of the inverter 110 of the fan 10a of the cooling tower 10, the inverters 121, 122, 122 of the cooling water pumps 21, 22, 23, The system controls the system by sending 123 frequencies to each device (step 733).

この制御により、システム全体はランニングコストが最小となる運転が実行される。   By this control, the entire system is operated with the minimum running cost.

なお,太陽熱の集熱量,外気の湿球温度,及び冷却負荷については,これまでの時系列データから予測値を作成して,それを用いてもよい。   In addition, about the amount of solar heat collection, the wet-bulb temperature of external air, and a cooling load, you may create and use a predicted value from the time series data until now.

次に、制御テーブル80aの生成方法を図4のフローチャートで説明する。制御テーブル80aの生成は、予めシステムの設計図などの、入力とその出力の仕様に基いて、図1に示すシステムとは別の装置(図示せず)によって行なわれる。   Next, a method for generating the control table 80a will be described with reference to the flowchart of FIG. The control table 80a is generated in advance by a device (not shown) different from the system shown in FIG. 1 based on the specifications of the input and its output, such as a design drawing of the system.

図4のフローチャートは図2の黒丸で示す一点,あるいは図3の交点となる一点の設定値を決めるフローチャートであり,繰り返し計算を行なうことによりすべての交点の設定値を決めていく。本実施態様では,評価関数としてランニングコストで説明するが,その他の評価関数を用いても良い。図4のフローチャートを一回実行することにより図3の制御テーブルの一交点が決まり,これを繰り返し実行することにより図3の制御テーブルのすべての交点を決める。   The flowchart of FIG. 4 is a flowchart for determining a set value of one point indicated by a black circle in FIG. 2 or an intersection point in FIG. 3, and the set values of all the intersection points are determined by repeated calculation. In this embodiment, the running cost is described as the evaluation function, but other evaluation functions may be used. By executing the flowchart of FIG. 4 once, one intersection of the control table of FIG. 3 is determined, and by repeating this, all the intersections of the control table of FIG. 3 are determined.

ステップ401では,図3の制御テーブルの決めたい一交点に対応する太陽熱の集熱量と、外気の湿球温度と、冷却負荷を入力する。ステップ402〜ステップ406を繰返すことにより,運転可能な吸収式冷凍機の運転台数,冷却塔10のインバータ110の周波数,冷却水ポンプ21,22,23のそれぞれのインバータ121,122,123の周波数の全ての組み合わせが順次設定され,すべての組み合わせの計算が終了したらステップ405からステップ407に移る。なお,インバータ110,121,122,123の周波数はある一定の刻み毎の値とする。   In step 401, the amount of solar heat collection, the wet bulb temperature of the outside air, and the cooling load corresponding to one intersection point to be determined in the control table of FIG. 3 are input. By repeating Step 402 to Step 406, the number of operating absorption refrigerators that can be operated, the frequency of the inverter 110 of the cooling tower 10, and the frequency of the inverters 121, 122, and 123 of the cooling water pumps 21, 22, and 23 can be obtained. All the combinations are sequentially set, and when calculation of all the combinations is completed, the process proceeds from step 405 to step 407. Note that the frequencies of the inverters 110, 121, 122, and 123 are set to values at certain constant intervals.

上記ステップ403では,太陽熱の集熱量,外気の湿球温度,冷却負荷,冷凍機の運転台数,冷却塔10のインバータ110の周波数,冷却水ポンプ21,22,23のインバータ121,122,123の周波数を入力とし,シミュレーション計算によりシステム全体の消費電力とガス消費量を計算する。このシミュレーション計算については後述する。   In step 403, the amount of solar heat collected, the temperature of the wet bulb of the outside air, the cooling load, the number of operating refrigerators, the frequency of the inverter 110 of the cooling tower 10, the frequency of the inverters 121, 122, 123 of the cooling water pumps 21, 22, 23 The frequency is input, and the power consumption and gas consumption of the entire system are calculated by simulation calculation. This simulation calculation will be described later.

ステップ404では,評価関数の計算と比較を行なう。まず,電力単価とガス単価を使用して評価関数であるランニングコストを計算する。次に評価関数の比較を行なう。前回の評価関数の値が記憶されていない場合(1回目の計算など)は,その時の冷凍機の運転台数とインバータ110,121,122,123の周波数の組み合わせと評価関数の値を記憶する。前回の評価関数の値が記憶されている場合(2回目以降)は,記憶されている前回の評価関数と比較して,今回計算した評価関数の値の方が小さい場合には,今回の冷凍機の運転台数とインバータ110,121,122,123の周波数の組み合わせと評価関数の値を更新して記憶し,大きい場合には前回の評価関数そのままにしておく。なお,前記処理において,機器の運転範囲等の機器の制約条件を満たした場合は記憶処理は行なわない。   In step 404, the evaluation function is calculated and compared. First, the running cost, which is an evaluation function, is calculated using the power unit price and the gas unit price. Next, the evaluation functions are compared. When the value of the previous evaluation function is not stored (first calculation, etc.), the combination of the number of operating refrigerators at that time, the frequency of the inverters 110, 121, 122, 123, and the value of the evaluation function are stored. If the value of the previous evaluation function is stored (from the second time on), if the value of the evaluation function calculated this time is smaller than the stored previous evaluation function, The combination of the number of operating machines and the frequency of the inverters 110, 121, 122, 123 and the value of the evaluation function are updated and stored. If the value is larger, the previous evaluation function is left as it is. In the above process, the storage process is not performed when the constraint conditions of the device such as the operation range of the device are satisfied.

すべての設定の計算が終了したら,ステップ407でステップ404で記憶された(評価関数を最も小さくする)冷凍機の運転台数と、インバータ110,121,122,123の周波数の組み合わせ(吸収式冷凍機の台数,冷却塔ファン10aのインバータ周波数,各冷却水ポンプのインバータ周波数の3種類)が設定値として、図3の制御テーブル80aの交点に記憶される。このようにして、システムの消費エネルギーが最小になる設定値80bが記憶される。   When calculation of all the settings is completed, the combination of the number of operating refrigerators stored in step 404 (minimizing the evaluation function) and the frequency of inverters 110, 121, 122, 123 (absorption refrigerator) in step 407 3 types, the inverter frequency of the cooling tower fan 10a, and the inverter frequency of each cooling water pump) are stored as set values at the intersection of the control table 80a of FIG. In this way, the set value 80b that minimizes the energy consumption of the system is stored.

上記は,ある値の刻み毎のすべてのケースについて評価関数の値を計算し,評価関数を最小とする最適な設定値の組み合わせを求めたが,最急降下法,準ニュートン法,逐次二次計画法等の最適化アルゴリズムを用いても良い。   In the above, the value of the evaluation function was calculated for every case of a certain value, and the optimal combination of setting values that minimizes the evaluation function was obtained. However, the steepest descent method, quasi-Newton method, sequential quadratic programming An optimization algorithm such as a method may be used.

図5は、図4のステップ403のシミュレーション計算を詳細に説明したフローチャートである。図5のシミュレーション計算では、消費電力とガス消費量を求め,電力とガスの単価を用いてランニングコストを計算する。次に図5のフローチャートの詳細な説明を行なう。   FIG. 5 is a flowchart illustrating in detail the simulation calculation in step 403 of FIG. In the simulation calculation of FIG. 5, the power consumption and gas consumption are obtained, and the running cost is calculated using the unit price of power and gas. Next, the detailed flowchart of FIG. 5 will be described.

ステップ501では,太陽熱の集熱量,外気の湿球温度,冷却負荷,冷凍機の運転台数,冷却塔10のインバータ110の周波数,冷却水ポンプ21,22,23のインバータ121,122,123の周波数を入力する。   In step 501, the amount of solar heat collected, the wet bulb temperature of the outside air, the cooling load, the number of operating refrigerators, the frequency of the inverter 110 of the cooling tower 10, the frequencies of the inverters 121, 122, 123 of the cooling water pumps 21, 22, 23 Enter.

ステップ502では、上記入力に基いて冷水ポンプの消費電力を計算する。すなわち、冷却負荷と冷凍機の運転台数から冷水ポンプ41,42,43の流量を求める。冷水ポンプ41,42,43の流量からインバータ141,142,143の周波数を求める。インバータ141,142,143の周波数から冷水ポンプ41,42,43の消費電力を求める。なお,インバータ周波数と流量,消費電力には一定の関係があるため試運転の時に求めておく。あるいは,ポンプの流量,圧力,電力がそれぞれインバータ周波数の1乗,2乗,3乗に比例する法則の(式1)、(式2)、(式3),ポンプの吐出圧力特性と流路の抵抗特性の釣合い(式4),ポンプの消費電力特性の(式5)を使って求めてもよい。   In step 502, the power consumption of the cold water pump is calculated based on the input. That is, the flow rates of the chilled water pumps 41, 42, and 43 are obtained from the cooling load and the number of operating refrigerators. The frequencies of the inverters 141, 142, and 143 are obtained from the flow rates of the cold water pumps 41, 42, and 43. The power consumption of the chilled water pumps 41, 42, and 43 is obtained from the frequencies of the inverters 141, 142, and 143. Since there is a fixed relationship between the inverter frequency, flow rate, and power consumption, it is obtained during trial operation. Or, (Formula 1), (Formula 2), (Formula 3), pump discharge pressure characteristics and flow path, where the flow rate, pressure and power of the pump are proportional to the 1st, 2nd and 3rd powers of the inverter frequency, respectively. It may be obtained by using the balance of resistance characteristics (Equation 4) and the power consumption characteristic of the pump (Equation 5).

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以下,ポンプのインバータ周波数,流量,消費電力等の計算では同様の方法で計算するため,説明を省略する。また,ファンについても同様の方法で計算するため,説明を省略する。   Hereinafter, the calculation of the inverter frequency, flow rate, power consumption, etc. of the pump is performed in the same manner, and the description is omitted. Also, since the fan is calculated in the same way, the description is omitted.

ステップ503では,冷却水ポンプの消費電力と冷却水流量を計算する。すなわち、冷凍機の運転台数とインバータ121,122,123の周波数から冷凍機31,32,33に流れる冷水の流量と冷却水ポンプの消費電力を計算する。   In step 503, the power consumption and cooling water flow rate of the cooling water pump are calculated. That is, the flow rate of cold water flowing through the refrigerators 31, 32, 33 and the power consumption of the cooling water pump are calculated from the number of operating refrigerators and the frequencies of the inverters 121, 122, 123.

ステップ504では,冷却水の往温度を設定する。ここで冷却水の往温度は冷却水の温度が低い方の温度(冷却塔から冷凍機に流れる冷却水の温度)で,高い方の温度を冷却水の還温度(冷凍機から冷却塔に戻る冷却水の温度)と呼ぶこととする。   In step 504, the forward temperature of the cooling water is set. Here, the forward temperature of the cooling water is the lower temperature of the cooling water (the temperature of the cooling water flowing from the cooling tower to the refrigerator), and the higher temperature is the return temperature of the cooling water (returning from the refrigerator to the cooling tower) The temperature of the cooling water).

ステップ505では、吸収式冷凍機31,32,33の蒸気消費量と消費電力,冷却水の還温度を求める。吸収式冷凍機31,32,33の蒸気消費量は,冷却水の往温度,冷却水流量,冷却負荷,冷却水往温度,冷却水流量で決まる。この関係式を予めサイクルシミュレーションで求めておいて,この関係式を利用して計算する。あるいは,吸収式冷凍機のメーカが関係式を公開している場合はその関係式を用いる。あるいは,実際に計測により関係式を求めておいてもよい。消費電力についてはほぼ一定のため,試運転の時に計測しておきその値を用いる。そして,熱収支から冷却水の還温度を求める。   In step 505, the steam consumption, power consumption, and cooling water return temperature of the absorption chillers 31, 32, and 33 are obtained. The steam consumption of the absorption chillers 31, 32, and 33 is determined by the coolant temperature, the coolant flow rate, the cooling load, the coolant temperature, and the coolant flow rate. This relational expression is obtained in advance by cycle simulation and is calculated using this relational expression. Or, if the manufacturer of the absorption chiller has released the relational expression, the relational expression is used. Alternatively, the relational expression may be actually obtained by measurement. Since power consumption is almost constant, it is measured during the trial run and used. Then, the return temperature of the cooling water is obtained from the heat balance.

ステップ506では冷却塔の消費電力と冷却水の往温度の計算を行なう。まず,インバータ110の周波数から冷却塔ファン10aの風量と消費電力を計算する。これらは一定の関係があるため試運転の時に求めておく。次にステップ505で計算された冷却水の還温度とステップ504で計算された冷却水の流量と外気の湿球温度と冷却塔ファン10aの風量から,冷却水の往温度を計算する。前記計算はエンタルピ基準総括容積伝熱係数を利用した冷却塔での交換熱量の計算の(式6)と熱量保存の法則の(式7)を用いて計算する。   In step 506, the power consumption of the cooling tower and the forward temperature of the cooling water are calculated. First, the air volume and power consumption of the cooling tower fan 10a are calculated from the frequency of the inverter 110. Since these have a certain relationship, they are obtained during trial operation. Next, the forward temperature of the cooling water is calculated from the return temperature of the cooling water calculated in step 505, the flow rate of the cooling water calculated in step 504, the wet bulb temperature of the outside air, and the air volume of the cooling tower fan 10a. The calculation is performed using (Equation 6) for calculating the exchange heat quantity in the cooling tower using the enthalpy standard overall volumetric heat transfer coefficient and (Equation 7) for the law of conservation of heat.

Figure 0005506460
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ステップの505,506は何回か繰り返し計算すると、冷却水の往温度,還温度が変わらなくなり収束するため,ステップ507で収束したらステップ508に移る。ステップ508では収束した状態でボイラ4でのガス消費量を計算する。ステップ505で計算された吸収式冷凍機で必要とする蒸気量と太陽熱の集熱量から生成できる蒸気量の差をとり,ボイラで生成する蒸気量を計算する。そしてその蒸気量を生成するのに必要なガス消費量を計算する。   If the steps 505 and 506 are repeatedly calculated several times, the flow temperature and return temperature of the cooling water converge and remain unchanged. If the flow converges at step 507, the flow proceeds to step 508. In step 508, the gas consumption amount in the boiler 4 is calculated in a converged state. The difference between the amount of steam necessary for the absorption refrigerator calculated in step 505 and the amount of steam that can be generated from the amount of solar heat collected is calculated, and the amount of steam generated by the boiler is calculated. Then, the gas consumption necessary to generate the steam amount is calculated.

ステップ509では,ポンプ3,5,冷水二次ポンプ60の消費電力を計算する。蒸気量からポンプ5でボイラに送る水の流量が計算できるため、その時のポンプ5のインバータ周波数と消費電力を計算する。また,太陽熱の集熱量から太陽熱集熱器1に送る水の流量が求まるため,その時のポンプ3の流量,インバータ周波数,電力を計算する。また,冷却負荷から冷水二次ポンプ60の流量が求まるため,その時のインバータ周波数と消費電力を計算する。ステップ510では,ステップ502から509で計算した消費電力とガス消費量のそれぞれを合計する。   In step 509, the power consumption of the pumps 3, 5 and the cold water secondary pump 60 is calculated. Since the flow rate of water sent to the boiler by the pump 5 can be calculated from the amount of steam, the inverter frequency and power consumption of the pump 5 at that time are calculated. Moreover, since the flow volume of the water sent to the solar heat collector 1 is obtained from the amount of collected solar heat, the flow volume, inverter frequency, and power of the pump 3 at that time are calculated. Further, since the flow rate of the chilled water secondary pump 60 is obtained from the cooling load, the inverter frequency and power consumption at that time are calculated. In step 510, the power consumption and gas consumption calculated in steps 502 to 509 are totaled.

以上の制御テーブル80aの生成方法によって、システム全体の消費電力とガス消費量が計算できる。   With the above generation method of the control table 80a, the power consumption and gas consumption of the entire system can be calculated.

上記のようにして、外気条件と太陽熱の集熱量と冷却負荷の状態に応じて,システム全体のランニングコスト(消費エネルギー)が最小になるような冷凍機運転台数と,インバータ周波数が制御テーブル80aに設定される。
(第2の実施形態)
図7は本発明の第2の実施形態のシステムの構成図である。ここでは第1の実施形態と異なる部分について述べる。太陽熱集熱器1には液体の熱媒体が流れる。液体の熱媒体としては,高圧の水あるいはオイル等が使用可能である。太陽熱集熱器1で熱媒体は太陽の熱で加熱される。熱媒体は太陽熱集熱器1の入口で190℃程度,出口で200℃程度である。
As described above, the number of operating refrigerators and the inverter frequency are minimized in the control table 80a in accordance with the outside air condition, the amount of solar heat collected and the state of the cooling load, so that the running cost (energy consumption) of the entire system is minimized. Is set.
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a configuration diagram of a system according to the second embodiment of this invention. Here, a different part from 1st Embodiment is described. A liquid heat medium flows through the solar heat collector 1. High-pressure water or oil can be used as the liquid heat medium. In the solar heat collector 1, the heat medium is heated by solar heat. The heat medium is about 190 ° C. at the inlet of the solar heat collector 1 and about 200 ° C. at the outlet.

加熱された熱媒体は、熱交換器7で水と熱交換する。熱交換器7で熱交換した水は180℃程度の蒸気となり,吸収式冷凍機31,32,33に送られる。太陽熱集熱器1での太陽熱の集熱量は、温度センサ206と温度センサ207と流量センサ222の計測値を基に計算される。   The heated heat medium exchanges heat with water in the heat exchanger 7. The water heat-exchanged by the heat exchanger 7 becomes steam at about 180 ° C. and is sent to the absorption chillers 31, 32, 33. The amount of solar heat collected by the solar heat collector 1 is calculated based on the measured values of the temperature sensor 206, the temperature sensor 207, and the flow rate sensor 222.

ポンプ6は太陽熱集熱器1に熱媒体を循環させるポンプで,インバータ106が接続されている。インバータ106の周波数を変更することで太陽熱集熱器1に流れる熱媒体の流量を変える。太陽熱集熱器1に流れる熱媒体は,集熱量が大きいときは流量を大きくし,集熱量が小さいときは流量を小さくする。   The pump 6 is a pump that circulates a heat medium in the solar heat collector 1 and is connected to an inverter 106. The flow rate of the heat medium flowing through the solar heat collector 1 is changed by changing the frequency of the inverter 106. The heat medium flowing through the solar heat collector 1 increases the flow rate when the amount of heat collection is large, and decreases the flow rate when the amount of heat collection is small.

負荷70の部分には実施形態1の冷水槽と二次ポンプがなく,冷水は往ヘッダー81を通って負荷に流れ,還ヘッダー82を通って吸収式冷凍機31,32,33へ戻ってくる。負荷の熱量は温度センサ208,209と流量センサ223の計測値を基に計算する。外気の湿球温度の検出方法と制御方法は第1の実施形態と同様である。   The portion of the load 70 does not have the cold water tank and the secondary pump of the first embodiment, and the cold water flows to the load through the forward header 81 and returns to the absorption chillers 31, 32, 33 through the return header 82. . The amount of heat of the load is calculated based on the measured values of the temperature sensors 208 and 209 and the flow rate sensor 223. The method for detecting and controlling the wet bulb temperature of the outside air is the same as that in the first embodiment.

本実施形態によれば、冷水槽と二次ポンプが無いので、構造を大幅に簡略化することができる。また、熱交換器7で太陽集熱器1の配管系とその他の配管系を分離して配管系の管理が独立してできるので、故障時のメンテナンスが容易となる。また、本実施形態での熱媒体は太陽熱集熱器1と熱交換器7のみ流通するので量が少なくて済む。さらに、太陽熱集熱器1での太陽熱の集熱量が、太陽熱集熱器1の配管系に配置されたセンサである温度センサ206と温度センサ207と流量センサ222計測値を基に計算されるので、システムの稼動開始直後から太陽熱の集熱量を検出でき、システム制御の立ち上がりを早めることができる。
(第3の実施形態)
図8は本発明の第3の実施形態のシステムの構成図である。ここでは第1の実施形態と異なる部分について述べる。
According to this embodiment, since there is no cold water tank and secondary pump, the structure can be greatly simplified. Further, since the heat exchanger 7 separates the piping system of the solar collector 1 from the other piping systems and can independently manage the piping system, maintenance at the time of failure is facilitated. Moreover, since only the solar heat collector 1 and the heat exchanger 7 are circulated in the present embodiment, the amount of heat medium is small. Further, the amount of solar heat collected by the solar heat collector 1 is calculated based on the measured values of the temperature sensor 206, the temperature sensor 207, and the flow rate sensor 222, which are sensors arranged in the piping system of the solar heat collector 1. The amount of solar heat collected can be detected immediately after the start of system operation, and the rise of system control can be accelerated.
(Third embodiment)
FIG. 8 is a configuration diagram of a system according to the third embodiment of this invention. Here, a different part from 1st Embodiment is described.

直達日射計250では,太陽の直達日射量(太陽の光球の範囲からのみの日射量、直射日光を測定したもの)を計測する。ここでは直達日射計で説明するが全天日射計で計測した全天日射量から直達日射量を推定してもよい。図9は直達日射量から太陽熱集熱量を計算するフローチャートである。   Direct solar radiation meter 250 measures the amount of direct solar radiation of the sun (measured from the amount of solar radiation and direct sunlight only from the range of the sun's photosphere). Here, the direct solar radiation meter will be described, but the direct solar radiation amount may be estimated from the total solar radiation amount measured by the global solar radiation meter. FIG. 9 is a flowchart for calculating the amount of solar heat collected from the amount of direct solar radiation.

まず、ステップ531で直達日射計250で計測された太陽の直達日射量と時刻,緯度,経度を制御装置80に入力する。時刻は運転台数,インバータ周波数を変える制御周期の時刻を入力する。次いでステップ532で、時刻,緯度,経度から太陽の位置を計算する。制御装置80では、太陽の位置,太陽の直達日射量,太陽熱集熱器1の特性から太陽熱集熱量を計算する。外気の湿球温度の検出、冷却負荷の検出およびシステムの動作制御は第1の実施形態と同様に行なう。   First, in step 531, the direct solar radiation amount and time, latitude, and longitude of the sun measured by the direct solar radiation meter 250 are input to the control device 80. For the time, enter the number of units in operation and the time of the control cycle to change the inverter frequency. Next, in step 532, the position of the sun is calculated from the time, latitude, and longitude. In the control device 80, the solar heat collection amount is calculated from the position of the sun, the direct solar radiation amount of the sun, and the characteristics of the solar heat collector 1. The detection of the outside air wet bulb temperature, the detection of the cooling load, and the operation control of the system are performed in the same manner as in the first embodiment.

本実施形態によれば、日射量から太陽熱集熱量を算出するので、日射量が変化した場合にも速やかに正確に太陽熱集熱量を把握することができ、日射量の変化に敏速・正確に対応して制御装置80によるシステム全体の制御を敏速に対応できる。   According to the present embodiment, the amount of solar heat collected is calculated from the amount of solar radiation, so even if the amount of solar radiation changes, the amount of solar heat collected can be quickly and accurately grasped, and the change in the amount of solar radiation can be promptly and accurately handled. Thus, the control of the entire system by the control device 80 can be promptly handled.

1…太陽熱集熱器、2…気液分離機、4…ボイラ、10…冷却塔、10a…冷却塔のファン、21〜23…冷却水ポンプ、31〜33…吸収式冷凍機、70…冷却負荷、80…制御装置、80a…制御テーブル、80b…設定値、110…ファンのインバータ、121〜123…冷却水ポンプのインバータ、201…分離された気体の温度センサ、202…吸収式冷凍機から戻る液体の温度センサ、231…分離された気体の圧力センサ、201、202、222、231…集熱量検出手段、205、211…外気条件検出手段、203、204、221…負荷検出手段、250…日射計。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solar collector, 2 ... Gas-liquid separator, 4 ... Boiler, 10 ... Cooling tower, 10a ... Cooling tower fan, 21-23 ... Cooling water pump, 31-33 ... Absorption type refrigerator, 70 ... Cooling Load, 80 ... control device, 80a ... control table, 80b ... set value, 110 ... fan inverter, 121-123 ... cooling water pump inverter, 201 ... isolated gas temperature sensor, 202 ... absorption refrigerator Returning liquid temperature sensor, 231... Separated gas pressure sensor, 201, 202, 222, 231... Heat collection amount detection means, 205, 211 ... Outside air condition detection means, 203, 204, 221 ... Load detection means, 250. Pyranometer.

Claims (7)

熱媒体負荷を冷却する冷却システムにおいて,
太陽の熱エネルギーを集熱する太陽熱集熱器と、
太陽熱集熱器で集熱した熱を駆動エネルギーとする吸収式冷凍機と、
上記吸収式冷凍機への冷却水を冷却する冷却塔と、
外気の比エンタルピあるいは外気の湿球温度の外気条件を検出する外気条件検出手段と、
上記太陽熱集熱器の集熱量を検出する集熱量検出手段と、
熱媒体の冷却負荷する検出する負荷検出手段と、
インバータで駆動される冷却水ポンプまたはインバータで駆動される冷却塔のファンと、
上記各部を制御する制御装置と、
外気条件、太陽光集熱器の集熱量、冷却負荷のパラメータの値から、前記冷却水ポンプまたは前記冷却塔のインバータ周波数、または、前記吸収式冷凍機の台数の少なくとも1つの設定値を抽出する制御テーブルが記憶されたデータベースを備え、
上記で検出された外気条件、太陽熱集熱器の集熱量冷却負荷に応じて、前記データベースから上記各インバータの周波数または前記吸収式冷凍機の運転台数の設定値を抽出し、この設定値によって上記各インバータの動作または前記吸収式冷凍機の運転、停止を制御することを特徴とする冷却システム。
In the cooling system for cooling the heat medium load,
A solar collector that collects solar thermal energy;
An absorption refrigerator that uses the heat collected by the solar heat collector as drive energy;
A cooling tower for cooling the cooling water to the absorption refrigerator,
An outside air condition detecting means for detecting an outside air condition such as a specific enthalpy of outside air or a wet bulb temperature of outside air;
A heat collection amount detecting means for detecting a heat collection amount of the solar heat collector;
A load detecting means for detecting the cooling load of the heat medium;
A cooling water pump driven by an inverter or a cooling tower fan driven by an inverter;
A control device for controlling each of the above-mentioned parts ;
Extracting at least one set value of the inverter frequency of the cooling water pump or the cooling tower or the number of the absorption chillers from the outside air conditions, the amount of collected heat of the solar collector, and the parameter value of the cooling load It has a database that stores control tables,
The detected ambient conditions above, collecting heat of solar heat collector, in accordance with the cooling load, extracts the set value of each inverter frequency or the number of operating units of the absorption chiller from the database, this setting value A cooling system for controlling the operation of each of the inverters or the operation / stop of the absorption refrigerator.
請求項1に記載の冷却システムにおいて,
上記データベースは制御テーブルであり,上記制御テーブルはシミュレーションを用いて外気条件、太陽熱集熱集量、冷却負荷の制御目標値を変更して繰り返し計算し,システム全体の消費エネルギーが最も小さくなる上記各インバータの周波数または前記吸収式冷凍機の運転台数が設定値として設けられていること特徴とする冷却システム。
The cooling system according to claim 1,
The database is a control table, and the control table is repeatedly calculated by changing the control target value of the outside air condition, the solar heat collection amount, and the cooling load by using a simulation, and each of the above-mentioned respective systems has the smallest energy consumption. cooling system, wherein a number of operating inverters of the frequency or the absorption refrigerator is provided as a setting value.
請求項2に記載の冷却システムにおいて、The cooling system according to claim 2, wherein
前記シミュレーションは、サイクルシミュレーションで求めた蒸気消費量の関係式、あるいは吸収式冷凍機の蒸気消費量の関係式を基に吸収式冷凍機の蒸気消費量を計算するステップを備えたシミュレーションであることを特徴とする冷却システム。The simulation is a simulation including a step of calculating the steam consumption of the absorption refrigeration machine based on the relational expression of the steam consumption obtained by the cycle simulation or the relational expression of the steam consumption of the absorption chiller. A cooling system featuring.
請求項2または3に記載の冷却システムにおいて、The cooling system according to claim 2 or 3,
前記シミュレーションは、少なくとも冷却水ポンプに入力される電力の周波数から冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力を計算するステップを備えたシミュレーションであることを特徴とする冷却システム。The said simulation is a simulation provided with the step which calculates the cooling water flow volume and the power consumption of a cooling water pump from the frequency of the electric power input into a cooling water pump at least.
請求項2〜4の何れかに記載の冷却システムにおいて、In the cooling system in any one of Claims 2-4,
前記シミュレーションは、冷却塔のファンに入力される電力の周波数から風量と消費電力を計算し、外気条件と前記風量と冷却水の流量と冷却水還温度から冷却水往温度を計算するステップを備えたシミュレーションであることを特徴とする冷却システム。The simulation includes a step of calculating an air volume and power consumption from a frequency of electric power input to a fan of the cooling tower, and calculating a cooling water feed temperature from an outside air condition, the air volume, a cooling water flow rate, and a cooling water return temperature. Cooling system characterized by a simulation.
請求項1〜5の何れかに記載の冷却システムにおいて、
さらに、太陽熱集熱器から導出される熱媒体を液体と気体に分離し、気体を上記吸収式冷凍機に駆動エネルギーとして供給すると共に液体を上記太陽熱集熱器に戻す気液分離器を備え、上記制御装置は上記気液分離器で分離された気体の温度と圧力及び上記吸収式冷凍機から戻る液体の温度に基づいて太陽熱の集熱量を算出することを特徴とする冷却システム。
In the cooling system in any one of Claims 1-5,
Furthermore, a gas-liquid separator that separates the heat medium derived from the solar heat collector into liquid and gas, supplies the gas as driving energy to the absorption chiller, and returns the liquid to the solar heat collector, The said control apparatus calculates the amount of solar heat collection based on the temperature and pressure of the gas isolate | separated by the said gas-liquid separator, and the temperature of the liquid which returns from the said absorption refrigeration machine, The cooling system characterized by the above-mentioned.
請求項1〜5の何れかに記載の冷却システムにおいて、
さらに、日射量を計測する日射計を備え、上記制御装置は計測された太陽の日射量と時刻に基づいて太陽熱の集熱量を算出することを特徴とする冷却システム。
In the cooling system in any one of Claims 1-5,
The cooling system further comprises a pyranometer for measuring the amount of solar radiation, and the control device calculates a solar heat collection amount based on the measured amount of solar radiation and time.
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