JP5777929B2 - 冷熱源装置の運転制御システム - Google Patents
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- F28C2001/006—Systems comprising cooling towers, e.g. for recooling a cooling medium
Description
L…冷水流量(L/min)
σ…水の密度(kg/m3)
T1in…高温側冷凍機の入口冷水温度(℃)
T2out…低温側冷凍機の出口冷水温度(℃)
Cp…水の比熱(kg/kg・K)
60…周波数60(Hz)の場合
RTcap1…高温側冷凍機の設定冷凍能力(kW)
RTcap2…低温側冷凍機の設定冷凍能力(kW)を示す。
Q…冷凍負荷比(%)
σ…水の密度(kg/m3)
ΔTsp…T1in−T2outの設定値であり、冷熱源装置の運転時に設定されて制御装置に予め格納される(K)。
60…周波数60(Hz)の場合
Lcap…定格冷水流量(L/min)
また、外気湿球温度TWBは、外気温度Taと外気湿度RHから公知の式を用いて算出される。
また、冷水ポンプ3、冷却水ポンプ4,5、及び冷却塔ファン21a,21bの消費電力は、周波数をfとし、これらの機器を駆動する駆動モータの定格消費電力(周波数が50Hz又は60Hzでの消費電力)をW0とすると、次式(4)で計算することができる。
次に、求めた各機器の消費電力からCOPを次式(5)により計算する。
W1…高温側冷凍機の消費電力(kW)
W2…低温側冷凍機の消費電力(kW)
Wcp…冷水ポンプの消費電力(kW)
Wcwp1…高温側の冷却水ポンプの消費電力(kW)
Wcwp2…低温側の冷却水ポンプの消費電力(kW)
Wfan1…高温側の冷却塔ファンの消費電力(kW)
Wfan2…低温側の冷却塔ファンの消費電力(kW)
そして、COPが最大になるまで、負荷分配比を変更して演算を繰り返す。これにより、高温側と低温側の冷却水ポンプ4、5の流量比及び冷却塔ファン21a,21bの風量比を或る数値で固定したときに冷熱源装置のCOPが最大になる最適負荷分配比が決まる(ステップ4)。
また、冷凍負荷比Q(%)が10%で湿球温度が10℃のときには、COPが最大になる高温側の冷却塔ファン21aの風量比率は0%(ゼロ)になる。これは、冷凍負荷が小さく、高温側の冷凍機1を停止し、その冷凍機1に供給する冷却水を製造する冷却塔ファン21aが停止していることを示している。
Claims (7)
- 外部負荷装置に冷水を供給する冷水配管にヒートポンプ式の冷凍機を複数台直列に配設して成り、前記外部負荷装置から還流される冷水を前記冷凍機の蒸発器で冷却して再び外部負荷装置に供給する冷水ポンプと、前記冷凍機の凝縮器に冷却水配管を介して冷却水を供給する冷却水ポンプと、前記冷却水を外気で冷却する冷却塔ファンを有する冷却塔と、を備えた冷熱源装置の運転制御システムにおいて、
前記複数の冷凍機ごとに前記冷却水ポンプ及び冷却塔ファンを有する場合であって、
前記運転制御システムは、
前記冷却塔ファンで前記冷却塔内に取り込む外気の湿球温度と、前記複数台の各冷凍機の設定冷凍能力の合計値に対する実際の冷凍負荷を表す冷凍負荷比と、前記冷水の定格冷水流量に対する実際の冷水流量を表す冷水流量比とを取得する取得手段と、
前記取得した外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比の条件下において、各冷凍機の冷却水ポンプの流量比、冷却塔ファンの風量比、及び前記各冷凍機に前記冷凍負荷比を分配する負荷分配比を変数として任意の負荷分配比を入力し冷熱源装置全体のCOPを演算し、前記冷熱源装置全体のCOPが最大になるための最適流量比、最適風量比、及び最適負荷分配比をシミュレートするシミュレータと、
前記冷水流量比に基づいて前記各冷凍機の冷水ポンプを制御すると共に、前記シミュレータで得られた最適負荷配分比に基づいて前記各冷凍機の出口冷水温度を制御し、前記最適流量比、最適風量比に基づいて前記各冷却塔の冷却水ポンプと冷却塔ファンを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする冷熱源装置の運転制御システム。 - 前記シミュレータには、前記冷凍負荷比と前記外気湿球温度に応じて前記COPが最大になる最適負荷分配比もしくは前記各冷凍機の出口冷水温度、最適流量比、最適風量比の制御テーブルが格納されており、前記取得手段によって取得された前記冷凍負荷比と前記外気湿球温度が前記シミュレータに入力されると、前記シミュレータは前記制御テーブルから前記最適負荷分配比、最適流量比、最適風量比を選択することを特徴とする請求項1の冷熱源装置の運転制御システム。
- 前記運転制御システムは、
前記冷水ポンプの回転数を可変する第1のインバータと、
前記冷却水ポンプの回転数を可変する第2のインバータと、
前記冷却塔ファンの回転数を可変する第3のインバータと、を備え、
前記制御手段は、前記冷水流量比、前記最適流量比、前記風量比をインバータ周波数に換算して前記第1から第3のインバータに出力することにより、前記冷水ポンプ、前記冷却水ポンプ、前記冷却塔ファンの回転数をインバータ制御することを特徴とする請求項1又は2の冷熱源装置の運転制御システム。 - 前記制御手段は、前記複数台の冷凍機のうち前記シミュレータによって前記最適負荷分配比の割り当てが0%になった冷凍機については運転を停止すると共に、停止した冷凍機に対応する冷却水ポンプ及び冷却塔ファンを停止することを特徴とする請求項1〜3の何れか1の冷熱源装置の運転制御システム。
- 外部負荷装置に冷水を供給する冷水配管にヒートポンプ式の冷凍機を複数台直列に配設して成り、前記外部負荷装置から還流される冷水を前記冷凍機の蒸発器で冷却して再び外部負荷装置に供給する冷水ポンプと、前記冷凍機の凝縮器に冷却水配管を介して冷却水を供給する冷却水ポンプと、前記冷却水を外気で冷却する冷却塔ファンを有する冷却塔と、を備えた冷熱源装置の運転制御システムにおいて、
前記複数の冷凍機ついて少なくとも1台の冷却塔を有し、該冷却塔の冷却塔ファンで冷却した冷却水を前記複数の冷凍機に各冷却水ポンプで分配する場合であって、
前記運転制御システムは、
前記冷却塔ファンで前記冷却塔内に取り込む外気の湿球温度と、前記複数台の各冷凍機の設定冷凍能力の合計値に対する実際の冷凍負荷を表す冷凍負荷比と、前記冷水の定格冷水流量に対する実際の冷水流量を表す冷水流量比とを取得する取得手段と、
前記取得した外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比の条件下において、前記冷却塔ファンの風量、前記各冷凍機の冷却水ポンプの流量比、及び前記各冷凍機に前記冷凍負荷比を分配する負荷分配比を変数として任意の負荷分配比を入力し冷熱源装置全体のCOPを演算し、前記冷熱源装置全体のCOPが最大になるための最適風量、最適流量比、及び最適負荷分配比をシミュレートするシミュレータと、
前記冷水流量比に基づいて前記各冷凍機の冷水ポンプを制御すると共に、前記シミュレータで得られた最適負荷配分比に基づいて前記各冷凍機の出口冷水温度を制御し、前記最適風量及び最適流量比に基づいて前記冷却塔ファン及び冷却水ポンプを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする冷熱源装置の運転制御システム。 - 外部負荷装置に冷水を供給する冷水配管にヒートポンプ式の冷凍機を複数台直列に配設して成り、前記外部負荷装置から還流される冷水を前記冷凍機の蒸発器で冷却して再び外部負荷装置に供給する冷水ポンプと、前記冷凍機の凝縮器に冷却水配管を介して冷却水を供給する冷却水ポンプと、前記冷却水を外気で冷却する冷却塔ファンを有する冷却塔と、を備えた冷熱源装置の運転制御システムにおいて、
前記複数の冷凍機ついて少なくとも1台の冷却塔を有し、該冷却塔の冷却塔ファンで冷却した冷却水を1台の冷却水ポンプで前記複数の冷凍機の高温側冷凍機から低温側冷凍機に順次供給する場合であって、
前記運転制御システムは、
前記冷却塔ファンで前記冷却塔内に取り込む外気の湿球温度と、前記複数台の各冷凍機の設定冷凍能力の合計値に対する実際の冷凍負荷を表す冷凍負荷比と、前記冷水の定格冷水流量に対する実際の冷水流量を表す冷水流量比とを取得する取得手段と、
前記取得した外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比の条件下において、前記冷却塔ファンの風量、前記各冷凍機の冷却水ポンプの流量、及び前記各冷凍機に前記冷凍負荷比を分配する負荷分配比を変数として任意の負荷分配比を入力し冷熱源装置全体のCOPを演算し、前記冷熱源装置全体のCOPが最大になるための最適負荷分配比をシミュレートするシミュレータと、
前記冷水流量比に基づいて前記各冷凍機の冷水ポンプを制御すると共に、前記シミュレータで得られた最適負荷配分比に基づいて前記各冷凍機の出口冷水温度を制御し、前記最適風量及び最適流量に基づいて前記冷却塔ファン及び冷却水ポンプを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする冷熱源装置の運転制御システム。 - 前記運転制御システムは、
前記冷凍機をバイパスするバイパス配管と、
前記バイパス配管を開閉する開閉弁と、を備え、
前記制御手段は、運転を停止した冷凍機のバイパス配管の開閉弁を開成することを特徴とする請求項1、5、6の何れか1の冷熱源装置の運転制御システム。
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