JP5787792B2 - 熱源システムの台数制御装置及びその方法並びに熱源システム - Google Patents

熱源システムの台数制御装置及びその方法並びに熱源システム Download PDF

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Description

本発明は、熱源システムの台数制御装置及びその方法並びに熱源システムに関するものである。
複数の熱源機を備える熱源システムにおける熱源機の台数制御方法として、例えば、特許文献１に開示される方法が知られている。特許文献１には、個々のインバータ駆動ターボ熱源機における成績係数（ＣＯＰ）が所定値以上となる負荷率範囲をそれぞれ決定し、個々のインバータ駆動の熱源機の負荷率が決定した負荷率範囲に収まるようにインバータを制御することが開示されている。
特開２００５−１１４２９５号公報
上記のように、予め設定した負荷率範囲を用いて熱源機の台数制御を行う場合には、以下のような台数制御が考えられる。
例えば、運転中の熱源機の負荷率が負荷率範囲の上限値を超えた場合に熱源機を増段し、熱源機の負荷率が負荷率の下限値を下回った場合に熱源機を減段させる。
しかしながら、この方法では、熱源機の発停が頻繁に繰り返される可能性がある。例えば、図７に示すように、負荷率範囲の上限値が８０％、下限値が６０％に設定されていた場合、２台の熱源機Ａ、Ｂの負荷が４５％であり、負荷率範囲の下限値６０％を下回るために１台減段した場合、減段後には、１台の熱源機Ａの負荷率が９０％となり、負荷率範囲の上限値８０％を超えてしまう。これにより、熱源機の増段が行われることとなり、熱源機の減段と増段とが繰り返し発生してしまう。
また、他の台数制御の方法として、例えば、運転中の熱源機の台数に１台増段したときの各熱源機の負荷率が負荷率範囲の下限値を超えていた場合に１台増段し、運転中の熱源機の台数を１台減段したときの各熱源機の負荷率が負荷率範囲の上限値以内の場合に１台減段する方法が考えられる。
しかしながら、この方法でも、熱源機の発停が頻繁に繰り返される可能性がある。例えば、図８に示すように、負荷率範囲の上限値が６０％、下限値が２０％に設定されていた場合、２台の熱源機Ａ、Ｂの冷凍負荷が２５％であった場合、１台減段した場合の熱源機負荷は５０％であるため、減段の条件を満たすとして１台減段される。１台減段後において、熱源機Ａの負荷率は５０％となり、今度は、１台増段した場合の熱源機負荷が２５％となるため、増段の条件を満たすこととなり、１台増段される。これにより、熱源機の減段と増段とが繰り返し発生してしまう。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、熱源機の発停が頻繁に繰り返されることを防止することのできる熱源システムの台数制御装置及びその方法並びに熱源システムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、複数の熱源機を備える熱源システムに適用され、各前記熱源機に対して起動指令及び停止指令を出力することにより、前記熱源機の台数制御を行う熱源システムの台数制御装置であって、熱源機を増段させるときの基本条件が前記熱源機の冷凍負荷と要求冷凍負荷との関係で規定されている増段基本条件、及び、熱源機を減段させるときの基本条件が、前記熱源機の冷凍負荷と要求冷凍負荷との関係で規定されている減段基本条件とが格納されている記憶手段と、前記増段基本条件を満たす場合に、現在の運転台数を１台増段した際に前記減段基本条件を満たすか否かを判定し、前記減段基本条件を満たさないと判定した場合に、前記熱源機を１台起動させる起動指示手段と、前記減段基本条件を満たす場合に、現在の運転台数を１台減段した際に前記増段基本条件を満たすか否かを判定し、前記増段基本条件を満たさないと判定した場合に、前記熱源機を１台停止させる停止指示手段とを具備する熱源システムの台数制御装置を提供する。
本発明によれば、現在の運転状態が増段基本条件を満たしていると判断した場合に、この判定に従って実際に増段を行う場合を想定し、この状態で減段基本条件を満たさないことを確認してから増段の最終的な判断を行う。また、同様に、現在の運転状態が減段基本条件を満たしていると判断した場合に、この判定に従って実際に減段を行う場合を想定し、この状態で増段基本条件を満たさないことを確認してから減段の最終的な判断を行う。これにより、減段と増段とが頻繁に繰り返されることを抑制することができる。
上記熱源システムの台数制御装置において、前記起動指示手段は、要求冷凍負荷が、運転中の各前記熱源機を予め設定されている負荷率範囲の上限値で運転させたときの第１冷凍負荷よりも大きい場合に前記増段基本条件を満たすと判断することとしてもよい。
上記熱源システムの台数制御装置において、前記停止指示手段は、要求冷凍負荷が、運転中の各前記熱源機を予め設定されている負荷率範囲の下限値で運転させたときの第２冷凍負荷よりも小さい場合に前記減段基本条件を満たすと判断することとしてもよい。
上記熱源システムの台数制御装置において、前記起動指示手段は、現在の運転台数を１台増段した際に、前記減段基本条件を満たしていない状態が予め設定されている所定期間維持されたか否かを判定し、該条件を満たしていない状態が前記所定時間維持された場合に、前記熱源機を１台起動させることとしてもよい。
このように所定期間における運転状態を考慮して増段の最終決定をすることにより、ノイズの影響を回避でき、増段の誤判断を低減することができる。
上記熱源システムの台数制御装置において、前記停止指示手段は、現在の運転台数を１台減段した際に、前記増段基本条件を満たしていない状態が予め設定されている所定期間維持されたか否かを判定し、該条件を満たしていない状態が前記所定時間維持された場合に、前記熱源機を１台停止させることとしてもよい。
このように所定期間維持されたか否かを判定することで、ノイズの影響を回避でき、減段の誤判断を低減することができる。
上記熱源システムの台数制御装置において、前記要求冷凍負荷は、予め設定された所定時間における前記要求冷凍負荷を平準化した値であってもよい。
このように、所定期間における平準値を用いることで、ノイズの影響を回避でき、増段や減段の誤判断を低減することができる。
上記熱源システムの台数制御装置において、前記起動指示手段は、前記負荷率範囲の上限値以上に設定された強制増段負荷率を保有しており、前記熱源機の負荷率が前記強制増段負荷率以上である場合に前記熱源機を強制的に１台起動させてもよい。
このように強制負荷率を設定しておき、熱源機負荷率が強制増段負荷率に達した場合には強制的に増段を行うので、より確実に要求負荷を満足する運転を行うことが可能となる。
上記熱源システムの台数制御装置において、前記起動指示手段は、前記負荷率範囲の下限値以下に設定された強制減段負荷率を保有しており、前記熱源機の負荷率が前記強制減段負荷率以下である場合に、前記熱源機を強制的に１台停止させることとしてもよい。
このように強制減段負荷率を設定しておき、熱源機負荷率が強制減段負荷率に達した場合には強制的に減段を行うので、より適切な状態で各熱源機を運転させることができる。
本発明は、複数の熱源機と、上記のいずれかに記載の熱源システムの台数制御装置とを備える熱源システムを提供する。
本発明は、複数の熱源機を備える熱源システムに適用され、各前記熱源機に対して起動指令及び停止指令を出力することにより、前記熱源機の台数制御を行う熱源システムの台数制御方法であって、熱源機を増段させるときの基本条件が前記熱源機の冷凍負荷と要求冷凍負荷との関係で規定されている増段基本条件、及び、熱源機を減段させるときの基本条件が、前記熱源機の冷凍負荷と要求冷凍負荷との関係で規定されている減段基本条件とを予め記憶させておき、前記増段基本条件を満たす場合に、現在の運転台数を１台増段した際に前記減段基本条件を満たすか否かを判定し、前記減段基本条件を満たさないと判定した場合に、前記熱源機を１台起動させる起動指示過程と、前記減段基本条件を満たす場合に、現在の運転台数を１台減段した際に前記増段基本条件を満たすか否かを判定し、前記増段基本条件を満たさないと判定した場合に、前記熱源機を１台停止させる停止指示過程とを具備する熱源システムの台数制御方法を提供する。
本発明によれば、熱源機の発停が頻繁に繰り返されることを防止することができるという効果を奏する。
本発明の第１実施形態に係る熱源システムの構成を概略的に示した図である。 図１の熱源機にターボ熱源機を適用した場合の詳細構成を示した図である。 図１に示した熱源システムの制御系の構成を概略的に示した図である。 本発明の第１実施形態に係る上位制御装置が備える台数制御に関する機能を主に示した機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る台数制御方法の手順を示したフローチャートである。 １００％負荷で運転している場合でも増段が適切に行えない場合を例示した図である。 従来の台数制御の問題点について説明するための図である。 従来の台数制御の問題点について説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係る台数制御方法の手順を示したフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る台数制御方法の手順を示したフローチャートである。
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る熱源システムの台数制御装置及びその方法並びに熱源システムについて、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る熱源システム１の構成を概略的に示した図である。熱源システム１は、例えば、空調機や給湯機、工場設備等の外部負荷３に対して供給する冷水（熱媒）に対して冷熱を与える複数の熱源機１１ａ、１１ｂ、１１ｃを備えている。図１では、３台の熱源機１１ａ、１１ｂ、１１ｃが設置されている場合について例示しているが、熱源機の設置台数については任意に決定することができる。
冷水流れからみた各熱源機１１ａ、１１ｂ、１１ｃの上流側には、それぞれ、冷水を圧送する冷水ポンプ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが設置されている。これら冷水ポンプ１２ａ、１２ｂ、１２ｃによって、リターンヘッダ１４からの冷水が各熱源機１１ａ、１１ｂ、１１ｃへと送られる。各冷水ポンプ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、インバータモータ（図示略）によって駆動されるようになっており、これにより、回転数を可変とすることで可変流量制御される。
サプライヘッダ１３には、各熱源機１１ａ、１１ｂ、１１ｃにおいて得られた冷水が集められるようになっている。サプライヘッダ１３に集められた冷水は、外部負荷３に供給される。外部負荷３にて空調等に供されて温度が変化した冷水は、リターンヘッダ１４に送られる。冷水は、リターンヘッダ１４において分岐され、各熱源機１１ａ、１１ｂ、１１ｃに送られる。
また、サプライヘッダ１３とリターンヘッダ１４との間にはバイパス配管１８が設けられている。バイパス配管１８に設けられたバイパス弁１９の開度を調整することにより、外部負荷３へ供給する冷水量を調整することができる。
図２には、熱源機１１ａ、１１ｂ、１１ｃにターボ冷凍機を適用した場合の詳細構成が示されている。同図では、理解の容易のため、３台並列に設けられた熱源機のうち、一つの熱源機１１ａのみが示されている。
熱源機１１ａは、２段圧縮２段膨張サブクールサイクルを実現する構成となっている。このターボ冷凍機は、冷媒を圧縮するターボ圧縮機３１と、ターボ圧縮機３１によって圧縮された高温高圧のガス冷媒を凝縮する凝縮器３２と、凝縮器３２にて凝縮された液冷媒に対して過冷却を与えるサブクーラ３３と、サブクーラ３３からの液冷媒を膨張させる高圧膨張弁３４と、高圧膨張弁３４に接続されるとともにターボ圧縮機３１の中間段および低圧膨張弁３５に接続される中間冷却器３７と、低圧膨張弁３５によって膨張させられた液冷媒を蒸発させる蒸発器３６とを備えている。
ターボ圧縮機３１は、遠心式の２段圧縮機であり、インバータ３８によって回転数制御された電動モータ３９によって駆動されている。インバータ３８は、熱源機制御装置１０ａによってその出力が制御されている。ターボ圧縮機３１の冷媒吸入口には、吸入冷媒流量を制御するインレットガイドベーン（以下「ＩＧＶ」という。）４０が設けられており、ターボ熱源機１１ａの容量制御が可能となっている。
凝縮器３２には、凝縮冷媒圧力Ｐｃを計測するための圧力センサ５１が設けられている。圧力センサ５１の出力は、熱源機制御装置１０ａに送信される。
サブクーラ３３は、凝縮器３２の冷媒流れ下流側に、凝縮された冷媒に対して過冷却を与えるように設けられている。サブクーラ３３の冷媒流れ下流側直後には、過冷却後の冷媒温度Ｔｓを計測する温度センサ５２が設けられている。
凝縮器３２及びサブクーラ３３には、これらを冷却するための冷却伝熱管４１が挿通されている。冷却水流量Ｆ２は流量計５４により、冷却水出口温度Ｔｃｏｕｔは温度センサ５５により、冷却水入口温度Ｔｃｉｎは温度センサ５６により計測されるようになっている。冷却水は、図示しない冷却塔において外部へと排熱された後に、再び凝縮器３２及びサブクーラ３３へと導かれるようになっている。
中間冷却器３７には、中間圧力Ｐｍを計測するための圧力センサ５７が設けられている。蒸発器３６には、蒸発圧力Ｐｅを計測するための圧力センサ５８が設けられている。蒸発器３６において吸熱されることによって定格温度（例えば７℃）の冷水が得られる。蒸発器３６には、外部負荷３（図１参照）へ供給される冷水を冷却するための冷水伝熱管４２が挿通されている。冷水流量Ｆ１は流量計５９により、冷水出口温度Ｔｏｕｔは温度センサ６０により、冷水入口温度Ｔｉｎは温度センサ６１により計測されるようになっている。
凝縮器３２の気相部と蒸発器３６の気相部との間には、ホットガスバイパス管４３が設けられている。そして、ホットガスバイパス管４３内を流れる冷媒の流量を制御するためのホットガスバイパス弁４４が設けられている。ホットガスバイパス弁４４によってホットガスバイパス流量を調整することにより、ＩＧＶ４０では制御が十分でない非常に小さな領域の容量制御が可能となっている。
また、図２に示した熱源機１１ａでは、凝縮器３２及びサブクーラ３３を設け、冷媒により冷却塔において外部へと排熱した冷却水との間で熱交換を行い、冷却水を温める場合について述べたが、例えば、凝縮器３２及びサブクーラ３３に代えて空気熱交換器を配置し、空気熱交換器において外気と冷媒との間で熱交換を行うような構成としてもよい。
また、本実施形態に適用される熱源機１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、上述した冷房機能のみを有するターボ冷凍機に限定されず、例えば、暖房機能のみ、或いは、冷房機能及び暖房機能の両方を有しているものであってもよい。また、冷媒と熱交換される媒体は、水でも空気でもよい。また、熱源機１１ａ、１１ｂ、１１ｃは同一種類の熱源機で統一されていてもよいし、数種類の熱源機が混在していてもよい。
図３は、図１に示した熱源システム１の制御系の構成を概略的に示した図である。図３に示すように、各熱源機１１ａ、１１ｂ、１１ｃの制御装置である熱源機制御装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、上位制御装置（台数制御装置）２０と通信媒体２１を介して接続されており、双方向の通信が可能な構成とされている。上位制御装置２０は、例えば、熱源システム全体を制御する制御装置であり、例えば、外部負荷３の要求負荷に対して起動させる熱源機１１ａ、１１ｂ、１１ｃの台数制御を行う台数制御機能を有している。
上位制御装置２０、熱源機制御装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、例えば、コンピュータであり、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶装置、補助記憶装置、外部の機器と通信を行うことにより情報の授受を行う通信装置などを備えている。
補助記憶装置は、コンピュータ読取可能な記録媒体であり、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。この補助記憶装置には、各種プログラムが格納されており、ＣＰＵが補助記憶装置から主記憶装置にプログラムを読み出し、実行することにより種々の処理を実現させる。
図４は、本実施形態に係る上位制御装置２０が備える台数制御に関する機能を主に示した機能ブロック図である。図４に示すように、上位制御装置２０は、記憶部（記憶手段）２２と、起動指示部（起動指示手段）２３と、停止指示部（停止指示手段）２４とを主な構成として備えている。
記憶部２２には、熱源機を増段させるときの基本条件が熱源機の冷凍負荷と要求冷凍負荷との関係で規定されている増段基本条件、及び、熱源機を減段させるときの基本条件が、熱源機の冷凍負荷と要求冷凍負荷との関係で規定されている減段基本条件が格納されている。
本実施形態では、増段基本条件は、例えば、「要求冷凍負荷が、運転中の各熱源機を予め設定されている負荷率範囲の上限値で運転させたときの第１冷凍負荷よりも大きい」と規定されており、減段基本条件は、例えば、「要求冷凍負荷が、運転中の各熱源機を予め設定されている負荷率範囲の下限値で運転させたときの第２冷凍負荷よりも小さい」と規定されている。
負荷率範囲は、任意で設定することが可能である。一例としては、熱源機の成績係数が所定値以上となる負荷率範囲に設定される。
起動指示部２３は、現在の運転状態が増段基本条件を満たす場合に、現在の運転台数を１台増段した際に減段基本条件を満たすか否かを判定し、減段基本条件を満たさないと判定した場合に、熱源機を１台起動させる指示を熱源機に対して出力する。
また、停止指示部２４は、現在の運転状態が減段基本条件を満たす場合に、現在の運転台数を１台減段した際に増段基本条件を満たすか否かを判定し、増段基本条件を満たさないと判定した場合に、熱源機を１台停止させる指示を熱源機に対して出力する。
以下、上位制御装置２０により実行される台数制御方法について、図５を参照して説明する。図５は、台数制御方法の手順を示したフローチャートである。図５のステップＳＡ１からステップＳＡ５が上記起動指示部２３によって実行され、ステップＳＡ６からステップＳＡ１０が上記停止指示部２４によって実行される。
まず、図５のステップＳＡ１において、現在運転中の熱源機が予め設定されている負荷率範囲の上限値で運転した場合の熱源機の冷凍負荷ＱHi_n（第１冷凍負荷）を算出する。
冷凍負荷ＱHi_nは、以下の（１）式で算出される。
Figure 0005787792
上記（１）式において、ｑは熱源機の能力、Ｈｉは負荷率範囲の上限値、ｎは現在の熱源機運転台数である。
続いて、ステップＳＡ２では、現在の熱源全体に対する要求冷凍負荷ＱがステップＳＡ１で算出した第１冷凍負荷ＱHi_nよりも大きいか否かを判定する。ここで、現在の要求冷凍負荷Ｑは、以下の（２）式で与えられる。
Ｑ＝ΔＴ×Ｆｃ×ｃ ・・・（２）
（２）式において、ΔＴは熱源機の冷水入口温度Ｔｉｎと冷水出口温度Ｔｏｕｔとの差、Ｆｃは冷水流量、ｃは比熱である。
ステップＳＡ２において、現在の要求冷凍負荷Ｑが第１冷凍負荷ＱHi_nよりも大きい場合には、ステップＳＡ３に進む。
ステップＳＡ３では、現在運転中の熱源機台数ｎに１台増段させた状態を想定し、この状態で、各熱源機を負荷率範囲の下限値で運転した場合の第３冷凍負荷ＱLo_n+1を算出する。
第３冷凍負荷ＱLo_n+1は、以下の（３）式で算出される。
Figure 0005787792
上記（３）式において、ｑは熱源機の能力、Ｌｏは負荷率範囲の下限値、ｎ＋１は増段後の熱源機運転台数である。
続いて、ステップＳＡ４では、現在の要求冷凍負荷Ｑが第３冷凍負荷ＱLo_n+1よりも大きいか否かを判定する。この結果、要求冷凍負荷Ｑが第３冷凍負荷ＱLo_n+1以下である場合には（ステップＳＡ４において「ＮＯ」）、増段を行わずにステップＳＡ１に戻る。一方、要求冷凍負荷Ｑが第３冷凍負荷ＱLo_n+1よりも大きい場合には（ステップＳＡ４において「ＹＥＳ」）、ステップＳＡ５に進み、熱源機を１台増設させ、ステップＳＡ１に戻る。
一方、ステップＳＡ２において、現在の熱源全体に対する要求冷凍負荷ＱがステップＳＡ１で算出した第１冷凍負荷ＱHi_n以下であった場合（ステップＳＡ２において「ＮＯ」）には、ステップＳＡ６に進む。
ステップＳＡ６では、現在の運転中の熱源機が予め設定されている負荷率範囲の下限値で運転した場合の第２冷凍負荷ＱLo_nを算出する。
第２冷凍負荷ＱLo_nは、以下の（４）式で算出される。
Figure 0005787792
上記（４）式において、ｑは熱源機の能力、Ｌｏは負荷率範囲の下限値、ｎは現在の熱源機運転台数である。
続いて、ステップＳＡ７では、現在の要求冷凍負荷Ｑが第２冷凍負荷ＱLo_nよりも小さいか否かを判定する。この結果、現在の要求冷凍負荷Ｑが第２冷凍負荷ＱLo_n以上である場合には、ステップＳＡ１に戻る。一方、現在の要求冷凍負荷Ｑが第２冷凍負荷ＱLo_nよりも小さい場合には（ステップＳＡ７において「ＹＥＳ」）、ステップＳＡ８に進む。
ステップＳＡ８では、現在運転中の熱源機台数ｎに１台減段させた場合を想定し、この状態で、各熱源機を負荷率範囲の上限値で運転した場合の第４冷凍負荷ＱHi_n-1を算出する。
第４冷凍負荷ＱHi_n-1は、以下の（５）式で算出される。
Figure 0005787792
上記（５）式において、ｑは熱源機の能力、Ｈｉは負荷率範囲の上限値、ｎ−１は減段後の熱源機運転台数である。
続いて、ステップＳＡ９では、現在の要求冷凍負荷Ｑが第４冷凍負荷ＱHi_n-1よりも小さいか否かを判定する。この結果、要求冷凍負荷Ｑが第４冷凍負荷ＱHi_n-1以上の場合には（ステップＳＡ９において「ＮＯ」）、減段を行わずにステップＳＡ１に戻る。一方、要求冷凍負荷Ｑが第４冷凍負荷ＱHi_n-1よりも小さい場合には（ステップＳＡ９において「ＹＥＳ」）、ステップＳＡ１０に進み、熱源機を１台減段させ、ステップＳＡ１に戻る。
以上、説明してきたように、本実施形態に係る熱源システムの台数制御装置２０及びその方法並びに熱源システム１によれば、現在起動している熱源機の冷凍能力と熱源機全体の要求冷凍能力とを比較するだけではなく、現在の熱源機の起動台数を増段または減段した後の熱源機全体の冷凍能力と熱源機全体の要求冷凍能力とを比較して、増段または減段を決定するので、増段と減段とが頻繁に繰り返されることを抑制でき、安定した熱源機の台数制御を実現することができる。
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態に係る熱源システムの台数制御装置及びその方法並びに熱源システムについて説明する。
一般的に、熱源システムにおける要求冷凍負荷Ｑは、上述した（２）式で表わされるように、熱源機の冷水入口温度Ｔｉｎ及び冷水出口温度Ｔｏｕｔ、冷水流量Ｆ１などから算出される。したがって、計測値にノイズが発生することにより、要求冷凍負荷Ｑの値が揺らいでしまい、増段や減段の誤判断を招く可能性がある。
そこで、本実施形態に係る熱源システムでは、このようなノイズによる増段及び減段のご判断を回避するために、図５に示したステップＳＡ４及びステップＳＡ９の処理を以下のような判断に変更する。
すなわち、本実施形態においては、ステップＳＡ４において、現在の要求冷凍負荷Ｑが第３冷凍負荷ＱLo_n+1よりも大きい状態が予め設定された所定時間（例えば、３００秒）維持された場合に、熱源機を追加起動させ（ステップＳＡ５）、同様に、ステップＳＡ９において、現在の要求冷凍負荷Ｑが第４冷凍負荷ＱHi_n-1よりも小さい状態が予め設定された所定時間（例えば、３００秒）維持された場合に、熱源機を１台停止させる。
このようにすることで、ステップＳＡ４、ステップＳＡ９において、瞬時的に条件を満たすような場合における増段、減段の誤判断を回避することが可能となる。
また、上記態様に代えて、例えば、ステップＳＡ４、ステップＳＡ９において用いられる要求冷凍負荷Ｑを所定時間における平準値としてもよい。ここで用いる平準化手法は、平均化、一次遅れ等の公知の手法を採用することが可能である。このようにすることで、同様の効果を得ることが可能となる。
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態に係る熱源システムの台数制御装置及びその方法並びに熱源システムについて説明する。
例えば、上述した第１、第２実施形態に係る台数制御を行った場合、熱源機が定格負荷に対して負荷率１００％で運転されていたとしても、増段の条件が合わず、要求負荷を満足できない場合が生ずる。
例えば、図６に示すように、負荷率範囲の下限値が６０％、上限値が８０％に設定されている場合において、１台の熱源機Ａが負荷率１００％で運転されていた場合、図５のステップＳＡ２の条件は満たすが、起動台数を２台に増段した場合にはステップＳＡ４における条件を満たさなくなってしまうために、増段は行われない。
また、例えば、上記（２）式にも示したように、要求冷凍負荷Ｑを現在の熱源機の運転状態から算出する場合、熱源機が負荷１００％で運転されてしまうと、熱源機の仕様によっては過負荷での能力が出せないため、一定以上の能力を出力できない、つまり一定以上の負荷とならない。
そのため、現在の熱源機の負荷が一定値以上とならず、実際には増段が必要な場合でも、図５に示した処理フローでは増段が発生しない可能性がある。これは、要求冷凍負荷を現在の熱源機の運転状態から算出しているためであり、要求冷凍負荷が運転中の冷凍機能力以上とならず、要求冷凍負荷を正しく求めることができない可能性があるためである。
また、図５の処理フローでは、一定時間以上の増段条件あるいは減段条件が増減段成立のための必要条件となっているが、この処理フローでは急激な負荷の増加や減少に対応できない。
そこで、本実施形態においては、起動指示部２３が負荷率範囲の上限値以上に設定された強制増段負荷率を予め保有しており、熱源機の負荷率が強制増段負荷率に達した場合には、図５におけるステップＳＡ１からステップＳＡ４の処理を行わずに、熱源機を強制的に１台起動させることとした。
また、減段の場合も同様に、停止指示部２４が負荷率範囲の下限値以下に設定された強制減段負荷率を予め保有しておき、熱源機の負荷率が強制減段負荷率に達した場合には、図５におけるステップＳＡ６からステップＳＡ９の処理を行わずに、熱源機を強制的に１台停止させることとした。
図９及び図１０は、本実施形態に係る台数制御方法の一例を示したフローチャートである。図１０のステップＳＢ１において、現在の要求冷凍負荷Ｑが強制増段負荷率に定格負荷と現在の熱源機運転台数ｎとを乗算した第１閾値ＱHi_max以上であるかを判定し、この結果、現在の要求冷凍負荷Ｑが第１閾値ＱHi_max以上であれば、ステップＳＡ５に移行して、熱源機を追加起動させる。また、ステップＳＢ１において、現在の要求冷凍負荷Ｑが第１閾値ＱHi_max未満であれば、ステップＳＡ１に移行し、上述の処理を行う。
また、ステップＳＡ２において、現在の要求冷凍負荷ＱがステップＳＡ１で算出した第１冷凍負荷ＱHi_n以下であると判定された場合には、ステップＳＢ２（図１０参照）に移行し、現在の要求冷凍負荷Ｑが強制減段負荷率に定格負荷と現在の熱源機運転台数ｎとを乗算した第２閾値ＱLo_min以下であるか否かを判定する。この結果、現在の要求冷凍負荷Ｑが第２閾値ＱLo_min以下であれば、ステップＳＡ１０に移行して、熱源機を１台停止させる。一方、現在の要求冷凍負荷Ｑが第２閾値ＱLo_minよりも大きければ、ステップＳＡ６に移行し、上述した処理を行う。
このように、本実施形態に係る熱源システムの台数制御装置及びその方法並びに熱源システムによれば、負荷率範囲の上限値以上に設定された強制増段負荷率を予め設定しておき、熱源機負荷率が強制増段負荷率に達した場合には強制的に熱源機を追加起動させることとしたので、適切に増段を行うことができ、より確実に要求負荷を満足する運転を行うことが可能となる。また、同様に、負荷率範囲の下限値以下に設定された強制減段負荷率を予め設定しておき、熱源機負荷率が強制減段負荷率に達した場合には強制的に熱源機を１台停止させることとしたので、適切に減段を行うことができる。
なお、本実施形態では、単に第１閾値、第２閾値に達したか否かを判定することとしたが、これに代えて、そのような状態が所定期間維持された場合に、熱源機の追加起動、１台停止を行うこととしてもよい。
また、本実施形態では、熱源機全体の負荷を対象として判断したが、各熱源機の負荷率を個別に強制増段負荷率、強制減段負荷率と比較し、追加起動、１台停止の判断をすることとしてもよい。
１ 熱源システム
２０ 上位制御装置
２２ 記憶部
２３ 起動指示部
２４ 停止指示部

Claims (10)

  1. 複数の熱源機を備える熱源システムに適用され、各前記熱源機に対して起動指令及び停止指令を出力することにより、前記熱源機の台数制御を行う熱源システムの台数制御装置であって、
    熱源機を増段させるときの基本条件が前記熱源機の冷凍負荷と要求冷凍負荷との関係で規定されている増段基本条件、及び、熱源機を減段させるときの基本条件が、前記熱源機の冷凍負荷と要求冷凍負荷との関係で規定されている減段基本条件が格納されている記憶手段と、
    前記増段基本条件を満たす場合に、現在の運転台数を１台増段した際に前記減段基本条件を満たすか否かを判定し、前記減段基本条件を満たさないと判定した場合に、前記熱源機を１台起動させる起動指示手段と、
    前記減段基本条件を満たす場合に、現在の運転台数を１台減段した際に前記増段基本条件を満たすか否かを判定し、前記増段基本条件を満たさないと判定した場合に、前記熱源機を１台停止させる停止指示手段と
    を具備する熱源システムの台数制御装置。
  2. 前記起動指示手段は、要求冷凍負荷が、運転中の各前記熱源機を予め設定されている負荷率範囲の上限値で運転させたときの第１冷凍負荷よりも大きい場合に前記増段基本条件を満たすと判断する請求項１に記載の熱源システムの台数制御装置。
  3. 前記停止指示手段は、要求冷凍負荷が、運転中の各前記熱源機を予め設定されている負荷率範囲の下限値で運転させたときの第２冷凍負荷よりも小さい場合に前記減段基本条件を満たすと判断する請求項１または請求項２に記載の熱源システムの台数制御装置。
  4. 前記起動指示手段は、現在の運転台数を１台増段した際に、前記減段基本条件を満たしていない状態が予め設定されている所定期間維持されたか否かを判定し、該条件を満たしていない状態が前記所定時間維持された場合に、前記熱源機を１台起動させる請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱源システムの台数制御装置。
  5. 前記起動指示手段は、現在の運転台数を１台減段した際に、前記増段基本条件を満たしていない状態が予め設定されている所定期間維持されたか否かを判定し、該条件を満たしていない状態が前記所定時間維持された場合に、前記熱源機を１台停止させる請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱源システムの台数制御装置。
  6. 前記要求冷凍負荷は、予め設定された所定時間における前記要求冷凍負荷を平準化した値である請求項２または請求項３に記載の熱源システムの台数制御装置。
  7. 前記起動指示手段は、前記負荷率範囲の上限値以上に設定された強制増段負荷率を保有しており、前記熱源機の負荷率が前記強制増段負荷率以上である場合に、前記熱源機を強制的に１台起動させる請求項２から請求項６のいずれかに記載の熱源システムの台数制御装置。
  8. 前記起動指示手段は、前記負荷率範囲の下限値以下に設定された強制減段負荷率を保有しており、前記熱源機の負荷率が前記強制減段負荷率以下である場合に、前記熱源機を強制的に１台停止させる請求項２から請求項７のいずれかに記載の熱源システムの台数制御装置。
  9. 複数の熱源機と、
    請求項１から請求項８のいずれかに記載の熱源システムの台数制御装置と
    を備える熱源システム。
  10. 複数の熱源機を備える熱源システムに適用され、各前記熱源機に対して起動指令及び停止指令を出力することにより、前記熱源機の台数制御を行う熱源システムの台数制御方法であって、
    熱源機を増段させるときの基本条件が前記熱源機の冷凍負荷と要求冷凍負荷との関係で規定されている増段基本条件、及び、熱源機を減段させるときの基本条件が、前記熱源機の冷凍負荷と要求冷凍負荷との関係で規定されている減段基本条件とを予め記憶させておき、
    前記増段基本条件を満たす場合に、現在の運転台数を１台増段した際に前記減段基本条件を満たすか否かを判定し、前記減段基本条件を満たさないと判定した場合に、前記熱源機を１台起動させる起動指示過程と、
    前記減段基本条件を満たす場合に、現在の運転台数を１台減段した際に前記増段基本条件を満たすか否かを判定し、前記増段基本条件を満たさないと判定した場合に、前記熱源機を１台停止させる停止指示過程と
    を具備する熱源システムの台数制御方法。
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