JP5927694B2 - HEAT SOURCE SYSTEM AND HEAT SOURCE SYSTEM CONTROL METHOD - Google Patents
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Description
本発明は、熱源システムおよび熱源システムの制御方法に関する。 The present invention relates to a heat source system and a control method for the heat source system.
熱源システムとは、複数の熱源機を備え、熱負荷に高温の熱媒体を供給することにより熱負荷に熱を供給する、もしくは、熱負荷に低温の熱媒体を供給することにより熱負荷に冷熱を供給する(熱負荷から熱を奪う)システムである。
熱源システムでは、その運転にあたって、熱源システム全体の消費エネルギ、熱源システム全体の運転コスト、熱源システムからの二酸化炭素排出量などの評価関数が設定され、その評価関数が最小化するように、制御されるようになっている。
例えば、評価関数を熱源システムで消費する全ての電力エネルギと全てのガスエネルギとの積算値とすると、熱源システム全体の消費エネルギを最小化するように制御を行うことができるようになっている。また、例えば、評価関数を熱源システムで消費する全ての電力コストと全てのガスコストとの積算値とすると、熱源システム全体の運転コストを最小化するように制御を行うことができるようになっている。
A heat source system includes a plurality of heat source units, and supplies heat to the heat load by supplying a high-temperature heat medium to the heat load, or cools the heat load by supplying a low-temperature heat medium to the heat load. Is a system that removes heat from the heat load.
In the operation of the heat source system, evaluation functions such as energy consumption of the entire heat source system, operating cost of the entire heat source system, and carbon dioxide emissions from the heat source system are set and controlled so that the evaluation function is minimized. It has become so.
For example, when the evaluation function is an integrated value of all electric power energy consumed by the heat source system and all gas energy, control can be performed so as to minimize the energy consumption of the entire heat source system. Further, for example, when the evaluation function is an integrated value of all the power costs consumed by the heat source system and all the gas costs, the control can be performed so as to minimize the operation cost of the entire heat source system. Yes.
一般に、熱源システムが備える熱源機における負荷率と成績係数(Coefficient Of Performance;COP)との関係は、例えば、特許文献2の図4に示すように、負荷率が増加するほどCOPが増加するようになっている。
このため、特許文献1や特許文献2で開示された熱源システムにおける熱源機の運転台数制御は、処理すべき熱負荷量(熱負荷需要量)を処理可能な最低台数の熱源機を動作させることで行われ、また、その台数での制御が熱負荷需要量における最も消費エネルギを削減する台数となっている。
In general, the relationship between the load factor and the coefficient of performance (COP) in the heat source device included in the heat source system is such that, for example, as shown in FIG. 4 of
For this reason, the control of the number of operating heat source units in the heat source systems disclosed in
ところで、熱源機には、例えば、ターボ冷凍機、インバータターボ冷凍機、吸収式冷温水機、排熱利用吸収式冷温水機といった特性(例えば、負荷率−COP特性)の異なる熱源機が存在する。このため、熱源システムが熱負荷需要量を処理するにあたって、従来の熱源システムにおける制御(例えば、特許文献1、特許文献2参照)のように、熱源機の運転台数変更ではなく、熱負荷需要量を各熱源機に適切に分配することで、熱源システム全体での省エネルギ化や低コスト化を図ることができる場合がある。
By the way, in the heat source machine, for example, there are heat source machines having different characteristics (for example, load factor-COP characteristics) such as a turbo chiller, an inverter turbo chiller, an absorption chiller / heater, and an exhaust heat absorption chiller / heater. . For this reason, when the heat source system processes the heat load demand, it is not a change in the number of operating heat source machines as in the control in the conventional heat source system (for example, see
例えば、熱源システムが備える熱源機の構成が、1台のインバータターボ冷凍機と、複数台の処理能力の小さな排熱利用吸収式冷温水機とである場合、排熱利用吸収式冷温水機は低負荷時においてCOPが高い場合があるので(後述する図6(c)参照)、1台のインバータターボ冷凍機のみを動かしている状態から熱負荷需要量が小さくなった際に、インバータターボ冷凍機の運転を停止して、複数台の排熱利用吸収式冷温水機の運転を開始することで、熱源システム全体の消費エネルギを削減することができる場合がある。 For example, when the configuration of the heat source device included in the heat source system is one inverter turbo chiller and a plurality of exhaust heat absorption chiller / heater with small processing capacity, the exhaust heat absorption chiller / heater is Since the COP may be high at low load (see FIG. 6 (c) described later), when the thermal load demand is reduced from the state where only one inverter turbo chiller is operating, the inverter turbo refrigeration In some cases, the energy consumption of the entire heat source system can be reduced by stopping the operation of the machine and starting the operation of a plurality of exhaust heat absorption chiller / heater units.
しかしながら、特許文献1や特許文献2で開示された熱源システムにおける熱源機の運転台数制御では、このような場合に対応することができなかった。さらに、熱源システムが備える熱源機の台数や種類が増えると、消費エネルギを削減する運転台数制御の問題はより複雑化する。
However, the control of the number of operating heat source units in the heat source systems disclosed in
そこで、本発明は、複数の熱源機を備える熱源システムについて、消費エネルギ、運転コストあるいは二酸化炭素排出量などを削減する熱源システムおよび熱源システムの制御方法を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the control method of the heat source system and heat source system which reduce energy consumption, an operating cost, or a carbon dioxide emission amount etc. about a heat source system provided with a some heat source machine.
このような課題を解決するために、本発明は、少なくとも2つ以上の熱源機と、該熱源機から熱負荷に熱搬送媒体を搬送する搬送手段と、前記熱源機および前記搬送手段を制御する制御手段と、を備える熱源システムであって、前記制御手段は、各前記熱源機への熱負荷分配パターンを生成するパターン生成手段と、生成された前記熱負荷分配パターンにおける前記熱源システムの評価関数を演算するシミュレーション手段と、前記評価関数に基づいて、前記パターン生成手段で生成された前記熱負荷分配パターンから1つの熱負荷分配パターンを抽出するパターン抽出手段と、抽出された前記熱負荷分配パターンに基づいて、前記熱源機および前記搬送手段を制御する運転制御手段と、を有し、前記パターン生成手段は、前記熱負荷分配パターンのうち、各熱源機のなかで運転不可能な負荷率を有する前記熱源機がある場合、該熱負荷分配パターンを削除することを特徴とする熱源システムである。 In order to solve such problems, the present invention controls at least two or more heat source units, a transport unit that transports a heat transport medium from the heat source unit to a heat load, and controls the heat source unit and the transport unit. A heat source system comprising: a control means, wherein the control means generates a pattern for generating a heat load to each of the heat source machines, and an evaluation function of the heat source system in the generated heat load distribution pattern. Simulation means for calculating the thermal load distribution pattern based on the evaluation function, pattern extraction means for extracting one thermal load distribution pattern from the thermal load distribution pattern generated by the pattern generation means, and the extracted thermal load distribution pattern based on, have a, and operation control means for controlling the heat source apparatus and said transport means, said pattern generating means, the heat load distribution Pas Of over emissions, when there is the heat source unit having a non-load factor operation among the heat source apparatuses, a heat source system and deletes the heat load distribution pattern.
また、本発明は、少なくとも2つ以上の熱源機と、該熱源機から熱負荷に熱搬送媒体を搬送する搬送手段と、前記熱源機および前記搬送手段を制御する制御手段と、を備える熱源システムの制御方法であって、前記制御手段は、各前記熱源機への熱負荷分配パターンを生成する生成ステップと、前記生成ステップで生成された前記熱負荷分配パターンのうち、各熱源機のなかで運転不可能な負荷率を有する前記熱源機がある場合、該熱負荷分配パターンを削除する削除ステップと、前記削除ステップの結果、削除されなかった前記熱負荷分配パターンにおける前記熱源システムの評価関数を演算する演算ステップと、前記演算ステップで演算された前記評価関数に基づいて、前記生成ステップで生成された前記熱負荷分配パターンから1つの熱負荷分配パターンを抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップで抽出された前記熱負荷分配パターンに基づいて、前記熱源機および前記搬送手段を制御する制御ステップと、を有することを特徴とする熱源システムの制御方法である。
その他の解決手段については、実施形態中に記載する。
The present invention also includes a heat source system comprising at least two or more heat source units, a transport unit that transports a heat transport medium from the heat source unit to a heat load, and a control unit that controls the heat source unit and the transport unit. The control means includes: a generation step for generating a thermal load distribution pattern for each of the heat source units; and among the heat load distribution patterns generated in the generation step , When there is the heat source device having an inoperable load factor, a deletion step of deleting the heat load distribution pattern, and an evaluation function of the heat source system in the heat load distribution pattern that is not deleted as a result of the deletion step Based on the calculation step of calculating, and the evaluation function calculated in the calculation step, one of the thermal load distribution patterns generated in the generation step An extraction step for extracting a load distribution pattern, and a control step for controlling the heat source unit and the transfer means based on the thermal load distribution pattern extracted in the extraction step. It is a control method.
Other solutions are described in the embodiments.
本発明によれば、複数の熱源機を備える熱源システムについて、消費エネルギ、運転コストあるいは二酸化炭素排出量などを削減する熱源システムおよび熱源システムの制御方法を提供することができる。特に、熱源システムが特性の異なる熱源機を備える場合であっても、熱源機の運転台数と、各熱源機に分配する熱負荷量と、を制御することにより、熱源システム全体の消費エネルギ、運転コストあるいは二酸化炭素排出量などを削減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, about the heat source system provided with a some heat source machine, the control method of the heat source system and heat source system which reduce energy consumption, an operating cost, or a carbon dioxide emission amount etc. can be provided. In particular, even when the heat source system includes heat source units having different characteristics, by controlling the number of operating heat source units and the amount of heat load distributed to each heat source unit, the energy consumption and operation of the entire heat source system are controlled. Costs or carbon dioxide emissions can be reduced.
以下、本発明を実施するための形態(以下「実施形態」という)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
≪第1実施形態≫
<熱源システムS>
図1は、第1実施形態に係る熱源システムSの構成図である。
図1に示すように、熱源システムSは、3系統の熱源ユニット(第1熱源ユニット1、第2熱源ユニット2、第3熱源ユニット3)と、熱負荷4と、冷温水ポンプ5a,5b,5cと、冷温水往ヘッダ6aと、冷温水還ヘッダ6bと、制御装置30と、を備え、熱源ユニット(第1熱源ユニット1、第2熱源ユニット2、第3熱源ユニット3)と熱負荷4との間で冷温水が循環するようになっている。
なお、以下の説明において、熱負荷4は、冷熱需要としての負荷源(例えば、冷房運転を行う空気調和機)であり、熱源システムSは熱負荷4に冷熱を供給するシステムであるものとして説明する。
<< First Embodiment >>
<Heat source system S>
FIG. 1 is a configuration diagram of a heat source system S according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the heat source system S includes three systems of heat source units (first
In the following description, the
熱源ユニット(第1熱源ユニット1、第2熱源ユニット2、第3熱源ユニット3)は、冷温水入口から流入した冷温水を冷却し、冷温水出口から流出するようになっている。
図1に示すように、第1熱源ユニット1(後述するインバータターボ冷凍機11)は、冷温水入口が冷温水ポンプ5aの吐出側と接続され、冷温水出口が冷温水往ヘッダ6aと接続されている。第2熱源ユニット2(後述するターボ冷凍機12)は、冷温水入口が冷温水ポンプ5bの吐出側と接続され、冷温水出口が冷温水往ヘッダ6aと接続されている。第3熱源ユニット3(後述する排熱利用吸収式冷温水機13)は、冷温水入口が冷温水ポンプ5cの吐出側と接続され、冷温水出口が冷温水往ヘッダ6aと接続されている。
なお、熱源ユニット(第1熱源ユニット1、第2熱源ユニット2、第3熱源ユニット3)の詳細については、後記する。
The heat source unit (the first
As shown in FIG. 1, in the first heat source unit 1 (an
The details of the heat source units (the first
熱負荷4は、冷熱需要としての負荷源であり、図1に示すように、熱負荷4の一端(冷温水入口側)が冷温水往ヘッダ6aと接続され、他端(冷温水出口側)が冷温水還ヘッダ6bと接続されている。
The
冷温水ポンプ5a,5b,5cは、熱源ユニット(第1熱源ユニット1、第2熱源ユニット2、第3熱源ユニット3)と熱負荷4との間で冷温水を循環させるためのポンプである。
図1に示すように、冷温水ポンプ5aは、吸込側が冷温水還ヘッダ6bと接続され、吐出側が第1熱源ユニット1(後述するインバータターボ冷凍機11)の冷温水入口と接続されている。冷温水ポンプ5bは、吸込側が冷温水還ヘッダ6bと接続され、吐出側が第2熱源ユニット2(後述するターボ冷凍機12)の冷温水入口と接続されている。冷温水ポンプ5cは、吸込側が冷温水還ヘッダ6bと接続され、吐出側が第3熱源ユニット3(後述する排熱利用吸収式冷温水機13)の冷温水入口と接続されている。
The cold /
As shown in FIG. 1, the cold /
冷温水ポンプ5a,5b,5cには、それぞれインバータ21a,21b,21cが接続されている。制御装置30は、インバータ21a,21b,21cを制御することにより、冷温水ポンプ5a,5b,5cの冷温水の流量を所定の範囲(例えば定格流量の40%から定格流量まで)で変化させることができるようになっている。
このように、熱源システムSは、冷温水ポンプ5a,5b,5cを駆動することにより、冷温水還ヘッダ6bから熱源ユニット(第1熱源ユニット1、第2熱源ユニット2、第3熱源ユニット3)へ冷温水が流れる。そして、熱源ユニット(第1熱源ユニット1、第2熱源ユニット2、第3熱源ユニット3)で冷却された冷温水が冷温水往ヘッダ6aを介して熱負荷4に供給されるようになっている。
熱負荷4に供給された冷温水は、熱負荷4に冷熱を供給し(熱負荷4により冷温水が加熱され)、温度の上昇した冷温水は冷温水還ヘッダ6bへと戻るようになっている。
In this way, the heat source system S drives the cold /
The cold / hot water supplied to the
<第1熱源ユニット1、第2熱源ユニット2、第3熱源ユニット3>
次に、熱源ユニット(第1熱源ユニット1、第2熱源ユニット2、第3熱源ユニット3)について説明する。
図1に示すように、第1熱源ユニット1は、インバータターボ冷凍機(熱源機)11と、送風ファン8aを有する冷却塔7aと、冷却水ポンプ9aと、を備え、インバータターボ冷凍機11と冷却塔7aとの間で冷却水が循環するようになっている。
また、第2熱源ユニット2は、ターボ冷凍機(熱源機)12と、送風ファン8bを有する冷却塔7bと、冷却水ポンプ9bと、を備え、ターボ冷凍機12と冷却塔7bとの間で冷却水が循環するようになっている。
また、第3熱源ユニット3は、排熱利用吸収式冷温水機(熱源機)13と、送風ファン8cを有する冷却塔7cと、冷却水ポンプ9cと、排温水ポンプ15と、ガスエンジン14と、を備え、排熱利用吸収式冷温水機13と冷却塔7cとの間で冷却水が循環し、排熱利用吸収式冷温水機13とガスエンジン14との間で排温水が循環するようになっている。
<First
Next, the heat source unit (the first
As shown in FIG. 1, the first
The second
The third
冷却塔7a,7b,7cは、冷却水入口から流入した冷却水を、大気と熱交換することにより、および/または、冷却水が蒸発する際の気化熱により、冷却水を冷却し、冷却水出口から流出するようになっている。
図1に示すように、冷却塔7aの冷却水入口は、インバータターボ冷凍機11の冷却水出口と接続され、冷却塔7aの冷却水出口は、冷却水ポンプ9aの吸込側と接続されている。冷却塔7bの冷却水入口は、ターボ冷凍機12の冷却水出口と接続され、冷却塔7bの冷却水出口は、冷却水ポンプ9bの吸込側と接続されている。冷却塔7cの冷却水入口は、排熱利用吸収式冷温水機13の冷却水出口と接続され、冷却塔7cの冷却水出口は、冷却水ポンプ9cの吸込側と接続されている。
The
As shown in FIG. 1, the cooling water inlet of the
冷却塔7a,7b,7cは、冷却水と大気との熱交換を促進させるため、および/または、冷却水の蒸発を促進させるため、冷却塔7a,7b,7c内に大気を取り込むための送風ファン8a,8b,8cを有している。
The
送風ファン8a,8b,8cには、それぞれインバータ22a,22b,22cが接続されている。制御装置30は、インバータ22a,22b,22cを制御することにより、送風ファン8a,8b,8cの送風量を変化させることができるようになっている。
冷却水ポンプ9a,9b,9cは、熱源機(インバータターボ冷凍機11、ターボ冷凍機12、排熱利用吸収式冷温水機13)と冷却塔7a,7b,7cとの間で冷却水を循環させるためのポンプである。
図1に示すように、冷却水ポンプ9aは、吸込側が冷却塔7aの冷却水出口と接続され、吐出側がインバータターボ冷凍機11の冷却水入口と接続されている。冷却水ポンプ9bは、吸込側が冷却塔7bの冷却水出口と接続され、吐出側がターボ冷凍機12の冷却水入口と接続されている。冷却水ポンプ9cは、吸込側が冷却塔7cの冷却水出口と接続され、吐出側が排熱利用吸収式冷温水機13の冷却水入口と接続されている。
The cooling
As shown in FIG. 1, the cooling
冷却水ポンプ9a,9b,9cには、それぞれインバータ23a,23b,23cが接続されている。制御装置30は、インバータ23a,23b,23cを制御することにより、冷却水ポンプ9a,9b,9cの冷却水の流量を所定の範囲(例えば定格流量の40%から定格流量まで)で変化させることができるようになっている。
インバータターボ冷凍機11は、図示しない冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)を備え、電力を消費して冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)の圧縮機(図示せず)を駆動することにより、冷却水入口から冷却水出口へ流れる冷却水から冷熱を汲み上げて、冷温水入口から流入した冷温水を冷却し、冷却された冷温水を冷温水出口から流出するようになっている。
The
ターボ冷凍機12は、図示しない冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)を備え、電力を消費して冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)の圧縮機(図示せず)を駆動することにより、冷却水入口から冷却水出口へ流れる冷却水から冷熱を汲み上げて、冷温水入口から流入した冷温水を冷却し、冷却された冷温水を冷温水出口から流出するようになっている。
The
なお、インバータターボ冷凍機11は冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)の圧縮機(図示せず)の回転速度が制御可能であり、ターボ冷凍機12は冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)の圧縮機(図示せず)の回転速度が定速であるため、後述する図6(a)および図6(b)に示すように、特性(負荷率−COP特性)が異なる。
The
排熱利用吸収式冷温水機13は、排温水入口から排温水出口へ流れる高温の排温水およびガスを燃焼させることにより吸収液(図示せず)を加熱し、冷却水入口から冷却水出口へ流れる冷却水を用いて冷却することにより、吸収冷凍サイクルを駆動して、冷温水入口から流入した冷温水を冷却し、冷却された冷温水を冷温水出口から流出するようになっている。なお、後述する図6(c)に示すように、特性(負荷率−COP特性)がインバータターボ冷凍機11(図6(a)参照)およびターボ冷凍機12(図6(b)参照)とは異なっている。
The waste heat utilizing absorption chiller /
各熱源機(インバータターボ冷凍機11、ターボ冷凍機12、排熱利用吸収式冷温水機13)は、冷温水出口から流出する冷温水の温度(冷温水出口温度)が制御目標温度となるように運転される。制御装置30は、各熱源機(インバータターボ冷凍機11、ターボ冷凍機12、排熱利用吸収式冷温水機13)に制御目標温度を指令することにより、冷温水出口温度を制御することができるようになっている。
In each heat source machine (
ガスエンジン14は、燃料(ガス)を燃焼させることにより回転力を発生させる装置である。なお、発生した回転力は発電機(図示せず)に伝達され、電力を発生させるようになっている。また、ガスエンジン14は、燃焼後の高温の排ガスと排温水との間で熱交換可能な熱交換器(図示せず)を有し、排温水入口から流入した排温水を加熱し、排温水出口から流出するようになっている。
図1に示すように、ガスエンジン14の排温水入口は、排熱利用吸収式冷温水機13の排温水出口と接続され、ガスエンジン14の排温水出口は、排温水ポンプ15の吸込側と接続されている。
The
As shown in FIG. 1, the exhaust hot water inlet of the
排温水ポンプ15は、排熱利用吸収式冷温水機13とガスエンジン14との間で排温水を循環させるためのポンプである。
図1に示すように、排温水ポンプ15は、吸込側がガスエンジン14の排温水出口と接続され、吐出側が排熱利用吸収式冷温水機13の排温水入口と接続されている。
排温水ポンプ15には、インバータ24が接続され、インバータ24を制御することにより、排温水ポンプ15の排温水の流量を所定の範囲で変化させることができるようになっている。
The exhaust
As shown in FIG. 1, the exhaust
An inverter 24 is connected to the exhaust
なお、ガスエンジン14で発生した電力は、電力需要源(図示せず)に供給されるように構成されており、ガスエンジン14および排温水ポンプ15は、電力需要源(図示せず)の電力需要に応じて運転されるようになっている。
The electric power generated by the
<制御装置30>
次に、熱源システムSが備える制御装置30について説明する。
制御装置30は、図1に示すように、熱負荷分配パターン生成手段31と、シミュレーション手段32と、熱負荷分配パターン抽出手段33と、動作制御指令手段34と、を有している。
<
Next, the
As shown in FIG. 1, the
ここで、熱源システムSは各種センサ(図示せず)を備え、その検出値が制御装置30に入力されるようになっている。
具体的には、各熱源機(インバータターボ冷凍機11、ターボ冷凍機12、排熱利用吸収式冷温水機13)の冷却水入口には、各熱源機に流入する冷却水の温度(冷却水入口温度)を検出する温度センサ(図示せず)および各熱源機に流入する冷却水の流量(冷却水流量)を検出する流量センサ(図示せず)が設けられ、冷却水出口には、各熱源機から流出する冷却水の温度(冷却水出口温度)を検出する温度センサ(図示せず)が設けられている。
また、各熱源機の冷温水入口には、各熱源機に流入する冷温水の温度(冷温水入口温度)を検出する温度センサ(図示せず)および各熱源機に流入する冷温水の流量(冷温水流量)を検出する流量センサ(図示せず)が設けられ、冷却水出口には、各熱源機から流出する冷温水の温度(冷温水出口温度)を検出する温度センサ(図示せず)が設けられている。
Here, the heat source system S includes various sensors (not shown), and the detected values are input to the
Specifically, at the cooling water inlet of each heat source machine (
Further, at the cold / hot water inlet of each heat source machine, a temperature sensor (not shown) for detecting the temperature of cold / hot water flowing into each heat source machine (cold hot water inlet temperature) and the flow rate of cold / hot water flowing into each heat source machine ( A flow rate sensor (not shown) for detecting the temperature of the cold / hot water is provided, and a temperature sensor (not shown) for detecting the temperature (cold / warm water outlet temperature) of the cold / warm water flowing out from each heat source unit is provided at the cooling water outlet. Is provided.
熱負荷4の一端(冷温水入口側)には、熱負荷4に流入する冷却水の温度を検出する温度センサ(図示せず)および熱負荷4に流入する冷却水の流量を検出する流量センサ(図示せず)が設けられ、熱負荷4の他端(冷温水出口側)には、熱負荷4から流出する冷却水の温度を検出する温度センサ(図示せず)が設けられている。
A temperature sensor (not shown) for detecting the temperature of the cooling water flowing into the
冷却塔7a,7b,7cには、送風ファン8a,8b,8cにより冷却塔7a,7b,7c内に取り込まれる大気の温度および湿度を検出する乾球温度センサ(図示せず)および相対温度センサ(図示せず)が設けられている。
The
熱負荷分配パターン生成手段31は、熱負荷4の熱負荷量(熱負荷需要量)を各熱源機(インバータターボ冷凍機11、ターボ冷凍機12、排熱利用吸収式冷温水機13)に分配する熱負荷分配パターンを生成する機能を有している。なお、熱負荷分配パターンにおいて、ある熱源機に分配された熱負荷が「0」である場合、その熱源機を停止させることを意味している。即ち、熱負荷分配パターンには、熱源機の運転台数情報と、各熱源機への熱負荷配分情報とが含まれている。
The heat load distribution pattern generation means 31 distributes the heat load amount (heat load demand amount) of the
シミュレーション手段32は、熱負荷分配パターン生成手段31で生成された熱負荷分配パターンについてシミュレーションを行い、熱負荷分配パターン毎に評価関数(例えば、消費エネルギ、運転コストあるいは二酸化炭素排出量など)が最小となる動作状態(冷温水ポンプ5a,5b,5cの流量、送風ファン8a,8b,8cの送風量、冷却水ポンプ9a,9b,9cの流量)と、その評価関数の値を求める機能を有している。
The simulation means 32 performs a simulation on the heat load distribution pattern generated by the heat load distribution pattern generation means 31, and the evaluation function (for example, energy consumption, operation cost or carbon dioxide emission amount) is minimized for each heat load distribution pattern. And a function for obtaining the evaluation function value (flow rate of the cold /
熱負荷分配パターン抽出手段33は、熱負荷分配パターン生成手段31で生成された複数の熱負荷分配パターンからシミュレーション手段32で求めた評価関数の値が最小となる熱負荷分配パターンを抽出する機能を有している。
The thermal load distribution
動作制御指令手段34は、熱負荷分配パターン抽出手段33で抽出された熱負荷分配パターンを実現するように、冷温水ポンプ5a,5b,5cの流量を制御する信号をインバータ21a,21b,21cに送信し、送風ファン8a,8b,8cの送風量を制御する信号をインバータ22a,22b,22cに送信し、冷却水ポンプ9a,9b,9cの流量を制御する信号をインバータ23a,23b,23cに送信し、各熱源機(インバータターボ冷凍機11、ターボ冷凍機12、排熱利用吸収式冷温水機13)の冷温水出口温度を制御する信号を各熱源機に送信する機能を有している。
The operation control command means 34 sends signals to the
このように、熱源システムSの制御装置30は、冷温水ポンプ5a,5b,5cの流量、送風ファン8a,8b,8cの送風量、冷却水ポンプ9a,9b,9cの流量、各熱源機(インバータターボ冷凍機11、ターボ冷凍機12、排熱利用吸収式冷温水機13)の冷温水出口温度を制御するようになっている。
As described above, the
制御装置30は、評価関数を最小化するように熱源システムSを制御するようになっている。ここで、評価関数を熱源システムS全体の消費エネルギとすれば、制御装置30は、熱源システムSの消費エネルギを最小化するように熱源システムSを制御する。なお、熱源システムSの消費エネルギとは、冷温水ポンプ5a,5b,5c、送風ファン8a,8b,8c、冷却水ポンプ9a,9b,9c、インバータターボ冷凍機11、ターボ冷凍機12、排熱利用吸収式冷温水機13のそれぞれの消費エネルギの総和である。
The
本実施形態に係る熱源システムSは、熱源機(インバータターボ冷凍機11、ターボ冷凍機12、排熱利用吸収式冷温水機13)と熱負荷4とが、冷温水往ヘッダ6aおよび冷温水還ヘッダ6bを介して接続される集中型熱源システムであり、インバータターボ冷凍機11の冷温水入口温度と、ターボ冷凍機12の冷温水入口温度と、排熱利用吸収式冷温水機13の冷温水入口温度とは同一である。
また、インバータターボ冷凍機11の冷温水出口温度と、ターボ冷凍機12の冷温水出口温度と、排熱利用吸収式冷温水機13の冷温水出口温度とは同一となるように制御目標温度が設定され制御される。
In the heat source system S according to the present embodiment, a heat source machine (
Further, the control target temperature is set so that the cold / hot water outlet temperature of the
このため、各熱源機(インバータターボ冷凍機11、ターボ冷凍機12、排熱利用吸収式冷温水機13)への熱負荷分配は、各熱源機に流入する冷温水の流量(冷温水流量)、即ち、冷温水ポンプ5a,5b,5cの流量に比例する。
例えば、熱源機の冷温水入口温度と冷温水出口温度との温度差が5℃のとき、冷温水ポンプ5aの流量を500m3/h、冷温水ポンプ5bの流量を500m3/h、冷温水ポンプ5cの流量を200m3/hとすると、インバータターボ冷凍機11、ターボ冷凍機12、排熱利用吸収式冷温水機13の処理する熱負荷量は、それぞれ、2907kW、2907kW、1163kWとなる。
For this reason, the heat load distribution to each heat source machine (
For example, when the temperature difference between the cold / hot water inlet temperature and the cold / hot water outlet temperature of the heat source device is 5 ° C., the flow rate of the cold /
したがって、本実施形態に係る熱源システムSでは、シミュレーション手段32によって決定された熱源機(インバータターボ冷凍機11、ターボ冷凍機12、排熱利用吸収式冷温水機13)への負荷配分を実現するために、制御装置30からの指令で冷温水ポンプ5a,5b,5cをインバータ制御することで熱源機の冷温水流量比率を調整する。
Therefore, in the heat source system S according to the present embodiment, load distribution to the heat source units (
<各熱源機への熱負荷の分配処理>
熱源システムSの各熱源機への熱負荷の分配処理について、図2を用いて説明する。図2は、第1実施形態に係る熱源システムSの制御装置30の動作を示すフローチャートである。
<Distribution of heat load to each heat source unit>
The heat load distribution process to each heat source unit of the heat source system S will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the
ステップS101において、制御装置30の熱負荷分配パターン生成手段31は、熱源システムSが処理すべき熱負荷量(熱負荷需要量Q4 )を算出する。具体的には、熱負荷4に流入する冷却水の温度T4in と、熱負荷4から流出する冷却水の温度T4out と、熱負荷4に流入する冷却水の流量F4 と、に基づいて、式(1)により算出される。
Q4 =(T4out −T4in )×F4 ……(1)
なお、以下の説明において、Q4 =1000RT(RT:冷凍トン)として説明する。
In step S101, the heat load distribution pattern generation means 31 of the
Q 4 = (T 4out -T 4in ) × F 4 (1)
In the following description, Q 4 = 1000 RT (RT: refrigeration ton) will be described.
ステップS102において、制御装置30の熱負荷分配パターン生成手段31は、熱負荷需要量Q4 を各熱源機(インバータターボ冷凍機11、ターボ冷凍機12、排熱利用吸収式冷温水機13)に分配する熱負荷分配パターンを生成する。
In step S102, the thermal load distribution pattern generation means 31 of the
ここで、各熱源機への熱負荷量の分配は、図3に示すように、熱負荷需要量Q4 を適当な数n(例えば、n=5)で分割して、それらを各熱源機に振り分けることによって行う。まず、熱負荷分配パターン生成手段31は、熱負荷需要量Q4 を各熱源機に分配するためにいくつかのブロック(分割数:n)に分ける。図3に示す例においては、熱負荷需要量Q4 =(=1000RT)を5つ(n=5)のブロックに分けている。このブロック化は等分割とするので、熱負荷需要量Q4 は200RTの5つのブロックに分割される。 Here, as shown in FIG. 3, the distribution of the heat load amount to each heat source device is made by dividing the heat load demand Q 4 by an appropriate number n (for example, n = 5) and dividing them into each heat source device. It is done by sorting. First, the heat load distribution pattern generation means 31 divides the heat load demand Q 4 into several blocks (number of divisions: n) in order to distribute the heat load demand Q 4 to each heat source machine. In the example shown in FIG. 3, the thermal load demand Q 4 = (= 1000 RT) is divided into five (n = 5) blocks. Since this blocking is equally divided, the heat load demand Q 4 is divided into five blocks of 200 RT.
図4は、熱負荷分配パターン生成部31が生成する熱負荷分配パターンを示す表である。ここで、パターン番号401は、熱負荷分配パターン毎に割り振られた通し番号である。熱負荷分配パターン402は、各熱源機に分配された負荷(分配負荷)の組である。
熱負荷分配パターン生成手段31は、ブロック化された熱負荷(200RT)を各熱源機に分配して熱負荷分配パターン402を生成する。
FIG. 4 is a table showing a thermal load distribution pattern generated by the thermal load distribution
The thermal load distribution pattern generation means 31 generates a thermal
次に、熱負荷分配パターン生成手段31は、熱負荷分配パターン402に基づいて熱源機の負荷率403を求める。ここで、各熱源機の負荷率は、各熱源機の分配負荷を最大冷却能力で除算したものである。
なお、インバータターボ冷凍機11の最大冷却能力を1000RT、ターボ冷凍機12の最大冷却能力を500RT、排熱利用吸収式冷温水機13の最大冷却能力を1000RTであるものとした。
Next, the thermal load distribution
The maximum cooling capacity of the
次に、熱負荷分配パターン生成手段31は、運転可否404を判定する。
運転可否404は、熱負荷分配パターン402が熱源システムSで運転可能であるか否かを示すものであり、運転可能を「○」で示し、運転不可を「×」で示している。
前述のように、各熱源機(インバータターボ冷凍機11、ターボ冷凍機12、排熱利用吸収式冷温水機13)への熱負荷分配は、各熱源機に流入する冷温水の流量(冷温水流量)、即ち、冷温水ポンプ5a,5b,5cの流量に比例する。このため、冷温水ポンプ5a,5b,5cの流量制御範囲(例えば定格流量の40%から定格流量まで)に応じて、各熱源機にも運転可能な負荷率範囲(例えば、40%〜100%)を有する。なお、負荷率0%(分配負荷0RT)とは、その熱源機を停止させることを示しており、運転可能な負荷率範囲に含まれる。
Next, the thermal load distribution
The
As described above, the heat load distribution to each heat source unit (
このように、熱負荷分配パターン生成手段31は、全ての熱源機が運転可能な負荷率範囲にある場合、その熱負荷分配パターン402を熱源システムSで運転可能と判定し(運転可否404を「○」とする)、少なくとも1つの熱源機が運転可能な負荷率範囲外にある場合、その熱負荷分配パターン402を熱源システムSで運転不可と判定する(運転可否404を「×」とする)。
Thus, the thermal load distribution pattern generation means 31 determines that the thermal
図2に戻り、ステップS103において、制御装置30のシミュレーション手段32は、図5に示すように、運転可能と判定された熱負荷分配パターンを抜き出して、各熱負荷分配パターンについてシミュレーションを行い、評価関数の値504を求める。
Returning to FIG. 2, in step S <b> 103, the
ここで、シミュレーション手段32の計算を簡素化するために、評価関数を、熱源システムS全体の消費エネルギに占める割合の大きい熱源機の消費エネルギとするものとして説明する。 Here, in order to simplify the calculation of the simulation means 32, the evaluation function will be described as the energy consumption of the heat source unit having a large proportion of the energy consumption of the heat source system S as a whole.
まず、シミュレーション手段32は、熱負荷分配パターンにおける各熱源機のCOPを求める。
図6は、各熱源機の負荷率−成績係数(Coefficient Of Performance;COP)特性を示すグラフであり、(a)はインバータターボ冷凍機11であり、(b)はターボ冷凍機12であり、(c)は排熱利用吸収式冷温水機13である。図6(a)〜(c)に示すように、熱源機の種別により特性は異なっている。シミュレーション手段32は、各熱源機の負荷率403(図5参照)から、各熱源機の負荷率−COP特性(図6(a)〜(c)参照)を用いて、各熱源機のCOPに換算する。
First, the simulation means 32 calculates | requires COP of each heat source machine in a thermal load distribution pattern.
FIG. 6 is a graph showing the load factor-coefficient of performance (COP) characteristics of each heat source machine, (a) is the
次に、シミュレーション手段32は、各熱源機の消費エネルギを算出する。
ここで、COPは、「熱源機の処理する熱負荷(熱源機の分配負荷)」を「熱源機の消費エネルギ」で除算した値である。即ち、「熱源機の消費エネルギ」は「熱源機の処理する熱負荷(熱源機の分配負荷)」をCOPで除算することにより求められる。シミュレーション手段32は、熱負荷分配パターン402の各熱源機の分配負荷(図5参照)から、各熱源機のCOPで除算することにより、熱負荷分配パターンにおける各熱源機の消費エネルギを算出することができる。
Next, the simulation means 32 calculates the energy consumption of each heat source machine.
Here, COP is a value obtained by dividing "heat load processed by heat source machine (distributed load of heat source machine)" by "energy consumption of heat source machine". That is, the “energy consumption of the heat source device” is obtained by dividing the “heat load processed by the heat source device (distributed load of the heat source device)” by the COP. The simulation means 32 calculates energy consumption of each heat source unit in the heat load distribution pattern by dividing the distribution load (see FIG. 5) of each heat source unit of the heat
次に、シミュレーション手段32は、評価関数(熱源システムSの消費エネルギ)の値504(図5参照)を算出する。
ここで、インバータターボ冷凍機11およびターボ冷凍機12はエネルギ源として電力(二次エネルギ)を消費するのに対し、排熱利用吸収式冷温水機13はエネルギ源としてガス(二次エネルギ)を消費する。このため、一次エネルギ(例えば、石油や天然ガス)から二次エネルギ(電気、ガス)への変換効率の逆数を換算係数として、各熱源機の消費エネルギに換算係数をかけて各熱源機の消費一次エネルギを求め、各熱源機の消費一次エネルギを加算することで評価関数(熱源システムSの消費エネルギ)とした。
このように、熱負荷分配パターン402毎に評価関数の値504が算出される。
Next, the
Here, the
In this manner, the
図2に戻り、ステップS104において、制御装置30の熱負荷分配パターン抽出手段33は、評価関数の値504(図5参照)が最も小さい熱負荷分配パターン402(図5参照)を抽出する。
Returning to FIG. 2, in step S <b> 104, the thermal load distribution
ステップS105において、動作制御指令手段34は、熱負荷分配パターン抽出手段33で抽出された熱負荷分配パターンを実現するように、熱源システムSを制御する。
In step S <b> 105, the operation
<まとめ>
このように、本実施形態に係る熱源システムSは、集中熱源方式であるため、冷温水ポンプ5a,5b,5cの冷温水の流量を制御することにより、各熱源機(インバータターボ冷凍機11、ターボ冷凍機12、排熱利用吸収式冷温水機13)への熱負荷を分配することができる。そして、熱負荷分配パターン生成手段31、シミュレーション手段32および熱負荷分配パターン抽出手段33により、評価関数を最小化する熱負荷分配パターンが得られるので、得られた熱負荷分配パターンとなるように熱源システムSを運転することにより、消費エネルギを削減することができる。
<Summary>
Thus, since the heat source system S according to the present embodiment is a concentrated heat source system, each heat source unit (
なお、熱負荷分配パターン生成手段31における熱負荷需要量Q4 を3つの熱源機へ分配する組み合わせ(熱負荷分配パターン)は、無数に存在する。熱負荷分配パターンの数が多いと、後段のシミュレーション手段32におけるシミュレーション回数が増加するため、演算時間が長くなり、好適な制御に切り替わるまでのロスが大きくなり望ましくない。
このため、ステップS102において、熱負荷需要量Q4 を適当な数n(例えば、図3に示すようにn=5)で分割して、それらを各熱源機に振り分けることによって行うことにより、後段のシミュレーション手段32におけるシミュレーション回数を少なくして、演算時間を短くし、制御が切り替わるまでのロスを少なくすることができる。
There are innumerable combinations (thermal load distribution patterns) for distributing the thermal load demand amount Q 4 in the thermal load distribution pattern generating means 31 to the three heat source machines. If the number of thermal load distribution patterns is large, the number of simulations in the
For this reason, in step S102, by dividing the heat load demand Q 4 by an appropriate number n (for example, n = 5 as shown in FIG. 3) and distributing them to each heat source unit, the subsequent stage The number of simulations in the simulation means 32 can be reduced, the calculation time can be shortened, and the loss until the control is switched can be reduced.
なお、熱源システムSが備える熱源機の数をrとし、熱負荷需要量Q4を分割する分割数をnとすると(本実施形態においては、図1に示すようにr=3であり、図3に示すようにn=5である。)、熱負荷分割パターンの総数は、
n+1Hr-1=(n+r−1)!/(n!・(r−1)!)
となる。即ち、後述するステップS103で実行されるシミュレーション回数の最大値は、n+1Hr-1となる。このため、制御装置30が処理可能な分割パターンの総数となるように分割数nを決定するのが望ましい。
Note that r is the number of heat source units included in the heat source system S, and n is the number of divisions for dividing the heat load demand Q 4 (in this embodiment, r = 3 as shown in FIG. N = 5 as shown in FIG. 3), and the total number of thermal load division patterns is
n + 1 H r-1 = (n + r-1)! / (N! ・ (R-1)!)
It becomes. That is, the maximum value of the number of simulations executed in step S103 described later is n + 1Hr-1 . For this reason, it is desirable to determine the division number n so as to be the total number of division patterns that can be processed by the
なお、シミュレーション手段32が用いる評価関数を、熱源システムS全体の消費エネルギのうち占める割合の大きい熱源機の消費エネルギとするものとして説明したが、これに限られるものではなく、冷温水ポンプ5a,5b,5c、送風ファン8a,8b,8c、冷却水ポンプ9a,9b,9cの消費電力も加味して、熱源システムS全体の消費エネルギを評価関数として用いてもよい。
Although the evaluation function used by the
また、シミュレーション手段32が各熱源機のCOPを求める際、各熱源機のCOPは、図6(a)〜(c)に示すように、負荷率により一意に決まる値であるものとして説明したが、詳細には熱源機の冷却水入口温度や、外気の湿球温度にも依存する。よって、これらを考慮してシミュレーション手段32が各熱源機のCOPを求めるものであってもよい。 Moreover, when the simulation means 32 calculates | requires COP of each heat source machine, COP of each heat source machine demonstrated as what is uniquely determined by a load factor, as shown to Fig.6 (a)-(c). In detail, it depends on the cooling water inlet temperature of the heat source unit and the wet bulb temperature of the outside air. Therefore, the simulation means 32 may obtain the COP of each heat source machine in consideration of these.
シミュレーション手段32でシミュレーションされる熱負荷分配パターンの各熱源機の発停状態が、現在の各熱源機の発停状態と異なる場合、現在の熱負荷分配パターンからシミュレーション中の熱負荷分配パターンへと移行するにあたり、各熱源機の発停を伴うこととなる。例えば、現在の熱負荷分配パターンではインバータターボ冷凍機11とターボ冷凍機12とが運転状態であり、シミュレーション中の熱負荷分配パターンではインバータターボ冷凍機11と排熱利用吸収式冷温水機13とが運転状態である場合、シミュレーション中の熱負荷分配パターンを制御に適用すると、ターボ冷凍機12の運転停止および排熱利用吸収式冷温水機13の運転開始を伴うこととなる。
When the start / stop state of each heat source unit of the heat load distribution pattern simulated by the simulation means 32 is different from the current start / stop state of each heat source unit, the current heat load distribution pattern is changed to the heat load distribution pattern being simulated. In shifting, it will be accompanied by the start and stop of each heat source machine. For example, in the current heat load distribution pattern, the
熱源システムSにおいて、熱源機が発停する場合、熱源システムSの温度状態や熱源機の状態が定常状態に至るまでの過渡的期間には、処理すべき熱負荷に対して大きなエネルギ消費が伴う場合があり、消費エネルギのロスに繋がる。
したがって、シミュレーション中の熱負荷分配パターンの各熱源機の発停状態が、現在の各熱源機の発停状態と異なる場合、過渡的期間のロスを見込んだ補正値を評価関数に加えたり、過渡的期間のロスを見込んだ補正係数をかけることで、熱源機の発停による消費エネルギのロスを評価関数に取り込んで評価する構成であってもよい。
In the heat source system S, when the heat source machine starts and stops, a large energy consumption is associated with the heat load to be processed in a transient period until the temperature state of the heat source system S and the state of the heat source machine reach a steady state. In some cases, this leads to a loss of energy consumption.
Therefore, if the on / off state of each heat source unit in the heat load distribution pattern during simulation is different from the current on / off state of each heat source unit, a correction value that allows for the loss of the transient period is added to the evaluation function, A configuration may be adopted in which a loss of energy consumption due to the start and stop of the heat source device is taken into the evaluation function and evaluated by applying a correction coefficient that anticipates the loss of the target period.
≪第2実施形態≫
次に、第2実施形態に係る熱源システムSについて説明する。第2実施形態に係る熱源システムSの構成は、第1実施形態に係る熱源システムSの構成(図1参照)と同様であり説明を省略する。一方、第2実施形態に係る熱源システムSは、熱負荷分配パターンを生成する熱負荷分配パターン生成手段31の処理(図2のステップS102の処理)および評価関数を算出するシミュレーション手段32の処理(図2のステップS103の処理)が第1実施形態に係る熱源システムSと異なる。
<< Second Embodiment >>
Next, the heat source system S according to the second embodiment will be described. The configuration of the heat source system S according to the second embodiment is the same as the configuration of the heat source system S according to the first embodiment (see FIG. 1), and a description thereof will be omitted. On the other hand, in the heat source system S according to the second embodiment, the process of the thermal load distribution
<各熱源機への熱負荷の分配処理>
第2実施形態に係る熱源システムSの各熱源機への負荷の分配処理について図2を参照しつつ説明する。ここで、ステップS101,S104,S105の処理は、第1実施形態に係る熱源システムSの処理と同様であり説明を省略する。
<Distribution of heat load to each heat source unit>
The load distribution process to each heat source machine of the heat source system S according to the second embodiment will be described with reference to FIG. Here, the processes of steps S101, S104, and S105 are the same as the processes of the heat source system S according to the first embodiment, and a description thereof is omitted.
ステップS102において、熱負荷分配パターン生成手段31は、熱負荷需要量Q4 を各熱源機(インバータターボ冷凍機11、ターボ冷凍機12、排熱利用吸収式冷温水機13)に分配する熱負荷分配パターンを生成する。
In step S102, the thermal load distribution pattern generation means 31 distributes the thermal load demand Q 4 to each heat source unit (
ここで、熱負荷分配パターン生成手段31は、各熱源機(インバータターボ冷凍機11、ターボ冷凍機12、排熱利用吸収式冷温水機13)の負荷率(%)を、例えば10%おきに変化させることで熱負荷分配パターンを生成する。
Here, the thermal load distribution pattern generation means 31 sets the load factor (%) of each heat source unit (
図7は、第2実施形態における熱負荷分配パターン生成部31が生成する熱負荷分配パターンを示す表である。ここで、パターン番号701は、熱負荷分配パターン(負荷率パターン702)毎に割り振られた通し番号である。負荷率パターン702は、各熱源機の負荷率の組である。運転可否703は、負荷率パターン702が熱源システムSで運転可能であるか否かを示すものであり、運転可能を「○」で示し、運転不可を「×」で示している。なお、全ての熱源機の負荷率が運転可能な負荷率範囲(例えば、0%,40%〜100%)内にある場合、運転可否703は運転可能となる。
FIG. 7 is a table showing a thermal load distribution pattern generated by the thermal load distribution
負荷率パターン702から熱負荷分配パターンを求める方法について図8を用いて説明する。
例えば、熱源機(インバータターボ冷凍機)11の負荷率が50%、熱源機(ターボ冷凍機)12の負荷率が60%、熱源機(排熱利用吸収式冷温水機)13の負荷率が60%の場合、図8に示すように、各熱源機の最大冷却能力および負荷率から、各熱源機の処理する熱負荷が得られる。得られた各熱源機の処理する熱負荷の組が、熱負荷分配パターンに相当する。
A method for obtaining the thermal load distribution pattern from the
For example, the load factor of the heat source unit (inverter turbo refrigerator) 11 is 50%, the load factor of the heat source unit (turbo refrigerator) 12 is 60%, and the load factor of the heat source unit (exhaust heat utilization absorption chiller / heater) 13 is In the case of 60%, as shown in FIG. 8, the heat load processed by each heat source device is obtained from the maximum cooling capacity and load factor of each heat source device. A set of heat loads processed by each obtained heat source machine corresponds to a heat load distribution pattern.
そして、熱負荷分配パターン生成手段31は、運転可能な負荷率パターン702(熱負荷分配パターン)のうち、各熱源機の処理する熱負荷の合計がステップS101において算出した熱負荷需要量Q4 となるものを抜き出して、シミュレーション手段32に送る。 Then, the thermal load distribution pattern generation means 31 includes the thermal load demand amount Q 4 calculated in step S101 by the total thermal load processed by each heat source unit among the operable load factor patterns 702 (thermal load distribution patterns). Is extracted and sent to the simulation means 32.
ステップS103において、シミュレーション手段32は、負荷率パターン702(熱負荷分配パターン)についてシミュレーションを行い、評価関数の値を求める。
In step S103, the
ここで、第2実施形態に係るシミュレーション手段32の評価関数を、時間当たりのランニングコスト(円/h)とするものとして説明する。このように評価関数を設定することにより、第2実施形態に係る熱源システムSは、ランニングコストを最小化するように運転することができるようになっている。
Here, the evaluation function of the
まず、シミュレーション手段32は、熱源システムSを構成する機器の消費エネルギを求める。本実施形態においては、エネルギを消費する機器として、電力を消費する冷温水ポンプ5a,5b,5c、冷却水ポンプ9a,9b,9c、送風ファン8a,8b,8c、インバータターボ冷凍機11、ターボ冷凍機12と、ガスを消費する排熱利用吸収式冷温水機13と、が存在する。
First, the simulation means 32 calculates | requires the energy consumption of the apparatus which comprises the heat source system S. FIG. In the present embodiment, the devices that consume energy are chilled /
なお、ガスエンジン14もガスを消費するものであるが、熱負荷4の熱負荷需要とは別に存在する電力需要源(図示せず)の電力需要に応じてガスエンジン14が運転され、ガスエンジン14の運転状況は制御装置30に入力されるようになっている。
The
冷温水ポンプ5a,5b,5c、冷却水ポンプ9a,9b,9c、送風ファン8a,8b,8cの消費電力P[kW]は、以下の式(2)により算出する。
P=PR×(FR/100)3=PR×(F/RF)3 ……(2)
ここで、PRは定格運転時の消費電力[kW]であり、FRは流量比[%]であり、Fはポンプの流量またはファンの風量[m3/h]であり、RFは定格運転時のポンプの流量またはファンの風量[m3/h]である。
The power consumption P [kW] of the cold /
P = PR × (FR / 100) 3 = PR × (F / RF) 3 (2)
Here, PR is power consumption [kW] during rated operation, FR is a flow rate ratio [%], F is a pump flow rate or fan air flow [m 3 / h], and RF is during rated operation. The pump flow rate or the fan airflow [m 3 / h].
図9(a)は、電力を消費する熱源機(インバータターボ冷凍機11、ターボ冷凍機12)の消費電力を示すテーブルであり、図9(b)はガスを消費する熱源機(排熱利用吸収式冷温水機13)の消費ガスを示すテーブルである。
各熱源機(インバータターボ冷凍機11、ターボ冷凍機12、排熱利用吸収式冷温水機13)の消費エネルギ(消費電力、消費ガス)は、熱源機の負荷率[%]と、冷却水出口温度[℃]をパラメータとするテーブルを元に算出する。なお、データの補間には例えば線形補間を用いる。
FIG. 9A is a table showing the power consumption of the heat source machines (
The energy consumption (power consumption, gas consumption) of each heat source machine (
以上により、評価関数(熱源システムSのランニングコスト)AF[円/h]は、以下の式(3)で与えられる。
AF=PSUM×PC+GSUM×GC ……(3)
ここで、PSUMは総消費電力[kW]であり、PCは電力コスト[円/kWh]であり、GSUMは総消費ガス[m3/h]であり、GCはガスコスト[円/(m3)]である。
Thus, the evaluation function (running cost of the heat source system S) AF [yen / h] is given by the following equation (3).
AF = PSUM × PC + GSUM × GC (3)
Here, PSUM is the total power consumption [kW], PC is the power cost [yen / kWh], GSUM is the total consumed gas [m 3 / h], and GC is the gas cost [yen / (m 3]. ]].
このように、第2実施形態に係る熱源システムSは、熱負荷分配パターン抽出手段33で評価関数(熱源システムSのランニングコスト)の値が最小となる熱負荷分配パターンを抽出して、抽出した熱負荷分配パターンとなるように熱源システムSを運転することにより、熱源システムSのランニングコストを削減することができる。
As described above, the heat source system S according to the second embodiment extracts and extracts the heat load distribution pattern that minimizes the value of the evaluation function (running cost of the heat source system S) by the heat load distribution
≪変形例≫
なお、本実施形態に係る熱源システムSは、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
≪Modification≫
The heat source system S according to the present embodiment is not limited to the configuration of the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
本実施形態に係る熱源システムSは、熱負荷4は冷熱需要としての負荷源(例えば、冷房運転を行う空気調和機)であり、熱源機が冷凍機として機能する構成として説明したが、これに限られるものではなく、熱負荷4は熱需要としての負荷源(例えば、暖房運転を行う空気調和機)であり、熱源機が加熱機として機能する構成であってもよい。
In the heat source system S according to the present embodiment, the
また、本実施形態に係る熱源システムSは、特性の異なる熱源機(冷凍機)を組み合せて用いる構成として説明したが、これに限られるものではなく、例えば、同じ特性の熱源機(冷凍機)を組み合せて用いる構成であってもよい。
また、熱源システムSの備える熱源機(冷凍機)の台数は、3台に限られるものではなく、2台であってもよく、3台より多い台数であってもよい。
Further, the heat source system S according to the present embodiment has been described as a configuration in which heat source machines (refrigerators) having different characteristics are used in combination. However, the present invention is not limited to this, and for example, a heat source machine (refrigerator) having the same characteristics. May be used in combination.
Further, the number of heat source units (refrigerators) included in the heat source system S is not limited to three, and may be two or more than three.
また、本実施形態に係る熱源機システムSは評価関数として、第1実施形態では熱源機の消費エネルギ(または、熱源システムS全体の消費エネルギ)を評価し、第2実施形態では時間当たりのランニングコスト(円/h)を評価するものとして説明したが、これに限られるものではない。評価関数として、例えば、熱源システムS全体の消費エネルギ、熱源システムS全体の運転コスト、熱源システムSからの二酸化炭素排出量などとしてもよい。 Further, the heat source apparatus system S according to the present embodiment evaluates the energy consumption of the heat source apparatus (or the energy consumption of the entire heat source system S) in the first embodiment as an evaluation function, and the running per hour in the second embodiment. Although described as evaluating the cost (yen / h), the present invention is not limited to this. The evaluation function may be, for example, the energy consumption of the entire heat source system S, the operating cost of the entire heat source system S, the carbon dioxide emission from the heat source system S, or the like.
本実施形態に係る熱源システムSは、シミュレーション手段32で運転可能な熱負荷分配パターンについてシミュレーションを行い、運転可能な全ての熱負荷分配パターンについて評価関数の値を求めた後、熱負荷分配パターン抽出手段33で評価関数の値が最小となる熱負荷分配パターンを抽出するものとして説明したが、これに限られるものではなく、まず一つの運転可能な熱負荷分配パターンについてシミュレーション手段32でシミュレーションを行い、熱負荷分配パターン抽出手段33で得られた評価関数の値が所定値以下であったらその熱負荷分配パターンを抽出し、所定値より大きい場合には、次の運転可能な熱負荷分配パターンについてシミュレーション手段32でシミュレーションを行うものであってもよい。
このような構成によれば、全ての熱負荷分配パターンについてシミュレーションを行う場合と比較して、好適な熱負荷分配パターンを得るまでのシミュレーション回数を削減して演算時間を短くすることにより、制御が切り替わるまでのロスを少なくすることができる。
The heat source system S according to the present embodiment performs a simulation on the thermal load distribution pattern that can be operated by the
According to such a configuration, compared with the case where simulation is performed for all thermal load distribution patterns, the number of simulations until a suitable thermal load distribution pattern is obtained and the calculation time is shortened. Loss before switching can be reduced.
S 熱源システム
1 第1熱源ユニット
2 第2熱源ユニット
3 第3熱源ユニット
4 熱負荷
5a,5b,5c 冷温水ポンプ(搬送手段)
6a 冷温水往ヘッダ
6b 冷温水還ヘッダ
7a,7b,7c 冷却塔
8a,8b,8c 送風ファン
9a,9b,9c 冷却水ポンプ
11 インバータターボ冷凍機(熱源機)
12 ターボ冷凍機(熱源機)
13 排熱利用吸収式冷温水機(熱源機)
14 ガスエンジン
15 排温水ポンプ
30 制御装置(制御手段)
31 熱負荷分配パターン生成手段(パターン生成手段)
32 シミュレーション手段
33 熱負荷分配パターン抽出手段(パターン抽出手段)
34 制御指令手段(運転制御手段)
21a,21b,21c,22a,22b,22c,23a,23b,23c,24 インバータ
402 熱負荷分配パターン
504 評価関数
S
6a Cold /
12 Turbo refrigerator (heat source machine)
13 Absorption heat absorption chiller / heater (heat source machine)
14
31 Thermal load distribution pattern generation means (pattern generation means)
32 Simulation means 33 Thermal load distribution pattern extraction means (pattern extraction means)
34 Control command means (operation control means)
21a, 21b, 21c, 22a, 22b, 22c, 23a, 23b, 23c, 24
Claims (9)
前記制御手段は、
各前記熱源機への熱負荷分配パターンを生成するパターン生成手段と、
生成された前記熱負荷分配パターンにおける前記熱源システムの評価関数を演算するシミュレーション手段と、
前記評価関数に基づいて、前記パターン生成手段で生成された前記熱負荷分配パターンから1つの熱負荷分配パターンを抽出するパターン抽出手段と、
抽出された前記熱負荷分配パターンに基づいて、前記熱源機および前記搬送手段を制御する運転制御手段と、を有し、
前記パターン生成手段は、前記熱負荷分配パターンのうち、各熱源機のなかで運転不可能な負荷率を有する前記熱源機がある場合、該熱負荷分配パターンを削除する
ことを特徴とする熱源システム。 A heat source system comprising at least two or more heat source units, a transport unit that transports a heat transport medium from the heat source unit to a heat load, and a control unit that controls the heat source unit and the transport unit,
The control means includes
Pattern generating means for generating a heat load distribution pattern to each of the heat source units;
Simulation means for calculating an evaluation function of the heat source system in the generated heat load distribution pattern;
Pattern extraction means for extracting one thermal load distribution pattern from the thermal load distribution pattern generated by the pattern generation means based on the evaluation function;
Based on the extracted the heat load distribution patterns, have a, and operation control means for controlling the heat source apparatus and said transport means,
The pattern generation means deletes the heat load distribution pattern when there is the heat source device having a load factor that cannot be operated among the heat load devices among the heat load distribution patterns. Heat source system.
前記シミュレーション手段により演算された前記評価関数が最小となる熱負荷分配パターンを抽出する
ことを特徴とする請求項1に記載の熱源システム。 The pattern extraction means includes
The heat source system according to claim 1, wherein a heat load distribution pattern that minimizes the evaluation function calculated by the simulation unit is extracted.
インバータ制御または温度制御を含む制御により、抽出された前記熱負荷分配パターンとなるように前記熱源機および前記搬送手段を制御する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱源システム。 The operation control means includes
3. The heat source system according to claim 1, wherein the heat source unit and the transfer unit are controlled by the control including inverter control or temperature control so that the extracted heat load distribution pattern is obtained.
前記熱源システムの消費電力を前記評価関数とする
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の熱源システム。 The simulation means includes
The heat source system according to any one of claims 1 to 3, wherein power consumption of the heat source system is used as the evaluation function.
前記熱源システムのランニングコストを前記評価関数とする
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の熱源システム。 The simulation means includes
The heat source system according to claim 1, wherein a running cost of the heat source system is the evaluation function.
前記熱源システムの排出二酸化炭素量を前記評価関数とする
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の熱源システム。 The simulation means includes
The heat source system according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of carbon dioxide discharged from the heat source system is used as the evaluation function.
前記熱負荷の総負荷量を所定の個数で分割し、分割された負荷量を単位として各前記熱源機に割り振ることで前記熱負荷分配パターンを生成する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の熱源システム。 The pattern generation means includes
The total load amount of the heat load is divided by a predetermined number, and the heat load distribution pattern is generated by allocating the divided load amount to each heat source unit as a unit. The heat source system according to any one of 6.
各前記熱源機の負荷率を所定の間隔で変化させることで前記熱負荷分配パターンを生成する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の熱源システム。 The pattern generation means includes
The heat source system according to any one of claims 1 to 6, wherein the heat load distribution pattern is generated by changing a load factor of each heat source unit at a predetermined interval.
前記制御手段は、
各前記熱源機への熱負荷分配パターンを生成する生成ステップと、
前記生成ステップで生成された前記熱負荷分配パターンのうち、各熱源機のなかで運転不可能な負荷率を有する前記熱源機がある場合、該熱負荷分配パターンを削除する削除ステップと、
前記削除ステップの結果、削除されなかった前記熱負荷分配パターンにおける前記熱源システムの評価関数を演算する演算ステップと、
前記演算ステップで演算された前記評価関数に基づいて、前記生成ステップで生成された前記熱負荷分配パターンから1つの熱負荷分配パターンを抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップで抽出された前記熱負荷分配パターンに基づいて、前記熱源機および前記搬送手段を制御する制御ステップと、を有する
ことを特徴とする熱源システムの制御方法。 A control method for a heat source system, comprising: at least two or more heat source units; a transfer unit that transfers a heat transfer medium from the heat source unit to a heat load; and a control unit that controls the heat source unit and the transfer unit. ,
The control means includes
Generating step of generating a heat load distribution pattern to each of the heat source units;
Of the heat load distribution patterns generated in the generation step, if there is the heat source unit having a load factor that cannot be operated among the heat source units, a deletion step of deleting the heat load distribution pattern,
As a result of the deletion step, a calculation step for calculating an evaluation function of the heat source system in the heat load distribution pattern that has not been deleted ;
An extraction step of extracting one thermal load distribution pattern from the thermal load distribution pattern generated in the generation step based on the evaluation function calculated in the calculation step;
And a control step of controlling the heat source unit and the conveying means based on the thermal load distribution pattern extracted in the extraction step.
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