JP6125836B2 - 冷水循環システム - Google Patents
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Description
上述の空調システムでは、冷水を供給する複数の熱源に一次戻りヘッダおよび一次送りヘッダがつながれ、一次ポンプによって冷水が一次戻りヘッダから熱源を介して一次送りヘッダに送られている。また、冷水を用いて空気を冷却する複数のAHU(エア・ハンドリング・ユニット)に二次送りヘッダおよび二次戻りヘッダがつながれている。一次送りヘッダと二次送りヘッダとの間には、冷水を一次送りヘッダから二次送りヘッダに送る二次ポンプが配置されている。この二次ポンプとしてはインバータ制御されるものが知られている。また、冷水は二次戻りヘッダから一次戻りヘッダに流入するように接続されている。
まり、室内の温度が低くなった場合には、冷水を搬送する動力を低減して二次ポンプの消費電力を減らす制御が行われる。その一方で、供給される冷水の流量が減少するため、AHUではファンの回転周波数を増やす制御が行われ、AHUで消費される電力が増加する場合がある。すると、空調システム全体では消費される電力が増大するおそれがあるという問題があった。
本発明の冷水循環システムは、屋外に配置され、冷水を所定温度に冷却する熱源と、屋内に配置され、前記冷水と熱交換して空気を冷却する空調機であるAHUと、動力インバータの運転周波数に応じた流量の前記冷水を前記熱源から前記AHUに送るポンプと、前記屋外における温度である外気温度を測定する外気温度測定部と、前記熱源における前記所定温度を制御する熱源制御部と、前記動力インバータの運転周波数を制御するポンプ制御部と、前記所定温度および前記運転周波数の少なくとも一方の設定を変更する変更部、前記所定温度および前記運転周波数の少なくとも一方の設定を変更した際における、少なくとも前記熱源、前記AHUおよび前記ポンプで消費される電力の合計である全体消費電力と、前記外気温度測定部により測定された外気温度とを対応付けて記憶する記憶部、および、該記憶部に記憶された前記全体消費電力および前記外気温度の対応付けに基づいて、前記外気温度測定部において測定された外気温度において、前記記憶部に記憶された設定の変更を行った場合に前記全体消費電力が減少するか否か判定し、前記全体消費電力が減少すると判定された場合には、前記記憶された設定の変更を選択する判定を行い、前記全体消費電力が増加すると判定された場合には、前記記憶された設定の変更と反対の変更を選択する判定を行う判定部、を備えた統合制御部と、が設けられていることを特徴とする。
体電力の消費量が増加した場合には、逆の変更である所定温度を低くする変更や、運転周波数を上げる変更を行う。
このように運転周波数が最低閾値である最低周波数に到るまでは、所定設定温度よりも運転周波数を優先して変更し、運転周波数が最低閾値に到った後に、所定設定温度の変更を行うことにより、全体電力の消費量の削減を行いやすくなる。つまり、運転周波数を変更した場合と、所定設定温度と変更した場合とを比較すると、運転周波数を変更した場合の方が、全体電力の消費量における変化は早く現れる。
る場合には、ポンプから送り出される冷水の流量を減らす制御を行うため、ポンプの駆動に用いる動力を低減させることができる。さらに、ポンプから送り出される冷水の流量が減ることから、AHUから戻る冷水の温度が高くなりやすく、熱源における効率向上を図りやすくなる。
は、記憶部に記憶された前記COPおよび前記外気温度の対応付けに基づいて、前記外気温度測定部において測定された外気温度において、前記記憶部に記憶された設定の変更を行った場合に前記COPの値が増加するか否か判定し、前記COPの値が増加すると判定された場合には、前記記憶された設定の変更を選択する判定を行い、前記COPの値が減少すると判定された場合には、前記記憶された設定の変更と反対の変更を選択する判定を行うことが好ましい。
本実施形態では、データセンタの空調に本発明に係る空調システム(冷水循環システム)1を用いた例に適用して説明する。なお、データセンタにはIT(情報技術)装置やICT(情報通信技術)装置を構成する多数のサーバやコンピュータなどの電子機器がフロアF内に配置されており、これらの電子機器から発生する大量の熱を処理するために、空調システム1が用いられる。
データセンタのフロアFに複数のAHU20が配置され、当該フロアFが複数設けられている例に適用して説明する。
8、AHUコントローラ25および熱源コントローラ15による空調システム1の制御については後述する。
付けられており、この場合の所定温度は17℃である。
慮すると、空調システム1の全体で消費される電力量が減少していないと判定され(S18:NO)、かつ、消費される電力量が増加していないと判定された場合(S20:NO)であるため、全体電力の消費量が変化していないと判定された場合に相当する。
空調システム1の運転が開始されると、図4に示すように、統合コントローラ41の判定部43は、AHUコントローラ25からアラームが発報されているか否かの判定処理を実行する(S31)。アラームは、フロア温度センサ24により測定されたフロアFの室内温度が警報閾値を超えた場合に発報されるものである。アラームは、AHUコントローラ25または統合コントローラ41により発報される。
空調システム1の運転が開始されると、図6に示すように、統合コントローラ41はAHUコントローラ25からワーニングが発報されているか否かの判定処理を実行する(S41)。ワーニングは、フロアFの室内温度がワーニング閾値を超えた場合に発報されるものであり、AHUコントローラ25または統合コントローラ41により発報される。ワーニングが発報されていないと判定された場合(NOの場合)には、再びS41に戻り、ワーニング発報の有無を判定する処理を実行する。
1−[(ファン23の回転周波数/最大周波数)の平均値] ・・・(2)
(設定温度−計測温度)の平均値 ・・・(3)
ここで式(1)における二方弁21の弁開度は全閉を0とし全開を1とするものである。また、二方弁21の弁開度の平均値とは、フロアFに配置されたAHU20に対応する全ての二方弁21の平均値を例示することができる。その他にも、フロアF内に設けられた区画された複数の空調空間の一つに配置されたAHU20に対応する二方弁21の平均値であってもよい。
上記の構成の空調システム1によれば、統合コントローラ41によって空調システム1で消費される電力の削減を図るため、ポンプコントローラ38や熱源コントローラ15などが単独で消費電力の削減を図る場合と比較して、消費電力の削減を図りやすくなる。例えば、ポンプコントローラ38等が単独で電力の削減を図る場合には、AHU20では逆に消費電力が増加して空調システム1全体での消費電力が増えることがある。これに対して、少なくとも熱源10、AHU20および二次ポンプ33での消費電力の合計である全体消費電力の削減を図る統合コントローラ41を設けることにより、熱源10、AHU20および二次ポンプ33のいずれかで消費電力が増加することを抑制でき、空調システム1で消費される電力の削減を図りやすくなる。
Claims (9)
- 電子機器から発生する熱を処理する空調に用いられる冷水循環システムであって、
屋外に配置され、冷水を所定温度に冷却する熱源と、
屋内に配置され、前記冷水と熱交換して空気を冷却する空調機であるAHUと、
動力インバータの運転周波数に応じた流量の前記冷水を前記熱源から前記AHUに送るポンプと、
前記屋外における温度である外気温度を測定する外気温度測定部と、
前記熱源における前記所定温度を制御する熱源制御部と、
前記動力インバータの運転周波数を制御するポンプ制御部と、
前記所定温度および前記運転周波数の少なくとも一方の設定を変更する変更部、
前記所定温度および前記運転周波数の少なくとも一方の設定を変更する少なくとも前に、少なくとも前記熱源、前記AHUおよび前記ポンプで消費される電力の合計である全体消費電力と、前記外気温度測定部により測定された外気温度とを対応付けて記憶する記憶部と、
当該記憶部に記憶された前記全体消費電力および前記外気温度の対応付けに基づいて、前記変更部により前記所定温度および前記運転周波数の少なくとも一方の設定の変更を行った後に取得された全体消費電力と、当該設定の変更を行った後に取得された全体消費電力が取得されたときと同じ外気温度に対応付けされた前記記憶部に記憶された前記全体消費電力とを比較し、当該設定の変更を行った後に取得された全体消費電力が減少したか否か判定し、
以後に前記設定の変更を行う際に、前記全体消費電力が減少したと判定された場合には、前記設定の変更と同じ変更を選択する判定を行い、前記全体消費電力が増加したと判定された場合には、前記設定の変更と反対の変更を選択する判定を行う判定部、を備えた統合制御部と、
前記屋内の温度である室内温度を測定する室内温度センサと、
が設けられ、
前記総合制御部は、前記設定の変更を行った後に取得された全体消費電力と、前記記憶部に記憶された全体消費電力とを比較する処理と並行して、前記AHUの状態を示す情報に基づいて算出された、前記AHUにおける前記空気を冷却する余剰能力を示す余裕度と所定閾値とを比較する処理を行い、前記余裕度が所定閾値未満である場合には前記運転周波数を増やす設定を割り込みして行い、
更に、前記設定の変更を行った後に取得された全体消費電力と、前記記憶部に記憶された全体消費電力とを比較する処理、および、前記余裕度と前記所定閾値とを比較する処理と並行して、前記室内温度と温度閾値とを比較する処理を行い、前記室内温度が温度閾値を超え、かつ、前記運転周波数を減らす設定がされている場合には、前記運転周波数を増やす設定を割り込みして行うことを特徴とする冷水循環システム。 - 前記記憶部には、前記全体消費電力、前記外気温度、並びに、前記全体消費電力および前記外気温度の少なくとも一方が測定された時刻情報が対応付けて記憶され、
前記判定部は、1日を複数の区分に区分けし、同一の区分けに属する対応付けに基づいて、前記設定の変更を行った後に取得された全体消費電力と、当該設定の変更を行った後に取得された全体消費電力が取得されたときと同じ外気温度に対応付けされた前記記憶部に記憶された前記全体消費電力とを比較し、当該設定の変更を行った後に取得された全体消費電力が減少したか否か判定を行うことを特徴とする請求項1記載の冷水循環システム。 - 前記変更部は、前記所定温度よりも前記運転周波数を優先して変更し、
前記運転周波数が最低閾値である場合は、前記所定温度を変更することを特徴とする請求項1または2に記載の冷水循環システム。 - 前記変更部は、前記屋内の湿度である室内湿度が設定閾値を超えた場合には、変更された前記所定温度の値を変更前の値に戻すことを特徴とする請求項3記載の冷水循環システム。
- 前記変更部は、前記室内温度が前記温度閾値を超えた場合であっても、前記余裕度が前記所定閾値以上のときには、所定期間が経過した後に前記運転周波数を増やす設定を行うことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の冷水循環システム。
- 前記変更部は、前記室内温度が前記温度閾値よりも温度の高い警報閾値を超えた場合には、前記所定温度をより温度が低い特定温度に変更する設定を行うことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の冷水循環システム。
- 前記熱源、前記熱源から送り出された前記冷水が流入する送りヘッダ、および、前記熱源に流入する前記冷水を送り出す戻りヘッダを、前記冷水が流通可能に結ぶ一次冷水回路と、
前記送りヘッダ、前記AHUおよび前記戻りヘッダを、前記冷水が流通可能に結ぶ二次冷水配管と、
前記熱源から前記送りヘッダに前記冷水を送り出す一次ポンプと、が更に設けられ、
前記ポンプは、前記熱源から前記送りヘッダに前記冷水を送り出す一次ポンプ、および、前記動力インバータの運転周波数に応じた流量の前記冷水を前記送りヘッダから前記AHUに送る二次ポンプを有することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の冷水循環システム。 - 前記記憶部には、前記全体消費電力の代わりに前記AHUにおける冷却能力を前記全体消費電力で割って求められる係数であるCOPが記憶され、
前記判定部は、記憶部に記憶された前記COPおよび前記外気温度の対応付けに基づいて、前記設定の変更を行った後に取得されたCOPと、当該設定の変更を行った後に取得されたCOPが取得されたときと同じ外気温度に対応付けされた前記記憶部に記憶された前記COPとを比較し、当該設定の変更を行った後に取得されたCOPが増加したか否か判定し、
前記COPの値が増加すると判定された場合には、前記記憶された設定の変更を選択する判定を行い、前記COPの値が減少すると判定された場合には、前記記憶された設定の変更と反対の変更を選択する判定を行うことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の冷水循環システム。 - データセンタの電子機器が収納される空間内に前記AHUが配置され、
前記記憶部には、前記全体消費電力の代わりに前記全体全体消費電力および前記電子機器の消費電力の合計を、前記全体消費電力で割って求められる係数であるPUEが記憶され、
前記判定部は、記憶部に記憶された前記PUEおよび前記外気温度の対応付けに基づいて、前記設定の変更を行った後に取得されたPUEと、当該設定の変更を行った後に取得されたPUEが取得されたときと同じ外気温度に対応付けされた前記記憶部に記憶された前記PUEとを比較し、当該設定の変更を行った後に取得されたPUEの値が減少したか否か判定し、
前記PUEの値が減少すると判定された場合には、前記記憶された設定の変更を選択する判定を行い、前記PUEの値が増加すると判定された場合には、前記記憶された設定の変更と反対の変更を選択する判定を行うことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の冷水循環システム。
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