JP6258487B2 - エネルギーネットワークの熱需要調整装置及びエネルギーネットワークの熱需要調整方法 - Google Patents

エネルギーネットワークの熱需要調整装置及びエネルギーネットワークの熱需要調整方法 Download PDF

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Description

本発明は、エネルギーネットワークの熱需要調整装置及びエネルギーネットワークの熱需要調整方法に関する。
冷凍機（温水器）で生成された冷水（温水）を送水管を介して各部屋に設けられた空調機に供給することで部屋の空調をする技術が実現されている。空調機は冷水（温水）を受け取ってその熱を利用して各部屋の温度を制御するところ、一方、冷凍機（温水器）は該温度制御に見合うように冷水（温水）が送るよう運転するのである。このような技術においては、効率よく消費エネルギーの省エネルギー化を図るために、予め快適性指標値の目標値範囲を記憶しておき、そして、快適性指標値が目標範囲内で、消費エネルギーが小さくなるようシステムを制御する技術が知られている。このような技術は、特開2013-50302公報(特許文献１)に記載されている。
特開2013-50302号公報
ここで、空調機の消費エネルギーと快適性は一般にトレードオフの関係にある。即ち、前記の従来技術では、空調の消費エネルギーを最大限低減する場合には、快適性を許容される限界点まで低下させ、かつ、この状態を長時間継続することになる。言い換えれば、例えば在室者が希望する室温が26℃、快適性範囲の上限値が28℃であったとすると、前記の従来技術では、室温を常に28℃にセットすることとなる。従って、空調の設定温度は在室者が希望する設定温度（26℃）から長時間に亘り乖離することとなり、室温が在室者の許容した範囲にあるとはいえ、快適性に影響が出るという課題がある。
本発明の目的は、消費エネルギーの省エネルギー化を図りつつも在室者の快適性を実現することができるエネルギーネットワークの熱需要調整装置及びエネルギーネットワークの熱需要調整方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明では、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用するものであり、その一例をあげるならば、複数の熱源機器に対して何れを運転させるかを示す運転台数通知信号を生成し、空調機が授受する熱需要を演算し、演算された熱需要に応じ熱源機器の負荷特性に基づき熱源機器の効率が向上するように空調機への指令値を生成するように構成した。
具体的には、熱エネルギーを生成する複数の熱源機能と、前記熱源機能が生成する熱エネルギーを消費して空調効果を得る複数の空調機能と、を有するエネルギーネットワークにおいて、前記熱源機能を選択的に起動或いは停止する第1の制御機能と、前記空調機能の出力を制御する第2の制御機能と、を有し、前記第1の制御機能が前記熱源機能を起動或いは停止する際に、前記第2の制御機能が前記複数の空調機能の合計負荷を所望の大きさに制御することを特徴とする。
本発明によれば、消費エネルギーの省エネルギー化を図りつつも在室者の快適性を実現することができる。
エネルギーネットワークの熱需要調整装置の全体システム構成 入力機能0105のインターフェイスの一例 出力機能0106のインターフェイスの一例 トレンド判定機能0112のフローチャート 需要実績データベース0111のデータフォーマットの一例 増減段判定機能0113のフローチャート 冷凍機特性データベース0114のデータフォーマットの一例 冷凍機の負荷率に対する効率の特性の一例グラフ 負荷調整量演算機能0115の処理内容の概要 負荷調整量演算機能0115のフローチャート 空調出力決定機能0116の処理の概要 空調出力決定機能0116のフローチャート 設定温度データベース0117のデータフォーマットの一例 本実施形態による省エネ効果を示す図
図1はエネルギーネットワークの熱需要調整装置の全体システム構成である。
0101は冷凍機である（暖房として用いる場合には、冷凍機能の代わりに、加熱機能として動作する。これを総称して「熱源機器」と称する）。ここでは一例として冷凍機が3台(0101a,0101b,0101c)設置されている場合を示す。なお、図示していないが、冷凍機0101は冷凍機運転に必要な周辺設備(インバータの制御装置や冷却塔など)を備えている。また、冷凍機0101は、後に記す、冷水を第1の送水管0107へ送り出すとともに、温水を第2の送水管0108から受け取る暖房として用いる場合には、温水を第1の送水管0107へ送り出すとともに、温度が下がった水を第2の送水管0108から受け取る）。
冷凍機0101は、図示しないポンプ（第1の送水管0107と第2の送水管0108の送水量を制御）と協調して、第1の送水管0107の温度を所定温度に維持するように動作する。
更に、冷凍機0101は、後に記す、増減段判定機能0113から増減段指令を受け取ると共に、冷水負荷の情報をトレンド判定機能0112や負荷調整量演算機能0115を出力する。
0102は事務所等の部屋である。部屋0102には、後に記す空調機0103、センサ機能0104、入力機能0105、出力機能0106が備わっている。ここでは一例として、需要サイドの部屋数が3である場合(0102a,0102b,0102c)を示している。また、各部屋には0103〜0106の設備が備わっている。
0103は空調機である。空調機0103は、後に記す第1の送水管 0107を通じて受け取る冷水から冷熱を取り出し、これを用いて部屋0106の空気の温度を調整する。また、前記冷水から取り出す冷熱の量は、後に記す空調出力機能0116が送信する空調設定温度の情報に基づき調整される。
0104はセンサ機能である。センサ機能0104は、本機能が設置されている部屋の室温の計測値や空調の設定温度の情報を後に記す増減段判定機能0113や空調出力決定機能0116へ出力する。
0105は入力機能である。入力機能0105は、本機能が設置されている部屋の在室者が空調設定温度の上限値、基準値、下限値を設定するインターフェイスである。なお、空調設定温度の上限値は、熱需要調整装置0109の制御により室温が上下する場合に、前記在室者が許容する室温の上限値である。また、空調設定温度の基準値は、空調設定温度を常時一定で空調を運転することを想定した場合に前記在室者が設定する空調温度である。言い換えれば、前記在室者が最も快適と感じる空調温度である。空調設定温度の下限値は、熱需要調整装置0109の制御により室温が上下する場合に、前記在室者が許容する室温の下限値である。
入力機能0105は、上記の空調設定温度の上限値、基準値、下限値を、後に記す空調出力決定機能0116へ出力する。
0106は出力機能である。出力機能0106は、熱需要調整装置0109の制御による当該居室の空調機0103へ指示される設定温度を時系列で表示する。
0107は第1の送水管である。第1の送水管0107は、冷凍機0101が生成する冷水を空調機0103へ届ける。
0108は第2の送水管である。第2の送水管0108は、空調機0103が冷熱を取り出した後の温まった水を冷凍機0101へ届ける。
0109は熱需要調整装置である。熱需要調整装置0109は一般的なコンピュータで実現可能である。熱需要調整装置0109は、気象予報取得機能0110、需要実績データベース0111、トレンド判定機能0112、増減段判定機能0113、冷凍機特性データベース0114、負荷調整量演算機能0115、空調出力決定機能0116、設定温度データベース0117により構成される。熱需要調整装置は、冷凍機0101の冷水負荷情報や、センサ機能0104の計測値情報や、入力機能0105の設定情報に基づき、10分間隔などの一定周期ごとに空調機0103へ空調設定温度を出力すると共に、冷凍機0101は増減段指令を出力する。
0110は気象予報取得機能である。気象予報取得機能0110は、熱需要調整装置0109の外部から次回以降の制御周期の時刻に対応する外気温の情報を取得すると共に、これをトレンド判定機能0112へ送信する。
0111は需要実績データベースである。需要実績データベース0111には、トータルの冷熱需要(すなわち全空調機の冷水生成量の合計値)の実績が制御周期ごとに記録されている。
0112はトレンド判定機能である。トレンド判定機能0112は、気象取得機能0110から次回の制御周期のタイミングにおける外気温予報値と、需要実績データベース0111から過去のトータル冷熱需要の情報を取得し、次回の制御周期のタイミングにおけるトータルの冷熱需要を予測する。そして、トータルの冷熱需要が増加するのか、減少するのか、おおきく変化しないのか、の3通りでトレンドを判定する。トレンドの判定結果は増減段判定機能0113へ出力される。
0113は増減段判定機能である。増減段判定機能0113は、トレンド判定機能0112が出力するトータル冷熱需要のトレンドと、センサ機能0104が出力する室温情報とを用いて、冷凍機の追加起動(増段)や追加停止(減段)を判定し、増減段指令を冷凍機0101へ出力する。また、次回の制御タイミングにおける冷凍機の稼働台数の情報を負荷調整量演算機能0115へ出力する。
0114は冷凍機特性データベースである。冷凍機特性データベース0114は、冷凍機0101の定格出力の情報や、冷凍機0101の負荷率に対する運転効率の情報が、冷凍機0101ごとに記録されたものである。
0115は負荷調整量演算機能である。負荷調整量演算機能0115は、増減段判定機能0113が出力する次回の制御タイミングにおける冷凍機の稼働台数の情報と、冷凍機特性データベース0114の記録情報と、冷凍機0101が出力する冷水負荷の情報に基づき、冷凍機が最大効率で運転するために必要なトータルの冷熱需要の調整量(以降、負荷調整量と記載)を演算する。そして、負荷調整量の情報を空調出力決定機能0116へ出力する。
0116は空調出力決定機能である。空調出力決定機能0116は、負荷調整量演算機能0115が出力する負荷調整量の情報と、後に記す設定温度データベースの情報を元に、各空調機0103の設定温度の指令値を決定し、これを空調機0103へ出力する。
0117は設定温度データベースである。設定温度データベース0117は、空調機0103の設定温度の増減量が記録されたテーブルであり、変更前の設定温度と、部屋0102の室温と、空調機0103が増加させるべき冷熱量とから、空調機0103の設定温度の増減量が記録されたものである。
以降は、各機能の詳細である。まず需要サイドに設けられる機能を図2と図3に示す。
図2は入力機能0105のインターフェイスの一例である。本機能を用いて、在室者が空調設定温度の基準値0201、上限値0202、下限値0203を設定する。なお、基準値0201は、省エネしない場合においてユーザが選択する設定温度である。上限値0202は、本実施例におけるエネルギーネットワークの熱需要調整装置が空調設定温度を制御する際の許容上限値である。下限値0203は、本実施例におけるエネルギーネットワークの熱需要調整装置が空調設定温度を制御する際の許容下限値である。在室者が基準値0201、上限値0202、下限値0203を設定する手段としてさまざまなものが考えられるが、本実施例ではタッチパネルを想定しており、基準値0201、上限値0202、下限値0203のそれぞれを画面上で上下できるようになっている。なお、基準値0201、上限値0202、下限値0203は、それぞれ時間帯に関係なく一定値とする必要は無く、時間帯に応じて値へ変化させても良い。さらに、本実施例の入力機能のインターフェイスには「セット」ボタン0204が設けられている。在室者が基準値0201、上限値0202、下限値0203の値を設定した後に「セット」ボタン0204をタッチすると、時刻ごとの基準値0201、上限値0202、下限値0203の情報が空調出力決定機能0116へ伝送される。
図3は出力機能0106のインターフェイスの一例である。基準値0301、上限値0302、下限値0303は、在室者が入力機能0105で設定した基準値0201、上限値0202、下限値0203と同じ値である。0304は空調機の設定温度であり、空調出力設定機能0116が空調機0103へ指示する値である。出力機能0106に基準値0301、上限値0302、下限値0303、空調機の設定温度0304を表示することにより、在室者が、室温が上限値0302と下限値0303の範囲内に収まっていることと、室温と基準値0304との差を知ることができるため、在室者の満足度を向上することができる。
次に、熱需要調整装置0109に設けられる機能について記す。
図4はトレンド判定機能0112のフローチャートである。
S0401は、現時点のトータル冷水需要の認識である。トータル冷水需要は各冷凍機0101から送られる冷水負荷を合算して求める。
S0402は、制御対象時刻の認識である。本実施例に示す熱需要調整装置は一定間隔で空調機0103の出力を繰り返し指示するものである。S0402では現在時刻に対する次回の制御周期に対応する時刻を認識する。
S0403は、気温予報情報の認識である。本処理では、S0402にて認識した制御対象時刻に相当する気温情報を天候予報取得機能0110から取得する。
S0404は、実績データの取得である。本処理では、図5に示す需要実績データベース0111を参照して、次回の制御周期のタイミングの条件(日付・時刻・曜日・外気温)と一致する実績データを取得する。取得期間は現在から過去30日分、1年前の同日から未来方向に30日分など、任意に設定して良い。
ここで、需要実績データベース0111について記す。図5は需要実績データベースのデータフォーマットである。本フォーマットに従い、過去のトータル冷水需要の実測値の情報が、日付、時刻、曜日、外気温と紐付けされて記録されている。
図4に戻る。
S0405は、制御対象時刻の冷水需要の予測である。本処理では、S0404で取得した実績データを下に、次回の制御対象時刻におけるトータル冷水需要の大きさを予測する。予測手法はどのようなものでも良い。予測手法には、例えばMBR(Memory Based Reasoning)法を用いることが考えられる。MBR法を用いたトータル冷水需要の予測プロセスの一例をあげるならば、まず、S0404にて抽出した過去のトータル冷水需要の実測値データの中から、次回の制御対象時刻の「曜日」と「時刻」の両方が等しい実績データを選択する。そして、この選択した実績データを用いて、外気温の値をパラメータとするMBR法の実施により、次回の制御対象時刻のトータル冷水需要の大きさを予測することができる。
0406は、トレンド判定である。本処理では、S0401で認識した現在のトータル冷水需要量と、S0405で予測した次回の制御対象時刻のトータル冷水需要予測量との大きさの差から、トータル冷水需要量が上昇トレンドなのか、下降トレンドなのか、変化無しのトレンドなのかを判定する。判定方法の一例を式1に示す。

δＰ＝Ｐ１−Ｐ０ ・・・式1

ここで、P0は現在時刻におけるトータル冷水需要(S0401で取得したもの)、P1は次回の制御対象時刻にけるトータル冷水需要の予測値(S0405で取得したもの)である。そして、
δＰ＞Ｘの場合は上昇トレンド、
Ｙ≦δＰ≦Ｘの場合は変化なしトレンド、
δＰ＜Ｙの場合は下降トレンド
と判定する。トレンドの判定結果は増減段判定機能0113へ送られる。
図6は増減段判定機能0113のフローチャートである。
S0601は、現在の冷凍機運転台数の認識である。冷凍機運転台数の情報は本機能0113が内部メモリで所有しており、その記録情報を参照する。
S0602は、冷水需要のトレンドの認識である。冷水需要のトレンドの情報は、トレンド判定機能0112から受信したものである。
S0603は、冷水需要のトレンドに応じた条件分岐である。冷水需要が上昇トレンドの場合はS0604へ進む。冷水需要が下降トレンドの場合はS0606へ進む。冷水需要が変化なしトレンドの場合はS0608へ進む。
S0604は、冷水需要が上昇トレンドにある場合における、冷凍機の運転台数と代表室温の状態に応じた分岐である。代表室温とは、部屋0102が複数存在する場合における特定の部屋の室温である。なお、本実施形態によれば、部屋0102が複数存在したとしてもそれぞれで室温が同値となるので、どの部屋0102の室温でも良い。本処理0604において、冷凍機の運転台数が0台、または、冷凍機の運転台数が0台より大きくかつ代表室温が基準温度0201＋α(α≧0)以上の場合には真判定となり、S0605へ進む。偽判定の場合にはS0610へ進む。
S0605は、冷凍機の1台増段処理である。本処理により停止中の冷凍機のうちで最も運転効率の高い冷凍機を1台機動する。
S0606は、冷水需要が下降トレンドにある場合における、代表室温による条件分岐である。代表室温が基準温度0201−βより小さい場合には真判定となり、S0607へ進む。なお、βの値は、冷凍機の運転台数が1台より大きな場合はβ＞０、冷凍機の運転台数が1台の場合はβ＝０とする。本処理にて偽判定の場合にはS0610へ進む。
S0607は、冷凍機の1台減段処理である。本処理により運転中の冷凍機のうちで最も運転効率の悪い冷凍機を1台停止する。
S0608は、トータル冷水需要が変化なしトレンドである場合における冷凍機の運転台数と基準温度による条件分岐である。冷凍機の運転台数が0台かつ代表室温が基準温度0201＋γ以上の場合には真判定となり、S0605へ進む。偽判定の場合にはS0609へ進む。γの値は任意に設定してよい。
S0609では、冷凍機の運転台数が1台かつ代表室温が基準温度0201＋δ未満の場合には真判定となりS0607へ進む。一方偽判定の場合にはS0610へ進む。なお、δの値は任意に設定してよい。

S0610は、運転台数の通知である。増段や減段の結果を受けた冷凍機の運転台数の情報が負荷調整量演算機能0115へ伝達される。
図7は、冷凍機特性データベース0114のデータフォーマットの一例である。本データベースでは、冷凍機ごとに定格出力と負荷率に対する効率の情報が記録されている。
図8は、図7に示す、負荷率に対する効率の特性の一例をグラフ化したものである。冷凍機ごとに運転効率が異なるため、本図に示すように、同じ負荷率でも冷凍機により効率が異なっている。ここでは冷凍機A,B,Cの順に運転効率が良く、それぞれの冷凍機は負荷率が1の場合に最高効率となる。この例では、いずれの負荷率においても、冷凍機A、冷凍機B、冷凍機Cの順で効率が良くなっているが、これは、分かりやすい例を挙げるためであり、例えば、負荷率0.7では、冷凍機Bが冷凍機Aよりも効率が良くり、さらに、負荷率0.8では、冷凍機Cが冷凍機A及びBよりも効率が良くなるシステムを用いても良い。また、この例では、いずれの負荷率においても単調に効率が良くなっているが、これは、分かりやすい例を挙げるためであり、例えば、冷凍機Aでは、負荷0.85で効率が最も良くなり、冷凍機Bでは、負荷0.8で効率が最も良くなり、冷凍機Cでは、負荷0.75で効率が最も良くなるシステムを用いても良い。
なお、冷凍機を複数台で運転するときの冷凍機トータルの運転効率は、各冷凍機の運転効率の平均値を取ればよい。
図9は、負荷調整量演算機能0115の処理内容の概要である。冷凍機をn台で運転しているときの負荷率に対する効率のパターンに対している。図８に示した負荷率に対する効率の特性の一例と同様に、例えば、冷凍機A,B,Cのいずれかが負荷１よりも小さく効率が最も良くなるのであれば、図9においても、例えば、負荷0.95で効率が最も良くなるシステムとなる。
この図９に示された負荷率に対する効率の特性において、現在の負荷率が例えば0.3であったとする。このとき、冷凍機トータルの運転効率が最大となるのは負荷率が1のときであるので、本処理により負荷率が0.3から1になるように負荷率の増加量を設定する。
図10は、負荷調整量演算機能0115のフローチャートである。
S1001は運転中の冷凍機の認識である。つまり、どの冷凍機が稼働中であるかを認識する。稼働中の冷凍機の認識方法は、増減段判定機能0113から受信する運転台数の情報に基づき、運転効率の高い順で冷凍機が運転中であると認識する。
S1002は、冷凍機特性の認識である。冷凍機特性データベース0114を参照しS1001にて運転中であると認識した冷凍機について、負荷率に対する効率を取得する。更に、運転中の冷凍機の効率の平均値を演算することにより、冷凍機トータルでの負荷率に対する効率を演算する。
S1003は、現在のトータル冷水需要の認識である。現在のトータル冷水需要は、各冷凍機0101から送られる冷水負荷の大きさを合算すればよい。
S1004は、負荷率の演算である。現在の負荷率の値は、S1003で演算したトータルの冷水需要を、冷凍機特性データベース0114を参照して認識する現在運転中の冷凍機の定格出力の合算値で除算して求める。
S1005は、負荷率増加量の演算である。S1004で算出した負荷率の値を冷凍機全体が最高効率で運転できる負荷率に増加させるための増加幅を演算する。
S1006は、負荷増加量の演算である。負荷増加量を演算するには、S1005 にて求めた負荷率の増加幅に、現在運転中の冷凍機の定格出力の合算値を積算すればよい。この負荷増加量の情報は空調出力決定機能0116へ出力される。
図11は、空調出力決定機能0116の処理の概要である。本処理では、負荷調整量演算機能0115にて演算した負荷増加量の大きさを、空調機ごとに割り当てる処理をする。ここでは、負荷増加量の大きさを、空調機A,B,Cへ割り振るイメージを示した。
図12は、空調出力決定機能0116のフローチャートである。
S1201は、負荷増加量の認識である。負荷増加量の情報は、負荷調整量演算機能0115から受信したものである。
S1202は、空調機別の室内熱負荷の比率の推定である。ここでいう熱負荷は、部屋の内部にある熱源(人やコンピュータなど)や部屋の外部から侵入する熱の全てによるエネルギーを指す。本処理では空調機毎の熱負荷の大きさの比率を求める。比率の求め方はどのような手法でも良い。例えば、空調機が3台あった場合に、空調出力を一定に保って運転し、一定時間における室温上昇量がそれぞれ1℃、1℃、2℃であった場合の熱負荷の大きさの割合は1対1対2と求めることができる。
S1203は、負荷増加量の空調機ごとへの割当である。空調機毎の負荷調整量は式2により割り当てる。

Figure 0006258487

ここで、Qnは空調機nに対する負荷増加量、Q0は負荷調整量演算機能0115にて算出した負荷増加量、RnはS1202で求めた空調機nの熱負荷の大きさの割合、Nは空調機の台数である。
S1024は、空調機毎の設定温度の決定である。本処理では、設定温度データベース0117の情報を参照し、S1203にて算出した空調機毎の増やすべき負荷量を実際に増やすための設定温度を決める。設定温度を決めるには設定温度データベース0117を用いる。図13は設定温度データベース0117のデータフォーマットの一例である。本データベースには、空調機毎に、所望の負荷を増加させるための設定温度の変更量が記録されている。なお、本データベースに記録されるデータは、外気温別や、事前の空調設定温度別など、適宜カスタマイズしてもよい。S1204では、センサ0104から受信する事前の空調設定温度に、設定温度データベース0117に記録された設定温度の変更量を加算して、新たな設定温度を決める。
S1205は、S1204にて決めた設定温度と在室者が設定する上限温度0202の比較による条件分岐である。S1204にて決めた設定温度が上限温度0202以上の場合にはS1206へ進み、S1206にて設定温度を上限温度に設定する。一方S1205にて、S1204にて決めた設定温度が上限温度0202未満の場合にはS1207へ進む。
S1207は、S1204にて決めた設定温度と在室者が設定する下限温度0203の比較による条件分岐である。S1204にて決めた設定温度が下限温度0203以下の場合にはS1208へ進み、S1208にて設定温度を下限温度に設定する。一方、S1207にて、S1204にて決めた設定温度が下限温度0203より大きな場合には、S1204で決めた設定温度を空調機へ指示する。
図14は、本実施形態による省エネ効果を示す図である。1401は一般的な空調の運用方法である設定温度を一定値にした場合のトータルの冷水需要の一例である。一方、1402は本実施例によるトータルの冷水需要の一例である。縦軸における1403、1404、1405の値は、それぞれ冷凍機1台運転の場合の最大効率点、2台運転の場合の最大効率点、3台運転の場合の細大効率点である。縦軸の1403、1404、1405以外の位置では、効率は最大値ではない。ここで、1401と1402を比較すると、1日を通したトータル冷熱需要の積算値（すなわち面積）はほぼ同等である。一方、各時刻のトータル冷熱需要の値は、1401は冷凍機の効率が最大値ではない時間帯が多いのに対し、本実施形態である1402は常に冷凍機の最大効率点上にある。従って、熱源システムが消費するエネルギー量は、1日を通したトータル冷熱需要の積算値に冷凍機の効率を掛けた値となるので、本実施形態により、従来の設定温度一定の場合と比較して省エネ効果を増大できることとなる。
さらに、特許文献1に示す制御方式では空調の設定温度が上限値0302に張り付いてしまうのに対し、本実施形態では、図3に示すように、設定温度0304が特許文献1の場合と比較して基準値0301に近い値をとることができることから、在室者の快適性を向上することができる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
0101 冷凍機
0102 部屋
0103 空調機
0104 センサ機能
0105 入力機能
0106 出力機能
0107 第1の送水管
0108 第2の送水管
0109 熱需要調整装置
0110 気象予報取得機能
0111 需要実績データベース
0112 トレンド判定機能
0113 増減段判定機能
0114 冷凍機特性データベース
0115 負荷調整量演算機能
0116 空調出力決定機能
0117 設定温度データベース
0201 設定温度の基準値
0202 設定温度の上限値
0203 設定温度の下限値
0204 セットボタン
0301 設定温度の基準値
0302 設定温度の上限値
0303 設定温度の下限値
0304 空調機の設定温度
1401 設定温度が一定の場合のトータル冷水需要の一例
1402 本実施例におけるトータル冷水需要の一例
1403 冷凍機1台運転の場合の最大効率点
1404 冷凍機2台運転の場合の最大効率点
1405 冷凍機3台運転の場合の最大効率点

Claims (8)

  1. 複数の熱源機器と、流体路と、前記複数の熱源機器からの熱が前記流体路を介して伝達される複数の空調機を有して、前記複数の熱源は、運転台数通知信号に応じた台数で運転すると共に前記流体路の流体が予め定められた所定値となるように動作し、前記複数の空調機は、指令値に近づくように前記流体路から熱エネルギーを授受するように動作するエネルギーネットワークにおける熱需要を調整する熱需要調整装置であって、
    前記熱源機器の負荷量、気温情報及び過去の実績データに基づいて、次回の前記空調機への制御タイミングにおける熱需要を予測する需要演算手段と、
    前記予測した熱需要のトレンドに基づいて、前記複数の熱源機器への前記運転台数通知信号を生成する台数通知手段と、
    前記予測された熱需要に応じ前記熱源機器の負荷特性に基づき前記熱源機器の効率が向上するように前記空調機への前記指令値を生成する指令値生成手段と
    を有することを特徴とするエネルギーネットワークの熱需要調整装置。
  2. 請求項１に記載のエネルギーネットワークの熱需要調整装置であって、
    前記複数の熱源の合計負荷が所望の大きさとなるように制御することを特徴とするエネルギーネットワークの熱需要調整装置。
  3. 請求項１に記載のエネルギーネットワークの熱需要調整装置であって、
    前記指令値は、前記熱源における負荷率に対する効率に基づいて求められることを特徴とするエネルギーネットワークの熱需要調整装置。
  4. 請求項３に記載のエネルギーネットワークの熱需要調整装置であって、
    室内の発熱量と室外からの侵入熱の大きさの少なくとも一方に基づいて前記熱源機器の運転台数が決められることを特徴とするエネルギーネットワークの熱需要調整装置。
  5. 請求項４に記載のエネルギーネットワークの熱需要調整装置であって、
    前記指令値は、前記空調機の設定温度であることを特徴とするエネルギーネットワークの熱需要調整装置。
  6. 請求項１乃至５のいずれかに記載のエネルギーネットワークの熱需要調整装置であって、
    前記空調機器が設けられている室温の情報に基づき前記熱源を起動或いは停止制御することを特徴とするエネルギーネットワークの熱需要調整装置。
  7. 請求項１乃至６のいずれかに記載のエネルギーネットワークの熱需要調整装置であって、
    前記熱源機器は冷凍機であることを特徴とするエネルギーネットワークの熱需要調整装置。
  8. 複数の熱源機器と、流体路と、前記複数の熱源からの熱が前記流体路を介して伝達される複数の空調機を有して、前記複数の熱源機器は、運転台数通知信号に応じた台数で運転すると共に前記流体路の流体が予め定められた所定値となるように動作し、前記複数の空調機は、指令値に近づくように前記流体路から熱エネルギーを授受するように動作するエネルギーネットワークにおける熱需要を調整する熱需要調整方法であって、
    前記熱源機器の負荷量、気温情報及び過去の実績データに基づいて、次回の前記空調機への制御タイミングにおける熱需要を予測し、
    前記予測した熱需要のトレンドに基づいて、前記複数の熱源機器への前記運転台数通知信号を生成し、
    前記予測された熱需要に応じ前記熱源機器の負荷特性に基づき前記熱源機器の効率が向上するように前記空調機への前記指令値を生成するエネルギーネットワークの熱需要調整方法。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018025360A (ja) * 2016-08-10 2018-02-15 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 熱源システム及びその制御方法
CN108800378A (zh) * 2018-05-30 2018-11-13 安徽华冶新能源科技有限公司 一种基于物联网技术的地源热泵空调系统
CN109100947A (zh) * 2018-09-18 2018-12-28 顾建国 一种智能家居家电多功能服务系统及其控制方法
CN110094847B (zh) * 2019-05-24 2020-08-14 珠海格力电器股份有限公司 高效控制模块化机组的方法及装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4463574A (en) * 1982-03-15 1984-08-07 Honeywell Inc. Optimized selection of dissimilar chillers
JPH04198647A (ja) 1990-11-29 1992-07-20 Shimizu Corp 空調用熱源機器の制御システム
US7249043B1 (en) * 2000-03-10 2007-07-24 E.P.M., Inc. Computer program and method for reducing HVAC demand for energy
US6453993B1 (en) * 2000-05-17 2002-09-24 Carrier Corporation Advanced starting control for multiple zone system
JP4178786B2 (ja) * 2001-11-02 2008-11-12 株式会社大林組 空調・熱源設備最適抑制制御システム
JP4435533B2 (ja) 2003-10-09 2010-03-17 高砂熱学工業株式会社 熱源システム及び制御装置
JP4728909B2 (ja) 2006-08-15 2011-07-20 三菱電機ビルテクノサービス株式会社 空気調和機の診断装置
JP5132334B2 (ja) * 2008-01-28 2013-01-30 株式会社東芝 空調制御装置およびこれを用いた空調制御システム
US9423172B2 (en) 2010-10-13 2016-08-23 Weldtech Technology (Shanghai) Co., Ltd. Energy-saving optimized control system and method for refrigeration plant room
KR20130120865A (ko) 2012-04-26 2013-11-05 에스케이텔레콤 주식회사 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉동기 대수 제어 장치 및 방법
JP6119141B2 (ja) 2012-08-07 2017-04-26 ダイキン工業株式会社 空調システム
JP2014092301A (ja) 2012-11-01 2014-05-19 Samsung R&D Institute Japan Co Ltd 空気調和装置及び空気調和装置用プログラム
JP5284528B2 (ja) 2012-11-05 2013-09-11 株式会社東芝 空調制御装置、空調システム、空調制御方法、空調制御用プログラム
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