JP6363428B2 - 熱媒体循環システム - Google Patents
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1.空調システムの構成
1.1 空調システムの概要
本実施形態は、サーバ室や通信機器室等の空調を行う空調システムに本発明に係る熱媒体循環システムを適用したものである。すなわち、本実施形態に係る空調システムは、情報通信技術用機器(以下、ICT機器という。)等の発熱機器に冷却用の空気を供給することにより、複数のICT機器等を冷却する。
室内熱交換器5Aで発生する熱交換能力、つまり室内熱交換器5Aで発生する冷却能力は、流量調整弁5Bの開度、室内送風機5Cの送風量、室内熱交換器5Aに供給される冷水量(二次ポンプP2の送水量)、及び当該冷水の温度(熱源装置7で発生する冷凍能力)によって変化する。
2.1 制御作動の概要
<各制御部の自律制御>
各制御部10A〜10Fは、当該制御部の制御対象を駆動する駆動回路等を有し、当該制御対象を直接的に制御する。統合制御装置10は、各制御部10A〜10Fに制御指令信号を発する。
<省動力制御モード>
省動力制御モードとは、目標冷水温度Twoを上限冷水温度Th又は上限冷水温度Th近傍温度となるよう変更していくことにより、必要な冷却能力を確保しながら、消費電力の削減を図る制御モードである。
余裕度Aとは、能力調整装置にて調整可能な最大熱交換能力と現実の熱交換能力との差に関するパラメータをいう。なお、本実施形態では、通常制御モード時に自律制御にて各機器が制御されている場合も、余裕度Aが予め決められた閾値以上に維持されるように制御される。
(1)1−(複数の流量調整弁5Bの平均開度)
(2)1−{(現実の室内送風機5Cの回転数/室内送風機5Cの最大回転数)の平均}
最大回転数:各室内送風機5Cの上限回転数
(3)1/{(吹出空気温度−目標吹出温度Tao)の平均}
(4)1−{(吹出空気温度−目標吹出温度Tao)の平均}/n
n:(吹出空気温度−目標吹出温度Tao)に相当する値であって、予め設定された値
つまり、nは許容温度差(許容乖離温度)を意味する。
(5)1/{(冷水吐出温度−目標冷水温度Two)の平均}
(6)1−{(冷水吐出温度−目標冷水温度Two)の平均}/n
n:(冷水吐出温度−目標冷水温度Two)に相当する値であって、予め設定された値
つまり、nは許容温度差(許容乖離温度)を意味する。
図4は省動力制御モード等の制御フローを示す。本制御を実行するためのプログラムは、統合制御装置10に設けられたROM等の不揮発性記憶部に予め記憶されている。当該プログラムは、統合制御装置10のCPUにて実行される。
なお、本制御は、上記(5)又は(6)にて余裕度Aが演算される。このため、本実施形態では、S11にて室内熱交換器5Aで必要とされる冷却能力(以下、「必要能力」とう。)が決定された後、S13にて目標冷水温度Twoを現在温度より高くしても必要能力を発揮可能か否かが判断されることになる。
本実施形態では、目標冷水温度Twoは上限冷水温度Th以下の範囲内で決定され、かつ、当該上限冷水温度Thは、室内熱交換器5Aにて冷却された空気(吹出空気)の温度に基づいて決定される。
第1実施形態では、室内熱交換器5Aにて冷却された空気の温度、又は室内熱交換器5Aにて必要とされる冷熱量に基づいて上限冷水温度Thを決定した。
上述の実施形態では、上限冷水温度Thを決定する際に用いる上限定数kが固定値であったが、本実施形態では、外気温度や室内熱交換器5Aで必要とされる冷却能力(以下、空調負荷という。)等の「消費電力の変動を誘発する誘因パラメータE」を利用して上限定数kを決定する。
すなわち、誘因パラメータEの時間変化率を誘因変化率dE/dtとし、当該誘因変化率dE/dtが予め設定された変化率以下となる誘因パラメータEの値をパラメータ値Eoとする。
以下、誘因パラメータEを外気温度とした場合を例に具体的に説明する。
図5に示すように、目標冷水温度Twoが「外気温度に対応する現実の消費電力Wと外気温度との関係」が変更される度に記憶される(図6のS21)。
上述の実施形態では、現在の目標吹出温度Taoから上限定数kを減じた値を上限冷水温度Thとしたが、本実施形態は、現在の目標吹出温度Taoに上限係数k1を乗算した値を上限冷水温度Thとしものである。なお、上限係数k1は、固定値又は誘因パラメータEを利用して学習決定した値のいずれであってもよい。
上述の実施形態では、冷熱のみを利用した空調システムに本発明を適したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、本発明は温熱及び冷熱も利用可能な空調システムにも適用できる。
上述の実施形態に係る空調システムは、ICT機器が設置されたサーバ室の空調を行うものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、オフィスビル用空調システムにも適用可能である。
上述の実施形態に係る熱源装置7は、冷却塔7Bを有していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷却塔7Bを廃止し、熱源機7Aの高圧側熱交換器(例えば、凝縮器)を大気にて冷却する方式であってもよい。
3… ラック
3A… 冷風通路
3C… ダクト空間
3B… 通路
5… 空調ユニット
5A… 室内熱交換器
5B… 流量調整弁
7… 熱源装置
7A… 熱源機
7B… 冷却塔
7C… 室外送風機
7D… 散水器
7E… 室外熱交換器
10… 統合制御装置
10A… 空調機制御部
10B… 二次ポンプ制御部
10C… 一次ポンプ制御部
10D… 熱源制御部
10E… 冷却水ポンプ制御部
Claims (9)
- 冷熱を生成するとともに、当該冷熱により熱媒体(以下、「冷水」という。)を冷却する熱源装置と、
前記冷水と熱交換対象とを熱交換し、当該熱交換対象を冷却する熱交換器と、
上限温度以下の範囲で目標温度(以下、「目標冷水温度」という。)を決定する冷水温度決定部と
前記冷水の温度を前記目標冷水温度にするための冷水温度調整装置と、
少なくとも前記熱交換器にて冷却された熱交換対象の温度、又は前記熱交換器にて必要とされる冷熱量に基づいて前記上限温度を決定する上限温度決定部とを備え、
前記熱交換対象は、室内に吹き出される空気であって、
前記上限温度決定部は、前記熱交換器にて冷却される前の空気の温度と当該熱交換器にて冷却された空気との温度差、及び当該熱交換器への送風量に基づいて前記上限温度を決定することを特徴とする熱媒体循環システム。 - 冷熱を生成するとともに、当該冷熱により熱媒体(以下、「冷水」という。)を冷却する熱源装置と、
前記冷水と熱交換対象とを熱交換し、当該熱交換対象を冷却する熱交換器と、
上限温度以下の範囲で目標温度(以下、「目標冷水温度」という。)を決定する冷水温度決定部と
前記冷水の温度を前記目標冷水温度にするための冷水温度調整装置と、
少なくとも前記熱交換器にて冷却された熱交換対象の温度、又は前記熱交換器にて必要とされる冷熱量に基づいて前記上限温度を決定する上限温度決定部とを備え、
前記熱交換対象は、室内に吹き出される空気であって、
室内空気の温度を検出する室温センサと、
前記熱交換器にて冷却された空気の温度を目標温度(以下、「目標吹出温度」という。)にするための吹出空気温度調整装置と、
目標とする室内空気の温度と前記室温センサにより検出された室内空気の温度との温度差に基づいて前記目標吹出温度を変更する吹出設定温度変更部とを備え、
前記上限温度決定部は、現在の前記目標吹出温度に基づいて前記上限温度を決定することを特徴とする熱媒体循環システム。 - 前記冷水温度決定部は、
前記熱交換器で必要とされる冷却能力(以下、「必要能力」という。)を決定する必要能力決定部、及び
前記目標冷水温度を現在温度より高くしても前記必要能力を発揮可能か否かを判断する必要能力判断部を有し、
さらに、前記冷水温度決定部は、前記必要能力判断部にて発揮可能であると判断された場合には、前記目標冷水温度を現在温度より高くすることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱媒体循環システム。 - 前記冷水温度決定部は、前記必要能力判断部にて発揮不可能であると判断された場合には、前記目標冷水温度を現在温度より低くすることを特徴とする請求項3に記載の熱媒体循環システム。
- 前記熱交換器にて冷却されて室内に吹き出される空気の風量を調整する送風機を備え、
前記吹出設定温度変更部は、前記送風機による送風量が予め決められた送風量以下の場合には、前記目標吹出温度の上昇変更を可能とすることを特徴とする請求項2に記載の熱媒体循環システム。 - 消費電力の変動を誘発する誘因パラメータの時間変化率を誘因変化率とし、当該誘因変化率が予め設定された変化率以下となる前記誘因パラメータの値をパラメータ値としたとき、
前記上限温度決定部は、前記パラメータ値に対応する現実の消費電力及び当該パラメータ値を記憶する記憶部を有するとともに、当該記憶部に記憶された内容に基づいて前記上限温度を決定することを特徴とする請求項3又は4に記載の熱媒体循環システム。 - 前記上限温度決定部は、前記誘因パラメータと消費電力と関係を示す情報量が予め決められた要件を満たすときに、前記上限温度を決定することを特徴とする請求項6に記載の熱媒体循環システム。
- 熱を生成する熱源装置を有し、当該熱を移動させる熱媒体を循環させる熱媒体循環システムにおいて、
前記熱媒体と熱交換対象とを熱交換する熱交換器と、
前記熱交換器で発生する熱交換能力を目標能力にするための能力調整装置と、
前記目標能力を決定する目標能力決定部とを備え、
消費電力の変動を誘発する誘因パラメータの時間変化率を誘因変化率とし、当該誘因変化率が予め設定された変化率以下となる前記誘因パラメータの値をパラメータ値としたとき、
前記目標能力決定部は、前記パラメータ値に対応する現実の消費電力及び当該パラメータ値を記憶する記憶部を有するとともに、当該記憶部に記憶された内容に基づいて前記目標能力を決定することを特徴とする熱媒体循環システム。 - 前記目標能力決定部は、前記誘因パラメータと消費電力と関係を示す情報量が予め決められた要件を満たすときに、前記目標能力を決定することを特徴とする請求項8に記載の熱媒体循環システム。
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