JP6478951B2

JP6478951B2 - 空調システム及び運転制御方法

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Publication number: JP6478951B2
Application number: JP2016149208A
Authority: JP
Inventors: 潤一萩谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Building Techno Service Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Building Solutions Corp
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2016-07-29
Publication date: 2019-03-06
Anticipated expiration: 2036-07-29
Also published as: JP2018017477A

Description

本発明は、空調システム及び運転制御方法に関し、特に、負荷機器から戻りヘッダに戻される熱流体の流量に基づいて、空調システムにおける複数の熱源機器の運転を制御する運転制御方法に関する。

工場やビル等に設置される空調システムがある。この空調システムは、所定温度に冷却された冷水等の熱流体を生成する複数の熱源機器と、複数の熱源機器から熱流体が供給される送りヘッダと、送りヘッダから熱流体が供給される空調機器等の負荷機器と、負荷機器において熱交換された熱流体が戻される戻りヘッダと、送りヘッダと戻りヘッダとを連通する連通管と、負荷機器から戻りヘッダに戻される熱流体の流量に基づいて、複数の熱源機器の運転を制御する制御装置とを備えている。また、複数の熱源機器には、定格流量の異なる複数の冷凍機が使用される。

この空調システムにおいて、負荷機器から戻される熱流体の流量が増大して熱源機器の増段が必要になった場合、制御装置は、運転中の熱源機器から、運転中の熱源機器の定格流量よりも大きい定格流量を有する熱源機器への運転に切り替える。このとき、次に運転する熱源機器の運転を開始した後に、運転中の熱源機器を停止するオーバーラップ運転を行う（例えば、特許文献１参照）。このオーバーラップ運転によれば、負荷機器から戻される熱流体の流量が増大した場合、熱源機器を増段するときに、運転中の熱源機器と次に運転予定の熱源機器とは、一時的にオーバーラップして運転するので、所定温度に維持された熱流体を中断することなく負荷機器に供給することができる。

特開昭５９−９４４２号公報

特許文献１に記載されているオーバーラップ運転では、運転中の熱源機器と次に運転予定の熱源機器とは、一時的にオーバーラップして運転する。このオーバーラップ運転中では、両方の熱源機器によって熱流体が負荷機器に供給されるので、負荷機器には一時的に大量の熱流体が供給される。負荷機器で必要とされる熱流体の流量を超える供給量は、送りヘッダから連通管を介して戻りヘッダに戻り熱源機器に還流される。

しかし、連通管の最大連通流量が少ないとき、すなわち、送りヘッダから戻りヘッダに十分に熱流体を戻すことが困難であるときには、熱源機器からの熱流体の供給量が、負荷機器で必要とされる熱流体の流量と連通管の最大連通流量との合計流量を超えてしまい、熱流体が戻りヘッダに戻れなくなって、熱流体の熱源機器への還流が困難になる。この状態を送りヘッダにおける流量過多といい、この流量過多になると、熱源機器の上流側では熱流体の流量が不足して、熱源機器は断水警報を発報して断水停止する可能性がある。

そこで、本発明では、熱源機器の増段時に熱源機器の切り替えを行うときに、流量過多による断水停止を抑制することを目的とする。

本発明の空調システムは、熱流体を生成する複数の熱源機器と、複数の前記熱源機器からの前記熱流体を集合する送りヘッダと、前記送りヘッダから前記熱流体が供給される負荷機器と、前記負荷機器において熱交換された前記熱流体を複数の前記熱源機器に分配する戻りヘッダと、前記負荷機器から前記戻りヘッダに戻される前記熱流体の戻り流量を検出する流量検出器と、前記送りヘッダと前記戻りヘッダとを連通し、複数の前記熱源機器の最大定格流量と同流量を最大連通流量とする連通管と、前記熱流体の前記戻り流量に基づいた複数の前記熱源機器の運転組み合わせを予め記憶しており、この運転組み合わせに基づいて複数の前記熱源機器の運転を切り替える制御装置と、を備える空調システムであって、前記制御装置は、前記流量検出器で検出される前記戻り流量を負荷流量とし、運転中の前記熱源機器の定格流量の合計を運転中流量とし、前記熱源機器の運転切替えによって追加される前記熱源機器の定格流量の合計を追加流量としたとき、
（運転中流量＋追加流量−最大連通流量）＞負荷流量
の条件を満たす場合に、運転中の前記熱源機器を停止した後に、切替後の前記熱源機器の運転を開始することを特徴とする。

また、本発明の空調システムは、熱流体を生成する複数の熱源機器と、複数の前記熱源機器からの前記熱流体を集合する送りヘッダと、前記送りヘッダから前記熱流体が供給される負荷機器と、前記負荷機器において熱交換された前記熱流体を複数の前記熱源機器に分配する戻りヘッダと、前記負荷機器から前記戻りヘッダに戻される前記熱流体の戻り流量を検出する流量検出器と、前記送りヘッダと前記戻りヘッダとを連通し、複数の前記熱源機器の最大定格流量と同流量を最大連通流量とする連通管と、前記熱流体の前記戻り流量に基づいた複数の前記熱源機器の運転組み合わせを予め記憶しており、この運転組み合わせに基づいて複数の前記熱源機器の運転を切り替える制御装置と、を備える空調システムであって、前記制御装置は、前記流量検出器で検出される前記戻り流量を負荷流量とし、運転中の前記熱源機器が複数台あり、複数の前記熱源機器の定格流量の合計を運転中流量とし、前記熱源機器の運転切替えによって追加される前記熱源機器の定格流量の合計を追加流量としたとき、
（運転中流量＋追加流量−最大連通流量）＞負荷流量
の条件を満たす場合に、
（運転中流量＋追加流量−負荷流量）＜最大連通流量
の条件を満たす運転中の前記熱源機器の一部を停止して、追加される前記熱源機器の運転を開始し、その後、残りの運転中の前記熱源機器を停止することを特徴とする。

また、本発明の運転制御方法は、熱流体を生成する複数の熱源機器と、複数の前記熱源機器からの前記熱流体を集合する送りヘッダと、前記送りヘッダから前記熱流体が供給される負荷機器と、前記負荷機器において熱交換された前記熱流体を複数の前記熱源機器に分配する戻りヘッダと、前記負荷機器から前記戻りヘッダに戻される前記熱流体の戻り流量を検出する流量検出器と、前記送りヘッダと前記戻りヘッダとを連通し、複数の前記熱源機器の最大定格流量と同流量を最大連通流量とする連通管と、を備える空調システムに適用され、前記熱流体の前記戻り流量に基づいた複数の前記熱源機器の運転組み合わせに基づいて複数の前記熱源機器の運転を切り替える運転制御方法であって、前記流量検出器で検出される前記戻り流量を負荷流量とし、運転中の前記熱源機器の定格流量の合計を運転中流量とし、前記熱源機器の運転切替えによって追加される前記熱源機器の定格流量の合計を切替後流量としたとき、
（運転中流量＋追加流量−最大連通流量）＞負荷流量
の条件を満たす場合に、運転中の前記熱源機器を停止した後に、切替後の前記熱源機器の運転を開始することを特徴とする。

本発明によれば、熱源機器の増段時に熱源機器の切り替えを行うときに、流量過多による断水停止を抑制することができる。

第１の実施形態における２ポンプ式の空調システムの概略構成図である。第１の実施形態における制御装置による処理を示すフローチャートである。第１の実施形態における制御装置による処理を示すフローチャートである。第１の実施形態における負荷流量、運転中流量、連通管流量の関係を示すテーブルである。第２の実施形態における制御装置による処理を示すフローチャートである。第２の実施形態における負荷流量、運転中流量、連通管流量の関係を示すテーブルの一部である。第３の実施形態における負荷流量、運転中流量、連通管流量の関係を示すテーブルの一部である。

第１の実施形態を示す２ポンプ式の空調システム１００について説明する。空調システム１００は、工場、ビル、ショッピングモール等の大型施設の空調に使用されるセントラル空調システムである。空調システム１００は、複数の冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃ（熱源機器）を一ヶ所に集中設置し、これら冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃによって冷却した冷水（熱流体）を空調機７Ａ，７Ｂ，７Ｃ（負荷機器）に送水して空調を行うものである。

図１に示すように、空調システム１００は、並列配置された複数の冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃと、冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃにそれぞれ設けられる１次冷水ポンプ２Ａ，２Ｂ，２Ｃと、冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃの出口側の送水管３Ａ，３Ｂ，３Ｃに第１の送りヘッダ４を介して接続された複数台の２次冷水ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄと、２次冷水ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄに第２の送りヘッダ６及び送水管３Ａ，３Ｂ，３Ｃを介して接続され、並列配置された複数の空調機７Ａ，７Ｂ，７Ｃと、空調機７Ａ，７Ｂ，７Ｃと戻水管８Ａ，８Ｂ，８Ｃを介して接続される第１の戻りヘッダ９及び第２の戻りヘッダ１０と、第１の送りヘッダ４と第２の戻りヘッダ１０とを接続する連通管１１と、連通管１１に設けられた絞り弁１２と、空調機７Ａ，７Ｂ，７Ｃの負荷状態に応じて、冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃの運転台数、１次冷水ポンプ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ及び２次冷水ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄを制御する制御装置１３とを備えている。

第１の送りヘッダ４と第２の送りヘッダ６との間には、第２の送りヘッダ６と第１の送りヘッダ４との差圧によって、第２の送りヘッダ６の冷水を２次冷水ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄに戻すバイパス弁１４が設けられている。

冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、それぞれ定格流量が異なっており、例えば、冷凍機１Ａの定格流量は１７０ｍ³／ｈ、冷凍機１Ｂの定格流量は８０ｍ³／ｈ、冷凍機１Ｃの定格流量は５０ｍ³／ｈに設定されている。また、連通管１１の最大連通流量は、冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃうちの最大の定格流量と略同じ１７０ｍ³／ｈに設定されている。

空調システム１００は、空調システム１００を流通する冷水の状態を検出するための複数の検出機器を備えている。すなわち、空調システム１００は、第２の送りヘッダ６の冷水の温度を検出する送りヘッダ温度センサ２０と、空調機７Ａ，７Ｂ，７Ｃにおいて熱交換された冷水の温度を検出する戻水温度センサ２１と、空調機７Ａ，７Ｂ，７Ｃにおいて熱交換されて戻ってくる冷水流量（負荷流量）を検出する流量検出器としてのフローメータ２２と、第２の戻りヘッダ１０の冷水の温度を検出する戻りヘッダ温度センサ２３とを備えている。戻水温度センサ２１及びフローメータ２２は、第１の戻りヘッダ９と第２の戻りヘッダ１０の間にそれぞれ設けられている。

これら検出機器は、制御装置１３に電気的に接続されており、その検出結果が制御装置１３に入力される。また、制御装置１３には、冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃ、１次冷水ポンプ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ、２次冷水ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄも電気的に接続されている。

制御装置１３は、空調機７Ａ，７Ｂ，７Ｃの負荷状態、入力された検出結果、図示しないコントロールパネルからの指示等に基づいて、冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃの運転台数の制御、１次冷水ポンプ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ及び２次冷水ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの制御を行うダイレクトデジタルコントローラ（ＤＤＣ）１３ａと、各冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃの定格流量と連通管１１の最大連通流量とが記憶されている記憶部１３ｂとを備えている。記憶部１３ｂには、ＤＤＣ１３ａが冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃの運転台数を制御するためのプログラムも記憶されている。すなわち、本実施形態においては、フローメータ２２により検出された冷水流量（負荷流量）を常に上回るように冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃを運転する運転組み合わせが記憶されている。なお、記憶部１３ｂは、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）やランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等から構成されている。

具体的には、図４に示す冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃの運転組み合わせが記憶されている。空調システム１００では、常に負荷流量を上回る冷水を供給する必要があり、定格流量の少ない冷凍機１Ｃから順に運転を開始し、負荷流量に対して、冷凍機１Ｃの定格流量では不足したときに冷凍機１Ｂを増段し、これら冷凍機１Ｂ，１Ｃの定格流量の合計でも不足したときにこれら冷凍機１Ｂ，１Ｃに代えて冷凍機１Ａを増段する。さらに、負荷流量が増加した場合には、冷凍機１Ａに冷凍機１Ｂまたは冷凍機１Ｃを増段し、さらに、負荷流量が増加した場合には、冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃの全てを運転する。また、負荷流量が減少したときには、上述した増段とは逆の順序で減段する制御を行う。

また、制御装置１３は、冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃを増段する場合に以下の４つの運転制御方法を有しており、負荷流量や冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃの運転状況等に応じて、４つの制御方法を使い分ける。すなわち、制御装置１３は、運転中冷凍機を停止した後に、切替後冷凍機の運転を開始する停止優先制御と、切替後冷凍機の運転を開始した所定時間後に、運転中冷凍機を停止する運転優先制御と、運転中冷凍機の全ての運転を継続しつつ、追加冷凍機の運転を開始する継続運転制御と、運転中冷凍機の一部の運転を継続しつつ、追加冷凍機の運転を開始する一部継続運転制御とを有している。これら４つの運転制御方法の使い分けの詳しい説明については後述する。なお、運転中冷凍機とは、現在運転している冷凍機を意味し、切替後冷凍機とは、運転切替後に運転される冷凍機を意味し、追加冷凍機とは、運転切替によって追加される冷凍機を意味する。

空調システム１００における冷水の概略の流れについて説明する。１次冷水ポンプ２Ａ，２Ｂ，２Ｃにより圧送された冷水は、冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃにおいて冷却されて第１の送りヘッダ４に送られる。第１の送りヘッダ４では、１次冷水ポンプ２Ａ，２Ｂ，２Ｃにより圧送された冷水が集合する。第１の送りヘッダ４の冷水は、２次冷水ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄにより圧送されて第２の送りヘッダ６及び送水管３Ａ，３Ｂ，３Ｃを介して空調機７Ａ，７Ｂ，７Ｃに送られる。空調機７Ａ，７Ｂ，７Ｃに供給された冷水は、空調機７Ａ，７Ｂ，７Ｃにおいて熱交換されて、戻水管８Ａ，８Ｂ，８Ｃ、第１の戻りヘッダ９及び第２の戻りヘッダ１０を介して、１次冷水ポンプ２Ａ，２Ｂ，２Ｃに戻る。１次冷水ポンプ２Ａ，２Ｂ，２Ｃに戻った冷水は、再び、１次冷水ポンプ２Ａ，２Ｂ，２Ｃによって圧送されて、第１の送りヘッダ４、第２の送りヘッダ６、空調機７Ａ，７Ｂ，７Ｃ、第１の戻りヘッダ９、第２の戻りヘッダ１０を循環する。

次に、制御装置１３による冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃの運転切替制御について、図２、３に示すフローチャートと図４に示すテーブルとを参照して説明する。図４に示すテーブルでは、フローメータ２２による検出流量を負荷流量とし、運転中の冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃの定格流量の合計を運転中流量とし、負荷流量、運転中流量及び連通管１１の流量の関係を示している。

図２のステップＳ１００において、フローメータ２２の検出結果を取得してステップＳ１０１に進む。フローメータ２２に検出される冷水流量は、空調機７Ａ，７Ｂ，７Ｃにおける負荷流量である。ステップＳ１０１では、運転中冷凍機の定格流量を合計して運転中流量を求めてステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、負荷流量と運転中流量とを比較する。比較した結果、負荷流量が運転中流量より多い場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に進み、ステップＳ１０３では、運転中流量では負荷流量を満たしていない、すなわち、運転中流量では冷水流量が足りないので冷凍機増段が必要であると判断してステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、冷凍機増段前に、増段後の冷凍機の定格流量の合計を算出する。ここでは、冷凍機増段前に、増段により追加される追加冷凍機の定格流量の合計を算出する場合について説明する。次に追加する追加冷凍機は、予め記憶されている冷凍機運転の組み合わせによって把握することができる。次に追加する追加冷凍機が複数あれば、それら追加冷凍機の定格流量の合計を算出して追加流量とし、次に追加する追加冷凍機が一つであれば、その追加冷凍機の定格流量を追加流量として図３に示すステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、下記条件式Ｘを満たすかを判断する。
（運転中流量＋追加流量−最大連通流量）＞負荷流量・・・条件式Ｘ

すなわち、ステップＳ１０１で算出した運転中流量とステップＳ１０４で算出した追加流量とを加算した流量から連通管１１の最大連通流量を減算した流量と、ステップＳ１００で検出した負荷流量とを比較する。ステップＳ１０５において、条件式Ｘを満たす場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、追加流量と負荷流量とを比較する。比較した結果、追加流量が負荷流量より多い場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７に進んで停止優先制御を行う。すなわち、運転中冷凍機を停止した後に、切替後冷凍機である追加冷凍機の運転を開始して一連の制御を終了する。

また、ステップＳ１０６において、追加流量が負荷流量以下の場合（Ｎｏ）、ステップＳ１０８に進んで一部継続運転制御を行う。すなわち、ステップＳ１０８では、追加流量のみでは負荷流量を賄うことができないので、運転中流量の一部を供給する必要がある。このため、運転中流量が複数の運転中冷凍機の合計である場合、運転中流量を供給する複数の運転中冷凍機のうち、（負荷流量−追加流量）の流量差を賄える運転中冷凍機の運転を継続し、それ以外の運転中冷凍機を停止する。そして、追加冷凍機の運転を開始してフローチャートを終了する。

ここで、冷凍機を増段する場合にステップＳ１０５における条件式Ｘの判断を行う理由について、図４のテーブルにおける数値を参照して説明する。図４の符号Ｅ１から符号Ｅ２への変化で示すように、フローメータ２２の検出結果（負荷流量）が１２０ｍ³／ｈから１３０ｍ³／ｈに増大した場合、それまでに運転していた冷凍機１Ｂ，１Ｃの定格流量の合計である運転中流量１３０ｍ³／ｈでは足りなくなり、冷凍機１Ａを増段（追加）する必要が生じる。このとき、冷凍機１Ａを追加する場合、上述した運転優先制御を行うと、符号Ｅ２で示すように、冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃの３台が一時的に同時に運転される。これらの運転により、第１の送りヘッダ４には、冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃの定格流量の合計３００ｍ³／ｈの冷水が供給される。

空調機７Ａ，７Ｂ，７Ｃにおいて必要とする負荷流量は１３０ｍ³／ｈであるので、これ以外の冷水（流量１７０ｍ³／ｈ）は連通管１１によって第２の戻りヘッダ１０に戻される。しかし、連通管１１の最大連通流量は１７０ｍ³／ｈであるので、連通管１１は冷水で満たされてしまって流量過多になり、冷水が第２の戻りヘッダ１０に戻りきれなくなって、１次冷水ポンプ２Ａ，２Ｂ，２Ｃの上流側では冷水の流量が不足する。この状態が続くと、空調システム１００は、冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃ及び１次冷水ポンプ２Ａ，２Ｂ，２Ｃにおいて断水警報を発報して断水停止する可能性がある。このため、この状態を上述した条件式Ｘにより判断して、条件式Ｘを満たす場合、すなわち、流量過多の場合には、図４の符号Ｅ３で示すように、運転優先制御ではなく停止優先制御を行う。

この停止優先制御では、まず、図４の符号Ｅ３で示すように、運転中の冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃを停止する。これら冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃの停止によって、冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃによる運転中流量は０ｍ³／ｈになり、連通管流量も一時的に０ｍ³／ｈとなる。そして、図４の符号Ｅ４で示すように、負荷流量を賄うために必要な冷凍機１Ａのみを運転する。この停止優先制御を行うことによって、負荷流量１３０ｍ³／ｈに対し、冷凍機１Ａの定格流量１７０ｍ³／ｈが供給され、負荷流量１３０ｍ³／ｈを超えた冷水（流量４０ｍ³／ｈ）は連通管１１を介して第２の戻りヘッダ１０に戻される。

一方、ステップＳ１０２において、負荷流量が運転中流量より少ない場合（Ｎｏ）、現在の運転中冷凍機によって、負荷流量を供給することができているので、現在の運転中冷凍機の運転を維持して一連の制御を終了する。

また、ステップＳ１０５において、条件式Ｘを満たさない場合（Ｎｏ）、つまり、断水停止する可能性が低い場合、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、追加流量と負荷流量とを比較する。比較した結果、追加流量が負荷流量より多い場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０に進み、ステップＳ１１０では、切替後冷凍機である追加冷凍機の運転を開始した所定時間後に、運転中冷凍機を停止する運転優先制御を行う。この運転優先制御では、運転中冷凍機と追加冷凍機とが所定時間の間オーバーラップして運転される。

このステップＳ１０９、Ｓ１１０の具体的な制御について図４を参照して説明する。符号Ｆ１，Ｆ２で示すように、フローメータ２２の検出結果（負荷流量）が４０ｍ³／ｈから５０ｍ³／ｈに増大した場合、運転中の冷凍機１Ｃの定格流量５０ｍ³／ｈでは足りなくなり、冷凍機１Ｂ（定格流量８０ｍ³／ｈ）を増段する必要が生じる。このとき、追加流量は負荷流量よりも多いので、冷凍機１Ｂの追加後、運転中の冷凍機１Ｃによる冷水供給は必要なくなり、冷凍機１Ｃから冷凍機１Ｂへの切替時に、冷凍機１Ｂ，１Ｃは、所定時間の間オーバーラップ運転を行った後、運転中の冷凍機１Ｃを停止する（符号Ｆ３参照）。また、符号Ｇで示す部分においても、同様の運転優先制御を行う。

ステップＳ１０９において、追加流量が負荷流量以下の場合（Ｎｏ）、ステップＳ１１１に進み、ステップＳ１１１では、運転中冷凍機の運転を継続しつつ、追加冷凍機の運転を開始する継続優先制御を行う。この継続優先制御では、運転中冷凍機に、追加冷凍機を加えて、両方の冷凍機をそれぞれ運転する。

このステップＳ１０９、Ｓ１１１の具体的な制御について図４を参照して説明する。符号Ｈ１，Ｈ２で示すように、フローメータ２２の検出結果（負荷流量）が７０ｍ³／ｈから８０ｍ³／ｈに増大した場合、運転中の冷凍機１Ｂの定格流量である運転中流量８０ｍ³／ｈでは足りなくなり、冷凍機１Ｃを増段（追加）する必要が生じる。このとき、追加する冷凍機１Ｃのみでは、負荷流量を賄うことができないので、負荷流量を賄うために、冷凍機１Ｂ，１Ｃの２つの冷凍機を運転する必要がある。このため、運転中の冷凍機１Ｂに、追加する冷凍機１Ｃを加えて、これらの冷凍機１Ｂ，１Ｃによって負荷流量を超える冷水を供給する（符号Ｈ２参照）。また、符号Ｊ、Ｋで示す部分においても、同様の継続運転制御を行う。

このように図４の符号Ｅ２で示すように、冷凍機増段時に、流量過多により断水停止する可能性を条件式Ｘにより判断し、断水停止する可能性が高い場合には、停止優先制御を行い、第１の送りヘッダ４における流量過多を抑制して、冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃ及び１次冷水ポンプ２Ａ，２Ｂ，２Ｃの上流側における冷水流量の不足を抑制する。その結果、断水警報の発報を抑制して断水停止を未然に防止することができる。

なお、熱源機器として冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃを用いて冷水を空調機７Ａ，７Ｂ，７Ｃに供給していたが、熱源機器としてボイラー等を用いて温水を空調機７Ａ，７Ｂ，７Ｃに供給してもよい。また、本発明を１ポンプ式の空調システムに適用することも可能である。

次に、第２の実施形態について図５、６を参照して説明する。図１〜４を参照して説明した第１の実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。

第２の実施形態では、運転中冷凍機が複数台ある場合を想定している。運転中冷凍機の組み合わせは、制御装置１３の記憶部１３ｂに記憶されているので、この組み合わせに基づいて、運転中冷凍機の台数を把握することができる。

第２の実施形態では、図５のステップＳ１０６までは第１の実施形態と同様であり、ステップＳ１０６において追加流量と負荷流量とを比較した結果、追加流量が負荷流量より多い場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０では、追加流量が負荷流量を上回っているので、ステップＳ１０８のように運転中冷凍機を継続運転する必要はないが、冷凍機の運転を切り替えるときに、一時的に全ての冷凍機が停止することにより冷水温度の維持が困難になる場合があるので、これを防止するために、運転中冷凍機の一部を継続運転する。このため、複数の運転中冷凍機のうち、一部の運転中冷凍機の運転を継続するとともに、それ以外の運転中冷凍機を停止する。また、同時に追加冷凍機の運転を開始して、ステップＳ１２１に進む。

ステップＳ１２０において、複数の運転中冷凍機のうち、運転継続する冷凍機と停止する冷凍機との選択は、下記条件式Ｙに基づいて行う。
（運転中流量＋追加流量−負荷流量）＜最大連通流量・・・条件式Ｙ
すなわち、第１の送りヘッダ４において流量過多とならないように、複数の運転中冷凍機のうち、条件式Ｙを満たす運転中冷凍機を停止して、それ以外の運転中冷凍機の運転を継続する。

ステップＳ１２１では、追加冷凍機の運転が開始されたことを確認して、運転中冷凍機の残りを停止する。その後、一連の制御を終了する。

このステップＳ１２０、Ｓ１２１の具体的な制御について図６を参照して説明する。図６の符号Ｌ１から符号Ｌ２への変化で示すように、フローメータ２２の検出結果（負荷流量）が１２０ｍ³／ｈから１３０ｍ³／ｈに増大した場合、それまでに運転していた冷凍機１Ｂ，１Ｃの定格流量の合計である運転中流量１３０ｍ³／ｈでは足りなくなり、冷凍機１Ａを増段する必要が生じる。

このとき、条件式Ｙに基づいて、冷凍機１Ｂ，１Ｃのいずれか一方の運転を継続し、他方を停止する。図６に示す場合では、冷凍機１Ｂ，１Ｃのうちどちらを停止しても条件式Ｙを満たすので、冷凍機１Ｂの運転を継続し、冷凍機１Ｃを停止する。冷凍機１Ｃの停止に伴い１次冷水ポンプ２Ｃも停止し、この１次冷水ポンプ２Ｃの停止後に冷凍機１Ａの運転を開始する。

符号Ｌ２で示すように、冷凍機１Ａ，１Ｂが運転されて、負荷流量（１３０ｍ³／ｈ）に対し、冷凍機１Ａ，１Ｂの定格流量の合計（２５０ｍ³／ｈ）が供給されて、これ以外の冷水（流量１２０ｍ³／ｈ）は連通管１１によって第２の戻りヘッダ１０に戻される。その後、符号Ｌ３で示すように、冷凍機１Ｂも停止されるので、負荷流量（１３０ｍ³／ｈ）に対し、冷凍機１Ａの定格流量（１７０ｍ³／ｈ）が供給される。

以上、説明したように、第２の実施形態では、条件式Ｙによって、複数の運転中冷凍機のうち、一部の運転中冷凍機の運転を継続するとともに、それ以外の運転中冷凍機を停止するので、冷凍機増段時の冷水温度を維持することができる。その結果、第１の送りヘッダ４における流量過多を抑制できるとともに、冷凍機増段時の冷水温度も維持できる。

次に、第３の実施形態について図７を参照して説明する。第３の実施形態では、図１における３つの冷凍機１Ａ，１Ｂ，１Ｃに代えて、５つの冷凍機１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈが設けられている。冷凍機１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈは、同定格流量（１００ｍ³／ｈ）である。また、予め運転する順序が決まっており、負荷流量に応じて、冷凍機１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈの順序で増段する。減段する場合はその逆の順序で減段する。また、連通管１１の最大連通流量は、冷凍機１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈの最大の定格流量と略同じ１００ｍ³／ｈに設定されている。

図７の符号Ｍ１で示すように、フローメータ２２の検出結果（負荷流量）が３５０ｍ³／ｈであるとき、予め決まっている運転順序に従って冷凍機１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇを運転して、これら冷凍機合計流量である４００ｍ³／ｈが供給される。その結果、負荷流量３５０ｍ³／ｈを超えた冷水（流量５０ｍ³／ｈ）が連通管１１を介して第２の戻りヘッダ１０に戻される。

図７の符号Ｍ２で示すように、冷凍機１Ｇが故障すると、冷凍機１Ｇの代わりに冷凍機１Ｈを運転する。すなわち、冷凍機１Ｈを冷凍機１Ｇの代替運転として運転する。その後、図７の符号Ｍ３で示すように、冷凍機１Ｇの修理が完了し、冷凍機１Ｇが復旧すると、冷凍機１Ｇ，１Ｈの両方が一時的に運転されてしまう。つまり、この場合には、冷凍機１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈの全てが運転される。その結果、負荷流量３５０ｍ³／ｈを超えた冷水（流量１５０ｍ³／ｈ）が連通管１１を介して第２の戻りヘッダ１０に戻される。しかし、連通管１１の最大連通流量は１００ｍ³／ｈであるので、連通管１１は冷水で満たされてしまって流量過多になる。この状態が続くと、空調システム１００は、断水警報を発報して断水停止する可能性がある。このため、冷凍機１Ｇを復旧するときには、図７の符号Ｍ４で示すように、冷凍機１Ｈと、この冷凍機１Ｈの１次冷水ポンプ（図示せず）との停止後、冷凍機１Ｇの運転を開始する。

このように、冷凍機１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈが同定格流量の場合であっても、図７の符号Ｍ２、Ｍ３で示すように、冷凍機増段時に、流量過多により断水停止する可能性が高い場合を判断し、このような場合を検出したときには、増段による流量過多を抑制する。その結果、流量過多による断水警報の発報を抑制して断水停止を未然に防止することができる。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ冷凍機、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ１次冷水ポンプ、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ送水管、４第１の送りヘッダ、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ２次冷水ポンプ、６第２の送りヘッダ、７Ａ，７Ｂ，７Ｃ空調機、８Ａ，８Ｂ，８Ｃ戻水管、９第１の戻りヘッダ、１０第２の戻りヘッダ、１１連通管、１２絞り弁、１３制御装置、１３ａＤＤＣ、１３ｂ記憶部、１４バイパス弁、２０送りヘッダ温度センサ、２１戻水温度センサ、２２フローメータ、２３戻りヘッダ温度センサ、１００空調システム、Ｘ，Ｙ条件式。

Claims

熱流体を生成する複数の熱源機器と、
複数の前記熱源機器からの前記熱流体を集合する送りヘッダと、
前記送りヘッダから前記熱流体が供給される負荷機器と、
前記負荷機器において熱交換された前記熱流体を複数の前記熱源機器に分配する戻りヘッダと、
前記負荷機器から前記戻りヘッダに戻される前記熱流体の戻り流量を検出する流量検出器と、
前記送りヘッダと前記戻りヘッダとを連通し、複数の前記熱源機器の最大定格流量と同流量を最大連通流量とする連通管と、
前記熱流体の前記戻り流量に基づいた複数の前記熱源機器の運転組み合わせを予め記憶しており、この運転組み合わせに基づいて複数の前記熱源機器の運転を切り替える制御装置と、
を備える空調システムであって、
前記制御装置は、
前記流量検出器で検出される前記戻り流量を負荷流量とし、運転中の前記熱源機器の定格流量の合計を運転中流量とし、前記熱源機器の運転切替えによって追加される前記熱源機器の定格流量の合計を追加流量としたとき、
（運転中流量＋追加流量−最大連通流量）＞負荷流量
の条件を満たす場合に、運転中の前記熱源機器を停止した後に、切替後の前記熱源機器の運転を開始することを特徴とする空調システム。
熱流体を生成する複数の熱源機器と、
複数の前記熱源機器からの前記熱流体を集合する送りヘッダと、
前記送りヘッダから前記熱流体が供給される負荷機器と、
前記負荷機器において熱交換された前記熱流体を複数の前記熱源機器に分配する戻りヘッダと、
前記負荷機器から前記戻りヘッダに戻される前記熱流体の戻り流量を検出する流量検出器と、
前記送りヘッダと前記戻りヘッダとを連通し、複数の前記熱源機器の最大定格流量と同流量を最大連通流量とする連通管と、
前記熱流体の前記戻り流量に基づいた複数の前記熱源機器の運転組み合わせを予め記憶しており、この運転組み合わせに基づいて複数の前記熱源機器の運転を切り替える制御装置と、
を備える空調システムであって、
前記制御装置は、
前記流量検出器で検出される前記戻り流量を負荷流量とし、運転中の前記熱源機器が複数台あり、複数の前記熱源機器の定格流量の合計を運転中流量とし、前記熱源機器の運転切替えによって追加される前記熱源機器の定格流量の合計を追加流量としたとき、
（運転中流量＋追加流量−最大連通流量）＞負荷流量
の条件を満たす場合に、
（運転中流量＋追加流量−負荷流量）＜最大連通流量
の条件を満たす運転中の前記熱源機器の一部を停止して、追加される前記熱源機器の運転を開始し、その後、残りの運転中の前記熱源機器を停止することを特徴とする空調システム。
熱流体を生成する複数の熱源機器と、
複数の前記熱源機器からの前記熱流体を集合する送りヘッダと、
前記送りヘッダから前記熱流体が供給される負荷機器と、
前記負荷機器において熱交換された前記熱流体を複数の前記熱源機器に分配する戻りヘッダと、
前記負荷機器から前記戻りヘッダに戻される前記熱流体の戻り流量を検出する流量検出器と、
前記送りヘッダと前記戻りヘッダとを連通し、複数の前記熱源機器の最大定格流量と同流量を最大連通流量とする連通管と、
を備える空調システムに適用され、前記熱流体の前記戻り流量に基づいた複数の前記熱源機器の運転組み合わせに基づいて複数の前記熱源機器の運転を切り替える運転制御方法であって、
前記流量検出器で検出される前記戻り流量を負荷流量とし、運転中の前記熱源機器の定格流量の合計を運転中流量とし、前記熱源機器の運転切替えによって追加される前記熱源機器の定格流量の合計を切替後流量としたとき、
（運転中流量＋追加流量−最大連通流量）＞負荷流量
の条件を満たす場合に、運転中の前記熱源機器を停止した後に、切替後の前記熱源機器の運転を開始することを特徴とする運転制御方法。