JP6618860B2 - 熱源システム及びその制御方法 - Google Patents

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本発明は、冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系とを備えた熱源システム及びその制御方法に関するものである。
従来、オフィスビル等の各種施設において空調設備等の負荷のために熱源システムが用いられている。かかる熱源システムは、冷却水系に冷凍機、冷却塔、冷却水ポンプを備え、冷却水ポンプにて冷却水を冷凍機から冷却塔へと循環させ、冷凍機の凝縮器にて温度上昇した冷却水を冷却塔にて冷却する構成である。また、熱負荷の設けられた冷水系では、冷水を冷凍機の蒸発器にて冷却し、冷却された冷水を冷水ポンプで負荷に循環させる構成である。
特開2008−134013号公報
上記熱源システムにおいて、冷却水温度が低くなれば冷凍機の効率が良くなることは知られている。冷却水流量を下げると、冷却水ポンプの搬送動力を下げることができる。ただし、必ず冷却水出口温度が上がることにより、冷凍機の圧縮機のヘッドが上がることになり、冷凍機の入力動力が上がってしまう。他のシステム動力には影響を及ぼさない。ここで、ポンプ削減動力>冷凍機増加動力 となれば、冷却水流量を下げることによってシステム動力を下げることができ、システムでの省エネルギーが可能となる。比較が逆の関係になれば、システム動力が上がってしまうリスクが存在する。ポンプの定格動力に比べて、圧縮機の定格動力は通常10倍程の大きさに及び、冷凍機の動力変化が正確に把握できていないと安全な制御は実現しない。
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系とを備えた熱源システムにおいて、冷却水ポンプの流量である冷却水流量を定格流量以下の変流量とし、熱源システムの消費電力が最も小さくなるように冷却水の変流量制御を行うことにより、システム全体の消費電力を可能な限り削減することができる熱源システム及びその制御方法を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するため、本発明の熱源システムの第1の態様は、冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムにおいて、冷水入口温度測定値(a)を求める手段と、冷水出口温度測定値(b)を求める手段と、冷水流量測定値(c)を求める手段と、冷却水入口温度測定値(d)を求める手段と、冷却水出口温度測定値(e)を求める手段と、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)を求める手段とを備え、冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、冷却水流量仮定値(fa)とを、前記制御装置に予め入力し、前記制御装置は、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、冷水出口温度毎に前記テーブル又は関係式Aを複数持ち、冷水出口温度測定値(b)に応じて複数の前記テーブル又は関係式Aから1つを選択することを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、冷却水ポンプの電力測定値(g)を求める手段を備え、前記冷却水ポンプの電力測定値(g)と冷却水流量測定値(f)に基づき、前記テーブル又は関係式Bより冷却水ポンプの電力(ga)を算出し、電力測定値(g)と算出した電力(ga)との比率を求め、前記テーブル又は関係式Bに当該比率を乗じることにより前記テーブル又は関係式Bを補正することを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記冷却水流量仮定値(fa)は、前記合計電力(P)の削減に効果のある特定の範囲であることを特徴とする。
発明の熱源システムの第2の態様は、冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムにおいて、冷水入口温度測定値(a)を求める手段と、冷水出口温度測定値(b)を求める手段と、冷水流量測定値(c)を求める手段と、冷却水入口温度測定値(d)を求める手段と、冷却水出口温度測定値(e)を求める手段と、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)を求める手段とを備え、冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、冷却水流量仮定値(fa)とを、前記制御装置に予め入力し、前記制御装置は、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、前記テーブル又は関係式Aを冷水出口温度測定値(b)に基づいて補正することを特徴とする。
本発明の熱源システムの第3の態様は、冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムにおいて、冷水入口温度測定値(a)を求める手段と、冷水出口温度測定値(b)を求める手段と、冷水流量測定値(c)を求める手段と、冷却水入口温度測定値(d)を求める手段と、冷却水出口温度測定値(e)を求める手段と、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)を求める手段とを備え、冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、冷却水流量仮定値(fa)とを、前記制御装置に予め入力し、前記制御装置は、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、前記冷却水流量の出力設定値は、所定の変化率であることを特徴とする。
本発明の熱源システムの第4の態様は、冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムにおいて、冷水入口温度測定値(a)を求める手段と、冷水出口温度測定値(b)を求める手段と、冷水流量測定値(c)を求める手段と、冷却水入口温度測定値(d)を求める手段と、冷却水出口温度測定値(e)を求める手段と、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)を求める手段とを備え、冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、冷却水流量仮定値(fa)とを、前記制御装置に予め入力し、前記制御装置は、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、測定している凝縮器圧力が凝縮器上限圧力に到達した時に、前記冷却水流量を増加させ、前記凝縮器上限圧力は、冷凍能力に応じて設定された複数の上限圧力であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、測定している凝縮器圧力が凝縮器上限圧力から所定圧力を減じた値である解除圧力まで下がった時に、前記冷却水流量制御を最適な変流量制御に復帰させることを特徴とする。
本発明の熱源システムの第5の態様は、冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムにおいて、冷水入口温度測定値(a)を求める手段と、冷水出口温度測定値(b)を求める手段と、冷水流量測定値(c)を求める手段と、冷却水入口温度測定値(d)を求める手段と、冷却水出口温度測定値(e)を求める手段と、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)を求める手段とを備え、冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、冷却水流量仮定値(fa)とを、前記制御装置に予め入力し、前記制御装置は、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、冷却水出口温度の上限を定め、前記冷却水流量を、前記冷却水出口温度の上限を越えない範囲で該上限に近い流量に制御し、前記冷却水出口温度の上限は、冷凍能力に応じて設定された複数の上限温度であることを特徴とする。
本発明の熱源システムの第6の態様は、冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムにおいて、冷水入口温度測定値(a)を求める手段と、冷水出口温度測定値(b)を求める手段と、冷水流量測定値(c)を求める手段と、冷却水入口温度測定値(d)を求める手段と、冷却水出口温度測定値(e)を求める手段と、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)を求める手段とを備え、冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、冷却水流量仮定値(fa)とを、前記制御装置に予め入力し、前記制御装置は、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、冷却水出口温度の下限を定め、前記冷却水流量を、前記冷却水出口温度の下限を下回らない範囲で該下限に近い流量に制御することを特徴とする。
本発明の熱源システムの第7の態様は、冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムにおいて、冷水入口温度測定値(a)を求める手段と、冷水出口温度測定値(b)を求める手段と、冷水流量測定値(c)を求める手段と、冷却水入口温度測定値(d)を求める手段と、冷却水出口温度測定値(e)を求める手段と、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)を求める手段とを備え、冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、冷却水流量仮定値(fa)とを、前記制御装置に予め入力し、前記制御装置は、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、冷却水出口温度の下限を定め、前記冷却水流量を、前記冷却水出口温度の下限を下回らない範囲で該下限に近い流量に制御し、前記冷却水出口温度の下限は、冷凍能力に応じて設定された複数の下限温度であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記制御装置は、冷却水流量が定格流量時の熱源システムの消費電力に対する削減電力(Pr)を演算し、外部へ信号出力あるいは表示をすることができることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定する前記テーブル又は関係式Aにおいて、冷却水出口温度に代えて、前記圧縮式冷凍機における凝縮器圧力を用いることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定する前記テーブル又は関係式Aにおいて、冷却水出口温度に代えて、前記圧縮式冷凍機における凝縮温度を用いることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、冷水出口温度毎に前記テーブル又は関係式Aを複数持ち、冷水出口温度測定値(b)に応じて複数の前記テーブル又は関係式Aから1つを選択することにおいて、冷水出口温度に代えて蒸発器圧力を用い、冷水出口温度測定値(b)に代えて蒸発器圧力測定値を用いることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、冷水出口温度毎に前記テーブル又は関係式Aを複数持ち、冷水出口温度測定値(b)に応じて複数の前記テーブル又は関係式Aから1つを選択することにおいて、冷水出口温度に代えて蒸発温度を用い、冷水出口温度測定値(b)に代えて蒸発温度測定値を用いることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記テーブル又は関係式Aを冷水出口温度測定値(b)に基づいて補正することにおいて、冷水出口温度測定値(b)に代えて蒸発器圧力測定値を用いることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記テーブル又は関係式Aを冷水出口温度測定値(b)に基づいて補正することにおいて、冷水出口温度測定値(b)に代えて蒸発温度測定値を用いることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記制御装置は、変流量制御を実施するか否か設定可能であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記制御装置は、冷凍機の起動時に冷却水を定流量で運転を開始し、冷凍機の起動後、冷凍機が目標とする冷水出口温度より所定の温度だけ高い温度で変流量制御に切り替えることを特徴とする。
本発明の熱源システムの制御方法の第1の態様は、冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムの制御方法において、冷水入口温度測定値(a)、冷水出口温度測定値(b)、冷水流量測定値(c)、冷却水入口温度測定値(d)、冷却水出口温度測定値(e)、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)をそれぞれ取得し、冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、冷却水流量仮定値(fa)とを、予め求めておき、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、冷水出口温度毎に前記テーブル又は関係式Aを複数持ち、冷水出口温度測定値(b)に応じて複数の前記テーブル又は関係式Aから1つを選択することを特徴とする。
本発明の熱源システムの制御方法の第2の態様は、冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムの制御方法において、冷水入口温度測定値(a)、冷水出口温度測定値(b)、冷水流量測定値(c)、冷却水入口温度測定値(d)、冷却水出口温度測定値(e)、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)をそれぞれ取得し、冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、冷却水流量仮定値(fa)とを、予め求めておき、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、前記テーブル又は関係式Aを冷水出口温度測定値(b)に基づいて補正することを特徴とする。
本発明の熱源システムの制御方法の第3の態様は、冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムの制御方法において、冷水入口温度測定値(a)、冷水出口温度測定値(b)、冷水流量測定値(c)、冷却水入口温度測定値(d)、冷却水出口温度測定値(e)、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)をそれぞれ取得し、冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、冷却水流量仮定値(fa)とを、予め求めておき、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、前記冷却水流量の出力設定値は、所定の変化率であることを特徴とする。
本発明の熱源システムの制御方法の第4の態様は、冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムの制御方法において、冷水入口温度測定値(a)、冷水出口温度測定値(b)、冷水流量測定値(c)、冷却水入口温度測定値(d)、冷却水出口温度測定値(e)、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)をそれぞれ取得し、冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、冷却水流量仮定値(fa)とを、予め求めておき、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、測定している凝縮器圧力が凝縮器上限圧力に到達した時に、前記冷却水流量を増加させ、前記凝縮器上限圧力は、冷凍能力に応じて設定された複数の上限圧力であることを特徴とする。
本発明の熱源システムの制御方法の第5の態様は、冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムの制御方法において、冷水入口温度測定値(a)、冷水出口温度測定値(b)、冷水流量測定値(c)、冷却水入口温度測定値(d)、冷却水出口温度測定値(e)、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)をそれぞれ取得し、冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、冷却水流量仮定値(fa)とを、予め求めておき、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、冷却水出口温度の上限を定め、前記冷却水流量を、前記冷却水出口温度の上限を越えない範囲で該上限に近い流量に制御し、前記冷却水出口温度の上限は、冷凍能力に応じて設定された複数の上限温度であることを特徴とする。
本発明の熱源システムの制御方法の第6の態様は、冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムの制御方法において、冷水入口温度測定値(a)、冷水出口温度測定値(b)、冷水流量測定値(c)、冷却水入口温度測定値(d)、冷却水出口温度測定値(e)、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)をそれぞれ取得し、冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、冷却水流量仮定値(fa)とを、予め求めておき、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、冷却水出口温度の下限を定め、前記冷却水流量を、前記冷却水出口温度の下限を下回らない範囲で該下限に近い流量に制御することを特徴とする。
本発明の熱源システムの制御方法の第7の態様は、冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムの制御方法において、冷水入口温度測定値(a)、冷水出口温度測定値(b)、冷水流量測定値(c)、冷却水入口温度測定値(d)、冷却水出口温度測定値(e)、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)をそれぞれ取得し、冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、冷却水流量仮定値(fa)とを、予め求めておき、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、冷却水出口温度の下限を定め、前記冷却水流量を、前記冷却水出口温度の下限を下回らない範囲で該下限に近い流量に制御し、前記冷却水出口温度の下限は、冷凍能力に応じて設定された複数の下限温度であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)と、冷却水流量が定格流量時の熱源システムの消費電力に対する削減電力(Pr)との関係を規定するテーブル又は関係式Cを用いて、前記冷却水流量の測定値(f)より削減電力(Pr)を求めることを特徴とする。
本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
1)冷却水ポンプの流量である冷却水流量を定格流量以下の変流量とし、冷却水流量が定格流量時の消費電力に対するポンプ削減電力が冷凍機増加電力より大きくなるように冷却水の変流量制御を行うことにより、システム全体の消費電力を削減することができる。
2)任意の運転条件に対して、最もシステム消費電力を低くすることができる冷却水流量の制御を正確にかつ冷凍機本体の制御を安定して行うことが可能である。
図1は、本発明に係る熱源システムの基本構成を示す模式図である。 図2(a),(b),(c)は、冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aを示す図である。 図3は、冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bを示す図である。 図4(a)は、複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを示すグラフであり、図4(b)は、図4(a)に示すグラフに冷凍機の消費電力(p1)と冷却水ポンプの消費電力(p2)とを合算した合計電力(P)を加えたグラフである。 図5は、各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)より冷却水流量(F)を求める手順を示すフローチャートである。 図6は、電力計により測定した冷却水ポンプの電力測定値(g)と流量計により測定した冷却水流量の測定値(f)とを用いて前記テーブル又は関係式Bを補正する方法を示すグラフである。 図7は、冷却水流量仮定値(fa)の選択範囲を示すグラフである。 図8(a)〜(f)は、冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定する、2つのテーブル又は関係式を示す図である。 図9(a),(b),(c)は、前記テーブル又は関係式Aを冷水出口温度測定値(b)に基づいて補正する方法を示すグラフである。 図10は、冷却水流量の出力設定値が所定の変化率であることを示すグラフである。 図11は、測定している凝縮器圧力が凝縮器上限圧力に到達した時の冷却水流量の制御方法を示すグラフである。 図12は、凝縮器上限圧力が冷凍能力に応じて設定された複数の上限圧力であることを示すグラフである。 図13は、測定している凝縮器圧力が凝縮器上限圧力から所定圧力を減じた値である解除圧力まで下がった時の冷却水流量の制御方法を示すグラフである。 図14は、冷却水出口温度に上限温度を設定して冷却水流量を制御する方法を示すグラフである。 図15は、冷却水出口上限温度と冷凍能力との関係を示すグラフである。 図16は、冷却水出口温度に下限温度を設定して冷却水流量を制御する方法を示すグラフである。 図17は、冷却水出口下限温度と冷凍能力との関係を示すグラフである。 図18は、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御することによる、冷却水流量が定格流量時の熱源システムの消費電力に対する削減電力(Pr)を示すグラフである。 図19は、前記合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)と、冷却水流量が定格流量時の熱源システムの消費電力に対する削減電力(Pr)との関係を示すグラフである。 図20は、冷却水変流量制御中の冷却水流量の測定値(f)と削減電力(Pr)の経時変化を示すグラフである。
以下、本発明に係る熱源システム及びその制御方法の実施形態を図1乃至図20を参照して説明する。図1乃至図20において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図1は、本発明に係る熱源システムの基本構成を示す模式図である。図1に示すように、本発明の熱源システムは、冷却塔1と、圧縮式冷凍機2と、その間を配管3a,3bで接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプ4から構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機2で冷却された冷水を配管5を介して冷水ポンプ6で負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置7とを備えている。冷却水ポンプ4はインバータ等により回転速度が可変になっている。制御装置7には表示装置8が接続されている。
圧縮式冷凍機2は、ターボ冷凍機からなり、冷媒を圧縮する圧縮機9と、圧縮された冷媒ガスを冷却水(冷却流体)で冷却して凝縮させる凝縮器10と、冷水(被冷却流体)から熱を奪って冷媒が蒸発し冷凍効果を発揮する蒸発器11と、これら各機器を冷媒が循環する冷媒配管12によって連結して構成されている。本実施形態においては、圧縮式冷凍機の一例としてターボ圧縮機を用いたターボ冷凍機を示すが、スクリュー式、レシプロ式、スクロール式等の圧縮機を用いたものであってもよい。
本発明の熱源システムは、冷水入口温度測定値(a)を求める温度センサ15aと、冷水出口温度測定値(b)を求める温度センサ15bと、冷水流量測定値(c)を求める流量計16と、冷却水入口温度測定値(d)を求める温度センサ17aと、冷却水出口温度測定値(e)を求める温度センサ17bと、冷却水ポンプ4の流量である冷却水流量の測定値(f)を求める流量計18とを備えている。また、本発明の熱源システムは、冷却水ポンプ4の消費電力を測定する電力計19を備えている。
図1に示すように構成された熱源システムは、冷却水系においては、冷却塔1から流出した冷却水は、冷却水ポンプ4により配管3aを介して圧縮式冷凍機2に供給され、圧縮式冷凍機2の凝縮器10において冷媒の液化に伴う熱を吸収して温度上昇して配管3bに流出する。そして、冷却水は、配管3bを介して冷却塔1に流入し、冷却塔1において外気により冷却された後、配管3aに流入して冷却水ポンプ4により圧縮式冷凍機2に送り出される。
冷水系においては、負荷により温度上昇した冷水は、冷水ポンプ6により圧縮式冷凍機2に供給され、圧縮式冷凍機2の蒸発器11において冷媒の気化に伴って熱を奪われて温度が低下し、圧縮式冷凍機2の冷水出口から配管5を通って負荷側に送り出される。
次に、上記熱源システムにおいて、冷却水流量の変流量制御を行うことによりシステム全体の消費電力を削減する制御方法について説明する。
冷却水流量を少なくすると、冷却水ポンプ動力を下げることができる。しかし、冷却水温度差が大きくなることにより、必ず冷却水出口温度が上がってしまうため、冷凍機の圧縮機のヘッドが上がることになり、冷凍機の入力動力が上がってしまう。他のシステム動力には影響を及ぼさない。ここで、ポンプ削減動力>冷凍機増加動力となれば、流量を下げることによってシステム動力を下げることができ、熱源システムでの省エネルギーが可能となる。
そこで、本発明の熱源システムは、冷却水流量の変流量制御を行うため以下のように構成している。
1)熱源システムの運転中に、温度センサ15a,15b、流量計16、温度センサ17a,17b、流量計18により、冷水入口温度測定値(a)、冷水出口温度測定値(b)、冷水流量測定値(c)、冷却水入口温度測定値(d)、冷却水出口温度測定値(e)、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)をそれぞれ取得する。
2)冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、冷却水流量仮定値(fa)とを、制御装置7に予め入力する。
3)制御装置7は、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求める。
4)制御装置7は、複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御する。冷却水流量は、冷却水ポンプ4の回転速度を制御することにより制御される。
次に、本発明の熱源システムの各構成を図面を参照して説明する。
図2(a),(b),(c)は、冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aを示す図である。
図2(a),(b),(c)は、冷凍能力がそれぞれQ1,Q2,Q3の場合における冷却水出口温度(℃)と冷凍機の消費電力(kW)との関係を示している。図2(a),(b),(c)において、冷凍能力と冷却水出口温度の2変数が入力値で、冷凍機の消費電力が出力値である。冷凍能力と冷却水出口温度が分かれば、冷凍機の消費電力が分かり、この関係がテーブル又は関係式Aのことである。図2(a),(b),(c)に示すような多数のデータを集約して1つのテーブル又は関係式Aを作成する。関係式Aは例えば4次式で表すことができる。冷凍能力Q=Q1の時の係数A4,A3,A2,A1,A0である。冷凍能力Q1で、冷却水出口温度x℃とすると冷凍機の消費電力は、次式で表わすことができる。
p1=A4x+A3x+A2x+A1x+A0
冷却水出口温度xが大きくなると、p1は必ず大きくなる特徴がある。
テーブル又は関係式Aは制御装置7に予め入力しておく。
図3は、冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bを示す図である。
冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力の関係は冷却水ポンプの仕様と揚程によって定まる。各流量の揚程は、設備によってほぼ定まる。したがって、冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力とを実測すれば、図3に示す曲線が描ける。この曲線をテーブル又は関係式で表したものがテーブル又は関係式Bのことである。関係式Bは例えば3次式で表すことができる。係数をB3,B2,B1,B0とする。冷却水流量をxとすると、冷却水ポンプの消費電力は、次式で表わすことができる。
p2=B3x+B2x+B1x+B0
理論的には、係数B0=0である。冷却水流量xが小さくなると、p2は必ず小さくなる特徴がある。
テーブル又は関係式Bは制御装置7に予め入力しておく。
図4(a)は、複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを示すグラフである。
制御装置7は、各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより、図4(a)に示すような、複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求める。
図4(b)は、図4(a)に示すグラフに冷凍機の消費電力(p1)と冷却水ポンプの消費電力(p2)とを合算した合計電力(P)を加えたグラフである。図4(b)に示すように、制御装置7は、複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)を求める。制御装置7は、求めた最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水ポンプ4を制御することにより、冷却水流量を制御する。このようにして、あらゆる運動条件に対して、常時、最適な冷却水流量設定値を出力することができる。すなわち、最も熱源システムの消費電力を下げることができる。
図5は、各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)より冷却水流量(F)を求める手順を示すフローチャートである。
冷凍機の消費電力(p1)を求める関係式Aは、冷凍能力(Q)と冷却水出口温度を入力値とした2変数関数となっている。冷凍能力(Q)は各測定値(a),(b),(c)より求めることができる。冷凍能力(Q)は冷水系の制御であり、冷却水流量の値で変わるものではない。したがって、冷凍能力(Q)は各測定値(a),(b),(c)のみで定まる値であり冷却水流量から独立している。
複数の冷凍機の消費電力(p1)は、2変数のうち冷凍能力(Q)は共通であるため、冷却水出口温度の違いが消費電力(p1)の違いとなって現れることになる。ここで複数を示す記号としてxを用いる。
複数の冷却水出口温度推定値を(ea)_xとおく。ここで、アンダーバー_は、推定値(ea)がx個あることを示すために用いている。以下、同様にアンダーバーを用いる場合には、特定される値がx個あることを示す。
すなわち(p1)_x=f(Q,ea_x)と表すことができる。
ここで冷却水出口温度推定値(ea)が冷却水流量仮定値(fa)の関数で表すことができる。
冷却水によって放熱する放熱量=(冷却水流量)×(冷却水温度差)×(冷却水密度)×(冷却水比熱)で求まる。
ここで冷却水流量(F)として候補の挙がる熱源システムの電力削減に効果のある流量の範囲内では、同じ冷凍能力では、放熱量と冷却水密度と冷却水比熱は一定と見なして問題ない。
したがって冷却水温度差は冷却水流量と反比例になる。したがって、(d),(e),(f)の測定値を使用し、冷却水流量仮定値(fa)に対応する冷却水出口温度の計算は上記の関係により容易に求まる。冷却水流量仮定値(fa)_xに対応する冷却水出口温度推定値(ea)_xはこのように求まる。
冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブルを使用する場合は、テーブルより(p1)が選択され、関係式Aを使用する場合は、上記関数よりプログラム内で(p1)が演算される。冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブルの値は、関係式Aに基づくものでもよいし、メーカーで実施した冷凍機試験の実測値をそのまま当てはめても構わない。
(Q)と(ea)_xの2変数より、(p1)_xが計算される。また並行してテーブル又は関係式Bより(fa)_xに対応する複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)_xを求める。
複数の合計電力(P)_xは、(P)_x=(p1)_x+(p2)_xとなり、(fa)_xに対応した合計電力が(P)_xとなる。
(P)_xの大きさを比較し、最も小さい(P)の冷却水流量仮定値(fa)が合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)として選択され、(F)になるように冷却水流量をコントロールする装置へ制御装置から信号を出力する。
図6は、電力計19により測定した冷却水ポンプの電力測定値(g)と流量計18により測定した冷却水流量の測定値(f)とを用いて前記テーブル又は関係式Bを補正する方法を示すグラフである。
図6に示すように、電力計19により測定した冷却水ポンプの電力測定値(g)と流量計18により測定した冷却水流量の測定値(f)とを用いて前記テーブル又は関係式Bより冷却水ポンプの電力(ga)を算出し、電力測定値(g)と算出した電力(ga)との比率(g/ga)を求め、前記テーブル又は関係式Bに当該比率(g/ga)を乗じることにより前記テーブル又は関係式Bを補正する。図示例では、一点鎖線で示す曲線が補正前のものであり、実線で示す曲線が補正後のものである。
同じ設備であっても冷却塔へ送る流量の変化等で揚程が変化した場合、冷却水流量と冷却水ポンプ動力の関係は変わる。しかし、図6に示すように、曲線の形状はほぼ変わらないので、ベースとなる式に倍数で補正をかけることにする。このようにテーブル又は関係式Bを補正することにより、揚程が変化した場合でも、正確な冷却水ポンプ動力を推定することができるようになる。
図7は、冷却水流量仮定値(fa)の選択範囲を示すグラフである。
i)設計で許容できる運転範囲上で、冷却水流量(F)が最も低くなる流量未満には冷却水流量を下げる必要がないため、その流量を制御の最低流量とする。その運転条件は、最低冷凍能力時、最低冷却水入口温度である。
ii)伝熱管内部流速が小さい程、伝熱管内部にスケールが付きやすいことから、設計で許容最低流速を定めており、許容最低流量も決まる。
iii)ポンプの機械的な最低周波数も定まっている。
上記i)ii)iii)のうち最も高い流量を最低流量とし、制御範囲はこの最低流量から定格流量までとする。図において、特定の範囲が上記最低流量から定格流量までの範囲である。
図8(a)〜(f)は、冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定する、2つのテーブル又は関係式を示す図である。
図8(a),(b),(c)は、ある冷水出口温度(T1℃)において冷凍能力がそれぞれQ1,Q2,Q3の場合の冷却水出口温度(℃)と冷凍機の消費電力(kW)との関係を示している。図8(d),(e),(f)は、別の冷水出口温度(T2℃)において冷凍能力がそれぞれQ1,Q2,Q3の場合の冷却水出口温度(℃)と冷凍機の消費電力(kW)との関係を示している。図8(a)〜(f)において、冷凍能力と冷却水出口温度の2変数が入力値で、冷凍機の消費電力が出力値である。冷凍能力と冷却水出口温度が分かれば、冷凍機の消費電力が分かり、この関係がテーブル又は関係式Aのことである。
図8(a)〜(c)は、ある冷水出口温度(T1℃)におけるテーブル又は関係式A(a)を示し、図8(d)〜(f)は、別の冷水出口温度(T2℃)におけるテーブル又は関係式A(b)を示している。このように、冷水出口温度毎にテーブル又は関係式Aが規定されている。制御装置7は、冷水出口温度毎に規定されている複数のテーブル又は関係式Aから、冷水出口温度測定値(b)に応じて1つのテーブル又は関係式Aを選択する。例えば、冷水出口温度がT1の場合はテーブル又は関係式A(a)を選択し、冷水出口温度がT2の場合は関係式A(b)を選択する。このように選択したテーブル又は関係式を用いて冷凍機の消費電力を計算する。
図9(a),(b),(c)は、前記テーブル又は関係式Aを冷水出口温度測定値(b)に基づいて補正する方法を示すグラフである。
図9(a),(b),(c)において、実線の曲線は、ある冷水出口温度において冷凍能力がそれぞれQ1,Q2,Q3の場合の冷却水出口温度(℃)と冷凍機の消費電力(kW)との関係を示し、点線の曲線は、冷水出口温度測定値(b)がT2℃になった場合における、冷凍能力がそれぞれQ1,Q2,Q3の場合の冷却水出口温度(℃)と冷凍機の消費電力(kW)との関係を示す。このように、冷水出口温度測定値(b)に基づいて前記テーブル又は関係式Aを補正し、補正後の新たなテーブル又は関係式Aによって冷凍機の消費電力を計算する。補正の程度は、冷水出口温度測定値(b)によって変化する。図9(a),(b),(c)は冷水出口温度が通常よりも低くなることを想定している。
図10は、冷却水流量の出力設定値が所定の変化率であることを示すグラフである。
図10において点線で示すように、出力設定値は所定の変化率を持つ。新たな冷却水流量Fが計算された時に冷却水ポンプ4に送る出力設定値は、一定の変化率を持ちながらその時の出力設定値から新たな冷却水流量Fに向かって変化する。変化率は冷却水流量の変化量/時間と表せる。上昇変化率と下降変化率を持ち、傾きは異なっても構わない。変化率を持たせずに急激に流量が変化すると、冷凍機制御安定性の悪化につながる。また変化率が遅すぎると、安定はするが、動作遅れが大きくなる(追従性が悪くなる)。変化率は安定性と追従性のバランスにより定めるものであり、設備によって最適な値は異なるものであり、調整が可能である。
冷却水変流量制御には、定流量では発生しないリスクが存在する。主に冷凍機の圧縮機のヘッドの上昇に起因するものであるが、安全な運転のため保護制御が追加で必要となる。以下に説明する。
図11は、測定している凝縮器圧力が凝縮器上限圧力に到達した時の冷却水流量の制御方法を示すグラフである。
図11に示すように、凝縮器上限圧力を設定し、測定している凝縮器圧力がこの上限圧力に到達した時に、冷却水流量を強制的に増加させる制御を働かせる。圧縮式冷凍機2がターボ冷凍機の場合には、サージングの防止がこの制御の目的である。サージングは、凝縮器圧力と蒸発器圧力の比に影響される。冷却水流量を上げることによって、凝縮器圧力を下げることができ、サージングが防止できる。
図12は、凝縮器上限圧力が冷凍能力に応じて設定された複数の上限圧力であることを示すグラフである。
圧縮式冷凍機2がターボ冷凍機の場合には、図12に示すように、凝縮器上限圧力は冷凍能力によって異なる値となる。凝縮器上限圧力は、圧縮機の定格周波数での限界ヘッド近傍の設定となる。限界ヘッドは、圧縮機のベーン開度によって異なる。定格周波数での冷凍能力はベーン開度で決まるので、凝縮器上限圧力は冷凍能力に応じて定めることで、可能な限り高く設定することができ、合計電力(P)が最も小さくなる冷却水流量(F)の制御がより広い範囲で行える。
図13は、測定している凝縮器圧力が凝縮器上限圧力から所定圧力を減じた値である解除圧力まで下がった時の冷却水流量の制御方法を示すグラフである。
図13に示すように、測定している凝縮器圧力が凝縮器上限圧力から所定圧力を減じた値である解除圧力まで下がった時に、冷却水流量を増加させていた制御を解除し、変流量制御に復帰させる。変流量制御に復帰させる条件は、その時の冷凍能力に応じて定められている上限圧力に所定圧力を減じた圧力まで、測定している凝縮器圧力が降下した時である。
図14は、冷却水出口温度に上限温度を設定して冷却水流量を制御する方法を示すグラフである。
図14に示すように、冷却水出口温度の上限を定める。これは凝縮器圧力が規定値以下になるようにするためである。冷却水温度差は冷却水流量に反比例する。したがって、冷却水流量と冷却水出口温度との関係は図14のような曲線形状となる。
上記の関係と測定値(d),(e),(f)より、出力する設定流量で予測される冷却水出口温度が定まる。図14に示すように、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)における冷却水出口温度推定値が上限温度を超える場合は、上限温度を超えない範囲で該上限に近い流量になるように冷却水流量(F)の出力を調整する。これは機能的に安全な範囲で最も合計電力(P)が小さくなる流量である。
図15は、冷却水出口上限温度と冷凍能力との関係を示すグラフである。
圧縮式冷凍機2がターボ冷凍機の場合には、冷却水出口温度の上限は冷凍能力によって異なる値となる。冷却水出口温度は、凝縮器圧力と関連性があるため、冷却水出口温度の上限の傾向は図12と同じであり、冷凍能力が増加するにつれて増加する。したがって、図14における冷却水出口温度の上限は、冷凍能力に応じて設定された複数の上限温度である。
図16は、冷却水出口温度に下限温度を設定して冷却水流量を制御する方法を示すグラフである。
図16に示すように、冷却水出口温度の下限を定める。冷凍サイクルが正常に形成されるために必要な最低ヘッドがある。冷却水出口温度が低くなるとヘッドも低くなる。冷却水温度差は冷却水流量に反比例する。したがって、冷却水流量と冷却水出口温度との関係は図16のような曲線形状となる。
上記の関係と測定値(d),(e),(f)より、出力する流量で予測される冷却水出口温度が求まる。図16に示すように、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)における冷却水出口温度推定値が下限温度を下回る場合は、下限温度を下回らない範囲で該下限に近い流量になるように冷却水流量(F)の出力を調整する。これは機能的に安全な範囲で最も合計電力(P)が小さくなる流量である。
図17は、冷却水出口下限温度と冷凍能力との関係を示すグラフである。
冷却水出口温度の下限は冷凍能力によって異なる値となる。図1の冷媒配管12の流れがオリフィスでの流量制限の場合、流量と前後圧力差の関係から冷凍能力が大きくなるほど、サイクルを形成するために必要な凝縮器圧力は大きくなる。したがって、冷凍能力が大きい程、下限温度は高くなる傾向にある。この下限温度の設定値は、設計で調整する。
また、下限温度の設定値の組み合わせを複数持たせ、冷水出口温度の変化等の運転状態によって切り替えても構わない。
本発明では、制御ロジックの中で瞬時の削減電力の計算が可能である。
図18は、冷凍機の消費電力(p1)と冷却水ポンプの消費電力(p2)とを合算した合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御することによる、冷却水流量が定格流量時の熱源システムの消費電力に対する削減電力(Pr)を示すグラフである。
制御装置7は、図18に示すように、冷却水流量が定格流量時の冷凍機の消費電力(p1)と冷却水ポンプの消費電力(p2)とを合算した合計電力(P)から、合計電力(P)が最も小さいときの合計電力(P)を減算して削減電力(Pr)を求め、求めた削減電力(Pr)を外部へ信号出力し、また表示装置8に信号出力する。これにより、変流量制御をしたことによる効果をリアルタイムで正確に知ることができる。
図19は、冷凍機の消費電力(p1)と冷却水ポンプの消費電力(p2)とを合算した合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)と、冷却水流量が定格流量時の熱源システムの消費電力に対する削減電力(Pr)との関係を示すグラフである。
図19に示すように、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)と削減電力(Pr)には相関関係がある。同一設備では、最も小さい冷却水流量(F)が定まれば、その時の運転条件によらず、削減電力(Pr)は特定されることが様々なシミュレーションにより確認された。冷却水流量の測定値(f)は最も小さい冷却水流量(F)に向かって動くため、冷却水流量の測定値(f)も削減電力(Pr)と相関関係がある。この相関関係をテーブル又は関係式Cとする。関係式Cは例えば3次式で表すことができる。係数をC3,C2,C1,C0とする。冷却水流量をxとすると、削減電力は、次式で表わすことができる。
Pr=C3x+C2x+C1x+C0
ただし上式の条件として、冷却水変流量制御中であることを満たす必要がある。
冷却水流量xが定格流量の時Pr=0である。冷却水流量xが小さくなると、Prは必ず大きくなる特徴がある。
このテーブル又は関係式Cを用いて、冷却水流量の測定値(f)の履歴または瞬時値から容易に削減電力(Pr)を求めることができる。この削減電力(Pr)を積算すると削減電力量になる。削減電力量から削減電気料金が見積もれる。冷却水変流量制御で運転していることが条件である。このテーブル又は関係式Cを管理者に開示することにより、管理者は削減電力の可視化ができる。また、過去のデータをさかのぼることによって、冷却水流量の記録だけを頼りに省エネルギー効果を整理することができる。
図20は、冷却水変流量制御中の冷却水流量の測定値(f)と削減電力(Pr)の経時変化を示すグラフである。
図20に示すように、冷却水流量の測定値(f)と削減電力(Pr)は連動する。冷却水流量の測定値(f)のトレンドから、図19のテーブル又は関係式Cを使って、簡易的に削減電力(Pr)が求まる。削減電力(Pr)のトレンドを積分すれば、削減電力量kWhになる。
図1乃至図20に示す熱源システムは、上述した構成に加えて、以下の構成を採用することができる。
1)冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定する前記テーブル又は関係式Aにおいて、冷却水出口温度に代えて、前記圧縮式冷凍機における凝縮器圧力を用いる。
2)冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定する前記テーブル又は関係式Aにおいて、冷却水出口温度に代えて、前記圧縮式冷凍機における凝縮温度を用いる。
3)冷水出口温度毎に前記テーブル又は関係式Aを複数持ち、冷水出口温度測定値(b)に応じて複数の前記テーブル又は関係式Aから1つを選択することにおいて、冷水出口温度に代えて蒸発器圧力を用い、冷水出口温度測定値(b)に代えて蒸発器圧力測定値を用いる。
4)冷水出口温度毎に前記テーブル又は関係式Aを複数持ち、冷水出口温度測定値(b)に応じて複数の前記テーブル又は関係式Aから1つを選択することにおいて、冷水出口温度に代えて蒸発温度を用い、冷水出口温度測定値(b)に代えて蒸発温度測定値を用いる。
5)前記テーブル又は関係式Aを冷水出口温度測定値(b)に基づいて補正することにおいて、冷水出口温度測定値(b)に代えて蒸発器圧力測定値を用いる。
6)前記テーブル又は関係式Aを冷水出口温度測定値(b)に基づいて補正することにおいて、冷水出口温度測定値(b)に代えて蒸発温度測定値を用いる。
7)制御装置7は、変流量制御を実施するか否か設定可能である。
8)制御装置7は、冷凍機の起動後、所定の冷水出口温度で変流量制御に切り替えることができる。ここで、所定の冷水出口温度とは、例えば、冷凍機が目標とする冷水出口温度より所定の温度(例えば2℃)高い温度である。
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
1 冷却塔
2 圧縮式冷凍機
3a,3b,5 配管
4 冷却水ポンプ
6 冷水ポンプ
7 制御装置
8 表示装置
9 圧縮機
10 凝縮器
11 蒸発器
12 冷媒配管
15a,15b,17a,17b 温度センサ
16,18 流量計

Claims (27)

  1. 冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムにおいて、
    冷水入口温度測定値(a)を求める手段と、
    冷水出口温度測定値(b)を求める手段と、
    冷水流量測定値(c)を求める手段と、
    冷却水入口温度測定値(d)を求める手段と、
    冷却水出口温度測定値(e)を求める手段と、
    冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)を求める手段とを備え、
    冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、
    冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、
    冷却水流量仮定値(fa)とを、前記制御装置に予め入力し、
    前記制御装置は、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、
    前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、
    冷水出口温度毎に前記テーブル又は関係式Aを複数持ち、冷水出口温度測定値(b)に応じて複数の前記テーブル又は関係式Aから1つを選択することを特徴とする熱源システム。
  2. 冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムにおいて、
    冷水入口温度測定値(a)を求める手段と、
    冷水出口温度測定値(b)を求める手段と、
    冷水流量測定値(c)を求める手段と、
    冷却水入口温度測定値(d)を求める手段と、
    冷却水出口温度測定値(e)を求める手段と、
    冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)を求める手段とを備え、
    冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、
    冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、
    冷却水流量仮定値(fa)とを、前記制御装置に予め入力し、
    前記制御装置は、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、
    前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、
    前記テーブル又は関係式Aを冷水出口温度測定値(b)に基づいて補正することを特徴とする熱源システム。
  3. 冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムにおいて、
    冷水入口温度測定値(a)を求める手段と、
    冷水出口温度測定値(b)を求める手段と、
    冷水流量測定値(c)を求める手段と、
    冷却水入口温度測定値(d)を求める手段と、
    冷却水出口温度測定値(e)を求める手段と、
    冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)を求める手段とを備え、
    冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、
    冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、
    冷却水流量仮定値(fa)とを、前記制御装置に予め入力し、
    前記制御装置は、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、
    前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、
    前記冷却水流量の出力設定値は、所定の変化率であることを特徴とする熱源システム。
  4. 冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムにおいて、
    冷水入口温度測定値(a)を求める手段と、
    冷水出口温度測定値(b)を求める手段と、
    冷水流量測定値(c)を求める手段と、
    冷却水入口温度測定値(d)を求める手段と、
    冷却水出口温度測定値(e)を求める手段と、
    冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)を求める手段とを備え、
    冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、
    冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、
    冷却水流量仮定値(fa)とを、前記制御装置に予め入力し、
    前記制御装置は、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、
    前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、
    測定している凝縮器圧力が凝縮器上限圧力に到達した時に、前記冷却水流量を増加させ、
    前記凝縮器上限圧力は、冷凍能力に応じて設定された複数の上限圧力であることを特徴とする熱源システム。
  5. 冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムにおいて、
    冷水入口温度測定値(a)を求める手段と、
    冷水出口温度測定値(b)を求める手段と、
    冷水流量測定値(c)を求める手段と、
    冷却水入口温度測定値(d)を求める手段と、
    冷却水出口温度測定値(e)を求める手段と、
    冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)を求める手段とを備え、
    冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、
    冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、
    冷却水流量仮定値(fa)とを、前記制御装置に予め入力し、
    前記制御装置は、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、
    前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、
    冷却水出口温度の上限を定め、前記冷却水流量を、前記冷却水出口温度の上限を越えない範囲で該上限に近い流量に制御し、
    前記冷却水出口温度の上限は、冷凍能力に応じて設定された複数の上限温度であることを特徴とする熱源システム。
  6. 冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムにおいて、
    冷水入口温度測定値(a)を求める手段と、
    冷水出口温度測定値(b)を求める手段と、
    冷水流量測定値(c)を求める手段と、
    冷却水入口温度測定値(d)を求める手段と、
    冷却水出口温度測定値(e)を求める手段と、
    冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)を求める手段とを備え、
    冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、
    冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、
    冷却水流量仮定値(fa)とを、前記制御装置に予め入力し、
    前記制御装置は、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、
    前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、
    冷却水出口温度の下限を定め、前記冷却水流量を、前記冷却水出口温度の下限を下回らない範囲で該下限に近い流量に制御することを特徴とする熱源システム。
  7. 冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムにおいて、
    冷水入口温度測定値(a)を求める手段と、
    冷水出口温度測定値(b)を求める手段と、
    冷水流量測定値(c)を求める手段と、
    冷却水入口温度測定値(d)を求める手段と、
    冷却水出口温度測定値(e)を求める手段と、
    冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)を求める手段とを備え、
    冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、
    冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、
    冷却水流量仮定値(fa)とを、前記制御装置に予め入力し、
    前記制御装置は、前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、
    前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、
    冷却水出口温度の下限を定め、前記冷却水流量を、前記冷却水出口温度の下限を下回らない範囲で該下限に近い流量に制御し、
    前記冷却水出口温度の下限は、冷凍能力に応じて設定された複数の下限温度であることを特徴とする熱源システム。
  8. 冷却水ポンプの電力測定値(g)を求める手段を備え、前記冷却水ポンプの電力測定値(g)と冷却水流量測定値(f)に基づき、前記テーブル又は関係式Bより冷却水ポンプの電力(ga)を算出し、電力測定値(g)と算出した電力(ga)との比率を求め、前記テーブル又は関係式Bに当該比率を乗じることにより前記テーブル又は関係式Bを補正することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の熱源システム。
  9. 前記冷却水流量仮定値(fa)は、前記合計電力(P)の削減に効果のある特定の範囲であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の熱源システム。
  10. 測定している凝縮器圧力が凝縮器上限圧力から所定圧力を減じた値である解除圧力まで下がった時に、前記冷却水流量制御を最適な変流量制御に復帰させることを特徴とする請求項記載の熱源システム。
  11. 前記制御装置は、冷却水流量が定格流量時の熱源システムの消費電力に対する削減電力(Pr)を演算し、外部へ信号出力あるいは表示をすることができることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の熱源システム。
  12. 冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定する前記テーブル又は関係式Aにおいて、冷却水出口温度に代えて、前記圧縮式冷凍機における凝縮器圧力を用いることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の熱源システム。
  13. 冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定する前記テーブル又は関係式Aにおいて、冷却水出口温度に代えて、前記圧縮式冷凍機における凝縮温度を用いることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の熱源システム。
  14. 冷水出口温度毎に前記テーブル又は関係式Aを複数持ち、冷水出口温度測定値(b)に応じて複数の前記テーブル又は関係式Aから1つを選択することにおいて、冷水出口温度に代えて蒸発器圧力を用い、冷水出口温度測定値(b)に代えて蒸発器圧力測定値を用いることを特徴とする請求項記載の熱源システム。
  15. 冷水出口温度毎に前記テーブル又は関係式Aを複数持ち、冷水出口温度測定値(b)に応じて複数の前記テーブル又は関係式Aから1つを選択することにおいて、冷水出口温度に代えて蒸発温度を用い、冷水出口温度測定値(b)に代えて蒸発温度測定値を用いることを特徴とする請求項記載の熱源システム。
  16. 前記テーブル又は関係式Aを冷水出口温度測定値(b)に基づいて補正することにおいて、冷水出口温度測定値(b)に代えて蒸発器圧力測定値を用いることを特徴とする請求項記載の熱源システム。
  17. 前記テーブル又は関係式Aを冷水出口温度測定値(b)に基づいて補正することにおいて、冷水出口温度測定値(b)に代えて蒸発温度測定値を用いることを特徴とする請求項記載の熱源システム。
  18. 前記制御装置は、変流量制御を実施するか否か設定可能であることを特徴とする請求項1乃至17のいずれか一項に記載の熱源システム。
  19. 前記制御装置は、冷凍機の起動時に冷却水を定流量で運転を開始し、冷凍機の起動後、冷凍機が目標とする冷水出口温度より所定の温度だけ高い温度で変流量制御に切り替えることを特徴とする請求項1乃至18のいずれか一項に記載の熱源システム。
  20. 冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムの制御方法において、
    冷水入口温度測定値(a)、冷水出口温度測定値(b)、冷水流量測定値(c)、冷却水入口温度測定値(d)、冷却水出口温度測定値(e)、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)をそれぞれ取得し、
    冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、
    冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、
    冷却水流量仮定値(fa)とを、予め求めておき、
    前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、
    前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、
    冷水出口温度毎に前記テーブル又は関係式Aを複数持ち、冷水出口温度測定値(b)に応じて複数の前記テーブル又は関係式Aから1つを選択することを特徴とする熱源システムの制御方法。
  21. 冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムの制御方法において、
    冷水入口温度測定値(a)、冷水出口温度測定値(b)、冷水流量測定値(c)、冷却水入口温度測定値(d)、冷却水出口温度測定値(e)、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)をそれぞれ取得し、
    冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、
    冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、
    冷却水流量仮定値(fa)とを、予め求めておき、
    前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、
    前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、
    前記テーブル又は関係式Aを冷水出口温度測定値(b)に基づいて補正することを特徴とする熱源システムの制御方法。
  22. 冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムの制御方法において、
    冷水入口温度測定値(a)、冷水出口温度測定値(b)、冷水流量測定値(c)、冷却水入口温度測定値(d)、冷却水出口温度測定値(e)、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)をそれぞれ取得し、
    冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、
    冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、
    冷却水流量仮定値(fa)とを、予め求めておき、
    前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、
    前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、
    前記冷却水流量の出力設定値は、所定の変化率であることを特徴とする熱源システムの制御方法。
  23. 冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムの制御方法において、
    冷水入口温度測定値(a)、冷水出口温度測定値(b)、冷水流量測定値(c)、冷却水入口温度測定値(d)、冷却水出口温度測定値(e)、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)をそれぞれ取得し、
    冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、
    冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、
    冷却水流量仮定値(fa)とを、予め求めておき、
    前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、
    前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、
    測定している凝縮器圧力が凝縮器上限圧力に到達した時に、前記冷却水流量を増加させ、
    前記凝縮器上限圧力は、冷凍能力に応じて設定された複数の上限圧力であることを特徴とする熱源システムの制御方法。
  24. 冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムの制御方法において、
    冷水入口温度測定値(a)、冷水出口温度測定値(b)、冷水流量測定値(c)、冷却水入口温度測定値(d)、冷却水出口温度測定値(e)、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)をそれぞれ取得し、
    冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、
    冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、
    冷却水流量仮定値(fa)とを、予め求めておき、
    前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、
    前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、
    冷却水出口温度の上限を定め、前記冷却水流量を、前記冷却水出口温度の上限を越えない範囲で該上限に近い流量に制御し、
    前記冷却水出口温度の上限は、冷凍能力に応じて設定された複数の上限温度であることを特徴とする熱源システムの制御方法。
  25. 冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムの制御方法において、
    冷水入口温度測定値(a)、冷水出口温度測定値(b)、冷水流量測定値(c)、冷却水入口温度測定値(d)、冷却水出口温度測定値(e)、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)をそれぞれ取得し、
    冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、
    冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、
    冷却水流量仮定値(fa)とを、予め求めておき、
    前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、
    前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、
    冷却水出口温度の下限を定め、前記冷却水流量を、前記冷却水出口温度の下限を下回らない範囲で該下限に近い流量に制御することを特徴とする熱源システムの制御方法。
  26. 冷却塔と、圧縮式冷凍機と、その間を配管で接続して冷却水を循環させる冷却水ポンプから構成される冷却水系と、前記圧縮式冷凍機で冷却された冷水を冷水ポンプで負荷側に供給する冷水系と、前記各機器を制御する制御装置とを備えた熱源システムの制御方法において、
    冷水入口温度測定値(a)、冷水出口温度測定値(b)、冷水流量測定値(c)、冷却水入口温度測定値(d)、冷却水出口温度測定値(e)、冷却水ポンプの流量である冷却水流量の測定値(f)をそれぞれ取得し、
    冷凍能力と冷却水出口温度により定まる冷凍機の消費電力を規定するテーブル又は関係式Aと、
    冷却水流量と冷却水ポンプの消費電力との関係を規定するテーブル又は関係式Bと、
    冷却水流量仮定値(fa)とを、予め求めておき、
    前記各測定値(a),(b),(c),(d),(e),(f)と複数の冷却水流量仮定値(fa)とを用いて、前記テーブル又は関係式Aと前記テーブル又は関係式Bとにより複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)とを求め、
    前記複数の冷却水流量仮定値(fa)に対応する、複数の冷凍機の消費電力(p1)と複数の冷却水ポンプの消費電力(p2)を合算して複数の合計電力(P)を算出し、合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)となるように冷却水流量を制御し、
    冷却水出口温度の下限を定め、前記冷却水流量を、前記冷却水出口温度の下限を下回らない範囲で該下限に近い流量に制御し、
    前記冷却水出口温度の下限は、冷凍能力に応じて設定された複数の下限温度であることを特徴とする熱源システムの制御方法。
  27. 前記合計電力(P)が最も小さい冷却水流量(F)と、冷却水流量が定格流量時の熱源システムの消費電力に対する削減電力(Pr)との関係を規定するテーブル又は関係式Cを用いて、前記冷却水流量の測定値(f)より削減電力(Pr)を求めることを特徴とする請求項20乃至26のいずれか一項に記載の熱源システムの制御方法。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6750980B2 (ja) * 2016-08-25 2020-09-02 高砂熱学工業株式会社 空調システムの制御装置、制御方法、制御プログラムおよび空調システム
JP6849345B2 (ja) * 2016-08-25 2021-03-24 高砂熱学工業株式会社 空調システムの制御装置、制御方法および制御プログラム
JP7235460B2 (ja) * 2018-09-13 2023-03-08 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 制御装置、熱源システム、冷却水入口温度下限値の算出方法、制御方法およびプログラム
KR20210121850A (ko) * 2020-03-31 2021-10-08 엘지전자 주식회사 히트펌프 및 그 동작방법
CN114623570B (zh) * 2022-02-11 2023-07-21 武汉中电节能有限公司 空调制冷主机瞬时制冷功率的计算方法
CN114877421B (zh) * 2022-04-21 2023-08-29 珠海格力机电工程有限公司 空调水系统、控制方法及空调机组

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57161458A (en) * 1981-03-27 1982-10-05 Hitachi Ltd Chilled water supply controller for absorption type refrigerating machine
JPS5899811A (ja) * 1981-12-09 1983-06-14 Hitachi Ltd タ−ボ冷凍機の温度制御装置
JPS6016272A (ja) * 1983-07-07 1985-01-28 株式会社荏原製作所 冷凍機における冷却水の流量を制御する方法
JP3343245B2 (ja) * 1998-04-03 2002-11-11 株式会社荏原製作所 流体機械の診断システム
JP2003090288A (ja) * 1998-04-03 2003-03-28 Ebara Corp 流体機械の診断システム
JP3929204B2 (ja) * 1999-06-09 2007-06-13 株式会社荏原製作所 循環ポンプユニット
JP2001272115A (ja) * 2000-03-27 2001-10-05 Tokyo Gas Co Ltd 熱交換器に使用する冷却水の流量制御方法
JP2004239513A (ja) * 2003-02-05 2004-08-26 Mark Tec:Kk 省エネルギー量算出システム及び方法
JP4028502B2 (ja) * 2004-03-15 2007-12-26 東洋熱工業株式会社 冷凍機の冷却水制御方法
JP2006078064A (ja) * 2004-09-08 2006-03-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷凍冷蔵ユニットおよび冷蔵庫
JP2008134013A (ja) * 2006-11-29 2008-06-12 Toyo Netsu Kogyo Kk 冷熱源機の運転制御方法及びこれを用いた冷熱源システム
JP4936961B2 (ja) * 2007-04-04 2012-05-23 株式会社東芝 空調システム制御装置
JP2012127573A (ja) * 2010-12-15 2012-07-05 Hitachi Plant Technologies Ltd 熱源システム
JP5840466B2 (ja) * 2011-11-22 2016-01-06 三機工業株式会社 熱源ポンプの変流量制御装置
JP5927694B2 (ja) * 2012-02-03 2016-06-01 株式会社日立製作所 熱源システムおよび熱源システムの制御方法
JP2013164223A (ja) * 2012-02-13 2013-08-22 Hitachi Appliances Inc 熱源システム
CN103912966B (zh) * 2014-03-31 2016-07-06 武汉科技大学 一种地源热泵制冷系统优化控制方法
JP6498411B2 (ja) * 2014-10-10 2019-04-10 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冷却水制御装置並びに制御方法

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