JP6824648B2 - 熱源システム及び熱源システムの制御方法並びに熱源システムの制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、熱源システム及び熱源システムの制御方法並びに熱源システムの制御プログラムに関し、より具体的にはシステム消費電力に応じた熱源機の入替制御及び適切な戻し制御を行う熱源システム及び熱源システムの制御方法並びに熱源システムの制御プログラムに関するものである。

従来、空調システムにおいて、空調システムの消費電力が電力会社との契約電力（以下、「デマンド制限値」という）を超えないように、デマンド制御を行うことが提案されている。デマンド制御のための電力需要量の抑制には、例えば熱源システムの消費する電力であるシステム消費電力の削減が行われる。
熱源システムにおけるシステム消費電力の削減方法としては、次のような方法が提案されている。熱源システムが、熱源機の中でも電力消費の大きい熱源機および当該熱源機よりも電力消費の小さい熱源機により構成されている場合、デマンド制御を行う際に電力消費の大きい熱源機の負荷を少なく配分するとともに電力消費の小さい熱源機の負荷を多く配分するという方法である。

例えば、特許文献１には、電力需要のピークにあたる時間帯の電力消費を低く抑えるためのピークカット時間帯前に複数の電気熱源機（電力消費の大きい熱源機）の運転を順次ずらしながら停止するとともに、複数の燃料系熱源機（電力消費の小さい熱源機）の運転を順次ずらしながら開始するように入れ替え、外部機器へ供給する熱源水温度の上昇量を抑制することにより、室内環境の著しい悪化を招かないようにした熱源入替制御方法が開示されている。

またデマンド制御において、システム消費電力がデマンド制限値を超えないように、熱源機から外部機器へ供給される熱源水の設定温度である送水設定温度を制御する方法も提案されている。
例えば、特許文献２には、システム消費電力がデマンド制限値よりも低い値に設定された閾値を超えると、熱源機の消費電力が低下する方向に送水設定温度を上昇させることが開示されている。

特許第５１４０３４１号公報 特開２０１３−２１０１４９号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された発明では、あらかじめ熱源機を入れ替える時間帯をピークカット時間帯として定めているため、システム消費電力を下げる必要がなくてもピークカット時間帯であれば強制的に電力消費の大きい熱源機から電力消費の小さい熱源機への入替が行われてしまい、電力消費の小さい熱源機を優先的に運転してしまうという問題があった。
また、上記特許文献２に開示された発明を、入れ替えた熱源機を元に戻す際にシステム消費電力に応じて制御を行う場合に適用させるとすると、熱源機の入替によるシステム消費電力は不連続に変化する値であるため、元に戻した際にデマンド制限値を超えてしまう可能性があるという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、システム消費電力に応じた熱源機の入替制御及び適切な戻し制御を行うことができる熱源システム及び熱源システムの制御方法並びに熱源システムの制御プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の熱源システム及び熱源システムの制御方法並びに熱源システムの制御プログラムは以下の手段を採用する。
本発明の第一態様に係る熱源システムは、複数の熱源機と、前記熱源機の制御を行う制御装置と、を備えた熱源システムであって、前記制御装置は、第１熱源機が停止しかつ前記第１熱源機よりも消費電力の小さい第２熱源機が起動している場合に、前記熱源システムの熱負荷が熱負荷閾値以下であれば、前記第１熱源機を起動し、続いて前記第２熱源機を停止する。

消費電力の異なる熱源機が熱源システムに備えられている場合、通常は消費電力の大きい熱源機（例えばターボ冷凍機）が起動し、消費電力の小さい熱源機（例えば吸収冷凍機）が停止している。ここで、熱源システムのシステム消費電力が上がりデマンド制限値に近づくと、デマンド制限値を超えないように消費電力の小さい熱源機が起動し、消費電力の大きい熱源機が停止する。このように熱源機を入れ替えた状態から、通常の運転状態に戻すか否かを熱源システムの熱負荷により判断する。
本構成によれば、このような戻し制御の判断において、起動している熱源機によって変化することのない熱源システムの熱負荷を用いることで、戻し制御を適切なタイミングで行うことができる。
また、第１熱源機（例えばターボ冷凍機）を起動してから第２熱源機（例えば吸収冷凍機）を停止するため、熱源システムに接続された外部機器への供給温度の悪化（冷水供給であれば上昇、温水供給であれば下降）を防ぐことができる。
ここで、熱負荷閾値とは、起動している熱源機によって変化することのない熱負荷が十分に下がり、通常の運転状態に戻せるか否かを判定するために設定される熱負荷の閾値である。

上記第一態様では、前記制御装置は、前記第１熱源機が停止しかつ前記第２熱源機が起動している場合に、前記熱源システムの前記熱負荷が前記熱負荷閾値以下となり、前記第１熱源機を１台起動し、続いて前記第２熱源機を１台停止したと仮定したときの前記第１熱源機の負荷率が負荷率閾値以上であれば、前記第１熱源機を１台起動し、かつ／または、前記第２熱源機を１台停止したと仮定したときの前記熱源システムの前記熱負荷が１００％以下であれば、前記第２熱源機を１台停止することが好ましい。

本構成によれば、熱源機を入れ替えた状態から通常の運転状態に戻す場合に、第１熱源機を１台起動させ、第２熱源機を１台停止したと仮定した時、第１熱源機の負荷率が閾値以上、すなわち第１熱源機が低負荷状態にならないのであれば、第１熱源機を１台起動させる。次に、第２熱源機を１台停止したと仮定した時、熱源システムの熱負荷が１００％以下、すなわち第２熱源機を１台停止しても起動中の熱源機によって熱源システムの熱負荷を全て分担できるのであれば、第２熱源機を１台停止させる。
例えば、各熱源機によって定格能力が異なる場合、前回停止した第１熱源機の台数分だけ第１熱源機を起動し、前回起動した第２熱源機の台数分だけ第２熱源機を停止すると、能力の差により第１熱源機が低負荷状態となり「起動した第１熱源機が再度停止する」または、起動中の熱源機では熱源システムの熱負荷が賄えず「停止した第２熱源機が再度起動する」可能性がある。このような無駄な熱源機の発停が発生する虞に対し、次に起動及び停止する熱源機の能力と熱負荷とを考慮して、第１熱源機の起動及び第２熱源機の停止が必要か否かを判断する。
これにより、起動した熱源機の再停止、または停止した熱源機の再起動等、熱源機の無駄な発停を発生させることがない。
ここで、負荷率閾値とは、熱源機の負荷率が下がり過ぎた場合に停止しないように設けられた負荷率の閾値であり、熱源機が停止する負荷率よりも大きい値に設定された値である。

上記第一態様では、前記制御装置は、前記第１熱源機が起動しかつ前記第２熱源機が停止している場合に、前記熱源システムのシステム消費電力が第１電力閾値以上であれば、前記第２熱源機を全て起動し、続いて前記第１熱源機を全て停止することが好ましい。

本構成によれば、熱源システムが、システム消費電力に応じて通常の運転状態から熱源機の入替を実施するため、熱源システムの実際の動態に応じた入替制御を行うことができる。また、システム消費電力を下げる必要があるにもかかわらず熱源機の入替が実施されずにデマンド制限値を超えてしまう虞を回避できる。また、例えば時間帯毎に強制的に熱源機の入替制御を行うとシステム消費電力を下げる必要が無い場合であっても熱源機の入替が行われることになるが、必要のない強制的な入替制御が行われて効率の低い熱源機が優先されることなく、効率の高い制御を行うことができる。
また、第２熱源機（例えば吸収冷凍機）を起動してから第１熱源機（例えばターボ冷凍機）を停止するため、起動から能力発揮までに時間を要する第２熱源機による熱源システムに接続された外部機器への供給温度の悪化を防ぐことができる。
ここで、システム消費電力とは熱源システムにおける消費電力を示す。
また、システム消費電力の第１電力閾値とは、システム消費電力がデマンド制限値を超えないように、デマンド制限値よりも低い値に設定された値である。

上記第一態様では、前記制御装置は、前記第１熱源機が起動しかつ前記第２熱源機が停止している場合に、前記熱源システムの前記システム消費電力が前記第１電力閾値以上となる毎に、前記第２熱源機を１台起動し、続いて前記第１熱源機を１台停止することが好ましい。

本構成によれば、システム消費電力に応じて通常の運転状態から１台ずつ熱源機の入替を実施するため、システム消費電力がデマンド制限値を超えるのを回避すると同時に、効率が低下しすぎるのを回避することができる。
効率の高い熱源機から効率の低い熱源機への入替が、必要な台数よりも多く実施されると、熱源システムは効率の低い運転となってしまう。効率の低い熱源機への入替台数を１台ずつとすることで、効率の低下を抑えることができる。

上記第一態様では、前記制御装置は、前記熱源システムの前記システム消費電力が第２電力閾値以上であれば、前記熱源機から外部機器へ供給される熱源水の設定温度である送水設定温度の上昇を開始し、前記熱源システムの前記システム消費電力が第３電力閾値未満であれば、送水設定温度の上昇を終了させ、前記第１電力閾値は前記第２電力閾値及び前記第３電力閾値とは異なる値であり、前記第３電力閾値は前記第２電力閾値以下の値であることが好ましい。

本構成によれば、前述した熱源システムのシステム消費電力に応じた熱源機の入替制御に加え、熱源機から外部機器へ供給される熱源水の設定温度である送水設定温度の制御をシステム消費電力に応じて行う。ここで、熱源機の入替制御および送水設定温度の制御が同じタイミングで実施されることがないよう、熱源システムのシステム消費電力の閾値は各々異なる値を設定する。
これにより、熱源システムのシステム消費電力を抑制する効果をさらに高めることができる。
ここで、第２電力閾値とは、送水設定温度の制御においてシステム消費電力がデマンド制限値を超えないように、デマンド制限値よりも低い値に設定された値である。また第３電力閾値は、第２電力閾値以下の値であることが好ましいが、第２電力閾値と同じ値が設定されていてもよい。

上記第一態様では、前記熱負荷閾値は、直前の前記熱源システムの前記システム消費電力が前記第１電力閾値以上となった時点の前記熱源システムの前記熱負荷に基づき決定されることが好ましい。

本構成によれば、熱負荷の閾値が、直前の熱源機の入替制御が行われた時点での熱負荷に基づき決定されることから、各入替時の熱負荷に応じて制御が行われる。例えば、熱負荷閾値が、直前の熱源機の入替制御が行われた時点での熱負荷のα％（α＜１００）であるとする。熱源機の入替制御が行われた時点よりも十分熱負荷が下がっていることで、そのために必要なシステム消費電力も下がっているといえる。すなわち、システム消費電力がデマンド制限値を超えないと判断できることから、効率の高い通常の運転状態に戻すことができる。α％は、熱負荷の変動幅を考慮し熱負荷が短時間で直前の熱源機の入替制御が行われた時点での熱負荷に達しないように設定され、例えば８０〜９０％が設定される。

本発明の第二態様に係る熱源システムの制御方法は、複数の熱源機と、前記熱源機の制御を行う制御装置と、を備える熱源システムにおいて、第１熱源機が停止しかつ前記第１熱源機よりも消費電力の小さい第２熱源機が起動している場合に、前記熱源システムの熱負荷が熱負荷閾値以下であれば、前記第１熱源機を全て起動し、続いて前記第２熱源機を全て停止する制御を行う。

本発明の第三態様に係る熱源システムの制御プログラムは、複数の熱源機と、前記熱源機の制御を行う制御装置と、を備える熱源システムにおいて、第１熱源機が停止しかつ前記第１熱源機よりも消費電力の小さい第２熱源機が起動している場合に、前記熱源システムの熱負荷が熱負荷閾値以下であれば、前記第１熱源機を全て起動し、続いて前記第２熱源機を全て停止する制御を行う過程を具備する。

本発明によれば、熱源機の種類によって変化しない熱負荷を用いて戻し制御の判断を行うので、熱源機の入替後の適切な戻し制御の実施が可能である。
また、本発明によれば、システム消費電力に応じて通常の運転状態から入替を行うので、熱源システムの実態に即した熱源機の入替制御を行うことができる。

本発明の熱源システムを示した概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る熱源システムの制御を示したフローチャートである。 本発明の第１の参考例としての熱源システムの各熱源機の運転状態を示した図である。 本発明の第２の参考例としての熱源システムの各熱源機の運転状態を示した図である。 本発明の第２実施形態に係る熱源システムの制御を示したフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る熱源システムの制御を示したフローチャートである。 本発明の第４実施形態に係る熱源システムの制御を示したフローチャートである。

以下に、本発明に係る熱源システム及び熱源システムの制御方法並びに熱源システムの制御プログラムの各実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について、図１及び２を用いて説明する。
図１には、本実施形態に係る熱源システム及び熱源システムの制御方法並びに熱源システムの制御プログラムの概略構成が示されている。
図１に示されるように、熱源システム１は、３台のターボ冷凍機（第１熱源機）１０ａ、１０ｂ及び１０ｃと、２台の吸収冷凍機（第２熱源機）２０ａ及び２０ｂと、熱源制御装置５０と、外部機器８０とを主な構成として備えている。図１では、３台のターボ冷凍機１０ａ、１０ｂ及び１０ｃ、及び２台の吸収冷凍機２０ａ及び２０ｂが設置されている場合について例示しているが、各々の設置台数については任意に決定することができる。
以下の説明において、各ターボ冷凍機１０を区別する場合は、末尾にａ、ｂまたはｃのいずれかを付し、各ターボ冷凍機１０を区別しない場合は、ａ、ｂまたはｃを省略する。また、各吸収冷凍機２０を区別する場合は、末尾にａまたはｂのいずれかを付し、各吸収冷凍機２０を区別しない場合は、ａまたはｂを省略する。

外部機器８０は、例えば、空調設備、給湯設備、工場設備等である。ターボ冷凍機１０及び吸収冷凍機２０は、熱源制御装置５０によって設定される設定温度に基づいて熱源水を冷却または加熱し、冷却後または加熱後の熱源水を外部機器８０へ供給する。ここで、熱源水は水以外の液媒体であってもよい。
なお、本実施形態では、説明の便宜上、外部機器８０として冷房運転を行う空調設備を想定し、ターボ冷凍機１０及び吸収冷凍機２０において熱源水である水を冷却し、冷却後の冷水を外部機器８０へ供給する場合を例に挙げて説明する。

熱源制御装置５０は、例えばＭＰＵ（Micro Processing Unit）であり、各処理を実行するためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を有しており、ＣＰＵ（Central Processing Unit）がこの記録媒体に記録されたプログラムをＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶装置に読み出して実行することにより、各処理が実現される。コンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリなどが挙げられる。

図２には、本実施形態に係る熱源システムの制御を示したフローチャートが示されている。
熱源システム１は、システム消費電力がデマンド制限値を超えていない状態において、通常運転を行っている（Ｓ２０１）。システム消費電力とは熱源システム１における消費電力を示す。また通常運転とは、本実施形態において、ターボ冷凍機１０のいずれかまたは全てが起動し、全ての吸収冷凍機２０が停止している状態を意味する。ターボ冷凍機１０は効率の高い熱源機であるため、通常はターボ冷凍機１０を吸収冷凍機２０よりも優先して起動する。
熱源制御装置５０は、熱源システム１のシステム消費電力が第１電力閾値以上であるか否かを判定し（Ｓ２０２）、システム消費電力が第１電力閾値以上であると判定された場合はステップＳ２０３へ遷移する。ステップＳ２０２にて、システム消費電力が第１電力閾値未満であると判定された場合は、ステップＳ２０２に戻り再度システム消費電力が第１電力閾値以上であるか否かが判定される。
ステップＳ２０２におけるシステム消費電力の第１電力閾値とは、システム消費電力がデマンド制限値を超えないように、デマンド制限値よりも低い値に設定された値である。

ステップＳ２０２にてシステム消費電力が第１電力閾値以上であると判定された場合は、熱源制御装置５０は熱源システム１の各熱源機の通常運転からの入替制御を開始する。また、熱源制御装置５０は、入替制御を開始する時点の熱源システム１の熱負荷Ａを記憶しておく。
まず、熱源制御装置５０は熱源システム１の吸収冷凍機２０のいずれかを起動する（Ｓ２０３）。
次に、熱源制御装置５０は熱源システム１のターボ冷凍機１０のいずれかを停止する（Ｓ２０４）。
このように、先に吸収冷凍機２０を起動することにより、起動してから能力を発揮するまでに時間を要する吸収冷凍機２０によって停止から起動への切替時に外部機器８０側での室内環境の悪化を防ぐことができる。

次に、熱源制御装置５０は、ステップＳ２０２にてシステム消費電力が第１電力閾値以上であると判定された時点（入替制御開始時点）の熱負荷Ａに対し、現在の熱負荷がＡのα％以下であるか否かを判定する（Ｓ２０５）。
現在の熱負荷がＡ×α％以下であると判定された場合はステップＳ２０６へ遷移する。ステップＳ２０５にて、現在の熱負荷がＡ×α％よりも大きいと判定された場合は、ステップＳ２０５に戻り再度現在の熱負荷がＡ×α％以下であるか否かが判定される。
ここでα％は、熱負荷の変動幅を考慮し熱負荷が短時間でＡに達しないように設定された値であり、例えば８０〜９０％が設定され、Ａ×α％は熱負荷閾値として用いられる。

ステップＳ２０５にて現在の熱負荷が熱負荷閾値Ａ×α％以下であると判定された場合は、熱源制御装置５０は熱源システム１の各熱源機の通常運転への戻し制御を行う。
まず、熱源制御装置５０は、熱源システム１のターボ冷凍機１０のいずれかを起動する（Ｓ２０６）。
次に、熱源制御装置５０は、熱源システム１の吸収冷凍機２０のいずれかを停止する（Ｓ２０７）。
以上の戻し制御により、熱源システム１は通常運転に戻る（Ｓ２０８）。

以上、説明してきたように、本実施形態に係る熱源システム及び熱源システムの制御方法並びに熱源システムの制御プログラムによれば、以下の作用効果を奏する。
消費電力の異なる熱源機が熱源システム１に備えられている場合、通常はターボ冷凍機１０が起動し、吸収冷凍機２０が停止している。ここで、熱源システム１のシステム消費電力が上がりデマンド制限値に近づくと、デマンド制限値を超えないように吸収冷凍機２０を起動させ、ターボ冷凍機１０を停止させることによって熱源機を入れ替える。このように熱源機を入れ替えた状態から、通常の運転状態に戻すか否かを熱源システム１の熱負荷により判断する。
本構成によれば、このような戻し制御の判断において、起動している熱源機によって変化することのない熱源システム１の熱負荷を用いることで、戻し制御を適切なタイミングで行うことができる。
また、ターボ冷凍機１０を起動してから吸収冷凍機２０を停止するため、熱源システム１に接続された外部機器８０への供給温度の悪化を防ぐことができる。

また本実施形態によれば、熱源システム１がシステム消費電力に応じて通常の運転状態から熱源機の入替を実施するため、熱源システム１の実際の動態に応じた入替制御を行うことができる。また、システム消費電力を下げる必要があるにもかかわらず熱源機の入替が実施されずにデマンド制限値を超えてしまう虞を回避できる。
また、例えば時間帯毎に強制的に熱源機の入替制御を行うとシステム消費電力を下げる必要が無い場合であっても熱源機の入替が行われることになる。本実施形態によれば必要のない強制的な入替制御が行われて効率の低い熱源機が優先されることなく、効率の高い制御を行うことができる。

また、吸収冷凍機２０を起動してからターボ冷凍機１０を停止するため、起動から能力発揮までに時間を要する吸収冷凍機２０による熱源システム１に接続された外部機器８０への供給温度の悪化を防ぐことができる。

また本実施形態によれば、熱負荷閾値が、直前の熱源機の入替制御が行われた時点での熱負荷に基づき決定されることから、各入替時の熱負荷に応じて制御が行われる。例えば、熱負荷閾値が、直前の熱源機の入替制御が行われた時点での熱負荷のα％（α＜１００）であるとする。熱源機の入替制御が行われた時点よりも十分熱負荷が下がっていることで、そのために必要なシステム消費電力も下がっているといえる。すなわち、システム消費電力がデマンド制限値を超えないと判断できることから、効率の高い通常の運転状態に速やかに戻すことができる。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について、図３乃至５を用いて説明する。
上記した第１実施形態では、熱源機を入れ替えた状態から戻し制御を行う場合の熱源機の入替台数について考慮していなかったが、本実施形態では、各熱源機の能力等をふまえ入替台数を考慮し戻し制御を行うものである。その他の点については第１実施形態と同様であるので、同様の構成については同一符号を付しその説明は省略する。

図３には、第１の参考例としての熱源システムの各熱源機の運転状態が表に示されている。
図１の熱源システム１において、各熱源機は図３に示されるように優先順位が付与されており、この優先順位に基づいて各熱源機が運転されているとする。
図３（ａ）には、通常運転時の各熱源機の運転状態が示されている。通常運転時、優先順位に基づきターボ冷凍機１０ａ及び１０ｂが起動され運転中となっており、ターボ冷凍機１０ｃと吸収冷凍機２０ａ及び２０ｂとは停止中である。
この熱源システム１に対し入替制御が行われると、図３（ｂ）に示されるように、優先順位に基づき吸収冷凍機２０ａが起動され、続いてターボ冷凍機１０ｂが停止される。
次に、戻し制御が行われると、図３（ｃ）に示されるように、優先順位に基づきターボ冷凍機１０ｂが起動され、続いて吸収冷凍機２０ａが停止される。

ここで、戻し制御が行われる場合は、入替制御開始時の熱負荷Ａに対し、熱負荷がＡ×α％以下になる、すなわち熱負荷が十分下がった状態となっている。
ターボ冷凍機１０ｂの定格冷凍能力が吸収冷凍機２０ａの定格冷凍能力と比較して大きい場合、上記のような戻し制御を行うと、ターボ冷凍機１０ｂの負荷率が下がり効率の低い運転となってしまう。負荷率が下がり過ぎる場合は、ターボ冷凍機１０ｂが再度停止する虞がある。

図４には、第２の参考例としての熱源システムの各熱源機の運転状態が表に示されている。
図１の熱源システム１において、各熱源機は図４に示されるように優先順位が付与されており、この優先順位に基づいて各熱源機が運転されているとする。
図４（ａ）には、通常運転時の各熱源機の運転状態が示されている。通常運転時、優先順位に基づきターボ冷凍機１０ａ、１０ｂ及び１０ｃが起動され運転中となっており、吸収冷凍機２０ａ及び２０ｂは停止中である。
この熱源システム１に対し入替制御が行われると、図４（ｂ）に示されるように、優先順位に基づき吸収冷凍機２０ａが起動され、続いてターボ冷凍機１０ｃが停止される。
次に、戻し制御が行われると、図４（ｃ）に示されるように、優先順位に基づきターボ冷凍機１０ｃが起動され、続いて吸収冷凍機２０ａが停止される。

ターボ冷凍機１０ｃの定格冷凍能力が吸収冷凍機２０ａの定格冷凍能力と比較して小さい場合、上記のような戻し制御を行うと、ターボ冷凍機１０ｃでは吸収冷凍機２０ａで分担していた熱負荷をまかなえない。そのため、吸収冷凍機２０ａが再度起動する虞がある。

図３及び４に示された参考例のような熱源機の無駄な発停を防ぐために、本実施形態では次に起動または停止する熱源機の能力及び熱源システムの熱負荷を考慮する。
図５には、本実施形態に係る熱源システムの制御を示したフローチャートが示されている。
熱源システム１は、システム消費電力がデマンド制限値を超えていない状態において、通常運転を行っている（Ｓ５０１）。
熱源制御装置５０は、熱源システム１のシステム消費電力が第１電力閾値以上であるか否かを判定し（Ｓ５０２）、システム消費電力が第１電力閾値以上であると判定された場合はステップＳ５０３へ遷移する。ステップＳ５０２にて、システム消費電力が第１電力閾値未満であると判定された場合は、ステップＳ５０２に戻り再度システム消費電力が第１電力閾値以上であるか否かが判定される。

ステップＳ５０２にてシステム消費電力が第１電力閾値以上であると判定された場合は、熱源制御装置５０は熱源システム１の各熱源機の通常運転からの入替制御を開始する。また、熱源制御装置５０は、入替制御を開始する時点の熱源システム１の熱負荷Ａを記憶しておく。
まず、熱源制御装置５０は熱源システム１の吸収冷凍機２０のいずれかを起動する（Ｓ５０３）。
次に、熱源制御装置５０は熱源システム１のターボ冷凍機１０のいずれかを停止する（Ｓ５０４）。

次に、熱源制御装置５０は、ステップＳ５０２にてシステム消費電力が第１電力閾値以上であると判定された時点（入替制御開始時点）の熱負荷Ａに対し、現在の熱負荷がＡのα％以下であるか否かを判定する（Ｓ５０５）。
現在の熱負荷がＡ×α％以下であると判定された場合はステップＳ５０６へ遷移する。ステップＳ５０５にて、現在の熱負荷がＡ×α％よりも大きいと判定された場合は、ステップＳ５０５に戻り再度現在の熱負荷がＡ×α％以下であるか否かが判定される。

ステップＳ５０５にて現在の熱負荷がＡ×α％以下であると判定された場合は、熱源制御装置５０は熱源システム１の各熱源機の通常運転への戻し制御を行う。α％は、熱負荷の変動幅を考慮し熱負荷が短時間で直前の熱源機の入替制御が行われた時点での熱負荷に達しないように設定され、例えば８０〜９０％が設定されている。現在の熱負荷がＡ×α％以下であるとは、熱源機の入替制御が行われた時点よりも十分熱負荷が下がっていることを意味し、そのために必要なシステム消費電力も下がっているといえる。すなわち、システム消費電力がデマンド制限値を超えないと判断でき、通常運転への戻し制御が実施可能である。
まず、熱源制御装置５０は、熱源システム１の停止中であるターボ冷凍機１０のうち最も優先順位の高い１台を起動し、かつ運転中の吸収冷凍機２０のうち最も優先順位の低い１台を停止したと仮定した時に、各ターボ冷凍機１０の負荷率が負荷率閾値以上か否かの判定を行う（Ｓ５０６）。
各ターボ冷凍機１０の負荷率が負荷率閾値以上であると判定された場合はステップＳ５０７へ遷移する。ステップＳ５０６にて、各ターボ冷凍機１０の負荷率が負荷率閾値未満であると判定された場合は、ステップＳ５０８へ遷移する。
ステップＳ５０６で各ターボ冷凍機１０の負荷率が負荷率閾値以上であると判定された場合は、熱源システム１の停止中であるターボ冷凍機１０のうち最も優先順位の高い１台を起動する（Ｓ５０７）。
ステップＳ５０６における負荷率閾値とは、各ターボ冷凍機１０の負荷率が下がり過ぎた場合に停止しないように設けられた負荷率の閾値であり、各ターボ冷凍機１０が停止する負荷率よりも大きい値に設定された値である。

次に、熱源制御装置５０は、熱源システム１の運転中の吸収冷凍機２０のうち最も優先順位の低い１台を停止したと仮定した時に、熱源システム１の熱負荷が１００％以下か否かの判定を行う（Ｓ５０８）。熱負荷が１００％以下であるとは、起動中の熱源機によって熱源システム１の熱負荷を全て賄えている状態であることを意味する。
熱源システム１の熱負荷が１００％以下であると判定された場合は、ステップＳ５０９へ遷移する。ステップＳ５０８にて、熱源システム１の熱負荷が１００％を超えると判定された場合は、ステップＳ５１０へ遷移する。
ステップＳ５０８にて熱源システム１の熱負荷が１００％以下であると判定された場合は、運転中の吸収冷凍機２０のうち最も優先順位の低い１台を停止しても熱源システム１の熱負荷が全て賄えるため、該当の吸収冷凍機２０を停止する（Ｓ５０９）。
以上の戻し制御により、熱源システム１は通常運転に戻る（Ｓ５１０）。

以上、説明してきたように、本実施形態に係る熱源システム及び熱源システムの制御方法並びに熱源システムの制御プログラムによれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、熱源機を入れ替えた状態から通常の運転状態に戻す場合に、ターボ冷凍機１０を１台起動させ、吸収冷凍機２０を１台停止したと仮定する。この時、ターボ冷凍機１０の負荷率が閾値以上、すなわちターボ冷凍機１０が低負荷状態にならないのであれば、ターボ冷凍機１０を１台起動させる。次に、吸収冷凍機２０を１台停止したと仮定した時、熱源システム１の熱負荷が１００％以下、すなわち吸収冷凍機２０を１台停止しても起動中の熱源機によって熱源システム１の熱負荷を全て分担できるのであれば、吸収冷凍機２０を１台停止させる。

例えば、各熱源機によって定格能力が異なる場合、前回停止したターボ冷凍機１０の台数分だけターボ冷凍機１０を起動し、前回起動した吸収冷凍機２０の台数分だけ吸収冷凍機２０を停止したとする。この場合、能力の差によりターボ冷凍機１０が低負荷状態となり「起動したターボ冷凍機１０が再度停止する」または、起動中の熱源機では熱源システム１の熱負荷が賄えず「停止した吸収冷凍機２０が再度起動する」可能性がある。このような無駄な熱源機の発停が発生する虞に対し、本実施形態では次に起動及び停止する熱源機の能力と熱負荷とを考慮して、ターボ冷凍機１０の起動及び吸収冷凍機２０の停止が必要か否かを判断する。
これにより、起動した熱源機の再停止、または停止した熱源機の再起動等、熱源機の無駄な発停を発生させることがない。

〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態について、図６を用いて説明する。
上記した第１実施形態では、通常運転状態から熱源機の入替制御を行う場合の熱源機の入替台数について考慮していなかったが、本実施形態では、入替台数を考慮し入替制御を行うものである。その他の点については第１実施形態と同様であるので、同様の構成については同一符号を付しその説明は省略する。

図６には、本実施形態に係る熱源システムの制御を示したフローチャートが示されている。

熱源システム１は、システム消費電力がデマンド制限値を超えていない状態において、通常運転を行っている（Ｓ６０１）。
熱源制御装置５０は、熱源システム１のシステム消費電力が第１電力閾値以上であるか否かを判定し（Ｓ６０２）、システム消費電力が第１電力閾値以上であると判定された場合はステップＳ６０３へ遷移する。ステップＳ６０２にて、システム消費電力が第１電力閾値未満であると判定された場合は、ステップＳ６０２に戻り再度システム消費電力が第１電力閾値以上であるか否かが判定される。

ステップＳ６０２にてシステム消費電力が第１電力閾値以上であると判定された場合は、熱源制御装置５０は熱源システム１の各熱源機の通常運転からの入替制御を開始する。また、熱源制御装置５０は、入替制御を開始する時点の熱源システム１の熱負荷Ａを記憶しておく。
まず、熱源制御装置５０は熱源システム１の停止中である吸収冷凍機２０のうち最も優先順位の高い１台を起動する（Ｓ６０３）。
次に、熱源制御装置５０は熱源システム１の運転中であるターボ冷凍機１０のうち最も優先順位の低い１台を停止する（Ｓ６０４）。
熱源制御装置５０は、熱源システム１のシステム消費電力が第１電力閾値以上であるか否かを再度判定し（Ｓ６０５）、システム消費電力が第１電力閾値以上であると判定された場合はステップＳ６０３へ遷移する。このように、システム消費電力が第１電力閾値以上となる毎にその都度１台ずつ熱源機の入替制御が実施される。
ステップＳ６０５にて、システム消費電力が第１電力閾値未満であると判定された場合は、ステップＳ６０６に遷移する。

次に、熱源制御装置５０は、熱源システム１の熱負荷が１００％以下か否かの判定を行う（Ｓ６０６）。
熱源システム１の熱負荷が１００％以下であると判定された場合は、ステップＳ６０７へ遷移する。ステップＳ６０６にて、熱源システム１の熱負荷が１００％を超えると判定された場合は、ステップＳ６０５へ遷移する。
ステップＳ６０６にて、熱源システム１の熱負荷が１００％以下であると判定された場合は、熱源システム１の停止中であるターボ冷凍機１０のうち最も優先順位の高い１台を起動する（Ｓ６０７）。
続いて、熱源システム１の運転中である吸収冷凍機２０のうち最も優先順位の低い１台を停止する（Ｓ６０８）。
以上の戻し制御により、熱源システム１は通常運転に戻る（Ｓ６０９）。

以上、説明してきたように、本実施形態に係る熱源システム及び熱源システムの制御方法並びに熱源システムの制御プログラムによれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態によれば、システム消費電力に応じて通常の運転状態から１台ずつ熱源機の入替を実施するため、システム消費電力がデマンド制限値を超えるのを回避すると同時に、効率が低下しすぎるのを回避することができる。
効率の高いターボ冷凍機１０から効率の低い吸収冷凍機２０への入替が、必要な台数よりも多く実施されると、熱源システム１は効率の低い運転となってしまう。効率の低い吸収冷凍機２０への入替台数を１台ずつとすることで、効率の低下を抑えることができる。

〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態について、図７を用いて説明する。
上記した第１乃至３実施形態では、デマンド制御に対しシステム消費電力に基づき熱源システムの熱源機の入替を行うとしたが、本実施形態では、デマンド制御に対し熱源機の入替に加え、送水設定温度制御を行うとするものである。その他の点については第１実施形態と同様であるので、同様の構成については同一符号を付しその説明は省略する。

図７には、本実施形態に係る熱源システムの制御を示したフローチャートが示されている。
システム消費電力に基づく熱源システム１の熱源機の入替制御と特許文献２に示されたシステム消費電力に基づく熱源システム１の送水設定温度制御とを組み合わせて実施する。送水設定温度とは、各熱源機から外部機器８０へ供給される熱源水の設定温度である。いずれの制御もシステム消費電力に基づくため、各々のシステム消費電力の閾値を同じ値にすると、入替制御と送水設定温度制御とが同じタイミングで有効となってしまう。これを防ぐために、入替制御と送水設定温度制御の各システム消費電力閾値はそれぞれ異なる値に設定する。
入替制御のシステム消費電力閾値を第１電力閾値、送水設定温度制御の送水設定温度上昇開始時のシステム消費電力閾値を第２電力閾値、送水設定温度制御の送水設定温度上昇終了時のシステム消費電力閾値を第３電力閾値とする。
第１電力閾値を第２電力閾値よりも低い値に設定すると、先に入替制御を行う。入替制御を行ってもさらにシステム消費電力が上がった場合には、送水設定温度制御が行われる。デマンド制御が収束した後の送水温度の変化を抑えたい場合は、本設定を選択するのが好ましい。
第１電力閾値を第２電力閾値よりも高い値に設定すると、先に送水設定温度制御を行う。送水設定温度制御を行ってもさらにシステム消費電力が上がった場合には、入替制御が行われる。熱源機の入替による過渡的な室内環境の悪化の発生を抑えたい場合は、本設定を選択するのが好ましい。
上記の設定については、用途により選択可能である。また設定は固定ではなく、切替可能としてもよい。
第２電力閾値は、送水設定温度制御においてシステム消費電力がデマンド制限値を超えないように、デマンド制限値よりも低い値に設定された値である。
また、第３電力閾値には、第２電力閾値以下の値が設定される。ただし、第３電力閾値と第２電力閾値とが同じ値に設定されてもよい。
本実施形態では、第１電力閾値を第２電力閾値よりも低い値に設定した場合について述べる。

熱源システム１は、システム消費電力がデマンド制限値を超えていない状態において、通常運転を行っている（Ｓ７０１）。
熱源制御装置５０は、熱源システム１のシステム消費電力が第１電力閾値以上であるか否かを判定し（Ｓ７０２）、システム消費電力が第１電力閾値以上であると判定された場合はステップＳ７０３へ遷移する。ステップＳ７０２にて、システム消費電力が第１電力閾値未満であると判定された場合は、ステップＳ７０２に戻り再度システム消費電力が第１電力閾値以上であるか否かが判定される。

ステップＳ７０２にてシステム消費電力が第１電力閾値以上であると判定された場合は、熱源制御装置５０は熱源システム１の各熱源機の通常運転からの入替制御を開始する。また、熱源制御装置５０は、入替制御を開始する時点の熱源システム１の熱負荷Ａを記憶しておく。
まず、熱源制御装置５０は熱源システム１の吸収冷凍機２０のいずれかを起動する（Ｓ７０３）。
次に、熱源制御装置５０は熱源システム１のターボ冷凍機１０のいずれかを停止する（Ｓ７０４）。

続いて、熱源制御装置５０は、システム消費電力が第２電力閾値以上であるか否かを判定し（Ｓ７０５）、システム消費電力が第２電力閾値以上であると判定された場合はステップＳ７０６へ遷移する。ステップＳ７０５にて、システム消費電力が第２電力閾値未満であると判定された場合は、ステップＳ７０５に戻り再度システム消費電力が第２電力閾値以上であるか否かが判定される。

ステップＳ７０５にてシステム消費電力が第２電力閾値以上であると判定された場合は、熱源システム１の送水設定温度制御が実施される。すなわち、熱源システム１の送水設定温度の上昇が開始される（Ｓ７０６）。

続いて、熱源制御装置５０は、システム消費電力が第３電力閾値未満であるか否かを判定し（Ｓ７０７）、システム消費電力が第３電力閾値未満であると判定された場合はステップＳ７０８へ遷移する。ステップＳ７０７にて、システム消費電力が第３電力閾値以上であると判定された場合は、ステップＳ７０７に戻り再度システム消費電力が第３電力閾値未満であるか否かが判定される。

ステップＳ７０７にてシステム消費電力が第３電力閾値未満であると判定された場合は、熱源システム１の送水設定温度制御が終了となる。すなわち、熱源システム１の送水設定温度の上昇が終了される（Ｓ７０８）。

次に、熱源制御装置５０は、ステップＳ７０２にてシステム消費電力が第１電力閾値以上であると判定された時点（入替制御開始時点）の熱負荷Ａに対し、現在の熱負荷がＡのα％以下であるか否かを判定する（Ｓ７０９）。
現在の熱負荷がＡ×α％以下であると判定された場合はステップＳ７１０へ遷移する。ステップＳ７０９にて、現在の熱負荷がＡ×α％よりも大きいと判定された場合は、ステップＳ７０９に戻り再度現在の熱負荷がＡ×α％以下であるか否かが判定される。

ステップＳ７０９にて現在の熱負荷がＡ×α％以下であると判定された場合は、熱源制御装置５０は熱源システム１の各熱源機の通常運転への戻し制御を行う。
まず、熱源制御装置５０は、熱源システム１のターボ冷凍機１０のいずれかを起動する（Ｓ７１０）。
次に、熱源制御装置５０は、熱源システム１の吸収冷凍機２０のいずれかを停止する（Ｓ７１１）。
以上の戻し制御により、熱源システム１は通常運転に戻る（Ｓ７１２）。

以上、説明してきたように、本実施形態に係る熱源システム及び熱源システムの制御方法並びに熱源システムの制御プログラムによれば、以下の作用効果を奏する。
前述した熱源システム１のシステム消費電力に応じた熱源機の入替制御に加え、システム消費電力に応じた送水設定温度の制御を行う。ここで、熱源機の入替制御および送水設定温度の制御が同じタイミングで実施されることがないよう、熱源システム１のシステム消費電力の閾値は各々異なる値を設定する。
これにより、熱源システム１のシステム消費電力を抑制する効果をさらに高めることができる。

以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更なども含まれる。
例えば、上述した各実施形態を組み合わせて実施してもよい。

また、各実施形態では、第１熱源機がターボ冷凍機、第２熱源機が吸収冷凍機であるとしたが、第１熱源機が熱源機の中でも電力消費の大きい熱源機であり、第２熱源機が第１熱源機よりも電力消費の小さい熱源機であれば、その種類は問わない。例えば、第１熱源機と第２熱源機の組合せは、電気熱源機と燃料系熱源機、大型ターボ冷凍機と小型ターボ冷凍機、可変速ターボ熱源機と固定速ターボ熱源機等が挙げられる。

１ 熱源システム
１０ ターボ冷凍機（第１熱源機）
２０ 吸収冷凍機（第２熱源機）
５０ 熱源制御装置
８０ 外部機器

Claims (8)

1. 複数の熱源機と、
   前記熱源機の制御を行う制御装置と、を備えた熱源システムであって、
   前記制御装置は、第１熱源機が停止しかつ前記第１熱源機よりも消費電力の小さい第２熱源機が起動している場合に、前記熱源システムの熱負荷が熱負荷閾値以下であれば、前記第１熱源機を起動し、続いて前記第２熱源機を停止する熱源システム。
2. 前記制御装置は、前記第１熱源機が停止しかつ前記第２熱源機が起動している場合に、前記熱源システムの前記熱負荷が前記熱負荷閾値以下となり、
   前記第１熱源機を１台起動し、続いて前記第２熱源機を１台停止したと仮定したときの前記第１熱源機の負荷率が負荷率閾値以上であれば、前記第１熱源機を１台起動し、
   かつ／または、
   前記第２熱源機を１台停止したと仮定したときの前記熱源システムの前記熱負荷が１００％以下であれば、前記第２熱源機を１台停止する請求項１に記載の熱源システム。
3. 前記制御装置は、前記第１熱源機が起動しかつ前記第２熱源機が停止している場合に、前記熱源システムのシステム消費電力が第１電力閾値以上であれば、前記第２熱源機を全て起動し、続いて前記第１熱源機を全て停止する請求項１または請求項２に記載の熱源システム。
4. 前記制御装置は、前記第１熱源機が起動しかつ前記第２熱源機が停止している場合に、前記熱源システムのシステム消費電力が第１電力閾値以上となる毎に、前記第２熱源機を１台起動し、続いて前記第１熱源機を１台停止する請求項１または請求項２に記載の熱源システム。
5. 前記制御装置は、前記熱源システムの前記システム消費電力が第２電力閾値以上であれば、前記熱源機から外部機器へ供給される熱源水の設定温度である送水設定温度の上昇を開始し、前記熱源システムの前記システム消費電力が第３電力閾値未満であれば、送水設定温度の上昇を終了させ、
   前記第１電力閾値は前記第２電力閾値及び前記第３電力閾値とは異なる値であり、前記第３電力閾値は前記第２電力閾値以下の値である請求項３または請求項４に記載の熱源システム。
6. 前記熱負荷閾値は、直前の前記熱源システムの前記システム消費電力が前記第１電力閾値以上となった時点の前記熱源システムの前記熱負荷に基づき決定される請求項３から請求項５のいずれかに記載の熱源システム。
7. 複数の熱源機と、
   前記熱源機の制御を行う制御装置と、を備える熱源システムにおいて、
   第１熱源機が停止しかつ前記第１熱源機よりも消費電力の小さい第２熱源機が起動している場合に、前記熱源システムの熱負荷が熱負荷閾値以下であれば、前記第１熱源機を全て起動し、続いて前記第２熱源機を全て停止する制御を行う熱源システムの制御方法。
8. 複数の熱源機と、
   前記熱源機の制御を行う制御装置と、を備える熱源システムにおいて、
   第１熱源機が停止しかつ前記第１熱源機よりも消費電力の小さい第２熱源機が起動している場合に、前記熱源システムの熱負荷が熱負荷閾値以下であれば、前記第１熱源機を全て起動し、続いて前記第２熱源機を全て停止する制御を行う熱源システムの制御プログラム。

Images