JP6847198B2 - 熱源水制御方法及び熱源水制御装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、熱源水制御方法及び熱源水制御装置に関する。

従来、熱源機で生成された熱源水（冷水あるいは温水）を複数のエアハンドリングユニット（以下、「エアハン」という。）のような空調機器や温度管理を必要とする産業機械等の利用側機器にポンプで送水する熱源システムがある。エアハンは空気調和機の一形態であって、外部の熱源機から供給される熱源水を用いて、空気の温度又は湿度を調節する。エアハンは、利用側熱負荷である熱交換器と送風機とを有し、熱源水と熱交換された空気を空調対象に設置された室内機に対して送風機で送風する。熱源機からエアハンに供給された熱源水は、熱交換器において空気と熱交換された後、熱源機に還流される。

エアハンの負荷状態は、外気温や室内機の稼働状況等によって変化するため、エアハンで熱交換された熱源水が熱源機に還流されたときの水温や流量はエアハンの負荷状態によって変化する。熱源機は、エアハン等の利用側機器に送水する熱源水の水量（以下、「送水量」という。）を安定させるために、利用側機器の負荷状態が変化しても熱源水を送水する水圧である送水圧を一定に保つ制御を行う場合がある。また、熱源機は、利用側機器に送水する熱源水の水温（以下、「送水温度」という。）を安定させるために、利用側機器の負荷状態が変化しても送水温度を一定に保つ制御を行う場合がある。

しかし、利用側機器の負荷状態は、熱源機において検知することができないため、熱源機は、送水圧や送水温度にある程度の余裕を持って運転する場合がある。この場合、利用側機器の実際の負荷状態に比べて必要以上の送水圧や送水温度の熱源水を生成して送水し、必要以上の動力を発生させていた。

特開２００８−２２４１８２号公報 特開２０１４−０６６３８９号公報 特開平１１−０６３６３１号公報 特開２００３−２６２３８４号公報

本発明が解決しようとする課題は、熱源水を生成して送水するときの動力を削減することができる、熱源水制御方法及び熱源水制御装置を提供することである。

実施形態の熱源水制御方法は、熱源水制御装置が、送水差圧取得ステップと、開度取得ステップと、バルブ差圧取得ステップと、目標送水差圧算出ステップと、送水差圧制御ステップと、生成動力算出ステップと、送水動力算出ステップと、送水温度算出ステップと、動力制御ステップと、水温差算出ステップと、流量取得ステップと、負荷率算出ステップと、送水量算出ステップと、を実行する。送水差圧取得ステップは、熱源機から複数の利用側熱負荷に対して送水される熱源水の送水差圧を取得する。開度取得ステップは、それぞれの利用側熱負荷に設けられ、利用側熱負荷に供給される熱源水の供給量を調節するバルブの中から少なくとも１つのバルブの開度を取得する。バルブ差圧取得ステップは、バルブの入口と出口の差圧を取得する。目標送水差圧算出ステップは、送水差圧取得ステップにおいて取得された前記送水差圧と、開度取得ステップにおいて取得された開度とに基づき、開度を目標値にするための前記送水差圧の目標値である目標送水差圧を算出する。送水差圧制御ステップは、目標送水差圧算出ステップにおいて算出された目標送水差圧の中で最大値となる最大送水差圧に基づき、前記送水差圧を制御する。生成動力算出ステップは、前記熱源水の送水温度と前記熱源水を生成するための生成動力との関係を示す生成動力情報を算出する。送水動力算出ステップは、前記送水温度と前記熱源水を送水するための送水動力との関係を示す送水動力情報を算出する。送水温度算出ステップは、前記生成動力算出ステップにおいて算出された生成動力情報と、前記送水動力算出ステップにおいて算出された送水動力情報とに基づき、前記生成動力と前記送水動力の合計が最小となる前記送水温度を算出する。動力制御ステップは、前記送水温度算出ステップにおいて算出された前記送水温度に基づき、前記熱源水の生成動力と送水動力とを制御する。前記送水動力算出ステップにおいては、前記最大送水差圧と、前記熱源水の送水温度を変化させたときに必要となる送水量の変化とに基づき前記生成動力情報を算出する。水温差算出ステップは、前記送水動力算出ステップにおいて、それぞれの前記利用側熱負荷における前記熱源水の入口温度と出口温度を取得して、前記入口温度と前記出口温度の水温差を算出する。流量取得ステップは、前記送水動力算出ステップにおいて、それぞれの前記利用側熱負荷に供給される前記熱源水の流量を取得する。負荷率算出ステップは、前記送水動力算出ステップにおいて、前記流量取得ステップにおいて取得された前記流量と、前記水温差算出ステップにおいて算出された前記水温差に基づき、それぞれの前記利用側熱負荷の負荷率を算出する。送水量算出ステップは、前記送水動力算出ステップにおいて、前記負荷率算出ステップにおいて算出された前記負荷率と、負荷率の変化に対する前記水温差の変化量で示される前記利用側熱負荷を含む利用側機器の特性を示す特性情報と、前記熱源水の送水温度の変化量とに基づき、それぞれの前記利用側熱負荷における熱交換量を一定にしたときの前記流量の変化量を算出し、全ての前記利用側熱負荷における前記流量の変化量を合計して前記送水量の変化量を算出する。

実施形態の熱源水制御システムの一例を示す図。 負荷側の第１実施形態の一例を示す図。 負荷側の第２実施形態の一例を示す図。 実施形態の熱源水制御装置のソフトウェアの構成の一例を示す図。 実施形態の熱源水制御装置のハードウェアの構成の一例を示す図。 実施形態の熱源水制御装置における目標水圧算出動作の一例を示すフローチャート。 実施形態の熱源水制御装置における送水温度算出動作の一例を示すフローチャート。 実施形態の熱源水制御装置における送水量算出動作の第１の例を示すフローチャート。 実施形態の熱源水制御装置における送水量算出動作の第２の例を示すフローチャート。 実施形態の熱源水制御装置における動力制御動作の一例を示すフローチャート。 実施形態のエアハンの第１の特性情報の一例を示す図。 実施形態のエアハンの第１の特性情報の一例を示す図。 実施形態のエアハンの第１の特性情報の一例を示す図。 実施形態のエアハンの第２の特性情報の一例を示す図。 実施形態のエアハンの第２の特性情報の一例を示す図。 実施形態のエアハンの第２の特性情報の一例を示す図。

以下、実施形態の熱源水制御方法及び熱源水制御装置を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各図において、同一構成については同一の符号を付す。

先ず、図１を用いて、実施形態の熱源水制御システムの一例を説明する。

図１において、熱源水制御システム１は、熱源水制御装置として使用される中央監視装置１０、熱源機１２、差圧計１３、バイパス弁１４、往水温度センサ１５、水量計１６、還水温度センサ１７、利用側機器であるエアハン２０、バルブ２１、温度計２２、指示調節計２３を有する。熱源水制御システム１は、複数のエアハン２０に対して熱源機１２で生成した熱源水を送水する。図１では、エアハン２０ａとエアハン２０ｂの２台のエアハン２０を図示しているが、エアハン２０の台数は３台以上であってもよい。バルブ２１、温度計２２及び指示調節計２３は、それぞれのエアハン２０毎に設置されている。エアハン２０ａには、バルブ２１ａ、温度計２２ａ及び指示調節計２３ａが設置され、エアハン２０ｂには、バルブ２１ｂ、温度計２２ｂ及び指示調節計２３ｂが設置されている。

熱源機１２は、例えば、冷凍サイクル装置と一次側ポンプ１２３を備えたモジュールタイプチリングユニットであって、複数のモジュール１２０、ＭＣ（Main controller）１２１、ＧＣ（Group controller）１２２を有する。ＭＣ１２１は、熱源機１２から送水される熱源水の送水差圧を制御する。送水差圧は、差圧計１３で測定される、熱源機から送水される往水と熱源機に還流される還水の差圧である。ＧＣ１２２は、熱源機１２から送水される熱源水の水温を制御する。モジュール１２０は、３台の空気熱交換機に対して１台の一次側ポンプ１２３を有する。モジュール１２０は、図示しないコンプレッサによって冷媒を冷却又は加熱して、水との熱交換によって熱源水を生成する。生成する熱源水の水温は、往水温度センサ１５において測定される。

ＧＣ１２２は、中央監視装置１０から指示された熱源水の送水温度と往水温度センサ１５において測定された水温に基づき、モジュール１２０に対して、生成する熱源水の水温を指示する。熱源水の水温は、例えば、冷媒を冷却又は加熱するコンプレッサの回転数や圧縮率を変更することにより、変更することができる。例えば、冷房においては、熱源水を冷却する。冷房において熱源水の水温を低くすると、コンプレッサを駆動する動力が増加する。一方、冷房において熱源水の水温を高くするとコンプレッサを駆動する動力を減少させることができる。ここで、熱源水の送水温度を指示するのはＧＣ１２２とし、中央監視装置１０は、バルブ開度の情報を収集しＧＣ１２２への情報送信を行うようにしてもよい。

ＭＣ１２１は、中央監視装置１０から指示された熱源水の送水差圧と差圧計１３において測定された差圧に基づき、モジュール１２０の一次側ポンプ１２３の回転数を制御する。図１は、複数のモジュール１２０において、それぞれ一次側ポンプ１２３が設置され、熱源機１２から送水される熱源水の水量は、それぞれ一次側ポンプ１２３から吐出される熱源水の水量の合計となる。ＭＣ１２１は、熱源機１２のそれぞれ一次側ポンプ１２３の回転数を制御する。例えば、中央監視装置１０から指示された熱源水の送水差圧が低い場合、ＭＣ１２１は、一次側ポンプ１２３の回転数を下げて吐出圧を小さくする。一方、指示された送水差圧が高い場合、ＭＣ１２１は、一次側ポンプ１２３の回転数を上げて吐出圧を大きくする。また、中央監視装置１０から指示された熱源水の送水量が小さい場合、ＭＣ１２１は、一次側ポンプ１２３の運転台数を減らして送水量を小さくする。一方、指示された送水量が大きい場合、ＭＣ１２１は、一次側ポンプ１２３の運転台数を増やして送水量を大きくする。なお、ＭＣ１２１は、送水量を一定にさせるポンプの運転をしたり、送水差圧を一定にするポンプの運転をしたりしてもよい。

差圧計１３は、熱源機１２から送水される熱源水（往水）の圧力と、熱源機１２に還流される熱源水（還水）の圧力の差圧を測定する。差圧計１３で測定される差圧を「送水差圧」という。上述の通り、ＭＣ１２１は差圧計１３で測定された送水差圧に基づき一次側ポンプ１２３の運転を制御する。一次側ポンプ１２３の運転を制御するために、送水差圧は熱源機１２の熱源水の出入口付近において測定される。一方、エアハン２０は、熱源機１２から離れた場所に設置されるため、熱源機１２からエアハン２０までの配管抵抗によって圧力低下が発生する。それぞれのエアハン２０までの圧力低下は、熱源機１２からエアハン２０までの配管抵抗によって異なる場合がある。例えば、熱源機１２からエアハン２０ａまでの距離が短い場合、熱源機１２からエアハン２０ａまでの配管抵抗が小さくなるためエアハン２０ａの供給される熱源水の圧力低下が小さくなる。一方、熱源機１２からエアハン２０ｂまでの距離が長い場合、配管抵抗が大きくなるため圧力低下が大きくなる。したがって、それぞれのエアハン２０に提供される熱源水の実際の水圧は推定値となる。

バイパス弁１４は、熱源機１２の熱源水の出入口付近において設置されるバイパス配管に流れるバイパス水の流量を調整する。バイパス弁１４の開度を大きくするとバイパス水の流量が増加して送水差圧が低下する。一方、バイパス弁１４の開度を小さくするとバイパス水の流量が減少して送水差圧の低下が小さくなる。例えば、一次側ポンプ１２３を定速で運転する場合、ポンプを運転するためには所定の通水量が必要となる。エアハン２０の負荷が小さく、エアハン２０に供給される熱源水の水量が少ない場合であっても、バイパス水の流量によって一次側ポンプ１２３の運転に必要な通水量を確保することが可能となる。また、送水差圧が高くなり過ぎた場合、バイパス弁１４の開度を増加させることにより、送水差圧を低下させることができる。

往水温度センサ１５は、熱源機１２からエアハン２０ａ及びエアハン２０ｂに送水する熱源水の送水温度を計測する。なお、送水温度は、熱源機１２からエアハン２０に送水される途中の配管等で変化しないものとする。すなわち、熱源機１２から送水される熱源水の水温は、それぞれのエアハン２０の入口における水温と同じであるものとする。計測された送水温度は、ＧＣ１２２に入力される。

水量計１６は、熱源機１２からエアハン２０に送水された熱源水の送水量を計測する。送水量は、複数のエアハン２０に送水された熱源水の水量の合計である。計測された送水量は、ＭＣ１２１およびＧＣ１２２を経由して中央監視装置１０に入力される。

還水温度センサ１７は、エアハン２０から熱源機１２に還流される熱源水の還水温度を計測する。送水温度と還水温度の差は、エアハン２０における熱交換量によって変化する。計測された還水温度は、ＧＣ１２２に入力される。エアハン２０における熱交換量については後述する。エアハン２０は、熱源水に対する熱負荷であり、例えばエアハンである。

バルブ２１は、エアハン２０に供給する熱源水の流量をバルブ開度によって調節する。温度計２２は、エアハン２０の温度を計測する。温度計２２は、１又は複数のセンサによって構成することができる。指示調節計２３は、温度計２２で計測されたエアハン２０の温度に基づき、バルブ２１のバルブ開度を調節する。バルブ２１のバルブ開度は、中央監視装置１０に入力されるとともにＧＣ１２２にも入力される。

バルブ２１は、バルブ開度の変化によって流量を変化させる。バルブ開度の変化に対する流量の変化の特性をバルブの流量特性という。流量を調節するバルブにおいては、リニア特性あるいはイコールパーセント特性のバルブが用いられる場合が多い。リニア特性とは、バルブ開度に比例して流量が変化する流量特性である。イコールパーセント特性とは、バルブ開度がどの位置で変化しても、流量の変化量が変化前の流量と同じになる特性である。すなわち、イコールパーセント特性においては、流量の変化率が流量に比例する。

＜負荷側の第１実施形態＞
次に、図２を用いて、負荷側の第１実施形態の一例を説明する。負荷側とは、熱源機１２で生成された熱源水を利用するエアハン２０側の構成である。

図２において、エアハン２０は、利用側熱負荷である熱交換器２０１と送風機２０２を有する。エアハン２０は、例えば、エアハンである。エアハン２０は、外調機と外調機以外の空調機のいずれも含む。外調機は、熱交換によって外気を調整する。外調機と外調機以外の空調機では、後述する熱交換の特性が異なる。以下の説明では、エアハン２０には、外調機を含み、外調機以外の空調機を「ＣＡＶ（Constant Air Volume）」又は「ＶＡＶ（Variable Air Volume）」という。ＣＡＶは、室温等の条件が変わっても一定風量を維持する。ＶＡＶは、室温等の条件によって風量を可変とする。

熱交換器２０１には熱源水が供給される。エアハン２０の熱源水の出口側には、バルブ２１が設置され、熱源水の水量を調節する。熱交換器２０１は、熱源水と空気を熱交換する。送風機２０２は、熱交換された空気を室内機に送風する。

センサ１１１は、バルブ２１のバルブ開度を計測する。センサ１１１は、例えば、バルブ開度に基づき、４−２０ｍＡの電流を出力する。センサ１１１のバルブ開度は、中央監視装置１０に出力される。なお、中央監視装置１０は、バルブ開度を取得したバルブ２１が、リニア特性であるのか、あるいはイコールパーセント特性であるのかの情報を取得できるものとする。例えば、中央監視装置１０は、バルブ２１の流量特性を予め取得して記憶しておく。

センサ１１２は、バルブ２１の入口圧を計測する。センサ１１２は、計測した入口圧を中央監視装置１０に出力する。センサ１１３は、バルブ２１の出口圧を計測する。センサ１１３は、計測した出口圧を中央監視装置１０に出力する。

センサ１１４は、熱源水の入口温度を計測する。センサ１１５は、熱源水の出口温度を計測する。また、センサ１１６は、バルブ２１における熱源水のバルブ流量を計測する。入口温度は、熱交換器２０１に供給される熱交換前の熱源水の水温である。出口温度は、熱交換器２０１において熱交換された後の熱源水の水温である。熱交換器２０１における熱交換量は、入口温度と出口温度の水温差とバルブ流量によって算出することができる。センサ１１４は、計測した入口温度を中央監視装置１０に出力する。センサ１１５は、計測した入口温度を中央監視装置１０に出力する。センサ１１６は、計測したバルブ流量を中央監視装置１０に出力する。

センサ２２１及びセンサ２２２は、図１の温度計２２の一例である。また、送風温度ＰＩＤ調節計２３１及び室内温度ＰＩＤ調節計２３２は、図１の指示調節計２３の一例である。センサ２２１は、室内機に送風する熱交換された空気の送風温度を計測する。センサ２２１は、計測した送風温度を送風温度ＰＩＤ調節計２３１に出力する。センサ２２２は、熱交換器２０１において熱交換されて送風された空気の、室内機における吸込温度を計測する。センサ２２２は、計測した吸込温度を室内温度ＰＩＤ調節計２３２に出力する。

室内温度ＰＩＤ調節計２３２は、センサ２２２において計測された吸込温度に基づき、送風温度の目標値を算出する。室内温度ＰＩＤ調節計２３２は、算出した送風温度の目標値を送風温度ＰＩＤ調節計２３１に出力する。送風温度ＰＩＤ調節計２３１は、室内温度ＰＩＤ調節計２３２から取得した送風温度の目標値と、センサ２２１から取得した送風温度とに基づき、バルブ２１のバルブ開度を調節する。バルブ開度を大きくすることにより、熱源水の流量が増加して、熱交換量の増加に伴い送風温度が変化する。

熱源水の温度や流量を変化させると、熱交換器２０１における熱交換によって、例えば５〜１０分程度で送風温度が変化する。一方、吸込温度が変化するのは、送風ダクトにおける空気の熱容量を考慮すると、熱源水の温度や流量を変化させてから、例えば３０〜６０分後となる。負荷側の第１実施形態においては、センサ２２１から取得した送風温度を送風温度ＰＩＤ調節計２３１の調節に使用しているため、バルブ２１の開度の調節による応答速度が向上して、制御を安定させることができる。これにより、後述するバルブ開度を入力値とする中央監視装置１０の制御を安定させることができ、送水差圧や送水温度のオーバーシュートを防止することで動力を削減することができる。

なお、図２においては、室内機が１台の場合を図示したが、１台のエアハン２０に対して複数の室内機が接続されて熱交換後の空気が送風されてもよい。室内機が複数台の場合、センサ２２２は、室内機毎に設置されてもよい。

＜負荷側の第２実施形態＞
次に、図３を用いて、負荷側の第２実施形態の一例を説明する。負荷側の第２実施形態は、バルブ２１のバルブ開度の調節方法において、負荷側の第１実施形態と異なる実施形態である。図３において、図２と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。

センサ１１４は、熱交換器における熱源水の入口温度を計測する。センサ１１５は、熱交換器における熱源水の出口温度を計測する。また、センサ１１６は、バルブ２１における熱源水のバルブ流量を計測する。センサ１１４は、計測した入口温度を中央監視装置１０と流量演算器２３４に出力する。センサ１１５は、計測した出口温度を中央監視装置１０と流量演算器２３４に出力する。センサ１１６は、計測したバルブ流量を中央監視装置１０と２方弁流量ＰＩＤ調節計２３３に出力する。

室内温度ＰＩＤ調節計２３２は、センサ２２２から取得した室内機における吸込温度に基づき、交換熱量の目標値を算出する。例えば、室内温度ＰＩＤ調節計２３２は、冷房時に室内機の設定値と吸込温度の差が小さい場合、吸込温度を下げるため、交換熱量の目標値を大きくする。

流量演算器２３４は、室内温度ＰＩＤ調節計２３２から取得した交換熱量の目標値と、センサ１１４から取得した入口温度とセンサ１１５から取得した出口温度の水温差とに基づき、バルブ２１を通過する流量の目標値を算出する。流量演算器２３４は、算出したバルブ２１の流量の目標値を２方弁流量ＰＩＤ調節計２３３に出力する。２方弁流量ＰＩＤ調節計２３３は、センサ１１６から取得したバルブ流量と、流量演算器２３４から取得したバルブ２１の流量の目標値に基づき、バルブ２１のバルブ開度を調節する。

負荷側の第２実施形態は、負荷側の第１実施形態において測定した室内機に送風する空気の送風温度を測定する代わりに、熱交換器における熱源水の出入口の水温差を計測している点で負荷側の第１実施形態と異なる。熱源水の温度や流量を変化させてからの熱交換器の出入口の水温差の変化は、送風温度に比べてさらに応答速度が向上する。このため、バルブ２１の開度の調節による応答速度が向上して、制御をさらに安定させることができ、送水差圧や送水温度のオーバーシュートを防止することで動力をさらに削減することができる。

なお、図３においても図２と同様に、室内機が１台の場合を図示したが、１台のエアハン２０に対して複数の室内機が接続されて熱交換後の空気が送風されてもよい。室内機が複数台の場合、センサ２２２は、室内機毎に設置されてもよい。

次に、図４を用いて、実施形態の熱源水制御装置のソフトウェアの構成を説明する。

図４において、中央監視装置１０は、送水差圧取得部５１、開度取得部５２、バルブ差圧取得部５３、流量取得部５４、目標送水差圧算出部６１、生成動力算出部６２、送水動力算出部６３、水温差算出部６４、送水量算出部６５、負荷率算出部６６、送水温度算出部６７、動力制御部７１、送水差圧制御部７２及び送水温度制御部７３の機能を有する。

送水差圧取得部５１〜流量取得部５４は、中央監視装置１０の外部から所定の情報を取得する機能である。目標送水差圧算出部６１〜送水温度算出部６７は、取得された情報に基づき、所定の演算を実行する機能である。また、動力制御部７１〜送水温度制御部７３は、取得された情報又は実行された演算結果に基づき、中央監視装置１０の外部に対して制御を実行する機能である。本実施形態において、これらの各機能は、ソフトウェア（プログラム）を実行することにより実現されるものとして説明する。すなわち、図４は、熱源水制御処理を実行する熱源水制御プログラムの一態様を示している。

送水差圧取得部５１は、熱源機１２から複数の熱交換器２０１に対して送水される熱源水の送水差圧を取得する。送水差圧取得部５１は、差圧計１３から送水差圧を取得する。なお、以下で説明する中央監視装置１０において取得される「送水差圧」、「開度」、又は「バルブ差圧」等は、圧力や開度を電気データとして表した情報のことを言う。例えば、「送水差圧」あるいは「開度」は、圧力あるいは百分率の情報を４−２０ｍＡの電流や０−５Ｖの電圧の情報に変換した情報である。これらの情報の取得は、例えば、常時、又は所定の時間間隔で取得することができる。取得したこれらの情報は、図示しない記憶部に記憶することができる。

開度取得部５２は、バルブ２１の開度を取得する。バルブ２１の開度は、例えば０−１００％の百分率であらわされる。バルブ２１は、それぞれのエアハン２０の熱交換器２０１の熱源水の出口側に設けられる。バルブ２１は、開度によって熱交換器２０１に供給する熱源水の水量を調節する。開度取得部５２は、それぞれの熱交換器に設けられたバルブ２１の中から少なくとも１つのバルブの開度を取得する。例えば、エアハンが複数設置されて、熱交換器２０１が複数ある場合、開度取得部５２は、全てのバルブ２１の開度を取得する。また、開度取得部５２は、代表となるバルブ２１の開度を取得してもよい。例えば、負荷状態が近似しているエアハンが複数存在する場合、開度取得部５２は、それぞれのエアハンに設置されたバルブ２１の中の１つのバルブ２１の開度を取得する。また、例えば、複数のバルブ２１の内、開度が最大となっているもののみの開度を取得してもよい。

バルブ差圧取得部５３は、バルブ２１の入口と出口の差圧を取得する。バルブ差圧取得部５３は、センサ１１２から取得したバルブ２１の入口の圧力とセンサ１１３から取得したバルブ２１の出口の圧力の差から差圧を取得する。差圧は、バルブ２１の開度と熱源水の流量によって変化する。例えば、バルブ開度が小さい程又は熱源水の流量が大きい程差圧が大きくなる。ここで、バルブ差圧取得部５３は、センサ１１２およびセンサ１１３から取得したバルブ２１の入口および出口の圧力から算出したバルブ差圧を取得するものに限らず、センサの故障等で圧力を検出できない場合は所定の設定値をバルブ差圧として認識してもよい。この所定の設定値とは、例えば、バルブ２１の開度と流量計の検知流量に基づいて算出される値でもよい。

目標送水差圧算出部６１は、送水差圧取得部５１において取得された送水差圧と、開度取得部５２において取得されたバルブ２１の開度とに基づき、バルブ２１の開度を目標値にするための目標送水差圧を算出する。目標送水差圧は、差圧計１３から取得される送水差圧の目標値である。目標送水差圧算出部６１は、複数のバルブにおける開度を取得したときには、それぞれのバルブにおける目標送水差圧を算出する。目標開度は、例えば、指示調節計２３から取得することができる。なお、目標送水差圧算出部６１は、予め定められた目標開度において目標送水差圧を算出してもよい。

送水差圧制御部７２は、目標送水差圧算出部６１において算出された目標送水差圧の中で最大値となる最大送水差圧に基づき、送水差圧を制御する。送水差圧の制御は、例えば、一次側ポンプ１２３の運転台数、ポンプの回転数、又はバイパス弁１４の開度を可変とすることにより制御することができる。送水差圧制御部７２は、例えば、一次側ポンプ１２３を駆動するモータの回転数をインバータ等の変速手段によって可変する。

熱源機１２からエアハン２０までの熱源水の配管経路における配管抵抗は、それぞれのエアハン２０によって異なる。配管抵抗は、配管経路の設計図に基づき計算することができる。計算された配管抵抗は、例えば配管抵抗曲線として表すことができる。それぞれのエアハンにおける配管抵抗曲線を予め用意することにより、熱源水の流量が変化したときの熱源機１２からエアハン２０までの圧力損失を得ることができるので、熱源機１２から送水するときの目標送水差圧を算出することができる。しかし、配管抵抗曲線を配管距離や配管の分岐等により計算しても、実際の配管経路には、エルボやティー等の配管継手やバルブを含むため、計算値と実測値が乖離してしまう場合が多い。また、詳細な計算をするには労力を要する。したがって、配管抵抗の実測値が計算値に比べて大きくなる場合、エアハンにおいて十分な水圧を得られないおそれがある。一方、熱源機１２における送水差圧に余裕を持たせた場合、一次側ポンプ１２３の運転等において不必要な動力が必要となる。

次に、目標送水差圧算出部６１における目標送水差圧の算出方法を説明する。目標送水差圧算出部６１は、バルブのレンジアビリティとバルブの流量特性とにさらに基づき目標送水差圧を算出する。

バルブのレンジアビリティとは、バルブが調節できる最大流量と最小流量の比である。レンジアビリティが高いバルブは、流量を制御できる制御範囲が広くなる。目標送水差圧をバルブの流量特性毎に算出する。

＜流量特性がイコールパーセント特性である場合＞
目標送水差圧算出部６１は、先ず、目標差圧偏差ｄΔＰＶを式（１）で算出し、次に、目標送水差圧Ｐｓを式（２）で算出する。

dΔPV＝ΔPV｛ρ^{２（σ−σs）}−１｝ ・・・式（１）
(但し、ρ：レンジアビリティ、σ:開度、σs：目標開度、ΔPV：バルブ差圧）
Ps＝P＋dΔPV ・・・式（２）
（但し、P：前回計算で設定された目標送水差圧Ｐｓ）

＜流量特性がリニア特性である場合＞
目標送水差圧算出部６１は、先ず、目標差圧偏差ｄΔＰＶを式（３）で算出し、次に、目標送水差圧Ｐｓを式（２）で算出する。

dΔPV＝ΔPV［〔｛１／ρ＋（１−１／ρ)σ｝／｛１／ρ＋（１−１／ρ）σs｝〕^２―１］
・・・式（３）
(但し、ρ：レンジアビリティ、σ:開度、σs：目標開度、ΔPV：バルブ差圧）
Ps＝P＋dΔPV ・・・式（２）
（但し、P：前回計算で設定された目標送水差圧Ｐｓ）

本実施形態においては、バルブ２１における開度σとバルブ差圧ΔPVを取得して目標送水差圧Psを算出するので、必要十分な送水差圧で一次側ポンプ１２３の運転等の制御をすることができる。また、目標送水差圧の行き過ぎによるポンプ回転数やバルブ２１の開度のハンチングを防止することができる。また、流量特性及びレンジアビリティは、バルブ２１の口径（サイズ）に関係なくバルブ２１の型式で共通の固定値であるため、目標送水差圧Psの算出が容易になる。

生成動力算出部６２は、熱源水の送水温度と熱源水を生成するための生成動力との関係を示す生成動力情報を算出する。熱源機１２は、例えば、冷凍サイクル装置のコンプレッサによって圧縮／搬送された冷媒を冷却又は加熱して熱源水と熱交換することにより、熱源水を生成する。熱源水を生成するための生成動力は、生成する熱源水の温度と熱源水の流量によって定められる。例えば、冷房においては、熱源水の温度を低くするには熱源水の顕熱の変化が大きくなるので冷却した冷媒からの熱交換量を増加させるために冷媒の冷却が必要となり、生成動力を増加させる。一方、冷房において、熱源水の温度を高くすると熱源水の顕熱の変化が小さくなり生成動力が減少する。生成動力算出部６２は、熱源機１２において予め用意された熱源水の生成能力に基づき、熱源水の送水温度と熱源水を生成するための生成動力との関係を示す生成動力情報を算出する。送水温度と熱源水を生成するための生成動力との関係は、例えば、横軸を送水温度、縦軸を生成動力とした場合、送水温度と生成動力との関係は、生成する熱源水の顕熱の量の増加に応じて生成動力の増加の割合が大きくなる。

送水動力算出部６３は、送水温度と熱源水を送水するための送水動力との関係を示す送水動力情報を算出する。送水動力算出部６３は、目標送水差圧算出部において算出された最大送水差圧と、熱源水の送水温度を変化させたときに必要となる送水量の変化とに基づき生成動力情報を算出する。

送水動力は、送水差圧と送水量の積によって求めることができる。上述の通り、熱源水から熱交換器２０１において空気に熱交換される熱交換量は、熱交換器２０１の出入口における水温差と熱交換器に供給される熱源水の水量によって決定される。例えば、熱交換量を一定にする制御を行う場合、水温差が大きくなれば熱源水の水量を減少させ、水温差が小さくなれば熱源水の水量を増加させる。したがって、送水温度によって決定される熱交換器２０１における熱源水の送水温度差が小さくなると送水量が増加して、送水動力が増加する。一方、送水温度差が大きくなると送水量が減少し、送水動力が減少する。例えば、横軸を送水温度、縦軸を送水動力とした場合、送水温度と送水動力との関係は、送水する熱源水の温度差の増加に応じて送水動力の減少の割合が大きくなる。送水動力算出部６３の詳細を以下に説明する。

送水動力算出部６３は、水温差算出部６４、送水量算出部６５及び負荷率算出部６６を有する。

水温差算出部６４は、それぞれの熱交換器における熱源水の入口温度と出口温度を取得して、入口温度と出口温度の水温差を算出する。熱交換器における熱源水の入口温度は、センサ１１４から取得することができる。熱交換器における熱源水の出口温度は、センサ１１５から取得することができる。水温差算出部６４は、取得した入口温度と出口温度から水温差を算出する。上述の通り、熱源水の水温差は、流量一定の場合、熱交換器における熱交換量に比例する。一方、水温差は、熱交換量が一定の場合、流量に反比例する。ここで、上記の他にも、往水温度センサ１５と還水温度センサ１７から複数の熱交換器の平均水温差を算出し、熱交換器の水温差としてもよい。

＜水温差−水温差変化量特性を利用した送水量の算出＞
送水量算出部６５は、水温差の変化に対する水温差の変化量で示される熱交換器を含むエアハンの特性を示す特性情報と、熱源水の送水温度の変化量とに基づき、それぞれの熱交換器における熱交換量を一定にしたときのそれぞれの熱交換器に供給される熱源水の流量の変化量を算出し、全ての熱交換器における流量の変化量を合計して送水量の変化量を算出する。

エアハンの特性を示す特性情報は、予め用意されている。特性情報は、例えば、水温差を横軸、水温差の変化量を縦軸にしたグラフで表される情報である。特性情報に基づき、横軸を選択すると、その温度差において、熱源水の温度が１℃変化したときの温度差の変化量を求めることができる。なお、水温差による特性図の具体例は後述する。特性情報は、例えば中央監視装置１０の図示しない記憶部に記憶されて、送水量算出部６５から読出される。

水温差は、熱交換量が一定の場合、流量に反比例する。したがって、水温差を変化させた場合、水温差の変化量が変わると、変化量に比例して流量が変化する。送水量算出部６５は、それぞれの熱交換器における、水温差の変化に対する流量の変化量を合計し、送水量を算出する。

＜負荷率−水温差変化量特性を利用した送水量の算出＞
流量取得部５４は、それぞれの熱交換器に供給される熱源水の流量をセンサ１１６から取得する。熱交換器に供給される熱源水の流量は、バルブ２１の開度によって調節される。

負荷率算出部６６は、流量取得部５４において取得された流量と、水温差算出部６４において算出された水温差に基づき、それぞれの熱交換器の負荷率を算出する。負荷率とは、熱交換器２０１において熱交換可能な最大熱交換量を１００％とした場合の実際の熱交換量である。熱交換器における熱交換量は、水温差と流量の積によって求めることができる。熱交換量は、流量が一定の場合、水温差が大きくなる程大きくなり、水温差が小さくなる程小さくなる。

送水量算出部６５は、負荷率算出部６６において算出された負荷率と、負荷率の変化に対する水温差の変化量で示される熱交換器を含むエアハンドリングユニットの特性を示す特性情報と、熱源水の送水温度の変化量とに基づき、それぞれの熱交換器における熱交換量を一定にしたときの流量の変化量を算出し、全ての熱交換器における流量の変化量を合計して送水量の変化量を算出する。

エアハンの特性を示す特性情報は、予め用意されている。特性情報は、例えば、負荷率を横軸、水温差の変化量を縦軸にしたグラフで表される情報である。特性情報に基づき、横軸を選択すると、その負荷率において、熱源水の温度が１℃変化したときの温度差の変化量を求めることができる。なお、負荷率による特性図の具体例は後述する。特性情報は、例えば中央監視装置１０の図示しない記憶部に記憶されて、送水量算出部６５から読出される。

負荷率は、熱交換量が一定の場合、流量に比例する。したがって、負荷率を変化させた場合、水温差の変化量が変わると、変化量に反比例して流量が変化する。送水量算出部６５は、それぞれの熱交換器における、水温差の変化に対する流量の変化量を合計し、送水量を算出する。

送水温度算出部６７は、生成動力算出部６２において算出された生成動力情報と、送水動力算出部６３において算出された送水動力情報とに基づき、生成動力と送水動力の合計が最小となる送水温度を算出する。冷房において、熱源水の温度が低下すると冷却に要する生成動力は増加し、一方、送水動力は減少する。暖房において、熱源水の温度が上昇すると加熱に要する生成動力は増加し、一方、送水動力は減少する。したがって、生成動力と送水動力を合計した場合、合計値が最小となる送水温度が存在する。送水温度算出部６７は、それぞれの送水温度における合計値を算出することにより、合計値が最小となる送水温度を算出（選択）することができる。

送水温度算出部６７において、水温差が下限値より低い水温を前記送水温度として算出しない。送水温度算出部６７において、水温差の変化に対する水温差の変化量で示される熱交換器を含むエアハンドリングユニットの特性を示す特性情報と、送水温度算出部において算出された送水温度に基づき下限値を算出する。水温差の変化量で示される熱交換器を含むエアハンドリングユニットの特性を示す特性情報において、水温差の下限値は、熱交換器２０１の熱交換能力の限界である。このため、水温差が下限値以下となる送水温度を算出対象から除外する。

また、送水温度算出部６７は、冷房時における外気露点温度より高い水温を送水温度として算出しない、冷房時における外気露点温度より高い水温においては、結露が発生しないため、空気の除湿ができない。なお、送水温度算出部６７は、冷房時における外気露点温度に対して所定の温度以下の送水温度を算出するようにしてもよい。

動力制御部７１は、送水温度算出部６７において算出された送水温度に基づき、熱源水の生成動力と送水動力とを制御する。動力制御部７１は、送水温度制御部７３において、熱源機１２で生成する熱源水の温度を生成動力と送水動力の合計値が最小となる送水温度になるように制御する。送水温度制御部７３は、冷媒を冷却又は加熱するコンプレッサの回転数や圧縮率を変更することにより、熱源水の送水温度を制御する。

また、動力制御部７１は、送水差圧制御部７２において、送水温度における熱源水の送水差圧を制御する。これにより、動力制御部７１は、生成動力と送水動力の合計値を最小にした熱源水の制御をすることが可能となる。

なお、図４においては、中央監視装置１０が有する、送水差圧取得部５１、開度取得部５２、バルブ差圧取得部５３、流量取得部５４、目標送水差圧算出部６１、生成動力算出部６２、送水動力算出部６３、水温差算出部６４、送水量算出部６５、負荷率算出部６６、送水温度算出部６７、動力制御部７１、送水差圧制御部７２及び送水温度制御部７３の各機能がソフトウェアによって実現される場合を説明した。しかし、中央監視装置１０が有する上記１つ以上の機能は、ハードウェアによって実現されるものであっても良い。

また、中央監視装置１０が有する上記各機能は、１つの機能を複数の機能に分割して実施してもよい。また、中央監視装置１０が有する上記各機能は、２つ以上の機能を１つの機能に集約して実施してもよい。

また、中央監視装置１０は、１つの筐体によって実現される装置であっても、ネットワーク等を介して接続された複数の装置から実現されるシステムであってもよい。例えば、中央監視装置１０は、サーバ装置、ノート型ＰＣ、タブレット型ＰＣ、ＰＤＡ、又はスマートフォン等の装置であってもよく、クラウドコンピューティングシステムによって提供されるクラウドサービス等、仮想的な装置であってもよい。

また、中央監視装置１０の上記各機能の１以上の機能を他の装置において実現するようにしてもよい。すなわち、中央監視装置１０は上記全ての機能を有している必要はなく、一部の機能を有するものであってもよい。

また、中央監視装置１０の一部機能または全部機能がＭＣやＧＣに設けられてもよい。例えば、送水差圧取得部５１、開度取得部５２、バルブ差圧取得部５３、流量取得部５４、目標送水差圧算出部６１、生成動力算出部６２、送水動力算出部６３、水温差算出部６４、送水量算出部６５、負荷率算出部６６、送水温度算出部６７、動力制御部７１、送水差圧制御部７２及び送水温度制御部７３等の機能は、ＭＣ１２１とＧＣ１２２に設けられていてもよい。また、中央監視装置１０ではなく、ＭＣ１２１またはＧＣ１２２により、バルブ２１の流量特性を取得し記憶してもよい。また、ＭＣ１２１やＧＣ１２２に備えられている制御機能を用いて熱源制御システムの動作の一部を行ってもよい。これにより、中央監視装置１０の機能を必要以上に拡大することなく、システム全体の動作を良好に行うことができる。

また、本実施形態における熱源水制御装置は中央監視装置１０として説明しているが、ＭＣやＧＣの少なくとも何れか一方を含めて熱源水制御装置としてもよい。すなわち、ＭＣやＧＣを熱源水制御装置として機能させてもよい。

次に、図５を用いて、実施形態の中央監視装置１０のハードウェアの構成を説明する。

図５において、中央監視装置１０は、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０２、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０３、ＨＤＤ１０４、操作部１０５、表示部１０６、及び通信Ｉ／Ｆ（Interface）１０７を有する。

中央監視装置１０には、デスクトップ型ＰＣ、サーバ装置等の汎用のコンピュータを用いることができる。また、中央監視装置１０には、熱源機専用の制御装置、又はＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等の産業用制御機器を用いてもよい。また、中央監視装置１０は、ＭＣ１２１又はＧＣ１２２とハードウェアを共用するものであってもよい。中央監視装置１０は、図４で説明した熱源水制御プログラムを実行する。

ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０２、ＲＯＭ１０３又はＨＤＤ１０４に記憶された作業者育成プログラムを実行することにより、中央監視装置１０の制御を行う。熱源水制御プログラムは、例えば、熱源水制御プログラムを記録した記録媒体、又はネットワークを介してプログラムを提供するサーバ等から取得されて、ＨＤＤ１０４にインストールされ、ＲＡＭ１０２にＣＰＵ１０１から読出し可能に記憶される。

操作部１０５は、中央監視装置１０のオペレータによる操作入力を可能にする、例えば、キーボード、マウス、又はスイッチ等である。表示部１０６は、オペレータに情報を表示する表示機能を有する、例えば、液晶ディスプレイ、又はランプ等である。なお、操作部１０５及び表示部１０６は、操作表示機能を有する、例えばタッチパネル等であってもよい。

通信Ｉ／Ｆ１０７は、無線ＬＡＮ通信、有線ＬＡＮ通信、赤外線通信、近距離無線通信等を介して他の装置との通信を制御する。通信Ｉ／Ｆ１０７は、例えば、ＰＬＣ１２４、ＭＣ１２１、ＧＣ１２２、又はネットワーク９を介したクラウドサーバ９１との通信を制御する。ＰＬＣ１２４は、例えばセンサ１１１〜センサ１１６から取得する圧力の情報等を中継する。クラウドサーバ９１は、例えば、中央監視装置１０の運転状態をモニタし又は記録する。

次に、図６を用いて、実施形態の中央監視装置１０における目標水圧算出動作を説明する。なお、図６から図１０において図示するフローチャートの動作は、図４において説明した中央監視装置１０の各機能による動作であって、ＣＰＵ１０１が熱源水制御プログラムを実行することによって実現することができる。各動作は中央監視装置１０が実行するものとして説明する。

図６において、中央監視装置１０は、目標送水差圧の算出動作を開始するか否かを判断する（ステップＳ１１）。目標送水差圧の算出動作を開始するか否かは、例えば、中央監視装置１０のオペレータによる指示、所定の時間間隔が設定されたタイマから指示等があったか否かで判断される。目標送水差圧の算出動作を開始しないと判断した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、中央監視装置１０は、ステップＳ１１の処理を繰返して算出動作の開始を待機する。

一方、目標送水差圧の算出動作を開始すると判断した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、中央監視装置１０は、初期状態における送水ポンプの運転を開始する（ステップＳ１２）。初期状態における運転とは、例えば、予め設定された、ポンプの稼働台数、ポンプの回転数、バルブの開度等の条件における運転である。

ステップＳ１２の処理を実行した後、中央監視装置１０は、送水差圧を取得する（ステップＳ１３）。送水差圧の取得は、送水差圧取得部５１が、熱源機１２から複数の熱交換器２０１に対して送水される熱源水の送水差圧を差圧計１３から取得することにより実行できる。

ステップＳ１３の処理を実行した後、中央監視装置１０は、開度を取得する（ステップＳ１４）。開度の取得は、開度取得部５２が、それぞれのエアハン２０の熱交換器２０１の熱源水の出口側に設けられたバルブ２１の開度をセンサ１１１から取得することにより実行できる。開度取得部５２は、それぞれの熱交換器に設けられたバルブ２１の中から少なくとも１つのバルブの開度を取得する。

ステップＳ１４の処理を実行した後、中央監視装置１０は、バルブ差圧を取得する（ステップＳ１５）。バルブ差圧の取得は、バルブ差圧取得部５３が、センサ１１２から取得したバルブ２１の入口の圧力とセンサ１１３から取得したバルブ２１の出口の圧力の差から差圧を取得することにより実行できる。

なお、センサ１１２、１１３の故障やセンサそのものを設置していない場合等の要因で、バルブ２１の入口または出口での圧力計測ができない場合は、所定の設定値をバルブ差圧として認識してもよい。この所定の設定値は例えば、データテーブル等であらかじめ定められた値や、バルブ２１の開度と流量計の検知流量に基づいて算出される値でもよい。

ステップＳ１５の処理を実行した後、中央監視装置１０は、目標送水差圧を算出する（ステップＳ１６）。目標送水差圧の算出は、目標送水差圧算出部６１が、送水差圧取得部５１において取得された送水差圧と、開度取得部５２において取得されたバルブ２１の開度とに基づき、目標送水差圧を算出することにより実行できる。

ステップＳ１６の処理を実行した後、中央監視装置１０は、目標送水差圧を記憶する（ステップＳ１７）。目標送水差圧の記憶は、例えば、目標送水差圧算出部６１が、算出した目標送水差圧をＨＤＤ１０４等に記憶することにより実行できる。

ステップＳ１７の処理を実行した後、中央監視装置１０は、目標送水差圧の算出を終了するか否かを判断する（ステップＳ１８）。目標送水差圧の算出を終了するか否かの判断は、例えば、目標送水差圧の算出開始から所定の時間が経過して、算出される数値が安定したときに終了してもよい。目標送水差圧の算出を終了しないと判断した場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、中央監視装置１０は、ステップＳ１３の処理に戻り、目標送水差圧の算出を繰返す。一方、目標送水差圧の算出を終了すると判断した場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、中央監視装置１０は、スローチャートで示した処理を終了する。

次に、図７を用いて、実施形態の中央監視装置１０における送水温度算出動作を説明する。

図７において、中央監視装置１０は、送水温度の算出動作を開始するか否かを判断する（ステップＳ２１）。送水温度の算出動作を開始するか否かは、例えば、中央監視装置１０のオペレータによる指示、所定の時間間隔が設定されたタイマから指示等があったか否かで判断される。送水温度の算出動作を開始しないと判断した場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、中央監視装置１０は、ステップＳ２１の処理を繰返して算出動作の開始を待機する。

一方、送水温度の算出動作を開始すると判断した場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、中央監視装置１０は、生成動力を算出する（ステップＳ２２）。生成動力の算出は、生成動力算出部６２が、熱源水の送水温度と熱源水を生成するための生成動力との関係を示す生成動力情報を算出することにより実行できる。生成動力は、生成する熱源水の温度と熱源水の流量によって定められる。生成動力算出部６２は、熱源機１２において予め用意された熱源水の生成能力に基づき、熱源水の送水温度と熱源水を生成するための生成動力との関係を示す生成動力情報を算出する。

ステップＳ２２の処理を実行した後、中央監視装置１０は、送水動力を算出する（ステップＳ２３）。送水動力の算出は、送水動力算出部６３が、送水温度と熱源水を送水するための送水動力との関係を示す送水動力情報を算出することにより実行できる。送水動力算出部６３は、目標送水差圧算出部において算出された最大送水差圧と、熱源水の送水温度を変化させたときに必要となる送水量の変化とに基づき生成動力情報を算出する。

ステップＳ２３の処理を実行した後、中央監視装置１０は、送水温度を算出する（ステップＳ２４）。送水温度の算出は、送水温度算出部６７が、生成動力算出部６２において算出された生成動力情報と、送水動力算出部６３において算出された送水動力情報とに基づき、生成動力と送水動力の合計が最小となる送水温度を算出することにより実行できる。送水温度算出部６７は、それぞれの送水温度における合計値を算出することにより、合計値が最小となる送水温度を算出（選択）する。

ステップＳ２４の処理を実行した後、中央監視装置１０は、送水温度を記憶する（ステップＳ２５）。送水温度の記憶は、例えば、送水温度算出部６７が、算出した送水温度をＨＤＤ１０４等に記憶することにより実行できる。

ステップＳ２５の処理を実行した後、中央監視装置１０は、送水温度の算出を終了するか否かを判断する（ステップＳ２６）。送水温度の算出を終了するか否かの判断は、例えば、送水温度の算出開始から所定の時間が経過して、算出される数値が安定したときに終了してもよい。送水温度の算出を終了しないと判断した場合（ステップＳ２６：ＮＯ）、中央監視装置１０は、ステップＳ２２の処理に戻り、送水温度の算出を繰返す。一方、送水温度の算出を終了すると判断した場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、中央監視装置１０は、スローチャートで示した処理を終了する。

次に、図８を用いて、実施形態の熱源水制御装置における送水量算出動作の第１の例を説明する。送水量算出動作の第１の例は、上述した、水温差と水温差変化量特性を利用した送水量の算出に係る動作である。

図８において、中央監視装置１０は、送水量の算出動作を開始するか否かを判断する（ステップＳ３１）。送水量の算出動作を開始するか否かは、例えば、中央監視装置１０のオペレータによる指示、所定の時間間隔が設定されたタイマから指示等があったか否かで判断される。送水量の算出動作を開始しないと判断した場合（ステップＳ３１：ＮＯ）、中央監視装置１０は、ステップＳ３１の処理を繰返して算出動作の開始を待機する。

一方、送水量の算出動作を開始すると判断した場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、中央監視装置１０は、水温差を算出する（ステップＳ３２）。水温差の算出は、水温差算出部６４が、それぞれの熱交換器における熱源水の入口温度と出口温度を取得して、センサ１１４から取得した入口温度と、センサ１１５から取得した出口温度の温度差から水温差を算出することにより実行できる。ここで、上記の他にも、 往水温度センサ１５と還水温度センサ１７から複数の熱交換器の平均水温差を算出し、熱交換器の水温差としてもよい。

ステップＳ３２の処理を実行した後、中央監視装置１０は、送水量を算出する（ステップＳ３３）。送水量算出動作の第１の例において、送水量の算出は、送水量算出部６５が、水温差の変化に対する水温差の変化量で示される熱交換器を含むエアハンの特性を示す特性情報と、熱源水の送水温度の変化量とに基づき、それぞれの熱交換器における熱交換量を一定にしたときのそれぞれの熱交換器に供給される熱源水の流量の変化量を算出し、全ての熱交換器における流量の変化量を合計して送水量の変化量を算出することにより実行できる。

ステップＳ３３の処理を実行した後、中央監視装置１０は、送水量を記憶する（ステップＳ３４）。送水量の記憶は、例えば、送水量算出部６５が、算出した送水量をＨＤＤ１０４等に記憶することにより実行できる。

ステップＳ３４の処理を実行した後、中央監視装置１０は、送水量の算出を終了するか否かを判断する（ステップＳ３５）。送水量の算出を終了するか否かの判断は、例えば、送水量の算出開始から所定の時間が経過して、算出される数値が安定したときに終了してもよい。送水量の算出を終了しないと判断した場合（ステップＳ３５：ＮＯ）、中央監視装置１０は、ステップＳ３２の処理に戻り、送水量の算出を繰返す。一方、送水量の算出を終了すると判断した場合（ステップＳ３５：ＹＥＳ）、中央監視装置１０は、スローチャートで示した処理を終了する。

次に、図９を用いて、実施形態の熱源水制御装置における送水量算出動作の第２の例を説明する。送水量算出動作の第２の例は、上述した、負荷率と水温差変化量特性を利用した送水量の算出に係る動作である。なお、送水量算出動作の第２の例において、送水量算出動作の第１の例と同じ処理は、同じステップ番号を付して説明を省略する。

図９において、ステップＳ３２の処理を実行した後、中央監視装置１０は、負荷率を算出する（ステップＳ４１）。負荷率の算出は、負荷率算出部６６が、流量取得部５４において取得された流量と、水温差算出部６４において算出された水温差に基づき、それぞれの熱交換器の負荷率を算出することにより実行できる。

ステップＳ４１の処理を実行した後、中央監視装置１０は、送水量を算出する（ステップＳ４２）。送水量算出動作の第２の例において、送水量の算出は、送水量算出部６５が、負荷率算出部６６において算出された負荷率と、負荷率の変化に対する水温差の変化量で示される熱交換器を含むエアハンドリングユニットの特性を示す特性情報と、熱源水の送水温度の変化量とに基づき、それぞれの熱交換器における熱交換量を一定にしたときの流量の変化量を算出し、全ての熱交換器における流量の変化量を合計して送水量の変化量を算出することにより実行できる。送水量算出部６５は、それぞれの熱交換器における、水温差の変化に対する流量の変化量を合計し、送水量を算出する。

次に、図１０を用いて、実施形態の熱源水制御装置における動力制御動作を説明する。

図１０において、中央監視装置１０は、動力制御の動作を開始するか否かを判断する（ステップＳ５１）。動力制御とは、動力が最小になるように熱源水を生成して送水するための制御である。動力制御の動作を開始するか否かは、例えば、中央監視装置１０のオペレータによる指示、所定の時間間隔が設定されたタイマから指示等があったか否かで判断される。動力制御の動作を開始しないと判断した場合（ステップＳ５１：ＮＯ）、中央監視装置１０は、ステップＳ５１の処理を繰返して算出動作の開始を待機する。

一方、動力制御の動作を開始すると判断した場合（ステップＳ５１：ＹＥＳ）、中央監視装置１０は、送水温度を取得する（ステップＳ５２）。送水温度の取得は、ステップＳ２５の処理で記憶された送水温度を取得することにより実行することができる。

ステップＳ５２の処理を実行した後、中央監視装置１０は、送水量を取得する（ステップＳ５３）。送水量の取得は、ステップＳ３４の処理で記憶された送水量を取得することにより実行することができる。

ステップＳ５３の処理を実行した後、中央監視装置１０は、送水差圧を取得する（ステップＳ５４）。送水差圧の取得は、ステップＳ１７の処理で記憶された送水差圧を取得することにより実行することができる。

ステップＳ５４の処理を実行した後、中央監視装置１０は、ステップＳ５２〜ステップＳ５４において取得した、送水温度、送水量、送水差圧の指示値を出力する。

中央監視装置１０は、ＧＣ１２２に対して、送水温度の指示値を出力する。ＧＣ１２２は、中央監視装置１０から指示された熱源水の送水温度の指示値に基づき、往水温度センサ１５において測定される水温が指示値になるようにモジュール１２０を制御する。なお、中央監視装置１０は、ＧＣ１２２に対してさらに送水量の指示値を出力するようにしてもよい。送水温度と送水量の積がモジュール１２０における熱源水生成の負荷となる。

また、中央監視装置１０は、ＭＣ１２１に対して、送水差圧の指示値を出力する。ＭＣ１２１は、中央監視装置１０から指示された熱源水の送水差圧の指示値に基づき、差圧計１３において測定される差圧が指示値になるように一次側ポンプ１２３を制御する。ＭＣ１２１は、例えば、一次側ポンプ１２３の回転数、バイパス弁１４の開度を制御する。なお、中央監視装置１０は、ＭＣ１２１に対してさらに送水量の指示値を出力するようにしてもよい。ＭＣ１２１は、例えば、送水量の指示値に合せて稼働する一次側ポンプ１２３（モジュール１２０）の台数を制御する。

ステップＳ５５の処理を実行した後、中央監視装置１０は、動力制御の動作を終了するか否かを判断する（ステップＳ５６）。動力制御の動作を終了するか否かの判断は、例えば、熱源水の送水を終了するときに中央監視装置１０のオペレータの操作が行われたか否かで判断する。動力制御の動作は、例えば、動力制御をしない、従来の熱源機１２の運転に切替えるときに終了してもよい。なお、本実施形態では、送水温度、送水量、及び送水差圧の全てを制御する場合を示したが、中央監視装置１０は、例えば、送水差圧の指示値のみを出力するようにしてもよい。この場合、熱源水の送水温度は一定値で運転される。

動力制御の動作を終了しないと判断した場合（ステップＳ５６：ＮＯ）、中央監視装置１０は、ステップＳ５２の処理に戻り、動力制御の動作を繰返す。一方、動力制御の動作を終了すると判断した場合（ステップＳ５６：ＹＥＳ）、中央監視装置１０は、スローチャートで示した処理を終了する。

次に、図１１を用いて、実施形態のエアハンの第１の特性情報を説明する。エアハンの第１の特性情報は、上述の、エアハンにおける水温差と水温差変化量特性情報である。

図１１Ａは、エアハンが、外調機以外の場合であって、冷房時におけるＣＡＶの特性情報である。横軸は、熱源水のエアハンの出入口の温度差（水温差）である。縦軸は、熱源水のエアハンの出入口の温度差（水温差）の変化量である。水温差は、熱交換量に比例する。すなわち、図１１Ａは、熱交換量に対する、熱源水の温度を１℃変化させたときの熱交換量の変化量を示している。水温差の変化量は、水温差が小さくなるにつれて大きくなり、水温差が一定値以下においては、変化量が変わらなくなる。図１１Ａにおいては、水温差が約１１℃以下で変化量が一定値となることを示している。すなわち、水温差が約１１℃以下の場合、熱源水の温度を変更しても熱交換による温度差の変化量が同じとなるため、熱交換器の性能の限界となる。冷房時におけるＣＡＶにおいて熱源水の送水水温を算出する場合、温度差が１１℃以下にならないようにする。

図１１Ｂは、エアハンが、外調機以外の場合であって、冷房時におけるＶＡＶの特性情報である。また、図１１Ｃは、エアハンが、外調機の場合の冷房時における特性情報である。なお、図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１１Ｃにおいては、冷房時におけるエアハンの特性情報を示したが、暖房時においても同様の特性情報が用意されている。

次に、図１２を用いて、実施形態のエアハンの第２の特性情報を説明する。エアハンの第２の特性情報は、上述の、エアハンにおける負荷率と水温差変化量特性情報である。

図１２Ａは、エアハンが、外調機以外の場合であって、冷房時におけるＣＡＶの特性情報である。横軸は、エアハンの負荷率である。縦軸は、熱源水のエアハンの出入口の温度差（水温差）の変化量である。負荷率は、負荷率算出部６６によって算出される。すなわち、負荷率は、水温差と流量によって算出される０（１％）〜１（１００％）の数値である。熱源水の温度を１℃変化させたときの熱交換量の変化量は、負荷率に応じて増加する。換言すれば、熱源水の温度を１℃変化させたときの水温差の変化量は、負荷率に応じて増加する。

図１２Ｂは、エアハンが、外調機以外の場合であって、冷房時におけるＶＡＶの特性情報である。また、図１２Ｃは、エアハンが、外調機の場合の冷房時における特性情報である。なお、図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃにおいては、冷房時におけるエアハンの特性情報を示したが、暖房時においても同様の特性情報が用意されている。

以上のように、本実施形態は、熱源水制御方法は、熱源水制御装置が、熱源機から複数の利用側熱負荷に対して送水される熱源水の送水差圧を取得する送水差圧取得ステップと、それぞれの利用側熱負荷に設けられ、利用側熱負荷に供給される熱源水の供給量を調節するバルブの中から少なくとも１つのバルブの開度を取得する開度取得ステップと、バルブの入口と出口の差圧を取得するバルブ差圧取得ステップと、送水差圧取得ステップにおいて取得された送水差圧と、開度取得ステップにおいて取得された開度とに基づき、開度を目標値にするための送水差圧の目標値である目標送水差圧を算出する目標送水差圧算出ステップと、目標送水差圧算出ステップにおいて算出された目標送水差圧の中で最大値となる最大送水差圧に基づき、送水差圧を制御する送水差圧制御ステップとを実行する。これにより、熱源水を生成して送水するときの動力を削減することができる。

また、本実施形態における熱源水制御方法は、熱源水制御装置が、目標送水差圧算出ステップにおいて、バルブのレンジアビリティとバルブの流量特性とにさらに基づき、目標送水差圧を算出する。これにより、バルブの口径（サイズ）に関係ないバルブの型式で共通の固定値を用いることができるので、目標送水差圧の算出が容易になる。

また、本実施形態における熱源水制御方法は、熱源水制御装置が、熱源水の送水温度と熱源水を生成するための生成動力との関係を示す生成動力情報を算出する生成動力算出ステップと、送水温度と熱源水を送水するための送水動力との関係を示す送水動力情報を算出する送水動力算出ステップと、生成動力算出ステップにおいて算出された生成動力情報と、送水動力算出ステップにおいて算出された送水動力情報とに基づき、生成動力と送水動力の合計が最小となる送水温度を算出する送水温度算出ステップと、送水温度算出ステップにおいて算出された送水温度に基づき、熱源水の生成動力と送水動力とを制御する、動力制御ステップとをさらに実行する。これにより、熱源水の生成動力と送水動力を低減させることができる。

また、本実施形態における熱源水制御方法は、熱源水制御装置が、送水動力算出ステップにおいて、最大送水差圧と、熱源水の送水温度を変化させたときに必要となる送水量の変化とに基づき生成動力情報を算出する。これにより、生成動力情報を算出することができる。

また、本実施形態における熱源水制御方法は、熱源水制御装置が、送水動力算出ステップにおいて、それぞれの利用側熱負荷における熱源水の入口温度と出口温度を取得して、入口温度と出口温度の水温差を算出する水温差算出ステップと、水温差の変化に対する水温差の変化量で示される利用側熱負荷を含むエアハンドリングユニットの特性を示す特性情報と、熱源水の送水温度の変化量とに基づき、それぞれの利用側熱負荷における熱交換量を一定にしたときのそれぞれの利用側熱負荷に供給される熱源水の流量の変化量を算出し、全ての利用側熱負荷における流量の変化量を合計して送水量の変化量を算出する、送水量算出ステップをさらに実行する。これにより、送水量を算出することができる。

また、本実施形態における熱源水制御方法は、熱源水制御装置が、送水動力算出ステップにおいて、それぞれの利用側熱負荷における熱源水の入口温度と出口温度を取得して、入口温度と出口温度の水温差を算出する水温差算出ステップと、それぞれの利用側熱負荷に供給される熱源水の流量を取得する流量取得ステップと、流量取得ステップにおいて取得された流量と、水温差算出ステップにおいて算出された水温差に基づき、それぞれの利用側熱負荷の負荷率を算出する負荷率算出ステップと、負荷率算出ステップにおいて算出された負荷率と、負荷率の変化に対する水温差の変化量で示される利用側熱負荷を含むエアハンドリングユニットの特性を示す特性情報と、熱源水の送水温度の変化量とに基づき、それぞれの利用側熱負荷における熱交換量を一定にしたときの流量の変化量を算出し、全ての利用側熱負荷における流量の変化量を合計して送水量の変化量を算出する、送水量算出ステップをさらに実行する。これにより、送水量を算出することができる。

また、本実施形態における熱源水制御方法は、熱源水制御装置が、送水温度算出ステップにおいて、水温差が下限値より低い水温を送水温度として算出しない。これにより、利用側熱負荷の能力を超えた送水温度を算出しないようにすることができる。

また、本実施形態における熱源水制御方法は、熱源水制御装置が、送水温度算出ステップにおいて、水温差の変化に対する水温差の変化量で示される利用側熱負荷を含むエアハンドリングユニットの特性を示す特性情報と、送水温度算出ステップにおいて算出された送水温度に基づき下限値を算出する。これにより、利用側熱負荷の能力を超えた送水温度を算出しないようにすることができる。

また、本実施形態における熱源水制御方法は、熱源水制御装置が、送水温度算出ステップにおいて、冷房時における外気露点温度より高い水温を送水温度として算出しない。これにより、除湿ができない送水温度を算出しないようにすることができる。

また、本実施形態における熱源水制御方法は、熱源水制御装置が、送水温度算出ステップにおいて、水温差の変化に対する水温差の変化量で示される利用側熱負荷を含むエアハンドリングユニットの特性を示す特性情報と、送水温度算出ステップにおいて算出された送水温度に基づき下限値を算出する。これにより、送水温度を安定させて動力を低減させることができる。

また、本実施形態における熱源水制御方法は、熱源水制御装置が、開度取得ステップにおいて、利用側熱負荷における熱源水の入口温度と出口温度の水温差と、利用側熱負荷における熱交換量に基づき調節される開度を取得する。これにより、送水温度を安定させて動力を低減させることができる。

また、本実施形態は、熱源水制御装置は、上述した熱源水制御方法により熱源水の送水又は生成を制御する。これにより、熱源水を生成して送水するときの動力を削減することができる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、熱源水制御方法は、熱源水制御装置が、送水差圧取得ステップと、開度取得ステップと、バルブ差圧取得ステップと、目標送水差圧算出ステップと、送水差圧制御ステップとを実行することにより、熱源水を生成して送水するときの動力を削減することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。

例えば、上記実施形態では、熱源機の一次側ポンプにより熱源水を搬送し、バイパス流路に設けられたバイパス弁による流量調節を行う熱源水制御システムについて説明したが、この形態に限らない。例えば、バイパス配管にバイパス弁を有さず、ヘッダ等に設けられた二次側ポンプとでシステム流量を調節する熱源水制御システムであってもよい。

これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims (9)

1. 熱源水制御装置が、
   熱源機から複数の利用側熱負荷に対して送水される熱源水の送水差圧を取得する送水差圧取得ステップと、
   それぞれの利用側熱負荷に設けられ、前記利用側熱負荷に供給される前記熱源水の供給量を調節するバルブの中から少なくとも１つのバルブの開度を取得する開度取得ステップと、
   前記バルブの入口と出口の差圧を取得するバルブ差圧取得ステップと、
   前記送水差圧取得ステップにおいて取得された前記送水差圧と、前記開度取得ステップにおいて取得された前記開度とに基づき、前記開度を目標値にするための前記送水差圧の目標値である目標送水差圧を算出する目標送水差圧算出ステップと、
   前記目標送水差圧算出ステップにおいて算出された前記目標送水差圧の中で最大値となる最大送水差圧に基づき、前記送水差圧を制御する送水差圧制御ステップと、
   前記熱源水の送水温度と前記熱源水を生成するための生成動力との関係を示す生成動力情報を算出する生成動力算出ステップと、
   前記送水温度と前記熱源水を送水するための送水動力との関係を示す送水動力情報を算出する送水動力算出ステップと、
   前記生成動力算出ステップにおいて算出された生成動力情報と、前記送水動力算出ステップにおいて算出された送水動力情報とに基づき、前記生成動力と前記送水動力の合計が最小となる前記送水温度を算出する送水温度算出ステップと、
   前記送水温度算出ステップにおいて算出された前記送水温度に基づき、前記熱源水の生成動力と送水動力とを制御する、動力制御ステップと、
   を実行し、
   前記送水動力算出ステップにおいては、前記最大送水差圧と、前記熱源水の送水温度を変化させたときに必要となる送水量の変化とに基づき前記生成動力情報を算出し、
   前記送水動力算出ステップにおいては、
   それぞれの前記利用側熱負荷における前記熱源水の入口温度と出口温度を取得して、前記入口温度と前記出口温度の水温差を算出する水温差算出ステップと、
   それぞれの前記利用側熱負荷に供給される前記熱源水の流量を取得する流量取得ステップと、
   前記流量取得ステップにおいて取得された前記流量と、前記水温差算出ステップにおいて算出された前記水温差に基づき、それぞれの前記利用側熱負荷の負荷率を算出する負荷率算出ステップと、
   前記負荷率算出ステップにおいて算出された前記負荷率と、負荷率の変化に対する前記水温差の変化量で示される前記利用側熱負荷を含む利用側機器の特性を示す特性情報と、前記熱源水の送水温度の変化量とに基づき、それぞれの前記利用側熱負荷における熱交換量を一定にしたときの前記流量の変化量を算出し、全ての前記利用側熱負荷における前記流量の変化量を合計して前記送水量の変化量を算出する、送水量算出ステップをさらに実行する、
   熱源水制御方法。
2. 前記熱源水制御装置が、
   前記目標送水差圧算出ステップにおいて、前記バルブのレンジアビリティと前記バルブの流量特性とにさらに基づき、前記目標送水差圧を算出する、請求項１に記載の熱源水制御方法。
3. 前記熱源水制御装置が、前記送水動力算出ステップにおいて、
   それぞれの前記利用側熱負荷における前記熱源水の入口温度と出口温度を取得して、前記入口温度と前記出口温度の水温差を算出する水温差算出ステップと、
   前記水温差の変化に対する前記水温差の変化量で示される前記利用側熱負荷を含む利用側機器の特性を示す特性情報と、前記熱源水の送水温度の変化量とに基づき、それぞれの前記利用側熱負荷における熱交換量を一定にしたときのそれぞれの前記利用側熱負荷に供給される前記熱源水の流量の変化量を算出し、全ての前記利用側熱負荷における前記流量の変化量を合計して前記送水量の変化量を算出する、送水量算出ステップをさらに実行する、請求項１に記載の熱源水制御方法。
4. 前記熱源水制御装置が、
   前記送水温度算出ステップにおいて、前記水温差が下限値より低い水温を前記送水温度として算出しない、請求項３に記載の熱源水制御方法。
5. 前記熱源水制御装置が、
   前記送水温度算出ステップにおいて、
   前記水温差の変化に対する前記水温差の変化量で示される前記利用側機器の特性を示す特性情報と、前記送水温度算出ステップにおいて算出された送水温度に基づき前記下限値を算出する、請求項４に記載の熱源水制御方法。
6. 前記熱源水制御装置が、
   前記送水温度算出ステップにおいて、冷房時における外気露点温度より高い水温を前記送水温度として算出しない、請求項３から５のいずれか一項に記載の熱源水制御方法。
7. 前記熱源水制御装置が、
   前記開度取得ステップにおいて、前記利用側熱負荷で熱交換されて室内機に送風される空気の送風温度に基づき調節される前記開度を取得する、請求項１から６のいずれか一項に記載の熱源水制御方法。
8. 前記熱源水制御装置が、
   前記開度取得ステップにおいて、前記利用側熱負荷における前記熱源水の入口温度と出口温度の水温差と、前記利用側熱負荷における熱交換量に基づき調節される前記開度を取得する、請求項１から７のいずれか一項に記載の熱源水制御方法。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の熱源水制御方法により前記熱源水の送水又は生成を制御する、熱源水制御装置。

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