JP7093649B2 - 熱源システム及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、空調設備の熱源装置における熱負荷や熱媒の流量を制御するシステム及びその制御方法に関する。

図７は空調設備における一般的な二次ポンプ方式の熱源システムの概略を示しており、ここでは冷房に係る構成を表示している。図７中、熱源機１の配置された下側が冷熱の供給側である一次側（熱源一次側）、空調機２の配置された上側が冷熱の消費側である二次側（空調二次側）に相当し、一次側と二次側との間で熱媒Ｗが循環するようになっている。こうした空調設備で冷房を行う場合、熱媒Ｗとしては例えば冷水が用いられる。

一次側には熱媒（冷水）Ｗに熱（この場合、冷熱）を供給する複数の熱源機１が備えられる一方、二次側には冷水Ｗから熱（冷熱）を受け取って空調空気を作り出す複数の空調機２が備えられており、熱源機１と空調機２との間は熱媒流路３により密閉された環状に接続され、該熱媒流路３内を冷水Ｗが循環する。熱媒流路３における一次側の熱源機１と二次側の空調機２の間には、それぞれ往ヘッダ４と還ヘッダ５が設けられており、往ヘッダ４は熱源機１の出口側から空調機２の入口側までの間、還ヘッダ５は空調機２の出口側から熱源機１の入口側までの間にそれぞれ配置されている。言い換えれば、熱媒流路３の周辺に各種機器を配置して構成される熱源システムのうち、往ヘッダ４と還ヘッダ５を挟んで熱源機１側が一次側、空調機２側が二次側である。そして、冷水Ｗは、熱源機１から往ヘッダ４を経て空調機２に送られ、該空調機２から還ヘッダ５を経て熱源機１に還流するようになっている。

往ヘッダ４と還ヘッダ５はそれぞれ一次ヘッダ４ａ，５ａと二次ヘッダ４ｂ，５ｂにより構成されており、一次ヘッダ４ａ，５ａと二次ヘッダ４ｂ，５ｂは、それぞれ連通路４ｃ，５ｃにより連絡されている。

各熱源機１の上流側の位置、及び各空調機２の上流側の位置には、それぞれ一次ポンプ６、二次ポンプ７が設置される。一次ポンプ６は熱媒流路３における各熱源機１の上流側の位置に設置され、二次ポンプ７は往ヘッダ４を構成する一次ヘッダ４ａと二次ヘッダ４ｂの間の連通路４ｃに設置される。一次ポンプ６は一次側、二次ポンプ７は二次側における冷水Ｗの流通を駆動し、これらの働きにより、熱媒流路３において冷水Ｗが循環する。一次ポンプ６から送り出されて熱源機１で冷却された冷水Ｗは、往ヘッダ４の一次ヘッダ４ａに流れ込み、連通路４ｃに備えられた二次ポンプ７により二次ヘッダ４ｂから各空調機２の備えられた各熱媒流路３に送り込まれる。さらに、空調機２から下流の熱媒流路３へ流れる冷水Ｗは、還ヘッダ５の二次ヘッダ５ｂに流れ込み、連通路５ｃから一次ヘッダ５ａを介して一次ポンプ６の備えられた各熱媒流路３に分配され、熱源機１に還流する。

ここで、往ヘッダ４の一次ヘッダ４ａと還ヘッダ５の一次ヘッダ５ａとの間はバイパス流路８により連通され、互いに熱媒流路３を介さずに冷水Ｗが流通できるようになっている。ここに示した例では、バイパス流路８により、往ヘッダ４の一次ヘッダ４ａと還ヘッダ５の一次ヘッダ５ａとが接続されている。そして、一次ポンプ６における合計流量と、二次ポンプ７における合計流量が食い違う場合には、往ヘッダ４の一次ヘッダ４ａと、還ヘッダ５の一次ヘッダ５ａとの間で冷水Ｗが融通し、一次側と二次側における冷水Ｗの流量の差を吸収するようになっている。

熱源機１は、例えば冷凍機であり、その場合、各熱源機１には冷熱を供給するための冷却塔や冷却水配管、冷却水ポンプ等が接続されるが、ここでは図示を省略している。空調機２は、例えば冷水Ｗの流通する図示しないコイルを備えており、該コイルにおいて空気と冷水Ｗを熱交換させ、作り出した空調空気を対象空間へ送り出すようになっている。

熱媒流路３や連通路４ｃ、バイパス流路８の各所には、冷水Ｗの流量を検出する流量計９や、冷水Ｗの温度を検出する温度計１０が備えられている。流量計９、温度計１０の検出値は、それぞれ流量信号９ａ、温度信号１０ａとして制御装置１１に入力される。こうして、各熱源機１別、各空調機２の系統別に、各所（各熱源機１や各空調機２の入口側や出口側、あるいは図示しないその他の位置）における冷水Ｗの温度や流量が制御装置１１にて把握される。

制御装置１１は、熱源機１や空調機２、一次ポンプ６や二次ポンプ７といった装置により構成される熱源システム全体を監視し、制御を行う装置である。制御装置１１は、流量計９や温度計１０等から入力される流量信号９ａ、温度信号１０ａにより、各所における冷水Ｗの流通量や温度を計測するほか、各熱源機１における生成熱量や各空調機２における負荷熱量の算出、各熱源機１や各空調機２、各一次ポンプ６、各二次ポンプ７のオンオフの監視や制御、各一次ポンプ６、二次ポンプ７における冷水Ｗの流量の制御等を行う。各一次ポンプ６、二次ポンプ７はそれぞれインバータを備えており、該インバータにより変流量制御を行うことができるようになっている。熱源機１のオンオフ、一次ポンプ６や二次ポンプ７のインバータの周波数による変流量制御は、制御装置１１から各装置へ出力される制御信号１ａ，６ａ，７ａにより行われる。また、制御装置１１は、図示しない冷却塔や、該冷却塔から各熱源機１に冷媒を送り込む冷却水ポンプ等、図７には図示していない装置や流路等の監視や制御をも行っている。また、各空調機２や各二次ポンプ７、図示しない冷却塔の運転は、図示しない操作装置からの入力により操作される。

制御装置１１には、熱源システムを構成する各装置の運転状況や、各所における冷水Ｗの流量や温度等を表示する表示部１２が備えられる。また、制御装置１１には、熱源システムに対し各種の設定値や操作指令を外部から入力するための操作部１３が設けられ、該操作部１３から入力される設定値や操作指令に基づき、熱源システムを構成する各装置が稼働するようになっている。尚、表示部１２と操作部１３は、例えばタッチパネルのように一体に構成しても良い。

そして、二次側における冷水Ｗの温度や流量等の運転状況に合わせ、熱源機１の稼働台数や、各一次ポンプ６における流量（尚、ここに示した例の場合、各一次ポンプ６のオンオフは、下流の熱源機１のオンオフと連動する）、各熱源機１における冷水Ｗの温度等、各装置の稼働状況が調整され、空調機２から適当な量や温度の空調空気が対象空間へ供給されるようになっている。

また、還ヘッダ５の一次ヘッダ５ａと二次ヘッダ５ｂを繋ぐ連絡流路５ｃには、補助冷却ライン１４が接続されている。補助冷却ライン１４は、空調機２から還ヘッダ５へ還流する冷水Ｗを補助冷却部１５へ導く流路である。補助冷却部１５は、空調機２の下流を流れる冷水Ｗに対し、フリークーリングを利用した補助的な冷却（予冷）を行うようになっており、図示しない熱交換器や冷却塔を備えている。補助冷却ライン１４における補助冷却部１５より上流側の位置には、冷水Ｗを補助冷却部１５へ導く補助冷却ポンプ１６が設置されている。また、補助冷却ライン１４における補助冷却部１５より上流側の位置に流量計９が、補助冷却部１５の前後に１０が、それぞれ設けられている。予冷を実行する場合には、二次ヘッダ５ｂに還流した冷水Ｗを連絡流路５ｃから補助冷却ライン１４へ導き、補助冷却部１５で冷却してから連絡流路５ｃへ戻し、一次ヘッダ５ａから一次側の各熱媒流路３に分配することができる。

この種の熱源システムに関連する先行技術文献としては、例えば、下記の特許文献１等がある。

特開２０１６－１９４３８６号公報

上述の如き熱源システムにおいて、空調機２における負荷熱量は、二次側における冷水Ｗの合計流量（Ｖ_２とする）と、二次側における冷水Ｗの往還温度差（往き（空調機２の上流側）と還り（空調機２の下流側）の温度差。ΔＴ_２とする）により決まる。すなわち、冷水Ｗの流量Ｖ_２と、温度差ΔＴ_２とを掛け合わせた積Ｖ_２×ΔＴ_２に所定の物理定数（熱媒である冷水Ｗの比重や比熱）を乗じた値が、空調機２において消費される熱量（すなわち、負荷熱量）に相当する（以下、これを負荷熱量Ｈ_２とする）。

ここで、対象空間における空調性能と省エネルギーを両立させるためには、温度差ΔＴ_２が一定に保たれることが望ましい。しかしながら、空調設備の運転状況によっては、必ずしも温度差ΔＴ_２を設計値に保つことができない場合がある。図８は実際の空調設備において、ある一年間における各測定日時にて実測された二次側の負荷熱量Ｈ_２と、温度差ΔＴ_２との関係の一例を示している。図８からは、空調機２に要求される負荷熱量Ｈ_２が小さいほど、温度差ΔＴ_２は小さくなる傾向が読み取れる。すなわち、冷房を行う場合、負荷の高い夏季には温度差ΔＴ_２が保たれやすいが、夏季以外には温度差ΔＴ_２が小さくなる傾向がある。

上述の如く、二次側における負荷熱量Ｈ_２は温度差ΔＴ_２と流量Ｖ_２の積により決まる。仮に、二次側における冷水Ｗの流量Ｖ_２を一定とした場合、温度差ΔＴ_２が小さくなれば二次側の負荷熱量Ｈ_２はその分だけ小さくなる。また、二次側における負荷熱量Ｈ_２がある値となるには、温度差ΔＴ_２が小さければその分だけ二次側における流量Ｖ_２が大きくなくてはならない。そして、二次側の流量Ｖ_２が大きい場合、一次側における冷水Ｗの合計流量（Ｖ_１とする）を二次側の流量Ｖ_２に合わせて大きくすると、熱源機１から送り出される冷水Ｗは、熱源機１の出口での温度で二次側へ流れることになるため、空調機２における吹出温度は快適な温度に保たれるが、一次ポンプ６の出力が大きくなり、消費電力が嵩んでしまう。一方、二次側の流量Ｖ_２よりも一次側の流量Ｖ_１が小さいと、一次ポンプ６の消費電力は抑えられるものの、流量Ｖ_１に対して流量Ｖ_２が超過するので、余剰分の冷水Ｗが還ヘッダ５からバイパス流路８を通して往ヘッダ４へ流れることになる。つまり、空調機２を通って温められた冷水Ｗの一部が熱源機１を通過することなく、往ヘッダ４から空調機２へ向かう冷水Ｗに合流し、その結果、空調機２に供給される冷水Ｗの温度が上がり、空調機２における空調空気の吹出温度が高くなって快適性が損なわれる可能性がある。また、二次側において空調機２に供給される冷水Ｗの温度が一定以上に高くなると、熱源機１の稼働台数を増やす制御が行われる場合もあり、結果的に消費電力が増大する虞もある。

このように、上述の如き熱源システムにおいては、温度差ΔＴ_２が設計値よりも小さい条件下において、空調性能と省エネルギー性を両立させることが難しい場合があった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、空調性能と省エネルギー性を少なくとも部分的に両立し得る熱源システム及びその制御方法を提供しようとするものである。

本発明は、熱媒に熱を供給する熱源機と、
熱媒から熱を受け取って空調空気を作り出す空調機と、
前記熱源機と前記空調機との間で熱媒を循環させる熱媒流路と、
該熱媒流路における前記熱源機の出口側から前記空調機の入口側までの間の位置に設置される往ヘッダと、
前記熱媒流路における前記空調機の出口側から前記熱源機の入口側までの間の位置に設置される還ヘッダと、
前記往ヘッダと前記還ヘッダとを連通し、熱媒を流通させるバイパス流路と、
前記熱媒流路の前記往ヘッダと前記還ヘッダを挟んで前記熱源機側を一次側、前記空調機側を二次側とした場合に、一次側における熱媒の流通を駆動する一次ポンプと、
二次側における熱媒の流通を駆動する二次ポンプとを備え、
一次側における熱媒の流量は、二次側における熱媒の流量を反映する値と、二次側における負荷熱量を反映する値とを変数として決定され、
且つ一次側における熱媒の流量に対する二次側における熱媒の流量または二次側における負荷熱量の寄与度は可変に設定されること
を特徴とする熱源システムにかかるものである。

本発明の熱源システムにおいて、一次側における熱媒の流量に対する二次側における熱媒の流量または二次側における負荷熱量の寄与度は、任意の調整係数の設定値により決定されることが好ましい。

本発明の熱源システムを実施するにあたり、一次側における熱媒の流量は、以下の数式により決定することができる。
Ｘ_Ｖ１＝（ｋ／１００）×Ｘ_Ｖ２＋｛（１００－ｋ）／１００｝×Ｘ_Ｈ２
ただし、
Ｘ_Ｖ１：一次熱媒流量比率（一次側における熱媒の流量の相対値）
Ｘ_Ｖ２：二次熱媒流量比率（二次側における熱媒の流量の相対値）
Ｘ_Ｈ２：二次熱媒熱量比率（二次側における負荷熱量の相対値）
ｋ：調整係数（０以上１００以下の任意の値）

また、本発明は、熱媒に熱を供給する熱源機と、
熱媒から熱を受け取って空調空気を作り出す空調機と、
前記熱源機と前記空調機との間で熱媒を循環させる熱媒流路と、
該熱媒流路における前記熱源機の出口側から前記空調機の入口側までの間の位置に設置される往ヘッダと、
前記熱媒流路における前記空調機の出口側から前記熱源機の入口側までの間の位置に設置される還ヘッダと、
前記往ヘッダと前記還ヘッダとを連通し、熱媒を流通させるバイパス流路と、
前記熱媒流路の前記往ヘッダと前記還ヘッダを挟んで前記熱源機側を一次側、前記空調機側を二次側とした場合に、一次側における熱媒の流通を駆動する一次ポンプと、
二次側における熱媒の流通を駆動する二次ポンプと
を備えた熱源システムの制御方法であって、
一次側における熱媒の流量は、二次側における熱媒の流量を反映する値と、二次側における負荷熱量を反映する値とを変数として決定し、且つ一次側における熱媒の流量に対する二次側における熱媒の流量または二次側における負荷熱量の寄与度は可変に設定すること
を特徴とする熱源システムの制御方法にかかるものである。

本発明の熱源システム及びその制御方法によれば、空調性能と省エネルギー性を少なくとも部分的に両立し得るという優れた効果を奏し得る。

本発明を適用した熱源システムにおいて、二次側における熱媒の温度差が設計値と一致している場合の熱媒の循環の様子の一例を示す概念図である。 本発明を適用した熱源システムにおいて、二次側における熱媒の温度差が設計値より小さい場合の熱媒の循環の様子の一例を示す概念図であり、（ａ）は調整係数を０に設定した場合、（ｂ）は調整係数を１００に設定した場合、（ｃ）は調整係数を０と１００の間の値に設定した場合をそれぞれ示している。（ｄ）は、（ａ）～（ｃ）に示す各運転状態における省エネルギー性能及び快適性能を評価する表である。 本発明を適用した熱源システムにおいて、二次側における熱媒の温度差が設計値より大きい場合の熱媒の循環の様子の一例を示す概念図であり、（ａ）は調整係数を０に設定した場合、（ｂ）は調整係数を１００に設定した場合、（ｃ）は調整係数を０と１００の間の値に設定した場合をそれぞれ示している。（ｄ）は、（ａ）～（ｃ）に示す各運転状態における省エネルギー性能及び快適性能を評価する表である。 熱媒の流量や温度差と熱量との関係を表すグラフであり、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ（ａ）の一部を拡大して示している。 本発明の熱源システムの制御方法の一例を説明するフローチャートである。 本発明を適用した熱源システムにおいて、表示部に表示される操作画面の一例を示す図である。 空調設備における熱源システムのシステム構成の一例を示す概念図である。 空調設備の熱源システムにおいて、ある一年間における各測定日時にて実測された空調機の負荷熱量と、二次側における熱媒の往還温度差との関係の一例を示すグラフである。

（Ｉ）システム構成

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。本実施例の熱源システムは、熱源機１や空調機２、熱媒流路３、往ヘッダ４、還ヘッダ５、一次ポンプ６、二次ポンプ７、バイパス流路８、流量計９、温度計１０、制御装置１１といった構成については上に従来例として説明した図７の熱源システムと同様であるため、以下では必要に応じて図７をも参照しながら説明することとする。

尚、図７では熱源機１を４台図示し、空調機２の系統を３個のブロックとして図示しているが、これはあくまで模式的な一例である。実際の空調設備においては、空調機２の系統数や各系統における台数は空調対象とする空間の大きさや形状等によって変動し得、また、熱源機１の台数も要求される生成熱量等の性能によって変動し得る。一次ポンプ６や二次ポンプ７の台数、熱媒流路３の流路構成、往ヘッダ４や還ヘッダ５、制御装置１１等の構成についても、実施する際の各種の条件によって適宜変更し得る。例えば、ここでは一次ポンプ６と二次ポンプ７の全台にインバータが装備されている場合を例示したが、一次ポンプ６や二次ポンプ７は一次側または二次側における流量を好適に操作し得るようになっていれば良く、それぞれ複数台が設置された一次ポンプ６、二次ポンプ７のうち、一部のみ変流量が可能に構成されていても良い。また、制御装置１１は１個のブロックとして図示しているが、実際の構成はこれに限定されず、一次側の制御を行う制御装置と、二次側の制御を行う制御装置に分けて設置しても良い。あるいは、表示部１２、操作部１３にあたる装置を遠方に設置し、制御装置１１との通信によりシステムを操作するようにしても良い。

また、ここでは熱源システムに関して冷房に係る構成のみを例示したが、冬季等に同じ熱源システムの空調機２において対象空間の暖房をも行う場合には、二次側に温熱を供給するための別の熱源機を一次側に設置し、該熱源機にて温めた熱媒Ｗを往ヘッダ４から空調機２へ送り込むようにすれば良い。図示は省略するが、暖房に係る熱源機や流路、ポンプ等の配置構成については、図７に例示した一次側の構成と概ね同様である。ただし、暖房に係る熱源機には冷却塔や冷却水配管、冷却水ポンプ等が不要であること、熱媒Ｗとしては冷水ではなく例えば温水が使われること、以下に説明する制御を行う場合には、各所における温度の関係が逆になる（つまり、熱媒の温度は、熱源機（一次側）の入口側よりも出口側で高くなり、また、空調機（二次側）の入口側よりも出口側で低くなる）こと、等が異なる。

（ＩＩ）制御内容

本実施例では、二次側における冷水Ｗの流量Ｖ_２の計測値や、負荷熱量Ｈ_２の算出値に応じて一次側の流量Ｖ_１の目標値を決定でき、且つ、一次側の流量Ｖ_１に対する二次側の流量Ｖ_２や、負荷熱量Ｈ_２の寄与度（重みづけの度合）を可変に設定できるようにしたことに特徴がある。また、この際、二次側における流量Ｖ_２の相対値と、負荷熱量Ｈ_２の相対値との間で流量Ｖ_１の相対値を設定するようにしている。以下、説明する。

図１～図３は、図７に示す如き熱源システムに関し、本発明を適用した場合のそれぞれ特定の条件における流量制御の様子を説明する模式図である。ここでは説明のために図を簡略化し、熱源機１、空調機２、往ヘッダ４、還ヘッダ５、一次ポンプ６、二次ポンプ７をそれぞれ１個のブロックにて示し、一次側及び二次側の熱媒流路３やバイパス流路８もそれぞれ１本ずつ示しているが、あくまで概念図であって、実際の熱源システムは例えば図７と同等の構成を有するものである。また、本節（（ＩＩ）制御内容）および次節（（ＩＩＩ）制御の具体例）では説明の便宜のため、補助冷却部１５による冷却は考慮しないものとする。

以下、一次側において熱源機１に戻される冷水Ｗの温度と、熱源機１から送り出される冷水Ｗの温度をそれぞれｔ_ａ，ｔ_ｂ、二次側において空調機２に供給される冷水Ｗの温度と、空調機２から戻される冷水Ｗの温度をそれぞれｔ_ｃ，ｔ_ｄとする。また、熱源機１の前後における冷水Ｗの温度差、すなわち｜ｔ_ａ－ｔ_ｂ｜を一次側の温度差（往還温度差）ΔＴ_１とし、空調機２の前後における冷水Ｗの温度差、すなわち｜ｔ_ｃ－ｔ_ｄ｜を二次側の温度差（往還温度差）ΔＴ_２とする。

また、一次側における冷水Ｗの合計流量（すなわち一次ポンプ６の合計流量）を一次側の流量Ｖ_１、二次側における冷水Ｗの合計流量（すなわち二次ポンプ７の合計流量）を二次側の流量Ｖ_２とする。また、バイパス流路８を往ヘッダ４から還ヘッダ５へ向かう冷水Ｗの流量を流量Ｖ_３とする。尚、冷水Ｗの流れが還ヘッダ５から往ヘッダ４へ向かう場合、流量Ｖ_３の値は負となる。

一次側における生成熱量（すなわち熱源機１の合計生成熱量）をＨ_１、二次側における負荷熱量（すなわち空調機２の合計負荷熱量）をＨ_２とすると、生成熱量Ｈ_１、負荷熱量Ｈ_２は、以下の式１により表される。尚、ａは物理定数によって決まる所定の係数であり、熱媒（この場合は冷水）Ｗの比重と比熱を乗じた値である。
［式１］
Ｈ_１＝ａ×Ｖ_１×ΔＴ_１
Ｈ_２＝ａ×Ｖ_２×ΔＴ_２
Ｈ_１＝Ｈ_２

さらに、本実施例では、二次側における流量Ｖ_２、温度差ΔＴ_２、負荷熱量Ｈ_２について、それぞれ二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２、二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２という相対値を定義する。

二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２は、二次側における冷水Ｗの流量Ｖ_２の相対値であり、ある基準値（例えば、二次ポンプ７の最大合計流量。以下、この基準値を流量基準値Ｓ_Ｖ２と称する）に対する現在の流量Ｖ_２の比率と定義することができる。すなわち、二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２は、例えば百分率で以下の式により表される。尚、この他にも、流量Ｖ_２を相対値として定義し得る限り、流量基準値Ｓ_Ｖ２や二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２としては種々の値を設定し得る。
［式２］
Ｘ_Ｖ２＝１００×Ｖ_２／Ｓ_Ｖ２

二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２は、二次側の温度差ΔＴ_２の相対値であり、温度差ΔＴ_２の設計値に対する実際の温度差ΔＴ_２の比率として定義される。すなわち、例えば温度差ΔＴ_２の設計値が５［℃］であるのに対し、実際の温度差ΔＴ_２が４［℃］である場合、二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２を百分率で表すと、Ｘ_Ｔ２＝８０［％］である。また、温度差ΔＴ_２の設計値が５［℃］であり、実際の値も５［℃］であれば、Ｘ_Ｔ２＝１００［％］である。

二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２は、二次側における負荷熱量Ｈ_２の相対値であり、二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２と二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２とを掛け合わせて得られる。二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２、二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２をそれぞれ百分率で表す場合、以下の式が成り立つ。
［式３］
Ｘ_Ｈ２＝Ｘ_Ｖ２×Ｘ_Ｔ２／１００

そして、本実施例では、さらに調整係数ｋと称する値を定義し、この調整係数ｋに基づき、二次側における流量Ｖ_２や負荷熱量Ｈ_２の計測値に応じた一次側の流量Ｖ_１の目標値を決定する。調整係数ｋは比率として与えられ、例えば百分率として定義する場合、０以上１００以下の任意の値を選択することができる。

ここで、一次側における流量Ｖ_１の相対値として、一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１と称する値を定義する。この一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１は、二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２の定義において流量Ｖ_２の基準として用いられる流量基準値Ｓ_Ｖ２に対する流量Ｖ_１の比率を表す。すなわち、流量Ｖ_１は［式２］と同じ流量基準値Ｓ_Ｖ２を用い、以下の式により表される。
［式４］
Ｖ_１＝（Ｘ_Ｖ１／１００）×Ｓ_Ｖ２

そして、一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１は、調整係数ｋを用い、以下の式により決定される。
［式５］
Ｘ_Ｖ１＝（ｋ／１００）×Ｘ_Ｖ２＋｛（１００－ｋ）／１００｝×Ｘ_Ｈ２

一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１を決定するにあたり、調整係数ｋが大きいほど二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２の影響が大きくなり、調整係数ｋが小さいほど二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２の影響が大きくなる（［式５］参照）。一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１の値は、流量Ｖ_１に直接反映される（［式４］参照）。つまり、調整係数ｋとは、一次側の流量Ｖ_１を決定するにあたり、二次側における流量Ｖ_２および負荷熱量Ｈ_２にそれぞれどの程度重み付けするか、つまり、流量Ｖ_２と負荷熱量Ｈ_２との間で流量Ｖ_１に対する重み付けをどう配分するか、を決定する値であると言うことができる。そして、この調整係数ｋの設定により、流量Ｖ_１に対する二次側の流量Ｖ_２と負荷熱量Ｈ_２それぞれの寄与度を、簡便に決定することができる。

また、このとき、流量Ｖ_１，Ｖ_２と負荷熱量Ｈ_２とは次元の異なる値であるので、これらの橋渡しをするために、一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１、二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２、二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２といった無次元の相対値を百分率で設定している。こうして、互いに次元の異なる値を相対値として規格化することで、四則演算を可能としている。尚、百分率の相対値として定義される上述の各値や調整係数ｋのうち、少なくとも一部については運転条件や定義等（後述するように、各値の定義は上に述べた例に限定されず、適宜変更することができる）により、１００を超えることもあり得ることに注意されたい。

（ＩＩＩ）制御の具体例

調整係数ｋによる一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１ないし流量Ｖ_１の決定の手順について、具体的な値を仮定して説明する。まず前提として、熱源システムにおける二次側の往還温度差ΔＴ_２の設計値を５［℃］とする。つまり、ΔＴ_２＝５［℃］のときにＸ_Ｔ２＝１００［％］である。また、一次側および二次側の最大流量をそれぞれ６０４．２［ｍ^３／ｈ］と想定する。この場合、温度差ΔＴ_２が設定値（５［℃］）のときに一次ポンプ６及び二次ポンプ７を最大流量（６０４．２［ｍ^３／ｈ］）で運転すると、一次側の生成熱量、及び二次側の負荷熱量は１０００［ＲＴ］となる。流量基準値Ｓ_Ｖ２は、二次側における最大流量（６０４．２［ｍ^３／ｈ］）とする。この場合、各機器の運転状況に対し、各相対値は以下の通りとなる。尚、本明細書において、［ＲＴ］は米国冷凍トンを意味するものとする。
・一次側の流量Ｖ_１＝６０４．２［ｍ^３／ｈ］のとき、一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１＝１００［％］。
・二次側の流量Ｖ_２＝６０４．２［ｍ^３／ｈ］のとき、二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２＝１００［％］。
・一次側における冷水Ｗの温度差ΔＴ_１＝５［℃］（一次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ１＝１００［％］）且つ一次側における冷水Ｗの流量Ｖ_１＝６０４．２［ｍ^３／ｈ］）（一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１＝１００［％］）のとき、生成熱量Ｈ_１＝１０００［ＲＴ］。
・二次側における冷水Ｗの温度差ΔＴ_２＝５［℃］（二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２＝１００［％］）且つ二次側における冷水Ｗの流量Ｖ_２＝６０４．２［ｍ^３／ｈ］）（二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２＝１００［％］）のとき、Ｈ_２＝１０００［ＲＴ］。このとき、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２＝１００［％］。

このようなシステムにおいて、二次側における負荷熱量Ｈ_２の計測値が６００［ＲＴ］となる運転状態を考える。温度差ΔＴ_２が５［℃］である場合、６００［ＲＴ］の負荷熱量Ｈ_２となるには、二次側における冷水Ｗの合計流量Ｖ_２として約３６２．５［ｍ^３／ｈ］が必要であるが（上記［式１］参照）、この流量Ｖ_２は、流量基準値Ｓ_Ｖ２（ここでは、二次ポンプ７の最大合計流量＝６０４．２［ｍ^３／ｈ］）の６０［％］に相当する。つまり、合計流量Ｖ_２＝３６２．５［ｍ^３／ｈ］の場合、二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２＝６０［％］である （上記［式２］参照）。

実際の温度差ΔＴ_２が設計値である５［℃］のとき、二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２＝１００［％］である。このとき、負荷熱量Ｈ_２＝６００［ＲＴ］となる二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２は６０［％］であるので、［式３］より、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２＝６０［％］である。

以上の仮定に基づき、二次側の温度差ΔＴ_２が設計値と一致している場合、設計値より小さい場合、設計値より大きい場合について、順に説明する。

（ＩＩＩ－ｉ）二次側の温度差ΔＴ_２が設計値と一致している場合

図１は、二次側の温度差ΔＴ_２が設計値と一致する場合の熱源システムにおける冷水Ｗの循環の一例を示している。この場合、温度差ΔＴ_２＝５［℃］であり、二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２＝１００［％］である。二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２＝６０［％］、二次側における冷水Ｗの流量Ｖ_２＝３６２．５［ｍ^３／ｈ］とすれば、負荷熱量Ｈ_２＝６００［ＲＴ］となる。このとき、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２＝６０［％］である。

空調機２の入口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｃを７［℃］と仮定する。温度差ΔＴ_２＝５［℃］であるので、出口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｄは１２［℃］である。

この場合、二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２と二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２は等しいので、調整係数ｋとしてどのような値を設定しても、一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１は二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２と二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２の両方に等しく、６０［％］となる（上記［式５］参照）。つまり、温度差ΔＴ_２が設定値と一致する場合、調整係数ｋの値にかかわらず、Ｘ_Ｖ１＝Ｘ_Ｖ２＝Ｘ_Ｈ２となる。すなわち、一次側の流量Ｖ_１の目標値は、二次側の流量Ｖ_２と等しい値となり、この場合、Ｖ_１＝Ｖ_２＝３６２．５［ｍ^３／ｈ］と決定される（上記［式４］参照）。このとき、バイパス流路８における冷水Ｗの流量Ｖ_３は０［ｍ^３／ｈ］となる。

二次側と同じ冷水Ｗの流量（Ｖ_１＝Ｖ_２＝３６２．５［ｍ^３／ｈ］）で、二次側の負荷熱量Ｈ_２＝６００［ＲＴ］と同じ負荷熱量Ｈ_１となる一次側の温度差ΔＴ_１は、二次側の温度差ΔＴ_２と同じ５［℃］である。熱源機１の出口側における温度ｔ_ｂを７［℃］とすれば、入口側における冷水Ｗの温度ｔ_ａは１２［℃］となる。つまり、ｔ_ａ＝ｔ_ｄ、ｔ_ｂ＝ｔ_ｃとなり、熱源機１における出口温度と同じ温度の冷水Ｗを空調機２に供給し、空調機２において快適な吹出温度を保つことができる。また、一次側における冷水Ｗの流量Ｖ_１と二次側における流量Ｖ_２が一致し、一次側を流通する冷水Ｗの二次側に対する余剰分がバイパス流路８に流れて一次ポンプ６を駆動するエネルギーが浪費されるようなことがなく、ポンプ動力に関しエネルギーの無駄がない運転が可能である。

（ＩＩＩ－ｉｉ）二次側の温度差ΔＴ_２が設計値より小さい場合

次に、二次側の温度差ΔＴ_２が設計値より小さい場合を説明する。図２（ａ）～（ｃ）は、温度差ΔＴ_２の設計値が５［℃］であるのに対し、実際の温度差ΔＴ_２が４［℃］である場合の熱源システムにおける冷水Ｗの循環の様子を示している。このとき、二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２＝８０［％］である。

二次側では、温度差ΔＴ_２が設計値より小さいため、負荷熱量Ｈ_２がある値となる冷水Ｗの流量Ｖ_２は大きくなる。具体的には、負荷熱量Ｈ_２＝６００［ＲＴ］となるには、温度差ΔＴ_２の実測値が設計値と同じ５［℃］である場合と比較して、流量Ｖ_２が１００／８０倍とならなくてはならない。すなわち、二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２＝７５［％］となり、二次側の流量Ｖ_２＝４５３．２［ｍ^３／ｈ］となる。このように二次側が運転された場合、負荷熱量Ｈ_２＝６００［ＲＴ］、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２＝６０［％］となる。

このような二次側の運転状況に応じ、一次側における運転状況を決定する。本実施例の熱源システムでは、上述の如く調整係数ｋの変更により、一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１ないし流量Ｖ_１の目標値を調整できるようになっている。以下、図２（ａ）ではｋ＝０［％］、図２（ｂ）ではｋ＝１００［％］、図２（ｃ）ではｋ＝４０［％］の場合をそれぞれ例示する。

（ＩＩＩ－ｉｉ－ａ）調整係数ｋ＝０の場合（図２（ａ）参照）

調整係数ｋを０［％］に設定した場合、［式５］より一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１＝Ｘ_Ｈ２＝６０［％］、［式４］より流量Ｖ_１＝（６０／１００）×Ｓ_Ｖ２＝３６２．５［ｍ^３／ｈ］である。熱源機１の出口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｂは、７［℃］とする。

このとき、一次側の流量Ｖ_１（３６２．５［ｍ^３／ｈ］）は、二次側の流量Ｖ_２（４５３．２［ｍ^３／ｈ］）に対して不足する。この不足分の冷水Ｗは、バイパス流路８を還ヘッダ５から往ヘッダ４に向かって流れる。すなわち、流量Ｖ_３＝Ｖ_１－Ｖ_２＝－９０．７［ｍ^３／ｈ］である。

還ヘッダ５においては、空調機２から還ヘッダ５に還流した冷水Ｗが一次側の熱媒流路３とバイパス流路８とに分かれて流れる一方、往ヘッダ４においては、熱源機１から送り出される冷水Ｗに、還ヘッダ５から、熱源機１を経て冷却されることなくバイパス流路８に流れた冷水Ｗが合流することになる。このため、往ヘッダ４から空調機２へ流れる冷水Ｗの温度ｔ_ｃは、熱源機１から送り出される冷水Ｗの温度ｔ_ｂよりも上がる。具体的には、ｔ_ｂ＝７［℃］に対し、ｔ_ｃ＝８［℃］となる。ΔＴ_２＝４［℃］であるので、空調機２の出口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｄは１２［℃］であり、また、熱源機１には空調機２から還ヘッダ５へ還流した冷水Ｗの一部が流れるので、熱源機１の入口側における冷水Ｗの温度ｔ_ａは温度ｔ_ｄと一致し、１２［℃］である。熱源機１においては、温度差ΔＴ_１＝ｔ_ａ－ｔ_ｂ＝５［℃］であり、流量Ｖ_１＝３６２．５［ｍ^３／ｈ］であるので、上記［式１］より、生成熱量Ｈ_１は、二次側の負荷熱量Ｈ_２と同じ６００［ＲＴ］である。

空調機２においては、供給される冷水Ｗの温度ｔ_ｃが上述の図１の場合と比較して上がるため（図１ではｔ_ｃ＝７［℃］に対し、図２（ａ）ではｔ_ｃ＝８［℃］）、吹出口の空気温度が高くなる可能性がある。

（ＩＩＩ－ｉｉ－ｂ）調整係数ｋ＝１００の場合（図２（ｂ）参照）

温度差ΔＴ_２の設定値が５［℃］であるのに対し、実際の温度差ΔＴ_２が４［℃］である場合において、調整係数ｋを１００［％］に設定したときの冷水Ｗの循環の様子を図２（ｂ）に示す。このとき、二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２＝８０［％］であり、二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２＝７５［％］、二次側の冷水Ｗの流量Ｖ_２＝４５３．２［ｍ^３／ｈ］、二次側の負荷熱量Ｈ_２＝６００［ＲＴ］、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２＝６０［％］である。

調整係数ｋ＝１００［％］とすると、［式５］より一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１＝Ｘ_Ｖ２＝７５［％］、［式４］より流量Ｖ_１＝（７５／１００）×Ｓ_Ｖ２＝４５３．２［ｍ^３／ｈ］である。熱源機１の出口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｂは、７［℃］とする。

このとき、一次側の流量Ｖ_１は二次側の流量Ｖ_２と等しくなるので、ｔ_ｂ＝ｔ_ｃ、ｔ_ａ＝ｔ_ｄと設定でき、ｔ_ｂ＝７［℃］、ΔＴ_２＝４［℃］であるので、ｔ_ｂ＝ｔ_ｃ＝７［℃］、ｔ_ａ＝ｔ_ｄ＝１１［℃］となる。一次側の温度差ΔＴ_１＝ΔＴ_２＝４［℃］であり、流量Ｖ_１も流量Ｖ_２と等しいので、一次側の生成熱量Ｈ_１も二次側の負荷熱量Ｈ_２と等しく、Ｈ_１＝Ｈ_２＝６００［ＲＴ］である。尚、バイパス流路８における流量Ｖ_３＝０［ｍ^３／ｈ］である。

空調機２においては、供給される冷水Ｗの温度が上述の図１の場合と同様となり（ｔ_ｃ＝７［℃］）、空調空気の吹出温度を低く保つことができる一方、一次ポンプ６に要求される流量Ｖ_１が大きくなる。

（ＩＩＩ－ｉｉ－ｃ）調整係数ｋ＝４０の場合（図２（ｃ）参照）

温度差ΔＴ_２の設定値が５［℃］であるのに対し、実際の温度差ΔＴ_２が４［℃］である場合において、調整係数ｋを４０［％］に設定したときの冷水Ｗの循環の様子を図２（ｃ）に示す。このとき、二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２＝８０［％］であり、二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２＝７５［％］、二次側の冷水Ｗの流量Ｖ_２＝４５３．２［ｍ^３／ｈ］、二次側の負荷熱量Ｈ_２＝６００［ＲＴ］、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２＝６０［％］である。

調整係数ｋ＝４０［％］とすると、［式５］より一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１＝６６［％］、［式４］より流量Ｖ_１＝（６６／１００）×Ｓ_Ｖ２＝３９８．８［ｍ^３／ｈ］である。熱源機１の出口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｂは、７［℃］とする。

このとき、一次側の流量Ｖ_１（３９８．８［ｍ^３／ｈ］）は、二次側の流量Ｖ_２（４５３．２［ｍ^３／ｈ］）に対して不足し、不足分の冷水Ｗは、バイパス流路８を還ヘッダ５から往ヘッダ４に向かって流れる。すなわち、流量Ｖ_３＝Ｖ_１－Ｖ_２＝－５４．４［ｍ^３／ｈ］である。

空調機２から還ヘッダ５に還流した冷水Ｗは、一次側の熱媒流路３とバイパス流路８とに分かれて流れ、熱源機１から空調機２に供給される冷水Ｗには、還ヘッダ５から熱源機１を経ることなくバイパス流路８に流れた冷水Ｗが合流する。このため、往ヘッダ４から空調機２へ供給される冷水Ｗの温度ｔ_ｃは、熱源機１から送り出される冷水Ｗの温度ｔ_ｂよりも上がり、ｔ_ｂ＝７［℃］に対し、ｔ_ｃ＝７．５［℃］となる。ΔＴ_２＝４［℃］であるので、空調機２の出口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｄは１１．５［℃］であり、また、熱源機１の入口側における冷水Ｗの温度ｔ_ａは温度ｔ_ｄと等しく、１１．５［℃］となる。熱源機１においては、温度差ΔＴ_１＝ｔ_ａ－ｔ_ｂ＝４．５［℃］であり、流量Ｖ_１＝３９８．８［ｍ^３／ｈ］であるので、上記［式１］より、生成熱量Ｈ_１は、二次側の負荷熱量Ｈ_２と同じ６００［ＲＴ］である。

ここで、バイパス流路８における冷水Ｗの流量Ｖ_３の絶対値（５４．４［ｍ^３／ｈ］）は、図２（ａ）に例示した場合（調整係数ｋ＝０［％］）における流量Ｖ_３の絶対値（９０．７［ｍ^３／ｈ］）よりは小さい。このため、一次ポンプ６に要求される流量Ｖ_１は、図２（ａ）に示した場合よりは小さくなる（図２（ａ）ではＶ_１＝４５３．２［ｍ^３／ｈ］に対し、図２（ｃ）ではＶ_１＝３９８．８［ｍ^３／ｈ］）。

一方、空調機２においては、供給される冷水Ｗの温度ｔ_ｃは図２（ｂ）の場合（調整係数ｋ＝１００［％］）と比較して上がるものの（図２（ｂ）ではｔ_ｃ＝７［℃］に対し、図２（ｃ）ではｔ_ｃ＝７．５［℃］）、図２（ａ）の場合（ｔ_ｃ＝８［℃］）よりは低いので、空調機２における空調空気の吹出温度も低く保つことができ、快適性を損ねるリスクは緩和される。

以上に説明した各運転状況を図２（ｄ）にまとめる。図２（ａ）に示す如き運転状況（ｋ＝０［％］）では、一次側の流量Ｖ_１を二次側の流量Ｖ_２に合わせることをせず、流量Ｖ_１は小さいままであるため、省エネルギーであると言える。一方、空調機２における吹出口温度が高くなり、快適性が損なわれる可能性がある。また、図２（ｂ）に示す如き運転状況（ｋ＝１００［％］）では、空調空気の吹出温度を低く保てるため快適性は保たれるが、一次ポンプ６に要求される流量Ｖ_１が大きくなり、省エネルギー性の点では劣る。このように、二次側の温度差ΔＴ_２が設計値より小さい場合、調整係数ｋを０［％］または１００［％］とすると、それぞれ省エネルギー性または空調性能のいずれかを選択することになる。そこで、図２（ｃ）に示す如く、調整係数ｋを０［％］と１００［％］の間の値に設定すると（ここではｋ＝４０［％］）、省エネルギー性と空調性能のいずれをもある程度満足することができるのである。

（ＩＩＩ－ｉｉｉ）二次側の温度差ΔＴ_２が設計値よりも大きい場合

次に、二次側の温度差ΔＴ_２が設計値より大きい場合を説明する。図３（ａ）～（ｃ）は、温度差ΔＴ_２の設計値が５［℃］であるのに対し、実際の温度差ΔＴ_２が６［℃］である場合の熱源システムにおける冷水Ｗの循環の様子を示している。このとき、二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２＝１２０［％］である。

二次側では、温度差ΔＴ_２が設計値より大きいので、その分、負荷熱量Ｈ_２が所定の値となるための冷水Ｗの流量Ｖ_２が小さくなる。具体的には、負荷熱量Ｈ_２＝６００［ＲＴ］となるには、温度差ΔＴ_２の実測値が設計値と同じ５［℃］である場合と比較して、流量Ｖ_２は１００／１２０倍で足りる。すなわち、二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２＝５０［％］とし、二次側の流量Ｖ_２＝３０２．１［ｍ^３／ｈ］とする。このように二次側を運転すれば、負荷熱量Ｈ_２＝６００［ＲＴ］、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２＝６０［％］となる。

このような二次側の運転状況に応じ、一次側における運転状況を決定する。以下、図３（ａ）ではｋ＝０［％］、図３（ｂ）ではｋ＝１００［％］、図３（ｃ）ではｋ＝４０［％］の場合をそれぞれ例示する。

（ＩＩＩ－ｉｉｉ－ａ）調整係数ｋ＝０の場合（図３（ａ）参照）

調整係数ｋを０［％］に設定した場合、［式５］より一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１＝Ｘ_Ｈ２＝６０［％］、［式４］より流量Ｖ_１＝（６０／１００）×Ｓ_Ｖ２＝３６２．５［ｍ^３／ｈ］である。熱源機１の出口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｂは、７［℃］とする。

このとき、一次側の流量Ｖ_１（３６２．５［ｍ^３／ｈ］）は、二次側の流量Ｖ_２（３０２．１［ｍ^３／ｈ］）を超過する。この超過分の冷水Ｗは、バイパス流路８を往ヘッダ４から還ヘッダ５に向かって流れる。すなわち、流量Ｖ_３＝Ｖ_１－Ｖ_２＝６０．４［ｍ^３／ｈ］である。

この場合、往ヘッダ４においては熱源機１から送り出される冷水Ｗが二次側の熱媒流路３とバイパス流路８とに分かれて流れる一方、還ヘッダ５においては、空調機２から還ヘッダ５に還流した冷水Ｗに、往ヘッダ４から空調機２を経ることなくバイパス流路８に流れた冷水Ｗが合流することになる。このため、還ヘッダ５から熱源機１へ流れる冷水Ｗの温度ｔ_ａは、空調機２の出口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｄよりも下がる。

空調機２には、熱源機１から往ヘッダ４へ流れた冷水Ｗの一部が供給されるので、空調機２の入口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｃは温度ｔ_ｂと一致し、７［℃］である。ΔＴ_２＝６［℃］であるので、空調機２の出口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｄは１３［℃］である。還ヘッダ５では、空調機２の下流を流れる温度ｔ_ｄの冷水Ｗに、往ヘッダ４からバイパス流路８を通って流れる温度ｔ_ｂの冷水Ｗが混合するので、熱源機１の入口側における冷水Ｗの温度ｔ_ａは温度ｔ_ｄより下がり、例えば１２［℃］となる。

熱源機１においては、温度差ΔＴ_１＝ｔ_ａ－ｔ_ｂ＝５［℃］であり、流量Ｖ_１＝３６２．５［ｍ^３／ｈ］であるので、上記［式１］より、生成熱量Ｈ_１は、二次側の負荷熱量Ｈ_２と同じ６００［ＲＴ］である。

この場合、空調機２においては、供給される冷水Ｗの温度が上述の図１の場合と変わらない。

（ＩＩＩ－ｉｉｉ－ｂ）調整係数ｋ＝１００の場合（図３（ｂ）参照）

温度差ΔＴ_２の設定値が５［℃］であるのに対し、実際の温度差ΔＴ_２が６［℃］である場合において、調整係数ｋを１００［％］に設定したときの冷水Ｗの循環の様子を図３（ｂ）に示す。このとき、二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２＝１２０［％］であり、二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２＝５０［％］、二次側の冷水Ｗの流量Ｖ_２＝３０２．１［ｍ^３／ｈ］、二次側の負荷熱量Ｈ_２＝６００［ＲＴ］、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２＝６０［％］である。

調整係数ｋ＝１００［％］とすると、［式５］より一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１＝Ｘ_Ｖ２＝５０［％］、［式４］より流量Ｖ_１＝（５０／１００）×Ｓ_Ｖ２＝３０２．１［ｍ^３／ｈ］である。熱源機１の出口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｂは、７［℃］とする。

このとき、一次側の流量Ｖ_１は二次側の流量Ｖ_２と等しくなるので、ｔ_ｂ＝ｔ_ｃ、ｔ_ａ＝ｔ_ｄと設定でき、ｔ_ｂ＝７［℃］、ΔＴ_２＝６［℃］であるので、ｔ_ｂ＝ｔ_ｃ＝７［℃］、ｔ_ａ＝ｔ_ｄ＝１３［℃］となる。一次側の温度差ΔＴ_１＝ΔＴ_２＝６［℃］であり、流量Ｖ_１も流量Ｖ_２と等しいので、一次側の生成熱量Ｈ_１も二次側の負荷熱量Ｈ_２と等しく、Ｈ_１＝Ｈ_２＝６００［ＲＴ］である。尚、バイパス流路８における流量Ｖ_３＝０［ｍ^３／ｈ］である。

この場合も、空調機２に供給される冷水Ｗの温度ｔ_ｂは上述の図１や図３（ａ）の場合と等しくなる。また、一次側の流量Ｖ_１を二次側の流量Ｖ_２に合わせて小さくしているので、一次ポンプ６に要求される出力が小さくなる。

（ＩＩＩ－ｉｉｉ－ｃ）調整係数ｋ＝４０の場合（図３（ｃ）参照）

温度差ΔＴ_２の設定値が５［℃］であるのに対し、実際の温度差ΔＴ_２が６［℃］である場合において、調整係数ｋを４０［％］に設定したときの冷水Ｗの循環の様子を図３（ｃ）に示す。このとき、二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２＝１２０［％］であり、二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２＝５０［％］、二次側の冷水Ｗの流量Ｖ_２＝３０２．１［ｍ^３／ｈ］、二次側の負荷熱量Ｈ_２＝６００［ＲＴ］、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２＝６０［％］である。

調整係数ｋ＝４０［％］とすると、［式５］より一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１＝５６［％］、［式４］より流量Ｖ_１＝（５６／１００）×Ｓ_Ｖ２＝３３８．４［ｍ^３／ｈ］である。熱源機１の出口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｂは、７［℃］とする。

このとき、一次側の流量Ｖ_１（３３８．４［ｍ^３／ｈ］）は、二次側の流量Ｖ_２（３０２．１［ｍ^３／ｈ］）を超過し、超過分の冷水Ｗは、バイパス流路８を往ヘッダ４から還ヘッダ５に向かって流れる。すなわち、流量Ｖ_３＝Ｖ_１－Ｖ_２＝３６．３［ｍ^３／ｈ］である。

空調機２の入口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｃは温度ｔ_ｂと一致し、７［℃］である。ΔＴ_２＝６［℃］であるので、空調機２の出口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｄは１３［℃］である。還ヘッダ５では、空調機２の下流を流れる冷水Ｗに、往ヘッダ４からバイパス流路８を通って流れる冷水Ｗが混合するので、熱源機１の入口側における冷水Ｗの温度ｔ_ａは、１２．４［℃］となる。

熱源機１においては、温度差ΔＴ_１＝ｔ_ａ－ｔ_ｂ＝５．４［℃］であり、流量Ｖ_１＝３３８．４［ｍ^３／ｈ］であるので、上記［式１］より、生成熱量Ｈ_１は、二次側の負荷熱量Ｈ_２と同じ６００［ＲＴ］である。

この場合も、やはり空調機２に供給される冷水Ｗの温度は上述の図１や図３（ａ）、（ｂ）の場合と等しく、空調性能を変わらず保つことができる。一次側の流量Ｖ_１については、図３（ａ）の場合と比較すると小さく、一次ポンプ６の出力を節減できるが、図３（ｂ）の場合よりは大きい。

以上に説明した各運転状況を図３（ｄ）にまとめる。図３（ａ）～（ｃ）に示す各運転状況において、空調機２の入口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｃは調整係数ｋの値によって変わることはない。つまり、ここに示した各運転条件のいずれにおいても、空調空気の吹出温度は十分に低く保つことができ、空調性能は保たれる。一方、一次側の流量Ｖ_１は調整係数ｋに応じて変わり、ｋが大きいほど二次側の流量Ｖ_２に合わせて小さくなるので、一次ポンプ６に要求される出力は小さく、省エネルギーとなる。このように、二次側における冷水Ｗの温度差ΔＴ_２が設計値よりも大きい場合、空調性能に関しては調整係数ｋの値にかかわらず確保することができる一方、調整係数ｋの値を高く設定する（すなわち、一次側における冷水Ｗの流量Ｖ_１を二次側における流量Ｖ_２に近づける）ほど省エネルギー性を高めることができる。

（ＩＶ）グラフに基づく説明

図４は、本発明の熱源システムの制御方法について、熱媒（冷水Ｗ）の流量や温度差と熱量との関係を表す曲線に基づき説明するグラフである。上記［式１］に示すように、熱量は熱媒の流量と温度差との積によって決定されるので、座標平面をなす二軸の一方に温度差、他方に流量を取った場合、一定の熱量を表す点の集合は双曲線上にプロットされる。つまり、図７に示す如き熱源システムにおいて、一次側または二次側で熱量Ｈ_１，Ｈ_２が所定の値（例えば６００［ＲＴ］）となる場合、一次側または二次側における温度差ΔＴ_１，ΔＴ_２に対する流量Ｖ_１，Ｖ_２は、一定の熱量Ｈ_１，Ｈ_２を示す曲線（双曲線の第一象限側の一部）に沿って決定されることになる。

図４（ａ）は横軸に一次側又は二次側における温度差ΔＴ_１，ΔＴ_２の相対値を、縦軸に一次側又は二次側における流量Ｌ_１，Ｌ_２の相対値を取り、一次側の生成熱量Ｈ_１又は二次側の負荷熱量Ｈ_２を一定（例えば、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２＝６０［％］に相当する値）とする場合の温度差と流量との関係を示している（尚、ここでは横軸及び縦軸に取る相対値として、上述の各例（図１～図３参照）で説明した二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２及び二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２の値を援用しつつ説明する）。二次側の温度差ΔＴ_２が設計値である場合、二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２＝１００［％］、二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２＝６０［％］とすれば、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２＝６０［％］となる（図中に点Ｐ_１として示す）。温度差ΔＴ_２が設計値より小さくなれば、二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２の値が左へ移るのに従い、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２＝６０［％］となる二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２は、双曲線に沿って上昇する（図中に点Ｐ_２として示す）。温度差ΔＴ_２が設計値より大きくなれば、二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２の値が右へ移るのに従い、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２＝６０［％］となる二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２は、双曲線に沿って下降する（図中に点Ｐ_３として示す）。

図４（ｂ）は、温度差ΔＴ_２が設計値より小さい場合、すなわち図４（ａ）における点Ｐ_１から左上の領域を拡大して示している。上述の図２を用いて説明したように、二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２＝８０［％］である場合、二次側においては二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２＝７５［％］とすれば二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２＝６０［％］になる（この状態が、点Ｐ_２の位置に相当する）。ここで、調整係数ｋを０［％］に設定すると、一次側においては、点Ｐ_１の位置に相当する状態で運転を行うことになる。図１や図２に例示した場合に即した数値で説明すると、二次側では温度差ΔＴ_２＝４［℃］、流量Ｖ_２＝４５３．２［ｍ^３／ｈ］であるのに対し、一次側では温度差ΔＴ_１＝５［℃］、流量Ｖ_１＝３６２．５［ｍ^３／ｈ］である（図２（ａ）参照）。

また、調整係数ｋを１００［％］に設定すると、一次側における運転状態を点Ｐ_２の位置に合わせることになる。すなわち、二次側における温度差ΔＴ_２＝４［℃］、流量Ｖ_２＝４５３．２［ｍ^３／ｈ］に合わせ、一次側でも温度差ΔＴ_１＝４［℃］、流量Ｖ_１＝４５３．２［ｍ^３／ｈ］にて運転が行われる（図２（ｂ）参照）。

そして、調整係数ｋを０［％］と１００［％］の間に設定すると、一次側における運転状態は、点Ｐ_１と点Ｐ_２の間に位置することになる（図４（ｂ）中に点Ｑ_２として示す）。例えば、調整係数ｋ＝４０［％］とした場合、二次側における温度差ΔＴ_２＝４［℃］、流量Ｖ_２＝４５３．２［ｍ^３／ｈ］に対し、一次側では温度差ΔＴ_１＝４．５［℃］、流量Ｖ_１＝３９８．８［ｍ^３／ｈ］にて運転が行われる（図２（ｃ）参照）。

つまり、温度差ΔＴ_２が設計値より小さい場合、一次側の運転状態を表す点Ｑ_２の位置が一定の熱量を表す曲線に沿って点Ｐ_１から点Ｐ_２へ近づくほど、一次側の流量Ｖ_１が増えて省エネルギー性は損なわれる一方、二次側の空調機２に供給される冷水Ｗの温度ｔ_ｃは熱源機１の出口側における温度ｔ_ｂに近くなり、空調機２において快適性を損ねるリスクが低減されるのである。

図４（ｃ）は、温度差ΔＴ_２が設計値より大きい場合、すなわち図４（ａ）における点Ｐ_１から右下の領域を拡大して示している。上で図３を用いて説明したように、二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２＝１２０［％］である場合、二次側においては二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２＝５０［％］とすれば二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２＝６０［％］になる（この状態が、点Ｐ_３の位置に相当する）。ここで、調整係数ｋを０［％］に設定すると、一次側においては、点Ｐ_１の位置に相当する状態で運転を行うことになる。すなわち、二次側では温度差ΔＴ_２＝６［℃］、流量Ｖ_２＝３０２．１［ｍ^３／ｈ］であるのに対し、一次側では温度差ΔＴ_１＝５［℃］、流量Ｖ_１＝３６２．５［ｍ^３／ｈ］である（図３（ａ）参照）。

調整係数ｋを１００［％］に設定すると、一次側における運転状態を点Ｐ_３の位置に合わせることになる。すなわち、二次側における温度差ΔＴ_２＝６［℃］、流量Ｖ_２＝３０２．１［ｍ^３／ｈ］に合わせ、一次側も温度差ΔＴ_１＝６［℃］、流量Ｖ_１＝３０２．１［ｍ^３／ｈ］にて運転が行われる（図３（ｂ）参照）。

調整係数ｋを０［％］と１００［％］の間に設定すると、一次側における運転状態は、点Ｐ_１と点Ｐ_３の間に位置することになる（図４（ｃ）中に点Ｑ_３として示す）。調整係数ｋ＝４０［％］とした場合、二次側における温度差ΔＴ_２＝６［℃］、流量Ｖ_２＝３０２．１［ｍ^３／ｈ］に対し、一次側では温度差ΔＴ_１＝５．４［℃］、流量Ｖ_１＝３３８．４［ｍ^３／ｈ］にて運転が行われる（図３（ｃ）参照）。

つまり、温度差ΔＴ_２が設計値より大きい場合、一次側の運転状態を表す点Ｑ_３の位置が双曲線に沿って点Ｐ_１から点Ｐ_３へ近づくほど、一次側の流量Ｖ_１が減少し、省エネルギー性が図られる。空調機２に供給される冷水Ｗの温度ｔ_ｃについては、調整係数ｋの設定値にかかわらず熱源機１の出口側における温度ｔ_ｂと同じである。

調整係数ｋは、このように、二次側における温度差ΔＴ_２が設計値からずれ、二次側の運転状態（温度差ΔＴ_２や流量Ｖ_２）が点Ｐ_１の位置から点Ｐ_２や点Ｐ_３の位置へ移動した場合に、一次側の運転状態（温度差ΔＴ_１や流量Ｖ_１）を点Ｐ_１の位置からどれだけ点Ｐ_２や点Ｐ_３の位置へ近づけるかを設定する数値であるとも言える。

そして、上述の如く調整係数ｋを用いて一次側の制御を行う場合、各一次ポンプ６の出力を適宜変更することで一次側における冷水Ｗの流量Ｖ_１を制御し、これを通じて二次側の空調機２の入口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｃ等を制御することもできる。例えば、二次側の温度差ΔＴ_２が設定値より小さい場合（図２参照）において温度ｔ_ｃが上昇した際には、調整係数ｋの設定値を変更することで一次側における冷水Ｗの流量Ｖ_１を上げ、これによって二次側の冷水Ｗの温度ｔ_ｃを下げることができる。この場合には、熱源機１の出口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｂを変更する必要は必ずしもないので、制御が簡素化されると共に、冷水Ｗの温度が安定し、省エネルギー性も向上する。

尚、図１～図３及び図４にて説明した運転状況は説明の便宜のために簡略化した一例であって、実際の運転状況は各装置の運転効率や外部からの入熱、熱媒流路３における圧損その他の状況により様々に変動し得る。よって、例えば空調機２における空調空気の吹出温度が上昇した際には、上述の如き調整係数ｋによる流量Ｖ_１の操作に加え、例えば熱源機１における生成熱量Ｈ_１をも操作して出口における冷水Ｗの温度ｔ_ｂを調整する等、他の操作や制御をも併せて実行しても良い。

また、上では二次側の負荷熱量Ｈ_２の全量を一次側の熱源機２で賄う（したがって、熱媒流路３中での熱損失等を無視すれば、理論上、二次側における負荷熱量Ｈ_２と熱源機１での生成熱量Ｈ_１が一致する）場合を例に説明したが、例えば二次側において還り側（空調機２の下流側）の冷水Ｗに対し、補助冷却部１５による予冷を行うような場合には、負荷熱量Ｈ_２から予冷分を差し引いた熱量が生成熱量Ｈ_１として必要となる。こういった場合、上記［式３］の如く負荷熱量Ｈ_２を二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２と二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２の積で表すのでは、調整係数ｋやその他の値による操作がやりづらい場合がある。二次側において測定される冷水Ｗの温度差の値が、還り側における温度の計測位置によって異なるので、いずれを温度差ΔＴ_２として採用するかを適切に決定する必要があるからである。そこで、二次熱媒熱量比率としては、上記［式３］の如き定義に代えて、例えば以下の定義を採用することができる。
［式６］
Ｘ_Ｈ２＝１００×Ｈ_２／Ｓ_Ｈ２

ここで、Ｓ_Ｈ２は二次側における負荷熱量Ｈ_２の基準値（例えば、空調機２の各設計負荷熱量の合計値）である。そして、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２を、基準値Ｓ_Ｈ２に対する現在の負荷熱量Ｈ_２の比率として定義している。このようにすれば、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２を、上記［式３］の如く二次熱媒温度差比率Ｘ_Ｔ２と二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２の積で表すのではなく、負荷熱量Ｈ_２の値から直接求めることができ、補助冷却部１５による予冷分の熱量を差し引く場合等、負荷熱量_Ｈ２や二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２に対して何らかの演算を加える必要がある場合に適している。また、例えば図７に示す如く二次側に空調機２を備えた系統を複数備えている場合に、個別の系統毎に二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２や負荷熱量Ｈ_２を算出したいような時にも、上記［式６］の如き定義を採用すれば、各数値の取扱いを単純化できる。

尚、ここでは補助冷却部１５により冷水Ｗの予冷を行う場合を例に説明したが、「負荷熱量_Ｈ２や二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２に対して何らかの演算を加える必要がある場合」とは、補助冷却部１５による予冷に限らず、その他の各種の場合を含み、上記［式６］により定義される二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２は必要に応じて適宜用いて良い。また、補助冷却部１５における冷水Ｗの冷却方式は、フリークーリングによるものに限らず、例えば熱回収チラーにより冷水Ｗを冷却する方式としても良い。また、暖房を行うにあたって本発明を実施する場合には、例えばコージェネレーションシステムにより熱媒としての温水を補助的に温める際に、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２の定義として、上記［式６］に準じた数式を用いると良い。

また、上では調整係数ｋを百分率で表し、同じく百分率で表した一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１への寄与度を、百分率で表した二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２と二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２との間で調整係数ｋを用いて按分する数式（上記［式５］）を例示したが、本発明の熱源システムの制御方法を実施するにあたり、用い得る数式はこれに限定されるものではない。本発明の肝要な点は、「一次側の流量Ｖ_１の目標値を決定するにあたり、二次側の流量Ｖ_２を反映する値または二次側の負荷熱量Ｈ_２を反映する値の少なくとも一方を一次側の流量Ｖ_１の変数として用い、且つ一次側の流量Ｖ_１に対する二次側の流量Ｖ_２または二次側の負荷熱量Ｈ_２の寄与度を可変に設定する」という点であり、この点を満足する限りにおいて、制御に用いる数式の内容は適宜変更し得る。

例えば、本実施例では一次側の流量Ｖ_１の相対値である一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１を決定するための変数として、二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２や二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２を採用しているが、これに限定されるものではない。本発明を実施するにあたっては、二次側の流量Ｖ_２または二次側の負荷熱量Ｈ_２を何らかの形で反映した値を変数の少なくとも１つとして用いることが要件であり、二次側の流量Ｖ_２または二次側の負荷熱量Ｈ_２を反映した値であれば、二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２や二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２以外の何らかの値を一次側の流量Ｖ_１の決定に用いても良い。尚、ここでいう「流量Ｖ_２を反映した値」や「負荷熱量Ｈ_２を反映した値」とは、流量Ｖ_２や負荷熱量Ｈ_２そのものをも含む。

また、本実施例では、調整係数ｋを用い、一次側の流量Ｖ_１に対する二次側の流量Ｖ_２または二次側の負荷熱量Ｈ_２の寄与度を二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２と二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２の２項間で配分しているが（上記［式５］参照）、例えば、この［式５］の右辺の各項には、二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２や二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２以外に何らかの条件に基づき決定した定数を用いても良いし、また、別の変数を計算に加えても良い。流量Ｖ_１や一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１を決定するための式を３項以上で構成しても良い。

また、一次側の流量Ｖ_１に対する二次側の流量Ｖ_２や負荷熱量Ｈ_２の寄与度は調整係数ｋの設定値により任意に設定されるが、この際、流量Ｖ_２や負荷熱量Ｈ_２の寄与度は［式５］の如く調整係数ｋに応じて比例配分する方式に限らず、例えば流量Ｖ_１に対する流量Ｖ_２の寄与度を調整係数ｋの２乗に比例して配分するなど、調整係数ｋに対し何らかの処理を加えた数値に応じて配分しても良い。

勿論、調整係数ｋや一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１、二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２といった相対値を用いる場合、各値は百分率以外の形式で表しても良い。また、最終的に用いる変数の種類によっては、必ずしも温度差ΔＴ_２や流量Ｖ_１、Ｖ_２といった各値を相対値に変換する必要もない。例えば、一次側の流量Ｖ_１を決定するための式として、下記の如き数式を使用することも可能である。
［式７］
Ｖ_１＝（ｋ／１００）×Ｖ_２＋Ｃ_１
あるいは、下記の如き数式を用いても良い。
［式８］
Ｖ_１＝｛（１００－ｋ）／１００｝×（Ｘ_Ｈ２／１００）×Ｓ_Ｖ２＋Ｃ_２

尚、上記［式７］［式８］において、Ｃ_１やＣ_２は例えば運転状況や季節その他の条件により定められた定数である。Ｃ_１やＣ_２の値は、制御部１１の記憶部にマップとして格納しておき、制御部１１において必要に応じて読み出して使用すれば良い。

［式７］では、一次側の流量Ｖ_１を二次側の流量Ｖ_２に応じて決定するようにしており、その際、流量Ｖ_２の寄与度を調整係数ｋにより規定するようにしている。［式７］におけるＶ_２の定義としては、例えば上記［式２］を変形した式を用いることができる。

また、［式８］では、一次側の流量Ｖ_１を二次側の負荷熱量Ｈ_２に応じて決定するようにしており、その際、負荷熱量Ｈ_２の寄与度を調整係数ｋにより規定するようにしている。ここで、負荷熱量Ｈ_２は流量Ｖ_１と次元が異なる値であるので、負荷熱量Ｈ_２を反映した相対値である二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２を、流量Ｖ_１と次元が一致する流量基準値Ｓ_Ｖ２に乗じた値を項の一つに採用している。

無論、上記［式５］や［式７］、［式８］はそれぞれあくまで一例であって、これ以外にも、本発明を実施するにあたっては種々の数式を採用して良い。

（Ｖ）制御フロー

制御装置１１における上述の如き熱源システムの制御方法の一例を、図５のフローチャートを参照して説明する。

制御装置１１では、まずステップＳ０として、熱源機１、一次ポンプ６や二次ポンプ７、図示しない冷却塔、その他各種機器の運転に係る定数（例えば物理定数や、各種機器の最大流量や最大熱量といった、運転状況によって変化しない数値）を読み込む。次に、ステップＳ１として、熱源機１、一次ポンプ６や二次ポンプ７、図示しない冷却塔、その他各種機器の稼働台数や出力等に関する設定値を読み込む。この設定値には、調整係数ｋが含まれる。

次に、ステップＳ２として、各所の流量計９や温度計１０の検出値から、冷水Ｗの流量や温度といった計測値を実測値として取得する。例えば、二次側における冷水Ｗの流量Ｖ_２や、冷水Ｗの温度ｔ_ｃ，ｔ_ｄといった値が取得される。ステップＳ３では、二次側における合計流量Ｖ_２から、上記［式２］より二次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ２を算出する。ステップＳ４では、二次側における冷水Ｗの流量Ｖ_２、温度ｔ_ｄ，ｔ_ｄに基づき、空調機２における負荷熱量を算出する。

ステップＳ５においては、補助冷却部１５における生成熱量が算出される。補助冷却部１５における生成熱量は、補助冷却ライン１４へ流れる冷水Ｗの流量や、補助冷却ライン１４の前後における冷水Ｗの温度差等から算出できる。補助冷却部１５による冷却を行わない場合、この値はゼロである。さらに、ステップＳ６において、ステップＳ４で算出された負荷熱量から、ステップＳ５で算出された生成熱量を引いた値を、有効負荷熱量として算出する。ここで算出された有効負荷熱量を、以下の工程において二次側の負荷熱量Ｈ_２として使用することができる。

次に、ステップＳ７にて、ここまでの各ステップにおいて計測あるいは算出された各値から、二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２を算出する。二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２の算出には、例えば上記［式３］または［式６］を用いることができる。ステップＳ８にて、さらに調整係数ｋを用い、上記［式５］により一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１を算出する。

続くステップＳ９～ステップＳ１５では、一次側の運転状態、すなわち熱源機１および一次ポンプ６の稼働台数や出力といった値が決定され、これらに基づいて熱源機１や一次ポンプ６の運転が制御される。

熱源機１の稼働台数は、二次側の負荷熱量Ｈ_２や、一次側において必要な生成熱量Ｈ_１に応じ、例えば以下のように決定することができる。

一次側に熱源機１を４台備えており、１台目～４台目の熱源機１の生成熱量の設計値が、それぞれＨ_ｍ１，Ｈ_ｍ２，Ｈ_ｍ３，Ｈ_ｍ４であるとし、その合計量をＨ_ｍとする（つまり、Ｈ_ｍ＝Ｈ_ｍ１＋Ｈ_ｍ２＋Ｈ_ｍ３＋Ｈ_ｍ４である）。そして、変数Ａの値に応じ、熱源機１のオンオフを下記のように決定する。変数Ａの定義については後に説明するが、例えば二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２を変数Ａとして使用することができる。
ａ）Ａが増加傾向にある場合
Ａ≦９５×Ｈ_ｍ１／Ｈ_ｍ のとき １台目をオン
９５×Ｈ_ｍ１／Ｈ_ｍ＜Ａ≦９５×（Ｈ_ｍ１＋Ｈ_ｍ２）／Ｈ_ｍ のとき １、２台目をオン
９５×（Ｈ_ｍ１＋Ｈ_ｍ２）／Ｈ_ｍ＜Ａ≦９５×（Ｈ_ｍ１＋Ｈ_ｍ２＋Ｈ_ｍ３）／Ｈ_ｍ のとき １～３台目をオン
９５×（Ｈ_ｍ１＋Ｈ_ｍ２＋Ｈ_ｍ３）／Ｈ_ｍ＜Ａ≦１００ のとき 全台オン
ｂ）Ａが減少傾向にある場合
Ａ≦９０×Ｈ_ｍ１／Ｈ_ｍ のとき １台目をオン
９０×Ｈ_ｍ１／Ｈ_ｍ＜Ａ≦９０×（Ｈ_ｍ１＋Ｈ_ｍ２）／Ｈ_ｍ のとき １、２台目をオン
９０×（Ｈ_ｍ１＋Ｈ_ｍ２）／Ｈ_ｍ＜Ａ≦９０×（Ｈ_ｍ１＋Ｈ_ｍ２＋Ｈ_ｍ３）／Ｈ_ｍ のとき １～３台目をオン
９０×（Ｈ_ｍ１＋Ｈ_ｍ２＋Ｈ_ｍ３）／Ｈ_ｍ＜Ａ≦１００ のとき 全台オン

つまり、要求される生成熱量が増加し、稼働させる熱源機１を増やす場合には、「全熱源機１の生成熱量の設計値の合計に対する、稼働中の熱源機１の生成熱量の設計値の合計の割合」に９５％を乗じた値を、Ａの値が越えた段階で次の熱源機１をオンにする。逆に、要求される生成熱量が減少し、稼働させる熱源機１を減らす場合には、Ａの値が「全熱源機１の生成熱量の設計値の合計に対する、稼働中の熱源機１のうち１台をオフとした場合における生成熱量の設計値の合計の割合」に９０％を乗じた値以下となった段階で、一台の熱源機１をオフにする。このようにすると、時々刻々変化する負荷熱量Ｈ_２に応じ、必要な生成熱量Ｈ_１に対して生成可能な熱量に幾分余裕を持たせるよう、熱源機１の稼働台数を制御することができる。

ただし、このように熱源機１の稼働台数に余裕を持たせるような運転を行っていても、Ａにあたる値として二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２のみを用いた場合には、二次側における運転状況の変化に、一次側が追いつかなくなる場合も考えられる。例えば、２台の熱源機１が稼働している時に二次側における温度差ΔＴ_２が小さくなり、負荷熱量Ｈ_２を補うために二次側の流量Ｖ_２が増大したとする。このとき、条件によっては、二次側における流量Ｖ_２に応じて一次側の流量Ｖ_１を増大させないと、空調機２の入口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｃが上昇し、快適性が損なわれる可能性が生じる。ところが、各一次ポンプ６のオンオフは熱源機１のオンオフと連動しているので、仮に二次側の負荷熱量Ｈ_２に対して一次側の生成熱量Ｈ_１が十分であったとしても、二次側の流量Ｖ_２に対しては一次側の流量Ｖ_１が不足するという事態が生じ得る。つまり、生成熱量Ｈ_１や負荷熱量Ｈ_２のみに追従して熱源機１および一次ポンプ６の稼働台数を決定することで、流量Ｖ_１の操作に遅れが生じるのである。これを防ぐためには、一次側の生成熱量Ｈ_１だけでなく、流量Ｖ_１に関しても、ある程度二次側の運転状況に対して余裕を持たせ、二次側への追従性を確保する必要がある。

そこで、変数Ａとして用いるパラメータを例えば以下の式により選択することができる。
［式９］
Ａ＝ＭＡＸ（Ｘ_Ｈ２，Ｘ_Ｖ１）
このように、変数Ａとして二次熱媒熱量比率Ｘ_Ｈ２と一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１のうち大きい方の値を用いるようにすれば、二次側における運転状況に対し、熱源機１および一次ポンプ６の稼働台数にさらに余裕を持たせることができるのである。

また、各一次ポンプ６のオンオフは、その下流に位置する各熱源機１のオンオフと連動するが、稼働している各一次ポンプ６における冷水Ｗの流量（Ｖ_ｉとする）は、例えば以下の式により決定することができる。
［式１０］
Ｖ_ｉ＝（Ｖ_ｍｉ／Ｖ_ｍｏ）×Ｖ_１

Ｖ_ｍｉは、その一次ポンプ６の設計流量値であり、Ｖ_ｍｏは、現在稼働中の一次ポンプ６の各設計流量の合計値である。つまり、上記［式１０］は、一次側の合計流量Ｖ_１を稼働中の一次ポンプ６で分担する際、それぞれの設計流量Ｖ_ｍｉに応じて各一次ポンプ６の個別流量Ｖ_ｉを比例的に分配するのである。例えば、３台の一次ポンプ６を稼働させるとして、各一次ポンプ６の設計流量が５：５：３であったとすると、実際の流量も同じ５：５：３の割合で各一次ポンプ６に分配するのである。尚、上述の熱源機１、一次ポンプ６の稼働台数や各一次ポンプ６の出力の決定方式は一例であって、この他にも各種の方式を採用し得る。例えば、各熱源機１の効率を考慮して、一次側全体におけるエネルギー効率がなるべく良くなるよう、各一次ポンプ６における流量の配分を調整しても良い。また、各一次ポンプ６における出力を決定するにあたっては、各熱源機１における流量の上下限値の仕様等も考慮される。

一次側の運転状態を決定するにあたっては、まずステップＳ９として、上記［式９］により変数Ａとして用いる値を選択する。続くステップＳ１０では、熱源機１の稼働台数の制御に関し、制御周期の判定を行う。前回、次のステップＳ１１を実行してから所定の時間（例えば、１５分）が経過したか否かを判定する。所定の時間が経過していれば次のステップＳ１１に移り、上に説明したように変数Ａに基づき熱源機１の稼働台数の制御を行う。このとき、熱源機１のオンオフと連動して一次ポンプ６のオンオフも切り替えられる。

ステップＳ１０において、前にステップＳ１１を実行してからの経過時間が所定の時間未満であると判定された場合は、ステップＳ１１を飛ばしてステップＳ１２へ移る。各熱源機１のオンオフは時々刻々制御されるのではなく、所定の周期毎に必要に応じて行うことが好ましいため、ステップＳ１０で制御の実行周期を制御しているのである。

ステップＳ１２では、一次ポンプ６の流量の制御に関し、制御周期の判定を行う。前回、続くステップＳ１３～Ｓ１５を実行してから所定の時間（例えば、５分）が経過したか否かを判定する。所定の時間が経過していれば次のステップＳ１３に移る。

ステップＳ１３では、現在における各一次ポンプ６の稼働状態を読み込む。ステップＳ１４では、要求される一次側の流量Ｖ_１に合わせ（一次側における合計流量Ｖ_１の目標値は、ステップＳ８にて算出された一次熱媒流量比率Ｘ_Ｖ１から上記［式８］により算出できる）、各一次ポンプ６における目標流量値Ｖ_ｉを上記［式１０］により算出する。この目標流量値Ｖ_ｉに基づき、次のステップＳ１５において、各一次ポンプ６に対し編流量制御を行う。

ステップＳ１５の後、ステップＳ１に戻り、続く各ステップを繰り返して各機器の稼働状況の調整を行いながらシステムの運転を継続する。また、ステップＳ１２において、所定の時間が経過していいと判定された場合は、ステップＳ１３～Ｓ１５を飛ばしてステップＳ１に戻る。

こうして、制御装置１１においては、二次側の運転状態や調整係数ｋを含む各変数の設定値等に基づき、一次側における流量Ｖ_１の目標値を設定し、熱源機１のオンオフやこれに連動した一次ポンプ６のオンオフの監視や制御、各一次ポンプ６のインバータの周波数の制御等を行う。

（ＶＩ）調整係数ｋの入力

図６は表示部１２（図７参照）に表示される操作入力画面の一例を示しており、ここでは一次側の各部における冷水Ｗの流量や温度、各装置の稼働状態等を表示する画面を例示している。ここに示す操作入力画面では、一次側のシステム構成が模式的に表示されており、各所に配置された表示ボックス１２ａには、システムの各所における冷水Ｗの流量や温度の実測値、流量と温度の積である熱量、各一次ポンプ６の稼働状態等が表示される。

また、熱源機１に関しては、各熱源機１を示すアイコンの近傍にそれぞれ入力ボックス１２ｂが表示されており、該熱源機１の出口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｂの設定値を操作部１３から入力できるようになっている（図７および図１～図３参照）。制御部１１（図７参照）では、この入力ボックス１２ｂに入力された数値を、図示しない冷却塔や熱源機１の稼働台数や稼働状態に反映し、各熱源機１の出口側における冷水Ｗの温度ｔ_ｂを調整する。

さらに、操作画面中の右側には、調整係数ｋの表示ボックス１２ａおよび入力ボックス１２ｂが表示されており、表示ボックス１２ａには調整係数ｋの現在値が表示され、入力ボックス１２ｂには操作部１３から調整係数ｋの設定値を手動入力することができるようになっている。制御部１１（図７参照）では、調整係数ｋの設定値を読み込み、一次ポンプ６の稼働状態に反映させる。

こうした操作入力画面を表示する表示部１２と操作部１３を空調設備の管理室に設置することで、熱源システムの各部の状態を監視しつつ、必要に応じて各入力ボックス１２ｂに設定値を入力し、熱源システムを構成する各装置を操作することができる。

調整係数ｋの入力ボックス１２ｂに設定値を入力するにあたっては、例えばここに示すような操作画面とは別の画面により二次側における冷水Ｗの温度ｔ_ｃ，ｔ_ｄや温度差ΔＴ_２を計測し、例えば温度ｔ_ｃに上昇傾向が見られた際には調整係数ｋの設定値を大きくするといった操作が可能である。また、ΔＴ_２が小さくなりがちな時季や条件下においては調整係数ｋの設定値を０から１００までの間で適宜調整して空調性能と省エネルギー性のバランスを図り、ΔＴ_２が大きくなりがちな時季や条件下においてはｋを１００にして一次側の流量Ｖ_１の目標値を二次側の流量Ｖ_２の計測値に一致させ、省エネルギー性を図るような操作を行っても良い。

尚、ここでは調整係数ｋを手動で入力可能な操作画面を例示したが、ここに示す以外にも、調整係数ｋの設定に関しては種々の方法を採用することができる。例えば、季節や運転状況に応じた調整係数ｋの設定値を予め定めておき、制御装置１１にてその都度適当な調整係数ｋの値を読み出して使用しても良い。あるいは、ＡＩ制御により調整係数ｋを決定する方法を取り入れても良い。

以上のように、上記本実施例の熱源システムは、熱媒（冷水）Ｗに熱を供給する熱源機１と、熱媒Ｗから熱を受け取って空調空気を作り出す空調機２と、熱源機１と空調機２との間で熱媒Ｗを循環させる熱媒流路３と、該熱媒流路３における熱源機１の出口側から空調機２の入口側までの間の位置に設置される往ヘッダ４と、熱媒流路３における空調機２の出口側から熱源機１の入口側までの間の位置に設置される還ヘッダ５と、往ヘッダ４と還ヘッダ５とを連通し、熱媒Ｗを流通させるバイパス流路８と、熱媒流路３の往ヘッダ４と還ヘッダ５を挟んで熱源機１側を一次側、空調機２側を二次側とした場合に、一次側における熱媒Ｗの流通を駆動する一次ポンプ６と、二次側における熱媒Ｗの流通を駆動する二次ポンプ７とを備え、一次側における熱媒Ｗの流量Ｖ _１ は、二次側における熱媒Ｗの流量Ｖ _２ を反映する値Ｘ _Ｖ２ と、二次側における負荷熱量Ｈ _２ を反映する値Ｘ _Ｈ２ とを変数として決定され、且つ一次側における熱媒Ｗの流量Ｖ_１に対する二次側における熱媒Ｗの流量Ｖ_２または二次側における負荷熱量Ｈ_２の寄与度は可変に設定される。このようにすると、二次側の温度差ΔＴ_２が設計値より小さい場合、調整係数ｋを適宜調整することで、省エネルギー性と空調性能のいずれをもある程度満足することができる。一方、二次側における熱媒Ｗの温度差ΔＴ_２が設計値より大きい場合には、調整係数ｋの値を高く設定することで省エネルギー性を高めることができる。また本実施例の熱源システムにおいて、一次側における熱媒Ｗの流量Ｖ _１ は、二次側における熱媒Ｗの流量Ｖ _２ を反映する値Ｘ _Ｖ２ と、二次側における負荷熱量Ｈ _２ を反映する値Ｘ _Ｈ２ とを変数として決定されるので、一次側における熱媒Ｗの流量Ｖ _１ を決定するにあたり、二次側の流量Ｖ _２ と二次側の負荷熱量Ｈ _２ を計算に入れることができる。

本実施例の熱源システムにおいて、一次側における熱媒Ｗの流量Ｖ_１に対する二次側における熱媒Ｗの流量Ｖ_２または二次側における負荷熱量Ｈ_２の寄与度は、任意の調整係数ｋの設定値により決定されるので、一次側における熱媒Ｗの流量Ｖ_１を決定するにあたり、二次側の流量Ｖ_２の寄与度を調整係数ｋの設定により簡便に決定することができる。

本発明の熱源システムにおいて、一次側における熱媒Ｗの流量Ｖ_１は、具体的には以下の数式により決定される。
Ｘ_Ｖ１＝（ｋ／１００）×Ｘ_Ｖ２＋｛（１００－ｋ）／１００｝×Ｘ_Ｈ２
ただし、
Ｘ_Ｖ１：一次熱媒流量比率（一次側における熱媒Ｗの流量Ｖ_１の相対値）
Ｘ_Ｖ２：二次熱媒流量比率（二次側における熱媒の流量Ｖ_２の相対値）
Ｘ_Ｈ２：二次熱媒熱量比率（二次側における負荷熱量Ｈ_２の相対値）
ｋ：調整係数（０以上１００以下の任意の値）

したがって、上記本実施例の熱源システム及びその制御方法によれば、空調性能と省エネルギー性を少なくとも部分的に両立し得る。

尚、本発明の熱源システム及びその制御方法は、上述の実施例にのみ限定されるものではない。例えば、上述の実施例では空調システムにて冷房を行う場合を例示したが、これに限らず、暖房を行う場合の一次側における流量制御にも同様に適用し得る（この場合、熱媒としては例えば温水を用いる）。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 熱源機
２ 空調機
３ 熱媒流路
４ 往ヘッダ
５ 還ヘッダ
６ 一次ポンプ
７ 二次ポンプ
８ バイパス流路
Ｗ 熱媒（冷水）

Claims (4)

1. 熱媒に熱を供給する熱源機と、
   熱媒から熱を受け取って空調空気を作り出す空調機と、
   前記熱源機と前記空調機との間で熱媒を循環させる熱媒流路と、
   該熱媒流路における前記熱源機の出口側から前記空調機の入口側までの間の位置に設置される往ヘッダと、
   前記熱媒流路における前記空調機の出口側から前記熱源機の入口側までの間の位置に設置される還ヘッダと、
   前記往ヘッダと前記還ヘッダとを連通し、熱媒を流通させるバイパス流路と、
   前記熱媒流路の前記往ヘッダと前記還ヘッダを挟んで前記熱源機側を一次側、前記空調機側を二次側とした場合に、一次側における熱媒の流通を駆動する一次ポンプと、
   二次側における熱媒の流通を駆動する二次ポンプとを備え、
   一次側における熱媒の流量は、二次側における熱媒の流量を反映する値と、二次側における負荷熱量を反映する値とを変数として決定され、
   且つ一次側における熱媒の流量に対する二次側における熱媒の流量または二次側における負荷熱量の寄与度は可変に設定されること
   を特徴とする熱源システム。
2. 一次側における熱媒の流量に対する二次側における熱媒の流量または二次側における負荷熱量の寄与度は、任意の調整係数の設定値により決定されること
   を特徴とする請求項１に記載の熱源システム。
3. 一次側における熱媒の流量は、以下の数式により決定されることを特徴とする請求項１に記載の熱源システム。
   Ｘ_Ｖ１＝（ｋ／１００）×Ｘ_Ｖ２＋｛（１００－ｋ）／１００｝×Ｘ_Ｈ２
   ただし、
   Ｘ_Ｖ１：一次熱媒流量比率（一次側における熱媒の流量の相対値）
   Ｘ_Ｖ２：二次熱媒流量比率（二次側における熱媒の流量の相対値）
   Ｘ_Ｈ２：二次熱媒熱量比率（二次側における負荷熱量の相対値）
   ｋ：調整係数（０以上１００以下の任意の値）
4. 熱媒に熱を供給する熱源機と、
   熱媒から熱を受け取って空調空気を作り出す空調機と、
   前記熱源機と前記空調機との間で熱媒を循環させる熱媒流路と、
   該熱媒流路における前記熱源機の出口側から前記空調機の入口側までの間の位置に設置される往ヘッダと、
   前記熱媒流路における前記空調機の出口側から前記熱源機の入口側までの間の位置に設置される還ヘッダと、
   前記往ヘッダと前記還ヘッダとを連通し、熱媒を流通させるバイパス流路と、
   前記熱媒流路の前記往ヘッダと前記還ヘッダを挟んで前記熱源機側を一次側、前記空調機側を二次側とした場合に、一次側における熱媒の流通を駆動する一次ポンプと、
   二次側における熱媒の流通を駆動する二次ポンプと
   を備えた熱源システムの制御方法であって、
   一次側における熱媒の流量は、二次側における熱媒の流量を反映する値と、二次側における負荷熱量を反映する値とを変数として決定し、且つ一次側における熱媒の流量に対する二次側における熱媒の流量または二次側における負荷熱量の寄与度は可変に設定すること
   を特徴とする熱源システムの制御方法。

Images