JP7145923B2 - Air conditioning system and air conditioning method - Google Patents
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Description
本発明は、室内の空気を調和させる空気調和システムおよび空気調和方法に関する。 The present invention relates to an air conditioning system and an air conditioning method for conditioning indoor air.
空気調和システムとして、ガスエンジンを駆動源としたエンジン駆動式圧縮機を含んで構成されるGHP(ガスヒートポンプエアコン)や、電動機を駆動源とした電気駆動式圧縮機を含んで構成されるEHP(電気式ヒートポンプエアコン)が採用されている。 As an air conditioning system, there is a GHP (gas heat pump air conditioner) that includes an engine-driven compressor driven by a gas engine, and an EHP (EHP) that includes an electrically driven compressor driven by an electric motor. An electric heat pump air conditioner is used.
ここで、EHPは、ガスエンジンを備えないため、GHPに必要なエンジンオイルの補充や交換、オイルフィルタの交換、点火プラグの点検や交換等のメンテナンスを行う必要がなく、メンテナンスに要するコストがかからない。一方、GHPは、ヒートポンプによる暖房(室内空気の加熱)に加えて、ガスエンジンの排熱を回収して空気を加熱することができるため、EHPと比較して効率的に室内を暖めることが可能となる。また、GHPは、ほとんど電力を消費しないため、EHPと比較して、消費電力を大幅に削減することができるという利点がある。 Here, since the EHP does not have a gas engine, it is not necessary to perform maintenance such as replenishment or replacement of engine oil, replacement of the oil filter, inspection or replacement of spark plugs, etc., which are necessary for the GHP, and maintenance costs are not required. . On the other hand, in addition to heating with a heat pump (heating indoor air), GHP can heat the air by recovering the exhaust heat of the gas engine, so it can warm the room more efficiently than EHP. becomes. In addition, since the GHP consumes almost no power, it has the advantage of being able to significantly reduce power consumption compared to the EHP.
このように、GHPとEHPとはそれぞれ異なる利点を有している。そこで、それぞれの利点を活かしつつ、所定の時間毎に、外気温と空調負荷に基づいてランニングコストが最小となるEHPとGHPの運転負荷率を導出する技術が提案されている(例えば、特許文献1)。 Thus, GHP and EHP have different advantages. Therefore, techniques have been proposed for deriving the operating load factors of the EHP and GHP that minimize the running cost based on the outside air temperature and the air conditioning load every predetermined time while taking advantage of each advantage (for example, patent document 1).
特許文献1のような、外気温と空調負荷に基づいて、EHP等の電力消費ユニットとGHP等のガス消費ユニットの運転負荷率を導出する技術を採用すると、例えば、所定の制御タイミング毎に、このままのトレンドで電力消費ユニットおよびガス消費ユニットを利用し続けた場合、次の電力使用量の判定タイミングにおいて、電力使用量がどの程度になるかを予測し、その値が契約電力を超えそうになると、電力消費ユニットの運転負荷率を抑制するといった空気調和制御が行われることになる。
When adopting the technology of deriving the operating load factor of an electric power consumption unit such as an EHP and a gas consumption unit such as a GHP based on the outside air temperature and the air conditioning load as in
しかし、制御タイミングが経過する毎に、判定タイミングでの電力使用量のみ予測する上記の空気調和制御では、その制御により電力消費ユニットやガス消費ユニットの運転負荷率の変動幅が大きくなる。そうすると、電力消費ユニットおよびガス消費ユニットを高効率で運転できなくなり、結果的に、電力およびガスの合計料金が高くなってしまう。ここで、単に、制御タイミングを短縮したり、制御閾値を細分化することにより、電力消費ユニットやガス消費ユニットの運転負荷率の変動幅を小さくすることは可能であるが、演算処理負荷やメモリ容量の増大化を招いてしまう。 However, in the above-described air-conditioning control that predicts only the power consumption at the determination timing each time the control timing elapses, the control increases the fluctuation range of the operating load factor of the power consumption unit and the gas consumption unit. As a result, the power consumption unit and the gas consumption unit cannot be operated with high efficiency, resulting in an increase in the total charge for power and gas. Here, it is possible to reduce the fluctuation range of the operating load factor of the power consumption unit or the gas consumption unit simply by shortening the control timing or subdividing the control threshold. This will lead to an increase in capacity.
本発明は、このような課題に鑑み、演算処理負荷やメモリ容量の増大化を招くことなく、電力消費ユニットおよびガス消費ユニットを効率良く運転させることが可能な空気調和システムおよび空気調和方法を提供することを目的としている。 In view of such problems, the present invention provides an air conditioning system and an air conditioning method capable of efficiently operating power consumption units and gas consumption units without increasing the computational processing load and memory capacity. It is intended to
上記課題を解決するために、本発明の空気調和システムは、少なくとも電力消費機器を有し、冷媒または水を、加熱または冷却する電力消費ユニットと、少なくともガス消費機器を有し、冷媒または水を、加熱または冷却するガス消費ユニットと、を備え、電力の料金は少なくとも契約電力に応じて決定され、ガスの料金は少なくとも当該ガスの使用量に応じて決定され、施設における、電力消費ユニットおよびガス消費ユニットを除く電力推移である施設電力推移を導出する施設電力推移導出部と、過去の施設電力推移と、未来の予測外気温とから、未来の施設電力推移を推定する施設電力推移推定部と、契約電力から未来の施設電力推移を減算し、電力消費ユニットおよびガス消費ユニットで利用可能な電力推移である空調電力推移を導出する空調電力推移導出部と、空調電力推移に基づき、相異なる複数の空調負荷率それぞれに対し、電力およびガスの料金の合計が最小となるように電力消費ユニットとガス消費ユニットの運転負荷率を導出し、空調負荷率と電力消費ユニットとガス消費ユニットの運転負荷率とを対応付けた運転マップを生成する運転マップ生成部と、運転マップに従い、電力消費ユニットおよびガス消費ユニットを、必要な空調負荷率に応じた運転負荷率で運転する空調運転部と、をさらに備える。 In order to solve the above problems, the air conditioning system of the present invention has at least a power consumption device, a power consumption unit that heats or cools refrigerant or water, and at least a gas consumption device that heats the refrigerant or water. , a gas consuming unit that heats or cools, the electricity charge is determined at least according to the contracted power, the gas charge is determined at least according to the amount of gas used, and the power consumption unit and the gas at the facility A facility power transition derivation unit that derives a facility power transition, which is a power transition excluding consumption units, and a facility power transition estimation unit that estimates future facility power transition from past facility power transition and future predicted outside temperature. , an air conditioning power transition derivation unit that subtracts the future facility power transition from the contract power and derives the air conditioning power transition that is the power transition that can be used by the power consumption unit and the gas consumption unit; For each air conditioning load factor, the operating load factors for the power consumption unit and the gas consumption unit are derived so that the sum of the electricity and gas charges is minimized, and the air conditioning load factor and the operating load for the power consumption unit and an air-conditioning operation unit that operates the power consumption unit and the gas consumption unit at an operation load factor corresponding to the required air-conditioning load factor according to the operation map. Prepare more.
運転マップ生成部は、任意の空調負荷率を満たすように電力消費ユニットとガス消費ユニットの運転負荷率を按分した組み合わせを複数生成し、その組み合わせの中で電力およびガスの料金の合計が最小となる組み合わせを任意の空調負荷率に対する電力消費ユニットとガス消費ユニットの運転負荷率としてもよい。 The operation map generation unit generates a plurality of combinations in which the operation load factors of the power consumption unit and the gas consumption unit are proportionally divided so as to satisfy an arbitrary air conditioning load factor, and determines the combination that has the lowest total power and gas charges. A combination may be used as the operating load factor of the power consumption unit and the gas consumption unit for an arbitrary air conditioning load factor.
運転マップ生成部は、段階的に設けた複数の空調電力推移に基づいて複数の運転マップを生成し、空調運転部は、施設において実測した電力使用量が契約電力以下となるように、複数の運転マップを切り換えてもよい。 The operation map generation unit generates a plurality of operation maps based on a plurality of air conditioning power transitions provided in stages, and the air conditioning operation unit generates a plurality of maps so that the power consumption actually measured in the facility is equal to or less than the contract power. You may switch the driving map.
上記課題を解決するために、少なくとも電力消費機器を有し、冷媒または水を、加熱または冷却する電力消費ユニットと、少なくともガス消費機器を有し、冷媒または水を、加熱または冷却するガス消費ユニットとを備えた空気調和システムにおける空気調和方法であって、電力の料金は少なくとも契約電力に応じて決定され、ガスの料金は少なくとも当該ガスの使用量に応じて決定され、施設における、電力消費ユニットおよびガス消費ユニットを除く電力推移である施設電力推移を導出し、過去の施設電力推移と、未来の予測外気温とから、未来の施設電力推移を推定し、契約電力から未来の施設電力推移を減算し、電力消費ユニットおよびガス消費ユニットで利用可能な電力推移である空調電力推移を導出し、空調電力推移に基づき、相異なる複数の空調負荷率それぞれに対し、電力およびガスの料金の合計が最小となるように電力消費ユニットとガス消費ユニットの運転負荷率を導出し、空調負荷率と電力消費ユニットとガス消費ユニットの運転負荷率とを対応付けた運転マップを生成し、運転マップに従い、電力消費ユニットとガス消費ユニットを、必要な空調負荷率に応じた運転負荷率で運転する。 In order to solve the above problems, a power consumption unit having at least power consumption equipment for heating or cooling refrigerant or water and a gas consumption unit having at least gas consumption equipment for heating or cooling refrigerant or water are provided. wherein the electricity charge is determined at least according to the contract power, the gas charge is determined at least according to the amount of gas used, and the power consumption unit in the facility and the facility power transition, which is the power transition excluding the gas consumption unit, is estimated from the past facility power transition and the future predicted outside temperature, and the future facility power transition is estimated from the contract power. and derive the air conditioning power transition, which is the power transition available in the power consumption unit and the gas consumption unit, and based on the air conditioning power transition, the total electricity and gas charges for each of the different air conditioning load factors is calculated. Deriving the operating load factor of the power consumption unit and the gas consumption unit to minimize, generating an operation map that associates the air conditioning load factor with the operating load factor of the power consumption unit and the gas consumption unit, according to the operation map, The power consumption unit and the gas consumption unit are operated at an operating load factor corresponding to the required air conditioning load factor.
本発明によれば、演算処理負荷やメモリ容量の増大化を招くことなく、電力消費ユニットおよびガス消費ユニットを効率良く運転させることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to efficiently operate the power consumption unit and the gas consumption unit without increasing the processing load and memory capacity.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in these embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are given the same reference numerals to omit redundant description, and elements that are not directly related to the present invention are omitted from the drawings. do.
(空気調和システム100)
図1は、空気調和システム100の接続関係を示した説明図である。空気調和システム100は、ビルや学校等の施設10において契約単位で配される空気調和装置110と、施設10と離隔して設けられ、空気調和装置110と、無線または有線による双方向の通信が可能に接続された管理サーバ120とを含んで構成される。
(Air conditioning system 100)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the connection relationship of an
空気調和装置110は、EHP112と、GHP114と、空調通信部116と、空調制御部118とを含んで構成される。ここでは、説明の便宜上、一つの空調制御部118にEHP112(電力消費ユニット)およびGHP114(ガス消費ユニット)が一つずつ接続される例を挙げて説明するが、EHP112やGHP114の数に制限はなく、一つの空調制御部118に複数のEHP112やGHP114が接続されてもよい。
The
EHP112では、電動機140(電力消費機器)を駆動源として冷媒を圧縮する電気駆動式圧縮機142(電力消費機器)によって冷媒が循環され(冷媒回路)、室外のEHP室外熱交換器144において冷媒と室外の空気との熱交換が行われ、室内のEHP室内熱交換器146において冷媒と室内の空気との熱交換が行われる。
In the EHP 112, the refrigerant is circulated (refrigerant circuit) by an electrically driven compressor 142 (power consuming device) that compresses the refrigerant using an electric motor 140 (power consuming device) as a drive source. Heat exchange is performed with the outdoor air, and heat exchange is performed between the refrigerant and the indoor air in the indoor EHP
GHP114では、ガスエンジン150(ガス消費機器)を駆動源として冷媒を圧縮するエンジン駆動式圧縮機152(ガス消費機器)によって冷媒が循環され(冷媒回路)、室外のGHP室外熱交換器154において冷媒と室外の空気との熱交換が行われ、室内のGHP室内熱交換器156において冷媒と室内の空気との熱交換が行われる。
In the GHP 114, the refrigerant is circulated (refrigerant circuit) by an engine-driven compressor 152 (gas consuming device) that compresses the refrigerant using a gas engine 150 (gas consuming device) as a driving source, and the refrigerant is and the outdoor air, and in the indoor GHP
空調通信部116は、管理サーバ120との通信を行う。空調制御部118は、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM等を含む半導体集積回路で構成され、EHP112およびGHP114を制御する。また、空調制御部118は、プログラムを動作させることで、施設電力推移送信部170、空調運転部172として機能する。かかる空調制御部118の各機能部の動作は後程詳述する。
The air
管理サーバ120は、管理通信部122と、データ保持部124と、管理制御部126とを含んで構成される。管理通信部122は、複数の空気調和装置110との通信を行う。データ保持部124は、RAM、フラッシュメモリ、HDD等で構成され、管理制御部126の各機能部の処理に必要な様々な情報を保持する。管理制御部126は、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM等を含む半導体集積回路で構成され、プログラムを動作させることで、施設電力推移導出部178、施設電力推移推定部180、空調電力推移導出部182、運転マップ生成部184として機能する。かかる管理制御部126の各機能部の動作は後程詳述する。
The
続いて、空気調和システム100における、EHP112の電動機140、および、GHP114のガスエンジン150それぞれの運転負荷率の設計思想について説明する。
Next, the design concept of the operating load factors of the
(運転負荷率の設計思想)
EHP112を構成する電動機140は電力で駆動力を発生させ、GHP114を構成するガスエンジン150はガスで駆動力を発生させる。したがって、EHP112およびGHP114を双方とも運転させる場合、電力およびガスのいずれもが必要となり、電力供給会社やガス供給会社から電力およびガスを購入することとなる。
(Design concept of operating load factor)
The
電力およびガスの料金は、基本となる基本料金と、予め設定された単価と使用量とに応じて決定される従量料金との2つの料金体系の合計で構成される。ただし、ガスと電力とでは、基本料金および従量料金の計算が異なる。例えば、ガスの料金は、基本料金および従量料金のいずれも使用量に依存しており、使用量が多いほど高くなる。なお、一般的に、基本料金は、電力の方がガスよりも高く、従量料金は、ガスの方が電力よりも高いことが多い。 Electricity and gas charges are the sum of two charge systems: a basic charge and a metered charge determined according to a preset unit price and usage amount. However, the calculation of the basic charge and the metered charge differs between gas and electricity. For example, gas charges, both the basic charge and the metered charge, depend on the amount of use, and increase as the amount of use increases. In general, the basic charge for electricity is higher than that for gas, and the metered charge for gas is often higher than that for electricity.
一方、電力の基本料金は、施設10における契約電力に基づいて決定される。ここで、契約電力は、所定時間(例えば、30分間)毎の平均使用電力である需要電力(デマンド)の所定期間(例えば、12ヶ月)における最大値である最大需要電力(最大デマンド)に基づいて決定される。ただし、契約電力は、かかる場合に限らず、供給事業者との協議により決定する等、様々な決定の仕方がある。なお、契約電力を超えて電力を使用すると(最大需要電力が更新されると)、その当月以降1年間の契約電力が、更新された最大需要電力に基づいて決定されるので、結果的に基本料金が上昇してしまう。また、電力供給事業者との協議により契約電力を決定している場合、契約超過金が科せられる場合もある。
On the other hand, the basic power charge is determined based on the contracted power at the
したがって、契約電力を超えない範囲であれば、使用量が同一である場合、基本料金(契約電力)が小さいほど電力の料金(基本料金と従量料金との合計)は安くなる。そのため、可能な限り契約電力を小さくすることが望ましい。ただし、契約電力を小さくしすぎると、使用量が契約電力を超える頻度が高くなり、基本料金も高くなって却って電力の料金が増加してしまうおそれもある。そこで、契約電力を適切に小さく設定し、契約電力を超えない電力使用量で、必要な空調負荷をEHP112およびGHP114で按分するのが望ましい。
Therefore, within a range not exceeding the contracted power, the lower the basic charge (contracted power), the cheaper the power charge (the sum of the basic charge and the metered charge) when the usage amount is the same. Therefore, it is desirable to reduce the contract demand as much as possible. However, if the contract power is too small, the frequency of usage exceeding the contract power will increase, and the basic charge will also increase, which may lead to an increase in the power charge. Therefore, it is desirable to set the contract power to an appropriately small value, and divide the required air conditioning load between the
ここで、電力の基本料金(契約電力)を対象とするのは以下の理由からである。すなわち、一般的に、電力の基本料金とガスの基本料金とを比較すると電力の基本料金の方が高いため、電力の基本料金を小さくする方がメリットが大きい。したがって、本実施形態では、電力の基本料金が左右される契約電力のみに着目し、契約電力を超えないように電力使用量を制御する例を挙げるが、かかる場合に限らず、ガスの基本料金を対象とすることもできる。 Here, the basic charge of electricity (contract power) is targeted for the following reasons. That is, in general, when the basic charge for electricity and the basic charge for gas are compared, the basic charge for electricity is higher, so it is more advantageous to reduce the basic charge for electricity. Therefore, in the present embodiment, an example will be given in which the amount of electricity used is controlled so as not to exceed the contracted power, focusing only on the contracted power on which the basic rate of electricity depends. can also be targeted.
図2は、EHP112およびGHP114それぞれの運転負荷率を随時変更する例を説明するための図である。図2(a)は、施設全体の電力使用量の推移を示し、図2(b)は、EHP112およびGHP114それぞれの運転負荷率を示す。ここでは、所定の制御タイミング(30分/4)毎に、このままのトレンドでEHP112およびGHP114を利用し続けた場合、次の電力使用量の判定タイミング(30分毎)には電力使用量がどの程度になるかを予測し、その値が契約電力を超えそうになると、EHP112の運転負荷率を抑制するといった空気調和制御を行うとする。
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of changing the operating load factor of each of the
例えば、図2(a)の時点Aの制御タイミングでは、このままのトレンドでEHP112およびGHP114を利用し続けると、破線で示すように時点Bの判定タイミングには、電力使用量が契約電力を超えてしまうと予測できるので、時点Aの制御タイミングにおいて、EHP112の運転負荷率を図2(b)のように低下させる。ただし、要求される空調負荷を満たすため、GHP114の運転負荷率は図2(b)の一点鎖線で示すように上昇させられる。こうして、最初の30分に関し、使用電力量が契約電力内に収まることとなる。
For example, at the control timing at point A in FIG. 2(a), if the
その後、次の30分に関し、図2(a)の時点Cの制御タイミングでは、このままのトレンドでEHP112を利用し続けても、破線で示すように時点Dの判定タイミングには、電力使用量が契約電力の半分にも満たないと予測できるので、図2(b)のように、EHP112の運転負荷率を上げ、GHP114の運転負荷率を低下させる。また、時点Eの判定タイミングで、図2(b)のように、EHP112の運転負荷率を低下させ、GHP114の運転負荷率を上げて、電力使用量が契約電力を超えないようにしている。
After that, for the next 30 minutes, even if the
しかし、上記のように、単純に制御タイミング(30分/4)が経過する毎に、判定タイミング(30分)での電力使用量のみ予測する制御では、図2(b)に示すように、EHP112やGHP114の運転負荷率の変動幅が大きくなってしまう。
However, as described above, in the control that simply predicts only the power consumption at the determination timing (30 minutes) each time the control timing (30 minutes/4) elapses, as shown in FIG. The fluctuation width of the operating load factor of the
図3は、EHP112およびGHP114の運転負荷率と効率(COP)との関係を示した説明図である。図3を参照して理解できるように、EHP112およびGHP114のいずれにおいても、特定の運転負荷率において効率が最大となり、実際の運転負荷率と効率が最大となる特定の運転負荷率との差が大きくなるに連れ効率が低下する。ここで、上記のように、EHP112およびGHP114いずれにおいても運転負荷率の変動幅が大きくなると、それぞれ、特定の運転負荷率から離隔した運転負荷率での運転が多くなる。そうすると、EHP112およびGHP114を高効率で運転できなくなり、結果的に、電力およびガスの合計料金が高くなってしまう。このとき、単に、制御タイミングを短縮したり、制御閾値を細分化することにより、EHP112やGHP114の運転負荷率の変動幅を小さくすることは可能であるが、演算処理負荷やメモリ容量の増大化を招いてしまう。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the operating load factor of the
ここで、翌日等、未来の予測外気温等を通じ、一日単位で未来の電力推移を予測し、それに従ってEHP112およびGHP114の運転負荷率を制御することが考えられる。しかし、EHP112やGHP114に依存する電力推移(単に「空調電力推移」という)と、EHP112やGHP114を除く施設の電力推移(単に「施設電力推移」という)との変動態様が異なるため、単純に両者を合わせて予測しても、実際に要求される空調負荷との差が生じてしまう。
Here, it is conceivable to predict the future power transition on a day-by-day basis, such as the next day, through the predicted future outside temperature, and control the operating load factors of the
そこで、施設電力推移と空調電力推移を分けて考え、施設電力推移を定量的な変動とみなして未来の予測外気温等から推定し、予測した施設電力推移で進行することを前提とする運転マップにより、空調電力推移の変動に応じて、その都度、EHP112およびGHP114の運転負荷率を制御する。かかる構成により、要求される空調負荷を満たしつつ、電力使用量が契約電力を超えない範囲で、EHP112およびGHP114の運転負荷を適切に調整できる。したがって、演算処理負荷やメモリ容量の増大化を招くことなく、EHP112およびGHP114の運転負荷率の変動を抑制して効率良く運転させ、合計料金を最小限に抑えることが可能となる。
Therefore, considering facility power transitions and air conditioning power transitions separately, considering facility power transitions as quantitative fluctuations and estimating them from predicted future outside temperatures, etc., an operation map that assumes that progress is made according to the predicted facility power transitions. Accordingly, the operating load factors of the
(空気調和方法)
図4は、空気調和方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。ここで、空気調和方法は、施設10全体における電力推移を送信する施設電力推移送信処理(S200)、施設10におけるEHP112およびGHP114を除く過去の施設電力推移を導出する施設電力推移導出処理(S202)、過去の施設電力推移と、未来の予測外気温とから、未来の施設電力推移を推定する施設電力推移推定処理(S204)、契約電力から未来の施設電力推移を減算し、EHP112およびGHP114で利用可能な電力推移である空調電力推移を導出する空調電力推移導出処理(S206)、空調電力推移に基づき、相異なる複数の空調負荷率それぞれに対し、電力およびガスの料金の合計が最小となるようにEHP112とGHP114の運転負荷率を導出して運転マップを生成する運転マップ生成処理(S208)、運転マップに従い、EHP112とGHP114を、必要な空調負荷率に応じた運転負荷率で運転する空調運転処理(S210)の順で処理が遂行される。
(Air conditioning method)
FIG. 4 is a flowchart for explaining the processing flow of the air conditioning method. Here, the air conditioning method includes facility power transition transmission processing (S200) for transmitting power transitions in the
(施設電力推移送信処理S200)
施設電力推移送信部170は、施設10全体における電力推移を例えば30分毎に実測し、それと並行して駆動しているEHP112およびGHP114の使用履歴とともに管理サーバ120に送信する。
(Facility power change transmission process S200)
The facility power transition transmitting unit 170 actually measures the power transition in the
(施設電力推移導出処理S202)
施設電力推移導出部178は、EHP112およびGHP114の使用履歴に基づいてEHP112およびGHP114の電力推移の推測値を導出し、施設電力推移送信部170より受信した施設10全体における電力推移から、EHP112およびGHP114の電力推移の推測値を減算して、EHP112を除く電力推移である過去の複数(複数日分)の施設電力推移を導出する。かかる複数の施設電力推移には、その日の各時刻の外気温または平均外気温が関連付けられている。なお、ここでは、EHP112およびGHP114に関する空調機について施設電力推移から除外しているが、EHP112およびGHP114に関連していない、例えば、個別に制御される空調機等は施設電力推移に含まれる。かかる施設電力推移は外気温と相関を有する。
(Facility power transition derivation process S202)
The facility power transition deriving unit 178 derives an estimated value of the power transition of the
(施設電力推移推定処理S204)
施設電力推移推定部180は、施設電力推移導出部178が導出した過去の複数の施設電力推移と、推定対象となる未来の予測外気温、例えば、翌日の予測外気温とから、未来(翌日)の施設電力推移を推定する。具体的に、過去の複数の施設電力推移に関連付けられた外気温と、翌日の予測外気温とを比較し、外気温の推移または平均外気温が一番近似している過去の施設電力推移を、未来の施設電力推移として導出する。ここで、参照する過去の施設電力推移は、現在から所定日数(例えば7日間)以内の施設電力推移としてもよいし、昨年またはそれ以前における同時期の施設電力推移としてもよい。また、推定対象となる未来は、翌日に限らず、外気温を予測できる翌日以降の所定の日でもよい。かかる施設電力推移の導出手法は、特開2015-90639号公報のエネルギー消費量予測方法等、既存の様々な手法を利用できるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
(Facility power transition estimation process S204)
The facility power transition estimating unit 180 calculates the future (next day) from a plurality of past facility power transitions derived by the facility power transition deriving unit 178 and the predicted future outside temperature to be estimated, for example, the next day's predicted outside temperature. Estimate the power transition of the facility. Specifically, the outside temperature associated with multiple past facility power transitions is compared with the forecasted outside temperature for the next day, and the past facility power transition with the most similar outside temperature transition or average outside temperature is determined. , is derived as the transition of future facility power consumption. Here, the past facility power transition to be referred to may be the facility power transition within a predetermined number of days (for example, seven days) from the present, or may be the facility power transition in the same period last year or earlier. Further, the future to be estimated is not limited to the next day, and may be a predetermined day after the next day when the outside temperature can be predicted. Various existing methods such as the energy consumption prediction method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-90639 can be used as a method for deriving the facility power transition, so detailed description thereof will be omitted here.
(空調電力推移導出処理S206)
図5は、空調電力推移導出処理S206を説明するための説明図である。空調電力推移導出部182は、施設10に対し契約電力から、施設電力推移推定部180が推定した未来(例えば翌日)の施設電力推移を減算し、EHP112およびGHP114で利用可能な電力推移である空調電力推移を導出する。かかる空調電力推移は、実際に要求される空調負荷とは関係なく、あくまで、契約電力内でEHP112およびGHP114が利用できる電力の上限値を示している。
(Air conditioning power transition derivation process S206)
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the air conditioning power transition deriving process S206. The air conditioning power transition deriving unit 182 subtracts the future (for example, the next day) facility power transition estimated by the facility power transition estimating unit 180 from the contract power for the
(運転マップ生成処理S208)
運転マップ生成部184は、空調電力推移に基づき、相異なる複数の空調負荷率(EHP112の運転負荷率+GHP114の運転負荷率)に対し、電力およびガスの料金の合計が最小となるようにEHP112およびGHP114の運転負荷率を導出して運転マップを生成する。
(Driving map generation process S208)
Based on the air conditioning power transition, the operation map generation unit 184 calculates the
図6は、運転マップの一例を示した説明図である。ここでは、横軸に時刻、縦軸に空調負荷率が示されている。そして、全ての時刻において、想定される全ての空調負荷率(≦10、≦20、…、≦100%、>100%)それぞれが要求された場合のEHP112およびGHP114の運転負荷率を導出する。例えば、図6の13:00において、要求される空調負荷率が50%より大きく、60%以下であれば(≦60%)、EHP112の運転負荷率を60%に、GHP114の運転負荷率を60%に設定している。ここで、EHP112およびGHP114の運転負荷率は以下のように求まる。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a driving map. Here, the horizontal axis indicates the time, and the vertical axis indicates the air conditioning load factor. Then, the operating load factors of the
図7および図8は、運転負荷率の決定手順を示すための説明図である。ただし、時刻13:00の予測外気温は35℃、契約電力内でEHP112およびGHP114が利用できる電力は7kW(空調電力推移から求まる)、電力従量料金は20円/kWh、ガス従量料金は100円/m3、EHP112の定格能力は28kW、定格消費電力は10kW、GHP114の定格能力は56kW、定格消費電力1kW、定格ガス消費量は40kW、要求された空調負荷率は60%であるとして計算する。なお、ここでは、EHP112およびGHP114を冷房として利用する場合を述べており、暖房として利用する場合は、異なるパラメータが参照される。また、運転マップ生成処理S208において用いられる上記の料金(例えば、電力従量料金、ガス従量料金)は、固定的に決定されたり、所定時間毎に更新されており(変動しており)、運転マップの生成時に、対象となる期間(例えば翌日)の料金を参照し、その更新された料金を反映して運転マップを生成するとしてもよい。こうして、空調環境の変化に拘わらず、適切な運転マップを生成することができる。
7 and 8 are explanatory diagrams showing the procedure for determining the operating load factor. However, the predicted outside temperature at 13:00 is 35°C, the power available to the
まず、要求される空調負荷率60%を満たすべく、図7のように、EHP112およびGHP114の運転負荷率を按分した組み合わせを複数挙げる。具体的に、運転マップ生成部184は、EHP112の運転負荷率を0~100%に振り分け、EHP112の定格である28kWを乗じて、それぞれの負荷を導出する。ここで、要求された空調負荷は、(EHP112の定格28kW+GHP114の定格56kW)に60%を乗じた50.4kWなので、50.4kWに満たない負荷をGHP114で負担する。したがって、GHP114の負荷は50.4kWからEHP112の負荷を減算した値となり、そのGHP114の負荷の定格56kWとの比がGHP114の運転負荷率となる。
First, in order to satisfy the required air conditioning load factor of 60%, as shown in FIG. 7, a plurality of combinations of the operating load factors of the
続いて、運転マップ生成部184は、図8(a)の運転負荷率(%)と入力比(入力/定格)との関係、および、図8(b)の外気温(℃)と入力比(入力/定格)との関係を参照し、導出したEHP112およびGHP114の運転負荷率、EHP112の定格消費電力10kW、GHP114の定格消費電力1kW、定格ガス消費量40kW、および、図8(a),(b)の関係から、EHP112の消費電力、GHP114の消費電力、GHP114の消費ガスを導出する。
Subsequently, the driving map generation unit 184 determines the relationship between the driving load factor (%) and the input ratio (input/rated) in FIG. 8A, and the outside temperature (° C.) and the input ratio in FIG. (input/rated), the derived operating load factor of the
次に、運転マップ生成部184は、EHP112の消費電力とGHP114の消費電力を加算して合計消費電力を導出し、電力従量料金20円/kWhと0.5時間を乗じて電力料金を導出する。同様に、運転マップ生成部184は、GHP114の消費ガスを体積に換算し直し、ガス従量料金は100円/m3と0.5時間を乗じてガス料金を導出する。最後に、運転マップ生成部184は、電力料金とガス料金とを加算して合計料金を導出する。
Next, the operation map generating unit 184 adds the power consumption of the
ここで、契約電力内でEHP112およびGHP114が利用できる電力は7kWであるという条件を考慮すると、合計消費電力が7kW以下となるのは、EHP112の運転負荷率が0~60%に対応する組み合わせに限定され、その中では、EHP112の運転負荷率60%、GHP114の運転負荷率60%の組み合わせの合計料金が136円と最小となる。したがって、図6の如く、当該時刻13:00の要求される空調負荷率60%におけるEHP112の運転負荷率を60%に、GHP114の運転負荷率を60%に設定する。こうして、相異なる複数の空調負荷率に対し、電力およびガスの料金の合計が最小となるようにEHP112およびGHP114の運転負荷率を設定することが可能となる。
Here, considering the condition that the
ところで、上述したように、本実施形態では、施設電力推移と空調電力推移を分けて考え、施設電力推移を定量的な変動とみなして未来の予測外気温等から推定し、予測した施設電力推移で進行することを前提とする運転マップにより、空調電力推移の変動に応じて、その都度、EHP112およびGHP114の運転負荷率を制御している。したがって、EHP112およびGHP114を除く電力推移が施設電力推移通りであれば、すなわち、使用電力量が、契約電力/30分の傾きを有する一次曲線(以下、単に「基準曲線」という)で推移すれば、EHP112およびGHP114の運転負荷率を制御するだけで、所定の時間(例えば30分)での電力使用量はほぼ契約電力と等しくなるはずである。
By the way, as described above, in the present embodiment, facility power transitions and air conditioning power transitions are considered separately, facility power transitions are regarded as quantitative fluctuations, and are estimated from the predicted future outside temperature, etc., and the predicted facility power transitions are calculated. The operating load factors of the
しかし、EHP112およびGHP114を除く実際の電力推移が施設電力推移とずれてしまうと、EHP112およびGHP114の運転負荷率を適切に制御したとしても、電力使用量は契約電力と異なることとなってしまう。そこで、本実施形態では、空調電力推移の異なる複数の運転マップを準備し、使用電力量が基準曲線からずれると、複数の運転マップを切り換えることで、基準曲線に近づくよう適切に制御する。
However, if the actual power transition excluding the
図9は、運転マップの他の例を示した説明図である。ここでも、横軸に時刻、縦軸に空調負荷率が示されている。ここで、空調電力推移導出部182は、施設電力推移推定部180が求めた施設電力推移に加え、施設電力推移が変動する場合を踏まえ、基準となる空調電力推移の他に、段階的に設けた複数(ここでは2つ)の施設電力推移に基づいて複数の空調電力推移を導出する。そして、運転マップ生成部184は、基準となる空調電力推移に基づく図6に示した運転マップに加え、図9(a)、(b)に示したように、段階的に設けた相異なる複数(ここでは2つ)の空調電力推移に基づいて複数の運転マップを生成する。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing another example of the driving map. Again, the horizontal axis indicates the time, and the vertical axis indicates the air conditioning load factor. Here, in addition to the facility power transition obtained by the facility power transition estimating unit 180, the air conditioning power transition deriving unit 182, in consideration of the case where the facility power transition fluctuates, provides stepwise in addition to the reference air conditioning power transition. A plurality of air conditioning power transitions are derived based on the plurality (here, two) facility power transitions. In addition to the operation map shown in FIG. 6 based on the reference air-conditioning power transition, the operation map generation unit 184 generates a plurality of different maps provided stepwise as shown in FIGS. A plurality of operation maps are generated based on (here, two) air conditioning power transitions.
例えば、図9(a)に示される-(マイナス)レベルの運転マップは、施設電力推移が予想より低くなり、EHP112やGHP114の消費電力を増やせる場合に用いられる。一方、図9(b)に示される+(プラス)レベルの運転マップは、施設電力推移が予想より高くなり、EHP112やGHP114の消費電力を減らさなければならない場合に用いられる。かかる複数の運転マップの切換制御は後程詳述する。なお、ここでは、説明の便宜上、基準となる運転マップに加え、+と-の2段階の運転マップを準備する例を挙げて説明したが、かかる運転マップの数および分解能は、任意に設定できる。
For example, the − (minus) level operation map shown in FIG. 9( a ) is used when the power consumption of the
(空調運転処理S210)
空調運転部172は、運転マップ生成部184が生成した運転マップに従い、EHP112とGHP114を、必要な空調負荷率に応じた運転負荷率で運転する。そして、空調運転部172は、施設において実測した電力使用量に応じ、電力使用量が契約電力以下となるように、所定の時間毎に、複数の運転マップを切り換える。
(Air conditioning operation process S210)
The air
図10は、空調運転処理S210を説明するための説明図である。空調運転部172は、図6に示した基準レベルの運転マップを参照して、その時刻の要求される空調負荷率に従い、EHP112とGHP114それぞれの運転負荷率を決定する。そして、制御タイミング(例えば10秒)毎に運転マップを見直し、運転マップが切り換わったら、その切り換わった運転マップに従って、EHP112とGHP114それぞれの運転負荷率を決定する。運転マップの切換判定は、以下のように行う。すなわち、このままのトレンドでEHP112およびGHP114を利用し続けた場合、次の電力使用量の判定タイミングにおいて、電力使用量がどの程度になるかを予測し、その値が契約電力の90%以下になると、図9(a)に示した-レベルの運転マップに切り換え、契約電力の90%より大きく、かつ、100%以下になると、図6に示した基準レベルの運転マップに切り換え、契約電力の100%より大きくなると、図9(b)に示した+レベルの運転マップに切り換える。
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the air conditioning operation process S210. The air
例えば、図10の例では、実線で示した使用電力量が破線で示した基準曲線上を推移するのが望ましい。しかし、使用電力量の推移が基準曲線から離脱し、時点Aにおいて、その接線が契約電力の90%以下を示すと、空調運転部172は、運転マップを、-レベルの運転マップに切り換える。こうして、使用電力量は基準曲線に近づく。また、時点Bにおいて、その接線が契約電力の90%より大きく、かつ、100%以下になると、空調運転部172は、運転マップを、基準レベルの運転マップに戻す。また、時点Cにおいて、その接線が契約電力の100%より大きくなると、空調運転部172は、運転マップを、+レベルの運転マップに切り換える。こうして、使用電力量は基準曲線に近づく。また、時点Dにおいて、その接線が契約電力の90%より大きく、かつ、100%以下になると、空調運転部172は、運転マップを、基準レベルの運転マップに戻す。
For example, in the example of FIG. 10, it is desirable that the power consumption indicated by the solid line transitions on the reference curve indicated by the dashed line. However, when the transition of the power consumption deviates from the reference curve and the tangent line indicates 90% or less of the contracted power at time A, the air
かかる運転マップを切り換える構成により、使用電力量が基準曲線に近づくよう適切に制御される。なお、ここでは、使用電力量が基準曲線を超過しないように、使用電力量の目標値を契約電力の95%とし、最終的に契約電力の90%より大きく、かつ、100%以下に収まるようにしている。 With such a configuration for switching operation maps, power consumption is appropriately controlled so as to approach the reference curve. In addition, here, the target value of the power consumption is set to 95% of the contract power so that the power consumption does not exceed the reference curve. I have to.
このように運転マップを用いてEHP112とGHP114との運転負荷率を制御することで以下の効果を奏する。すなわち、本実施形態では、施設電力推移と空調電力推移を分けて考え、定量的に変化する施設電力推移を前提として、その時点の要求される空調負荷率に合わせてEHP112とGHP114を制御している。したがって、EHP112およびGHP114を除く電力推移が施設電力推移通りであれば、電力使用量の判定タイミングでの電力使用量を予測することなく、電力使用量は、高精度に基準曲線に近い値で推移することになる。
By controlling the operating load factors of the
また、使用電力量が基準曲線からはずれたとしても、適切に基準曲線近傍に復帰させる複数の運転マップを切り換えることで、迅速に基準曲線に近づけることができる。したがって、EHP112およびGHP114の運転負荷率の変動を抑制して効率良く運転させ、合計料金を最小限に抑えることが可能となる。
Moreover, even if the amount of electric power used deviates from the reference curve, it can be quickly brought closer to the reference curve by switching between a plurality of operation maps that appropriately return to the vicinity of the reference curve. Therefore, the
また、空調運転部172は、一旦、複数の運転マップを取得すると、運転マップで定められている期間が終了するまで通信を要さないので、管理サーバ120との通信負荷を最小限に留めることができる。
In addition, once the air
(変形例)
上記実施形態において、ガス消費ユニットとしてGHP114を例に挙げた。しかし、ガス消費ユニットは、ガス消費機器を有し、冷媒または水を、加熱または冷却することができればその構成に限定はない。例えば、ガス消費ユニットは、水を加熱または冷却するGHPチラー500、または、吸収式冷温水機600を含んで構成されてもよい。
(Modification)
In the above embodiment, the GHP114 was taken as an example of the gas consumption unit. However, the gas consumption unit is not limited to its configuration as long as it has a gas consumption device and can heat or cool the refrigerant or water. For example, the gas consumption unit may comprise a
また、上記実施形態において、電力消費ユニットとしてEHP112を例に挙げた。しかし、電力消費ユニットは、電力消費機器を有し、冷媒または水を、加熱または冷却することができれば構成に限定はない。例えば、電力消費ユニットは、水を加熱または冷却するEHPチラー700、または、ターボ冷凍機800を含んで構成されてもよい。
Also, in the above embodiment, the
なお、ガス消費ユニットが、GHPチラー500、または、吸収式冷温水機600を含んで構成される場合、GHP室内熱交換器156には、GHPチラー500、または、吸収式冷温水機600によって加熱または冷却された水が循環する。
In addition, when the gas consumption unit is configured to include the
また、電力消費ユニットが、EHPチラー700、または、ターボ冷凍機800を含んで構成される場合、EHP室内熱交換器146には、EHPチラー700、または、ターボ冷凍機800によって加熱または冷却された水が循環する。
In addition, when the power consumption unit is configured to include the
以下、GHPチラー500、吸収式冷温水機600、EHPチラー700、および、ターボ冷凍機800の一例を説明する。
Examples of the
[GHPチラー500]
図11は、GHPチラー500を説明する図である。なお、図11中、冷房時の冷媒の流れを実線の矢印で示す。また、図11中、冷却水の流れを破線の矢印で示す。
[GHP Chiller 500]
FIG. 11 is a diagram illustrating the
図11に示すように、GHPチラー500は、冷媒が循環する冷媒管510と、ガスエンジン512(ガス消費機器)と、ガスエンジン512を駆動源とするエンジン駆動式圧縮機514(ガス消費機器)と、四方弁520と、冷媒と室外の空気とで熱交換を行うチラー室外熱交換器530と、チラー室外熱交換器530に空気を送り熱交換を促進させるチラー送風部532と、冷媒を減圧する減圧部540(膨張弁)と、冷却水熱交換器550とを含んで構成される。
As shown in FIG. 11, the
エンジン駆動式圧縮機514の出口は、冷媒管510によって四方弁520の第1ポート(図11中「1」で示す)に接続され、エンジン駆動式圧縮機514の入口は、冷媒管510によって四方弁520の第3ポート(図11中「3」で示す)に接続される。また、チラー室外熱交換器530の一端側は、冷媒管510によって四方弁520の第2ポート(図11中「2」で示す)に接続される。チラー室外熱交換器530の他端側は、冷媒管510によって減圧部540の一端側に接続される。減圧部540の他端側は、冷媒管510によって冷却水熱交換器550の一端側に接続される。冷却水熱交換器550の他端側は、冷媒管510によって、四方弁520の第4ポート(図11中「4」で示す)に接続される。したがって、エンジン駆動式圧縮機514が駆動されると、冷媒は、冷媒管510を循環することとなり、冷媒管510によって一連の循環路が形成される。
The outlet of the engine-driven
また、冷却水熱交換器550は、冷媒と、冷却水戻り管50を通じてGHP室内熱交換器156から返送された冷却水とを熱交換する。冷却水熱交換器550によって熱交換された冷却水は、冷却水送り管60を通じて、GHP室内熱交換器156に導かれる。また、空調制御部118は、GHPチラー500全体(例えば、ガスエンジン512、チラー送風部532、各種センサ等)を制御する。
Also, the cooling
なお、GHP室内熱交換器156を冷房として機能させる場合、四方弁520の第1ポートと第2ポートとを接続し、第4ポートと第3ポートとを接続することで、図11中、実線の矢印で示す方向に冷媒を流通させて、圧縮された冷媒をチラー室外熱交換器530に送出する。一方、GHP室内熱交換器156を暖房として機能させる場合、四方弁520の第1ポートと第4ポートとを接続し、第2ポートと第3ポートとを接続することで、図11中、実線の矢印で示す方向とは逆の方向に冷媒を流通させて、圧縮された冷媒を冷却水熱交換器550に送出する。
In addition, when the GHP
[吸収式冷温水機600]
図12は、吸収式冷温水機600を説明する図である。図12に示すように、吸収式冷温水機600(ガス消費機器)は、蒸発器610と、吸収器620と、再生器630と、凝縮器640と、冷却塔650と、冷却水循環路660とを含んで構成される。なお、図12中、吸収式冷温水機600内を循環する水、吸収液、および、水蒸気の流れを実線の矢印で示す。また、図12中、冷却水循環路660を循環する冷却水の流れを一点鎖線の矢印で示す。さらに、図12中、GHP室内熱交換器156を循環する冷却水の流れを破線の矢印で示す。
[Absorption chiller heater 600]
FIG. 12 is a diagram for explaining the absorption chiller-
蒸発器610は、内部に蒸発熱交換器612を備える。蒸発熱交換器612は、一端側に冷却水戻り管50が接続され、他端側に冷却水送り管60が接続される。GHP室内熱交換器156を冷房として機能させる場合、蒸発器610は、後述する凝縮器640から導かれた水(液体)を蒸発させて、気化熱により蒸発熱交換器612を冷却する。また、GHP室内熱交換器156を暖房として機能させる場合、蒸発器610は、後述する再生器630から導かれた高温の水蒸気で蒸発熱交換器612を加熱する。
蒸発器610において、蒸発熱交換器612と熱交換が為された後の水蒸気は、吸収器620に導かれる。
In the
吸収器620は、蒸発器610から導かれた水蒸気と、後述する再生器630から導かれた吸収液(リーン吸収液)とを接触させて、吸収液に水蒸気を溶け込ませる。吸収液は、例えば、臭化リチウム水溶液である。水蒸気が溶け込んだ吸収液(リッチ吸収液)は、再生器630に導かれる。
The
また、吸収器620内には、吸収液への水蒸気の溶解を向上させるために、吸収液を冷却する吸収熱交換器622が設けられる。
Also provided within the
再生器630(ガス消費機器)は、ガスを燃焼させるバーナを有し、バーナによってリッチ吸収液を加熱する。そうすると、リッチ吸収液から水蒸気が気化し、リッチ吸収液から水蒸気が取り除かれる。再生器630において、気化した水蒸気は、蒸発器610、または、凝縮器640に導かれる。また、水蒸気が取り除かれたリーン吸収液は、吸収器620に返送される。
The regenerator 630 (gas consuming device) has a burner that burns gas, and heats the rich absorbent with the burner. Then, the water vapor is vaporized from the rich absorbing liquid, and the water vapor is removed from the rich absorbing liquid. In
凝縮器640は、内部に凝縮熱交換器642を備える。凝縮熱交換器642は、後述する冷却水循環路660を通じて冷却塔650から導かれた冷却水と、再生器630から導かれた水蒸気とを熱交換させる。これにより、水蒸気が冷却されて(凝縮して)、水となる。凝縮器640で生成された水は、蒸発器610に導かれる。
冷却塔650は、内部に塔熱交換器652を備える。塔熱交換器652は、冷却水循環路660を通じて凝縮熱交換器642から導かれた冷却水と外気とを熱交換する。凝縮熱交換器642によって冷却された冷却水は、冷却水循環路660を通じて、吸収熱交換器622に導かれる。
そして、吸収熱交換器622で吸収液と熱交換されることで加熱された冷却水は、凝縮熱交換器642においてさらに加熱されて、塔熱交換器652に導かれる。
The cooling water heated by heat exchange with the absorbing liquid in the
また、空調制御部118は、吸収式冷温水機600全体(例えば、バーナ、バルブ680、682、各種センサ等)を制御する。
Also, the air
空調制御部118は、GHP室内熱交換器156を暖房として機能させる場合、再生器630と蒸発器610とを接続する配管に設けられたバルブ680を開弁し、再生器630と凝縮器640とを接続する配管に設けられたバルブ682を閉弁する。また、空調制御部118は、GHP室内熱交換器156を冷房として機能させる場合、再生器630と蒸発器610とを接続する配管に設けられたバルブ680を閉弁し、再生器630と凝縮器640とを接続する配管に設けられたバルブ682を開弁する。
When the GHP
[EHPチラー700]
図13は、EHPチラー700を説明する図である。なお、図13中、冷房時の冷媒の流れを実線の矢印で示す。また、図13中、冷却水の流れを破線の矢印で示す。
[EHP Chiller 700]
FIG. 13 is a diagram illustrating the
図13に示すように、EHPチラー700は、冷媒が循環する冷媒管710と、電動機712(電力消費機器)と、電動機712を駆動源とする電気駆動式圧縮機714(電力消費機器)と、四方弁720と、冷媒と室外の空気とで熱交換を行うチラー室外熱交換器730と、チラー室外熱交換器730に空気を送り熱交換を促進させるチラー送風部732と、冷媒を減圧する減圧部740(膨張弁)と、冷却水熱交換器750とを含んで構成される。
As shown in FIG. 13, the
電気駆動式圧縮機714の出口は、冷媒管710によって四方弁720の第1ポート(図13中「1」で示す)に接続され、電気駆動式圧縮機714の入口は、冷媒管710によって四方弁720の第3ポート(図13中「3」で示す)に接続される。また、チラー室外熱交換器730の一端側は、冷媒管710によって四方弁720の第2ポート(図13中「2」で示す)に接続される。チラー室外熱交換器730の他端側は、冷媒管710によって減圧部740の一端側に接続される。減圧部740の他端側は、冷媒管710によって冷却水熱交換器750の一端側に接続される。冷却水熱交換器750の他端側は、冷媒管710によって、四方弁720の第4ポート(図13中「4」で示す)に接続される。したがって、電気駆動式圧縮機714が駆動されると、冷媒は、冷媒管710を循環することとなり、冷媒管710によって一連の循環路が形成される。
The outlet of the electrically driven
また、冷却水熱交換器750は、冷媒と、冷却水戻り管50を通じてEHP室内熱交換器146から返送された冷却水とを熱交換する。冷却水熱交換器750によって熱交換された冷却水は、冷却水送り管60を通じて、EHP室内熱交換器146に導かれる。
Also, the cooling
また、空調制御部118は、EHPチラー700全体(例えば、電動機712、チラー送風部732、各種センサ等)を制御する。
Also, the air
なお、EHP室内熱交換器146を冷房として機能させる場合、四方弁720の第1ポートと第2ポートとを接続し、第4ポートと第3ポートとを接続することで、図13中、実線の矢印で示す方向に冷媒を流通させて、圧縮された冷媒をチラー室外熱交換器730に送出する。一方、EHP室内熱交換器146を暖房として機能させる場合、四方弁720の第1ポートと第4ポートとを接続し、第2ポートと第3ポートとを接続することで、図13中、実線の矢印で示す方向とは逆の方向に冷媒を流通させて、圧縮された冷媒を冷却水熱交換器750に送出する。
In addition, when the EHP
[ターボ冷凍機800]
図14は、ターボ冷凍機800を説明する図である。ターボ冷凍機800は、EHP室内熱交換器146を冷房として機能させる。図14に示すように、ターボ冷凍機800は、冷媒が循環する冷媒管810と、電動機812(電力消費機器)と、電動機812を駆動源とする電気駆動式ターボ圧縮機814(電力消費機器)と、凝縮器820と、減圧部830と、蒸発器840とを含んで構成される。なお、図14中、冷媒の流れを実線の矢印で示す。また、図14中、EHP室内熱交換器146を循環する冷却水の流れを破線の矢印で示す。
[Turbo refrigerator 800]
FIG. 14 is a diagram illustrating the
電気駆動式ターボ圧縮機814は、冷媒を圧縮する。電気駆動式ターボ圧縮機814は、例えば、遠心式圧縮機である。電気駆動式ターボ圧縮機814によって圧縮された冷媒は、凝縮器820に導かれる。
An electrically driven
凝縮器820は、内部に凝縮熱交換器822を備える。凝縮熱交換器822には、不図示の冷却塔、または、空気熱交換器によって冷却された冷却水が導かれる。凝縮熱交換器822において、冷媒と熱交換されることで加熱された冷却水は、冷却塔、または、空気熱交換器に返送される。
減圧部830は、膨張弁、または、エコノマイザで構成される。減圧部830によって膨張された冷媒は、蒸発器840に導かれる。
The
蒸発器840は、内部に冷却水熱交換器842を備える。冷却水熱交換器842は、冷媒と、冷却水戻り管50を通じてEHP室内熱交換器146から返送された冷却水とを熱交換する。冷却水熱交換器842によって熱交換された冷却水は、冷却水送り管60を通じて、EHP室内熱交換器146に導かれる。
また、空調制御部118は、ターボ冷凍機800全体(例えば、電動機812、各種センサ等)を制御する。
Also, the air
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such embodiments. It is obvious that a person skilled in the art can conceive of various modifications or modifications within the scope described in the claims, and these also belong to the technical scope of the present invention. Understood.
例えば、上述した実施形態においては、制御タイミングにおいて、このままのトレンドでEHP112およびGHP114を利用し続けた場合、次の電力使用量の判定タイミングにおいて、電力使用量がどの程度になるかを予測し、その値が契約電力の何%に相当するかに応じて複数の運転マップを切り換える、所謂、オープン制御の例を挙げて説明した。しかし、制御方式はかかる場合に限らず、次の電力使用量の判定タイミングにおいて、電力使用量がどの程度になるかを予測し、その値をフィードバックすることで、契約電力を目標とするクローズ制御(フィードバック制御)等、既存の様々な制御方式を採用することが可能である。
For example, in the above-described embodiment, if the
また、上述した実施形態では、EHP112とGHP114とを独立して構成し、それぞれが室外熱交換器、室内熱交換器、冷媒回路を個々に有する例を挙げて説明したが、かかる場合に限らず、電動機140および電気駆動式圧縮機142と、ガスエンジン150およびエンジン駆動式圧縮機152とが独立してさえいれば、いずれか1または複数の構成要素を共通化して、一体的に構成してもよい。例えば、EHP112およびGHP114の室内熱交換器と冷媒回路とを共通化し、ハイブリッドタイプとしてもよいし、EHP112およびGHP114の室外熱交換器と室内熱交換器と冷媒回路とを共通化し、オールインワンタイプとすることもできる。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態においては、管理サーバ120と空気調和装置110とを別体として説明したが、空気調和装置110の計算能力が許せば、管理サーバ120の機能部を空気調和装置110で実行し、空気調和装置110のみで当該実施形態を実現することもできる。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態においては、翌日等、未来の予測外気温等を通じ、一日単位で未来の電力推移を予測し、一日単位の運転マップを生成する例を挙げて説明したが、その期間は日に限らず、時間や分、または、年単位でもよい。例えば、1時間単位で運転マップを更新している場合、未来の予測外気温等が変化すると、それを反映し、新たに運転マップを生成し直して、対象となる期間が開始される前に運転マップを更新することもできる。かかる構成により、リアルタイムにEHP112およびGHP114を効率良く運転させることが可能となる。
Further, in the above-described embodiment, an example has been described in which the future electric power transition is predicted on a day-by-day basis and the operation map is generated on a daily basis, based on the predicted future outside temperature, etc., for the next day, etc. The period is not limited to days, but may be hours, minutes, or years. For example, if the driving map is updated on an hourly basis, if the forecasted outside temperature changes in the future, it will be reflected and a new driving map will be generated before the target period starts. You can also update your driving map. With such a configuration, it is possible to efficiently operate the
また、上述した実施形態において、ガス消費機器として、ガスエンジン150、エンジン駆動式圧縮機152、および、GHP室外熱交換器154を、電力消費機器として、電動機140、電気駆動式圧縮機142、および、EHP室外熱交換器144を例に挙げた。しかし、ガス消費機器として、ガスエンジン150、エンジン駆動式圧縮機152、および、GHP室外熱交換器154と、GHPチラー500と、吸収式冷温水機600との群から選択される1または複数を採用してもよい。また、電力消費機器として、電動機140、電気駆動式圧縮機142、および、EHP室外熱交換器144と、EHPチラー700と、ターボ冷凍機800との群から選択される1または複数を採用してもよい。
In the above-described embodiment, the
また、空気調和装置110は、複数の電力消費ユニットを備えてもよい。同様に、空気調和装置110は、複数のガス消費ユニットを備えてもよい。
Also, the
また、コンピュータを空気調和装置110や管理サーバ120として機能させるプログラムや、当該プログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能なフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD、DVD、BD等の記憶媒体も提供される。ここで、プログラムは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理手段をいう。
Also provided are a program that causes a computer to function as the
なお、本明細書の空気調和方法の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。 It should be noted that each step of the air conditioning method of the present specification does not necessarily have to be processed chronologically in the order described in the flow chart, and may include parallel or subroutine processing.
本発明は、室内の空気を調和させる空気調和システムおよび空気調和方法に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the air conditioning system and the air conditioning method which condition indoor air.
10 施設
100 空気調和システム
110 空気調和装置
112 EHP(電力消費ユニット)
114 GHP(ガス消費ユニット)
120 管理サーバ
122 管理通信部
140 電動機(電力消費機器)
142 電気駆動式圧縮機(電力消費機器)
150 ガスエンジン(ガス消費機器)
152 エンジン駆動式圧縮機(ガス消費機器)
170 施設電力推移導出部
172 空調運転部
180 施設電力推移推定部
182 空調電力推移導出部
184 運転マップ生成部
500 GHPチラー(ガス消費ユニット)
512 ガスエンジン(ガス消費機器)
514 エンジン駆動式圧縮機(ガス消費機器)
600 吸収式冷温水機(ガス消費ユニット)
630 再生器(ガス消費機器)
700 EHPチラー(電力消費ユニット)
712 電動機(電力消費機器)
714 電気駆動式圧縮機(電力消費機器)
800 ターボ冷凍機(電力消費ユニット)
812 電動機(電力消費機器)
814 電気駆動式ターボ圧縮機(電力消費機器)
10
114 GHP (gas consumption units)
120
142 Electrically Driven Compressors (Power Consuming Equipment)
150 gas engines (gas consuming equipment)
152 Engine Driven Compressor (Gas Consuming Equipment)
170 Facility power
512 Gas Engines (Gas Consuming Equipment)
514 Engine Driven Compressor (Gas Consuming Equipment)
600 Absorption chiller heater (gas consumption unit)
630 regenerator (gas consuming equipment)
700 EHP chiller (power consumption unit)
712 Electric Motors (Power Consuming Devices)
714 Electrically Driven Compressors (Power Consuming Equipment)
800 turbo refrigerator (power consumption unit)
812 Electric Motors (Power Consuming Devices)
814 Electric Driven Turbo Compressor (Power Consuming Equipment)
Claims (4)
少なくともガス消費機器を有し、冷媒または水を、加熱または冷却するガス消費ユニットと、
を備え、
電力の料金は少なくとも契約電力に応じて決定され、ガスの料金は少なくとも当該ガスの使用量に応じて決定され、
施設における、前記電力消費ユニットおよび前記ガス消費ユニットを除く電力推移である施設電力推移を導出する施設電力推移導出部と、
過去の前記施設電力推移と、未来の予測外気温とから、未来の前記施設電力推移を推定する施設電力推移推定部と、
前記契約電力から前記未来の施設電力推移を減算し、前記電力消費ユニットおよび前記ガス消費ユニットで利用可能な電力推移である空調電力推移を導出する空調電力推移導出部と、
前記空調電力推移に基づき、相異なる複数の空調負荷率それぞれに対し、前記電力および前記ガスの料金の合計が最小となるように前記電力消費ユニットと前記ガス消費ユニットの運転負荷率を導出し、該空調負荷率と該電力消費ユニットと該ガス消費ユニットの運転負荷率とを対応付けた運転マップを生成する運転マップ生成部と、
前記運転マップに従い、前記電力消費ユニットおよび前記ガス消費ユニットを、必要な空調負荷率に応じた運転負荷率で運転する空調運転部と、
をさらに備える空気調和システム。 a power consuming unit that has at least a power consumer and that heats or cools a refrigerant or water;
a gas consuming unit for heating or cooling a refrigerant or water, comprising at least a gas consuming device;
with
The price of electricity is determined at least according to the contracted power, the price of gas is determined at least according to the amount of gas used,
a facility power transition derivation unit that derives a facility power transition that is a power transition excluding the power consumption unit and the gas consumption unit in the facility;
a facility power transition estimating unit for estimating the future transition of the facility power from the past transition of the facility power and the predicted future outside temperature;
an air conditioning power transition deriving unit that subtracts the future facility power transition from the contract power to derive an air conditioning power transition that is the power transition that can be used by the power consumption unit and the gas consumption unit;
deriving the operating load factors of the power consumption unit and the gas consumption unit so that the sum of the charges of the power and the gas is minimized for each of a plurality of different air conditioning load factors based on the air conditioning power transition; an operation map generation unit that generates an operation map in which the air conditioning load factor and the operation load factor of the power consumption unit and the gas consumption unit are associated with each other;
an air conditioning operation unit that operates the power consumption unit and the gas consumption unit at an operating load factor corresponding to a required air conditioning load factor according to the operation map;
An air conditioning system further comprising:
前記空調運転部は、前記施設において実測した電力使用量が契約電力以下となるように、前記複数の運転マップを切り換える請求項1または2に記載の空気調和システム。 The operation map generation unit generates a plurality of the operation maps based on a plurality of the air conditioning power transitions provided in stages,
The air conditioning system according to claim 1 or 2, wherein the air conditioning operation unit switches between the plurality of operation maps so that the power consumption actually measured in the facility is equal to or less than the contract power.
施設における、前記電力消費ユニットおよび前記ガス消費ユニットを除く電力推移である施設電力推移を導出し、
過去の前記施設電力推移と、未来の予測外気温とから、未来の前記施設電力推移を推定し、
前記契約電力から前記未来の施設電力推移を減算し、前記電力消費ユニットおよび前記ガス消費ユニットで利用可能な電力推移である空調電力推移を導出し、
前記空調電力推移に基づき、相異なる複数の空調負荷率それぞれに対し、前記電力および前記ガスの料金の合計が最小となるように前記電力消費ユニットと前記ガス消費ユニットの運転負荷率を導出し、該空調負荷率と該電力消費ユニットと該ガス消費ユニットの運転負荷率とを対応付けた運転マップを生成し、
前記運転マップに従い、前記電力消費ユニットと前記ガス消費ユニットを、必要な空調負荷率に応じた運転負荷率で運転する空気調和方法。 In an air conditioning system comprising a power consumption unit having at least power consumption equipment for heating or cooling refrigerant or water and a gas consumption unit having at least gas consumption equipment for heating or cooling refrigerant or water An air conditioning method, wherein the electricity charge is determined at least according to the contract power, the gas charge is determined at least according to the amount of gas used,
deriving a facility power transition that is a power transition excluding the power consumption unit and the gas consumption unit in the facility;
estimating the future power transition of the facility from the past power transition of the facility and the predicted future outside temperature;
Subtracting the future facility power transition from the contract power to derive an air conditioning power transition that is the power transition that can be used by the power consumption unit and the gas consumption unit,
deriving the operating load factors of the power consumption unit and the gas consumption unit so that the sum of the charges of the power and the gas is minimized for each of a plurality of different air conditioning load factors based on the air conditioning power transition; generating an operation map that associates the air conditioning load factor with the operating load factor of the power consumption unit and the gas consumption unit;
An air conditioning method for operating the power consumption unit and the gas consumption unit at an operating load factor corresponding to a required air conditioning load factor according to the operation map.
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