JPH05172386A

JPH05172386A - 吸収式冷温水機の監視制御方法および同監視制御装置

Info

Publication number: JPH05172386A
Application number: JP3338766A
Authority: JP
Inventors: Akira Kabeta; 昭壁田; Kyoichi Sekiguchi; 恭一関口
Original assignee: Hitachi Building Systems Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Building Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1993-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】エネルギーコストの安い吸収式冷温水機を用
いたセントラル冷暖房設備の監視，制御技術を改良し
て、個々の負荷側機器（例えばファンコイルユニット）
を任意に操作し得る、自動的監視制御方法、および同装
置を提供する。【構成】負荷パターン（負荷率および負荷時間帯）が
同様ないし類似のファンコイルユニット（１ａ₁，１
ａ₂，１ａ₃）を一つの配管系とし、電動弁２ａを介して
コンピュータ１２によって監視，制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸収式冷温水機を用い
たセントラル冷暖房設備の運転状態を監視し制御する方
法、および同装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】集合住宅やテナントビルなどの空調を行
う場合、空調負荷が細分化され、かつそれらの空調負荷
の時間帯が雑多であって、監視，制御が困難である。集
合住宅においては、居住している多数の家族のそれぞれ
が独自の生活様式を有しているので空調負荷のパターン
が多様であることは避け難い。テナントビルにおいては
集合住宅に比してこうした問題が少ないとされてきた
が、最近ではテナントビルにおいても空調負荷のパター
ンが多様化する傾向にある。このように、細分化された
空調負荷のそれぞれが多様なパターンを有しているとい
う条件下においては、従来一般に電動式パッケージエア
コンを用いた個別空調方式が用いられていて、セントラ
ル冷暖房は適用できないとされていた。その理由は、多
様化した空調時間帯や負荷変動に対応して緻密な監視，
制御が困難なこと、および、多数の空調負荷のそれぞれ
について個別に、適正な料金を算出できないことであっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】集合住宅やテナントビ
ルにおける個別空調方式とセントラル冷暖房方式とを比
較すると、個別空調方式は一般に設備コストもランニン
グコストも割高である。また、ビル全体としての受電容
量も大きく設定しなければならない。また、個別空調方
式ではビルの外壁に多数の屋外機が設置されてビルの美
観を損ねるという問題も有る。セントラル冷暖房方式は
経済的に有利であるにも拘らず、使い勝手の面から昨今
のビル空調にマッチしないとして敬遠されている。この
ように、集合住宅の各家庭やテナントビルの各入居者
が、多少のコスト高を承知で使い勝手の良いことを求め
るのは、現状ではやむを得ないことではあるが、エネル
ギー資源の節約という社会的な要請に背くものである。
特に、エネルギー資源に乏しい我国の産業を考え合わせ
ると、国家的養成に背くものと言っても過言ではない。
本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであって、集
合住宅やテナントビルなどのように負荷が細分化されて
いる冷暖房設備において、集中熱源機として、ランニン
グコストが安く、ビル全体の受電容量を抑制し得る吸収
式冷温水機を用い、かつ、各居住者のそれぞれが負荷側
機器を自由に操作することができる、監視制御方法、お
よび監視制御装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに創作した本発明の基本的原理は、多数の空調負荷
（例えばファンコイルユニット）を、空調時間帯が類似
しているもの毎のグループに区分して配管系を構成し、
グループ単位の監視、制御を行うものである。従来技術
においは、空調負荷のパターンに基づいて負荷側機器の
配管系を構成するという技術的思想は無く、単に配管距
離を短くし、配管材料費と配管工事費とを節減すること
に主眼をおいて配管系統が構成されていたが、本発明に
おいては各空調負荷側機器の負荷パターンに基づいて配
管系のグループ分けを行う。

【０００５】上述の原理に基づく具体的な手法として、
本発明に係る方法は、多数の負荷側機器と複数の熱源機
器とよりなる冷暖房設備の吸収式冷温水機を監視制御す
る方法において、前記多数の負荷側機器を、空調時間帯
が等しいか若しくは類似している負荷側機器ごとにグル
ープ分けし、上記のように区分したグループ毎に配管系
統を構成するとともに、負荷側機器毎に運転状態を表わ
す信号を検出し、上記の検出信号に基づいて前記複数の
熱源機器に運転指令信号を与えて、前記多数の負荷側機
器および複数の熱源機器を一括監視，制御することを特
徴とする。

【０００６】また、上記の方法を実施するために構成し
た本発明に係る監視，制御装置は、多数の負荷側機器と
複数の熱源機器とよりなる冷暖房設備の吸収式冷温水機
を監視，制御する装置において、前記多数の負荷側機器
をグループ毎に区分した複数の配管系統と、上記複数の
配管系統のそれぞれに設けられた電動弁と、動力回路盤
およびインタフェイスを介して前記の電動弁を開閉制御
するコンピュータと、上記コンピュータに付設された画
面表示装置およびプリンタの少なくとも何れか一方と、
を具備していることを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記の監視制御装置を用いて前記の監視制御方
法を実施すると、ランニングコストが安価であるという
セントラル冷暖房方式の長所を妨げることなく、負荷側
機器を個別に操作することとができ、しかも、多数の負
荷側機器の個別操作に対応して熱源機器を適正に制御す
ることができる。

【０００８】また、上記の操作をコンピュータによって
行わせると、該コンピュータを利用して多数の負荷側機
器の個別に適正料金を算出することも可能となる。

【０００９】

【実施例】図１は本発明に係る監視制御装置の１実施例
を示す系統図である。吸収式冷温水機の負荷側機器とし
てのファンコイルユニットは多数配置されている。本発
明において多数とは１０以上の整数を言うものとする。
これら多数のファンコイルユニットを、その使用条件に
基づいて同一ないし類似の負荷パターン（すなわち負荷
率と負荷時間帯との関係状態）に区分し、同一ないし類
似の負荷パターンを有するファンコイルユニット１
ａ₁，同１ａ₂，同１ａ₃をグループａとして一つの配管
系を形成し、電動弁２ａおよび流量計３を介して可変流
量形の冷温水２次ポンプ４の吐出口に接続する。この冷
温水２次ポンプ４は冷温水往ヘッダ５から冷温水を供給
され、後述のごとく前記流量計３を介して多数の負荷側
機器（ファンコイルユニット）に冷温水を圧送して循環
させる。負荷側機器を流通した冷温水は２次冷温水戻り
温度センサ６を経て冷温水還ヘッダ７に流入する。図示
の１ｂ₁，１ｂ₂，１ｂ₃は、相互に負荷パターンの類似
するファンコイルユニットであって一つの配管系として
接続され、電動弁２ｂを介してｂグループとして前記流
量計３の下流側に分岐接続されている。同様に、負荷パ
ターンの類似するファンコイルユニット１ｃ₁，１ｃ₂，
１ｃ₃は、ｃグループとして電動弁２ｃを介して前記流
量計３の下流側に分岐接続されている。前記流量計３の
出力信号は流量調節計８を介して動力回路盤９のインバ
ータ１０に接続され、インタフェイス盤１１を介してコ
ンピュータ１２に入力される。同様に、前記の電動弁２
ａ，同２ｂ，同２ｃの開閉指令信号および開閉戻り信号
もインタフェイス盤１１を介してコンピュータ１２に接
続されている。上記のコンピュータ１２には、前記ファ
ンコイルユニットの能力および冷温水流量、並びに、次
に詳述する吸収式冷温水機１５の能力を予め入力してお
く。本実施例（図１）においては、前記冷温水還ヘッダ
７と冷温水往ヘッダ５との間に５基の吸収式冷温水機１
５が並列に接続されている。これら５基の吸収式冷温水
機１５のそれぞれは、冷温水１次ポンプ１６を備えてお
り、かつ、冷却水ポンプ１７を介して冷却塔１８に接続
されている。そして、これらの機器で消費される電力Ｅ
は発振式電力量計１９によりインターフェイス盤１１を
介してコンピュータ１２に入力される。また消費される
ガスＧは発振式ガス流量計２０で、消費される水Ｗは発
振式水量計２１で、それぞれインタフェイス盤１１を介
してコンピュータ１２に入力される。これらのデータ
は、後述の空調エネルギー課金計算、冷温水可変流量制
御、および冷温水発生機の運転台数制御に用いられる。
前記のコンピュータ１２には居住者リスト、各居住者の
ファンコイルユニットの配分、電気，ガス，水道のエネ
ルギー単価、および料金計算式を入力し、記憶させてお
く。以上のように構成された装置（図１）において、各
居住者が各居住区内に設けられているファンコイルユニ
ットのスイッチ（図示せず）を任意に操作すると、その
運転戻り信号をコンピュータ１２が検知し、吸収式冷温
水機１５とその補機に対して運転指令を出力し、電動弁
に対しては開指令を出力する。複数基（本例において５
機）の吸収式冷温水機１５は、負荷総量の大小に応じて
必要台数だけ運転する。すなわち、戻り信号を入力され
たファンコイルユニットの能力の合計量をその時点にお
ける総負荷量とし、この総負荷量に比して必要かつ充分
な台数（端数は切り上げて計算して算出する）の吸収式
冷温水機１５を運転する。その算定方法の１例を次に示
す。ファンコイルユニットの総数を２００台とし、それ
ぞれのファンコイルユニットの能力を、ＦＣＵ−１，Ｆ
ＣＵ−２，ＦＣＵ−３………ＦＣＵ−２００と表わすこ
とにする。そして、各ファンコイルユニットの能力が、ＦＣＵ−１ ………… α₁ ｋｃａｌ／ｈＦＣＵ−２ ………… α₂ ｋｃａｌ／ｈＦＣＵ−３ ………… α₃ ｋｃａｌ／ｈ ………………………… ………………………… ………………………… ＦＣＵ−２００………… α₂₀₀ｋｃａｌ／ｈであり、 α₁＋α₂＋…………α₂₀₀＝αｔとする。一方、吸収式冷温水機１５の１基の能力をＱｋ
ｃａｌ／ｈとすると、その数は５基であるから、Ｑ×５＝Ｑｔ…………………（１）ここで、αｔとＱｔとは必ずしも同値ではないので、Ｋ＝Ｑｔ／αｔ………………（２）という係数Ｋを設ける。

【００１０】ここで、ＦＣＵ−１，ＦＣＵ−５，ＦＣＵ
−１２に戻り信号が有ったとすると、 α１＋α５＋α１２…………（３）従って、吸収式冷温水機の必要運転台数は、Ｋ×（α１
＋α５＋α１２）／Ｑとなり、この値を切り上げた数字
を要求運転台数Ｎとする。

【００１１】上記の要求運転台数Ｎの算出は、各機器が
標準条件で定格の能力を発揮するものと仮定して、負荷
側機器が必要とするカロリーを熱源機器１基の能力で除
したものである。しかし、実際の運転状態においては各
機器が定格状態で作動するとは限らず、若干の余裕を以
って作動している場合が多い。従って、必ずしも上記の
運転台数Ｎの吸収式冷温水機１５を運転しなくても良い
場合が有る。例えば外気温が余り高くないときに冷房運
転を行ったり、外気温が余り低くない時に暖房運転を行
う場合は、前記のようにして算出した台数Ｎを運転しな
くても足りる。このような、運転状態における余裕の程
度の状態（負荷率）は、２次冷温水戻り温度センサ６に
よって検出される２次冷温水の戻り温度によって判断し
得る。すなわち、定格状態における２次冷温水は冷温水
往ヘッダ５から７℃で流出し、冷温水還ヘッダ７に１２
℃で流入する。この冷温水ヘッダ７に流入する２次冷温
水の戻り温度が１２℃よりも低ければ運転状態に余裕が
有り、１２℃よりも高ければ余裕が無いことになる。そ
こで、２次冷温水戻り温度に基づいて算出する必要運転
台数Ｎ′を、次のように設定する。実際の運転においては、前述した要求運転台数Ｎと、上
記の温度による必要運転台数Ｎ′とをコンピュータ１２
が比較演算し、いずれか低い方の値をとって吸収式冷温
水機１５の運転台数を決定し、運転指令信号を出力して
運転の監視・制御を行う。また、前記と同様にして暖房
運転の場合は、なお、定格運転状態における暖房時の２次冷温水は６０
℃で流出し、５５．５℃で流入する。暖房運転の場合
も、前述した冷房運転の場合と同様にＮとＮ′との内で
いずれか小さい方の値をとる。なお、冷，暖房いずれの
場合においても、条件の境界付近での頻繁な運転台数の
変化を避ける（Ｎ台目またはＮ′台目の吸収式冷温水機
１５の頻繁な発停動作を防止する）ため、不感時間を設
けることが望ましい。また、吸収式冷温水機の運転台数
制御については、５基の吸収式冷温水機１５およびその
付属機器の運転時間累計が平均化するよう、運転の優先
順位を変更するローテーション機能を設けることも、公
知技術を適用して行い得る。さらに、いずれかの吸収式
冷温水機１５およびその付属機器が故障した場合は、該
故障機をスキップして次の吸収式冷温水機を運転するス
キップ動作機能を付加しておくことが望ましい。

【００１２】次に、電動弁２ａ，２ｂ〜の開閉制御、お
よび同弁の開閉制御による冷温水の流量制御について説
明する。多数（本例において２００個）のファンコイル
ユニット１ａ₁，１ａ₂，１ａ₃，１ｂ₁，１ｂ₂〜の内の
何れかが運転されると、この運転を開始したファンコイ
ルユニットの運転戻り信号がコンピュータ１２に入力さ
れる。該コンピュータ１２には、前述のごとく総べての
ファンコイルユニットに関する各種の情報が入力されて
いて、運転戻り信号を受けたファンコイルユニットが属
している配管系グループに接続されている電動弁（２
ａ，もしくは２ｂ，又は２ｃ〜の内の、いずれか１個以
上）のみを開弁させ、他の電動弁は閉じておく。各電動
弁の開閉状態が決定されると、冷温水の流量は開状態に
ある電動弁の必要流量の合計となり、可変流量形の冷温
水２次ポンプ４はインバータ１０により次に述べるよう
にして可変流量制御される。すなわち、コンピュータ１
２は流量調節計８に対して、必要流量に相当する制御用
アナログ信号を出力し、又は、ポンプの回転速度−流量
特性に基づいてインバータ１０に対して必要回転速度に
相当する制御用アナログ信号を出力する。また、ファン
コイルユニットの運転戻り信号、電動弁の開閉戻り信
号、吸収式冷温水機とその補機器の運転状態（運転・停
止・故障など）戻り信号はインタフェイス盤１１を介し
て瞬時にコンピュータ１２が入力検知できるようになっ
ているので、画面表示装置１３によって運転状態を表示
することができる。上記の表示は図であっても表であっ
ても良い。図２は監視画面の１例である。どのような形
で運転状態を表示させるかは任意に設定することができ
る。また、プリンタ１４によってプリントアウトしても
良い。このようにして冷暖房設備を構成している各種機
器の一括監視が可能である。

【００１３】上述のようにして運転状態を監視し制御す
ると同時に、次に述べるようにして冷暖房料金に関する
課金算定を自動的に行わせる。各居住者がファンコイル
ユニットを操作して運転状態にすると、コンピュータ１
２はその運転戻り信号によってこれを検知し、当該ファ
ンコイルユニットの運転時間タイマをカウントし始め
る。このタイマは、当該ファンコイルユニットが停止状
態になるとカウントを停止する。上記のタイマは、料金
決算の決算日に至るまで積算を続け、料金決算日に運転
時間にファンコイルユニットの能力を乗じ、当該ファン
コイルユニットの利用熱量を算出する。その具体的な方
法は次のごとくである。ファンコイルユニットＦＣＵ−
１の時間当たり熱量をα₁ｋｃａｌ／ｈとし、その使用
時間をｔ₁ｈとする。ファンコイルユニットＦＣＵ−２
の時間当たり熱量をα₂ｋｃａｌ／ｈとし、その使用時
間をｔ₂ｈとする。ファンコイルユニットＦＣＵ−３の
時間当たり熱量をα₃ｋｃａｌ／ｈとし、以下同様にし
てＦＣＵ−４からＦＣＵ−１９９までについて時間当た
り熱量と使用時間とを定めて、ファンコイルユニットＦ
ＣＵ−２００の時間当たり熱量をα₂₀₀ｋｃａｌ／ｈと
し、その使用時間をｔ₂₀₀ｈとする。これにより、各フ
ァンコイルユニットの冷暖房利用料金（ランニングコス
ト原価）は、電気料金＋ガス料金＋水道料金＋付帯経費
を、当該ファンコイルユニットの時間当たり熱量×使用
時間について比例配分して求められる。すなわち、（電
気料金＋ガス料金＋水道料金＋付帯経費）×（当該ファ
ンコイルユニットの時間当たり熱量×当該ファンコイル
ユニットの使用時間）÷（α₁ｔ₁＋α₂ｔ₂＋α₃ｔ₃＋…
………＋α₂₀₀ｔ₂₀₀）となる。居住者が複数のファンコ
イルユニットを利用している場合は、予めコンピュータ
１２に入力しておけば、居住者ごとの冷暖房利用料金を
自動的に算出してプリンタ１４で打ち出すことができ
る。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の監視制御
装置を用いて本発明の監視制御方法を実施すると、集合
住宅やテナントビルなどのように負荷が細分化されてい
るセントラル冷暖房設備において、集中熱源機として、
ランニングコストの安い吸収式冷温水機を用い、かつ、
居住者のそれぞれが負荷側機器を自由に操作することが
できる。このため、冷暖房のランニングコストが安価で
あり、使い勝手が良く、しかも自動的に集中監視，制御
を行い得るという優れた実用的効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例における吸収式冷温水機を用
いた冷暖房設備の配管および制御系統図である。

【図２】上記実施例に係る吸収式冷温水機を用いた冷暖
房設備における監視画面の平面図である。

【符号の説明】

１ａ₁，１ａ₂，１ａ₃，１ｂ₁，１ｂ₂，１ｂ₃，１ｃ₁，
１ｃ₂，１ｃ₃…負荷側機器としてのファンコイルユニッ
ト、２ａ，２ｂ，２ｃ…電動弁、３…流量計、４…冷温
水２次ポンプ、５…冷温水往ヘッダ、６…２次冷温水戻
り温度センサ、７…冷温水還ヘッダ、８…流量調節計、
９…動力回路盤、１０…インバータ、１１…インタフェ
イス盤、１２…コンピュータ、１３…画面表示装置、１
４…プリンタ、１５…吸収式冷温水機、１６…冷温水１
次ポンプ、１７…冷却水ポンプ、１８…冷却塔、１９…
発振式電力量計、２０…発振式水量計、２１…発振式ガ
ス流量計。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の負荷側機器と複数の熱源機器とよ
りなる冷暖房設備の吸収式冷温水機を監視制御する方法
において、前記多数の負荷側機器を、空調時間帯が等しいか若しく
は類似している負荷側機器ごとにグループ分けし、上記
のように区分したグループ毎に配管系統を構成するとと
もに、負荷側機器毎に運転状態を表わす信号を検出し、上記の検出信号に基づいて前記複数の熱源機器に運転指
令信号を与えて、前記多数の負荷側機器および複数の熱
源機器を一括監視，制御することを特徴とする吸収式冷
温水機の監視制御方法。
【請求項２】前記の負荷側機器はファンコイルユニッ
トであることを特徴とする、請求項１に記載した吸収式
冷温水機の監視制御方法。
【請求項３】前記の検出信号に基づく運転指令信号の
作成，発信は、前記の検出信号を制御用コンピュータに
入力して行うことを特徴とする、請求項２に記載した吸
収式冷温水機の監視制御方法。
【請求項４】前記の運転状態を表わす信号は、ファン
コイルユニットの戻り信号および、前記グループ毎に構
成した配管系統中の電動弁の開閉信号であることを特徴
とする、請求項２若しくは請求項３に記載した吸収式冷
温水機の監視制御方法。
【請求項５】前記の制御用コンピュータに、ファンコ
イルユニットの能力と冷温水の流量、および、熱源機器
の能力を、予めコンピュータに入力しておくことを特徴
とする、請求項３に記載した吸収式冷温水機の監視制御
方法。
【請求項６】多数の負荷側機器と複数の熱源機器とよ
りなる冷暖房設備の吸収式冷温水機を監視，制御する装
置において、前記多数の負荷側機器をグループ毎に区分した複数の配
管系統と、上記複数の配管系統のそれぞれに設けられた電動弁と、動力回路盤およびインタフェイスを介して前記の電動弁
を開閉制御するコンピュータと、上記コンピュータに付設された画面表示装置およびプリ
ンタの少なくとも何れか一方と、を具備していることを特徴とする、吸収式冷温水機の監
視制御装置。
【請求項７】前記のコンピュータは、前記の電動弁を
開閉制御するとともに該電動弁の開閉戻り信号、およ
び、多数の負荷側機器それぞれの運転戻り信号を入力さ
れて、前記多数の熱源機器に対して運転指令信号を出力
するものであることを特徴とする、請求項６に記載した
吸収式冷温水機の監視制御装置。
【請求項８】前記多数の負荷側機器は、それぞれファ
ンコイルユニットであることを特徴とする、請求項６若
しくは請求項７に記載した吸収式冷温水機の監視制御装
置。
【請求項９】前記複数のグループに区分された配管系
統を流通する冷温水の集合管路に、１個の流量計が設け
られていて、その出力信号が前記コンピュータに入力さ
れることを特徴とする、請求項６ないし請求項８の内の
何れかに記載した吸収式冷温水機の監視制御装置。
【請求項１０】前記複数のグループに区分された配管
系統を流通する冷温水の集合管路に、１個の温度計が設
けられていて、その出力信号が前記コンピュータに入力
されることを特徴とする、請求項６ないし請求項８の内
の何れかに記載した吸収式冷温水機の監視制御装置。