JPH0835708A - 氷蓄熱式冷凍機ユニット及びその運転方法 - Google Patents

氷蓄熱式冷凍機ユニット及びその運転方法

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JPH0835708A
JPH0835708A JP6192694A JP19269494A JPH0835708A JP H0835708 A JPH0835708 A JP H0835708A JP 6192694 A JP6192694 A JP 6192694A JP 19269494 A JP19269494 A JP 19269494A JP H0835708 A JPH0835708 A JP H0835708A
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JP
Japan
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refrigerator
heat
brine
heat storage
storage tank
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Application number
JP6192694A
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English (en)
Inventor
Yoshiharu Tanaka
祥治 田中
Osayuki Inoue
修行 井上
Kyoichi Kato
恭一 加藤
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Ebara Corp
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Ebara Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 省エネルギーで低コストの氷蓄熱式冷凍機ユ
ニットの運転方法を提供する。 【構成】 冷凍機1、氷蓄熱槽2、水熱交換器3、ブラ
インポンプ4及び調節弁5、6を配管7で接続したブラ
イン経路7と、水熱交換器3、冷房負荷及び冷水ポンプ
を配管8で接続した冷水経路とを有し、前記冷凍機1で
ブラインを冷却し、該ブラインにて氷蓄熱槽2の水を凍
結させて蓄熱しておき、放熱時には、氷蓄熱槽2の氷の
融解熱にて前記ブラインを冷却し、該ブラインを水熱交
換器3に導き、冷水を冷却して冷房能力を取り出す氷蓄
熱式冷凍機ユニットの運転方法において、冷水負荷を検
出10、11、12し、該負荷の検出量に応じて、放熱
開始から第一の所定の時刻までは冷凍機の運転効率を主
体とし、第一の所定の時刻以降は蓄熱槽の放熱を主体と
して運転するように制御14する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、氷蓄熱式冷凍機ユニッ
トに係り、特に、一般のビルなどの空調設備に使用する
氷蓄熱式冷凍機ユニットとその運転制御方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】氷蓄熱式冷凍機は経済的な夜間電力を利
用する冷房システムとして開発されており、省エネルギ
ー、省スペースのビル冷房として利用されている。図2
に、公知の氷蓄熱式冷凍機ユニットのシステムフロー図
を示す。図2において、1は冷凍機、2は氷蓄熱槽、3
は水熱交換器、4はブラインポンプ、5は調節弁、6は
調節弁、7はブライン配管、8は冷水配管であり、9は
温度センサーを表す。図2のユニットの蓄熱運転時は、
冷凍機1は−5℃のブラインを製造し、該ブラインは調
節弁5により水熱交換器3をバイパスし、蓄熱槽2に導
かれ、蓄熱槽内の水を氷にする。また、放熱運転時は、
蓄熱槽内の氷の融解熱を利用してブラインを冷却し、水
熱交換器出口の冷水温度9が所定(例えば7℃)の温度
になるように制御する。
【0003】ところで、蓄熱槽に蓄熱された熱は、
(1)夜間電力使用の観点からできるだけ使い尽くすこ
と、(2)図3に示されるように、設備容量削減のため
昼間、冷凍機で不足の熱量を補うこと、の2点の要素を
満足するように負荷に応じて対処する必要がある。すな
わち、負荷が小さい時には、冷凍機を主体に運転すると
蓄熱槽の熱が余り、負荷が大きい時に、蓄熱槽の熱を使
い過ぎると最大負荷時に対応できなくなってしまう。こ
の兼ねあいが制御のポイントになり、このためコンピュ
ーターを駆使して負荷予測、負荷計算などして複雑に高
価になり過ぎていた。このように、従来の氷蓄熱式冷凍
機においては、負荷計測・負荷予測を高度なコンピュー
ターを用いて複雑な制御をコストをかけて行なってい
た。また、冷凍機を主体として運転し、蓄熱槽は補助的
に使用して蓄熱槽を最大限に利用してなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決し、省エネルギーで低コストの氷蓄熱式冷凍機
ユニットとその運転方法を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、冷凍機、氷蓄熱槽、水熱交換器、ブライ
ンポンプ及び調節弁を配管で接続したブライン経路と、
水熱交換器、冷房負荷及び冷水ポンプを配管で接続した
冷水経路とを有し、前記冷凍機でブラインを冷却し、該
ブラインにて氷蓄熱槽の水を凍結させて蓄熱しておき、
放熱時には、氷蓄熱槽の氷の融解熱にて前記ブラインを
冷却し、該ブラインを水熱交換器に導き、冷水を冷却し
て冷房能力を取り出す氷蓄熱式冷凍機ユニットにおい
て、冷水負荷を検出する手段を有し、該負荷の検出量に
応じて、放熱開始から第一の所定の時刻までは冷凍機の
運転効率を主体とし、第一の所定の時刻以降は蓄熱槽の
放熱を主体として運転する制御機構を備えたものであ
る。また、本発明では、冷凍機、氷蓄熱槽、水熱交換
器、ブラインポンプ及び調節弁を配管で接続したブライ
ン経路と、水熱交換器、冷房負荷及び冷水ポンプを配管
で接続した冷水経路とを有し、前記冷凍機でブラインを
冷却し、該ブラインにて氷蓄熱槽の水を凍結させて蓄熱
しておき、放熱時には、氷蓄熱槽の氷の融解熱にて前記
ブラインを冷却し、該ブラインを水熱交換器に導き、冷
水を冷却して冷房能力を取り出す氷蓄熱式冷凍機ユニッ
トの運転方法において、冷水負荷を検出し、該負荷の検
出量に応じて、放熱開始から第一の所定の時刻までは冷
凍機の運転効率を主体とし、第一の所定の時刻以降は蓄
熱槽の放熱を主体として運転するように制御することと
したものである。
【0006】前記において、放熱開始から第一の所定の
時刻までにおいては、冷凍機の受け持つ能力を、冷凍機
に1台の圧縮機搭載の場合、 冷水負荷 < 冷凍能力の 50% の時: 0%、 冷凍能力の 50% < 冷水負荷 < 冷凍能力の 100% の時: 50%、 冷凍能力の 100% < 冷水負荷 の時: 100%、 とし、また冷凍機に複数の圧縮機搭載の場合、冷水負荷
に応じて100%運転できる圧縮機台数のみとし、残り
を蓄熱槽が受け持つように運転制御するのがよい。ま
た、前記第一の所定の時刻以降においては、蓄熱槽出口
温度を冷凍機の出口目標温度と同じに設定し、不足分を
冷凍機で補うように運転制御するのがよい。前記制御機
構は、運転終了までの所定の時間内の蓄熱槽の放熱の度
合を判定し、次の運転における第一の所定の時刻、冷凍
能力の比率又は圧縮機の運転台数を修正する学習機能を
備えることができる。
【0007】
【作用】本発明は、冷水負荷を検出して、この負荷に基
づいて冷凍機と蓄熱槽の負荷を決定しようとするもので
ある。蓄熱槽を最とも効率的に利用するためには、蓄熱
槽の放熱は、概略午前中にどの位、放熱するかが一つの
ポイントである。放熱開始とは午前7時から8時位、第
一の所定の時刻とは、午前11時から午後0時位を指
す。冷凍機と蓄熱槽に対する放熱開始から第一の所定の
時刻(午前中)までの負荷比率は、表1に示すように決
定する。
【表1】
【0008】こうすることにより、蓄熱槽を利用する前
述の2点の要素を満足させることができる。すなわち、
負荷が小さい程、夜間電力を最大限利用することを考え
て、蓄熱槽からの放熱を優先し、冷凍機はできるだけ運
転せず、負荷が大きい程、蓄熱槽の放熱は午前中は抑え
て午後のピーク時に備えて、冷凍機を効率良く運転する
ことにより、蓄熱槽を最とも効率的に利用した省エネル
ギーの氷蓄熱式冷凍機ユニットとなったものである。
【0009】
【実施例】以下、本発明を図面を用いて具体的に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例1 図1に本発明の氷蓄熱式冷凍機ユニットのシステムフロ
ー図を示す。図1において、図2と同一符号は同じ意味
を表し、10、11、13は温度センサー、12は流量
計を表し、14は制御盤を表す。図1のユニットで蓄熱
運転時は、公知の図2と同様に冷凍機1は−5℃のブラ
インを製造し、該ブラインは調節弁5により水熱交換器
3をバイパスして蓄熱槽2に導かれ、蓄熱槽2内の水を
氷にする。
【0010】次に、放熱運転においては、まず冷水負荷
を検出する。この負荷検出は温度センサー10、11を
用いて、冷水熱交換器入口温度と出口温度を測定し、そ
の温度差と流量計12による流量から、温度差×流量で
検出できるが、熱量計を用いてもよい。この検出値に基
づいて制御盤14で冷凍機と蓄熱槽の冷房能力の比率を
決定する。前記冷房負荷の検出は、30分〜1時間位の
平均でも差し支えない。例えば、8時から8時30分ま
での熱量で、8時30分から9時までの運転方法を決め
てもよい。あるいは、前日のデータや2、3日前の平均
でもよい。また、図4に示すように、例えば8時の外気
温度(t)で近似することでも可能である。
【0011】冷凍機への負荷のかけかたは、冷凍機は出
口温度を一定とする制御では、冷凍機への入口温度13
を制御することにより可能である。また、入口温度13
を制御するには、蓄熱槽への流量を制御弁6で制御すれ
ばよい。そして、冷房負荷に応じて冷凍機の運転は、午
前中、即ち第一の所定の時刻までは次のような制御によ
り行う。冷凍機に圧縮機1台の場合、負荷<冷凍機の能
力の50%の場合、負荷は小さいとみなし蓄熱槽を主体
として運転する。冷凍機の能力の50%<負荷<冷凍機
の能力の100%の場合、負荷がある程度あるため50
%を冷凍機、残りを蓄熱槽。負荷<冷凍機の能力の10
0%の場合は、負荷大なので午前中の放熱は抑えてお
く。冷凍機100%負荷をかけ、残りを蓄熱槽で補う。
このように、冷凍機の効率のよい運転をめざしながら対
応する。
【0012】例えば、8時及び10時の時点における外
気と冷凍機負荷の関係は表2のようになる。
【表2】
【0013】圧縮機が複数台ある場合 圧縮機が100%運転となるようにまず冷凍機に負荷を
かけ、残りを蓄熱槽で受け持つ。圧縮機は100%で運
転する時が効率がよい。また、午後、即ち、第一の所定
の時刻以降においては、蓄熱槽出口温度を冷凍機の出口
目標温度と同じに設定し、不足分を冷凍機で補う運転を
する。次に、制御機構の学習機能について述べる。蓄熱
槽による制御においては、制御データを机上で決めるこ
とは難しい。本発明では、第二の所定の時刻において、
制御機構にデータを自動的に修正する機能を持たせたも
のである。第二の所定の時刻とは、冷房運転が終了した
午後6時位を想定しており、蓄熱運転の開始前であれば
よい。放熱の度合は、残蓄熱量で求めればよい。
【0014】第二の所定の時刻において、 (1)残蓄熱量>許容残蓄熱量の場合、第一の所定の時
刻を早めるか、蓄熱槽の負担率をあげる。 (2)残蓄熱量<許容残蓄熱量の場合、冷水温度9>許
容温度の場合、第一の所定の時刻を遅くするか、蓄熱槽
の負担率をさげる。 冷水温度9<許容温度の場合、現状のまま ここで残蓄熱量は次のようにして求めることができる。 (1)蓄熱槽の水位レベルで検出可能、 (2)放熱量を計測して、定格蓄熱量から差し引いて求
めることが可能。 なお、上記はすべて冷房の場合について説明したが、温
水を用いる暖房の場合にも適用できる。
【0015】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、省
エネルギーで、しかも低コストの氷蓄熱式冷凍機ユニッ
トとその運転方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の氷蓄熱式冷凍機ユニットのシステムフ
ロー図。
【図2】従来の氷蓄熱式冷凍機ユニットのシステムフロ
ー図。
【図3】水蓄熱システムの運転例を説明する模式図。
【図4】外気温度による冷水負荷の予測図。
【符号の説明】
1:冷凍機、2:氷蓄熱槽、3:水熱交換器、4:ブラ
インポンプ、5:調節弁、6:調節弁、7:ブライン配
管、8:冷水配管、9:温度センサー、10:温度セン
サー、11:温度センサー、12:流量計、13:温度
センサー、14:制御盤、

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷凍機、氷蓄熱槽、水熱交換器、ブライ
    ンポンプ及び調節弁を配管で接続したブライン経路と、
    水熱交換器、冷房負荷及び冷水ポンプを配管で接続した
    冷水経路とを有し、前記冷凍機でブラインを冷却し、該
    ブラインにて氷蓄熱槽の水を凍結させて蓄熱しておき、
    放熱時には、氷蓄熱槽の氷の融解熱にて前記ブラインを
    冷却し、該ブラインを水熱交換器に導き、冷水を冷却し
    て冷房能力を取り出す氷蓄熱式冷凍機ユニットにおい
    て、冷水負荷を検出する手段を有し、該負荷の検出量に
    応じて、放熱開始から第一の所定の時刻までは冷凍機の
    運転効率を主体とし、第一の所定の時刻以降は蓄熱槽の
    放熱を主体として運転する制御機構を備えたことを特徴
    とする氷蓄熱式冷凍機ユニット。
  2. 【請求項2】 前記制御機構は、運転終了までの所定の
    時間内の蓄熱槽の放熱の度合を判定し、次の運転におけ
    る第一の所定の時刻、冷凍能力の比率又は圧縮機の運転
    台数を修正することを特徴とする請求項1記載の氷蓄熱
    式冷凍機ユニット。
  3. 【請求項3】 冷凍機、氷蓄熱槽、水熱交換器、ブライ
    ンポンプ及び調節弁を配管で接続したブライン経路と、
    水熱交換器、冷房負荷及び冷水ポンプを配管で接続した
    冷水経路とを有し、前記冷凍機でブラインを冷却し、該
    ブラインにて氷蓄熱槽の水を凍結させて蓄熱しておき、
    放熱時には、氷蓄熱槽の氷の融解熱にて前記ブラインを
    冷却し、該ブラインを水熱交換器に導き、冷水を冷却し
    て冷房能力を取り出す氷蓄熱式冷凍機ユニットの運転方
    法において、冷水負荷を検出し、該負荷の検出量に応じ
    て、放熱開始から第一の所定の時刻までは冷凍機の運転
    効率を主体とし、第一の所定の時刻以降は蓄熱槽の放熱
    を主体として運転するように制御することを特徴とする
    氷蓄熱式冷凍機ユニットの運転方法。
  4. 【請求項4】 前記放熱開始から第一の所定の時刻まで
    において、冷凍機の受け持つ能力を、冷凍機に1台の圧
    縮機搭載の場合、 冷水負荷 < 冷凍能力の 50% の時: 0%、 冷凍能力の 50% < 冷水負荷 < 冷凍能力の 100% の時: 50%、 冷凍能力の 100% < 冷水負荷 の時: 100%、 とし、また冷凍機に複数の圧縮機搭載の場合、冷水負荷
    に応じて100%運転できる圧縮機台数のみとし、残り
    を蓄熱槽が受け持つように運転制御することを特徴とす
    る請求項3記載の氷蓄熱式冷凍機ユニットの運転方法。
  5. 【請求項5】 前記第一の所定の時刻以降においては、
    蓄熱槽出口温度を冷凍機の出口目標温度と同じに設定
    し、不足分を冷凍機で補うように運転制御することを特
    徴とする請求項3又は4記載の氷蓄熱式冷凍機ユニット
    の運転方法。
JP6192694A 1994-07-26 1994-07-26 氷蓄熱式冷凍機ユニット及びその運転方法 Pending JPH0835708A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11159827A (ja) * 1997-08-22 1999-06-15 Mitsubishi Electric Corp 蓄熱装置及び蓄熱装置の運転方法
JP2004324995A (ja) * 2003-04-25 2004-11-18 Mitsubishi Chemical Engineering Corp 潜熱利用蓄熱装置
JP2010276326A (ja) * 2009-06-01 2010-12-09 Takenaka Komuten Co Ltd 蓄熱槽を備えた空調用熱源システム
CN102679622A (zh) * 2012-05-22 2012-09-19 青岛大学 一种模块化变热容自匹配多温系统
JP6889343B1 (ja) * 2021-01-29 2021-06-18 東京瓦斯株式会社 熱源システム

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