JPS62134438A - 蓄熱冷暖房装置の運転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、蓄熱冷暖房装置の運転制御装置に係り、特に
、空調負荷予測を取り入れて省エネルギー運転制御を行
うのに好適な、蓄熱冷暖房装置の運転制御装置に関する
ものである。

〔発明の背景〕

近年、電力需要の増大にともなって、電力負荷の昼夜間
格差あるいは時間的な集中が拡大する傾向にあり、電力
需要の平準化対策として有効な蓄熱式空調システムの開
発が重要な技術課題として進められている。

例えば、日立評論ＶＯＬ、　６６、Ｎｎ６　（１９８４
−６月）Ｐ１７〜２０には、小栗正裕はかにより「ユニ
ット式氷蓄熱冷暖房システム」という技術レポートが掲
載されている。

特に最近は、スペース上の制約から充分な容量を持つ蓄
熱槽を建築することが困難であるため、空調負荷に対し
て、蓄熱槽と、冷凍機等の熱源機器とを併用運転する方
式や、潜熱蓄熱方式が注目されている。

これらの蓄熱冷暖房装置の基本的な考え方は、負荷側に
不快感のない充分な熱量を供給することであるが、経済
的な観点からは、負荷に見合った最小限の運転をするこ
とが望ましく、そのためには、的確な負荷予測と熱源機
器の現有能力の監視を運転制御に取り入れることが重要
な課題である。

従来の負荷予測による熱源機器の運転制御では。

予め運転時間を割付けているため精度上に難があり、蓄
熱量を余らせたり、逆に不足させて負荷に対応できなく
させたりして、あまり実用的ではないのが実状であった
。

〔発明の目的〕 本発明は、前述の従来技術の実状に鑑みてなされたもの
で、空調終了時に蓄熱量が０となるような蓄熱量の最適
取り出し制御を行い、熱源機器の効率的な運転を可能に
する蓄熱冷暖房装置の運転制御装置の提供を、その目的
としている。

〔発明の概要〕

本発明に係る蓄熱冷暖房装置の運転制御装置の構成は、 熱源機器と、この熱源機器に接続する蓄熱槽と、これら
を制御する手段とを備えた蓄熱冷暖房装置の運転制御装
置において、 荊記菩熱槽における蓄熱量を検知する検知手段と、 負荷計算により求められる一日の負荷パターンを時刻ご
との負荷残量パターンとして予め入力して記憶する記憶
部と、その負荷残量パターンの入力データと前記検知手
段が検知した蓄熱量との比較により前記熱源機器の運転
、停止を判断する演算部と、その判断にもとづき前記熱
源機器の運転制御信号を出力する出力部とを有する演算
制御手段とを備え、 前記検知手段が検知する蓄熱量と前記時刻ごとの負荷残
量とを逐次比較して前記熱源機器の運転制御を行うよう
に構成したものである。

なお、本発明を開発した考え方を付記すると、次のとお
りである。

蓄熱槽に貯えられた熱量は、その日のうちに使い切るこ
とが損失の少ない経済的な使い方であるが、蓄熱槽の熱
量を空調運転中に完全に消費してしまうと、冷凍機等の
熱源機器能力以上の負荷が発生した場合に、供給熱量の
不足となる危険性がある。これは、蓄熱冷暖房装置の容
量が、蓄熱量。

熱源機器能力の合算と負荷計算とから通常選定されてい
るために生じる問題である。そこで、蓄熱量を空調運転
中に使い切ることなく、空調終了時に完全消費するよう
に制御することが、安全でかつ経済的な蓄熱量取り出し
制御といえる。

そこで２本発明は、一日の負荷パターンの予測と、蓄熱
量の監視との組合わせによって蓄熱量の最適取り出し制
御を可能にしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第６図を参照し
て説明する。

まず、空調負荷予測と蓄熱量重視による蓄熱量の最適取
り出し制御を行う蓄熱冷暖房装置の一例を第１図に示す
。

第１図は、本発明の一実施例に係る蓄熱冷暖房装置の略
示構成図である。

第１図において、１は、熱の授受媒体である水を降温ま
たは昇温させる冷凍機、２は、この冷凍機１から得られ
る冷、温水により冷水蓄熱、温水蓄熱を行う蓄熱槽、３
は、前記冷凍機１と前記蓄熱槽２と゛を接続する水配管
に配設され、水を循還させるための一次冷温水ポンプ、
４は、これら各機器を制御するための制御盤、５，６は
前記蓄熱槽２に貯えられている蓄熱量を検知する各種セ
ンサー、７は負荷側の空気調和機、８は、前記蓄熱槽２
と前記空気調和機７とを接続する水配管に配設され、水
を循環させるための二次冷温水ポンプである。

次に、第２図は、第１図の蓄熱冷暖房装置の運転制御装
置の蓄熱量最適取り出し制御部の構成を示すブロック図
である。

第２図において、５，６は、先に第１図で示したように
蓄熱槽に設けて蓄熱量を検知するための検知手段に係る
各種センサーであり、例えば５は温度センサー、６は圧
力センサーである。

９は、一日の積算負荷を計算する日積算負荷演算部、１
０は、蓄熱量最適取り出しのための演算制御手段に係る
マイクロコンピュータで、このマイクロコンピュータ１
０の枠内に示した各ブロックは１本実施例におけるマイ
クロコンピュータ１０の機能を表わしたものであり、１
１は′電源部、１２は記憶部、１３は演算部、１４は出
力部を示す。

１５は、先に第１図で説明した冷凍機１、−次冷温水ポ
ンプ３等の熱源機器である。

次に、このような構成の蓄熱冷暖房装置の動作および制
御手順の概略について説明する。

蓄熱運転時は、冷凍機１と一次冷温水ポンプ３を運転し
、蓄熱槽２内の水を循還させながら、水を降温または昇
温し、蓄熱槽２内に蓄熱せしめる。

空調運転時は、空気調和機７と二次冷温水ポンプ８を運
転し、蓄熱槽２内の水を循還させながら、蓄熱槽２内に
貯えられた熱量を消費する。ここで、負荷が大きな場合
は、前記蓄熱運転で蓄熱槽２内に貯えられた熱量では不
足するので、空気調和機７と二次冷温水ポンプ８を運転
して熱量を′／ｖ４費しながら同時に冷凍ｉ！＆１と一
次冷温水ポンプ３も運転し、蓄熱槽２への熱量の補充を
行う。

これら各動作に制御手順は次のとおりである。

蓄熱運転の場合、蓄熱槽２の蓄熱量が予め設定しである
蓄熱量に達しているかいないかを判定し、達するまでは
、冷凍機１．−次冷温水ポンプ３を運転し、予め設定し
である蓄熱量に達したならば。

冷凍機１、−次冷温水ポンプ３は停止する。蓄熱量が設
定値に達するまではその運転を継続する。

空調運転の場合、空気調和機７、二次冷温水ポンプ８を
運転する。このとき、後に述べるように負荷残量の予測
と蓄熱量の逐次比較を行い、負荷残量の予測が蓄熱量よ
り大きければ冷凍機１と一次冷温水ポンプ３を運転し、
そうでなければ停止する。

次に、蓄熱量最適取り出し制御の詳細を第３図ないし第
６図を参照して説明する。

第３図は、第１図の蓄熱冷暖房装置の対象となる負荷の
負荷パターンを示す線図、第４図は、第３図の負荷パタ
ーンから時刻ごとの負荷残量を求めた負荷残量パターン
を示す線図、第５図は、第４図の負荷残量パターンと日
積算負荷との組み合ねせによる負荷残量パターンの変化
を示す線図、第６図は、第５図で求められた負荷残量パ
ターンと蓄熱量との比較による熱源機器の運転状態を示
す説明図である。

まず、負荷計算により、最大負荷口におけろ時刻ごとの
負荷を求める。

第３図は、横軸に時刻、縦軸に負荷熱！＆（ｋｃａｌ／
ｈ）をとって示した、最大負荷口の時刻ごとの負荷の推
移を示した一日の負荷パターンである。

次に、第４図は、横軸に時刻、縦軸に負荷残量（ｋｃａ
ｌ）をとって、第３図の負荷パターンから時刻ごとの負
荷残量を推移を求めたものを実線に示す。すなわち、空
調終了時を基僧に、負荷を積分して時刻ごとの負荷残量
を求め、さらにこれを空調開始時（Ａ点）、中間点（Ｂ
点）、空調終了時（０点）の３点で、破線のように直線
近似させる。

この近似線が、最大負荷口の負荷残量パターンとなる。

最大負荷日以外の日の負荷残量パターンは、第４図に示
した最大負荷口の負荷残量パターンに。

当日の日積算負荷と日積算最大負荷との比を乗じたもの
とする。すなわち、第５図に示すように、日積算負荷演
算部９による当日の日積算負荷と。

予めマイクロコンピュータ１０の記憶部１２に入力され
ている日積算最大負荷の値から、マイクロコンピュータ
１０の演算部１３でその比を演算し、その比を、第５図
に破線で示す最大負荷口の負荷残量パターンにおける空
調開始時（Ａ点）、中間点（Ｂ点）に乗じ、これを第５
図に一点鎖線で示すように当日の負荷残量パターンとす
るンこのようにして求められた負荷残量パターンによる
蓄熱量の最適取り出し制御に係る熱源機器の運転の仕方
を第６図により説明する６ 第（５図は、横軸に時刻、縦軸に熱量をとり、時刻ごと
の負荷残量、蓄熱ｔ！１２における蓄熱量、および熱源
機器１５（冷凍機上、−次冷温水ポンプ３等）の運転、
停止の関係を示したものである。

図中、一点鎖線は、第５図で説明した予測負荷残量、実
線は、検知手段（温度センサー５．圧力センサー６など
）が検知した蓄熱槽２における蓄熱量を示している。

空！ＪＭ運転中（空調開始時Ａ点から空調終了時Ｃ点ま
で）は、一点鎖線に示す予測負荷残量と実線に示す蓄熱
量とを逐次比較し、予測負荷残量が大きければ、第１図
に示す冷凍機１．−次冷温水ポンプ３など熱源機器１５
（第２図参照）を運転し、予測負荷残量が蓄熱量より小
さければ熱源機器運転を停止し、これを繰返す。

なお、予測負荷残量と蓄熱量の比較において、熱源機器
１５の頻繁な運転、停止を避けるため。

予測負荷残量のパターンに対し一定幅の上、下の線、す
なわち第６図に破線で示すようなディファレンシャルを
もたせて制御する。

ニの制御により、空調運転終了時（０点）には蓄熱量が
０となり、蓄熱量最適取り出し制御を可能にしている。

本実施例によれば、安価で比較的精度の高い空調負１ｉ
ｆ　−Ｆ　１ＪＩｑにもとづき、空調綿７時に蓄熱槽に
おける蓄熱量がＯとなるような蓄熱量最適取り出し制御
を可能にし、蓄熱冷暖房装置の効率的な運転を行うこと
ができる。

なお、前述の実施例では、熱源機器として冷凍機を用い
た例を説明したが１本発明はこれに限るものではなく、
例えばヒートポンプ弐チラーユニットなど蓄熱槽と接続
して用いる他の熱源機器の採用を妨げない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、空調終了時に蓄熱
量が０となるような蓄熱量の最適取り出し制御を行い、
熱＃＊！Ｇの効率的な運転を可能にする？！ｊ熱冷暖房
装置の運転制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例に係る蓄熱冷暖房装置の略
示構成図、第２図は、第１図の蓄熱冷暖房装置の運転制
御装置の蓄熱量最適力り出し制御部の構成を示すブロッ
ク図、第３図は、第１図の蓄熱冷暖房装置の対象となる
負荷の負荷パターンを示す線図、第４図は、第３図の負
荷パターンから時刻ごとの負荷残量を求めた負荷残量パ
ターンを示す線図、第５図は、第４図の負荷残量パター
ンと日積算負荷との組み合わせにより負荷残量パターン
の変化を示す線図、第６図は、負荷残量パターンと蓄熱
量との比較による熱源機器の運転状態を示す説明図であ
る。 １・・冷凍−１２・・・蓄熱槽、３・・・−・次冷温水
ポンプ。 ５・・・温度センサー、６・・圧力センサー、７・・・
空気調和機、８・・二次冷温水ポンプ、９・・・日積算
負荷演算部、】Ｏ・・・マイクロコンピュータ、１２・
・・記憶部、】、３・・・演算部、１４・・出力部、１
５・・・熱源機器。 茅　１（２］ 亭３　口 １糖 ｐキ鍼１１ 茅　５１￥１ 崎翫１　　　　　″

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱源機器と、この熱源機器に接続する蓄熱槽と、こ
   れらを制御する手段とを備えた蓄熱冷暖房装置の運転制
   御装置において、 前記蓄熱槽における蓄熱量を検知する検知手段と、 負荷計算により求められる一日の負荷パターンを時刻ご
   との負荷残量パターンとして予め入力して記憶する記憶
   部と、その負荷残量パターンの入力データと前記検知手
   段が検知した蓄熱量との比較により前記熱源機器の運転
   、停止を判断する演算部と、その判断にもとづき前記熱
   源機器の運転制御信号を出力する出力部とを有する演算
   制御手段とを備え、 前記検知手段が検知する蓄熱量と前記時刻ごとの負荷残
   量とを逐次比較して前記熱源機器の運転制御を行うよう
   に構成したことを特徴とする蓄熱冷暖房装置の運転制御
   装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、演算制
   御手段は、一日の積算負荷を計算する日積算負荷演算手
   段を備えたものである蓄熱冷暖房装置の運転制御装置。