KR101854549B1 - 열원기 운전대수 제어장치, 열원시스템, 제어 방법 및 프로그램 - Google Patents

열원기 운전대수 제어장치, 열원시스템, 제어 방법 및 프로그램 Download PDF

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도시아키 오우치
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미츠비시 쥬코 서멀 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

부하기기와 그 부하기기에 열매체를 공급하는 열원기 사이에 구비된 열매체를 부하기기로 이송하는 펌프의 운전대수가 변화했을 시에, 그 운전대수의 변화에 의해 변동하는 값 또는 시간 중 적어도 하나가 소정의 조건을 만족할 때까지 펌프의 운전대수의 변화 전에 따른 부하기기의 상태에 의거하여 열원기의 운전대수를 결정한다. 　상기 구성에 의해, 2차 펌프의 증감에 의한 과도적인 유량계측값이나 부하계측값의 변화의 영향을 받는 일 없이 적절하게 열원기의 운전대수를 제어할 수 있다.

Description

열원기 운전대수 제어장치, 열원시스템, 제어 방법 및 프로그램{DEVICE FOR CONTROLLING NUMBER OF OPERATING HEAT SOURCE DEVICES, HEAT SOURCE SYSTEM, CONTROL METHOD, AND PROGRAM}
본 발명은 열원기 운전대수 제어장치, 열원시스템, 제어방법 및 프로그램에 관한 것이다.
본 출원은 2013년 12월 3일에 일본국에 출원된 일본특허출원 제2013-250198호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 이곳에 원용한다.
냉난방 등의 열원시스템에서 냉수나 온수 등의 매체를 공기조절기에 송출하는 열원기의 운전대수를 공기조절기로부터의 요구부하에 따라 증감시키는 기술이 존재한다(특허문헌 1). 이와 같은 열원시스템에서는 열원기에 열매체를 압송하는 1차 펌프와는 별도로 열원기에서 떨어진 공기조절기에 열매체를 재압송하는 목적으로 열원기와 공기조절기 사이에 2차 펌프를 설치하는 것도 많다. 또한 이와 같은 구성의 경우, 열원기와 2차 펌프는 독립하여 제어하는 것이 일반적이다.
특허문헌 1에도 기재되어 있는 바와 같이, 열원기의 대수는 부하 측으로부터의 요구에 의거하여 예를 들어, 주관(主管)을 흐르는 열매체의 유량의 계측값(주관유량)이나 공기조절기에 따른 부하계측값에 따라 결정한다. 구체적으로는 주관유량이나 부하계측값이 증가하면 열원기의 운전대수를 증단(增段)하고, 주관유량이나 부하계측값이 감소하면 운전대수를 감단(減段)하도록 제어한다.
일본특허공개 제2000-257938호 공보
한편, 이들 주관유량이나 공기조절기에 따른 부하계측값은 2차 펌프의 동작에 영향을 받고 있다. 특히 2차 펌프의 운전대수를 증감시킨 직후에는 주관유량이나 부하계측값은 과도(過渡)적으로 증감하고, 그 후의 정정(靜定)상태에 따른 값과는 상이한 값을 나타낸다.
도 14a~도 14c는 주관유량이 2차 펌프 증단 직후에 일시적으로 증가하는 것을 설명하기 위한 도이다.
도 14a~도14c는 한 대째의 '2차 펌프(1)'를 운전하고 있는 상태에서 공기조절기로부터의 요구부하의 증가에 따라 2대 운전으로 전환하기 위해, 두 대째의 '2차 펌프(2)'를 기동했을 경우에 따른 이들 펌프의 주파수와 주관유량의 거동을 시계열로 나타낸 도이다. 도 14a는 '2차 펌프(1)'를 시각 't71'까지 50㎐로 운전하고, 그 후 두 대 운전에 맞추어 각 펌프를 균등한 주파수로 운전하기 위해, '2차 펌프(1)'의 출력주파수를 연속적으로 25㎐까지 낮추는 모습을 나타내고 있다. 도 14b는 새로이 '2차 펌프(2)'를 '2차 펌프(1)'와 같은 주파수 지령값을 부여하여 시각 't71'에 기동시켰을 경우의 '2차 펌프(2)'의 주파수의 거동을 나타내고 있다. '2차 펌프(2)'는 기동 직후부터 '2차 펌프(1)'와 같은 주파수로 운전하므로 50㎐로 펌프가 동작하고, 이윽고 목표로 하는 25㎐로의 운전으로 정착되는 모습을 나타내고 있다. 도 14c는 '2차 펌프(2)'의 기동 직후에 '2차 펌프(2)'의 동작의 영향을 받아 주관유량도 일시적으로 증가하는 모습을 나타내고 있다. 또한 도 14a~도 14c에서는, '2차 펌프(2)'를 '2차 펌프(1)'와 동일한 주파수로 동작시키는 경우의 예를 나타내었는데, '2차 펌프(2)'를 '2차 펌프(1)'와는 별도가 되기 위해, 낮은 주파수에서 25㎐에 이를 때까지 서서히 주파수를 증대시키도록 하여 동작시켰을 경우에도, 통상 펌프가 취득하는 주파수 지령값에는 하한치가 있으므로, '2차 펌프(2)'의 기동에 의한 주관유량의 과도적인 증대는 피할 수 없다.
이와 같은 경우 예를 들어, 주관유량에 의해 열원기의 운전대수를 제어하면, 시각't71' 후의 일시적인 주관유량의 증가에 의해 열원기의 운전대수를 한 대 증단시키고 말 가능성이 있다. 그러나 이 주관유량의 증가는 일시적인 것으로서, 얼마 후 주관유량은 기존 값으로 돌아온다. 그 상태에서는 일시적인 주관유량의 변화에 의해 결정한 열원기의 운전대수는 부적절할 가능성이 있다. 또한 열원기의 운전대수를 2차 펌프 증감에 따른 과도적인 유량의 증감에 맞추어 차례차례 증감단시키는 것은 헛되게 되고, 시스템의 안정가동의 관점에서도 바람직하지 않다. 이와 같이 종래의 방식으로는 2차 펌프의 증감단에 의한 영향을 고려하지 않고 주관유량 등의 계측값에 따라 운전대수를 증감시키므로, 과도적인 주관유량이나 부하계측값에 따라 열원기의 운전대수를 증감시키고 말 가능성이 있다.
본 발명은 상술한 과제를 해결할 수 있는 열원기 운전대수 제어장치, 열원시스템, 제어방법 및 프로그램을 제공한다.
본 발명의 제1 형태에 의하면, 열원기 운전대수 제어장치는 부하기기와 해당 부하기기에 열매체를 공급하는 열원기 사이에 구비된 상기 열매체를 상기 부하기기로 이송하는 펌프의 운전대수가 변화했을 시에, 그 운전대수의 변화에 의해 변동하는 값 또는 시간 중 적어도 하나가 소정의 조건을 만족할 때까지 상기 펌프의 운전대수의 변화 전에 따른 상기 부하기기의 상태에 의거하여 상기 열원기의 운전대수를 결정하는 열원기 운전대수 전환부를 구비한다.
본 발명의 제2 형태에 의하면, 상기 시간에 관한 소정의 조건은 상기 펌프의 운전대수가 변화한 시각에서 사전에 정해진 시간 또는 운전조건에 따라 설정한 시간을 경과하는 것이다.
본 발명의 제3 형태에 의하면, 상기 변동하는 값에 관한 소정의 조건은 상기 펌프의 운전대수의 변화에 의해 변동하는 상기 펌프의 주파수가 소정의 기간에서 소정 범위의 값이 되는 것이다.
본 발명의 제4 형태에 의하면, 상기 변동하는 값에 관한 소정의 조건은 상기 펌프의 운전대수의 변화에 의해 변동하는 상기 열원기의 열원기 출력값과 상기 부하기기의 부하계측값의 차이값이 소정의 기간에서 상기 열원기 출력값과 상기 부하계측값이 동등하다고 간주하게 하는 소정 범위의 값에 포함되는 것이다.
본 발명의 제5 형태에 의하면, 상기 열원기 운전대수 제어장치는 상기 펌프에 병렬로 접속된 2차 바이패스의 유량을 조정하는 2차 바이패스 조정밸브의 밸브개도를 제어하는 2차 바이패스 밸브제어부를 구비하고, 상기 2차 바이패스 밸브제어부는 상기 펌프의 운전대수가 변화할 시에 상기 펌프에서 상기 부하기기로 이송되는 열매체의 유량이 목표유량이 되도록 상기 2차 바이패스 조정밸브를 제어한다.
본 발명의 제6 형태에 의하면, 상기 열원기 운전대수 제어장치는 부하기기에 관한 계측값에 의거하여 해당 부하기기에 열매체를 공급하는 열원기의 운전대수를 결정하는 열원기 운전대수 전환부와, 상기 부하기기와 상기 열원기 사이에 구비된 상기 열매체를 상기 부하기기에 이송하는 펌프에 병렬로 접속된 2차 바이패스의 유량을 조정하는 2차 바이패스 조정밸브의 밸브개도를 제어하는 2차 바이패스 밸브제어부를 구비하고, 상기 2차 바이패스 밸브제어부는 상기 펌프의 운전대수가 변화했을 시에 상기 펌프에서 상기 부하기기로 이송되는 열매체의 유량이 목표유량이 되도록 상기 2차 바이패스 조정밸브를 제어한다.
본 발명의 제7 형태에 의하면, 열원시스템은 부하기기와, 여러 개의 열매체를 공급하는 열원기와, 상기 열원기가 공급하는 열매체를 상기 부하기기에 이송하는 여러 개의 펌프와, 상기 펌프의 운전대수를 제어하는 2차 펌프 제어장치와, 상술한 제1에서 제6 형태에 따른 열원기 운전대수 제어장치를 구비한다.
본 발명의 제8 형태에 의하면, 열원기 운전대수 제어방법은 열원기 운전대수 전환부가 부하기기와 해당 부하기기에 열매체를 공급하는 열원기 사이에 구비된 상기 열매체를 상기 부하기기로 이송하는 펌프의 운전대수가 변화했을 시에, 그 운전대수의 변화에 의해 변동하는 값 또는 시간 중 적어도 하나가 소정의 조건을 만족할 때까지 상기 펌프의 운전대수의 변화 전에 따른 상기 부하기기의 상태에 의거하여 상기 열원기의 운전대수를 결정한다.
본 발명의 제9 형태에 의하면, 상기 열원기 운전대수 제어방법은 열원기 운전대수 전환부가 부하기기에 관한 계측값에 의거하여 해당 부하기기에 열매체를 공급하는 열원기의 운전대수를 결정하고, 2차 바이패스 밸브제어부가 상기 부하기기와 상기 열원기 사이에 구비된 상기 열매체를 상기 부하기기에 이송하는 펌프에 병렬로 접속된 2차 바이패스의 유량을 조정하는 2차 바이패스 조정밸브의 밸브개도를 제어하며, 또한 상기 펌프의 운전대수가 변화했을 시에 상기 펌프에서 상기 부하기기로 이송되는 열매체의 유량이 목표유량이 되도록 상기 2차 바이패스 조정밸브를 제어한다.
본 발명의 제10 형태에 의하면, 프로그램은 열원기 운전대수 제어장치의 컴퓨터를 부하기기와 해당 부하기기에 열매체를 공급하는 열원기 사이에 구비된 상기 열매체를 상기 부하기기로 이송하는 펌프의 운전대수가 변화했을 시에, 그 운전대수의 변화에 의해 변동하는 값 또는 시간 중 적어도 하나가 소정의 조건을 만족할 때까지 상기 펌프의 운전대수의 변화 전에 따른 상기 부하기기의 상태에 의거하여 상기 열원기의 운전대수를 결정하는 수단으로서 기능시킨다.
본 발명의 제11 형태에 의하면, 프로그램은 열원기 운전대수 제어장치의 컴퓨터를 부하기기에 관한 계측값에 의거하여 해당 부하기기에 열매체를 공급하는 열원기의 운전대수를 결정하는 수단, 상기 부하기기와 상기 열원기 사이에 구비된 상기 열매체를 상기 부하기기에 이송하는 펌프에 병렬로 접속된 2차 바이패스의 유량을 조정하는 2차 바이패스 조정밸브의 밸브개도를 제어하고, 또한 상기 펌프의 운전대수가 변화했을 시에 상기 펌프에서 상기 부하기기로 이송되는 열매체의 유량이 목표유량이 되도록 상기 2차 바이패스 조정밸브를 제어하는 수단으로서 기능시킨다.
상기한 본 발명의 형태에 의하면, 2차 펌프의 증감에 의한 과도적인 유량계측값이나 부하계측값의 변화의 영향을 받는 일 없이 적절하게 열원기의 운전대수를 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1~제3의 실시형태에 의한 열원시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 의한 열원기 운전대수 제어장치의 기능블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 열원기 운전대수 제어장치의 처리플로를 나타내는 제1의 도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 의한 열원기 운전대수 제어장치의 처리플로를 나타내는 제2의 도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 의한 열원기 운전대수 제어장치의 기능블록도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 열원기 운전대수 제어장치의 처리플로를 나타내는 제1의 도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 열원기 운전대수 제어장치의 처리플로를 나타내는 제2의 도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시형태에 의한 열원기 운전대수 제어장치의 기능블록도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시형태에 의한 열원기 운전대수 제어장치의 처리플로를 나타내는 제1의 도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시형태에 의한 열원시스템의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시형태에 의한 열원기 운전대수 제어장치의 기능블록도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시형태에 의한 열원기 운전대수 제어장치의 처리플로를 나타내는 제1의 도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시형태에 의한 열원기 운전대수 제어장치의 처리플로를 나타내는 제2의 도이다.
도 14a는 주관유량이 2차 펌프 증단 직후에 일시적으로 증가하는 것을 설명하기 위한 제1의 도이다.
도 14b는 주관유량이 2차 펌프 증단 직후에 일시적으로 증가하는 것을 설명하기 위한 제2의 도이다.
도 14c는 주관유량이 2차 펌프 증단 직후에 일시적으로 증가하는 것을 설명하기 위한 제3의 도이다.
(제1 실시형태)
이하, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 열원시스템을 도 1~도 4, 도14a, 도 14b, 도 14c를 참조하여 설명한다.
도 1은 제1~제3의 실시형태에 의한 열원시스템의 개략도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이 본 실시형태의 열원시스템은 열원기(30-1)와, 열원기(30-2)와, 1차 펌프(10-1)와, 1차 펌프(10-2)와, 유량계(11-1)와, 유량계(11-2)와, 온도계(12-1)와, 온도계(12-2)와, 온도계(13-1)와, 온도계(13-2)와, 2차 펌프(20-1)와, 2차 펌프(20-2)와, 2차 펌프(20-3)와, 부하기기(40)와, 유량계(41)와, 온도계(42)와, 온도계(43)와, 배관(50)과, 배관(51)과, 배관(52)과, 배관(55)과, 열원기 운전대수 제어장치(60)를 구비하고 있다.
또한 1차 펌프(10-1), 1차 펌프(10-2)를 총칭하여 1차 펌프(10)라고 부르기로 한다. 이와 동일하게 유량계(11-1), 유량계(11-2)를 총칭하여 유량계(11), 온도계(12-1), 온도계(12-2)를 총칭하여 온도계(12), 온도계(13-1), 온도계(13-2)를 총칭하여 온도계(13), 2차 펌프(20-1), 2차 펌프(20-2), 2차 펌프(20-3)를 총칭하여 2차 펌프(20), 열원기(30-1), 열원기(30-2)를 총칭하여 열원기(30)라고 부른다.
열원기(30)는 공기조절기 등의 부하기기에 대하여 열매체를 공급하는 장치이다. 열원기(30)에 의해 송출된 열매체는 배관(50), (51), (52)을 부호(15)로 나타내는 방향으로 흐른다.
본 실시형태에서 열매체는 예를 들어, 물(온수, 냉수)이다. 열매체는 기타 공기나 전용 가스 등이어도 된다. 본 명세서에서는 냉각용 및 가열용의 매체를 망라하여 열매체라고 기술한다.
1차 펌프(10)는 열원기(30)로 열매체를 압송한다. 본 실시형태에 의한 열원시스템에서는 열원기(30) 및 1차 펌프(10)의 조합은 병렬로 접속되어 여러 개 설치되어 있다. 하나의 열원기(30) 및 1차 펌프(10)는 분지배관(BRANCH PIPE)인 배관(51)을 개재하여 주관인 배관(50)으로 접속된다. 배관(55)은 2차 펌프(20)의 입구 측과 열원기(30)의 입구 측의 차압을 안정화기 위해 설치된 연통관이다.
유량계(11)는 배관(51)에 따른 열매체의 유량을 계측하는 유량계이다. 온도계(12)는 부하에서 열원기(30)로 돌아가는 열매체의 배관(51)에 따른 온도(환수온도)를 계측하는 온도계이다. 온도계(13)는 부하로 송출하는 열매체의 배관(51)에 따른 온도(송수온도)를 계측하는 온도계이다. 이들 유량계(11), 온도계(12), (13)는 열원기(30) 및 1차 펌프(10)의 조합마다 각 배관(51)에 구비되어 있다.
2차 펌프(20)는 열원기(30)가 공급하는 열매체를 부하기기(40)로 이송한다. 2차 펌프(20)는 열원기(30)에서 떨어진 부하기기(40)로 열매체를 보내기 위하여 재차 압송하는 목적으로 구비되어 있다. 2차 펌프(20)는 열원기(30)와 부하기기(40) 사이에 병렬로 접속되어 여러 개 설치되어 있고, 하나의 2차 펌프(20)는 분지배관인 배관(52)을 개재하여 주관인 배관(50)으로 접속된다.
부하기기(40)는 예를 들어, 냉난방 장치 등의 공기조절기로서, 보내온 열매체에 대하여 방열 또는 흡열을 행하고, 그 후의 열매체를 열원기(30)로 환류시킨다.
유량계(41)는 배관(50)에 따른 열매체의 주관유량을 계측하는 유량계이다. 온도계(42)는 배관(50)에 따른 열매체의 부하에의 송수온도를 계측하는 온도계이다. 온도계(43)는 배관(50)에 따른 열매체의 부하로부터의 환수온도를 계측하는 온도계이다.
열원기 운전대수 제어장치(60)는 열원기(30)의 운전대수를 부하기기(40)가 필요로 하는 요구부하에 맞추어 증감시키는 제어를 행하는 장치이다.
또한 도 1에 있어서 열원기(30) 및 1차 펌프(10)는 2대씩, 2차 펌프(20)는 3대 설치되어 있는데, 이들 대수에 한정되지 않는다. 예를 들어 열원기(30) 및 1차 펌프(10)가 6대씩 설치되고, 2차 펌프(20)는 9대 설치되어 있어도 된다.
또한 이 열원시스템에는 부하기기(40)의 요구부하에 따라 열매체의 유량을 조정하기 위해, 2차 펌프(20)의 운전대수를 제어하는 2차 펌프 제어장치(80)가 구비되어 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 의한 열원기 대수 제어장치의 기능블록도이다.
도 2를 이용하여 본 실시형태에 따른 열원기 운전대수 제어장치(60)에 대하여 설명한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 열원기 운전대수 제어장치(60)는 열원기 운전대수 전환부(101), 2차 펌프 운전대수 변경 검출부(102), 부하 측 송수온도 취득부(103), 부하 측 환수온도 취득부(104), 부하 측 주관유량 취득부(105), 기억부(200)를 구비하고 있다.
열원기 운전대수 전환부(101)는 열원기(30) 및 1차 펌프(10)의 운전대수를 검출하고, 부하기기에 관한 계측값(요구부하, 유량, 환수온도 등)을 이용하여 판단하는 부하기기(40) 상태에 따라 열원기(30)의 적절한 운전대수를 결정하여 열원기(30) 및 1차 펌프(10)의 기동정지를 행한다. 특히 2차 펌프(20)의 운전대수가 변화했을 시에, 이 변화에 의해 변동하는 값이나 시간에 관한 소정의 조건을 만족할 때까지는 운전대수가 변화하기 전의 부하기기의 상태에 의거하여 열원기(30) 등의 운전대수를 결정한다.
2차 펌프 운전대수 변경 검출부(102)는 2차 펌프(20)의 운전대수가 변경되면 운전대수가 전환된 것을 검출한다. 예를 들어 2차 펌프 운전대수 변경 검출부(102)는 2차 펌프 제어장치(80)에서 2차 펌프(20)의 운전대수를 변경한 것을 나타내는 정보를 취득하여 운전대수의 변경을 검출해도 된다.
부하 측 송수온도 취득부(103)는 온도계(42)가 측정한 열매체의 온도를 취득하고, 이 온도를 취득한 시각과 대응시켜서 기억부(200)에 기록한다.
부하 측 환수온도 취득부(104)는 온도계(43)가 측정한 열매체의 온도를 취득하고, 이 온도를 취득한 시각과 대응시켜서 기억부(200)에 기록한다.
부하 측 주관유량 취득부(105)는 유량계(41)가 측정한 열매체의 유량을 취득하고, 이 유량을 취득한 시각과 대응시켜서 기억부(200)에 기록한다.
기억부(200)는 열원기 운전대수 전환부(101)가 열원기(30) 및 1차 펌프(10)의 운전대수를 결정하는데 필요한 각종 파라미터 등의 정보나 각 측정기가 측정한 온도, 유량의 정보를 일정한 기간분 보유하고 있다.
이어서 열원기 운전대수 전환부(101)가 열원기(30) 및 1차 펌프(10)의 운전대수를 결정하는 방법에 대하여 설명한다. 열원기(30) 등의 운전대수를 결정하는 방법은 여러 방식이 존재하는데, 대표적으로 '주관유량에 의거한 제어방식'과 '시스템 부하 계측값에 의거한 제어방식'에 대하여 설명한다.
(주관유량에 의거한 제어방식)
주관유량에 의거한 제어방식이란 주관유량을 부하기기(40)로부터의 요구부하로 간주하여, 주관유량 계측값이 소정의 증단유량역치를 웃돌면 열원기(30)의 운전대수를 증단하고, 주관유량 계측값이 소정의 감단유량역치를 밑돌면 열원기(30)의 운전대수를 감단하는 방식을 말한다. 주관유량 계측값이란 유량계(41)가 측정한 열매체의 유량을 말한다.
소정의 증단유량역치 및 감단유량역치는 열원기(30)의 운전대수에 대응시켜서 기억부(200)에 격납되어 있다. 예를 들어 열원기(30)의 운전대수가 한 대일 때에 두 대로 증가시키기 위한 증단유량역치로서 'X1', 운전대수가 두 대일 때에 세 대로 증가하기 위한 증단유량역치로서 'X2', 운전대수가 두 대일 때에 한 대로 감소시키기 위한 감단유량역치로서 'Y2'와 같이 정해져 있다.
본 제어방식에서는 열원기 운전대수 전환부(101)가 기억부(200)에 격납된 현재의 운전대수에 따른 증단유량역치 및 감단유량역치를 읽어내어, 부하 측 주관유량 취득부(105)에서 취득한 유량계(41)가 측정한 주관유량과 비교한다. 그리고 상기의 예의 경우, 열원기 운전대수 전환부(101)는 현재의 운전대수가 한 대이고, 주관유량이 'X1'm３를 웃돌고 있으면 운전대수를 두 대로 증단하고, 현재의 운전대수가 두 대이고, 주관유량이 'Y2'm３를 밑돌면 한 대로 감단한다.
(시스템부하 계측값에 의거한 제어방식)
시스템부하 계측값에 의거한 제어방식이란 시스템부하 계측값을 부하기기(40)로부터의 요구부하로 간주하여, 시스템부하 계측값이 소정의 증단부하역치를 웃돌면 열원기(30)의 운전대수를 증단하고, 시스템부하 계측값이 소정의 감단부하역치를 밑돌면 열원기(30)의 운전대수를 감단하는 방식을 말한다. 시스템부하 계측값이란 여러 가지 정의가 생각되지만 예를 들어, 이하의 식(1)으로 계산 가능한 값이다.
시스템부하 계측값 = 주관유량 × (｜환수온도 - 송수온도｜) × 열매체의 비열 × 열매체의 비중 ... (1)
식(1)에서 주관유량은 유량계(41)가 측정한 값, 환수온도는 온도계(43)가 측정한 값, 송수온도는 온도계(42)가 측정한 값이다.
시스템부하 계측값에 의거하는 제어방식에 따른 소정의 증단부하역치 및 감단부하역치는 주관유량에 의거하는 제어방식에 따른 증단유량역치 및 감단유량역치와 동일하게 운전대수마다 사전에 정해지고, 기억부(200)에 격납되어 있다. 또한 이들 역치는 계산에 의해 산출해도 된다.
증단부하역치를 계산하는 방법의 일례는 이하의 식(2)이다.
증단부하역치 = (열원기(30-1)의 정격부하) × 0.8 ... (2)
이 식에 의하면 어느 한 대의 열원기(30-1)가 기동한 상태로 식(1)에서 계산한 시스템부하 계측값이 그 열원기(30-1)의 정격부하의 8할을 초월하면 열원기 운전대수 전환부(101)는 다른 열원기(30-2)를 기동한다.
또한 감단부하역치를 계산하는 방법의 일례는 이하의 식(3)이다.
감단부하역치 = (열원기(30 - 1)의 정격부하) × 0.6 ... (3)
이 식에 의하면 예를 들어, 정격부하가 동일한 두 대의 열원기(30-1), 열원기(30-2)가 기동한 상태로 식(1)에서 계산한 시스템부하 계측값이 한 대의 열원기(30-1)의 정격부하의 6할을 밑돌면 열원기 운전대수 전환부(101)는 열원기(30)를 한 대 감단한다.
이어서 이상과 같은 방식으로 열원기(30) 및 1차 펌프(10)의 단수를 증감시키는 경우의 문제점에 대하여 도 14a~도 14c를 이용하여 설명한다.
도 14a는 주관유량이 2차 펌프 증단 직후에 일시적으로 증가하는 것을 설명하기 위한 제1의 도이다. 도 14b는 주관유량이 2차 펌프 증단 직후에 일시적으로 증가하는 것을 설명하기 위한 제2의 도이다. 도 14c는 주관유량이 2차 펌프 증단 직후에 일시적으로 증가하는 것을 설명하기 위한 제3의 도이다.
도 14a~도 14c를 이용하여 2차 펌프의 운전대수를 한 대부터 두 대로 증단하는 것이 주관유량에 미치는 영향에 대하여 설명한다. 도 14a~도 14c가 나타내는 상황은 한 대의 2차 펌프(20)가 기동하고 있었지만, 부하기기의 요구에 의해 두 대째의 2차 펌프(20)를 기동하도록 한 장면이다. 또한 두 대의 펌프는 같은 주파수로 운전하는 것으로 하고, 이때의 두 대의 펌프의 주파수는 요구부하에 따라 사전에 정해진 토출압에 의거하여 정해진 것으로 한다.
도 14a는 한 대째의 2차 펌프(20-1)의 주파수의 시간경과를 나타내는 그래프이다. 이 그래프는 2차 펌프(20-1)를 두 대째를 기동하는 시각 't71'까지는 50㎐로 운전하고, 그 후 점차 주파수를 저하시켜, 최종적으로 25㎐로 운전시키는 경우의 주파수의 거동을 나타내고 있다.
도 14b의 그래프는 두 대째의 2차 펌프(20-2)에 2차 펌프(20-1)와 같은 주파수 지령값을 부여하여 시각 't71'에 기동한 경우의 주파수의 거동을 나타내고 있다. 2차 펌프(20-2)의 주파수는 2차 펌프(20-1)의 경우와 동일하게 50㎐부터 서서히 저하하고, 이윽고 25㎐가 된다.
도 14c의 그래프는 두 대의 2차 펌프를 도 14a, 도 14b가 나타내는 바와 같이 동작시켰을 경우에 유량계(41)가 측정하는 주관유량의 거동을 나타내고 있다. 이 도가 나타내고 있는 바와 같이 주관유량은 두 대째의 2차 펌프를 기동시키면 일시적으로 증대하고, 이윽고 2차 펌프(20)의 증단 전의 유량으로 안정된다.
이와 같이 도 1에 나타낸 바와 같은 2차 펌프를 구비한 열원시스템에서는, 2차 펌프의 증감단에 의해 이 직후에 주관유량이 과도적으로 증대 또는 감소하고, 이윽고 정정상태가 되는 현상이 보여진다. 이와 같은 열원시스템에서 상술한 '주관유량에 의거한 제어방식'이나 '시스템부하 계측값에 의거한 제어방식'으로 열원기(30) 및 1차 펌프(10)의 운전대수를 제어하면, 과도적으로 증대 또는 감소한 주관유량 또는 이것을 이용하여 산출되는 시스템부하 계측값에 의거하여 열원기(30) 등의 운전대수를 결정하게 된다. 이와 같이 일시적인 요구부하의 변동에 따라 열원기(30) 등의 운전대수를 전환해버리게 되면, 그 후 정정상태가 되었을 때에 재차 운전대수를 예전으로 되돌릴 필요가 발생하거나 최적의 열원기의 운전대수가 되지 않으므로, 시스템 효율이 저하하는 등의 문제가 있다.
그래서 본 실시형태에서는 이 과도적인 주관유량의 변화를 고려하여 열원기(30) 및 1차 펌프(10)의 운전대수를 제어한다. 구체적으로는 열원기 운전대수 전환부(101)는 2차 펌프(20)의 운전대수가 변화한 시각부터 소정의 시간을 경과할 때까지의 기간은 2차 펌프(20)의 운전대수 변화 전에 따른 요구부하에 의거한 열원기(30)의 운전대수의 제어를 행한다. 여기서 소정 시간이란 예를 들어, 부하기기(40)에 공급되는 열매체의 주관유량의 변동이 정정할 때까지의 기간을 나타내는 사전에 정해진 시간이다. 이어서 이 방법에 대하여 설명한다.
도 3은 본 실시형태에 의한 열원기 운전대수 제어장치의 처리플로를 나타내는 제1 도이다.
도 3의 처리플로를 이용하여 열원기 운전대수 제어장치(60)가 '주관유량에 의거한 제어방식'에 의해 열원기(30)의 운전대수를 결정하는 처리에 대하여 설명한다.
전제로서 도 1에 나타낸 열원시스템이 가동하고 있으며, 부하기기(40)로부터의 요구부하의 증감에 따라 열원기 운전대수 제어장치(60)가 열원기(30) 및 1차 펌프(10)의 운전대수를 제어하고, 별도 열원시스템에 구비된 2차 펌프 제어장치(80)가 2차 펌프의 운전대수를 제어하고 있는 것으로 한다. 예를 들어, 부하기기(40)가 냉방장치고, 이용자가 온도설정을 28℃에서 25℃로 변경하면 요구부하는 증대하고, 그것에 동반하여 필요에 따라 2차 펌프 제어장치(80)가 2차 펌프의 운전대수를 증가시키는 것으로 한다.
우선 2차 펌프 운전대수 변경검출부(102)가 2차 펌프의 증감단이 있었는지 여부를 검출한다(스텝 S1). 2차 펌프의 증감단을 검출한 경우, 2차 펌프 운전대수 변경검출부(102)는 검출한 시각을 기억부(200)에 기억한다(스텝 S2). 2차 펌프의 증감단을 검출하지 않은 경우 스텝 S3으로 이동한다.
이어서 열원기 운전대수 전환부(101)는 기억부(200)에 기록된 전회의 2차 펌프 운전대수 변경 때의 시각부터 현재 시각까지의 경과시간을 계산한다. 또한 열원기 운전대수 전환부(101)는 과도상태 계속시간을 기억부(200)에서 읽어낸다. 과도상태 계속시간이란 2차 펌프 운전대수 변경 후(도 14a~도 14c의 't71')부터 주관유량의 과도적인 변화가 정정하고, 주관유량의 변경이 소정의 범위 내로 포함될 때까지의 기간(도 14b~도 14c의 'a1')을 나타낸 값이며, 사전에 기억부(200)에 격납되어 있는 것으로 한다. 그리고 열원기 운전대수 전환부(101)는 이 과도상태 계속시간과 계산한 경과시간을 비교한다(스텝 S3).
이 과도상태 계속시간은 예를 들어, 열매체가 열원시스템의 순환경로를 일주하는 데 필요로 하는 시간을 측정하여 그 값을 적용해도 된다. 또한 이 과도상태 계속시간은 사전에 정해진 설정값이어도 되고, 열원시스템의 관리자가 각 2차 펌프(20)의 특성이나 열매체의 순환경로의 길이, 공기조절기(부하기기(40))의 보유수량(保有水量), 주관유량 계측값 등의 운전조건에 따라 자유롭게 설정 가능해도 된다.
비교의 결과, 2차 펌프의 증감단부터 과도상태 계속시간 이상 경과하고 있으면(스텝 S3=Yes), 열원기 운전대수 전환부(101)는 부하 측 주관유량 취득부(105)를 개재하여 유량계(41)가 측정한 최신의 주관유량 계측값을 취득한다(스텝 S4).
한편, 2차 펌프의 증감단부터 과도상태 계속시간이 경과하고 있지 않으면(스텝 S3=No), 열원기 운전대수 전환부(101)는 부하 측 주관유량 취득부(105)가 전회의 2차 펌프의 증감단 전에 마지막으로 기록한 유량계(41)에 의한 측정값을 최신 주관유량 계측값으로서 기억부(200)에서 읽어낸다(스텝 S5).
이어서 열원기 운전대수 전환부(101)는 최신 주관유량 계측값을 이용하여 '주관유량에 의거한 제어방식'에 의해 열원기(30) 등의 증감을 판단한다.
구체적으로는 열원기 운전대수 전환부(101)는 현재의 열원기(30)의 운전대수를 이용하여 기억부(200)에 격납된 현재의 열원기(30)의 운전대수에 대한 증단유량역치를 읽는다.
그리고 스텝 S4나 스텝 S5에서 취득한 최신 주관유량 계측값과 증단유량역치를 비교한다(스텝 S6).
비교 결과, 최신 주관유량 계측값이 증단유량역치를 웃돌고 있으면(스텝 S6=Yes), 열원기 운전대수 전환부(101)는 열원기(30) 및 1차 펌프(10)를 한 대씩 증단하는 것을 결정하고, 현재 정지하고 있는 열원기(30) 및 1차 펌프(10)를 한 대 기동한다(스텝 S7).
비교 결과, 최신 주관유량 계측값이 증단유량역치 이하이면(스텝 S6=No) 스텝 S8의 처리로 이동한다.
이어서 열원기 운전대수 전환부(101)는 현재의 열원기(30)의 운전대수를 이용하여 기억부(200)에 격납된 현재의 열원기(30)의 운전대수에 대한 증단유량역치를 읽는다. 그리고 최신 주관유량 계측값과 감단유량역치를 비교한다(스텝 S8).
비교 결과, 최신 주관유량 계측값이 감단유량역치를 밑돌고 있으면(스텝 S8=Yes), 열원기 운전대수 전환부(101)는 열원기(30) 및 1차 펌프(10)를 한 대씩 감단하는 것을 결정하고, 현재 기동하고 있는 열원기(30) 및 1차 펌프(10)를 한 대 정지한다(스텝 S9).
비교 결과, 최신 주관유량 계측값이 감단유량역치 이상이면(스텝 S8=No) 스텝 S10의 처리로 이동한다.
마지막으로 열원기 운전대수 전환부(101)는 열원시스템이 이용자 등의 조작에 의해 정지시키는지 여부를 소정의 방법으로 판정한다. 열원시스템의 운전이 정지한 경우(스텝 S10=Yes) 본 처리플로는 종료한다. 운전이 계속하는 경우(스텝 S10=No) 스텝 S1부터의 처리를 반복한다.
본 실시형태의 '주관유량에 의거한 제어방식'에 의하면 2차 펌프(20)의 증감단에 동반한 주관유량의 변동이 있는 동안은 증감단 전에 계측한 주관유량에 의거하여 열원기(30)의 운전대수를 제어하므로, 2차 펌프(20)의 증감단에 동반하는 과도적인 주관유량의 변동에 좌우되는 일 없이 열원기(30)의 운전대수를 제어하는 것이 가능하다.
도 4는 본 실시형태에 의한 열원기 운전대수 제어장치의 처리플로를 나타내는 제2 도이다.
도 4의 처리플로를 이용하여 열원기 운전대수 제어장치(60)가 '시스템부하 계측값에 의거한 제어방식'에 의해 열원기(30)의 운전대수를 결정하는 처리에 대하여 설명한다. 또한 도 3과 같은 처리에는 같은 부호를 붙여 간단하게 설명한다.
우선 2차 펌프 운전대수 변경검출부(102)가 2차 펌프(20)의 증감을 검출하고(스텝 S1), 증감을 검출한 경우 검출 시각을 기억부(200)에 기록한다(스텝 S2).
이어서 열원기 운전대수 전환부(101)는 전회의 2차 펌프 운전대수 변경 시각부터 현재시각까지의 경과시간과 과도상태 계속시간을 비교한다(스텝 S3).
비교 결과, 2차 펌프의 증감부터 과도상태 계속시간 이상 경과하고 있으면(스텝 S3=Yes), 열원기 운전대수 전환부(101)는 부하 측 주관유량 취득부(105)를 개재하여 유량계(41)가 측정한 최신의 주관유량 계측값을 취득한다(스텝 S4). 이어서 열원기 운전대수 전환부(101)는 부하 측 송수온도 취득부(103)를 개재하여 온도계(42)가 측정한 최신의 송수온도 계측값을 부하 측 환수온도 취득부(104)를 개재하여 온도계(43)가 측정한 최신 환수온도 계측값을 취득한다(스텝 S11). 그리고 열원기 운전대수 전환부(101)는 식(1)에 의해 최신 시스템부하 계측값을 산출하여 기억부(200)에 격납한다(스텝 S12).
한편, 2차 펌프의 증감단부터 과도상태 계속시간이 경과하고 있지 않으면(스텝 S3=No), 열원기 운전대수 전환부(101)는 전회의 2차 펌프(20)의 증감단 전에 마지막으로 기록한 시스템부하 계측값을 최신 시스템부하 계측값으로서 기억부(200)에서 읽어낸다(스텝 S13).
이어서 열원기 운전대수 전환부(101)는 최신의 시스템부하 계측값을 이용하여 '시스템부하 계측값에 의거한 제어방식'에 의해 열원기(30) 등의 증감을 판단한다.
우선 열원기 운전대수 전환부(101)는 예를 들어, 식(2)에 의해 증단부하역치를 산출한다. 그리고 스텝 S12나 스텝 S13에서 취득한 최신 시스템부하 계측값과 증단부하역치를 비교한다(스텝 S14).
비교 결과, 최신 시스템부하 계측값이 증단부하역치를 웃돌고 있으면(스텝 S14=Yes), 열원기 운전대수 전환부(101)는 열원기(30) 등을 한 대 증단한다(스텝 S7).
비교 결과, 최신 시스템부하 계측값이 증단부하역치 이하이면(스텝 S14=No) 스텝 S15의 처리로 이동한다.
이어서 열원기 운전대수 전환부(101)는 예를 들어, 식(3)을 이용하여 감단부하역치를 산출한다. 그리고 최신 시스템부하 계측값과 감단부하역치를 비교한다(스텝 S15).
비교 결과, 최신 시스템부하 계측값이 감단부하역치를 밑돌고 있으면(스텝 S15=Yes), 열원기 운전대수 전환부(101)는 열원기(30) 등을 한 대 감단한다(스텝 S9).
마지막으로 열원기 운전대수 전환부(101)는 열원시스템의 운전상태를 판정하고 운전이 계속될 경우, 스텝 S1로부터의 처리를 반복하고, 열원시스템이 정지했을 경우 본 처리플로는 종료한다.
본 실시형태의 '시스템부하 계측값에 의거한 제어방식'에 의하면 2차 펌프(20)의 증감단에 동반한 시스템부하 계측값의 변동이 있는 동안은 증감단 전에 계측한 시스템부하 계측값에 의거하여 열원기(30)의 운전대수를 제어하므로, 2차 펌프(20)의 증감단에 동반한 과도적인 시스템부하 계측값의 변동에 좌우되는 일 없이 열원기(30)의 운전대수를 제어하는 것이 가능하다.
(제2 실시형태)
이하, 본 발명의 제2 실시형태에 의한 열원시스템을 도 5~7을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 실시형태에 의한 열원기 운전대수 제어장치의 기능블록도이다.
본 실시형태의 열원기 운전대수 제어장치(60)는 2차 펌프 주파수 검출부(109)를 구비하고 있는 점에서 제1 실시형태와 상이하다. 본 실시형태의 기타 구성은 제1 실시형태와 동일하다.
2차 펌프 주파수 검출부(109)는 2차 펌프(20)의 각각으로부터 펌프의 주파수를 취득하고, 펌프의 주파수를 취득한 시각과 대응시켜 기억부(200)에 기록한다. 펌프의 주파수란 펌프의 출력주파수로서 논리적으로는 펌프의 회전횟수나 토출유량과 비교한 값이다. 혹은 2차 펌프 주파수 검출부(109)는 2차 펌프 제어장치(80)에서 펌프의 주파수(주파수 지령값)를 취득해도 된다.
또한 본 실시형태에서 열원기 운전대수 전환부(101)는 2차 펌프(20)의 운전대수가 변화했을 시에, 그 변화에 따라 변동하는 2차 펌프(20)의 주파수가 정정할 때까지의 기간, 2차 펌프(20)의 운전대수의 변화 전에 따른 요구부하에 의거하여 열원기(30)의 운전대수를 제어한다.
도 6은 제2 실시형태에 의한 열원기 운전대수 제어장치의 처리플로를 나타내는 제1 도이다. 도 7은 제2 실시형태에 의한 열원기 운전대수 제어장치의 처리플로를 나타내는 제2 도이다. 도 6,7을 이용하여 본 실시형태에 따른 처리에 대하여 설명한다.
우선 도 6의 처리플로를 이용하여 과도상태 계속시간을 적절한 값으로 조절하여 열원기(30) 등의 운전대수의 증감을 제어하는 방법에 대하여 설명한다.
본 처리플로는 제1 실시형태에 따른 도 3 및 도 4의 처리플로의 스텝 S3의 판정에 관한 처리이다.
전제로서 도 3 또는 도 4에서 설명한 바와 같이, 2차 펌프(20)의 증감단의 영향이 있는 상태에서는 2차 펌프 증감단 전에 마지막으로 기록한 주관유량이나 시스템부하 계측값으로 열원기(30)의 운전대수를 제어하는 것으로 한다. 또한 이들 2차 펌프 증단감 전의 주관유량이나 시스템부하 계측값을 이용하여 열원기(30)의 운전대수의 제어를 행하고 있는 상태의 것을 전회 값 홀드상태라고 부르기로 한다.
우선 2차 펌프 운전대수 변경검출부(102)가 2차 펌프(20)의 증감을 검출하고, 증감단의 시각을 기억부(200)에 기록했다고 하자(도 3,4의 스텝 S1, S2).
그러면 열원기 운전대수 전환부(101)는 2차 펌프의 증감으로부터 과도상태 계속시간이 경과했는지 여부를 판단한다(스텝 S3).
2차 펌프의 증감에서 과도상태 계속시간이 경과하고 있지 않으면(스텝 S3=No), 열원기 운전대수 전환부(101)는 2차 펌프 주파수 검출부(109)가 기록한 각 2차 펌프(20)의 주파수를 기억부(200)에서 읽어내 소정 기간에 따른 각 2차 펌프(20) 각각의 주파수의 변동이 소정의 범위 내에 있는지 여부를 판정한다(스텝 S16). 예를 들어, 열원기 운전대수 전환부(101)는 최신 60초간의 각 2차 펌프(20)의 주파수의 변동이 ±3㎐ 이내이면 주파수의 변동이 소정의 범위 내에 있다고 판정한다.
판정 결과, 주파수의 변동이 소정의 범위 내인 경우(스텝 S16=Yes), 2차 펌프(20)의 증감단으로부터의 경과시간이 과도상태 계속시간 이내여도 2차 펌프의 증감에 의한 과도적인 상황을 벗어나, 정정상태가 되었다고 간주하여 열원기 운전대수 전환부(101)는 전회 값 홀드상태를 해제한다. 그리고 본 실시형태에 따른 열원기(30)의 운전대수 제어의 처리플로는 도 3 및 도 4의 스텝 S4의 처리로 이동한다.
판정 결과, 주파수의 변동이 소정의 범위 내가 아닌 경우(스텝 S16=No), 열원기 운전대수 전환부(101)는 전회 값 홀드상태를 계속한다. 그리고 본 실시형태에 따른 열원기(30)의 운전대수 제어의 처리플로는 도 3의 처리이면 스텝 S5로, 또는 도 4의 처리플로이면 스텝 S13으로 이동한다.
이상으로 도 6의 처리플로는 종료한다.
또한 본 실시형태의 스텝 S16에 따른 판정처리는 제1 실시형태와 조합하지 않아도 단독으로 이용하는 것도 가능하다. 이 경우 도 7이 나타낸 바와 같이 본 실시형태에 따른 열원기(30)의 운전대수 제어의 처리플로는 도 3 및 도 4의 처리플로에서 스텝 S3의 처리 대신에 스텝 S16의 처리를 행하는 것으로 된다.
제1 실시형태에서는 이미 2차 펌프(20)의 증감에 의한 과도적인 상태는 종료하고, 정정상태가 되어 있음에도 불구하고 전회 값 홀드상태를 계속하고 말 가능성이 있다. 그 경우 실제 요구부하의 변동에 대하여 열원기(30)의 추종이 늦어지고 만다. 혹은 제1 실시형태에서는 과도적인 상태가 계속되고 있음에도 불구하고 전회 값 홀드상태를 해제하고 말 가능성이 있다. 그 경우 2차 펌프(20)의 증감에 의한 과도적인 상태가 열원기(30)의 운전대수의 제어에 부여하는 영향을 충분히 억제할 수 없다.
한편, 본 실시형태의 주파수에 의거하는 판단(스텝 S16)에 의하면 2차 펌프(20)의 주파수가 일정한 기간 일정한 범위 내에 포함된 경우, 2차 펌프(20)의 증감에 의한 과도상태가 정정했다고 판단하고, 전회 값 홀드상태의 해제를 행함으로써 보다 적절한 타이밍으로 전회 값 홀드를 해제하는 것이 가능해진다.
또한 도 6과 같이 제1 실시형태와 조합했을 경우에도 과도적인 상태가 계속되고 있음에도 불구하고 전회 값 홀드상태를 해제하고 말 우려가 없는 정도로 여유를 갖게하여 과도상태 계속시간을 설정 가능하 면, 전회 값 홀드상태를 해제할 타이밍을 도 6의 처리플로와 같이 2차 펌프(20)의 주파수의 변동에 의해 판단하면 상기와 같은 문제를 해결할 수 있다.
또한 2차 펌프(20)의 주파수의 변동에 의한 판단뿐만 아니라 과도상태 계속시간에 의한 판단과 조합함으로써, 펌프의 증감단에 이어 펌프의 주파수를 의도하여 계속적으로 증가 또는 감소시키고 있는 경우에, 그 기간 중 항상 전회 값 홀드상태를 계속하는 것을 방지할 수 있다.
(제3 실시형태)
이하, 본 발명의 제3 실시형태에 의한 열원시스템을 도 8~10을 참조하여 설명한다.
도 8은 본 실시형태에 의한 열원기 운전대수 제어장치의 기능블록도이다.
본 실시형태의 열원기 운전대수 제어장치(60)는 열원 측 송수온도 취득부(106), 열원 측 환수온도 취득부(107), 열원 측 주관유량 취득부(108)를 구비하고 있는 점에서 제1 실시형태와 상이하다. 본 실시형태의 기타 구성은 제1 실시형태와 동일하다.
열원 측 송수온도 취득부(106)는 온도계(13)가 측정한 열매체의 온도를 취득하고, 그 온도를 취득한 시각과 대응시켜서 기억부(200)에 기록한다.
열원 측 환수온도 취득부(107)는 온도계(12)가 측정한 열매체의 온도를 취득하고, 그 온도를 취득한 시각과 대응시켜서 기억부(200)에 기록한다.
열원 측 주관유량 취득부(108)는 유량계(11)가 측정한 열매체의 유량을 취득하고, 그 유량을 취득한 시각과 대응시켜서 기억부(200)에 기록한다.
또한 본 실시형태에서 열원기 운전대수 전환부(101)는 2차 펌프(20)의 운전대수가 변화했을 시에, 그 변화에 의해 변동하는 열원기의 열원기 출력값과 부하기기의 부하 계측값과의 차이값이 정정할 때까지의 기간, 2차 펌프(20)의 운전대수의 변화 전에 따른 요구부하에 의거하여 열원기(30)의 운전대수를 제어한다.
도 9는 제3 실시형태에 의한 열원기 운전대수 제어장치의 처리플로를 나타내는 제1 도이다.
도 9의 처리플로를 이용하여 과도상태 계속시간을 제2의 실시형태와는 상이한 방법으로 적절한 값으로 조절하여 열원기(30)의 운전대수를 제어하는 방법에 대하여 설명한다.
본 처리플로는 제1 실시형태에 따른 도 3 및 도 4의 처리플로의 스텝 S3의 판정에 관한 처리이다.
우선 2차 펌프 운전대수 변경검출부(102)가 2차 펌프(20)의 증감을 검출하고, 증감단의 시각을 기억부(200)에 기록했다고 하자(도 3,4의 스텝 S1, S2). 그러면 열원기 운전대수 전환부(101)는 2차 펌프의 증감단으로부터 과도상태 계속시간이 경과했는지 여부를 판단한다(스텝 S3).
2차 펌프의 증감단으로부터 과도상태 계속시간이 경과해 있지 않으면(스텝 S3=No), 열원기 운전대수 전환부(101)는 부하 측 송수온도 취득부(103)가 기록한 부하 측의 송수온도, 부하 측 환수온도 취득부(104)가 기록한 부하 측의 환수온도, 부하 측 주관유량 취득부(105)가 기록한 부하 측의 주관유량을 소정 기간분 기억부(200)에서 읽어내어, 식(1)을 이용하여 각각의 측정값이 기록된 시각에 따른 시스템부하 계측값을 산출한다. 또한 열원기 운전대수 전환부(101)는 열원 측 송수온도 취득부(106)가 기록한 열원 측의 송수온도와 열원 측 환수온도 취득부(107)가 기록한 열원 측의 환수온도와 열원 측 주관유량 취득부(108)가 취득한 열원 측의 유량을 소정 기간분만 기억부(200)에서 읽어내어 이하의 식(4)에 의해 열원기(30-1)에 따른 열원기 출력값을 산출한다.
열원기(30-1)의 열원기 출력값 = 유량계(11-1)가 측정한 값 × (｜온도계(12-1)가 측정한 값 - 온도계(13-1)가 측정한 값｜) × 열매체의 비열 × 열매체의 비중 ... (4)
열원기 운전대수 전환부(101)는 운전상태에 있는 다른 열원기(30-2) 등에 대해서도 동일하게 하여 열원기 출력값을 계산한다. 그리고 열원기 운전대수 전환부(101)는 계산한 각 열원기(30)에 따른 열원기 출력값을 합계하여 각각의 측정값이 기록된 시각에 따른 운전 중의 모든 열원기(30)에 의한 열원기 출력값을 계산한다. 그리고 열원기 운전대수 전환부(101)는 산출한 시스템부하 계측값과 열원기 출력값의 차이값을 계산하고, 소정 기간에 따른 이 차이값의 변동이 소정의 범위 내에 있는지 여부를 판정한다(스텝 S17).
판정 결과, 차이값의 변동이 시스템부하 계측값과 열원기 출력값이 동등하다고 간주되는 소정의 범위 내에 있는 경우(스텝 S17=Yes), 열원기 운전대수 전환부(101)는 이미 정정상태가 되었다고 간주하고 전회 값 홀드상태를 해제한다. 그리고 본 실시형태에 따른 열원기(30)의 운전대수 제어의 처리플로는 도 3 및 도 4의 스텝 S4로 진행한다.
판정 결과, 차이값의 변동이 소정의 범위 내가 아닌 경우(스텝 S17=No), 열원기 운전대수 전환부(101)는 전회 값 홀드상태를 계속한다. 그리고 본 실시형태에 따른 열원기(30)의 운전대수 제어의 처리플로는 도 3의 처리이면 스텝 S5로, 또는 도 4의 처리플로이면 스텝 S13으로 이동한다.
이상으로 도 9의 처리플로는 종료한다.
시스템부하 계측값과 열원기 출력값은 열원시스템의 정정운전 시에는 일치하므로, 소정 기간에서 시스템부하 계측값과 열원기 출력값의 차이값이, 시스템부하 계측값과 열원기출력값이 동등하다고 간주하게 하는 일정한 범위 내에 포함되는 경우, 2차 펌프(20)의 증감에 동반하는 과도적인 상태는 해소되고 정상운전상태로 들어갔다고 판단 가능하다.
본 실시형태에 의하면 보다 직접적으로 열원시스템의 상태를 나타내는 시스템부하 계측값과 열원기 출력값을 이용하여 열원시스템의 운전상태를 평가하므로, 보다 적절한 타이밍으로 전회 값 홀드를 해제하는 것이 가능해진다.
또한 본 실시형태의 스텝 S17에 따른 판정처리는 제1 실시형태와 조합하지 않아도 단독으로 이용하는 것도 가능하다. 또한 제2 실시형태와 조합하는 것도 가능하다.
또한 위의 설명에서는 배관(51)에 유량계(11), 온도계(12), 온도계(13)를 설치하여 한 대마다 열원기(30)에 대한 열원기 출력값을 구하는 예를 나타내었는데, 열원기(30)가 구비된 부근의 배관(50)에 유량계(11), 온도계(12), 온도계(13)를 설치하여 모든 열원기(30)에 대한 열원기 출력값을 구해도 된다.
(제4 실시형태)
이하, 본 발명의 제4 실시형태에 의한 열원시스템을 도 10~13을 참조하여 설명한다.
본 실시형태는 주관유량이 과도적으로 상승하는 경우에만 적용 가능하고, 원칙으로서 2차 펌프의 증단 시에 따른 열원기(30)의 운전대수의 제어에 관한 것이다.
도 10은 본 실시형태에 의한 열원시스템의 일례를 나타내는 도이다. 본 실시형태의 열원시스템에서는 2차 펌프 무리와 병렬로 2차 바이패스(53)가 구비되어 있다. 2차 바이패스(53)는 2차 펌프(20)가 이송하는 열매체를 2차 펌프 무리의 입구 측으로 환류시키고, 2차 펌프(20)에서 부하기기(40)에의 열매체의 유량을 조정하는 기능을 한다. 또한 2차 바이패스(53)에는 2차 바이패스 조정밸브(54)가 구비되어 있다. 2차 바이패스 조정밸브(54)는 2차 바이패스(53)를 흐르는 열매체의 유량을 조절한다.
도 11은 본 실시형태에 의한 열원기 운전대수 제어장치의 기능블록도이다.
본 실시형태의 열원기 운전대수 제어장치(60)는 2차 바이패스 밸브제어부(111)를 구비하는 점에서 제1 실시형태와 상이하다. 본 실시형태의 기타 구성은 제1 실시형태와 동일하다.
2차 바이패스 밸브제어부(111)는 2차 바이패스를 통과하여 환류하는 열매체를 소망 유량으로 하기 위해, 2차 바이패스 조정밸브(54)의 밸브개도를 제어한다. 2차 바이패스 밸브제어부(111)는 PI(Proportional Integral) 등의 피드백제어를 행하는 기능을 갖고 있다.
도 12는 제4 실시형태에 의한 열원기 운전대수 제어장치의 처리플로를 나타내는 제1 도이다.
도 12의 처리플로를 이용하여 제4 실시형태에 따른 열원기(30)의 증감단을 제어하는 방법에 대하여 설명한다. 또한 도 3에서 설명한 처리에 대해서는 같은 처리에 같은 부호를 붙여 간단하게 설명한다.
전제로서 2차 펌프 증단 전후로 주관유량이 동일해지도록 제어하는 것으로 한다.
우선 2차 펌프 운전대수 변경검출부(102)가 2차 펌프(20)의 증감을 검출하고, 증감단의 시각을 기억부(200)에 기록했다고 하자(도 3,4의 스텝 S1, S2). 그러면 열원기 운전대수 전환부(101)는 2차 펌프의 증감으로부터 소정 시간 경과했는지 여부를 판단한다(스텝 S3).
2차 펌프의 증단으로부터 과도상태 계속시간이 경과하지 않았다면(스텝 S3=No), 우선 2차 바이패스 밸브제어부(111)는 목표 유량으로 증단 전의 주관유량을 설정한다(스텝 S19). 이어서 2차 바이패스 밸브제어부(111)는 부하 측 주관유량 취득부(105)를 개재하여 최신의 주관유량을 취득한다(스텝 S20). 그리고 2차 바이패스 밸브제어부(111)는 사전에 정해진 목표 유량과 최신의 주관유량의 편차를 계산하고(스텝 S21), 편차가 0이 되도록 2차 바이패스 조정밸브(54)를 피드백 제어한다(스텝 S22).
2차 바이패스 밸브제어부(111)는 기억부(200)에 격납된 과도상태 계속시간이 경과할 때까지의 기간, 2차 펌프의 증단에 의한 주관유량의 과도적인 증가를 취소하도록 2차 바이패스 조정밸브(54)를 계속 제어한다.
한편, 2차 펌프(20)의 증단으로부터 과도상태 계속시간이 경과하고 있으면(스텝 S3=Yes), 2차 바이패스 밸브제어부(111)는 2차 바이패스 조정밸브(54)의 밸브개도가 2차 펌프 증단 시가 아닌 통상운전 시에 이용하는 소정 값이 되도록 제어한다(스텝 S18).
이 다음 처리스텝은 제1 실시형태의 처리플로인 도 3 및 도 4의 스텝 S4 이후와 동일하다.
본 실시형태에서 열원기 운전대수 전환부(101)는 제1~3의 실시형태와 같이 2차 펌프(20)의 증감단 시부터 소정 조건을 만족할 때까지의 기간, 2차 펌프의 증감단 전의 주관유량이나 시스템부하 계측값을 이용하여 열원기(30)의 운전대수를 제어하는 것은 행하지 않는다. 열원기 운전대수 전환부(101)는 2차 펌프(20)가 증감단했을 시에도 통상대로 '주관유량에 의거한 제어방식'이나 '시스템부하 계측값에 의거한 제어방식'의 방법으로 열원기(30)의 운전대수를 제어한다. 단, 제1 실시형태와 같이 과도상태 계속시간의 경과할 때까지의 기간, 2차 바이패스 밸브제어부(111)가 2차 바이패스 조정밸브(54)를 제어하고, 주관유량의 일시적인 증감을 억제함으로써, 열원기 운전대수 전환부(101)가 부적절한 열원기(30)의 증감단을 행하지 않도록 한다.
본 실시형태에 의하면 주관유량 계측값이나 시스템부하 계측값의 치환을 행하는 것 없이 열원기(30)의 운전대수의 제어를 행하는 일이 가능하다. 다시 말해 열원기 운전대수 전환부(101)의 운전대수 제어는 통상상태와 2차 펌프 증감단 때에 같아도 된다고 하는 이점이 있다.
또한 2차 바이패스 밸브제어부(111)가 피드백 제어를 행하는 기간에 대해서는, 제2 실시형태처럼 2차 펌프 주파수가 소정의 범위에 포함될 때까지의 기간으로 해도 되고, 혹은 제3 실시형태처럼 시스템부하 계측값과 열원기 측의 열원기 출력값과의 편차가 소정 범위에 포함될 때까지의 기간으로 해도 된다.
또한 본 실시형태의 2차 바이패스 밸브제어부(111)는 제1~3의 실시형태와 조합하는 것도 가능하다. 제1 실시형태와 조합시켰을 경우의 처리플로의 일례를 도 13에 나타낸다.
도 13은 제1 실시형태의 도 3에서 설명한 '주관유량에 의거한 제어방식'에 본 실시형태를 조합시킨 처리플로이다. 도 3의 처리플로와의 차이만을 서술한다.
본 처리플로에서는 스텝 S3에서 열원기 운전대수 전환부(101)가 2차 펌프의 증단부터 과도상태 계속시간이 경과하지 않는다고 판단했을 경우(스텝 S3=No), 열원기 운전대수 전환부(101)가 전회 값을 홀드하여 열원기(30)의 운전대수를 제어한다(스텝 S5). 또한 그것과 병렬하여 2차 바이패스 밸브제어부(111)가 2차 바이패스 조정밸브(54)를 제어하고, 2차 펌프 증단에 의한 주관유량의 변동을 억제한다(스텝 S23). 스텝 S23의 처리내용은 도 12에 따른 스텝 S19~스텝 S22에 상당하는 처리이다.
이와 같이 본 실시형태와 제1 실시형태를 조합함으로써, 2차 펌프의 증단 때에 과도적인 주관유량의 증가에 동반하는 부적절한 열원기(30)의 증단을 방지할 수 있다. 또한 2차 바이패스 조정밸브(54)의 제어에 의해 주관유량이 과도적인 상태에 있는 기간을 짧게 하거나 주관유량의 일시적인 증가량을 억제하는 것이 가능하므로, 열원시스템을 보다 안정되게 운용할 수 있다. 또한 2차 펌프 증단 시에 전회 값 홀드상태를 유지하는 시간을 짧게 할 수 있으므로, 실제 요구부하의 변동에 대하여 열원기(30)의 추종이 늦어지는 문제에 대해서도 효과가 있다. 이들은 다른 제2 또는 제3의 실시형태와 조합해도 동일하다.
또한 상술한 열원기 운전대수 제어장치는 내부에 컴퓨터를 갖고 있다. 그리고 상술한 열원기 운전대수 제어장치의 각 처리 과정은 프로그램의 형식으로 컴퓨터 읽기 가능한 기록매체에 기록되어 있고, 이 프로그램을 컴퓨터가 읽어 실행함으로써 상기 처리가 행해진다. 여기서 컴퓨터 읽기 가능한 기록매체란, 자기디스크, 광자기디스크, CD-ROM, DVD-ROM, 반도체메모리 등을 말한다. 또한 이 컴퓨터 프로그램을 통신회선에 의해 컴퓨터에 전송하고, 이 전송을 받은 컴퓨터가 해당 프로그램을 실행하도록 해도 된다.
또한 상기 프로그램은 상술한 기능의 일부를 실현하기 위한 것이어도 된다. 나아가 상술한 기능을 컴퓨터 시스템에 이미 기록되어 있는 프로그램과의 조합으로 실현 가능한 것, 이른바 차이 파일(차이 프로그램)이어도 된다.
그 외, 본 발명의 취지를 이탈하지 않는 범위에서 상술한 실시 형태에 따른 구성 요소를 주지의 구성 요소로 적절하게 치환하는 것은 가능하다. 또한 이 발명의 기술 범위는 상기의 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 변경을 가하는 것이 가능하다.
상술한 열원기 운전대수 제어장치, 열원시스템, 제어방법 및 프로그램에 의하면, 2차 펌프의 증감에 의한 과도적인 유량계측값이나 부하계측값의 변화의 영향을 받는 일 없이 적절하게 열원기의 운전대수를 제어할 수 있다.
10 1차 펌프
11 유량계
12, 13 온도계
20 2차 펌프
40 공기조절기
41 유량계
42, 43 온도계
50, 51, 52, 55 배관
53 2차 바이패스
54 2차 바이패스 조정밸브
60 열원기 운전대수 제어장치
80 2차 펌프 제어장치
101 열원기 운전대수 전환부
102 2차 펌프 운전대수 변경검출부
103 부하 측 송수온도 취득부
104 부하 측 환수온도 취득부
105 부하 측 주관유량 취득부
106 열원 측 송수온도 취득부
107 열원 측 환수온도 취득부
108 열원 측 주관유량 취득부
109 2차 펌프 주파수 검출부
111 2차 바이패스 밸브제어부
200 기억부

Claims (11)

  1. 부하기기와 해당 부하기기에 열매체를 공급하는 열원기 사이에 구비된 상기 열매체를 상기 부하기기로 이송하는 펌프의 운전대수가 변화했을 시에, 그 운전대수의 변화에 의해 변동하는 값 또는 시간 중 적어도 하나가 소정의 조건을 만족할 때까지 상기 펌프의 운전대수의 변화 전에 따른 상기 부하기기의 상태에 따라 상기 열원기의 운전대수를 결정하는 열원기 운전대수 전환부를 구비하는, 열원기 운전대수 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시간에 관한 소정의 조건은
    상기 펌프의 운전대수가 변화한 시각에서 사전에 정해진 시간 또는 운전조건에 따라 설정한 시간을 경과하는 것인, 열원기 운전대수 제어장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 변동하는 값에 관한 소정의 조건은
    상기 펌프의 운전대수의 변화에 의해 변동하는 상기 펌프의 주파수가 소정의 기간에서 소정 범위의 값이 되는 것인, 열원기 운전대수 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 변동하는 값에 관한 소정의 조건은
    상기 펌프의 운전대수의 변화에 의해 변동하는 상기 열원기의 열원기 출력값과 상기 부하기기의 부하계측값의 차이값이 소정의 기간에서 상기 열원기 출력값과 상기 부하계측값이 동등하다고 간주하는 소정 범위의 값에 포함되는 것인, 열원기 운전대수 제어장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 펌프에 병렬로 접속된 2차 바이패스의 유량을 조정하는 2차 바이패스 조정밸브의 밸브개도를 제어하는 2차 바이패스 밸브제어부를 구비하고,
    상기 2차 바이패스 밸브제어부는 상기 펌프의 운전대수가 변화했을 시에 상기 펌프에서 상기 부하기기로 이송되는 열매체의 유량이 목표유량이 되도록 상기 2차 바이패스 조정밸브를 제어하는, 열원기 운전대수 제어장치.
  6. 삭제
  7. 부하기기와,
    여러 개의 열매체를 공급하는 열원기와,
    상기 열원기가 공급하는 열매체를 상기 부하기기에 이송하는 여러 개의 펌프와,
    상기 펌프의 운전대수를 제어하는 2차 펌프 제어장치와,
    제5항에 기재된 열원기 운전대수 제어장치를 구비하는, 열원시스템.
  8. 열원기 운전대수 전환부가, 부하기기와 해당 부하기기에 열매체를 공급하는 열원기 사이에 구비된 상기 열매체를 상기 부하기기로 이송하는 펌프의 운전대수가 변화했을 시에, 그 운전대수의 변화에 의해 변동하는 값 또는 시간 중 적어도 하나가 소정의 조건을 만족할 때까지 상기 펌프의 운전대수의 변화 전에 따른 상기 부하기기의 상태에 따라 상기 열원기의 운전대수를 결정하는, 열원기 운전대수의 제어방법.
  9. 삭제
  10. 열원기 운전대수 제어장치의 컴퓨터를
    부하기기와 해당 부하기기에 열매체를 공급하는 열원기 사이에 구비된 상기 열매체를 상기 부하기기로 이송하는 펌프의 운전대수가 변화했을 시에, 그 운전대수의 변화에 의해 변동하는 값 또는 시간 중 적어도 하나가 소정의 조건을 만족할 때까지 상기 펌프의 운전대수의 변화 전에 따른 상기 부하기기의 상태에 따라 상기 열원기의 운전대수를 결정하는 수단으로서 기능시키는, 기록매체에 저장된 프로그램.
  11. 삭제
KR1020167010195A 2013-12-03 2014-07-04 열원기 운전대수 제어장치, 열원시스템, 제어 방법 및 프로그램 KR101854549B1 (ko)

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