WO2015001976A1 - 熱源システム - Google Patents

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WO2015001976A1
WO2015001976A1 PCT/JP2014/066320 JP2014066320W WO2015001976A1 WO 2015001976 A1 WO2015001976 A1 WO 2015001976A1 JP 2014066320 W JP2014066320 W JP 2014066320W WO 2015001976 A1 WO2015001976 A1 WO 2015001976A1
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WO
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heat
cold water
heat storage
refrigerant
storage tank
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/066320
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English (en)
French (fr)
Inventor
慶一 北島
菊池　宏成
山下　孝
宮島　裕二
Original Assignee
株式会社日立製作所
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Publication date
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    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0003—Exclusively-fluid systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/80—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
    • F24F11/83—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24F11/83—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers
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    • F24F11/83—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers
    • F24F11/85—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers using variable-flow pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/0017—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using cold storage bodies, e.g. ice
    • F24F2005/0025—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using cold storage bodies, e.g. ice using heat exchange fluid storage tanks

Definitions

  • the present invention relates to a heat source system including a heat storage tank.
  • a heat source system in which cold water (refrigerant) cooled by a freezer is temporarily stored in a heat storage tank, and the stored cold water is pumped toward a demand side (heat load).
  • a heat source system drives the refrigerator using nighttime electric power whose power rate is relatively inexpensive, and then supplies cold water (that is, cold heat) stored in the heat storage tank to the demand side. Therefore, there is an advantage that it is possible to reduce power consumption when operating the heat source system.
  • the power load can be leveled between the nighttime when the power demand is low and the daytime when the power demand is high, and it is widely used for air conditioning in offices.
  • Patent Document 1 a plurality of heat source devices that adjust the temperature of the heat source water, a heat storage tank that stores the heat source water whose temperature is adjusted by the heat source device, and detection values input from each sensor
  • a heat source system including a heat source machine and a control unit that controls each pump is described.
  • heat source water (cold water) cooled by a heat source machine is temporarily stored in a heat storage tank via a return pipe, and the heat source water in the heat storage tank is forwarded by driving a pump.
  • the heat source water that has absorbed heat on the load side is temporarily stored in the heat storage tank via another return pipe, and the heat source water in the heat storage tank returns to the heat source machine via another forward pipe when the pump is driven. .
  • the target temperature of the heat source water stored in the heat storage tank is set to be low, and low temperature heat source water (for example, 6 ° C.) is generated at night when the electricity rate is relatively inexpensive, and is stored in the heat storage tank.
  • low temperature heat source water for example, 6 ° C.
  • cold water for example, 10 ° C.
  • the heat source water (that is, cold heat) stored in the heat storage tank in the above case may not be effectively used, and accordingly, the power consumption of the heat source system increases. End up.
  • an object of the present invention is to provide a heat source system that can effectively use the heat generated by the heat source machine.
  • a heat source system includes a heat storage tank that stores and stores a refrigerant that has been supplied with cold or warm heat by a heat source apparatus, and a refrigerant that flows out of the heat source apparatus bypasses the heat storage tank. Then, the refrigerant circulating flow path in which the refrigerant that has consumed heat by the thermal load bypasses the heat storage tank and returns to the heat source unit, and one end of the refrigerant circulating flow path is upstream of the thermal load.
  • a first refrigerant pump installed closer to the heat source unit than the one end of the first channel and the one end of the second channel in the refrigerant circulation channel, and the refrigerant circulation channel, The one end of the first flow path and the one of the second flow path. Characterized in that and a second coolant pump installed in the heat load side than. Details will be described in an embodiment for carrying out the invention.
  • the present invention can provide a heat source system that effectively uses the heat generated by the heat source machine.
  • (A) is explanatory drawing which shows the time change of a cooling load
  • (b) is explanatory drawing which shows the driving schedule of a day
  • (c) is explanatory drawing which shows the time change of the power consumption of a refrigerator
  • (D) is explanatory drawing which shows the time change of the target cold water temperature of the cold water which flows out out of a refrigerator. It is a map which shows the correspondence of the frequency of a 1st inverter and a 2nd inverter, and cold water flow volume. It is explanatory drawing regarding the heat source system which concerns on 2nd Embodiment of this invention, (a) is explanatory drawing which shows a time change of an electric power price, (b) shows the relationship between thermal storage cold water temperature and nighttime transfer rate.
  • (c) is a graph which shows the relationship between thermal storage cold water temperature
  • COP is a graph which shows the relationship between thermal storage cold water temperature and daily integration cost.
  • (A) It is a map which shows the correspondence of the frequency of a 1st inverter, and a chilled water flow rate
  • (b) is a map which shows the correspondence of the frequency of a 2nd inverter, and a chilled water flow rate. It is a block diagram of the heat source system which concerns on a comparative example.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a heat source system according to the present embodiment.
  • the heat source system S cools cold water with the refrigerator 11 and stores it in the heat storage tank 21, and then circulates the cold water from at least one of the refrigerator 11 and the heat storage tank 21 toward the heat load D (demand side). It is.
  • the heat source system S includes a primary side system S1 that circulates cooling water so as to pass through the refrigerator 11, a secondary side system S2 that circulates cold water so as to pass through a heat load D, and the like, and a controller 30 that controls them. And.
  • the primary system S ⁇ b> 1 includes a refrigerator 11, a cooling tower 12, a cooling water pump 13, a cold water primary pump 23, and inverters 14, 15, and 25.
  • the refrigerator 11 heat source machine
  • the refrigerator 11 is, for example, a turbo refrigerator using a well-known refrigeration cycle, and is a cold heat source for cooling cold water flowing into itself through the pipe q2.
  • a screw chiller, an absorption refrigerator, or the like may be used as the refrigerator 11.
  • the cooling tower 12 has a blower 12a installed on the upper part, and cools the cooling water by exchanging heat between the outside air sent from the blower 12a and the cooling water flowing in through the pipe p1.
  • the cooling tower 12 is, for example, an open type cooling tower, and is configured to flow cooling water through a filler (not shown) carried therein.
  • the cooling water pump 13 is a pump that pumps the cooling water flowing in from the cooling tower 12 through the pipe p2 toward the refrigerator 11 and circulates the cooling water through the cooling water circulation passage.
  • the above-described “cooling water circulation passage” includes pipes p1, p2, and p3.
  • the inverter 14 drives the blower 12 a at a frequency according to a command input from the controller 30.
  • the inverter 15 drives the cooling water pump 13 at a frequency according to a command input from the controller 30.
  • the cold water primary pump 23 (first refrigerant pump) is a pump that pumps cold water flowing from at least one of the heat storage tank 21 and the heat load D toward the refrigerator 11.
  • the cold water primary pump 23 is installed closer to the refrigerator 11 than the connection points K1 and K2 in the cold water circulation passage.
  • the “cold water circulation channel” (refrigerant circulation channel) is disposed so as to pass through the refrigerator 11 and includes pipes q1 and q2.
  • the inverter 25 (first inverter) is a power converter that drives the chilled water primary pump 23 at a frequency according to a command input from the controller 30.
  • the cold water (refrigerant) cooled by the refrigerator 11 goes to the heat load D without going through the heat storage tank 21 (bypass), and the cold water that has absorbed heat (heat consumption) by the heat load D does not go through the heat storage tank 21.
  • a feature of the heat source system S according to the present embodiment is that a “cold water circulation passage” that returns to the refrigerator 11 (bypass) is provided. That is, in the present embodiment, as in the comparative example shown in FIG. 15, the refrigerant flowing out of the refrigerator 11 is not temporarily stored in the heat storage tank 41 regardless of the operation mode.
  • the heat source system S includes the above-described “cold water circulation flow path”, so that when the temperature of the cold water newly flowing out from the refrigerator 11 and the temperature of the cold water already stored in the heat storage tank 21 are different,
  • the tank 21 is configured to prevent both from mixing.
  • the heat load D is, for example, one or a plurality of indoor heat exchangers, and the indoor fan (not shown) is driven to exchange heat between the cold water flowing through itself and the indoor air. It has become.
  • the secondary system S2 includes a heat storage tank 21, a cold water secondary pump 22, an inverter 24, and two-way valves 26 to 28.
  • the heat storage tank 21 is, for example, a temperature-stratified water heat storage tank (vertical type), and stores low-temperature cold water flowing from the refrigerator 11 to store cold heat. In addition, since a density becomes large and settles easily so that cold water is low temperature, the cold water stored in the thermal storage tank 21 becomes low temperature as it goes below.
  • One end of the pipe q ⁇ b> 4 (first flow path) is connected to the pipe q ⁇ b> 1, and the other end faces the lower region in the heat storage tank 21. That is, the pipe q4 has one end connected to the cold water circulation channel (pipe q1) on the upstream side of the heat load D and the other end connected to the heat storage tank 21.
  • One end of the pipe q ⁇ b> 5 (second flow path) is connected to the pipe q ⁇ b> 2, and the other end faces the upper region in the heat storage tank 21. That is, the pipe q5 has one end connected to the cold water circulation channel (pipe q2) on the downstream side of the heat load D and the other end connected to the heat storage tank 21.
  • the water surface of the cold water stored in the heat storage tank 21 is located above the end part (lower end) of the pipe q5.
  • a distributor (not shown) that distributes the low-temperature cold water flowing in through the pipe q4 to the lower region in the heat storage tank 21.
  • another distributor (not shown) that distributes (relatively high temperature) cold water flowing in via the pipe q5 to the upper region in the heat storage tank 21.
  • the cold water secondary pump 22 (second refrigerant pump) is a pump that pumps cold water flowing from at least one of the refrigerator 11 and the heat storage tank 21 toward the heat load D.
  • the cold water secondary pump 22 is installed closer to the heat load D than the connection points K1 and K2 in the cold water circulation passage described above.
  • the inverter 24 (second inverter) is a power conversion device that drives the chilled water secondary pump 22 at a frequency according to a command input from the controller 30. By controlling the frequencies of the inverters 24 and 25 by the controller 30, the flow rate of the cold water flowing through each pipe can be adjusted.
  • the two-way valve 26 is installed in the pipe q1 upstream from the connection point K1, and opens and closes according to a command from the controller 30.
  • the two-way valve 27 is installed in the pipe q1 on the downstream side of the connection location K1, and opens and closes according to a command from the controller 30.
  • the two-way valve 28 is installed in a bypass pipe q3 that connects the pipe q1 downstream of the connection point K1 and the pipe q4 described above, and the opening degree of the two-way valve 28 is adjusted by the controller 30.
  • These two-way valves 26 to 28 function to communicate / block the heat storage tank 21 and the thermal load D according to the operation mode, and to communicate / block the heat storage tank 21 and the refrigerator 11. have. Thereby, the flow path through which the cold water flows can be switched. For example, when the two-way valve 26 is opened and the two-way valves 27 and 28 are closed, the heat storage tank 21 and the thermal load D are shut off, and the heat storage tank 21 and the refrigerator 11 are communicated (FIG. 5). reference).
  • the flow rate sensor 29a (flow rate detection means) is installed in the pipe q1 on the downstream side of the connection location K1.
  • the flow rate sensor 29 a has a function of detecting the flow rate of cold water flowing into the thermal load D and outputting it to the controller 30.
  • the flow sensor 29b (flow rate detection means) is installed in the pipe q2 on the downstream side of the connection location K2.
  • the flow rate sensor 29 b has a function of detecting the flow rate of cold water flowing into the refrigerator 11 and outputting it to the controller 30.
  • the controller 30 includes an electronic circuit (not shown) such as a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), and various interfaces, and is a set program Various processes are executed according to the above. Details of processing executed by the controller 30 will be described later.
  • an electronic circuit not shown
  • CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • heat storage operation (see FIG. 5) is an operation mode in which cold water is cooled by the refrigerator 11 and the cooled cold water is stored in the heat storage tank 21 (that is, cold heat is stored in the heat storage tank 21).
  • chase operation (see FIG. 7) refers to circulating the chilled water cooled by the refrigerator 11 through the chilled water circulation channel (pipe q1, q2) while bypassing the heat storage tank 21. It is an operation mode.
  • the “heat radiation operation” (see FIG. 8) is an operation mode in which low-temperature cold water stored in the heat storage tank 21 is circulated so as to pass through the heat load D.
  • the controller 30 performs a heat storage operation using the nighttime electric power, and performs a follow-up operation, a heat radiation operation, and the like according to a predetermined schedule during the day. Moreover, the controller 30 makes the temperature (for example, 6 degreeC) of the cold water cooled with the refrigerator 11 at the time of a thermal storage operation become lower than the temperature (for example, 10 degreeC) in the other operation modes performed during the daytime. Set to. As a result, more heat storage capacity of the heat storage tank 21 can be secured, and relatively inexpensive nighttime power can be effectively used (details will be described later).
  • the heat storage capacity of the heat storage tank 21 is 100 kWh
  • the heat storage cold water temperature (temperature of cold water flowing into the lower part of the heat storage tank 21) is 6 ° C.
  • the heat storage cold water return temperature (returns to the upper part of the heat storage tank 21).
  • the temperature of the cold water was 12 ° C.
  • the cooling capacity of the refrigerator 11 was 20 kW, the rated cold water inlet temperature was 12 ° C., the rated cold water outlet temperature was 6 ° C., and the COP (Coefficient Of Performance) was 5.
  • the above-mentioned rated cold water inlet temperature is the temperature of cold water flowing through the cold water inlet formed in the upper part of the heat storage tank 21 when the refrigerator 11 is rated and operated (the same applies to the rated cold water outlet temperature).
  • the rated flow rate of the cold water primary pump 23 and the cold water secondary pump 22 is 3.44 m 3 / h
  • the rated flow rate of the cooling water pump 13 is 4.13 m 3 / h
  • the rated cooling capacity of the cooling tower 12 is 25. It was 8 kW.
  • the controller 30 sets an operation schedule (operation schedule to be executed and switching time of each operation mode) based on weather information, date / time information, past operation data, and the like. In addition, the controller 30 corrects the operation schedule every predetermined time based on changes in weather and fluctuations in heat load.
  • step S101 the controller 30 determines whether or not the start time of the heat storage operation (for example, 22:00, see FIG. 10B) has been reached. When it is not the start time of the heat storage operation (S101 ⁇ No), the controller 30 repeats the process of step S101. On the other hand, when the start time of the heat storage operation is reached (S101 ⁇ Yes), the process of the controller 30 proceeds to step S102.
  • start time of the heat storage operation for example, 22:00, see FIG. 10B
  • step S102 the controller 30 performs a heat storage operation.
  • Drawing 4 is an explanatory view showing the state in each operation pattern about a refrigerator, a cooling tower, a cooling water pump, the 1st cold water pump, the 2nd cold water pump, and each two-way valve.
  • the controller 30 operates the refrigerator 11 and the cooling tower 12 (such as the blower 12 a) and operates the cooling water pump 13.
  • the cooling water circulates through the cooling water circulation passages (pipes p1, p2).
  • the controller 30 opens the two-way valve 26 and operates the cold water primary pump 23 with the two-way valves 27 and 28 closed.
  • the controller 30 stops the cold water secondary pump 22.
  • the controller 30 drives the refrigerator 11 with higher power consumption than other operation modes described later (see the heat storage operation in FIG. 10C). Therefore, since the refrigerator 11 can be rated, the energy efficiency during the heat storage operation can be increased.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the state of each device when the heat storage operation is performed and the direction in which the cold water flows.
  • the opened two-way valve 26 is shown in white
  • the closed two-way valves 27 and 28 are shown in shaded
  • flow rate sensors 29a and 29b see FIG. 1). Illustration is omitted (the same applies to FIGS. 6 to 9).
  • the cold water primary pump 23 When the cold water primary pump 23 is driven, cold water is pumped as shown by the thick arrow in FIG. That is, the low temperature (for example, 6 degreeC) cold water which flows out out of the refrigerator 11 flows into the lower part of the thermal storage tank 21 via piping q1, q4. Moreover, the relatively high temperature cold water stored in the upper part of the heat storage tank 21 is pumped and cooled to the refrigerator 11 via the pipes q5 and q2. In this way, the cold heat generated by the refrigerator 11 is stored in the heat storage tank 21.
  • the low temperature for example, 6 degreeC
  • the inside of the heat storage tank 21 has a temperature gradient in the vertical direction.
  • low-temperature cold water flows from below through the pipe q4
  • relatively high-temperature cold water is pushed out from above the heat storage tank 21 through the pipe q5.
  • the ratio of the cold water cooled well among the cold water stored in the heat storage tank 21 increases from below.
  • step S103 of FIG. 2 the controller 30 determines whether or not the end time of the heat storage operation (for example, 6:00, see FIG. 10B) has been reached. When it is not the end time of the heat storage operation (S103 ⁇ No), the controller 30 continues the heat storage operation (S102). On the other hand, when the end time of the heat storage operation is reached (S103 ⁇ Yes), the process of the controller 30 proceeds to step S104.
  • the end time of the heat storage operation for example, 6:00, see FIG. 10B
  • step S104 the controller 30 determines whether or not heat storage / follow-up operation is necessary.
  • the “heat storage / chase operation” means that the heat storage operation and the chase operation are performed at the same time (that is, the cold heat generated by the refrigerator 11 is stored in the heat storage tank 21 and the cold load is supplied to the heat load D). Yes) Operation mode.
  • the controller 30 executes the heat storage / follow-up operation in step S105. That is, as shown in the operation pattern B of FIG. 4, the controller 30 operates the refrigerator 11 and the cooling tower 12 and operates the cooling water pump 13. The controller 30 opens the two-way valves 26 and 27 and operates the chilled water primary pump 23 and the chilled water secondary pump 22 with the opening degree of the two-way valve 28 adjusted. In addition, when performing heat storage and follow-up operation, the controller 30 sets the chilled water flow rate of the chilled water primary pump 23 to the chilled water secondary pump so that the cold heat generated by the refrigerator 11 is supplied to the heat storage tank 21 and the heat load D. It is made larger than the cold water flow rate of 22.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the state of each device and the direction in which cold water flows when performing heat storage and chasing operation.
  • the cold water primary pump 23 and the cold water secondary pump 22 are driven, the cold water is pumped as shown by a thick arrow in FIG. That is, cold water (for example, 6 ° C.) flowing out from the refrigerator 11 is stored in the lower part of the heat storage tank 21 through the pipes q1 and q4 and is supplied to the heat load D through the pipe q1.
  • step S106 the controller 30 determines whether or not the start time of the follow-up operation (for example, 6:00, see FIG. 10B) has been reached. When it is not the start time of the follow-up operation (S106 ⁇ No), the controller 30 returns to the process of step S104. On the other hand, when the start time of the follow-up operation is reached (S106 ⁇ Yes), the process of the controller 30 proceeds to step S107 in FIG. Incidentally, in the example shown in FIG. 10 (a), the cooling load gradually increases from 6:00, the cooling load becomes highest from 12:00 to 16:00, and the cooling load decreases after 16:00. Yes.
  • step S107 the controller 30 performs a follow-up operation. That is, as shown in the operation pattern C of FIG. 4, the controller 30 operates the refrigerator 11 and the cooling tower 12 and operates the cooling water pump 13. The controller 30 opens the two-way valves 26 and 27 and operates the chilled water primary pump 23 and the chilled water secondary pump 22 with the opening degree of the two-way valve 28 adjusted.
  • the amount of cold heat given by the refrigerator 11 is smaller than that at the time of the heat storage operation at night in a time zone when the electricity rate is higher than at night. That is, the controller 30 controls the refrigerator 11 such that the target chilled water temperature (10 ° C.) during the follow-up operation is higher than the target chilled water temperature (6 ° C.) during the heat storage operation (FIG. 10B). (See (d)).
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the state of each device when the follow-up operation is performed and the direction in which the cold water flows.
  • the controller 30 controls the inverters 24 and 25 so that the cold water flow rate of the cold water primary pump 23 and the cold water flow rate of the cold water secondary pump 22 are equal.
  • FIG. 11 is a map showing the correspondence between the frequency of the first inverter and the second inverter and the chilled water flow rate.
  • the controller 30 controls the inverters 24 and 25 so that the cold water flowing out from the refrigerator 11 bypasses the heat storage tank 21 and returns to the refrigerator 11 via the heat load D.
  • the controller 30 refers to a map (see FIG. 11) stored in a storage means (not shown), and controls the inverters 24 and 25 to circulate cold water having a predetermined target cold water flow rate via the cold water circulation flow path. Control.
  • the controller 30 controls the inverters 24 and 25 so that the target cold water flow rate is maintained based on the cold water flow rate input from the flow rate sensors 29a and 29b (see FIG. 1).
  • the cold water flowing out of the refrigerator 11 bypasses the heat storage tank 21 and goes to the heat load D, and the cold water that absorbs heat (heat consumption) by the heat load D passes through the heat storage tank 21. Detour and return to refrigerator 11.
  • step S108 of FIG. 3 the controller 30 determines whether or not the start time of the heat radiation operation (for example, 9:00, see FIG. 10B) has been reached. When it is not the start time of the heat radiation operation (S108 ⁇ No), the controller 30 continues the follow-up operation (S107). On the other hand, when the start time of the heat radiation operation is reached (S108 ⁇ Yes), the process of the controller 30 proceeds to step S109.
  • the start time of the heat radiation operation for example, 9:00, see FIG. 10B
  • step S109 the controller 30 performs a heat radiation operation. That is, as shown in the operation pattern D of FIG. 4, the controller 30 stops the refrigerator 11, the cooling tower 12, and the cooling water pump 13. Further, the controller 30 operates the cold water secondary pump 22 with the two-way valve 26 closed, the two-way valve 27 opened, and the opening degree of the two-way valve 28 adjusted. Further, the controller 30 stops the cold water primary pump 23.
  • the cold energy stored in the heat storage tank 21 when consumed by the heat load D, it may be desired to reduce the amount of heat supplied to the heat load D by reducing the flow rate of the cold water secondary pump 22.
  • the flow rate of the cold water toward the heat load D may not be sufficiently reduced.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the state of each device when the heat radiation operation is performed and the direction in which the cold water flows.
  • cold water secondary pump 22 When the cold water secondary pump 22 is driven, cold water is pumped as shown by the thick arrow in FIG. That is, the low temperature (for example, 6 degreeC) cold water which flows out from the lower part of the thermal storage tank 21 flows in into the thermal load D via piping q4, q1.
  • the cold water that has absorbed heat (heat consumed) by the heat load D returns to the upper part of the heat storage tank 21 through the pipes q2 and q5. In this way, the cold energy stored in the heat storage tank 21 is consumed by the heat load D.
  • step S110 of FIG. 3 the controller 30 determines whether or not the end time of the heat radiation operation (for example, 16:30, see FIG. 10B) has been reached. When it is not the end time of the heat radiation operation (S110 ⁇ No), the process of the controller 30 returns to step S109. On the other hand, when the end time of the heat radiation operation is reached (S110 ⁇ Yes), the process of the controller 30 proceeds to step S111.
  • the end time of the heat radiation operation for example, 16:30, see FIG. 10B
  • step S ⁇ b> 111 the controller 30 determines whether or not heat dissipation / chase operation is necessary.
  • the “heat radiation / chase operation” means that the heat radiation operation and the chase operation are performed simultaneously (that is, the heat generated in the refrigerator 11 is stored in the heat storage tank 21 while supplying the heat load D to the heat load D). This is an operation mode in which the cold energy is supplied to the heat load D).
  • the controller 30 executes the heat radiation / chase operation in step S112. That is, as shown in the operation pattern E in FIG. 4, the controller 30 operates the refrigerator 11 and the cooling tower 12 and operates the cooling water pump 13. The controller 30 opens the two-way valves 26 and 27 and operates the chilled water primary pump 23 and the chilled water secondary pump 22 with the opening degree of the two-way valve 28 adjusted.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing the state of each device and the direction in which the cold water flows when performing a heat dissipation / chase operation.
  • the cold water primary pump 23 and the cold water secondary pump 22 are driven, the cold water is pumped as shown by the thick arrows in FIG. That is, the cold water flowing out from the refrigerator 11 is supplied to the heat load D through the pipe q1. Further, the cold water stored in the lower part of the heat storage tank 21 is supplied to the heat load D through the pipes q4 and q1.
  • step S113 the controller 30 determines whether or not the time for resuming the follow-up operation has come. When it is not the time to resume the follow-up operation (S113 ⁇ No), the process of the controller 30 returns to step S111. On the other hand, when the time for resuming the follow-up operation is reached (S113 ⁇ Yes), the process of the controller 30 proceeds to step S114.
  • step S114 the controller 30 executes the follow-up operation (16:30 to 22:00 in FIG. 10B), and then returns to “START” in FIG.
  • the controller 30 lowers the target cold water temperature of the refrigerator 11 (for example, lowers the target cold water temperature from 10 ° C. to 6 ° C .: refer to FIG. 10D). That is, the controller 30 changes the target cold water temperature so as to be interlocked with a temporal change in the electricity bill (see FIG. 12A).
  • the power consumption of the heat source system S can be leveled by performing a heat storage operation at night and then appropriately executing a plurality of operation modes including a follow-up operation and a heat radiation operation according to a predetermined operation schedule.
  • the refrigerator 11 since the refrigerator 11 is operated with relatively inexpensive nighttime electric power and the generated cold energy is stored in the heat storage tank 21, the power cost can be reduced.
  • the heat storage capacity of the heat storage tank 21 is increased by reducing the temperature of the cold water flowing out of the refrigerator 11 when the heat storage operation is performed, thereby reducing the daily accumulated cost. It was found that it can be reduced. Therefore, in the present embodiment, the target chilled water temperature when performing the heat storage operation is set lower (for example, 6 ° C .: see FIG. 10 (d)), and the target chilled water temperature when executing another operation mode is increased. It was set (for example, 10 ° C .: see FIG. 10D). In this case, the temperature of cold water stored in the heat storage tank 21 from the refrigerator 11 during the heat storage operation (6 ° C.) is the temperature of cold water flowing out from the refrigerator 11 toward the heat load D during the follow-up operation (10 ° C. ).
  • the refrigerator 11 when performing the follow-up operation, the refrigerator 11 and the thermal load via the “cold water circulation passages” (pipes q1, q2) arranged without going through the heat storage tank 21. Cool water is circulated with D (see FIG. 7).
  • the low temperature cold water already stored in the heat storage tank 21 and the relatively high temperature cold water flowing out from the refrigerator 11 are prevented from being mixed during the follow-up operation, and the cold heat stored in the heat storage tank 21 is stored. Can be kept as is. Therefore, the low-temperature cold water stored in the heat storage tank 21 can be supplied to the heat load D as it is during the heat radiation operation. As a result, it is possible to reduce the chilled water flow rate for satisfying the amount of cooling energy required by the heat load D, and to reduce the power consumption of the chilled water primary pump 23 and the chilled water secondary pump 22.
  • the heat radiation operation can be performed for a long time, and in the present embodiment (see FIG. 10D), the follow-up operation is performed in the comparative example (see FIG. 16D) in which the target cold water temperature is constant. The time to perform can be shortened (see FIG. 10B and FIG. 16B).
  • the time for performing the follow-up operation can be shortened as described above. Therefore, compared to the comparative example in which the target cold water temperature is constant, the refrigerator 11 during the follow-up operation is Power consumption can be reduced (see FIGS. 10C and 16C).
  • the cold water flowing out from the refrigerator 11 is temporarily stored in the heat storage tank 41 via the pipe r1, and the cold water stored in the heat storage tank 41 is the heat load D via the pipe s1.
  • the chilled water absorbed by the heat load D is also temporarily stored in the heat storage tank 41).
  • cold water having a relatively high temperature for example, 10 ° C.
  • the low-temperature (for example, 6 ° C.) cold water stored in the lower portion of the heat storage tank 41 and the above-described relatively high-temperature cold water are mixed.
  • the temperature of the cold water in the heat storage tank 41 rises, and it is necessary to supply a large amount of cold water during the daytime follow-up operation.
  • the cold generated using the nighttime power cannot be used effectively, and in addition to this, the power consumption of the refrigerator 11 and the cold water pumps 42 and 43 increases. Cost becomes high.
  • the heat source system S which concerns on this embodiment, the cold energy (heat) stored in the thermal storage tank 21 can be used effectively, and the electric power cost of the whole system can be suppressed.
  • the heat source system S (refer FIG. 1) which concerns on 2nd Embodiment has the point which sets the cold water temperature (namely, cold heat produced
  • other points (such as the configuration of the heat source system S) are the same as those of the first embodiment. Therefore, a different part from 1st Embodiment is demonstrated and the overlapping description is abbreviate
  • the heat storage tank heat storage cold water temperature T L (target cold water temperature) is the temperature of the cold water flowing into the heat storage tank 21 from the refrigerator 11 via the pipes q1 and q4.
  • the heat storage tank cold water went back temperature T H, the temperature of the cold water returning to the refrigerator 11 from the heat storage tank 21 via a pipe q5, q2.
  • the rated heat storage capacity C r , the rated heat storage cold water temperature T rL , and the rated heat storage tank cold water return temperature T rH are the heat storage capacity, the heat storage tank heat storage cold water temperature, and the heat storage tank cold water return when the refrigerator 11 is rated. Temperature.
  • the heat storage capacity C can be increased by lowering the heat storage tank heat storage cold water temperature TL during the heat storage operation.
  • night shift rate (eta) ratio of the heat storage capacity C with respect to the day integration load F) of the heat source system S is represented by (Formula 2) shown below.
  • the daily integrated load F is the total amount of cooling load expected on that day, and is obtained by simulation using weather data, operation date and time, past history information, and the like.
  • the daily accumulated cost Q required for the heat source system S is represented by the following (Formula 3).
  • COP e represents a daytime COP in which an operation mode other than the heat storage operation is executed
  • COP n represents a nighttime COP in which the heat storage operation is executed
  • Y e represents the daytime power price
  • Y n represents the nighttime power price (see FIG. 12A).
  • the above-mentioned COP e (daytime COP) is obtained by the following (Formula 4). Further, the above-mentioned COP n (night COP) is obtained by the following (Formula 5).
  • the rated COP (COP 0 ) is a COP when the refrigerator 11 is rated.
  • the COP change rate ⁇ is a change rate of the COP with respect to the temperature change of the cold water flowing out from the refrigerator 11, and is obtained in advance based on experiments or the like.
  • the daytime chilled water production temperature T e which is the temperature of cold water given cold in the refrigerator 11 at daytime (nighttime cold production temperature T n as well).
  • the rated cold water production temperature T 0 is the temperature of cold water to which cold heat is given by the refrigerator 11 when the refrigerator 11 is rated.
  • power consumption ⁇ W of the entire system is determined by using a cooling load P A, COP elapsed time ⁇ t from (aforementioned daytime COP or night COP), and a predetermined reference time, the following (Equation 6) It is done.
  • the cooling load P A for example, the cold water flow and temperature entering the heat load D, a cold water flow rate and temperature absorbs heat in heat load D, determined on the basis of.
  • the controller 30 sets the heat storage tank heat storage cold water temperature T L (target cold water temperature) of the cold water flowing out from the refrigerator 11 so as to minimize the daily integrated cost Q of (Equation 3).
  • T L target cold water temperature
  • the controller 30 sets the heat storage tank heat storage cold water temperature T L (target cold water temperature) of the cold water flowing out from the refrigerator 11 so as to minimize the daily integrated cost Q of (Equation 3).
  • the heat storage tank heat storage cold water temperature T L described as “heat storage cold water temperature” in FIG. 12
  • COP night COP
  • the daily integrated load F is 200 kWh
  • the rated COP (COP 0 ) is 5
  • the daytime electricity price Y e is 10 yen / kWh
  • the nighttime electricity price Y n is 7 yen / kWh
  • the daytime cold water production temperature T e. was 10 ° C. and the COP change rate ⁇ was 0.04.
  • the daily integrated cost Q is minimized around 6 ° C.
  • the heat storage tank heat storage cold water temperature T L (target cold water temperature) that minimizes the above-mentioned daily accumulated cost Q is obtained, for example, by executing a simulation by the controller 30 using a model of the heat load D created in advance. .
  • the controller 30 sets the daytime target cold water temperature higher (for example, 10 ° C .: see FIG. 10D). As a result, the follow-up operation can be performed while suppressing the power consumed by the refrigerator 11.
  • the larger summer cooling load P A it is preferable to secure a sufficient cold supply to the heat load D to lower the daytime chilled water production temperature T e.
  • the nighttime cold water production temperature T n increases the heat storage capacity C of the heat storage tank 21, it is preferable to increase the night transition rate ⁇ by reduced power costs.
  • the small winter and half of the cooling load P A raises the daytime chilled water production temperature T e and night cold production temperature T n, it is preferable to reduce power consumption of the refrigerator 11.
  • the controller 30 sets the heat storage tank heat storage cold water temperature T L (target cold water temperature) so as to minimize the daily accumulated cost Q. Therefore, the refrigerator 11 etc. can be driven so as to minimize the power cost of the entire system.
  • the controller 30 controls the inverters 24 and 25 based on the cold water flow rate detected by one of the flow rate sensors 29a and 29b (see FIG. 1). Absent.
  • the controller 30 may control the inverters 24 and 25 using the detection values of both the flow sensors 29a and 29b.
  • a flow rate instruction adjusting means 51 for controlling the inverter 24 based on the chilled water flow rate input from the flow rate sensor 29a, and an inverter based on the chilled water flow rate input from the flow rate sensor 29b.
  • a flow rate instruction adjusting means 52 for controlling 25.
  • the flow rate instruction adjusting means 51 refers to the map shown in FIG. 14A, and based on the detection value of the flow rate sensor 29a, the inverter at a frequency corresponding to a predetermined target cold water flow rate. 24 is driven.
  • the flow rate instruction adjusting means 52 refers to the map shown in FIG. 14B, and drives the inverter 25 at a frequency corresponding to a predetermined target chilled water flow rate based on the detection value of the flow rate sensor 29b.
  • Each map shown in FIGS. 14A and 14B is prepared in advance so that the flow rate of the chilled water primary pump 23 and the flow rate of the chilled water secondary pump 22 coincide with each other when the follow-up operation is performed. Yes. Thereby, it is possible to prevent the cold water flowing out from the refrigerator 11 during the follow-up operation and the cold water stored in the heat storage tank 21 from being mixed. As a result, the energy efficiency of the entire system can be improved and the power cost can be reduced.
  • each said embodiment demonstrated the case where the cold water primary pump 23 was installed in the piping q2 downstream from the connection location K2, it is not restricted to this. That is, you may install the cold water primary pump 23 in the piping q1 upstream from the connection location K1. The same applies to the flow rate sensor 29b.
  • each said embodiment demonstrated the case where the cold water secondary pump 22 was installed in the piping q1 downstream from the connection location K1, it is not restricted to this. That is, you may install the cold water secondary pump 22 in the piping q2 upstream from the connection location K2. The same applies to the flow rate sensor 29a.
  • the present invention is not limited thereto. That is, instead of the above-described installation position, a two-way valve (flow path switching means) may be installed in the pipe q2 on the downstream side of the connection location K2. Even in this case, the refrigerator 11 and the heat storage tank 21 can be communicated / blocked by the two-way valve.
  • each said embodiment demonstrated the case where the two-way valve 27 was installed in the piping q1 downstream from the connection location K1, it is not restricted to this. That is, instead of the installation position described above, a two-way valve (flow path switching means) may be installed in the pipe q2 upstream of the connection location K2. Even in this case, the heat storage tank 21 and the heat load D can be communicated / blocked by the two-way valve. Further, for example, instead of the two-way valves 26 and 27, a configuration may be adopted in which a three-way valve (flow path switching means) is provided at the connection location K1 or the connection location K2.
  • the said each embodiment demonstrated the case where the controller 30 sets heat storage tank heat storage cold water temperature TL (target cold water temperature) so that the daily integration cost Q may be minimized, it is not restricted to this. That is, the heat storage tank heat storage cold water temperature TL may be set in consideration of other parameters.
  • each said embodiment demonstrated the case where the temperature of the cold water stored in the thermal storage tank 21 was lower than the temperature of the cold water which flows out from the refrigerator 11 when performing a follow-up operation, it is not restricted to this. . That is, the temperature of the cold water flowing out from the refrigerator 11 may be lower than the temperature of the cold water stored in the heat storage tank 21. Even in such a case, the cold heat flowing out from the refrigerator 11 can be efficiently supplied to the heat load D by making the flow rate of the cold water primary pump 23 equal to the flow rate of the cold water secondary pump 22.
  • the said embodiment demonstrated the case where cold energy was produced
  • the present invention is not limited to this. That is, a refrigerant other than water may be used as long as cold heat can be conveyed.

Abstract

　熱源機で生成される熱を有効利用できる熱源システムを提供する。熱源システム（Ｓ）は、蓄熱槽（２１）と、冷凍機（１１）で冷やされた冷水が蓄熱槽（２１）を迂回して熱負荷（Ｄ）に向かうとともに、熱負荷（Ｄ）で吸熱した冷水が蓄熱槽（２１）を迂回して冷凍機（１１）に戻る配管（ｑ１，ｑ２）と、一端が熱負荷（Ｄ）よりも上流側の配管（ｑ１）に接続され、他端が蓄熱槽（２１）に接続される配管（ｑ４）と、一端が熱負荷８Ｄ）よりも下流側の配管（ｑ２）に接続され、他端が蓄熱槽（２１）に接続される配管（ｑ５）と、冷水を圧送する冷水一次ポンプ（２３）及び冷水二次ポンプ（２２）と、を備える。

Description

熱源システム
　本発明は、蓄熱槽を備える熱源システムに関する。
　冷凍機で冷却された冷水（冷媒）をいったん蓄熱槽に貯留し、貯留された冷水を需要側（熱負荷）に向けて圧送する熱源システムが知られている。このような熱源システムは、電力料金が比較的安価な夜間電力を用いて冷凍機を駆動し、その後、蓄熱槽に貯留された冷水（つまり、冷熱）を需要側に供給する。したがって、熱源システムを運転する際の消費電力量を低減できるという利点がある。また、電力需要が少ない夜間と、電力需要が多い昼間と、の間で電力負荷を平準化できるという利点もあり、オフィスの空調等に広く用いられている。
　例えば、特許文献１には、熱源水の温度調節を行う複数台の熱源機と、熱源機によって温度調節された熱源水が貯留される蓄熱槽と、各センサから入力される検出値に応じて熱源機及び各ポンプを制御する制御部と、を備える熱源システムについて記載されている。
特開２００９－２１０１７０号公報
　特許文献１に記載の熱源システムでは、熱源機で冷やされた熱源水（冷水）が、還管を介して蓄熱槽にいったん貯留され、ポンプが駆動することで蓄熱槽内の熱源水が往管を介して負荷側に供給される。また、負荷側で吸熱した熱源水が、別の還管を介して蓄熱槽にいったん貯留され、ポンプが駆動することで蓄熱槽内の熱源水が別の往管を介して熱源機に還流する。
　ここで、蓄熱槽に貯留する熱源水の目標温度を低めに設定し、電気料金の比較的安価な夜間において低温の熱源水（例えば、６℃）を生成し、蓄熱槽に貯留しておきたい場合がある。この場合、熱源機で冷やされた熱源水を負荷側に供給する追掛運転を行う際、既に蓄熱槽に貯留されている低温の冷水と、熱源機から新たに蓄熱槽に流入する比較的高温の冷水（例えば、１０℃）と、が蓄熱槽の中で混合してしまう。
　したがって、特許文献１に記載の熱源システムでは、前記した場合において蓄熱槽に貯留されていた熱源水（つまり、冷熱）を有効利用できないことがあり、これに伴って熱源システムの消費電力も増大してしまう。
　そこで、本発明は、熱源機で生成される熱を有効利用できる熱源システムを提供することを課題とする。
　前記課題を解決するために、本発明に係る熱源システムは、熱源機によって冷熱又は温熱が与えられた冷媒を貯留して蓄熱する蓄熱槽と、前記熱源機から流出する冷媒が前記蓄熱槽を迂回して熱負荷に向かうとともに、前記熱負荷で熱消費した冷媒が前記蓄熱槽を迂回して前記熱源機に戻る冷媒循環流路と、一端が前記熱負荷よりも上流側の前記冷媒循環流路に接続され、他端が前記蓄熱槽に接続される第一流路と、一端が前記熱負荷よりも下流側の前記冷媒循環流路に接続され、他端が前記蓄熱槽に接続される第二流路と、前記冷媒循環流路において、前記第一流路の前記一端及び前記第二流路の前記一端よりも前記熱源機側に設置される第一冷媒ポンプと、前記冷媒循環流路において、前記第一流路の前記一端及び前記第二流路の前記一端よりも前記熱負荷側に設置される第二冷媒ポンプと、を備えることを特徴とする。
　なお、詳細については、発明を実施するための形態において説明する。
　本発明により、熱源機で生成される熱を有効利用する熱源システムを提供できる。
本発明の第１実施形態に係る熱源システムの構成図である。 コントローラが実行する処理の流れを示すフローチャートである。 コントローラが実行する処理の流れを示すフローチャートである。 冷凍機、冷却塔、冷却水ポンプ、第一冷水ポンプ、第二冷水ポンプ、及び各二方弁について、それぞれの運転パターンにおける状態を示す説明図である。 蓄熱運転を行う場合の各機器の状態と、冷水の流れる向きと、を示す説明図である。 蓄熱・追掛運転を行う場合の各機器の状態と、冷水の流れる向きと、を示す説明図である。 追掛運転を行う場合の各機器の状態と、冷水の流れる向きと、を示す説明図である。 放熱運転を行う場合の各機器の状態と、冷水の流れる向きと、を示す説明図である。 放熱・追掛運転を行う場合の各機器の状態と、冷水の流れる向きと、を示す説明図である。 （ａ）は冷房負荷の時間的変化を示す説明図であり、（ｂ）は一日の運転スケジュールを示す説明図であり、（ｃ）は冷凍機の消費電力の時間的変化を示す説明図であり、（ｄ）は冷凍機から流出する冷水の目標冷水温度の時間的変化を示す説明図である。 第一インバータ及び第二インバータの周波数と、冷水流量と、の対応関係を示すマップである。 本発明の第２実施形態に係る熱源システムに関する説明図であり、（ａ）は電力価格の時間的変化を示す説明図であり、（ｂ）は蓄熱冷水温度と夜間移行率との関係を示すグラフであり、（ｃ）は蓄熱冷水温度とＣＯＰとの関係を示すグラフであり、（ｄ）は蓄熱冷水温度と日積算コストとの関係を示すグラフである。 本発明の変形例に係る熱源システムの構成図である。 （ａ）第一インバータの周波数と冷水流量との対応関係を示すマップであり、（ｂ）は第二インバータの周波数と冷水流量との対応関係を示すマップである。 比較例に係る熱源システムの構成図である。 比較例に係る熱源システムに関する説明図であり、（ａ）は冷房負荷の時間的変化を示す説明図であり、（ｂ）は一日の運転スケジュールを示す説明図であり、（ｃ）は冷凍機の消費電力の時間的変化を示す説明図であり、（ｄ）は冷凍機から流出する冷水の目標冷水温度の時間的変化を示す説明図である。
≪第１実施形態≫
＜熱源システムの構成＞
　図１は、本実施形態に係る熱源システムの構成図である。熱源システムＳは、冷凍機１１で冷水を冷却して蓄熱槽２１に貯留し、その後、冷凍機１１及び蓄熱槽２１のうち少なくとも一方から熱負荷Ｄ（需要側）に向けて冷水を循環させるシステムである。
　熱源システムＳは、冷凍機１１を経由するように冷却水を循環させる一次側システムＳ１と、熱負荷Ｄ等を経由するように冷水を循環させる二次側システムＳ２と、これらを制御するコントローラ３０と、を備えている。
（一次側システム）
　一次側システムＳ１は、冷凍機１１と、冷却塔１２と、冷却水ポンプ１３と、冷水一次ポンプ２３と、インバータ１４，１５，２５と、を備えている。
　冷凍機１１（熱源機）は、例えば、周知の冷凍サイクルを利用したターボ冷凍機であり、配管ｑ２を介して自身に流入する冷水を冷却するための冷熱源である。なお、冷凍機１１としてスクリューチラー、吸収式冷凍機等を用いてもよい。
　冷却塔１２は、上部に設置される送風機１２ａを有し、この送風機１２ａから送り込まれる外気と、配管ｐ１を介して流入する冷却水と、を熱交換させることで冷却水を冷やすものである。冷却塔１２は、例えば、開放式の冷却塔であり、その内部に担持された充填材（図示せず）を介して冷却水を通流させる構成になっている。
　冷却水ポンプ１３は、配管ｐ２を介して冷却塔１２から流入する冷却水を冷凍機１１に向けて圧送し、冷却水循環流路を介して冷却水を循環させるポンプである。なお、前記した「冷却水循環流路」は、配管ｐ１，ｐ２，ｐ３を含んで構成される。
　インバータ１４は、コントローラ３０から入力される指令に応じた周波数で送風機１２ａを駆動する。インバータ１５は、コントローラ３０から入力される指令に応じた周波数で冷却水ポンプ１３を駆動する。
　冷水一次ポンプ２３（第一冷媒ポンプ）は、蓄熱槽２１及び熱負荷Ｄのうち少なくとも一方から流入する冷水を冷凍機１１に向けて圧送するポンプである。冷水一次ポンプ２３は、冷水循環流路において、接続箇所Ｋ１，Ｋ２よりも冷凍機１１側に設置されている。なお、前記した「冷水循環流路」（冷媒循環流路）は、冷凍機１１を経由するように配設され、配管ｑ１，ｑ２を含んで構成される。
　インバータ２５（第一インバータ）は、コントローラ３０から入力される指令に応じた周波数で冷水一次ポンプ２３を駆動する電力変換装置である
　冷凍機１１で冷やされた冷水（冷媒）が蓄熱槽２１を介さずに（迂回して）熱負荷Ｄに向かうとともに、熱負荷Ｄで吸熱（熱消費）した冷水が蓄熱槽２１を介さずに（迂回して）冷凍機１１に戻る「冷水循環流路」を備える点が、本実施形態に係る熱源システムＳの特徴である。つまり、本実施形態では、図１５に示す比較例のように、運転モードに関わらず冷凍機１１から流出した冷媒をいったん蓄熱槽４１に貯留する、という構成にはなっていない。
　熱源システムＳは、前記した「冷水循環流路」を備えることで、冷凍機１１から新たに流出する冷水の温度と、既に蓄熱槽２１に貯留されている冷水の温度と、が異なる場合、蓄熱槽２１内で両者を混合させないことが可能な構成になっている。
　ちなみに、熱負荷Ｄは、例えば、一つ又は複数の室内熱交換器であり、室内ファン（図示せず）が駆動することで、自身を通流する冷水と室内空気とを熱交換するようになっている。
（二次側システム）
　二次側システムＳ２は、蓄熱槽２１と、冷水二次ポンプ２２と、インバータ２４と、二方弁２６～２８と、を備えている。
　蓄熱槽２１は、例えば、温度成層型水蓄熱槽（縦型）であり、冷凍機１１から流入する低温の冷水を貯留して冷熱を蓄えるものである。なお、冷水が低温であるほど密度が大きく沈降しやすいため、蓄熱槽２１に貯留される冷水は下方に向かうにつれて低温になっている。
　配管ｑ４（第一流路）は、その一端が配管ｑ１に接続され、他端が蓄熱槽２１内の下部領域に臨んでいる。つまり、配管ｑ４は、一端が熱負荷Ｄよりも上流側の冷水循環流路（配管ｑ１）に接続され、他端が蓄熱槽２１に接続されている。
　配管ｑ５（第二流路）は、その一端が配管ｑ２に接続され、他端が蓄熱槽２１内の上部領域に臨んでいる。つまり、配管ｑ５は、一端が熱負荷Ｄよりも下流側の冷水循環流路（配管ｑ２）に接続され、他端が蓄熱槽２１に接続されている。なお、蓄熱槽２１に貯留される冷水の水面は、配管ｑ５の端部（下端）よりも上方に位置している。
　また、配管ｑ４を介して流入する低温の冷水を、蓄熱槽２１内の下部領域に分配する分配器（図示せず）を設置することが好ましい。同様に、配管ｑ５を介して流入する（相対的に高温の）冷水を、蓄熱槽２１内の上部領域に分配する別の分配器（図示せず）を設置することが好ましい。これによって、低温の冷水と、相対的に高温の冷水と、が蓄熱槽２１内で混ざり合うことを抑制できる。
　冷水二次ポンプ２２（第二冷媒ポンプ）は、冷凍機１１及び蓄熱槽２１のうち少なくとも一方から流入する冷水を熱負荷Ｄに向けて圧送するポンプである。冷水二次ポンプ２２は、前記した冷水循環流路において、接続箇所Ｋ１，Ｋ２よりも熱負荷Ｄ側に設置されている。
　インバータ２４（第二インバータ）は、コントローラ３０から入力される指令に応じた周波数で冷水二次ポンプ２２を駆動する電力変換装置である。コントローラ３０によってインバータ２４，２５の周波数を制御することで、各配管を通流する冷水の流量を調整できる。
　二方弁２６は、接続箇所Ｋ１よりも上流側の配管ｑ１に設置され、コントローラ３０からの指令に従って開閉する。二方弁２７は、接続箇所Ｋ１よりも下流側の配管ｑ１に設置され、コントローラ３０からの指令に従って開閉する。二方弁２８は、接続箇所Ｋ１よりも下流側の配管ｑ１と、前記した配管ｑ４と、を接続するバイパス配管ｑ３に設置され、コントローラ３０によってその開度が調整される。
　これらの二方弁２６～２８（流路切替手段）は、運転モードに応じて蓄熱槽２１と熱負荷Ｄとを連通／遮断するとともに、蓄熱槽２１と冷凍機１１とを連通／遮断する機能を有している。これによって、冷水が通流する流路を切り替えることができる。例えば、二方弁２６が開弁され、二方弁２７，２８が閉弁された場合、蓄熱槽２１と熱負荷Ｄとが遮断され、蓄熱槽２１と冷凍機１１とが連通する（図５参照）。
　流量センサ２９ａ（流量検出手段）は、接続箇所Ｋ１よりも下流側の配管ｑ１に設置されている。流量センサ２９ａは、熱負荷Ｄに流入する冷水の流量を検出してコントローラ３０に出力する機能を有している。
　流量センサ２９ｂ（流量検出手段）は、接続箇所Ｋ２よりも下流側の配管ｑ２に設置されている。流量センサ２９ｂは、冷凍機１１に流入する冷水の流量を検出してコントローラ３０に出力する機能を有している。
（コントローラ３０）
　コントローラ３０（制御手段）は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェースなどの電子回路（図示せず）を含んで構成され、設定されたプログラムに従って各種処理を実行する。なお、コントローラ３０が実行する処理の詳細については後記する。
＜熱源システムの動作＞
　以下の説明において「蓄熱運転」（図５参照）とは、冷凍機１１で冷水を冷やし、冷やされた冷水を蓄熱槽２１に貯留する（つまり、蓄熱槽２１に冷熱を蓄える）運転モードである。
　また、「追掛運転」（図７参照）とは、冷凍機１１で冷やされた冷水を、蓄熱槽２１を迂回させつつ、前記した冷水循環流路（配管ｑ１，ｑ２）を介して循環させる運転モードである。
　また、「放熱運転」（図８参照）とは、蓄熱槽２１に貯留されている低温の冷水を、熱負荷Ｄを経由するように循環させる運転モードである。
　通常、夜間の電力価格は、日中の電力価格よりも安くなっている（図１２（ａ）参照）。したがって、本実施形態においてコントローラ３０は夜間電力を用いて蓄熱運転し、日中は所定のスケジュールに従って追掛運転、放熱運転等を実行する。
　また、コントローラ３０は、蓄熱運転時に冷凍機１１で冷やされた冷水の温度（例えば、６℃）を、日中に行う他の運転モードでの冷水温度（例えば、１０℃）よりも低くなるように設定する。これによって、蓄熱槽２１の蓄熱容量をより多く確保できるとともに、比較的安価な夜間電力を有効利用できる（詳細については後記する）。
　なお、本実施形態では、蓄熱槽２１の蓄熱容量を１００ｋＷｈとし、蓄熱冷水温度（蓄熱槽２１の下部に流入する冷水の温度）を６℃、蓄熱冷水還り温度（蓄熱槽２１の上部に還流する冷水の温度）を１２℃とした。
　また、冷凍機１１の冷房能力を２０ｋＷとし、定格冷水入口温度を１２℃、定格冷水出口温度を６℃、ＣＯＰ（Coefficient Of Performance：成績係数）を５とした。前記した定格冷水入口温度とは、冷凍機１１を定格運転した場合において、蓄熱槽２１の上部に形成された冷水入口を通流する冷水の温度である（定格冷水出口温度も同様である）。
　また、冷水一次ポンプ２３及び冷水二次ポンプ２２の定格流量を３．４４ｍ3／ｈとし、冷却水ポンプ１３の定格流量を４．１３ｍ3／ｈとし、冷却塔１２の定格冷却能力を２５．８ｋＷとした。
　次に、フローチャートを参照しつつ、熱源システムＳの各運転モードについて説明する。コントローラ３０は、気象情報、日時情報、過去の運転データ等に基づいて運転スケジュール（実行予定の運転モード、及び、各運転モードの切替時刻）を設定する。また、コントローラ３０は、天候の変化や熱負荷の変動に基づいて、運転スケジュールを所定時間ごとに修正する。
（蓄熱運転）
　図２及び図３は、コントローラが実行する処理の流れを示すフローチャートである。
　ステップＳ１０１においてコントローラ３０は、蓄熱運転の開始時刻（例えば、２２：００、図１０（ｂ）参照）になったか否かを判定する。蓄熱運転の開始時刻になっていない場合（Ｓ１０１→Ｎｏ）、コントローラ３０はステップＳ１０１の処理を繰り返す。一方、蓄熱運転の開始時刻になった場合（Ｓ１０１→Ｙｅｓ）、コントローラ３０の処理はステップＳ１０２に進む。
　ステップＳ１０２においてコントローラ３０は、蓄熱運転を実行する。図４は、冷凍機、冷却塔、冷却水ポンプ、第一冷水ポンプ、第二冷水ポンプ、及び各二方弁について、それぞれの運転パターンにおける状態を示す説明図である。
　図４の運転パターンＡに示すように、コントローラ３０は、冷凍機１１及び冷却塔１２（送風機１２ａ等）を運転し、冷却水ポンプ１３を運転する。これによって、冷却水が前記した冷却水循環流路（配管ｐ１，ｐ２）を介して循環する。
　また、コントローラ３０は二方弁２６を開弁し、二方弁２７，２８を閉弁した状態で冷水一次ポンプ２３を運転する。なお、コントローラ３０は、冷水二次ポンプ２２を停止させる。
　ここで、夜間電力は比較的安価であるため、コントローラ３０は後記する他の運転モードよりも大きい消費電力で冷凍機１１を駆動する（図１０（ｃ）の蓄熱運転を参照）。したがって、冷凍機１１を定格運転できるため、蓄熱運転時のエネルギ効率を高くすることができる。
　図５は、蓄熱運転を行う場合の各機器の状態と、冷水の流れる向きと、を示す説明図である。なお、図５では、開弁している二方弁２６を白抜きで図示し、閉弁している二方弁２７，２８を網掛けで示し、流量センサ２９ａ，２９ｂ（図１参照）の図示を省略した（図６～図９も同様）。
　冷水一次ポンプ２３が駆動することで、図５の太線矢印で示すように冷水が圧送される。すなわち、冷凍機１１から流出する低温（例えば、６℃）の冷水は、配管ｑ１，ｑ４を介して蓄熱槽２１の下部に流入する。また、蓄熱槽２１の上部に貯留されている相対的に高温の冷水は、配管ｑ５，ｑ２を介して冷凍機１１に圧送されて冷却される。このようにして、冷凍機１１で生成された冷熱が蓄熱槽２１に蓄えられる。
　補足すると、蓄熱槽２１内は鉛直方向において温度勾配があり、配管ｑ４を介して下方から低温の冷水が流入すると、相対的に高温の冷水が蓄熱槽２１の上方から配管ｑ５を介して押し出されるようにが排出され、冷凍機１１に向かう。これによって、蓄熱槽２１に貯留された冷水のうち、よく冷やされた冷水の割合が下方から増えてゆく。また、蓄熱槽２１から冷凍機１１に供給されるのは相対的に高温の冷水であるため、冷凍機１１内での温度差が確保され、エネルギ効率を高めることができる。
（蓄熱・追掛運転）
　図２のステップＳ１０３においてコントローラ３０は、蓄熱運転の終了時刻（例えば、６：００、図１０（ｂ）参照）になったか否かを判定する。蓄熱運転の終了時刻になっていない場合（Ｓ１０３→Ｎｏ）、コントローラ３０は蓄熱運転を継続する（Ｓ１０２）。一方、蓄熱運転の終了時刻になった場合（Ｓ１０３→Ｙｅｓ）、コントローラ３０の処理はステップＳ１０４に進む。
　ステップＳ１０４においてコントローラ３０は、蓄熱・追掛運転が必要であるか否かを判定する。ここで、「蓄熱・追掛運転」とは、前記した蓄熱運転と追掛運転とを同時に行う（つまり、冷凍機１１で生成した冷熱を蓄熱槽２１に蓄えつつ、熱負荷Ｄに冷熱を供給する）運転モードである。
　蓄熱・追掛運転が必要である場合（Ｓ１０４→Ｙｅｓ）、コントローラ３０はステップＳ１０５において蓄熱・追掛運転を実行する。すなわち、図４の運転パターンＢに示すように、コントローラ３０は冷凍機１１及び冷却塔１２を運転し、冷却水ポンプ１３を運転する。また、コントローラ３０は、二方弁２６，２７を開弁し、二方弁２８の開度を調整した状態で冷水一次ポンプ２３及び冷水二次ポンプ２２を運転する。
　なお、蓄熱・追掛運転を行う際にコントローラ３０は、冷凍機１１で生成された冷熱が蓄熱槽２１及び熱負荷Ｄに供給されるように、冷水一次ポンプ２３の冷水流量を冷水二次ポンプ２２の冷水流量よりも大きくする。
　図６は、蓄熱・追掛運転を行う場合の各機器の状態と、冷水の流れる向きと、を示す説明図である。冷水一次ポンプ２３及び冷水二次ポンプ２２が駆動することで、図６の太線矢印で示すように冷水が圧送される。すなわち、冷凍機１１から流出する冷水（例えば、６℃）は、配管ｑ１，ｑ４を介して蓄熱槽２１の下部に貯留されるとともに、配管ｑ１を介して熱負荷Ｄに供給される。
（追掛運転）
　蓄熱・追掛運転を行った後（Ｓ１０５）、又は、ステップＳ１０４において蓄熱・追掛運転が必要でない場合（Ｓ１０４→Ｎｏ）、コントローラ３０の処理はステップＳ１０６に進む。
　ステップＳ１０６においてコントローラ３０は、前記した追掛運転の開始時刻（例えば、６：００、図１０（ｂ）参照）になったか否かを判定する。追掛運転の開始時刻になっていない場合（Ｓ１０６→Ｎｏ）、コントローラ３０はステップＳ１０４の処理に戻る。一方、追掛運転の開始時刻になった場合（Ｓ１０６→Ｙｅｓ）、コントローラ３０の処理は図３のステップＳ１０７に進む。
　ちなみに、図１０（ａ）に示す例では、６：００から徐々に冷房負荷が上昇し、１２：００～１６：００において冷房負荷が最も高くなり、１６：００以後は冷房負荷が減少している。
　ステップＳ１０７においてコントローラ３０は、追掛運転を実行する。すなわち、図４の運転パターンＣに示すように、コントローラ３０は冷凍機１１及び冷却塔１２を運転し、冷却水ポンプ１３を運転する。また、コントローラ３０は、二方弁２６，２７を開弁し、二方弁２８の開度を調整した状態で冷水一次ポンプ２３及び冷水二次ポンプ２２を運転する。
　なお、電気料金が夜間に比べて高い時間帯では、冷凍機１１で与える冷熱量を夜間の蓄熱運転時よりも少なくすることが好ましい。すなわち、コントローラ３０は、追掛運転時の目標冷水温度（１０℃）が、蓄熱運転時の目標冷水温度（６℃）よりも高くなるように冷凍機１１を制御する（図１０（ｂ）、（ｄ）を参照）。
　図７は、追掛運転を行う場合の各機器の状態と、冷水の流れる向きと、を示す説明図である。コントローラ３０は、冷水一次ポンプ２３の冷水流量と、冷水二次ポンプ２２の冷水流量と、が等しくなるようにインバータ２４，２５を制御する。
　図１１は、第一インバータ及び第二インバータの周波数と、冷水流量と、の対応関係を示すマップである。コントローラ３０は追掛運転を行う際、冷凍機１１から流出した冷水が蓄熱槽２１を迂回し、熱負荷Ｄを経由して冷凍機１１に戻るようにインバータ２４，２５を制御する。
　したがって、追掛運転を行う際には、配管ｑ１（図７参照）を通流する冷水の流量と、配管ｑ２を通流する冷水の流量と、を一致させる。コントローラ３０は、記憶手段（図示せず）に格納されたマップ（図１１参照）を参照し、冷水循環流路を介して所定の目標冷水流量の冷水を循環させるように、インバータ２４，２５を制御する。ちなみに、インバータ２４の周波数を大きくするほど、冷水二次ポンプ２２の冷水流量も大きくなる（インバータ２５についても同様）。
　また、コントローラ３０は、流量センサ２９ａ，２９ｂ（図１参照）から入力される冷水流量に基づいて、前記した目標冷水流量が維持されるように、インバータ２４，２５を制御する。その結果、図７の太線矢印で示すように、冷凍機１１から流出した冷水は蓄熱槽２１を迂回して熱負荷Ｄに向かい、熱負荷Ｄで吸熱（熱消費）した冷水は蓄熱槽２１を迂回して冷凍機１１に戻る。
　これによって、蓄熱槽２１に既に貯留されている比較的低温（例えば、６℃）の冷水と、冷凍機１１から流出する比較的高温（例えば、１０℃）の冷水とが混合することを防止できる。つまり、冷凍機１１から流出した冷水は、配管ｑ１を介してそのまま熱負荷Ｄに供給される。その結果、蓄熱槽２１に蓄えられた冷熱を有効利用し、後記する放熱運転を長時間行うことができる。これが、本実施形態に係る熱源システムＳの特徴である。
（放熱運転）
　図３のステップＳ１０８においてコントローラ３０は、放熱運転の開始時刻（例えば、９：００、図１０（ｂ）参照）になったか否かを判定する。放熱運転の開始時刻になっていない場合（Ｓ１０８→Ｎｏ）、コントローラ３０は追掛運転を継続する（Ｓ１０７）。一方、放熱運転の開始時刻になった場合（Ｓ１０８→Ｙｅｓ）、コントローラ３０の処理はステップＳ１０９に進む。
　ステップＳ１０９においてコントローラ３０は、放熱運転を実行する。すなわち、図４の運転パターンＤに示すように、コントローラ３０は冷凍機１１、冷却塔１２、及び冷却水ポンプ１３を停止させる。また、コントローラ３０は、二方弁２６を閉弁し、二方弁２７を開弁し、二方弁２８の開度を調整した状態で冷水二次ポンプ２２を運転する。また、コントローラ３０は、冷水一次ポンプ２３を停止させる。
　ちなみに、蓄熱槽２１に蓄えられた冷熱を熱負荷Ｄで消費する際、冷水二次ポンプ２２の流量を小さくすることで熱負荷Ｄに供給する冷熱量を少なくしたい場合がある。しかし、インバータ２４で調整可能な周波数では、熱負荷Ｄに向かう冷水流量を十分に低減できないことがある。
　このような場合、コントローラ３０によって二方弁２８の開度を大きくすると、配管ｑ１を介して熱負荷Ｄに向かう冷水の一部がバイパス配管ｑ３を介して配管ｑ４に戻る。その結果、蓄熱槽２１から熱負荷Ｄに向かう冷水の流量を低減し、長時間に亘って放熱運転を行うことができる。
　図８は、放熱運転を行う場合の各機器の状態と、冷水の流れる向きと、を示す説明図である。冷水二次ポンプ２２が駆動することで、図８の太線矢印で示すように冷水が圧送される。すなわち、蓄熱槽２１の下部から流出する低温（例えば、６℃）の冷水は、配管ｑ４，ｑ１を介して熱負荷Ｄに流入する。熱負荷Ｄで吸熱（熱消費）した冷水は、配管ｑ２，ｑ５を介して蓄熱槽２１の上部に還流する。このようにして、蓄熱槽２１に蓄えられていた冷熱が熱負荷Ｄで消費される。
　図３のステップＳ１１０においてコントローラ３０は、放熱運転の終了時刻（例えば、１６：３０、図１０（ｂ）参照）になったか否かを判定する。放熱運転の終了時刻になっていない場合（Ｓ１１０→Ｎｏ）、コントローラ３０の処理はステップＳ１０９に戻る。一方、放熱運転の終了時刻になった場合（Ｓ１１０→Ｙｅｓ）、コントローラ３０の処理はステップＳ１１１に進む。
（放熱・追掛運転）
　ステップＳ１１１においてコントローラ３０は、放熱・追掛運転が必要であるか否かを判定する。ここで、「放熱・追掛運転」とは、前記した放熱運転と追掛運転とを同時に行う（つまり、冷凍機１１で生成した冷熱を熱負荷Ｄに供給しつつ、蓄熱槽２１に蓄えられている冷熱を熱負荷Ｄに供給する）運転モードである。
　放熱・追掛運転が必要である場合（Ｓ１１１→Ｙｅｓ）、コントローラ３０はステップＳ１１２において放熱・追掛運転を実行する。すなわち、図４の運転パターンＥに示すように、コントローラ３０は冷凍機１１及び冷却塔１２を運転し、冷却水ポンプ１３を運転する。また、コントローラ３０は、二方弁２６，２７を開弁し、二方弁２８の開度を調整した状態で冷水一次ポンプ２３及び冷水二次ポンプ２２を運転する。
　また、放熱・追掛運転を行う際、冷凍機１１で生成された冷熱、及び蓄熱槽２１に蓄えられている冷熱が熱負荷Ｄに供給されるように、コントローラ３０は冷水二次ポンプ２２の冷水流量が冷水一次ポンプ２３の冷水流量よりも大きくなるように制御する。
　図９は、放熱・追掛運転を行う場合の各機器の状態と、冷水の流れる向きと、を示す説明図である。冷水一次ポンプ２３及び冷水二次ポンプ２２が駆動することで、図９の太線矢印で示すように冷水が圧送される。すなわち、冷凍機１１から流出する冷水は、配管ｑ１を介して熱負荷Ｄに供給される。また、蓄熱槽２１の下部に貯留されていた冷水は、配管ｑ４，ｑ１を介して熱負荷Ｄに供給される。
　放熱・追掛運転を行った後（Ｓ１１２）、又は、ステップＳ１１１において放熱・追掛運転が必要でない場合（Ｓ１１１→Ｎｏ）、コントローラ３０の処理はステップＳ１１３に進む。
　ステップＳ１１３においてコントローラ３０は、前記した追掛運転の再開時刻になったか否かを判定する。追掛運転の再開時刻になっていない場合（Ｓ１１３→Ｎｏ）、コントローラ３０の処理はステップＳ１１１に戻る。一方、追掛運転の再開時刻になった場合（Ｓ１１３→Ｙｅｓ）、コントローラ３０の処理はステップＳ１１４に進む。
　ステップＳ１１４においてコントローラ３０は追掛運転を実行した後（図１０（ｂ）の１６：３０～２２：００）、図２の「ＳＴＡＲＴ」に戻る。なお、追掛運転を行う際の処理はステップＳ１０７（図３参照）と同様であるから、説明を省略する。
　ちなみに、次回の蓄熱運転を行う際、コントローラ３０は冷凍機１１の目標冷水温度を低下させる（例えば、目標冷水温度を１０℃から６℃に低下させる：図１０（ｄ）参照）。つまり、コントローラ３０は、電気料金の時間的変化（図１２（ａ）参照）と連動するように目標冷水温度を変更する。
＜効果＞
　本実施形態によれば、夜間に蓄熱運転し、その後、所定の運転スケジュールに従って追掛運転、放熱運転を含む複数の運転モードを適宜実行することで、熱源システムＳの消費電力を平準化できる。また、比較的安価な夜間電力で冷凍機１１を運転し、生成した冷熱を蓄熱槽２１に蓄えるため、電力コストを低減できる。
　また、発明者が行った実験の結果、蓄熱運転を実行する際に冷凍機１１から流出する冷水の温度を従来よりも低くすることで、蓄熱槽２１の蓄熱容量を増大させ、日積算コストを低減できることが判明した。
　したがって、本実施形態では、蓄熱運転を行う際の目標冷水温度を低めに設定し（例えば、６℃：図１０（ｄ）参照）、他の運転モードを実行する際の目標冷水温度を高めに設定した（例えば、１０℃：図１０（ｄ）参照）。この場合、蓄熱運転時に冷凍機１１から蓄熱槽２１に貯留される冷水の温度（６℃）は、その後の追掛運転時に冷凍機１１から熱負荷Ｄに向けて流出する冷水の温度（１０℃）よりも低くなる。
　本実施形態に係る熱源システムＳでは、追掛運転を行う際、蓄熱槽２１を経由することなく配設される「冷水循環流路」（配管ｑ１，ｑ２）を介して冷凍機１１と熱負荷Ｄとの間で冷水を循環させる（図７参照）。
　すなわち、蓄熱槽２１に既に貯留されている低温の冷水と、冷凍機１１から流出する比較的高温の冷水と、が追掛運転時に混ざり合うことを防止し、蓄熱槽２１に貯留していた冷熱をそのまま保持できる。したがって、蓄熱槽２１に貯留されていた低温の冷水を、放熱運転時にそのまま熱負荷Ｄに供給できる。その結果、熱負荷Ｄが必要とする冷熱量を満たすための冷水流量を低減することができ、冷水一次ポンプ２３及び冷水二次ポンプ２２の消費電力を低減できる。
　また、蓄熱槽２１の下部に貯留されている冷水を低温で保持できるため、放熱運転時の冷水流量が比較的小さくても熱負荷Ｄに対して必要な冷熱を供給できる。したがって、放熱運転を長時間行うことが可能となり、目標冷水温度を一定とする比較例（図１６（ｄ）参照）に対して、本実施形態（図１０（ｄ）参照）では追掛運転を行う時間を短くすることができる（図１０（ｂ）、図１６（ｂ）参照）。
　また、夜間電力が安価であることに加えて、前記したように追掛運転を行う時間を短縮できるため、目標冷水温度を一定とする比較例に対して、追掛運転時の冷凍機１１の消費電力を低減できる（図１０（ｃ）、図１６（ｃ）参照）。
　また、例えば、図１５に示す比較例は、冷凍機１１から流出した冷水が配管ｒ１を介して蓄熱槽４１にいったん貯留され、蓄熱槽４１に貯留された冷水が配管ｓ１を介して熱負荷Ｄに圧送される構成になっている（熱負荷Ｄで吸熱した冷水も同様に、蓄熱槽４１にいったん貯留される）。
　比較例の構成では、追掛運転を行う際に冷凍機１１から蓄熱槽４１に比較的高温（例えば、１０℃）の冷水が流入する。したがって、それまで蓄熱槽４１の下部に貯留されていた低温（例えば、６℃）の冷水と、前記した比較的高温の冷水と、が混合してしまう。その結果、蓄熱槽４１内の冷水の温度が上昇し、そのぶん昼間の追掛運転時に大きな流量の冷水を供給する必要が生じる。
　つまり、比較例（図１５参照）の場合では、夜間電力を使って生成した冷熱が有効に利用できず、これに加えて冷凍機１１及び冷水ポンプ４２，４３の消費電力が増大するため、電力コストが高くなってしまう。
　これに対して、本実施形態に係る熱源システムＳ（図１参照）では、蓄熱槽２１に蓄えられた冷熱（熱）を有効利用し、システム全体の電力コストを抑えることができる。
≪第２実施形態≫
　第２実施形態に係る熱源システムＳ（図１参照）は、冷凍機１１から流出する冷水温度（つまり、冷凍機１１で生成する冷熱）を、日積算コストが最小となるように設定する点が第１実施形態と異なるが、その他の点（熱源システムＳの構成等）については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複した説明を省略する。
＜蓄熱槽蓄熱冷水温度の設定について＞
　例えば、一日の運転スケジュールにおいて冷凍機１１から流出する冷水の温度を低くし、蓄熱槽２１の蓄熱容量Ｃを増大させることを考える。前記した蓄熱容量Ｃは、以下に示す（数式１）で表わされる。なお、蓄熱槽蓄熱冷水温度ＴL（目標冷水温度）とは、冷凍機１１から配管ｑ１，ｑ４を介して蓄熱槽２１に流入する冷水の温度である。蓄熱槽冷水還り温度ＴHとは、配管ｑ５，ｑ２を介して蓄熱槽２１から冷凍機１１に戻る冷水の温度である。
　また、定格蓄熱容量Ｃr、定格蓄熱冷水温度ＴrL、定格蓄熱槽冷水還り温度ＴrHとはそれぞれ、冷凍機１１を定格運転した場合の蓄熱容量、蓄熱槽蓄熱冷水温度、及び蓄熱槽冷水還り温度である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　したがって、蓄熱運転時において前記した蓄熱槽蓄熱冷水温度ＴLを下げることで、蓄熱容量Ｃを増大させることができる。また、熱源システムＳの夜間移行率η（日積算負荷Ｆに対する蓄熱容量Ｃの割合）は、以下に示す（数式２）で表わされる。なお、日積算負荷Ｆは、その日に予想される冷房負荷の総量であり、気象データ、運転日時、過去の履歴情報等を用いてシミュレーションにより求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　また、熱源システムＳに要する日積算コストＱは、以下に示す（数式３）で表わされる。なお、ＣＯＰeは、蓄熱運転以外の運転モードが実行される昼間のＣＯＰを表し、ＣＯＰnは、蓄熱運転が実行される夜間のＣＯＰを表している。また、Ｙeは昼間電力価格を表し、Ｙnは夜間電力価格を表している（図１２（ａ）参照）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで、前記したＣＯＰe（昼間ＣＯＰ）は、以下に示す（数式４）で求められる。また、前記したＣＯＰn（夜間ＣＯＰ）は、以下に示す（数式５）で求められる。なお、定格ＣＯＰ（ＣＯＰ0）とは、冷凍機１１を定格運転した場合のＣＯＰである。ＣＯＰ変化率ξとは、冷凍機１１から流出する冷水の温度変化に対するＣＯＰの変化率であり、実験等に基づいて予め求められる。
　また、昼間冷水製造温度Ｔeとは、昼間の時間帯おいて冷凍機１１で冷熱を与えられた冷水の温度である（夜間冷水製造温度Ｔnも同様）。定格冷水製造温度Ｔ0とは、冷凍機１１を定格運転した場合において、冷凍機１１で冷熱を与えられた冷水の温度である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　また、システム全体の消費電力量ΔＷは、冷房負荷ＰA、ＣＯＰ（前記した昼間ＣＯＰ又は夜間ＣＯＰ）、及び所定の基準時刻からの経過時間Δｔを用いて、以下に示す（数式６）で求められる。
　ちなみに、冷房負荷ＰAは、例えば、熱負荷Ｄに流入する冷水の流量及び温度と、熱負荷Ｄで吸熱した冷水の流量及び温度と、に基づいて求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　本実施形態においてコントローラ３０は、（数式３）の日積算コストＱを最小にするように、冷凍機１１から流出する冷水の蓄熱槽蓄熱冷水温度ＴL（目標冷水温度）を設定する。
　図１２（ｂ）、（ｃ）に示すように、前記した蓄熱槽蓄熱冷水温度ＴL（図１２では、「蓄熱冷水温度」と記載）を低下させると、夜間移行率ηは上昇する一方、ＣＯＰ（夜間ＣＯＰ）は低下する。このように、夜間移行率ηとＣＯＰとは、蓄熱槽蓄熱冷水温度ＴLの変化に対してトレードオフの関係になっている。
　なお、図１２では、日積算負荷Ｆを２００ｋＷｈ、定格ＣＯＰ（ＣＯＰ0）を５、昼間電力価格Ｙeを１０円／ｋＷｈ、夜間電力価格Ｙnを７円／ｋＷｈ、昼間冷水製造温度Ｔeを１０℃、ＣＯＰ変化率ξを０．０４とした。図１２（ｄ）に示すように、蓄熱槽蓄熱冷水温度ＴLを５～１０℃の範囲で変化させると、６℃付近で日積算コストＱが最小になる。
　前記した日積算コストＱを最小にする蓄熱槽蓄熱冷水温度ＴL（目標冷水温度）は、例えば、予め作成された熱負荷Ｄのモデルを用いて、コントローラ３０によってシミュレーションを実行することで求められる。
　なお、昼間の電力価格は夜間よりも高いため（図１２（ａ）参照）、コントローラ３０は昼間の目標冷水温度を高めに設定する（例えば、１０℃：図１０（ｄ）参照）。これによって、冷凍機１１で消費される電力を抑制しつつ追掛運転できる。
　その他、冷房負荷ＰAの大きい夏期には、昼間冷水製造温度Ｔeを下げて熱負荷Ｄへの冷熱供給量を十分確保することが好ましい。また、夏期には、夜間冷水製造温度Ｔnを下げて蓄熱槽２１の蓄熱容量Ｃを増大させ、夜間移行率ηを上昇させて電力コストの低減を図ることが好ましい。
　また、冷房負荷ＰAの小さい冬期及び中間期には、昼間冷水製造温度Ｔe及び夜間冷水製造温度Ｔnを上昇させて、冷凍機１１の消費電力を抑えることが好ましい。
＜効果＞
　本実施形態に係る熱源システムＳによれば、コントローラ３０は、日積算コストＱを最小にするように蓄熱槽蓄熱冷水温度ＴL（目標冷水温度）を設定する。したがって、システム全体の電力コストを最小化するように冷凍機１１等を駆動させることができる。
≪変形例≫
　以上、本発明に係る熱源システムＳについて各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
　例えば、前記各実施形態においてコントローラ３０は、流量センサ２９ａ，２９ｂ（図１参照）のうち一方によって検出される冷水流量に基づいて、インバータ２４，２５を制御する場合について説明したが、これに限らない。
　例えば、コントローラ３０は、流量センサ２９ａ，２９ｂの両方の検出値を用いてインバータ２４，２５を制御してもよい。
　また、図１３に示すように、流量センサ２９ａから入力される冷水流量に基づいてインバータ２４を制御する流量指示調節手段５１（制御手段）と、流量センサ２９ｂから入力される冷水流量に基づいてインバータ２５を制御する流量指示調節手段５２（制御手段）と、を備える構成にしてもよい。
　この場合、追掛運転を行う際に流量指示調節手段５１は、図１４（ａ）に示すマップを参照し、流量センサ２９ａの検出値に基づいて、所定の目標冷水流量に対応する周波数でインバータ２４を駆動する。同様に、流量指示調節手段５２は、図１４（ｂ）に示すマップを参照し、流量センサ２９ｂの検出値に基づいて、所定の目標冷水流量に対応する周波数でインバータ２５を駆動する。
　なお、図１４（ａ）、（ｂ）に示す各マップは、追掛運転を行う際に冷水一次ポンプ２３の流量と、冷水二次ポンプ２２の流量と、が一致するように予め作成されている。これによって、追掛運転時に冷凍機１１から流出した冷水と、蓄熱槽２１に貯留されている冷水と、が混ざり合うことを防止できる。その結果、システム全体のエネルギ効率を向上させ、電力コストを低減できる。
　また、前記各実施形態では、冷水一次ポンプ２３が、接続箇所Ｋ２よりも下流側の配管ｑ２に設置される場合について説明したが、これに限らない。すなわち、接続箇所Ｋ１よりも上流側の配管ｑ１に冷水一次ポンプ２３を設置してもよい。なお、流量センサ２９ｂについても同様である。
　また、前記各実施形態では、冷水二次ポンプ２２が、接続箇所Ｋ１よりも下流側の配管ｑ１に設置される場合について説明したが、これに限らない。すなわち、接続箇所Ｋ２よりも上流側の配管ｑ２に冷水二次ポンプ２２を設置してもよい。なお、流量センサ２９ａについても同様である。
　また、前記各実施形態では、接続箇所Ｋ１よりも上流側の配管ｑ１に二方弁２６を設置する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、前記した設置位置に代えて、接続箇所Ｋ２よりも下流側の配管ｑ２に二方弁（流路切替手段）を設置してもよい。この場合でも当該二方弁によって、冷凍機１１と蓄熱槽２１とを連通／遮断できる。
　また、前記各実施形態では、接続箇所Ｋ１よりも下流側の配管ｑ１に二方弁２７を設置する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、前記した設置位置に代えて、接続箇所Ｋ２よりも上流側の配管ｑ２に二方弁（流路切替手段）を設置してもよい。この場合でも当該二方弁によって、蓄熱槽２１と熱負荷Ｄとを連通／遮断できる。
　また、例えば、二方弁２６，２７に代えて、接続箇所Ｋ１又は接続箇所Ｋ２に三方弁（流路切替手段）を備える構成にしてもよい。
　また、前記各実施形態では、コントローラ３０が、日積算コストＱを最小化するように蓄熱槽蓄熱冷水温度ＴL（目標冷水温度）を設定する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、他のパラメータも考慮した上で蓄熱槽蓄熱冷水温度ＴLを設定してもよい。
　また、前記各実施形態では、追掛運転を行うときに蓄熱槽２１に貯留されている冷水の温度が、冷凍機１１から流出する冷水の温度よりも低い場合について説明したが、これに限らない。すなわち、冷凍機１１から流出する冷水の温度が、蓄熱槽２１に貯留されている冷水の温度よりも低くなる場合もある。このような場合でも、冷水一次ポンプ２３の流量と冷水二次ポンプ２２の流量とを等しくすることで、冷凍機１１から流出する冷水の冷熱を熱負荷Ｄに対して効率的に供給できる。
　また、前記実施形態では、冷凍機１１（熱源機）で冷熱を生成する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、周知のヒートポンプサイクル等を利用することで冷凍機１１において水に温熱を与えて蓄熱槽２１に温水を貯留したり、冷媒循環流路（配管ｑ１，ｑ２）を介して熱負荷Ｄに温水を圧送したりしてもよい。
　この場合、冷媒ポンプ、二方弁、流量センサ等の配置を適宜変更し、温水循環流路（冷媒循環流路、配管ｑ１，ｑ２）を介し、熱負荷Ｄに対して冷媒から放熱（熱消費）させるように構成する。なお、追掛運転を行う際、冷凍機１１から流出する温水と、蓄熱槽２１の上部に貯留される温水と、が混ざり合わないように各冷媒ポンプの流量を等しくすることが好ましい。
　また、前記実施形態では、一次側システムＳ１を循環する冷媒と、二次側システムＳ２を循環する冷媒と、がともに水である場合について説明したが、これに限らない。すなわち、冷熱を搬送可能であれば、水以外の冷媒を用いてもよい。
　Ｓ　熱源システム
　１１　冷凍機（熱源機）
　２１　蓄熱槽
　２２　冷水二次ポンプ（第二冷媒ポンプ）
　２３　冷水一次ポンプ（第一冷媒ポンプ）
　２４　インバータ（第二インバータ）
　２５　インバータ（第一インバータ）
　２６，２７，２８　二方弁
　２９ａ，２９ｂ　流量センサ（流量検出手段）
　３０　コントローラ（制御手段）
　５１　流量指示調節手段（制御手段）
　５２　流量指示調節手段（制御手段）
　Ｄ　熱負荷
　ｑ１，ｑ２　配管（冷媒循環流路）
　ｑ４　配管（第１流路）
　ｑ５　配管（第２流路）

Claims (3)

  1. 　熱源機によって冷熱又は温熱が与えられた冷媒を貯留して蓄熱する蓄熱槽と、
    　前記熱源機から流出する冷媒が前記蓄熱槽を迂回して熱負荷に向かうとともに、前記熱負荷で熱消費した冷媒が前記蓄熱槽を迂回して前記熱源機に戻る冷媒循環流路と、
    　一端が前記熱負荷よりも上流側の前記冷媒循環流路に接続され、他端が前記蓄熱槽に接続される第一流路と、
    　一端が前記熱負荷よりも下流側の前記冷媒循環流路に接続され、他端が前記蓄熱槽に接続される第二流路と、
    　前記冷媒循環流路において、前記第一流路の前記一端及び前記第二流路の前記一端よりも前記熱源機側に設置される第一冷媒ポンプと、
    　前記冷媒循環流路において、前記第一流路の前記一端及び前記第二流路の前記一端よりも前記熱負荷側に設置される第二冷媒ポンプと、を備えること
    　を特徴とする熱源システム。
  2. 　前記第一冷媒ポンプに設置され、当該第一冷媒ポンプを駆動する第一インバータと、
    　前記第二冷媒ポンプに設置され、当該第二冷媒ポンプを駆動する第二インバータと、
    　前記熱源機から流出する冷媒を、前記冷媒循環流路を介して前記熱負荷を経由するように循環させる追掛運転を行う際、前記第一冷媒ポンプの冷媒流量と、前記第二冷媒ポンプの冷媒流量と、が等しくなるように前記第一インバータの周波数、及び前記第二インバータの周波数を制御する制御手段と、を備えること
    　を特徴とする請求項１に記載の熱源システム。
  3. 　前記第一冷媒ポンプの冷媒流量、及び前記第二冷媒ポンプの冷媒流量のうち、少なくとも一方を検出する流量検出手段と、
    　所定の目標冷媒流量に対応して、前記第一冷媒ポンプの冷媒流量と前記第二冷媒ポンプの冷媒流量とが等しくなるように、前記第一インバータの周波数及び前記第二インバータの周波数を特定するためのマップが格納される記憶手段と、を備え、
    　前記制御手段は、
    　前記追掛運転を行う際に前記マップを参照し、前記流量検出手段によって検出される冷媒流量が前記目標冷媒流量となるように、前記第一インバータ及び前記第二インバータを駆動すること
    　を特徴とする請求項２に記載の熱源システム。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3531043A1 (en) * 2018-02-22 2019-08-28 Rolls-Royce Corporation Cooling recharge system
EP3531044A1 (en) * 2018-02-22 2019-08-28 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Cooling flow control system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001182971A (ja) * 1999-12-24 2001-07-06 Hitachi Ltd 空調システム及びその制御方法
JP2001227780A (ja) * 2000-02-15 2001-08-24 Sanken Setsubi Kogyo Co Ltd 空調システム
JP2002228230A (ja) * 2001-02-06 2002-08-14 Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd 蓄熱設備の放熱運転方法
JP2002349909A (ja) * 2001-05-30 2002-12-04 Nkk Corp 水和物スラリの製造方法
JP2009031866A (ja) * 2007-07-24 2009-02-12 Yamatake Corp 流量制御バルブおよび流量制御方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001182971A (ja) * 1999-12-24 2001-07-06 Hitachi Ltd 空調システム及びその制御方法
JP2001227780A (ja) * 2000-02-15 2001-08-24 Sanken Setsubi Kogyo Co Ltd 空調システム
JP2002228230A (ja) * 2001-02-06 2002-08-14 Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd 蓄熱設備の放熱運転方法
JP2002349909A (ja) * 2001-05-30 2002-12-04 Nkk Corp 水和物スラリの製造方法
JP2009031866A (ja) * 2007-07-24 2009-02-12 Yamatake Corp 流量制御バルブおよび流量制御方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3531043A1 (en) * 2018-02-22 2019-08-28 Rolls-Royce Corporation Cooling recharge system
EP3531044A1 (en) * 2018-02-22 2019-08-28 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Cooling flow control system
US10718255B2 (en) 2018-02-22 2020-07-21 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Cooling flow control system
US10782054B2 (en) 2018-02-22 2020-09-22 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Cooling recharge system

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