JP2013210149A - 熱源システムの制御装置、熱源システムの制御方法、熱源システム、電力調整ネットワークシステム、及び熱源機の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱源システムは、負荷装置と、設定温度に従って熱源水の加熱または冷却を行い、加熱後または冷却後の熱源水を前記負荷装置へ供給する熱源機と、システム制御装置20とを備える。システム制御装置20は、熱源システムの消費電力をモニタする電力監視部23と、デマンド制限部24とを備える。デマンド制限部24は、熱源システムの消費電力が、契約電力よりも低い値に設定された第1電力閾値を超えた場合に、熱源機の消費電力が低下する方向に設定温度を上昇または下降させることによりデマンド制限を行う。
【選択図】図4
Description
例えば、特許文献1には、同一電源ラインに接続された複数の室外機のデマンド制御において、電源ラインの電流値が電流制限値を超えた場合に、1台の室外機の圧縮機の運転周波数を低下させる方法が開示されている。
本発明は、設定温度に従って熱源水の加熱または冷却を行い、加熱後または冷却後の熱源水を負荷装置へ供給する少なくとも1台の熱源機を備える熱源システムに適用される制御装置であって、前記熱源システムの消費電力をモニタする電力監視手段と、前記熱源システムの消費電力が、契約電力よりも低い値に設定された第1電力閾値を超えた場合に、前記熱源機の消費電力が低下する方向に前記設定温度を上昇または下降させることによりデマンド制限を行うデマンド制限手段とを具備する熱源システムの制御装置を提供する。
以下、本発明の第1実施形態に係る熱源システムの制御装置、熱源システムの制御方法、及び熱源システムについて、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る熱源システム1の構成を概略的に示した図である。熱源システム1は、負荷装置3と、熱源機2a、2b、2cと、システム制御装置20とを備えている。図1では、3台の熱源機が設置されている場合について例示しているが、熱源機の設置台数については任意に決定することができる。
なお、本実施形態では、説明の便宜上、負荷装置3として冷房運転を行う空調設備を想定し、熱源機2a、2b、2cにおいて熱源水である水を冷却し、冷却後の冷水を負荷装置3へ供給する場合を例に挙げて説明する。
サブクーラ33は、凝縮器32の冷媒流れ下流側に、凝縮された冷媒に対して過冷却を与えるように設けられている。サブクーラ33の冷媒流れ下流側直後には、過冷却後の冷媒温度Tsを計測する温度センサ52が設けられている。
凝縮器32及びサブクーラ33には、これらを冷却するための冷却伝熱管41が挿通されている。冷却水流量F2は流量計54により、冷却水出口温度Tcoutは温度センサ55により、冷却水入口温度Tcinは温度センサ56により計測されるようになっている。冷却水は、図示しない冷却塔において外部へと排熱された後に、再び凝縮器32及びサブクーラ33へと導かれるようになっている。
補助記憶装置は、コンピュータ読取可能な記録媒体であり、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等である。この補助記憶装置には、各種プログラムが格納されており、CPUが補助記憶装置から主記憶装置にプログラムを読み出し、実行することにより種々の処理を実現させる。
図4に示されるように、システム制御装置20は、記憶部22、電力監視部23、デマンド制限部24を主な構成として備えている。
例えば、図5における時刻t1において、システム消費電力が第1電力閾値を超えると、システム制御装置20のデマンド制御部24が設定温度を所定のレートで上昇させる。変更後の設定温度は、システム制御装置20から各熱源機制御装置10a、10b、10cに送信され、各熱源機2a、2b、2cが変更後の設定温度に基づいて制御されることとなる。これにより、多少の遅延の後、システム消費電力は徐々に減少する方向に推移する(図5の時刻t1から時刻t2参照)。そして、時刻t2において、システム消費電力が第2電力閾値未満となると、システム制御装置20のデマンド制御部24は、設定温度を所定のレートで下降させる。変更後の設定温度は、上記と同様に、システム制御装置20から各熱源機制御装置2a、2b、2cに送信され、各熱源機2a、2b、2cが変更後の設定温度に基づいて制御される。
なお、図5では、設定温度を所定のレートで徐々に上昇、下降させていたが、設定温度の上昇のさせ方、下降のさせ方はこの例に限定されない。例えば、ステップ的に徐々に上昇、下降させてもよい。
また、図5では、第1電力閾値と第2電力閾値とが異なる値に設定されている場合を例示しているが、第1電力閾値と第2電力閾値とが同じ値に設定されていてもよい。
特に、上記のように、各熱源機の消費電力低減を実現させる手段として、冷水の設定温度を上昇させる方法を採用することにより、図6に示すように、熱源機の消費電力を効果的に低減させることが可能となる。
このように、冷水の設定温度を変化させることにより、圧縮機のヘッド差圧による消費電力低減効果と、負荷率低下による消費電力低減効果との両方を得ることができ、消費電力を効果的に低減させることができる。
熱源システム1の運用として、消費電力が契約電力を超えないように制御することよりも、負荷装置3に対して所定温度以下の冷水を供給することの方が優先される場合もある。例えば、デパートなどでは、冷水温度が上がり過ぎてしまうと室内温度が上昇してしまい、顧客に不快感を与えてしまう。このような場合を想定して、デマンド制限を行う際の設定温度の上限値を記憶部22に予め格納しておき、設定温度が上限値に達した場合には、設定温度を上限値で維持するような態様を採ることとしてもよい。このように、上限値を設定しておくことで、冷水温度が上限値以上に上昇することを回避することができる。
なお、熱源機において加熱を行う場合には、設定温度の下限値を設定しておき、設定温度が下限値以下となることを回避する。
また、図7に示すように、デマンド制限を停止するためのデマンド制限停止部25を設け、デマンド制限停止部25が作動している場合には、デマンド制限を行わないようにしてもよい。デマンド制限停止部25によるデマンド制限の停止、停止解除は、例えば、オペレータから入力される入力情報に基づいて設定されるようにしてもよい。
次に、本発明の第2実施形態に係る熱源システムの制御装置、熱源システムの制御方法、及び熱源システムについて、図面を参照して説明する。
上述した実施形態では、システム制御装置20が冷水の設定温度を上昇させることによりデマンド制限を行っていた。このように、冷水の設定温度を上昇させると、負荷装置3において熱量が不足するおそれがあり、この場合、冷水流量を増加させることにより熱量不足を解消する可能性がある。負荷装置3側において冷水流量を増加させる操作がなされると、各熱源機2a、2b、2cに対応して設けられた冷水ポンプの回転数が増加することとなり、冷水の設定温度によるデマンド制限が効果的に作用しなくなってしまう。
そこで、本実施形態においては、デマンド制限を行っている期間において、冷水ポンプの回転数をホールドさせ、冷水ポンプにおける消費電力増加を回避することとしている。
次に、本発明の第3実施形態に係る熱源システムの制御装置、熱源システムの制御方法、及び熱源システムについて、図面を参照して説明する。
上述した第1または第2実施形態に係るデマンド制限を行った場合であっても、最終的にシステム消費電力が契約電力を超えてしまう可能性がある。このような場合に対応するために、本実施形態では、図9に示すように、第1電力閾値よりも大きく、契約電力よりも小さい値に設定された第3電力閾値を記憶部22に更に格納しておき、システム消費電力が第3電力閾値を超えた場合に、デマンド制御部24が運転中の熱源機を1台強制停止させる。
また、この場合、デマンド制御部24は、システム消費電力が第2電力閾値未満となった場合に、強制的に停止させた熱源機を再起動させることとしてもよい。
次に、本発明の第4実施形態に係る熱源システムの制御装置、熱源システムの制御方法、及び熱源システムについて、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る熱源システムは、システム消費電力が第1電力閾値を超えた場合に、システム制御装置20のデマンド制限部24が、上述した第1から第3のいずれかの実施形態に係るデマンド制限を行うと共に、負荷装置3が備える各種電動機器(図示略)の動力を低減させる制御を行う点で上述の各実施形態に係る熱源システムとは異なる。
これにより、システム消費電力を速やかに低減させることができ、システム消費電力が契約電力を超える可能性を低減させることができる。
次に、本発明の第5実施形態に係る熱源システムの制御装置、熱源システムの制御方法、及び熱源システムについて、図面を参照して説明する。
上述した第1から第4実施形態では、現在のシステム消費電力と各電力閾値とを比較することによりデマンド制限を行っていた。この場合、デマンド制限が開始されてからシステム消費電力が低下するまでにはある程度の時間が必要となるため、場合によってはデマンド制限を実施したとしてもシステム消費電力が契約電力を超えてしまう可能性がある。
ここで、上記所定期間T1は、任意に決定できる期間であり、例えば、30分から1時間程度に設定される。また、上記所定期間T2は、少なくともデマンド制限を開始させてからシステム消費電力が低下し始めるまでの時間遅延よりも長い時間に設定されている。
この場合、上述したような第1電力閾値、第2電力閾値などは、例えば、システム全体としての契約電力から按分される個々の熱源機の制限電力に基づいて設定され、各熱源機それぞれの消費電力と第1電力閾値、第2電力閾値との関係に基づいて上述したようなデマンド制限が行われる。なお、各熱源機の消費電力は、各熱源機の電源系統にマルチメータを取り付けることにより検出可能である。
このように、システム制御装置20が備えていたデマンド制限機能を各熱源機制御装置に設けることによっても消費電力を抑制することが可能となる。
なお、各熱源機単位でデマンド制限を行う場合には、熱源機間において、設定温度の変更レートが異なってもよい。
本実施形態に係る電力調整ネットワークシステムは、図12に示すように、上述したいずれかの実施形態に係る複数の熱源システムのシステム制御装置20a、20b、20cと、各熱源システムのシステム制御装置20a、20b,20cと通信媒体51を介して接続される中央監視装置50とを備えている。
2a、2b、2c 熱源機
3 負荷装置
4a、4b、4c 送水ポンプ
5 サプライヘッダ
6 リターンヘッダ
10a、10b、10c 熱源機制御装置
20 システム制御装置
21 通信媒体
22 記憶部
23 電力監視部
24 デマンド制限部
25 デマンド制限停止部
26 電力予測部
31 ターボ圧縮機
38 インバータ
50 中央監視装置
Claims (13)
- 設定温度に従って熱源水の加熱または冷却を行い、加熱後または冷却後の熱源水を負荷装置へ供給する少なくとも1台の熱源機を備える熱源システムに適用される制御装置であって、
前記熱源システムの消費電力をモニタする電力監視手段と、
前記熱源システムの消費電力が、契約電力よりも低い値に設定された第1電力閾値を超えた場合に、前記熱源機の消費電力が低下する方向に前記設定温度を上昇または下降させることによりデマンド制限を行うデマンド制限手段と
を具備する熱源システムの制御装置。 - 前記デマンド制限手段は、前記熱源システムの消費電力が、前記第1電力閾値以下に設定された前記第2電力閾値未満となった場合に、前記熱源機の消費電力が増加する方向に前記設定温度を下降または上昇させ、現在の設定温度が予め設定されている基準設定温度に達した場合にその設定温度を維持する請求項1に記載の熱源システムの制御装置。
- 前記デマンド制限手段は、前記熱源機が前記熱源水の加熱を行っている場合には、前記設定温度が予め設定されている下限値未満とならないように前記設定温度を下降させ、前記熱源機が前記熱源水の冷却を行っている場合には、前記設定温度が予め設定されている上限値を超えないように前記設定温度を上昇させる請求項1または請求項2に記載の熱源システムの制御装置。
- 前記デマンド制限手段によるデマンド制限を停止させるデマンド制限停止手段を備える請求項1から請求項3のいずれかに記載の熱源システムの制御装置。
- 前記外部装置から前記熱源機に送られる熱源水の流量を調節する電動の送水手段を備え、
前記デマンド制限手段は、前記熱源システムの消費電力が前記第1電力閾値を超えている期間において、前記送水手段の回転数をホールドさせる請求項1から請求項4のいずれかに記載の熱源システムの制御装置。 - 前記デマンド制限手段は、前記熱源システムの消費電力が、前記第1電力閾値よりも高い値であり、前記契約電力よりも低い値に設定された第3電力閾値を超えた場合に、所定の前記熱源機の運転を停止させる請求項1から請求項5のいずれかに記載の熱源システムの制御装置。
- 前記デマンド制限手段は、前記熱源システムの消費電力が前記第1電力閾値を超えている期間において、前記負荷装置が備える電動機器の消費電力を低下させる制御を行う請求項1から請求項6のいずれかに記載の熱源システムの制御装置。
- 過去の所定期間における熱源システムの消費電力の挙動から将来の消費電力を予測する電力予測手段を備え、
前記デマンド制限手段は、現在から所定期間後における予測消費電力が前記第1電力閾値を超える場合に、前記デマンド制限を開始する請求項1から請求項7のいずれかに記載の熱源システムの制御装置。 - 設定温度に従って熱源水の加熱または冷却を行い、加熱後または冷却後の熱源水を負荷装置へ供給する少なくとも1台の熱源機を備える熱源システムに適用される制御方法であって、
前記熱源システムの消費電力をモニタし、
前記熱源システムの消費電力が、契約電力よりも低い値に設定された第1電力閾値を超えた場合に、前記熱源機の消費電力が低下する方向に前記設定温度を上昇または下降させることによりデマンド制限を行う熱源システムの制御方法。 - 請求項1から請求項8のいずれかに記載の熱源システムの制御装置を備える熱源システム。
- 設定温度に従って熱源水の加熱または冷却を行い、加熱後または冷却後の熱源水を負荷装置へ供給する少なくとも1台の熱源機を備える熱源システムであって、
前記熱源機に対応してそれぞれ設けられ、対応する前記熱源機を制御する熱源機制御手段と、
各前記熱源機制御手段に対して制御指令を与えるシステム制御手段と
を備え、
前記システム制御手段は、前記熱源システムの消費電力をモニタする電力監視手段と、
前記熱源システムの消費電力が、契約電力よりも低い値に設定された第1電力閾値を超えた場合に、各前記熱源機制御手段にデマンド制限開始指令を通知する通知手段と
を備え、
前記熱源機制御手段は、前記デマンド制限開始指令が通知された場合に、消費電力が低下する方向に前記設定温度を上昇または下降させることによりデマンド制限を行うデマンド制限手段を備える熱源システム。 - 請求項10または請求項11に記載の複数の熱源システムと、
各前記熱源システムの制御装置と通信媒体を介して接続される中央監視装置と
を備え、
前記中央制御装置から各前記熱源システムの制御装置に対して前記第1電力閾値が通知される電力調整ネットワークシステム。 - 設定温度に従って熱源水の加熱または冷却を行い、加熱後または冷却後の熱源水を負荷装置へ供給する熱源機の制御装置であって、
前記熱源機の消費電力をモニタする電力監視手段と、
前記熱源機の消費電力が、契約電力よりも低い値に設定された第1電力閾値を超えた場合に、前記熱源機の消費電力が低下する方向に前記設定温度を上昇または下降させることによりデマンド制限を行うデマンド制限手段と
を具備する熱源機の制御装置。
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