JP2016044952A - Heat source system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプ式冷凍機および吸収式冷凍機を含む熱源システムに関する。 The present invention relates to a heat source system including a heat pump refrigerator and an absorption refrigerator.
セントラル空調システム(全館空調システムや中央式空調システムとも称される)では、各所に設置された空気調和機によって空気の温度や湿度(以下、温湿度と称する)を調整し、調整された空気(以下、供給空気と称する)を、ダクトを通じて送風し、室内に設けられた吹出口を介して室内に供給する。これにより、複数の室内や広い空間の温湿度を均一に保つことができ、快適な環境を維持することができる。 In a central air conditioning system (also called a whole building air conditioning system or a central air conditioning system), the air temperature and humidity (hereinafter referred to as temperature and humidity) are adjusted by air conditioners installed in various places, and the adjusted air ( (Hereinafter referred to as supply air) is blown through a duct and supplied into the room through an air outlet provided in the room. Thereby, the temperature and humidity of a plurality of rooms and a wide space can be kept uniform, and a comfortable environment can be maintained.
上記のセントラル空調システム等の空調システムに用いられる熱源システムとしては、例えば特許文献1のように吸収式冷凍機やヒートポンプ式冷凍機を含むエネルギーシステムが知られている。特許文献1では、水冷式ヒートポンプから生成される温水を吸収式冷凍機の加熱源の温水として利用しかつ吸収式冷凍機より生成される冷水と電動式ヒートポンプ冷凍機より生成される冷水を合わせて利用側に供給することにより、エネルギーコスト削減、省エネルギーおよび二酸化炭素排出量削減を実現することが可能であるとしている。 As a heat source system used for an air conditioning system such as the above-described central air conditioning system, for example, an energy system including an absorption chiller and a heat pump chiller is known as disclosed in Patent Document 1. In Patent Document 1, hot water generated from a water-cooled heat pump is used as hot water for a heating source of an absorption chiller, and cold water generated from an absorption chiller and cold water generated from an electric heat pump refrigerator are combined. By supplying it to the user side, it is possible to realize energy cost reduction, energy saving and carbon dioxide emission reduction.
吸収式冷凍機よりもヒートポンプ式冷凍機の方がCOP(Coefficient Of Performance:成績係数)が高いことはよく知られている。そこで、比較的古く、老朽化が進んでいる吸収式冷凍機をヒートポンプ式冷凍機に置き換える需要があるが、システム全体を一新することはコスト面で難しい。そのため、複数台の吸収式冷凍機のうちの一部をヒートポンプ式冷凍機に置き換えることが検討されている。 It is well known that heat pump refrigerators have higher COP (Coefficient Of Performance) than absorption refrigerators. Therefore, there is a demand to replace the relatively old and aging absorption refrigerator with a heat pump refrigerator, but it is difficult to renew the entire system in terms of cost. Therefore, replacement of a part of the plurality of absorption refrigerators with a heat pump refrigerator has been studied.
ヒートポンプ式冷凍機および吸収式冷凍機の一方または両方が複数台設置された場合、設備側の負荷(要求熱量)に応じてそれらの台数制御を行う必要がある。このとき、吸収式冷凍機は定流量で動作するのに対し、ヒートポンプ式冷凍機は変流量で動作するため、多くの場合においてヒートポンプ式冷凍機が負荷分担を抑えることになってしまう。ヒートポンプ式冷凍機を効率的に動作させるためには、吸収式冷凍機側にバイパス制御を設けることが考えられるものの、さらに大規模な設備改修が必要となるため、コスト面において課題が生じる。 When one or both of a heat pump refrigerator and an absorption refrigerator are installed, it is necessary to control the number of units according to the load (required heat amount) on the facility side. At this time, the absorption chiller operates at a constant flow rate, whereas the heat pump chiller operates at a variable flow rate. In many cases, the heat pump chiller suppresses the load sharing. In order to operate the heat pump refrigerator efficiently, it is conceivable to provide a bypass control on the absorption refrigerator side. However, since a large-scale facility modification is required, a problem arises in terms of cost.
本発明は、このような課題に鑑み、ヒートポンプ式冷凍機および吸収式冷凍機の複合熱源システムにおいて、大規模な設備改修を必要とすることなくヒートポンプ式冷凍機を最大限有効活用することができ、システム全体のCOPを更に向上させることが可能な熱源システムを提供することを目的としている。 In view of such a problem, the present invention can make the most effective use of a heat pump refrigerator without requiring a large-scale facility modification in a combined heat source system of a heat pump refrigerator and an absorption refrigerator. An object of the present invention is to provide a heat source system capable of further improving the COP of the entire system.
上記課題を解決するために、本発明にかかる熱源システムの代表的な構成は、1台または複数のヒートポンプ式冷凍機と、1台または複数の吸収式冷凍機と、負荷に応じてヒートポンプ式冷凍機および吸収式冷凍機を台数制御する中央監視装置と、を含み、中央監視装置は、ヒートポンプ式冷凍機を最初に起動し、ベース熱源として稼働させ、負荷が増大したら、吸収式冷凍機に増段信号を送信し、吸収式冷凍機を起動させるとともにヒートポンプ式冷凍機にも増段信号を送信し、ヒートポンプ式冷凍機は、中央監視装置から増段信号を受信した場合には冷水出口温度設定値を下げることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a typical configuration of a heat source system according to the present invention includes one or more heat pump chillers, one or more absorption chillers, and a heat pump refrigeration according to a load. And a central monitoring device that controls the number of units and absorption chillers. The central monitoring device starts the heat pump chiller first, operates as a base heat source, and increases the load when the load increases. A stage signal is transmitted, the absorption chiller is started, and an increase signal is also transmitted to the heat pump refrigerator. When the heat pump refrigerator receives the increase signal from the central monitoring device, the chilled water outlet temperature is set. It is characterized by lowering the value.
上記構成によれば、中央監視装置からの増段信号によって吸収式冷凍機が稼働し始めると、ヒートポンプ式冷凍機は冷水出口温度設定値を下げるように変更する。これにより、ヒートポンプ式冷凍機の出入口温度差が拡大することで製造熱量が増加するため、システム全体においてヒートポンプ式冷凍機における熱量分担の比率が増大する。したがって、熱源システムにおいてヒートポンプ式冷凍機を最大限有効活用することができ、システム全体のCOPを更に向上させることが可能となる。 According to the above configuration, when the absorption chiller starts operating by the step-up signal from the central monitoring device, the heat pump chiller changes so as to lower the cold water outlet temperature set value. As a result, the amount of production heat increases due to an increase in the inlet / outlet temperature difference of the heat pump refrigerator, and therefore, the ratio of the amount of heat sharing in the heat pump refrigerator increases in the entire system. Therefore, the heat pump refrigerator can be effectively utilized in the heat source system, and the COP of the entire system can be further improved.
上記中央監視装置は、負荷が減少したら、ヒートポンプ式冷凍機および吸収式冷凍機に減段信号を送信し、ヒートポンプ式冷凍機は、減段信号を受信した場合であっても、吸収式冷凍機が稼働している間は、下げた冷水出口温度設定値を維持するとよい。かかる構成によれば、負荷が減少した場合であっても、増段信号を受信した際に冷水出口温度設定値を下げることにより増加させたヒートポンプ式冷凍機の製造熱量を維持することができる。したがって、減段信号受信時においてもヒートポンプ式冷凍機を高効率で動作させることができ、システム全体のCOPを好適に確保することが可能となる。 When the load decreases, the central monitoring device transmits a step-down signal to the heat pump type refrigerator and the absorption type refrigerator, and even if the heat pump type refrigerator receives the step-down signal, the absorption type refrigerator While the is operating, it is good to maintain the lowered cold water outlet temperature set value. According to such a configuration, even when the load is reduced, it is possible to maintain the production heat quantity of the heat pump refrigerator increased by lowering the chilled water outlet temperature set value when receiving the step-up signal. Therefore, the heat pump refrigerator can be operated with high efficiency even when the step-down signal is received, and the COP of the entire system can be suitably secured.
上記ヒートポンプ式冷凍機は、減段信号を受信した場合であっても、冷水入口温度が、ヒートポンプ式冷凍機だけで冷水出口温度設定値まで冷却可能な温度に下がるまでは、下げた冷水出口温度設定値を維持するとよい。減段信号を受信した際、冷水入口温度が、ヒートポンプ式冷凍機だけで冷水出口温度設定値まで冷却可能な温度まで低下していなかった場合、減段信号の受信により動作を停止した吸収式冷凍機が再度稼働してしまうことが考えられる。そこで上記構成のように、減段信号を受信した場合であっても、下げた冷水出口温度設定値を維持することにより、冷水出口温度設定値を下げたことにより増加させたヒートポンプ式冷凍機の製造熱量を維持することができる。これにより、冷水入口温度が、ヒートポンプ式冷凍機だけで冷水出口温度設定値まで下がるまでの間、吸収式冷凍機の再稼働を抑制することができ、上述した効果を更に高めることが可能である。 Even when the heat pump refrigerator has received a step-down signal, the temperature of the chilled water outlet is lowered until the temperature of the chilled water inlet decreases to a temperature at which the chilled water outlet temperature can be cooled only by the heat pump refrigerator. The set value should be maintained. Absorption-type refrigeration that stopped operation when receiving the step-down signal when the chilled-water inlet temperature was not lowered to a temperature that could be cooled to the chilled water outlet temperature setting value only with the heat pump refrigerator when the step-down signal was received It is possible that the machine will run again. Therefore, as in the above configuration, even when a step-down signal is received, by maintaining the lowered chilled water outlet temperature set value, the heat pump refrigerator increased by lowering the chilled water outlet temperature set value. Production heat can be maintained. Thereby, until the cold water inlet temperature is lowered to the cold water outlet temperature set value only by the heat pump type refrigerator, the reactivation of the absorption refrigerator can be suppressed, and the above-described effects can be further enhanced. .
上記ヒートポンプ式冷凍機は、ヒートポンプ式冷凍機のみが動作している状態において冷水入口温度が所定の値を下回っている場合は、冷水出口温度設定値を上昇させるとよい。これにより、ベース熱源であるヒートポンプ式冷凍機、ひいては熱源システム全体のCOPを更に向上させることが可能である。 When the chilled water inlet temperature is lower than a predetermined value in the state where only the heat pump chiller is operating, the heat pump type chiller may increase the chilled water outlet temperature set value. Thereby, it is possible to further improve the COP of the heat pump type refrigerator, which is the base heat source, and thus the entire heat source system.
本発明によれば、ヒートポンプ式冷凍機および吸収式冷凍機の複合熱源システムにおいて、大規模な設備改修を必要とすることなくヒートポンプ式冷凍機を最大限有効活用することができ、システム全体のCOPを更に向上させることが可能な熱源システムを提供することができる。 According to the present invention, in a combined heat source system of a heat pump type refrigerator and an absorption type refrigerator, the heat pump type refrigerator can be used to the maximum extent without requiring large-scale equipment refurbishment. It is possible to provide a heat source system that can further improve the above.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
図1は、本実施形態にかかる熱源システム100を例示する図である。図1に示すように、本実施形態の熱源システム100は、1つのヒートポンプ式冷凍機110、2つ(複数)の吸収式冷凍機120a・120bおよび中央監視装置130を含んで構成される。なお、本実施形態におけるヒートポンプ式冷凍機110および吸収式冷凍機120a・120bの数は例示にすぎず、適宜変更することが可能である。また本実施形態の熱源システム100は、3台の吸収式冷凍機のうちの1台をヒートポンプ式冷凍機に置き換えた例として考えてもよい。
FIG. 1 is a diagram illustrating a
ヒートポンプ式冷凍機110および吸収式冷凍機120a・120bは、負荷(不図示)に供給する冷水を冷却する。中央監視装置は、ヒートポンプ式冷凍機110および吸収式冷凍機120a・120bに接続されていて、負荷における要求熱量に応じてヒートポンプ式冷凍機110および吸収式冷凍機120a・120bを台数制御する。
The
中央監視装置130は、負荷へ冷水を供給する冷水往経路102aに設けられた第1センサ104a、および負荷からの冷水が戻ってくる冷水還経路102bに設けられた第2センサ104bと接続されていて、負荷に送られる冷水の温度(以下、冷水往温度と称する)、負荷から戻ってくる冷水の温度(以下、冷水還温度と称する)、およびそれらの流量を監視している。そして、中央監視装置130は、冷水往温度と冷水還温度の差分(温度差)、および流量から、負荷における要求熱量を算出する。
The
本実施形態の熱源システム100では、吸収式冷凍機120a・120bよりもCOPが高いヒートポンプ式冷凍機110をベース熱源とする。すなわち、ヒートポンプ式冷凍機110のみで負荷(要求熱量)が賄える軽負荷時には、吸収式冷凍機120a・120bを動作させず、ヒートポンプ式冷凍機110のみを動作させる。
In the
負荷が所定の閾値よりも増大したら、すなわち負荷がヒートポンプ式冷凍機110のみで賄えなくなったら、中央監視装置130は、ヒートポンプ式冷凍機110および吸収式冷凍機120a・120bに増段信号を送信する。これにより、ヒートポンプ式冷凍機110に加えて、吸収式冷凍機120a・120bの一方または両方が動作し始める。
When the load increases beyond a predetermined threshold, that is, when the load cannot be covered only by the
図2は、本実施形態における熱源システム100におけるヒートポンプ式冷凍機110の動作を説明するフローチャートである。特に、図2(a)は、増段信号を受信した際のヒートポンプ式冷凍機110の動作を示していて、図2(b)は、減段信号を受信した際のヒートポンプ式冷凍機110の動作を示している。
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the
本実施形態の熱源システム100の特徴として、図2(a)に示すように、ヒートポンプ式冷凍機110は、中央監視装置130からの増段信号を受信したら(ステップS202)、冷水出口温度設定値を低下させる(ステップS204)。これにより、ヒートポンプ式冷凍機110における製造熱量が増加する。したがって、増段信号により吸収式冷凍機120a・120bが動作し始めた場合であっても、熱源システム100全体におけるヒートポンプ式冷凍機110の熱量分担の比率低下を抑制することができる。その結果、熱源システム100においてヒートポンプ式冷凍機110を最大限有効活用することができ、熱源システム100全体のCOPを更に向上可能となる。
As a feature of the
増段信号を送信後、中央監視装置130は、冷水往温度と冷水還温度の差分(温度差)、および流量、ひいては負荷における要求熱量を監視する。さらに負荷が増大した場合には3台目の吸収式冷凍機120bを稼働させるために、ふたたび増段信号を送信する。この場合もヒートポンプ式冷凍機110は増段信号を受信するが、すでに冷水出口温度設定値を低下させているため、それ以上低下させることはしない。
After transmitting the increase signal, the
そして、中央監視装置130は、負荷が所定の閾値よりも減少したら、ヒートポンプ式冷凍機110および吸収式冷凍機120a・120bに減段信号を送信する。図2(b)に示すように、ヒートポンプ式冷凍機110は、中央監視装置130からの減段信号を受信したら(ステップS212)、吸収式冷凍機120a・120bが動作中であるか否かを判断する(ステップS214)。この判断では、例えば、中央監視装置130が吸収式冷凍機120a・120bの稼働状態や段数を減段信号に付加してヒートポンプ式冷凍機110に送信してもよいし、減段信号を受信したヒートポンプ式冷凍機110と中央監視装置130との間で、吸収式冷凍機120a・120bの稼働状態についての情報を送受信し、ヒートポンプ式冷凍機110がそれを参照することにより吸収式冷凍機120a・120bの稼働状態を判断することとしてもよい。
When the load decreases below a predetermined threshold, the
吸収式冷凍機120a・120bのうち一方または両方が動作中であった場合(ステップS214のYES)、ヒートポンプ式冷凍機110は、ステップS204(図2(a)参照)において低下させた冷水出口温度設定値を維持して動作する(ステップS216)。すなわち、ヒートポンプ式冷凍機110は、減段信号を受信した場合であっても、吸収式冷凍機が稼働している間(増段した状態である間)は、下げた冷水出口温度設定値を維持する。これにより、ステップS204において冷水出口温度設定値を下げることにより増加させたヒートポンプ式冷凍機110の製造熱量が維持される。したがって、減段信号受信時、すなわち負荷が減少した場合であっても、ヒートポンプ式冷凍機110を高効率で動作させることができ、システム全体のCOPを好適に確保することができる。その後、110は、ステップS214以降の動作を繰り返す。
When one or both of the
一方、吸収式冷凍機120a・120bが動作中ではない場合、すなわち減段信号によって吸収式冷凍機120a・120bが停止し、ヒートポンプ式冷凍機110のみが動作中である場合(ステップS214のNO)、ヒートポンプ式冷凍機110は、冷水入口温度が、かかるヒートポンプ式冷凍機110だけで冷水出口温度設定値まで冷却可能な温度(以下、冷却可能温度と称する)に達しているか否か(冷却可能温度以下であるか否か)を判断する(ステップS218)。そして、冷水入口温度が冷却可能温度に達していたら、ヒートポンプ式冷凍機110は、ステップS204において低下させた冷水出口温度設定値を、低下させる前の温度すなわち初期値に戻す(ステップS220)。
On the other hand, when the
冷水入口温度が冷却可能温度に達していない場合(ステップS218のNO)、ヒートポンプ式冷凍機110は、ステップS204(図2(a)参照)において低下させた冷水出口温度設定値を維持して動作する(ステップS216)。すなわちヒートポンプ式冷凍機110は、減段信号を受信した場合であっても、冷水入口温度が、ヒートポンプ式冷凍機110だけで冷水出口温度設定値まで冷却可能な温度に下がるまでは、ステップS204において下げた冷水出口温度設定値を維持する。
When the chilled water inlet temperature has not reached the coolable temperature (NO in step S218), the
具体例を挙げて説明する。各冷凍機の冷凍能力を100RTであるとし、通常の冷水往温度が7℃であるとし、冷水還温度は5℃差の12℃までを許容するものとする。負荷が100RTを超えると中央監視装置130から増段信号が送信される。するとヒートポンプ式冷凍機110は冷水出口温度設定値を5℃まで低下させ、自身の熱量分担を高くする。増段させた状態で負荷が100RT以下に下がったら、中央監視装置130から減段信号が送信される。ヒートポンプ式冷凍機110は、すべての吸収式冷凍機120a、120bが動作を停止していなければ、冷水出口温度設定値を5℃に維持する。また、すべての吸収式冷凍機120a・120bが動作を停止していれば、ヒートポンプ式冷凍機110のみで負荷を賄えることになるので、冷水出口温度設定値を初期値の7℃に戻す。
A specific example will be described. It is assumed that the freezing capacity of each refrigerator is 100 RT, the normal cold water flow temperature is 7 ° C., and the cold water return temperature is allowed up to 12 ° C. with a difference of 5 ° C. When the load exceeds 100 RT, a step-up signal is transmitted from the
上記構成によれば、減段信号を受信した場合であっても、ステップS204において冷水出口温度設定値を低下させたことにより増加させたヒートポンプ式冷凍機110の製造熱量が維持される。したがって、減段信号を受信した際において、冷水入口温度が冷却可能温度まで低下していなかった場合、低下させた出口設定温度を維持することで、吸収式冷凍機120a・120bの再稼働を抑制することができ、ヒートポンプ式冷凍機110の有効活用、ひいては更なるシステム全体のCOPの向上を図ることができる。
According to the above configuration, even when the step-down signal is received, the amount of heat produced by the
また本実施形態では、ヒートポンプ式冷凍機110の出口設置温度を低下させる場合を例示したが、冷水出口温度設定値は上昇させることも可能である。例えば、ヒートポンプ式冷凍機110のみが動作している状態において冷水還温度が所定の値を下回っている場合に、かかるヒートポンプ式冷凍機110の出口設置温度を上昇させてもよい。これにより、ベース熱源であるヒートポンプ式冷凍機110、ひいては熱源システム100全体のCOPを更に向上させることが可能である。
Moreover, although the case where the exit installation temperature of the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は、ヒートポンプ式冷凍機および吸収式冷凍機を含む熱源システムに利用可能である。 The present invention can be used for a heat source system including a heat pump refrigerator and an absorption refrigerator.
100…熱源システム、102a…冷水往経路、102b…冷水還経路、104a…第1センサ、104b…第2センサ、110…ヒートポンプ式冷凍機、120a…吸収式冷凍機、120b…吸収式冷凍機、130…中央監視装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
1台または複数の吸収式冷凍機と、
負荷に応じて前記ヒートポンプ式冷凍機および前記吸収式冷凍機を台数制御する中央監視装置と、
を含み、
前記中央監視装置は、前記ヒートポンプ式冷凍機を最初に起動し、ベース熱源として稼働させ、前記負荷が増大したら、前記吸収式冷凍機に増段信号を送信し、該吸収式冷凍機を起動させるとともに該ヒートポンプ式冷凍機にも増段信号を送信し、
前記ヒートポンプ式冷凍機は、前記中央監視装置から増段信号を受信した場合には冷水出口温度設定値を下げることを特徴とする熱源システム。 One or more heat pump refrigerators;
One or more absorption refrigerators;
A central monitoring device for controlling the number of the heat pump refrigerator and the absorption refrigerator according to the load,
Including
The central monitoring device first activates the heat pump refrigerator and operates as a base heat source. When the load increases, the central monitoring device transmits a step-up signal to the absorption refrigerator and starts the absorption refrigerator. A step-up signal is also transmitted to the heat pump refrigerator,
When the heat pump refrigerator receives a step-up signal from the central monitoring device, the heat source system lowers the chilled water outlet temperature set value.
前記ヒートポンプ式冷凍機は、前記減段信号を受信した場合であっても、前記吸収式冷凍機が稼働している間は、前記下げた冷水出口温度設定値を維持することを特徴とする請求項1に記載の熱源システム。 When the load decreases, the central monitoring device transmits a step-down signal to the heat pump refrigerator and the absorption refrigerator,
The heat pump chiller maintains the lowered chilled water outlet temperature set value while the absorption chiller is operating even when the heat reduction chiller is received. Item 2. The heat source system according to Item 1.
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