JP2019158302A - Heat source system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱源システムに関するものである。 The present invention relates to a heat source system.
熱源システムでは、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とが接続された冷凍サイクルを有しており、凝縮器では、例えば、冷凍サイクルに充填された冷媒と、冷却塔等から供給された冷却水（冷却媒体）との間において熱交換が行われている。 The heat source system has a refrigeration cycle in which a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator are connected. In the condenser, for example, a refrigerant filled in the refrigeration cycle, a cooling tower, and the like are used. Heat exchange is performed with the supplied cooling water (cooling medium).
しかしながら、熱源システムにおいて、冷凍能力に対して十分な排熱ができなかった場合には、凝縮器の内部において圧力が上昇し、強制停止（故障停止）させる場合があった。特に、外気湿球温度が設計点よりも高い場合や、冷却水を供給する冷却塔が劣化している場合（冷却塔が能力不足の場合）には、凝縮器に供給される冷却水の温度が十分に低い状態となっておらず、凝縮器の圧力が上昇する傾向にある。 However, in the heat source system, when the exhaust heat sufficient for the refrigeration capacity cannot be obtained, the pressure rises inside the condenser and may be forcibly stopped (failed stop). In particular, when the outside wet bulb temperature is higher than the design point or when the cooling tower supplying the cooling water is deteriorated (when the cooling tower has insufficient capacity), the temperature of the cooling water supplied to the condenser Is not sufficiently low, and the pressure of the condenser tends to increase.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、凝縮器の強制停止を防止することができる熱源システムを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the heat source system which can prevent the forced stop of a condenser.
本発明の第１態様は、冷却媒体を用いて冷凍サイクル内の冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器へ流入する前記冷却媒体が流通する第１配管と、前記第１配管を流通する前記冷却媒体が供給可能とされ、未利用熱を用いて前記冷却媒体を冷却する熱交換器と、前記第１配管における第１接続点と前記熱交換器の入口側とを接続し、前記第１配管を流通する前記冷却媒体を前記熱交換器へ供給する第２配管と、前記熱交換器の出口側と前記第１配管における前記第１接続点より下流側に設けられた第２接続点とを接続し、前記熱交換器によって冷却された前記冷却媒体を前記第１配管へ戻す第３配管と、前記第１配管における前記第１接続点と前記第２接続点との間、前記第２配管、及び前記第３配管の少なくともいずれか一つに設けられた流路切替弁と、前記流路切替弁の開閉状態を制御する制御装置と、を備える熱源システムである。 The first aspect of the present invention includes a condenser that condenses the refrigerant in the refrigeration cycle using a cooling medium, a first pipe through which the cooling medium flowing into the condenser flows, and the first pipe that flows through the first pipe. A cooling medium can be supplied, a heat exchanger that cools the cooling medium using unused heat, a first connection point in the first pipe, and an inlet side of the heat exchanger are connected, and the first A second pipe for supplying the cooling medium flowing through the pipe to the heat exchanger; an outlet side of the heat exchanger; and a second connection point provided downstream of the first connection point in the first pipe. Between the first connection point and the second connection point in the first pipe, the third pipe returning the cooling medium cooled by the heat exchanger to the first pipe, and the second connection point. A flow provided in at least one of the pipe and the third pipe A switching valve, a heat source system and a control device for controlling the opening and closing state of the flow switching valve.
上記のような構成によれば、未利用熱を用いて冷凍サイクルの凝縮器に流入する冷却媒体の温度を効果的に下げることができるため、熱源システム全体の消費電力を低減することが可能となる。また、凝縮器に流入する冷却媒体の温度を効果的に下げることができるため、外気湿球温度が設計点より高い状態等の条件下であっても、凝縮器内の圧力上昇を抑制して、強制停止（故障停止）を防止することができる。なお、未利用熱とは、下水、河川水、地下水、井戸水、海水、又は湖水等である。 According to the configuration as described above, the temperature of the cooling medium flowing into the condenser of the refrigeration cycle can be effectively lowered using unused heat, so that the power consumption of the entire heat source system can be reduced. Become. In addition, since the temperature of the cooling medium flowing into the condenser can be effectively lowered, the pressure rise in the condenser is suppressed even under conditions such as the outside wet bulb temperature being higher than the design point. Forcible stop (failure stop) can be prevented. The unused heat is sewage, river water, ground water, well water, sea water, lake water, or the like.
上記熱源システムにおいて、前記第１配管に接続され、前記凝縮器において温められた前記冷却媒体を冷却して前記第１配管に供給する冷却塔を備えることとしてもよい。 The heat source system may include a cooling tower that is connected to the first pipe and cools the cooling medium warmed in the condenser and supplies the cooling medium to the first pipe.
上記のような構成によれば、冷却塔で生成した冷却媒体を未利用熱によってさらに冷却するため、冷却塔の消費電力を低減することができる。また、未利用熱によってさらに冷却するため、冷却塔から供給される冷却媒体水量を抑制することができる。 According to the above configuration, since the cooling medium generated in the cooling tower is further cooled by unused heat, the power consumption of the cooling tower can be reduced. Moreover, since it cools further with unused heat | fever, the cooling medium water amount supplied from a cooling tower can be suppressed.
上記熱源システムにおいて、前記制御装置は、前記冷却媒体の温度が所定の温度閾値以上であった場合に、前記冷却媒体の少なくとも一部を前記熱交換器へ供給するように前記流路切替弁を制御することとしてもよい。 In the heat source system, the control device controls the flow path switching valve to supply at least a part of the cooling medium to the heat exchanger when the temperature of the cooling medium is equal to or higher than a predetermined temperature threshold. It is good also as controlling.
上記のような構成によれば、冷却媒体の温度が所定の温度閾値以上となり、十分低い温度の冷却媒体が凝縮器に供給できない場合に、未利用熱を用いて冷却媒体を冷却することが可能となる。 According to the above configuration, when the temperature of the cooling medium is equal to or higher than the predetermined temperature threshold and the cooling medium having a sufficiently low temperature cannot be supplied to the condenser, the cooling medium can be cooled using unused heat. It becomes.
上記熱源システムにおいて、前記制御装置は、前記熱交換器の下流側における前記冷却媒体の温度が前記熱交換器の上流側における前記冷却媒体の温度以上となった場合に、前記冷却媒体が前記熱交換器へ供給されないように前記流路切替弁を制御することとしてもよい。 In the heat source system, when the temperature of the cooling medium on the downstream side of the heat exchanger becomes equal to or higher than the temperature of the cooling medium on the upstream side of the heat exchanger, the control device causes the cooling medium to move to the heat source. The flow path switching valve may be controlled so as not to be supplied to the exchanger.
上記のような構成によれば、熱交換器の下流側における冷却媒体の温度が熱交換器の上流側における冷却媒体の温度以上となった場合、すなわち、未利用熱を用いても冷却媒体を更に冷却することができない場合には、熱交換器の利用を停止することができる。 According to the above configuration, when the temperature of the cooling medium on the downstream side of the heat exchanger becomes equal to or higher than the temperature of the cooling medium on the upstream side of the heat exchanger, that is, the cooling medium is removed even if unused heat is used. If further cooling is not possible, the use of the heat exchanger can be stopped.
上記熱源システムにおいて、前記制御装置は、前記冷却媒体の温度が前記未利用熱の温度よりも高い場合に、前記冷却媒体の少なくとも一部を前記熱交換器へ供給するように前記流路切替弁を制御することとしてもよい。 In the heat source system, the flow control valve is configured to supply at least a part of the cooling medium to the heat exchanger when the temperature of the cooling medium is higher than the temperature of the unused heat. It is good also as controlling.
上記のような構成によれば、冷却媒体の温度が未利用熱の温度よりも高くなり、未利用熱によって冷却媒体を効果的に冷却できる場合に、未利用熱を用いて冷却媒体を冷却することが可能となる。 According to the above configuration, when the temperature of the cooling medium becomes higher than the temperature of the unused heat and the cooling medium can be effectively cooled by the unused heat, the cooling medium is cooled using the unused heat. It becomes possible.
本発明によれば、凝縮器の強制停止を防止することができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to prevent the condenser from being forcibly stopped.
以下に、本発明に係る熱源システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る熱源システム１の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る熱源システム１は、圧縮機２と、凝縮器３と、膨張弁４と、蒸発器５と、冷却塔６と、熱交換器７と、制御装置８とを主な構成として備えている。熱源システム１では、圧縮機２と、凝縮器３と、膨張弁４と、蒸発器５とが環状に接続されて冷凍サイクルを形成しており、冷凍サイクル内には冷媒が充填されている。なお、本実施形態では、冷媒サイクルが圧縮機２と、凝縮器３と、膨張弁４と、蒸発器５とから構成される場合について説明するが、様々な構成の冷凍サイクルを採用可能である。
Hereinafter, an embodiment of a heat source system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
圧縮機２は、蒸発器５から供給された冷媒を圧縮する。例えば、圧縮機２の冷媒吸込口には吸込ベーンが設けられており、吸込ベーンを制御することによって、蒸発器５から圧縮機２へ流れる冷媒の流量を調整できる。圧縮機２は、蒸発器５によって気相状態となった冷媒を吸込み、圧縮して冷媒を高温高圧状態にし、凝縮器３へ供給している。なお、圧縮機２は、遠心式や軸流式等様々な方式が適用可能である。また、圧縮機２は電動機（不図示）と接続されており、電動機によって駆動されている。なお、複数台の圧縮機２を並列接続して、圧縮機２全体の容量を増加させてもよい。
The
凝縮器３は、圧縮機２によって圧縮された高温高圧の冷媒が供給され、供給された冷媒を凝縮する。具体的には、凝縮器３には、送り配管（第１配管）１１と戻り配管１２が接続されており、送り配管１１には、冷却塔６から冷却水（冷却媒体）が供給される。圧縮機２から供給された高温高圧の冷媒と、冷却水との間で熱交換が行われ、冷媒は放熱することによって凝縮する。
The
膨張弁４は、凝縮器３によって凝縮された冷媒が供給される。そして、膨張弁４を介すことで冷媒を膨張させ、蒸発器５に供給する。
The
蒸発器５は、膨張弁４によって膨張された冷媒が供給され、供給された冷媒を蒸発する。具体的には、蒸発器５には、配管１９が接続されており、配管１９を介して、例えば負荷等から冷水が供給される。膨張弁４を介して供給された冷媒と、冷水との間で熱交換が行われ、冷媒は吸熱することによって蒸発する。
The
冷凍サイクルでは、各機器（圧縮機２、凝縮器３、膨張弁４、蒸発器５）において上記のように冷媒の相状態を変化させ、負荷等において温められた冷水の熱を冷却塔６へ供給する冷却水へ移動させることで、冷水を冷却している。このようにして、負荷へ所定の温度（低温）の冷水を供給している。
In the refrigeration cycle, the refrigerant phase state is changed as described above in each device (the
冷却塔６は、送り配管１１と戻り配管１２を介して凝縮器３と接続されている。冷却塔６には、戻り配管１２より凝縮器３において熱交換（吸熱）が行われた冷却水が供給され、冷却塔６内で冷却水を冷却している。冷却塔６では、例えば、冷却水と、送風機９によって送られた空気（外気）とを直接的に接触させることによって冷却水の一部を蒸発させる。そして、冷却水の一部が蒸発することによる水の潜熱を利用して、他の冷却水を冷却している。冷却された冷却水は、ポンプ１３によって圧送されることによって、送り配管１１を介して凝縮器３へ供給される。冷却塔６の構造は、向流型や直交流型など様々な方式のものを用いることが可能である。また、送り配管１１上には、後述する配管１４（第２配管）に対する接続点Ｐ１（第１接続点）と配管１５（第３配管）に対する接続点Ｐ２（第２接続点）の間に流路切替弁（以下、「弁Ｂ１」という。）が設けられているものとする。
The
熱交換器７は、下水、河川水、地下水、井戸水、海水、又は湖水等の未利用熱を用いて熱交換を行う。熱交換器７の入口側は、配管１４（第２配管）と接続されており、配管１４上に設けられた流路切替弁（弁Ｂ２）を介して送り配管１１を流通する冷却水の少なくとも一部が供給される。また、熱交換器７の出口側は配管１５（第３配管）と接続されており、流路切替弁（弁Ｂ３）を介して、熱交換器７における熱交換後の冷却水を送り配管１１へ戻している。なお、配管１５は、送り配管１１における配管１４の接続点Ｐ１より冷却水流れの下流側の接続点Ｐ２に接続されている。以下の説明では、配管１４上に配置された流路切替弁（弁Ｂ２）と、配管１５上に配置された流路切替弁（弁Ｂ３）は、互いに同様の開閉状態となるため、まとめて弁Ｂ２として表記して説明する。
The
また、熱交換器７には、配管１７を介してポンプ１６より未利用熱が供給される。未利用熱とは、有効に利用されていないエネルギーの総称であり、具体的には、下水、河川水、地下水、井戸水、海水、又は湖水等が有しているエネルギーである。本実施形態では、井戸水が有する未利用熱を有効活用する場合について説明するが、他の未利用熱においても同様に適用可能である。すなわち、本実施形態における熱源システム１では、井戸より井戸水がポンプ１６によって汲み上げられ、熱交換器７に供給される。そして、熱交換器７内では、冷却水と井戸水（未利用熱）との間で熱交換を行うことによって、冷却水を冷却し、配管１５を介して送り配管１１に冷却水を戻している。なお、熱交換器７において温められた井戸水は、配管１８を介して井戸（例えば、井戸水を汲み上げた井戸とは別の井戸）等に排出される。
Further, unused heat is supplied to the
本実施形態においては、送り配管１１上に流路切替弁（弁Ｂ１）が設けられており、配管１４及び配管１５上に流路切替弁（弁Ｂ２）が設けられている場合について説明する。そして、弁Ｂ１が開、弁Ｂ２が閉の状態を、熱交換器７（未利用熱）を用いないため通常運転モードとし、弁Ｂ１が閉、弁Ｂ２が開の状態を、熱交換器７（未利用熱）を用いるため未利用熱使用モードとする。なお、各配管に設けられた流路切替弁によって、熱交換器７を使用する状態と使用しない状態が形成できればよいため、流路切替弁の配置位置及び開閉パターンは適宜変更可能である。例えば、送り配管１１上に弁Ｂ１を用いないこととすることも可能である。また、未利用熱使用モードにおいて、弁Ｂ１を開、弁Ｂ２を開とし、送り配管１１に流れる冷却水の一部を熱交換器７に供給することも可能である。また、送り配管１１上に弁Ｂ１を配置せず、配管１４上の弁Ｂ２のみの制御によって、送り配管１１に流れる冷却水の一部を熱交換器７に供給することも可能である。本実施形態に係る熱源システム１では、流路切替弁が、送り配管１１における接続点Ｐ１と接続点Ｐ２との間、配管１４、配管１５の少なくともいずれか一つに設けられていればよい。
In the present embodiment, a case where a flow path switching valve (valve B1) is provided on the
制御装置８は、冷却水及び未利用熱（井戸水）の温度状態に基づいて、流路切替弁（弁Ｂ１、弁Ｂ２、弁Ｂ３）の開閉状態を制御する。なお、本実施形態では、流路切替弁として開閉弁を用いる場合について説明するが、流路切替弁として調整弁（弁の開度が多段階または無段階に制御可能な弁）を用いることとしてもよい。
The
制御装置８は、例えば、図示しないＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリ、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等を備えている。後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。
The
図２は、制御装置８が備える機能を示した機能ブロック図である。図２に示されるように、制御装置８は、起動停止制御部２１と、判定部２２と、弁制御部２３とを備えている。
FIG. 2 is a functional block diagram showing functions provided in the
起動停止制御部２１は、熱源システム１の起動及び停止を制御している。具体的には、起動停止制御部２１は、例えば熱源システム１の運転者によって起動指令または停止指令が入力された場合に、該指令に基づいて熱源システム１の起動及び停止を制御する。
The start /
判定部２２は、冷却塔６における冷却水出口温度と、井戸水（未利用熱）の入口温度と、凝縮器３における冷却水入口温度とを取得し、各種判定処理を行う。なお、冷却塔６における冷却水出口温度は温度計Ｔ１の計測結果とし、井戸水（未利用熱）の入口温度は温度計Ｔ２の計測結果とし、凝縮器３における冷却水入口温度は温度計Ｔ３の計測結果とする。判定部２２における各判定結果は後述する弁制御部２３へ出力され、各弁の制御が実施される。
The
第１に判定部２２は、井戸水による冷却水の冷却が必要か否か判定するために、冷却塔６における冷却水出口温度が所定の温度閾値以上であるか否かを判定する（第１判定）。なお、所定の温度閾値とは、凝縮器３の強制停止（ハンチング）を防ぐために設けられており、凝縮器３の圧力が強制停止が実施される圧力となった場合において、凝縮器３に供給される冷却水の温度に基づいて設定される。例えば、凝縮器３の圧力が、強制停止が実施される圧力となった場合において、凝縮器３に供給される冷却水の温度に対して、所定の余裕度を減算した温度に設定される。すなわち、冷却塔６における冷却水出口温度が所定の温度閾値以上となる場合とは、冷却塔６における冷却水出口温度が高い状態であり、強制停止が必要となるほど凝縮器３の圧力が上昇してしまう可能性があることを示している。このため、判定部２２は、冷却塔６における冷却水出口温度が所定の温度閾値以上であるか否かを判定し、冷却水を井戸水で更に冷却する必要があるか否かを判定している。なお、温度閾値は、負荷から要求される冷凍能力に対応する冷却水の許容最高温度に基づいて設定することとしてもよい。
First, the
第２に判定部２２は、井戸水の温度が冷却水を冷却可能な状態であるか否かを判定するために、冷却塔６における冷却水出口温度が井戸水の入口温度より高いか否かを判定する（第２判定）。冷却塔６から排出される冷却水をさらに冷却するためには、冷却水と熱交換を行う井戸水は冷却水の温度より低い温度状態となっている必要がある。このため、井戸水の温度が冷却水を冷却可能な状態であるか否かを判定するために、冷却塔６における冷却水出口温度と井戸水の入口温度とを比較している。
Secondly, the
第３に判定部２２は、井戸水によって冷却水を冷却できているか否かを判定するために、熱交換器７の下流側における冷却水の温度が熱交換器７の上流側における冷却水の温度より低い状態であるか否かを判定する（第３判定）。具体的には、判定部２２は、凝縮器３における冷却水入口温度が冷却塔６における冷却水出口温度より低い状態であるか否かを判定する。井戸水によって冷却水を冷却できている場合には、熱交換器７の下流側における冷却水の温度は熱交換器７の上流側における冷却水の温度よりも低い温度となる。このため、判定部２２では、凝縮器３における冷却水入口温度が冷却塔６における冷却水出口温度よりも低い状態となっており、井戸水によって冷却水を冷却できているか否かを判定している。なお、凝縮器３における冷却水入口温度が冷却塔６における冷却水出口温度より低い状態でない場合とは、冷却水の温度と井戸水の温度とが略同一の状態、または冷却水の温度よりも井戸水の温度の方が高い状態であり、井戸水によって冷却水をさらに冷却することができない状態を示している。なお、第３判定は、井戸水によって冷却水を冷却できているか否かを判定しているため、弁制御部２３によって未利用熱使用モード（弁Ｂ１は閉、弁Ｂ２は開）が選択されている場合に実行される。
Thirdly, the
弁制御部２３は、判定部２２における判定結果に基づいて、流路切替弁の制御を行う。具体的には、弁制御部２３は、判定部２２において、冷却塔６における冷却水出口温度が所定の温度閾値以上でないと判定された場合（第１判定の否判定）に、井戸水を用いて冷却水を冷却しなくても、冷却塔６から供給される冷却水の温度状態は十分に低温状態であり、凝縮器３の圧力が上昇することはないと推定して、弁Ｂ１を開とし、弁Ｂ２を閉とする。弁Ｂ１を開とし、弁Ｂ２を閉とすることによって、冷却塔６から排出された冷却水は熱交換器７を通過することなく凝縮器３へ供給される（通常運転モード）。なお、弁制御部２３は、判定部２２において、冷却塔６における冷却水出口温度が所定の温度閾値以上であると判定された場合（第１判定の肯判定）に、弁Ｂ１を閉とし、弁Ｂ２を開とすることとしてもよい。
The
また、弁制御部２３は、判定部２２において、冷却塔６における冷却水出口温度が井戸水の入口温度より高いと判定された場合（第２判定の肯判定）に、井戸水の温度は冷却水を冷却可能な状態であると推定して、弁Ｂ１を閉とし、弁Ｂ２を開とする。弁Ｂ１を閉とし、弁Ｂ２を開とすることによって、冷却塔６から排出された冷却水は熱交換器７を通過して凝縮器３へ供給される（未利用熱使用モード）。
In addition, when the
また、弁制御部２３は、判定部２２において、冷却塔６における冷却水出口温度が井戸水の入口温度より高くないと判定された場合（第２判定の否判定）に、井戸水の温度は冷却水を冷却可能な状態でない推定して、弁Ｂ１を開とし、弁Ｂ２を閉とする。弁Ｂ１を開とし、弁Ｂ２を閉とすることによって、冷却塔６から排出された冷却水は熱交換器７を通過することなく凝縮器３へ供給される（通常運転モード）。
In addition, when the
また、弁制御部２３は、判定部２２において、凝縮器３における冷却水入口温度が冷却塔６における冷却水出口温度より低い状態ではないと判定された場合（第３判定の否判定）は、井戸水を用いて冷却水を冷却できていないと推定して、弁Ｂ１を開とし、弁Ｂ２を閉とする。弁Ｂ１を開とし、弁Ｂ２を閉とすることによって、冷却塔６から排出された冷却水は熱交換器７を通過することなく凝縮器３へ供給される（通常運転モード（未利用熱使用モードの終了））。
Further, the
また、弁制御部２３は、判定部２２において、凝縮器３における冷却水入口温度が冷却塔６における冷却水出口温度より低い状態であると判定された場合（第３判定の肯判定）は、井戸水を用いて冷却水を冷却できていると推定して、弁Ｂ１を閉及び弁Ｂ２を開の状態を維持する。すなわち、未利用熱使用モードが維持される。
In addition, when the
制御装置８では、上記のように冷却水の温度状態及び井戸水の温度状態に基づいて弁Ｂ１、Ｂ２が制御され、通常運転モードまたは未利用熱使用モードが適切に選択される。特に、判定部２２による第１判定にて、冷却塔６から供給される冷却水が高い温度状態となっている場合に、井戸水を用いて冷却水を効果的に冷却することができるため、凝縮器３の圧力上昇を抑制して、強制停止を回避することが可能となる。
In the
次に、上述の制御装置８による弁制御処理について図３を参照して説明する。
図３に示すフローは、例えば熱源システム１の運転者によって、熱源システム１の起動指令が入力された場合に実行される。
Next, the valve control process by the
The flow shown in FIG. 3 is executed when, for example, an activation command for the
まず、入力された起動指令に基づいて、熱源システム１を起動する（Ｓ１０１）。なお、熱源システム１を起動するとは、熱源システム１の運転状態が定常状態に達することを意味する。すなわち、Ｓ１０１では、熱源システム１が起動を開始して、定常状態に達するまでの処理が行われる。
First, the
次に、冷却塔６における冷却水出口温度Ｔ１が所定の温度閾値Ｔａ以上であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。すなわち、Ｓ１０２は、上述の第１判定である。
Next, it is determined whether or not the cooling water outlet temperature T1 in the
冷却塔６における冷却水出口温度Ｔ１が所定の温度閾値Ｔａ以上でない場合（Ｓ１０２のＮＯ判定）には、冷却塔６から供給される冷却水の温度状態は十分に低温状態であり、凝縮器３の圧力が上昇することはないと推定して、弁Ｂ１を開、弁Ｂ２を閉とする（Ｓ１０３）。すなわち、Ｓ１０３において、通常運転モードが選択される。
When the cooling water outlet temperature T1 in the
冷却塔６における冷却水出口温度Ｔ１が所定の温度閾値Ｔａ以上である場合（Ｓ１０２のＹＥＳ判定）には、冷却塔６から供給される冷却水が高温状態となっており、凝縮器３の圧力が上昇する可能性がある推定して、未利用熱使用モードに移行できる状態か否かが判定される。具体的には、未利用熱使用モードの終了後、所定時間が経過したか否かが判定される（Ｓ１０４）。なお、Ｓ１０４は、未利用熱使用モードの終了直後に再度未利用熱使用モードが選択されないようにする保護処理であり、不要とすることも可能である。
When the cooling water outlet temperature T1 in the
所定時間が経過していないと判定された場合（Ｓ１０４のＮＯ判定）には、Ｓ１０３へ移行して、弁Ｂ１を開、弁Ｂ２を閉とする（Ｓ１０３）。 If it is determined that the predetermined time has not elapsed (NO determination in S104), the process proceeds to S103, where the valve B1 is opened and the valve B2 is closed (S103).
所定時間が経過したと判定された場合（Ｓ１０４のＹＥＳ判定）には、冷却塔６における冷却水出口温度Ｔ１が井戸水の入口温度Ｔ２より高いか否かを判定する（Ｓ１０５）。すなわち、Ｓ１０５は、上述の第２判定である。
When it is determined that the predetermined time has elapsed (YES determination in S104), it is determined whether or not the cooling water outlet temperature T1 in the
冷却塔６における冷却水出口温度Ｔ１が井戸水の入口温度Ｔ２より高いと判定された場合（Ｓ１０５のＹＥＳ判定）には、弁Ｂ１を閉、弁Ｂ２を開とする（Ｓ１０６）。すなわち、Ｓ１０６において、未利用熱使用モードが選択される。
When it is determined that the cooling water outlet temperature T1 in the
未利用熱使用モードが選択されると、凝縮器３における冷却水入口温度Ｔ３が冷却塔６における冷却水出口温度Ｔ１より低いか否かを判定する（Ｓ１０７）。すなわち、Ｓ１０７は、上述の第３判定である。凝縮器３における冷却水入口温度Ｔ３が冷却塔６における冷却水出口温度Ｔ１より低いと判定された場合（Ｓ１０７のＹＥＳ判定）には、Ｓ１０５へ戻り、上記の処理を繰り返し実行する。
When the unused heat use mode is selected, it is determined whether or not the cooling water inlet temperature T3 in the
凝縮器３における冷却水入口温度Ｔ３が冷却塔６における冷却水出口温度Ｔ１より低くないと判定された場合（Ｓ１０７のＮＯ判定）には、井戸水を用いて冷却水を冷却できていないと推定して、弁Ｂ１を開、弁Ｂ２を閉とする（Ｓ１０８）。すなわち、Ｓ１０８では、未利用熱使用モードを終了して、通常運転モードに移行する。
When it is determined that the cooling water inlet temperature T3 in the
次に、熱源システム１の停止指令が入力されたか否かを判定する（Ｓ１０９）。熱源システム１の停止指令が入力されていないと判定された場合（Ｓ１０９のＮＯ判定）には、Ｓ１０２へ戻り、上記の処理を繰り返し実行する。
Next, it is determined whether or not a stop command for the
熱源システム１の停止指令が入力されたと判定された場合（Ｓ１０９のＹＥＳ判定）には、熱源システム１を停止する（Ｓ１１０）。
When it is determined that the stop command for the
また、冷却塔６における冷却水出口温度が井戸水の入口温度より高くないと判定された場合（Ｓ１０５のＮＯ判定）には、井戸水の温度が冷却水を冷却可能な状態でないと推定して、Ｓ１０３へ移行する。なお、Ｓ１０３において、通常運転モードが選択された後は、Ｓ１０９の判定処理へ移行する。
Further, when it is determined that the cooling water outlet temperature in the
本実施形態における制御装置８は、図３に示すフローのように弁制御処理を実行することによって、冷却水の温度が上昇した場合に未利用熱使用モードを選択して冷却水を井戸水によって更に冷却することができるため、凝縮器３における圧力の異常上昇を抑制することができる。
The
次に、上述の熱源システム１の動作状態について図４及び５を参照して説明する。
図４は、参考例（未利用熱を用いない場合）における熱源システム１’の動作状態（冷却水の温度状態等）の一例を示している。また、図５は、本実施形態における熱源システム１であり、未利用熱を用いた場合における熱源システム１の動作状態（冷却水の温度状態等）の一例を示している。なお、どちらも、負荷に７℃の冷水を供給し、負荷からは１２℃の冷水が戻ってくるものとする。また、一般的に、圧縮機２の消費電力は熱源システム１全体の消費電力の大部分を占めるため（例えば、圧縮機２の消費電力＞＞ポンプの消費電力）、圧縮機２の消費電力を熱源システム１全体の消費電力として近似している。
Next, the operation state of the
FIG. 4 shows an example of the operation state (cooling water temperature state, etc.) of the
まず、図４を用いて、参考例（未利用熱を用いない場合）における熱源システム１’の動作状態（冷却水の温度状態等）を説明する。なお、図４では、圧縮機２’と、凝縮器３’と、膨張弁４’と、蒸発器５’が接続されている。参考例の熱源システム１’では、負荷に７℃の冷水を供給するために、冷却塔６’から３２℃の冷却水を凝縮器３’へ供給している。そして、凝縮器３’へ供給された冷却水は、凝縮器３’における熱交換により５℃上昇して３７℃となり、冷却塔６’へ戻される。冷却塔６’では、３７℃の冷却水を冷却（−５℃）し、３２℃の冷却水を生成している。このような運転状態における熱源システム１’の消費電力は、おおよそ３４６ｋＷとなる。
First, the operation state (temperature state of the cooling water, etc.) of the
次に、図５を用いて、本実施形態における熱源システム１（未利用熱を用いた場合）における動作状態（冷却水の温度状態等）を説明する。なお、熱源システム１は、弁Ｂ１が閉、弁Ｂ２が開であるものとする（未利用熱使用モード）。本実施形態の熱源システム１では、負荷に７℃の冷水を供給するために、冷却塔６から３２℃の冷却水を排出し、３２℃の冷却水を熱交換器７に供給している。そして、熱交換器７では、１５℃の井戸水を用いて冷却水を２８℃まで冷却し、凝縮器３へ供給している。なお、熱交換器７において熱交換が行われた井戸水は２４℃まで上昇して井戸へ戻される。凝縮器３へ供給された冷却水は、凝縮器３における熱交換により５℃上昇して３３℃となり、冷却塔６へ戻される。冷却塔６では、３３℃の冷却水を冷却（−１℃）し、３２℃の冷却水を生成している。このような運転状態における熱源システム１の消費電力は、おおよそ３０１ｋＷとなる。
Next, the operation state (cooling water temperature state and the like) in the heat source system 1 (when unused heat is used) in the present embodiment will be described with reference to FIG. In the
図４に記載の参考例の熱源システム１’と、図５に記載の本実施形態の熱源システム１とを比較すると、井戸水（未利用熱）を用いている本実施形態の熱源システム１の方が消費電力を抑制することが可能となる。すなわち、負荷に供給する冷水の温度が一定の場合には、凝縮器３に供給される冷却水の温度が低い方が、圧縮機２における圧縮能力（例えば、圧縮比）を抑えることができるため、圧縮機２で消費される電力を効果的に低減することができる。また、図５に記載の本実施形態の熱源システム１の方が、冷却塔６へ戻される冷却水の温度が低いため、冷却塔６の消費電力（例えば、冷却塔６の送風機動力、補給水量等）を低減することができる。
When comparing the
以上説明したように、本実施形態に係る熱源システム１によれば、未利用熱を用いて冷凍サイクルの凝縮器３に流入する冷却媒体の温度を効果的に下げることができるため、熱源システム１全体の消費電力を低減することが可能となる。また、凝縮器３に流入する冷却媒体の温度を効果的に下げることができるため、外気湿球温度が設計点より高い状態等の条件下であっても、凝縮器３内の圧力上昇を抑制して、強制停止（故障停止）を防止することができる。
As described above, according to the
また、冷却塔６で生成した冷却媒体を未利用熱によってさらに冷却するため、冷却塔６の消費電力を低減することができる。また、未利用熱によってさらに冷却するため、冷却塔６から供給される冷却媒体水量を抑制することができる。
Further, since the cooling medium generated in the
また、冷却媒体の温度が所定の温度閾値以上となり、十分低い温度の冷却媒体が凝縮器３に供給できない場合に、未利用熱を用いて冷却媒体を冷却することが可能となる。
In addition, when the temperature of the cooling medium is equal to or higher than a predetermined temperature threshold and a cooling medium having a sufficiently low temperature cannot be supplied to the
また、熱交換器７の下流側における冷却媒体の温度が熱交換器７の上流側における冷却媒体の温度以上となった場合、すなわち、未利用熱を用いても冷却媒体を更に冷却することができない場合には、熱交換器７の利用を停止することができる。
Further, when the temperature of the cooling medium on the downstream side of the
また、冷却媒体の温度が未利用熱の温度よりも高くなり、未利用熱によって冷却媒体を効果的に冷却できる場合に、未利用熱を用いて冷却媒体を冷却することが可能となる。 Further, when the temperature of the cooling medium is higher than the temperature of the unused heat and the cooling medium can be effectively cooled by the unused heat, the cooling medium can be cooled using the unused heat.
本発明は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
１ ：熱源システム
２ ：圧縮機
３ ：凝縮器
４ ：膨張弁
５ ：蒸発器
６ ：冷却塔
７ ：熱交換器
８ ：制御装置
９ ：送風機
１１ ：送り配管（第１配管）
１２ ：戻り配管
１３、１６ ：ポンプ
１４ ：配管（第２配管）
１５ ：配管（第３配管）
１７、１８、１９：配管
２１ ：起動停止制御部
２２ ：判定部
２３ ：弁制御部
1: Heat source system 2: Compressor 3: Condenser 4: Expansion valve 5: Evaporator 6: Cooling tower 7: Heat exchanger 8: Control device 9: Blower 11: Feeding pipe (first pipe)
12: Return piping 13, 16: Pump 14: Piping (second piping)
15: Piping (third piping)
17, 18, 19: piping 21: start / stop control unit 22: determination unit 23: valve control unit
Claims (5)
前記凝縮器へ流入する前記冷却媒体が流通する第１配管と、
前記第１配管を流通する前記冷却媒体が供給可能とされ、未利用熱を用いて前記冷却媒体を冷却する熱交換器と、
前記第１配管における第１接続点と前記熱交換器の入口側とを接続し、前記第１配管を流通する前記冷却媒体を前記熱交換器へ供給する第２配管と、
前記熱交換器の出口側と前記第１配管における前記第１接続点より下流側に設けられた第２接続点とを接続し、前記熱交換器によって冷却された前記冷却媒体を前記第１配管へ戻す第３配管と、
前記第１配管における前記第１接続点と前記第２接続点との間、前記第２配管、及び前記第３配管の少なくともいずれか一つに設けられた流路切替弁と、
前記流路切替弁の開閉状態を制御する制御装置と、
を備える熱源システム。 A condenser that condenses the refrigerant in the refrigeration cycle using a cooling medium;
A first pipe through which the cooling medium flowing into the condenser flows;
A heat exchanger capable of supplying the cooling medium flowing through the first pipe and cooling the cooling medium using unused heat;
A second pipe for connecting the first connection point in the first pipe and the inlet side of the heat exchanger and supplying the cooling medium flowing through the first pipe to the heat exchanger;
An outlet side of the heat exchanger is connected to a second connection point provided downstream of the first connection point in the first pipe, and the cooling medium cooled by the heat exchanger is connected to the first pipe. A third pipe to return to
A flow path switching valve provided in at least one of the second pipe and the third pipe between the first connection point and the second connection point in the first pipe,
A control device for controlling the open / closed state of the flow path switching valve;
A heat source system comprising:
The control device controls the flow path switching valve to supply at least a part of the cooling medium to the heat exchanger when a temperature of the cooling medium is higher than a temperature of the unused heat. The heat source system according to any one of 1 to 4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2018049236A JP2019158302A (en) | 2018-03-16 | 2018-03-16 | Heat source system |
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| JP2019158302A true JP2019158302A (en) | 2019-09-19 |
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ID=67993410
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| JP (1) | JP2019158302A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102083888B1 (en) * | 2018-11-29 | 2020-03-04 | 성보 피앤티 주식회사 | Shockless relief valve |
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2018
- 2018-03-16 JP JP2018049236A patent/JP2019158302A/en active Pending
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