JP5140341B2 - 熱源制御装置および熱源制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、冷凍機や加熱機などの熱源の運転を制御する熱源制御装置および熱源制御方法に関するものである。

従来より、テナントビルなどにおいては、複数の熱源とこれら熱源のそれぞれに補機として設けられたポンプとを主要構成要素とする熱源システムを設け、ポンプより圧送した熱媒体を熱源により冷却あるいは加熱し、往ヘッダにおいて混合し、往水管路を介して空調機やファンコイルユニットなどの外部機器に供給するようにしている。負荷機器において熱交換された熱媒体は、還水管路を介して還ヘッダに戻され、再びポンプによって圧送され、以上の経路を循環する。例えば、熱源を冷凍機とした場合、熱媒体は冷水とされ、上述した経路を循環する。熱源を加熱機とした場合、熱媒体は温水とされ、上述した経路を循環する（例えば、特許文献１参照）。

この熱源システムには熱源の運転を制御する熱源制御装置が設けられる。熱源制御装置は、還ヘッダに戻される熱媒体の流量（負荷流量）Ｆを計測し、この計測した負荷流量Ｆに応じて熱源の運転（起動／停止）を制御する。或いは、往ヘッダから送られる熱媒体の温度（往水温度）ＴＳ，還ヘッダに戻される熱媒体の温度（還水温度）ＴＲおよび還ヘッダに戻される熱媒体の流量（負荷流量）Ｆとから、Ｆ×（ＴＲ−ＴＳ）×比熱＝Ｑとして負荷熱量Ｑを求め、この求めた負荷熱量Ｑに応じて熱源の運転（起動／停止）を制御する。

例えば、予め定められている運転順序テーブルに従い、負荷熱量Ｑが所定値Ｑ１に達するまでは指定順位１番の熱源を運転し、負荷熱量Ｑが所定値Ｑ１を超えれば、指定順位１番の熱源に加えて指定順位２番の熱源の運転を開始する。その後、負荷熱量Ｑが所定値Ｑ１’（Ｑ１’＜Ｑ１）以下となると、指定順位２番の熱源機の運転を停止する。なお、熱源の運転が開始されれば、その熱源の補機であるポンプの運転も開始される。熱源の運転が停止されれば、その熱源の補機であるポンプの運転も停止される。

通常、テナントビルなどでは、電力消費について、電力会社との間で電力デマンド契約が交わされており、この電力デマンド契約に従って、目標電力量を超えないように、消費電力量を抑制する必要がある。そこで、１日のうちで電力消費が一番多くなる時間帯をピークカット時間帯（例えば、１３：００〜１６：００）として定め、このピークカット時間帯に入ると、熱源の中でも電力消費の大きい熱源（例えば、ターボ冷凍機）の運転を停止し、その替わりに電力消費の少ない熱源（例えば、吸収式冷凍機）を起動する、というような熱源の入れ替えを行うようにしている（例えば、特許文献２参照）。なお、ターボ冷凍機は電気をエネルギー源とし、吸収式冷凍機はガスをエネルギー源とするため、能力が同じであっても、吸収式冷凍機の方がターボ冷凍機よりも電力消費が少ない。

特開２０００−１８６７４号公報 特開２００１−５０５７０号公報

しかしながら、従来の熱源制御装置では、ピークカット時間帯の開始時刻で一挙に熱源の入れ替えを行うようにしているので、入れ替えられる熱源の台数が多いほど、室内環境を悪化させてしまうという問題があった。

例えば、熱源をターボ冷凍機と吸収式冷凍機の２種類とし、ピークカット時間帯に入る直前の状態として、ターボ冷凍機が２台運転されていたとする。なお、ターボ冷凍機と吸収式冷凍機の能力は等しく、ターボ冷凍機の立ち上がり時間は１０分、吸収式冷凍機の立ち上がり時間は２５分であるとする。この場合、ピークカット時間帯の開始時刻において（図１２（ａ）に示すｔｓ点）、運転中のターボ冷凍機２台が同時に停止され、停止中の吸収式冷凍機２台が同時に起動される。ここで、吸収式冷凍機は立ち上がり時間として２５分を必要とし、吸収式冷凍機２台が立ち上がるまでの間、図１２（ｂ）に示すように外部機器への送水温度（冷水の温度）が上昇してしまう。この送水温度の上昇量Δｔは、入れ替えられる熱源の台数が多いほど大きくなり、これにより室内環境が著しく悪化してしまう。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、室内環境の著しい悪化を招くことなく、ピークカット時間帯における熱源の入れ替えを行うことが可能な熱源制御装置および熱源制御方法を提供することにある。

このような目的を達成するために、第１発明（請求項１に係る発明）は、エネルギーの消費を抑制するピークカット時間帯において、第１種類の熱源の一部又は全部の運転を禁止すると共に、その運転を禁止した第１種類の熱源に替えてこの第１種類の熱源よりもエネルギー消費が少ない第２種類の熱源を運転する熱源制御装置において、ピークカット時間帯に入る前に、運転中の第１種類の熱源のうちピークカット時間帯において運転が禁止される複数の第１種類の熱源の時間をずらして順次停止すると共に、その停止した第１種類の熱源に替えて停止中の第２種類の熱源を起動する熱源入替手段を設け、この熱源入替手段は、ピークカット時間帯において運転が禁止される第１種類の熱源の台数として定められた運転禁止台数に応じてその時間幅が定められる入替準備時間帯をピークカット時間帯の直前に設定する手段と、入替準備時間帯の開始時刻において運転禁止台数以下の全ての停止中の第１種類の熱源を起動禁止熱源としてその起動を禁止する手段と、入替準備時間帯の開始時刻から起動禁止熱源の台数に応じた所定の待ち時間の経過後、運転禁止台数から起動禁止熱源の台数を差し引いた台数の運転中の第１種類の熱源の時間をずらして順次停止すると共に、その停止した第１種類の熱源に替えて停止中の第２種類の熱源を起動する手段とを有するものとし、運転中の複数の第１種類の熱源を順次停止する際の時間のずらし幅を、第２種類の熱源の立ち上がり時間と等しい時間幅としたものである。

例えば、本発明において、第１種類の熱源をターボ冷凍機、第２種類の熱源を吸収式冷凍機とし、ターボ冷凍機と吸収式冷凍機の能力が等しく、ピークカット時間帯におけるターボ冷凍機の運転禁止台数を２台とした場合、ピークカット時間帯に入る前に、運転禁止台数以下の全ての停止中のターボ冷凍機が起動禁止熱源としてその起動が禁止されたうえ、運転中の１台目のターボ冷凍機が停止され、これに替えて停止中の１台目の吸収式冷凍機が起動される。そして、１台目の吸収式冷凍機の立ち上がり時間と等しい時間幅の時間をずらして、運転中の２台目のターボ冷凍機が停止され、これに替えて停止中の２台目の吸収式冷凍機が起動される。この場合、ピークカット時間帯に入る前に、ターボ冷凍機と吸収式冷凍機との入れ替えが１台ずつ時間をずらして行われるので、送水温度（冷水の温度）の上昇量が小さくなり、室内環境の著しい悪化を招くことがなくなる。また、ピークカット時間帯の直前でターボ冷凍機が無駄に起動／停止されるということがなくなる。

また、第２発明（請求項２に係る発明）は、この第１発明の構成において、入替準備時間帯の時間幅を、第２種類の熱源の立ち上がり時間に運転禁止台数を乗じた時間と等しい時間幅としたものである。

本発明は、熱源制御装置としてではなく、熱源制御方法としても実現することが可能である。請求項３に係る発明（第３発明）は、第１発明の熱源制御装置を熱源制御方法として実現したものであり、請求項４に係る発明（第４発明）は、第２発明の熱源制御装置を熱源制御方法として実現したものである。

本発明によれば、ピークカット時間帯に入る前に、運転禁止台数以下の全ての停止中の第１種類の熱源を起動禁止熱源としてその起動を禁止するものとしたうえ、運転中の第１種類の熱源のうちピークカット時間帯において運転が禁止される複数の第１種類の熱源の時間を第２種類の熱源の立ち上がり時間と等しい時間幅だけずらして順次停止すると共に、その停止した第１種類の熱源に替えて停止中の第２種類の熱源を起動するようにしたので、例えば、第１種類の熱源をターボ冷凍機、第２種類の熱源を吸収式冷凍機とし、ターボ冷凍機と吸収式冷凍機の能力が等しいものとした場合、ピークカット時間帯に入る前に、ターボ冷凍機と吸収式冷凍機との入れ替えが１台ずつ吸収式冷凍機の立ち上がり時間と等しい時間幅だけ時間をずらして行われるものとなり、送水温度（冷水の温度）の上昇量を小さくし、室内環境の著しい悪化を招かないようにすることが可能となる。また、ピークカット時間帯に入る前に、運転禁止台数以下の全ての停止中のターボ冷凍機の起動が禁止されるものとなり、ピークカット時間帯の直前でターボ冷凍機が無駄に起動／停止されるということがなくなる。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明に係る熱源制御装置を用いた熱源システムの一実施の形態の要部を示す計装図である。

図１において、１−１，１−２はターボ冷凍機（第１種類の熱源）、２−１，２−２，２−３は吸収式冷凍機（第２種類の熱源）、Ｐ１，Ｐ２はターボ冷凍機１−１，１−２が生成する冷水の循環通路に補機として各個に設けられたポンプ、Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５は吸収式冷凍機２−１，２−２，２−３が生成する冷水の循環通路に補機として各個に設けられたポンプ、３はターボ冷凍機１−１，１−２および吸収式冷凍機２−１，２−２，２−３からの冷水を混合する往ヘッダ、４は往水管路、５は往ヘッダ３から往水管路４を介して送られてくる冷水の供給を受ける空調機やファンコイルなどの外部機器、６は外部機器５への冷水の流入量を調節する流量調節弁、７は還水管路である。

８は外部機器５において熱交換され還水管路７を介して送られてくる冷水が戻される還ヘッダ、９は往ヘッダ３と還ヘッダ８とを連通させるバイパス管路、１０は往ヘッダ３から外部機器５への冷水の温度を送水温度ＴＳとして計測する送水温度センサ、１１は還ヘッダ８に戻される冷水の温度を還水温度ＴＲとして計測する還水温度センサ、１２は還ヘッダ８に戻される冷水の流量（負荷流量）Ｆを計測する流量計、１３は本発明に係る熱源制御装置である。

この熱源システムにおいて、ポンプＰ１〜Ｐ５により圧送された送水は、ターボ冷凍機１−１，１−２および吸収式冷凍機２−１，２−２，２−３により冷水とされ、往ヘッダ３において混合され、往水管路４を介して外部機器５へ供給される。そして、外部機器５において熱交換され、還水管路７を介して還ヘッダ８に戻され、再びポンプＰ１〜Ｐ５によって圧送され、以上の経路を循環する。

熱源制御装置１３は、流量計１２からの負荷流量Ｆに応じて、ターボ冷凍機１−１，１−２および吸収式冷凍機２−１，２−２，２−３の運転（起動／停止）を制御する。或いは、送水温度センサ１０からの送水温度ＴＳと、還水温度センサ１１からの還水温度ＴＲとから、Ｆ×（ＴＲ−ＴＳ）×比熱＝Ｑとして負荷熱量Ｑを求め、この求めた負荷熱量Ｑに応じてターボ冷凍機１−１，１−２および吸収式冷凍機２−１，２−２，２−３の運転（起動／停止）を制御する。

なお、ターボ冷凍機１−１，１−２が起動／停止されれば、これに連動してポンプＰ１，Ｐ２も起動／停止される。また、吸収式冷凍機２−１，２−２，２−３が起動／停止されれば、これに連動してポンプＰ３，Ｐ４，Ｐ５も起動／停止される。

本実施の形態において、ターボ冷凍機１（１−１，１−２）と吸収式冷凍機２（２−１，２−２，２−３）の能力は等しいものとされている。ターボ冷凍機１は電気をエネルギー源とし、吸収式冷凍機２はガスをエネルギー源とするため、能力が同じであっても、吸収式冷凍機２の方がターボ冷凍機１よりも電力消費が少ない。

図２に熱源制御装置１３のハードウェア構成の概略を示す。同図において、１３ＡはＣＰＵ、１３ＢはＲＡＭ、１３Ｃは記憶装置、１３Ｄ，１３Ｅはインターフェイスである。ＣＰＵ１３Ａは、インターフェイス１３Ｄを介して与えられる送水温度ＴＳ、還水温度ＴＲ、負荷流量Ｆなどの入力情報を得て、ＲＡＭ１３Ｂにアクセスしながら、記憶装置１３Ｃに格納されているプログラムに従って動作する。

記憶装置１３Ｃには、本実施の形態特有のプログラムとして、ターボ冷凍機１−１，１−２および吸収式冷凍機２−１，２−２，２−３の運転を制御する運転制御プログラムが格納されている。この運転制御プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録された状態で提供され、この記録媒体から読み出されて記憶装置１３Ｃにインストールされている。

また、記憶装置１３Ｃには、上記の運転制御プログラムに関連して、１日のうちで電力消費が一番多くなる時間帯として、「１３：００〜１６：００」の時間帯がピークカット時間帯ＴＡ（図３参照）として設定されている。また、ピークカット時間帯ＴＡにおけるターボ冷凍機１の運転禁止台数ＮがＮ＝２として設定されており、ピークカット時間帯ＴＡの直前に、ピークカット時間帯ＴＡの開始時刻ｔｓを終了時刻ｔ２として、入替準備時間帯ＴＢが設定されている。また、ターボ冷凍機１−１，１−２および吸収式冷凍機２−１，２−２，２−３の起動順位を定める表として、図４に示すような運転順序テーブルＴＣが設定されている。この運転順序テーブルＴＣにおいて、同一種類の熱源は自動ローテンションするため、括弧内の起動順位となる場合もある。

なお、本実施の形態において、ピーク時間帯ＴＡの直前に定められる入替準備時間帯ＴＢの時間幅は、吸収式冷凍機２の立ち上がり時間ＴＷ１にピークカット時間帯ＴＡにおけるターボ冷凍機１の運転禁止台数Ｎを乗じて得られる時間と等しい時間幅とされている。この例では、吸収式冷凍機２の立ち上がり時間ＴＷ１を２５分とし、ＴＷ１×Ｎ＝２５分×２台＝５０分として入替準備時間帯ＴＢの時間幅を求め、「１２：１０〜１３：００」の時間帯を入替準備時間帯ＴＢとして設定している。

図５に吸収式冷凍機２の立ち上がり時間ＴＷ１、ターボ冷凍機１の立ち上がり時間ＴＷ２、およびピークカット時間帯ＴＡにおけるターボ冷凍機１に対する運転禁止の設定状況を示す。この例では、ピークカット時間帯ＴＡにおけるターボ冷凍機１の運転禁止台数ＮをＮ＝２としているので、ピークカット時間帯ＴＡではターボ冷凍機１−１，１−２が運転禁止の熱源とされる。

〔例１〕
以下、図６に示すフローチャートを参照して、上述した運転制御プログラムに従うＣＰＵ１３Ａの処理動作の一例（例１）について説明する。なお、この例１では、入替準備時間帯ＴＢに入る直前の状態として、ターボ冷凍機１−１，１−２と吸収式冷凍機２−１の３台が運転されているものとする。

この場合、ＣＰＵ１３Ａは、運転制御プログラムに従って、記憶装置１３Ｃから入替準備時間帯ＴＢを読み出してピークカット時間帯ＴＡの直前に設定し（ステップＳ１００）、現在時刻が入替準備時間帯ＴＢの開始時刻となると（ステップＳ１０１のＹＥＳ、図７（ａ）に示すｔ１点）、運転禁止台数Ｎが設定されているか否かをチェックする（ステップＳ１０２）。この例では、運転禁止台数ＮがＮ＝２として設定されているので（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、ステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０３では、現在停止中のターボ冷凍機１があるか否かをチェックし、現在停止中のターボ冷凍機１があればステップＳ１０４へ進み、現在停止中のターボ冷凍機１がなければステップＳ１０８へ進む。この場合、ターボ冷凍機１−１，１−２が共に運転中であるので、ステップＳ１０８へ進む。

ＣＰＵ１３Ａは、ステップＳ１０８において、運転順序テーブルＴＣに従い、起動順位の高い停止中の吸収式冷凍機２を１台起動する。この場合、吸収式冷凍機２−１が運転中であるので、起動順位の高い停止中の吸収式冷凍機２として、吸収式冷凍機２−２を起動する。また、この吸収式冷凍機２−２の起動と同時に、運転中のターボ冷凍機１を１台停止する（ステップＳ１０９）。この場合、ターボ冷凍機１−１，１−２が共に運転中であるので、ターボ冷凍機１−１，１−２の何れか一方、例えば起動順位の低いターボ冷凍機１−２を停止する。

そして、起動した吸収式冷凍機２−２の立ち上がり時間ＴＷ１（２５分）の経過を待って（ステップＳ１１０のＹＥＳ、図７（ａ）に示すｔａ点）、起動を禁止したターボ冷凍機１の台数と運転を停止したターボ冷凍機１の台数との和と運転禁止台数Ｎとを比較する（ステップＳ１１１）。

なお、ステップＳ１１１における起動を禁止したターボ冷凍機１の台数とは、ステップＳ１０４で起動が禁止された停止中のターボ冷凍機１の台数（起動禁止熱源台数）のことを言う。ステップＳ１０４での停止中のターボ冷凍機１に対する起動の禁止については後述する。

この場合、起動を禁止したターボ冷凍機１の台数は０台であり、運転を停止したターボ冷凍機１の台数は１台であり、その和が運転禁止台数Ｎ（Ｎ＝２）と等しくならないので（ステップＳ１１１のＮＯ）、ステップＳ１０８へ戻る。

ＣＰＵ１３Ａは、ステップＳ１０８において、運転順序テーブルＴＣに従い、起動順位の高い停止中の吸収式冷凍機２を１台起動する。この場合、吸収式冷凍機２−１，２−２が運転中であるので、起動順位の高い停止中の吸収式冷凍機２として、吸収式冷凍機２−３を起動する。また、この吸収式冷凍機２−３の起動と同時に、運転中のターボ冷凍機１を１台停止する（ステップＳ１０９）。この場合、ターボ冷凍機１−１が運転中であるので、ターボ冷凍機１−１を停止する。

そして、起動した吸収式冷凍機２−３の立ち上がり時間ＴＷ１（２５分）の経過を待って（ステップＳ１１０のＹＥＳ、図７（ａ）に示すｔ２点）、起動を禁止したターボ冷凍機１の台数と運転を停止したターボ冷凍機１の台数との和と運転禁止台数Ｎとを比較する（ステップＳ１１１）。

この場合、起動を禁止したターボ冷凍機１の台数は０台であり、運転を停止したターボ冷凍機１の台数は２台であり、その和が運転禁止台数Ｎ（Ｎ＝２）と等しくなるので（ステップＳ１１１のＹＥＳ）、処理を終了する。

この例１の処理動作では、図７（ａ）に示されるように、ピークカット時間帯ＴＡに入る前の入替準備時間帯ＴＢにおいて、運転中のターボ冷凍機１−１，１−２と停止中の吸収式冷凍機２−２，２−３との入れ替えが１台ずつ時間をずらして行われるので、図７（ｂ）に示すように、送水温度（冷水の温度）の上昇量Δｔが小さくなり、室内環境の著しい悪化を招くことがなくなる。

〔例２〕
次に、上述した運転制御プログラムに従うＣＰＵ１３Ａの処理動作の他の例（例２）として、入替準備時間帯ＴＢに入る直前の状態として、ターボ冷凍機１−１のみが運転されている場合について説明する。この例２においても、ピークカット時間帯ＴＡにおけるターボ冷凍機１の運転禁止台数ＮはＮ＝２とする。

この場合、ＣＰＵ１３Ａは、運転制御プログラムに従って、記憶装置１３Ｃから入替準備時間帯ＴＢを読み出してピークカット時間帯ＴＡの直前に設定し（ステップＳ１００）、現在時刻が入替準備時間帯ＴＢの開始時刻なると（ステップＳ１０１のＹＥＳ、（図８（ａ）に示すｔ１点）、運転禁止台数Ｎが設定されているか否かをチェックする（ステップＳ１０２）。この例では、運転禁止台数ＮがＮ＝２として設定されているので（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、ステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０３では、現在停止中のターボ冷凍機１があるか否かをチェックし、現在停止中のターボ冷凍機１があればステップＳ１０４へ進み、現在停止中のターボ冷凍機１がなければステップＳ１０８へ進む。この例では、ターボ冷凍機１−２が停止中であるので、ステップＳ１０４へ進む。

ＣＰＵ１３Ａは、ステップＳ１０４において、運転禁止台数Ｎ以下の全ての停止中のターボ冷凍機１の起動を禁止する。この場合、停止中のターボ冷凍機１はターボ冷凍機１−２の１台であるので、この停止中のターボ冷凍機１−２の起動を禁止する。すなわち、停止中のターボ冷凍機１−２を起動禁止熱源とする。

そして、運転禁止台数Ｎと起動を禁止したターボ冷凍機１の台数（起動禁止熱源台数）との差を求め、その差が＞０か否かをチェックする（ステップＳ１０５）。この例では、運転禁止台数Ｎが２台であり、起動を禁止したターボ冷凍機１の台数が１台であるので、その差は＞０となる。この場合、「運転禁止台数−起動禁止熱源台数」が＞０となるので（ステップＳ１０５のＹＥＳ）、ステップＳ１０６へ進む。

ＣＰＵ１３Ａは、ステップＳ１０６において、起動を禁止したターボ冷凍機１の台数に吸収式冷凍機２の立ち上がり時間ＴＷ１を乗じて待ち時間ＴＤを求める。そして、この待ち時間ＴＤの経過を待って（ステップＳ１０７のＹＥＳ、図８（ａ）に示すｔｂ点）、運転順序テーブルＴＣに従い、起動順位の高い停止中の吸収式冷凍機２を１台起動する。この場合、起動順位の高い停止中の吸収式冷凍機２として、吸収式冷凍機２−１を起動する。また、この吸収式冷凍機２−１の起動と同時に、運転中のターボ冷凍機１を１台停止する（ステップＳ１０９）。この場合、ターボ冷凍機１−１のみが運転中であるので、ターボ冷凍機１−１を停止する。

そして、起動した吸収式冷凍機２−１の立ち上がり時間ＴＷ１（２５分）の経過を待って（ステップＳ１１０のＹＥＳ、図８（ａ）に示すｔ２点）、起動を禁止したターボ冷凍機１の台数と運転を停止したターボ冷凍機１の台数との和と運転禁止台数Ｎとを比較する（ステップＳ１１１）。

この場合、起動を禁止したターボ冷凍機１の台数は１台であり、運転を停止したターボ冷凍機１の台数は１台であり、その和が運転禁止台数Ｎ（Ｎ＝２）と等しくなるので（ステップＳ１１１のＹＥＳ）、処理を終了する。

この例２の処理動作では、図８（ａ）に示されるように、ピークカット時間帯ＴＡに入る前の入替準備時間帯ＴＢにおいて、停止中のターボ冷凍機１−２の起動が禁止されるので、ピークカット時間帯ＴＡの直前でターボ冷凍機１−２が無駄に起動／停止されるということがなくなる。

なお、この例２において、入替準備時間帯ＴＢに入る直前の状態として、ターボ冷凍機１−１，１−２のいずれも運転されていなかった場合には、ステップＳ１０４においてターボ冷凍機１−１，１−２の起動が共に禁止される。これにより、ピークカット時間帯ＴＡの直前でターボ冷凍機１−１，１−２が無駄に起動／停止されるということがなくなる。

〔例３〕
次に、上述した運転制御プログラムに従うＣＰＵ１３Ａの処理動作の別の例（例３）として、ピークカット時間帯ＴＡにおけるターボ冷凍機１の運転禁止台数ＮがＮ＝１とされている場合について説明する。なお、この例３では、入替準備時間帯ＴＢの時間幅をＴＷ１×Ｎ＝２５分×１台＝２５分として求め、「１２：３５〜１３：００」の時間帯を入替準備時間帯ＴＢとして設定する。

〔運転中のターボ冷凍機が２台である場合〕
この例３において、入替準備時間帯ＴＢに入る直前の状態として、ターボ冷凍機１−１，１−２が運転されているものとする。この場合、ＣＰＵ１３Ａは、運転制御プログラムに従って、現在時刻が入替準備時間帯ＴＢの開始時刻となると（ステップＳ１０１のＹＥＳ、図９に示すｔ１点）、運転禁止台数Ｎが設定されているか否かをチェックする（ステップＳ１０２）。この例では、運転禁止台数ＮがＮ＝１として設定されているので（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、ステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０３では、現在停止中のターボ冷凍機１があるか否かをチェックし、現在停止中のターボ冷凍機１があればステップＳ１０４へ進み、現在停止中のターボ冷凍機１がなければステップＳ１０８へ進む。この例では、ターボ冷凍機１−１，１−２が共に運転中であるので、ステップＳ１０８へ進む。

ＣＰＵ１３Ａは、ステップＳ１０８において、運転順序テーブルＴＣに従い、起動順位の高い停止中の吸収式冷凍機２を１台起動する。この場合、起動順位の高い停止中の吸収式冷凍機２として、吸収式冷凍機２−１を起動する。また、吸収式冷凍機２−１の起動と同時に、運転中のターボ冷凍機１を１台停止する（ステップＳ１０９）。この場合、ターボ冷凍機１−１，１−２が共に運転中であるので、ターボ冷凍機１−１，１−２の何れか一方、例えば起動順位の低いターボ冷凍機１−２を停止する。

そして、起動した吸収式冷凍機２−１の立ち上がり時間ＴＷ１（２５分）の経過を待って（ステップＳ１１０のＹＥＳ、図９に示すｔ２点）、起動を禁止したターボ冷凍機１の台数と運転を停止したターボ冷凍機１の台数との和と運転禁止台数Ｎとを比較する（ステップＳ１１１）。

この場合、起動を禁止したターボ冷凍機１の台数は０台であり、運転を停止したターボ冷凍機１の台数は１台であり、その和が運転禁止台数Ｎ（Ｎ＝１）と等しくなるので（ステップＳ１１１のＹＥＳ）、処理を終了する。

〔運転中のターボ冷凍機が１台である場合〕
この例３において、入替準備時間帯ＴＢに入る直前の状態として、ターボ冷凍機１−１のみが運転されているものとする。この場合、ＣＰＵ１３Ａは、運転制御プログラムに従って、現在時刻が入替準備時間帯ＴＢの開始時刻となると（ステップＳ１０１のＹＥＳ、（図１０に示すｔ１点）、運転禁止台数Ｎが設定されているか否かをチェックする（ステップＳ１０２）。この例では、運転禁止台数ＮがＮ＝１として設定されているので（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、ステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０３では、現在停止中のターボ冷凍機１があるか否かをチェックし、現在停止中のターボ冷凍機１があればステップＳ１０４へ進み、現在停止中のターボ冷凍機１がなければステップＳ１０８へ進む。この例では、ターボ冷凍機１−２が停止中であるので、ステップＳ１０４へ進む。

ＣＰＵ１３Ａは、ステップＳ１０４において、運転禁止台数Ｎ以下の全ての停止中のターボ冷凍機１の起動を禁止する。この場合、停止中のターボ冷凍機１−２の起動を禁止する。すなわち、停止中のターボ冷凍機１−２を起動禁止熱源とする。

そして、運転禁止台数Ｎと起動を禁止したターボ冷凍機１の台数（起動禁止熱源の台数）との差を求め、その差が＞０か否かをチェックする（ステップＳ１０５）。この例では、運転禁止台数Ｎが１台であり、起動を禁止したターボ冷凍機１の台数が１台であるので、その差が０となる。この場合、「運転禁止台数−起動禁止熱源台数」が≦０となるので（ステップＳ１０５のＮＯ）、処理を終了する。

〔運転中のターボ冷凍機が０台である場合〕
この例３において、入替準備時間帯ＴＢに入る直前の状態として、ターボ冷凍機１−１，１−２のいずれも運転されていなかったとする。この場合、ステップＳ１０４において、ターボ冷凍機１−１，１−２の何れか一方、例えば起動順位の低いターボ冷凍機１−２の起動が禁止される。これにより、ピークカット時間帯ＴＡの直前でターボ冷凍機１−２が無駄に起動／停止されるということがなくなる。

なお、上述した実施の形態では、予め定められた入替準備時間帯ＴＢを記憶装置１３Ｃから呼び出して設定するようにしたが、ピークカット時間帯ＴＡにおけるターボ冷凍機１の運転禁止台数Ｎ、吸収式冷凍機２の立ち上がり時間ＴＷ１、ピークカット時間帯ＴＡの開始時刻ｔｓから入替準備時間帯ＴＢを自動的に計算し、設定するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、入替準備時間帯ＴＢにおいて運転中のターボ冷凍機１を時間をずらして１台ずつ停止させる際の時間のずらし幅を吸収式冷凍機２の立ち上がり時間ＴＷ１としたが、吸収式冷凍機２の立ち上がり時間ＴＷ１よりも若干短くしたり、吸収式冷凍機２の立ち上がり時間ＴＷ１よりも若干長くしたりするなど、吸収式冷凍機２の立ち上がり時間ＴＷ１に対してある程度の時間幅の差は許容される。

また、例えば、中央監視装置（図示せず）において前日負荷のトレンドグラフからピークカット時間帯ＴＡの２次負荷と電力デマンド契約の電力量とを比較し、ピークカット時間帯ＴＡにおけるターボ冷凍機１の運転禁止台数Ｎを求め、この求めた運転禁止台数Ｎを熱源制御装置１３に設定するようにしてもよい。この場合、入替準備時間帯ＴＢは、その都度、自動計算によって求めるようにすればよい。

また、上述した実施の形態では、第１種類の熱源をターボ冷凍機とし、第２種類の熱源を吸収式冷凍機としたが、第１種類の熱源や第２種類の熱源はターボ冷凍機や吸収式冷凍機に限られるものではない。また、熱源として冷凍機を用いる例で説明したが、加熱機を用いる場合にも同様にして適用することができる。また、エネルギーとして電力消費の抑制を目的とする場合について説明したが、ガス消費の抑制を目的とする場合にも同様にして適用することができる。この場合、図１に示した熱源システムでは、吸収式冷凍機２が第１種類の熱源となり、ターボ冷凍機１が第２種類の熱源となる。

参考として、図１１に、上述した実施の形態における熱源制御装置１３の要部の機能ブロック図を示す。熱源制御装置１３は熱源入替手段１４を備えている。熱源入替手段１４は、記憶装置１３Ｃから入替準備時間帯ＴＢを読み出してピークカット時間帯ＴＡの直前に設定する入替準備時間帯設定手段１４Ａと、入替準備時間帯ＴＢの開始時刻において運転禁止台数以下の全ての停止中のターボ冷凍機１を熱源起動禁止熱源としてその起動を禁止するターボ冷凍機起動禁止手段１４Ｂと、入替準備時間帯ＴＢの開始時刻から起動禁止熱源の台数に応じた所定の待ち時間の経過後、運転禁止台数Ｎから起動禁止熱源の台数を差し引いた台数の運転中のターボ冷凍機１の時間をずらして順次停止すると共に、その停止したターボ冷凍機１に替えて停止中の吸収式冷凍機２を起動するターボ冷凍機運転停止／吸収式冷凍機起動手段１４Ｃとを備えている。この熱源入替手段１４はＣＰＵ１３Ａの処理機能として実現される。

本発明に係る熱源制御装置を用いた熱源システムの一実施の形態の要部を示す計装図である。 この熱源システムにおける熱源制御装置のハードウェア構成の概略を示す図である。 この熱源システムにおいてピークカット時間帯の直前に設定される入替準備時間帯を説明する図である。 この熱源システムにおいて用いられる運転順序テーブルを例示する図である。 ターボ冷凍機および吸収式冷凍機の立ち上がり時間およびピークカット時間帯におけるターボ冷凍機に対する運転禁止の設定状況を示す図である。 熱源制御装置のＣＰＵが実行する運転制御プログラムに従う処理動作を説明するためのフローチャートである。 運転制御プログラムに従う処理動作の一例（例１）を説明するためのタイムチャートである。 運転制御プログラムに従う処理動作の他の例（例２）を説明するためのタイムチャートである。 運転制御プログラムに従う処理動作の別の例（例３）の第１例を説明するためのタイムチャートである。 運転制御プログラムに従う処理動作の別の例（例３）の第２例を説明するためのタイムチャートである。 熱源制御装置の要部の機能を示す機能ブロック図である。 従来のピークカット時間帯における熱源の入れ替えを説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１（１−１，１−２）…ターボ冷凍機（第１種類の熱源）、２（２−１，２−２，２−３）…吸収式冷凍機（第２種類の熱源）、Ｐ１〜Ｐ５…ポンプ、３…往ヘッダ、４…往水管路、５…外部機器、６…流量調節弁、７…還水管路、８…還ヘッダ、９…バイパス管路、１０…送水温度センサ、１１…還水温度センサ、１２…流量計、１３…熱源制御装置、１３Ａ…ＣＰＵ、１３Ｂ…ＲＡＭ、１３Ｃ…記憶装置、１３Ｄ，１３Ｅ…インタフェース、１４…熱源入替手段、１４Ａ…入替準備時間設定手段、１４Ｂ…ターボ冷凍機起動禁止手段、１４Ｃ…ターボ冷凍機運転停止／吸収式冷凍機起動手段。

Claims (4)

1. エネルギーの消費を抑制するピークカット時間帯において、第１種類の熱源の一部又は全部の運転を禁止すると共に、その運転を禁止した前記第１種類の熱源に替えてこの第１種類の熱源よりもエネルギー消費が少ない第２種類の熱源を運転する熱源制御装置において、
   前記ピークカット時間帯に入る前に、運転中の前記第１種類の熱源のうち前記ピークカット時間帯において運転が禁止される複数の第１種類の熱源の時間をずらして順次停止すると共に、その停止した第１種類の熱源に替えて停止中の前記第２種類の熱源を起動する熱源入替手段を備え、
   前記熱源入替手段は、
   前記ピークカット時間帯において運転が禁止される第１種類の熱源の台数として定められた運転禁止台数に応じてその時間幅が定められる入替準備時間帯を前記ピークカット時間帯の直前に設定する手段と、
   前記入替準備時間帯の開始時刻において前記運転禁止台数以下の全ての停止中の前記第１種類の熱源を起動禁止熱源としてその起動を禁止する手段と、
   前記入替準備時間帯の開始時刻から前記起動禁止熱源の台数に応じた所定の待ち時間の経過後、前記運転禁止台数から前記起動禁止熱源の台数を差し引いた台数の運転中の前記第１種類の熱源の時間をずらして順次停止すると共に、その停止した第１種類の熱源に替えて停止中の前記第２種類の熱源を起動する手段とを備え、
   運転中の複数の前記第１種類の熱源を順次停止する際の時間のずらし幅は、前記第２種類の熱源の立ち上がり時間と等しい時間幅とされる
   ことを特徴とする熱源制御装置。
2. 請求項１に記載された熱源制御装置において、
   前記入替準備時間帯の時間幅は、前記第２種類の熱源の立ち上がり時間に前記運転禁止台数を乗じた時間と等しい時間幅とされ、
   前記所定の待ち時間の時間幅は、前記第２種類の熱源の立ち上がり時間に前記起動禁止熱源の台数を乗じた時間と等しい時間幅とされる
   ことを特徴とする熱源制御装置。
3. エネルギーの消費を抑制するピークカット時間帯において、第１種類の熱源の一部又は全部の運転を禁止すると共に、その運転を禁止した前記第１種類の熱源に替えてこの第１種類の熱源よりもエネルギー消費が少ない第２種類の熱源を運転する熱源制御方法において、
   前記ピークカット時間帯に入る前に、運転中の前記第１種類の熱源のうち前記ピークカット時間帯において運転が禁止される複数の第１種類の熱源の時間をずらして順次停止すると共に、その停止した第１種類の熱源に替えて停止中の前記第２種類の熱源を起動する熱源入替ステップを備え、
   前記熱源入替ステップは、
   前記ピークカット時間帯において運転が禁止される第１種類の熱源の台数として定められた運転禁止台数に応じてその時間幅が定められる入替準備時間帯を前記ピークカット時間帯の直前に設定するステップと、
   前記入替準備時間帯の開始時刻において前記運転禁止台数以下の全ての停止中の前記第１種類の熱源を起動禁止熱源としてその起動を禁止するステップと、
   前記入替準備時間帯の開始時刻から前記起動禁止熱源の台数に応じた所定の待ち時間の経過後、前記運転禁止台数から前記起動禁止熱源の台数を差し引いた台数の運転中の前記第１種類の熱源の時間をずらして順次停止すると共に、その停止した第１種類の熱源に替えて停止中の前記第２種類の熱源を起動するステップとを備え、
   運転中の複数の前記第１種類の熱源を順次停止する際の時間のずらし幅は、前記第２種類の熱源の立ち上がり時間と等しい時間幅とされる
   ことを特徴とする熱源制御方法。
4. 請求項３に記載された熱源制御方法において、
   前記入替準備時間帯の時間幅は、前記第２種類の熱源の立ち上がり時間に前記運転禁止台数を乗じた時間と等しい時間幅とされ、
   前記所定の待ち時間の時間幅は、前記第２種類の熱源の立ち上がり時間に前記起動禁止熱源の台数を乗じた時間と等しい時間幅とされる
   ことを特徴とする熱源制御方法。

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