JP6100523B2 - 冷水循環システム - Google Patents
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Description
上述の空調システムでは、冷水を供給する複数の熱源に一次戻りヘッダおよび一次送りヘッダがつながれ、一次ポンプによって冷水が一次戻りヘッダから熱源を介して一次送りヘッダに送られている。また、冷水を用いて空気を冷却する複数のAHU(エア・ハンドリング・ユニット)に二次送りヘッダおよび二次戻りヘッダがつながれている。一次送りヘッダと二次送りヘッダとの間には、冷水を一次送りヘッダから二次送りヘッダに送る二次ポンプが配置されている。この二次ポンプとしてはインバータ制御されるものが知られている。また、冷水は二次戻りヘッダから一次戻りヘッダに流入するように接続されている。
要な時には直ちに運転可能な状態で予備機を待機させる(予備機をホットスタンバイさせる)設計が行われる。
本発明の冷水循環システムは、冷水を所定温度に冷却する熱源と、前記冷水と熱交換して空気を冷却する空調機であるAHUと、動力インバータの運転周波数に応じた流量の前記冷水を前記熱源から前記AHUに送るポンプと、前記AHUの状態を示す情報に基づいて前記AHUにおける前記空気を冷却する余剰能力を示す余裕度を算出し、該余裕度が所定閾値以上である場合には、前記動力インバータの運転周波数を制御することにより前記ポンプから送り出される前記冷水の流量を減らし、前記余裕度が前記所定閾値未満である場合には前記ポンプから送り出される前記冷水の流量を増やす制御部と、が設けられてい
ることを特徴とする。
このように、AHUから吹出される空気の温度である吹出温度が所望の吹出温度設定値となるように二方弁の弁開度を制御することにより、吹出温度を吹出温度設定値に制御しやすくなる。つまり、吹出温度が吹出温度設定値よりも高い場合には、二方弁の弁開度を大きくする制御を行うことにより、AHUに供給される冷水の流量が増加するため吹出温度を低くし、AHUから吹出される空気の温度を吹出温度設定値に制御しやすくなる。その一方で、吹出温度が吹出温度設定値よりも低い場合には、二方弁の弁開度を小さくする制御を行うことにより、AHUに供給される冷水の流量が減少するため吹出温度を高くし、AHUから吹出される空気の温度を吹出温度設定値に制御しやすくなる。
た空間に分散して配置され、前記制御部は、前記区画に配置された全ての前記AHUにおいて、前記二方弁の弁開度が上限閾値、および、前記ファンの回転周波数が上限閾値の少なくとも一方を満たす場合に、前記制御部は前記ポンプから送り出される前記冷水の流量を増やす制御を行うことが好ましい。
システムを備えた空調システムにおける負荷に対応するために必要とされる最低限のAHUの台数であり、予備台数は、空調システムにおける温度調整能力の信頼性を確保するために予備で設けられるAHUの台数である。
本実施形態では、データセンタの空調に本発明に係る空調システム(冷水循環システム)1を用いた例に適用して説明する。なお、データセンタにはIT(情報技術)装置やICT(情報通信技術)装置を構成する多数のサーバやコンピュータなどの電子機器がフロアF内に配置されており、これらの電子機器から発生する大量の熱を処理するために、空調システム1が用いられる。
び二次戻りヘッダ32を接続し、冷水が流れる流路を形成するものである。冷水主管35における二次送りヘッダ31の近傍、および、二次戻りヘッダ32の近傍には、それぞれ冷水の温度を測定する送り温度センサ36および戻り温度センサ37が配置されている。
えない室内温度の上限である。アラームが発報されていないと判定された場合(NOの場合)には、統合コントローラ41は、故障したAHU20が存在するか否かを判定する処理を実行する(S32)。
空調システム1の運転が開始されると、図5に示すように、統合コントローラ41はAHUコントローラ25からワーニングが発報されているか否かの判定処理を実行する(S41)。ワーニングは、フロアFの室内温度がワーニング閾値(温度閾値)を超えた場合に発報されるものであり、AHUコントローラ25または統合コントローラ41により発報される。なお、ワーニング閾値は、上述の警報閾値よりも温度が低い閾値である。ワーニングが発報されていないと判定された場合(NOの場合)には、再びS41に戻り、ワーニング発報の有無を判定する処理を実行する。
1−[(ファン23の回転周波数/最大周波数)の平均値] ・・・(2)
(設定温度−計測温度)の平均値 ・・・(3)
ここで式(1)における二方弁21の弁開度は全閉を0とし全開を1とするものである。また、二方弁21の弁開度の平均値とは、フロアFに配置されたAHU20に対応する全ての二方弁21の平均値を例示することができる。その他にも、フロアF内に設けられた区画された複数の空調空間の一つに配置されたAHU20に対応する二方弁21の平均値であってもよい。
フロアF内の温度がワーニング閾値を超えた場合に、二次ポンプ33から送り出される
冷水の流量を増やす制御を行うことにより、フロアF内の温度が警報閾値を超えにくくなる。例えば、フロアF内の温度が警報閾値を超えてから冷水の流量を増やす制御を行うと、フロアF内の温度が警報閾値を超えてしまう。これに対して、フロアF内の温度が、警報閾値よりも温度の低いワーニング閾値を超えてから冷水の流量を増やす制御を行うことにより、フロアF内の温度が警報閾値を超えにくくすることができる。
。
Claims (18)
- 冷水を所定温度に冷却する熱源と、
前記冷水と熱交換して空気を冷却する空調機であるAHUと、
動力インバータの運転周波数に応じた流量の前記冷水を前記熱源から前記AHUに送るポンプと、
前記AHUの状態を示す情報に基づいて前記AHUにおける前記空気を冷却する余剰能力を示す余裕度を算出し、
該余裕度が所定閾値以上である場合には、前記動力インバータの運転周波数を制御することにより前記ポンプから送り出される前記冷水の流量を減らし、
前記余裕度が前記所定閾値未満である場合には前記ポンプから送り出される前記冷水の流量を増やす制御部と、
が設けられ、
前記AHUが設けられた室内の温度を測定する温度センサが設けられ、
前記制御部は、前記温度センサにより測定された室内温度が、温度閾値を超えた場合に、前記ポンプから送り出される前記冷水の流量を増やす制御を行い、
前記温度センサにより測定された室内温度が前記温度閾値を超えた場合であっても、前記余裕度が前記所定閾値以上のときには、所定期間が経過した後に前記ポンプから送り出される前記冷水の流量を増やす制御を行うことを特徴とする冷水循環システム。 - 冷水を所定温度に冷却する熱源と、
前記冷水と熱交換して空気を冷却する空調機であるAHUと、
動力インバータの運転周波数に応じた流量の前記冷水を前記熱源から前記AHUに送るポンプと、
前記AHUの状態を示す情報に基づいて前記AHUにおける前記空気を冷却する余剰能力を示す余裕度を算出し、
該余裕度が所定閾値以上である場合には、前記動力インバータの運転周波数を制御することにより前記ポンプから送り出される前記冷水の流量を減らし、
前記余裕度が前記所定閾値未満である場合には前記ポンプから送り出される前記冷水の流量を増やす制御部と、
が設けられ、
前記余裕度は、1−(前記二方弁の弁開度における平均値)、1−[(前記ファンの回転周波数/最大周波数)における平均値]、および、(前記設定温度−前記計測温度)における平均値の少なくとも一つであり、
前記余裕度が、1−(前記二方弁の弁開度における平均値)、または、1−[(前記ファンの回転周波数/最大周波数)における平均値]である場合に、
前記余裕度の前記所定閾値を、(前記AHUの常用台数)/(前記AHUの常用台数+前記AHUの予備台数)とすることを特徴とする冷水循環システム。 - 前記AHUの状態を示す情報は、前記AHUに流入する前記冷水の流量を制御する二方弁の弁開度、前記AHUにおいて熱交換される前記空気を送風するファンの回転周波数、および、前記AHUから吹出される前記空気の設定温度と計測された計測温度との空気温度差の少なくとも一つ以上、または、その組み合わせであることを特徴とする請求項1または2に記載の冷水循環システム。
- 前記二方弁の弁開度は、前記AHUから吹出される前記空気の計測温度である吹出温度が、所望の吹出温度設定値となるように制御されることを特徴とする請求項3記載の冷水循環システム。
- (旧請求項4)
前記ファンの回転周波数は、前記AHUが配置された区画における所定位置の区画内温度が、予め定められた設定閾値を下回るように制御されることを特徴とする請求項3または4に記載の冷水循環システム。 - 複数の前記AHUが設けられ、
複数の前記AHUは、複数の区画された空間に分散して配置され、
前記制御部は、前記区画に配置された全ての前記AHUにおいて、前記二方弁の弁開度が上限閾値値、および、前記ファンの回転周波数が上限閾値の少なくとも一方を満たす場合に、前記制御部は前記ポンプから送り出される前記冷水の流量を増やす制御を行うことを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の冷水循環システム。 - 複数の前記AHUが設けられ、
複数の前記AHUは、複数の区画された空間に分散して配置され、
前記制御部は、前記区画に配置された一定数の前記AHUにおいて、前記二方弁の弁開度が上限閾値、および、前記ファンの回転周波数が上限閾値の少なくとも一方を満たす場合に、前記制御部は前記ポンプから送り出される前記冷水の流量を増やす制御を行うことを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の冷水循環システム。 - 前記AHUが設けられた室内の温度を測定する温度センサが設けられ、
前記制御部は、前記温度センサにより測定された室内温度が、温度閾値を超えた場合に、前記ポンプから送り出される前記冷水の流量を増やす制御を行うことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の冷水循環システム。 - 前記制御部は、前記温度センサにより測定された室内温度が前記温度閾値を超えた場合であっても、前記余裕度が前記所定閾値以上のときには、所定期間が経過した後に前記ポンプから送り出される前記冷水の流量を増やす制御を行うことを特徴とする請求項8記載の冷水循環システム。
- 前記制御部は、前記温度センサにより測定された室内温度が前記温度閾値よりも温度が高い警報閾値を超えた場合には、前記熱源により冷却される前記冷水の目標温度を、前記所定温度よりも低い特定温度に変更する制御を行うことを特徴とする請求項8または9に記載の冷水循環システム。
- 前記制御部は、前記ポンプから送り出される前記冷水における目標圧力が、所定圧力となるように前記動力インバータの運転周波数を制御する場合に、冷水流量の増減を前記動力インバータの運転周波数を制御することに代えて、圧力設定の変更で行うことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の冷水循環システム。
- 前記制御部は、前記ポンプから送り出される前記冷水における目標圧力が、所定圧力となるように前記動力インバータの運転周波数を制御し、
所定の制御間隔をあけて、前記所定圧力を変更することにより前記冷水の流量を減少させる制御を行い、変更後の前記所定圧力を記憶することを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の冷水循環システム。 - 前記制御部は、前記AHUに送る前記冷水の温度である送り温度と、前記AHUから流出する前記冷水の温度である戻り温度との間の冷水温度差の目標値が、所定温度差となるように前記動力インバータの運転周波数を制御し、
所定の制御間隔をあけて、前記所定温度差を変更することにより前記冷水の流量を減少させる制御を行い、変更後の前記所定温度差を記憶することを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の冷水循環システム。 - 前記余裕度は、1−(前記二方弁の弁開度における平均値)、1−[(前記ファンの回転周波数/最大周波数)における平均値]、および、(前記設定温度−前記計測温度)における平均値の少なくとも一つであることを特徴とする請求項3から7のいずれか1項に記載の冷水循環システム。
- 複数の前記AHUは、複数の区画された空間に分散して配置され、
前記余裕度は、前記複数の区画のそれぞれに配置された前記AHUに基づいて求められることを特徴とする請求項14記載の冷水循環システム。 - 前記余裕度が、1−(前記二方弁の弁開度における平均値)、または、1−[(前記ファンの回転周波数/最大周波数)における平均値]である場合に、
前記余裕度の前記所定閾値を、(前記AHUの常用台数)/(前記AHUの常用台数+前記AHUの予備台数)とすることを特徴とする請求項14または15に記載の冷水循環システム。 - 前記余裕度が前記所定閾値未満と判定された場合に、前記ポンプに適用された運転設定
を記憶し、
記憶した後に、前記ポンプから送り出される前記冷水の流量を減らす際に、記憶された前記運転設定の近傍では、前回の制御における前記冷水の流量の減少量よりも、減少させる量を減らすことを特徴とする請求項1から16のいずれか1項に記載の冷水循環システム。 - 前記熱源、前記熱源から送り出された前記冷水が流入する送りヘッダ、および、前記熱源に流入する前記冷水を送り出す戻りヘッダを、前記冷水が流通可能に結ぶ一次冷水回路と、
前記送りヘッダ、前記AHUおよび前記戻りヘッダを、前記冷水が流通可能に結ぶ二次冷水配管と、が更に設けられ、
前記ポンプは、前記熱源から前記送りヘッダに前記冷水を送り出す一次ポンプと、動力インバータの運転周波数に応じた流量の前記冷水を前記送りヘッダから前記AHUに送る二次ポンプと、を有していることを特徴とする請求項1から17のいずれか1項に記載の冷水循環システム。
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