JP6100523B2 - 冷水循環システム - Google Patents

冷水循環システム Download PDF

Info

Publication number
JP6100523B2
JP6100523B2 JP2012287606A JP2012287606A JP6100523B2 JP 6100523 B2 JP6100523 B2 JP 6100523B2 JP 2012287606 A JP2012287606 A JP 2012287606A JP 2012287606 A JP2012287606 A JP 2012287606A JP 6100523 B2 JP6100523 B2 JP 6100523B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cold water
temperature
ahu
flow rate
pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012287606A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014129938A (ja
Inventor
存 吉井
存 吉井
真一郎 金子
真一郎 金子
完二 田代
完二 田代
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Facilities Inc
Original Assignee
NTT Facilities Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTT Facilities Inc filed Critical NTT Facilities Inc
Priority to JP2012287606A priority Critical patent/JP6100523B2/ja
Priority to CN201380068563.8A priority patent/CN104937347B/zh
Priority to PCT/JP2013/084864 priority patent/WO2014104182A1/ja
Priority to SG11201505071QA priority patent/SG11201505071QA/en
Priority to US14/655,846 priority patent/US10203128B2/en
Publication of JP2014129938A publication Critical patent/JP2014129938A/ja
Priority to HK15111526.3A priority patent/HK1210824A1/xx
Application granted granted Critical
Publication of JP6100523B2 publication Critical patent/JP6100523B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/70Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/80Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
    • F24F11/83Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/70Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/80Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
    • F24F11/83Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers
    • F24F11/84Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers using valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/70Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/80Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
    • F24F11/83Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers
    • F24F11/85Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers using variable-flow pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0003Exclusively-fluid systems
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20709Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/20763Liquid cooling without phase change
    • H05K7/2079Liquid cooling without phase change within rooms for removing heat from cabinets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/06Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the arrangements for the supply of heat-exchange fluid for the subsequent treatment of primary air in the room units

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Description

本発明は、空調に用いられる冷水を供給する冷水循環システムに関する。
冷水循環システムによって供給される冷水を冷熱として用いる中央熱源式の空調システムが広く用いられている。
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。
空調システムを循環する冷水の流量を制御する方法としては、上述の二次ポンプから吐出される冷水の圧力を所定の設定値に制御することにより、冷水の流量を制御する方法が知られている。その他にも、特許文献1や特許文献2に記載されているように、二次送りヘッダから送りだされる冷水の温度である送り温度と、二次戻りヘッダに流入する冷水の温度である戻り温度と、の間の温度差である主管温度差を所定値になるように、二次ポンプから送りだされる冷水の流量を制御する方法も知られている。
特許文献1および2の技術では、AHUで必要されている冷水流量のみを供給することになるため、冷水を搬送する動力を低減すること、言い換えると二次ポンプの消費電力を低減することができる。また、AHUにおける熱負荷が低下した場合であっても、送り温度と戻り温度との温度差を所定値に保つように冷水流量を制御するため、言い換えると、戻り温度が低下する場合であっても、戻り温度を上昇させる制御を行うため、熱源における運転効率を維持することができる。さらに、上述の制御を行うのに必要なセンサが温度センサのみであり、圧力センサは不要となることから、製造コストの低減を図ることができる。
特許文献3には、特定のAHUから出力される警報に基づいて、二次ポンプから送り出される冷水流量を増やす制御が記載されている。この警報は、特定のAHUにおける熱負荷が増加したことを知らせる警報を例示することができる。この制御を行うと、AHUにおける能力不足によって室温などの上昇を抑制することができる。
特許第4406778号公報 特許第4333818号公報 特許第4748175号公報
上述の空調システムをデータセンタに用いる場合、他の施設に用いる場合と比較して、温度の調整能力に高い信頼性が求められる。そのため、データセンタに備えられている空調システムでは信頼性を確保することを目的として、AHUの予備機を設けて、運転が必
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。
すると、AHUの台数に余裕があり、室内空気の温度調整能力に余裕がある状態で空調システムは能力に余裕がある状態で運用される。そのため、温度調整の信頼性を確保することができ、安定した温度管理が可能となる。
しかしながら、空調システムの消費電力を削減するため(省エネのため)に、上述の圧力設定値を変更する制御や、主管温度差を所定の値に保つ制御を行うとAHUに供給される冷水の流量が減少し、室内空気の温度調整能力に余裕が確保できなくなるという問題があった。
その他に、空調システムの負荷率が低い場合や、一次ポンプがインバータ制御されて送出される冷水の流量を制御できる場合には、主管温度差を所定の値に保つ制御を行っても省エネ効果が限定的という問題があった。具体的には、一次ポンプがインバータ制御されていれば、定格温度差以上の大温度差で運用も可能であるところ、AHUから戻ってきた冷水の温度である戻り温度が、熱源から吐出される冷水の温度である吐出温度+定格の温度差以上になりにくく、熱源の運転効率が高まらず、省エネ効果が得られにくいという問題があった。なお、空調システムの負荷率が低い場合とは、外気温度が低い場合や、データセンタ内での発熱量が少ない場合や、空調システムの空調能力が過大である場合を挙げることができる。
特許文献3に記載の警報(アラーム)に基づいて冷水の流量を調整する制御であっても、省エネ効果が得られにくいという問題があった。例えば空調システムのなかには、AHUが配置された室内の温度が高くなった場合、AHUに供給される冷水流量を制御する二方弁を開いて冷水流量を増やしたり、ファンの回転数を増やしてAHUで熱交換される室内空気の流量を増やしたりする制御を行うものがある。
特許文献3の技術では、室内の温度が高くなった際に、AHUにおける上述の制御が行われている途中にアラームが発報されると、AHUでの制御に関わらず、二次ポンプから送出される冷水流量を増やす制御が行われる可能性がある。言い換えると、AHUの温度調整能力に余裕がある過渡的な状況であって、二次ポンプから送出される冷水流量を変更することなく室内の温度を調整できる場合であっても、アラームの発報に基づいて二次ポンプから送出される冷水流量を増やす制御が行われる可能性がある。すると、二次ポンプから送出される冷水流量が不必要に増加する可能性があり、空調システムにおける省エネ効果が低くなるという問題があった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、温度調整の信頼性を確保するとともに、消費電力の削減を図ることができる冷水循環システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
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。
本発明の冷水循環システムによれば、AHUの余裕度に基づいてポンプの制御を行うため、AHUによる空気を冷却する能力に余裕を確保することができ、室内空気の温度調整能力の信頼性を確保することができる。
その他に、余裕度が所定閾値以上である場合にはポンプから送り出される冷水の流量を減らす制御を行うため、ポンプの駆動に用いる動力を低減させることができる。さらに、ポンプから送り出される冷水の流量が減ることから、AHUから戻る冷水の温度が高くなりやすいため、熱源の効率向上を図りやすい。
上記発明において前記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、それらの組み合わせであることが好ましい。
このように、二方弁の弁開度、ファンの回転周波数、および、空気温度差の少なくとも一つを用いて余裕度を求めることにより、信頼性をさらに確保しやすくなり、二次ポンプの駆動に用いる動力を低減させやすくなる。つまり、AHUにおける空気を冷却する能力は二方弁の弁開度と相関していると考えられ、弁開度における全開までの余裕は上述の余裕度と相関していると考えられる。そのため、二方弁の弁開度を用いて余裕度を求めることにより、余裕度をより高い精度で求めることができる。ファンの回転周波数や空気温度差についても同様に、AHUにおける空気を冷却する能力と相関していると考えられ、ファンの回転周波数や空気温度差を用いて余裕度を求めることにより、余裕度をより高い精度で求めることができる。
上記発明において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が好ましい。
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。
上記発明において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が好ましい。
このように、区画内温度が予め定められた設定閾値を下回るようにファンの回転周波数を制御することにより、区画内温度が設定閾値を下回るように制御しやすくなる。つまり、区画内温度が設定閾値を上回る場合には、ファンの回転周波数を増加させることにより、AHUから吹出される空気に流量が増えるため区画内温度が設定閾値を下回りやすくなる。これらによって吹出温度を安定させながら、室内の温度を設定以下に満足するように最低限のファン周波数で動作することにより、ファン動力も削減できる。
上記発明において複数の前記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、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。
上記発明において複数の前記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が好ましい。
このように全て、または、一定数のAHUにおいて、二方弁の弁開度が上限閾値、および、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のみ、ポンプ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、ポンプの駆動に用いる動力を低減しやすくなる。つまり、一つのAHUにおいて二方弁の弁開度が上限閾値、および、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、ポンプから送り出される冷水の流量を増やす制御を行う場合と比較して、冷水の流量を増やす期間が短くなるため、ポンプの駆動に用いる動力を低減させることができる。
上記発明においては、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が好ましい。
このように室内温度が温度閾値を超えた場合に、ポンプ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、室内温度が警報閾値を超えにくくなる。例えば、室内温度が温度閾値よりも温度の高い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、室内温度が警報閾値を超えてしまう。これに対して、室内温度が、温度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、室内温度が警報閾値を超えにくくすることができる。
上記発明において前記制御部は、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が好ましい。
このように室内温度が温度閾値を超えても余裕度が所定閾値以上である場合には、所定期間だけ時間的な間隔を設けてから、冷水の流量を増やす制御を行うことにより、ポンプの駆動に用いる動力を低減しやすくなる。例えば、所定期間だけ時間的な間隔を設けたことにより、AHUの二方弁が開き、室内温度が温度閾値を下回った場合には、ポンプの冷水の流量を増やす制御が行われない。そのため、所定の期間を設けることなく冷水の流量を増やす場合と比較して、ポンプの駆動に用いる動力が低減される。
上記発明において前記制御部は、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が好ましい。
このように室内温度が警報閾値を超えた場合には、熱源により冷却される冷水の目標温度を、直ちに特定温度に変更することにより、速やかに室内温度を警報閾値よりも低くすることができる。
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が好ましい。このように動力インバータの運転周波数制御に代えて、目標圧力の設定を変更することにより、ポンプから送り出される冷水流量の増減を制御しやすくなる。
上記発明において前記制御部は、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が好ましい。
このように冷水の流量を減らした際の所定圧力を繰り返し記憶させること、言い換えると所定圧力を繰り返し学習させることにより、繰り返し学習を行わない場合と比較して、ポンプの駆動に用いる動力を低減させることができる。
上記発明において前記制御部は、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が好ましい。
このように冷水の流量を減らした際の所定温度差を繰り返し記憶させること、言い換えると所定温度差を繰り返し学習させることにより、繰り返し学習を行わない場合と比較して、二次ポンプの駆動に用いる動力を低減させることができる。
上記発明において前記余裕度は、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が好ましい。
このように余裕度を求めることにより、二方弁の弁開度、ファンの回転周波数のいずれに基づいても余裕度を0から1までの数値で表すことができる。そのため、余裕度と所定閾値との比較などの余裕度を求めた後の制御処理を、AHUの状態を示す情報の種類に応じて変える必要がなくなる。
上記発明において複数の前記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が好ましい。
このように区画ごとに余裕度を求めてポンプから送り出される冷水の流量を制御することにより、室内空気の温度調整能力の信頼性を確保しやすくなる。例えば、複数の区画のうちの一つで求めた余裕度が所定閾値未満と判定された場合であっても、冷水の流量を増やす制御を行うことにより、その区画における室内空気の温度上昇を抑制しやすくなる。
上記発明において前記余裕度が、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)とすることが好ましい。
このようにAHUの常用台数および予備台数に基づく所定閾値を規定することにより、室内空気の温度調整能力の信頼性を更に確保しやすくなる。ここで常用台数は、冷水循環
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。
上記発明において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が好ましい。
このように記憶された運転設定の近傍においては、1回あたりの冷水の減少量を小さくすることにより、記憶された運転設定の近傍において細やかな制御が行われ、制御の安定性を確保しやすくなる。
上記発明において、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、を有していることが好ましい。
本発明の冷水循環システムによれば、AHUの余裕度に基づいてポンプの制御を行うことにより、AHUによる空気を冷却する能力に余裕を確保することができ、室内空気の温度調整能力の信頼性を確保することができるという効果を奏する。その他に、余裕度が所定閾値以上である場合にはポンプから送り出される冷水の流量を減らす制御を行うため、ポンプの駆動に用いる動力を低減させることができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る空調システムの構成を説明する模式図である。 図1の統合コントローラ等を説明するブロック図である。 図1の空調システムにおける制御を説明するフローチャートである。 アラームに関する割り込み制御を説明するフローチャートである。 ワーニングに関する割り込み制御を説明するフローチャートである。
この発明の一実施形態に係る冷水循環システムを備えた空調システムについて、図1から図5を参照して説明する。
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。
空調システム1には、図1に示すように、複数の熱源10と、一次送りヘッダ(送りヘッダ)11と、一次戻りヘッダ(戻りヘッダ)12と、一次ポンプ13と、一次冷水回路14と、熱源コントローラ15と、複数のAHU(エア・ハンドリング・ユニット)20と、AHUコントローラ25と、二次送りヘッダ(送りヘッダ)31と、二次戻りヘッダ(戻りヘッダ)32と、冷水主管(二次冷水配管)35と、二次ポンプ33と、ポンプコントローラ38と、統合コントローラ41と、が主に設けられている。
熱源10は、AHU20において室内空気の冷却に用いられる冷水を供給するものである。より具体的には、AHU20において室内空気の熱を吸収して温度が高くなった冷水を冷却し、所定温度の冷水として再びAHU20に送り出すものである。熱源10としては、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器、およびファン部(図示せず)などを備えた空冷チラーなどの冷凍機を例示することができる。
なお、熱源10から供給される冷水は、室内空気と比較して温度の低い水との意味で冷水と表記しているものである。そのため室内空気の温度が高い場合には、一般的に温かいと感じられる温度の水(温水)が熱源10から供給されてもよい。さらに、本実施形態では、熱源10から供給される熱媒として水を用いた例に適用して説明してるが、水以外の熱媒を用いてもよく、熱を運搬する媒体である熱媒の種類を限定するものではない。
一次送りヘッダ11は、熱源10から送り出された冷水が流入し、二次送りヘッダ31へ冷水を供給するヘッダである。一次戻りヘッダ12は、二次戻りヘッダ32から冷水が流入し、熱源10へ冷水を送り出すヘッダである。
一次冷水回路14は、熱源10、一次送りヘッダ11および一次戻りヘッダ12を接続し、冷水が循環する流路を形成するものである。一次ポンプ13は、熱源10から一次送りヘッダ11へ冷水を吐出するポンプである。本実施形態では、一次ポンプ13が熱源10の内部に配置されている例に適用して説明するが、熱源10から独立して配置されていてもよく、配置位置を限定するものではない。
熱源コントローラ15は、図1および図2に示すように、CPU(中央演算処理ユニット)、ROM、RAM、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータであり、熱源10および一次ポンプ13を制御するものであり、統合コントローラ41により制御されるものでもある。例えば、熱源10から送り出される冷水の温度を制御するものであり、一次ポンプ13から送り出される冷水の流量を制御するものである。
AHU20は、図1に示すように、熱源10から供給される冷水を用いて、サーバ等の熱によって温度が高くなったフロアの室内空気を冷却するものである。本実施形態では、データセンタのフロアFに複数のAHU20が配置され、当該フロアFが複数設けられている例に適用して説明する。
AHU20には、熱源から供給される冷水の流量を調節する二方弁21と、AHU20により冷却されてフロアへ吹出される空気の温度を測定する吹出口温度センサ22と、が設けられている。AHU20としては、熱交換器であるコイル(図示せず)、当該コイルに室内空気を通風させるファン23などが主に設けられたものを例示することができる。
二次送りヘッダ31は、一次送りヘッダ11から冷水が流入し、AHU20に向けて冷水を供給するヘッダである。一次送りヘッダ11と二次送りヘッダ31との間に二次ポンプ33および戻り配管34が配置されている。二次ポンプ33は冷水を一次送りヘッダ11から二次送りヘッダ31に送り出すポンプであり、ポンプコントローラ38によって制御される動力インバータにより駆動されるポンプである。戻り配管34は、一次送りヘッダ11と二次送りヘッダ31との間をつなぎ、過剰に二次送りヘッダ31に送られた冷水を一次送りヘッダ11に戻す配管である。戻り配管34には、冷水の流量を調節する調節弁が設けられている。
二次戻りヘッダ32は、AHU20から戻ってきた冷水が流入し、一次戻りヘッダ12へ冷水を供給するヘッダである。冷水主管35は、二次送りヘッダ31、AHU20およ
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。
AHUコントローラ25は、図1および図2に示すように、CPU(中央演算処理ユニット)、ROM、RAM、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータであって、AHU20におけるフロアの室内空気を冷却する冷却能力を制御するものであり、統合コントローラ41により制御されるものでもある。本実施形態では一つのフロアFに一つのAHUコントローラ25が配置され、当該AHUコントローラ25は、フロアFに配置された全てのAHU20を制御する例に適用して説明する。
ポンプコントローラ38は、CPU(中央演算処理ユニット)、ROM、RAM、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータであって、二次ポンプ33から送り出される冷水の流量を制御するものであり、統合コントローラ41により制御されるものでもある。より具体的には、動力インバータの運転周波数を制御することにより二次ポンプ33から送り出される冷水の流量を制御するものである。
統合コントローラ41は、CPU(中央演算処理ユニット)、ROM、RAM、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータであり、熱源コントローラ15、AHUコントローラ25およびポンプコントローラ38に制御信号を出力するものであり、空調システム1を統合的に制御するものである。ROM等に記憶されている制御プログラムは、CPUを制御部42として機能させるものであり、ROM等を記憶部43として機能させるものである。なお、統合コントローラ41、ポンプコントローラ38、AHUコントローラ25および熱源コントローラ15による空調システム1の制御については後述する。
次に、上記の構成からなる空調システム1における制御について、図3から図4を参照しながら説明する。まず、図3を参照しながら空調システム1における通常運転時の制御について説明する。
空調システム1の運転が開始されると、統合コントローラ41は記憶部43に記憶されているアラームフラグが0であるか否かを判定する処理を実行する(S11)。アラームフラグが1である場合、言い換えると0でないと判定された場合(NOの場合)には、再びS11の判定を行う。
アラームフラグが0であると判定された場合(YESの場合)には、統合コントローラ41は記憶部43に記憶されているワーニングフラグが0であるか否かを判定する処理を実行する(S12)。ワーニングフラグが1である場合、言い換えると0でないと判定された場合(NOの場合)には、再びS12の判定を行う。
アラームフラグが0であると判定された場合(YESの場合)には、統合コントローラ41は、冷水往還温度差がΔTsp(所定温度差)よりも小さいか否かを判定する処理を実行する(S13)。ここで冷水往還温度差は、戻り温度センサ37により測定された冷水の温度から、送り温度センサ36により測定された冷水の温度を引いた温度差のことであり、言い換えると、AHU20において熱交換後の冷水の温度から、AHU20に供給される冷水の温度を引いた温度差のことである。冷水往還温度差がΔTspよりも小さい場合には、AHU20における温度調節能力に余裕があることを意味している。冷水往還温度差は、ポンプコントローラ38において算出されてもよいし、統合コントローラ41において算出されてもよい。
冷水往還温度差がΔTspよりも小さいと判定された場合(YESの場合)には、二次ポンプ33から送り出される冷水の流量を1ステップ下げる制御を実行する(S14)。具体的には、統合コントローラ41は、ポンプコントローラ38を介して二次ポンプ33を駆動する動力インバータに運転周波数を1ステップ下げさせる制御信号を出力する処理を実行する。すると、二次ポンプ33の駆動に用いられる動力の低減が図られる。
S13において冷水往還温度差がΔTsp以上であると判定された場合(NOの場合)には、統合コントローラ41は、冷水往還温度差がΔTsp+αよりも大きいか否かを判定する処理を実行する(S15)。冷水往還温度差がΔTsp+αより大きいと判定された場合(YESの場合)には、二次ポンプ33から送り出される冷水の流量を1ステップ上げる制御を実行する(S16)。
具体的には、統合コントローラ41は、ポンプコントローラ38を介して二次ポンプ33を駆動する動力インバータに運転周波数を1ステップ上げさせる制御信号を出力する処理を実行する。するとAHU20に供給される冷水の流量が増加し、AHU20において熱交換に用いられる冷水の流量が増加し、AHU20における熱交換能力が増加する。
S15において冷水往還温度差がΔTsp+α以下であると判定された場合、言い換えると、冷水往還温度差がΔTspと同等である判定された場合(NOの場合)には、統合コントローラ41は、二次ポンプ33から送り出される冷水の流量を維持する制御を実行する。言い換えると、冷水流量を変更する制御を行わない。
S14またはS16の制御、若しくは、S15でNOの判定が行われた後、統合コントローラ41は、所定期間Tの計測を行うタイマー処理を実行する(S17)。所定期間Tの計測が終了するまで、統合コントローラ41は次の処理の実行を行わない。所定期間Tの計測が終了すると、統合コントローラ41は、記憶部43に記憶されているカウンタをインクリメントする処理を実行する(S18)。言い換えると、カウンタに1を加えて、加えた後の値をカウンタに収納する処理を実行する。
次に統合コントローラ41は、インクリメント後のカウンタの値が所定値Xよりも大きいか否かを判定する処理を実行する(S19)。カウンタの値が所定値Xよりも大きいと判定された場合(YESの場合)には、統合コントローラ41はΔTspの値を0.5増やす処理を実行する(S20)。この処理を実行することにより、以後のS13で行われる判定でYESと判定されやすくなり、冷水の流量を1ステップ下げる制御が行われやすくなる。その後、記憶部43に記憶されているカウンタの値を0にリセットする処理を実行する(S21)。
カウンタの値を0にリセットする処理の後、または、S19でカウンタの値がX以上と判定された場合(NOの場合)には、統合コントローラ41は、再びS11に戻り上述の処理を繰り返し実行する。
統合コントローラ41は上述の通常運転時の制御と並行して、次に説明するアラームに関する割り込み制御およびワーニングに関する割り込み制御を実行している。まず、アラームに関する割り込み制御について説明する。
空調システム1の運転が開始されると、図4に示すように、統合コントローラ41はAHUコントローラ25からアラームが発報されているか否かの判定処理を実行する(S31)。アラームは、フロア温度センサ24により測定されたフロアFの室内温度が警報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、警報閾値は、フロアFに配置された電子機器に影響を与
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)。
例えば、AHU20の状態をAHUコントローラ25が把握しており、統合コントローラ41はAHUコントローラ25からAHU20の状態を取得することにより、故障したAHU20が存在するか否かの判定処理を行う処理を実行する。
故障したAHU20が存在し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は記憶部43に記憶されているアラームフラグの値を0に設定する処理を実行する(S33)。さらに統合コントローラ41は、熱源コントローラ15を介して熱源10の吐出温度をデフォルト温度に設定する制御信号を出力する処理を実行する(S34)。言い換えると、熱源10から送り出される冷水の目標温度を、予め定められたデフォルト温度に変更する制御信号を出力する。デフォルト温度としては、統合コントローラ41または熱源コントローラ15に予め記憶されているものを例示することができる。
その一方で、S31においてアラームが発報されていると判定された場合(YESの場合)、または、S32において故障したAHU20が存在すると判定された場合(YESの場合)には、統合コントローラ41は記憶部43に記憶されているアラームフラグの値を1に設定する処理を実行する(S35)。
次いで統合コントローラ41はポンプコントローラ38を介して二次ポンプ33から送り出される冷水の流量をデフォルト流量とする制御信号を出力する処理を実行する(S36)。つまり、S14やS16の処理、後述するS47の処理において、二次ポンプ33から送り出される冷水の流量がデフォルト流量から変更されている場合には、デフォルト流量に戻す制御が行われる。
その後、熱源コントローラ15を介して熱源10の吐出温度を非常時温度(特定温度)に設定する制御信号を出力する処理を実行する(S37)。言い換えると熱源10から送り出される冷水の目標温度を非常時温度に設定する制御を実行する。非常時温度は、熱源10から送り出される冷水のデフォルトの目標温度よりも低い温度であり、予め統合コントローラ41または熱源コントローラ15に記憶されている。
S34の吐出温度をデフォルト温度に設定する処理、または、S37の吐出温度を非常時温度に設定する処理が終了すると、統合コントローラ41はS31に戻り、上述の処理を繰り返し実行する。
次にワーニングに関する割り込み制御について説明する。
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。
ワーニングが発報されていると判定された場合(YESの場合)には、統合コントローラ41は余裕度を算出する処理を実行する(S42)。余裕度は、次に記載する3つの計算式の少なくとも1つを用いて求められる。
1−(二方弁21の弁開度の平均値) ・・・(1)
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。
式(2)における最大周波数は、ファン23の最大回転周波数のことである。式(3)における設定温度はフロアFの室内温度の目標温度であり、計測温度はフロア温度センサ24によって測定された室内温度であり、設定温度−計測温度はフロアFにおける空気温度差を表している。AHUの吹出空気の目標温度とし吹出空気設定温度−吹出空気計測温度としてもよい。
余裕度が算出されると、統合コントローラ41は余裕度に余裕があるか否かを判定する処理を実行する(S43)。例えば、余裕度が所定閾値以上であるか、所定閾値未満であるかを判定する処理を実行する。
ここで余裕度が上述の式(1)または式(2)を用いて算出されている場合の所定閾値としては、(AHU20の常用台数)/(AHU20の常用台数+AHU20の予備台数)から求められる値を例示することができる。ここで常用台数は、空調システム1における負荷に対応するために必要とされる最低限のAHU20の台数であり、予備台数は、空調システム1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AHU20の台数である。
余裕度に余裕があると判定された場合(YESの場合)には、統合コントローラ41は記憶部43に記憶されているカウンタの値が0か否かを判定する処理を実行する(S44)。カウンタの値が0と判定された場合(YESの場合)には、統合コントローラ41は記憶部43に記憶されているカウンタの値を1に設定する処理を実行する(S45)。その後、統合コントローラ41は、所定期間Tの計測を行うタイマー処理を実行する(S46)。
その一方で、S43の判定で余裕度に余裕がないと判定された場合(NOの場合)、または、S44の判定でカウンタの値が0で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、二次ポンプ33から送り出される冷水の流量を1ステップ上げる制御を実行する(S47)。具体的には、統合コントローラ41は、ポンプコントローラ38を介して二次ポンプ33を駆動する動力インバータに運転周波数を1ステップ上げさせる制御信号を出力する。
冷水の流量を1ステップ上げた後、統合コントローラ41は記憶部43に記憶されているカウンタの値を0に設定する処理を実行する(S48)。その後、統合コントローラ41は、ΔTspの値をS47の処理の際に取得した冷水往還温度差ΔTsvの値に置き換える処理を実行する(S49)。
つまり、S20の処理を繰り返すことにより大きくなったΔTspの値を、S47の処理時における実際の冷水往還温度差ΔTsvの値に置き換えることにより、ΔTspの値が大きくなりすぎることが抑制される。その結果として、二次ポンプ33から送り出される冷水の流量が少なくなりすぎることが抑制される。
上記の構成の空調システム1によれば、AHU20の余裕度に基づいて二次ポンプ33の制御を行うため、AHU20による空気を冷却する能力に余裕を確保することができ、フロアF内の温度調整能力の信頼性を確保することができる。
その他に、余裕度が所定閾値以上である場合には二次ポンプ33から送り出される冷水の流量を減らす制御を行うため、二次ポンプ33の駆動に用いる動力を低減させることができる。さらに、二次ポンプ33から送り出される冷水の流量が減ることから、AHU20から戻る冷水の温度が高くなりやすいため、熱源10の効率向上を図りやすい。
上述の式(1)、式(2)、式(3)の少なくとも一つを用いて余裕度を求めることにより、信頼性をさらに確保しやすくなり、二次ポンプ33の駆動に用いる動力を低減させやすくなる。つまり、AHU20における空気を冷却する能力は二方弁21の弁開度と相関していると考えられ、弁開度における全開までの余裕は上述の余裕度と相関していると考えられる。そのため、二方弁21の弁開度を用いて余裕度を求めることにより、余裕度をより高い精度で求めることができる。ファン23の回転周波数や設定温度−計測温度の温度差についても同様に、AHU20における空気を冷却する能力と相関していると考えられ、ファン23の回転周波数や設定温度−計測温度の温度差を用いて余裕度を求めることにより、余裕度をより高い精度で求めることができる。
さらに上述の式(1)、式(2)、式(3)のいずれかを用いて余裕度を求めることにより、余裕度を0から1までの数値で表すことができる。そのため、余裕度と所定閾値との比較などの余裕度を求めた後の制御処理が行いやすくなる。
また、AHU20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21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21の弁開度を大きくする制御を行うことにより、AHU20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、AHU20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21の弁開度を小さくする制御を行うことにより、AHU20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、AHU20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。
フロアF内温度が予め定められた設定閾値を下回るようにファン23の回転周波数を制御することにより、フロアF内温度が設定閾値を下回るように制御しやすくなる。つまり、フロアF内温度が設定閾値を上回る場合には、ファン23の回転周波数を増加させることにより、AHU20から吹出される空気に流量が増えるためフロアF内温度が設定閾値を下回りやすくなる。これらによって吹出温度を安定させながら、室内の温度を設定以下に満足するように最低限のファン周波数で動作することにより、ファン動力も削減できる。
フロアFごとに余裕度を求めて二次ポンプ33から送り出される冷水の流量を制御することにより、フロアF内の温度調整能力の信頼性を確保しやすくなる。例えば、複数のフロアFのうちの一つで求めた余裕度が所定閾値未満と判定された場合であっても、冷水の流量を増やす制御を行うことにより、そのフロアFにおける温度上昇を抑制しやすくなる。
また、AHU20の常用台数および予備台数に基づく所定閾値を規定することにより、フロアF内の温度調整能力の信頼性を更に確保しやすくなる。
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。
フロアF内の温度がワーニング閾値を超えても余裕度が所定閾値以上である場合には、所定期間Tだけ時間的な間隔を設けてから、冷水の流量を増やす制御を行うことにより、二次ポンプ33の駆動に用いる動力を低減しやすくなる。例えば、所定期間Tだけ時間的な間隔を設けたことにより、フロアF内の温度がワーニング閾値を下回った場合には、冷水の流量を増やす制御が行われない。そのため、所定期間Tを設けることなく冷水の流量を増やす場合と比較して、二次ポンプ33の駆動に用いる動力が低減される。
フロアF内の温度が警報閾値を超えた場合には、熱源10により冷却される冷水の目標温度を、直ちに非常時温度に変更することにより、速やかにフロアF内の温度を警報閾値よりも低くすることができる。
冷水の流量を減らした際のΔTspを繰り返し記憶させること、言い換えるとΔTspを繰り返し学習させることにより、繰り返し学習を行わない場合と比較して、二次ポンプ33の駆動に用いる動力を低減させることができる。
または、二次ポンプ33から送り出される冷水の圧力を目標圧力に制御することにより、送りだされる冷水の流量を変更する場合には、冷水の流量を減らした際の所定圧力を繰り返し記憶させること、言い換えると所定圧力を繰り返し学習させることにより、繰り返し学習を行わない場合と比較して、二次ポンプ33の駆動に用いる動力を低減させることができる。
なお、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は、全てのAHU20において、二方弁21の弁開度が上限閾値、および、ファン23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のみ行ってもよい。このようにすることで、空調システム1における二次ポンプ33の駆動に用いる動力を低減しやすくなる。つまり、一つのAHU20において二方弁21の弁開度が上限閾値、および、ファン23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、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場合と比較して、冷水の流量を増やす期間が短くなるため、二次ポンプ33の駆動に用いる動力を低減させることができる。
また、余裕度が所定閾値未満と判定された場合に、二次ポンプ33に適用された運転設定を記憶部43に記憶する処理を行い、二次ポンプ33から送り出される冷水の流量を減らす処理を行う際に、記憶された運転設定の近傍では、冷水の流量の減少量を前回の制御時よりも小さくする制御を行ってもよい。さらに記憶された運転設定の近傍では、冷水の流量を減らす制御を行う間隔を、他の場合よりも長くする制御を行ってもよい。
このように記憶された運転設定の近傍においては、1回あたりの冷水の減少量を小さくするとともに、冷水の流量を減らす制御を行う間隔を長くすることにより、記憶された運転設定の近傍において細やかな制御が行われ、制御の安定性を確保しやすくなる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記の実施の形態においては、本発明に係る空調システムをデータセンタに用いる例に適用して説明したが、用いる対象はデータセンタに限られるものではなく、他の設備に適用できるものである
1…空調システム(冷水循環システム)、10…熱源、11…一次送りヘッダ(送りヘッダ)、12…一次戻りヘッダ(戻りヘッダ)、13…一次ポンプ、14…一次冷水回路、20…AHU、21…二方弁、23…ファン、31…二次送りヘッダ(送りヘッダ)、32…二次戻りヘッダ(戻りヘッダ)、33…二次ポンプ、35…冷水主管(二次冷水配管)、42…制御部

Claims (18)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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記載の冷水循環システム。
  5. (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またはに記載の冷水循環システム。
  6. 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からのいずれか1項に記載の冷水循環システム。
  7. 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からのいずれか1項に記載の冷水循環システム。
  8. 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からのいずれか1項に記載の冷水循環システム。
  9. 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記載の冷水循環システム。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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からのいずれか1項に記載の冷水循環システム。
  15. 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。
  16. 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。
  17. 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。
  18. 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。
JP2012287606A 2012-12-28 2012-12-28 冷水循環システム Active JP6100523B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012287606A JP6100523B2 (ja) 2012-12-28 2012-12-28 冷水循環システム
CN201380068563.8A CN104937347B (zh) 2012-12-28 2013-12-26 冷水循环***
PCT/JP2013/084864 WO2014104182A1 (ja) 2012-12-28 2013-12-26 冷水循環システム
SG11201505071QA SG11201505071QA (en) 2012-12-28 2013-12-26 Cold water circulation system
US14/655,846 US10203128B2 (en) 2012-12-28 2013-12-26 Cold water circulation system with control of supply of cold water based on degree of air handler surplus
HK15111526.3A HK1210824A1 (en) 2012-12-28 2015-11-23 Cold water circulation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012287606A JP6100523B2 (ja) 2012-12-28 2012-12-28 冷水循環システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014129938A JP2014129938A (ja) 2014-07-10
JP6100523B2 true JP6100523B2 (ja) 2017-03-22

Family

ID=51021256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012287606A Active JP6100523B2 (ja) 2012-12-28 2012-12-28 冷水循環システム

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10203128B2 (ja)
JP (1) JP6100523B2 (ja)
CN (1) CN104937347B (ja)
HK (1) HK1210824A1 (ja)
SG (1) SG11201505071QA (ja)
WO (1) WO2014104182A1 (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5780280B2 (ja) * 2013-09-30 2015-09-16 ダイキン工業株式会社 空調システム及びその制御方法
JP6400978B2 (ja) * 2014-08-20 2018-10-03 株式会社Nttファシリティーズ 熱媒体循環システム
JP6363428B2 (ja) * 2014-08-20 2018-07-25 株式会社Nttファシリティーズ 熱媒体循環システム
JP6453715B2 (ja) * 2015-06-09 2019-01-16 株式会社Nttファシリティーズ 空調システム及び空調システム用プログラム
JP6453714B2 (ja) * 2015-06-09 2019-01-16 株式会社Nttファシリティーズ 空調システム及び空調システム用プログラム
JP6980969B2 (ja) * 2016-04-13 2021-12-15 富士通株式会社 データセンタ及びデータセンタの制御方法
JP6847198B2 (ja) * 2017-03-02 2021-03-24 東芝キヤリア株式会社 熱源水制御方法及び熱源水制御装置
US10143111B2 (en) * 2017-03-31 2018-11-27 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Adjustment of a pump speed based on a valve position
CN109059152B (zh) * 2018-08-01 2024-03-05 浙江陆特能源科技股份有限公司 基于数据中心的水环热泵空调***运行***及方法
CN111601491B (zh) * 2020-06-03 2022-05-31 广州远正智能科技股份有限公司 数据中心机房精密空调变风量节能靶向调控方法及***
CN111918523B (zh) * 2020-06-28 2023-05-09 北京百度网讯科技有限公司 制冷***、制冷***的控制方法、设备及存储介质
CN112498091B (zh) * 2020-12-09 2023-02-28 庆铃汽车(集团)有限公司 基于nedc工况的纯电动车辆控制方法、终端、介质及车辆
CN117529066B (zh) * 2024-01-04 2024-04-09 浙江康盛热交换器有限公司 冷却机组控制方法、装置、电子设备及计算机可读介质

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2819476B2 (ja) * 1989-12-26 1998-10-30 横河ジョンソンコントロールズ株式会社 空調機の送出圧力制御方式
US5316073A (en) * 1993-04-02 1994-05-31 Johnson Service Company Twinning control
US5533348A (en) * 1994-08-26 1996-07-09 American Standard Inc. Average air temperature sensor
JP3122978B2 (ja) * 1994-09-09 2001-01-09 新菱冷熱工業株式会社 送水圧力制御装置
JP3365997B2 (ja) * 2000-09-18 2003-01-14 ダイダン株式会社 一次・二次ポンプ方式熱源変流量システム
JP2004101087A (ja) * 2002-09-10 2004-04-02 Osaka Gas Co Ltd 制御システム及びそれを備えたユーティリティ消費設備
JP3792667B2 (ja) * 2003-03-20 2006-07-05 株式会社エヌ・ティ・ティ ファシリティーズ 空気調和装置及び空気調和装置の運転制御方法
JP4422572B2 (ja) * 2004-07-29 2010-02-24 東洋熱工業株式会社 冷温熱源機の冷温水制御方法
JP2007139241A (ja) 2005-11-16 2007-06-07 Hitachi Ltd 空気調和装置
JP4651551B2 (ja) * 2006-01-31 2011-03-16 東京電力株式会社 空調システム
JP4594276B2 (ja) * 2006-05-26 2010-12-08 東洋熱工業株式会社 冷温熱源機の冷温水制御方法及びこれに用いる空調システム
JP5209244B2 (ja) * 2007-07-24 2013-06-12 アズビル株式会社 空調制御システムおよび空調制御方法
JP4748175B2 (ja) 2008-04-16 2011-08-17 日立電線株式会社 冷水循環システム
CN101256020B (zh) * 2008-04-16 2010-07-21 谭文胜 控制中央空调末端供回水温差的方法及装置
JP4333818B2 (ja) 2008-12-23 2009-09-16 日立電線株式会社 冷水循環システム
JP4406778B2 (ja) 2009-02-26 2010-02-03 日立電線株式会社 冷水循環システム
WO2010131378A1 (ja) * 2009-05-12 2010-11-18 三菱電機株式会社 空気調和装置
JP2010270967A (ja) 2009-05-21 2010-12-02 Hitachi Building Systems Co Ltd 空調システム、空調システムの制御方法及び制御装置
JP2011163665A (ja) * 2010-02-10 2011-08-25 Taisei Corp 空調システムの運転方法
JP5399948B2 (ja) * 2010-03-01 2014-01-29 株式会社Nttファシリティーズ 冷水循環システム
JP5508940B2 (ja) * 2010-05-31 2014-06-04 株式会社Nttファシリティーズ 空調制御システムの運転制御方法
WO2013116695A1 (en) * 2012-02-02 2013-08-08 Semco, Llc Chilled beam pump module, system, and method
CN202613683U (zh) * 2012-05-28 2012-12-19 深圳市紫衡技术有限公司 中央空调水泵电机控制器和中央空调制冷站***

Also Published As

Publication number Publication date
US20150354851A1 (en) 2015-12-10
US10203128B2 (en) 2019-02-12
WO2014104182A1 (ja) 2014-07-03
JP2014129938A (ja) 2014-07-10
CN104937347B (zh) 2018-04-06
HK1210824A1 (en) 2016-05-06
CN104937347A (zh) 2015-09-23
SG11201505071QA (en) 2015-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6100523B2 (ja) 冷水循環システム
JP5907247B2 (ja) 一体型空調システム、その制御装置
JP6052883B2 (ja) 冷水循環システム
US20160192543A1 (en) Air-conditioning apparatus
JP6363428B2 (ja) 熱媒体循環システム
JP4726664B2 (ja) 空気調和装置
JP7490831B2 (ja) 空調システムの制御装置、制御方法、制御プログラムおよび空調システム
JP4693645B2 (ja) 空調システム
JP5312286B2 (ja) 空気調和機の制御装置、冷凍装置の制御装置
JP6676418B2 (ja) 空調機
JP6125836B2 (ja) 冷水循環システム
JP5440689B2 (ja) 局所空調システム、その制御装置
JP2017003181A (ja) 空調システム及び空調システム用プログラム
JP5526716B2 (ja) 空調システム
JP6430758B2 (ja) 冷却システム
JP2018096551A (ja) 冷水循環システム
JP6400978B2 (ja) 熱媒体循環システム
JP5940608B2 (ja) 熱媒体循環システム
JP2020180782A (ja) 空調システムの制御装置、制御方法、制御プログラムおよび空調システム
JP6787726B2 (ja) 空調システムの制御装置、制御方法、制御プログラムおよび空調システム
WO2018105734A1 (ja) 熱媒体循環システム、及び冷水循環システム
JP6453714B2 (ja) 空調システム及び空調システム用プログラム
KR20190043392A (ko) 다중 에어컨 쿨러를 기반으로 하는 선박공조 시스템
JP2013061096A (ja) 局所空調システム、その制御装置、プログラム
JP7042628B2 (ja) 空調システム、制御装置、空調制御方法及びプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150731

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160607

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160628

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20161129

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170123

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20170202

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170221

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170223

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6100523

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250