JP6252636B2 - 負荷分配システム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る負荷分配システムの概略構成図である。本実施形態に係る負荷分配システムは、システム全体のエネルギー効率の悪化を抑制することのできるものである。負荷分配システムは、主に、ビルや工場、病院及びホテル等の、比較的大きい建物内に設置されている。
(2−1)熱媒体循環回路70
熱媒体循環回路70は、水が充填された閉回路であり、第1〜第3冷凍機51〜53と第1〜第9空調機21〜29との間で水が循環するように構成されている。熱媒体循環回路70には、ポンプ40と、第1〜第3流量調整弁61〜63と、第1〜第3冷凍機51〜53と、往ヘッダ11と、第1〜第9空調機21〜29と、還ヘッダ12と、が接続されている。
一次側設備10では、3台の第1〜第3冷凍機51〜53が負荷分配システムにおける熱源として働く。第1〜第3冷凍機51〜53それぞれには、第1〜第3流量調整弁61〜63が1つずつ配設されている。そして、第1〜第3冷凍機51〜53に対して1台のポンプ40が配備されている。第1〜第3冷凍機51〜53は、図1に示すように互いに並列に接続されている。具体的には、第1共通配管72にはポンプ40が設けられ、第1配管74には第1流量調整弁61及び第1冷凍機51が設けられ、第2配管75には第2流量調整弁62及び第2冷凍機52が設けられ、第3配管76には第3流量調整弁63及び第3冷凍機53が設けられている。
二次側設備20は、熱利用機器としての9台の第1〜第9空調機21〜29を有している。第1〜第9空調機21〜29は、それぞれ、熱源機である一次側設備10の第1〜第3冷凍機51〜53が生成する冷水の冷熱あるいは温水の温熱を使って、室内空間の負荷を処理する。すなわち、第1〜第9空調機21〜29は、一次側設備10から流れてくる冷水あるいは温水を用いて、室内空間の空調(冷房や暖房)を行う。
図2は、負荷分配システムの備える制御装置の制御ブロック図である。制御装置は、主として、チラーシステムコントローラ110及び空調機コントローラ120から成る。上述のように、チラーシステムコントローラ110は第1〜第3冷凍機51〜53、第1〜第3流量調整弁61〜63及びポンプ40をコントロールし、空調機コントローラ120は第1〜第9空調機21〜29をコントロールする。
(3−1)全体概略動作
第1〜第9空調機21〜29それぞれでは、吸込ダクト(図示せず)によって室内空間から取り込まれた室内空気が、ケーシング内の空気通路を流れる。この空気は、各熱交換器等において一次側設備10から流れてきた冷水/温水によって冷却/加熱される。その冷却/加熱された空気が給気ダクト(図示せず)を介して室内空間へ供給されることで、室内空間の冷房/暖房が行われる。
チラーシステムコントローラ110は、主として、CPU180及びメモリ190から構成されている。メモリ190は、ROMとRAMとで構成されており、ROMには、CPU180が読み出して実行する各種プログラム等が格納されている。RAMは、CPU180のワークメモリとして機能する他、CPU180によって書き換え可能な情報が格納されている。
次に、チラーシステムコントローラ110の冷凍機台数制御に関係する機能について詳述する。
図3を参照して、チラーシステムコントローラ110による冷凍機台数制御の各ステップについて説明する。なお、以下の説明では、各冷凍機の100%の能力とは各冷凍機の定格能力を意味しており、第1冷凍機51の最小能力は15%であるものとする。
(4−1)
ここで、第1熱源機及び第2熱源機のそれぞれに対して吐出容量可能なポンプから水が流れる構成であって、各ポンプによって第1熱源機及び第2熱源機への水の流量が調整される場合、吐出容量が大きく異なるような制御指令が各ポンプに対して為されると、ポンプ間の圧力の関係上、吐出容量が小さくなるように制御指令を受けたポンプには水が流れ難くなることがある。そうすると、このポンプから水が流れる冷凍機には所望の流量を下回る量の水しか流れないことになる結果、各冷凍機に対する水の流量を設定する際に、各冷凍機に分配される水の流量に大きな差をつけることができないために各冷凍機に所望の負荷分配をすることができず、システム全体のエネルギー効率が悪化することがある。
図4は、従来技術としての負荷分配システムの備える一次側設備の概略構成図である。図5は、本実施形態に係る負荷分配システム及び従来技術としての負荷分配システムそれぞれのエネルギー損失を説明するための図である。なお、図5では、本実施形態に係る負荷分配システム及び従来技術としての負荷分配システムそれぞれにおけるエネルギー損失範囲を、ハッチングによって模式的に示している。
本実施形態のポンプ40は、単位時間当たりの水の吐出量が一定である定速ポンプである。このため、インバータ駆動される容量可変型のポンプが採用される場合と比較して、コストを抑制することができている。
本実施形態では、能力可変型の熱源機である第1冷凍機51に対しては許容時の流量変更可能な弁が採用されており、能力一定型の熱源機である第2冷凍機52及び第3冷凍機53に対しては許容時の流量変更ができない弁が採用されている。すなわち、本実施形態では、第2流量調整弁62及び第3流量調整弁63は、第2冷凍機52及び第3冷凍機53それぞれへの水の流れを許容又は遮蔽する開閉弁である。このため、第2流量調整弁62及び第3流量調整弁63として許容時に流量を変更することのできる弁が採用される場合と比較して、コストを抑えることができている。
本実施形態では、第2冷凍機52の運転を開始させるときに第1冷凍機51を最小能力に固定しているため、第1冷凍機51においてサーモオフによる圧縮機の停止を防止することができる。これにより、二次側設備20からの要求負荷量に対して素早く対応することができるとともに、圧縮機の発停回数の増加による機器寿命の短縮を防止することができる。
本実施形態では、第1〜第3冷凍機51〜53に対して共通のポンプ40が採用されている。本実施形態では、例えば冷凍機の上流側に吐出容量可能なポンプが設けられており各ポンプによって冷凍機への水の流量が調整されるシステムと比較して、第1〜第3流量調整弁61〜63により第1〜第3冷凍機51〜53それぞれに流れる水量を調整することができるため、ポンプを追加することによる更新時(冷凍機の置き換えや追加時)のコスト増加を抑えることができる。
(5−1)変形例A
図6は、変形例Aに係る負荷分配システムの備える一次側設備の概略構成図である。図7は、変形例Aに係る負荷分配システム及び従来技術としての負荷分配システムそれぞれのエネルギー損失を説明するための図である。なお、図7では、従来技術としての負荷分配システムにおけるエネルギー損失範囲を、ハッチングによって模式的に示している。
上記実施形態では、第1〜第3流量調整弁61〜63が、第1〜第3冷凍機51〜53それぞれの上流側(入口側)に設けられているが、下流側(出口側)に設けられていてもよい。
40 ポンプ
51 第1冷凍機(第1熱源機)
52 第2冷凍機(第2熱源機)
53 第3冷凍機(第2熱源機)
61 第1流量調整弁
62 第2流量調整弁
70 熱媒体循環回路
182 冷凍機台数決定部(制御部)
Claims (5)
- 熱媒体を加熱又は冷却する第1熱源機(51)と、
熱媒体を加熱又は冷却し、前記第1熱源機と並列に配置されている第2熱源機(52、53)と、
前記第1熱源機及び前記第2熱源機から熱媒体が供給される利用側設備(20)と、
前記第1熱源機、前記第2熱源機及び前記利用側設備が接続されている熱媒体循環回路(70)と、
を備え、
前記第1熱源機は、可変速圧縮機を有する熱源機であり、
前記第2熱源機は、定速圧縮機を有する熱源機、又は、吸収式熱源機であり、
前記熱媒体循環回路には、前記第1熱源機及び前記第2熱源機に共通しており前記熱媒体循環回路に熱媒体を循環させるためのポンプ(40)と、前記ポンプから前記第1熱源機へと流れる熱媒体の流量を調整するための第1流量調整弁(61)と、前記ポンプから前記第2熱源機へと流れる熱媒体の流量を調整するための第2流量調整弁(62、63)と、が設けられ、
前記ポンプは、前記第1熱源機及び前記第2熱源機に対して1台である、
負荷分配システム。 - 前記利用側設備から要求される負荷に応じて、前記第1熱源機及び前記第2熱源機の駆動台数を制御する制御部(182)、を備え、
前記制御部は、前記利用側設備から要求される負荷が徐々に増加して前記第1熱源機で対応可能な負荷以上の負荷が要求された場合には、前記第2熱源機へと熱媒体が流れるように前記第2流量調整弁の開度を調整し、かつ、最小能力で前記第1熱源機が駆動するように前記第1流量調整弁の開度を調整する、
請求項1に記載の負荷分配システム。 - 前記第1熱源機は、2台以上あり、
前記第1熱源機の最小能力を合計した能力は、前記第2熱源機の定格能力以下である、
請求項2に記載の負荷分配システム。 - 前記ポンプは、単位時間当たりの熱媒体の吐出容量が一定である定量ポンプである、
請求項1から3のいずれか1項に記載の負荷分配システム。 - 前記第2流量調整弁は、前記第2熱源機への熱媒体の流れを許容又は遮断する開閉弁である、
請求項1から4のいずれか1項に記載の負荷分配システム。
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