JP7100423B2 - 冷水循環システム - Google Patents
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Description
本実施形態は、密閉式の熱媒体循環システムに本発明に係る冷水循環システムを適用したものである。熱媒体循環システムは、冷却又は加熱された熱媒体を循環させて温度管理対象を冷却又は加熱するシステムである。
空調装置10は、室内空気を冷却する冷却装置の一例である。当該空調装置10は、熱源機11、熱交換器12A及びバイパス配管13等の機器それぞれを少なくとも1つ有する。熱源機11は、熱媒体を冷却又は加熱するための熱を生成する。
2.1 制御構成
制御装置20は、一次ポンプP1、二次ポンプP2、各送風機12B及び熱源機11等の稼働状態、つまり空調装置10の稼働状態を直接的又は間接的に制御する。制御装置20は、CPU、ROM及びRAM等にて構成されたマイクロコンピュータであって、ROM等の不揮発性記憶部に予め記憶されたプログラム(ソフトウェア)に従って空調装置10の作動を制御する。
制御装置20は、少なくとも3つの制御モード(第1制御モード、第2制御モード及び第3制御モード)に分けて空調装置10の稼働状態、及び熱交換器12A側に循環させる冷水流量等を制御する。
第1制御モードは省電力運転モードの一例である。省電力運転モード、つまり第1制御モードは、第2制御モード時に空調装置10で消費する電力を余熱時電力としたとき、当該余熱時電力より小さな電力で運転可能な運転モードである。
第2制御モードは「配管余熱運転モード」の一例である。配管余熱運転モード、つまり第2制御モードでは、バイパス配管13内の冷水を各熱交換器12Aに供給して当該熱交換器12Aで冷却能力を発揮させる運転モードである。
第3制御モードは通常運転モードの一例である。第2制御モード(配管余熱運転モード)時に熱交換器12Aで発揮可能な冷却能力を余熱能力としたとき、第3制御モードは、当該余熱能力より大きな冷却能力を熱交換器12Aで発揮可能な運転モードをいう。
制御装置20は、3つの制御モードのうちいずれかの制御モードを実行している場合において、発報信号が発信されたときには、先ず、FCU12の熱交換器12Aで発揮させる冷却能力を増大させる処理を実行する。
制御装置20は、3つの制御モードのうちいずれかの制御モードを実行している場合において、発報信号が発信されていないときには、先ず、FCU12の熱交換器12Aで発揮させる冷却能力を低下させる処理を実行する。
制御装置20は、熱交換器12Aで発揮させる冷却能力を変更する処理を実行した後、予め設定されたルールに従って決定された時間(以下、効果待ち時間という。)が経過したときに、(a)発報信号が発信されているか否かの判断処理、(b)冷却能力を更に変更するか否かの判断処理、及び(c)制御モードを変更するか否かの判断処理のうちいずれかの処理を実行する。
<第3制御モード(図3参照)>
本実施形態に係る冷水循環システムでは、システムの始動スイッチ(図示せず。)が管理者により投入されると、制御装置20は先ず、第3制御モードを実行する。
制御装置20は、制御を第2制御モード用制御に移行させた後、効果待ち時間が経過したときに、図4に示すように、配管余熱運転モード(第2制御モード)が実行可能状態であるか否かを判断する(S21)。
制御装置20は、発報信号が発信されていると判断したときは(S27:YES)、二次ポンプP2を構成する複数のポンプのうち稼働中のポンプの回転数を増速させて吐き出し量を増大させる(S29)。
制御装置20は、制御を第1制御モード用制御に移行させると、効果待ち時間が経過したときに、発報信号が発信されているか否かを判断する(S61)。制御装置20は、発報信号が発信されていないと判断したときには(S61:NO)、再び、S61を実行する。
本実施形態に係る制御装置20は、(a)発報信号が発信されているか否か、つまり管理項目について管理条件を満たすか否かを判断し(S27)、かつ、(b)バイパス配管13内の冷水温度が予め設定された温度範囲の上限値未満であるか否か、つまり第1冷水温センサS3の検出温度が能力条件を満たしているか否かを判断する。
制御装置20は、管理条件を満たさない、つまり発報信号が発信されていると判断されたときに、配管余熱運転モード(第2制御モード)にて管理条件を満たす冷却能力を熱交換器12Aにて発揮可能であるか否か、つまり往水ヘッダ温度が上限値未満であるか否かを判断する。
上述の実施形態では、二次ポンプP2を構成する各ポンプの回転数を変更することにより二次ポンプP2の吐き出し量を制御し、当該ポンプの回転数が最小回転数又は最大回転数となったときに、稼働ポンプの台数を増減した。
(第3実施形態)
上述の実施形態では、制御モードを3つの制御モード(第1制御モード~第3制御モード)に分けて冷水循環システムを制御した。本実施形態は、4つ以上の制御モードに分けて冷水循環システムを制御するものである。
上述の実施形態では、管理項目の具体的な種類及びその内容、並びに効果待ち時間等は、管理者が予め設定した固定値であった。本実形態では、管理項目の具体的内容等を制御装置20が自動的に変更するものである。
上述の実施形態では、FCU12に設けられたコントローラが発報信号を発信するか否かを判断した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、制御装置20が直接的に発報信号を発信する条件を満たしているか否かを判断してもよい。なお、FCU12は、空気調和機(AHU)又は外気調和機(OHU)にて構成されたものであってもよい。
11C… 三方弁 12…FCU(ファンコイルユニット)
12A… 熱交換器 12B… 送風機 12C… バルブ 13… バイパス配管
14A… 一次往水ヘッダ 14B… 一次還水ヘッダ 15B… 二次還水ヘッダ
15A… 二次往水ヘッダ 20… 制御装置 P1… 一次ポンプ
P2… 二次ポンプ S1… 温度センサ S3… 第1冷水温センサ
S4… 第2冷水温センサ S5… 第3冷水温センサ S6… 第4冷水温センサ
S7… 第1冷却水温センサ S8… 第2冷却水温センサ
Claims (16)
- 冷水を冷却する熱源機、冷却された冷水と冷却対象を冷却するための熱交換器、並びに前記熱交換器の冷水流入側と当該熱交換器の冷水流出側とを繋ぐバイパス配管を少なくとも有する冷却装置と、
冷却対象の状態を直接的又は間接的に示すパラメータ(以下、管理項目という。)の値を検出する項目値検出部と、
前記熱交換器に供給される冷水の温度を検出する温度検出部と、
前記冷却装置の稼働状態を制御するとともに、前記項目値検出部及び温度検出部から出力される信号が入力される制御装置とを備え、
前記バイパス配管内の冷水を前記熱交換器に供給して当該熱交換器で冷却能力を発揮させる運転モードを「配管余熱運転モード」とし、
前記配管余熱運転モード時に前記熱交換器で発揮可能な冷却能力を余熱能力とし、当該余熱能力より大きな冷却能力を前記熱交換器で発揮可能な運転モードを通常運転モードとし、
前記配管余熱運転モード時に前記冷却装置で消費する電力を余熱時電力とし、当該余熱時電力より小さな電力で運転可能な運転モードを省電力運転モードとしたとき、
前記制御装置は、
前記項目値検出部の検出値に基づく値が、当該管理項目について予め設定された管理条件を満たすか否かを判断するとともに、前記熱交換器で発揮させる冷却能力を増大させる必要がないときに当該管理条件を満たすと判断する第1判断処理、
前記温度検出部の検出値に基づく値が予め設定された能力条件を満たすか否かを判断するとともに、前記バイパス配管内の冷水温度が予め設定された温度範囲の上限値未満であるときに当該能力条件を満たすと判断する第2判断処理、
少なくとも前記管理条件及び前記能力条件を満たしているときに、前記配管余熱運転モードにて前記冷却装置を稼働させる余熱運転処理、
前記第1判断処理により前記管理条件を満たさないと判断されたときに、前記バイパス配管内の冷水温度が予め設定された温度以下であるか否かに基づいて、前記配管余熱運転モードにて前記管理条件を満たす冷却能力を前記熱交換器にて発揮可能であるか否かを判断する第3判断処理、
前記第1判断処理により前記管理条件を満たさないと判断され、かつ、前記第3判断処理により「否」と判断されたときに、前記通常運転モードにて前記冷却装置を稼働させる通常運転処理、
前記第1判断処理により前記管理条件を満たすと判断されたときに、配管余熱運転モードにて前記熱交換器で発揮させる冷却能力を更に低下させることが可能であるか否かを判断する第4判断処理、並びに
前記第1判断処理により前記管理条件を満たすと判断され、かつ、前記第4判断処理により「否」と判断されたときに、前記省電力運転モードにて前記冷却装置を稼働させる省電力運転処理
を実行可能である冷水循環システム。 - 前記制御装置は、前記3つの運転モードのうちいずれかの運転モードを実行している場合において、前記第1判断処理により前記管理条件を満たさないと判断されたときには、先ず、前記熱交換器で発揮させる冷却能力を増大させる処理を実行し、
さらに、前記制御装置は、前記冷却能力を増大させる処理の実行後も前記第1判断処理により前記管理条件を満たさないと判断されたときには、現時の運転モードを停止し、現時の運転モードより大きな冷却能力を発揮することが可能な運転モードを実行する請求項1に記載の冷水循環システム。 - 前記制御装置は、前記3つの運転モードのうちいずれかの運転モードを実行している場合において、前記第1判断処理により前記管理条件を満たすと判断されたときには、先ず、前記熱交換器で発揮させる冷却能力を低下させる処理を実行し、
さらに、前記制御装置は、前記冷却能力を低下させる処理の実行後も前記第1判断処理により前記管理条件を満たすと判断されたときには、現時の運転モードを停止し、現時の運転モードより小さな冷却能力を発揮することが可能な運転モードを実行する
請求項2に記載の冷水循環システム。 - 前記制御装置は、前記熱源機を停止させた状態で前記配管余熱運転モードを実行させる請求項3に記載の冷水循環システム。
- 前記熱交換器から流出した冷水を前記熱源機に送る一次ポンプと、
前記熱源機から供給された冷水を前記熱交換器に送る二次ポンプであって、吸入側が前記バイパス配管側に接続された二次ポンプとを備え、
前記制御装置は、前記配管余熱運転モード時には、前記一次ポンプを停止させた状態で前記二次ポンプを稼働させる請求項3又は4に記載の冷水循環システム。 - 前記制御装置は、前記二次ポンプの吐出し量を増大させることにより、前記熱交換器で発揮させる冷却能力を増大させる処理を実行可能である請求項5に記載の冷水循環システム。
- 前記二次ポンプは、複数のポンプにより構成されており、
前記制御装置は、前記ポンプの稼働台数を増加させることにより、前記二次ポンプの吐出し量を増大させることが可能である請求項6に記載の冷水循環システム。 - 前記制御装置は、前記二次ポンプを稼働させる電動モータへの印加電圧周波数を制御することにより、前記二次ポンプの吐出し量を制御可能であり、
前記制御装置は、前記印加電圧周波数を大きくすることにより、前記二次ポンプの吐出し量を増大させることが可能である請求項6又は7に記載の冷水循環システム。 - 前記制御装置は、前記二次ポンプの吐出し量を減少させることにより、前記熱交換器で発揮させる冷却能力を減少させる処理を実行可能である請求項5ないし8のいずれか1項に記載の冷水循環システム。
- 前記二次ポンプは、複数のポンプにより構成されており、
前記制御装置は、前記ポンプの稼働台数を減少させることにより、前記二次ポンプの吐出し量を減少させることが可能である請求項9に記載の冷水循環システム。 - 前記制御装置は、前記二次ポンプを稼働させる電動モータへの印加電圧周波数を制御することにより、前記二次ポンプの吐出し量を制御可能であり、
前記制御装置は、前記印加電圧周波数を小さくすることにより、前記二次ポンプの吐出し量を減少させることが可能である請求項9又は10に記載の冷水循環システム。 - 前記冷却装置は、冷却対象として室内に吹き出す空気を冷却可能であって、かつ、当該空気を前記熱交換器に送風する送風機を有しており、
前記制御装置は、前記省電力運転モードとして、前記熱交換器への冷水供給を停止させた状態で前記送風機を稼働させる運転モードを実行可能である請求項1ないし11のいずれか1項に記載の冷水循環システム。 - 前記制御装置は、前記熱交換器で発揮させる冷却能力を変更する処理を実行した後、予め設定されたルールに従って決定された時間が経過したときに、前記第1判断処理を実行することが可能である請求項1ないし12のいずれか1項に記載の冷水循環システム。
- 前記制御装置は、前記熱交換器で発揮させる冷却能力を変更する処理を実行した後、予め設定されたルールに従って決定された時間が経過したときに、前記冷却能力を更に変更するか否かの処理、及び運転モードを変更するか否かを判断するための処理のうち少なくとも一方の処理を実行することが可能である請求項1ないし13のいずれか1項に記載の冷水循環システム。
- 前記制御装置は、前記管理項目を変更するための処理を実行可能である請求項1ないし14のいずれか1項に記載の冷水循環システム。
- 冷水を冷却する熱源機、冷却された冷水と冷却対象を冷却するための熱交換器、並びに前記熱交換器の冷水流入側と当該熱交換器の冷水流出側とを繋ぐバイパス配管を少なくとも有する冷却装置と、
冷却対象の状態を直接的又は間接的に示すパラメータ(以下、管理項目という。)の値を検出する項目値検出部と、
前記熱交換器に供給される冷水の温度を検出する温度検出部と、
前記冷却装置の稼働状態を制御するとともに、前記項目値検出部及び温度検出部から出力される信号が入力される制御装置とを備えた冷水循環システムに適用され、前記制御装置に組み込まれる冷水循環システム用プログラムにおいて、
前記バイパス配管内の冷水を前記熱交換器に供給して当該熱交換器で冷却能力を発揮させる運転モードを「配管余熱運転モード」とし、
前記配管余熱運転モード時に前記熱交換器で発揮可能な冷却能力を余熱能力とし、当該余熱能力より大きな冷却能力を前記熱交換器で発揮可能な運転モードを通常運転モードとし、
前記配管余熱運転モード時に前記冷却装置で消費する電力を余熱時電力とし、当該余熱時電力より小さな電力で運転可能な運転モードを省電力運転モードとしたとき、
前記制御装置は、
前記項目値検出部の検出値に基づく値が、当該管理項目について予め設定された管理条件を満たすか否かを判断するとともに、前記熱交換器で発揮させる冷却能力を増大させる必要がないときに当該管理条件を満たすと判断する第1判断処理、
前記温度検出部の検出値に基づく値が予め設定された能力条件を満たすか否かを判断するとともに、前記バイパス配管内の冷水温度が予め設定された温度範囲の上限値未満であるときに当該能力条件を満たすと判断する第2判断処理、
少なくとも前記管理条件及び前記能力条件を満たしているときに、前記配管余熱運転モードにて前記冷却装置を稼働させる余熱運転処理、
前記第1判断処理により前記管理条件を満たさないと判断されたときに、前記バイパス配管内の冷水温度が予め設定された温度以下であるか否かに基づいて、前記配管余熱運転モードにて前記管理条件を満たす冷却能力を前記熱交換器にて発揮可能であるか否かを判断する第3判断処理、
前記第1判断処理により前記管理条件を満たさないと判断され、かつ、前記第3判断処理により「否」と判断されたときに、前記通常運転モードにて前記冷却装置を稼働させる通常運転処理、
前記第1判断処理により前記管理条件を満たすと判断されたときに、配管余熱運転モードにて前記熱交換器で発揮させる冷却能力を更に低下させることが可能であるか否かを判断する第4判断処理、並びに
前記第1判断処理により前記管理条件を満たすと判断され、かつ、前記第4判断処理により「否」と判断されたときに、前記省電力運転モードにて前記冷却装置を稼働させる省電力運転処理
を実行させる冷水循環システム用プログラム。
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