JPH0942740A - 蓄熱空調システムの運転制御装置及び運転制御方法 - Google Patents
蓄熱空調システムの運転制御装置及び運転制御方法Info
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- JPH0942740A JPH0942740A JP7216703A JP21670395A JPH0942740A JP H0942740 A JPH0942740 A JP H0942740A JP 7216703 A JP7216703 A JP 7216703A JP 21670395 A JP21670395 A JP 21670395A JP H0942740 A JPH0942740 A JP H0942740A
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Abstract
って、無駄に蓄熱が残ることがないように蓄熱量を適切
に取り出す。 【構成】 蓄熱槽と冷凍機とを有する蓄熱空調システム
と、夜間に冷凍機を運転して蓄熱し、昼間にこの蓄熱を
消費して冷房を行うように上記蓄熱空調システムを制御
する制御装置とを有する蓄熱空調システムの制御装置に
おいて、上記制御装置は、蓄熱槽の放熱特性を加味して
推定放熱可能量を算出し、これと予め記憶された予測空
調負荷とを比較し、これに基づいて蓄熱空調システムの
最適な運転モードを自動的に選択するようになってい
る。
Description
る蓄熱空調システムの運転制御装置に関するものであ
る。
に潜熱あるいは顕熱を利用して蓄熱し、昼間に蓄熱した
熱量を使いながら空調運転を行う蓄熱空調システムの開
発が進んでいる。この場合、充分な省エネルギー効果を
得るには、前夜に蓄えた熱を翌日完全に使いきる必要が
ある。そのように蓄熱槽からの放熱を制御する技術の一
例として、特開昭63−251743号に開示された技
術がある。これは、放熱速度が異なる複数の運転パター
ンを有する氷蓄熱空調システムにおいて、空調装置の運
転中に測定した蓄熱量と、予め設定した予測蓄熱量とを
常に比較し、負荷変動があった場合にはその変動に追従
するように運転モードを自動的に切り換えることによ
り、余剰蓄熱量の使い切りを可能にしたものである。
いては、図5に示すように、出口温度を一定としたとき
に取り出せる単位時間当たりの放熱量(放熱可能量)は
蓄熱量により異なる。従って、放熱特性を一定として単
に蓄熱槽の出口温度だけを考慮して放熱制御を行ったの
では適正な放熱制御が行えず、そのため、熱源機優先モ
ード運転時に空調負荷が小さい場合には、空調終了時に
蓄熱が無駄に残ってしまう恐れがある。そこで、本発明
は、蓄熱空調システムの制御をよりきめ細かく行って、
無駄に蓄熱が残ることがないように蓄熱量を適切に取り
出すことを目的とする。
の請求項1に記載の発明は、蓄熱槽と熱源機とを有する
蓄熱空調システムと、夜間に熱源機を運転して蓄熱し、
昼間にこの蓄熱を消費して空調を行うように上記蓄熱空
調システムを制御する制御装置とを有する蓄熱空調シス
テムの運転制御装置において、上記制御装置は、蓄熱槽
の放熱特性を加味して推定放熱可能量を算出し、これと
予測空調負荷とを比較し、これに基づいて蓄熱空調シス
テムの最適な運転モードを自動的に選択することを特徴
とする蓄熱空調システムの運転制御装置である。
ら任意の時刻に開始することができるが、よりきめ細か
い制御を行なうためには、運転開始直後から行なうのが
望ましい。またその時間間隔も任意であるが、30分〜
1時間に1回で充分である。請求項2に記載の発明は、
上記放熱特性が、蓄熱槽の残蓄熱量に依存する特性であ
ることを特徴とする請求項1に記載の蓄熱空調システム
の運転制御装置である。
て熱源機より放熱運転を優先的に運転する放熱優先モー
ドと放熱運転より熱源機を優先的に運転する熱源機優先
モードの少なくとも2つを有することを特徴とする請求
項1又は2に記載の蓄熱空調システムの運転制御装置で
ある。請求項4に記載の発明は、上記の比較判断を繰り
返し行なうことを特徴とする請求項1ないし3のいずれ
かに記載の蓄熱空調システムの運転制御装置である。請
求項5に記載の発明は、上記の比較判断をある設定時刻
以降に行なうことを特徴とする請求項1ないし4のいず
れかに記載の蓄熱空調システムの運転制御装置である。
設定時刻は、空調が行われる施設の条件に応じて適宜に
選択され、例えば冷房負荷が大幅に減少する終業時刻な
どが採用される。
運転して蓄熱槽に蓄熱し、昼間にこの蓄熱を消費して空
調を行うように蓄熱空調システムを制御する蓄熱空調シ
ステムの運転制御方法において、蓄熱槽の放熱特性を加
味して推定放熱可能量を算出し、これと予め記憶された
予測空調負荷とを比較し、これに基づいて蓄熱空調シス
テムの最適な運転モードを選択する工程を有することを
特徴とする蓄熱空調システムの運転制御方法である。
に依存する放熱特性を加味して推定放熱可能量を算出
し、これと予測空調負荷とを比較し、これに基づいて蓄
熱空調システムの最適な運転モードを自動的に選択する
ので、蓄熱槽の放熱特性を考慮したよりきめ細かい運転
制御が行われる。
において冷房負荷が急減するときでも、現状の残蓄量か
ら蓄熱槽の放熱特性を加味して算出した単位時間当たり
の放熱できる熱量(放熱可能量)と、熱負荷予測から算
出した現時刻から1時間の冷房負荷(予測冷房負荷)と
を比較し、現状の残蓄量で今後1時間の冷房負荷を賄え
ると判断された場合には、運転モードを放熱優先モード
に自動的に切り換えて、無駄に蓄熱が残らないようにす
る。
テムSを示すものである。本システムの構成は、大きく
分けてブライン系と水系に分かれる。ブライン系は主に
蓄熱槽1、主熱源機(冷凍機)2、主熱源機にブライン
を循環させるためのブラインポンプ3、蓄熱槽からの放
熱運転を行うための放熱用ブラインポンプ4,5及び温
度調整を行うための三方弁6で構成されている。水系
は、補助熱源機(冷却機)7,8、補助熱源機に水を循
環させるための冷水ポンプ9,10で構成されている。
また、放熱運転及び主熱源機の追いかけ運転時に、水と
ブラインを熱交換するための水−ブライン熱交換機1
1,12、水−ブライン熱交換機に水を循環させるため
の2次側熱交ポンプ13,14で構成されている。
の構成を示すもので、各種データの記憶及び演算を行う
ためのパーソナルコンピュータ21と、検出装置22、
23からなっている。
あり、図3に示すように蓄熱時は熱交換器11,12内
の水24に囲まれたチューブ25内に冷たいブライン2
6を流すことにより、チューブ25の外表面に氷27を
生成し、放熱時はチューブ25内に温かいブライン26
を流すことによりチューブ25外表面の氷27を融解す
るものである。氷蓄熱槽1には、現状の残蓄量を検出す
るための残蓄量検出装置22及び温度検出装置23が設
けられ、これらの出力端子はパソコン21に接続されて
いる。
入力された制御開始時刻を記憶する開始時刻記憶部3
1、気象条件や過去の蓄積データなどを基に熱負荷予測
を行う熱負荷予測部32、熱負荷予測部32の結果に基
づいて単位時間当たりの予測空調負荷を算出する予測空
調負荷算出部33、氷蓄熱槽の放熱特性を記憶する氷蓄
熱槽放熱特性記憶部34、残蓄量及び氷蓄熱槽の放熱特
性から単位時間当たりの放熱量を算出する放熱可能量算
出部35、複数の運転モードを記憶するための運転モー
ド記憶部36、放熱可能量と予測空調負荷との比較判断
から運転モードを決定する運転モード判断部37を備え
ている。運転モード記憶部36に記憶されている運転モ
ードは、この実施例では、図4に示すように、冷凍機よ
り氷放熱を優先的に運転する氷放熱優先モード及び氷放
熱より冷凍機を優先的に運転する冷凍機優先モードがあ
る。
槽放熱特性記憶部34に記憶された蓄熱槽の放熱特性を
用いることである。以下に、その放熱特性を加味した単
位時間当たりの放熱可能量の算出方法について説明す
る。氷蓄熱槽の交換熱量〔Q〕は次の式で表わされる。 ここにおいて、 U:熱通過率(kcal/m2 ・h・
℃) A:氷蓄熱槽内熱交換器の伝熱面積(外表面積)
(m2 ) ΔT:対数平均温度差(℃) T0 :槽内温度(℃) T1 :ブライン入口温度(℃) T2 :ブライン出口温度(℃) ここで、Aはチューブの外径及び長さから、またT0 ,
T1 ,T2 は測温抵抗体から容易に求めることができ
る。従って、熱通過率Uを算出することにより、氷蓄熱
槽の交換熱量、つまり放熱可能量を算出できる。
する。熱通過率Uは、一般的に次式で表わされる。 αi :管内(ブライン側)熱伝達率(kcal/m2 ・h・
℃) α0 :管外(水側)熱伝達率(kcal/m2 ・h・℃) Di :チューブ内径(m) D0 :チューブ外径(m) Rt :伝熱管抵抗 (kcal/m2 ・h・℃) Rs :スケール係数(kcal/m2 ・h・℃) ここで、Di ,D0 ,Rt ,Rs は定数、αi も使用範
囲内では変化は微小であり一定とする。従って、α0 を
算出できれば氷蓄熱槽の熱通過率Uを算出できる。
法について説明する。氷とチューブ表面との間は自然対
流伝熱であるが、4℃で比重に極値を持つ水は、その近
傍では自然対流であり、非常に特殊なものとなる。従っ
て、管外(水側)熱伝達率α0 を一般的に求めるのは難
しいが、この発明では以下の方法を採用する。
壁の表面積、熱流束、ブライン温度・チューブ管外まわ
り温度分布に関係してくる。ここでは最大氷蓄熱量(満
蓄量)Q0 を基準にし、蓄熱量(残蓄量)Qr との比率
で氷蓄熱率Pf を定義(Pf=Qr /Q0 )し、チュー
ブ管壁と氷の間の距離の代わりにこの氷蓄熱率Pf を用
いる。そこで、熱伝達率α0 を次の実験式に示すよう
に、Pf,T1−T0 ,T2 −T0 の関数で表わす。 α0 =f(Pf ,T1 −T0 ,T2 −T0 ) このように、熱伝達率α0 は、残蓄量Qr 、槽内温度T
0 、ブライン入口温度T1、ブライン出口温度T2 の関
数であるので、前述の4つパラメータを算出すれば、氷
蓄熱の交換熱量つまり放熱可能量を算出することができ
る。これにより、図5に示すようなグラフが算出され
る。
つ、上記の氷蓄熱式空調システムの運転制御装置の作用
を説明する。予めキーボード部30から、制御開始時刻
を入力しておき、制御開始時刻記憶部31に記憶する
(ステップ1)。制御開始時刻は、運転の開始時刻と同
じでも良く、夕方など冷房負荷が急減する時刻(例え
ば、営業所や事務所の終業時刻である18時)にしても
よい。制御開始時刻は更新されない限り同じである。
蓄量検出装置22にて氷蓄熱空調システムSからの蓄熱
槽水位レベル信号より現状の残蓄量を検出し(ステップ
3)、温度検出装置23にてブライン出入口温度及び槽
内温度を算出する(ステップ4)。放熱可能量算出部3
5において、上記の残蓄量、ブライン26出入口温度及
び槽内温度から、氷蓄熱槽放熱特性記憶部34に記憶さ
れている氷蓄熱槽1の放熱特性を加味して、つまり、上
述した式に基づいて放熱可能量を算出する(ステップ
5)。
件や過去の蓄積データなどを基に熱負荷予測を行い、予
測空調負荷算出部33では熱負荷予測部32の結果に基
づいて現時刻から次の蓄熱開始時刻までの予測空調負荷
を算出する(ステップ6)。そして、運転モード判断部
37にて、上記で算出した放熱可能量(a)と予測空調
負荷(b)とを比較して(ステップ7)、運転モード記
憶部36に記憶されている運転モードの中から最適な運
転モードを選択する(ステップ8,9)。すなわち、 (a)>(b) ならば 氷放熱優先モード (a)<(b) ならば 冷凍機優先モード を選択する。選択された運転モードは氷蓄熱空調システ
ム1へ出力される。以上の制御は制御開始時刻から蓄熱
開始時刻まで一定時間毎に行われる。
る。本発明による制御を行わなかった場合には、図9に
示すように、急激に負荷がなくなったときでも冷凍機が
優先的に運転され、蓄熱量が残ってしまう。一方、本発
明による制御を行った場合には、図7に示すように、負
荷変動に合わせて運転モードを切り換えることにより蓄
熱を適切に取り出すことができる。図8は、より簡単な
制御方法として、営業所や事務所の終業時刻である18
時を制御開始時刻とした場合を示している。
蓄熱空調システムのみならず、0℃以上あるいは以下で
凝固する蓄熱媒体による潜熱を利用したもの、あるいは
冷水蓄熱や温水蓄熱等の顕熱を利用したもの等の任意の
蓄熱空調システムに対して適用可能である。
口温度、槽内温度等の条件に加え、蓄熱槽の放熱特性を
も考慮して算出される放熱可能量と、熱負荷予測から算
出される予想空調負荷とを比較判断し、自動的に適切な
運転モードに切り換えることにより、蓄熱量を適切に取
り出すので、氷蓄熱空調システムをよりきめ細かく制御
して、蓄熱を有効に活用した空調システムを構築するこ
とができ、空調設備のランニングコストを大幅に軽減す
ることができる。
を示すブロック図である。
の全体構成を示すブロック図である。
モードを示すグラフである。
る。
である。
である。
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 蓄熱槽と熱源機とを有する蓄熱空調シス
テムと、 夜間に熱源機を運転して蓄熱し、昼間にこの蓄熱を消費
して空調を行うように上記蓄熱空調システムを制御する
制御装置とを有する蓄熱空調システムの運転制御装置に
おいて、 上記制御装置は、蓄熱槽の放熱特性を加味して推定放熱
可能量を算出し、これと予め記憶された予測空調負荷と
を比較し、これに基づいて蓄熱空調システムの最適な運
転モードを自動的に選択することを特徴とする蓄熱空調
システムの運転制御装置。 - 【請求項2】 上記放熱特性は、蓄熱槽の残蓄熱量に依
存する特性であることを特徴とする請求項1に記載の蓄
熱空調システムの運転制御装置。 - 【請求項3】 運転モードとして熱源機より放熱運転を
優先的に運転する放熱優先モードと放熱運転より熱源機
を優先的に運転する熱源機優先モードの少なくとも2つ
を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の蓄熱
空調システムの運転制御装置。 - 【請求項4】 上記の比較判断を繰り返し行なうことを
特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の蓄熱空
調システムの運転制御装置。 - 【請求項5】 上記の比較判断をある設定時刻以降に行
なうことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記
載の蓄熱空調システムの運転制御装置。 - 【請求項6】 夜間に熱源機を運転して蓄熱槽に蓄熱
し、昼間にこの蓄熱を消費して空調を行うように蓄熱空
調システムを制御する蓄熱空調システムの運転制御方法
において、 蓄熱槽の放熱特性を加味して推定放熱可能量を算出し、
これと予め記憶された予測空調負荷とを比較し、これに
基づいて蓄熱空調システムの最適な運転モードを選択す
る工程を有することを特徴とする蓄熱空調システムの運
転制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21670395A JP3327445B2 (ja) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | 蓄熱空調システムの運転制御装置及び運転制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21670395A JP3327445B2 (ja) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | 蓄熱空調システムの運転制御装置及び運転制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0942740A true JPH0942740A (ja) | 1997-02-14 |
JP3327445B2 JP3327445B2 (ja) | 2002-09-24 |
Family
ID=16692604
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21670395A Expired - Lifetime JP3327445B2 (ja) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | 蓄熱空調システムの運転制御装置及び運転制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3327445B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013124819A (ja) * | 2011-12-15 | 2013-06-24 | Shimizu Corp | 空調運転制御システム |
CN108361885A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-08-03 | 深圳市奥宇节能技术股份有限公司 | 一种冰蓄冷空调***动态规划方法 |
-
1995
- 1995-08-02 JP JP21670395A patent/JP3327445B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013124819A (ja) * | 2011-12-15 | 2013-06-24 | Shimizu Corp | 空調運転制御システム |
CN108361885A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-08-03 | 深圳市奥宇节能技术股份有限公司 | 一种冰蓄冷空调***动态规划方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3327445B2 (ja) | 2002-09-24 |
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