WO2010038334A1 - 空気調和装置用熱源機の制御装置及びその制御方法 - Google Patents

空気調和装置用熱源機の制御装置及びその制御方法 Download PDF

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heat
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小松智弘
中島忠克
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株式会社日立製作所
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    • F24F2140/00—Control inputs relating to system states
    • F24F2140/10—Pressure
    • F24F2140/12—Heat-exchange fluid pressure

Definitions

  • the present invention relates to a control device and a control method for a heat source unit for an air conditioner.
  • Patent Document 1 describes an operating device for a refrigerator that uses a plurality of air conditioner control signals as inputs and increases or decreases the set value of the outlet cold / hot water temperature of the refrigerator.
  • Patent Document 2 describes a building air conditioning system that measures room temperature and chilled water inlet / outlet temperature and raises the temperature of the chilled water outlet at a light load.
  • a heat source machine, an air conditioner, and a cooling tower constituting the apparatus are often installed at a remote place.
  • the cooling tower is installed on the roof
  • the heat source machine is installed in the underground machine room
  • the air conditioner is installed in the machine room on each floor. Therefore, in the control of the air conditioner, when the outside air temperature, the room temperature, and the control signal of the air conditioner are input, sensors are installed and the sensors and the control device of the air conditioner are connected by wire or wirelessly. There is a problem that the cost related to the installation of the sensor is not small in the introduction of the control device.
  • the object of the present invention is to save energy by controlling the heat source unit of the air conditioner, and to concentrate the input signals used for control on the heat source unit to be controlled to reduce the installation cost of the sensor.
  • Another object of the present invention is to provide a control device and control method for a heat source unit for an air conditioner.
  • the present invention uses at least the heat source unit inlet / outlet temperature of the load side working medium of the heat source unit for the air conditioner and the inlet / outlet temperature of the heat radiating side working medium to set a control target value related to the outlet temperature of the load side working medium of the heat source unit. Calculate and output the calculated control target value to the heat source unit.
  • control target value is calculated using a signal input from a sensor that measures a physical quantity (temperature or pressure) representing the operating state of the heat source machine.
  • control target value is calculated using signal inputs from differential pressure sensors installed at the load side entrance and the heat release side entrance of the heat source device.
  • the schematic block diagram of one Example of the control apparatus for air conditioning apparatuses by this invention The schematic block diagram of the air conditioning system to which the control apparatus of FIG. 1 is applied.
  • Explanatory drawing which shows operation
  • Explanatory drawing which shows the characteristic of the heat source machine used for an air conditioning apparatus.
  • the flowchart which shows the process in the control apparatus of FIG.
  • the flowchart which shows the external air state quantity calculation procedure in the control apparatus of FIG.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an air conditioner control device 10 according to the present invention.
  • This control device is composed of a signal input unit 1, an operation unit 2, an output unit 3, a data storage unit 4, a chilled water / cooling water flow rate storage unit 5, a cooling tower database 6, an air conditioner database 7 and a cooling load database 8. .
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a central type air conditioner that is a control target of the present control device.
  • the air conditioner includes an absorption chiller / heater 31, an air conditioner 32, a cooling tower 33, a chilled water pump 34, a chilled water pump 35, a chilled water three-way valve 36, a chilled water three-way valve 37, a room 38, and each of the heat source devices.
  • a cold water pipe 39, a cooling water pipe 40 and a duct 41 for connecting the elements are provided. Furthermore, it is comprised with the control apparatus 10 and the measurement means 15 which measures a state quantity.
  • the absorption chiller / heater 31 uses heat input from gas, heavy oil, steam, or the like, absorbs heat from the chilled water to cool the chilled water, and dissipates heat input from the heat source and chilled water to the cooling water.
  • the cooled cold water is sent to the air conditioner 32 by the cold water pump 34, and the cooling water heated by heat radiation from the absorption chiller / heater 31 is sent to the cooling tower 33 by the cooling water pump 35.
  • the cold water (load side working medium) sent to the air conditioner 32 is used for cooling the mixed air of the return air from the room 38 and the outside air introduced for ventilation, and is heated by cooling the air.
  • the cold water returns to the absorption chiller / heater 31.
  • the air cooled by the air conditioner 32 is supplied to the room 38 and is warmed by the heat load in the room 38, for example, heat generated by the human body, heat generated by equipment such as lighting, and heat transmitted from the outside through walls and windows. Is returned to the air conditioner 32, and a part is exhausted to the outside.
  • the cooling water (heat radiation side working medium) sent from the absorption chiller / heater 31 to the cooling tower 33 is cooled by directly exchanging heat with the outside air in the cooling tower 33, and returns to the absorption chiller / heater 31.
  • the cold water three-way valve 36 is used to adjust the flow rate of cold water sent to the air conditioner 32 in order to keep the room temperature constant.
  • the cooling water three-way valve 37 is used to adjust the flow rate of cooling water sent to the cooling tower 33 in order to maintain the cooling water temperature returning to the absorption chiller / heater.
  • FIG. 3 conceptually shows the operating point of the air conditioner.
  • the operating point of the system is that the capacity of the air conditioner and the heat load in the room are balanced.
  • the temperature of the cooling water that radiates heat to the air in the cooling tower 33 rises, making it difficult for heat to be dissipated in the heat source unit, so the cooling capacity is reduced.
  • the indoor heat load tends to increase with an increase in the outside air enthalpy if conditions (indoor air enthalpy) such as indoor temperature and humidity are constant. When the indoor air enthalpy is increased, the heat load is reduced.
  • FIG. 4 shows the operating characteristics of the heat source unit of the air conditioner.
  • the efficiency of the heat source device changes, and when the chilled water outlet temperature increases, the efficiency increases (the fuel consumption rate decreases).
  • the heat source unit is controlled so as to keep the cold water outlet temperature constant.
  • the temperature is set to 7 ° C. Therefore, the energy-saving operation of the heat source unit can be performed by increasing the control target value of the cold water outlet temperature according to the load.
  • the amount of heat that can be removed by the air conditioner changes, and the temperature / humidity of the indoor air also changes.
  • the temperature of the cold water outlet is increased, it becomes impossible to remove water vapor in the air, resulting in an increase in the humidity of the indoor air, and thus the comfort of the indoor environment may not be maintained. Therefore, when the control target value of the chilled water outlet temperature of the heat source device is changed and the energy saving operation is performed, it is necessary to set the chilled water outlet temperature according to the cooling load.
  • Fig. 5 shows the method for determining the control target value of the chilled water outlet temperature in this controller.
  • the input signal from the sensor 15 is read (S101)
  • the cooling water flow rate is read from the cold water / cooling water flow rate storage means 5 (S102)
  • the specifications such as the air flow rate are read from the cooling tower database 6 (S103).
  • the outside air temperature / humidity is calculated from the input signal from the sensor 15, the cooling water flow rate, and the cooling tower specifications (S104).
  • the air conditioner specifications are read from the air conditioner database 7 (S105), and various quantities necessary for calculating the heat load such as the once-through heat load and the outside air introduction amount are read from the cooling load database 8 (S106).
  • the cold water flow rate is read from the flow rate storage means 5 (S107).
  • the chilled water outlet target temperature of the heat source machine is calculated (S108) and output from the output unit 3 (S109).
  • the heat release amount Q is expressed by Equation 1 using the water flow rate G W , the specific heat C W , and the temperature difference ⁇ T W.
  • Equation 1 G W ⁇ C W ⁇ ⁇ T W
  • Equation 2 the heat release amount Q is expressed by Equation 2.
  • Equation 2 G A ⁇ ⁇ h A Further, using the enthalpy difference ⁇ ha AW between the air enthalpy and the enthalpy of saturated humid air equal to the cooling water temperature, and the heat transfer performance KV of the cooling tower, the heat release amount Q is expressed by Equation 3.
  • the air flow rate G A , the heat passage rate KV, and the mass transfer rate KV D in the equation are determined by the capacity (model) of the cooling tower, and the capacity of the cooling tower is the capacity of the chiller / heater (heat source machine). Therefore, the capacity of the cooling tower corresponding to the capacity of the chiller / heater can be selected by creating a database in advance.
  • the cooling water flow rate G W but is required, it may be used a method described later in this respect.
  • FIG. 6 shows a flowchart for obtaining the outside air enthalpy and the outside air humidity.
  • the state quantity (enthalpy and absolute humidity) of the cooling tower inlet air is assumed (S201), and the enthalpy (exchange heat quantity) of the outlet air is obtained using Equation 1, Equation 2, and Equation 3 (S202).
  • the absolute humidity (evaporation amount) at the outlet of the cooling tower is calculated using Equation (4) (S203), and convergence is determined (S204). If the temperature is converged, the outside air enthalpy and the outside air humidity are output (S205). . If not converged, a correction amount is determined based on the deviation (S206), and the state quantity of the cooling tower inlet air is assumed again. Thereby, outside air enthalpy and outside air humidity are obtained based on the cooling water inlet / outlet temperature among the input signals from the sensor 15 in the heat source machine.
  • the cooling load is obtained based on the assumed state quantity (S303), the exchange heat quantity is calculated using Formula 1, Formula 2, and Formula 3 (S304), and the dehumidification amount is calculated using Formula 4 (S305).
  • the convergence determination is performed based on the heat balance and the material balance relating to the absolute humidity in the air (S306), and if not converged, the correction amount is determined based on the deviation (S307). If the convergence is determined in S306, it is evaluated whether it is within the range of comfort or legal regulation from the state quantity of indoor air (S310), and if it is outside the criterion, the correction amount is determined from the deviation from the criterion. (S309), the target value of the cold water outlet temperature is changed.
  • S310 If it is determined in S310 that it is within the range of the criterion, it is confirmed that it is within the setting range of the chilled water temperature determined from the specifications of the heat source machine (S311), and the correction is made appropriately (S312 and S313). A control target value for the outlet temperature is determined and output (S314).
  • Examples of the judgment criteria in S310 include a new effective temperature ET * generally used as an index of comfort, a building environmental hygiene management standard, and the like. It is desirable to use the new effective temperature ET * when emphasizing comfort and the building environmental hygiene management standard when emphasizing energy saving. In addition, you may use indicators other than the above according to a use, such as using the middle of both.
  • Cooling loads include outside air loads due to the introduction of outside air, through-flow heat loads that enter through walls and glass windows, human body loads due to heat generated by people in the building, equipment heat from lighting and equipment, solar radiation loads due to solar radiation, walls And there is a heat capacity due to heat absorption / release in the structure, and the relationship of Formula 5 is established.
  • Equation 6 Equation 6
  • Equation 7 using outside air introduction amount G OA , outside air enthalpy h outside air , outside air temperature T outside air , building heat transfer rate KA building , indoor air enthalpy h room , and indoor temperature T room. Is done.
  • the amount of outside air introduced and the heat transfer rate of the building may be the values generally used when estimating the required capacity of the air conditioner at the facility design stage, and these are the capacities of the cold / hot water machine (heat source machine). It is sufficient to create a database based on the above and select a value according to the capacity of the heat source machine.
  • the cooling load change ⁇ Q cooling load when the room temperature / humidity changes is expressed by Equation 8 using the room temperature / humidity change ⁇ T ROOM and the enthalpy change ⁇ h ROOM .
  • the cooling load Q before the change is obtained from Equation 9 using the chilled water flow rate G WB , the specific heat C WB , and the chilled water inlet / outlet temperature difference ⁇ T WB in the heat source unit.
  • the cold water / cooling water flow rate can be obtained by the following method.
  • the cooling water / cooling water system piping of the heat source unit is provided with a valve for venting air, and by installing a differential pressure sensor here, comparing the inlet / outlet pressure loss at the rated flow rate with the measured value of the differential pressure sensor, An approximate value of each flow rate can be obtained, and this approximate value may be stored in the cold water / cooling water flow rate storage means 5.
  • a means for measuring the physical quantity representing the operating state of the cycle of the heat source machine (for example, when the heat source machine is an absorption chiller / hot water machine, a physical quantity such as a high temperature regenerator temperature or pressure) is provided so that the heat source machine can be operated.
  • the flow rate of cold water / cooling water can also be obtained using the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-100301 based on the above data. In this method, since the flow rate of cold water and cooling water can be obtained and at the same time the deterioration state of the heat source device can be grasped, the operation state of the heat source device when the control target value of the cold water outlet temperature is changed can be predicted in advance. Therefore, it is possible to realize control that does not operate the safety device provided in the heat source device.
  • the indoor comfort can be obtained only by connecting to this controller. It is possible to increase the control target value of the chilled water outlet temperature of the heat source machine while considering that the heat source machine is not impaired, and energy saving operation of the heat source machine can be realized.

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Abstract

　空気調和装置の熱源機を制御することで省エネルギー化を図ると共に、センサの設置コストを低減することで、安価な空気調和装置用熱源機の制御装置及び制御方法を提供する。 　少なくとも空気調和装置用熱源機の負荷側作動媒体の熱源機出入口温度と、放熱側作動媒体の出入口温度とを用いて、熱源機の負荷側作動媒体の出口温度の制御目標値を算出し、算出した制御目標値を熱源機に出力する。

Description

空気調和装置用熱源機の制御装置及びその制御方法
　本発明は、空気調和装置用熱源機の制御装置とその制御方法に関する。
　従来、空気調和装置の省エネルギー化を図ることを目的として、各種の制御装置，制御方法が提案されている。
　特許文献１には、複数の空調機の制御信号を入力として、冷凍機の出側冷温水温度の設定値を増減する冷凍機の運転装置が記載されている。
　特許文献２には、室温と冷水出入口温度を計測し、軽負荷時に熱源機冷水出口温度を上げるビル空調システムが記載されている。
特開平３－８４５３号公報 特開２００３－２２２３７８号公報
　通常、空気調和装置では、装置を構成する熱源機，空調機，冷却塔が、離れた場所に設置されることが多い。例えば、ビルの空気調和装置の場合、冷却塔は屋上に設置され、熱源機は地下の機械室、空調機は各階の機械室に設置されている。そのため、空気調和装置の制御において、外気温度，室内温度，空調機の制御信号を入力とする場合、センサ類を設置し、それらセンサ類と空気調和装置の制御装置とを有線あるいは無線により接続することが必要であり、制御装置の導入においてセンサの設置に関するコストが少なくないという課題がある。
　本発明の目的は、空気調和装置の熱源機を制御することで省エネルギー化を図ると共に、制御に用いる入力信号を制御対象である熱源機に集中させ、センサの設置コストを低減することで、安価な空気調和装置用熱源機の制御装置及び制御方法を提供することにある。
　本発明は、少なくとも空気調和装置用熱源機の負荷側作動媒体の熱源機出入口温度と、放熱側作動媒体の出入口温度とを用いて、熱源機の負荷側作動媒体の出口温度に関する制御目標値を算出し、算出した制御目標値を熱源機に出力する。
　さらに、熱源機の動作状態を表す物理量（温度または圧力）を計測するセンサからの信号入力を用いて前記制御目標値を算出する。
　さらに、熱源機の負荷側出入口及び放熱側出入口に設置した差圧センサからの信号入力を用いて前記制御目標値を算出する。
　本発明によれば、空気調和装置の熱源機の省エネルギー化を図ると共に、制御に用いるセンサの設置に関するコストを低減することができる顕著な効果がある。
本発明による空気調和装置用制御装置の一実施例の概略構成図。 図１の制御装置を適用した空調システムの概略構成図。 空気調和装置の動作を示す説明図。 空気調和装置に用いられる熱源機の特性を示す説明図。 図１の制御装置における処理を示すフロー図。 図１の制御装置における外気状態量算出手順を示すフロー図。 図１の制御装置における制御目標値の決定手順を示すフロー図。 熱源機冷水出口温度と室内温度及び湿度との関係を示す図。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。本発明を適用した空気調和装置用制御装置の一実施例について、図１から図８を用いて説明する。
　図１は、本発明による空気調和装置用制御装置１０の概略構成図である。本制御装置は、信号入力部１，演算部２，出力部３，データ記憶手段４，冷水／冷却水流量記憶手段５，冷却塔データベース６，空調機データベース７，冷房負荷データベース８から構成される。
　図２は、本制御装置の制御対象であるセントラル方式空気調和装置の概略構成図である。空気調和装置は、熱源機である吸収式冷温水機３１，空調機３２，冷却塔３３，冷水ポンプ３４，冷却水ポンプ３５，冷水用三方弁３６，冷却水用三方弁３７，室内３８及び各要素を接続する冷水配管３９，冷却水配管４０及びダクト４１を備える。さらに、制御装置１０と、状態量を計測する計測手段１５とで構成される。
　冷房時における空気調和装置の動作について簡単に説明する。吸収式冷温水機３１では、ガスや重油または蒸気などからの入熱を利用して、冷水から吸熱して冷水を冷却し、熱源及び冷水からの入熱を冷却水に放熱する。冷却された冷水は、冷水ポンプ３４によって空調機３２に送られ、吸収式冷温水機３１からの放熱によって加熱された冷却水は、冷却水ポンプ３５によって冷却塔３３に送られる。
　空調機３２に送られた冷水（負荷側作動媒体）は、室内３８からのリターン空気と換気のために導入される外気との混合空気の冷却に用いられ、空気を冷却することで加熱された冷水は吸収式冷温水機３１へと戻る。空調機３２で冷却された空気は室内３８に供給され、室内３８の熱負荷、例えば人体からの発熱，照明等の機器からの発熱，壁や窓を通じて室外から伝えられる熱により温められ、一部は空調機３２に戻され、また一部は室外へ排気される。吸収式冷温水機３１から冷却塔３３に送られた冷却水（放熱側作動媒体）は、冷却塔３３において外気と直接熱交換して冷却され、吸収式冷温水機３１に戻る。
　冷水用三方弁３６は、室内温度を一定に保つために空調機３２へ送られる冷水の流量調整に用いられる。また、冷却水三方弁３７は、吸収式冷温水機へ戻る冷却水温度を保つために冷却塔３３へ送られる冷却水の流量調整に用いられる。
　図３は、空気調和装置の動作点を概念的に示したものである。システムの動作点は、空調装置の能力と室内の熱負荷がバランスする点である。外気温度や湿度の上昇により外気エンタルピが上昇した場合、冷却塔３３で空気へ放熱する冷却水の温度が上昇し熱源機における放熱が行われ難くなるため、冷却能力は低下する。また、室内の熱負荷は、室内の温度や湿度等の条件（室内空気エンタルピ）が一定であれば、外気エンタルピの上昇に伴い上昇する傾向を示す。尚、室内空気エンタルピを上げると熱負荷は小さくなる。
　そのため、室内を同じ温度／湿度条件（同じエンタルピ）に保つ場合、外気エンタルピがａからｂへ上昇すると、熱負荷は点Ａから点Ｂに増加し、熱源機の入力量は８０％から１００％へと増加する。熱源機の入力量を固定した場合、熱源機の冷却能力が低下するため、室内の温度や湿度が上昇し、室内空気エンタルピの高い点Ｃで動作する。
　図４は、空気調和装置の熱源機の運転特性を示したものである。図に示すように、冷水出口温度を変化させると熱源機の効率は変化し、冷水出口温度が上昇すると効率は上昇する（燃料消費率は減少する）傾向を示す。通常、熱源機では、冷水出口温度を一定に保つような制御が行われており、一般の空気調和装置用熱源機の場合、７℃に設定されている。そのため、冷水出口温度の制御目標値を負荷に応じて上げることで、熱源機の省エネルギー運転が可能となる。
　尚、熱源機出口の冷水温度が変化した場合、空調機での除去可能な熱量が変化し、室内空気の温度／湿度も変化する。特に、冷水出口温度を上げた場合には、空気中の水蒸気を除去できなくなり、結果として室内空気の湿度の上昇を招くため、室内環境の快適性が維持できなくなる場合がある。そのため、熱源機の冷水出口温度の制御目標値を変更し、省エネルギー運転を行う場合、冷房負荷に応じた冷水出口温度の設定が必要となる。
　本制御装置における冷水出口温度の制御目標値の決定方法を図５に示す。まず、センサ１５からの入力信号を読込み（Ｓ１０１）、冷水／冷却水流量記憶手段５から冷却水流量を読込み（Ｓ１０２）、冷却塔データベース６から空気風量などの仕様を読込む（Ｓ１０３）。次に、センサ１５からの入力信号，冷却水流量，冷却塔仕様から外気温度／湿度を算出する（Ｓ１０４）。
　次に、空調機データベース７から空調機の仕様を読込み（Ｓ１０５）、冷房負荷データベース８から貫流熱負荷や外気導入量などの熱負荷計算に必要な諸量を読込み（Ｓ１０６）、冷水／冷却水流量記憶手段５から冷水流量を読込む（Ｓ１０７）。これらＳ１０５からＳ１０７で読込んだ値と、Ｓ１０４で算出した外気温度／湿度とを用いて、熱源機の冷水出口目標温度を算出し（Ｓ１０８）、出力部３から出力する（Ｓ１０９）。
　Ｓ１０４における外気温度／湿度（温度及び湿度）の算出には、冷却塔における物質移動を伴う伝熱現象を解析的に求めれば良く、熱，物質収支に関わる基礎式を解けば良い。
　ここで扱う基礎式について説明する。放熱量Ｑは、水流量ＧW，比熱ＣW，温度差ΔＴWを用いて数式１で表される。
（数１）
　　Ｑ＝ＧW・ＣW・ΔＴW
　空気風量ＧA，出入口エンタルピ差ΔｈAを用いると、放熱量Ｑは数式２で表される。
（数２）
　　Ｑ＝ＧA・ΔｈA
　また、空気エンタルピと、冷却水温度に等しい飽和湿り空気のエンタルピとのエンタルピ差ΔｈａA-W、及び冷却塔の伝熱性能ＫＶを用いると、放熱量Ｑは数式３で表される。
（数３）
　　Ｑ＝ＫＶ・ΔｈａA-W
　さらに、空気の絶対湿度と、冷却水温度に等しい飽和湿り空気の絶対湿度との絶対湿度
差ΔＸａA-W、及び冷却塔の水蒸気に関する物質伝達性能ＫＶDを用いて、空気側の水蒸気量変化に関して数式４が成立する。
（数４）
　　ＧA・ΔＸA＝ＫＶD・ΔＸａA-W
　ここで、式中の空気風量ＧA，熱通過率ＫＶ，物質伝達率ＫＶDは、冷却塔の容量（型式
）により決まるものであり、冷却塔の容量は冷温水機（熱源機）の能力に応じて選択されるため、予めデータベース化しておき、冷温水機の容量に対応する冷却塔の容量を選択すれば良い。尚、冷却水流量ＧWが必要となるが、この点については後述する方法を用いれば良い。
　次に、外気エンタルピと外気湿度を求めるフローチャートを図６に示す。まず、冷却塔入口空気の状態量（エンタルピと絶対湿度）を仮定し（Ｓ２０１）、数式１，数式２，数式３を用いて出口空気のエンタルピ（交換熱量）を求める（Ｓ２０２）。次に、数式４を用いて冷却塔出口における絶対湿度（蒸発量）を算出し（Ｓ２０３）、収束を判定し（Ｓ２０４）、収束している場合は外気エンタルピ及び外気湿度を出力する（Ｓ２０５）。収束していない場合は偏差をもとに修正量を決め（Ｓ２０６）、再度冷却塔入口空気の状態量を仮定する。これにより、熱源機におけるセンサ１５からの入力信号のうち、冷却水出入口温度をもとに、外気エンタルピ及び外気湿度が求まる。
　次に、図５のＳ１０８に示した冷水出口温度の制御目標値の決定方法について図７を用いて説明する。まず、図５のＳ１０４で算出した外気温度／湿度、Ｓ１０５からＳ１０７で各データベースから読込んだ値を計算条件として設定する（Ｓ３００）。次に、冷水出口目標温度を仮定し（Ｓ３０１）、室内空気状態量（温度，湿度）を仮定する（Ｓ３０２）。
　仮定した状態量に基づいて冷房負荷を求め（Ｓ３０３）、数式１，数式２，数式３を用いて交換熱量を算出し（Ｓ３０４）、数式４を用いて除湿量を算出する（Ｓ３０５）。次に、熱収支，空気中の絶対湿度に関する物質収支に基づき収束判定を行い（Ｓ３０６）、収束していない場合には偏差に基づき修正量を決定する（Ｓ３０７）。Ｓ３０６で収束と判定した場合、室内空気の状態量から快適または法規制の範囲内にあるかを評価し（Ｓ３１０）、判定基準から外れている場合には基準との偏差から修正量を決定し（Ｓ３０９）、冷水出口温度の目標値を変更する。
　Ｓ３１０で判定基準の範囲内にあると判断された場合には、熱源機の仕様から決まる冷水温度の設定範囲内であることを確認し（Ｓ３１１）、適宜修正を行い（Ｓ３１２，Ｓ３１３）、冷水出口温度の制御目標値を決定して出力する（Ｓ３１４）。Ｓ３１０における判断基準としては、一般に快適性の指標として用いられる新有効温度ＥＴ＊、建築物環境衛生管理基準などが挙げられる。快適性を重視する場合には新有効温度ＥＴ＊を、省エネ性を重視する場合には建築物環境衛生管理基準を用いることが望ましい。なお、両者の中間を用いるなど、用途に応じて上記以外の指標を用いても良い。
　Ｓ３０３における冷房負荷の推算方法は、以下のように行う。冷房負荷には、外気導入による外気負荷，壁やガラス窓を通して進入する貫流熱負荷，ビル内に在室する人間からの発熱による人体負荷，照明や機器からの機器発熱，日射による日射負荷，壁や構造体での吸放熱による熱容量分があり、数式５の関係が成り立つ。
（数５）
　　Ｑ冷房負荷＝Ｑ外気負荷＋Ｑ貫流熱＋Ｑ日射負荷＋Ｑ人体負荷＋Ｑ機器発熱＋Ｑ熱容量
　上記熱負荷のうち、冷水温度の変化に伴う室内温度／湿度の変化の影響を受ける負荷は、外気負荷と貫流熱負荷である。従って、冷水温度を変更する際には、これら２つの負荷の変化分を考慮して行う必要がある。
　これら２つの負荷は、外気導入量ＧOA，外気エンタルピｈ外気，外気温度Ｔ外気，建屋熱通過率ＫＡ建屋，室内空気エンタルピｈ室内，室内温度Ｔ室内を用いて、数式６及び数式７で表される。
（数６）
　　Ｑ冷房負荷＝ＧOA×（ｈ室内－ｈ室内）
（数７）
　　Ｑ貫流熱＝ＫＡ建屋×（Ｔ外気－Ｔ室内）
　ここで、外気導入量や建屋熱通過率は、設備設計段階で空気調和装置の必要能力を見積もる際に、一般的に用いられる数値を用いれば良く、これらを冷温水機（熱源機）の能力をもとにデータベース化しておき、熱源機の能力に応じた値を選択すれば良い。
　室内温度／湿度が変化した場合の冷房負荷の変化ΔＱ冷房負荷は、室内温度／湿度の変化ΔＴROOM，エンタルピ変化ΔｈROOMを用いて、数式８で表される。
（数８）
　　ΔＱ冷房負荷＝ＧOA×ΔｈROOM＋ＫＡ建屋×ΔＴROOM
　熱源機の冷水出口温度制御を変更する際、変更前における冷房負荷Ｑは、熱源機における冷水流量ＧWB，比熱ＣWB，冷水出入口温度差ΔＴWBを用いて、数式９から求まる。
（数９）
　　Ｑ冷房負荷＝ＧWB・ＣWB・ΔＴWB
　制御目標値の変更前については、通常の空調機における制御動作のもとにＳ３０２からＳ３０６で室内空気の状態量を求めることができ、算出した温度／湿度をもとに数式８を用いて冷房負荷の変化量を求めれば良い。
　以上のようにして、熱源機冷水出口温度に対して室内温度／湿度を評価すると、図８に示すような結果となる。この結果の場合、快適性を示す指標であるＥＴ＊を判定基準としており、冷水出口温度を９℃以上にすると温度の推定値が上昇して基準外となることから、熱源機における冷水出口温度の目標値は９℃と決定できる。
　尚、冷水／冷却水流量については、以下の方法で得ることができる。熱源機の冷水／冷却水系配管にはエア抜き用のバルブが設けてあり、ここに差圧センサを設置して、定格流量における出入り口圧力損失と差圧センサの計測値とを比較することで、各流量の概算値を得ることができ、この概算値を冷水／冷却水流量記憶手段５に格納しておけば良い。
　また、熱源機のサイクルの動作状態を表わす物理量（例えば熱源機が吸収式冷温水機である場合には、高温再生器温度や圧力等の物理量）を計測する手段を設け、熱源機の運転時におけるデータをもとに特開２００７－１００２７１号公報に記載の方法を用いても、冷水／冷却水の流量を得ることが可能である。この方法では、冷水及び冷却水の流量を得ると同時に、熱源機の劣化状態を把握できるため、冷水出口温度の制御目標値を変更した場合における熱源機の運転状態を予め予測可能である。従って、熱源機に設けられた安全装置を動作させないような制御も実現できる。
　以上、説明した方法により、熱源機に接続された冷水／冷却水の出入口温度、熱源機の動作状態を表す物理量を計測するセンサを設置し、本制御装置と接続するのみで、室内の快適性を損なわないことを考慮しつつ、熱源機の冷水出口温度の制御目標値を上げることが可能となり、熱源機の省エネ運転を実現できる。
１　信号入力部
２　演算部
３　出力部
４　データ記憶手段
５　冷水／冷却水流量記憶手段
６　冷却塔データベース
７　空調機データベース
８　冷房負荷データベース
１０　制御装置
３１　吸収式冷温水機
３２　空調機
３３　冷却塔。

Claims (6)

  1. 　空気調和装置用熱源機の制御装置であって、少なくとも：
    　前記熱源機の負荷側作動媒体の熱源機出入口温度を検出する第１のセンサと；
    　前記熱源機の放熱側作動媒体の熱源機出入口温度を検出する第２のセンサと；
    　前記第１のセンサからの負荷側作動媒体の熱源機出入口温度と前記第２センサからの放熱側作動媒体の熱源機出入口温度とを用いて、前記熱源機の負荷側作動媒体の出口温度に関する制御目標値を算出し、当該算出した制御目標値を前記熱源機に出力する制御装置とを備えたことを特徴とする空気調和装置用熱源機の制御装置。
  2. 　前記請求項１に記載した制御装置において、さらに、前記熱源機の動作状態を表す物理量を計測する第３のセンサを備えており、前記制御装置は、前記第１のセンサからの負荷側作動媒体の熱源機出入口温度と前記第２センサからの放熱側作動媒体の熱源機出入口温度に加え、当該第３のセンサからの前記熱源機の動作状態を表す信号をも用いて、前記制御目標値を算出することを特徴とする空気調和装置用熱源機の制御装置。
  3. 　前記請求項１に記載した制御装置において、さらに、前記熱源機の負荷側出入口及び放熱側出入口に第１及び第２の差圧センサを設置し、前記制御装置は、当該第１及び第２の差圧センサからの信号を用いて、前記制御目標値を算出することを特徴とする空気調和装置用熱源機の制御装置。
  4. 　空気調和装置用熱源機の制御方法であって、少なくとも：
    　前記熱源機の負荷側作動媒体の熱源機出入口温度を検知し；
    　前記熱源機の放熱側作動媒体の熱源機出入口温度を検知し；
    　前記第１のセンサからの負荷側作動媒体の熱源機出入口温度と前記第２センサからの放熱側作動媒体の熱源機出入口温度とを用いて、前記熱源機の負荷側作動媒体の出口温度に関する制御目標値を算出し、
    　前記算出した制御目標値を前記熱源機に出力するステップを備えていることを特徴とする空気調和装置用熱源機の制御方法。
  5. 　前記請求項４に記載した制御方法において、さらに、前記熱源機の動作状態を表す物理量を計測するステップを備えており、前記第１のセンサからの負荷側作動媒体の熱源機出入口温度と前記第２センサからの放熱側作動媒体の熱源機出入口温度に加え、当該前記熱源機の動作状態を表す信号をも用いて、前記制御目標値を算出することを特徴とする空気調和装置用熱源機の制御方法。
  6. 　前記請求項４に記載した制御方法において、さらに、前記熱源機の負荷側出入口及び放熱側出入口における差圧を検出するステップを備えており、前記第１のセンサからの負荷側作動媒体の熱源機出入口温度と前記第２センサからの放熱側作動媒体の熱源機出入口温度に加え、前記熱源機の負荷側出入口及び放熱側出入口における差圧を用いて、前記制御目標値を算出する空気調和装置用熱源機の制御方法。
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