WO2015093360A1 - 蓄熱システム及びその制御方法 - Google Patents

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WO2015093360A1
WO2015093360A1 PCT/JP2014/082638 JP2014082638W WO2015093360A1 WO 2015093360 A1 WO2015093360 A1 WO 2015093360A1 JP 2014082638 W JP2014082638 W JP 2014082638W WO 2015093360 A1 WO2015093360 A1 WO 2015093360A1
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WO
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heat storage
refrigerator
temperature
controller
humidity
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PCT/JP2014/082638
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English (en)
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Inventor
渡邊　浩之
菊池　宏成
宮島　裕二
Original Assignee
株式会社日立製作所
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Publication date
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    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/20—Humidity
    • F24F2110/22—Humidity of the outside air

Definitions

  • the present invention relates to a heat storage system including a refrigerator and a control method thereof.
  • a heat storage system in which cold water cooled by a refrigerator is temporarily stored in a heat storage tank, and the cold water is circulated from the heat storage tank through a heat load.
  • heat storage operation is performed using nighttime electric power with a low power charge, and then cold water (that is, cold heat) stored in the heat storage tank is supplied to the heat load.
  • Such a heat storage system has an advantage of facilitating power leveling between nighttime when power demand is low and daytime when power demand is high, and is widely used for air conditioning in offices.
  • Patent Document 1 discloses a load prediction unit that predicts a future air conditioning load using an ANN (Artificial Neural Network) model, and a plurality of refrigerators that satisfy the air conditioning load predicted by the load prediction unit.
  • ANN Artificial Neural Network
  • a heat storage tank heat source system control device including a heat source control unit for controlling the number of units is described.
  • Patent Document 1 In the technique described in Patent Document 1, an operation plan of a refrigerator (the number of refrigerators to be operated during heat storage, etc.) is established by a heat source control unit based on predicted air conditioning load data.
  • Patent Document 1 does not disclose a specific control method for the refrigerator based on the outside air condition or the like. For example, there is room for further improving the system efficiency by controlling each device in consideration of the outside air condition, rather than driving a single refrigerator with a constant processing load and performing a heat storage operation.
  • an object of the present invention is to provide a heat storage system with high system efficiency and a control method thereof.
  • a heat storage system includes a set temperature of a refrigerator and a refrigerant pump so as to increase system efficiency in accordance with the temperature and humidity of the outside air detected by the outside air temperature and humidity detecting means. At least one of the flow rates is changed. Details will be described in an embodiment for carrying out the invention.
  • the present invention can provide a heat storage system with high system efficiency and a control method thereof.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a heat storage system according to the present embodiment.
  • the heat storage system S is a system that stores cold water (refrigerant) cooled by the refrigerator 21 in the heat storage tank 22 and then circulates cold water from the heat storage tank 22 through the indoor unit 25 to air-condition the room (cooling). is there.
  • the heat storage system S includes a cooling water circulation system Sa that circulates cooling water for generating cold water via the refrigerator 21, a cold water circulation system Sb that circulates cooling water for air conditioning via the heat storage tank 22, and a plurality of sensors ( Temperature sensors 31, 32, etc.) and a controller 40.
  • the cooling water circulation system Sa includes a cooling tower 11 and a cooling water pump 12.
  • the cooling tower 11 is a facility for cooling the cooling water whose temperature has been increased by absorbing heat from the cold water flowing through the refrigerator 21, and has a blower 11a that takes in outside air and blows it.
  • the cooling tower 11 is, for example, an open type cooling tower, and is configured to flow cooling water into a filler (not shown) carried therein.
  • the inflow port of the piping p1 shown in FIG. 1 is connected to the refrigerator 21, and the outflow port is connected to the upper part of the cooling tower 11.
  • the inlet of the pipe p ⁇ b> 2 is connected to the lower part of the cooling tower 11, and the outlet is connected to the refrigerator 21.
  • the cooling water is cooled by latent heat of evaporation when a part of the cooling water evaporates or heat exchange (radiation of heat from the cooling water to the outside air) accompanying direct contact between the cooling water and the outside air.
  • the cooling water pump 12 is a pump that pumps the cooling water radiated and cooled by the cooling tower 11 toward the refrigerator 21, and is installed in the pipe p2.
  • the cold water circulation system Sb includes a refrigerator 21, a heat storage tank 22, a cold water primary pump 23, a cold water secondary pump 24, and an indoor unit 25.
  • the refrigerator 21, the pipes p3 and p4, and the cold water primary pump 23 are collectively referred to as “primary side”.
  • the indoor unit 25, the pipes p5 and p6, and the cold water secondary pump 24 are collectively referred to as “secondary side”.
  • the refrigerator 21 is a cold heat source for applying cold heat to cold water (refrigerant) flowing in through the pipe p4.
  • a turbo refrigerator using a known refrigeration cycle can be used as the refrigerator 21, for example.
  • the set temperature of the refrigerator 21 (the temperature of the cold water flowing out of the refrigerator 21) is adjusted according to a command from the controller 40.
  • the heat storage tank 22 is, for example, a temperature stratified heat storage tank, and is equipment that stores and stores low-temperature cold water flowing from the refrigerator 21.
  • the cold water stored in the thermal storage tank 22 becomes low temperature as it goes below. That is, there is a temperature gradient in the vertical direction in the heat storage tank 22, relatively low temperature cold water from the refrigerator 21 is stored in the lower region, and relatively high temperature cold water from the indoor unit 25 is stored in the upper region.
  • the inlet of the pipe p3 shown in FIG. 1 is connected to the refrigerator 21, and the outlet faces the lower region of the heat storage tank 22.
  • the inlet of the pipe p ⁇ b> 4 faces the upper region of the heat storage tank 22, and the outlet is connected to the refrigerator 21.
  • the chilled water primary pump 23 (refrigerant pump) pumps chilled water from the heat storage tank 22 to the refrigerator 21 via the pipe p4 and returns the chilled water supplied with the cold heat from the refrigerator 21 to the heat storage tank 22 via the pipe p3. It is a pump. As shown in FIG. 1, the cold water primary pump 23 is installed in the piping p4. An inverter (not shown) is installed in a motor (not shown) that drives the cold water primary pump 23. By driving the inverter in accordance with a command from the controller 40, the rotational speed of the motor (that is, the flow rate of cold water) is adjusted.
  • the cold water secondary pump 24 is a pump that pumps cold water from the heat storage tank 22 to the indoor unit 25 via the pipe p5 and returns the cold water heated by the indoor unit 25 to the heat storage tank 22 via the pipe p6.
  • the cold water secondary pump 24 is installed in the piping p5.
  • a motor (not shown) of the cold water secondary pump 24 is controlled by the controller 40.
  • the inflow port of the pipe p5 faces the lower region of the heat storage tank 22, and the outflow port is connected to the heat transfer tube r of the indoor heat exchanger 25a.
  • the inlet of the pipe p6 is connected to the heat transfer pipe r of the indoor heat exchanger 25a, and the outlet faces the upper region of the heat storage tank 22.
  • the indoor unit 25 (FCU: Fan Coil Unit) is installed in the room of the facility K and cools indoor air by heat exchange with cold water flowing in through the pipe p5.
  • the indoor unit 25 includes an indoor heat exchanger 25a and an indoor fan 25b.
  • the indoor heat exchanger 25a performs heat exchange between the low-temperature cold water flowing through the heat transfer tube r and the high-temperature air taken in by the indoor fan 25b.
  • the indoor fan 25b is a fan that takes in indoor air and sends it to the indoor heat exchanger 25a.
  • the blower 11a of the cooling tower 11, the cooling water pump 12, the refrigerator 21, the cold water primary pump 23, the cold water secondary pump 24, and the indoor fan 25b are driven according to commands from the controller 40.
  • the temperature sensor 31 (first temperature detection means) is a sensor that detects the temperature of cold water from the refrigerator 21 toward the heat storage tank 22, and is installed in the pipe p3.
  • the temperature sensor 32 (first temperature detection means) is a sensor that detects the temperature of cold water from the heat storage tank 22 toward the refrigerator 21, and is installed in the pipe p4.
  • the flow rate sensor 33 (flow rate detection means) is a sensor that detects the flow rate of cold water from the refrigerator 21 toward the heat storage tank 22 (circulated on the primary side), and is installed in the pipe p3.
  • the temperature / humidity sensor 34 (outside air temperature / humidity detection means) is a sensor that detects the temperature and relative humidity of the outside air, and is installed at a predetermined position outside the facility K. Instead of the temperature / humidity sensor 34, a temperature sensor and a humidity sensor may be used separately. Each sensor outputs its detection value to the controller 40.
  • the controller 40 (control device) is configured to include electronic circuits such as a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), and various interfaces, and executes various processes according to a set program. To do.
  • the controller 40 controls driving of the blower 11a, the cooling water pump 12, the refrigerator 21, the chilled water primary pump 23, the chilled water secondary pump 24, and the indoor fan 25b according to the detection values input from the respective sensors described above. .
  • the controller 40 executes a plurality of operation modes including a heat storage operation, a follow-up operation, and a heat radiation operation.
  • the above-described “heat storage operation” is an operation mode in which cold water is cooled by the refrigerator 21 and the cooled cold water is stored in the heat storage tank 22.
  • the “follow-up operation” is an operation mode in which the cold water cooled by the refrigerator 21 is circulated through the heat storage tank 22 and the indoor unit 25.
  • the “heat radiation operation” is an operation mode in which low-temperature cold water stored in the heat storage tank 22 is circulated through the indoor unit 25.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the controller.
  • the controller 40 includes a storage unit 41 that stores various types of information, and an arithmetic processing unit 42 that executes arithmetic processing.
  • the storage unit 41 stores a load characteristic DB (Data Base) 41a.
  • the load characteristic DB 41a stores, as a database, characteristic information (see FIG. 9) indicating the relationship between the outdoor wet bulb temperature described later, the load factor of the refrigerator 21, and the system COP (Coefficient Of Performance) corresponding thereto. Has been.
  • the “load factor of the refrigerator 21” is the ratio (%) of the processing load of the refrigerator 21 to the rated load of the refrigerator 21.
  • the system COP (system efficiency) is the ratio of the cooling capacity to the power consumption (power required for cooling) of the heat storage system S.
  • FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the load factor of the refrigerator and the system COP.
  • the load factor that gives the maximum value of the system COP varies depending on the outside air wet bulb temperature. For example, when the outside air wet bulb temperature is 15 ° C. WB (Wet Bulb), the system COP becomes the maximum value Y1 when the load factor of the refrigerator 21 is about 58%. When the outdoor wet bulb temperature is 20 ° C. WB, the system COP reaches the maximum value Y2 when the load factor of the refrigerator 21 is about 67%.
  • WB Wood Bulb
  • the arithmetic processing unit 42 includes a processing load calculation unit 42a, a target load calculation unit 42b, a comparison unit 42c, and a control signal generation unit 42d.
  • the processing load calculation unit 42a calculates the load (processing load) processed by the refrigerator 21 at the current time based on the detection values of the temperature sensors 31 and 32 and the detection value of the flow rate sensor 33. That is, the processing load calculation unit 42 a detects the flow rate Q [m 3 / sec] of cold water flowing through the pipe p 3 (see FIG. 1), the detection value T A [K] of the temperature sensor 31, and the detection of the temperature sensor 32.
  • Equation 1 C [kJ / kg ⁇ K] is the specific heat of water, and ⁇ [kg / m 3 ] is the density of water.
  • density ⁇ for example, the density of water at the average temperature of the temperatures T A and T B can be used.
  • the processing load calculation unit 42a outputs the calculated processing load q to the comparison unit 42c.
  • the target load calculation unit 42b calculates the target load of the refrigerator 21 based on the temperature / humidity input from the temperature / humidity sensor 34 and the information read from the load characteristic DB 41a.
  • the “target load” means the processing load of the refrigerator 21 when the system COP becomes maximum corresponding to the temperature and humidity of the outside air detected by the temperature and humidity sensor 34.
  • the system COP becomes the maximum value Y1 when the load factor of the refrigerator 21 is about 58%. Therefore, the target load of the refrigerator 21 at the outside air wet bulb temperature of 15 ° C. WB is 0.58 ⁇ (rated load).
  • the target load calculation unit 42b outputs the calculated target load to the comparison unit 42c.
  • the comparison unit 42c compares the processing load of the refrigerator 21 input from the processing load calculation unit 42a with the target load of the refrigerator 21 input from the target load calculation unit 42b, and controls the comparison result. It outputs to the signal generation part 42d.
  • the control signal generation unit 42d according to the comparison result input from the comparison unit 42c, the rotational speed of a motor (not shown) included in the chilled water primary pump 23 (see FIG. 1), the set temperature of the refrigerator 21, To control. Although omitted in FIG. 2, the control signal generator 42d also controls driving of the blower 11a, the cooling water pump 12, the cold water secondary pump 24, and the indoor fan 25b.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a process during a heat storage operation by the controller.
  • the controller 40 performs heat storage operation using relatively inexpensive nighttime power.
  • the controller 40 starts the heat storage operation (START). That is, the controller 40 drives the blower 11a and the cooling water pump 12 to circulate the cooling water through the pipes p1 and p2.
  • the controller 40 drives the refrigerator 21 and the cold water primary pump 23, and circulates cold water on the primary side via the pipes p3 and p4.
  • low temperature (for example, 5 ° C.) cold water flowing out of the refrigerator 21 flows into the lower part of the heat storage tank 22 through the pipe p3.
  • the comparatively high temperature (for example, 12 degreeC) cold water stored by the upper part of the thermal storage tank 22 is pumped to the refrigerator 21 via the piping p4.
  • the cold heat generated by the refrigerator 21 is stored in the heat storage tank 22.
  • the proportion of cold water that has been well cooled out of the cold water stored in the heat storage tank 22 increases from below.
  • step S101 of FIG. 4 the controller 40 reads the temperature and humidity of the outside air detected by the temperature and humidity sensor 34 (outside temperature and humidity detection step).
  • step S102 the controller 40 calculates the outside air wet bulb temperature based on the temperature and humidity read in step S101.
  • step S103 the controller 40 reads the cold water temperature T A detected by the temperature sensor 31, the cold water temperature T B detected by the temperature sensor 32, and the cold water flow rate Q detected by the flow sensor 33.
  • step S104 the controller 40 substitutes the temperatures T A and T B and the flow rate Q of the cold water read in step S103 into (Equation 1) by the processing load calculation unit 42a (see FIG. 2), and The processing load is calculated.
  • step S105 the controller 40 calculates a target load for maximizing the system COP by the target load calculation unit 42b (see FIG. 2). That is, the controller 40 refers to the load characteristic DB 41a (see FIG. 2), and among the load characteristics corresponding to the outside air wet bulb temperature calculated in step S102, the processing load of the refrigerator 21 that maximizes the system COP (that is, Target load).
  • step S106 the controller 40 determines whether or not the processing load calculated in step S104 substantially matches the target load calculated in step S105 by the comparison unit 42c (see FIG. 2). For example, the controller 40 performs the determination process of step S106 depending on whether or not the processing load of the refrigerator 21 exists within a predetermined range including the target load.
  • step S106 the processing of the controller 40 returns to “START” (RETURN). In this case, after a predetermined time has elapsed since the determination process in step S106, the controller 40 starts the process from step S101 onward again.
  • the processing of the controller 40 proceeds to step S107.
  • step S107 the controller 40 determines whether or not the processing load of the refrigerator 21 calculated in step S104 is smaller than the target load by the comparison unit 42c (see FIG. 2).
  • the processing of the controller 40 proceeds to step S108.
  • step S108 the controller 40 causes the control signal generator 42d (see FIG. 2) to increase the flow rate of the chilled water primary pump 23 (see FIG. 1) by a predetermined flow rate (operation control step). Since the flow rate of the cold water primary pump 23 is increased, the processing load of the refrigerator 21 during the heat storage operation is also increased. Thereby, the processing load of the refrigerator 21 can be brought close to the target load, and the system COP can be increased.
  • the amount of increase in the flow rate of the cold water primary pump 23 is set in advance so that the processing load of the refrigerator 21 gradually approaches the target load. Further, it is preferable to use a chilled water primary pump 23 having a relatively large allowable flow rate so that the refrigerator 21 can be operated at a target load only by adjusting the flow rate of the chilled water primary pump 23.
  • step S109 the controller 40 decreases the flow rate of the chilled water primary pump 23 by a predetermined flow rate by the control signal generation unit 42d (see FIG. 2) (operation control step).
  • the processing load of the refrigerator 21 during the heat storage operation is also reduced by the amount by which the flow rate of the cold water primary pump 23 is reduced.
  • the process of the controller 40 returns to step S101 (RETURN).
  • the heat storage operation is started so that the heat storage operation can be completed in the time zone (for example, 23:00 to 7:00 on the next day) when the nighttime electricity rate is applied while changing the flow rate of the chilled water primary pump 23 in this way. It is preferable to set the time earlier.
  • the controller 40 performs a follow-up operation and a heat radiation operation according to a predetermined operation schedule after completing the heat storage operation.
  • the flow rate of the chilled water primary pump 23 is changed so that the processing load of the refrigerator 21 approaches the target load that maximizes the system COP.
  • the processing load of the refrigerator 21 approaches the target load that maximizes the system COP.
  • the heat storage operation can be continuously performed near the point where the maximum value of the system COP is given in the load characteristics. Therefore, an excessive burden is not imposed on the arithmetic processing of the controller 40.
  • the difference between the processing load (fixed value) of the refrigerator 21 and the above-described target load varies with changes in the temperature and humidity of the outside air. Likely to grow. If it does so, the energy consumed by the whole system will become large, and the efficiency of heat storage operation will fall.
  • the heat storage operation is performed with high efficiency in order to adjust the processing load of the refrigerator 21 so as to maximize the system COP in the load characteristics corresponding to the outside wet bulb temperature. Can do.
  • Second Embodiment is different from the first embodiment in the contents of the processing executed by the controller 40, but the first embodiment is the first configuration regarding the configuration of the heat storage system S (see FIG. 1) and the configuration of the controller 40 (see FIG. 2). This is the same as the embodiment. Therefore, a different part from 1st Embodiment is demonstrated and description is abbreviate
  • FIG. 5 is a flowchart showing a process during a heat storage operation by the controller. Note that the processing in steps S101 to S109 in FIG. 5 is the same as that described in the first embodiment (see FIG. 4).
  • step S107 the controller 40 determines whether or not the processing load of the refrigerator 21 calculated in step S104 is smaller than the target load calculated in step S105. When the processing load of the refrigerator 21 is smaller than the target load (S107 ⁇ Yes), the controller 40 increases the flow rate of the cold water primary pump 23 by a predetermined flow rate in step S108. Thus, the controller 40 preferentially changes the flow rate of the chilled water primary pump 23 over the set temperature of the refrigerator 21 when changing the processing load of the refrigerator 21.
  • step S110 the controller 40 determines whether or not the flow rate of the cold water flowing through the pipe p3 (see FIG. 1) has reached the upper limit value of the flow rate of the cold water primary pump 23. That is, the controller 40 determines whether or not the value input from the flow sensor 33 has reached the flow rate (upper limit value) when the cold water primary pump 23 is rated.
  • the above upper limit value is set in advance and stored in the storage unit 41 (see FIG. 2).
  • step S111 the controller 40 reduces the set temperature of the refrigerator 21 by a predetermined width while maintaining the flow rate of the cold water primary pump 23 in the vicinity of the upper limit value. That is, the controller 40 increases the processing load of the refrigerator 21 by lowering the set temperature of the refrigerator 21. Thereby, the processing load of the refrigerator 21 can be brought close to the target load, and the system COP can be increased.
  • step S111 the process of the controller 40 returns to step S101 (RETURN).
  • step S101 the process of the controller 40 returns to step S101 (RETURN). In this case, the controller 40 does not change the set temperature of the refrigerator 21.
  • the controller 40 decreases the flow rate of the cold water primary pump 23 by a predetermined flow rate in step S109.
  • the controller 40 determines whether or not the flow rate of the cold water flowing through the pipe p3 has reached the lower limit value of the flow rate of the cold water primary pump 23.
  • the lower limit value described above is set in advance and stored in the storage unit 41 (see FIG. 2).
  • step S113 the controller 40 increases the set temperature of the refrigerator 21 by a predetermined width while maintaining the flow rate of the cold water primary pump 23 in the vicinity of the lower limit value. That is, the controller 40 reduces the processing load on the refrigerator 21 by increasing the set temperature of the refrigerator 21. Thereby, the processing load of the refrigerator 21 can be brought close to the target load, and the system COP can be increased.
  • step S113 After performing the process of step S113, the process of the controller 40 returns to step S101 (RETURN).
  • the process of the controller 40 returns to step S101 (RETURN). In this case, the controller 40 does not change the set temperature of the refrigerator 21.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of the heat storage system according to the present embodiment.
  • the weather information server W is, for example, a server that manages weather information acquired from the Japan Meteorological Agency, and is connected to the controller 40A via the network N. Note that the weather information described above includes the predicted temperature and humidity of the outside air on the next day.
  • each temperature sensor 35 is installed at different heights (upper, middle, and lower) in the vertical direction. As described above, the temperature of the cold water stored in the heat storage tank 22 becomes lower as it goes downward. Each of the temperature sensors 35 detects the temperature of the cold water in the upper region, the middle region, and the lower region, and outputs the detected value to the controller 40A.
  • FIG. 7 is a block diagram of the controller.
  • the arithmetic processing unit 43 of the controller 40A includes a weather information acquisition unit 43a, a necessary heat storage amount calculation unit 43b, a target load calculation unit 43c, a schedule setting unit 43d, a control signal generation unit 43e, It has.
  • the weather information acquisition unit 43a (weather information acquisition means) acquires weather information of a predetermined area including the facility K from the weather information server W every predetermined time (for example, every 6 hours).
  • the weather information acquisition unit 43a outputs the acquired weather information (including the predicted temperature and humidity of the outside air) to the necessary heat storage amount calculation unit 43b and the target load calculation unit 43c.
  • the necessary heat storage amount calculation unit 43b fully stores the heat storage tank 22 based on the cold water temperature input from the temperature sensor 35 installed in the heat storage tank 22 and the weather information input from the weather information acquisition unit 43a. To calculate the amount of heat stored (hereinafter referred to as the required amount of stored heat).
  • the aforementioned “full storage” means a state where the heat storage tank 22 is filled with cold water cooled by the refrigerator 21.
  • the target load calculation unit 43c calculates the outdoor wet bulb temperature at each time of the next day based on the temperature and humidity prediction value input from the weather information acquisition unit 43a. Furthermore, the target load calculation unit 43c refers to the load characteristic DB 41a and calculates the target load of the refrigerator 21 corresponding to the outdoor air wet bulb temperature at each time. The target load calculation unit 43c associates each time of the next day with the target load described above, and outputs it to the schedule setting unit 43d.
  • the schedule setting unit 43d determines the next day's operation schedule based on the required heat storage amount input from the required heat storage amount calculation unit 43b, the target load input from the target load calculation unit 43c, and the information of the load characteristic DB 41a. Set. Details of the process executed by the schedule setting unit 43d will be described later.
  • the control signal generation unit 43e generates a control signal for controlling the refrigerator 21 and the chilled water primary pump 23 according to the operation schedule set by the schedule setting unit 43d. Details of the processing executed by the control signal generator 43e will be described later.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a process executed by the controller before the start of the heat storage operation.
  • the controller 40A acquires the weather information for the next 24 hours from the weather information server W by the weather information acquisition unit 43a (see FIG. 7).
  • the weather information includes the predicted temperature and humidity of the outside air.
  • the acquisition time of weather information is, for example, 23:00.
  • step S202 the controller 40A divides the time zone in which the heat storage operation may be performed into a plurality of times, and calculates the outdoor air wet bulb temperature at each time. For example, the controller 40A divides the time zone from 0:00 AM to 7:00 AM every 10 minutes, and calculates the outdoor wet bulb temperature every 10 minutes using the weather information acquired in step S101.
  • step S ⁇ b> 203 the controller 40 ⁇ / b> A reads the detection value of the temperature sensor 35 installed in the heat storage tank 22. That is, the controller 40 ⁇ / b> A reads the cold water temperature at the current time in the upper region, the middle region, and the lower region of the heat storage tank 22.
  • step S204 the controller 40A calculates the necessary heat storage amount q1 for fully storing the heat storage tank 22 by the required heat storage amount calculation unit 43b (see FIG. 7). That is, the controller 40A calculates the necessary heat storage amount for full storage from the current temperature distribution in the heat storage tank 22 based on the cold water temperature read in step S203.
  • step S205 the controller 40A calculates the target load of the refrigerator 21 at each time of the next day by the target load calculation unit 43c (see FIG. 7). That is, the controller 40A refers to the load characteristic DB 41a and calculates the processing load (that is, the target load) of the refrigerator 21 that maximizes the system COP among the load characteristics corresponding to the outdoor wet bulb temperature calculated in step S202. To do.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing changes in the outside air wet bulb temperature, the load factor of the refrigerator, and the maximum value of the system COP on the next day.
  • the outdoor air wet bulb temperature changes at each time (for example, every 10 minutes) of the next day, and accordingly, the load factor of the refrigerator 21 that gives the maximum value of the system COP also changes.
  • the controller 40A divides the time zone from 0:00 AM to 7:00 AM every 10 minutes, and sets the load factor (corresponding to the target load) of the refrigerator 21 that gives the maximum value of the system COP at each time. Identify. Then, the controller 40A stores the load factor of the refrigerator 21 and the time in the storage unit 41 in association with each other.
  • step S206 in FIG. 8 the controller 40A sets the operation schedule for the next day by the schedule setting unit 43d (see FIG. 7). That is, the controller 40A sets the operation schedule for the heat storage operation based on the weather information acquired in step S201, the necessary heat storage amount calculated in step S204, and the target load calculated in step S205.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the setting process of the operation schedule of the heat storage operation.
  • the value m is a natural number that is sequentially incremented each time the processing of steps S2061 to S2067 is repeated.
  • the controller 40A sets the necessary heat storage amount q1 calculated in step S204 of FIG. 8 as the provisional heat storage amount q pro used in steps S2064 and S2067.
  • step S2062 the controller 40A reads the target load at time (t end ⁇ m ⁇ t). That is, the controller 40A reads the target load that is back by m ⁇ t from the end time t end of the heat storage operation.
  • This target load has already been calculated in the process of step S205 (see FIG. 8). Further, the end time t end (for example, 7:00 am of the next day) and the predetermined time ⁇ t (for example, 10 minutes) of the heat storage operation are set in advance.
  • the end time t end (see FIG. 9) of the heat storage operation is fixed in this way, and the start time t start (see FIG. 9) of the heat storage operation is adjusted. Therefore, heat release from the heat storage tank 22 to the outside air can be suppressed by delaying the end time of the heat storage operation to the maximum while performing heat storage operation using inexpensive nighttime power. Thereby, the energy cost required for air conditioning can be reduced.
  • step S2063 the controller 40A calculates the heat storage amount ⁇ q in the time period from time (t end ⁇ m ⁇ t) to time (t end ⁇ (m ⁇ 1) ⁇ t). That is, the controller 40A calculates the heat storage amount ⁇ q when the refrigerator 21 is operated for the predetermined time ⁇ t with the target load read in step S2062.
  • step S2064 the controller 40A calculates the remaining heat storage amount q rem by subtracting the heat storage amount ⁇ q calculated in step S2063 from the heat storage amount q pro .
  • the necessary heat storage amount q1 is used as the heat storage amount q pro (S2061), but the value of the heat storage amount q pro is sequentially updated (decreases) in step S2067 described later.
  • step S2065 the controller 40A determines whether or not the necessary heat storage amount q1 is satisfied. That is, the controller 40A determines whether or not the remaining heat storage amount q rem calculated in step S2064 is equal to or less than zero.
  • step S2067 the controller 40A substitutes the remaining heat storage amount q rem calculated in step S2064 as the provisional heat storage amount q pro .
  • step S2068 the controller 40A increments the value m and returns to the process of step S2062.
  • step S2066 the process of the controller 40A proceeds to step S2066.
  • the time (t end -m ⁇ t) at this time is the start time t start (see FIG. 9) of the heat storage operation on the next day. For example, if the required heat storage amount q1 is satisfied when the predetermined time ⁇ t is 10 minutes and the value m is 24, the controller 40A is set to 4 hours on the next day (for example, in the time zone from 3 am to 7 am). Perform heat storage operation.
  • step S2066 the controller 40A sets the set temperature of the refrigerator 21 and the flow rate of the cold water primary pump 23 at each time. That is, the controller 40A sets the set temperature of the refrigerator 21 so as to operate the refrigerator 21 with the target load calculated in step S205 of FIG. 8 in the time zone from the start time t start to the end time t end of the heat storage operation. And the flow rate of the cold water primary pump 23 are set.
  • the controller 40 ⁇ / b> A also sets the operation schedule for the follow-up operation and the heat radiation operation after performing the heat storage operation.
  • the controller 40A starts the heat storage operation by the control signal generator 43e (see FIG. 7). That is, the controller 40A drives the cooling tower 11 and the cooling water pump 12, and circulates the cooling water through the pipes p1 and p2. Further, the controller 40A drives the refrigerator 21 and the cold water primary pump 23 based on the operation schedule set in step S206, and circulates cold water through the pipes p3 and p4.
  • the controller 40A calculates the actual processing load of the refrigerator 21 based on the detection values of the temperature sensors 31, 32 (see FIG. 6) and the flow rate sensor 33 while the heat storage operation is being performed. Further, the controller 40A calculates a target load of the refrigerator 21 based on the outdoor wet bulb temperature at the current time. Then, the controller 40A changes (corrects) at least one of the flow rate of the cold water primary pump 23 and the set temperature of the refrigerator 21 in real time so that the actual processing load of the refrigerator 21 approaches the target load.
  • the refrigerator 21 can be operated near the target load that gives the maximum value of the system COP, and the energy cost can be reduced.
  • the method described in the first embodiment (see FIG. 4) or the second embodiment (see FIG. 5) can be used.
  • the controller 40A After performing the heat storage operation, the controller 40A sequentially executes the follow-up operation and the heat radiation operation according to the set operation schedule. Detailed description of the follow-up operation and the heat radiation operation is omitted.
  • the controller 40A when setting the operation schedule during the heat storage operation, sets the target load so that the system COP of the refrigerator 21 is maximized based on the weather information of the next day ( S205: See FIG. Thereby, since the heat storage operation can be performed with the system COP being high, the energy cost required for the heat storage system SA can be reduced.
  • the controller 40A sets the operation schedule of the heat storage operation so as to satisfy the necessary heat storage amount q1, the heat storage tank 22 can be filled with low-temperature cold water on the next day.
  • the heat storage tank 22 can be filled with low-temperature cold water on the next day.
  • the fourth embodiment is different from the third embodiment in that when the operation schedule for the next day is set, the end time t end of the heat storage operation is variable, but other points (configuration of the heat storage system SA: FIG. 6 and FIG. 7) is the same as in the third embodiment. Therefore, a different part from 3rd Embodiment is demonstrated and description is abbreviate
  • the controller 40A executes the processing of steps S201 to S205 in FIG. 8 before starting the heat storage operation, and then sets the operation schedule in step S206.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the setting process of the operation schedule of the heat storage operation.
  • the value n is a natural number that is sequentially incremented in step S2074 described later.
  • the time t1 is an end time (for example, 7:00 am) of a time zone in which nighttime power is applied.
  • Steps S2062 to S2065, S2067, and S2068 are the same as those described in the third embodiment (see FIG. 10).
  • the process of the controller 40A proceeds to step S2071.
  • the controller 40A determines whether or not the time (t end ⁇ m ⁇ t) is included in a time zone (for example, 23:00 to 7:00 on the next day) to which the nighttime electricity rate is applied.
  • the time (t end ⁇ m ⁇ t) is a provisional start time of the heat storage operation.
  • step S2072 the time (t end -m ⁇ t) system COP at each time ⁇ t end
  • the (maximum: 3, see FIG. 9) calculates an average value COP ave of (n).
  • the controller 40A stores the calculated average value COP ave (n) in the storage unit 41 (see FIG. 6) in association with the value of n.
  • Step S2073 the controller 40A sets the temporary end time t end of the heat storage operation as the time (t1 ⁇ n ⁇ t).
  • step S2074 the controller 40A increments the value n, and then returns to the process of step S2062. By this processing, the provisional end time t end of the heat storage operation is shifted by time ⁇ t (going back in time). In this way, the controller 40A calculates the average value COP ave (n) of the system COP (maximum value) in each time zone for a plurality of time zones in which the necessary heat storage amount q1 is satisfied.
  • step S2071 When the time (t end ⁇ m ⁇ t) is not included in the time zone to which the nighttime electricity rate is applied in step S2071 (S2071 ⁇ No), the process of the controller 40A proceeds to step S2075. In this case, the nighttime charge is not applied at least part of the time (t end ⁇ m ⁇ t) to t end . Therefore, the controller 40A proceeds to the process of step S2075 without shifting the provisional end time t end of the heat storage operation any more.
  • step S2076 the controller 40A sets the set temperature of the refrigerator 21 and the flow rate of the cold water primary pump 23 with respect to the time zone set in step S2075 (the shaded portion in FIG. 9).
  • the controller 40A sets an operation schedule so that the processing load of the refrigerator 21 matches the target load obtained in step S205 of FIG. 8 for each time included in the time zone.
  • the end time t end of the heat storage operation is shifted by time ⁇ t, and the time zone for performing the heat storage operation is set so that the average value COP ave (n) of the system COP (maximum value) becomes the largest. Set.
  • the heat storage operation can be performed in the time zone with the lowest energy cost while satisfying the necessary heat storage amount q1. Therefore, according to the present embodiment, further energy saving and cost reduction can be achieved as compared with the third embodiment.
  • each embodiment demonstrated the process at the time of a thermal storage driving

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Abstract

　システム効率の高い蓄熱システム及びその制御方法を提供する。蓄熱システム（Ｓ）は、外気の温湿度を検出する温湿度センサ（３４）と、冷水を貯留して蓄熱する蓄熱槽（２２）と、蓄熱槽（２２）から流入する冷水に冷熱を与える冷凍機（２１）と、蓄熱槽（２２）から冷凍機（２１）に向けて冷水を圧送するとともに、冷凍機（２１）で冷熱が与えられた冷水を蓄熱槽（２２）に戻す冷水一次ポンプ（２３）と、冷凍機（２１）及び冷水一次ポンプ（２３）を制御するコントローラ（４０）と、を備え、コントローラ（４０）は、温湿度センサ（３４）によって検出される外気の温湿度に応じて、システム効率を高めるように、冷凍機（２１）の設定温度、及び、冷水一次ポンプ（２３）の流量のうち少なくとも一つを変更する。

Description

蓄熱システム及びその制御方法
　本発明は、冷凍機を備える蓄熱システム及びその制御方法に関する。
　冷凍機で冷却された冷水をいったん蓄熱槽に貯留し、蓄熱槽から熱負荷を介して冷水を循環させる蓄熱システムが知られている。蓄熱システムでは、電力料金の安価な夜間電力を用いて蓄熱運転を行い、その後、蓄熱槽に貯留された冷水（つまり、冷熱）を熱負荷に供給する。このような蓄熱システムは、電力需要が少ない夜間と電力需要が多い昼間との間で電力平準化を促すといった利点があり、オフィスの空調等に広く用いられている。
　例えば、特許文献１には、ＡＮＮ（Artificial Neural Network）モデルを用いて将来の空調負荷を予測する負荷予測部と、この負荷予測部によって予測された空調負荷を満足するように複数の冷凍機を台数制御する熱源制御部と、を備える蓄熱槽熱源システムの制御装置について記載されている。
特開２００８－８２６４２号公報
　特許文献１に記載の技術では、空調負荷の予測データに基づき、熱源制御部によって冷凍機の運転計画（蓄熱時に運転する冷凍機の台数等）が立てられる。しかしながら、特許文献１には、外気条件等に基づく冷凍機の具体的な制御方法については開示されていない。例えば、１台の冷凍機を一定の処理負荷で駆動して蓄熱運転を行うよりも、外気条件を考慮して各機器を制御することで、システム効率をさらに高める余地がある。
　そこで、本発明は、システム効率の高い蓄熱システム及びその制御方法を提供することを課題とする。
　前記課題を解決するために、本発明に係る蓄熱システムは、外気温湿度検出手段によって検出される外気の温湿度に応じて、システム効率を高めるように、冷凍機の設定温度、及び、冷媒ポンプの流量のうち少なくとも一つを変更することを特徴とする。
　なお、詳細については、発明を実施するための形態において説明する。
　本発明により、システム効率の高い蓄熱システム及びその制御方法を提供できる。
本発明の第１実施形態に係る蓄熱システムの構成図である。 コントローラの構成図である。 冷凍機の負荷率と、システムＣＯＰと、の関係を示す特性図である。 コントローラによる蓄熱運転時の処理を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る蓄熱システムにおいて、コントローラによる蓄熱運転時の処理を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る蓄熱システムの構成図である。 コントローラの構成図である。 蓄熱運転の開始前にコントローラが実行する処理を示すフローチャートである。 翌日の外気湿球温度、冷凍機の負荷率、及びシステムＣＯＰの最大値の推移を示す説明図である。 蓄熱運転の運転スケジュールの設定処理を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態に係る蓄熱システムにおいて、蓄熱運転の運転スケジュールの設定処理を示すフローチャートである。
≪第１実施形態≫
　図１は、本実施形態に係る蓄熱システムの構成図である。なお、図１に示す破線矢印は、信号線を表している。蓄熱システムＳは、冷凍機２１によって冷却された冷水（冷媒）を蓄熱槽２２に貯留し、その後、蓄熱槽２２から室内機２５を介して冷水を循環させて室内を空調（冷房）するシステムである。
　蓄熱システムＳは、冷凍機２１を介して冷水生成用の冷却水を循環させる冷却水循環システムＳａと、蓄熱槽２２を介して空調用の冷水を循環させる冷水循環システムＳｂと、複数のセンサ類（温度センサ３１，３２等）と、コントローラ４０と、を備えている。
（冷却水循環システム）
　冷却水循環システムＳａは、冷却塔１１と、冷却水ポンプ１２と、を備えている。
　冷却塔１１は、冷凍機２１を通流する冷水からの吸熱で昇温した冷却水を冷やすための設備であり、外気を取り込んで送風する送風機１１ａを有している。冷却塔１１は、例えば、開放式の冷却塔であり、その内部に担持された充填材（図示せず）に冷却水を流し込む構成になっている。
　なお、図１に示す配管ｐ１の流入口は冷凍機２１に接続され、流出口は冷却塔１１の上部に接続されている。配管ｐ２の流入口は冷却塔１１の下部に接続され、流出口は冷凍機２１に接続されている。冷却塔１１では、冷却水の一部が蒸発する際の蒸発潜熱や、冷却水と外気との直接的な接触に伴う熱交換（冷却水から外気への放熱）によって、冷却水が冷やされる。
　冷却水ポンプ１２は、冷却塔１１で放熱して冷やされた冷却水を冷凍機２１に向けて圧送するポンプであり、配管ｐ２に設置されている。
（冷水循環システム）
　冷水循環システムＳｂは、冷凍機２１と、蓄熱槽２２と、冷水一次ポンプ２３と、冷水二次ポンプ２４と、室内機２５と、を備えている。なお、冷水循環システムＳｂのうち冷凍機２１と、配管ｐ３，ｐ４と、冷水一次ポンプ２３と、をまとめて「一次側」という。一方、室内機２５と、配管ｐ５，ｐ６と、冷水二次ポンプ２４と、をまとめて「二次側」という。
　冷凍機２１は、配管ｐ４を介して流入する冷水（冷媒）に冷熱を与えるための冷熱源である。冷凍機２１として、例えば、周知の冷凍サイクルを利用したターボ冷凍機を用いることができる。なお、冷凍機２１の設定温度（冷凍機２１から流出する冷水の温度）は、コントローラ４０からの指令に応じて調整される。
　蓄熱槽２２は、例えば、温度成層型蓄熱槽であり、冷凍機２１から流入する低温の冷水を貯留して蓄熱する設備である。なお、冷水は低温であるほど密度が大きく沈降しやすいため、蓄熱槽２２に貯留される冷水は下方に向かうにつれて低温になっている。つまり、蓄熱槽２２内では鉛直方向において温度勾配があり、冷凍機２１からの比較的低温の冷水は下部領域に貯留され、室内機２５からの比較的高温の冷水は上部領域に貯留される。
　また、図１に示す配管ｐ３の流入口は冷凍機２１に接続され、流出口は蓄熱槽２２の下部領域に臨んでいる。配管ｐ４の流入口は蓄熱槽２２の上部領域に臨んでおり、流出口は冷凍機２１に接続されている。
　冷水一次ポンプ２３（冷媒ポンプ）は、配管ｐ４を介して蓄熱槽２２から冷凍機２１に冷水を圧送するとともに、冷凍機２１で冷熱が与えられた冷水を配管ｐ３を介して蓄熱槽２２に戻すポンプである。図１に示すように、冷水一次ポンプ２３は、配管ｐ４に設置されている。
　冷水一次ポンプ２３を駆動するモータ（図示せず）には、インバータ（図示せず）が設置されている。コントローラ４０からの指令に応じてインバータが駆動することで、前記したモータの回転速度（つまり、冷水の流量）が調整される。
　冷水二次ポンプ２４は、配管ｐ５を介して蓄熱槽２２から室内機２５に冷水を圧送するとともに、室内機２５で昇温した冷水を配管ｐ６を介して蓄熱槽２２に戻すポンプである。図１に示すように、冷水二次ポンプ２４は、配管ｐ５に設置されている。なお、冷水二次ポンプ２４のモータ（図示せず）は、コントローラ４０によって制御される。
　また、配管ｐ５の流入口は蓄熱槽２２の下部領域に臨んでおり、流出口は室内熱交換器２５ａの伝熱管ｒに接続されている。配管ｐ６の流入口は室内熱交換器２５ａの伝熱管ｒに接続され、流出口は蓄熱槽２２の上部領域に臨んでいる。
　室内機２５（ＦＣＵ：Fan Coil Unit）は、施設Ｋの室内に設置され、配管ｐ５を介して流入する冷水との熱交換によって室内空気を冷却するものである。室内機２５は、室内熱交換器２５ａと、室内ファン２５ｂと、を有している。
　室内熱交換器２５ａは、伝熱管ｒを通流する低温の冷水と、室内ファン２５ｂによって取り込まれる高温の空気と、の間で熱交換を行うものである。室内ファン２５ｂは、室内空気を取り入れて室内熱交換器２５ａに送り込むファンである。
　図１に示す冷却塔１１の送風機１１ａ、冷却水ポンプ１２、冷凍機２１、冷水一次ポンプ２３、冷水二次ポンプ２４、及び室内ファン２５ｂは、コントローラ４０からの指令に従って駆動する。
（センサ類）
　温度センサ３１（第１温度検出手段）は、冷凍機２１から蓄熱槽２２に向かう冷水の温度を検出するセンサであり、配管ｐ３に設置されている。温度センサ３２（第１温度検出手段）は、蓄熱槽２２から冷凍機２１に向かう冷水の温度を検出するセンサであり、配管ｐ４に設置されている。
　流量センサ３３（流量検出手段）は、冷凍機２１から蓄熱槽２２に向かう（一次側で循環する）冷水の流量を検出するセンサであり、配管ｐ３に設置されている。
　温湿度センサ３４（外気温湿度検出手段）は、外気の温度及び相対湿度を検出するセンサであり、施設Ｋの外部の所定位置に設置されている。なお、温湿度センサ３４に代えて、温度センサと湿度センサとが別体であるものを用いてもよい。
　各センサは、その検出値をコントローラ４０に出力するようになっている。
（コントローラ）
　コントローラ４０（制御装置）は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェースなどの電子回路を含んで構成され、設定されたプログラムに従って各種処理を実行する。
　コントローラ４０は、前記した各センサから入力される検出値に応じて、送風機１１ａ、冷却水ポンプ１２、冷凍機２１、冷水一次ポンプ２３、冷水二次ポンプ２４、及び室内ファン２５ｂの駆動を制御する。
　また、コントローラ４０は、蓄熱運転、追掛運転、及び放熱運転を含む複数の運転モードを実行する。
　前記した「蓄熱運転」とは、冷凍機２１で冷水を冷やし、冷やされた冷水を蓄熱槽２２に貯留する運転モードである。「追掛運転」とは、冷凍機２１で冷やされた冷水を、蓄熱槽２２及び室内機２５を介して循環させる運転モードである。「放熱運転」とは、蓄熱槽２２に貯留された低温の冷水を、室内機２５を介して循環させる運転モードである。
　図２は、コントローラの構成図である。コントローラ４０は、各種情報が格納される記憶部４１と、演算処理を実行する演算処理部４２と、を備えている。
　記憶部４１には、負荷特性ＤＢ（Data Base）４１ａが格納されている。負荷特性ＤＢ４１ａには、後記する外気湿球温度と、冷凍機２１の負荷率と、これらに対応するシステムＣＯＰ（Coefficient Of Performance）と、の関係を示す特性情報（図９参照）がデータベースとして記憶されている。
　なお、「冷凍機２１の負荷率」とは、冷凍機２１の定格負荷に対して冷凍機２１の処理負荷が占める割合（％）である。システムＣＯＰ（システム効率）とは、蓄熱システムＳの消費電力（冷房に要する動力）に対して冷房能力が占める割合である。
　図３は、冷凍機の負荷率と、システムＣＯＰと、の関係を示す特性図である。
　図３に示すように、システムＣＯＰの最大値を与える負荷率は、外気湿球温度によって変化する。例えば、外気湿球温度が１５℃ＷＢ（Wet Bulb）である場合、冷凍機２１の負荷率が約５８％のときにシステムＣＯＰは最大値Ｙ１になる。また、外気湿球温度が２０℃ＷＢである場合、冷凍機２１の負荷率が約６７％のときにシステムＣＯＰは最大値Ｙ２になる。
　再び、図２に戻って説明を続ける。演算処理部４２は、処理負荷算出部４２ａと、目標負荷算出部４２ｂと、比較部４２ｃと、制御信号生成部４２ｄと、を有している。
　処理負荷算出部４２ａは、温度センサ３１，３２の検出値、及び流量センサ３３の検出値に基づき、現在時刻において冷凍機２１で処理されている負荷（処理負荷）を算出する。つまり、処理負荷算出部４２ａは、配管ｐ３（図１参照）を通流する冷水の流量Ｑ［ｍ3／ｓｅｃ］と、温度センサ３１の検出値ＴA［Ｋ］と、温度センサ３２の検出値ＴBと、を用いて、以下の（数式１）に基づき冷凍機２１の処理負荷ｑ［ｋＷ］を算出する。なお、（数式１）においてＣ［ｋＪ／ｋｇ・Ｋ］は水の比熱であり、ρ［ｋｇ／ｍ3］は水の密度である。密度ρとして、例えば、温度ＴA，ＴBの平均温度における水の密度を用いることができる。
　ｑ＝Ｑ×（ＴB－ＴA）×Ｃ×ρ　・・・（数式１）
　処理負荷算出部４２ａは、算出した処理負荷ｑを比較部４２ｃに出力する。
　目標負荷算出部４２ｂは、温湿度センサ３４から入力される温湿度と、負荷特性ＤＢ４１ａから読み出した情報と、に基づいて、冷凍機２１の目標負荷を算出する。ここで「目標負荷」とは、温湿度センサ３４によって検出される外気の温湿度に対応して、システムＣＯＰが最大となる場合の冷凍機２１の処理負荷を意味している。
　例えば、図３に示すように、外気湿球温度が１５℃ＷＢである場合、冷凍機２１の負荷率が約５８％のときにシステムＣＯＰは最大値Ｙ１になる。したがって、外気湿球温度１５℃ＷＢにおける冷凍機２１の目標負荷は、０．５８×（定格負荷）になる。
　目標負荷算出部４２ｂは、算出した目標負荷を比較部４２ｃに出力する。
　比較部４２ｃは、処理負荷算出部４２ａから入力される冷凍機２１の処理負荷と、目標負荷算出部４２ｂから入力される冷凍機２１の目標負荷と、の大小を比較し、その比較結果を制御信号生成部４２ｄに出力する。
　制御信号生成部４２ｄは、比較部４２ｃから入力される比較結果に応じて、冷水一次ポンプ２３（図１参照）が有するモータ（図示せず）の回転速度と、冷凍機２１の設定温度と、を制御する。なお、図２では省略したが、制御信号生成部４２ｄは、送風機１１ａ、冷却水ポンプ１２、冷水二次ポンプ２４、室内ファン２５ｂの駆動も制御する。
＜蓄熱システムの動作＞
　以下では、前記した蓄熱運転、追掛運転、及び放熱運転のうち、蓄熱運転を中心に説明する。図４は、コントローラによる蓄熱運転時の処理を示すフローチャートである。
　コントローラ４０は、比較的安価な夜間電力を使って蓄熱運転を行う。所定時刻になると、コントローラ４０は蓄熱運転を開始する（ＳＴＡＲＴ）。すなわち、コントローラ４０は、送風機１１ａ及び冷却水ポンプ１２を駆動し、配管ｐ１，ｐ２を介して冷却水を循環させる。また、コントローラ４０は、冷凍機２１及び冷水一次ポンプ２３を駆動し、配管ｐ３，ｐ４を介して一次側で冷水を循環させる。
　冷水一次ポンプ２３が駆動することで、冷凍機２１から流出する低温（例えば、５℃）の冷水が、配管ｐ３を介して蓄熱槽２２の下部に流入する。また、蓄熱槽２２の上部に貯留されている比較的高温（例えば、１２℃）の冷水が、配管ｐ４を介して冷凍機２１に圧送される。このようにして、冷凍機２１で生成された冷熱が蓄熱槽２２に蓄えられる。冷凍機２１による冷却が進むと、蓄熱槽２２に貯留された冷水のうち、よく冷やされた冷水の割合が下方から増えてゆく。
　蓄熱運転を開始した後（ＳＴＡＲＴ）、図４のステップＳ１０１においてコントローラ４０は、温湿度センサ３４によって検出された外気の温湿度を読み込む（外気温湿度検出ステップ）。
　ステップＳ１０２においてコントローラ４０は、ステップＳ１０１で読み込んだ温湿度に基づいて、外気湿球温度を算出する。
　ステップＳ１０３においてコントローラ４０は、温度センサ３１によって検出された冷水の温度ＴAと、温度センサ３２によって検出された冷水の温度ＴBと、流量センサ３３によって検出された冷水の流量Ｑと、を読み込む。
　ステップＳ１０４においてコントローラ４０は、処理負荷算出部４２ａ（図２参照）によって、ステップＳ１０３で読み込んだ冷水の温度ＴA，ＴB及び流量Ｑを（数式１）に代入して、冷凍機２１の現在の処理負荷を算出する。
　ステップＳ１０５においてコントローラ４０は、目標負荷算出部４２ｂ（図２参照）によって、システムＣＯＰを最大にするための目標負荷を算出する。すなわち、コントローラ４０は、負荷特性ＤＢ４１ａ（図２参照）を参照し、ステップＳ１０２で算出した外気湿球温度に対応する負荷特性のうち、システムＣＯＰを最大にする冷凍機２１の処理負荷（つまり、目標負荷）を算出する。
　ステップＳ１０６においてコントローラ４０は、比較部４２ｃ（図２参照）によって、ステップＳ１０４で算出した処理負荷が、ステップＳ１０５で算出した目標負荷に略一致しているか否かを判定する。例えば、コントローラ４０は、目標負荷を含む所定範囲内に冷凍機２１の処理負荷が存在するか否か、によってステップＳ１０６の判定処理を行う。
　冷凍機２１の処理負荷が目標負荷に略一致している場合（Ｓ１０６→Ｙｅｓ）、コントローラ４０の処理は「ＳＴＡＲＴ」に戻る（ＲＥＴＵＲＮ）。この場合、ステップＳ１０６の判定処理を行ってから所定時間が経過した後、コントローラ４０は再びステップＳ１０１以下の処理を開始する。
　一方、冷凍機２１の処理負荷が目標負荷に略一致していない場合（Ｓ１０６→Ｎｏ）、コントローラ４０の処理はステップＳ１０７に進む。
　ステップＳ１０７においてコントローラ４０は、比較部４２ｃ（図２参照）によって、ステップＳ１０４で算出した冷凍機２１の処理負荷が目標負荷よりも小さいか否かを判定する。冷凍機２１の処理負荷が目標負荷よりも小さい場合（Ｓ１０７→Ｙｅｓ）、コントローラ４０の処理はステップＳ１０８に進む。
　ステップＳ１０８においてコントローラ４０は、制御信号生成部４２ｄ（図２参照）によって、冷水一次ポンプ２３（図１参照）の流量を所定流量だけ増加させる（運転制御ステップ）。冷水一次ポンプ２３の流量を増加させる分、蓄熱運転時における冷凍機２１の処理負荷も増大する。これによって、冷凍機２１の処理負荷を目標負荷に近づけ、システムＣＯＰを高めることができる。
　なお、冷水一次ポンプ２３の流量の増加幅は、冷凍機２１の処理負荷を目標負荷に向けて徐々に近づけるように予め設定されている。また、冷水一次ポンプ２３の流量を調整することのみで冷凍機２１を目標負荷で運転できるように、冷水一次ポンプ２３として、流量の許容幅が比較的大きいものを用いることが好ましい。
　ステップＳ１０８の処理を行った後、コントローラ４０の処理はステップＳ１０１に戻る（ＲＥＴＵＲＮ）。
　一方、冷凍機２１の処理負荷が目標負荷よりも大きい場合（Ｓ１０７→Ｎｏ）、コントローラ４０の処理はステップＳ１０９に進む。
　ステップＳ１０９においてコントローラ４０は、制御信号生成部４２ｄ（図２参照）によって、冷水一次ポンプ２３の流量を所定流量だけ減少させる（運転制御ステップ）。このように冷水一次ポンプ２３の流量を減少させる分、蓄熱運転時における冷凍機２１の処理負荷も減少する。これによって、冷凍機２１の処理負荷を目標負荷に近づけ、システムＣＯＰを高めることができる。
　ステップＳ１０９の処理を行った後、コントローラ４０の処理はステップＳ１０１に戻る（ＲＥＴＵＲＮ）。
　なお、このように冷水一次ポンプ２３の流量を変化させつつ夜間電力料金が適用される時間帯（例えば、２３：００～翌日の７：００）に蓄熱運転を終えられるように、蓄熱運転の開始時刻を早めに設定することが好ましい。蓄熱槽２２が低温水で満たされた場合、コントローラ４０は蓄熱運転を終了した後、所定の運転スケジュールに従って追掛運転、放熱運転を実行する。
＜効果＞
　本実施形態では、システムＣＯＰを最大にする目標負荷に冷凍機２１の処理負荷を近づけるように、冷水一次ポンプ２３の流量を変更するようにした。このように、外気条件（外気湿球温度）に応じて冷凍機２１の処理負荷をきめ細かく変化させることで、蓄熱運転に要するエネルギを低減し、省エネルギ化・低コスト化を図ることができる。
　また、冷水一次ポンプ２３の流量のみを変化させるという簡単な制御で冷凍機２１の処理負荷を調整しつつ、負荷特性においてシステムＣＯＰの最大値を与える点付近で継続的に蓄熱運転できる。したがって、コントローラ４０の演算処理に過大な負担を与えることもない。
　なお、仮に冷凍機２１の処理負荷を固定値として蓄熱運転を行った場合、外気の温湿度の変化に伴い、冷凍機２１の処理負荷（固定値）と、前記した目標負荷と、のずれが大きくなる可能性が高い。そうすると、システム全体で消費されるエネルギが大きくなり、蓄熱運転の効率が低下してしまう。
　これに対して本実施形態では、蓄熱運転中、外気湿球温度に対応する負荷特性においてシステムＣＯＰを最大にするように冷凍機２１の処理負荷を調整するため、蓄熱運転を高効率で行うことができる。
≪第２実施形態≫
　第２実施形態は、第１実施形態と比較してコントローラ４０が実行する処理の内容が異なるが、蓄熱システムＳの構成（図１参照）やコントローラ４０の構成（図２参照）については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
　図５は、コントローラによる蓄熱運転時の処理を示すフローチャートである。なお、図５のステップＳ１０１～Ｓ１０９の処理は、第１実施形態（図４参照）で説明したものと同様である。
　ステップＳ１０７においてコントローラ４０は、ステップＳ１０４で算出した冷凍機２１の処理負荷が、ステップＳ１０５で算出した目標負荷よりも小さいか否かを判定する。冷凍機２１の処理負荷が目標負荷よりも小さい場合（Ｓ１０７→Ｙｅｓ）、ステップＳ１０８においてコントローラ４０は、冷水一次ポンプ２３の流量を所定流量だけ増加させる。このようにコントローラ４０は、冷凍機２１の処理負荷を変更する際、冷凍機２１の設定温度よりも冷水一次ポンプ２３の流量を優先的に変更する。
　次に、ステップＳ１１０においてコントローラ４０は、配管ｐ３（図１参照）を通流する冷水の流量が、冷水一次ポンプ２３の流量の上限値に達したか否かを判定する。つまり、コントローラ４０は、流量センサ３３から入力される値が、冷水一次ポンプ２３を定格運転したときの流量（上限値）に達したか否かを判定する。前記した上限値は予め設定され、記憶部４１（図２参照）に格納されている。
　配管ｐ３を通流する冷水の流量が、冷水一次ポンプ２３の流量の上限値に達した場合（Ｓ１１０→Ｙｅｓ）、コントローラ４０の処理はステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１においてコントローラ４０は、冷水一次ポンプ２３の流量を上限値付近で維持しつつ、冷凍機２１の設定温度を所定幅だけ低下させる。つまり、コントローラ４０は、冷凍機２１の設定温度を低下させることで、冷凍機２１の処理負荷を大きくする。これによって、冷凍機２１の処理負荷を目標負荷に近づけ、システムＣＯＰを高めることができる。
　なお、前記した設定温度の増加幅は、冷凍機２１の処理負荷を目標負荷に向けて徐々に近づけるように予め設定されている。ステップＳ１１１の処理を行った後、コントローラ４０の処理はステップＳ１０１に戻る（ＲＥＴＵＲＮ）。
　また、ステップＳ１１０において配管ｐ３を通流する冷水の流量が、冷水一次ポンプ２３の流量の上限値に達していない場合（Ｓ１１０→Ｎｏ）、コントローラ４０の処理はステップＳ１０１に戻る（ＲＥＴＵＲＮ）。この場合、コントローラ４０は、冷凍機２１の設定温度を変更しない。
　また、冷凍機２１の処理負荷が目標負荷よりも大きい場合（Ｓ１０７→Ｎｏ）、ステップＳ１０９においてコントローラ４０は、冷水一次ポンプ２３の流量を所定流量だけ減少させる。
　ステップＳ１１２においてコントローラ４０は、配管ｐ３を通流する冷水の流量が、冷水一次ポンプ２３の流量の下限値に達したか否かを判定する。前記した下限値は予め設定され、記憶部４１（図２参照）に格納されている。
　配管ｐ３を通流する冷水の流量が、冷水一次ポンプ２３の流量の下限値に達した場合（Ｓ１１２→Ｙｅｓ）、コントローラ４０の処理はステップＳ１１３に進む。ステップＳ１１３においてコントローラ４０は、冷水一次ポンプ２３の流量を下限値付近で維持しつつ、冷凍機２１の設定温度を所定幅だけ上昇させる。つまり、コントローラ４０は、冷凍機２１の設定温度を上昇させることで、冷凍機２１の処理負荷を小さくする。これによって、冷凍機２１の処理負荷を目標負荷に近づけ、システムＣＯＰを高めることができる。
　ステップＳ１１３の処理を行った後、コントローラ４０の処理はステップＳ１０１に戻る（ＲＥＴＵＲＮ）。
　また、ステップＳ１１２において配管ｐ３を通流する冷水の流量が、冷水一次ポンプ２３の流量の下限値に達していない場合（Ｓ１１２→Ｎｏ）、コントローラ４０の処理はステップＳ１０１に戻る（ＲＥＴＵＲＮ）。この場合、コントローラ４０は、冷凍機２１の設定温度を変更しない。
＜効果＞
　本実施形態によれば、冷水一次ポンプ２３の流量を調整するのみではシステムＣＯＰの最大値を与える目標負荷に達しない場合でも、冷凍機２１の設定温度を変更することで、冷凍機２１の処理負荷を目標負荷に近づける（略一致させる）ことができる。したがって、継続的にシステムＣＯＰが高い状態で蓄熱運転を行うことができ、省エネルギ化・低コスト化を図ることができる。
　また、流量の上限値・下限値の幅が比較的小さいポンプを冷水一次ポンプ２３として用いても、冷凍機２１の設定温度を変更することでシステムＣＯＰを高めることができる。
≪第３実施形態≫
　第３実施形態は、第１実施形態と比較して、蓄熱槽２２に設置される複数の温度センサ３５（図６参照）を追加した点と、気象情報サーバＷから翌日の気象情報を取得する点と、コントローラ４０Ａの構成（図７参照）と、が異なる。なお、その他の点については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、第１実施形態と重複する部分については説明を省略する。
＜蓄熱システムの構成＞
　図６は、本実施形態に係る蓄熱システムの構成図である。
　気象情報サーバＷは、例えば、気象庁から取得した気象情報を管理するサーバであり、ネットワークＮを介してコントローラ４０Ａに接続されている。なお、前記した気象情報には、翌日の外気の温湿度予測値が含まれている。
　蓄熱槽２２の内部には、例えば、３個の温度センサ３５（第２温度検出手段）が設置されている。それぞれの温度センサ３５は、鉛直方向において異なる高さ（上部・中部・下部）に設置されている。前記したように、蓄熱槽２２に貯留される冷水の温度は下方に向かうにつれて低温になっている。温度センサ３５はそれぞれ、上部領域、中部領域、下部領域における冷水の温度を検出し、その検出値をコントローラ４０Ａに出力する。
＜コントローラの構成＞
　図７は、コントローラの構成図である。図７に示すようにコントローラ４０Ａの演算処理部４３は、気象情報取得部４３ａと、必要蓄熱量算出部４３ｂと、目標負荷算出部４３ｃと、スケジュール設定部４３ｄと、制御信号生成部４３ｅと、を備えている。
　気象情報取得部４３ａ（気象情報取得手段）は、施設Ｋを含む所定地域の気象情報を、気象情報サーバＷから所定時間ごと（例えば、６時間ごと）に取得する。気象情報取得部４３ａは、取得した気象情報（外気の温湿度予測値を含む）を必要蓄熱量算出部４３ｂ及び目標負荷算出部４３ｃに出力する。
　必要蓄熱量算出部４３ｂは、蓄熱槽２２に設置された温度センサ３５から入力される冷水温度と、気象情報取得部４３ａから入力される気象情報と、に基づいて、蓄熱槽２２を満蓄にするために必要となる蓄熱量（以下、必要蓄熱量という）を算出する。前記した「満蓄」とは、冷凍機２１によって冷やされた冷水で蓄熱槽２２が満たされた状態を意味している。
　目標負荷算出部４３ｃは、気象情報取得部４３ａから入力される温湿度予測値に基づいて、翌日の各時刻における外気湿球温度を算出する。さらに、目標負荷算出部４３ｃは、負荷特性ＤＢ４１ａを参照して、各時刻の外気湿球温度に対応する冷凍機２１の目標負荷を算出する。目標負荷算出部４３ｃは、翌日の各時刻と、前記した目標負荷と、を対応付けてスケジュール設定部４３ｄに出力する。
　スケジュール設定部４３ｄは、必要蓄熱量算出部４３ｂから入力される必要蓄熱量と、目標負荷算出部４３ｃから入力される目標負荷と、負荷特性ＤＢ４１ａの情報と、に基づいて、翌日の運転スケジュールを設定する。なお、スケジュール設定部４３ｄが実行する処理の詳細については後記する。
　制御信号生成部４３ｅは、スケジュール設定部４３ｄによって設定された運転スケジュールに従って、冷凍機２１や冷水一次ポンプ２３を制御するための制御信号を生成する。なお、制御信号生成部４３ｅが実行する処理の詳細については後記する。
＜蓄熱システムの動作＞
（１．運転スケジュールの設定）
　図８は、蓄熱運転の開始前にコントローラが実行する処理を示すフローチャートである。
　ステップＳ２０１においてコントローラ４０Ａは、気象情報取得部４３ａ（図７参照）によって、気象情報サーバＷから翌日の２４時間ぶんの気象情報を取得する。前記したように、気象情報には、外気の温湿度予測値が含まれている。気象情報の取得時刻は、例えば、２３：００である。
　ステップＳ２０２においてコントローラ４０Ａは、蓄熱運転を行う可能性のある時間帯を複数に分割し、各時刻の外気湿球温度を算出する。例えば、コントローラ４０Ａは、午前０：００～７：００の時間帯を１０分ごとに分割し、ステップＳ１０１で取得した気象情報を用いて、１０分ごとの外気湿球温度を算出する。
　ステップＳ２０３においてコントローラ４０Ａは、蓄熱槽２２内に設置された温度センサ３５の検出値を読み込む。すなわち、コントローラ４０Ａは、蓄熱槽２２の上部領域、中部領域、下部領域の現在時刻における冷水温度を読み込む。
　ステップＳ２０４においてコントローラ４０Ａは、必要蓄熱量算出部４３ｂ（図７参照）によって、蓄熱槽２２を満蓄にするための必要蓄熱量ｑ１を算出する。すなわち、コントローラ４０Ａは、ステップＳ２０３で読み込んだ冷水温度に基づき、現在の蓄熱槽２２内の温度分布から満蓄にするための必要蓄熱量を算出する。
　ステップＳ２０５においてコントローラ４０Ａは、目標負荷算出部４３ｃ（図７参照）によって、翌日の各時刻における冷凍機２１の目標負荷を算出する。すなわち、コントローラ４０Ａは、負荷特性ＤＢ４１ａを参照し、ステップＳ２０２で算出した外気湿球温度に対応する負荷特性のうち、システムＣＯＰを最大にする冷凍機２１の処理負荷（つまり、目標負荷）を算出する。
　図９は、翌日の外気湿球温度、冷凍機の負荷率、及びシステムＣＯＰの最大値の推移を示す説明図である。図９に示すように、翌日の各時刻（例えば、１０分ごと）における外気湿球温度が変化するため、これに伴ってシステムＣＯＰの最大値を与える冷凍機２１の負荷率も変化する。コントローラ４０Ａは、例えば、午前０：００～７：００の時間帯を１０分ごとに分割し、各時刻においてシステムＣＯＰの最大値を与える冷凍機２１の負荷率（目標負荷に対応する。）を特定する。そして、コントローラ４０Ａは、冷凍機２１の負荷率と、時刻と、を対応付けて記憶部４１に格納する。
　図８のステップＳ２０６においてコントローラ４０Ａは、スケジュール設定部４３ｄ（図７参照）によって、翌日の運転スケジュールを設定する。すなわち、コントローラ４０Ａは、ステップＳ２０１で取得した気象情報と、ステップＳ２０４で算出した必要蓄熱量と、ステップＳ２０５で算出した目標負荷と、に基づいて、蓄熱運転の運転スケジュールを設定する。
　図１０は、蓄熱運転の運転スケジュールの設定処理を示すフローチャートである。
　ステップＳ２０６１においてコントローラ４０Ａは、値ｍ＝１とする。ここで、値ｍは、ステップＳ２０６１～Ｓ２０６７の処理を繰り返すたびに逐次インクリメントされる自然数である。また、コントローラ４０Ａは、ステップＳ２０６４，Ｓ２０６７で用いる暫定的な蓄熱量ｑproとして、図８のステップＳ２０４で算出した必要蓄熱量ｑ１を設定する。
　ステップＳ２０６２においてコントローラ４０Ａは、時刻（ｔend－ｍΔｔ）における目標負荷を読み込む。すなわち、コントローラ４０Ａは、蓄熱運転の終了時刻ｔendからｍΔｔだけ遡った目標負荷を読み込む。この目標負荷は、既にステップＳ２０５の処理で算出されている（図８参照）。また、蓄熱運転の終了時刻ｔend（例えば、翌日の午前７：００）及び所定時間Δｔ（例えば、１０分）は、予め設定されている。
　本実施形態では、このように蓄熱運転の終了時刻ｔend（図９参照）を固定し、蓄熱運転の開始時刻ｔstart（図９参照）を調整するようにした。したがって、安価な夜間電力を用いて蓄熱運転を行いつつ、蓄熱運転の終了時刻を最大限に遅らせることで蓄熱槽２２から外気への放熱を抑制できる。これによって、空調に要するエネルギコストを低減できる。
　ステップＳ２０６３においてコントローラ４０Ａは、時刻（ｔend－ｍΔｔ）～時刻（ｔend－（ｍ－１）Δｔ）の時間帯における蓄熱量Δｑを算出する。すなわち、コントローラ４０Ａは、ステップＳ２０６２で読み込んだ目標負荷で冷凍機２１を所定時間Δｔだけ運転した場合の蓄熱量Δｑを算出する。
　ステップＳ２０６４においてコントローラ４０Ａは、ステップＳ２０６３で算出した蓄熱量Δｑを蓄熱量ｑproから減算することで、残りの蓄熱量ｑremを算出する。なお、初回の計算では蓄熱量ｑproとして必要蓄熱量ｑ１が用いられるが（Ｓ２０６１）、後記するステップＳ２０６７で蓄熱量ｑproの値が逐次更新される（減少していく）。
　ステップＳ２０６５においてコントローラ４０Ａは、必要蓄熱量ｑ１が満たされたか否かを判定する。つまり、コントローラ４０Ａは、ステップＳ２０６４で算出した残りの蓄熱量ｑremがゼロ以下であるか否かを判定する。
　必要蓄熱量ｑ１が満たされていない場合（Ｓ２０６５→Ｎｏ）、コントローラ４０Ａの処理はステップＳ２０６７に進む。
　ステップＳ２０６７においてコントローラ４０Ａは、暫定的な蓄熱量ｑproとしてステップＳ２０６４で算出した残りの蓄熱量ｑremを代入する。次に、ステップＳ２０６８においてコントローラ４０Ａは、値ｍをインクリメントし、ステップＳ２０６２の処理に戻る。
　一方、必要蓄熱量ｑ１が満たされている場合（Ｓ２０６５→Ｙｅｓ）、コントローラ４０Ａの処理はステップＳ２０６６に進む。このときの時刻（ｔend－ｍΔｔ）が、翌日の蓄熱運転の開始時刻ｔstart（図９参照）になる。例えば、所定時間Δｔが１０分であり、値ｍが２４の状態で必要蓄熱量ｑ１が満たされた場合、コントローラ４０Ａは翌日に４時間の（例えば、午前３時～７時の時間帯で）蓄熱運転を行う。
　ステップＳ２０６６においてコントローラ４０Ａは、各時刻における冷凍機２１の設定温度と、冷水一次ポンプ２３の流量と、を設定する。すなわち、コントローラ４０Ａは、蓄熱運転の開始時刻ｔstartから終了時刻ｔendまでの時間帯において、図８のステップＳ２０５で算出した目標負荷で冷凍機２１を運転するように、冷凍機２１の設定温度と、冷水一次ポンプ２３の流量と、を設定する。
　なお、図１０では省略したが、図８のステップＳ２０６においてコントローラ４０Ａは、蓄熱運転を行った後の追掛運転及び放熱運転に関しても、その運転スケジュールを設定する。
（２．運転スケジュールの実行）
　次に、運転スケジュールに沿った蓄熱システムＳＡの動作について、簡単に説明する。
　蓄熱運転の開始時刻ｔstart（例えば、午前３時）になった場合、コントローラ４０Ａは制御信号生成部４３ｅ（図７参照）によって、蓄熱運転を開始する。すなわち、コントローラ４０Ａは、冷却塔１１及び冷却水ポンプ１２を駆動し、配管ｐ１，ｐ２を介して冷却水を循環させる。
　また、コントローラ４０Ａは、ステップＳ２０６で設定した運転スケジュールに基づき、冷凍機２１及び冷水一次ポンプ２３を駆動し、配管ｐ３，ｐ４を介して冷水を循環させる。
　コントローラ４０Ａは、蓄熱運転を実行している間、温度センサ３１，３２（図６参照）及び流量センサ３３の検出値に基づき、冷凍機２１の実際の処理負荷を算出する。また、コントローラ４０Ａは、現在時刻の外気湿球温度に基づいて、冷凍機２１の目標負荷を算出する。
　そして、コントローラ４０Ａは、冷凍機２１の実際の処理負荷を目標負荷に近づけるように、冷水一次ポンプ２３の流量及び冷凍機２１の設定温度のうち少なくとも一つをリアルタイムで変更（修正）する。
　これによって、システムＣＯＰの最大値を与える目標負荷付近で冷凍機２１を運転することができ、エネルギコストを削減できる。なお、冷凍機２１の処理負荷の変更手順として、第１実施形態（図４参照）又は第２実施形態（図５参照）で説明した方法を用いることができる。
　蓄熱運転を行った後、コントローラ４０Ａは、設定した運転スケジュールに従って、追掛運転及び放熱運転を順次実行する。なお、追掛運転及び放熱運転については、詳細な説明を省略する。
＜効果＞
　本実施形態係る蓄熱システムＳＡによれば、蓄熱運転時の運転スケジュールを設定する際、コントローラ４０Ａは翌日の気象情報に基づき、冷凍機２１のシステムＣＯＰが最大となるように目標負荷を設定する（Ｓ２０５：図８参照）。これによって、システムＣＯＰが高い状態で蓄熱運転を行うことができるため、蓄熱システムＳＡに要するエネルギコストを削減できる。
　また、コントローラ４０Ａは、必要蓄熱量ｑ１を満たすように蓄熱運転の運転スケジュールを立てるため、翌日には蓄熱槽２２を低温の冷水で満たすことができる。このように蓄熱槽２２を満蓄の状態にして充分な冷熱を蓄えておくことで、翌日に余裕を持って放熱運転等を行うことができる。
≪第４実施形態≫
　第４実施形態は、翌日の運転スケジュールを設定する際、蓄熱運転の終了時刻ｔendを可変にする点が第３実施形態と異なるが、その他の点（蓄熱システムＳＡの構成：図６、図７参照）は第３実施形態と同様である。したがって、第３実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
　コントローラ４０Ａは、第３実施形態で説明したように、蓄熱運転の開始前に図８のステップＳ２０１～Ｓ２０５の処理を実行した後、ステップＳ２０６において運転スケジュールを設定する。
　図１１は、蓄熱運転の運転スケジュールの設定処理を示すフローチャートである。
　ステップＳ２０６１ａにおいて、コントローラ４０Ａは、ｍ＝１、ｎ＝１とし、暫定的な蓄熱量ｑproとして必要蓄熱量ｑ１を設定し、蓄熱運転の暫定的な終了時刻ｔendとして時刻ｔ１を設定する。ｍ＝１、ｑpro＝ｑ１については、第３実施形態（図１０参照）で説明したステップＳ２０６１と同様である。
　値ｎは、後記するステップＳ２０７４で逐次インクリメントされる自然数である。時刻ｔ１は、夜間電力が適用される時間帯の終了時刻（例えば、午前７：００）である。
　ステップＳ２０６２～Ｓ２０６５，Ｓ２０６７，Ｓ２０６８は、第３実施形態（図１０参照）で説明した処理と同様である。
　ステップＳ２０６５において必要蓄熱量ｑ１が満たされている場合（Ｓ２０６５→Ｙｅｓ）、コントローラ４０Ａの処理はステップＳ２０７１に進む。ステップＳ２０７１においてコントローラ４０Ａは、時刻（ｔend－ｍΔｔ）が夜間電力料金の適用される時間帯（例えば、２３：００～翌日の７：００）に含まれているか否かを判定する。なお、時刻（ｔend－ｍΔｔ）は、蓄熱運転の暫定的な開始時刻である。
　時刻（ｔend－ｍΔｔ）が夜間電力料金の適用される時間帯に含まれている場合（Ｓ２０７１→Ｙｅｓ）、コントローラ４０Ａの処理はステップＳ２０７２に進む。
　ステップＳ２０７２においてコントローラ４０Ａは、時刻（ｔend－ｍΔｔ）～ｔendの各時刻におけるシステムＣＯＰ（最大値：図３、図９参照）の平均値ＣＯＰave（ｎ）を算出する。コントローラ４０Ａは、算出した平均値ＣＯＰave（ｎ）を、ｎの値に対応付けて記憶部４１（図６参照）に格納する。
　ステップＳ２０７３においてコントローラ４０Ａは、蓄熱運転の暫定的な終了時刻ｔendを時刻（ｔ１－ｎΔｔ）とする。
　ステップＳ２０７４においてコントローラ４０Ａは、値ｎをインクリメントした後、ステップＳ２０６２の処理に戻る。当該処理によって、蓄熱運転の暫定的な終了時刻ｔendが時間Δｔだけシフトする（時間的に遡る）。このように、コントローラ４０Ａは、必要蓄熱量ｑ１が満たされる複数の時間帯に関して、それぞれの時間帯におけるシステムＣＯＰ（最大値）の平均値ＣＯＰave（ｎ）を算出する。
　ステップＳ２０７１において時刻（ｔend－ｍΔｔ）が夜間電力料金の適用される時間帯に含まれていない場合（Ｓ２０７１→Ｎｏ）、コントローラ４０Ａの処理はステップＳ２０７５に進む。この場合、時刻（ｔend－ｍΔｔ）～ｔendの少なくとも一部で夜間料金が適用されない。したがって、コントローラ４０Ａは、蓄熱運転の暫定的な終了時刻ｔendをこれ以上シフトさせずにステップＳ２０７５の処理に進む。
　ステップＳ２０７５においてコントローラ４０Ａは、値ｎ＝１，２，…の中で、前記した平均値ＣＯＰave（ｎ）が最大となるものを特定する。つまり、コントローラ４０Ａは、値ｎ＝１，２，…に対応するそれぞれの時間帯のうち平均値ＣＯＰave（ｎ）が最大となる時間帯を特定する。そして、コントローラ４０Ａは、この時間帯（ｔ１－ｎΔｔ－ｍΔｔ）～（ｔ１－ｎΔｔ）を、蓄熱運転の時間帯として決定する。
　ステップＳ２０７６においてコントローラ４０Ａは、ステップＳ２０７５で設定した時間帯（図９の網掛部分）に関して、冷凍機２１の設定温度及び冷水一次ポンプ２３の流量を設定する。コントローラ４０Ａは、当該時間帯に含まれる各時刻に関して、図８のステップＳ２０５で求めた目標負荷に冷凍機２１の処理負荷を一致させるように、運転スケジュールを設定する。
＜効果＞
　本実施形態によれば、蓄熱運転の終了時刻ｔendを時間Δｔずつシフトさせて、システムＣＯＰ（最大値）の平均値ＣＯＰave（ｎ）が最も大きくなるように、蓄熱運転を行う時間帯を設定する。これによって、必要蓄熱量ｑ１を満たしつつ、エネルギコストの最も小さい時間帯で蓄熱運転を行うことができる。したがって、本実施形態によれば、第３実施形態よりもさらに省エネ化・低コスト化を図ることができる。
≪変形例≫
　以上、本発明に係る蓄熱システムＳ，ＳＡについて各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
　例えば、第１実施形態では、冷水一次ポンプ２３の流量のみを変更する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、冷水一次ポンプ２３の流量に代えて、冷凍機２１の設定温度のみを変更するようにしてもよい。
　具体的には、図４のステップＳ１０７において冷凍機２１の処理負荷が目標負荷よりも小さい場合（Ｓ１０７→Ｙｅｓ）、コントローラ４０は冷凍機２１の設定温度を低くする。一方、冷凍機２１の処理負荷が目標負荷よりも大きい場合（Ｓ１０７→Ｎｏ）、コントローラ４０は冷凍機２１の設定温度を高くする。このような制御によっても、蓄熱システムＳのシステム効率を高めることができる。
　また、各実施形態では、負荷特性ＤＢ４１ａ（図２参照）に冷凍機２１の負荷特性が予め格納されている場合について説明したが、これに限らない。すなわち、外気湿球温度に基づき、熱源シミュレータを用いてシステムＣＯＰを最大にする負荷率を算出するようにしてもよい。
　また、各実施形態では、冷凍機２１の処理負荷を目標負荷に一致させる場合について説明したが、これに限らない。すなわち、冷凍機２１の処理負荷を目標負荷に近づければよく、必ずしもこれらを一致させる必要はない。この場合でも、システムＣＯＰを高くすることでエネルギコストを削減できる。
　また、各実施形態では、蓄熱運転時の処理について説明したが、追掛運転にも適用できる。すなわち、追掛運転を行う際、冷凍機２１の処理負荷を目標負荷に近づけるように、冷水一次ポンプ２３の流量、及び、冷凍機２１の設定温度のうち少なくとも一方を変化させてもよい。
　また、各実施形態では、図１に示す冷水循環システムＳｂを循環する冷媒が水である場合について説明したが、これに限らない。すなわち、冷熱を搬送可能であれば、水以外の冷媒を用いてもよい。
　Ｓ，ＳＡ　蓄熱システム
　１１　冷却塔
　１２　冷却水ポンプ
　２１　冷凍機
　２２　蓄熱槽
　２３　冷水一次ポンプ（冷媒ポンプ）
　２４　冷水二次ポンプ
　２５　室内機
　３１，３２　温度センサ（第１温度検出手段）
　３３　流量センサ（流量検出手段）
　３４　温湿度センサ（外気温湿度検出手段）
　３５　温度センサ（第２温度検出手段）
　４０，４０Ａ　コントローラ（制御装置）
　４１　記憶部
　４１ａ　負荷特性ＤＢ
　４２　演算処理部
　４２ａ　処理負荷算出部
　４２ｂ　目標負荷算出部
　４２ｃ　比較部
　４２ｄ　制御信号生成部
　４３　演算処理部
　４３ａ　気象情報取得部（気象情報取得手段）
　４３ｂ　必要蓄熱量算出部
　４３ｃ　目標負荷算出部
　４３ｄ　スケジュール設定部
　４３ｅ　制御信号生成部
　Ｎ　ネットワーク
　Ｗ　気象情報サーバ

Claims (6)

  1. 　外気の温湿度を検出する外気温湿度検出手段と、
    　冷媒を貯留して蓄熱する蓄熱槽と、
    　前記蓄熱槽から流入する冷媒に冷熱を与える冷凍機と、
    　前記蓄熱槽から前記冷凍機に向けて冷媒を圧送するとともに、前記冷凍機で冷熱が与えられた冷媒を前記蓄熱槽に戻す冷媒ポンプと、
    　前記冷凍機及び前記冷媒ポンプを制御する制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、
    　前記外気温湿度検出手段によって検出される外気の温湿度に応じて、システム効率を高めるように、前記冷凍機の設定温度、及び、前記冷媒ポンプの流量のうち少なくとも一つを変更すること
    　を特徴とする蓄熱システム。
  2. 　前記蓄熱槽から前記冷凍機に向かう冷媒の温度と、前記冷凍機から前記蓄熱槽に戻る冷媒の温度と、をそれぞれ検出する第１温度検出手段と、
    　前記冷媒ポンプによって圧送される冷媒の流量を検出する流量検出手段と、を備え、
    　前記制御装置は、
    　前記外気温湿度検出手段によって検出される外気の温湿度に対応して、前記システム効率が最大となる場合の前記冷凍機の処理負荷である目標負荷を算出するとともに、
    　前記第１温度検出手段の検出値と、前記流量検出手段の検出値と、に基づいて、前記冷凍機の現在の処理負荷を算出し、
    　前記冷凍機の処理負荷を前記目標負荷に近づけるように、前記冷凍機の設定温度、及び、前記冷媒ポンプの流量のうち少なくとも一つを変更すること
    　を特徴とする請求項１に記載の蓄熱システム。
  3. 　前記制御装置は、
    　前記冷凍機の処理負荷を前記目標負荷に近づける際、前記冷媒ポンプの流量を優先的に変更し、
    　前記冷媒ポンプの流量が上限値に達した場合、前記冷凍機の設定温度を低くすることで前記冷凍機の処理負荷を前記目標負荷に近づけ、
    　前記冷媒ポンプの流量が下限値に達した場合、前記冷凍機の設定温度を高くすることで前記冷凍機の処理負荷を前記目標負荷に近づけること
    　を特徴とする請求項２に記載の蓄熱システム。
  4. 　外気の温湿度予測値を含む気象情報を気象情報サーバから取得する気象情報取得手段と、
    　前記蓄熱槽に貯留されている冷媒の温度を検出する第２温度検出手段と、を備え、
    　前記制御装置は、
    　蓄熱運転の開始前に前記第２温度検出手段によって検出される温度に基づき、前記冷凍機によって冷熱が与えられた冷媒で前記蓄熱槽を満たすための必要蓄熱量を算出し、
    　前記気象情報取得手段によって取得される温湿度予測値に対応して、将来の各時刻における前記冷凍機の前記目標負荷を算出し、
    　前記冷凍機の処理負荷を前記目標負荷に一致させ、かつ、前記必要蓄熱量が満たされるように、蓄熱運転の運転スケジュールを設定すること
    　を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の蓄熱システム。
  5. 　前記制御装置は、
    　前記気象情報取得手段によって取得される温湿度予測値に対応して、将来の各時刻における前記システム効率の最大値を算出し、
    　前記必要蓄熱量が満たされる複数の時間帯に関して、前記最大値の平均が最も大きい時間帯を特定し、
    　当該時間帯で蓄熱運転を行うように運転スケジュールを設定すること
    　を特徴とする請求項４に記載の蓄熱システム。
  6. 　外気の温湿度を検出する外気温湿度検出手段と、冷媒を貯留して蓄熱する蓄熱槽と、前記蓄熱槽から流入する冷媒に冷熱を与える冷凍機と、前記蓄熱槽から前記冷凍機に向けて冷媒を圧送するとともに、前記冷凍機で冷熱が与えられた冷媒を前記蓄熱槽に戻す冷媒ポンプと、を備える蓄熱システムの制御方法であって、
    　前記外気温湿度検出手段によって外気の温湿度を検出する外気温湿度検出ステップと、
    　前記外気温湿度検出ステップで検出される外気の温湿度に応じて、システム効率を高めるように、前記冷凍機の設定温度、及び、前記冷媒ポンプの流量のうち少なくとも一つを変更する運転制御ステップと、を含むこと
    　を特徴とする蓄熱システムの制御方法。
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