(57)【要約】【課題】システム全体としての効率の向上を図ることができる空調システムを提供する。【解決手段】所定温度の冷水を供給する複数の熱源と、冷水を用いて室内気を冷却する空調機と、複数の熱源から供給される冷水量および熱源の起動、停止を制御する統合制御部と、が設けられ、熱源には、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、冷水を空調機に送水する冷水ポンプ部と、冷水が所定温度を保つように圧縮機を制御する個別制御部と、が備えられ、複数の熱源には、熱源における効率と関連する指標を測定する測定部が設けられ、統合制御部は、測定部から出力された指標に基づいて、最も効率が高い熱源に設けられた冷水ポンプ部から送り出される冷水の流量を増やす流量増処理（Ｓ１５、Ｓ１８，Ｓ２１）と、最も効率が低い熱源に設けられた冷水ポンプ部から送り出される冷水の流量を減らす流量減処理（Ｓ１４、Ｓ１７，Ｓ２０）と、を行うことを特徴とする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋外に設置されて所定温度の冷水を供給する複数の熱源と、室内に設置されて供給された前記冷水を用いて室内気を冷却する空調機と、複数の前記熱源のそれぞれから供給される冷水量並びに前記熱源の起動および停止を制御する統合制御部と、が設けられ、
前記熱源には、気体冷媒を圧縮して高圧にする圧縮機と、高圧の前記気体冷媒の熱を屋外気に放出させることにより前記気体冷媒を凝縮させて液冷媒とする凝縮器と、高圧の前記液冷媒を膨張させて低圧にする膨張弁と、前記冷水から熱を奪い低圧の前記液冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記冷水を前記空調機に送水する冷水ポンプ部と、前記空調機に供給する前記冷水が前記所定温度を保つように少なくとも前記圧縮機を制御する個別制御部と、が備えられた空調システムであって、
複数の前記熱源には、前記熱源における効率と関連する指標を測定する測定部がそれぞれ設けられ、
前記統合制御部は、前記測定部から出力された前記指標に基づいて、
最も効率が高い前記熱源に設けられた前記冷水ポンプ部から送り出される前記冷水の流量を増やす流量増処理と、
最も効率が低い前記熱源に設けられた前記冷水ポンプ部から送り出される前記冷水の流量を減らす流量減処理と、
を行うことを特徴とする空調システム。
【請求項２】
前記統合制御部には、前記空調機が要求する前記冷水の流量である要求流量が入力され、
前記統合制御部は、複数の前記チラーから供給される前記冷水の流量の合計である供給流量と、前記要求流量とを比較する比較処理を行い、
前記要求流量が前記供給流量よりも大きい場合には、前記流量増処理において増加される前記冷水の流量を前記流量減処理で減らされる前記冷水の流量よりも大きくし、
前記要求流量が前記供給流量よりも小さい場合には、前記流量増処理において増加される前記冷水の流量を前記流量減処理で減らされる前記冷水の流量よりも小さくし、
前記要求流量が前記供給流量と等しい場合には、前記流量増処理において増加される前記冷水の流量を前記流量減処理で減らされる前記冷水の流量と等しくすることを特徴とする請求項１記載の空調システム。
【請求項３】
前記比較処理において前記要求流量が前記供給流量よりも大きい場合に、停止している前記熱源および前記冷水ポンプ部が存在しているときには、
前記統合制御部は、全ての前記熱源および前記冷水ポンプ部を運転させる起動処理を行い、
その後に前記流量増処理および前記流量減処理を行うことを特徴とする請求項２記載の空調システム。
【請求項４】
前記統合制御部は、停止している前記熱源および前記冷水ポンプ部の通算の運転時間が、他の前記熱源および前記冷水ポンプ部よりも長い場合には、前記起動処理を行わずに前記流量増処理および前記流量減処理を行うことを特徴とする請求項３記載の空調システム。
【請求項５】
前記統合制御部は、停止している前記熱源および前記冷水ポンプ部の通算の運転時間が他の前記熱源および前記冷水ポンプ部よりも長く、かつ、前記屋外気の温度が起動閾値以下の場合には前記起動処理を行わずに前記流量増処理および前記流量減処理を行うことを特徴とする請求項３記載の空調システム。
【請求項６】
前記流量増処理において、最も効率が高い前記熱源に設けられた前記冷水ポンプ部から送る出される前記冷水の流量が、予め定められた上限に達している場合には、次に効率が高い前記熱源に設けられた前記冷水ポンプ部から送る出される前記冷水の流量を増やすことを特徴とする請求項１から５のいずれか1項に記載の空調システム。
【請求項７】
前記熱源には、前記凝縮器に水を散水する散水装置が更に設けられ、
前記統合制御部は、前記散水装置から散水が行われている前記熱源および前記冷水ポンプ部に対しては、前記流量増処理および前記流量減処理を行わないことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の空調システム。
【請求項８】
前記統合制御部は、複数の前記測定部から出力された指標のうち、最大の指標と最小の指標との差が、所定の指標閾値以上のときに、前記流量減処理および前記流量増処理を行うことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の空調システム。
【請求項９】
前記測定部は、前記凝縮器に通風される前記屋外気の温度を測定する温度センサであり、
前記統合制御部は、前記屋外気の温度を前記指標として、前記屋外気の温度が最も高い前記熱源に対して前記流量減処理を行い、かつ、前記屋外気の温度が最も低い前記熱源に対して前記流量増処理を行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の空調システム。
【請求項１０】
前記測定部は、前記熱源の効率を測定する効率測定部であり、
前記統合制御部は、前記効率測定部から出力された効率を前記指標として、前記流量減処理および前記流量増処理を行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源として複数のチラーを備えた空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
データセンタにはＩＴ（情報技術）装置やＩＣＴ（情報通信技術）装置を構成する多数のサーバやコンピュータなどの電子機器がフロア内に配置されており、これらの電子機器から発生する大量の熱を処理する空調システムが用いられている。
【０００３】
この空調システムとしては、フロア内に配置されるＡＨＵ（エアハンドリングユニット）と、フロア外（例えばデータセンタの外）に配置される複数のチラーと、が設けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。ＡＨＵは、電子機器で発生した熱により温度が高くなったフロア内の空気を、チラーから供給された冷水を用いて冷却するものである。冷却されて温度が低くなった空気は、電子機器から発生した熱を奪い電子機器を冷却している。その一方で、フロア内の空気から熱を吸収して温度が高くなった冷水は複数の空冷チラーによって冷却され、再びＡＨＵに供給される。チラーでは冷水が吸収した熱が外気に放出されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０７８０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数のチラーが設けられた空調システムにおいては、それぞれのチラーがＡＨＵから要求される流量の冷水を供給しつつ、送り出す冷水を一定の所定温度に保つ制御が行われている。しかしながら上述の制御では、それぞれのチラーにおける運転状態によって効率が成り行きとなり、複数のチラー全体（以下、「群」と表記する。）として考えると、必ずしも高い効率で運転できていないという問題があった。
【０００６】
つまり、チラーの群が密集して配置された状態では、全てのチラーに対して同じ運転制御を行っても、チラー同士の干渉などによって屋外気の吸い込み易さや、吸い込む屋外気の温度にバラツキが生じるため、それぞれのチラーにおける効率にバラツキが生じる。チラーの群としての効率を高めるためには、全てのチラーに設けられた凝縮器が働いている状態に保つことが望ましい。
【０００７】
ところが、それぞれのチラーにおける効率にバラツキがあると、一部のチラーが停止して全ての凝縮器が働いていない状態が発生する可能性があり、チラーの群としての効率を高めることが難しいという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、複数のチラーを備えた空調システムにおいてシステム全体としての効率の向上を図ることができる空調システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の空調システムは、屋外に設置されて所定温度の冷水を供給する複数の熱源と、室内に設置されて供給された前記冷水を用いて室内気を冷却する空調機と、複数の前記熱源のそれぞれから供給される冷水量並びに前記熱源の起動および停止を制御する統合制御部と、が設けられ、前記熱源には、気体冷媒を圧縮して高圧にする圧縮機と、高圧の前記気体冷媒の熱を屋外気に放出させることにより前記気体冷媒を凝縮させて液冷媒とする凝縮器と、高圧の前記液冷媒を膨張させて低圧にする膨張弁と、前記冷水から熱を奪い低圧の前記液冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記冷水を前記空調機に送水する冷水ポンプ部と、前記空調機に供給する前記冷水が前記所定温度を保つように少なくとも前記圧縮機を制御する個別制御部と、が備えられた空調システムであって、複数の前記熱源には、前記熱源における効率と関連する指標を測定する測定部がそれぞれ設けられ、前記統合制御部は、前記測定部から出力された前記指標に基づいて、最も効率が高い前記熱源に設けられた前記冷水ポンプ部から送り出される前記冷水の流量を増やす流量増処理と、最も効率が低い前記熱源に設けられた前記冷水ポンプ部から送り出される前記冷水の流量を減らす流量減処理と、を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明の空調システムによれば、最も効率が低い熱源に対する熱負荷を低減し、最も効率が高い熱源に対する熱負荷を増加させることにより、複数の熱源における効率のバラツキが抑えられ、空調システム全体としての効率の向上を図ることができる。つまり、最も効率が低い熱源に設けられた冷水ポンプ部から送り出される冷水の流量を減らすことで、蒸発器において冷水から奪う熱量を減らして当該熱源に対する熱負荷を低減でき、当該熱源における効率の更なる低下が抑制される。
【００１１】
この冷水流量の減少分は、最も効率が高い熱源に設けられた冷水ポンプ部から送り出される冷水の流量が予め増やされた分に相当し、全体として空調機に必要な流量の冷水が供給される。最も効率が高い熱源に設けられた冷水ポンプ部から送り出される冷水流量を予め増やした後に、最も効率が低い熱源に設けられた冷水ポンプ部から送り出される冷水流量を減らすことで、流量増処理および流量減処理の過渡期に冷水流量の不足を抑制できる。
【００１２】
また、最も効率が高い熱源において冷水の流量を増やしたことにより、蒸発器において冷水から奪う熱量が増えて当該熱源に対する熱負荷が増加する。そのため、当該熱源における効率が若干低下し、複数の熱源における効率のバラツキが抑制される。
【００１３】
上記発明において前記統合制御部には、前記空調機が要求する前記冷水の流量である要求流量が入力され、前記統合制御部は、複数の前記チラーから供給される前記冷水の流量の合計である供給流量と、前記要求流量とを比較する比較処理を行い、前記要求流量が前記供給流量よりも大きい場合には、前記流量増処理において増加される前記冷水の流量を前記流量減処理で減らされる前記冷水の流量よりも大きくし、前記要求流量が前記供給流量よりも小さい場合には、前記流量増処理において増加される前記冷水の流量を前記流量減処理で減らされる前記冷水の流量よりも小さくし、前記要求流量が前記供給流量と等しい場合には、前記流量増処理において増加される前記冷水の流量を前記流量減処理で減らされる前記冷水の流量と等しくすることが好ましい。
【００１４】
このように供給流量と要求流量とを比較する比較処理を行い、比較結果に基づいて流量増処理の冷水の流量増加量、および、流量減処理における冷水の流量減少量を調整することで、供給流量と要求流量とを等しくすることができる。例えば、流量増処理よりも後に行われる流量減処理において、冷水の流量減少量を調節することにより、供給流量が要求流量と等しくなりやすくなる。
【００１５】
上記発明においては、前記比較処理において前記要求流量が前記供給流量よりも大きい場合に、停止している前記熱源および前記冷水ポンプ部が存在しているときには、前記統合制御部は、全ての前記熱源および前記冷水ポンプ部を運転させる起動処理を行い、その後に前記流量増処理および前記流量減処理を行うことが好ましい。
【００１６】
このように流量増処理および流量減処理を行う前に、停止している熱源および冷水ポンプ部を起動させ、全ての熱源および冷水ポンプ部を運転させることにより、空調システム全体としての効率の向上を図ることができる。つまり、全ての熱源および冷水ポンプ部を運転させることにより、空調システムにおいて使用できる蒸発器および凝縮器の面積を最大することができ、使用できる蒸発器および凝縮器の面積が小さい場合と比較して、空調システム全体としての効率の向上を図ることができる。
【００１７】
上記発明において前記統合制御部は、停止している前記熱源および前記冷水ポンプ部の通算の運転時間が、他の前記熱源および前記冷水ポンプ部よりも長い場合には、前記起動処理を行わずに前記流量増処理および前記流量減処理を行うことが好ましい。
【００１８】
このように停止している熱源および冷水ポンプ部の通算の運転時間が長い場合には、他の熱源および冷水ポンプ部のみに対して流量増処理および流量減処理を行うことで、熱源および冷水ポンプ部の運転時間（特に熱源の圧縮機の運転時間）の平準化を図りやすくなる。
【００１９】
上記発明において前記統合制御部は、停止している前記熱源および前記冷水ポンプ部の通算の運転時間が他の前記熱源および前記冷水ポンプ部よりも長く、かつ、前記屋外気の温度が起動閾値以下の場合には前記起動処理を行わずに前記流量増処理および前記流量減処理を行うことが好ましい。
【００２０】
このように屋外気の温度が起動閾値以下の条件を更に満たす場合にのみ、他の熱源および冷水ポンプ部のみに対して流量増処理および流量減処理を行うことにより、熱源および冷水ポンプ部の運転時間（特に熱源の圧縮機の運転時間）の平準化と、空調システム全体としての効率の向上とのバランスを図ることができる。
【００２１】
上記発明においては、前記流量増処理において、最も効率が高い前記熱源に設けられた前記冷水ポンプ部から送る出される前記冷水の流量が、予め定められた上限に達している場合には、次に効率が高い前記熱源に設けられた前記冷水ポンプ部から送る出される前記冷水の流量を増やすことが好ましい。
【００２２】
このように最も効率が高い熱源に設けられた冷水ポンプ部について、送り出す冷水の流量がそれ以上増やすことができない場合には、次に効率が高い熱源に設けられた冷水ポンプ部に対して送り出す冷水の流量を増やす制御を行うことで、空調システム全体として冷水流量の不足を抑制しやすくなる。
【００２３】
上記発明において前記熱源には、前記凝縮器に水を散水する散水装置が更に設けられ、前記統合制御部は、前記散水装置から散水が行われている前記熱源および前記冷水ポンプ部に対しては、前記流量増処理および前記流量減処理を行わないことが好ましい。
【００２４】
このように散水処理を行っている熱源および冷水ポンプ部を除いて、流量増処理および流量減処理を行うことで、空調システムのランニングコスト増加を抑制することができる。
【００２５】
一般的に散水処理を行うと、散水する水の費用（例えば水道料金）が発生するため、ランニングコストの増加を抑制するためには、散水処理を行う期間を短くすることが好ましい。
【００２６】
しかしながら、散水処理を行っている熱源および冷水ポンプ部に対しても流量増処理および流量減処理を行うと、その他の熱源と比較して、負荷が集中しやすいため散水処理を終了できず、散水処理の期間が長くなりやすい。そのため、流量増処理および流量減処理の対象から、散水処理を行っている熱源および冷水ポンプ部を除くことで空調システムのランニングコスト増加を抑制できる。
【００２７】
上記発明において前記統合制御部は、複数の前記測定部から出力された指標のうち、最大の指標と最小の指標との差が、所定の指標閾値以上のときに、前記流量減処理および前記流量増処理を行うことが好ましい。
【００２８】
このように指標の最大値と最小値との差が、所定の指標閾値以上のときにのみ、流量減処理および流量増処理を行うことにより、空調システムを安定して運転させることができる。例えば、指標の最大値と最小値との差がほとんどない場合には、流量減処理の対象となる熱源および冷水ポンプ部や、流量増処理の対象となる熱源および冷水ポンプ部が短期間で入れ替わる可能性があり、運転が不安定となる。そこで、指標の最大値と最小値との差が、所定の指標閾値以上のときにのみ、流量減処理および流量増処理を行うことにより、熱源および冷水ポンプ部の運転を安定させることができる。
【００２９】
上記発明においては、前記測定部は、前記凝縮器に通風される前記屋外気の温度を測定する温度センサであり、前記統合制御部は、前記屋外気の温度を前記指標として、前記屋外気の温度が最も高い前記熱源に対して前記流量減処理を行い、かつ、前記屋外気の温度が最も低い前記熱源に対して前記流量増処理を行うことが好ましい。
【００３０】
このように指標として温度センサに測定された屋外気の温度を用いることにより、容易に空調システム全体としての効率の向上を図ることができる。熱源の効率を指標とする場合、熱源の消費電力および冷却能力の２つを測定して熱源の効率を求めたり、圧縮機の運転状態、冷水の流入温度、流出温度、および、冷水の流量を測定して熱源の効率を求めたりしている。屋外気の温度を指標とすると、熱源の効率を指標とする場合と比較して、測定項目が少なく流量減処理や流量増処理を行う際の演算量を減らすことができる。
【００３１】
上記発明において前記測定部は、前記熱源の効率を測定する効率測定部であり、前記統合制御部は、前記効率測定部から出力された効率を前記指標として、前記流量減処理および前記流量増処理を行うことが好ましい。
【００３２】
このように効率測定部を設けて熱源の効率を測定することにより、空調システム全体としての効率の向上を図りやすくなる。凝縮器に通風される屋外気の温度を指標とする場合、屋外気の温度から熱源に対する効率を推定している。熱源の効率を指標すると、屋外気の温度を指標とする場合と比較して、流量減処理の対象となる熱源の選択や、流量増処理の対象となる熱源の選択の正確性が確保しやすくなる。
【００３３】
なお、熱源の効率を測定する効率測定部としては、熱源の消費電力を測定する測定部、および、冷却能力を測定する測定部を挙げることができる。さらに、圧縮機の運転状態を測定する測定部、冷水の流入温度を測定する測定部、流出温度を測定する測定部、および、冷水の流量を測定する測定部も挙げることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の空調システムによれば、最も効率が低い熱源に対する熱負荷を低減し、最も効率が高い熱源に対する熱負荷を増加させることにより、複数の熱源における効率のバラツキが抑えられ、システム全体としての効率の向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る空調システムの概略構成を説明する模式図である。
【図２】図１のチラー制御部に関連する構成を説明するブロック図である。
【図３】図１の統合制御部に関連する構成を説明するブロック図である。
【図４】図１のファン部における騒音の低減制御を説明するフローチャートである。
【図５】図１の空調システムにおける別の実施例を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
この発明の一実施形態に係る空調システム１について、図１から図５を参照しながら説明する。本実施形態の空調システム１はデータセンタの空調に用いられるものであり、データセンタのフロアに設置されたサーバやコンピュータ（以下、「サーバ等」と表記する。）から発生する大量の熱を処理するものである。
【００３７】
空調システム１には、図１に示すように、フロアに設置される１つ以上のエアハンドリングユニット（空調機）１０（以下、「ＡＨＵ１０」と表記する。）と、データセンタの屋外に設置される３つの空冷チラー（熱源）２０と、ＡＨＵ１０および空冷チラー２０の間を冷水が循環可能に接続する冷水配管３１と、３つの空冷チラー２０を統合して制御する統合制御部４０と、から主に構成されている。
【００３８】
なお、図１では理解を容易にするために１つのＡＨＵ１０のみを示している。さらに、本実施形態では３つの空冷チラー２０からなる群が設けられた空調システム１の例に適用して説明するが、空冷チラー２０の数は２つであってもよいし、３つよりも多くてもよく特に限定するものではない。
【００３９】
ＡＨＵ１０は、空冷チラー２０から供給される冷水を用いて、サーバ等の熱によって温度が高くなったフロアの室内気を冷却するものである。ＡＨＵ１０には、熱交換器であるコイル１１と、ＡＨＵファン１２と、が主に設けられている。コイル１１は、冷水配管３１を介して空冷チラー２０から供給された所定温度（例えば７℃）の冷水が内部を流通可能とされ、ＡＨＵファン１２によって送風された室内気が外部を流通するように構成されている。またコイル１１は、熱交換効率を高めるために、冷水と接触する表面積や、室内気と接触する表面積が増える形状に形成されている。
【００４０】
空冷チラー２０は、ＡＨＵ１０において室内気の熱を吸収して温度が高くなった（例えば１２℃）冷水を冷却し、所定温度の冷水として再びＡＨＵ１０に送り出すものである。空冷チラー２０には、図１および図３に示すように、圧縮機２１と、凝縮器２２と、膨張弁２３と、蒸発器２４と、ファン部２５と、冷水ポンプ部２６と、投入電力計（効率測定部）２７と、冷却能力計（効率測定部）２８と、チラー制御部（個別制御部）２９と、が主に設けられている。
【００４１】
圧縮機２１は、凝縮器２２、膨張弁２３および蒸発器２４とともに冷凍回路を構成するものである。圧縮機２１は、蒸発器２４から気体冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧の気体冷媒を凝縮器２２に吐出するものである。本実施形態では圧縮機２１の動力源としてチラー制御部２９によって回転数の制御が可能な圧縮用電動機が用いられている例に適用して説明する。なお、圧縮機２１の形式としてはスクロール形式やロータリ形式などの公知の形式を用いることができる。
【００４２】
凝縮器２２は、圧縮機２１から吐出された気体冷媒から熱を奪い、凝縮させて液冷媒とするものである。言い換えると凝縮器２２は、ファン部２５によって通風された屋外気と気体冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器である。凝縮器２２で凝縮した高圧の液冷媒は膨張弁２３に向かって流出する。
【００４３】
膨張弁２３は、凝縮器２２から流入した高圧の液冷媒を断熱膨張させて、低圧の冷媒とするものである。膨張弁２３を通過した冷媒は液冷媒と気体冷媒とが混合した気液二相状態となっている。本実施形態では、弁の開度がチラー制御部２９によって制御可能な膨張弁２３である例に適用して説明する。
【００４４】
蒸発器２４は、膨張弁２３を通過した冷媒（主に液冷媒）に冷水の熱を吸収させ、蒸発させて気体冷媒とするものである。言い換えると蒸発器２４は、ＡＨＵ１０から戻ってきた冷水と、液冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器である。蒸発器２４で気体となった冷媒は圧縮機２１に吸入されて再び上述のサイクルを繰り返す。なお、凝縮器２２や蒸発器２４の形式としてはコイル式やフィンチューブ式などの公知の形式を用いることができ、特に形式を限定するものではない。
【００４５】
ファン部２５は凝縮器２２の近傍に配置されるものであり、屋外気を空冷チラー２０の内部に導き、凝縮器２２の周囲を流通させるものである。ファン部２５の回転周波数は、チラー制御部２９によって制御されている。
【００４６】
冷水ポンプ部２６は、図１に示すように、空冷チラー２０からＡＨＵ１０に向かって冷水を送り出すものであり、冷水配管３１内で冷水を循環させるものである。冷水ポンプ部２６には、ポンプを駆動するポンプ用電動機（図示せず）が設けられており、ポンプ用電動機はチラー制御部２９によって回転数が制御されるものである。本実施形態では空冷チラー２０に冷水ポンプ部２６が設けられている例に適用して説明するが、空冷チラー２０から冷水ポンプ部２６が離れて設けられていてもよく、特に限定するものではない。
【００４７】
投入電力計２７は、空冷チラー２０に供給される電力を測定するものである。より具体的には、空冷チラー２０の圧縮機２１、ファン部２５、および、冷水ポンプ部２６に供給される電力を測定されるものである。投入電力計２７によって測定された電力の値は、統合制御部４０に出力される。
【００４８】
冷却能力計２８は、空冷チラー２０における冷却能力を測定するものである。言い換えると、ＡＨＵ１０において室内気の熱を吸収して温度が高くなった（例えば１２℃）冷水を、所定温度（例えば７℃）に冷却する能力を測定するものである。冷却能力計２８によって測定された冷却能力の値は、統合制御部４０に出力される。
【００４９】
チラー制御部２９は、複数の空冷チラー２０のそれぞれに設けられる制御部であって、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータである。チラー制御部２９には、図２に示すように、空冷チラー２０から送り出される冷水の温度を測定する冷水温度センサ３２から出力された冷水の温度が入力されている。チラー制御部２９は、空冷チラー２０から送り出される冷水の温度が予め定められた所定温度（例えば７℃）に保たれるように圧縮機２１を駆動する圧縮用電動機の回転数を制御する能力制御を行うものである。なお、能力制御の方法としては、公知の制御方法を用いることができ、具体的な制御方法を限定するものではない。
【００５０】
統合制御部４０は、空調システム１に設けられ複数の空冷チラー２０を統合して制御するものであり、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータである。ＲＯＭ等に記憶されている制御プログラムは、ＣＰＵを判定部４１として機能させるものであり、ＲＯＭ等を記憶部４２として機能させるものである。
【００５１】
統合制御部４０には、図３に示すように、３つの空冷チラー２０における冷水ポンプ部２６、投入電力計２７、冷却能力計２８から、それぞれ冷水流量の信号、投入電力値の信号、冷却能力値の信号が入力されるように接続されている。また、統合制御部４０から、圧縮機２１、冷水ポンプ部２６へ制御信号が出力できるように接続されている。なお、統合制御部４０における具体的な制御内容については後述する。
【００５２】
次に、本実施形態の特徴である空調システム１における全体の効率向上を図る統合制御部４０の制御について図４のフローチャート等を参照しながら説明する。なお、ここで説明する効率向上を図る制御は、上述の能力制御と独立してかつ並列に行われる制御である。
【００５３】
空調システム１の運転が開始されると、統合制御部４０はＡＨＵ１０から要求される冷水の流量である適性量（要求流量）を取得する処理と、空冷チラー２０から供給される冷水の流量である供給流量を取得する処理を実行する。そして、統合制御部４０の判定部４１は、供給流量が適正量よりも少ないか否かの判定処理を実行する（Ｓ１１：比較処理）。
【００５４】
供給流量が適正量よりも少ないと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、判定部４１は更に、サーモオフされている空冷チラー２０があるか否かを判定する処理を実行する（Ｓ１２）。ここでサーモオフされている空冷チラー２０とは、圧縮機２１および冷水ポンプ部２６が停止されているチラーのことである。例えば、判定部４１は投入電力計２７から入力される投入電力の値が零か否かを判定することにより、Ｓ１２の判定を行うことができる。
【００５５】
サーモオフされている空冷チラー２０があると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、統合制御部４０は、サーモオフされている空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６を起動させる制御信号を出力する処理を実行する（Ｓ１３：起動処理）。このとき、空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６は、例えば、最低の効率および供給流量で起動される。具体的には圧縮機２１および冷水ポンプ部２６を最低限の周波数で駆動される。その後統合制御部４０は、再びＳ１１に戻り上述の処理を実行する。
【００５６】
Ｓ１２の判定処理において、サーモオフされている空冷チラー２０がないと判定された場合（ＮＯの場合）には、統合制御部４０は、最も効率（「ＣＯＰ」とも表記する。）が高い空冷チラー２０に対して、冷水ポンプ部２６の駆動周波数を２段アップする制御信号を出力する処理を実行する（Ｓ１４：流量増処理）。言い換えると、最も効率が高い空冷チラー２０に属する冷水ポンプ部２６から送り出される冷水の流量を増やす処理を実行する。
【００５７】
さらに、最も効率が低い空冷チラー２０に対して、冷水ポンプ部２６の駆動周波数を１段ダウンする制御信号を出力する処理を実行する（Ｓ１５：流量減処理）。言い換えると、最も効率が低い空冷チラー２０に属する冷水ポンプ部２６から送り出される冷水の流量を減らす処理を実行する。このとき、減らされる冷水の流量は、増やされる冷水の流量よりも少ない。その後統合制御部４０は、再びＳ１１に戻り上述の処理を実行する。
【００５８】
Ｓ１１の判定処理において、供給流量が適正量以上であると判定された場合（ＮＯの場合）には、判定部４１は更に、供給流量が適正量と等しいか否かの判定処理を実行する（Ｓ１６：比較処理）。供給流量が適正量と等しくない（つまり、供給流量が適正量よりも多い）と判定された場合（ＮＯの場合）には、統合制御部４０は、最も効率が高い空冷チラー２０に対して、冷水ポンプ部２６の駆動周波数を１段アップする制御信号を出力する処理を実行する（Ｓ１７：流量増処理）。
【００５９】
さらに、最も効率が低い空冷チラー２０に対して、冷水ポンプ部２６の駆動周波数を２段ダウンする制御信号を出力する処理を実行する（Ｓ１８：流量減処理）。このとき、増やされる冷水の流量は、減らされる冷水の流量よりも少ない。その後統合制御部４０は、再びＳ１１に戻り上述の処理を実行する。
【００６０】
Ｓ１６の判定処理において供給流量が適正量と等しいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、判定部４１は、最も高い効率と最も低い効率との差が閾値（指標閾値）以上であるか否かの判定処理を実行する（Ｓ１９）。ここで、閾値は記憶部４２に予め記憶されていているものであり、閾値としては０．５を例示することができる。最も高い効率と最も低い効率の差が、閾値未満であると判定された場合（ＮＯの場合）には、統合制御部４０は、再びＳ１１に戻り上述の処理を実行する。
【００６１】
Ｓ１９の判定処理において、最も高い効率と最も低い効率の差が閾値以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、統合制御部４０は、最も効率が高い空冷チラー２０に対して、冷水ポンプ部２６の駆動周波数を１段アップする制御信号を出力する処理を実行する（Ｓ２０：流量増処理）。
【００６２】
さらに、最も効率が低い空冷チラー２０に対して、冷水ポンプ部２６の駆動周波数を１段ダウンする制御信号を出力する処理を実行する（Ｓ２１：流量減処理）。このとき、増やされる冷水の流量と、減らされる冷水の流量とは同じ量である。その後統合制御部４０は、再びＳ１１に戻り上述の処理を実行する。
【００６３】
上記の構成の空調システム１によれば、最も効率が低い空冷チラー２０に対する熱負荷を低減し、最も効率が高い空冷チラー２０に対する熱負荷を増加させることにより、複数の空冷チラー２０における効率のバラツキが抑えられ、空調システム１全体としての効率の向上を図ることができる。つまり、最も効率が低い空冷チラー２０に設けられた冷水ポンプ部２６から送り出される冷水の流量を減らすことで、蒸発器２４において冷水から奪う熱量を減らして当該空冷チラー２０に対する熱負荷を低減でき、当該空冷チラー２０における効率の更なる低下が抑制される。
【００６４】
この冷水流量の減少分は、最も効率が高い空冷チラー２０に設けられた冷水ポンプ部２６から送り出される冷水の流量が予め増やされた分に相当し、全体としてＡＨＵ１０に必要な流量の冷水が供給される。最も効率が高い空冷チラー２０の冷水ポンプ部２６から送り出される冷水流量を予め増やした後に、最も効率が低い空冷チラー２０の冷水ポンプ部２６から送り出される冷水流量を減らすことで、流量増処理および流量減処理の過渡期に冷水流量の不足を抑制できる。
【００６５】
また、最も効率が高い空冷チラー２０において冷水の流量を増やしたことにより、蒸発器２４において冷水から奪う熱量が増えて当該空冷チラー２０に対する熱負荷が増加する。そのため、当該空冷チラー２０における効率が若干低下し、複数の空冷チラー２０における効率のバラツキを抑制することができる。
【００６６】
Ｓ１１およびＳ１６の判定処理において供給流量と適性量とを比較する比較処理を行い、比較結果に基づいてＳ１４、Ｓ１７およびＳ２０の流量増処理における冷水の流量増加量、並びに、Ｓ１５、Ｓ１８およびＳ２１の流量減処理における冷水の流量減少量を調整することで、供給流量と適性量とを等しくすることができる。特に、Ｓ１４、Ｓ１７およびＳ２０の流量増処理よりも後に行われるＳ１５、Ｓ１８およびＳ２１の流量減処理において、冷水の流量減少量を調節することにより、供給流量を要求流量と等しやすくなる。
【００６７】
Ｓ１４の流量増処理、並びに、Ｓ１５流量減処理を行う前に、停止している空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６を起動させ、全ての空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６を運転させることにより、空調システム１全体としての効率の向上を図ることができる。つまり、全ての空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６を運転させることにより、空調システム１において使用できる蒸発器２４および凝縮器２２の面積を最大することができ、使用できる蒸発器２４および凝縮器２２の面積が小さい場合と比較して、空調システム１全体としての効率の向上を図ることができる。
【００６８】
効率の最大値と最小値との差が閾値以上のときにのみ、Ｓ２１の流量減処理およびＳ２０流量増処理を行うことにより、空調システム１を安定して運転させることができる。例えば、効率の最大値と最小値との差がほとんどない場合には、Ｓ２１の流量減処理の対象となる空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６や、Ｓ２０流量増処理の対象となる空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６が短期間で入れ替わる可能性があり、運転が不安定となる。そこで、効率の最大値と最小値との差が、閾値以上のときにのみ、Ｓ２１の流量減処理およびＳ２０流量増処理を行うことにより、空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６の運転を安定させることができる。
【００６９】
投入電力計２７および冷却能力計２８を設けて空冷チラー２０の効率を測定することにより、空調システム１全体としての効率の向上を図りやすくなる。凝縮器２２に通風される屋外気の温度に基づいて制御を行う場合、屋外気の温度から空冷チラー２０に対する熱負荷を推定している。熱源の効率に基づいて制御を行うと、屋外気の温度に基づいて制御を行う場合と比較して、Ｓ１５、Ｓ１８およびＳ２１の流量減処理の対象となる空冷チラー２０の選択や、Ｓ１４、Ｓ１７およびＳ２０の流量増処理の対象となる空冷チラー２０の選択の正確性が確保しやすくなる。
【００７０】
なお、上述の実施形態のように、投入電力計２７および冷却能力計２８を設けて空冷チラー２０の効率を直接求めてよいし、圧縮機２１の駆動周波数と、空冷チラー２０に流入する冷水の温度と、空冷チラー２０から流出する冷水の温度と、冷水の流量と、を測定する測定部を設けて空冷チラー２０の効率を間接的に設けてもよく、効率を求める方法を特に限定するものではない。
【００７１】
また上述の実施形態のように、Ｓ１３の処理において、サーモオフされている空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６を無条件に起動させてもよいし、サーモオフされている空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６における通算の運転時間が、他の空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６における通算の運転時間よりも長い場合には、サーモオフされている空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６を起動させなくてもよい。
【００７２】
このように停止している空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６の通算の運転時間が長い場合には、他の空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６のみに対してＳ１４、Ｓ１７およびＳ２０の流量増処理、および、Ｓ１５、Ｓ１８およびＳ２１の流量減処理を行うことで、空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６の運転時間、特に空冷チラー２０の圧縮機２１の運転時間の平準化を図りやすくなる。
【００７３】
さらに上述の実施形態のように、Ｓ１３の処理において、サーモオフされている空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６における通算の運転時間が、他の空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６における通算の運転時間よりも長く、かつ、屋外気の温度が起動閾値以下の場合には、サーモオフされている空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６を起動させなくてもよい。
【００７４】
つまり、停止している空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６の通算の運転時間が長くても、屋外気の温度が起動閾値よりも高い場合には、停止している空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６を起動させる起動処理を行う。言い換えると、屋外気の温度が高く、空冷チラー２０の効率を向上させにくい場合には、運転時間の平準化よりも効率の向上を優先させる処理を行う。
【００７５】
このように屋外気の温度が起動閾値以下の条件を、更に、満たす場合にのみ、他の空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６のみに対してＳ１４、Ｓ１７およびＳ２０の流量増処理、および、Ｓ１５、Ｓ１８およびＳ２１の流量減処理を行うことにより、空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６の運転時間、特に空冷チラー２０の圧縮機２１の運転時間の平準化と、空調システム１全体としての効率の向上とのバランスを図ることができる。
【００７６】
なお上述の実施形態におけるＳ１４、Ｓ１７およびＳ２０の流量増処理では、最も効率が高い空冷チラー２０に属する冷水ポンプ部２６の駆動周波数をアップする例についてのみ説明したが、最も効率が高い空冷チラー２０の冷水ポンプ部２６における駆動周波数が、予め定められた能力値の上限に達している場合には、次に効率が高い空冷チラー２０に属する冷水ポンプ部２６に対して駆動周波数をアップする制御を行ってもよい。
【００７７】
このように最も効率が高い空冷チラー２０に設けられた冷水ポンプ部２６について、送り出す冷水の流量をそれ以上増やすことができない場合には、次に効率が高い空冷チラー２０に設けられた冷水ポンプ部２６に対して送り出す冷水の流量を増やす制御を行うことで、空調システム１全体として冷水流量の不足を抑制しやすくなる。
【００７８】
また上述の実施形態のように、冷水ポンプ部２６から送り出される冷水の流量の合計である供給流量に基づいてＳ１１およびＳ１６の判定処理を行い、Ｓ１４、Ｓ１７およびＳ２０の流量増処理、および、Ｓ１５、Ｓ１８およびＳ２１の流量減処理を行ってもよいし、冷水ポンプ部２６から送り出される冷水の圧力に基づいてＳ１１およびＳ１６の判定処理を行ってもよい。このとき、Ｓ１１およびＳ１６の判定処理では、冷水ポンプ部２６から送り出される冷水の圧力である供給圧力と、適性圧力との比較が行われる。
【００７９】
また上述の実施形態のように、空冷チラー２０の効率に基づいてＳ１４、Ｓ１７およびＳ２０の流量増処理や、Ｓ１５、Ｓ１８およびＳ２１の流量減処理や、Ｓ１９の判定処理を行ってもよいし、空冷チラー２０の効率の代わりに温度センサによって測定された屋外気の温度に基づいてＳ１４、Ｓ１７およびＳ２０の流量増処理や、Ｓ１５、Ｓ１８およびＳ２１の流量減処理や、Ｓ１９の判定処理を行ってもよい。
【００８０】
温度センサを設けて凝縮器２２に通風される屋外気の温度を測定することにより、容易に空調システム１全体としての効率の向上を図ることができる。熱源の効率に基づいて制御を行う場合、空冷チラー２０の消費電力および冷却能力の２つを測定して空冷チラー２０の効率を求めている。これに対して、屋外気の温度に基づいて制御を行うと、空冷チラー２０の効率に基づいて制御を行う場合と比較して、測定項目が少なくＳ１４、Ｓ１７およびＳ２０の流量増処理や、Ｓ１５、Ｓ１８およびＳ２１の流量減処理や、Ｓ１９の判定処理を行う際の演算量を減らすことができる。
【００８１】
また上述の実施形態のように、空冷チラー２０に凝縮器２２に水を散水する機能が設けられていなくてもよいし、図５に示すように凝縮器２２に水を散水する散水装置５１が設けられていてもよい。凝縮器２２に水が散水されると、凝縮器２２の外表面に付着した水が蒸発する際に冷媒の熱を奪うため、凝縮器２２の凝縮能力が向上する。この場合、散水装置５１から散水が行われている空冷チラー２０に対しては、Ｓ１４、Ｓ１７およびＳ２０の流量増処理、および、Ｓ１５、Ｓ１８およびＳ２１の流量減処理が行われない。
【００８２】
このように散水処理を行っている空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６を除いて、Ｓ１４、Ｓ１７およびＳ２０の流量増処理、および、Ｓ１５、Ｓ１８およびＳ２１の流量減処理を行うことで、空調システム１のランニングコスト増加を抑制することができる。
【００８３】
一般的に散水処理を行うと、散水する水の費用（例えば水道料金）が発生するため、ランニングコストの増加を抑制するためには、散水処理を行う期間を短くすることが好ましい。
【００８４】
しかしながら、散水処理を行っている空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６に対してもＳ１４、Ｓ１７およびＳ２０の流量増処理、および、Ｓ１５、Ｓ１８およびＳ２１の流量減処理を行うと、その他の空冷チラー２０と比較して、負荷が集中しやすいため散水処理を終了できず、散水処理の期間が長くなりやすい。そのため、Ｓ１４、Ｓ１７およびＳ２０の流量増処理、および、Ｓ１５、Ｓ１８およびＳ２１の流量減処理の対象から、散水処理を行っている空冷チラー２０および冷水ポンプ部２６を除くことで空調システム１のランニングコスト増加を抑制できる。
【００８５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本発明を上記の実施形態に適用したものに限られることなく、これらの実施形態を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定するものではない。
【符号の説明】
【００８６】
１…空調システム、１０…エアハンドリングユニット（空調機）、２０…空冷チラー（熱源）、２１…圧縮機、２２…凝縮器、２３…膨張弁、２４…蒸発器、２５…ファン部、２６…冷水ポンプ部、２７…投入電力計（効率測定部）、２８…冷却能力計（効率測定部）、２９…チラー制御部（個別制御部）、４０…統合制御部、５１…散水装置、Ｓ１１，Ｓ１６…比較処理、Ｓ１３…起動処理、Ｓ１４，Ｓ１７，Ｓ２０…流量増処理、Ｓ１５，Ｓ１８，Ｓ２１…流量減処理
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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