(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷温水を循環供給させて建物の冷暖房を行う冷暖房システムであって、
冷暖房負荷を処理する負荷側装置および負荷側冷温水搬送装置と、
前記負荷側装置および負荷側冷温水搬送装置に冷温水を供給する第１の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置と、
送水側管路および還水側管路を連結するバイパス管と、
負荷側の送水側管路または還水側管路に設けられた熱交換器を介して、前記負荷側装置および負荷側冷温水搬送装置に冷温水を供給する第２の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置と、
冷温水を循環供給させるように制御を行う熱源制御装置とを備え、
前記熱源制御装置は、前記冷暖房負荷が第１の熱源側装置１台分の許容最低流量時の製造熱量に基づいて設定される下限値を下回るときに第１の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置を停止させるとともに第２の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置を稼動させ、前記バイパス管を送水側管路または還水側管路の一部として使用することによって冷温水を循環供給させて建物の冷暖房を行うことを特徴とする冷暖房システム。
【請求項２】
前記熱源制御装置は、さらに、前記冷暖房負荷が第１の熱源側装置ｎ台分の定格運転時の製造熱量に基づいて設定される上限値を上回るときに第１の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置、ならびに、第２の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置を稼動させることを特徴とする請求項１記載の冷暖房システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の負荷状態の変動に応じて最適な冷暖房用の熱媒供給を行う冷暖房システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来の冷暖房システムの一例を示す構成説明図であり、図１０、図１１はそれぞれ従来の冷暖房システムにおける台数制御動作、変流量制御動作を示すフローチャートである。
【０００３】
図９の冷暖房システムにおいて、熱源側装置として冷温水発生機１１、熱源側冷温水搬送装置として冷温水一次ポンプ１２が並列して複数台設けられ、負荷側装置として空調機１３、負荷側冷温水搬送装置として冷温水二次ポンプ１４が設けられる。冷温水一次ポンプ１２および冷温水二次ポンプ１４には、吐出量を可変にするポンプ可変流量制御装置１５が設けられる。１６、１７はそれぞれ冷温水発生機１１からの冷水または温水を混合させる往一次ヘッダ、往二次ヘッダであり、１８は冷温水発生機１１へ戻る冷水または温水を混合させる還ヘッダである。バイパス管１９は送水管２０および還水管２１を連結するように、望ましくは往一次ヘッダ１６および還水管２１、または、往一次ヘッダ１６および還ヘッダ１８を連結するように設けられる。２２は空調機１３への送水温度を測定する送水温度センサー、２３は空調機１３からの還水温度を測定する還水温度センサー、２４、２５はそれぞれ負荷流量、バイパス流量を測定する流量計である。１０は負荷側における送水圧力を測定する圧力センサーである。
【０００４】
冷温水発生機１１によって作られた冷水または温水は、冷温水一次ポンプ１２により往一次ヘッダ１６へ圧送され、さらに、冷温水二次ポンプ１４により往二次ヘッダ１７および送水管２０を経由して空調機１３へ圧送される。空調機１３に送られた冷水または温水は、空調機１３で熱交換をした後、還ヘッダ１８および還水管２１を経由して再び冷温水発生機１１に戻ってくる。冷温水発生機１１に搬送された冷暖房負荷は冷却水回路の冷却水ポンプおよび冷却塔（図示せず）を介して外界へ排出される。このとき、冷温水一次ポンプ１２によって搬送される冷水または温水の流量と、冷温水二次ポンプ１４によって搬送される冷水または温水の流量が平衡すると、バイパス管１９の流量は０となるが、前者が後者よりも大きい場合は、バイパス管１９には往一次ヘッダ１６から還水管２１へ向かう流れが形成され、反対に後者が前者よりも大きい場合は、バイパス管１９には還水管２１から往一次ヘッダ１６へ向かう流れが形成される。省エネルギーの観点からは、バイパス管流量が０となるような運転が望ましい。
【０００５】
２６は空調機１３の負荷状態の変動に応じて冷温水発生機１１、冷温水一次ポンプ１２、冷温水二次ポンプ１４の最適な制御を行う熱源制御装置である。熱源制御装置２６には、現在の負荷状態を計測する負荷計測部２７と、現在のバイパス管流量を計測するバイパス管流量計測部２８と、冷温水発生機１１や冷温水二次ポンプ１４の運転台数および冷温水一次ポンプ１２や冷温水二次ポンプ１４の制御信号を演算する台数制御・変流量制御演算部２９と、冷温水発生機１１や冷温水一次ポンプ１２や冷温水二次ポンプ１４に対する制御信号を出力する制御出力部３０が実装される。必要に応じて、熱源制御装置２６に将来の負荷状態の変動を予測する負荷予測部３１を実装することもある。
【０００６】
冷暖房システムの台数制御は図１０に示すフローチャートのように実施される。すなわち、例えば負荷状態を表す指標を負荷熱量とする場合は、熱源制御装置２６の負荷計測部２７では、送水温度センサー２２、還水温度センサー２３、流量計２４による計測値である送水温度、還水温度、負荷流量を用いて冷暖房システムの運転状態を取得し、現在の負荷熱量（負荷熱量＝負荷流量×往還水温度差）を計算するとともに、必要に応じて、負荷予測部３１にて、現在から指定時間前まで（回帰範囲）の負荷熱量を直線回帰し、これに基づいて現在から指定時間後（予測対象）の負荷熱量を予測する。そして、計測された負荷熱量または予測された負荷熱量と冷温水発生機運転台数の対応関係を規定する各増減段要求の判断式を照合することによって、負荷状態に見合った冷温水発生機１１の運転台数を決定する。現在の運転台数と比較し、決定された運転台数と現在の運転台数が異なるとき、熱源制御装置２６は台数制御・変流量制御演算部２９および制御出力部３０を介して冷温水発生機１１の増段または減段を実施する。また、台数制御・変流量制御演算部２９では、冷温水発生機１１の場合と同様に負荷状態に応じた冷温水二次ポンプ１４の運転台数を演算し、制御出力部３０を介して冷温水二次ポンプ１４の制御を実施する。
【０００７】
冷暖房システムの変流量制御は台数制御・変流量制御演算部２９において図１１に示すフローチャートのように実施される。すなわち、冷温水一次ポンプ１２の変流量制御演算を行う場合は、流量計２５による計測値を用いてバイパス管流量を計測するとともに、予め設定したバイパス管流量目標値を取得し、この目標値に基づくＰＩＤ制御によるポンプ操作量の演算およびその上下限チェックを行った後にポンプ操作量を決定する。この演算処理では、通常、バイパス管流量が０となるように冷温水一次ポンプ１２の制御出力が演算される。また、冷温水二次ポンプ１４の変流量制御演算を行う場合は、圧力センサー１０による計測値を用いて送水圧力を計測するとともに、予め設定した送水圧力目標値を取得し、この目標値に基づくＰＩＤ制御による冷温水二次ポンプ操作量の演算およびその上下限チェックを行った後にポンプ操作量を決定する。この演算処理では、通常、送水圧力が負荷状態の変動に対応して定まる値となるように冷温水二次ポンプ１４の制御出力が演算される。そして、演算されたこれらの制御出力に基づき、制御出力部３０およびポンプ可変流量制御装置１５を介して冷温水一次ポンプ１２や冷温水二次ポンプ１４の変流量制御が実施される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の冷暖房システムでは、負荷側の冷暖房負荷に応じた冷温水の供給を行うことによって、負荷側冷温水搬送装置のみならず、熱源側冷温水搬送装置の動力削減を図ることが可能となる反面、冷温水発生機内を通過する冷温水流量が過小になると冷凍サイクルが不安定となって冷温水発生機に異常をきたすため、冷温水発生機が稼働している間は所定の最低流量を確保するように熱源側冷温水搬送装置を制御する必要があった。このため、負荷側が低負荷になるとき、すなわち、負荷側で必要とする流量が冷温水発生機の最低流量を下回るような負荷状態のときは、熱源側冷温水搬送装置の吐出量が負荷側冷温水搬送装置の吐出量よりも大きくなるためにバイパス管を経由して冷温水発生機に戻る無駄な冷温水が生じ、搬送動力の削減が十分に達成されないという問題点があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、建物の負荷状態の変動に応じて最適な冷暖房用の熱媒供給を行うことにより、経済性と省エネルギー性に優れた冷暖房システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、冷温水を循環供給させて建物の冷暖房を行う冷暖房システムであって、冷暖房負荷を処理する負荷側装置および負荷側冷温水搬送装置と、前記負荷側装置および負荷側冷温水搬送装置に冷温水を供給する第１の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置と、送水側管路および還水側管路を連結するバイパス管と、負荷側の送水側管路または還水側管路に設けられた熱交換器を介して、前記負荷側装置および負荷側冷温水搬送装置に冷温水を供給する第２の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置と、冷温水を循環供給させるように制御を行う熱源制御装置とを備え、前記熱源制御装置は、前記冷暖房負荷が第１の熱源側装置１台分の許容最低流量時の製造熱量に基づいて設定される下限値を下回るときに第１の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置を停止させるとともに第２の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置を稼動させ、前記バイパス管を送水側管路または還水側管路の一部として使用することによって冷温水を循環供給させて建物の冷暖房を行うことを特徴とするものである。
【００１３】
また本発明は、前記冷暖房システムにおいて、前記熱源制御装置は、さらに、前記冷暖房負荷が第１の熱源側装置ｎ台分の定格運転時の製造熱量に基づいて設定される上限値を上回るときに第１の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置、ならびに、第２の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置を稼動させることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。図中、同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【００１７】
図１は本発明の第一の実施形態例に係る冷暖房システムを示す構成説明図であり、図２、図３、図４はそれぞれ本発明の第一の実施形態例に係る冷暖房システムの台数制御動作、変流量制御動作、低負荷制御動作を説明するフローチャートである。
【００１８】
図１において、１１は冷温水発生機、１２は冷温水一次ポンプ、１３は空調機、１４は冷温水二次ポンプである。冷温水発生機１１は複数台が並列して設けられ、それぞれに冷温水一次ポンプ１２が対応して設けられる。１６、１７はそれぞれ冷温水発生機１１からの冷水または温水を混合させる往一次ヘッダ、往二次ヘッダであり、１８は冷温水発生機１１へ戻る冷水または温水を混合させる還ヘッダである。バイパス管１９は、往一次ヘッダ１６および還水管２１、または、往一次ヘッダ１６および還ヘッダ１８を連結するように設けられる。負荷側の還水管２１には熱交換器３３が設けられ、この熱交換器３３を介して蓄熱槽３４および放熱ポンプ３５が設けられる。１５はポンプ可変流量制御装置であり、冷温水一次ポンプ１２および冷温水二次ポンプ１４および放熱ポンプ３５に対応して設けられる。２２は空調機１３への送水温度を測定する送水温度センサー、２３は空調機１３からの還水温度を測定する還水温度センサー、２４、２５はそれぞれ負荷流量、バイパス流量を測定する流量計である。１０は負荷側における送水圧力を測定する圧力センサーである。
【００１９】
本実施形態例において、第１の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置は冷温水発生機１１および冷温水一次ポンプ１２であり、第２の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置は蓄熱槽３４および放熱ポンプ３５である。これらの装置のうち、冷暖房負荷が低負荷でないときは冷温水発生機１１および冷温水一次ポンプ１２が稼動し、冷暖房負荷が低負荷であるときは蓄熱槽３４および放熱ポンプ３５が稼動する。
【００２０】
第１の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置である冷温水発生機１１および冷温水一次ポンプ１２を運転させる場合の冷暖房システムの動作は次のようになる。すなわち、冷温水発生機１１によって作られた冷水または温水は、冷温水一次ポンプ１２により往一次ヘッダ１６へ圧送され、さらに、冷温水二次ポンプ１４により往二次ヘッダ１７および送水管２０を経由して空調機１３へ圧送される。空調機１３に送られた冷水または温水は、空調機１３と熱交換をした後、還ヘッダ１８および還水管２１を経由して再び冷温水発生機１１に戻ってくる。冷温水発生機１１に搬送された冷暖房負荷は冷却水回路の冷却水ポンプおよび冷却塔（図示せず）を介して外界へ排出される。このとき、冷温水一次ポンプ１２によって搬送される冷水または温水の流量と、冷温水二次ポンプ１４によって搬送される冷水または温水の流量が平衡すると、バイパス管１９の流量は０となるが、前者が後者よりも大きい場合は、バイパス管１９には往一次ヘッダ１６から還水管２１へ向かう流れが形成され、反対に後者が前者よりも大きい場合は、バイパス管１９には還水管２１から往一次ヘッダ１６へ向かう流れが形成される。
【００２１】
一方、第２の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置である蓄熱槽３４および放熱ポンプ３５を運転させる場合の冷暖房システムの動作は次のようになる。すなわち、蓄熱槽３４に蓄えられた冷水または温水は、放熱ポンプ３５により熱交換器３３へ送られ、還水管２１を流れる冷水または温水と熱交換した後、再び蓄熱槽３４に戻ってくる。熱交換器３３を介して還水管２１側で作られた冷水または温水はバイパス管１９を経由して往一次ヘッダ１６へ送られ、さらに、冷温水二次ポンプ１４により往二次ヘッダ１７および送水管２０を経由して空調機１３へ圧送される。空調機１３に送られた冷水または温水は、空調機１３と熱交換した後、再び熱交換器３３に戻ってくる。このとき、熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置として冷温水発生機１１および冷温水一次ポンプ１２を運転させる場合と異なり、バイパス管１９には還水管２１から往一次ヘッダ１６へ向かう流れが常に形成される。すなわち、バイパス管１９は送水管の一部として機能することになる。
【００２２】
２６は空調機１３の負荷状態の変動に応じて冷温水発生機１１、冷温水一次ポンプ１２、冷温水二次ポンプ１４、放熱ポンプ３５の最適な制御を行う熱源制御装置である。熱源制御装置２６には、現在の負荷状態を計測する負荷計測部２７と、現在のバイパス管流量を計測するバイパス管流量計測部２８と、冷温水発生機１１や冷温水二次ポンプ１４の運転台数および冷温水一次ポンプ１２や冷温水二次ポンプ１４の制御信号を演算する台数制御・変流量制御演算部２９と、負荷状態が低負荷である場合の冷温水発生機１１、冷温水一次ポンプ１２、冷温水二次ポンプ１４、放熱ポンプ３５の制御信号を演算する低負荷制御演算部３２と、冷温水発生機１１や冷温水一次ポンプ１２や冷温水二次ポンプ１４や放熱ポンプ３５に対する制御信号を出力する制御出力部３０が実装される。必要に応じて、熱源制御装置２６に将来の負荷状態の変動を予測する負荷予測部３１を実装しても良い。
【００２３】
負荷計測部２７および負荷予測部３１では、負荷状態を表す指標として負荷熱量や送水圧力を用い、現在および将来の負荷状態を検知する。検知された負荷状態は、バイパス管流量計測部２８によって計測されたバイパス管流量値とともに、台数制御・変流量制御演算部２９および低負荷制御演算部３２へ入力される。台数制御・変流量制御演算部２９ではこれらの負荷情報に基づいて冷温水発生機１１や冷温水二次ポンプ１４の適切な運転台数を決定するとともに、冷温水一次ポンプ１２および冷温水二次ポンプ１４の適切な変流量制御出力を決定する。低負荷制御演算部３２ではこれらの負荷情報に基づいて冷温水発生機１１および冷温水一次ポンプ１２による冷温水供給を行うか、蓄熱槽３４および放熱ポンプ３５による冷温水供給を行うかを選択するとともに、冷温水二次ポンプ１４の適切な運転台数、冷温水二次ポンプ１４および放熱ポンプ３５の適切な変流量制御出力をそれぞれ決定する。台数制御・変流量制御演算部２９または低負荷制御演算部３２によって決定された最新の運転情報は制御出力部３０へ出力され、制御出力部３０は冷温水発生機１１、冷温水一次ポンプ１２、冷温水二次ポンプ１４、放熱ポンプ３５に対する適切な制御信号をポンプ可変流量制御装置１５に出力する。
【００２４】
冷暖房システムの台数制御は図２に示すフローチャートのように実施される。すなわち、例えば負荷状態を表す指標を負荷熱量とする場合は、熱源制御装置２６の負荷計測部２７では、送水温度センサー２２、還水温度センサー２３、流量計２４による計測値である送水温度、還水温度、負荷流量を用いて冷暖房システムの運転状態を取得し、現在の負荷熱量（負荷熱量＝負荷流量×往還水温度差）を計算するとともに、必要に応じて、負荷予測部３１にて、現在から指定時間前まで（回帰範囲）の負荷熱量を直線回帰し、これに基づいて現在から指定時間後（予測対象）の負荷熱量を予測する。そして、低負荷制御中でなく、かつ、低負荷制御が可能でない場合には、計測された負荷熱量または予測された負荷熱量と冷温水発生機運転台数の対応関係を規定する各増減段要求の判断式を照合することによって、負荷状態に見合った冷温水発生機１１の運転台数を決定する。現在の運転台数と比較し、決定された運転台数と現在の運転台数が異なるとき、熱源制御装置２６は台数制御・変流量制御演算部２９および制御出力部３０を介して冷温水発生機１１の増段または減段を実施する。また、台数制御・変流量制御演算部２９では、冷温水発生機１１の場合と同様に負荷状態に応じた冷温水二次ポンプ１４の運転台数を演算し、制御出力部３０を介して冷温水二次ポンプ１４の制御を実施する。一方、低負荷制御中であるか又は低負荷制御が可能である場合には、熱源制御装置２６の低負荷制御演算部３２は第２の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置である蓄熱槽３４および放熱ポンプ３５により熱交換器３３に冷温水供給を行うように冷暖房システムを動作させて低負荷制御を実施する。
【００２５】
冷暖房システムの変流量制御は台数制御・変流量制御演算部２９において図３に示すフローチャートのように実施される。すなわち、冷温水一次ポンプ１２の変流量制御演算を行う場合は、流量計２５による計測値を用いてバイパス管流量を計測するとともに、予め設定したバイパス管流量目標値を取得し、この目標値に基づくＰＩＤ制御によるポンプ操作量の演算およびその上下限チェックを行った後にポンプ操作量を決定する。この演算処理では、通常、バイパス管流量が０となるように冷温水一次ポンプ１２の制御出力が演算される。また、冷温水二次ポンプ１４の変流量制御演算を行う場合は、圧力センサー１０による計測値を用いて送水圧力を計測するとともに、予め設定した送水圧力目標値を取得し、この目標値に基づくＰＩＤ制御によるポンプ操作量の演算およびその上下限チェックを行った後にポンプ操作量を決定する。この演算処理では、例えば送水圧力が負荷状態の変動に対応して定まる値になるように冷温水二次ポンプ１４の制御出力が演算される。さらに、放熱ポンプ３５の変流量制御演算を行う場合は、送水温度センサー２２による計測値を用いて送水温度を計測するとともに、予め設定した送水温度目標値を取得し、この目標値に基づくＰＩＤ制御によるポンプ操作量の演算およびその上下限チェックを行った後にポンプ操作量を決定する。この演算処理では、例えば送水温度が７℃となるように放熱ポンプ３５の制御出力が演算される。そして、演算されたこれらの制御出力に基づき、制御出力部３０およびポンプ可変流量制御装置１５を介して冷温水一次ポンプ１２や冷温水二次ポンプ１４や放熱ポンプ３５の変流量制御が実施される。
【００２６】
冷暖房システムの低負荷制御は図４に示すフローチャートのように実施される。すなわち、低負荷制御中であり、低負荷制御が可能である場合には、図３の中央部に示すように、放熱ポンプ３５の変流量制御を実施する。また、低負荷制御中であり、低負荷制御が可能でない場合には、冷温水発生機１１および補機（冷温水一次ポンプ１２、冷却水ポンプ）を起動し、放熱ポンプ３５を停止する。また、低負荷制御中でなく、低負荷制御が可能である場合には、冷温水発生機１１および補機（冷温水一次ポンプ１２、冷却水ポンプ）を停止し、放熱ポンプ３５を起動する。ここで、低負荷制御実施の可否は、計測された負荷熱量または予測された負荷熱量が、予め設定した所定の下限値を下回るか否かに基づいて決定することができる。この下限値は、冷温水発生機１台分の許容最低流量時の製造熱量を基準として設定すると良い。例えば、冷温水発生機１１稼動時の許容最低流量が定格運転時の流量の６０％ならば、定格運転時の製造熱量の６０％の値を下限値として採用する。
【００２７】
図５は本発明の第二の実施形態例に係る冷暖房システムを示す構成説明図である。図中、同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。図５では図１と比較すると、図１の蓄熱槽３４に代えてヒートポンプ３６を設け、図１の放熱ポンプ３５に代えて循環ポンプ３７を設け、熱交換器３８を還水管２１の一部に並設された負荷側サブ配管３９に設け、還水管２１または負荷側サブ配管３９に流路を切り替えるバルブ４０１，４０２，４０３を設ける。すなわち、本実施形態例において、第１の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置は冷温水発生機１１および冷温水一次ポンプ１２であり、第２の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置はヒートポンプ３６および循環ポンプ３７である。これらの装置のうち、冷暖房負荷が低負荷でないときはバルブ４０１，４０３を閉じ、バルブ４０２を開いて冷温水発生機１１および冷温水一次ポンプ１２が稼動し、冷暖房負荷が低負荷であるときはバルブ４０１，４０３を開き、バルブ４０２を閉じてヒートポンプ３６および循環ポンプ３７が稼動する。
【００２８】
第２の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置であるヒートポンプ３６および循環ポンプ３７を運転させる場合の冷暖房システムの動作は次のようになる。すなわち、ヒートポンプ３６によって作られた冷水または温水は、循環ポンプ３７により熱交換器３８へ送られ、負荷側サブ配管３９を流れる冷水または温水と熱交換される。熱交換器３８を介して負荷側サブ配管３９側で作られた冷水または温水はバイパス管１９を経由して往一次ヘッダ１６へ送られ、さらに、冷温水二次ポンプ１４により往二次ヘッダ１７および送水管２０を経由して空調機１３へ圧送される。空調機１３に送られた冷水または温水は、空調機１３と熱交換した後、再び熱交換器３８に戻ってくる。このとき、熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置として冷温水発生機１１および冷温水一次ポンプ１２を運転させる場合と異なり、バイパス管１９には還水管２１から往一次ヘッダ１６へ向かう流れが常に形成される。すなわち、バイパス管１９は送水管の一部として機能することになる。
【００２９】
２６は空調機１３の負荷状態の変動に応じて冷温水発生機１１、冷温水一次ポンプ１２、冷温水二次ポンプ１４、循環ポンプ３７の最適な制御を行う熱源制御装置である。熱源制御装置２６には、現在の負荷状態を計測する負荷計測部２７と、現在のバイパス管流量を計測するバイパス管流量計測部２８と、冷温水発生機１１や冷温水二次ポンプ１４の運転台数および冷温水一次ポンプ１２や冷温水二次ポンプ１４の制御信号を演算する台数制御・変流量制御演算部２９と、負荷状態が低負荷である場合の冷温水発生機１１、冷温水一次ポンプ１２、冷温水二次ポンプ１４、循環ポンプ３７の制御信号を演算する低負荷制御演算部３２と、冷温水発生機１１や冷温水一次ポンプ１２や冷温水二次ポンプ１４や循環ポンプ３７に対する制御信号を出力する制御出力部３０が実装される。必要に応じて、熱源制御装置２６に将来の負荷状態の変動を予測する負荷予測部３１を実装しても良い。
【００３０】
負荷計測部２７および負荷予測部３１では、負荷状態を表す指標として負荷熱量や送水圧力を用い、現在および将来の負荷状態を検知する。検知された負荷状態は、バイパス管流量計測部２８によって計測されたバイパス管流量値とともに、台数制御・変流量制御演算部２９および低負荷制御演算部３２へ入力される。台数制御・変流量制御演算部２９ではこれらの負荷情報に基づいて冷温水発生機１１や冷温水二次ポンプ１４の適切な運転台数を決定するとともに、冷温水一次ポンプ１２および冷温水二次ポンプ１４の適切な変流量制御出力を決定する。低負荷制御演算部３２ではこれらの負荷情報に基づいて冷温水発生機１１および冷温水一次ポンプ１２による冷温水供給を行うか、ヒートポンプ３６および循環ポンプ３７による冷温水供給を行うかを選択するとともに、冷温水二次ポンプ１４の適切な運転台数、冷温水二次ポンプ１４および循環ポンプ３７の適切な変流量制御出力をそれぞれ決定する。台数制御・変流量制御演算部２９または低負荷制御演算部３２によって決定された最新の運転情報は制御出力部３０へ出力され、制御出力部３０は冷温水発生機１１、冷温水一次ポンプ１２、冷温水二次ポンプ１４、循環ポンプ３７に対する適切な制御信号をポンプ可変流量制御装置１５に出力する。
【００３１】
図６は本発明の第三の実施形態例に係る冷暖房システムを示す構成説明図である。図中、同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。図６では図１と比較すると、図１の蓄熱槽３４に代えて冷温水発生機１１の冷却塔４１を熱源とし、図１の放熱ポンプ３５に代えて冷却水ポンプ４２を使用し、熱交換器４３を還水管２１の一部に並設された負荷側サブ配管４４に設け、還水管２１または負荷側サブ配管４４に流路を切り替えるバルブ４６１，４６２，４６３と、冷却塔側サブ配管４５または冷却水配管４７に流路を切り替えるバルブ４６４，４６５，４６６，４６７をそれぞれ設ける。すなわち、本実施形態例において、第１の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置は冷温水発生機１１および冷温水一次ポンプ１２であり、第２の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置は冷却塔４１および冷却水ポンプ４２である。これらの装置のうち、冷房負荷が低負荷でないときはバルブ４６２，４６３，４６４，４６５を閉じ、バルブ４６１，４６６，４６７を開いて冷却水の流路を冷温水発生機１１側に切り替え、冷温水発生機１１および冷温水一次ポンプ１２が稼動し、冷房負荷が低負荷であるときはバルブ４６２，４６３，４６４，４６５を開き、バルブ４６１，４６６，４６７を閉じて冷却水の流路を熱交換器４３側に切り替え、冷却塔４１、冷却水ポンプ４２および熱交換器４３が稼動する。
【００３２】
第２の熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置である冷却塔４１および冷却水ポンプ４２を運転させる場合の冷暖房システムの動作は次のようになる。すなわち、冷却塔４１によって作られた冷水は、冷却水ポンプ４２により熱交換器４３へ送られ、負荷側サブ配管４４を流れる冷水と熱交換される。熱交換器４３を介して負荷側サブ配管４４側で作られた冷水はバイパス管１９を経由して往一次ヘッダ１６へ送られ、さらに、冷温水二次ポンプ１４により往二次ヘッダ１７および送水管２０を経由して空調機１３へ圧送される。空調機１３に送られた冷水は、空調機１３と熱交換した後、再び熱交換器４３に戻ってくる。このとき、熱源側装置および熱源側冷温水搬送装置として冷温水発生機１１および冷温水一次ポンプ１２を運転させる場合と異なり、バイパス管１９には還水管２１から往一次ヘッダ１６へ向かう流れが常に形成される。すなわち、バイパス管１９は送水管の一部として機能することになる。
【００３３】
２６は空調機１３の負荷状態の変動に応じて冷温水発生機１１、冷温水一次ポンプ１２、冷温水二次ポンプ１４、冷却水ポンプ４２の最適な制御を行う熱源制御装置である。熱源制御装置２６には、現在の負荷状態を計測する負荷計測部２７と、現在のバイパス管流量を計測するバイパス管流量計測部２８と、冷温水発生機１１や冷温水二次ポンプ１４の運転台数および冷温水一次ポンプ１２や冷温水二次ポンプ１４の制御信号を演算する台数制御・変流量制御演算部２９と、負荷状態が低負荷である場合の冷温水発生機１１、冷温水一次ポンプ１２、冷温水二次ポンプ１４、冷却水ポンプ４２の制御信号を演算する低負荷制御演算部３２と、冷温水発生機１１や冷温水一次ポンプ１２や冷温水二次ポンプ１４や冷却水ポンプ４２に対する制御信号を出力する制御出力部３０が実装される。必要に応じて、熱源制御装置２６に将来の負荷状態の変動を予測する負荷予測部３１を実装しても良い。
【００３４】
負荷計測部２７および負荷予測部３１では、負荷状態を表す指標として負荷熱量や送水圧力を用い、現在および将来の負荷状態を検知する。検知された負荷状態は、バイパス管流量計測部２８によって計測されたバイパス管流量値とともに、台数制御・変流量制御演算部２９および低負荷制御演算部３２へ入力される。台数制御・変流量制御演算部２９ではこれらの負荷情報に基づいて冷温水発生機１１や冷温水二次ポンプ１４の適切な運転台数を決定するとともに、冷温水一次ポンプ１２および冷温水二次ポンプ１４の適切な変流量制御出力を決定する。低負荷制御演算部３２ではこれらの負荷情報に基づいて冷温水発生機１１および冷温水一次ポンプ１２による冷温水供給を行うか、冷却塔４１および冷却水ポンプ４２による冷水供給を行うかを選択するとともに、冷温水二次ポンプ１４の適切な運転台数、冷温水二次ポンプ１４および冷却水ポンプ４２の適切な変流量制御出力をそれぞれ決定する。台数制御・変流量制御演算部２９または低負荷制御演算部３２によって決定された最新の運転情報は制御出力部３０へ出力され、制御出力部３０は冷温水発生機１１、冷温水一次ポンプ１２、冷温水二次ポンプ１４、冷却水ポンプ４２に対する適切な制御信号をポンプ可変流量制御装置１５に出力する。
【００３５】
なお、本発明の冷暖房システムを低負荷対応用途のみならず、冷暖房負荷が全ての冷温水発生機１１によって作られた冷水または温水のみで賄えないときのピーク負荷対応用途として運用することも可能である。一般に、ピーク負荷対応として新たな熱源側装置を増設する場合、増設による経済的負担や既設制御系への影響に加えて設備稼動率が低下するという問題が生じるが、本発明の冷暖房システムを低負荷対応およびピーク負荷対応として効率的に運用することにより、それらの問題は解消される。図７、図８はそれぞれ本発明の第一の実施形態例に係る冷暖房システムの他の台数制御動作、ピーク負荷制御動作を説明するフローチャートである。この場合、ピーク負荷対応用途として運用することができる冷暖房システムの構成は、図１の低負荷制御演算部３２をピーク負荷制御演算部に置き換えることにより構成される。
【００３６】
冷暖房システムの台数制御は図７に示すフローチャートのように実施される。すなわち、例えば負荷状態を表す指標を負荷熱量とする場合は、熱源制御装置２６の負荷計測部２７では、送水温度センサー２２、還水温度センサー２３、流量計２４による計測値である送水温度、還水温度、負荷流量を用いて冷暖房システムの運転状態を取得し、現在の負荷熱量（負荷熱量＝負荷流量×往還水温度差）を計算するとともに、必要に応じて、負荷予測部３１にて、現在から指定時間前まで（回帰範囲）の負荷熱量を直線回帰し、これに基づいて現在から指定時間後（予測対象）の負荷熱量を予測する。そして、ピーク負荷制御中でなく、かつ、ピーク負荷制御が必要でない場合には、計測された負荷熱量または予測された負荷熱量と冷温水発生機運転台数の対応関係を規定する各増減段要求の判断式を照合することによって、負荷状態に見合った冷温水発生機１１の運転台数を決定する。現在の運転台数と比較し、決定された運転台数と現在の運転台数が異なるとき、熱源制御装置２６は台数制御・変流量制御演算部２９および制御出力部３０を介して冷温水発生機１１の増段または減段を実施する。また、台数制御・変流量制御演算部２９では、冷温水発生機１１の場合と同様に負荷状態に応じた冷温水二次ポンプ１４の運転台数を演算し、制御出力部３０を介して冷温水二次ポンプ１４の制御を実施する。一方、ピーク負荷制御中であるか又はピーク負荷制御が必要である場合には、熱源制御装置２６は、台数制御・変流量制御演算部２９で全ての冷温水発生機１１および冷温水一次ポンプ１２を稼動させると共に、低負荷制御演算部３２に換えて設けるピーク負荷制御演算部は蓄熱槽３４および放熱ポンプ３５により熱交換器３３に冷温水供給を行うように冷暖房システムを動作させてピーク負荷制御を実施する。
【００３７】
冷暖房システムのピーク負荷制御は図８に示すフローチャートのように実施される。すなわち、ピーク負荷制御中であり、ピーク負荷制御が必要である場合には、図３の中央部に示すように、放熱ポンプ３５の変流量制御を実施する。また、ピーク負荷制御中であり、ピーク負荷制御が必要でない場合には、冷温水発生機１１および補機（冷温水一次ポンプ１２、冷却水ポンプ）を起動し、放熱ポンプ３５を停止する。また、ピーク負荷制御中でなく、ピーク負荷制御が必要である場合には、冷温水発生機１１および補機（冷温水一次ポンプ１２、冷却水ポンプ）の動作を継続すると共に、放熱ポンプ３５を起動して蓄熱槽３４および放熱ポンプ３５により熱交換器３３に冷温水供給を行う冷暖房システムを動作させるピーク負荷制御を実施する。ここで、ピーク負荷制御実施の可否は、計測された負荷熱量または予測された負荷熱量が、予め設定した所定の上限値を上回るか否かに基づいて決定することができる。この上限値は、例えば、冷温水発生機全台数分の定格運転時の製造熱量を基準として設定しても良いし、また、冷暖房負荷の増加に伴って稼動させる冷温水発生機を２台から３台に増段する必要がある場合に、直ちに３台目の冷温水発生機が起動することを防止する目的で、冷温水発生機２台分の定格運転時の製造熱量を基準として設定しても良い。
【００３８】
なお、冷暖房システムの実施態様は前述した実施形態例に限定されるものではなく、例えば、熱交換器や負荷側サブ配管を送水管２０側に設けても良いし、また、第２の熱源側装置としてボイラーやコージェネレーションシステムを設けて温水供給のみを行う熱源としても良い。さらに、熱源制御装置２６に低負荷制御演算部３２とピーク負荷制御演算部の双方を実装して、低負荷対応およびピーク負荷対応をいずれも実施できるようにしても良い。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、２組の熱源側装置および熱源側搬送装置を設けることにより、低負荷対応に起因する熱源側装置の最低流量制約や、ピーク負荷対応に起因する低稼動率問題に縛られることなく、建物の負荷状態の変動に応じた最適な冷暖房用の熱媒供給を行うことが可能となり、経済性と省エネルギー性に優れた冷暖房システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態例に係る冷暖房システムを示す構成説明図である。
【図２】本発明の第一の実施形態例に係る冷暖房システムの台数制御動作を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第一の実施形態例に係る冷暖房システムの変流量制御動作を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の第一の実施形態例に係る冷暖房システムの低負荷制御動作を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の第二の実施形態例に係る冷暖房システムを示す構成説明図である。
【図６】本発明の第三の実施形態例に係る冷暖房システムを示す構成説明図である。
【図７】本発明の第四の実施形態例に係る冷暖房システムの台数制御動作を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の第四の実施形態例に係る冷暖房システムのピーク負荷制御動作を説明するフローチャートである。
【図９】従来の冷暖房システムを示す構成説明図である。
【図１０】従来の冷暖房システムの台数制御動作を説明するフローチャートである。
【図１１】従来の冷暖房システムの変流量制御動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１１  冷温水発生機
１２  冷温水一次ポンプ
１３  空調機
１４  冷温水二次ポンプ
１５  ポンプ可変流量制御装置
１６  往一次ヘッダ
１７  往二次ヘッダ
１８  還ヘッダ
１９  バイパス管
２０  送水管
２１  還水管
２２  送水温度センサー
２３  還水温度センサー
２４  流量計
２５  流量計
２６  熱源制御装置
２７  負荷計測部
２８  バイパス管流量計測部
２９  台数制御・変流量制御演算部
３０  制御出力部
３１  負荷予測部
３２  低負荷制御演算部
３３  熱交換器
３４  蓄熱槽
３５  放熱ポンプ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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