(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車を駆動するモータの回転数がインバータ制御可能な空調機ポンプと、制御対象領域へ送る空気と熱交換するための熱媒体を流すコイルを有する空調機と、開度調整可能な二方弁とを順に往き管と還り管に備え、複数の空調対象領域毎にそれぞれ独立して配置される空調機配管系と、
前記空調機配管系の前記空調機ポンプの回転数及び前記二方弁の開度の制御を行う前記制御対象領域の温度制御装置と、
前記各空調機配管系に温度調整した熱媒体を供給する熱源装置と、
前記各空調機配管系の前記各空調機ポンプ入口側往き管と前記熱源装置の出口側とに第一往きヘッダを介して繋がる往き主管と、
前記各空調機配管系の前記各二方弁出口側還り管と前記熱源装置の入口側とに還りヘッダを介して繋がる還り主管と、
前記還り主管の前記熱源装置の入口側に位置し前記還りヘッダから前記第一往きヘッダまでの圧力損失分の揚程で前記熱媒体を搬送する一次ポンプと、
前記各空調機配管系へ前記熱媒体を搬送する前記往き主管の前記第一往きヘッダの下流側に配置される羽根車を駆動するモータの回転数がインバータ制御可能な二次ポンプと、
前記二次ポンプの吐出側の往き主管途中に繋がる第二往きヘッダと、
前記第一往きヘッダと前記還りヘッダとを繋ぐヘッダ間バイパス管と、
前記第二往きヘッダと前記還りヘッダとの差圧を測定する差圧計と、
前記差圧計の測定値に基づいて前記二次ポンプのインバータを制御する圧力制御装置と、
前記還り管の前記還りヘッダ上流側に設置される流量計と
を備え、
前記制御対象領域の温度制御装置は、
前記複数の空調対象領域毎の制御対象領域の空気温度を測定する温度センサと、
前記温度センサからの測定値と前記制御対象領域の空気温度設定値との偏差に基づいてＰＩ演算した結果の一次制御出力を出力する温度指示調節計と、
前記温度指示調節計からの一次制御出力に基づいて前記空調機ポンプのインバータへの制御出力を調整して出力する第一出力調整装置と、
前記温度指示調節計からの一次制御出力に基づいて前記二方弁の開度制御出力を調整して出力する第二出力調整装置と
を備え、且つ前記第一出力調整装置と前記第二出力調整装置との調整割付に差異を持たせることで、前記一次制御出力の変動に際して、前記二方弁の開度調整より前記空調機ポンプのインバータの周波数調整を先に変化させるようにし、
前記圧力制御装置は、
前記流量計で測定した負荷流量測定値を入力され、予め与えられた負荷流量と設定差圧との関係式により差圧の設定値を演算し、前記差圧計で測定した差圧測定値と演算した前記差圧の設定値との偏差に基づいて演算した圧力制御出力により、前記二次ポンプのインバータを制御する
ことを特徴とする熱媒体配管システム。
【請求項２】
請求項１記載の熱媒体配管システムにおいて、
前記二次ポンプは、全ての前記二方弁を全開としたまま、前記各空調機ポンプの中で最も揚程の低い空調機ポンプに対し、当該空調機ポンプのインバータを制御して揚程を０ｋＰａで且つ所定の流量流れるようにした状態にて、全空調機の定格熱負荷を合計した熱量を処理できるだけの定格流量Ｑ０を、前記最も揚程の低い空調機ポンプを備える前記空調機配管系の往き管還り管接続点までの、前記往き主管及び前記還り主管及び当該空調機配管系の圧力損失を賄える定格揚程Ｐ０で搬送できる能力を有する
ことを特徴とする熱媒体配管システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の熱媒体配管システムにおいて、
前記圧力制御装置は、前記二次ポンプの定格流量Ｑ０における定格揚程Ｐ０から、定格流量Ｑ０における往還差圧Ｐ０を前記負荷流量と設定差圧との関係式の基準点とし、前記差圧の設定値を、前記流量計の計測負荷流量値の二乗に比例して変化させる
ことを特徴とする熱媒体配管システム。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか記載の熱媒体配管システムにおいて、
前記各空調機ポンプは、前記二次ポンプの揚程がゼロであっても、前記各空調機の定格流量を確保できるよう、前記第一往きヘッダから前記還りヘッダまでの圧力損失を賄うだけの定格揚程にて定格流量を流せる能力を有している
ことを特徴とする熱媒体配管システム。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか記載の熱媒体配管システムにおいて、
前記制御対象領域の温度制御装置は、前記空調機ポンプの回転数調整による制御時には前記二方弁を全開とし、前記空調機ポンプの回転数が下限値となった場合に、前記二方弁の開度調整によって制御させるように、前記空調機ポンプの回転数調整と前記二方弁の開度調整とを行う
ことを特徴とする熱媒体配管システム。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか記載の熱媒体配管システムにおいて、
前記二方弁は、全開時に前記還り管と同じ内径となるフルボア電動ボール弁又はバタフライ弁で前後配管に比べ圧力損失増加がほぼ無い
ことを特徴とする熱媒体配管システム。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか記載の熱媒体配管システムにおいて、
前記第一出力調整装置及び前記第二出力調整装置は、レシオバイアス設定器である
ことを特徴とする熱媒体配管システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビル、工場等の建物の空気調和設備における冷水、温水等の熱媒体を送給するための熱媒体配管システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、複数の店舗及び事務所等が入居するオフィスビル等の建造物には、複数の空調機が設けられ、各空調機には、冷凍機や冷温水発生器等の熱源機で冷却又は加熱された冷水及び温水等の熱媒体がポンプにより各空調機のコイル等に送水された後また熱源機へ還ってくる循環を行うことで、各空調機が受け持つ部屋やゾーン（空調対象領域）の熱負荷にコイルでの熱交換に対応する流量で熱媒体が供給されて、冷房や暖房が行われる。
従来、建物の空調設備では、空調機毎に異なる熱負荷を熱媒体との熱交換できちんと対応処理させるため、空調機のコイル毎に備える二方弁で熱媒体流量を制御することが最も一般的であり、熱源機から空調機へ冷温水を搬送する際に、熱源機の圧損とその周りの配管圧損の揚程を受け持つ一次ポンプと、空調機等の熱負荷側圧損と長い配管系圧損とを受け持つ二次ポンプとに熱媒体循環系を分担させて、一次ポンプ、二次ポンプとも機械室に設置して一括して送水し、空調機個々（又は空調機群毎）に設置した二方弁の開度調整によって各コイルでの熱媒体流量を変えることで、熱負荷の変動に対応していた。
【０００３】
この場合、二方弁の絞りに応じて二次ポンプの動力を削減するために、往還差圧を一定にする二次ポンプ変流量（インバータ）制御を採用することが多い。しかし、この往還差圧をある一定の値に保つインバータ制御では、二次ポンプの流量だけ制御していて揚程は一定としているので、熱負荷が小さくなる部分負荷時に、ポンプの回転数を下げられる範囲は小さく、ポンプ動力の削減効果は少ない。
そこで、様々なパラメータを記憶して、推定末端差圧制御を行う二次ポンブ制御によって、部分負荷時に空調機の流量不足を生じない範囲で往還差圧の設定値を小さく変更することで、インバータ制御によるポンプ動力の削減効果を大きくする技術が開示されている（例えば、特許文献１の図１参照）。
【０００４】
図１９は、斯かる空調機を備えた従来の熱媒体配管システムの一例を示す。
図１９に示す熱媒体配管システムは、冷凍機又はボイラのような熱源機１と、熱源機１の出口側に接続されて冷水又は温水等の熱媒体が送給される往き主管２と、往き主管２から分岐した複数の往き管３と、入口側が各往き管３に接続されて互いに並列配置される空調機４と、各空調機４の出口側に接続される還り管５と、各還り管５が合流するように接続されると共に、熱源機１の入口側に接続される還り主管６と、往き主管２側においては、最も熱源機１側の空調機４よりも熱媒体流れ方向上流側において往き主管２に接続され、還り主管６側においては、最も熱源機１側の空調機４よりも熱媒体流れ方向下流側において還り主管６に接続されたバイパス管７とを備えている。
【０００５】
バイパス管７は、往き主管２に設けた第一往きヘッダ１７と還り主管６に設けた還りヘッダ１８とを繋いでいる。
還り主管６には、バイパス管７の還り主管６との接続位置に設けた還りヘッダ１８よりも熱源機１側において熱源ポンプ（一次ポンプ）８が接続されると共に、往き主管２の第一往きヘッダ１７より熱媒体流れ方向側において羽根車を駆動するモータの回転数がインバータ制御可能な二次ポンプ９が接続され、二次ポンプ９の吐出側に設けた第二往きヘッダ１９が設けられている。
各還り管５には二方弁１０が設けられている。
各空調機４によって空調が行われる空調対象領域１１には、制御対象領域の空気温度を計測する温度センサ１２と、温度センサ１２からの計測信号と設定されている設定温度との偏差に基づいて演算した出力にて二方弁１０の開度調整を行う温度制御装置（ＴＩＣ）１３とが設置されている。
【０００６】
往き主管２の第二ヘッダ１９と還り主管６との間の差圧を測定し、その差圧を出力する差圧計１４を備えている。差圧計１４の測定値は、圧力指示調節計機能を含む二次ポンプコントローラ１６に出力される。
二次ポンプコントローラ１６は、先ず、還り主管６に設けた流量計１５での負荷流量測定値を入力され、予め設定している演算式によって差圧の設定値を演算決定する。次に、入力されている差圧計１４で測定されるヘッダ間の差圧の計測値と、現状の流量計測定値における演算決定差圧設定値との偏差に基づいてＰＩＤ演算された二次ポンプ９のインバータ周波数に対応する出力信号を出力する。
【０００７】
図１９に示す熱媒体配管システムでは、冷却又は加熱されて熱源機１から送出された熱媒体は、熱源ポンプ８により往き主管２へ送給され、一部の熱媒体はバイパス管７を通って還り主管６へ流入する。
また、残りの熱媒体は、二次ポンプ９によりさらに往き主管２へ送給され、往き管３から空調機４へ導入されて冷熱又は温熱を消費し、還り管５を通って還り主管６へ流入し、バイパス管７からの熱媒体と共に熱源機１へ戻る。この際、空調機４を通る熱媒体は、空調機４を経て空調対象領域１１に送給される空気により空調対象領域１１が所定の空気温度になるよう、温度制御装置１３によって二方弁１０の流量制御を行う。また、バイパス管７で熱媒体の冷熱又は温熱を消費せず熱源機１に戻すのは、第一往きヘッダ１７及び還りヘッダ１８の空調機４側である二次側配管系では複数の二方弁１０の開閉に伴って熱媒体の流量が大きく変動するが、熱源機１が不具合を起こさないようにするため最低確保すべき熱源機１の熱媒体流量が決まっており、その流量を確保するためである。
【０００８】
図１９に示す熱媒体配管システムでは、二方弁１０の開度調整による配管抵抗の増加を軽減し、ポンプ動力の低減が要望されている。
しかし、図１９に示す熱媒体配管システムでは、空調機４毎の負荷が偏在する場合においても、空調機４の流量不足を発生させないように、往還差圧の設定値は、余裕をもって設定せざるを得ない。そのため、設定値を大きくした分だけ配管系に二方弁１０の絞り抵抗が生じ、ポンプ動力が増加するという問題がある。
逆に、往還差圧の設定値を必要以上に小さくしすぎると、空調機４の流量不足が発生してしまうため、ポンプ動力の削減効果をできるだけ発揮させるための往還差圧の設定値の決め方が難しいという問題がある。
【０００９】
そこで、例えば、図２０に示すように、二方弁１０の絞り抵抗を完全に排除することで、ポンプ動力を大幅に削減できる方式が提案されている（例えば、特許文献２参照）。なお、図２０において、図１９に示す熱媒体配管システムと同一記号の構成は同一機能を表す。
図２０に示す熱媒体配管システムでは、往き主管２と還り主管６との間の往き管３及び還り管５を含む分散系に、複数の空調対象領域１１をそれぞれ独立して空調するために、上流側から下流側に向かって羽根車を駆動するモータの回転数がインバータ制御可能な空調機ポンプ２０と、空調機４と、全開及び全閉が可能な二方弁２１とを順に配管２２に備えている。
【００１０】
空調機ポンプ２０と全閉全開が可能な二方弁２１とは、制御装置２３によって動きが制御されている。空調機ポンプ２０は、制御装置２３によって、空調機４が対象とする空調対象領域１１の温度センサ１２による計測値と設定値との偏差により羽根車の回転数が制御される。全閉全開が可能な二方弁２１は、制御装置２３によって、空調機ポンプ２０の立ち上げ時には閉じ、空調機ポンプ２０の回転数が所定の回転数に達した後に全開するように制御されている。なお、全閉全開が可能な二方弁２１としては、望ましくは配管２２と同径とされ、更に配管２２での流路抵抗の小さいボール弁、特に二位置制御式フルボア電動ボール弁が好適である。また、配管２２と同径とされる二位置制御式電動バタフライ弁が好適である。
【００１１】
図２０に示す熱媒体配管システムでは、二方弁２１に加えて空調機ポンプ２０を空調機４毎に設置し、空調機４の停止時には二方弁２１を全閉、空調機４の運転時に二方弁２１を全開とし、空調機ポンプ２０で流量調整を行っている。
そして、二次ポンプ９と空調機ポンプ２０とで揚程を分担し、各分散系に負荷が少しでもあれば、空調機ポンプ２０は運転する。
どの分散系の空調機ポンプ２０においても、そのサクションで大気圧より負圧にならないように、二次ポンプ９は、定格流量と定格揚程を最大値とする二次曲線上を流量計１５の測定流量に応じて動かし揚程圧力設定値を演算し、往き主管２及び還り主管６の間の差圧（往還差圧）を差圧計１４で測定しその流量での設定値になるよう圧力制御装置１６で制御している。
二方弁２１は、全開時に関係と同じ内径となって圧力損失が無く、自身の分散系の負荷がなくなった場合、閉鎖されて隣の空調機ポンプ２０の圧力による逆流を防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第３９１７８３５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１２６９９号公報
【特許文献３】特開昭６０−２２６６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図２０に示す熱媒体配管システムでは、二次ポンプ９の機器容量に対して空調機ポンプ２０の機器容量が小さいと、二次ポンプ９と空調機ポンプ２０とで揚程を分担しているので、システム全体としてポンプ効率等を考慮した消費電力が大きくなる場合がある（一般的に、ポンプ機器の効率は、ポンプケーシングや羽根車の仕事に寄与しない部分の容積比率によるポンプ効率や、発生磁界が仕事に影響せず熱に変わる部位の容積比率によるモータ効率等から、ポンプ容量が大きいほど大きい傾向にあるため。）。
この場合、システム全体の消費電力を小さくするためには、二次ポンプ９で制御する往還差圧の設定値をできる限り大きくとり、二次ポンプ９の仕事量の割合を増やせばよい。
しかし、図２０に示す熱媒体配管システムでは、空調機ポンプ２０に対する背圧が大きくなり空調機流量が制御不能になることを避けるには、空調機廻りの情報が必要となり制御が困難である。
【００１４】
なお、特許文献３には、二次ポンプを介さずに各分散系に分散ポンプを設け、制御対象領域の温度計測値を、温度指示調節計に入力し、温度指示調節計の演算結果を、他の出力制御装置に入力したり、制御信号変換器によって二種の信号に分けたりすることで、分散ポンプと開閉弁それぞれに制御信号を出力し、それに応じて分散ポンプを制御する熱源システムの開示がある。
開閉弁は、全開時に分岐管と同じ内径となりそうなボール弁やバタフライ弁で圧力損失が無く、自身の分散系の負荷がなくなった場合、閉鎖されて隣の分散ポンプ圧による逆流を防止するように構成されている。開閉弁は、特許文献３では二方弁のような流量制御するものではない。
しかし、特許文献３には、熱媒体往き主管と熱媒体還り主管との差圧を測定する技術も、それにより制御される二次ポンプも存在しないため、図２０に示す熱媒体配管システムにおける不具合を解消することはできない。
【００１５】
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、各分散系に備わる空調機ポンプの回転数と二方弁の開度とを、負荷側の制御対象領域における空気温度の計測信号を演算処理した出力信号を出力調整した二信号として各々の操作器（ポンプインバータと二方弁）へ送ることで、中央側二次ポンプの制御と空調機配管系のローカル制御とを分離する簡単な制御により、熱源からの熱媒体の省エネ搬送を実現することが可能な熱媒体配管システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１に係る発明は、羽根車を駆動するモータの回転数がインバータ制御可能な空調機ポンプと、制御対象領域へ送る空気と熱交換するための熱媒体を流すコイルを有する空調機と、開度調整可能な二方弁とを順に往き管と還り管に備え、複数の空調対象領域毎にそれぞれ独立して配置される空調機配管系と、前記空調機配管系の前記空調機ポンプの回転数及び前記二方弁の開度の制御を行う前記制御対象領域の温度制御装置と、前記各空調機配管系に温度調整した熱媒体を供給する熱源装置と、前記各空調機配管系の前記各空調機ポンプ入口側往き管と前記熱源装置の出口側とに第一往きヘッダを介して繋がる往き主管と、前記各空調機配管系の前記各二方弁出口側還り管と前記熱源装置の入口側とに還りヘッダを介して繋がる還り主管と、前記還り主管の前記熱源装置の入口側に位置し前記還りヘッダから前記第一往きヘッダまでの圧力損失分の揚程で前記熱媒体を搬送する一次ポンプと、前記各空調機配管系へ前記熱媒体を搬送する前記往き主管の前記第一往きヘッダの下流側に配置される羽根車を駆動するモータの回転数がインバータ制御可能な二次ポンプと、前記二次ポンプの吐出側の往き主管途中に繋がる第二往きヘッダと、前記第一往きヘッダと前記還りヘッダとを繋ぐヘッダ間バイパス管と、前記第二往きヘッダと前記還りヘッダとの差圧を測定する差圧計と、前記差圧計の測定値に基づいて前記二次ポンプのインバータを制御する圧力制御装置と、前記還り管の前記還りヘッダ上流側に設置される流量計とを備え、前記制御対象領域の温度制御装置は、前記複数の空調対象領域毎の制御対象領域の空気温度を測定する温度センサと、前記温度センサからの測定値と前記制御対象領域の空気温度設定値との偏差に基づいてＰＩ演算した結果の一次制御出力を出力する温度指示調節計と、前記温度指示調節計からの一次制御出力に基づいて前記空調機ポンプのインバータへの制御出力を調整して出力する第一出力調整装置と、前記温度指示調節計からの一次制御出力に基づいて前記二方弁の開度制御出力を調整して出力する第二出力調整装置とを備え、且つ前記第一出力調整装置と前記第二出力調整装置との調整割付に差異を持たせることで、前記一次制御出力の変動に際して、前記二方弁の開度調整より前記空調機ポンプのインバータの周波数調整を先に変化させるようにし、前記圧力制御装置は、前記流量計で測定した負荷流量測定値を入力され、予め与えられた負荷流量と設定差圧との関係式により差圧の設定値を演算し、前記差圧計で測定した差圧測定値と演算した前記差圧の設定値との偏差に基づいて演算した圧力制御出力により、前記二次ポンプのインバータを制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の熱媒体配管システムにおいて、前記二次ポンプは、全ての前記二方弁を全開としたまま、前記各空調機ポンプの中で最も揚程の低い空調機ポンプに対し、当該空調機ポンプのインバータを制御して揚程を０ｋＰａで且つ所定の流量流れるようにした状態にて、全空調機の定格熱負荷を合計した熱量を処理できるだけの定格流量Ｑ０を、前記最も揚程の低い空調機ポンプを備える前記空調機配管系の往き管還り管接続点までの、前記往き主管及び前記還り主管及び当該空調機配管系の圧力損失を賄える定格揚程Ｐ０で搬送できる能力を有することを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の熱媒体配管システムにおいて、前記圧力制御装置は、前記二次ポンプの定格流量Ｑ０における定格揚程Ｐ０から、定格流量Ｑ０における往還差圧Ｐ０を前記負荷流量と設定差圧との関係式の基準点とし、前記差圧の設定値を、前記流量計の計測負荷流量値の二乗に比例して変化させることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３の何れか記載の熱媒体配管システムにおいて、前記各空調機ポンプは、前記二次ポンプの揚程がゼロであっても、前記各空調機の定格流量を確保できるよう、前記第一往きヘッダから前記還りヘッダまでの圧力損失を賄うだけの定格揚程にて定格流量を流せる能力を有していることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１乃至４の何れか記載の熱媒体配管システムにおいて、前記制御対象領域の温度制御装置は、前記空調機ポンプの回転数調整による制御時には前記二方弁を全開とし、前記空調機ポンプの回転数が下限値となった場合に、前記二方弁の開度調整によって制御させるように、前記空調機ポンプの回転数調整と前記二方弁の開度調整とを行うことを特徴とする。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至５の何れか記載の熱媒体配管システムにおいて、前記二方弁は、全開時に前記還り管と同じ内径となるフルボア電動ボール弁又はバタフライ弁で前後配管に比べ圧力損失増加がほぼ無いことを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項１乃至６の何れか記載の熱媒体配管システムにおいて、前記第一出力調整装置及び前記第二出力調整装置は、レシオバイアス設定器であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、空調設備の空調用水搬送システムとして、各負荷側温度制御配管系に分散ポンプである空調機ポンプと二方弁を設け、空調機ポンプの回転数と二方弁の開度を、制御対象領域の空気温度の計測信号を演算処理した信号を二つのレシオバイアスとして各々制御することで、中央側二次ポンプの制御とローカル制御を分離する簡単な制御で省エネ搬送を実現する。
そのため、空調機の流量不足を発生させることなく、往還差圧の設定値を理想通りに下げることができると共に、二方弁の絞り抵抗が小さくなり、空調機ポンプを含めたポンプ動力を低減することができる。
【００２１】
また、往還差圧の設定値は、定格流量時の値を基準とした負荷流量の二乗に比例した曲線等、容易に決定できる。
また、二次ポンプの往還差圧の設定値は定格流量時の値を基準とした負荷流量の二乗に比例曲線で設定するが、定格流量時の値を二方弁の開度調整がない範囲で可能な限り大きくとることで、二次ポンプの仕事量の割合が大きくなり、システム全体の消費電力が小さくできる。
また、二次ポンプ廻りと各空調機廻りの制御は切り離して構成できるため、制御が容易に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱媒体配管システムを示す説明図である。
【図２】図１の制御対象領域の温度制御装置を示す説明図である。
【図３】図１の熱媒体配管システムにおける定格条件である運転状態Ａを示す説明図である。
【図４】図３に示す定格条件である運転状態Ａから空調機４１〜４４の負荷が均等に減少（負荷流量が１００Ｌ／ｍｉｎから５０Ｌ／ｍｉｎに減少）して運転状態Ｂに変化した状態を示す説明図である。
【図５】図３に示す定格条件である運転状態Ａにおける二次ポンプの運転状態を示すグラフである。
【図６】図３に示す定格条件である運転状態Ａにおける空調機４１〜４４の空調機ポンプのインバータと二方弁との運転状態を示すグラフである。
【図７】図３に示す定格条件である運転状態Ａにおける空調機４１〜４４の空調機ポンプの運転状態を示すグラフである。
【図８】図３に示す定格条件である運転状態Ａから図４に示す運転状態Ｂへの途中過程における空調機４１〜４４の空調機ポンプのインバータと二方弁との運転状態を示すグラフである。
【図９】図３に示す定格条件である運転状態Ａから図４に示す運転状態Ｂへの途中過程における二次ポンプの運転状態を示すグラフである。
【図１０】図３に示す定格条件である運転状態Ａから図４に示す運転状態Ｂへの途中過程における空調機４１〜４４の空調機ポンプのインバータと二方弁との運転状態を示すグラフである。
【図１１】図３に示す定格条件である運転状態Ａから図４に示す運転状態Ｂへの途中過程における空調機４１〜４４の空調機ポンプの運転状態を示すグラフである。
【図１２】図３に示す定格条件である運転状態Ａから空調機４１の負荷が均等に減少（負荷流量が１００Ｌ／ｍｉｎから２０Ｌ／ｍｉｎに減少）して運転状態Ｃに変化した状態を示す説明図である。
【図１３】図３に示す定格条件である運転状態Ａから図１２に示す運転状態Ｃへの途中過程における空調機４１の空調機ポンプのインバータと二方弁との運転状態を示すグラフである。
【図１４】図３に示す定格条件である運転状態Ａから図１２に示す運転状態Ｃへの途中過程における二次ポンプの運転状態を示すグラフである。
【図１５】図３に示す定格条件である運転状態Ａから図１２に示す運転状態Ｃへの途中過程における空調機４１の空調機ポンプのインバータと二方弁との運転状態を示すグラフである。
【図１６】図３に示す定格条件である運転状態Ａから図１２に示す運転状態Ｃへの途中過程における空調機４１の空調機ポンプの運転状態を示すグラフである。
【図１７】図３に示す定格条件である運転状態Ａから図１２に示す運転状態Ｃへの途中過程における空調機４２〜４４の空調機ポンプのインバータと二方弁との運転状態を示すグラフである。
【図１８】図３に示す定格条件である運転状態Ａから図１２に示す運転状態Ｃへの途中過程における空調機４２〜４４の空調機ポンプの運転状態を示すグラフである。
【図１９】従来の熱媒体配管システムを示す説明図である。
【図２０】従来の別の熱媒体配管システムを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１〜図１８は、本発明の一実施形態に係る熱媒体配管システムを示す説明図である。なお、図１９、図２０と同一記号の構成は同一機能を表す。
本実施形態に係る熱媒体配管システムは、図２０に示す熱媒体配管システムと同様に、熱源機１側の冷温水を循環させる一次ポンプ８と空調機４側への冷温水を循環させるインバータ等による回転数制御可能な二次ポンプ９とで構成されるツーポンプシステムであり、複数の空調対象領域１１をそれぞれ独立して空調するための空調機配管系である温度制御配管系Ｘと、熱媒体主搬送ループＹとを備えている。
【００２４】
空調機配管系である温度制御配管系Ｘは、上流側から下流側に向かって往き管３にインバータ等による回転数制御可能な分散ポンプである空調機ポンプ２０と、空調機（送風機、エリミネータ、加湿器、加熱コイル、冷却コイル、フィルタ及びドレーンパン等を含んだエアハンドリングユニット又はファンコイルユニット）４と、還り管５に開度調整可能な二方弁１０とを順に、空調機４を境とした往き管還り管である配管２２に備え、熱媒体主搬送ループＹの往き主管２と還り主管６との間にそれぞれ接続することによって構成されている。
各温度制御配管系Ｘによって空調される空調対象領域１１には、空調機ポンプ２０のインバータ２０ａの回転数及び二方弁１０の開度の制御を行う制御対象領域の温度制御装置Ｚを備えている。
【００２５】
制御対象領域の温度制御装置Ｚは、図１、図２に示すように、複数の空調対象領域１１毎の制御対象領域の空気温度を測定する温度センサ１２と、温度センサ１２からの測定値と制御対象領域の空気温度設定値との偏差に基づいてＰＩ又はＰＩＤ演算した結果の一次制御出力を出力する温度指示調節計である温度制御装置３０と、温度制御装置３０からの一次制御出力に基づいて空調機ポンプ２０のインバータ２０ａへの制御出力を調整する第一出力調整装置３１と、温度制御装置３０からの一次制御出力に基づいて二方弁１０の開度制御出力を調整する第二出力調整装置３２とを備え、且つ一次制御出力を入力された第一出力調整装置３１と第二出力調整装置３２とで、一次制御出力を別な割付で調整して出力するのに、それぞれ割付に差異を持たせることで、一次制御出力の変動に際して、二方弁１０の開度調整より空調機ポンプ２０のインバータ２０ａの周波数調整を先に変化させるようにしている。
【００２６】
熱媒体主搬送ループＹは、各温度制御配管系Ｘに温度調整した熱媒体を供給する熱源機１と、各温度制御配管系Ｘの各空調機ポンプ２０入口側往き管３と熱源機１の出口側とに第一往きヘッダ１７を介して繋がる往き主管２と、各温度制御配管系Ｘの各二方弁１０の出口側還り管５と熱源機１の入口側とに還りヘッダ１８を介して繋がる還り主管６と、還り主管６の熱源機１の入口側に位置し還りヘッダ１８から第一往きヘッダ１７までの圧力損失分の揚程で熱媒体を搬送する一次ポンプ８と、温度制御配管系Ｘへ熱媒体を搬送する往き主管２の第一往きヘッダ１７の下流側に配置される羽根車を駆動するモータの回転数がインバータ制御可能な二次ポンプ９と、二次ポンプ９の往き側に往き主管２の途中に繋がる第二往きヘッダ１９と、第一往きヘッダ１７と還りヘッダ１８とを繋ぐヘッダ間バイパス管７と、還り主管６の還りヘッダ１８の上流側に設けた流量計１５と、第二往きヘッダ１９と還りヘッダ１８との差圧を計測する差圧計１４と、差圧計１４と流量計１５との計測値を取り込んで二次ポンプ９のインバータ９ａを制御する圧力制御装置１６とを備えている。
【００２７】
なお、熱源機１としては、冷凍機と冷却塔等から構成される冷熱源装置や、蒸気ボイラと蒸気・水熱交換器、冷温水発生機等から構成される温熱源装置が用いられる。
還り主管６には、バイパス管７の還り主管６との接続位置に設けた還りヘッダ１８よりも熱源機１側において一次ポンプである熱源ポンプ８が接続されると共に、第一往きヘッダ１７より熱媒体流れ方向側の往き主管２には羽根車を駆動するモータの回転数がインバータ制御可能な二次ポンプ９が接続され、二次ポンプ９の吐出側に第２往きヘッダ１９が設けられている。
圧力制御装置１６では、流量計１５で測定した負荷流量測定値を入力され、予め与えられた負荷流量と設定差圧との関係式により差圧の設定値を演算し、差圧計１４で測定した差圧測定値と演算した前記差圧の設定値との偏差に基づいて、例えば、ＰＩやＰＩＤ演算した圧力制御出力により、二次ポンプ９のインバータ９ａを制御する。
【００２８】
本実施形態において、還りヘッダ１８から熱源機１を経由して第一往きヘッダ１７まで（熱源側、一次側ともいう）の配管抵抗は一次ポンプ８の揚程にほぼ等しく、第一往きヘッダ１７からそれぞれの空調機４を経由して還りヘッダ１８まで（二次側）の配管抵抗は二次ポンプ９の揚程にそれぞれの空調機４に対応した空調機ポンプ２０の揚程を足したものにほぼ等しい。つまり、二次側へ冷温水を循環するための仕事量は、二次ポンプ９と複数の空調機ポンプ２０によって分担される。このとき、空調機ポンプ２０に対して機器単体として運転効率が高い二次ポンプ９の仕事量（楊程〉の割合をできる限り大きくとるようにする。
二次ポンプ９は、コイルや弁を含む配管抵抗が流量のほぼ二乗に比例する特性を考慮し、差圧計１４で測定した往還差圧（≒二次ポンプ９の揚程）が、全ての空調機４の流量の合計である負荷流量の二乗に比例した値になるよう、圧力制御装置１６に予め与えられている負荷流量と設定差圧との関係式によって設定されて制御される。
【００２９】
各空調機４の熱負荷に応じた流量調整は、それぞれに該当する空調機ポンプ２０と二方弁１０とによって行うが、基本的（各空調機４の負荷傾向が等しい場合）には二方弁１０を全開に保ちつつ、熱負荷に応じて空調機ポンプ２０のインバータ２０ａの回転数調整を行う。
各空調機４の負荷傾向にバラツキが見られた場合には、全体負荷の平均より負荷の高い系統は、二次ポンプ９による仕事量が相対的に小さくなるため（二次ポンプ９による押込み圧が小さくなるため）、熱負荷に対応した流量を確保するために空調機ポンプ２０のインバータ２０ａの回転数が上昇していく。反対に、全体負荷の平均より負荷の低い系統は、二次ポンプ９による仕事量が相対的に大きくなるため（二次ポンプ９による押込み圧が大きくなるため）、空調機ポンプ２０のインバータ２０ａの回転数が下降し、さらに下限回転数（下限周波数）に達すると、二方弁１０の開度を絞り、熱負荷に応じた流量に調整する。
【００３０】
二次ポンプ９の能力は、全ての二方弁１０を全開としたまま、各空調機ポンプ２０の中で最も揚程の低い空調機ポンプ２０に対し、当該空調機ポンプ２０のインバータ２０ａを制御して揚程を０ｋＰａで、且つその空調機ポンプ２０の定格流量が流れるようにした状態にて、全空調機４の定格熱負荷を合計した熱量を処理できるだけの定格流量Ｑ０を、最も揚程の低い空調機ポンプ２０を備える温度制御配管系Ｘの往き管還り管接続点までの、往き主管２及び還り主管６及び当該温度制御配管２２の圧力損失を賄える定格揚程Ｐ０で搬送できる能力を有している。二次ポンプ９の揚程がＰ０より大きければ、空調機ポンプ２０に対する二次ポンプ９からの背圧が大きくなるため、空調機ポンプ２０による制御が不能となり過流量となる。このとき、流量を絞るために二方弁１０の絞り抵抗が発生し、ポンプの所要動力が増加し、消費電力が大きくなる。一方、二次ポンプ９の揚程がＰ0より小さければ、空調機ポンプ２０の仕事量が大きくなり、機器効率を考慮したシステム全体としての消費電力が大きくなる。
【００３１】
二次ポンプ９は往還差圧が設定値になるようにインバータ制御を行う。圧力制御装置１６は、二次ポンプ９の定格流量Ｑ０における定格揚程Ｐ０であることから、定格流量Ｑ０における往還差圧Ｐ０を負荷流量と設定差圧との関係式の基準点とし、差圧の設定値を、流量計１５によって計測した計測負荷流量値の二乗に比例して変化させる。
それぞれの空調機ポンプ２０の能力は、二次ポンプ９の揚程がゼロであっても、それぞれの各空調機４の定格流量を確保できるよう、第一往きヘッダ１７から還りヘッダ１８までの圧力損失を賄うだけの定格揚程にて定格流量を流せる能力を有している。二次ポンプ９は全体負荷の平均とみることができる負荷流量によって往還差圧を決定しているため、各空調機４で熱負荷がばらついた場合、特に極端に熱負荷が小さい系統が多数あり、定格の熱負荷がある系統が少数ある場合、定格の熱負荷がある系統にとって二次ポンプ９の仕事量は極端に小さくなり、その分空調機ポンプ２０の仕事量を増やさなければならない。
【００３２】
次に、本実施形態における空調機ポンプ２０と二方弁１０との制御方法を説明する。
空調機ポンプ２０と二方弁１０とによって、一般的なシステムと同じように、制御対象領域の空気温度を一定にするように冷温水量を調整して熱負荷を処理する。制御対象領域の空気温度は、空調機４が変風量の場合は給気温度、空調機４が定風量の場合は代表室の室内空気温度となる場合が多い。
制御対象領域の空気温度の制御は、空調機ポンプ２０のインバータ２０ａの回転数調整と二方弁１０の開度調整とによって行うが、二方弁１０の開度調整より空調機ポンプ２０のインバータ２０ａの回転数調整を優先させる。つまり、空調機ポンプ２０のインバータ２０ａの回転数調整による制御時には二方弁１０が全開となり、空調機ポンプ２０インバータ２０ａの回転数の下限値となった場合に、二方弁１０の開度調整によって制御させるようにする。
【００３３】
図２に基づいて具体的な制御方法の一例を説明する。図２では冷房の制御動作を示す。
制御量である制御対象領域の空気温度Ｔを温度制御装置３０に入力し、制御対象領域の空気温度Ｔとその設定値Ｔｓｐとの偏差に基づいてＰＩ又はＰＩＤ演算し、制御出力Ｘ（０〜１００％）を決定する。この温度制御装置３０からの制御出力Ｘ（０〜１００％）を、空調機ポンプ２０のインバータ２０ａと二方弁１０とにそれぞれに設けたレシオバイアス設定器等の第一出力調整装置３１、第二出力調整装置３２に入力し、ある基準値（例えば、５０％）〜１００％の制御出力Ｘの値を、空調機ポンプ２０のインバータ２０ａへの制御出力ＸＩＮＶとしての０〜１００％に割付て出力し、０％〜ある基準値（例えば、５０％）の制御出力Ｘの値を、二方弁１０への制御出力Ｘｖａｌｖｅとしての０〜１００％に割付て出力する。
【００３４】
このようにすることで、例えば、冷房時に熱負荷が増加した場合は、熱負荷に対して必要な冷水量が小さくなるため、制御対象領域の空気温度が上昇する。このとき、温度制御装置３０のＰＩＤ演算によって制御出力Ｘが上昇するため、空調機ポンプ２０のインバータ２０ａの周波数が下限の場合には二方弁１０の開度が大きくなる、又は二方弁１０全開時には空調機ポンプ２０のインバータ２０ａの周波数が大きくなることで、冷水量が増加するので熱負荷を処理することができる。
【００３５】
なお、温度制御装置３０における比例帯は、実際のシステムの応答性に合わせて現地で調整するパラメータである。また、基準値の例として挙げた５０％という値は、この値を境に温度制御装置３０における比例帯をインバータ２０ａと二方弁１０とに分割している意味をもっており（例えば、この５０％という値を大きくすると、制御出力Ｘの変化に対してインバータ２０ａ用制御出力ＸINVの応答は速くなり、二方弁１０用制御出力Ｘvalvsの応答は遅くなる）、やはり実際のシステムの応答性に合わせて現地で調整するパラメータである。
また、温度制御装置３０と第一出力制御装置３１、第二出力装置３２における比例帯は、実際のシステムの応答性に合わせて現地で調整するパラメータである。
【００３６】
次に、本実施形態に係る熱媒体配管システムの作用を説明する。
図３に示す定格条件である運転状態Ａから、空調機４１〜４４の負荷が均等に減少（負荷流量が１００Ｌ／ｍｉｎから５０Ｌ／ｍｉｎに減少）して図４に示す運転状態Ｂに変化するときの、各制御機器の制御動作について説明する。
各制御機器は、それぞれ個別の制御対象を制御しているが（空調機ポンプ２０と二方弁１０とはそれぞれ制御対象領域の空気温度Ｔを、二次ポンプ９は往還差圧を）、以下のような動作によって、最終的には運転状態Ｂでバランスする。
【００３７】
図３に示す定格条件である運転状態Ａは、基準圧力（膨張タンク接続位置）が１００ｋＰａとする。また、二次ポンプ９の運転状態は、図５に示すように、圧力制御装置１６に予め与えられている抵抗曲線＝設定圧力（Ｐｓｐ＝ａＱ２）（但し、ａは係数、Ｑは流量）と、定格時のポンプ特性曲線（二次ポンプ９のインバータ９ａ設定周波数５０Ｈｚ）との交点である、流量４００Ｌ／ｍｉｎ、揚程２００ｋＰａを、二次ポンプ９の羽根車を駆動するモータをインバータ周波数５０Ｈｚの供給電力で回転させて確保する。
ここで、二次ポンプ９のインバータ９ａの制御は、圧力制御装置１６によって下記のように制御される。先ず、流量計１５で測定した負荷流量Ｑを入力し、予め設定している演算式（Ｐsp＝ａＱ2）によって、差圧（往還差圧）の設定値Ｐspを演算する。ここで、ａは定格時の流量と揚程とから予め設定しておく値であり、この例の場合は、ａ＝（２００／４００2）である。次に、差圧計１４で測定したヘッダ１８，１９間の差圧（往還差圧）を入力し、ヘッダ１８，１９間の差圧（往還差圧）が演算式（Ｐsp＝ａＱ2）で演算された設定値ＰspになるようにＰＩＤ演算された値に基づいて行われる。
【００３８】
図３に示すように、共通部分の往き主管２の配管抵抗は５０ｋＰａであるから、空調機４１〜４４に連なる配管系２２の往き管３と往き主管２との接合部には、それぞれ２５０ｋＰａの圧力が掛かる。
定格条件である運転状態Ａでは、システム全体の搬送消費電力を小さくするため、当然二次ポンプ９の圧力つまり揚程が大きく設定され、容量の小さい空調機ポンプ２０の揚程は極限に小さい０とされるべきである。よって、空調機４１〜４４にそれぞれ連なる空調機ポンプ２０の揚程は０ｋＰａ、空調機４１〜４４のコイル抵抗は何れも８０ｋＰａ、二方弁の全開時抵抗は２０ｋＰａである。そのため、空調機４１〜４４の入口側の圧力は２５０ｋＰａ、流量は１００Ｌ／ｍｉｎとなり、空調機４１〜４４の出口側の圧力は１７０ｋＰａとなり、還り主管６との接合部の圧力は１５０ｋＰａとなる。
【００３９】
空調機ポンプ２０のインバータ２０ａと二方弁１０の運転状態（空調機４１〜４４とも共通）は、図６に示すように、温度制御装置３０において、制御対象領域の空気温度の設定値ＳＰ＝測定値ＰＶで、制御出力７０％とする。
これに基づいて、空調機ポンプ２０のインバータ２０ａは、第一出力調整装置３１で求められたインバータ制御出力４６％（インバータ制御出力の０〜１００％をインバータ２０ａの周波数の０〜５０Ｈｚに割り当てる場合は２３Ｈｚ、以下同様の考え方とする。）によって羽根車の回転周波数が制御される。図７は、空調機ポンプ２０の運転状態を示す。揚程は０ｋＰａであるが、当然搬送すべき流量１００Ｌ／ｍｉｎ搬送している。
また、二方弁１０は、図６にあるように、第二出力調整装置３２で割付直された二方弁制御出力１００％を出力し、二方弁１０の開度が全開に制御される。
還り主管６の配管抵抗は５０ｋＰａであるから、還りヘッダ１８における圧力は１００ｋＰａとなり、基準圧力（膨張タンク接続位置）に一致する。
【００４０】
次に、運転状態Ａから運転状態Ｂへの途中過程を説明する。
図８に示すように、空調機４１〜４４の負荷が減少すると制御対象領域の空気温度の測定値ＰＶが矢印方向に低下し、制御出力が７０％から４０％になる。このとき、それぞれの温度制御配管系への制御出力も同様に減少し、第一出力調整装置３１を介して割付直された出力は０％、つまり空調機ポンプ２０のインバータ２０ａの周波数が最低周波数（例えば、５Ｈｚ）まで減少することとなり、第二出力調整装置３２を介して割付直された出力は、二方弁の開度調整信号として８０％を出力する。
次に、全体の負荷流量が４００Ｌ／ｍｉｎから２００Ｌ／ｍｉｎへ２分の１に低下するため、図９に示すように、二次ポンプ９は負荷流量の二乗に比例した圧力、つまり２００ｋＰａの４分の１である５０ｋＰａになるように、圧力制御装置１６に予め与えられている抵抗曲線＝設定圧力（Ｐｓｐ＝ａＱ２）（但し、ａは係数、Ｑは流量）上を変化させ、結果、インバータ９ａの周波数を５０Ｈｚから２５Ｈｚに減少させる。
【００４１】
次に、二次ポンプ９の揚程が減少するため、各空調機系統における押し込み圧力が低下し、全体的に流量が減少する。この結果、各空調機４１〜４４で、負荷を処理するために必要な流量が流れなくなり、図１０に示すように、制御対象領域の空気温度の測定値ＰＶが上昇するため、制御出力が増加し、空調機ポンプ２０のインバータ２０ａの周波数が１１．５Ｈｚ、二方弁１０の開閉制御信号が１００％となり全開となる。図１１は各空調機ポンプ２０の運転状態を示しており、インバータ２０ａの周波数が２３Ｈｚから１１．５Ｈｚに減少することで、流量が１００Ｌ／ｍｉｎから５０Ｌ／ｍｉｎに減少している。
以上の過程を経て、図４に示す運転状態Ｂ（空調機４１〜４４の負荷流量が均等に５０Ｌ／ｍｉｎに減少した状態）になる。
なお、以上の制御動作については、制御機器の動作を分かりやすく説明するために制御量を急激に変化させているが、実際の変化は緩やかであるため、このように急激に制御量が変化することはない。また、運転状態Ｂにおける設置値ＳＰと測定値ＰＶとの差（オフセット）は、積分動作によって取り除かれる。
【００４２】
次に、図３に示す定格条件である運転状態Ａから、空調機４１の負荷として、例えば、４台の内１台のみ減少（負荷流量が１００Ｌ／ｍｉｎから２０Ｌ／ｍｉｎに減少）して、図１２に示す負荷が偏在する運転状態Ｃに変化したときの、各制御機器の制御動作について説明する。
各制御機器はそれぞれ個別の制御対象を制御しているが（空調機ポンプ２０と二方弁１０とはそれぞれの制御対象領域の空気温度Ｔを、二次ポンプ９は往還差圧を）、以下のような動作によって、最終的には運転状態Ｃでバランスする。
【００４３】
二次ポンプ９の運転状態、空調機ポンプ２０のインバータ２０ａと二方弁１０の運転状態、空調機ポンプ２０の運転状態は、それぞれ図５〜図７に示すとおりである。
次に、図３に示す運転状態Ａから図１２に示す運転状態Ｃへの途中過程を説明する。
先ず、空調機４１の負荷が減少すると制御対象領域の空気温度の測定値ＰＶが低下する。このとき、空調機４１系統の温度指示調節計（ＴＩＣ）３０からの制御出力が減少し、図１３に示すように、空調機４１の負荷が減少すると制御対象領域の空気温度の測定値ＰＶが矢印方向に低下し、制御出力が７０％から１５％になる。このとき、空調機４１系への制御出力も同様に減少し、第一出力調整装置３１を介して割付直された出力は０％、つまり空調機ポンプ２０のインバータ２０ａの周波数が最低周波数（例えば、５Ｈｚ）まで減少することとなり、第二出力調整装置３２を介して割付直された出力は、二方弁１０の開度調整信号として３０％に減少する。
【００４４】
次に、全体の負荷流量が４００Ｌ／ｍｉｎから３２０Ｌ／ｍｉｎへ０．８の割合に低下するため、図１４に示すように、二次ポンプ９は負荷流量の二乗に比例した圧力、つまり２００ｋＰａの０．６４の割合である１２８ｋＰａになるように、圧力制御装置１６に予め与えられている抵抗曲線＝設定圧力（Ｐｓｐ＝ａＱ２）（但し、ａは係数、Ｑは流量）上を変化させ、結果、インバータ９ａの周波数を５０Ｈｚから４０Ｈｚに減少させる。
次に、二次ポンプ９の揚程が２００ｋＰａから１２８ｋＰａに減少するため、各空調機系統における押し込み圧力が低下し、全体的に流量が減少する。この結果、図１５に示すように、空調機４１で、負荷を処理するために必要な流量が流れなくなり、制御対象領域の空気温度の測定値ＰＶが上昇するため、制御出力が１５％から３０％に増加し、空調機ポンプ２０のインバータ２０ａの周波数が５Ｈｚのまま、二方弁１０の開度信号は３０％から６０％に増加する。図１６は、空調機４１の系統の空調機ポンプ２０の運転状態を示しており、インバータ２０ａの周波数が運転状態Ａの２３Ｈｚから運転状態Ｃの５Ｈｚに減少したことで、流量１００Ｌ／ｍｉｎから２０Ｌ／ｍｉｎに減少している。
【００４５】
また、図１７に示すように、空調機４２〜４４で、負荷を処理するために必要な流量が流れなくなり、制御対象領域の空気温度の測定値ＰＶが上昇するため、制御出力が７０％から８０％に増加し、空調機ポンプ２０のインバータ２０ａの周波数が２３Ｈｚから３２Ｈｚに増加し、二方弁１０の開度信号は１００％のままとなる。図１８は、空調機４２〜４４の系統の空調機ポンプ２０の運転状態を示しており、インバータ２０ａの周波数が運転状態Ａの２３Ｈｚから運転状態Ｃの３２Ｈｚに増加したことで、流量１００Ｌ／ｍｉｎのまま揚程が増加している。
以上の過程を経て、図１２に示す運転状態Ｃ（空調機４１の負荷流量が２０Ｌ／ｍｉｎに減少した状態）になる。
【００４６】
次に、本実施形態に係る熱媒体配管システム及び図１９、図２０に示す従来の熱媒体配管システムにおける動力の試算例を示す。
試算条件
例えば、各空調機４１〜４４の流量が以下の条件になった場合、
空調機４１：１００Ｌ／ｍｉｎ
空調機４２：８０Ｌ／ｍｉｎ
空調機４３：６０Ｌ／ｍｉｎ
空調機４４：４０Ｌ／ｍｉｎ
（このとき共通往還配管の流量：２８０Ｌ／ｍｉｎ）
配管抵抗は流量の二乗に比例するので、それぞれの配管抵抗は以下となる。なお、図１９、図２０に示す従来の熱媒体配管システムにおける空調機４を、図３、図４、図１２と同様に空調機４１〜４４として説明する。
【００４７】
空調機４１循環配管：１００ｋＰａ[＝１００×（１００／１００）2ｋＰａ]
空調機４２循環配管：６４ｋＰａ[＝１００×（８０／１００）2ｋＰａ]
空調機４３循環配管：３６ｋＰａ[＝１００×（６０／１００）2ｋＰａ]
空調機４４循環配管：１６ｋＰａ[＝１００×（４０／１００）2ｋＰａ]
共通往還配管：４９ｋＰａ[＝１００×（２８０／４００）2ｋＰａ]
以上の条件で、各システムの動力を試算すると、表１、表２、表３のようになる。
【００４８】
表１〜表３において、ポンプ水動力（Ｐｗ［ｋＷ］とする）はポンプから実際に流体に与えられる動力である。
Ｐｗ＝ρｇＱＨ／１０００＝ρｇ（Ｑ′／６００００）（Ｈ′／９．８）／１０００
＝Ｑ′Ｈ′／６００００
ρ：密度［ｋｇ／ｍ3］
ｇ：重力加速度［ｍ／ｓ2］
Ｑ：ポンプ流量［ｍ3／ｓ］
Ｈ：ポンプ揚程［ｍ］
Ｑ′：ポンプ流量［Ｌ／ｍｉｎ］
Ｈ′：ポンプ揚程［ｋＰａ］
また、ポンプ軸動力（Ｐ［ｋＷ］とする）はポンプを動かすのに必要な動力である。
Ｐ＝Ｐｗ／η
η：ポンプ効率
【００４９】
【表１】
0005869394.tif 000002
【００５０】
表１は、図１９のシステムに対応する。往還差圧（≒二次ポンプ９の揚程）は、余裕分を０ｋＰａとし、最も配管抵抗の大きい空調機４１循環配管の１００ｋＰａに、共通往還配管の２５ｋＰａを加えた値としている。これは差圧（往還差圧）の設定値を理想的に設定できた場合であるが、実際の往還差圧は余裕を見込んだ値で設定されるため、ポンプ軸動力は１．１５８ｋＷより大きくなる。
【００５１】
【表２】
0005869394.tif 000003
【００５２】
表２は、図２０のシステムに対応する。往還差圧（≒二次ポンプ９の揚程）は、定格時の共通循環配管の抵抗１００ｋＰａを基準として負荷流量の二乗に比例した２５ｋＰａとし、それ以降は各空調機ポンプ２０で昇圧している。ポンプ水動力は０．５２８ｋＷで、ポンプ効率を上表のように仮定すると、ポンプ軸動力は１．１２９ｋＷとなる。
図１９のシステムに比べて約３％削減した。
【００５３】
【表３】
0005869394.tif 000004
【００５４】
表３は、図１のシステムに対応する。往還差圧（≒二次ポンプの揚程）は、定格時の最大抵抗２００ｋＰａを基準として負荷流量の二乗に比例した５０ｋＰａとし、それ以降は各空調機ポンプ２０で昇圧又は二方弁１０の開度調整を行っている。ポンプ水動力は０．５６２ｋＷで、ポンプ効率を上表のように仮定すると、ポンプ軸動力は１．０４４ｋＷとなる。ただし、空調機ポンプ２０の揚程が０ｋＰａになる場合は、最低周波数になっているものとし、ポンプ軸動力に一定値０．０１０ｋＷ（実験によって得られた実測値）を与えた。
図１９のシステムに比べて約１０％削減した。
【符号の説明】
【００５５】
１  熱源機
２  往き主管
４  空調機
６  還り主管
７  バイパス管
８  一次ポンプ
９  二次ポンプ
９ａ  インバータ
１０  二方弁
１１  空調対象領域
１２  温度センサ
１４  差圧計
１５  流量計
１６  圧力制御装置
１７  往きヘッダ
１８  還りヘッダ
２０  空調機ポンプ
２０ａ  インバータ
２２  配管
３０  温度制御装置
３１  第一出力調整装置
３２  第二出力調整装置
Ｘ  空調機配管系
Ｙ  熱媒体主搬送ループ
Ｚ  制御対象領域の温度制御装置
【図１】
0005869394.tif 000005
【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】
0005869394.tif 000012
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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