(57)【要約】【課題】夏期の冷房時における冷房負荷のピーク値を低減すると共に、冬期の暖房時における暖房負荷のピーク値を低減する。【解決手段】冷熱媒体１と水Ｗとを蓄冷熱交換器１４により熱交換して冷熱を蓄冷槽１３に蓄熱する冷熱貯蔵装置１５と、蓄冷槽１３の水Ｗと冷熱取入媒体５とを熱交換して蓄冷槽１３の冷熱により冷熱取入媒体５を冷却する冷熱取出装置２０と、温熱取入媒体１０と蓄冷槽１３の水Ｗを取り入れて温熱取入媒体１０の加熱と蓄冷槽１３の水Ｗの冷却とを同時に行う熱回収冷凍機２８とを備える。【選択図】図１
2008256272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源からの冷熱媒体と温熱媒体を地域の各需要家に導き、各需要家に備えた冷熱主熱交換器を介して冷熱媒体の冷熱により冷熱取入媒体を冷却して冷房負荷に供給し、各需要家に備えた温熱主熱交換器を介して温熱媒体の温熱により温熱取入媒体を加熱して暖房負荷に供給し、熱需要家側には１年を通じて冷熱取入媒体を冷却して供給すべき冷房負荷が存在している地域冷暖房システムの熱需要家装置であって、
前記冷熱媒体と蓄冷槽から汲み上げた水とを蓄冷熱交換器を介して熱交換して冷熱を蓄冷槽に蓄熱する冷熱貯蔵装置と、
蓄冷槽から汲み上げた水と冷熱取入媒体とを取出熱交換器を介して熱交換して蓄冷槽の水の冷熱により冷熱取入媒体を冷却する冷熱取出装置と、
温熱取入媒体と蓄冷槽の水を取り入れて温熱取入媒体の加熱と蓄冷槽の水の冷却とを同時に行う熱回収冷凍機と
を備えたことを特徴とする地域冷暖房システムの熱需要家装置。
【請求項２】
請求項１に記載の地域冷暖房システムの熱需要家装置において、
夏期の夜間は冷熱貯蔵装置を運転して蓄冷槽に冷熱を蓄熱しておき、
夏期の昼間は冷熱媒体の冷熱により冷熱主熱交換器を介して冷熱取入媒体を冷却することに加えて冷熱取出装置を運転して蓄冷槽の冷熱により冷熱取入媒体を冷却することにより、冷熱主熱交換器を介して冷熱取入媒体の冷却に費やされる冷熱媒体の冷熱のピーク値を低減することを特徴とする地域冷暖房システムの熱需要家装置の運転方法。
【請求項３】
請求項１に記載の地域冷暖房システムの熱需要家装置において、
冬期の朝立ち上げ時は、温熱媒体の温熱により温熱主熱交換器を介して温熱取入媒体を加熱することに加えて、前日に冷熱取入媒体の冷房負荷からの還り側の温熱を蓄冷熱交換器を介して蓄冷槽に蓄えた還水を蒸発器側熱源として熱回収冷凍機を運転し、熱回収冷凍機の凝縮器側で生成する温熱により温熱取入媒体を加熱し、
冬期の昼間は、蓄冷槽に温熱を蓄えた還水を蒸発器側熱源として熱回収冷凍機を運転して熱回収冷凍機の凝縮器側で生成する温熱により温熱取入媒体を加熱しながら、冷熱媒体の冷熱により冷熱主熱交換器を介して冷熱取入媒体を冷却することに加えて冷熱取出装置を運転して蓄冷槽の水の冷熱により冷熱取入媒体を冷却して蓄冷槽に還水の温熱を蓄え、
冬期の夜間は、蓄冷槽から汲み上げた水と冷熱取入媒体とを冷熱取出装置の取出熱交換器を介して熱交換して冷熱取入媒体を冷却し、同時に冷熱取出装置により蓄冷槽に還水の温熱を蓄えるよう運転することにより、温熱主熱交換器を介して温熱取入媒体の加熱に費やされる温熱媒体の温熱のピーク値を低減することを特徴とする地域冷暖房システムの熱需要家装置の運転方法。
【請求項４】
請求項１に記載の地域冷暖房システムの熱需要家装置において、
中間期の暖房負荷があり、かつ冷房負荷より暖房負荷が小さい場合に、
蓄冷槽に温熱を蓄えた還水を蒸発器側熱源として熱回収冷凍機を運転し、熱回収冷凍機の凝縮器側で生成する温熱により温熱取入媒体を加熱しながら、冷熱媒体の冷熱により冷熱主熱交換器を介して冷熱取入媒体を冷却することに加えて冷熱取出装置を運転して蓄冷槽の水の冷熱により冷熱取入媒体を冷却して蓄冷槽に温熱を蓄えて、蓄冷槽の熱の授受収支を１日単位で合わせる運転を行うことにより、温熱主熱交換器を介して温熱取入媒体の加熱に費やされる温熱媒体の温熱のピーク値を低減することを特徴とする地域冷暖房システムの熱需要家装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地域冷暖房システム（DHC：District Heat and Cooling system)によって熱源から供給される温水、蒸気、冷水等の熱媒体を冷暖房及び給湯等に利用するための地域冷暖房システムの熱需要家装置及びその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地域冷暖房システム（DHC）においては、地域ごとに備えた冷暖房プラント（熱源）により冷水、低温水、中温水、高温水、蒸気等の冷熱媒体と温熱媒体が製造され、地域配管を通じて、限定地域内の熱需要家に冷熱媒体及び温熱媒体を循環供給することで熱を供給する。循環供給される熱媒体は、一種のみの場合と、多種併用の場合とがあるが、一般には冷房用の冷熱媒体と暖房用の温熱媒体とが用いられる。熱源から供給された熱媒体は一般に各熱需要家に備えられた主熱交換器により熱交換されて、冷房、暖房、給湯等に用いられる。
【０００３】
地域冷暖房システム事業者に対して熱需要家から支払われる使用料金は、各熱媒について、契約熱量に基づく基本料金と熱量の使用量に対応して変動する従量料金との合計額となっている。ここで、基本料金は、熱需要家が使用する冷房負荷及び暖房負荷のピーク値に基づいて定められており、基本料金は動力を除いた年間の空調エネルギコストのかなりの割合を占めている。
【０００４】
上記従来の地域冷暖房システムにおいて、利用者である熱需要家側の立場から考えると、各需要家の冷房負荷や暖房負荷のピーク値は季節や時間帯によって著しい差があり、冷熱媒体から供給を受けたい冷熱量や温熱媒体から供給を受けたい温熱量がそれぞれの負荷のピーク値まで達するのは年間を通して数時間、或いは数十時間程度であり、大半の供給を受けたい冷熱量や温熱量は、設定された負荷のピーク値に相当する能力量の３割程度以下である。
【０００５】
従って、各熱需要家は上記したように短期間での負荷のピーク値に基づいて設定された高い基本料金を年間を通して支払うことになり、このために、地域冷暖房システムが排熱利用による経済性、環境、安全性等の面で優れていることが認められながらも普及され難い要因となっていた。
【０００６】
従って、各熱需要家が冷熱媒体から供給を受けたい冷熱量や温熱媒体から供給を受けたい温熱量の最大値を低減して基本料金を低減することにより地域冷暖房システムを利用し易いものにすることが望まれている。
【０００７】
この問題を解決するために、地域熱源システムにおける熱需要家に、熱源からの冷熱を蓄熱する蓄冷槽と、蓄冷槽と並列して設けられた補助蓄冷槽の水を冷却するようにした冷水発生用補助冷凍機とを備え、熱負荷側を循環する冷熱媒に直列に冷熱を与えるように構成されたものが知られている（例えば特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平０５―２６４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に示す地域熱源システムでは、熱需要家に、熱源からの冷熱を蓄熱する蓄冷槽と、蓄冷槽と並列して設けられた補助蓄冷槽の水を冷却するようにした冷水発生用補助冷凍機とを備え、熱負荷側を循環する冷熱媒に直列に冷熱を与えるように構成しているため、夏期の夜間に冷熱を蓄熱しておき、夏期の昼間の冷房負荷のピーク時に蓄冷槽、補助蓄冷槽に蓄熱した冷熱を利用することによって、夏期の冷房負荷のピーク値を低く設定することができる。
【０００９】
しかし、冬期の暖房時、特に朝の立ち上げ時の暖房負荷のエネルギピーク値を低減することについては全く考慮されておらず、よって各熱需要家は冬期の暖房時における暖房負荷のピーク値に応じた高い基本料金を支払う必要があるという問題を有していた。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、夏期の冷房時における冷暖房プラント（熱源）から地域配管を通じて熱需要家に循環供給される冷熱媒体の熱供給量を低減すると共に、中間期及び冬期に熱源から地域配管を通じて熱需要家に循環供給される冷熱媒体及び温熱媒体の熱供給量を低減できるようにした地域冷暖房システムの熱需要家装置及びその運転方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、熱源からの冷熱媒体と温熱媒体を地域の各需要家に導き、各需要家に備えた冷熱主熱交換器を介して冷熱媒体の冷熱により冷熱取入媒体を冷却して冷房負荷に供給し、各需要家に備えた温熱主熱交換器を介して温熱媒体の温熱により温熱取入媒体を加熱して暖房負荷に供給し、熱需要家側には１年を通じて冷熱取入媒体を冷却して供給すべき冷房負荷が存在している地域冷暖房システムの熱需要家装置であって、
前記冷熱媒体と蓄冷槽から汲み上げた水とを蓄冷熱交換器を介して熱交換して冷熱を蓄冷槽に蓄熱する冷熱貯蔵装置と、
蓄冷槽から汲み上げた水と冷熱取入媒体とを取出熱交換器を介して熱交換して蓄冷槽の水の冷熱により冷熱取入媒体を冷却する冷熱取出装置と、
温熱取入媒体と蓄冷槽の水を取り入れて温熱取入媒体の加熱と蓄冷槽の水の冷却とを同時に行う熱回収冷凍機と
を備えたことを特徴とする地域冷暖房システムの熱需要家装置、に係るものである。
【００１２】
本発明は、請求項１に記載の地域冷暖房システムの熱需要家装置において、
夏期の夜間は冷熱貯蔵装置を運転して蓄冷槽に冷熱を蓄熱しておき、
夏期の昼間は冷熱媒体の冷熱により冷熱主熱交換器を介して冷熱取入媒体を冷却することに加えて冷熱取出装置を運転して蓄冷槽の冷熱により冷熱取入媒体を冷却することにより、冷熱主熱交換器を介して冷熱取入媒体の冷却に費やされる冷熱媒体の冷熱のピーク値を低減することを特徴とする地域冷暖房システムの熱需要家装置の運転方法、に係るものである。
【００１３】
本発明は、請求項１に記載の地域冷暖房システムの熱需要家装置において、
冬期の朝の立ち上げ時は、温熱媒体の温熱により温熱主熱交換器を介して温熱取入媒体を加熱することに加えて、前日に冷熱取入媒体の冷房負荷からの還り側の温熱を蓄冷熱交換器を介して蓄冷槽に蓄えた還水を蒸発器側熱源として熱回収冷凍機を運転し、熱回収冷凍機の凝縮器側で生成する温熱により温熱取入媒体を加熱し、
冬期の昼間は、蓄冷槽に温熱を蓄えた還水を蒸発器側熱源として熱回収冷凍機を運転して熱回収冷凍機の凝縮器側で生成する温熱により温熱取入媒体を加熱しながら、冷熱媒体の冷熱により冷熱主熱交換器を介して冷熱取入媒体を冷却することに加えて冷熱取出装置を運転して蓄冷槽の水の冷熱により冷熱取入媒体を冷却して蓄冷槽に還水の温熱を蓄え、
冬期の夜間は、蓄冷槽から汲み上げた水と冷熱取入媒体とを冷熱取出装置の取出熱交換器を介して熱交換して冷熱取入媒体を冷却し、同時に冷熱取出装置により蓄冷槽に還水の温熱を蓄えるよう運転することにより、温熱主熱交換器を介して温熱取入媒体の加熱に費やされる温熱媒体の温熱のピーク値を低減することを特徴とする地域冷暖房システムの熱需要家装置の運転方法、に係るものである。
【００１４】
本発明は、請求項１に記載の地域冷暖房システムの熱需要家装置において、
中間期の暖房負荷があり、かつ冷房負荷より暖房負荷が小さい場合に、
蓄冷槽に温熱を蓄えた還水を蒸発器側熱源として熱回収冷凍機を運転し、熱回収冷凍機の凝縮器側で生成する温熱により温熱取入媒体を加熱しながら、冷熱媒体の冷熱により冷熱主熱交換器を介して冷熱取入媒体を冷却することに加えて冷熱取出装置を運転して蓄冷槽の水の冷熱により冷熱取入媒体を冷却して蓄冷槽に温熱を蓄えて、蓄冷槽の熱の授受収支を１日単位で合わせる運転を行うことにより、温熱主熱交換器を介して温熱取入媒体の加熱に費やされる温熱媒体の温熱のピーク値を低減することを特徴とする地域冷暖房システムの熱需要家装置の運転方法、に係るものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の地域冷暖房システムの熱需要家装置及びその運転方法によれば、夏期の冷房時における熱源から地域配管を通じて熱需要家に循環供給される冷熱媒体の最大値を低減すると共に、冬期に熱源から地域配管を通じて熱需要家に循環供給される冷熱媒体及び温熱媒体の熱供給量の最大値を低減することができ、よって熱需要家が地域冷暖房システムを利用する際の基本料金を低減できるという優れた効果を奏し得る。
【００１６】
又、中間期及び冬期に熱源から地域配管を通じて熱需要家に循環供給される冷熱媒体及び温熱媒体の熱供給量の積算値を、熱回収冷凍機によって冷房負荷及び暖房負荷から回収した熱量により削減し、熱回収ヒートポンプによる使用エネルギ削減による省エネルギもしくは二酸化炭素発生削減が図れる。
【００１７】
又、冬期に暖房と冷房が必要なときには、熱回収冷凍機により温熱取入媒体を加熱すると同時に蓄冷槽に冷熱を蓄熱できるので、この蓄熱した冷熱により冷房負荷の多いときに冷熱取入媒体を冷却することにより、毎日、冷熱媒体の冷熱や温熱媒体の温熱を利用せずに冷房や暖房が行える時間帯が作り出せ、従量料金を低減できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は本発明を実施する形態の一例を示す概略構成図である。図１では、熱源からは６℃の冷熱媒体１が地域配管を介して各熱需要家に供給されており、熱需要家で冷熱が利用された場合にはリターン側の冷熱媒体１’は例えば１３℃に加熱されて熱源に戻される。一方、熱需要家で冷熱が利用されない場合は、６℃の冷熱媒体１の供給は、後述の温度調節器７の一部の制御弁７ａの働きで停止される。
【００２０】
又、熱源からは５５℃の温熱媒体２が地域配管を介して各熱需要家に供給されており、熱需要家で温熱が利用された場合にはリターン側の温熱媒体２’は例えば４７℃に温度が低下して熱源に戻される。一方、熱需要家で温熱が利用されない場合は、５５℃の温熱媒体２の供給は、後述の温度調節器１２の一部の制御弁１２ａの働きで停止される。
【００２１】
各熱需要家には冷熱主熱交換器６が備えてあり、各熱需要家に備えた冷房機等の冷房負荷３の例えば１５℃の冷熱取入媒体５はポンプ４により前記冷熱主熱交換器６に供給されて前記６℃の冷熱媒体１と熱交換し、７〜８℃に冷却された冷熱取入媒体５’となって冷房負荷３に供給されるようになっている。前記冷熱主熱交換器６には、冷熱取入媒体５’の温度に基づいて冷熱媒体１の流量を制御弁７ａで調節することにより冷房負荷３に供給する冷熱取入媒体５’の温度を常に例えば７℃の設定温度に保持して、適当な冷熱を冷房負荷３に与えるようにした温度調節器７が備えられている。
【００２２】
又、各熱需要家には温熱主熱交換器１１が備えてあり、各熱需要家に備えた暖房機等の暖房負荷８の例えば４０℃の温熱取入媒体１０はポンプ９により前記温熱主熱交換器１１に供給されて前記５５℃の温熱媒体２と熱交換し、５０℃に加熱された温熱取入媒体１０’となって暖房負荷８に供給されるようになっている。前記温熱主熱交換器１１には、温熱取入媒体１０’の温度に基づいて温熱媒体２の流量を制御弁１２ａで調節することにより暖房負荷８に供給する温熱取入媒体１０’の温度を常に例えば５０℃の設定温度に保持して、適当な温熱を暖房負荷８に与えるようにした温度調節器１２が備えられている。
【００２３】
上記構成において、熱需要家には水Ｗが貯水された蓄冷槽１３と、該蓄冷槽１３からポンプ１３ａで汲み上げた水Ｗと前記冷熱媒体１とを熱交換する蓄冷熱交換器１４とからなる冷熱貯蔵装置１５が設けてあり、該冷熱貯蔵装置１５の運転により冷熱媒体１の冷熱を蓄冷槽１３の水Ｗに蓄熱するようにしている。前記蓄冷熱交換器１４には、冷却後の水Ｗの温度に基づいて冷熱媒体１の流量を制御弁１６ａで調節することにより蓄冷槽１３に供給する水Ｗを常に例えば７℃の設定温度に保持する温度調節器１６を備えている。
【００２４】
更に、蓄冷槽１３と冷熱取入媒体５，５’との間には、蓄冷槽１３からポンプ１７により供給する水Ｗと、ポンプ１８により供給される前記冷熱取入媒体５とを熱交換し、蓄冷槽１３の冷熱を冷熱取入媒体５’に供給（放熱）するようにした取出熱交換器１９を有する冷熱取出装置２０を備えている。前記取出熱交換器１９には、冷却後の冷熱取入媒体５’の温度に基づいて前記ポンプ１７による流量を調節することにより冷却後の冷熱取入媒体５’の温度を常に例えば８℃の設定温度に保持する温度調節器２１を備えている。
【００２５】
図中２２は冷熱制御器であり、該冷熱制御器２２には冷熱取入媒体５’の温度信号２３ａと冷熱取入媒体５の温度信号２３ｂと冷熱取入媒体５の流量信号２３ｃとが入力されて冷熱制御器２２内で冷房負荷が演算され、又、冷熱制御器２２にはピーク契約冷熱媒体熱量値２３ｄ（固定）が入力されると共に、朝／昼／夜のスケジュール２３ｅがタイマ入力され、更に、後述する温熱制御器３４からの温熱制御器動作状態信号３６ａ及び、後述する蓄熱量演算器３７からの蓄熱量信号２４が入力されている。又、冷熱制御器２２は、前記ポンプ４の制御信号２５ａ、前記ポンプ１３ａの制御信号２５ｂ、前記ポンプ１８の制御信号２５ｃを出力するようになっていると共に、前記温熱制御器３４へ冷熱制御器動作状態信号２５ｄ及び冷房負荷演算値２５ｅを出力するようになっている。
【００２６】
図中３４は温熱制御器であり、該温熱制御器３４には、前記冷熱制御器２２からの冷熱制御器動作状態信号２５ｄ及び冷房負荷演算値２５ｅと蓄熱量演算器３７からの蓄熱量信号２４が入力されていると共に、温熱取入媒体１０’の温度信号３５ａと温熱取入媒体１０の温度信号３５ｂと温熱取入媒体１０の流量信号３５ｃとが入力され、更に、温熱制御器３４には、ピーク契約温熱媒体熱量値３５ｄと熱回収冷凍機の冷房能力／暖房能力信号３５ｅと朝／昼／夜のスケジュール２３ｅが入力されている。又、温熱制御器３４は、前記冷熱制御器２２に温熱制御器動作状態信号３６ａを出力すると共に、前記ポンプ９の制御信号３６ｂ及び後述するポンプ２６，２７の制御信号３６ｃを出力するようになっている。
【００２７】
図中３７は蓄熱量演算器であり、該蓄熱量演算器３７には、蓄冷槽１３に備えた温度検出器３８からの温度検出信号３９と、蓄熱量不足判断値４０とが入力されており、蓄熱量を演算してその蓄熱量信号２４を前記冷熱制御器２２と温熱制御器３４に出力するようになっている。前記蓄冷槽１３の内部は、図１ａに示すように連通した複数の部屋４１に区画されており、各部屋４１の一方から他方に向かって冷熱を蓄熱するようになっており、各部屋４１に備えた温度検出器３８により各部屋４１の水Ｗの温度を検出することにより、蓄冷槽１３の蓄熱量を求めるようにしている。例えば、各温度検出器３８の検出温度について、検出器個数の９０％が設定温度（７℃）に高い温度から到達したときを満蓄と判断するようにしている。
【００２８】
一方、図１の前記蓄冷槽１３と温熱取入媒体１０，１０’との間には、温熱取入媒体１０をポンプ２６により取り入れると共に、前記蓄冷槽１３の水Ｗをポンプ２７により取入れるようにした熱回収冷凍機２８を備えている。該熱回収冷凍機２８には、蓄冷槽１３に供給する水Ｗの温度に基づいて前記ポンプ２７を調節することにより蓄冷槽１３に供給する水Ｗの温度を常に例えば７℃の設定温度に保持する温度調節器２９を備えている。
【００２９】
前記熱回収冷凍機２８は、その一例を図２に示すように、圧縮機３０と水冷凝縮器３１と水冷却器３２（蒸発器）とを備えており、ガス状の熱媒を圧縮機３０で加圧して水冷凝縮器３１に導き、水冷凝縮器３１において４０℃の温熱取入媒体１０で冷却することにより熱媒を液化し、その液を膨張弁３３で膨張させて水冷却器３２に供給することにより液が気化する潜熱により１４℃の水Ｗの熱を奪って水Ｗを７℃に冷却して蓄冷槽１３に供給するようになっている。このとき、前記水冷凝縮器３１に供給した４０℃の温熱取入媒体１０は、ガスが液化する際の発熱による熱を吸収して５０℃の温熱取入媒体１０’となって戻される。
【００３０】
従って、前記熱回収冷凍機２８は、蓄冷槽１３に対する冷熱の蓄熱と、温熱取入媒体１０の加熱とを同時に行うことができる。
【００３１】
次に上記形態の作動を説明する。
【００３２】
本発明は、需要家側には１年を通じて冷熱取入媒体を冷却して供給すべき冷房負荷が存在している場合に関するものである。以下では、例えば関東地方のように夏期（６月〜９月）と、中間期（３月〜５月及び１０月，１１月）と、冬期（１２月〜２月）のシーズンにおける、事務所ビル等の始業時刻が９時で終業時刻が１９時の建物について、立ち上がり時間が１時間掛かり、終業時刻から残留運転を１時間行うような設備（このとき、冬期の朝の期間は８時から暖房立上り時刻１１時まで、昼は１１時から２０時（冬以外８時から２０時）まで、夜は２０時から翌日８時までというスケジュールであり、休日は夜と見なす）についてその運転制御や運転パターンについて説明する。勿論、建物の用途や地域により時期や時刻が変わる場合も同様に考える。
【００３３】
図３は夏期と中間期・冬期とを判断するステップＳ１が夏期と判断した時の運転を示すフローチャートであり、夏期と判断されない中間期・冬期は信号Ａにより図４のフローチャートで運転される。
【００３４】
図３に示す夏期では、主に冷熱制御器２２により演算・判断されるのであるが、ステップＳ２で昼（８：００〜２０：００）又は夜（２０：００〜８：００）が判断され、昼の場合は、ステップＳ３で熱需要家冷房負荷合計ａ（各系統の流量、温度差、つまり全系統での流量信号２３ｃと、温度信号２３ａ，２３ｂの差、により演算した熱量の合計）と、ピーク契約冷熱媒体熱量値ｂ（図１の２３ｄ）とを比較し、ａ≧ｂであればステップＳ４のように冷熱取出装置２０を運転して蓄冷槽１３の冷熱の放熱＋ＤＨＣ（地域冷暖房システム）の冷熱利用（つまり、熱源からの冷熱媒体の冷熱により冷熱主熱交換器を介して冷熱取入媒体を冷却して冷房負荷に供給すること）で、ピーク契約冷熱媒体熱量値ｂを越えないようにポンプ１７，１８をその流量と共に制御する。ａ＜ｂであればステップＳ５のように冷熱取出装置２０を運転せずにＤＨＣの冷熱利用を継続する。
【００３５】
夜の場合は、ステップＳ６により熱需要家冷房負荷合計ａと、ピーク契約冷熱媒体熱量値ｂとを比較し、ａ≧ｂであればステップＳ７のように冷熱取出装置２０を運転して蓄冷槽１３の冷熱の放熱＋ＤＨＣの冷熱利用で、ピーク契約冷熱媒体熱量値ｂを越えないようにポンプ１７，１８をその流量と共に制御する。しかし、通常ではステップＳ７は発生しない。ステップＳ６においてａ＜ｂであればステップＳ９のように熱需要家冷房負荷合計ａ＋蓄熱の負荷（蓄冷槽の満蓄時取り出せる最大の冷熱量から、２４で示される演算された蓄熱量を減じた冷熱量を残りの夜時間で除した負荷を示す。）とピーク契約冷熱媒体熱量値ｂの比較を行って、ａ＋蓄熱の負荷＜ｂであればステップＳ１０のように冷熱貯蔵装置１５を運転（ポンプ１３ａを定流量運転）して蓄冷槽１３に冷熱を蓄熱する。ただし、翌日が休日の場合は蓄熱しない（翌日が平日の場合のみ蓄熱）。ステップＳ１１において、図１ａの温度検出器３８による複数の検出温度の個数の９０％が設定温度（７℃）になると満蓄と判断される。（この場合、蓄熱量不足判断値は検出温度の個数の割合で規定しているが、蓄熱量演算器３７で演算した蓄熱量に基づいて規定しても勿論良い。）ステップＳ９においてａ＋蓄熱の負荷＞ｂであれば蓄熱はしない。
【００３６】
ステップＳ１２の終了は通常はＮＯの判断でスタートに戻る。ここでＹＥＳの判断は本システムを全体停止するという意味である。正月休み等しか適用する期間はない。夜間も本システムは動作している。
【００３７】
図４に示す中間期・冬期（信号Ａ）では、冷熱制御器２２と温熱制御器３４との両方により演算・判断されるのであるが、ステップＳ１３で温度信号３５ａ，３５ｂと流量信号３５ｃの計測値を演算して暖房負荷の有無を判断し、暖房負荷がない場合は信号Ｂにより図３のステップＳ２の前に戻る。
【００３８】
暖房負荷が発生すると、まず冷熱取出装置２０に対し運転信号を送り、冷房負荷に冷熱取入媒体を供給した後、ステップＳ１４により熱需要家暖房負荷合計ｃ（各系統の流量、温度差（つまり、全系統の流量信号３５ｃと、温度信号３５ａ，３５ｂの差）により演算した熱量の合計）と、熱回収冷凍機２８の暖房能力ｄ（初期入力３５ｅ）とを比較し、ｃ≦ｄならばステップＳ１５のように熱回収冷凍機２８（ポンプ２７とポンプ２６も連動により動作する、冷凍機系統をいう）のみの暖房運転を行う（熱回収冷凍機２８単体の能力制御は本体内に内蔵されており、熱回収冷凍機２８単体の出口もしくは入口水温を計測して冷凍機自身で能力制御する回路を持っている。）。ｃ＞ｄならばステップＳ１６により熱回収冷凍機２８の運転及びＤＨＣの温熱利用（つまり、熱源からの温熱媒体の温熱により温熱主熱交換器を介して温熱取入媒体を冷却して暖房負荷に供給すること）とする。
【００３９】
更に、ステップＳ１７により熱回収冷凍機２８の冷房能力ｅ（初期入力３５ｅ）と、熱需要家冷房負荷合計ａ（各系統の流量、温度差（つまり、全系統の流量信号２３ｃと、温度信号２３ａ，２３ｂの差）により演算した熱量の合計）とを比較し、ｅ≧ａ（つまり、冬期の朝立ち上がり時の状態）であればステップＳ１８により蓄冷槽１３が満蓄かをステップＳ１１と同様な方法で判断し、蓄冷槽満蓄ならば、ステップＳ１９により熱回収冷凍機２８保護のために熱回収冷凍機２８を停止してＤＨＣの温熱利用とする。蓄冷槽満蓄でないならば、ステップＳ２０のように熱回収冷凍機２８を運転して蓄冷槽１３に冷熱を蓄熱しながら、熱回収冷凍機の暖房能力を利用する。これは、蓄冷槽を利用することにより、冷房負荷＜熱回収冷凍機２８の冷房能力の場合でも余った冷熱を蓄冷槽がバッファとして吸収するよう働くので、暖房負荷に応じて熱回収冷凍機２８を運転できるため、図１の構成と違う蓄冷槽１３が無く熱回収冷凍機２８のみ設置する場合と比べて、熱回収冷凍機２８が運転できる時間が長くなる。よって、蓄冷槽１３を利用することにより温熱の基本料金低減と冷熱・温熱使用量の低減を図ることができる。
【００４０】
ステップＳ１７においてｅ＜ａ（つまり、冬期の昼もしくは中間期の昼の状態）であれば、ステップＳ２１のように蓄冷熱利用が可能か（つまり、冷熱取出装置２０が運転可能か）を、図１ａの蓄冷槽１３に設置した温度検出器３８による検出温度の検出数個数の１０％以上が設定温度（例えば７℃）以下となっていた場合を利用可能と判断し、蓄熱利用可能であればステップＳ２２のように熱回収冷凍機２８の運転を継続し、かつ冷熱取出装置２０の運転も継続して（運転要求信号を出す）蓄冷槽１３の冷熱を放熱し、このとき冷房負荷に応じてポンプ１７，１８をその流量と共に制御する。冷熱の不足分はステップＳ２３のようにＤＨＣの冷熱利用（つまり、ポンプ４を動作させて、かつ温度調節器７により制御すること）とする。ステップＳ２１において蓄冷熱利用が不可の場合、つまり蓄冷槽１３に設置した温度検出器３８による検出温度の検出器個数の９０％以上が高設定温度（例えば１４℃）を越えていた場合は、冷熱取出装置２０を停止した後、ステップＳ２３のようにＤＨＣの冷熱利用とする。
【００４１】
ステップＳ２４の終了は通常はＮＯの判断で図３のスタートに戻る。ここでＹＥＳの判断は本システムを全体停止するという意味である。
【００４２】
尚、図３において、夜間電力を用いて蓄冷槽１３に蓄冷する場合、夜は通常２２時から翌朝８時までとして説明したが、本形態では地域冷暖房システムの冷熱媒体１を利用しているために、決められた時間はなく例えば１９時から８時としてもよく、熱需要家の熱利用の形態に応じて設定することができる。
【００４３】
上記地域冷暖房システムの熱需要家装置の運転方法を、パターン分けしたそれぞれについて図５〜図１０を参照して説明する。各図中運転を行っている系路は太線で示している。
【００４４】
図５は夏期の夜間の運転を示したもので、冷熱貯蔵装置１５を運転し、蓄冷熱交換器１４により冷熱媒体１と蓄冷槽１３から汲み上げた水Ｗとを熱交換して、７℃に冷却した水Ｗを蓄冷槽１３に戻すことを繰り返して蓄熱している。蓄熱は、蓄冷槽１３に設置した温度検出器３８による検出温度の検出器個数の割合などを蓄熱量演算器３７にて演算した信号に基づき制御される。夜間に冷房負荷３側に供給する冷熱は、ポンプ４を運転し、冷熱主熱交換器６を介して温度調整器７の制御のもと冷熱媒体１の冷熱により冷熱取入媒体５を冷却し、このとき冷房負荷に応じてポンプ４をその流量と共に制御する。
【００４５】
図６は夏期の昼間の運転を示したもので、冷熱貯蔵装置１５は停止され、ポンプ４を運転して冷熱主熱交換器６により冷熱媒体１の冷熱により冷熱取入媒体５を温度調整器７の制御のもと冷熱媒体１の冷熱により冷熱取入媒体５を冷却し、このとき冷房負荷に応じてポンプ４をその流量と共に制御することに加え、冷熱取出装置２０を運転して、蓄冷槽１３に蓄熱した冷熱を放熱し取出熱交換器１９を介して冷熱取入媒体５を冷却する。このとき冷房負荷に応じてポンプ１７，１８をその流量と共に制御する。そして同時に、冷熱取出装置２０により蓄冷槽へ戻される還水の温熱が蓄冷槽１３に蓄えられる。
【００４６】
このように、夏期の昼間の冷房負荷３が最大となるときに、熱源の冷熱媒体１の冷熱と蓄冷槽１３に蓄熱した冷熱を用いて冷房することにより、冷房負荷３のために冷熱媒体１を利用するピーク値は低減される。
【００４７】
図１１は図１の形態における夏期の冷房負荷及び冷熱使用量を熱量ＲＴ（１ＲＴは３０２４kcal／H）で縦軸に、時間を横軸に取って関係を示したものであり、冷房負荷を実線で示し、熱需要家が使用する冷熱媒体１から受け取る冷熱使用量を破線で示しており、蓄冷槽１３に蓄熱される蓄冷熱をハッチングで示している。ここで、冷房負荷は消費する熱量（プラス側）であるのに対し、冷熱使用量と蓄冷熱は冷凍機で冷凍する熱量（マイナス側）であるが、熱量の絶対値として大きさのみを示している。図１１において、冷房負荷のピーク値は１５００ＲＴであるのに対し、図１の形態により冷熱使用量のピーク値は１２００ＲＴに抑えられていることが示されている。従って、契約熱量は１５００ＲＴではなく１２００ＲＴでよく、契約熱量に基づく基本料金が削減可能である。冷房負荷が高い夏期昼間の時間帯に前記蓄冷槽１３に蓄熱された冷熱を冷熱取入媒体５に放熱し、冷熱使用量を１５００ＲＴ−１２００ＲＴ＝３００ＲＴ分低減するために、夜間冷熱貯蔵装置１５を９時間運転し、３００ＲＴを９時間で２７００ＲＴ分（ハッチング部分）蓄熱し、その蓄熱を昼間の９時間で１時間に３００ＲＴずつ（クロスハッチング部分）冷熱取出装置２０により取り出すのである。
【００４８】
図７は中間期の昼間及び夜間の暖房負荷が無いときの運転を示したもので、冷熱貯蔵装置１５と冷熱取出装置２０は停止され、ポンプ４を運転して冷熱主熱交換器６により冷熱媒体１の冷熱により冷熱取入媒体５を温度調整器７の制御のもと冷熱媒体１の冷熱により冷熱取入媒体５を冷却し、このとき冷房負荷に応じてポンプ４をその流量と共に制御している。
【００４９】
このときは、図１２に示すように、冷房負荷の全てが冷熱媒体１の冷熱（冷熱使用量）によって賄われることとなる。これは、暖房負荷が無いので熱回収冷凍機２８を運転した際に発生する温熱（温熱取入媒体を加熱する）を使用できず、蓄熱するバッファもないため、熱回収冷凍機２８を運転できないことによる。
【００５０】
図８は冬期の朝の立ち上げ時における冷房負荷＜暖房負荷のときの運転を示したものである。ここで、朝と昼間と夜間の区別については、朝は始業時間から立上げ時間を差し引いた時間〜１１：００頃まで（暖房立上げ終了時間）とする。例えば、始業９：００の場合で立上げ時間が１時間であると８：００〜１１：００である。又、昼は１１：００〜終業時間＋１時間程度、例えば１１：００〜１９：００である。又、夜は例えば１９：００〜翌日８：００とすることができるが、その建物の用途や地域によって変わることはいうまでもない。
【００５１】
図８において、立上げ時は、ポンプ９を運転して温熱主熱交換器１１により温熱媒体２の温熱により温熱取入媒体１０を加熱することに加えて、熱回収冷凍機２８を運転することにより熱回収冷凍機２８によって生成される５０℃の温熱により温熱取入媒体１０を加熱して温熱取入媒体１０'として暖房負荷に供給する。一方、熱回収冷凍機２８は前日の夜に冷熱を放熱した蓄冷槽１３の還水の１４℃の温熱を蒸発器側熱源として運転でき、温熱取入媒体を加熱した結果のヒートポンプとしての動作により、蓄冷槽１３から汲みだした１４℃の温熱をもった水Ｗを７℃に冷却して蓄冷槽１３に戻すことを繰り返して蓄熱することとなる。蓄冷熱利用が可能か（つまり、冷熱取出装置２０が運転可能か）を、蓄冷槽１３に設置した温度検出器３８による検出温度の検出数個数の１０％以上が設定温度（例えば７℃）以下となっていた場合を利用可能と判断して、冷熱取出装置２０を運転することで蓄冷槽１３に蓄熱される冷熱により冷熱取入媒体５を冷却できる。これにより、冬期の冷房負荷は、冷熱媒体１の冷熱を利用しなくともポンプ４を停止して冷熱取出装置２０のみ運転することで賄えることとなる。
【００５２】
このように、冬期の朝の暖房負荷８が最大となるときに、熱源の温熱媒体２の温熱と熱回収冷凍機２８の運転による温熱を用いて暖房することにより、暖房負荷８のために温熱媒体２を利用するピーク値を低減することができる。
【００５３】
図１３では、図１の形態における冬期の暖房負荷及び熱回収冷凍機加熱能力を熱量ＲＴで縦軸に、時間を横軸に取って関係を示したものであり、暖房負荷を実線で示し、熱回収冷凍機２８による温熱取入媒体１０を加熱する加熱能力を破線で示しており、熱需要家が使用する温熱媒体２から受け取る温熱使用量を点を施した領域で示している。これから、昼間のピーク時以外は暖房負荷を熱回収冷凍機２８の加熱能力で賄うことができ、従って暖房負荷の朝のピーク値は７００ＲＴであるところ、ピーク時の熱回収冷凍機２８の加熱能力４００ＲＴを差し引いた３００ＲＴにまで、温熱媒体２から受け取る温熱使用量を削減でき、契約熱量は７００ＲＴではなく３００ＲＴでよく、契約熱量に基づく基本料金が削減可能である。
【００５４】
図９では冬期の昼間ないし中間期の昼間で、冷房負荷＞暖房負荷のときの運転を示すもので、熱回収冷凍機２８を運転することにより熱回収冷凍機２８で生成する５０℃の温熱により温熱取入媒体１０を加熱して温熱取入媒体１０'として暖房負荷に供給する。一方、熱回収冷凍機２８は前日の夜に冷熱を放熱した蓄冷槽１３の還水の１４℃の温熱を蒸発器側熱源として運転でき、温熱取入媒体を加熱した結果のヒートポンプとしての動作により、蓄冷槽１３から汲みだした１４℃の温熱をもった水Ｗを７℃に冷却して蓄冷槽１３に戻すことを繰り返して蓄熱することとなる。更に、蓄熱されていた蓄冷槽１３の冷熱や、追加で熱回収冷凍機２８で蓄熱される冷熱を冷熱取出装置２０を運転して取り出し、冷熱取入媒体を冷却して冷房負荷へ供給する。この運転でも不足する冷房負荷の処理熱量は、冷熱媒体１の冷熱を利用するようポンプ４を運転して並行して冷熱取入媒体５を冷却する。
【００５５】
図１４には、図１の形態における冬期の冷房負荷及び熱回収冷凍機冷却能力を熱量ＲＴで縦軸に、時間を横軸に取って関係を示したものであり、冷房負荷を実線で示し、熱回収冷凍機２８による冷熱取入媒体５を冷却する冷却能力を破線で示している。これにより、図１４に示す如く、実線で示す冷房負荷に対し熱回収冷凍機２８の冷却能力を最大限に利用して冷却し、不足分を冷熱媒体１の冷熱によって冷却するようにすると、冷熱媒体１の冷熱の利用量を最小限にすることができ、契約熱量における従量料金についても削減できる。
【００５６】
図１０は冬期の夜間の運転を示すもので、冷熱取出装置２０を運転することにより蓄冷槽１３の蓄熱を冷熱取入媒体５に放熱する。そして、翌日の冬期の朝立上げ時に熱回収冷凍機２８を運転可能なように、蓄冷槽１３の還水の１４℃の温熱を一定量以上蓄えて、熱回収冷凍機２８の蒸発器側熱源として利用できるようにしておく。
【００５７】
上記したように、本発明の地域冷暖房システムの熱需要家装置及びその運転方法によれば、夏期の冷房時における冷房負荷のピーク値を低減すると共に、冬期の暖房時における暖房負荷のピーク値を低減することができ、よって熱需要家が地域冷暖房システム利用する際の基本料金を低減することができる。
【００５８】
又、冬期に暖房と冷房が必要な時には、熱回収冷凍機により温熱を供給すると同時に蓄冷槽に冷熱を蓄熱できるので、この冷熱を冷房負荷に供給することにより冷熱媒体の冷熱の利用量を削減できるので従重料金を低減することができる。
【００５９】
なお、本発明の地域冷暖房システムの熱需要家装置及びその運転方法は、上記形態にのみ限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明を実施する形態の一例としての地域冷暖房システムの熱需要家装置の全体概要構成図である。
【図１ａ】図１の蓄冷槽の蓄熱量を求める方法の一例を示す側面図である。
【図２】図１における熱回収冷凍機一例を示す構成図である。
【図３】夏期における冷房負荷のみが使用される場合の運転フローチャートである。
【図４】中間期・冬期における冷房負荷と暖房負荷の両方が使用される場合の運転フローチャートである。
【図５】夏期の夜間の運転を示す作動図である。
【図６】夏期の昼間の運転を示す作動図である。
【図７】中間期の昼間及び夜間の冷房が必要で暖房負荷が無いときの運転を示す作動図である。
【図８】冬期の朝の立ち上げ時における運転を示す作動図である。
【図９】冬期の昼間における運転を示す作動図である。
【図１０】冬期の夜間の運転を示す作動図である。
【図１１】図１の形態における冷房負荷と冷熱使用量と蓄冷熱の関係を示す線図である。
【図１２】冷房負荷と冷熱使用量との関係を示す線図である。
【図１３】暖房負荷と熱回収冷凍機加熱能力との関係を示す線図である。
【図１４】冷房負荷と熱回収冷凍機冷却能力との関係を示す線図である。
【符号の説明】
【００６１】
１，１’  冷熱媒体
２，２’  温熱媒体
３  冷房負荷
５，５’    冷熱取入媒体
６  冷熱主熱交換器
８  暖房負荷
１０，１０’        温熱取入媒体
１１  温熱主熱交換器
１３  蓄冷槽
１４  蓄冷熱交換器
１５  冷熱貯蔵装置
１９  取出熱交換器
２０  冷熱取出装置
２８  熱回収冷凍機
Ｗ    水
【図１】
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【図１ａ】
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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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【図１２】
2008256272.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
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