(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の熱源機、および蓄熱槽を有する熱源システムであって、
前記熱源機によって温度調節された熱源水を前記蓄熱槽に貯留することで蓄熱する蓄熱運転を行う蓄熱手段と、
前記蓄熱運転において蓄熱された熱を前記蓄熱槽内の熱源水を介して負荷側へ供給する放熱運転を行う熱供給手段であって、前記蓄熱槽内に定義された互いに同一の容積を有する複数の蓄熱区域のうち、前記負荷側への熱供給に有効な温度の熱源水が存する有効蓄熱区域の、前記放熱運転の開始後の各所定時点における予定数を定めた、前記放熱運転の放熱スケジュールに従って、前記負荷側への熱供給を行う熱供給手段と、
前記複数の蓄熱区域の夫々における熱源水の温度に基づいて、前記有効蓄熱区域の実際の数を取得する区域数取得手段と、
前記放熱運転の開始後の所定時点において、前記区域数取得手段によって取得された前記有効蓄熱区域の実際の数が、前記放熱スケジュールに定められた前記有効蓄熱区域の予定数に基づく所定の数未満となった場合に、前記放熱運転中に、前記複数の熱源機のうち、前記有効蓄熱区域の予定数と前記実際の数との差、および各熱源機が単位時間あたりに復元可能な蓄熱区域の数、に基づいて選択された熱源機を運転して熱源水を温度調節する追加運転を開始する追加運転制御手段と、
を備える、熱源システム。
【請求項２】
前記複数の熱源機は、互いに能力の略等しい熱源機であり、
前記追加運転制御手段は、前記有効蓄熱区域の予定数と前記実際の数との差を１熱源機による単位時間あたり製造熱量に相当する有効蓄熱区域の数で割ることで算出された台数の前記熱源機による追加運転を開始する、
請求項１に記載の熱源システム。
【請求項３】
前記追加運転において、前記熱源機は、前記蓄熱槽に貯留される熱源水、および前記蓄熱槽を介さずに前記負荷側へ供給される熱源水のうち、少なくとも何れかを温度調節する、
請求項１または２に記載の熱源システム。
【請求項４】
前記区域数取得手段は、前記複数の蓄熱区域の夫々において計測された熱源水の温度と、前記負荷側への熱供給に有効な温度を定めた所定の閾値とを比較することで、各蓄熱区域が前記有効蓄熱区域であるか否かを判定し、前記有効蓄熱区域と判定された蓄熱区域の数をカウントすることで、前記有効蓄熱区域の実際の数を取得する、
請求項１から３の何れか一項に記載の熱源システム。
【請求項５】
前記追加運転制御手段は、前記追加運転が開始された後の所定時点において、前記区域数取得手段によって取得された前記有効蓄熱区域の実際の数が、前記放熱スケジュールに定められた前記有効蓄熱区域の予定数以上となった場合に、前記追加運転を終了する、
請求項１から４の何れか一項に記載の熱源システム。
【請求項６】
前記放熱運転の開始後の所定時点において、前記区域数取得手段によって取得された前記有効蓄熱区域の実際の数が、前記放熱スケジュールに定められた前記有効蓄熱区域の予定数に基づく所定の数以上である場合に、前記追加運転を行わずに前記放熱運転を続行する、
請求項１から５の何れか一項に記載の熱源システム。
【請求項７】
複数の熱源機、および蓄熱槽を有する熱源システムの制御方法であって、
前記熱源機によって温度調節された熱源水を前記蓄熱槽に貯留することで蓄熱する蓄熱運転を行う蓄熱ステップと、
前記蓄熱運転において蓄熱された熱を前記蓄熱槽内の熱源水を介して負荷側へ供給する放熱運転を行う熱供給ステップであって、前記蓄熱槽内に定義された互いに同一の容積を有する複数の蓄熱区域のうち、前記負荷側への熱供給に有効な温度の熱源水が存する有効蓄熱区域の、前記放熱運転の開始後の各所定時点における予定数を定めた、前記放熱運転の放熱スケジュールに従って、前記負荷側への熱供給を行う熱供給ステップと、
前記複数の蓄熱区域の夫々における熱源水の温度に基づいて、前記有効蓄熱区域の実際の数を取得する区域数取得ステップと、
前記放熱運転の開始後の所定時点において、前記区域数取得ステップで取得された前記有効蓄熱区域の実際の数が、前記放熱スケジュールに定められた前記有効蓄熱区域の予定数に基づく所定の数未満となった場合に、前記放熱運転中に、前記複数の熱源機のうち、前記有効蓄熱区域の予定数と前記実際の数との差、および各熱源機が単位時間あたりに復元可能な蓄熱区域の数、に基づいて選択された熱源機を運転して熱源水を温度調節する追加運転を開始する追加運転制御ステップと、
を備える、熱源システムの制御方法。
【請求項８】
前記複数の熱源機は、互いに能力の略等しい熱源機であり、
前記追加運転制御ステップでは、前記有効蓄熱区域の予定数と前記実際の数との差を１熱源機による単位時間あたり製造熱量に相当する有効蓄熱区域の数で割ることで算出された台数の前記熱源機による追加運転を開始する、
請求項７に記載の熱源システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源機および蓄熱槽を有する熱源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蓄熱された熱を利用する日の空調負荷を予測し、予測された負荷に見合う蓄熱が完了したと予測された時点で蓄熱を完了する、空調用蓄熱槽の蓄熱運転方法がある（特許文献１を参照）。
【０００３】
また、トラップを設けて対流を抑制し、蓄熱槽内の熱損失を抑制する蓄熱システムであって、昼間のピーク負荷時には冷熱温熱発生器を追いかけ運転する蓄熱システムがあり（特許文献２を参照）、隣接する縦型貯留槽同士を連通する連通管が、高温側の貯留槽の底部と低温側の貯留槽の上部とを連通する蓄熱槽があり（特許文献３を参照）、蓄熱槽の槽内温度、蓄熱槽への還水温度、および還水流量に基づいてアルキメデス数を演算し、このアルキメデス数に基づいて蓄熱槽から空調機への送水量を制御する空調システムの運転制御方法があり（特許文献４を参照）、蓄熱槽の上側に高温熱源を接続し、蓄熱槽の下側に中温熱源を接続して、蓄熱槽内に三層の温度層を形成する状態で液を貯める蓄熱システムがある（特許文献５を参照）。
【特許文献１】特許第３２１７１１３号公報
【特許文献２】特開平１１−１１８３７３号公報
【特許文献３】特開平６−１１７６６５号公報
【特許文献４】特開平１０−１４８３７４号公報
【特許文献５】特開２００５−１４７４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、安価な夜間電力を利用して蓄熱を行うことで熱製造コストを下げ、昼間の電力逼迫時における負荷への熱源供給を蓄熱槽から行うことで、熱源機の運転に用いられる電力を低減させる、蓄熱式の熱源システムがある。このような熱源システムを効率的に運転するために、過不足のない蓄熱が行われること、即ち、蓄熱量は、電力需要がピークとなる時間帯でも負荷を賄うために十分な熱量であり、且つ蓄熱運転が開始される時間帯（例えば２２時）までに使い切られる熱量であることが好ましい。しかし、実際には、負荷側の需要量が予定された熱量または予測された熱量を超えることがあり、この場合、昼間の蓄熱利用時に熱源機を運転する、所謂追いかけ運転が必要となる。
【０００５】
ここで、熱源システムを制御する方法として次のような方法が考えられる。例えば、蓄熱槽内の熱源水の温度を複数個所で計測することで得られた平均温度と放熱後の熱源水の温度との差を算出し、この温度差と蓄熱槽内の水量とを乗ずることによって蓄熱量を算出する。そして、算出された蓄熱量に別途計測した放熱量を加味したものと以降の計画蓄熱量とを比較して負荷を予測する負荷予測処理を行い、この負荷予測処理の結果に基づいて熱源機の運転（例えば、追いかけ運転の要不要等）を決定する。
【０００６】
しかし、このような従来の熱源システムの制御方法では、蓄熱槽内の熱源水の平均温度を利用するため、蓄熱槽内に実際に負荷側で有効に利用できる温度の熱源水がどの程度存在しているかを把握することは困難である。例えば、実際には負荷における処理（空調、給湯等）に利用できる熱源水（以下、「有効熱源水」と称する）が一部に残っていても、平均温度が高いために有効な熱源水がないと判断されたり、逆に、実際には有効熱源水が殆ど残っていない場合でも、平均温度が低いために有効な熱源水が残っていると判断され
てしまう可能性がある。即ち、従来の熱源システムの制御方法では、制御のための条件を算出する負荷予測処理等の処理が複雑で、且つ誤差が大きいという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記した問題に鑑み、簡易且つ正確に追いかけ運転の要否を判断する、簡便且つ効果的な熱源システムの制御を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記した課題を解決するために、蓄熱槽内に複数の蓄熱区域を定義し、有効熱源水が存する蓄熱区域の数に従って追加運転の要不要を判定することで、簡便且つ効果的な熱源システムの制御を提供することを可能にした。
【０００９】
詳細には、本発明は、熱源機および蓄熱槽を有する熱源システムであって、前記熱源機によって温度調節された熱源水を前記蓄熱槽に貯留することで蓄熱する蓄熱運転を行う蓄熱手段と、前記蓄熱運転において蓄熱された熱を前記蓄熱槽内の熱源水を介して負荷側へ供給する放熱運転を行う熱供給手段であって、前記蓄熱槽内に定義された複数の蓄熱区域のうち、前記負荷側への熱供給に有効な温度の熱源水が存する有効蓄熱区域の、前記放熱運転の開始後の各所定時点における予定数を定めた、前記放熱運転の放熱スケジュールに従って、前記負荷側への熱供給を行う熱供給手段と、前記複数の蓄熱区域の夫々における熱源水の温度に基づいて、前記有効蓄熱区域の実際の数を取得する区域数取得手段と、前記放熱運転の開始後の所定時点において、前記区域数取得手段によって取得された前記有効蓄熱区域の実際の数が、前記放熱スケジュールに定められた前記有効蓄熱区域の予定数に基づく所定の数未満となった場合に、前記放熱運転中に前記熱源機を運転して熱源水を温度調節する追加運転を開始する追加運転制御手段と、を備える、熱源システムである。
【００１０】
本発明に係る熱源システムは、蓄熱運転において蓄熱された熱を、放熱運転において負荷側へ供給する熱源システムである。そして、本発明に係る熱源システムは、放熱運転中に、蓄熱運転において蓄熱された熱量では負荷側の需要を賄いきれないと推測された場合、熱源機を稼動することで供給不足分を補う追加運転を行う。
【００１１】
追加運転の要不要は、有効蓄熱区域の数に基づいて判定される。ここで、有効蓄熱区域とは、蓄熱槽内に定義された複数の蓄熱区域のうち、負荷側への熱供給に有効な温度の熱源水が存する蓄熱区域をいう。即ち、本発明では、有効熱源水を有する蓄熱区域の数によって、蓄熱槽内における、利用可能な熱源水の量、または蓄熱量を把握する。このため、前記複数の蓄熱区域は、互いに同一の容積を有してもよい。蓄熱区域が互いに同一の容積を有することで、有効蓄熱区域の数と、残り有効熱源水の量との関係が略比例関係となり、蓄熱槽内における利用可能な熱源水の量または蓄熱量を、簡易且つ正確に把握することが出来る。
【００１２】
例えば、前記区域数取得手段は、前記複数の蓄熱区域の夫々において計測された熱源水の温度と、前記負荷側への熱供給に有効な温度を定めた所定の閾値とを比較することで、各蓄熱区域が前記有効蓄熱区域であるか否かを判定し、前記有効蓄熱区域と判定された蓄熱区域の数をカウントすることで、前記有効蓄熱区域の実際の数を取得してもよい。
【００１３】
ここで、所定の閾値とは、負荷側への熱供給に有効な温度を定めた閾値であり、即ち、負荷側において用いられる設備が必要とする熱源水の温度に応じて定められる閾値である。例えば、負荷側に接続される設備が冷房設備である場合、冷房に供給するに適した熱源水の上限温度等が所定の閾値として定められる。
【００１４】
また、本発明にかかる熱源システムでは、放熱運転における放熱スケジュールが定められている。この放熱スケジュールは、所定時点における残り有効蓄熱区域の予定数を有す
る情報であり、熱供給手段は、この放熱スケジュールに従って、所定時点に予定数どおりの有効蓄熱区域が残るように放熱運転を行う。そして、追加運転制御手段は、放熱スケジュールに定められた所定時点における残り有効蓄熱区域の予定数と、実際の残り有効蓄熱区域の数とを比較することで、追加運転の要不要を判定し、追加運転が必要な場合には追加運転を行う。即ち、有効蓄熱区域の予定数と実際の数とを比較して、蓄熱量が不足してきていると判定された場合には、追加運転が開始される。
【００１５】
なお、追加運転が開始される条件は、残り有効蓄熱区域の実際の数が予定数に基づく所定の数未満となったことであるが、この所定の数は、予定数よりも少ない数や多い数であってもよいし、予定数と同一の数であってもよい。所定の数が予定数よりも少ない数とされる場合、例えば、予定数よりも熱源機の時間あたり製造熱量に相当する蓄熱区域数分少ない数を用いることが出来る。所定の数を予定数よりも熱源機の時間あたり製造熱量に相当する蓄熱区域数分少ない数とすることで、不足分の熱量が熱源機の時間当たり製造熱量を越えた時点で追加運転を開始することが出来、熱源機を運転するための電力コストを節約することが出来る。
【００１６】
また、前記追加運転において、前記熱源機は、前記蓄熱槽に貯留される熱源水、および前記蓄熱槽を介さずに前記負荷側へ供給される熱源水のうち、少なくとも何れかを温度調節してもよい。前記蓄熱槽に貯留される熱源水、および前記蓄熱槽を介さずに前記負荷側へ供給される熱源水のうち、何れの熱源水を温度調節しても、追加運転によって蓄熱量の不足分を賄うことが出来る。
【００１７】
また、前記追加運転における前記熱源機の温度調節能力は、前記有効蓄熱区域の予定数と実際の数との差に応じて調整されてもよい。これは、予定数と実際の数との差が大きいほど、追加運転による大きな製造熱量が必要となるためである。これによって、追加運転の制御内容を簡易にすることができ、また、蓄熱の不足分に対して正確に追加運転量を定めることが可能となる。なお、ここで、前記追加運転における前記熱源機の温度調節能力は、熱源機がインバータ機であるなど、能力制御が可能な熱源機である場合には、熱源機の能力制御によって調整されてもよいし、熱源機が定容量機である場合には、前記熱源機の運転台数によって調整されてもよい。
【００１８】
また、前記追加運転制御手段は、前記追加運転が開始された後の所定時点において、前記区域数取得手段によって取得された前記有効蓄熱区域の実際の数が、前記放熱スケジュールに定められた前記有効蓄熱区域の予定数以上となった場合に、前記追加運転を終了してもよい。即ち、追加運転によって蓄熱の不足分を賄い、以降蓄熱分のみで負荷側の需要を賄うことが出来る状態となった場合には、放熱運転が放熱スケジュール通りに進んでいるか、または蓄熱過多であるため、熱源機を停止して追加運転を終了することで、電力消費量および電力コストを抑制することが出来る。
【００１９】
なお、本発明は、制御方法の発明としても把握することが出来る。即ち、本発明は、熱源機および蓄熱槽を有する熱源システムの制御方法であって、前記熱源機によって温度調節された熱源水を前記蓄熱槽に貯留することで蓄熱する蓄熱運転を行う蓄熱ステップと、前記蓄熱運転において蓄熱された熱を前記蓄熱槽内の熱源水を介して負荷側へ供給する放熱運転を行う熱供給ステップであって、前記蓄熱槽内に定義された複数の蓄熱区域のうち、前記負荷側への熱供給に有効な温度の熱源水が存する有効蓄熱区域の、前記放熱運転の開始後の各所定時点における予定数を定めた、前記放熱運転の放熱スケジュールに従って、前記負荷側への熱供給を行う熱供給ステップと、前記複数の蓄熱区域の夫々における熱源水の温度に基づいて、前記有効蓄熱区域の実際の数を取得する区域数取得ステップと、前記放熱運転の開始後の所定時点において、前記区域数取得ステップで取得された前記有効蓄熱区域の実際の数が、前記放熱スケジュールに定められた前記有効蓄熱区域の予定数
に基づく所定の数未満となった場合に、前記放熱運転中に前記熱源機を運転して熱源水を温度調節する追加運転を開始する追加運転制御ステップと、を備える、熱源システムの制御方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によって、簡便且つ効果的な熱源システムの制御を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係る、蓄熱式の熱源システムの実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る熱源システム１の構成を示す図である。本実施形態に係る熱
源システム１は、熱源水の温度調節を行う４台の熱源機２と、熱源機２によって温度調節された熱源水が貯留される蓄熱槽３と、熱源システム１に設けられた各種センサ類（温度センサ、流量センサ等）から計測結果を受信し、熱源機２や後述するポンプ類を制御することでシステム全体を制御する制御部９と、を備える。また、蓄熱槽３と熱源機２は、蓄熱槽３から熱源機２へ熱源水を送るための往管４および熱源機２によって温度調節された熱源水を蓄熱槽３へ送るための還管５で接続され、蓄熱槽３と負荷側は、蓄熱槽３から負荷側へ熱源水を送るための往管６および負荷側で利用された熱源水を蓄熱槽３へ戻すための還管７で接続されている。往管４、６には、夫々送水用のポンプ４１、６１が設けられている。但し、ポンプは還管５、７に設けられてもよい。また、往管４および還管５は、熱源機２の台数に応じて、熱源機２の前後でヘッダ４２、５２を介して分流・合流する。なお、往管６および還管７は、負荷の系統の数に応じて夫々複数設けられてもよい（図示は省略する）。また、往管４と往管６とを直結する管路、および還管５と還管７とを直結する管路が設けられてもよい（図示は省略する）。これによって、熱源機で温度調節された熱源水の一部または全部を、蓄熱槽を通さずに負荷との間で循環させることが可能となる。
【００２３】
本実施形態に係る熱源システム１は、夜間に冷熱を蓄熱する蓄熱運転を行い、昼間に蓄熱された冷熱を負荷側へ供給する放熱運転を行う熱源システム１であり、熱源機２は、所謂冷凍機である。この冷凍機は、冷却塔等からの冷却水を得て冷水（熱源水）を生成する冷凍機であってもよい。また、蓄熱槽３に蓄熱したい熱が冷熱であるか温熱であるかの違い等、実施の形態における様々な条件に応じて、ボイラやヒートポンプ等、冷凍機以外の熱源機２が用いられてもよい。
【００２４】
本実施形態では、負荷側には冷房設備等の空調負荷が接続され、蓄熱槽３には冷熱が蓄熱される。このため、負荷側への往管６の蓄熱槽３からの取水口は、蓄熱槽３の下部（より具体的には、底部近傍）に設けられ、また、還管７の蓄熱槽３への返水口は、蓄熱槽３の上部（より具体的には、蓄熱槽の頂部近傍）に設けられる。但し、実施の形態に応じて、負荷側には、暖房設備や給湯設備等、蓄熱槽３に蓄熱された熱を利用する様々な負荷が接続されてよい。蓄熱槽３に蓄熱される熱が温熱である場合、上記取水口は蓄熱槽３の上部に、返水口は蓄熱槽３の下部に設けられる。
【００２５】
本実施形態における蓄熱槽３は、竪型の蓄熱槽３であり、蓄熱槽３内には、高さ方向に積層されるように区画された、２０の蓄熱区域３１−１〜３１−２０（以下、何れの蓄熱区域であるかを特定しない場合には、「蓄熱区域３１」とする）が定義されている。蓄熱区域３１は、夫々が同一の容積を有するように、高さ方向に等分されている。本実施形態では、深さ４０００ｍｍの蓄熱槽３が２０等分され、各蓄熱区域３１は夫々２００ｍｍの高さを有する。これらの蓄熱区域３１は、蓄熱槽３内における負荷側への熱供給に有効な温度の熱源水の量を把握するために定義された区域であり、物理的に仕切られなくてもよ
い。蓄熱槽３内には、温度差のある熱源水の層が形成されるため、竪型の蓄熱槽３を高さ方向に等分することで、蓄熱槽３内を物理的に仕切ることなく、蓄熱区域３１を定義することが出来る。但し、蓄熱槽３内の対流による温度の異なる熱源水の混合を防止するために、各蓄熱区域３１を完全に分割しない程度の仕切り壁等が設けられてもよい。なお、本実施形態において蓄熱槽３は２０等分されるが、分割される数は、実施の形態に応じて適宜決定されることが好ましい。
【００２６】
また、蓄熱槽３内に定義された夫々の蓄熱区域３１には、この蓄熱区域３１における熱源水の温度を計測するための温度センサ３２−１〜３２−２０（以下、何れの温度センサであるかを特定しない場合には、「温度センサ３２」とする）が設けられている。温度センサ３２は、防水処理が施され、蓄熱槽３の上部から吊るされる等の方法で設置され、蓄熱槽３内の各蓄熱区域３１における熱源水温度を計測する。制御部９は、温度センサ３２から各蓄熱区域３１の熱源水の温度を取得し、取得された熱源水の温度に基づいて、蓄熱槽３内における、負荷側への熱供給に有効な温度（例えば、摂氏９度以下）の熱源水（有効熱源水）が存する蓄熱区域３１（以下、「有効蓄熱区域」と称する）の数を把握する。本実施形態では、蓄熱時点における熱源水の温度は摂氏６度であり、負荷側から還水した熱源水の温度は概ね摂氏１２度であるものとする。このため、蓄熱槽３から負荷側へ熱を供給する放熱運転が行われるに従って、摂氏９度以下の有効熱源水を有する有効蓄熱区域の数は減少していく。
【００２７】
例えば、本実施形態では、蓄熱区域３１は、蓄熱槽３を２０区画に容積において等分したものであるため、１の蓄熱区域３１に蓄熱される熱量は、全体の蓄熱量の１／２０である。即ち、本実施形態によれば、有効蓄熱区域の数によって、蓄熱槽３内にある負荷側への熱供給に有効な温度の熱源水の大まかな量を簡易に把握することが出来る。換言すれば、本実施形態において、蓄熱槽３は、蓄熱区域３１に分割されて有効蓄熱区域の数が取得されることで、一種の熱計量器として利用される。
【００２８】
また、制御部９は、蓄熱運転時には、熱源機２等を制御することによって蓄熱槽３への蓄熱量を制御し、放熱運転時には、負荷を満足するように負荷側への管路に設けられた弁（図示は省略する）等が制御され、結果として放熱量が調整される。ここで、制御部９は、予め定められた放熱スケジュールに従って、蓄熱量および放熱量を制御する。
【００２９】
本実施形態に係る熱源システム１は、安価な夜間電力を利用して熱製造コストを下げ、かつ昼間の電力逼迫時には蓄熱槽３からの放熱のみで負荷を賄うことで熱源機２の運転を極力行わずに消費電力を低減するためのシステムである。このため、蓄熱運転では、放熱運転において必要な熱の量に対して過不足が生じないように蓄熱が行われ、放熱運転では、負荷側の負荷がピークとなる時間帯にも熱源機２が極力運転されないようなスケジューリングで放熱が行われることが好ましい。そこで、本実施形態では、季節や電力逼迫時の運転等を考慮して、大負荷用、中負荷用、小負荷用、ピークカット用等の、様々な放熱スケジュールを予め用意し、季節や外気温、省エネ目的等に合わせた放熱スケジュールを適用して熱源システム１を運転することとしている。
【００３０】
図２は、本実施形態で用いられる放熱スケジュールの例を示すグラフである。制御部９は、制御部９に接続された記憶装置（図示は省略する）に記憶された放熱スケジュールを読み出して利用する。具体的には、放熱スケジュールは、放熱運転の開始時刻、終了時刻、蓄熱運転の開始時刻、終了時刻、および放熱運転中の各時刻（本実施形態では、１時間毎）における残り有効蓄熱区域の予定数、を含む情報である。
【００３１】
通常運転放熱スケジュールに従って運転される場合には、放熱運転が開始される時刻（ここでは８時）までに全ての蓄熱区域３１（２０区域）が有効蓄熱区域となるように蓄熱
運転が行われ、その後、負荷側の需要が収束する時刻（ここでは１８時）まで、一定のペースで有効蓄熱領域の数が減少していくように放熱運転が行われる。
【００３２】
また、ピークカット運転放熱スケジュールに従って運転される場合には、放熱運転が開始される時刻までに全ての蓄熱区域３１が有効蓄熱区域となるように蓄熱運転が行われ、その後、電力消費がピークとなる時刻の手前（ここでは１３時）まで、ピーク時に十分な量の有効熱源水が残るように、通常運転放熱スケジュールよりも遅いペースで放熱運転が行われる。ピーク時（ここでは１３時から１６時の間）には、通常運転放熱スケジュールよりも速いペースで有効蓄熱区域の数が減少するように放熱運転が行われる。
【００３３】
また、小負荷運転放熱スケジュールに従って運転される場合には、放熱運転が開始される時刻までに半分の蓄熱区域３１（１０区域）が有効蓄熱区域となるように蓄熱運転が行われ、その後、負荷側の需要が収束する時刻まで、一定のペースで有効蓄熱領域の数が減少していくように放熱運転が行われる。
【００３４】
このようにして、本実施形態に係る熱源システム１では、放熱運転において必要な熱の量に対して過不足が生じないように蓄熱運転が行われ、熱源機２の追いかけ運転（以下、本実施形態に係る熱源システム１で、放熱運転中に負荷側の需要に対する熱供給の不足分を補う目的で熱源機２の追いかけ運転が行われることを、「追加運転」と称する）が発生しないように放熱運転が行われる。しかし、実際の運転では、負荷側の熱需要が予定や予測を上回ってしまう等の状況が発生することがあるため、放熱運転中の追加運転を行う必要が生じる場合がある。以下に、本実施形態における追加運転制御処理の詳細について説明する。
【００３５】
図３は、本実施形態における追加運転制御処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートに示された処理は、熱源システム１が放熱運転を行っている間、定期的（本実施形態では、１時間毎）に、制御部９によって実行される。なお、本実施形態では、熱源機２の運転インターバルを１時間とすることで、熱源機２が頻繁に発停を行うことを防止しつつ、放熱スケジュールと実際の蓄熱量との整合性を高めている。
【００３６】
ステップＳ１０１からステップＳ１０３では、現時点における有効蓄熱区域の数が取得される。制御部９は、各蓄熱区域３１に設けられた温度センサ３２から、各蓄熱区域３１における熱源水の温度を取得し（ステップＳ１０１）、取得した蓄熱区域３１ごとの熱源水温度を、予め定められた負荷側への熱供給に有効な温度を示す閾値（本実施形態では、摂氏９度）と比較することで、夫々の蓄熱区域３１が有効蓄熱区域であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。そして、制御部９は、有効蓄熱区域であると判定された蓄熱区域３１の数をカウントすることで、温度センサ３２による温度計測時点における有効蓄熱区域の数を取得する（ステップＳ１０３）。
【００３７】
ステップＳ１０４では、温度計測時点における有効蓄熱区域の数が、放熱スケジュールに定められた予定数未満であるか否かが判定される。制御部９は、ステップＳ１０３において取得された有効蓄熱区域の数と、放熱スケジュールに定められた、温度計測時点に対応する時刻の残り有効蓄熱区域の予定数とを比較する。ここで、残り有効蓄熱区域の実際の数が、放熱スケジュールにおける予定数未満であった場合、処理はステップＳ１０５へ進む。残り有効蓄熱区域の実際の数が予定数以上であった場合、処理はステップＳ１１１へ進む。
【００３８】
ステップＳ１０５およびステップＳ１０６では、追加運転において稼動される熱源機２の台数が決定され、追加運転が開始される。制御部９は、予め求められた、１台の熱源機２による時間あたり製造熱量と、１の有効蓄熱区域に蓄熱可能な熱量との関係に基づいて
、追加運転において稼動される熱源機２の台数を算出する（ステップＳ１０５）。より具体的には、１台の熱源機２を１時間運転したときの製造熱量が、何区画分の有効蓄熱区域に蓄熱された熱量に相当するかを予め求めておき、これを記憶装置等に記憶しておく。ここで、求められる値は整数である必要はなく、端数があってもよい。そして、残り有効蓄熱区域の実際の数と予定数との差に応じて、追加運転で必要な熱源機２の台数を決定し、決定された台数分の熱源機２に運転開始の指示を出すことで、追加運転を開始する（ステップＳ１０６）。
【００３９】
例えば、１台の熱源機２による時間あたり製造熱量が３１５ｋＷであり、１の蓄熱区域３１に蓄熱される熱量が５６７ｋＷである場合、１台の熱源機２による時間あたり製造熱量は、０．５５６区画分の有効蓄熱区域に蓄熱された熱量に相当する。ここで、残り有効蓄熱区域の実際の数と予定数との差が１である場合、１／０．５５６＝１．８台が、追加運転における熱源機２の運転台数として算出される。即ち、本実施形態では、以下の数式を用いることで、追加運転における熱源機２の運転台数が算出される。
追加運転で稼動する熱源機の台数＝（有効蓄熱区域の予定数−実際の数）／（１熱源機による製造熱量／１有効蓄熱区域の蓄熱量）
【００４０】
算出された運転台数が少数値を有している場合には、四捨五入または切り上げ等によって整数の運転台数が決定される。なお、熱源機２がインバータ機である場合、熱源機２の能力制御によって少数値分の運転を実現してもよい。そして、制御部９は、決定された台数の熱源機２に運転開始の指示を出し、必要であれば熱源機２の能力制御を行って、追加運転を開始する。即ち、本実施形態に係る熱源システム１によれば、複数の熱源機２の能力から、各熱源機２が単位時間当たりに復元可能な蓄熱区域の数を求めて、不足する区域の数に応じて、容易に追加運転の熱源機２の選択を行うことが可能である。その後、本フローチャートに示された処理は終了する。
【００４１】
また、本実施形態では、１の蓄熱区域３１における蓄熱量として、以下のようにして求められた蓄熱量が使用される。１台による時間あたり製造熱量が３１５ｋＷである４台の熱源機２が１０時間稼動した場合の蓄熱量を、３１５ｋＷ＊４台＊０．９＊１０時間＝１１３４０ｋＷｈと推定する。なお、係数０．９は、蓄熱時と放熱時とのタイムラグ等による熱ロスを考慮したものである。本実施形態では、１の蓄熱区域３１は蓄熱槽３の１／２０の容積を有するため、１の蓄熱区域３１における蓄熱量は、１１３４０ｋＷｈ／２０＝５６７ｋＷと推定される。但し、１の蓄熱区域３１における蓄熱量は、蓄熱完了時の熱源水温度と放熱完了時の熱源水温度との差を用いる方法等、その他の方法を用いて求められてもよい。
【００４２】
なお、本実施形態では、各熱源機２の能力が概ね等しい場合について説明したが、熱源機２の能力は夫々異なっていてもよい。この場合、熱源機２毎に、１時間運転したときの製造熱量が、何区画分の有効蓄熱区域に蓄熱された熱量に相当するかを予め求めておき、これを記憶装置等に記憶しておくことで、追加運転に必要な熱源機２の個体および組み合わせを決定することが可能となる。
【００４３】
ステップＳ１１１およびステップＳ１１２では、残り有効蓄熱区域の実際の数が予定数以上であって、追加運転が行われている場合に、追加運転が終了される。制御部９は、ステップＳ１０４において残り有効蓄熱区域の実際の数が予定数以上であると判定された場合、熱源システム１が現在追加運転中であるか否かを判定し（ステップＳ１１１）、追加運転が行われている場合には、熱源機２に運転終了の指示を出すことで追加運転を終了する（ステップＳ１１２）。その後、本フローチャートに示された処理は終了する。
【００４４】
上記追加運転制御処理が１時間毎に実行されることで、本実施形態によれば、簡便かつ
正確に、定期的に実際の残り蓄熱量と放熱スケジュールとを比較し、蓄熱量が不足しているか否かを判定して、不足している場合には、適切な量の追加運転を行うことが出来る。
【００４５】
図４は、本実施形態における、放熱スケジュールに対する実際の残り有効蓄熱区域の数の推移の一例を示すグラフである。図４に示すグラフによれば、１０時に実行された追加運転制御処理（図３を参照）において、残り有効蓄熱区域の数が予定数を所定数下回ったために追加運転が開始され、１１時に実行された追加運転制御処理において、残り有効蓄熱区域の数が予定数を上回ったために追加運転が終了されたことが分かる。
【００４６】
本発明のような蓄熱式の熱源システム１においては、放熱運転中の負荷側の需要は蓄熱によって全て賄い、追加運転が行われないことが理想であるが、本実施形態に係る熱源システム１によれば、負荷側の需要が予定や予測を上回る等の状況が発生した場合にも、簡易且つ正確に追加運転の要否判断を行い、蓄熱の不足を賄うとともに、蓄熱分を最大限利用することが可能となる。また、本実施形態に係る熱源システム１によれば、蓄熱区域に蓄熱された熱量が、放熱スケジュールの予定数に従って使い切られていくことで、安価な夜間電力で蓄熱された熱量を、昼間の放熱運転で使い切ることが可能である。更に、上記追加運転制御処理によって、熱源機を過不足なく運転することが可能となり、容易にピークカット運転を行うことが出来る。
【００４７】
なお、本実施形態では、蓄熱槽３として竪型の蓄熱槽３を用いたが、平型の蓄熱槽３が用いられてもよい。平型の蓄熱槽３を、蓄熱区域３１が横方向に並ぶように区画する場合には、隣接する蓄熱区域３１間で温度の異なる熱源水の混合が発生しないように、夫々の蓄熱区域３１は、連通孔を有する仕切りによって仕切られることが好ましい。
【００４８】
また、昼間の電力逼迫時等、電気料金が高く設定されている時間帯がある場合には、この時間帯の追加運転を抑制することとしてもよい。即ち、追加運転制御処理において、時間帯の判定を行い、夜間電力の時間帯（例えば、１３時から１６時の間）には、残り有効蓄熱区域の実際の数が放熱スケジュールの予定数を下回った場合でも、追加運転を開始せずに、追加運転制御処理を終了することとしてもよい。このようにすることで、追加運転が電気料金が高い時間帯を避けて実行され、電力ピークカットに貢献し、且つ電力コストを削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施形態に係る熱源システムの構成を示す図である。
【図２】実施形態で用いられる放熱スケジュールの例を示すグラフである。
【図３】実施形態における追加運転制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】実施形態における、放熱スケジュールに対する実際の残り有効蓄熱区域の数の推移の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
１  熱源システム
２  熱源機
３  蓄熱槽
９  制御部
３１  蓄熱区域
３２  温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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