(57)【要約】【課題】  熱源機、冷温水ポンプ（冷水ポンプを含む）、水冷式の場合の冷却塔ファンのトータルでの省エネルギーを図ることができる冷凍機廻りの制御方法を提供する。【解決手段】  各熱源機１の電流値１０、差圧９、冷温水出口温度８、ヘッダー（往）温度１２を計測し、熱源機負荷率を演算することにより熱源機余力を判断し、ヘッダー（往）温度と負荷率から台数制御を行う。差圧により最低流量確保を行い、負荷率とヘッダー（往）温度から冷温水ポンプのインバーター制御を行う。熱源機に外部冷温水出口温度設定機能がある場合は、１台運転となった時に冷温水出口温度設定を自動修正する制御を行う。外気温湿度センサーから外気湿球温度を演算し、冷却水温度設定を自動変更し、冷却塔ファンを制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源機（空冷チラー、空冷ヒートポンプ、各種水冷チラーを含む）を用いた空調システムとして、熱源機に冷温水配管系（冷水のみも含む）を接続し、冷温水配管系に冷温水ポンプ（冷水ポンプも含む）及びヘッダー間のバイパス配管及び複数の二次側設備を接続して冷温水（冷水を含む）を循環する空調システムにおいて、電流値による熱源機負荷率を行い、ヘッダー（往）温度と負荷率によって台数制御を行い、熱源機が外部冷温水出口温度設定機能を有する場合は１台運転時に冷温水温度設定を自動修正する制御方法。
【請求項２】
上記熱源機を流通する冷温水の差圧を検出し、必要最低流量以上であれば、上記負荷率とヘッダー（往）温度と冷温水出口温度によって冷温水ポンプをインバーター制御させる制御方法。
【請求項３】
上記熱源機において冷却水配管系を接続し、冷却水配管系に冷却水ポンプ及び冷却塔を接続して冷却水を循環するシステムにおいて、外気湿球温度によって自動で冷却水温度設定を行い、冷却塔ファンを制御させる制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、熱源機の台数制御方法と、補機のインバーター制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  熱源機（空冷チラー、空冷ヒートポンプ、各種水冷チラーを含む）を用いた空調システムとして、熱源機に冷温水配管系（冷水のみも含む）及び冷却水配管系を接続し、冷温水配管系に冷温水ポンプ（冷水ポンプも含む）及びヘッダー間のバイパス配管及び複数の二次側設備を接続して冷温水（冷水を含む）を循環させ、冷却水配管に冷却水ポンプ及び冷却塔を接続して冷却水を循環する空調システムが一般に使用されている。【０００３】  消費電力の大きいこれらの機器を如何に省エネルギー化させられるかが重要となる。台数制御方法についてみると、従来は、二次側流量と送水温度と還温度によって概算負荷を演算し、熱源機は仕様能力を固定で設定され、負荷演算誤差の可能性の為に余裕をもって設定された負荷値によって熱源機の台数制御がされており、熱源機の能力は外気湿球温度や汚れや漏れ等から変動するという要素を無視される為、熱源機状態や負荷状態によっては余分に運転されている状態が多く無駄なエネルギーを使用している。【０００４】  冷温水ポンプ制御方法についてみると、従来は、インバーターを使用していない場合が多く、インバーター使用していても固定運転となっており、熱源機状態や負荷状態によっては低減できる電力を無駄に使用している。【０００５】  冷却塔ファン制御方法についてみると、従来は、冷却塔出口温度の固定設定値による発停になっており、外気湿球温度によっては熱源機消費電力を低減できる電力を無駄に使用している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  本発明は熱源機状態、外気湿球温度状態を加味して、熱源機、冷温水ポンプ、冷却水ポンプ、冷却塔ファンとトータルでの省エネルギー化になる制御を行い、無駄な電力を削減する制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りである。【０００８】  （１）各熱源機の電流値及び二次側送水温度の測定値を入力し、稼動熱源機の能力が限界となり且つ送水温度が設定値を一定時間継続して超えた場合に増段し、減段しても能力がまかなえる状態が一定時間継続した場合に減段させ、１台運転時は冷温水ポンプの回転数の減少に応じて冷温水出口温度設定とヘッダー（往）温度設定を自動修正させる制御方法。【０００９】  （２）各熱源機の冷温水出入口温度と冷温水出入口圧力（差圧も含む）の測定値を入力し、冷温水ポンプをヘッダー（往）温度が設定温度になるように最低必要流量を確保しながらインバーターで回転数制御させる制御方法。【００１０】  （３）各冷却塔の出口温度と外気温湿度（外気湿球温度を含む）の測定値を入力し、冷却水温度設定を自動で適正値に変更し、冷却塔ファンを発停制御もしくはインバーター制御させる制御方法。
【発明の効果】
【００１１】  （１）熱源機が余分に稼動していた為に稼動させていた補機ポンプ・ファンの電力が削減できる。【００１２】  （２）起動時の不要な冷温水流量の削減、必要に応じた流量確保により、冷温水ポンプの電力が削減できる。【００１３】  （３）冷却水温度が下げられる時に下げる事で、熱源機の圧縮負荷が低減でき、熱源機の電力又はガスが削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。【００１５】  図１は本発明に係る熱源機廻りのシステムの一実施形態を示すシステム構成図である。このシステムは、熱源機１に接続された冷温水配管系２と冷却水配管系３とにより構成される。冷温水配管系２には冷温水ポンプ６が備わる。冷却水配管系３には、冷却水ポンプ７と冷却塔１４が備わる。【００１６】  熱源機１には電流計１０が備わる。熱源機１の冷温水入出口の差圧を計測する為に冷温水配管２に圧力発信器９（差圧発信器も含む）と冷温水出口側に温度センサー８が備わる。【００１７】冷温水ポンプ６にはインバーター１１が備わる。ヘッダー（往）４には温度センサー１２が備わる。ヘッダー（還）５には温度センサー１３が備わる。【００１８】  冷却塔１４にはインバーター１５が備わる。冷却塔１４の出口側の冷却水系配管３に温度センサー１６が備わる。外気温湿度から外気湿球温度を演算する為に外気温湿度センサー１７（外気露点温度センサーや外気エンタルピーセンサーも含む）を備える。【００１９】  上記のデータを制御装置１８に取り込み、制御を行う。【００２０】  熱源機本体についてみると、通常、冷温水出口温度を設定値になり且つ電流が定格値以上にならないように本体制御されている。冷水の場合には、冷水流量が一定であった時、冷水入口温度が低くなれば、熱源機本体が容量制御を行ってしまう。逆に冷水入口温度が高く熱源機能力がいっぱいとなった場合は、冷水出口温度は上がってしまう。【００２１】  また、熱源機の特性として冷却水温度が低下（空冷チラーの場合は外気湿球温度の低下を含む）すると効率が良くなるばかりでなく、冷凍能力もアップするという特性がある。【００２２】  図２は、熱源機台数制御方法の機能ブロック図である。上記の熱源機の特性を活用し、運転電流値と定格電流により熱源機能力に余力があるかどうかを判断し、熱源機がターボ冷凍機の場合はベーン開度も全開になっていないか判断する事を加え、ヘッダー（往）温度と電流負荷から増段する必要があるかどうか判断をする。減段は、稼動熱源機の合計電流負荷率を稼働台数マイナス１で割った負荷率とヘッダー（往）温度により減段させる事が可能か判断する。これにより、無駄に熱源機やその補機（冷温水ポンプ、冷却水ポンプ、冷却塔ファン）を廻す必要がなくなる。熱源機が１台運転時は、冷温水ポンプの回転数に  比例して冷温水出口温度設定及びヘッダー（往）温度設定を上限及び下限内で徐々に自動修正を行う。これにより、低負荷時は熱源機の稼動動力が低減され省エネルギー化を行える。【００２３】  図３は、冷温水ポンプのインバーター制御方法の機能ブロック図である。冷温水ポンプについてみると、熱源機が凍結しないように最低必要な流量を確保し且つ冷温水出口温度を満たせれば良いといえる。熱源機の最低必要流量は最低必要差圧で判断できる。熱源機起動時は、最低差圧を維持するように冷温水ポンプのインバーター制御を行う事により、冷水の場合、二次側に送られる冷えていない水量を最低限に抑える事ができる。冷水の場合、ヘッダー（往）温度が設定値を保つように、ヘッダー（往）温度が上がって且つ熱源機能力に余力があれば回転数を増やす���温度が下がれば減らすというようにインバーター制御を行う。これにより、ヘッダー（還）温度が下がり熱源機に余力があれば冷温水出口温度とヘッダー（往）温度は下がり、インバーター回転数は減る方向に向かう。ヘッダー（還）温度が上がってきてその流量で負荷を満たせない場合は、ヘッダー（往）温度が上がるため、熱源機に余力があればインバーター回転数を増やすようになる。熱源機に余力がなくなった場合は、上記台数制御で増段されるので能力に支障をきたす事無く、冷温水ポンプの省エネルギー化を行える。【００２４】  図４は、冷却塔ファン制御方法の機能ブロック図である。冷却水系統についてみると、冷却水温度が下がれば熱源機の効率が良くなるし、能力もアップするという特性を活かし、外気湿球温度を演算し、冷却塔で下げられる冷却水温度設定値を演算させる。この時、熱源機の最低冷却水温度は保持する。この設定値になるように冷却塔ファンの発停制御またはインバーター制御を行う。バイパス弁がある場合は、最低温度以下にならないようにする安全対策用として活用するのみとする。冷却水ポンプのインバーターは、シリカ等がチューブに付着しにくくするように適量を流す必要がある為、仕様流量分流れる周波数にする。チューブの熱伝導率を悪くする事は冷凍機の効率を悪くしてしまうが、設計選択されたポンプは通常、仕様よりも大きな容量を持っているので、電力を下げる事が可能となる。これにより冷却塔能力を超えた無意味なファン運転を無くすことができ、又、冷却水温度をもっと下げる事が可能な時に熱源機の効率アップと能力アップが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】  本発明に係る熱源機廻りのシステムの一実施形態を示すシステム構成図
【図２】  熱源機台数制御方法の機能ブロック図
【図３】  冷温水ポンプのインバーター制御方法の機能ブロック図
【図４】  冷却塔ファン制御方法の機能ブロック図
【符号の説明】
【００２６】  １  熱源機
２  冷温水配管系
３  冷却水配管系
４  ヘッダー（往）
５  ヘッダー（還）
６  冷温水ポンプ
７  冷却水ポンプ
８  熱源機冷温水出口温水センサー
９  熱源機冷温水圧力（差圧）発信器
１０  熱源機電流センサー
１１  冷温水ポンプ用インバーター
１２  ヘッダー（往）温度センサー
１３  ヘッダー（還）温度センサー
１４  冷却塔
１５  冷却塔ファン用インバーター
１６  冷却塔出口温度センサー
１７  外気温湿度（湿球温度）センサー
１８  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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