(57)【要約】【課題】  連系運転時において部分負荷時、低負荷時におけるメイン熱供給プラントおよびサブ熱供給プラントの供給比率の自由度を拡大する。【解決手段】  本発明の地域熱供給システムは、各熱供給プラント２１，２２には、圧送ポンプ２４，２９の上流側配管２５，３０と下流側配管２６，３１とを接続するバイパス管２７，３２に差圧制御弁２８，３３が設けられ、地域熱循環設備２３には、各需要家設備Ｘ，Ｙにおいて往路系統３４と還路系統３５間の差圧を検出するため、差圧検出設備３６、３８が設けられており、各需要家設備Ｘ，Ｙの差圧検出設備３６、３８によって検出された差圧のうち、もっとも差圧の小さくなる需要家において検出された差圧が、前記需要家設備に所要流量の熱媒体を供給するために必要な補償差圧となるように差圧制御弁２８，３３の開度を制御可能なように構成されていることを特徴とする。【選択図】  図１
2007240024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体の圧送ポンプを備えた複数の熱供給プラントと複数の需要家設備とを、往路系統と還路系統とから成る地域熱循環設備により接続して構成される地域熱供給システムであって、
前記各熱供給プラントには、前記圧送ポンプの上流側配管と下流側配管とを接続するバイパス管に差圧制御弁が設けられ、
前記地域熱循環設備には、前記複数の需要家設備において往路系統と還路系統間の差圧を検出するために差圧検出設備が設けられており、前記複数の需要家設備の差圧検出設備によって検出された差圧のうち、もっとも差圧の小さくなる需要家において検出された差圧が、前記需要家設備に所要流量の熱媒体を供給するために必要な補償差圧となるように前記差圧制御弁の開度を制御可能なように構成されていることを特徴とする地域熱供給システム。
【請求項２】
前記差圧検出設備での供給差圧が最小となる需要家の還路系統における圧力を仮想の加圧点とし配管系内の前記熱媒体が飽和圧力以下となることを防止できるような圧力条件において一定とすることができるように加圧タンクの加圧圧力を調節できるように構成されている請求項１に記載の地域熱供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱供給プラントと需要家設備とを地域熱循環設備により接続して構成される地域熱供給システムに関し、特に、複数の熱供給プラントを備えた熱供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、商業施設やマンション等の各ビル群が設置される地域において、ビル毎にそれぞれ個別にボイラや冷凍機等の冷暖房や給湯用の熱源設備を設置する代わりに、これらのビル群を含む地域全体に対する熱源設備として、特定の場所に熱供給プラントを設置し、該熱供給プラントから各ビルの需要家設備に対して、地域熱循環設備を介して、冷水や温水等の熱媒体を供給する地域熱供給システムが注目されている。
【０００３】
この種の従来の地域熱供給システムには、前記熱供給プラントとして、メイン熱供給プラントが１箇所のみ設置されている場合と、メイン熱供給プラントにサブ熱供給プラントが連系して設置されている場合がある（例えば、特許文献１又は２参照）。
【０００４】
図２に示すように、メイン熱供給プラントが１箇所のみ設置されている上記前者の地域熱供給システムの場合、メイン熱供給プラントには、熱媒体の熱源設備（図示省略）の他、熱媒体の圧送設備が設けられており、該圧送設備は、圧送ポンプ１と、圧送ポンプ１の上流側配管２と下流側配管３とを接続するバイパス管４と、バイパス管４に設置される差圧制御弁５と、上流側配管２と下流側配管３との間の差圧を検出するための差圧検出設備６と、上流側配管２の差圧検出設備６に近接して設置される加圧タンク７とから概略構成されている。
【０００５】
また、図３に示すように、メイン熱供給プラントにサブ熱供給プラントが連系して設置されている上記後者の地域熱供給システムの場合、メイン熱供給プラントには、熱媒体の圧送設備として、図２に示す前者の地域熱供給システムの場合と同様に、圧送ポンプ１、バイパス管４、差圧制御弁５、差圧検出設備６、加圧タンク７がそれぞれ設けられている。また、この場合、サブ熱供給プラント側にもメイン熱供給プラント側と同様に熱媒体の圧送設備として、圧送ポンプ８やその上流側及び下流側配管９，１０、バイパス管１４、差圧制御弁１５、差圧検出設備１６、加圧タンク１７が設けられているが、メイン熱供給プラント側のバイパス管４、差圧制御弁５、差圧検出設備６、加圧タンク７が稼動している時には、サブ熱供給プラント側の加圧タンク１７は稼動しない。
【０００６】
そして、前者及び後者の地域熱供給システムのいずれの場合も、最大負荷時（Ｐ１で図示）に地域熱循環設備１１の往路系統１２と還路系統１３間の差圧が最小となる需要家設備Ｘにおいて補償差圧ＤＰを確保することを基準として、メイン熱供給プラントの差圧検出設備６の差圧設定値を定め、この差圧設定値に基づき、差圧制御弁５の開度が制御されるようになっている。
【特許文献１】特開平９−２１０４１３号公報
【特許文献２】特開２００１−１５３３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した従来の前者及び後者の地域熱供給システムでは、メイン熱供給プラントに設置された差圧検出設備６によって検出された差圧に基づき、差圧制御弁５の開度を制御するようになっているため、需要家設備Ｘでの負荷が小さくなる部分負荷時（Ｐ２で図示）や低負荷時（Ｐ３で図示）に、地域熱循環設備８の流量が減少して配管系の圧力損失が小さくなると、需要家設備Ｘにおける差圧ＤＰが必要以上に大きくなる。さらに、部分負荷時には、地域熱循環設備１１の流量が減少して圧力損失が小さくなるため、メイン熱供給プラント側或いはサブ熱供給プラント側の熱源設備等の運転状態によっては、図３中において二点鎖線で示すように、需要家設備Ｘにおいて、メイン熱供給プラントの供給圧力とサブ熱供給プラントの供給圧力とが一致しなくなり、サブ熱供給プラント側から各需要家設備Ｘ，Ｙ側に対して、必要な流量を供給できなくなるおそれがあった。
【０００８】
そのため、サブ熱供給プラント側から需要家設備Ｘ，Ｙ側に対して必要流量を供給するには、サブ熱供給プラント側の圧送ポンプ８の揚程を、図４に示すように、ＤＰmaxからＤＰmax’まで大きくする必要が生じるが、このように圧送ポンプ８の揚程を大きくした場合には、熱媒体の供給圧力が、圧送ポンプ８廻りの圧送設備や地域熱循環設備１１等の耐圧限界を超えてしまい配管系から熱媒体が漏出するなど問題が発生するおそれがあった。
【０００９】
本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、各需要家設備Ｘ，Ｙにおける供給差圧を測定し、各需要家設備Ｘ，Ｙの中から供給差圧が最小となる需要家設備（図１では需要家設備Ｘ）における還路系統の圧力を仮想加圧点として圧力を一定とするとともに、該需要家設備における供給差圧を確保できるようにプラント供給圧力および加圧圧力を調節することで、部分負荷時や低負荷時においても、熱媒体の供給圧力を適正値に保持することができ、部分負荷時においてもポンプ供給圧力の変動幅を圧送ポンプの送出可能最大圧力内とすることで連系運転におけるメイン熱供給プラントおよびサブ熱供給プラントの供給比率の自由度を拡大することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、熱媒体の圧送ポンプを備えた熱供給プラントと需要家設備とを、往路系統と還路系統とから成る地域熱循環設備により接続して構成される地域熱供給システムであって、前記各熱供給プラントには、前記圧送ポンプの上流側配管と下流側配管とを接続するバイパス管に差圧制御弁が設けられ、前記地域熱循環設備には、各需要家設備Ｘ，Ｙに前記往路系統と前記還路系統間の差圧を検出するための差圧検出設備が設けられ、各需要家設備Ｘ，Ｙの差圧検出設備により検出された差圧のうち最小の差圧となる需要家設備において検出された差圧が、前記需要家設備に所要流量の熱媒体を供給するために必要な補償差圧となるように前記差圧制御弁の開度を制御可能なように構成されており、且つ該需要家設備における還路系統の圧力を仮想加圧点として所定の条件にて一定とすることができるように加圧タンクの加圧圧力を調節できるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、最大負荷時に往路系統と還路系統間の差圧が最小となる需要家設備において、常に、補償差圧を確保することができると共に、部分負荷時や低負荷時に、熱供給プラントにおける圧力変動幅を圧送ポンプの送出可能最大圧力内に抑制することができる。したがって、連系運転におけるメイン熱供給プラントおよびサブ熱供給プラントの供給比率の自由度を拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１は、本発明の実施の形態に係る地域熱供給システムを概略的に示すシステム構成図である。
【００１３】
本実施の形態に係る地域熱供給システムは、メイン熱供給プラント２１とサブ熱供給プラント２２とが地域熱循環設備２３を介して連系して接続されていると共に、地域熱循環設備２３に複数の需要家設備Ｘ，Ｙが接続されて構成されている。
【００１４】
メイン熱供給プラント２１には、例えば、冷水、温水、高温水等の熱媒体の熱源設備（図示省略）の他、熱媒体の圧送設備が設けられており、該圧送設備は、圧送ポンプ２４と、圧送ポンプ２４の上流側配管２５と下流側配管２６とを接続するバイパス管２７と、バイパス管２７に設けられた差圧制御弁２８とを主体に構成されている。
【００１５】
一方、サブ熱供給プラント２２には、メイン熱供給プラント２１の場合と同様に、熱源設備（図示省略）や、圧送ポンプ２９、上流側配管３０及び下流側配管３１、バイパス管３２、差圧制御弁３３等の圧送設備がそれぞれ設けられている。
【００１６】
地域熱循環設備２３は、往路系統３４と還路系統３５により構成されており、さらに、往路系統３４は、メイン熱供給プラント２１側の第１往路系統３４ａとサブ熱供給プラント２２側の第２往路系統３４ｂとから構成され、還路系統３５は、メイン熱供給プラント２１側の第１還路系統３５ａとサブ熱供給プラント２２側の第２還路系統３５ｂとから構成されている。そして、第１往路系統３４ａと第２往路系統３４ｂ、及び第１還路系統３５ａと第２還路系統３５ｂは、それぞれ、最大負荷時に往路系統３４と還路系統３５間の差圧が最小となる需要家設備Ｘにおいて合流し、需要家設備Ｘには、メイン熱供給プラント２１とサブ熱供給プラント２２の両方のプラントから熱媒体が供給されるようになっている。また、需要家設備Ｙは、第２往路系統３４ｂと第２還路系統３５ｂに接続されており、需要家設備Ｙには、サブ熱供給プラント２２側から熱媒体が供給されるようになっている。
【００１７】
地域熱循環設備２３には、各需要家設備Ｘ，Ｙにおいて往路系統３４と還路系統３５間の差圧を検出するため、差圧検出設備３６、３８が設けられており、これらの差圧検出設備とメイン熱供給プラント２１およびサブ熱供給プラント２２との間には通信のための専用線（図示省略）が設けられている。
これにより、各需要家設備Ｘ，Ｙの差圧検出設備３６、３８によって検出された差圧のうち、もっとも差圧の小さくなる需要家設備（図示の例では需要家設備Ｘ）において検出された差圧をもとに、各差圧制御弁２８，３３の制御用信号として、前記専用線を介してメイン熱供給プラント２１及びサブ熱供給プラント２２にそれぞれ送信され、前記制御用信号に基づき、差圧制御弁２８，３３の開度が制御されるようになっている。
【００１８】
また、差圧調整配管２８の還路配管３５ａ側には、加圧装置として、加圧タンク３７が設けられている。この加圧タンク３７により、冷水圧送ポンプ２４（１〜複数台）の稼動中に配管系内の熱媒体が飽和圧力以下になるのを防止できるようになっている。差圧制御弁の開度の制御と共に、仮想加圧点における圧力が所定の条件にて一定となるように加圧タンクの加圧圧力を制御する。
【００１９】
次に、図１を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る地域熱供給システムの動作について説明する。
【００２０】
図１中においてＰ１で示すように、最大負荷時、需要家設備Ｘにおいて差圧検出設備３６が検出した往路系統３４と還路系統３５間の差圧が各需要家設備の中でも最小の差圧であった場合、該差圧は、制御用信号に変換され、前記専用線を介してメイン熱供給プラント２１及びサブ熱供給プラント２２に送信される。これらの制御用信号を受けて、メイン熱供給プラント２１及びサブ熱供給プラント２２では、各差圧制御弁２８，３３の開度が小さくなるようにそれぞれ制御され、圧送ポンプ２４，２９から送出された熱媒体の大部分は、それぞれ、下流側配管２６，３１から第１及び第２往路系統３４ａ，３４ｂを通って地域熱循環設備２３内に流通する。これにより、需要家設備Ｘにおける差圧は、補償差圧ＤＰに保持され、需要家設備Ｘに、第１及び第２往路系統３４ａ，３４ｂからそれぞれ所要流量の熱媒体が合流して供給されると共に、需要家設備Ｙには、第２往路系統３４ｂから所要流量の熱媒体が供給される。
【００２１】
また、図１中においてＰ２で示すように、部分負荷時にも、上記した最大負荷時の場合と同様に、差圧検出設備３６により検出された差圧が各需要家設備の中でも最小の差圧であった場合、該差圧は、制御用信号として、メイン熱供給プラント２１及びサブ熱供給プラント２２に送信され、メイン熱供給プラント２１及びサブ熱供給プラント２２では、差圧検出設備３６から送信された制御用信号に基づき、各差圧制御弁２８，３３の開度が、上記した最大負荷時の場合より大きくなるようにそれぞれ制御される。これにより、圧送ポンプ２４，２９から送出された熱媒体のうち、所定熱量分の流量は、それぞれ、下流側配管２６，３１から第１及び第２往路系統３４ａ，３４ｂを通って地域熱循環設備２３内に流通する。そして、需要家設備Ｘにおける差圧は、補償差圧ＤＰに保持され、需要家設備Ｘに、第１及び第２往路系統３４ａ，３４ｂからそれぞれ所要流量の熱媒体が合流して供給されると共に、需要家設備Ｙには、第２往路系統３４ｂから所要流量の熱媒体が供給される。
【００２２】
さらに、図１中においてＰ３で示すように、低負荷時にも、上記した最大負荷時及び部分負荷時の場合と同様に、差圧検出設備３６により検出された差圧が各需要家設備の中でも最小の差圧であった場合、該差圧は、制御用信号として、メイン熱供給プラント２１及びサブ熱供給プラント２２に送信され、メイン熱供給プラント２１及びサブ熱供給プラント２２では、差圧検出設備３６から送信された制御用信号に基づき、各差圧制御弁２８，３３の開度が、上記した部分負荷時の場合よりさらに大きくなるようにそれぞれ制御される。これにより、圧送ポンプ２４，２９から送出された熱媒体の一部分は、それぞれ、下流側配管２６，３１から第１及び第２往路系統３４ａ，３４ｂを通って地域熱循環設備２３内に流通する。そして、需要家設備Ｘにおける差圧は、補償差圧ＤＰに保持され、需要家設備Ｘに、第１及び第２往路系統３４ａ，３４ｂからそれぞれ所要流量の熱媒体が合流して供給されると共に、需要家設備Ｙには、第２往路系統３４ｂから所要流量の熱媒体が供給される。
【００２３】
その後、最大負荷時、部分負荷時、及び低負荷時のいずれの場合も、需要家設備Ｘに供給された熱媒体は、それぞれ、第１及び第２還路系統３５ａ，３５ｂを通って、メイン熱供給プラント２１及びサブ熱供給プラント２２に還流されると共に、需要家設備Ｙに供給された熱媒体は、第２還路系統３５ｂを通って、サブ熱供給プラント２２に還流され、これにより、熱媒体は地域熱供給システム内を循環する。
【００２４】
このように本発明の実施の形態に係る地域熱供給システムによれば、最大負荷時に往路系統３４と還路系統３５間の差圧が最小となる需要家設備Ｘにおいて、常に、補償差圧ＰＤを確保することができると共に、部分負荷時や低負荷時には、サブ熱供給プラント２２における圧力変動幅を圧送ポンプ２９の送出可能最大圧力ＤＰmax内に抑制することができる。
【００２５】
なお、上記した実施の形態においては、メイン熱供給プラント２１にサブ熱供給プラント２２が連系して接続されている場合について例示して説明したが、本発明は、この場合に限定されるものではなく、メイン熱供給プラント２１のみが設置されている場合や、３つ以上の熱供給プラントが連系して接続されている場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係る地域熱供給システムを概略的に示すシステム構成図である。
【図２】従来の地域熱供給システムを概略的に示すシステム構成図である。
【図３】従来の別の地域熱供給システムを概略的に示すシステム構成図である。
【図４】従来の別の地域熱供給システムを概略的に示すシステム構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
２１          メイン熱供給プラント
２２          サブ熱供給プラント
２３          地域熱循環設備
２４          圧送ポンプ
２５          上流側配管
２６          下流側配管
２７          バイパス管
２８          差圧制御弁
２９          圧送ポンプ
３０          上流側配管
３１          下流側配管
３２          バイパス管
３３          差圧制御弁
３４          往路系統
３５          還路系統
３６          差圧検出設備
３７          加圧タンク
Ｘ            需要家設備
Ｙ            需要家設備
【図１】
2007240024.tif 000003
【図２】
2007240024.tif 000004
【図３】
2007240024.tif 000005
【図４】
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