(57)【要約】【課題】冷媒戻り温度を予測して蓄熱容量を推定し、熱源システムの適切な運転計画を作成すること。【解決手段】運転管理装置１は、空調設備３から熱源システム２へ戻る冷媒の冷媒戻り温度Ｔｒを予測する冷媒戻り温度予測部と、予測した冷媒戻り温度Ｔｒに基づいて、熱源システムの持つ蓄熱容量を推定する蓄熱容量推定部と、推定した蓄熱容量に基づいて、熱源システムの運転計画を作成する運転計画作成部とを備える。熱源システムは、蓄えた冷媒を空調設備へ供給する蓄熱槽２０と、空調設備から蓄熱槽を介して戻る冷媒を冷却し、冷却した冷媒を蓄熱槽へ供給する冷媒生成部２２と、冷媒生成部から蓄熱槽へ送られる冷媒の温度を計測する冷媒送り温度検出部２４と、蓄熱槽から冷媒生成部へ戻る冷媒の温度を計測する冷媒戻り温度検出部２５とを備えてもよい。【選択図】図１
2016142491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調設備に冷媒を供給する熱源システムの運転を管理する運転管理装置であって、
前記空調設備から前記熱源システムへ戻る冷媒の温度である冷媒戻り温度を予測する冷媒戻り温度予測部と、
前記予測した冷媒戻り温度に基づいて、前記熱源システムの持つ蓄熱容量を推定する蓄熱容量推定部と、
前記推定した蓄熱容量に基づいて、前記熱源システムの運転計画を作成する運転計画作成部と、を備える
熱源システムの運転管理装置。
【請求項２】
前記運転計画作成部により作成された前記運転計画に従って前記熱源システムの運転を制御するための運転制御データを作成する運転制御データ作成部をさらに備える、
請求項１に記載の熱源システムの運転管理装置。
【請求項３】
前記熱源システムは、
蓄えた冷媒を前記空調設備へ供給する蓄熱槽と、
前記空調設備から前記蓄熱槽を介して戻る冷媒を冷却し、冷却した冷媒を前記蓄熱槽へ供給する冷媒生成部と、
前記冷媒生成部から前記蓄熱槽へ送られる冷媒の温度を計測して出力する冷媒送り温度検出部と、
前記蓄熱槽から前記冷媒生成部へ戻る冷媒の温度を計測して出力する冷媒戻り温度検出部と、
を備える請求項１または請求項２のいずれかに記載の熱源システムの運転管理装置。
【請求項４】
前記熱源システムの過去の運転実績を示す運転実績データを管理する運転実績データ管理部をさらに備え、
前記運転実績データは、少なくとも時間に関する情報と、環境条件に関する情報と、前記冷媒戻り温度検出部で検出された冷媒戻り温度とを対応付けており、
前記冷媒戻り温度予測部は、運転計画日の放熱予定時間における冷媒戻り温度を、前記運転実績データに基づいて予測する、
請求項３に記載の熱源システムの運転管理装置。
【請求項５】
前記冷媒戻り温度予測部は、
前記運転実績データ管理部の管理する前記運転実績データのうち、前記運転計画日の属する季節と同一季節における所定の運転実績データを所定数以上抽出し、
抽出した前記核所定の運転実績データが有する冷媒戻り温度の平均値を算出し、
算出した前記平均値を前記運転計画日の前記放熱予定時間における冷媒戻り温度として予測する、
請求項４に記載の熱源システムの運転管理装置。
【請求項６】
前記空調設備は、前記熱源システムへ戻す冷媒の温度を制御するための手段を備えていない、
請求項１〜５のいずれかに記載の熱源システムの運転管理装置。
【請求項７】
空調設備に冷媒を供給する熱源システムの運転をコンピュータを用いて管理する運転管理方法であって、
前記空調設備から前記熱源システムへ戻る冷媒の温度である冷媒戻り温度を予測する冷媒戻り温度予測ステップと、
前記予測した冷媒戻り温度に基づいて、前記熱源システムの持つ蓄熱容量を推定する蓄熱容量推定ステップと、
前記推定した蓄熱容量に基づいて、前記熱源システムの運転計画を作成する運転計画作成ステップと、
を実行する熱源システムの運転管理方法。
【請求項８】
前記コンピュータは、前記熱源システムの過去の運転実績を示す運転実績データを使用することができ、
前記運転実績データは、少なくとも時間に関する情報と、環境条件に関する情報と、実際に検出された冷媒戻り温度とを対応付けており、
前記冷媒戻り温度予測ステップは、運転計画日の放熱予定時間における冷媒戻り温度を、前記運転実績データに基づいて予測する、
請求項７に記載の熱源システムの運転管理方法。
【請求項９】
前記冷媒戻り温度予測ステップは、
前記運転実績データのうち、前記運転計画日の属する季節と同一季節における所定の運転実績データを所定数以上抽出し、
抽出した前記核所定の運転実績データが有する冷媒戻り温度の平均値を算出し、
算出した前記平均値を前記運転計画日の前記放熱予定時間における冷媒戻り温度として予測する、
請求項８に記載の熱源システムの運転管理方法。
【請求項１０】
コンピュータを、空調設備に冷媒を供給する熱源システムの運転を管理するための運転管理装置として機能させるためのコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記空調設備から前記熱源システムへ戻る冷媒の温度である冷媒戻り温度を予測する冷媒戻り温度予測部と、
前記予測した冷媒戻り温度に基づいて、前記熱源システムの持つ蓄熱容量を推定する蓄熱容量推定部と、
前記推定した蓄熱容量に基づいて、前記熱源システムの運転計画を作成する運転計画作成部と、
を実現させるためのコンピュータプログラム。
【請求項１１】
前記熱源システムは、
蓄えた冷媒を前記空調設備へ供給する蓄熱槽と、
前記空調設備から前記蓄熱槽を介して戻る冷媒を冷却し、冷却した冷媒を前記蓄熱槽へ供給する冷媒生成部と、
前記冷媒生成部から前記蓄熱槽へ送られる冷媒の温度を計測して出力する冷媒送り温度検出部と、
前記蓄熱槽から前記冷媒生成部へ戻る冷媒の温度を計測して出力する冷媒戻り温度検出部と、
を備える請求項１０に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源システムの運転管理装置、熱源システムの運転管理方法およびコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギ消費量の増大に伴う電力不足と温室効果ガス排出量の増加とによる、環境への影響が問題となっている。そのため、省エネルギやＣＯ２排出量削減を実現するための効率的なエネルギ利用の取り組みが進められている。その手段の一つとして、蓄熱槽を持つ熱源システムの活用がある。熱源システムの蓄熱槽は、予め蓄えておいた熱を熱負荷（空調負荷）の変動に応じて空調設備に供給する。熱負荷の高い時間帯に蓄熱槽を利用することで、電力需要のピークをずらすことができる。
【０００３】
熱源システムに関する従来技術としては、蓄熱槽を備えた熱源システムの最適運転を行う制御装置を提供する技術が知られている（特許文献１）。特許文献１に記載の従来技術では、気象実績データと運転実績データおよび建物の特性を参照して熱負荷を予測し、予測した熱負荷から、蓄熱槽を最大限利用するための運転計画データを生成して熱源システムの運転を制御する。そして、この従来技術では、運転計画と運転実績との差による残蓄熱量と熱負荷の差が所定範囲外の場合、運転計画を見直す。
【０００４】
また、オペレータの負担を軽減して熱源の安定供給および安全運転を確保し、緊急時に熱源の起動および停止を適切に行う技術も知られている（特許文献２）。特許文献２に記載の従来技術では、蓄熱槽の温度分布、熱源機器の出入口温度、流量、送還水温度の計測値、気象情報、曜日情報に基づいて熱負荷を予測し、予測した熱負荷に基づいて蓄熱槽運用計画および熱源機器運転計画を作成して熱源機器を制御する。そして、予測誤差の蓄積により計画と実際の値にずれが生じた場合は運転計画を修正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−８２６４２公報
【特許文献２】特開平５−８８７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術では、熱源機器を蓄熱させたり放熱させたりする運転計画を作成する場合、予め確定した蓄熱容量（放熱可能量でもある。以下同じ）を元に作成する。蓄熱容量は、蓄熱槽容量と、冷凍機などの熱源機器からの冷水送り温度（設定値）と、需要家側（空調設備等）からの冷水戻り温度とによって決まる。従来技術では、冷水戻り温度として、設計値、または運転計画時に実測した冷水戻り温度のいずれかを用いており、この冷水戻り温度で蓄熱容量を評価している。
【０００７】
しかし季節や気象条件等によって、放熱時の冷水戻り温度が設計値（想定値）や運転計画時の実測温度と異なる場合も多い。冷水戻り温度が想定範囲外に変化すると、蓄熱容量も異なってしまうため、適切な運転計画を作成することができない。
【０００８】
例えば、実際の冷水戻り温度が想定値よりも低い場合、蓄熱容量が過大に見積もられているため、放熱時に供給する冷熱量が不足してしまう。逆に、実際の冷水戻り温度が想定値よりも高い場合、蓄熱容量が過小に見積もられているため、冷熱量が余ってしまうことになる。
【０００９】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的は、冷媒戻り温度を予測して蓄熱容量を推定することで、熱源システムの適切な運転計画を作成できるようにした熱源システムの運転管理装置、熱源システムの運転管理方法およびコンピュータプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決すべく、本発明に従う熱源システムの運転管理装置は、空調設備に冷媒を供給する熱源システムの運転を管理する運転管理装置であって、空調設備から熱源システムへ戻る冷媒の温度である冷媒戻り温度を予測する冷媒戻り温度予測部と、予測した冷媒戻り温度に基づいて、熱源システムの持つ蓄熱容量を推定する蓄熱容量推定部と、推定した蓄熱容量に基づいて、熱源システムの運転計画を作成する運転計画作成部とを備えている。
【００１１】
運転計画作成部により作成された運転計画に従って熱源システムの運転を制御するための運転制御データを作成する運転制御データ作成部をさらに備えることもできる。
【００１２】
熱源システムは、蓄えた冷媒を空調設備へ供給する蓄熱槽と、空調設備から蓄熱槽を介して戻る冷媒を冷却し、冷却した冷媒を蓄熱槽へ供給する冷媒生成部と、冷媒生成部から蓄熱槽へ送られる冷媒の温度を計測して出力する冷媒送り温度検出部と、蓄熱槽から冷媒生成部へ戻る冷媒の温度を計測して出力する冷媒戻り温度検出部とを備えてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、空調設備から熱源システムへ戻る冷媒の戻り温度を予測し、予測した冷媒戻り温度に基づいて、熱源システムの持つ蓄熱容量を推定することができ、推定した蓄熱容量に基づいて、熱源システムの運転計画を作成することができる。これにより、蓄熱槽に蓄えた熱を効率的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】熱源システムおよび運転管理装置を含む全体構成図。
【図２】運転管理装置のブロック図。
【図３】運転計画作成処理のフローチャート。
【図４】冷水戻り温度予測処理のフローチャート。
【図５】運転実績データの構成例。
【図６】冷熱単価を算出する処理のフローチャート。
【図７】冷凍機のエネルギ消費特性の例を示すグラフ。
【図８】電力単価の時間変化を示すグラフ。
【図９】運転計画の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態では冷媒として水を例に挙げて説明する。さらに本実施形態では、空調設備３を冷房運転させる場合を例に挙げて説明する。しかし、本実施形態は冷房運転時に限らず、暖房運転の場合にも適用することができる。
【００１６】
本実施形態の熱源システム運転管理装置１は、以下に詳述するように、複数の空調設備３に冷水を提供する熱源システム２において、過去の運転実績データ１０２（季節、日時、曜日、気温・湿度・天候などの環境条件、冷熱量、冷水戻り温度）に基づき、運転計画日の放熱予定時間における条件に適合した、冷水戻り温度を予測する。熱源システム運転管理装置１は、予測した冷水戻り温度に基づいて蓄熱容量（放熱可能量）を推定し、推定した蓄熱容量に基づいて熱源機器２２の運転計画（蓄熱・放熱計画）を作成する。
【００１７】
さらに、熱源システム運転管理装置１は、作成した運転計画に基づいて、熱源機器としての冷凍機２２を制御するための運転制御データを作成する。熱源システム運転管理装置１は、運転計画や運転制御データの作成結果を参照するための装置１３を備えることもできる。さらに、熱源システム運転管理装置１は、冷凍機２２の実績データを、運転実績データとして保存し、後日における冷水戻り温度の予測処理に活かす。
【００１８】
このように構成される本実施形態によれば、蓄熱槽２０をもつ熱源システム２において、変動する冷水戻り温度に対応して蓄熱容量を推定することができ、最適な運転計画を作成して冷凍機２２を適切に制御することができる。これにより、省エネルギ運転を実現することができるとともに、運転コストを低減することができる。
【実施例１】
【００１９】
図１〜図９を用いて実施例を説明する。図１は、熱源システム２と運転管理装置１を含むエネルギネットワークシステムの全体構成例を示す。
【００２０】
エネルギネットワークシステムは、熱源システム運転管理装置１（以下、運転管理装置１）と、熱源システム２と、少なくとも一つの空調設備３を含む。上述の通り、ここでは冷房を対象として、空調設備３に冷水を供給する場合を説明する。
【００２１】
熱源システム２の構成を説明する。熱源システム２は、例えば蓄熱槽２０、一次側送水ポンプ２１、熱源機器である冷凍機２２、二次側送水ポンプ２３、冷水送り温度検出部２４、冷水戻り温度検出部２５、配管Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５を備える。
【００２２】
複数の一次側送水ポンプ２１の吐出口は、それぞれ第１配管Ｌ１を介して冷凍機２２に接続されている。各冷凍機２２は熱源機器の例であり、「冷媒生成部」に相当する。各冷凍機２２で生成された冷水は、第２配管Ｌ２を介して蓄熱槽２０に供給される。
【００２３】
蓄熱槽２０は、例えば単一温度成層型蓄熱槽として構成される。蓄熱槽２０内には、冷水の密度差に応じて２つの層２０Ｌ，２０Ｈが形成される。一つの層は、各冷凍機２２からの比較的低温の冷水２６が位置する低温部２０Ｌである。他の一つの層は、空調設備３から戻った比較的高温の冷水２７が位置する高温部２０Ｈである。
【００２４】
蓄熱槽２０の低温部２０Ｌの冷水２６は、二次側送水ポンプ２３により第３配管Ｌ３を介して、空調設備３内の熱負荷装置３０へ送られる。熱負荷装置３０による熱交換により温められた冷水２７は、第４配管Ｌ４を介して蓄熱槽２０の高温部２０Ｈへ戻る。
【００２５】
蓄熱槽２０の高温部２０Ｈの冷水２７は、第５配管Ｌ５を介して各一次側送水ポンプ２１の吸込口へ送られる。そして上述の通り、高温の冷水２７は冷凍機２２に送られて、温度が低下し、低温の冷水として蓄熱槽２０へ供給される。このように、熱源システム２は、蓄熱槽２０に蓄えた冷水を空調設備３との間で循環させる。蓄熱槽２０の低温部２０Ｌと高温部２０Ｈとの温度境界２０Ｂは、熱源システム２の運転状況により変動する。
【００２６】
各冷凍機２２と蓄熱槽２０とを接続する第２配管Ｌ２の途中には、各冷凍機２２から蓄熱槽２０へ供給される冷水２６の温度Ｔｓを計測して運転管理装置１へ出力するための、冷水送り温度検出部２４が設けられている。蓄熱槽２０と各一次側送水ポンプ２１との間を接続する第５配管Ｌ５の途中には、蓄熱槽２０から各一次側送水ポンプ２１を介して各冷凍機２２へ供給される冷水２７の温度Ｔｒを計測して運転管理装置１へ出力するための、冷水戻り温度検出部２５が設けられている。各温度検出部２４，２５の設置位置は、図１に示す例に限らない。
【００２７】
さらに図１では、一次側送水ポンプ２１および冷凍機２２を３個ずつ示すが、これに限らず、一次側送水ポンプ２１および冷凍機２２は、それぞれ１個ずつ、２個ずつ、４個ずつ以上、であってもよい。一次側送水ポンプ２１の台数と冷凍機２２の台数とが一致しなくてもよい。熱源システム２は複数の空調設備２に冷水を供給することもできるし、各空調設備３は複数の熱負荷装置３０を備えることもできる。
【００２８】
上述のように、蓄熱槽２０には、温度が低く密度の大きい低温冷水からなる低温部２０Ｌと、温度が高く密度の小さい高温冷水からなる高温部２０Ｈとが存在する。低温冷水２６を蓄熱槽２０内に入れて蓄熱すると、低温部２０Ｌの領域が増加し、温度境界２０Ｂが上昇する。低温冷水２６を蓄熱槽２０から出して放熱すると、低温部２０Ｌの領域が減少し、温度境界２０Ｂが低下する。
【００２９】
運転管理装置１は、熱源システム２による冷水供給を制御するための装置であり、例えば、マイクロプロセッサ部１０、メモリ部１１、入出力部１２、ユーザインターフェース部１３を備えるコンピュータ装置として構成される。
【００３０】
メモリ部１１には、図２で後述する各機能１０６，１０７，１０８，１０９を実現するための所定のコンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサ部１０は、それらコンピュータプログラムを読み込んで実行することで各機能１０６〜１０９を実現する。
【００３１】
入出力部１２は、運転管理装置１と熱源システム２とを電気的に接続するための装置である。ユーザインターフェース部１３は、運転管理装置１を管理するユーザ（例えばシステム管理者）との間で情報を交換するための装置である。ユーザインターフェース部１３は、ユーザが運転管理装置１へ情報を入力するための情報入力装置と、運転管理装置１からユーザへ情報を提供するための情報出力装置とを含む。情報入力装置には、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、音声入力装置、視線検出装置などがある。情報出力装置には、例えば、ディスプレイ、プリンタ、音声合成装置などがある。なお、運転管理装置１は、電子メールなどを用いてユーザに情報を提供することもできる。
【００３２】
運転管理装置１は、入出力部１２を介して、各一次側送水ポンプ２１と、各冷凍機２２と、二次側送水ポンプ２３と、各温度検出部２４，２５とに電気的に接続されている。運転管理装置１は、各温度検出部２４，２５で計測した温度信号を受領するとともに、運転計画に従う運転制御データを作成して各一次側送水ポンプ２１、各冷凍機２２、二次側送水ポンプ２３を制御する。
【００３３】
ここで、各冷凍機２２から蓄熱槽２０に供給する一次側冷熱量Ｑ１、蓄熱槽２０から空調設備３に供給する二次側冷熱量Ｑ２、蓄熱槽２０への蓄熱量Ｑｓ、蓄熱槽２０からの放熱量Ｑｒは、以下のように与えられる。
【００３４】
【数１】
2016142491.tif 000003
【００３５】
【数２】
2016142491.tif 000004
【００３６】
【数３】
2016142491.tif 000005
【００３７】
従って、Ｑ１＞Ｑ２のとき、蓄熱量はＱｓである（Ｑｓ＝Ｑ１−Ｑ２）。
【００３８】
【数４】
2016142491.tif 000006
【００３９】
従って、Ｑ２＞Ｑ１のとき、放熱量はＱｒである（Ｑｒ＝Ｑ２−Ｑ１）。
【００４０】
上記数式において、ρ［ｋｇ/ｍ３］は冷水の密度、Ｃ［Ｊ/（ｋｇ・℃）］は冷水の比熱。Ｔｒ［℃］は冷水戻り温度、Ｔｓ［℃］は冷水送り温度、Ｗ１［ｍ３/ｓ］は一次側流量（冷凍機２２から蓄熱槽２０への送水流量）、Ｗ２［ｍ３/ｓ］は二次側流量（蓄熱槽２０から空調設備３への送水流量）、である。
【００４１】
運転管理装置１は、後述するように、予測した冷水戻り温度Ｔｒ、推定した蓄熱容量、熱源機器である冷凍機２２の運転対象日の気象予報による気温や湿度等の気象データ、空調設備３等に関する冷熱量の需要予測データなどを用いて運転計画を作成し、その運転計画に従って冷凍機２２などの駆動を制御する。
【００４２】
図２は、運転管理装置１のシステム構成例を示すブロック図である。運転管理装置１は、例えば、気象データ管理部１０１、運転実績データ管理部１０２、需要予測データ管理部１０３、機器仕様・機器特性データ管理部１０４、データ入力装置１０５、冷水戻り温度予測部１０６、蓄熱容量（放熱可能量）推定部１０７、運転計画作成部１０８、運転制御データ作成部１０９、出力表示部１１０、熱源機器制御部１１１を備える。
【００４３】
気象データ管理部１０１は、例えば気象庁や天気予報サービス会社などが配信する気象予報データを利用可能に構成されており、運転計画の対象日における気象予報を管理している。気象予報は、例えば、気温や湿度を含む。もし必要があれば、日射量や風速、風向などを含めてもよい。以下、気象データ管理部１０１で管理するデータを気象データ１０１と呼ぶ場合がある。
【００４４】
運転実績データ管理部１０２は、熱源システム２内の熱源機器である冷凍機２２や、蓄熱槽２０および空調設備３に関する各装置の運転実績データを管理する。運転実績データは、例えば、冷凍機２２、蓄熱槽２０、空調設備３に関する冷熱量、温度、湿度、流量等の計測値と計測日時等とを対応付けて構成される。以下、運転実績データ管理部１０２で管理するデータを運転実績データ１０２と呼ぶ場合がある。
【００４５】
需要予測データ管理部１０３は、空調設備３等の需要側の冷熱量等を予測した需要予測データを管理する。以下、需要予測データ管理部１０３で管理するデータを需要予測データ１０３と呼ぶ場合がある。
【００４６】
機器仕様・機器特性データ管理部１０４は、冷凍機２２や蓄熱槽２０に関する機器仕様および機器特性のデータを管理する。機器特性は、例えば、エネルギ消費特性、電力単価等を含む。以下、機器仕様・機器特性データ管理部１０４で管理するデータを機器仕様・機器特性データ１０４と呼ぶ場合がある。
【００４７】
データ入力部１０５は、上述した各データ管理部１０１，１０２，１０３，１０４からそれぞれのデータを取り込んで、各処理部１０６，１０７，１０８，１０９へ与える機能である。
【００４８】
冷水戻り温度予測部１０６は、気象データ１０１や運転実績データ１０２を用いて運転計画対象日の放熱予定時刻における冷水戻り温度を予測する機能である。以下の説明では、運転計画対象日を運転計画日と、放熱予定時刻を放熱時刻と、呼ぶ場合がある。
【００４９】
蓄熱容量推定部１０７は、冷水戻り温度予測部１０６で予測した冷水戻り温度や、機器仕様・機器特性データ１０４を用いて、運転計画に基づく運転制御時に必要となる蓄熱容量（放熱可能量）を推定する機能である。
【００５０】
運転計画作成部１０８は、推定した蓄熱容量と、需要予測データ１０３と、機器仕様・機器特性データ１０４とを用いて、運転計画対象日における蓄熱または放熱についての運転計画を作成する機能である。運転制御データ作成部１０９は、作成された運転計画と機器仕様・機器特性データ１０４とを用いて、熱源機器としての冷凍機２２の駆動を制御するためのデータを作成する機能である。なお、冷凍機２２の運転制御に際して、送水ポンプ２１，２３なども制御する必要がある。ここでは、それらの付随的装置に関する制御データも、運転制御データに含まれるものとして述べる。
【００５１】
出力表示部１１０は、ユーザインターフェース部１３を利用して生成される機能であり、運転計画作成部１０８で作成した運転計画、運転制御データ作成部１０９で作成した運転制御データ、運転計画の実績などを表示する。熱源機器制御部１１１は、運転制御データ作成部１０９で作成した運転制御データを、制御対象である冷凍機２２へ出力する機能であり、入出力部１２を利用して生成される。
【００５２】
図３は、運転計画を作成する処理を示すフローチャートである。運転管理装置１の冷水戻り温度予測部１０６は、気象データ１０１および運転実績データ１０２に基づき、運転計画対象日の放熱予定時刻における冷水戻り温度を予測する（Ｓ１０）。冷水戻り温度の予測手順については、図４を用いて後述する。
【００５３】
蓄熱容量推定部１０７は、予測した冷水戻り温度を基に、運転計画時の蓄熱槽２０の蓄熱容量Ｑｓｐ及び放熱可能量Ｑｒｐを推定する（Ｓ１１）。「運転計画時の」とは、運転計画に従って熱源システム２を運転制御する場合の、という意味である。
【００５４】
蓄熱容量Ｑｓｐ、及び放熱可能量Ｑｒｐは、数５で与えられる。数５において、Ｖ［ｍ３/ｓ］は、蓄熱槽２０の容量である。
【００５５】
【数５】
2016142491.tif 000007
【００５６】
運転計画は、蓄熱槽２０に蓄熱容量分の熱を蓄える蓄熱計画と、蓄熱槽２０から放熱可能量分の熱を放出させる放熱計画とに分けることができる。蓄熱計画では、料金の安い夜間電力を利用して蓄熱する。このため、蓄熱計画には、例えば０時から８時までの間で、冷熱単価の安い時間帯を設定する。これに対し放熱計画では、冷凍機２２を運転して空調設備３を使用する時間帯を設定する。例えば８時から２４時までの間で、冷熱単価の高い料金の高い時刻を放熱計画に設定する。
【００５７】
運転計画作成部１０８は、気象データ１０１、需要予測データ１０３、機器仕様・機器特性データ１０４を用いて、蓄熱予定時刻（放熱計画では放熱予定時刻）の冷熱単価を計算する（Ｓ１２）。冷熱単価の計算手順については図６を用いて後述する。
【００５８】
運転計画作成部１０８は、運転計画実行前における蓄熱残量を評価し（Ｓ１３）、評価した蓄熱残量に基づいて、ステップＳ１１で推定した蓄熱容量Ｑｓｐ，放熱可能量Ｑｒｐを補正する必要があるか判定する（Ｓ１４）。
【００５９】
運転計画の実行を予定している時刻よりも前に、冷凍機２２が運転していたり、または空調設備３が運転していたりした場合があり得る。この場合は、蓄熱槽２０にステップＳ１１では想定していなかった熱が蓄えられていたり、または、ステップＳ１１で想定していなかった放熱が既に行われていたりする。従って、ステップＳ１１での推定結果に誤差を生じるおそれがある。
【００６０】
そこで、運転計画作成部１０８は、運転実績データ１０２を基に蓄熱残量を評価し（Ｓ１３）、ステップＳ１１での推定結果に補正が必要か否か判定する（Ｓ１４）。運転計画作成部１０８は、補正が必要であると判定すると（Ｓ１４：ＹＥＳ）、蓄熱容量または放熱可能量を補正し（Ｓ１５）、運転計画を実施し（Ｓ１６）、本処理を終了する。
【００６１】
これに対し、運転計画作成部１０８は、補正は不要であると判定すると（Ｓ１４：ＮＯ）、蓄熱容量または放熱可能量を補正せずに、運転計画を実施して（Ｓ１６）、本処理を終了する。
【００６２】
蓄熱計画を補正する場合、冷熱単価の安い時刻の順に、設定した蓄熱容量に達するまで冷凍機２２の運転時間を割り当てる。これにより電気料金の安い時間帯に生産した熱を、蓄熱槽２０に蓄熱容量分蓄えることができる。放熱計画を補正する場合、冷熱単価の高い順に、設定した放熱可能量に達するまで、冷凍機２２の運転停止時間を割り当てる。これにより、電気料金の高い時間帯において蓄熱槽２０の熱を放出し、冷凍機２２の運転を停止させて電気代を低減することができる。
【００６３】
図４は、図３のステップＳ１０で述べた冷水戻り温度を予測する処理の一例を示すフローチャートである。冷水戻り温度予測部１０６は、運転実績データ１０２の中から冷水温度の予測に必要なデータを検索するためのデータを設定する（Ｓ２０）。具体的には、冷水戻り温度予測部１０６は、冷水戻り温度の予測対象となる運転計画日に関する、日時、予測外気温度、予測外気湿度等を、検索対象データとして設定する。検索対象データは、検索条件または運転実績データ抽出条件と呼ぶこともできる。
【００６４】
冷水戻り温度予測部１０６は、データ検索範囲を切り替えるための変数Ｉを初期化し（Ｓ２１）、変数Ｉを１つインクリメントする（Ｓ２２）。冷水戻り温度予測部１０６は、運転実績データ１０２を検索範囲内で検索し（Ｓ２３）、以下の抽出条件の全てに一致するデータを抽出する（Ｓ２４〜Ｓ２８）。各抽出条件の検査順序は問わない。
【００６５】
第１の抽出条件は、取り出した運転実績データ１０２の属する季節コードと運転計画対象日の属する季節コードとが同一であるかである（Ｓ２４）。例えば１月から３月までは季節コード「１」、４月から６月までは季節コード「２」、７月から９月までは季節コード「３」、１０月から１２月までは季節コード「４」のように、事前に季節毎にコードが設定されている。
【００６６】
第２の抽出条件は、取り出した運転実績データ１０２の曜日コードと運転計画対象日の曜日種別コードとが同一であるかである（Ｓ２５）。例えば、週初めの月曜日は曜日種別コード「１」、火曜日から金曜日までは曜日種別コード「２」、土曜日・日曜日・祝祭日は曜日種別コード「３」のように、曜日種別に応じてコードが予め設定されている。
【００６７】
第３の抽出条件は、取り出した運転実績データ１０２の運転時刻が運転計画対象日の放熱予定時刻のプラスマイナスσ１［時間」以内に収まっているかである（Ｓ２６）。
【００６８】
第４の抽出条件は、取り出した運転実績データ１０２の持つ外気温度が運転計画対象日の放熱予定時刻における予測外気温度のプラスマイナスσ２［℃］以内に収まっているかである（Ｓ２７）。
【００６９】
第５の抽出条件は、取り出した運転実績データ１０２の持つ外気湿度が運転計画対象日の放熱予定時刻における予測外気湿度のプラスマイナスσ３［％］以内に収まっているかである（Ｓ２８）。上述したσ１、σ２、σ３は、各抽出条件におけるパラメータの類似許容範囲を示す値である。
【００７０】
第１〜第５の抽出条件の全てに該当する運転実績データ１０２は、その環境条件が、運転計画対象日の放熱予定時刻における環境条件（予測値）に類似するデータである。類似する環境条件での運転実績データ１０２は、「所定の運転実績データ」に相当する。所定の運転実績データ１０２は、運転計画対象日の放熱予定時刻における冷水戻り温度の予測に役立つ。
【００７１】
冷水戻り温度予測部１０６は、今回の検索で得られた所定の運転実績データ１０２の抽出個数が０よりも大きく、かつ所定の上限値Ｎ個未満であるか判定する（Ｓ２９）。冷水戻り温度予測部１０６は、所定の運転実績データ１０２の抽出個数が１つ以上かつＮ個未満であると判定した場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）、例えば、それらＮ個未満の所定の運転実績データ１０２の平均値を算出するなどして、運転計画対象日の放熱予定時刻における冷水戻り温度を予測する（Ｓ３１）。単純な平均値を求めるのではなく、例えば、パラメータごとに重みを付けて加重平均を算出してもよい。また、類似許容範囲σ１〜σ３の値も、例えば、運転計画対象日や放熱予定時刻、ユーザの指定する予測精度などに応じて変更させることもできる。予め用意されているテーブルか変更条件に合致する固定値を読み出すことによって、または、予め用意された類似許容範囲算出式を用いて計算することによって、類似許容範囲σ１〜σ３の数値を変更することができる。
【００７２】
冷水戻り温度予測部１０６は、所定の運転実績データ１０２を１つも抽出できなかった場合、または、所定の運転実績データ１０２が上限値Ｎ個以上抽出された場合のいずれかである場合に（Ｓ２９：ＮＯ）、検索範囲αｉを変更し（Ｓ３０）、ステップＳ２１へ戻って再度運転実績データ１０２を検索する。ｉは例えば１〜３の範囲で変化する。
【００７３】
図５に、図４で説明した冷水戻り温度予測するときに参照する運転実績データ１０２の一例を示す。運転実績データ１０２の項目内容としては、例えば、季節コードＣ１、月日、曜日、曜日種別コードＣ２、時刻Ｃ３、外気温度Ｃ４、外気湿度Ｃ５、冷水戻り温度Ｃ６等がある。運転実績データ１０２は、図５に示す以外の項目を含んでもよい。
【００７４】
ここで例えば、冷水戻り温度の予測対象となる運転計画対象日が９月２５日（木）、予測放熱時刻が１５時、予測外気温度が２４.５［℃］、予測外気湿度が４０［％］で、σ１＝２［時間］、σ２＝１．５［℃］、σ３＝１０［％］であるとする。
【００７５】
運転実績データ１０２には、過去の１日２４時間分のデータＡ１が複数日分保存されている。その範囲Ａ１の中から、季節コードＣ１が「３」（７月から９月）であるデータは、例えば範囲Ａ２のデータと範囲Ａ３のデータである。曜日種別コードＣ２が「２」（火曜日〜金曜日）であるデータは、例えば範囲Ａ１〜Ａ３のデータである。範囲Ａ１〜Ａ３のデータのうち、季節コードＣ１の条件に合致するデータは範囲Ａ２およびＡ３のデータである。
【００７６】
時刻Ｃ３が放熱予定時刻の所定範囲（１３〜１７時）であるデータは、データＤ３，Ｄ４，Ｄ５である。これらデータＤ３〜Ｄ５のうち、季節コードＣ１および曜日種別コードＣ２の条件をともに満たすのは、データＤ４，Ｄ５である。
【００７７】
外気温度Ｃ４の条件（２３〜２５℃）を満たすデータは、データＤ６，Ｄ７，Ｄ８，Ｄ９である。データＤ６〜Ｄ９のうち、季節コードＣ１の条件、曜日種別コードＣ２の条件、および時刻Ｃ３の条件を全て満たすのは、データＤ９の一部のデータである。
【００７８】
外気湿度Ｃ５の条件（３０〜５０％）を満たすデータは、データＤ１０である。データＤ１０の一部が季節コードＣ１の条件、曜日種別コードＣ２の条件、時刻Ｃ３の条件、および外気温度Ｃ４の条件を全て満たす。
【００７９】
図５の例では、前記各パラメータＣ１〜Ｃ５の全ての条件を満たすデータは、データＤ１１である。データＤ１１には、９月１８日（木）１６時のデータと同日１７時のデータとの２つのデータが含まれている。冷水戻り温度予測部１０６は、これら２つのデータを、冷水戻り温度を予測しようとしている運転計画対象日の放熱予定時刻における環境条件に類似する所定の運転実績データとして抽出する。
【００８０】
冷水戻り温度予測部１０６は、これら２つの抽出データが持つ冷水戻り温度Ｃ６を用いて、運転計画対象日の放熱予定時刻における冷水戻り温度を予測する。冷水戻り温度予測部１０６は、例えば、２つのデータの冷水戻り温度の平均値を求めると、９．６４５℃（＝（１０．０３＋９．２６）／２）という値を得る。この９．６４５℃が、冷水戻り温度予測部１０６の予測した冷水戻り温度である。
【００８１】
図６は、図３で説明した冷熱単価計算（Ｓ１２）の手順内容の一例を示す。運転計画作成部１０８は、気象データ１０１から運転計画対象時刻の予測外気温度および予測外気湿度を読み込み、湿球温度を計算する（Ｓ１２０）。
【００８２】
運転計画作成部１０８は、冷凍機２２の運転状態を推定して、冷熱量および負荷率を設定する（Ｓ１２１）。蓄熱計画時には、運転計画作成部１０８は、機器仕様・機器特性データ１０４を基に、蓄熱計画対象時刻の各時刻において冷凍機２２が定格負荷、または最も効率のよい負荷で運転した状態を仮定する。放熱計画時には、運転計画作成部１０８は、需要予測データ１０３を基に、放熱計画対象時刻の各時刻において予測需要冷熱量を満たすように冷凍機２２が運転した状態を仮定する。このように、運転計画作成部１０８は、運転計画の対象時刻ごとに冷熱量及び負荷率を設定する（Ｓ１２１）。
【００８３】
運転計画作成部１０８は、温球湿度計算の結果と機器仕様・機器特性データ１０４に含まれるエネルギ消費特性とを用いて、各時刻の消費電力を計算する（Ｓ１２２）。最後に、運転計画作成部１０８は、消費電力の計算結果と機器仕様・機器特性データ１０４に含まれる電力単価とを用いて各時刻の電力コストを計算し、その計算結果から冷熱単価を計算する（Ｓ１２３）。ここで冷熱単価とは、単位冷熱量に対するコストを示す。上述したように、各時刻の冷熱単価に基づいて、運転計画時の蓄熱時刻・放熱時刻を決定するための優先順位が決まる。冷凍機２２が複数台ある場合は、それぞれの冷凍機２２の機器仕様・機器特性データ１０４を考慮する。
【００８４】
図７に、冷凍機２２の消費電力特性の例を示す。この消費電力特性は、図６のステップＳ１２２において、消費電力を計算する際に使用することができる。図７の縦軸は消費電力を示し、横軸は負荷率を示す。各折れ線グラフは湿球温度を示す。図７に示すように、湿球温度ごとに、負荷率によって消費電力が決まる。負荷率は、上述のように、図６のステップＳ１２１で設定される。
【００８５】
図８に、電力単価の例を示す。図８に示す電力単価は、図６のステップＳ１２３において、電力コストと冷熱単価を算出する場合に用いることができる。図８の縦軸は、電力単価を示し、横軸は時刻を示す。図８の棒グラフのうち、斜線部の棒グラフは夏季の電力単価を示し、白抜きの棒グラフは夏季以外の季節の電力単価を示す。
【００８６】
図８に示すように、一般的に電力単価は夏季の方が高く、他の季節では安い。また、一般的に、夜間（例えば２２時００分から７時５９分までの時間帯）の電力単価は安く、昼間（例えば８時００分から２１時５９分までの時間帯）の電力単価は高い。さらに、夏季においては、電力需要のピーク時間帯（例えば１３時００分から１５時５９分までの時間帯）の電力単価は特に高い。なお、図７，８に示すグラフは、本実施例の理解のための一例であり、本実施例は図示例に限定されない。
【００８７】
図９に、運転管理装置１の作成する運転計画の一例を示す。図９の縦軸は冷熱量を示し、横軸は時刻を示す。白抜きの棒グラフは、放熱量を示す。黒抜きの棒グラフは、冷凍機２２の運転による冷熱量を示す。斜線の棒グラフは、蓄熱量を示す。白い楕円が配置された太い折れ線は、予測される需要熱量を示す。白抜きの楕円の連続として示す折れ線は、蓄熱槽２０の蓄熱残量を示す。
【００８８】
蓄熱計画では、冷水戻り温度を予想することによって推定された蓄熱容量を、冷熱単価の安い時刻で蓄熱するように割り当てる。図９の例では、６時および７時の安価な電力を用いて冷凍機２２を運転し、蓄熱槽２０に蓄熱している。
【００８９】
単価の安い時間帯での蓄熱が完了した後、運転管理装置１は、予測需要熱量に応じて、冷凍機２２を運転する。放熱計画に設定されている放熱予定時刻が到来すると、運転管理装置１は、蓄熱槽２０から放熱させて、冷凍機２２の運転時間を短くする。図９の例では、冷熱単価の高い１５時および１６時が放熱予定時刻になっている。放熱予定時刻では、蓄熱槽２０から放熱させることで、予測需要熱量の全部または一部を満たすことができ、その分だけ冷凍機２２の運転時間や負荷率を低下させることができる。
【００９０】
このように構成される本実施例によれば、空調設備３から熱源システム２へ戻る冷水の戻り温度Ｔｒを予測し、予測した冷水戻り温度に基づいて、熱源システム２の持つ蓄熱容量を推定することができ、推定した蓄熱容量に基づいて、熱源システム２の運転計画を作成することができる。従って、本実施例によれば、蓄熱槽２０に蓄えた熱を効率的に使用することができる。
【００９１】
本実施例によれば、冷熱単価の安い時間帯に冷凍機２２を運転して蓄熱槽２０に熱を蓄え、冷熱単価の高い時間帯に冷凍機２２の運転を停止または低減することができる。従って、本実施例によれば省エネルギ運転が可能となる。
【００９２】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。実施例では、冷房を対象として空調設備へ冷水を供給する場合を説明したが、暖房に適用することもできる。この場合、熱源システムの熱源機器として、ボイラやヒートポンプなどの温熱源機器を使用してもよい。さらに、熱源機器として冷凍機と温熱源機器を組み合わせた構成でもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１：熱源システム運転管理装置、２：熱源システム、３：空調装置、２０：蓄熱槽、２２：冷凍機、２４：冷水送り温度検出部、２５：冷水戻り温度検出部
【図１】
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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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