冷熱源装置の運転制御システム
【課題】冷却負荷や外気に応じて冷凍機直列型の冷熱源装置全体の消費電力が最も小さくなるように運転制御する。
【解決手段】外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比とを取得する取得手段と、各冷凍機１、２の冷却水ポンプ４、５の流量比、冷却塔ファン２１ａ，２１ｂの風量比を任意の定数とすると共に各冷凍機１，２の負荷分配比を変数として、冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になるための最適負荷分配比をシミュレートすると共に、該最適負荷分配比を定数とすると共に流量比と風量比を変数として冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になるための最適流量比と最適風量比をシミュレートするシミュレータ２４と、各冷凍機１，２の冷水ポンプ３を制御すると共に、各冷凍機１，２の出口冷水温度を制御し、各冷却塔６，７の冷却水ポンプ４，５と冷却塔ファン２１ａ，２１ｂを制御する制御手段２３とを備える。
【解決手段】外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比とを取得する取得手段と、各冷凍機１、２の冷却水ポンプ４、５の流量比、冷却塔ファン２１ａ，２１ｂの風量比を任意の定数とすると共に各冷凍機１，２の負荷分配比を変数として、冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になるための最適負荷分配比をシミュレートすると共に、該最適負荷分配比を定数とすると共に流量比と風量比を変数として冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になるための最適流量比と最適風量比をシミュレートするシミュレータ２４と、各冷凍機１，２の冷水ポンプ３を制御すると共に、各冷凍機１，２の出口冷水温度を制御し、各冷却塔６，７の冷却水ポンプ４，５と冷却塔ファン２１ａ，２１ｂを制御する制御手段２３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷熱源装置の運転制御システムに係り、特に、冷熱源装置の省エネ運転を行うことができる冷熱源装置の運転制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
中東等のように、年間を通して外気温度が高い国や地域では、冷熱を使用する外部負荷装置（例えば空調機）に供給する冷水温度と外部負荷装置から還流する冷水温度との温度差が大きい。このため、外部負荷装置から還流する冷水（高温側冷水）を処理する高温側冷凍機と、高温側冷凍機で冷却されて冷却負荷が低減された冷水（低温側冷水）を処理する低温側冷凍機との２台の冷凍機を直列に接続した冷凍機直列型の冷熱源装置が用いられている。冷凍機直列型の冷熱源装置の運転については、例えば特許文献１、特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−２２５５２８号公報
【特許文献２】特開昭６０−０２３７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の特許文献１及び２では、処理すべき冷却負荷に関係なく、低温側冷凍機を定格運転し、残りの冷却負荷を高温側冷凍機で部分冷却負荷運転しており、冷却負荷に応じた冷凍機の省エネ運転を行っていない。また、外気に応じた冷水ポンプ、冷却水ポンプ、冷却塔ファンの省エネ運転もされていない。
【０００５】
このような背景から、冷却負荷や外気に応じて冷凍機直列型の冷熱源装置を省エネ運転するための運転制御システムの確立が課題となっている。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、冷却負荷や外気に応じて冷凍機直列型の冷熱源装置全体の消費電力が最も小さくなるように運転制御することができるので、従来と比較して顕著な省エネを図ることができる冷熱源装置の運転制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１の冷熱源装置の運転制御システムは前記目的を達成するために、外部負荷装置に冷水を供給する冷水配管にヒートポンプ式の冷凍機を複数台直列に配設して成り、前記外部負荷装置から還流される冷水を前記冷凍機の蒸発器で冷却して再び外部負荷装置に供給する冷水ポンプと、前記冷凍機の凝縮器に冷却水配管を介して冷却水を供給する冷却水ポンプと、前記冷却水を外気で冷却する冷却塔ファンを有する冷却塔と、を備えた冷熱源装置の運転制御システムにおいて、前記複数の冷凍機ごとに前記冷却水ポンプ及び冷却塔ファンを有する場合であって、前記運転制御システムは、前記冷却塔ファンで前記冷却塔内に取り込む外気の湿球温度と、前記複数台の各冷凍機の設定冷凍能力の合計値に対する実際の冷凍負荷を表す冷凍負荷比と、前記冷水の定格冷水流量に対する実際の冷水流量を表す冷水流量比とを取得する取得手段と、前記取得した外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比の条件下において、各冷凍機の冷却水ポンプの流量比、冷却塔ファンの風量比、及び前記各冷凍機に前記冷凍負荷比を分配する負荷分配比を変数として、前記冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になるための最適流量比、最適風量比、及び最適負荷分配比をシミュレートするシミュレータと、前記冷水流量比に基づいて前記各冷凍機の冷水ポンプを制御すると共に、前記シミュレータで得られた最適負荷配分比に基づいて前記各冷凍機の出口冷水温度を制御し、前記最適流量比、最適風量比に基づいて前記各冷却塔の冷却水ポンプと冷却塔ファンを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１の冷熱源装置の運転制御システムは、複数の冷凍機ごとに冷却水ポンプ及び冷却塔ファンを有する場合である。
【０００９】
この場合、制御手段は、冷水流量比に基づいて各冷凍機の冷水ポンプを制御すると共に、前記各冷凍機の冷却水ポンプの流量比、冷却塔ファンの流量比、各冷凍機に冷熱負荷比を分配する負荷分配比を変数として、冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になるための最適流量比と最適風量比と最適負荷分配比をシミュレータでシミュレートし、該シミュレータで得られた最適負荷分配比に基づいて各冷凍機の出口冷水温度を制御し、前記最適流量比、最適風量比に基づいて各冷却塔の冷却水ポンプと冷却塔ファンを制御するようにした。
【００１０】
ここで、ＣＯＰとは、Coefficient Of Performanceの略であり、性能係数とも称される。また、冷凍機の設定冷凍能力とは、冷凍機の定格冷凍能力もしくは使用者が任意に設定した冷凍能力を言う。
【００１１】
本発明における冷熱源装置の運転制御システムによれば、取得手段によって、冷却塔ファンで冷却塔内に取り込む外気の湿球温度と、直列に配設された複数台の各冷凍機の設定冷凍能力の合計値に対する実際の冷凍負荷を表す冷凍負荷比と、冷水の定格冷水流量に対する実際の冷水流量を表す冷水流量比とを取得する。これにより、冷熱源装置全体の定格冷却能力に対して実際に必要としている冷却能力を把握することができる。
【００１２】
次に、シミュレータによって、先ず、各冷凍機の冷却水ポンプの流量比、冷却塔ファンの風量比、各冷凍機に冷凍負荷比を分配する負荷分配比を変数として、冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になるための最適流量比と最適風量比と最適負荷分配比をシミュレートする。これにより、取得手段で取得した外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比のときに、冷熱源装置全体のＣＯＰを最大にするには、各冷凍機、及び各冷凍機に対応する冷却水ポンプ及び冷却塔ファンを、どのような比率で分担させるかを決定することができる。
【００１３】
そして、制御手段は、冷水流量比に基づいて冷水ポンプを制御すると共に、最適負荷配分比に基づいて各冷凍機の出口冷水温度を制御し、最適流量比、最適風量比に基づいて各冷却塔の冷却水ポンプと冷却塔ファンを制御する。
【００１４】
これにより、運転制御システムは、冷却負荷や外気に応じて冷凍機直列型の冷熱源装置全体の消費電力が最も小さくなるように運転制御することができる。
【００１５】
本発明においては、前記シミュレータには、前記冷凍負荷比と前記外気湿球温度に応じて前記ＣＯＰが最大になる最適負荷分配比もしくは前記各冷凍機の出口冷水温度、最適流量比、最適風量比の制御テーブルが格納されており、前記取得手段によって取得された前記冷凍負荷比と前記外気湿球温度が前記シミュレータに入力されると、前記シミュレートは前記制御テーブルから前記最適負荷分配比、最適流量比、最適風量比を選択することが好ましい。
【００１６】
シミュレータは、ＣＯＰが最大になるまで変数である負荷分配比、流量比及び風量比を変更して演算を繰り返す必要がある。また、最適負荷分配比、最適流量比及び最適風量比を求める際に、取得した外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比を前提条件としているので、前提条件が変わればシミュレートをし直さなくてはならない。これにより、シミュレートのための演算負荷が大きくなるので、運転制御システム全体の消費電力の増加につながる。
【００１７】
しかし、制御テーブルを予め作成してシミュレータに格納しておけば、取得手段が取得した外気湿球温度と冷凍負荷比に応じて、最適負荷分配比、最適流量比及び最適風量比を制御テーブルから選択すればよいので、シミュレート負荷を顕著に低減できる。
【００１８】
本発明において、前記運転制御システムは、前記冷水ポンプの回転数を可変する第１のインバータと、前記冷却水ポンプの回転数を可変する第２のインバータと、前記冷却塔ファンの回転数を可変する第３のインバータと、を備え、制御手段は、前記冷水流量比、前記最適流量比、前記風量比をインバータ周波数に換算して前記第１から第３のインバータに出力することにより、前記冷水ポンプ、前記冷却水ポンプ、前記冷却塔ファンの回転数をインバータ制御することが好ましい。
【００１９】
このように回転駆動部を有する冷水ポンプ、冷却水ポンプ、冷却塔ファンの回転数をインバータ制御することで、更に省エネを図ることができる。
【００２０】
本発明においては、前記制御手段は、前記複数台の冷凍機のうち前記シミュレータによって前記最適負荷分配比の割り当てが０％になった冷凍機については運転を停止すると共に、停止した冷凍機に対応する冷却水ポンプ及び冷却塔ファンを停止することが好ましい。これにより、更に省エネ運転を図ることができる。
【００２１】
本発明の請求項５の冷熱源装置の運転制御システムは前記目的を達成するために、外部負荷装置に冷水を供給する冷水配管にヒートポンプ式の冷凍機を複数台直列に配設して成り、前記外部負荷装置から還流される冷水を前記冷凍機の蒸発器で冷却して再び外部負荷装置に供給する冷水ポンプと、前記冷凍機の凝縮器に冷却水配管を介して冷却水を供給する冷却水ポンプと、前記冷却水を外気で冷却する冷却塔ファンを有する冷却塔と、を備えた冷熱源装置の運転制御システムにおいて、前記複数の冷凍機ついて少なくとも１台の冷却塔を有し、該冷却塔の冷却塔ファンで冷却した冷却水を前記複数の冷凍機に各冷却水ポンプで分配する場合であって、前記運転制御システムは、前記冷却塔ファンで前記冷却塔内に取り込む外気の湿球温度と、前記複数台の各冷凍機の設定冷凍能力の合計値に対する実際の冷凍負荷を表す冷凍負荷比と、前記冷水の定格冷水流量に対する実際の冷水流量を表す冷水流量比とを取得する取得手段と、前記取得した外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比の条件下において、前記冷却塔ファンの風量、前記各冷凍機の冷却水ポンプの流量比、及び前記各冷凍機に前記冷凍負荷比を分配する負荷分配比を変数として、前記冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になるための最適風量、最適流量比、及び最適負荷分配比をシミュレートするシミュレータと、前記冷水流量比に基づいて前記各冷凍機の冷水ポンプを制御すると共に、前記シミュレータで得られた最適負荷配分比に基づいて前記各冷凍機の出口冷水温度を制御し、前記最適風量及び最適流量比に基づいて前記冷却塔ファン及び冷却水ポンプを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
請求項５の冷熱源装置の運転制御システムは、複数の冷凍機ついて少なくとも１台の冷却塔を有し、該冷却塔の冷却塔ファンで冷却した冷却水を複数の冷凍機に各冷却水ポンプで分配する場合である。この場合のシミュレータによるシミュレートは、請求項１の「冷却塔ファンの風量比」を「冷却塔ファンの風量」に置き換えることにより、請求項１と同様に行うことができる。
【００２３】
本発明の請求項６の冷熱源装置の運転制御システムは前記目的を達成するために、外部負荷装置に冷水を供給する冷水配管にヒートポンプ式の冷凍機を複数台直列に配設して成り、前記外部負荷装置から還流される冷水を前記冷凍機の蒸発器で冷却して再び外部負荷装置に供給する冷水ポンプと、前記冷凍機の凝縮器に冷却水配管を介して冷却水を供給する冷却水ポンプと、前記冷却水を外気で冷却する冷却塔ファンを有する冷却塔と、を備えた冷熱源装置の運転制御システムにおいて、前記複数の冷凍機ついて少なくとも１台の冷却塔を有し、該冷却塔の冷却塔ファンで冷却した冷却水を１台の冷却水ポンプで前記複数の冷凍機の高温側冷凍機から低温側冷凍機に順次供給する場合であって、前記運転制御システムは、前記冷却塔ファンで前記冷却塔内に取り込む外気の湿球温度と、前記複数台の各冷凍機の設定冷凍能力の合計値に対する実際の冷凍負荷を表す冷凍負荷比と、前記冷水の定格冷水流量に対する実際の冷水流量を表す冷水流量比とを取得する取得手段と、前記取得した外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比の条件下において、前記冷却塔ファンの風量、前記各冷凍機の冷却水ポンプの流量、及び前記各冷凍機に前記冷凍負荷比を分配する負荷分配比を変数として、前記冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になるための最適負荷分配比をシミュレートするシミュレータと、前記冷水流量比に基づいて前記各冷凍機の冷水ポンプを制御すると共に、前記シミュレータで得られた最適負荷配分比に基づいて前記各冷凍機の出口冷水温度を制御し、前記最適風量及び最適流量に基づいて前記冷却塔ファン及び冷却水ポンプを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２４】
請求項６の冷熱源装置の運転制御システムは、複数の冷凍機について少なくとも１台の冷却塔を有し、該冷却塔の冷却塔ファンで冷却した冷却水を複数の冷凍機の高温側冷凍機から低温側冷凍機に順次供給する場合である。この場合のシミュレータによるシミュレートは、請求項１の「冷却塔ファンの風量比」を「冷却塔ファンの風量」に置き換え、請求項１の「冷却水ポンプの流量比」を「冷却水ポンプの流量」に置き換えることにより、請求項１と同様に行うことができる。
【００２５】
なお、請求項５及び６の場合、冷凍機は複数台必要であるが、冷却塔は複数の冷凍機の冷却容量を賄えるだけの能力があれば複数台有することに限定されず、少なくとも１台あればよい。
【００２６】
本発明においては、前記運転制御システムは、前記冷凍機をバイパスするバイパス配管と、前記バイパス配管を開閉する開閉弁と、を備え、前記制御手段は、前記運転を停止した冷凍機のバイパス配管の開閉弁を開成することが好ましい。
【００２７】
停止した冷凍機中に冷水を流すと流通抵抗が大きくなり冷水ポンプの負荷が増大するが、バイパス配管で停止した冷凍機をバイパスさせることで冷水ポンプの負荷を低減する。これにより、更に省エネを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】冷熱源装置とその運転制御システムを構成する全体図
【図２】冷熱源装置とその運転制御システムを構成する別態様の全体図
【図３】冷熱源装置とその運転制御システムを構成する更に別態様の全体図
【図４】冷熱源装置とその運転制御システムを構成する更に別態様の全体図
【図５】シミュレータによるシミュレートのステップ図
【図６】高温側の冷却水ポンプの冷凍負荷比及び湿球温度に対する最適流量比を表にした制御テーブル図
【図７】高温側の冷却塔ファンの冷凍負荷比及び湿球温度に対する最適風量比を表にした制御テーブル図
【図８】高温側冷凍機の冷凍負荷比及び湿球温度に対する最適出口冷水温度を表にした制御テーブル図
【図９】冷熱源装置とその運転制御システムの別態様を構成する全体図
【図１０】冷熱源装置とその運転制御システムの更に別態様を構成する全体図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付図面に従って本発明に係る冷熱源装置の運転制御システムの好ましい実施の形態について詳説する。
【００３０】
図１は、本発明の実施の形態の冷熱源装置の運転制御システムＡの全体図の一例である。
【００３１】
図１に示すように、冷熱源装置は、冷熱を使用する外部負荷装置Ｂ（例えば空調機）に対して冷熱を供給する装置であって、高温側冷凍機１と低温側冷凍機２との２台のヒートポンプ式の冷凍機を直列に配設して構成される。即ち、外部負荷装置Ｂに冷水を供給すると共に、外部負荷装置Ｂで温められた冷水が還流する冷水配管１７ａの途中に２台の冷凍機１、２が直列に配設される。
【００３２】
ここで、高温側冷凍機１とは外部負荷装置Ｂから還流する冷水が最初に通過する冷凍機を意味し、低温側冷凍機２とは高温側冷凍機１で途中まで冷却された冷水を目的温度まで冷却して外部負荷装置Ｂに供給する冷凍機を意味する。なお、本実施の形態では２台の冷凍機１、２で説明するが、２台以上であってもよい。
【００３３】
ヒートポンプ式の冷凍機１、２の内部構造は特に図示しないが、主として、蒸発器と凝縮器との間を流れる冷媒が蒸発器で蒸発することによって冷水配管１７ａ内を流れる冷水を冷却すると共に、蒸発した冷媒ガスを凝縮器で冷却して凝縮液化し、冷媒液体を再び蒸発器に循環する。
【００３４】
また、冷水配管１７ａには、冷水ポンプ３、冷水流量計１１ａ、高温側冷凍機１の入口側及び出口側の冷水温度を測定する第１温度計１２ａと第２温度計１２ｂ、及び低温側冷凍機２の出口側の冷水温度を測定する第３温度計１２ｃが設けられる。なお、低温側冷凍機２の入口側の冷水温度は、高温側冷凍機１の出口温度と同じになる。これにより、外部負荷装置Ｂで温度上昇した冷水は、冷水ポンプ３によって冷水配管１７ａ内を搬送され、高温側冷凍機１を通り所定温度まで冷却される。その後、所定温度まで冷却された冷水は、低温側冷凍機２を通り目的温度まで冷却されて外部負荷装置Ｂに供給される。
【００３５】
冷水流量計１１ａ、第１〜第３の温度計１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、後記する制御手段２３にケーブルにより接続され、計測された計測値が制御手段２３に入力される。なお、図１において図が複雑にならないように、制御手段２３と接続するケーブルの記載は省略して図示しており、他の図２〜４も同様である。
【００３６】
また、冷水ポンプ３の駆動モータ（図示せず）にはインバータ８が接続されると共に、インバータ８が制御手段２３の制御指令部２５に接続される。これにより、制御指令部２５は、冷水ポンプ３の駆動モータの回転周波数を冷水流量比Ｌrate（％）に応じてインバータ制御する。ここで、冷水流量比Ｌrate（％）とは、冷熱源装置の定格冷水流量に対する実際の冷水流量を言う。
【００３７】
また、高温側冷凍機１には、入口側と出口側とを繋ぐバイパス配管１７ｂが設けられると共に、バイパス配管１７ｂには開閉弁１５が設けられる。そして、開閉弁１５は制御手段２３の制御指令部２５にケーブルにより接続される。これにより、制御指令部２５は、開閉弁１５を閉成することにより、冷水配管１７ａを流れる冷水を、高温側冷凍機１と低温側冷凍機２の両方に流すことができる。また、制御指令部２５が開閉弁１５を開成することによって、冷水配管１７ａを流れる冷水が高温側冷凍機１をバイパスし、低温側冷凍機２のみに流れるようにすることができる。
【００３８】
上記した高温側と低温側との２台の冷凍機１、２にはそれぞれ冷却塔６、７が備えられ、各冷凍機１、２の凝縮器と冷却塔６、７との間に設けられた循環流路である冷却水配管１８ａ、１８ｂ内を冷却水が循環する。なお、冷却水配管１８ａ，１８ｂは、冷水配管１７ａと区別し易いように１点鎖線で示す。冷却塔６、７の構成は特に図示しないが、主として、冷却塔ファン２１ａ，２１ｂ、散水管（図示せず）、冷却水貯留タンク（図示せず）を備え、冷却塔ファン２１ａ，２１ｂによって冷却塔６、７内に取り込まれた外気と散水管から散水される冷却水とがカウンターカレントで接触することにより、冷却水が冷却される。これにより、冷却塔６、７で外気によって冷却された冷却水は、冷却水ポンプ４、５によって冷却水配管１８ａ，１８ｂ内を搬送されて冷凍機１、２の凝縮器に供給され、蒸発器と凝縮器との間を循環する冷媒を冷却する。冷却塔ファン２１ａ，２１ｂの駆動モータ（図示せず）には、インバータ１０ａ、１０ｂが接続され、インバータ１０ａ、１０ｂがケーブルによって制御手段２３の制御指令部２５に接続される。これにより、制御指令部２５は、冷却塔ファン２１ａ，２１ｂの駆動モータの回転周波数を、制御手段２３のシミュレータ２４で演算された最適風量比（後記する）に基づいてインバータ制御する。
【００３９】
なお、高温側の冷却水配管１８ａとは、高温側冷凍機１に対応して設けられたものを意味し、低温側の冷却水配管１８ｂとは、低温側冷凍機２に対応して設けられたものを意味し、以下説明する機器や部材についても同様である。
【００４０】
また、冷却塔６、７に取り込む外気の温度及び湿度を計測する外気温度計１９と外気湿度計２０が設けられ、これらの計測器はケーブルによって制御手段２３に接続される。また、高温側と低温側の冷却水配管１８ａ、１８ｂにはそれぞれ、冷却水流量計１１ｂ、１１ｃ、冷却塔入口の冷却水温度を計測する入口温度計１３ａ，１４ａ、冷却塔出口の冷却水温度を計測する出口温度計１３ｂ，１４ｂが設けられ、これらの計測器はケーブルによって制御手段２３に接続される。また、冷却水ポンプ４、５にはインバータ９ａ，９ｂが接続され、インバータ９ａ，９ｂがケーブルによって制御手段２３の制御指令部２５に接続される。これにより、制御指令部２５は、冷却水ポンプ４、５の駆動モータの回転周波数を、制御手段２３のシミュレータ２４で演算された最適流量比（後記する）に基づいてインバータ制御する。
【００４１】
また、冷却塔６、７の出口温度計１３ｂ，１４ｂと、冷却塔ファン２１ａ、２１ｂをインバータ制御するインバータ１０ａ，１０ｂとは、第１の温度指示調節計１６ａ，１６ｂにケーブル（図示あり）で接続される。そして、第１の温度指示調節計１６ａ，１６ｂは、制御指令部２５からインバータ１０ａ，１０ｂに指令された最適流量比を用いて、出口温度計１３ｂ，１４ｂの冷却水温度が所定温度になるように冷却塔ファン２１ａ、２１ｂの駆動モータの回転周波数を制御する。また、高温側及び低温側のそれぞれにおいて、冷却塔６、７の入口温度計１３ａ，１４ａと、冷却水ポンプ４、５をインバータ制御するインバータ９ａ，９ｂとは、第２の温度指示調節計１６ｃ，１６ｄにケーブル（図示あり）で接続される。そして、第２の温度指示調節計１６ｃ，１６ｄは、制御指令部２５からインバータ９ａ，９ｂに指令された最適風量比を用いて、入口温度計１３ａ，１４ａの冷却水温度が所定温度になるように冷却水ポンプ４、５の駆動モータの回転周波数を制御する。制御方式としては例えばＰＩＤ制御を採用することができるが、ＰＩＤ制御に限定されるものではない。
【００４２】
なお、図１は、冷熱源装置の構成として最も好ましい態様で示したが、図２のようにバイパス配管１７ｂ及び開閉弁１５を設けない態様でもよく、図３のように温度指示調節計１６ａ〜１６ｄを設けない態様でもよい。更には、バイパス配管１７ｂ、開閉弁１５、温度指示調節計１６ａ〜１６ｄを設けない態様でもよい。
【００４３】
次に、冷熱源装置を運転制御する運転制御システムについて説明する。
【００４４】
冷水流量計１１ａで冷水配管１７ａを流れる冷水流量Ｌが測定され、第１〜第３の温度計１２ａ〜１２ｃで、高温側冷凍機１の入口冷水温度、出口冷水温度、及び低温側冷凍機２の出口冷水温度が計測される。また、冷却水流量計１１ｂ，１１ｃで高温側と低温側との冷却水配管１８ａ，１８ｂを流れる冷却水流量が計測され、入口温度計１３ａ，１４ａと出口温度計１３ｂ，１４ｂで冷却塔６、７の入口冷却水温度と出口冷却水温度が計測される。更には、外気温度計１９で外気温度が計測され、外気湿度計２０で外気湿度が計測される。そして、これらの計測器で計測された計測値は制御手段２３に入力され、冷凍負荷比Ｑ（％）と、外気湿球温度ＴＷＢ（℃）と、冷水流量比Ｌrate（％）が算出される。
【００４５】
ここで、冷凍負荷比Ｑ（％）とは、２台の冷凍機１、２の設定冷凍能力の合計値に対する実際の冷却負荷Ｑの比率（％）であり、次式（１）で算出される。
【００４６】
Ｑ＝Ｌ＊σ＊（Ｔ１ｉｎ−Ｔ２ｏｕｔ）＊Ｃｐ／６０／（ＲＴｃａｐ１＋ＲＴｃａｐ２）／１０００…（１）
Ｌ…冷水流量（Ｌ／ｍｉｎ）
σ…水の密度（ｋｇ／ｍ３）
Ｔ１ｉｎ…高温側冷凍機の入口冷水温度（℃）
Ｔ２ｏｕｔ…低温側冷凍機の出口冷水温度（℃）
Ｃｐ…水の比熱（ｋｇ／ｋｇ・Ｋ）
６０…周波数６０（Ｈｚ）の場合
ＲＴｃａｐ１…高温側冷凍機の設定冷凍能力（ｋＷ）
ＲＴｃａｐ２…低温側冷凍機の設定冷凍能力（ｋＷ）を示す。
【００４７】
なお、「＊」は掛け算を示し、「／」は割り算を示し、以下同様である。
【００４８】
また、上記の設定冷凍能力は，冷凍機製造メーカが仕様書に記載している値であり、制御手段２３に予め格納されている。
【００４９】
また、上記算出された冷凍負荷比Ｑ（％）を用いて冷水流量比Ｌrate（％）を求める。冷水流量比Ｌrate（％）とは、上記説明の通りであり、次式（２）で算出される。
【００５０】
Ｌrate＝Ｑ／（σ＊ΔＴｓｐ＊Ｃｐ／６０／１０００）／Ｌｃａｐ…（２）
Ｑ…冷凍負荷比（％）
σ…水の密度（ｋｇ／ｍ３）
ΔＴｓｐ…Ｔ１ｉｎ−Ｔ２ｏｕｔの設定値であり、冷熱源装置の運転時に設定されて制御装置に予め格納される（Ｋ）。
【００５１】
Ｃｐ…水の比熱（ｋｇ／ｋｇ・Ｋ）
６０…周波数６０（Ｈｚ）の場合
Ｌｃａｐ…定格冷水流量（Ｌ／ｍｉｎ）
また、外気湿球温度ＴＷＢは、外気温度Ｔａと外気湿度ＲＨから公知の式を用いて算出される。
【００５２】
そして、制御手段２３は、冷水流量比に基づいて各冷凍機の冷水ポンプ３を制御すると共に、各冷凍機１、２の冷却水ポンプ４、５の流量比、冷却塔ファン２１ａ、２１ｂの流量比、各冷凍機１、２に冷熱負荷比を分配する負荷分配比を変数として、冷熱源装置全体のＣＯＰ（Coefficient Of Performance：性能係数）が最大になるための最適流量比と最適風量比と最適負荷分配比をシミュレータ２４でシミュレートし、該シミュレータ２４で得られた最適負荷分配比に基づいて各冷凍機の出口冷水温度を制御し、最適流量比、最適風量比に基づいて各冷却塔の冷却水ポンプ４、５と冷却塔ファン２１ａ、２１ｂを制御するようにした。
【００５３】
図５は、シミュレータ２４が行うシミュレートのステップを示したものである。この場合、各冷凍機１、２の冷却水ポンプ４、５の流量比、冷却塔ファン２１ａ、２１ｂの流量比、各冷凍機１、２に冷熱負荷比を分配する負荷分配比の全ての変数を同時に変えて、冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になる最適負荷分配比もしくは各冷凍機の出口冷水温度、最適流量比、最適風量比をシミュレートすることも可能であるが、以下のステップで段階的にシミュレートすることがより好ましい。
【００５４】
先ず、シミュレータ２４には、制御手段２３で算出された冷凍負荷比Ｑ（％）、外気湿球温度ＴＷＢが入力されると共に、冷却水ポンプ４、５の流量比と、冷却塔ファン２１ａ，２１ｂの風量比とを任意の定数（任意の固定値を与える）として入力される（ステップ１）。この場合、流量比と風量比は、極端な比率にするのではなく、冷却水ポンプ４、５や冷却塔ファン２１ａ，２１ｂの動作範囲の中から適当と思われる比率、例えば５０％：５０％に設定することが好ましい。また、冷水流量比Ｌrate（％）は、上記（２）式から分かるように、冷凍負荷比Ｑ（％）によって一義的に決まる値なので、冷熱源装置の運転制御は冷凍負荷比Ｑ（％）を代表因子として使用し、冷水流量比Ｌrate（％）は冷水ポンプ３の消費電力の計算に使用する。
【００５５】
次に、シミュレータ２４は、冷凍負荷比Ｑ（％）を高温側冷凍機１と低温側冷凍機２とに配分する負荷分配比を変数として、任意の負荷分配比を入力する（ステップ２）。
【００５６】
次に、シミュレータ２４は、冷熱源システム全体のＣＯＰを演算する（ステップ３）。
【００５７】
ＣＯＰの演算は、先ず、高温側と低温側の冷凍機１、２、冷水ポンプ３、冷却水ポンプ４、５、及び冷却塔ファン２１ａ，２１ｂのそれぞれの消費電力を演算する。即ち、冷凍機１、２の消費電力は、冷凍機１、２の入口の冷水温度データ、冷凍機冷却負荷データに対応した冷凍機のＣＯＰが冷凍機メーカから仕様書の一部として公開されているので、これらのデータを基に冷凍機のＣＯＰを推定し、消費電力は次式（３）で計算する。なお、冷凍機１、２の入口の冷水温度データは、第１〜第３の温度計１２ａ〜１２ｃで計測される。また、冷凍機の冷却負荷データは、冷水流量計１１ａ、第１温度計１２ａと第３温度計１２ｃの温度差、水の比熱から演算される。
【００５８】
冷凍機の消費電力（ｋＷ）＝Ｑ／ＣＯＰ…（３）
また、冷水ポンプ３、冷却水ポンプ４，５、及び冷却塔ファン２１ａ，２１ｂの消費電力は、周波数をｆとし、これらの機器を駆動する駆動モータの定格消費電力（周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚでの消費電力）をＷ０とすると、次式（４）で計算することができる。
【００５９】
Ｗ＝Ｗ０／（ｆ／５０）３／０．９又はＷｃｗｐ＝Ｗ０／（ｆ／６０）３／０．９…（４）
次に、求めた各機器の消費電力からＣＯＰを次式（５）により計算する。
【００６０】
ＣＯＰ＝Ｑ／（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗｃｐ＋Ｗｃｗｐ１＋Ｗｃｗｐ２＋Ｗｆａｎ１＋Ｗｆａｎ２）…（５）
Ｗ１…高温側冷凍機の消費電力（ｋＷ）
Ｗ２…低温側冷凍機の消費電力（ｋＷ）
Ｗｃｐ…冷水ポンプの消費電力（ｋＷ）
Ｗｃｗｐ１…高温側の冷却水ポンプの消費電力（ｋＷ）
Ｗｃｗｐ２…低温側の冷却水ポンプの消費電力（ｋＷ）
Ｗｆａｎ１…高温側の冷却塔ファンの消費電力（ｋＷ）
Ｗｆａｎ２…低温側の冷却塔ファンの消費電力（ｋＷ）
そして、ＣＯＰが最大になるまで、負荷分配比を変更して演算を繰り返す。これにより、高温側と低温側の冷却水ポンプ４、５の流量比及び冷却塔ファン２１ａ，２１ｂの風量比を或る数値で固定したときに冷熱源装置のＣＯＰが最大になる最適負荷分配比が決まる（ステップ４）。
【００６１】
次に、シミュレータ２４は、求めた最適負荷分配比を定数（任意の固定値を与える）とし、流量比と風量比とを変数としたときに、任意の流量比と風量比を入力する（ステップ５）。
【００６２】
そして、上記負荷分配比のときと同様に冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になる最適流量比と最適風量比とを求める（ステップ６）。
【００６３】
最後に、シミュレータ２４は、ＣＯＰが最大のときの流量比と風量比を、最適流量比及び最適風量比としてインバータ周波数に換算すると共に、ステップ４で得られた最適負荷分配比に対応する高温側冷凍機１の出口冷水温度を演算する。なお、本実施の形態では、２台の冷凍機１、２の例で説明したので、最適負荷分配比に対応する最適出口冷水温度は高温側冷凍機１のみでよい。しかし、冷凍機が３台以上の場合には、冷水流れ方向の最下流位置の冷凍機以外の冷凍機について、最適出口冷水温度を演算する。
【００６４】
そして、シミュレータ２４は、最適流量比及び最適風量比を換算したインバータ周波数と、最適出口冷水温度とを制御指令部２５に送る。
【００６５】
制御指令部２５は、冷水流量比に基づいて冷水ポンプ３をインバータ制御すると共に、シミュレータ２４によって得られた最適出口冷水温度に基づいて高温側冷凍機１を制御すると共に、最適流量比及び最適風量比を換算したインバータ周波数に基づいて高温側と低温側の冷却水ポンプ４、５と冷却塔ファン２１ａ，２１ｂをインバータ制御する。
【００６６】
これにより、冷却負荷や外気に応じて冷凍機直列型の冷熱源装置全体の消費電力が最も小さくなるように運転制御することができるので、従来にない省エネを図ることができる。
【００６７】
しかし、シミュレータ２４による図５のシミュレートは、算出された冷凍負荷比Ｑ（％）、外気湿球温度ＴＷＢ、冷水流量比Ｌrate（％）を条件として最適負荷分配比、最適流量比、最適風量比を求めたものである。したがって、冷凍負荷比Ｑ（％）、外気湿球温度ＴＷＢ、冷水流量比Ｌrate（％）の前提条件が変動した場合には、新たにシミュレートをし直して最適出口冷水温度、最適流量比、最適風量比を求める必要がある。
【００６８】
かかる観点から、最適出口冷水温度、最適流量比、及び最適風量比を求める際に、冷凍負荷比Ｑ（％）及び外気湿球温度ＴＷＢに応じた制御テーブル（制御表）をシミュレータ２４に搭載しておくと、シミュレータ２４のシミュレート負荷を軽減でき、更なる省エネになる。なお、上記したように、冷水流量比Ｌrate（％）は冷水ポンプ３の消費電力を計算する際に使用するので、制御テーブルには必要ない。
【００６９】
図６は、任意の冷凍負荷比Ｑ（％）と外気湿球温度ＴＷＢについて上記のシミュレートを予め行ってＣＯＰが最大になる冷却水ポンプ４、５の最適流量比を求め、最適流量比のうち高温側の冷却水ポンプ４の流量比率をテーブル化したものである。なお、図を省略してあるが、低温側の冷却水ポンプ５の流量比率をテーブル化したものも同様に作成する。
【００７０】
図６の制御テーブルによれば、例えば、冷凍負荷比Ｑ（％）が６０％で湿球温度が１０℃のときには、ＣＯＰが最大になる高温側の冷却水ポンプ４の流量比率は７５％になる。また、冷凍負荷比Ｑ（％）が１０％で湿球温度が１０℃のときには、ＣＯＰが最大になる高温側の冷却水ポンプ４の流量比率は０％（ゼロ）になる。これは、冷凍負荷が小さく、高温側の冷凍機１を停止し、その冷凍機１に冷却水を供給する冷却水ポンプ４が停止していることを示している。
【００７１】
図７は、任意の冷凍負荷比Ｑ（％）と外気湿球温度ＴＷＢについて上記のシミュレートを予め行ってＣＯＰが最大になる冷却塔ファン２１ａ，２１ｂの最適風量比を求め、最適風量比のうち高温側の冷却塔ファン２１ａの風量比率をテーブル化したものである。なお、図を省略してあるが、低温側の冷却塔ファン２１ｂの風量比率をテーブル化したものも同様に作成する。
【００７２】
図７のテーブルによれば、例えば、冷凍負荷比Ｑ（％）が６０％で湿球温度が１０℃のときには、ＣＯＰが最大になる高温側の冷却塔ファン２１ａの風量比率は７５％になる。
また、冷凍負荷比Ｑ（％）が１０％で湿球温度が１０℃のときには、ＣＯＰが最大になる高温側の冷却塔ファン２１ａの風量比率は０％（ゼロ）になる。これは、冷凍負荷が小さく、高温側の冷凍機１を停止し、その冷凍機１に供給する冷却水を製造する冷却塔ファン２１ａが停止していることを示している。
【００７３】
図８は、任意の冷凍負荷比Ｑ（％）と外気湿球温度ＴＷＢについて上記のシミュレートを予め行ってＣＯＰが最大になる最適負荷分配比を求め、最適負荷分配比から高温側冷凍機１の最適出口冷水温度をテーブル化したものである。図８のテーブルによれば、例えば、冷凍負荷比Ｑ（％）が１０％で湿球温度が１０℃のときには、ＣＯＰが最大になる最適出口冷水温度は１３．４℃になる。ここで、１３．４℃は、外部負荷装置Ｂから還流される冷水の温度である。また、冷凍負荷比Ｑ（％）が６０％で湿球温度が１０℃のときには、ＣＯＰが最大になる最適出口冷水温度は８．９℃になる。
【００７４】
なお、図６〜図８は、湿球温度は１０℃から１℃刻みで３０℃まで示してあるが、この温度範囲に限定するものではない。
【００７５】
図６〜図８から分かるように、冷凍負荷比Ｑ（％）が１０〜５０％の領域は、高温側冷凍機１を停止させた場合にＣＯＰが最大となる運転制御条件であることを示している。即ち、制御指令部２５は、高温側冷凍機１に対応する冷却水ポンプ４、冷却塔ファン２１ａを停止すると共に、バイパス配管１７ｂの開閉弁１５を開成して、外部負荷装置Ｂから還流される冷水を低温側冷凍機２に直接流すように制御する。
【００７６】
このように、制御テーブルがあれば、冷凍負荷比Ｑ（％）と外気湿球温度を取得するだけで、後は制御テーブルから最適負荷配分比もしくは前記各冷凍機の出口冷水温度、最適流量比、最適風量比を選択すればよいので、ＣＯＰが最大になるための演算を繰り返す必要がなくなる。これにより、シミュレート負荷が顕著に低減できるので、更なる省エネになる。
【００７７】
また、高温側冷凍機１の運転を停止する場合に、バイパス配管１７ｂの開閉弁１５を開成して高温側冷凍機１をバイパスして冷水が流れるようにすることで、冷水が停止した高温側冷凍機を流れるよりも流通抵抗を小さくできる。これにより、冷水ポンプの負荷を低減できるので更なる省エネになる。
【００７８】
なお、本実施の形態では、各計測機器の計測値から制御手段２３が冷凍負荷比Ｑ（％）、外気湿球温度ＴＷＢ、冷水流量比Ｌrate（％）を演算してシミュレータ２４に入力するようにしたが、これらの演算もシミュレータ２４で行ってもよい。
【００７９】
図９は、図１の別態様であり、複数の冷凍機ついて１台の冷却塔６を有し、該冷却塔６の冷却塔ファン２１で冷却した冷却水を複数の冷凍機１、２に各冷却水ポンプで分配する場合である。即ち、冷却塔６の冷却塔ファン２１により冷却された冷却水は、冷却水出口配管１８を流れる。冷却水出口配管１８の流れた冷却水は、高温側の冷凍機１に冷却水を供給する高温側配管１８Ａと低温側の冷凍機２に冷却水を供給する低温側配管１８Ｂとに分流される。そして、冷凍機１で熱交換された冷却水は高温側配管を流れると共に、冷凍機２で熱交換された冷却水は低温側配管を流れ、冷却水入口配管に合流して冷却塔に戻る。高温側配管及び低温側配管に、それぞれ冷却水ポンプが設けられ、各冷却水ポンプの回転数を制御することで冷凍機１及び冷凍機２へ供給する冷却水の流量比を変えるように構成される。また、図９では図１に示した温度指示調節計は設けていないが、設けるようにしてもよい。その他の装置構成は、基本的に図１と同様である。
【００８０】
図９の構成の本発明によれば、シミュレータ２４によるシミュレートは、図５の「冷却塔ファンの風量比」を「冷却塔ファンの風量」に置き換えることにより、同様に行うことができる。即ち、Ｍ＝１〜ｙにおいてＭが１の場合である。
【００８１】
図１０は、図１の更に別態様であり、複数の冷凍機１、２ついて１台の冷却塔６を有し、該冷却塔６の冷却塔ファン２１で冷却した冷却水を１台の冷却水ポンプ４で複数の冷凍機１、２の高温側冷凍機１から低温側冷凍機２に順次供給する場合である。
【００８２】
図１０の構成の本発明によれば、シミュレータ２４によるシミュレートは、図５の「冷却塔ファンの風量比」を「冷却塔ファンの風量」に置き換え、図５の「冷却水ポンプの流量比」を「冷却水ポンプの流量」に置き換えることにより、同様に行うことができる。即ち、Ｌ＝１〜ｘにおいてＬが１で、Ｍ＝１〜ｙにおいてＭが１の場合である。
【符号の説明】
【００８３】
Ａ…冷熱源装置の運転制御システム、Ｂ…外部負荷装置、１…高温側冷凍機、２…低温側冷凍機、３…冷水ポンプ、４…高温側の冷却水ポンプ、５…低温側の冷却水ポンプ、６…高温側の冷却塔、７…低温側の冷却塔、８…冷水ポンプのインバータ、９ａ…高温側の冷却水ポンプのインバータ、９ｂ…低温側の冷却水ポンプのインバータ、１０ａ…高温側の冷却塔ファンのインバータ、１０ｂ…低温側の冷却塔ファンのインバータ、１１ａ…冷水流量計、１１ｂ…高温側の冷却水流量計、１１ｃ…低温側の冷却水流量計、１２ａ…高温側冷凍機入口の第１温度計、１２ｂ…高温側冷凍機出口の第２温度計、１２ｃ…低温側冷凍機入口の第３温度計、１３ａ…高温側の冷却塔の入口温度計、１３ｂ…高温側の冷却塔の出口温度計、１４ａ…低温側の冷却塔の入口温度計、１４ｂ…低温側の冷却塔の出口温度計、１５…開閉弁、１６ａ…高温側の第１の温度指示調節計、１６ｂ…低温側の第１の温度指示調節計、１６ｃ…高温側の第２の温度指示調節計、１６ｄ…低温側の第２の温度指示調節計、１７ａ…冷水配管、１７ｂ…バイパス配管、１８ａ…高温側の冷却水配管、１８ｂ…低温側の冷却水配管、１９…外気温度計、２０…外気湿度計、２３…制御手段、２４…シミュレータ、２５…制御指令部
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷熱源装置の運転制御システムに係り、特に、冷熱源装置の省エネ運転を行うことができる冷熱源装置の運転制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
中東等のように、年間を通して外気温度が高い国や地域では、冷熱を使用する外部負荷装置（例えば空調機）に供給する冷水温度と外部負荷装置から還流する冷水温度との温度差が大きい。このため、外部負荷装置から還流する冷水（高温側冷水）を処理する高温側冷凍機と、高温側冷凍機で冷却されて冷却負荷が低減された冷水（低温側冷水）を処理する低温側冷凍機との２台の冷凍機を直列に接続した冷凍機直列型の冷熱源装置が用いられている。冷凍機直列型の冷熱源装置の運転については、例えば特許文献１、特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−２２５５２８号公報
【特許文献２】特開昭６０−０２３７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の特許文献１及び２では、処理すべき冷却負荷に関係なく、低温側冷凍機を定格運転し、残りの冷却負荷を高温側冷凍機で部分冷却負荷運転しており、冷却負荷に応じた冷凍機の省エネ運転を行っていない。また、外気に応じた冷水ポンプ、冷却水ポンプ、冷却塔ファンの省エネ運転もされていない。
【０００５】
このような背景から、冷却負荷や外気に応じて冷凍機直列型の冷熱源装置を省エネ運転するための運転制御システムの確立が課題となっている。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、冷却負荷や外気に応じて冷凍機直列型の冷熱源装置全体の消費電力が最も小さくなるように運転制御することができるので、従来と比較して顕著な省エネを図ることができる冷熱源装置の運転制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１の冷熱源装置の運転制御システムは前記目的を達成するために、外部負荷装置に冷水を供給する冷水配管にヒートポンプ式の冷凍機を複数台直列に配設して成り、前記外部負荷装置から還流される冷水を前記冷凍機の蒸発器で冷却して再び外部負荷装置に供給する冷水ポンプと、前記冷凍機の凝縮器に冷却水配管を介して冷却水を供給する冷却水ポンプと、前記冷却水を外気で冷却する冷却塔ファンを有する冷却塔と、を備えた冷熱源装置の運転制御システムにおいて、前記複数の冷凍機ごとに前記冷却水ポンプ及び冷却塔ファンを有する場合であって、前記運転制御システムは、前記冷却塔ファンで前記冷却塔内に取り込む外気の湿球温度と、前記複数台の各冷凍機の設定冷凍能力の合計値に対する実際の冷凍負荷を表す冷凍負荷比と、前記冷水の定格冷水流量に対する実際の冷水流量を表す冷水流量比とを取得する取得手段と、前記取得した外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比の条件下において、各冷凍機の冷却水ポンプの流量比、冷却塔ファンの風量比、及び前記各冷凍機に前記冷凍負荷比を分配する負荷分配比を変数として、前記冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になるための最適流量比、最適風量比、及び最適負荷分配比をシミュレートするシミュレータと、前記冷水流量比に基づいて前記各冷凍機の冷水ポンプを制御すると共に、前記シミュレータで得られた最適負荷配分比に基づいて前記各冷凍機の出口冷水温度を制御し、前記最適流量比、最適風量比に基づいて前記各冷却塔の冷却水ポンプと冷却塔ファンを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１の冷熱源装置の運転制御システムは、複数の冷凍機ごとに冷却水ポンプ及び冷却塔ファンを有する場合である。
【０００９】
この場合、制御手段は、冷水流量比に基づいて各冷凍機の冷水ポンプを制御すると共に、前記各冷凍機の冷却水ポンプの流量比、冷却塔ファンの流量比、各冷凍機に冷熱負荷比を分配する負荷分配比を変数として、冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になるための最適流量比と最適風量比と最適負荷分配比をシミュレータでシミュレートし、該シミュレータで得られた最適負荷分配比に基づいて各冷凍機の出口冷水温度を制御し、前記最適流量比、最適風量比に基づいて各冷却塔の冷却水ポンプと冷却塔ファンを制御するようにした。
【００１０】
ここで、ＣＯＰとは、Coefficient Of Performanceの略であり、性能係数とも称される。また、冷凍機の設定冷凍能力とは、冷凍機の定格冷凍能力もしくは使用者が任意に設定した冷凍能力を言う。
【００１１】
本発明における冷熱源装置の運転制御システムによれば、取得手段によって、冷却塔ファンで冷却塔内に取り込む外気の湿球温度と、直列に配設された複数台の各冷凍機の設定冷凍能力の合計値に対する実際の冷凍負荷を表す冷凍負荷比と、冷水の定格冷水流量に対する実際の冷水流量を表す冷水流量比とを取得する。これにより、冷熱源装置全体の定格冷却能力に対して実際に必要としている冷却能力を把握することができる。
【００１２】
次に、シミュレータによって、先ず、各冷凍機の冷却水ポンプの流量比、冷却塔ファンの風量比、各冷凍機に冷凍負荷比を分配する負荷分配比を変数として、冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になるための最適流量比と最適風量比と最適負荷分配比をシミュレートする。これにより、取得手段で取得した外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比のときに、冷熱源装置全体のＣＯＰを最大にするには、各冷凍機、及び各冷凍機に対応する冷却水ポンプ及び冷却塔ファンを、どのような比率で分担させるかを決定することができる。
【００１３】
そして、制御手段は、冷水流量比に基づいて冷水ポンプを制御すると共に、最適負荷配分比に基づいて各冷凍機の出口冷水温度を制御し、最適流量比、最適風量比に基づいて各冷却塔の冷却水ポンプと冷却塔ファンを制御する。
【００１４】
これにより、運転制御システムは、冷却負荷や外気に応じて冷凍機直列型の冷熱源装置全体の消費電力が最も小さくなるように運転制御することができる。
【００１５】
本発明においては、前記シミュレータには、前記冷凍負荷比と前記外気湿球温度に応じて前記ＣＯＰが最大になる最適負荷分配比もしくは前記各冷凍機の出口冷水温度、最適流量比、最適風量比の制御テーブルが格納されており、前記取得手段によって取得された前記冷凍負荷比と前記外気湿球温度が前記シミュレータに入力されると、前記シミュレートは前記制御テーブルから前記最適負荷分配比、最適流量比、最適風量比を選択することが好ましい。
【００１６】
シミュレータは、ＣＯＰが最大になるまで変数である負荷分配比、流量比及び風量比を変更して演算を繰り返す必要がある。また、最適負荷分配比、最適流量比及び最適風量比を求める際に、取得した外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比を前提条件としているので、前提条件が変わればシミュレートをし直さなくてはならない。これにより、シミュレートのための演算負荷が大きくなるので、運転制御システム全体の消費電力の増加につながる。
【００１７】
しかし、制御テーブルを予め作成してシミュレータに格納しておけば、取得手段が取得した外気湿球温度と冷凍負荷比に応じて、最適負荷分配比、最適流量比及び最適風量比を制御テーブルから選択すればよいので、シミュレート負荷を顕著に低減できる。
【００１８】
本発明において、前記運転制御システムは、前記冷水ポンプの回転数を可変する第１のインバータと、前記冷却水ポンプの回転数を可変する第２のインバータと、前記冷却塔ファンの回転数を可変する第３のインバータと、を備え、制御手段は、前記冷水流量比、前記最適流量比、前記風量比をインバータ周波数に換算して前記第１から第３のインバータに出力することにより、前記冷水ポンプ、前記冷却水ポンプ、前記冷却塔ファンの回転数をインバータ制御することが好ましい。
【００１９】
このように回転駆動部を有する冷水ポンプ、冷却水ポンプ、冷却塔ファンの回転数をインバータ制御することで、更に省エネを図ることができる。
【００２０】
本発明においては、前記制御手段は、前記複数台の冷凍機のうち前記シミュレータによって前記最適負荷分配比の割り当てが０％になった冷凍機については運転を停止すると共に、停止した冷凍機に対応する冷却水ポンプ及び冷却塔ファンを停止することが好ましい。これにより、更に省エネ運転を図ることができる。
【００２１】
本発明の請求項５の冷熱源装置の運転制御システムは前記目的を達成するために、外部負荷装置に冷水を供給する冷水配管にヒートポンプ式の冷凍機を複数台直列に配設して成り、前記外部負荷装置から還流される冷水を前記冷凍機の蒸発器で冷却して再び外部負荷装置に供給する冷水ポンプと、前記冷凍機の凝縮器に冷却水配管を介して冷却水を供給する冷却水ポンプと、前記冷却水を外気で冷却する冷却塔ファンを有する冷却塔と、を備えた冷熱源装置の運転制御システムにおいて、前記複数の冷凍機ついて少なくとも１台の冷却塔を有し、該冷却塔の冷却塔ファンで冷却した冷却水を前記複数の冷凍機に各冷却水ポンプで分配する場合であって、前記運転制御システムは、前記冷却塔ファンで前記冷却塔内に取り込む外気の湿球温度と、前記複数台の各冷凍機の設定冷凍能力の合計値に対する実際の冷凍負荷を表す冷凍負荷比と、前記冷水の定格冷水流量に対する実際の冷水流量を表す冷水流量比とを取得する取得手段と、前記取得した外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比の条件下において、前記冷却塔ファンの風量、前記各冷凍機の冷却水ポンプの流量比、及び前記各冷凍機に前記冷凍負荷比を分配する負荷分配比を変数として、前記冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になるための最適風量、最適流量比、及び最適負荷分配比をシミュレートするシミュレータと、前記冷水流量比に基づいて前記各冷凍機の冷水ポンプを制御すると共に、前記シミュレータで得られた最適負荷配分比に基づいて前記各冷凍機の出口冷水温度を制御し、前記最適風量及び最適流量比に基づいて前記冷却塔ファン及び冷却水ポンプを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
請求項５の冷熱源装置の運転制御システムは、複数の冷凍機ついて少なくとも１台の冷却塔を有し、該冷却塔の冷却塔ファンで冷却した冷却水を複数の冷凍機に各冷却水ポンプで分配する場合である。この場合のシミュレータによるシミュレートは、請求項１の「冷却塔ファンの風量比」を「冷却塔ファンの風量」に置き換えることにより、請求項１と同様に行うことができる。
【００２３】
本発明の請求項６の冷熱源装置の運転制御システムは前記目的を達成するために、外部負荷装置に冷水を供給する冷水配管にヒートポンプ式の冷凍機を複数台直列に配設して成り、前記外部負荷装置から還流される冷水を前記冷凍機の蒸発器で冷却して再び外部負荷装置に供給する冷水ポンプと、前記冷凍機の凝縮器に冷却水配管を介して冷却水を供給する冷却水ポンプと、前記冷却水を外気で冷却する冷却塔ファンを有する冷却塔と、を備えた冷熱源装置の運転制御システムにおいて、前記複数の冷凍機ついて少なくとも１台の冷却塔を有し、該冷却塔の冷却塔ファンで冷却した冷却水を１台の冷却水ポンプで前記複数の冷凍機の高温側冷凍機から低温側冷凍機に順次供給する場合であって、前記運転制御システムは、前記冷却塔ファンで前記冷却塔内に取り込む外気の湿球温度と、前記複数台の各冷凍機の設定冷凍能力の合計値に対する実際の冷凍負荷を表す冷凍負荷比と、前記冷水の定格冷水流量に対する実際の冷水流量を表す冷水流量比とを取得する取得手段と、前記取得した外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比の条件下において、前記冷却塔ファンの風量、前記各冷凍機の冷却水ポンプの流量、及び前記各冷凍機に前記冷凍負荷比を分配する負荷分配比を変数として、前記冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になるための最適負荷分配比をシミュレートするシミュレータと、前記冷水流量比に基づいて前記各冷凍機の冷水ポンプを制御すると共に、前記シミュレータで得られた最適負荷配分比に基づいて前記各冷凍機の出口冷水温度を制御し、前記最適風量及び最適流量に基づいて前記冷却塔ファン及び冷却水ポンプを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２４】
請求項６の冷熱源装置の運転制御システムは、複数の冷凍機について少なくとも１台の冷却塔を有し、該冷却塔の冷却塔ファンで冷却した冷却水を複数の冷凍機の高温側冷凍機から低温側冷凍機に順次供給する場合である。この場合のシミュレータによるシミュレートは、請求項１の「冷却塔ファンの風量比」を「冷却塔ファンの風量」に置き換え、請求項１の「冷却水ポンプの流量比」を「冷却水ポンプの流量」に置き換えることにより、請求項１と同様に行うことができる。
【００２５】
なお、請求項５及び６の場合、冷凍機は複数台必要であるが、冷却塔は複数の冷凍機の冷却容量を賄えるだけの能力があれば複数台有することに限定されず、少なくとも１台あればよい。
【００２６】
本発明においては、前記運転制御システムは、前記冷凍機をバイパスするバイパス配管と、前記バイパス配管を開閉する開閉弁と、を備え、前記制御手段は、前記運転を停止した冷凍機のバイパス配管の開閉弁を開成することが好ましい。
【００２７】
停止した冷凍機中に冷水を流すと流通抵抗が大きくなり冷水ポンプの負荷が増大するが、バイパス配管で停止した冷凍機をバイパスさせることで冷水ポンプの負荷を低減する。これにより、更に省エネを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】冷熱源装置とその運転制御システムを構成する全体図
【図２】冷熱源装置とその運転制御システムを構成する別態様の全体図
【図３】冷熱源装置とその運転制御システムを構成する更に別態様の全体図
【図４】冷熱源装置とその運転制御システムを構成する更に別態様の全体図
【図５】シミュレータによるシミュレートのステップ図
【図６】高温側の冷却水ポンプの冷凍負荷比及び湿球温度に対する最適流量比を表にした制御テーブル図
【図７】高温側の冷却塔ファンの冷凍負荷比及び湿球温度に対する最適風量比を表にした制御テーブル図
【図８】高温側冷凍機の冷凍負荷比及び湿球温度に対する最適出口冷水温度を表にした制御テーブル図
【図９】冷熱源装置とその運転制御システムの別態様を構成する全体図
【図１０】冷熱源装置とその運転制御システムの更に別態様を構成する全体図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付図面に従って本発明に係る冷熱源装置の運転制御システムの好ましい実施の形態について詳説する。
【００３０】
図１は、本発明の実施の形態の冷熱源装置の運転制御システムＡの全体図の一例である。
【００３１】
図１に示すように、冷熱源装置は、冷熱を使用する外部負荷装置Ｂ（例えば空調機）に対して冷熱を供給する装置であって、高温側冷凍機１と低温側冷凍機２との２台のヒートポンプ式の冷凍機を直列に配設して構成される。即ち、外部負荷装置Ｂに冷水を供給すると共に、外部負荷装置Ｂで温められた冷水が還流する冷水配管１７ａの途中に２台の冷凍機１、２が直列に配設される。
【００３２】
ここで、高温側冷凍機１とは外部負荷装置Ｂから還流する冷水が最初に通過する冷凍機を意味し、低温側冷凍機２とは高温側冷凍機１で途中まで冷却された冷水を目的温度まで冷却して外部負荷装置Ｂに供給する冷凍機を意味する。なお、本実施の形態では２台の冷凍機１、２で説明するが、２台以上であってもよい。
【００３３】
ヒートポンプ式の冷凍機１、２の内部構造は特に図示しないが、主として、蒸発器と凝縮器との間を流れる冷媒が蒸発器で蒸発することによって冷水配管１７ａ内を流れる冷水を冷却すると共に、蒸発した冷媒ガスを凝縮器で冷却して凝縮液化し、冷媒液体を再び蒸発器に循環する。
【００３４】
また、冷水配管１７ａには、冷水ポンプ３、冷水流量計１１ａ、高温側冷凍機１の入口側及び出口側の冷水温度を測定する第１温度計１２ａと第２温度計１２ｂ、及び低温側冷凍機２の出口側の冷水温度を測定する第３温度計１２ｃが設けられる。なお、低温側冷凍機２の入口側の冷水温度は、高温側冷凍機１の出口温度と同じになる。これにより、外部負荷装置Ｂで温度上昇した冷水は、冷水ポンプ３によって冷水配管１７ａ内を搬送され、高温側冷凍機１を通り所定温度まで冷却される。その後、所定温度まで冷却された冷水は、低温側冷凍機２を通り目的温度まで冷却されて外部負荷装置Ｂに供給される。
【００３５】
冷水流量計１１ａ、第１〜第３の温度計１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、後記する制御手段２３にケーブルにより接続され、計測された計測値が制御手段２３に入力される。なお、図１において図が複雑にならないように、制御手段２３と接続するケーブルの記載は省略して図示しており、他の図２〜４も同様である。
【００３６】
また、冷水ポンプ３の駆動モータ（図示せず）にはインバータ８が接続されると共に、インバータ８が制御手段２３の制御指令部２５に接続される。これにより、制御指令部２５は、冷水ポンプ３の駆動モータの回転周波数を冷水流量比Ｌrate（％）に応じてインバータ制御する。ここで、冷水流量比Ｌrate（％）とは、冷熱源装置の定格冷水流量に対する実際の冷水流量を言う。
【００３７】
また、高温側冷凍機１には、入口側と出口側とを繋ぐバイパス配管１７ｂが設けられると共に、バイパス配管１７ｂには開閉弁１５が設けられる。そして、開閉弁１５は制御手段２３の制御指令部２５にケーブルにより接続される。これにより、制御指令部２５は、開閉弁１５を閉成することにより、冷水配管１７ａを流れる冷水を、高温側冷凍機１と低温側冷凍機２の両方に流すことができる。また、制御指令部２５が開閉弁１５を開成することによって、冷水配管１７ａを流れる冷水が高温側冷凍機１をバイパスし、低温側冷凍機２のみに流れるようにすることができる。
【００３８】
上記した高温側と低温側との２台の冷凍機１、２にはそれぞれ冷却塔６、７が備えられ、各冷凍機１、２の凝縮器と冷却塔６、７との間に設けられた循環流路である冷却水配管１８ａ、１８ｂ内を冷却水が循環する。なお、冷却水配管１８ａ，１８ｂは、冷水配管１７ａと区別し易いように１点鎖線で示す。冷却塔６、７の構成は特に図示しないが、主として、冷却塔ファン２１ａ，２１ｂ、散水管（図示せず）、冷却水貯留タンク（図示せず）を備え、冷却塔ファン２１ａ，２１ｂによって冷却塔６、７内に取り込まれた外気と散水管から散水される冷却水とがカウンターカレントで接触することにより、冷却水が冷却される。これにより、冷却塔６、７で外気によって冷却された冷却水は、冷却水ポンプ４、５によって冷却水配管１８ａ，１８ｂ内を搬送されて冷凍機１、２の凝縮器に供給され、蒸発器と凝縮器との間を循環する冷媒を冷却する。冷却塔ファン２１ａ，２１ｂの駆動モータ（図示せず）には、インバータ１０ａ、１０ｂが接続され、インバータ１０ａ、１０ｂがケーブルによって制御手段２３の制御指令部２５に接続される。これにより、制御指令部２５は、冷却塔ファン２１ａ，２１ｂの駆動モータの回転周波数を、制御手段２３のシミュレータ２４で演算された最適風量比（後記する）に基づいてインバータ制御する。
【００３９】
なお、高温側の冷却水配管１８ａとは、高温側冷凍機１に対応して設けられたものを意味し、低温側の冷却水配管１８ｂとは、低温側冷凍機２に対応して設けられたものを意味し、以下説明する機器や部材についても同様である。
【００４０】
また、冷却塔６、７に取り込む外気の温度及び湿度を計測する外気温度計１９と外気湿度計２０が設けられ、これらの計測器はケーブルによって制御手段２３に接続される。また、高温側と低温側の冷却水配管１８ａ、１８ｂにはそれぞれ、冷却水流量計１１ｂ、１１ｃ、冷却塔入口の冷却水温度を計測する入口温度計１３ａ，１４ａ、冷却塔出口の冷却水温度を計測する出口温度計１３ｂ，１４ｂが設けられ、これらの計測器はケーブルによって制御手段２３に接続される。また、冷却水ポンプ４、５にはインバータ９ａ，９ｂが接続され、インバータ９ａ，９ｂがケーブルによって制御手段２３の制御指令部２５に接続される。これにより、制御指令部２５は、冷却水ポンプ４、５の駆動モータの回転周波数を、制御手段２３のシミュレータ２４で演算された最適流量比（後記する）に基づいてインバータ制御する。
【００４１】
また、冷却塔６、７の出口温度計１３ｂ，１４ｂと、冷却塔ファン２１ａ、２１ｂをインバータ制御するインバータ１０ａ，１０ｂとは、第１の温度指示調節計１６ａ，１６ｂにケーブル（図示あり）で接続される。そして、第１の温度指示調節計１６ａ，１６ｂは、制御指令部２５からインバータ１０ａ，１０ｂに指令された最適流量比を用いて、出口温度計１３ｂ，１４ｂの冷却水温度が所定温度になるように冷却塔ファン２１ａ、２１ｂの駆動モータの回転周波数を制御する。また、高温側及び低温側のそれぞれにおいて、冷却塔６、７の入口温度計１３ａ，１４ａと、冷却水ポンプ４、５をインバータ制御するインバータ９ａ，９ｂとは、第２の温度指示調節計１６ｃ，１６ｄにケーブル（図示あり）で接続される。そして、第２の温度指示調節計１６ｃ，１６ｄは、制御指令部２５からインバータ９ａ，９ｂに指令された最適風量比を用いて、入口温度計１３ａ，１４ａの冷却水温度が所定温度になるように冷却水ポンプ４、５の駆動モータの回転周波数を制御する。制御方式としては例えばＰＩＤ制御を採用することができるが、ＰＩＤ制御に限定されるものではない。
【００４２】
なお、図１は、冷熱源装置の構成として最も好ましい態様で示したが、図２のようにバイパス配管１７ｂ及び開閉弁１５を設けない態様でもよく、図３のように温度指示調節計１６ａ〜１６ｄを設けない態様でもよい。更には、バイパス配管１７ｂ、開閉弁１５、温度指示調節計１６ａ〜１６ｄを設けない態様でもよい。
【００４３】
次に、冷熱源装置を運転制御する運転制御システムについて説明する。
【００４４】
冷水流量計１１ａで冷水配管１７ａを流れる冷水流量Ｌが測定され、第１〜第３の温度計１２ａ〜１２ｃで、高温側冷凍機１の入口冷水温度、出口冷水温度、及び低温側冷凍機２の出口冷水温度が計測される。また、冷却水流量計１１ｂ，１１ｃで高温側と低温側との冷却水配管１８ａ，１８ｂを流れる冷却水流量が計測され、入口温度計１３ａ，１４ａと出口温度計１３ｂ，１４ｂで冷却塔６、７の入口冷却水温度と出口冷却水温度が計測される。更には、外気温度計１９で外気温度が計測され、外気湿度計２０で外気湿度が計測される。そして、これらの計測器で計測された計測値は制御手段２３に入力され、冷凍負荷比Ｑ（％）と、外気湿球温度ＴＷＢ（℃）と、冷水流量比Ｌrate（％）が算出される。
【００４５】
ここで、冷凍負荷比Ｑ（％）とは、２台の冷凍機１、２の設定冷凍能力の合計値に対する実際の冷却負荷Ｑの比率（％）であり、次式（１）で算出される。
【００４６】
Ｑ＝Ｌ＊σ＊（Ｔ１ｉｎ−Ｔ２ｏｕｔ）＊Ｃｐ／６０／（ＲＴｃａｐ１＋ＲＴｃａｐ２）／１０００…（１）
Ｌ…冷水流量（Ｌ／ｍｉｎ）
σ…水の密度（ｋｇ／ｍ３）
Ｔ１ｉｎ…高温側冷凍機の入口冷水温度（℃）
Ｔ２ｏｕｔ…低温側冷凍機の出口冷水温度（℃）
Ｃｐ…水の比熱（ｋｇ／ｋｇ・Ｋ）
６０…周波数６０（Ｈｚ）の場合
ＲＴｃａｐ１…高温側冷凍機の設定冷凍能力（ｋＷ）
ＲＴｃａｐ２…低温側冷凍機の設定冷凍能力（ｋＷ）を示す。
【００４７】
なお、「＊」は掛け算を示し、「／」は割り算を示し、以下同様である。
【００４８】
また、上記の設定冷凍能力は，冷凍機製造メーカが仕様書に記載している値であり、制御手段２３に予め格納されている。
【００４９】
また、上記算出された冷凍負荷比Ｑ（％）を用いて冷水流量比Ｌrate（％）を求める。冷水流量比Ｌrate（％）とは、上記説明の通りであり、次式（２）で算出される。
【００５０】
Ｌrate＝Ｑ／（σ＊ΔＴｓｐ＊Ｃｐ／６０／１０００）／Ｌｃａｐ…（２）
Ｑ…冷凍負荷比（％）
σ…水の密度（ｋｇ／ｍ３）
ΔＴｓｐ…Ｔ１ｉｎ−Ｔ２ｏｕｔの設定値であり、冷熱源装置の運転時に設定されて制御装置に予め格納される（Ｋ）。
【００５１】
Ｃｐ…水の比熱（ｋｇ／ｋｇ・Ｋ）
６０…周波数６０（Ｈｚ）の場合
Ｌｃａｐ…定格冷水流量（Ｌ／ｍｉｎ）
また、外気湿球温度ＴＷＢは、外気温度Ｔａと外気湿度ＲＨから公知の式を用いて算出される。
【００５２】
そして、制御手段２３は、冷水流量比に基づいて各冷凍機の冷水ポンプ３を制御すると共に、各冷凍機１、２の冷却水ポンプ４、５の流量比、冷却塔ファン２１ａ、２１ｂの流量比、各冷凍機１、２に冷熱負荷比を分配する負荷分配比を変数として、冷熱源装置全体のＣＯＰ（Coefficient Of Performance：性能係数）が最大になるための最適流量比と最適風量比と最適負荷分配比をシミュレータ２４でシミュレートし、該シミュレータ２４で得られた最適負荷分配比に基づいて各冷凍機の出口冷水温度を制御し、最適流量比、最適風量比に基づいて各冷却塔の冷却水ポンプ４、５と冷却塔ファン２１ａ、２１ｂを制御するようにした。
【００５３】
図５は、シミュレータ２４が行うシミュレートのステップを示したものである。この場合、各冷凍機１、２の冷却水ポンプ４、５の流量比、冷却塔ファン２１ａ、２１ｂの流量比、各冷凍機１、２に冷熱負荷比を分配する負荷分配比の全ての変数を同時に変えて、冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になる最適負荷分配比もしくは各冷凍機の出口冷水温度、最適流量比、最適風量比をシミュレートすることも可能であるが、以下のステップで段階的にシミュレートすることがより好ましい。
【００５４】
先ず、シミュレータ２４には、制御手段２３で算出された冷凍負荷比Ｑ（％）、外気湿球温度ＴＷＢが入力されると共に、冷却水ポンプ４、５の流量比と、冷却塔ファン２１ａ，２１ｂの風量比とを任意の定数（任意の固定値を与える）として入力される（ステップ１）。この場合、流量比と風量比は、極端な比率にするのではなく、冷却水ポンプ４、５や冷却塔ファン２１ａ，２１ｂの動作範囲の中から適当と思われる比率、例えば５０％：５０％に設定することが好ましい。また、冷水流量比Ｌrate（％）は、上記（２）式から分かるように、冷凍負荷比Ｑ（％）によって一義的に決まる値なので、冷熱源装置の運転制御は冷凍負荷比Ｑ（％）を代表因子として使用し、冷水流量比Ｌrate（％）は冷水ポンプ３の消費電力の計算に使用する。
【００５５】
次に、シミュレータ２４は、冷凍負荷比Ｑ（％）を高温側冷凍機１と低温側冷凍機２とに配分する負荷分配比を変数として、任意の負荷分配比を入力する（ステップ２）。
【００５６】
次に、シミュレータ２４は、冷熱源システム全体のＣＯＰを演算する（ステップ３）。
【００５７】
ＣＯＰの演算は、先ず、高温側と低温側の冷凍機１、２、冷水ポンプ３、冷却水ポンプ４、５、及び冷却塔ファン２１ａ，２１ｂのそれぞれの消費電力を演算する。即ち、冷凍機１、２の消費電力は、冷凍機１、２の入口の冷水温度データ、冷凍機冷却負荷データに対応した冷凍機のＣＯＰが冷凍機メーカから仕様書の一部として公開されているので、これらのデータを基に冷凍機のＣＯＰを推定し、消費電力は次式（３）で計算する。なお、冷凍機１、２の入口の冷水温度データは、第１〜第３の温度計１２ａ〜１２ｃで計測される。また、冷凍機の冷却負荷データは、冷水流量計１１ａ、第１温度計１２ａと第３温度計１２ｃの温度差、水の比熱から演算される。
【００５８】
冷凍機の消費電力（ｋＷ）＝Ｑ／ＣＯＰ…（３）
また、冷水ポンプ３、冷却水ポンプ４，５、及び冷却塔ファン２１ａ，２１ｂの消費電力は、周波数をｆとし、これらの機器を駆動する駆動モータの定格消費電力（周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚでの消費電力）をＷ０とすると、次式（４）で計算することができる。
【００５９】
Ｗ＝Ｗ０／（ｆ／５０）３／０．９又はＷｃｗｐ＝Ｗ０／（ｆ／６０）３／０．９…（４）
次に、求めた各機器の消費電力からＣＯＰを次式（５）により計算する。
【００６０】
ＣＯＰ＝Ｑ／（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗｃｐ＋Ｗｃｗｐ１＋Ｗｃｗｐ２＋Ｗｆａｎ１＋Ｗｆａｎ２）…（５）
Ｗ１…高温側冷凍機の消費電力（ｋＷ）
Ｗ２…低温側冷凍機の消費電力（ｋＷ）
Ｗｃｐ…冷水ポンプの消費電力（ｋＷ）
Ｗｃｗｐ１…高温側の冷却水ポンプの消費電力（ｋＷ）
Ｗｃｗｐ２…低温側の冷却水ポンプの消費電力（ｋＷ）
Ｗｆａｎ１…高温側の冷却塔ファンの消費電力（ｋＷ）
Ｗｆａｎ２…低温側の冷却塔ファンの消費電力（ｋＷ）
そして、ＣＯＰが最大になるまで、負荷分配比を変更して演算を繰り返す。これにより、高温側と低温側の冷却水ポンプ４、５の流量比及び冷却塔ファン２１ａ，２１ｂの風量比を或る数値で固定したときに冷熱源装置のＣＯＰが最大になる最適負荷分配比が決まる（ステップ４）。
【００６１】
次に、シミュレータ２４は、求めた最適負荷分配比を定数（任意の固定値を与える）とし、流量比と風量比とを変数としたときに、任意の流量比と風量比を入力する（ステップ５）。
【００６２】
そして、上記負荷分配比のときと同様に冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になる最適流量比と最適風量比とを求める（ステップ６）。
【００６３】
最後に、シミュレータ２４は、ＣＯＰが最大のときの流量比と風量比を、最適流量比及び最適風量比としてインバータ周波数に換算すると共に、ステップ４で得られた最適負荷分配比に対応する高温側冷凍機１の出口冷水温度を演算する。なお、本実施の形態では、２台の冷凍機１、２の例で説明したので、最適負荷分配比に対応する最適出口冷水温度は高温側冷凍機１のみでよい。しかし、冷凍機が３台以上の場合には、冷水流れ方向の最下流位置の冷凍機以外の冷凍機について、最適出口冷水温度を演算する。
【００６４】
そして、シミュレータ２４は、最適流量比及び最適風量比を換算したインバータ周波数と、最適出口冷水温度とを制御指令部２５に送る。
【００６５】
制御指令部２５は、冷水流量比に基づいて冷水ポンプ３をインバータ制御すると共に、シミュレータ２４によって得られた最適出口冷水温度に基づいて高温側冷凍機１を制御すると共に、最適流量比及び最適風量比を換算したインバータ周波数に基づいて高温側と低温側の冷却水ポンプ４、５と冷却塔ファン２１ａ，２１ｂをインバータ制御する。
【００６６】
これにより、冷却負荷や外気に応じて冷凍機直列型の冷熱源装置全体の消費電力が最も小さくなるように運転制御することができるので、従来にない省エネを図ることができる。
【００６７】
しかし、シミュレータ２４による図５のシミュレートは、算出された冷凍負荷比Ｑ（％）、外気湿球温度ＴＷＢ、冷水流量比Ｌrate（％）を条件として最適負荷分配比、最適流量比、最適風量比を求めたものである。したがって、冷凍負荷比Ｑ（％）、外気湿球温度ＴＷＢ、冷水流量比Ｌrate（％）の前提条件が変動した場合には、新たにシミュレートをし直して最適出口冷水温度、最適流量比、最適風量比を求める必要がある。
【００６８】
かかる観点から、最適出口冷水温度、最適流量比、及び最適風量比を求める際に、冷凍負荷比Ｑ（％）及び外気湿球温度ＴＷＢに応じた制御テーブル（制御表）をシミュレータ２４に搭載しておくと、シミュレータ２４のシミュレート負荷を軽減でき、更なる省エネになる。なお、上記したように、冷水流量比Ｌrate（％）は冷水ポンプ３の消費電力を計算する際に使用するので、制御テーブルには必要ない。
【００６９】
図６は、任意の冷凍負荷比Ｑ（％）と外気湿球温度ＴＷＢについて上記のシミュレートを予め行ってＣＯＰが最大になる冷却水ポンプ４、５の最適流量比を求め、最適流量比のうち高温側の冷却水ポンプ４の流量比率をテーブル化したものである。なお、図を省略してあるが、低温側の冷却水ポンプ５の流量比率をテーブル化したものも同様に作成する。
【００７０】
図６の制御テーブルによれば、例えば、冷凍負荷比Ｑ（％）が６０％で湿球温度が１０℃のときには、ＣＯＰが最大になる高温側の冷却水ポンプ４の流量比率は７５％になる。また、冷凍負荷比Ｑ（％）が１０％で湿球温度が１０℃のときには、ＣＯＰが最大になる高温側の冷却水ポンプ４の流量比率は０％（ゼロ）になる。これは、冷凍負荷が小さく、高温側の冷凍機１を停止し、その冷凍機１に冷却水を供給する冷却水ポンプ４が停止していることを示している。
【００７１】
図７は、任意の冷凍負荷比Ｑ（％）と外気湿球温度ＴＷＢについて上記のシミュレートを予め行ってＣＯＰが最大になる冷却塔ファン２１ａ，２１ｂの最適風量比を求め、最適風量比のうち高温側の冷却塔ファン２１ａの風量比率をテーブル化したものである。なお、図を省略してあるが、低温側の冷却塔ファン２１ｂの風量比率をテーブル化したものも同様に作成する。
【００７２】
図７のテーブルによれば、例えば、冷凍負荷比Ｑ（％）が６０％で湿球温度が１０℃のときには、ＣＯＰが最大になる高温側の冷却塔ファン２１ａの風量比率は７５％になる。
また、冷凍負荷比Ｑ（％）が１０％で湿球温度が１０℃のときには、ＣＯＰが最大になる高温側の冷却塔ファン２１ａの風量比率は０％（ゼロ）になる。これは、冷凍負荷が小さく、高温側の冷凍機１を停止し、その冷凍機１に供給する冷却水を製造する冷却塔ファン２１ａが停止していることを示している。
【００７３】
図８は、任意の冷凍負荷比Ｑ（％）と外気湿球温度ＴＷＢについて上記のシミュレートを予め行ってＣＯＰが最大になる最適負荷分配比を求め、最適負荷分配比から高温側冷凍機１の最適出口冷水温度をテーブル化したものである。図８のテーブルによれば、例えば、冷凍負荷比Ｑ（％）が１０％で湿球温度が１０℃のときには、ＣＯＰが最大になる最適出口冷水温度は１３．４℃になる。ここで、１３．４℃は、外部負荷装置Ｂから還流される冷水の温度である。また、冷凍負荷比Ｑ（％）が６０％で湿球温度が１０℃のときには、ＣＯＰが最大になる最適出口冷水温度は８．９℃になる。
【００７４】
なお、図６〜図８は、湿球温度は１０℃から１℃刻みで３０℃まで示してあるが、この温度範囲に限定するものではない。
【００７５】
図６〜図８から分かるように、冷凍負荷比Ｑ（％）が１０〜５０％の領域は、高温側冷凍機１を停止させた場合にＣＯＰが最大となる運転制御条件であることを示している。即ち、制御指令部２５は、高温側冷凍機１に対応する冷却水ポンプ４、冷却塔ファン２１ａを停止すると共に、バイパス配管１７ｂの開閉弁１５を開成して、外部負荷装置Ｂから還流される冷水を低温側冷凍機２に直接流すように制御する。
【００７６】
このように、制御テーブルがあれば、冷凍負荷比Ｑ（％）と外気湿球温度を取得するだけで、後は制御テーブルから最適負荷配分比もしくは前記各冷凍機の出口冷水温度、最適流量比、最適風量比を選択すればよいので、ＣＯＰが最大になるための演算を繰り返す必要がなくなる。これにより、シミュレート負荷が顕著に低減できるので、更なる省エネになる。
【００７７】
また、高温側冷凍機１の運転を停止する場合に、バイパス配管１７ｂの開閉弁１５を開成して高温側冷凍機１をバイパスして冷水が流れるようにすることで、冷水が停止した高温側冷凍機を流れるよりも流通抵抗を小さくできる。これにより、冷水ポンプの負荷を低減できるので更なる省エネになる。
【００７８】
なお、本実施の形態では、各計測機器の計測値から制御手段２３が冷凍負荷比Ｑ（％）、外気湿球温度ＴＷＢ、冷水流量比Ｌrate（％）を演算してシミュレータ２４に入力するようにしたが、これらの演算もシミュレータ２４で行ってもよい。
【００７９】
図９は、図１の別態様であり、複数の冷凍機ついて１台の冷却塔６を有し、該冷却塔６の冷却塔ファン２１で冷却した冷却水を複数の冷凍機１、２に各冷却水ポンプで分配する場合である。即ち、冷却塔６の冷却塔ファン２１により冷却された冷却水は、冷却水出口配管１８を流れる。冷却水出口配管１８の流れた冷却水は、高温側の冷凍機１に冷却水を供給する高温側配管１８Ａと低温側の冷凍機２に冷却水を供給する低温側配管１８Ｂとに分流される。そして、冷凍機１で熱交換された冷却水は高温側配管を流れると共に、冷凍機２で熱交換された冷却水は低温側配管を流れ、冷却水入口配管に合流して冷却塔に戻る。高温側配管及び低温側配管に、それぞれ冷却水ポンプが設けられ、各冷却水ポンプの回転数を制御することで冷凍機１及び冷凍機２へ供給する冷却水の流量比を変えるように構成される。また、図９では図１に示した温度指示調節計は設けていないが、設けるようにしてもよい。その他の装置構成は、基本的に図１と同様である。
【００８０】
図９の構成の本発明によれば、シミュレータ２４によるシミュレートは、図５の「冷却塔ファンの風量比」を「冷却塔ファンの風量」に置き換えることにより、同様に行うことができる。即ち、Ｍ＝１〜ｙにおいてＭが１の場合である。
【００８１】
図１０は、図１の更に別態様であり、複数の冷凍機１、２ついて１台の冷却塔６を有し、該冷却塔６の冷却塔ファン２１で冷却した冷却水を１台の冷却水ポンプ４で複数の冷凍機１、２の高温側冷凍機１から低温側冷凍機２に順次供給する場合である。
【００８２】
図１０の構成の本発明によれば、シミュレータ２４によるシミュレートは、図５の「冷却塔ファンの風量比」を「冷却塔ファンの風量」に置き換え、図５の「冷却水ポンプの流量比」を「冷却水ポンプの流量」に置き換えることにより、同様に行うことができる。即ち、Ｌ＝１〜ｘにおいてＬが１で、Ｍ＝１〜ｙにおいてＭが１の場合である。
【符号の説明】
【００８３】
Ａ…冷熱源装置の運転制御システム、Ｂ…外部負荷装置、１…高温側冷凍機、２…低温側冷凍機、３…冷水ポンプ、４…高温側の冷却水ポンプ、５…低温側の冷却水ポンプ、６…高温側の冷却塔、７…低温側の冷却塔、８…冷水ポンプのインバータ、９ａ…高温側の冷却水ポンプのインバータ、９ｂ…低温側の冷却水ポンプのインバータ、１０ａ…高温側の冷却塔ファンのインバータ、１０ｂ…低温側の冷却塔ファンのインバータ、１１ａ…冷水流量計、１１ｂ…高温側の冷却水流量計、１１ｃ…低温側の冷却水流量計、１２ａ…高温側冷凍機入口の第１温度計、１２ｂ…高温側冷凍機出口の第２温度計、１２ｃ…低温側冷凍機入口の第３温度計、１３ａ…高温側の冷却塔の入口温度計、１３ｂ…高温側の冷却塔の出口温度計、１４ａ…低温側の冷却塔の入口温度計、１４ｂ…低温側の冷却塔の出口温度計、１５…開閉弁、１６ａ…高温側の第１の温度指示調節計、１６ｂ…低温側の第１の温度指示調節計、１６ｃ…高温側の第２の温度指示調節計、１６ｄ…低温側の第２の温度指示調節計、１７ａ…冷水配管、１７ｂ…バイパス配管、１８ａ…高温側の冷却水配管、１８ｂ…低温側の冷却水配管、１９…外気温度計、２０…外気湿度計、２３…制御手段、２４…シミュレータ、２５…制御指令部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部負荷装置に冷水を供給する冷水配管にヒートポンプ式の冷凍機を複数台直列に配設して成り、前記外部負荷装置から還流される冷水を前記冷凍機の蒸発器で冷却して再び外部負荷装置に供給する冷水ポンプと、前記冷凍機の凝縮器に冷却水配管を介して冷却水を供給する冷却水ポンプと、前記冷却水を外気で冷却する冷却塔ファンを有する冷却塔と、を備えた冷熱源装置の運転制御システムにおいて、
前記複数の冷凍機ごとに前記冷却水ポンプ及び冷却塔ファンを有する場合であって、
前記運転制御システムは、
前記冷却塔ファンで前記冷却塔内に取り込む外気の湿球温度と、前記複数台の各冷凍機の設定冷凍能力の合計値に対する実際の冷凍負荷を表す冷凍負荷比と、前記冷水の定格冷水流量に対する実際の冷水流量を表す冷水流量比とを取得する取得手段と、
前記取得した外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比の条件下において、各冷凍機の冷却水ポンプの流量比、冷却塔ファンの風量比、及び前記各冷凍機に前記冷凍負荷比を分配する負荷分配比を変数として、前記冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になるための最適流量比、最適風量比、及び最適負荷分配比をシミュレートするシミュレータと、
前記冷水流量比に基づいて前記各冷凍機の冷水ポンプを制御すると共に、前記シミュレータで得られた最適負荷配分比に基づいて前記各冷凍機の出口冷水温度を制御し、前記最適流量比、最適風量比に基づいて前記各冷却塔の冷却水ポンプと冷却塔ファンを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする冷熱源装置の運転制御システム。
【請求項２】
前記シミュレータには、前記冷凍負荷比と前記外気湿球温度に応じて前記ＣＯＰが最大になる最適負荷分配比もしくは前記各冷凍機の出口冷水温度、最適流量比、最適風量比の制御テーブルが格納されており、前記取得手段によって取得された前記冷凍負荷比と前記外気湿球温度が前記シミュレータに入力されると、前記シミュレータは前記制御テーブルから前記最適負荷分配比、最適流量比、最適風量比を選択することを特徴とする請求項１の冷熱源装置の運転制御システム。
【請求項３】
前記運転制御システムは
前記冷水ポンプの回転数を可変する第１のインバータと、
前記冷却水ポンプの回転数を可変する第２のインバータと、
前記冷却塔ファンの回転数を可変する第３のインバータと、を備え、
前記制御手段は、前記冷水流量比、前記最適流量比、前記風量比をインバータ周波数に換算して前記第１から第３のインバータに出力することにより、前記冷水ポンプ、前記冷却水ポンプ、前記冷却塔ファンの回転数をインバータ制御することを特徴とする請求項１又は２の冷熱源装置の運転制御システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記複数台の冷凍機のうち前記シミュレータによって前記最適負荷分配比の割り当てが０％になった冷凍機については運転を停止すると共に、停止した冷凍機に対応する冷却水ポンプ及び冷却塔ファンを停止することを特徴とする請求項１〜３の何れか１の冷熱源装置の運転制御システム。
【請求項５】
外部負荷装置に冷水を供給する冷水配管にヒートポンプ式の冷凍機を複数台直列に配設して成り、前記外部負荷装置から還流される冷水を前記冷凍機の蒸発器で冷却して再び外部負荷装置に供給する冷水ポンプと、前記冷凍機の凝縮器に冷却水配管を介して冷却水を供給する冷却水ポンプと、前記冷却水を外気で冷却する冷却塔ファンを有する冷却塔と、を備えた冷熱源装置の運転制御システムにおいて、
前記複数の冷凍機ついて少なくとも１台の冷却塔を有し、該冷却塔の冷却塔ファンで冷却した冷却水を前記複数の冷凍機に各冷却水ポンプで分配する場合であって、
前記運転制御システムは、
前記冷却塔ファンで前記冷却塔内に取り込む外気の湿球温度と、前記複数台の各冷凍機の設定冷凍能力の合計値に対する実際の冷凍負荷を表す冷凍負荷比と、前記冷水の定格冷水流量に対する実際の冷水流量を表す冷水流量比とを取得する取得手段と、
前記取得した外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比の条件下において、前記冷却塔ファンの風量、前記各冷凍機の冷却水ポンプの流量比、及び前記各冷凍機に前記冷凍負荷比を分配する負荷分配比を変数として、前記冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になるための最適風量、最適流量比、及び最適負荷分配比をシミュレートするシミュレータと、
前記冷水流量比に基づいて前記各冷凍機の冷水ポンプを制御すると共に、前記シミュレータで得られた最適負荷配分比に基づいて前記各冷凍機の出口冷水温度を制御し、前記最適風量及び最適流量比に基づいて前記冷却塔ファン及び冷却水ポンプを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする冷熱源装置の運転制御システム。
【請求項６】
外部負荷装置に冷水を供給する冷水配管にヒートポンプ式の冷凍機を複数台直列に配設して成り、前記外部負荷装置から還流される冷水を前記冷凍機の蒸発器で冷却して再び外部負荷装置に供給する冷水ポンプと、前記冷凍機の凝縮器に冷却水配管を介して冷却水を供給する冷却水ポンプと、前記冷却水を外気で冷却する冷却塔ファンを有する冷却塔と、を備えた冷熱源装置の運転制御システムにおいて、
前記複数の冷凍機ついて少なくとも１台の冷却塔を有し、該冷却塔の冷却塔ファンで冷却した冷却水を１台の冷却水ポンプで前記複数の冷凍機の高温側冷凍機から低温側冷凍機に順次供給する場合であって、
前記運転制御システムは、
前記冷却塔ファンで前記冷却塔内に取り込む外気の湿球温度と、前記複数台の各冷凍機の設定冷凍能力の合計値に対する実際の冷凍負荷を表す冷凍負荷比と、前記冷水の定格冷水流量に対する実際の冷水流量を表す冷水流量比とを取得する取得手段と、
前記取得した外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比の条件下において、前記冷却塔ファンの風量、前記各冷凍機の冷却水ポンプの流量、及び前記各冷凍機に前記冷凍負荷比を分配する負荷分配比を変数として、前記冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になるための最適負荷分配比をシミュレートするシミュレータと、
前記冷水流量比に基づいて前記各冷凍機の冷水ポンプを制御すると共に、前記シミュレータで得られた最適負荷配分比に基づいて前記各冷凍機の出口冷水温度を制御し、前記最適風量及び最適流量に基づいて前記冷却塔ファン及び冷却水ポンプを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする冷熱源装置の運転制御システム。
【請求項７】
前記運転制御システムは、
前記冷凍機をバイパスするバイパス配管と、
前記バイパス配管を開閉する開閉弁と、を備え、
前記制御手段は、運転を停止した冷凍機のバイパス配管の開閉弁を開成することを特徴とする請求項１、５、６の何れか１の冷熱源装置の運転制御システム。
【請求項１】
外部負荷装置に冷水を供給する冷水配管にヒートポンプ式の冷凍機を複数台直列に配設して成り、前記外部負荷装置から還流される冷水を前記冷凍機の蒸発器で冷却して再び外部負荷装置に供給する冷水ポンプと、前記冷凍機の凝縮器に冷却水配管を介して冷却水を供給する冷却水ポンプと、前記冷却水を外気で冷却する冷却塔ファンを有する冷却塔と、を備えた冷熱源装置の運転制御システムにおいて、
前記複数の冷凍機ごとに前記冷却水ポンプ及び冷却塔ファンを有する場合であって、
前記運転制御システムは、
前記冷却塔ファンで前記冷却塔内に取り込む外気の湿球温度と、前記複数台の各冷凍機の設定冷凍能力の合計値に対する実際の冷凍負荷を表す冷凍負荷比と、前記冷水の定格冷水流量に対する実際の冷水流量を表す冷水流量比とを取得する取得手段と、
前記取得した外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比の条件下において、各冷凍機の冷却水ポンプの流量比、冷却塔ファンの風量比、及び前記各冷凍機に前記冷凍負荷比を分配する負荷分配比を変数として、前記冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になるための最適流量比、最適風量比、及び最適負荷分配比をシミュレートするシミュレータと、
前記冷水流量比に基づいて前記各冷凍機の冷水ポンプを制御すると共に、前記シミュレータで得られた最適負荷配分比に基づいて前記各冷凍機の出口冷水温度を制御し、前記最適流量比、最適風量比に基づいて前記各冷却塔の冷却水ポンプと冷却塔ファンを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする冷熱源装置の運転制御システム。
【請求項２】
前記シミュレータには、前記冷凍負荷比と前記外気湿球温度に応じて前記ＣＯＰが最大になる最適負荷分配比もしくは前記各冷凍機の出口冷水温度、最適流量比、最適風量比の制御テーブルが格納されており、前記取得手段によって取得された前記冷凍負荷比と前記外気湿球温度が前記シミュレータに入力されると、前記シミュレータは前記制御テーブルから前記最適負荷分配比、最適流量比、最適風量比を選択することを特徴とする請求項１の冷熱源装置の運転制御システム。
【請求項３】
前記運転制御システムは
前記冷水ポンプの回転数を可変する第１のインバータと、
前記冷却水ポンプの回転数を可変する第２のインバータと、
前記冷却塔ファンの回転数を可変する第３のインバータと、を備え、
前記制御手段は、前記冷水流量比、前記最適流量比、前記風量比をインバータ周波数に換算して前記第１から第３のインバータに出力することにより、前記冷水ポンプ、前記冷却水ポンプ、前記冷却塔ファンの回転数をインバータ制御することを特徴とする請求項１又は２の冷熱源装置の運転制御システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記複数台の冷凍機のうち前記シミュレータによって前記最適負荷分配比の割り当てが０％になった冷凍機については運転を停止すると共に、停止した冷凍機に対応する冷却水ポンプ及び冷却塔ファンを停止することを特徴とする請求項１〜３の何れか１の冷熱源装置の運転制御システム。
【請求項５】
外部負荷装置に冷水を供給する冷水配管にヒートポンプ式の冷凍機を複数台直列に配設して成り、前記外部負荷装置から還流される冷水を前記冷凍機の蒸発器で冷却して再び外部負荷装置に供給する冷水ポンプと、前記冷凍機の凝縮器に冷却水配管を介して冷却水を供給する冷却水ポンプと、前記冷却水を外気で冷却する冷却塔ファンを有する冷却塔と、を備えた冷熱源装置の運転制御システムにおいて、
前記複数の冷凍機ついて少なくとも１台の冷却塔を有し、該冷却塔の冷却塔ファンで冷却した冷却水を前記複数の冷凍機に各冷却水ポンプで分配する場合であって、
前記運転制御システムは、
前記冷却塔ファンで前記冷却塔内に取り込む外気の湿球温度と、前記複数台の各冷凍機の設定冷凍能力の合計値に対する実際の冷凍負荷を表す冷凍負荷比と、前記冷水の定格冷水流量に対する実際の冷水流量を表す冷水流量比とを取得する取得手段と、
前記取得した外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比の条件下において、前記冷却塔ファンの風量、前記各冷凍機の冷却水ポンプの流量比、及び前記各冷凍機に前記冷凍負荷比を分配する負荷分配比を変数として、前記冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になるための最適風量、最適流量比、及び最適負荷分配比をシミュレートするシミュレータと、
前記冷水流量比に基づいて前記各冷凍機の冷水ポンプを制御すると共に、前記シミュレータで得られた最適負荷配分比に基づいて前記各冷凍機の出口冷水温度を制御し、前記最適風量及び最適流量比に基づいて前記冷却塔ファン及び冷却水ポンプを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする冷熱源装置の運転制御システム。
【請求項６】
外部負荷装置に冷水を供給する冷水配管にヒートポンプ式の冷凍機を複数台直列に配設して成り、前記外部負荷装置から還流される冷水を前記冷凍機の蒸発器で冷却して再び外部負荷装置に供給する冷水ポンプと、前記冷凍機の凝縮器に冷却水配管を介して冷却水を供給する冷却水ポンプと、前記冷却水を外気で冷却する冷却塔ファンを有する冷却塔と、を備えた冷熱源装置の運転制御システムにおいて、
前記複数の冷凍機ついて少なくとも１台の冷却塔を有し、該冷却塔の冷却塔ファンで冷却した冷却水を１台の冷却水ポンプで前記複数の冷凍機の高温側冷凍機から低温側冷凍機に順次供給する場合であって、
前記運転制御システムは、
前記冷却塔ファンで前記冷却塔内に取り込む外気の湿球温度と、前記複数台の各冷凍機の設定冷凍能力の合計値に対する実際の冷凍負荷を表す冷凍負荷比と、前記冷水の定格冷水流量に対する実際の冷水流量を表す冷水流量比とを取得する取得手段と、
前記取得した外気湿球温度、冷凍負荷比、冷水流量比の条件下において、前記冷却塔ファンの風量、前記各冷凍機の冷却水ポンプの流量、及び前記各冷凍機に前記冷凍負荷比を分配する負荷分配比を変数として、前記冷熱源装置全体のＣＯＰが最大になるための最適負荷分配比をシミュレートするシミュレータと、
前記冷水流量比に基づいて前記各冷凍機の冷水ポンプを制御すると共に、前記シミュレータで得られた最適負荷配分比に基づいて前記各冷凍機の出口冷水温度を制御し、前記最適風量及び最適流量に基づいて前記冷却塔ファン及び冷却水ポンプを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする冷熱源装置の運転制御システム。
【請求項７】
前記運転制御システムは、
前記冷凍機をバイパスするバイパス配管と、
前記バイパス配管を開閉する開閉弁と、を備え、
前記制御手段は、運転を停止した冷凍機のバイパス配管の開閉弁を開成することを特徴とする請求項１、５、６の何れか１の冷熱源装置の運転制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２２５６２９（Ｐ２０１２−２２５６２９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９６３７５（Ｐ２０１１−９６３７５）
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
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