特許 6644559 熱源制御システム、制御方法および制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6644559

(24)【登録日】2020年1月10日

(45)【発行日】2020年2月12日

(54)【発明の名称】熱源制御システム、制御方法および制御装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20200130BHJP

   F24F 11/70 20180101ALI20200130BHJP

   F24F 5/00 20060101ALI20200130BHJP

【ＦＩ】

   F25B1/00 399Y

   F24F11/70

   F24F5/00 101Z

   F25B1/00 397E

【請求項の数】6

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2016-10982(P2016-10982)

(22)【出願日】2016年1月22日

(65)【公開番号】特開2017-129340(P2017-129340A)

(43)【公開日】2017年7月27日

【審査請求日】2018年11月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001834

【氏名又は名称】三機工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100072718

【弁理士】

【氏名又は名称】古谷 史旺

(74)【代理人】

【識別番号】100151002

【弁理士】

【氏名又は名称】大橋 剛之

(74)【代理人】

【識別番号】100201673

【弁理士】

【氏名又は名称】河田 良夫

(72)【発明者】

【氏名】田代 博一

(72)【発明者】

【氏名】藤澤 隆広

(72)【発明者】

【氏名】園田 浩太郎

(72)【発明者】

【氏名】杉原 広英

【審査官】 森山 拓哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１１７８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５５９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０６５９２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１７０７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０５７８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０７００６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２１３３３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｆ２４Ｆ ５／００

Ｆ２４Ｆ １１／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷凍機と、
前記冷凍機の冷水出口側に冷水１次往配管で接続される第１往ヘッダと、
１次冷水ポンプを介して、前記冷凍機の冷水入口側に冷水１次往配管で接続される還ヘッダと、
前記第１往ヘッダと前記還ヘッダとを接続するバイパス管と、
２次冷水ポンプを介して、前記第１往ヘッダに往ヘッダ配管で接続される第２往ヘッダと、
前記第２往ヘッダと前記還ヘッダとの間に冷水２次往配管及び冷水２次還配管を介して接続される空調負荷と、
前記第２往ヘッダ又は前記冷水２次往配管に２次往温度計と、前記還ヘッダ又は前記冷水２次還配管に２次冷水還温度を計測する２次還温度計と、前記冷水２次還配管に２次冷水流量を計測する２次流量計と、
前記冷凍機および前記１次冷水ポンプを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記空調負荷の出口の前記２次還温度計と前記空調負荷の入口の前記２次往温度計の計測値の差である２次冷水温度差が設計値未満となるときに、前記２次還温度計と前記２次往温度計と前記２次流量計の各計測値から算出した２次側の負荷熱量と、前記２次冷水還温度の計測値と冷凍機冷水出口温度と１次冷水流量から計算で求める１次側の生成熱量とが等しくなる条件で、かつ前記１次冷水ポンプが送水する１次冷水と、前記バイパス管を介して前記還ヘッダから前記第１往ヘッダへ流入する２次還冷水とが合流した２次冷水往温度が制御目標値である２次冷水往温度の設定値となるように、
前記２次冷水往温度の設定値と、前記２次冷水還温度と、前記２次冷水流量を用いて、冷凍機冷水出口温度を制御するための第１の制御設定値と、１次冷水流量を制御するための第２の制御設定値とを求め、前記第１の制御設定値および前記第２の制御設定値に基づいて前記冷凍機および前記１次冷水ポンプを制御する
ことを特徴とする熱源制御システム。

【請求項2】

請求項１に記載の熱源制御システムにおいて、
前記制御装置は、
前記第１の制御設定値および前記第２の制御設定値に基づいて送水される１次冷水の前記冷凍機冷水出口温度を、前記２次冷水往温度の設定値よりも低い温度とする制御を行うことを特徴とする熱源制御システム。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の熱源制御システムにおいて、
前記制御装置は、
前記２次還温度計と前記２次往温度計と前記２次流量計の各計測値から算出した２次側の負荷熱量と前記２次冷水還温度計測値と前記冷凍機冷水出口温度と前記１次冷水流量から計算で求める１次側の生成熱量とが等しくなる条件で、かつ前記１次冷水ポンプの流量調整範囲内で前記冷凍機の出口と入口との間の１次冷水温度差が最大となる場合の前記第１の制御設定値および前記第２の制御設定値を求めることを特徴とする熱源制御システム。

【請求項4】

請求項３に記載の熱源制御システムにおいて、
前記制御装置は、
冷凍機冷水出口温度が下限値の場合に対応した仮の冷凍機冷水出口温度、あるいは、前記１次冷水流量が下限値の場合、前記バイパス管の流量が上限値の場合、前記１次冷水流量が２次冷水流量と等しくなる場合のいずれかに対応した仮の１次冷水流量を用いて、前記第１の制御設定値および前記第２の制御設定値の解を求めることを特徴とする熱源制御
システム。

【請求項5】

冷凍機と、前記冷凍機の冷水出口側に冷水１次往配管で接続される第１往ヘッダと、１次冷水ポンプを介して、前記冷凍機の冷水入口側に冷水１次往配管で接続される還ヘッダと、前記第１往ヘッダと前記還ヘッダとを接続するバイパス管と、２次冷水ポンプを介して、前記第１往ヘッダに往ヘッダ配管で接続される第２往ヘッダと、前記第２往ヘッダと前記還ヘッダとの間に冷水２次往配管及び冷水２次還配管を介して接続される空調負荷と、前記第２往ヘッダ又は前記冷水２次往配管に２次往温度計と、前記還ヘッダ又は前記冷水２次還配管に２次冷水還温度を計測する２次還温度計と、前記冷水２次還配管に２次冷水流量を計測する２次流量計と、制御装置と、
を備える熱源制御システムの制御方法であって、
前記空調負荷の出口の前記２次還温度計と前記空調負荷の入口の前記２次往温度計の計測値の差である２次冷水温度差が設計値未満となるときに、前記２次還温度計と前記２次往温度計と前記２次流量計の各計測値から算出した２次側の負荷熱量と、前記２次冷水還温度の計測値と冷凍機冷水出口温度と１次冷水流量から計算で求める１次側の生成熱量とが等しくなる条件で、かつ前記１次冷水ポンプが送水する１次冷水と、前記バイパス管を介して前記還ヘッダから前記第１往ヘッダへ流入する２次還冷水とが合流した２次冷水往温度が制御目標値である２次冷水往温度の設定値となるように、
前記制御装置が、前記２次冷水往温度の設定値と、前記２次冷水還温度と、前記２次冷水流量を用いて、冷凍機冷水出口温度を制御するための第１の制御設定値と、１次冷水流量を制御するための第２の制御設定値とを求め、
前記制御装置が、前記第１の制御設定値および前記第２の制御設定値に基づいて前記冷凍機および前記１次冷水ポンプを制御する
ことを特徴とする熱源制御システムの制御方法。

【請求項6】

冷凍機と、前記冷凍機の冷水出口側に冷水１次往配管で接続される第１往ヘッダと、１次冷水ポンプを介して、前記冷凍機の冷水入口側に冷水１次往配管で接続される還ヘッダと、前記第１往ヘッダと前記還ヘッダとを接続するバイパス管と、２次冷水ポンプを介して、前記第１往ヘッダに往ヘッダ配管で接続される第２往ヘッダと、前記第２往ヘッダと前記還ヘッダとの間に冷水２次往配管及び冷水２次還配管を介して接続される空調負荷と、前記第２往ヘッダ又は前記冷水２次往配管に２次往温度計と、前記還ヘッダ又は前記冷水２次還配管に２次冷水還温度を計測する２次還温度計と、前記冷水２次還配管に２次冷水流量を計測する２次流量計と、を備える熱源制御システムに適用される制御装置であって、
前記空調負荷の出口の前記２次還温度計と前記空調負荷の入口の前記２次往温度計の計測値の差である２次冷水温度差が設計値未満となるときに、前記２次還温度計と前記２次往温度計と前記２次流量計の各計測値から算出した２次側の負荷熱量と、前記２次冷水還温度の計測値と冷凍機冷水出口温度と１次冷水流量から計算で求める１次側の生成熱量とが等しくなる条件で、かつ前記１次冷水ポンプが送水する１次冷水と、前記バイパス管を介して前記還ヘッダから前記第１往ヘッダへ流入する２次還冷水とが合流した２次冷水往温度が制御目標値である２次冷水往温度の設定値となるように、
前記２次冷水往温度の設定値と、前記２次冷水還温度と、前記２次冷水流量を用いて、冷凍機冷水出口温度を制御するための第１の制御設定値と、１次冷水流量を制御するための第２の制御設定値とを求める処理と、
前記第１の制御設定値および前記第２の制御設定値に基づいて前記冷凍機および前記１次冷水ポンプを制御する処理と、
を実行することを特徴とする制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、１次冷水ポンプおよび２次冷水ポンプを用いる１次２次ポンプ方式の熱源制御システム、制御方法および制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

空調設備における熱源制御システムの配管方式の１つとして、往ヘッダおよび還ヘッダを境として冷凍機側と空調負荷側の揚程を２種類のポンプで分け合う１次２次ポンプ方式が従来から知られている。１次２次ポンプ方式の配管方式では、複数台の冷凍機の各々に対して、空調負荷（熱交換器）にて熱交換され昇温されて還ってくる２次冷水を還ヘッダを経て１次冷水として送り出す複数台の１次冷水ポンプと、冷凍機からの１次冷水を空調負荷に対して往ヘッダを経て往２次冷水として送り出す２次冷水ポンプとが設けられる。１次冷水ポンプは、１次冷水を還ヘッダから冷凍機、冷凍機から往ヘッダへと循環するのに、往ヘッダ及び還ヘッダまでの配管抵抗と冷凍機の水圧損分との合計を揚程として受け持つものであり、２次冷水ポンプは、冷水２次往配管および冷水２次還配管の配管抵抗と空調負荷の熱交換器部分の水圧損分との合計を揚程として受け持つ。なお、往ヘッダおよび還ヘッダはバイパス管で接続されている。

【0003】

ここで、１次２次ポンプ方式の熱源制御システムの設計では、空調負荷の熱交換器への冷水供給温度の制御目標値を１次側の冷凍機冷水出口温度でとることが通例であり、運転時の実際の２次冷水往温度は、各冷凍機における冷凍機冷水出口温度および１次冷水流量や、バイパス管からの流れ等によって成り行きで温度が決まる。そのため、上記の熱源制御システムの制御では、基本的には冷凍機冷水出口温度の１次冷水がそのままの温度で往ヘッダから空調負荷に送り出されるように、定常状態において１次冷水流量が２次冷水流量よりも多くなるような制御が行われる。１次冷水流量が２次冷水流量よりも多い場合には、その差分の流量はバイパス管を経由して冷凍機に戻ることとなり、往ヘッダから還ヘッダへ冷水の流れが生じる（以下の説明では、バイパス管内の往ヘッダから還ヘッダへの流れを正流とする）。

【0004】

一方、２次冷水往温度と２次冷水還温度との差（２次冷水温度差ΔＴ２）がその設計値（例えばΔＴ２＝５℃）よりも小さい場合、２次冷水流量が増加する。これは、変流量定温度差方式としての熱源流量制御システムを組んだ場合で、負荷の変動に関わらず２次冷水温度差ΔＴ２が設計値となるべきところ、実際には負荷の小さくなる中間期、冬期になるに従って２次冷水温度差ΔＴ２が小さくなったりする事柄を指している。このような小温度差となってしまう原因として、２次側の多数ある空調負荷の、制御弁差圧や制御弁サイズの過大、熱交換器であるコイル流量の過大などがあり、理想的な状況とはならない現場も多数ある。
これにより、１次側総冷熱量と２次側総熱量とを合致させて設計２次冷水温度差ΔＴ２から演算した、大温度差が確保できている２次冷水流量に基づいて決まる１次冷水流量にて１次側を変流量制御していると、実際の２次冷水流量が１次冷水流量よりも多くなる場合が生じる。

【0005】

その結果として、２次冷水流量が１次冷水流量よりも多くなると、還ヘッダの温度の高い冷水がバイパス管を介して往ヘッダに逆流し、２次冷水往温度が上昇することで空調負荷を構成する空調機での冷房能力が低下するおそれがある。そのため、２次冷水往温度が上昇する場合には、停止している熱源（冷凍機）を追加起動させて１次側の冷水循環量を増加させることで、バイパス管における還ヘッダから往ヘッダへの逆流を防止する対策が講じられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第５５１５１６６号公報

【特許文献2】特許第４６００１３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従来の技術において、２次冷水往温度を冷凍機冷水出口温度に維持すべく、還ヘッダから往ヘッダへの逆流を防止するために冷水１次流量を増加させる場合には、１次冷水ポンプにおける１次冷水の搬送動力の増大や熱源の運転台数の増加等により、余計なエネルギーが消費されるおそれがある。変流量定温度差方式の熱源流量制御システムを組んでいれば、負荷の変動に関わらず２次冷水温度差ΔＴ２が設計値となるべきところ、実際には２次冷水温度差ΔＴ２が小さくなっている事柄を受けて、さらに１次冷水流量を増加させるのは、設計時のポンプ搬送動力や設計時の熱源運転動力や運転台数を大きく増加させていることに他ならない。

【0008】

また、上記のように空調負荷が要求する必要な冷熱量が同じ状況で１次冷水流量を増加させると、１次冷水出口温度と１次冷水入口温度との差（１次冷水温度差ΔＴ１）が小さくなるが、１次冷水温度差ΔＴ１が小さくなると、冷凍機としては軽負荷運転状態となり圧縮機の能力を絞っても蒸発器から圧縮機への吸入量を絞ることが出来ず、吸入過剰状態から蒸発圧力低下による、冷水凍結という故障防止のため、冷凍機側盤の安全回路により冷凍機のコンプレッサを停止させる制御が行われ、冷凍機コンプレッサの再起動には一定時間のインターバルが必要なため、冷凍機のコンプレッサが停止したときには２次冷水往温度が上昇してしまう。

【0009】

これらの問題を解決するために、往ヘッダと還ヘッダ間のバイパス管内を、還ヘッダから往ヘッダへ温度が高くなった２次還冷水を流入させる逆流を許容することで、１次冷水流量を２次冷水流量よりも大きくしなくてすむ、適正な１次冷水流量を目指す熱源制御システムが、わずかながら存在する。

【0010】

例えば、特許文献１には、一次流量制御を実行する制御手段が、冷凍機からの送出熱媒とバイパス管からの二次還り熱媒との混合により負荷機器の適正入口熱媒温度となるバイパス利用一次流量制御において、二次流量に対する一次流量の比率である運転流量比率を制御するのに、負荷機器の入口熱媒温度の計測値と所要の目標状態に処理する適正入口熱媒温度との偏差に応じて、その偏差の解消側に一次流量を調整することが開示されている。

【0011】

また、特許文献２には、往一次ヘッダと往二次ヘッダとからなる往ヘッダと、還一次ヘッダと還二次ヘッダとからなる還ヘッダとの間に、各ヘッダの内部熱媒の混合の良好な箇所にバランス管を配置して、往ヘッダ内の熱媒の温度を検出する熱源水温度検出手段、還流水一次温度検出手段、還流水二次温度検出手段およびバランス管内水温検出手段によって検出された温度に基づいて熱源の温度制御および熱源ポンプによる流量制御を行う制御手段を備えることで、送水温度が上昇した冷水を空調負荷に送ることを防止し、負荷が増え二次側の還流水がバランス管を、還ヘッダから往ヘッダへと流れる逆流を速やかに検知し、冷凍機からの熱媒の温度制御を実行すること、が開示されている。

【0012】

しかし、特許文献１では、負荷機器の入出口熱媒温度差が設計値よりも小さくなる原因である、中間期などで負荷機器の入口熱媒温度が相対的に過剰能力の温度になる状況については、何ら具体的な説明がなく、負荷機器で処理対象を所要の目標状態に処理することが可能で且つ処理に必要な限界温度寄りである適正入口熱媒温度については、熱源システム構成機器の特性情報に基づく所定の決定方法によると、概念だけ示して具体的には記載がない。

【0013】

さらに、特許文献１では、熱源ユニット側の熱媒流量である一次流量は、二次流量に対する一次流量の比率である運転流量比率は、１００%より増側にも減側にも調整可能とはしているものの、負荷機器の入口熱媒温度の計測値と、設定値である適正入口熱媒温度との偏差でしか調整しないもので、冷凍機の出口温度下限値や流量下限値に付いて考慮していないので、冷凍機の安全回路を動作させかねず、熱源制御としては不完全なものである。

【0014】

そして、特許文献２では、熱源水温度検出手段、還流水一次温度検出手段、還流水二次温度検出手段およびバランス管内水温検出手段という、均一に混合している箇所に温度計を設置することが困難なヘッダやヘッダ間バランス管内の温度計測値に頼り、その温度計測値を用いた複雑な演算により、あくまでバランス管内の逆流をできるだけ防止することを主眼とした熱源制御システムである。

【0015】

このように、これら従来技術においても、１次２次ポンプ方式における２次冷水往温度に新たに制御目標値を設けた熱源制御システムとして、１次冷水出口温度の最適化や１次冷水流量の最適化による、空調負荷へ一定温度で供給しなければならない２次冷水往温度の安定制御を行ないつつ、１次冷水の搬送動力の省エネルギー制御にはなお改善の余地があった。

【0016】

本発明の目的は、従来の制御では成り行きで決定されていた２次冷水往温度を安定的に制御し、従来と比べて１次冷水ポンプにおける１次冷水の搬送動力の増大や熱源の運転台数増加を抑制し易く、冷凍機のコンプレッサも停止しにくくなる熱源制御システム、制御方法および制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明の一例である熱源制御システムは、冷凍機と、前記冷凍機の冷水出口側に冷水１次往配管で接続される第１往ヘッダと、１次冷水ポンプを介して、前記冷凍機の冷水入口側に冷水１次往配管で接続される還ヘッダと、前記第１往ヘッダと前記還ヘッダとを接続するバイパス管と、２次冷水ポンプを介して、前記第１往ヘッダに往ヘッダ配管で接続される第２往ヘッダと、前記第２往ヘッダと前記還ヘッダとの間に冷水２次往配管及び冷水２次還配管を介して接続される空調負荷と、前記第２往ヘッダ又は前記冷水２次往配管に２次往温度計と、前記還ヘッダ又は前記冷水２次還配管に２次冷水還温度を計測する２次還温度計と、前記冷水２次還配管に２次冷水流量を計測する２次流量計と、前記冷凍機および前記１次冷水ポンプを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記空調負荷の出口の前記２次還温度計と前記空調負荷の入口の前記２次往温度計の計測値の差である２次冷水温度差が設計値未満となるときに、前記２次還温度計と前記２次往温度計と前記２次流量計の各計測値から算出した２次側の負荷熱量と、前記２次冷水還温度の計測値と冷凍機冷水出口温度と１次冷水流量から計算で求める１次側の生成熱量とが等しくなる条件で、かつ前記１次冷水ポンプが送水する１次冷水と、前記バイパス管を介して前記還ヘッダから前記第１往ヘッダへ流入する２次還冷水とが合流した２次冷水往温度が制御目標値である２次冷水往温度の設定値となるように、前記２次冷水往温度の設定値と、前記２次冷水還温度と、前記２次冷水流量を用いて、冷凍機冷水出口温度を制御するための第１の制御設定値と、１次冷水流量を制御するための第２の制御設定値とを求め、前記第１の制御設定値および前記第２の制御設定値に基づいて前記冷凍機および前記１次冷水ポンプを制御する。

【0018】

本発明の一例である熱源制御システムの制御方法は、冷凍機と、前記冷凍機の冷水出口側に冷水１次往配管で接続される第１往ヘッダと、１次冷水ポンプを介して、前記冷凍機の冷水入口側に冷水１次往配管で接続される還ヘッダと、前記第１往ヘッダと前記還ヘッダとを接続するバイパス管と、２次冷水ポンプを介して、前記第１往ヘッダに往ヘッダ配管で接続される第２往ヘッダと、前記第２往ヘッダと前記還ヘッダとの間に冷水２次往配管及び冷水２次還配管を介して接続される空調負荷と、前記第２往ヘッダ又は前記冷水２次往配管に２次往温度計と、前記還ヘッダ又は前記冷水２次還配管に２次冷水還温度を計測する２次還温度計と、前記冷水２次還配管に２次冷水流量を計測する２次流量計と、制御装置と、を備える熱源制御システムの制御方法であって、前記空調負荷の出口の前記２次還温度計と前記空調負荷の入口の前記２次往温度計の計測値の差である２次冷水温度差が設計値未満となるときに、前記２次還温度計と前記２次往温度計と前記２次流量計の各計測値から算出した２次側の負荷熱量と、前記２次冷水還温度の計測値と冷凍機冷水出口温度と１次冷水流量から計算で求める１次側の生成熱量とが等しくなる条件で、かつ前記１次冷水ポンプが送水する１次冷水と、前記バイパス管を介して前記還ヘッダから前記第１往ヘッダへ流入する２次還冷水とが合流した２次冷水往温度が制御目標値である２次冷水往温度の設定値となるように、前記制御装置が、前記２次冷水往温度の設定値と、前記２次冷水還温度と、前記２次冷水流量を用いて、冷凍機冷水出口温度を制御するための第１の制御設定値と、１次冷水流量を制御するための第２の制御設定値とを求め、前記制御装置が、前記第１の制御設定値および前記第２の制御設定値に基づいて前記冷凍機および前記１次冷水ポンプを制御する。
本発明の一例である制御装置は、冷凍機と、前記冷凍機の冷水出口側に冷水１次往配管で接続される第１往ヘッダと、１次冷水ポンプを介して、前記冷凍機の冷水入口側に冷水１次往配管で接続される還ヘッダと、前記第１往ヘッダと前記還ヘッダとを接続するバイパス管と、２次冷水ポンプを介して、前記第１往ヘッダに往ヘッダ配管で接続される第２往ヘッダと、前記第２往ヘッダと前記還ヘッダとの間に冷水２次往配管及び冷水２次還配管を介して接続される空調負荷と、前記第２往ヘッダ又は前記冷水２次往配管に２次往温度計と、前記還ヘッダ又は前記冷水２次還配管に２次冷水還温度を計測する２次還温度計と、前記冷水２次還配管に２次冷水流量を計測する２次流量計と、を備える熱源制御システムに適用される制御装置であって、前記空調負荷の出口の前記２次還温度計と前記空調負荷の入口の前記２次往温度計の計測値の差である２次冷水温度差が設計値未満となるときに、前記２次還温度計と前記２次往温度計と前記２次流量計の各計測値から算出した２次側の負荷熱量と、前記２次冷水還温度の計測値と冷凍機冷水出口温度と１次冷水流量から計算で求める１次側の生成熱量とが等しくなる条件で、かつ前記１次冷水ポンプが送水する１次冷水と、前記バイパス管を介して前記還ヘッダから前記第１往ヘッダへ流入する２次還冷水とが合流した２次冷水往温度が制御目標値である２次冷水往温度の設定値となるように、前記２次冷水往温度の設定値と、前記２次冷水還温度と、前記２次冷水流量を用いて、冷凍機冷水出口温度を制御するための第１の制御設定値と、１次冷水流量を制御するための第２の制御設定値とを求める処理と、前記第１の制御設定値および前記第２の制御設定値に基づいて前記冷凍機および前記１次冷水ポンプを制御する処理と、を実行する。

【発明の効果】

【0019】

本発明の熱源制御システム、制御方法および制御装置によれば、従来の制御では成り行きで決定されていた２次冷水往温度を安定的に制御でき、従来と比べて１次冷水ポンプにおける１次冷水の搬送動力の増大や熱源の運転台数増加を抑制し易くするとともに、冷凍機のコンプレッサを停止しにくくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】１次２次ポンプ方式の熱源制御システムの構成例を示す図

【図2】熱源制御システムにおける中央監視装置、ＰＬＣ０、ＰＬＣ１および冷凍機との入出力の例を示す図

【図3】熱源制御システム全体の動作を示す流れ図

【図4】図３のステップＳ１０３におけるＰＬＣ０の制御例を示す流れ図

【図5】図４のステップＳ２０９におけるＰＬＣ０の処理例を示す流れ図

【図6】Ｑ１＝Ｑ２のときの１次冷水流量Ｖｃ１と１次冷水温度差ΔＴ１との関係の例を示す図

【図7】熱源制御システムの一例の動作状態を示す図

【図8】熱源制御システムの比較例での動作状態を示す図

【図9】熱源制御システムの実施例での動作状態を示す図

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、冷水を冷熱媒とし、冷凍機を熱源とする場合を説明する。

【0022】

本実施形態では、１次２次ポンプ方式の熱源制御システムにおいて、２次側の熱交換器への冷水供給温度の制御目標値を、１次側の冷凍機冷水出口温度ではなく２次側の２次冷水往温度で設定し（Ｔｃｓ２＿ＳＰ）、冷凍機冷水出口温度（Ｔｃｓ１）と１次冷水流量（Ｖｃ１）を制御する。そして、本実施形態の熱源制御システムでは、バイパス管を介した還ヘッダから往ヘッダへの逆流を許容し、熱源からの１次冷水と往ヘッダに逆流する還ヘッダの温度の高い冷水とをミキシングして２次側の熱交換器に送水することで、２次冷水往温度（Ｔｃｓ２）を安定的に制御するものである。

【0023】

図１は、本実施形態における１次２次ポンプ方式の熱源制御システムの構成例を示す。

【0024】

熱源制御システム１００は、ｎ台の冷凍機（熱源Ｒ１−Ｒｎ）１０と、ｎ台の１次冷水ポンプ１１と、第１往ヘッダ１２と、第２往ヘッダ１３と、第１還ヘッダ１４と、第２還ヘッダ１５と、２次冷水ポンプ１６と、空調負荷としての空調機（ＡＨＵ）１７と、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）０およびＰＬＣ１とを備える。また、第１往ヘッダ１２および第１還ヘッダ１４は、バイパス管１８を介して接続されている。なお、図１の例では、簡単のため空調機１７を１台のみ示すが、実際には空調機１７の台数及び種類は複数である。そして空調機１７の近傍には図示しない比例２方弁などの制御弁が、空調機の熱交換器に１対１又は多対１で設置され、空調対象室の温度センサなどの信号から空調負荷に応じて２次側冷水流量を調整している。

【0025】

冷凍機（熱源Ｒ）１０は、例えば、ターボ冷凍機、インバータターボ冷凍機、吸収式冷凍機、冷温水発生機、スクリューチラー、ヒートポンプチラーなどである。熱源制御システム１００に含まれるｎ台の冷凍機１０は、個々の性能に相違がある場合があるが、本実施形態では、冷凍容量や運転の優先度などそれらの冷凍負荷に対する運転の基本的な対応は同一または同様である。また、各々の冷凍機１０を制御する冷凍機側盤１０ａの入出力は、ＰＬＣ０およびＰＬＣ１にそれぞれ接続されている。冷凍機側盤１０ａには、冷凍機の保護回路やそれに必要な補機のインターロック回路が納められている。なお、図１では、冷凍機側盤１０ａの図示は省略する。

【0026】

各々の冷凍機１０は、それぞれ冷水１次往配管２１により第１往ヘッダ１２に対して並列に接続されており、それぞれ冷水１次還配管２２により第１還ヘッダ１４に対して並列に接続されている。冷水１次往配管２１は、冷水の１次側において、冷凍機１０で冷却された冷水を第１往ヘッダ１２へ送水する配管である。また、冷水１次還配管２２は、冷水の１次側において、空調機１７で熱交換されて温度が上昇した冷水が合流した還冷水を、第１還ヘッダ１４から冷凍機１０まで送水する配管である。

【0027】

各冷凍機１０に接続される各々の冷水１次往配管２１には、冷凍機冷水出口温度Ｔｃｓ１を計測する温度センサ２３がそれぞれ設けられている。各々の温度センサ２３で計測された冷凍機冷水出口温度Ｔｃｓ１のＰＶ（Process Value:計測値）は、ＰＬＣ０およびＰＬＣ１にそれぞれ出力される。

【0028】

各冷凍機１０に接続される各々の冷水１次還配管２２には、第１還ヘッダから冷凍機１０に向かって、１次冷水ポンプ１１と、１次冷水流量Ｖｃ１＿Ｒｉ（ｉは冷凍機１０の番号を示す）を計測する流量計２４と、冷凍機冷水入口温度Ｔｃｒ１を計測する温度センサ２５とがそれぞれ設けられている。各々の温度センサ２５で計測された冷凍機冷水入口温度Ｔｃｒ１のＰＶは、ＰＬＣ０およびＰＬＣ１にそれぞれ出力される。また、各々の流量計２４で計測された１次冷水流量Ｖｃ１＿ＲｉのＰＶは、ＰＬＣ０およびＰＬＣ１と、流量指示調節計（ＦＩＣ）２６とに出力される。また、１次冷水ポンプ１１はポンプモータのインバータ（ＩＮＶ）２７を備えている。流量指示調節計２６は、複数の熱源に対して１台設けられており、後述するように、１次冷水流量Ｖｃ１＿ＲｉのＰＶとＰＬＣ０の指示（ｐＶｃ１＿ＳＰ）を受けて各々の１次冷水ポンプ１１の流量（回転数）を制御する。１次冷水ポンプ１１の回転数は、インバータ２７が電源を周波数制御することで可変する。

【0029】

このように、図１に示す熱源制御システム１００では、第１往ヘッダ１２および第１還ヘッダ１４と、第１往ヘッダ１２および第１還ヘッダ１４の間に並列に接続されたｎ台の冷凍機１０と、これらの要素を接続する配管とによって、熱源の１次側が構成される。

【0030】

一方、図１に示す熱源制御システム１００では、熱源の２次側において、第１往ヘッダ１２の下流側には第２往ヘッダ１３が接続され、第１還ヘッダ１４の上流側には第２還ヘッダ１５が接続されている。また、第１往ヘッダ１２と第２往ヘッダ１３とは、それぞれに２次冷水ポンプ１６が配置された複数の配管３１で接続されている。なお、各々の２次冷水ポンプ１６の回転数は、インバータ３２が電源を周波数制御することで可変する。

【0031】

この２次冷水ポンプ１６の回転数可変は、２次側に位置する全空調機の要求冷水量の総量に応じて行なわれるのだが、例えば２次側冷水配管系の何れかの位置に設置される圧力計のＰＶに応じて制御され、各空調機１７の制御弁により空調負荷に応じて熱交換器へ流入する冷水量が絞られた場合、２次冷水ポンプ１６の回転数がそのままだと圧力計のＰＶ値が上昇し、設定圧との偏差に応じて２次冷水ポンプ１６の回転数を低下させる制御を行なう。尚、２次側の変流量制御の一例として圧力による例を示したが、これに限定されることなく流量によっても熱量によっても良く、どのような２次側の変流量制御でも良い。

【0032】

また、第２往ヘッダ１３には、２次冷水往温度Ｔｃｓ２を計測する温度センサ３３が設けられる。温度センサ３３で計測された２次冷水往温度Ｔｃｓ２のＰＶは、ＰＬＣ０およびＰＬＣ１に出力される。また、第１還ヘッダ１４には、２次冷水還温度Ｔｃｒ２を計測する温度センサ３４が設けられる。温度センサ３４で計測された２次冷水還温度Ｔｃｒ２のＰＶは、ＰＬＣ０およびＰＬＣ１に出力される。さらに、第２還ヘッダ１５と第１還ヘッダ１４との間には、２次冷水流量Ｖｃ２を計測する流量計３５が設けられる。流量計３５で計測された２次冷水流量Ｖｃ２のＰＶは、ＰＬＣ０およびＰＬＣ１に出力される。

【0033】

そして、第２往ヘッダ１３と第２還ヘッダ１５との間には、第２往ヘッダ１３と空調機１７とを接続する冷水２次往配管３６と、空調機１７と第２還ヘッダ１５とを接続する冷水２次還配管３７とが設けられており、これらの配管によって第２往ヘッダ１３および第２還ヘッダ１５が空調機１７と接続される。冷水２次往配管３６は、冷水の２次側において、冷凍機１０で冷却された冷水を第２往ヘッダ１３から空調機１７に送水する配管である。冷水２次還配管３７は、冷水の２次側において、空調機１７で熱交換されて温度が上昇した冷水を空調機１７から第２還ヘッダ１５に送水する配管である。

【0034】

このように、図１に示す熱源制御システム１００では、第１往ヘッダ１２および第２往ヘッダ１３と、第１還ヘッダ１４および第２還ヘッダ１５と、空調機１７と、これらの要素を接続する配管によって２次側が構成される。

【0035】

ＰＬＣ０およびＰＬＣ１は、熱源制御システム１００の制御を分担して実行するコントローラである。ＰＬＣ０およびＰＬＣ１は、例えば空調設備が設置されている建物の中央監視装置とそれぞれ接続され、中央監視装置からの指示を受ける。なお、図１では中央監視装置の図示は省略している。

【0036】

なお、図２は、熱源制御システム１００における中央監視装置、ＰＬＣ０、ＰＬＣ１および冷凍機ｎとの入出力の例を示す図である。図２では、ｎ台の冷凍機１０のうち１台分の冷凍機ｎのみを示し、ＰＬＣ０、ＰＬＣ１と他の冷凍機との接続はいずれも同一または同様であるので重複説明は省略する。また、図２では、ＰＬＣ０、ＰＬＣ１に対する温度センサ２３，２５，３３，３４および流量計２４，３５との接続はいずれも図示を省略している。

【0037】

ＰＬＣ０は、制御装置の一例であって、１次側の冷凍機冷水出口温度および１次冷水流量を制御する。なお、ＰＬＣ０は、ＰＬＣ１と同時に設置されるものでもよく、ＰＬＣ１を有する既存の熱源制御システムに後付けで設置されるものであってもよい。

【0038】

例えば、図２に示すように、ＰＬＣ０は、制御目標値である２次冷水往温度の設定値Ｔｃｓ２＿ＳＰ（ＳＰ：Set Point）を中央監視装置から受ける。また、ＰＬＣ０は、冷凍機側盤１０ａに冷凍機冷水出口温度の設定値Ｔｃｓ１＿ＳＰを出力し、冷凍機側盤１０ａからその冷凍機ｎの運転状態（オン／オフ）を示す信号を受ける。ＰＬＣ０は、各々の冷凍機側盤１０ａから受けた運転状態の信号によりシステム全体での冷凍機１０の運転台数Ｎの情報を取得できる。また、ＰＬＣ０は、１次冷水流量比率の設定値ｐＶｃ１＿ＳＰを流量指示調節計２６に出力する。

【0039】

ここで、図２に示すように、流量指示調節計２６は、ＰＬＣ０からｐＶｃ１＿ＳＰを受け、流量計２４から１次冷水流量Ｖｃ１＿ＲｉのＰＶを受ける。また、流量指示調節計２６は、１次冷水ポンプ１１のインバータ２７にインバータ制御用の流量信号を出力する。そして、１次冷水ポンプ１１のインバータ２７は、流量指示調節計２６から受けた流量信号に応じて１次冷水ポンプ１１の電源の周波数制御を行い、１次冷水ポンプ１１の回転数を可変させる。これにより、１次冷水ポンプ１１による１次冷水流量を調節することができる。なお、１次冷水ポンプ１１のインバータ２７は冷凍機側盤１０ａと接続されており、１次冷水ポンプ１１のオン／オフは冷凍機１０の運転状態と連動するように制御される。

【0040】

ＰＬＣ１は、システム全体での冷凍機１０の稼働台数を変更する制御（熱源台数制御）を実行する。例えば、図２に示すように、ＰＬＣ１は、熱源群発停指令（システム全体での熱源のオン／オフ）を中央監視装置から受ける。また、ＰＬＣ１は、冷凍機側盤１０ａに発停指令（個々の熱源のオン／オフ）を出力し、冷凍機側盤１０ａからはその冷凍機ｎの運転状態（オン／オフ）を示す信号を受ける。

【0041】

次に、本実施形態の熱源制御システムの制御例を説明する。

【0042】

図３は、熱源制御システム全体の動作を示す流れ図である。図３の処理は、中央監視装置から熱源群の起動指令（システム全体での熱源のオン）が出力されたときに開始される。

【0043】

ステップＳ１００において、ＰＬＣ１は、熱源群を起動する。ステップＳ１０１において、ＰＬＣ０およびＰＬＣ１は、例えばＰＬＣ内に設けられたメモリ等から各機器の設計値（各種パラメータの上限値および下限値など）の情報を取得する。ステップＳ１０２において、ＰＬＣ１は熱源群のベース機を起動させる。

【0044】

そして、ステップＳ１０３において、ＰＬＣ０およびＰＬＣ１は、熱源制御システム１００の定周期ループ制御を行う。例えば、中央監視装置から熱源群の停止指令を受けるまでこれらの制御は継続して行われる。

【0045】

ステップＳ１０３でのＰＬＣ０は１次側の冷凍機冷水出口温度および１次冷水流量の制御を実行する。ステップＳ１０３でのＰＬＣ０の制御の例は図４に示す。同様に、ステップＳ１０３でのＰＬＣ１は熱源台数制御を実行する。なお、以下の熱源台数制御の説明では、冷凍機を追加で起動させることを増段と称し、冷凍機を停止させることを減段と称する。

【0046】

ここで、本実施形態におけるＰＬＣ１の熱源台数制御は、公知の制御と同様であってもよいが、２次負荷熱量による増段判定と減段判定に加えて、２次冷水往温度Ｔｃｓ２と２次冷水還温度Ｔｃｒ２が２次冷水往温度の設定値Ｔｃｓ２＿ＳＰに追従するようにＰＬＣ１が熱源台数制御を行うことが好ましい。この場合、例えば、ＰＬＣ１は、２次冷水往温度の設定値Ｔｃｓ２＿ＳＰに調整パラメータ（例えば１〜２℃程度）の値を足した増段判定温度（２次側冷水往温度に基づく冷凍能力不足判定）よりも２次冷水往温度Ｔｃｓ２が高いときに熱源を１台分増段し、２次冷水往温度の設定値Ｔｃｓ２＿ＳＰに調整パラメータ（例えば０．５℃〜２℃程度）の値を足した減段判定温度（２次側冷水還温度と２次側冷水往温度との差分に基づく冷凍能力過分判定）よりも２次冷水還温度Ｔｃｒ２が低いときに熱源を１台分減段する。なお、ＰＬＣ１の熱源台数制御を公知の制御と同様にすると、例えば、既存の熱源制御システムにＰＬＣ０を後付けで設置して本実施形態の熱源制御システム１００を実現する場合には、ＰＬＣ１の熱源台数制御のアルゴリズムを既存のものから変更しなくてすむのでシステムの導入が容易となるという利点がある。

【0047】

図４は、図３のステップＳ１０３におけるＰＬＣ０の制御例を示す流れ図である。なお、以下の制御例の説明では、熱源制御システム１００の熱源構成において、各熱源の（冷凍機出口温度、冷水流量、定格に対する冷水流量比率、バイパス流量などの）上限値および下限値はいずれも同じであり、各熱源において、冷凍機冷水出口温度の設定値Ｔｃｓ１＿ＳＰと１次冷水流量比率の設定値ｐＶｃ１＿ＳＰとがいずれも同じに設定される（すなわち均等容量方式）ことを前提として説明を行う。

【0048】

ステップＳ２００において、ＰＬＣ０は、制御目標値である２次冷水往温度の設定値Ｔｃｓ２＿ＳＰを中央監視装置から受ける。なお、２次冷水往温度の設定値Ｔｃｓ２＿ＳＰは、例えば、中央監視装置が実行するスケジュール管理処理によって日付に応じて自動的に決定されてもよく、中央監視装置を操作する設備管理者が手動で設定してもよい。また、ＰＬＣ０に対して制御目標値である２次冷水往温度の設定値Ｔｃｓ２＿ＳＰを送信する装置は、中央監視装置以外の他の装置類であってもよい。

【0049】

ステップＳ２０１において、ＰＬＣ０は、温度センサ２３，２５，３３，３４から冷凍機冷水出口温度Ｔｃｓ１、冷凍機冷水入口温度Ｔｃｒ１、２次冷水往温度Ｔｃｓ２、２次冷水還温度Ｔｃｒ２のＰＶをそれぞれ取得する。また、ＰＬＣ０は、流量計２４，３５から１次冷水流量Ｖｃ１＿Ｒｉ、２次冷水流量Ｖｃ２のＰＶをそれぞれ取得する。また、ＰＬＣ０は、各々の冷凍機側盤１０ａから受けた運転状態の信号によりシステム全体での冷凍機１０の運転台数Ｎの情報を取得する。

【0050】

ステップＳ２０２において、ＰＬＣ０は、２次冷水往温度Ｔｃｓ２、２次冷水還温度Ｔｃｒ２および２次冷水流量Ｖｃ２の各ＰＶを用いて、以下の式（１）により２次負荷熱量Ｑ２を算出する。ここで、「ｋ」は水の比熱の物理定数および水の密度の物理定数をまとめて示した係数である。
Ｑ２＝（Ｔｃｒ２−Ｔｃｓ２）×Ｖｃ２×ｋ［ｋＷ］ …(1)
ステップＳ２０３において、ＰＬＣ０は、冷凍機１０の運転台数Ｎに基づいて、Ｎ台運転時における１次冷水流量の上限値Ｖｃ１＿ＭＡＸを以下の式（２）により算出し、Ｎ台運転時における１次冷水流量の下限値Ｖｃ１＿ＭＩＮを以下の式（３）により算出する。また、ＰＬＣ０は、Ｎ台運転時における１次生成熱量の最大値Ｑ１＿ＭＡＸを以下の式（４）により算出する。
Ｖｃ１＿ＭＡＸ＝Ｖｃ１＿ＭＡＸ＿Ｒｉ×Ｎ［ｍ³／ｈ］ …(2)
Ｖｃ１＿ＭＩＮ＝Ｖｃ１＿ＭＡＸ×ｐＶｃ１＿ＭＩＮ＿Ｒｉ［ｍ³／ｈ］ …(3)
Ｑ１＿ＭＡＸ＝Ｑ１＿ＭＡＸ＿Ｒｉ×Ｎ［ｋＷ］ …(4)
ここで、「Ｖｃ１＿ＭＡＸ＿Ｒｉ」は、番号ｉの冷凍機１０における１次冷水流量の上限値である。「ｐＶｃ１＿ＭＩＮ＿Ｒｉ」は、番号ｉの冷凍機１０における１次冷水流量比率の下限値である。「Ｑ１＿ＭＡＸ＿Ｒｉ」は、番号ｉの冷凍機１０における定格生成熱量である。これらのパラメータは、図３のステップＳ１００の処理で取得される。

【0051】

なお、１次冷水流量については、冷凍機の蒸発器チューブ内流速が速すぎると圧力損失が増加するだけでなく、チューブ内にエロージョンを発生させる原因となるので冷凍機メーカにより上限値が設定されている。１次冷水流量比率は、逆に蒸発器チューブ内の流速が遅すぎる場合、伝熱の低下と流水中の異物沈降による腐食を起こす虞があるため冷凍機メーカによりチューブ内流速に応じて冷水流量の定格値の比率として下限値が設定されている。

【0052】

ステップＳ２０４において、ＰＬＣ０は、２次負荷熱量Ｑ２と１次生成熱量の最大値Ｑ１＿ＭＡＸとを用いて、以下の式（５）により熱源負荷率ｐＱ１を算出する。
ｐＱ１＝Ｑ２／Ｑ１＿ＭＡＸ×１００［％］ …(5)
ステップＳ２０５において、ＰＬＣ０は、２次負荷熱量Ｑ２に対して冷凍機の運転台数Ｎが適切かを判定する。具体的には、ＰＬＣ０は、熱源負荷率ｐＱ１が番号ｉの冷凍機１０における生成熱量比率の下限値（ｐＱ１＿ＭＩＮ＿Ｒｉ）以上であり、かつ熱源負荷率ｐＱ１が熱源負荷率ｐＱ１の最大値（ｐＱ１＿ＭＡＸ）以下であるか（ｐＱ１＿ＭＩＮ＿Ｒｉ≦ｐＱ１≦ｐＱ１＿ＭＡＸ）を判定する。ここで、ｐＱ１＿ＭＡＸ＝１００［％］であり、ｐＱ１＿ＭＩＮ＿Ｒｉは設計値で決定される。

【0053】

ｐＱ１＿ＭＩＮ＿Ｒｉ≦ｐＱ１≦ｐＱ１＿ＭＡＸの場合、２次負荷熱量Ｑ２に対して現在の冷凍機１０の運転台数Ｎが適切な状態であり、ステップＳ２０６に処理が移行する。一方、ｐＱ１＿ＭＩＮ＿Ｒｉ≦ｐＱ１≦ｐＱ１＿ＭＡＸではない場合、２次負荷熱量Ｑ２に対して現在の冷凍機１０の運転台数Ｎが適切ではない状態であり、ステップＳ２１０に処理が移行する。

【0054】

ステップＳ２０６において、ＰＬＣ０は、２次冷水往温度Ｔｃｓ２、２次冷水還温度Ｔｃｒ２を用いて、以下の式（６）により空調負荷の出口と入口との間の２次冷水温度差ΔＴ２を算出する。
ΔＴ２＝Ｔｃｒ２−Ｔｃｓ２［℃］ …(6)
ステップＳ２０７において、ＰＬＣ０は、２次冷水温度差ΔＴ２が十分に取れているかを判定する。具体的には、ＰＬＣ０は、２次冷水温度差ΔＴ２が２次冷水温度差の設計値（ΔＴ２＿ＤＶ＝５℃）以上か否かを判定する。２次冷水温度差ΔＴ２が２次冷水温度差の設計値以上である場合（ΔＴ２≧ΔＴ２＿ＤＶ）には、ステップＳ２０８に処理が移行する。一方、２次冷水温度差ΔＴ２が２次冷水温度差の設計値未満である場合（ΔＴ２＜ΔＴ２＿ＤＶ）には、ステップＳ２０９に処理が移行する。

【0055】

ステップＳ２０８において、２次冷水温度差ΔＴ２が２次冷水温度差の設計値以上であって２次冷水温度差ΔＴ２が十分に取れているので、ＰＬＣ０は、１次冷水流量＝２次冷水流量、１次冷水冷凍機出口温度＝２次冷水往温度となるように制御を行う。

【0056】

具体的には、ＰＬＣ０は、第１の制御設定値である冷凍機冷水出口温度の設定値Ｔｃｓ１＿ＳＰを、２次冷水往温度の設定値Ｔｃｓ２＿ＳＰと等しくする（Ｔｃｓ１＿ＳＰ＝Ｔｓｃ２＿ＳＰ）。また、ＰＬＣ０は、第２の制御設定値である１次冷水流量比率の設定値ｐＶｃ１＿ＳＰを、以下の式（７）で算出する。ステップＳ２０８の後、ＰＬＣ０は図４の処理を終了する。
ｐＶｃ１＿ＳＰ＝Ｖｃ２／Ｖｃ１＿ＭＡＸ×１００［％］ …(7)
ステップＳ２０９において、ＰＬＣ０は、２次負荷熱量Ｑ２と１次側の生成熱量Ｑ１とが等しくなる条件（Ｑ２＝Ｑ１）で、各種の設計条件を満たして冷凍機１０が安全運転できるような第１の制御設定値（Ｔｃｓ１＿ＳＰ）および第２の制御設定値（ｐＶｃ１＿ＳＰ）の解を算出する。ステップＳ２０９の処理の例は図５に示す。

【0057】

ここで、ステップＳ２０９では、１次冷水ポンプ１１が送水する１次冷水と、バイパス管１８を介して還ヘッダから第１往ヘッダ１２へ流入する２次還冷水とが合流した２次冷水往温度が制御目標値である２次冷水往温度の設定値となるように、ＰＬＣ０は、２次冷水往温度の設定値Ｔｃｓ２＿ＳＰと、２次冷水還温度Ｔｃｒ２と、２次冷水流量Ｖｃ２を用いて、第１の制御設定値（Ｔｃｓ１＿ＳＰ）および第２の制御設定値（ｐＶｃ１＿ＳＰ）を算出する。この演算においては、仮の冷凍機冷水出口温度ｔＴｃｓ１または仮の１次冷水流量ｔＶｃ１を代入することで、これらの仮の値に対応する解を算出することができる。ステップＳ２０９の後、ＰＬＣ０は図４の処理を終了する。

【0058】

ここで、ステップＳ２０９の制御では、２次冷水還温度Ｔｃｒ２は冷凍機冷水出口温度Ｔｃｓ１よりも高い温度である。つまり、ステップＳ２０９でのＰＬＣ０は、第１の制御設定値および第２の制御設定値に基づいて送水される１次冷水の冷凍機冷水出口温度を２次冷水往温度の設定値よりも低い温度もしくは同じ温度とする。そして、ＰＬＣ０は、冷凍機１０から送水される１次冷水とバイパス管１８から逆流する２次還冷水とをミキシングした２次冷水往温度Ｔｃｓ２が所望の２次冷水往温度の設定値Ｔｃｓ２＿ＳＰとなるように制御を行う（なお、第１の制御設定値および第２の制御設定値の値によっては1次冷水流量＝２次冷水流量となってミキシングをさせない場合もある）。そのため、２次冷水往温度の設定値Ｔｃｓ２＿ＳＰは、冷凍機冷水出口温度の下限値Ｔｃｓ１＿ＭＩＮよりも高い温度に設定することが好ましい。なお、本実施形態による制御は、２次冷水往温度の設定値Ｔｃｓ２＿ＳＰを高く設定しても影響のない冬期や中間期の運転に適している。

【0059】

ステップＳ２１０において、ＰＬＣ０は、冷凍機１０の運転台数Ｎが不足しているかを判定する。具体的には、ＰＬＣ０は、熱源負荷率ｐＱ１が熱源負荷率の最大値ｐＱ１＿ＭＡＸより大きいか（ｐＱ１＞ｐＱ１＿ＭＡＸ）を判定する。熱源負荷率ｐＱ１が熱源負荷率の最大値ｐＱ１＿ＭＡＸより大きい場合、冷凍機１０の運転台数Ｎが不足している状態であり、ステップＳ２１１に処理が移行する。一方、熱源負荷率ｐＱ１が熱源負荷率の最大値ｐＱ１＿ＭＡＸ以下である場合、冷凍機１０の運転台数Ｎが過剰な状態であり、ステップＳ２１２に処理が移行する。

【0060】

ステップＳ２１１において、２次負荷熱量Ｑ２に対して冷凍機１０の運転台数が不足しているため、ＰＬＣ０は、現在の冷凍機１０の運転台数Ｎの条件下で１次側の生成熱量Ｑ１が最大となるように制御を行う。具体的には、ＰＬＣ０は、第１の制御設定値である冷凍機冷水出口温度の設定値Ｔｃｓ１＿ＳＰを、冷凍機冷水出口温度の下限値Ｔｃｓ１＿ＭＩＮまで下げる（Ｔｃｓ１＿ＳＰ＝Ｔｓｃ１＿ＭＩＮ）。また、ＰＬＣ０は、第２の制御設定値である１次冷水流量比率の設定値ｐＶｃ１＿ＳＰを最大の１００％とする（ｐＶｃ１＿ＳＰ＝１００［％］）。ステップＳ２１１の後、ＰＬＣ０は図４の処理を終了する。

【0061】

ステップＳ２１２において、２次負荷熱量Ｑ２に対しての冷凍機１０の運転台数Ｎが過剰であるため、ＰＬＣ０は、１次側の生成熱量を制御範囲内で最小とするための１次冷水流量の判定を行う。具体的には、ＰＬＣ０は、１次冷水流量Ｖｃ１が最小となるときにバイパス管流量が上限値を超えないかを判定する。具体的には、ＰＬＣ０は、２次冷水流量Ｖｃ２から１次冷水流量の下限値Ｖｃ１＿ＭＩＮを減じた値がバイパス管流量の上限値Ｖｂｐ＿ＭＡＸより大きいか（Ｖｂｐ＿ＭＡＸ＜Ｖｃ２−Ｖｃ１＿ＭＩＮ）を判定する。１次冷水流量Ｖｃ１が最小となるときにバイパス管流量が上限値を超える場合、ステップＳ２１３に処理が移行する。１次冷水流量Ｖｃ１が最小となるときにバイパス管流量が上限値を超えない場合、ステップＳ２１４に処理が移行する。

【0062】

ステップＳ２１３において、ＰＬＣ０は、現在の冷凍機１０の運転台数Ｎの条件下で１次側の生成熱量Ｑ１が可能な限り小さくなるように制御を行う。具体的には、ＰＬＣ０は、第１の制御設定値である冷凍機冷水出口温度の設定値Ｔｃｓ１＿ＳＰを、冷凍機冷水出口温度の下限値Ｔｃｓ１＿ＭＩＮとする（Ｔｃｓ１＿ＳＰ＝Ｔｓｃ１＿ＭＩＮ）。また、ＰＬＣ０は、第２の制御設定値である１次冷水流量比率の設定値ｐＶｃ１＿ＳＰを以下の式（８）で算出する。ステップＳ２１３の後、ＰＬＣ０は図４の処理を終了する。
ｐＶｃ１＿ＳＰ＝(Ｖｃ２−Ｖｂｐ＿ＭＡＸ)／Ｖｃ１＿ＭＡＸ×１００［％］ …(8)
ステップＳ２１４において、ＰＬＣ０は、現在の冷凍機１０の運転台数Ｎの条件下で１次側の生成熱量Ｑ１が可能な限り小さくなるように制御を行う。具体的には、ＰＬＣ０は、第１の制御設定値である冷凍機冷水出口温度の設定値Ｔｃｓ１＿ＳＰを、冷凍機冷水出口温度の下限値Ｔｃｓ１＿ＭＩＮとする（Ｔｃｓ１＿ＳＰ＝Ｔｓｃ１＿ＭＩＮ）。また、ＰＬＣ０は、第２の制御設定値である１次冷水流量比率の設定値ｐＶｃ１＿ＳＰを、個々の冷凍機１０での１次冷水流量比率の下限値ｐＶｃ１＿ＭＩＮ＿Ｒｉとする（ｐＶｃ１＿ＳＰ＝ｐＶｃ１＿ＭＩＮ＿Ｒｉ）。ステップＳ２１４の後、ＰＬＣ０は図４の処理を終了する。

【0063】

次に、図５、図６を参照しつつ、図４のステップＳ２０９での処理を詳細に説明する。図５は、図４のステップＳ２０９におけるＰＬＣ０の処理例を示す流れ図である。

【0064】

また、図６は、Ｑ１＝Ｑ２のときの１次冷水流量Ｖｃ１を定格値１００%とした比率と１次冷水温度差ΔＴ１との関係の例を示す図である。図６の縦軸は１次冷水温度差ΔＴ１を示し、図６の横軸は１次冷水流量Ｖｃ１を定格値１００%とした比率を示す。また、図６の曲線は、Ｑ１＝Ｑ２＝Ｃｏｎｓｔのときの１次冷水流量Ｖｃ１と１次冷水温度差ΔＴ１との関係をプロットしたものである。図６のＱ１＝Ｑ２の曲線で示される熱量の定格比率は４５％で、横軸１００%のとき縦軸は４５％、横軸６７％のとき縦軸は６７％、横軸５０％のとき縦軸は９０％、縦軸１２０％のとき横軸３７．５％である。なお、図６に示す曲線はあくまで一例であり、Ｑ２が増減することで曲線がシフトする。

【0065】

ここで、図５に示すステップＳ３００番台の制御では、計測値から算出した２次側の負荷熱量Ｑ２と計算で求める１次側の生成熱量Ｑ１とが等しくなる条件で、かつ冷凍機１０の出口と入口との間の１次冷水温度差ΔＴ１を制御範囲内で最大とすることで軽負荷運転による冷凍機コンプレッサの停止を抑制するとともに、１次冷水ポンプ１１の流量を制御範囲内で極力小さく制御することで1次冷水搬送動力の削減が期待できる順に、第１の制御設定値（Ｔｃｓ１＿ＳＰ）および第２の制御設定値（ｐＶｃ１＿ＳＰ）の解を求める。

【0066】

ステップＳ３００において、ＰＬＣ０は、冷凍機冷水出口温度が下限値のとき（図６の点（ａ））の解を算出する。具体的には、ＰＬＣ０は、以下の式（９）において、仮の冷凍機冷水出口温度ｔＴｃｓ１に冷凍機冷水出口温度の下限値Ｔｃｓ１＿ＭＩＮを代入したときの仮の１次冷水流量ｔＶｃ１を算出する。

【0067】

【数1】

【0068】

また、ＰＬＣ０は、仮の１次冷水流量ｔＶｃ１に基づく仮のバイパス管流量ｔＶｂｐを以下の式（１０）で算出する。
ｔＶｂｐ＝Ｖｃ２−ｔＶｃ１ ……(10)
ステップＳ３０１において、ＰＬＣ０は、ステップＳ３００で算出した解が設計条件を満たすかを判定する。具体的には、ＰＬＣ０は、以下の（条件１）および（条件２）を満たす場合に設計条件を満たすと判定する。
（条件１）：仮の１次冷水流量ｔＶｃ１が１次冷水流量の下限値から上限値までの範囲内（Ｖｃ１＿ＭＩＮ≦ｔＶｃ１≦Ｖｃ１＿ＭＡＸ）にある。
（条件２）：仮のバイパス管流量ｔＶｂｐがバイパス管流量の上限値Ｖｂｐ＿ＭＡＸ以下（ｔＶｂｐ≦Ｖｂｐ＿ＭＡＸ）である。

【0069】

上記の設計条件を満たす場合にはステップＳ３０８に処理が移行する。一方、上記の設計条件を満たさない場合にはステップＳ３０２に処理が移行する。

【0070】

ステップＳ３０２において、ＰＬＣ０は、１次冷水流量が下限値のとき（図６の点（ｂ））の解を算出する。具体的には、ＰＬＣ０は、以下の式（１１）において、仮の１次冷水流量ｔＶｃ１に１次冷水流量の下限値Ｖｃ１＿ＭＩＮを代入したときの仮の冷凍機冷水出口温度ｔＴｃｓ１を算出する。

【0071】

【数2】

【0072】

また、ＰＬＣ０は、仮の冷凍機冷水出口温度ｔＴｃｓ１に基づく仮の１次冷水温度差ｔΔＴ１を以下の式（１２）で算出する。
ｔΔＴ１＝Ｔｃｒ２−ｔＴｃｓ１ ……(12)
ステップＳ３０３において、ＰＬＣ０は、ステップＳ３０２で算出した解が設計条件を満たすかを判定する。具体的には、ＰＬＣ０は、以下の（条件１１）〜（条件１３）の全てを満たす場合に設計条件を満たすと判定する。
（条件１１）：仮の冷凍機冷水出口温度ｔＴｃｓ１が冷凍機冷水出口温度の下限値から上限値までの範囲内（Ｔｃｓ１＿ＭＩＮ≦ｔＴｃｓ１≦Ｔｃｓ１＿ＭＡＸ）にある。
（条件１２）：仮の１次冷水温度差ｔΔＴ１が１次冷水温度差の下限値ΔＴ１＿ＭＩＮ以上（ｔΔＴ１≧ΔＴ１＿ＭＩＮ）である。
（条件１３）：仮のバイパス管流量ｔＶｂｐがバイパス管流量の上限値Ｖｂｐ＿ＭＡＸ以下（ｔＶｂｐ≦Ｖｂｐ＿ＭＡＸ）である。

【0073】

上記の設計条件を満たす場合にはステップＳ３０８に処理が移行する。一方、上記の設計条件を満たさない場合にはステップＳ３０４に処理が移行する。

【0074】

ステップＳ３０４において、ＰＬＣ０は、１次冷水流量がバイパス管流量の上限値のとき（図６の点（ｃ））の解を算出する。具体的には、ＰＬＣ０は、上記の式（１１）において、仮の１次冷水流量ｔＶｃ１にＶｃ２−Ｖｂｐ＿ＭＡＸを代入したときの仮の冷凍機冷水出口温度ｔＴｃｓ１を算出する。また、ＰＬＣ０は、上記の式（１２）により、１次冷水流量がバイパス管流量の上限値のときの仮の１次冷水温度差ｔΔＴ１を算出する。

【0075】

なお、図６（ｃ）に示すバイパス管流量の上限値のときの仮の１次冷水流量ｔＶｃ１は、現在の熱源台数Ｎに応じて変動する。ここで、バイパス管流量の上限値Ｖｂｐ＿ＭＡＸは固定値（一般的に冷凍機１台分の流量）であるが、１次冷水流量は熱源台数Ｎが多いほど大きくなり、熱源台数Ｎが少なくなれば小さくなる。したがって、熱源台数Ｎが多いほどバイパス管流量の上限値のときの仮の１次冷水流量ｔＶｃ１は相対的に高い値となり、図６での点（ｃ）の位置が１次冷水流量の上限値の方向に近づく。逆に、熱源台数Ｎが少ないほどバイパス管流量の上限値のときの仮の１次冷水流量ｔＶｃ１は相対的に低い値となり、図６での点（ｃ）の位置が１次冷水流量の下限値の方向に近づく。

【0076】

ステップＳ３０５において、ＰＬＣ０は、ステップＳ３０４で算出した解が設計条件を満たすかを判定する。具体的には、ＰＬＣ０は、ＰＬＣ０は、以下の（条件２１）〜（条件２３）の全てを満たす場合に設計条件を満たすと判定する。
（条件２１）：仮の冷凍機冷水出口温度ｔＴｃｓ１が冷凍機冷水出口温度の下限値から上限値までの範囲内（Ｔｃｓ１＿ＭＩＮ≦ｔＴｃｓ１≦Ｔｃｓ１＿ＭＡＸ）にある。
（条件２２）：仮の１次冷水温度差ｔΔＴ１が１次冷水温度差の下限値ΔＴ１＿ＭＩＮ以上（ｔΔＴ１≧ΔＴ１＿ＭＩＮ）である。
（条件２３）：仮の１次冷水流量ｔＶｃ１が１次冷水流量の下限値から上限値までの範囲内（Ｖｃ１＿ＭＩＮ≦ｔＶｃ１≦Ｖｃ１＿ＭＡＸ）にある。

【0077】

上記の設計条件を満たす場合にはステップＳ３０８に処理が移行する。一方、上記の設計条件を満たさない場合には、逆流が発生する解の組み合わせでは設計条件を満たすことが出来ないと考えられる。したがって、計測値から算出した２次側の負荷熱量Ｑ２と計算で求める１次側の生成熱量Ｑ１とが等しくなる条件で、かつ冷凍機１０の出口と入口との間の１次冷水温度差ΔＴ１が最大となる解はｔＴｃｓ１＝Ｔｃｓ２＿ＳＰ、ｔＶｃ１＝Ｖｃ２の1次冷水と２次冷水が均衡した状態となる。Ｖｃ２が１次冷水ポンプ１１の流量調整範囲内（Ｖｃ２≦Ｖｃ１＿ＭＡＸ）であるかを判定するために、ステップＳ３０６に処理が移行する。

【0078】

ステップＳ３０６において、ＰＬＣ０は、２次冷水流量Ｖｃ２がその時点における冷凍機の運転台数から算出した１次冷水流量の上限値Ｖｃ１＿ＭＡＸ以下であるか（Ｖｃ２≦Ｖｃ１＿ＭＡＸ）を判定する。２次冷水流量Ｖｃ２が１次冷水流量の上限値Ｖｃ１＿ＭＡＸ以下である場合にはステップＳ３０７に処理が移行する。一方、２次冷水流量Ｖｃ２が１次冷水流量の上限値Ｖｃ１＿ＭＡＸよりも大きい場合には、設計条件を満たす解が存在しないため、ステップＳ３０９に処理が移行する。

【0079】

ステップＳ３０７において、１次冷水流量と２次冷水流量とが等しいときの解を算出する。ＰＬＣ０は、仮の１次冷水流量ｔＶｃ１を２次冷水流量Ｖｃ２とし（ｔＶｃ１＝Ｖｃ２）、仮の冷凍機冷水出口温度ｔＴｃｓ１を２次冷水往温度の設定値Ｔｃｓ２＿ＳＰとする（ｔＴｃｓ１＝Ｔｃｓ２＿ＳＰ）。その後、ステップＳ３０８に処理が移行する。

【0080】

ステップＳ３０８において、ＰＬＣ０は、第１の制御設定値である冷凍機冷水出口温度の設定値Ｔｃｓ１＿ＳＰをｔＴｃｓとする（Ｔｃｓ１＿ＳＰ＝ｔＴｓｃ１）。また、ＰＬＣ０は、第２の制御設定値である１次冷水流量比率の設定値ｐＶｃ１＿ＳＰをｔＶｃ１／Ｖｃ１＿ＭＡＸ×１００とする（ｐＶｃ１＿ＳＰ＝ｔＶｃ１／Ｖｃ１＿ＭＡＸ×１００［％］）。

【0081】

このように、ステップＳ３０１、ステップＳ３０３、ステップＳ３０５、ステップＳ３０７の順に解を求めることで、ＰＬＣ０は、計測値から算出した２次側の負荷熱量と計算で求める１次側の生成熱量Ｑ１とが等しくなる条件で、かつ１次冷水ポンプ１１の流量調整範囲内で冷凍機１０の出口と入口との間の１次冷水温度差ΔＴ１が最大となるような第１の制御設定値（Ｔｃｓ１＿ＳＰ）および第２の制御設定値（ｐＶｃ１＿ＳＰ）の解を求めることができる。ステップＳ３０８の後、ＰＬＣ０は図５の処理を終了する。

【0082】

ステップＳ３０９において、ＰＬＣ０は、第１の制御設定値である冷凍機冷水出口温度の設定値Ｔｃｓ１＿ＳＰを冷凍機冷水出口温度の下限値Ｔｃｓ１＿ＭＩＮとする（Ｔｃｓ１＿ＳＰ＝Ｔｓｃ１＿ＭＩＮ）。また、ＰＬＣ０は、第２の制御設定値である１次冷水流量比率の設定値ｐＶｃ１＿ＳＰを１００％とする（ｐＶｃ１＿ＳＰ＝１００［％］）。ステップＳ３０９の後、ＰＬＣ０は図５の処理を終了する。

【0083】

ステップＳ３０９の場合、熱量的には冷凍機１０の運転台数が見合っていても現在の運転台数ではＱ１＝Ｑ２となる１次冷水流量を賄えない可能性がある。そのため、ＰＬＣ０は、可能な範囲で１次側の生成熱量を最大とする制御を行う。なお、この場合には、ＰＬＣ１によって熱源台数を増段する制御が別途行われることとなる。

【0084】

次に、図７から図９を参照し、熱源制御システムの比較例および実施例の動作を説明する。なお、図７から図９は、１次２次ポンプ方式の熱源制御システムの構成を模式的に示し、簡単のため、２次往ヘッダ、２次冷水ポンプの図示は省略している。

【0085】

ここで、図７から図９での熱源制御システムは、３台の冷凍機Ｒ１−Ｒ３を有する。冷凍機Ｒ１はＩＮＶターボで５３０ＵＳＲＴの冷凍能力、冷凍機Ｒ２は定速ターボで５３０ＵＳＲＴの冷凍能力、冷凍機Ｒ３はガス吸収式で５００ＵＳＲＴの冷凍能力とする。また、外気条件は、乾球温度１５．０℃Ｄｂ、相対湿度４０．０％ＲＨ、湿球温度８．４８℃Ｗｂとする。また、２次負荷熱量条件は２６％、４０６ＵＳＲＴ（１４２６ｋＷ）とする。

【0086】

図７は、２次冷水往温度が１０℃、２次冷水還温度が１５℃、２次冷水の温度差ΔＴ＝５℃であり、還ヘッダから往ヘッダの逆流を禁止した制御での動作状態を示している。図７の場合、熱量比率７６．５３％で冷凍機Ｒ１を１台運転したときに、２次負荷熱量と１次側の生成熱量とが均衡し、かつ１次冷水流量と２次冷水流量も均衡する。

【0087】

なお、図７の例では、冷水ポンプの動力は、８．６ｋＷ、冷凍機の冷却に用いられる冷却水ポンプの動力は８．１ｋｗ、冷凍機の冷却に用いられる冷却塔のファンの動力は１３．３ｋｗであった。

【0088】

図８は、２次冷水の温度差ΔＴ＝３℃において、還ヘッダから往ヘッダの逆流を禁止した比較例の制御での動作状態を示している。図８の例では、２次冷水流量が４０８．８ｍ³/ｈに増加するため、冷凍機冷水出口温度（１０℃）の冷水をそのまま空調機に送水するためには、１次冷水流量を増加させて逆流を抑止する必要が生じる。そのため、図８の例では、流量収支より運転台数を増加させる制御を行い、冷凍機Ｒ１、Ｒ２をそれぞれ熱量比率３８．２６％で運転させる。これにより、１次冷水流量は４０８．８ｍ³/ｈとなり、１次冷水流量と２次冷水流量が均衡するので逆流は生じない。

【0089】

なお、図８の例では、冷水ポンプの動力は、９．６ｋＷ、冷却水ポンプの動力は１３．２ｋｗ、冷却塔のファンの動力は１７．１ｋｗであった。

【0090】

一方、図９は、２次冷水の温度差ΔＴ＝３℃における本実施形態の実施例の制御での動作状態を示している。本実施形態の実施例の制御の場合、逆流を許容し、１次冷水ポンプの１次冷水と、バイパス管からの還ヘッダから往ヘッダへの流れとを合流させて制御目標値の２次冷水往温度を得る。つまり、図９の例では、図８の例のように１次冷水流量を２次冷水流量以上とする必要はなく、２次負荷熱量と１次側の生成熱量とが均衡するように冷凍機の運転条件を決めればよい。そのため、図９の例では、熱量収支により冷凍機Ｒ１を熱量比率７６．８０％で１台運転させればよく、図８の例よりも冷凍機や冷水ポンプの運転台数を抑止できる。

【0091】

また、図９の例では、バイパス管で還ヘッダから往ヘッダに逆流する水の温度は１３℃であり、その流量は２０４．４ｍ³/ｈとなる。そのため、制御目標値である１０℃まで２次冷水往温度を下げるために、冷凍機冷水出口温度は制御目標値の１０℃よりも低い温度である７℃に設定される。図９の例では、冷凍機冷水入口温度（１３℃）と冷凍機冷水出口温度（７℃）との１次冷水温度差は６℃となり、図８の例（ΔＴ１＝３℃）よりも大きくなることがわかる。

【0092】

なお、図９の例では、冷水ポンプの動力は、４．８ｋＷ、冷却水ポンプの動力は８．８ｋｗ、冷却塔のファンの動力は１３．３ｋｗであった。

【0093】

また、図７から図９の場合に冷水ポンプの動力を比較すると、図７の場合は８．６ｋＷであるのに対し、図８の場合は９．６ｋＷ、図９の場合は４．８ｋＷとなる。また、冷却水ポンプの動力を比較すると、図７の場合は８．１ｋＷであるのに対し、図８の場合は１３．２ｋＷ、図９の場合は８．８ｋＷとなる。同様に、冷却塔のファンの動力を比較すると、図７の場合は１３．３ｋＷであるのに対し、図８の場合は１７．１ｋＷ、図９の場合は１３．３ｋＷとなる。このように、図８に示す比較例と比べると、図９に示す本実施形態の実施例では、冷水ポンプの動力、冷却水ポンプの動力、冷却塔ファンの動力のいずれも小さくすることができる。

【0094】

以下、本実施形態の熱源制御システムでの作用効果を述べる。

【0095】

本実施形態の熱源制御システム１００では、制御装置は、２次冷水温度差ΔＴ２が設計値未満となるときに、２次負荷熱量Ｑ２と１次側の生成熱量Ｑ１とが等しくなる条件で、かつ１次冷水ポンプ１１が送水する１次冷水と、バイパス管１８を介して還ヘッダから第１往ヘッダ１２へ流入する２次還冷水とが合流した２次冷水往温度Ｔｃｓ２が２次冷水往温度の設定値Ｔｃｓ２＿ＳＰとなるように、２次冷水往温度の設定値Ｔｃｓ２＿ＳＰと、２次冷水還温度Ｔｃｒ２と、２次冷水流量Ｖｃ２を用いて、冷凍機冷水出口温度を制御するための第１の制御設定値（Ｔｃｓ１＿ＳＰ）と、１次冷水流量を制御するための第２の制御設定値（ｐＶｃ１＿ＳＰ）とを求める。

【0096】

つまり、本実施形態では、逆流を許容し、１次冷水ポンプ１１の１次冷水と、バイパス管１８からの還ヘッダから往ヘッダへの流れとを合流させて制御目標値の２次冷水往温度を得ることで、２次冷水往温度Ｔｃｓ２の上昇を抑止でき、従来の制御では成り行きで温度が決まっていた２次冷水往温度Ｔｃｓ２を安定して制御できる。

【0097】

また、本実施形態では、１次冷水ポンプ１１の１次冷水と、バイパス管１８からの還ヘッダから往ヘッダへの流れとを合流させて制御目標値の２次冷水往温度を得るのに、２次冷水往温度Ｔｃｓ２よりも冷凍機冷水出口温度Ｔｃｓ１を低くする場合があるが、その冷凍機冷水出口温度Ｔｃｓ１を、その時点で要求される２次冷水熱量を基準に、冷凍機冷水出口温度下限値と冷水流量下限値とを少なくとも考慮して演算で決定する。そのため、本実施形態では、１次側において１次冷水温度差ΔＴ１を制御範囲内で最大にすることが可能となる。冷凍機において１次冷水温度差ΔＴ１が小さくなると冷凍機のコンプレッサを自動停止させて軽負荷運転状態にする制御が行われるが、本実施形態によれば、１次冷水温度差ΔＴ１を制御範囲内で最大にできることから、軽負荷運転状態への移行頻度が低下する。これにより、本実施形態によれば、熱源制御システムにおける熱源の軽負荷運転状態への移行による２次冷水往温度Ｔｃｓ２上昇のリスクを従来の制御よりも極力抑制できる。

【0098】

また、本実施形態では、１次冷水ポンプ１１の１次冷水と、バイパス管１８からの還ヘッダから往ヘッダへの流れとを合流させて制御目標値の２次冷水往温度を得るのに、２次冷水往温度Ｔｃｓ２よりも冷凍機冷水出口温度Ｔｃｓ１を低くする場合があるが、その冷凍機冷水出口温度Ｔｃｓ１を、その時点で要求される２次冷水熱量を基準に演算決定するので、１次冷水流量Ｖｃ１を２次冷水流量Ｖｃ２よりも大きくしなくてもよい。そのため、本実施形態によれば、従来と比べて１次冷水の搬送動力を削減することができる。

【0099】

また、従来の制御では１次冷水流量Ｖｃ１を２次冷水流量Ｖｃ２よりも大きくしていたため、往ヘッダから還ヘッダへの流れにより１次冷水温度差ΔＴ１が２次冷水温度差ΔＴ２よりも必然的に小さくなり、1次冷水流量Ｖｃ１を制御範囲内で最大としても冷凍機が定格生成熱量を生成できない場合があった。本実施形態によれば、制御範囲内でΔＴ１を最大とすることが可能なため従来の制御よりも多くの場合において冷凍機の定格能力を発揮する制御が可能となる。

【0100】

また、本実施形態によれば、１次冷水ポンプ１１の１次冷水と、バイパス管１８からの還ヘッダから往ヘッダへの流れとを合流させて制御目標値の２次冷水往温度を得るのに、２次冷水往温度Ｔｃｓ２よりも冷凍機冷水出口温度Ｔｃｓ１を低くする場合があるが、その冷凍機冷水出口温度Ｔｃｓ１を、その時点で要求される２次冷水熱量を基準に演算決定するので、１次冷水流量Ｖｃ１を２次冷水流量Ｖｃ２よりも大きくしなくてもよい。そのため、本実施形態では、１次側と２次側の流量収支ではなく、１次側と２次側の熱量収支で冷凍機１０の運転台数を制御できるため、従来と比べて温度上昇により発生していた余計な熱源の追加起動を極力抑止できる。

【0101】

（実施形態の補足事項）
上記の実施形態では、ＰＬＣ０およびＰＬＣ１をそれぞれ独立した装置として説明したが、これらの一部または全部の機能を他のＰＬＣに集約する構成としてもよい。また、上記の実施形態において、各々のＰＬＣが他のＰＬＣとデータ通信を行い、共通の情報をＰＬＣ間の通信で取得するようにしてもよい。

【0102】

また、上記の実施形態の制御では、複数台の熱源が運転される場合において熱量の分配を均等分配比例方式としているが、熱源の性能に応じて重みづけを行い、稼働させる熱源に優先順位を設けるようにしてもよい。例えば、熱源ごとの定格ＣＯＰ（Coefficient Of Performance）に基づいて熱源の重み係数を決定し、高効率の熱源の重み係数を高くすることで高効率の熱源を優先的に運転するようにしてもよい。あるいは、熱源ごとに上限値および下限値が異なる場合において、運転台数Ｎおよび２次負荷熱量Ｑ２に応じた重み係数のテーブルを設定し、このテーブルを参照して稼働させる熱源を決定することで、熱源の上限値および下限値の範囲内で制御値を決定してもよい。

【0103】

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲が、その精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずである。したがって、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および同等物に拠ることも可能である。

【符号の説明】

【0104】

１００ 熱源制御システム
１０ 冷凍機（熱源Ｒ１−Ｒｎ）
１０ａ 冷凍機側盤
１１ １次冷水ポンプ
１２ 第１往ヘッダ
１３ 第２往ヘッダ
１４ 第１還ヘッダ
１５ 第２還ヘッダ
１６ ２次冷水ポンプ
１７ 空調機（ＡＨＵ）
１８ バイパス管
２１ 冷水１次往配管
２２ 冷水１次還配管
２３ 温度センサ
２４ 流量計
２５ 温度センサ
２６ 流量指示調節計（ＦＩＣ）
２７ インバータ
３１ 往ヘッダ配管
３２ インバータ
３３ 温度センサ
３４ 温度センサ
３５ 流量計
３６ 冷水２次往配管
３７ 冷水２次還配管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】