JP2020183817A - Device for controlling number of heat source machines, method for controlling number of heat source machines, and program for controlling number of heat source machines - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、台数制御装置、台数制御方法、台数制御プログラムに関する。 The present disclosure relates to a number control device, a number control method, and a number control program.
従来から、ターボ冷凍機等の熱源機を複数台備え、外部負荷が要求する要求熱量に応じて熱源機の起動台数を制御する熱源システムが知られている。 Conventionally, there has been known a heat source system in which a plurality of heat source machines such as a turbo chiller are provided and the number of heat source machines to be started is controlled according to the required heat amount required by an external load.
また、従来の熱源システムでは、熱源機を制御する熱源機制御装置が、熱源機の成績係数と負荷率との関係を示したCOP情報を備え、所定のタイミングで台数制御装置へCOP情報を送信し、台数制御装置は、COP情報に基づいて熱源機の台数制御を行うことが知られている(特許文献1)。 Further, in the conventional heat source system, the heat source machine control device that controls the heat source machine includes COP information showing the relationship between the coefficient of performance of the heat source machine and the load factor, and transmits the COP information to the number control device at a predetermined timing. However, it is known that the number control device controls the number of heat source machines based on COP information (Patent Document 1).
しかしながら、従来技術では、熱源システムにCOP情報を備えていない熱源機が含まれる場合や、経年劣化等で熱源機の特性が変化した場合等においては、適切に熱源機の台数を制御することが困難である。 However, in the prior art, when the heat source system includes a heat source machine that does not have COP information, or when the characteristics of the heat source machine change due to aged deterioration, etc., the number of heat source machines can be appropriately controlled. Have difficulty.
本開示は、適正に熱源機の運転台数を制御する台数制御装置、台数制御方法、台数制御プログラムを提供する。 The present disclosure provides a number control device, a number control method, and a number control program for appropriately controlling the number of operating heat source machines.
本開示の第1の態様による台数制御装置は、
並列に接続された複数の熱源機において、起動させる熱源機の台数を学習する台数制御装置であって、
前記熱源機の運転条件及び負荷の入力と、前記起動させる熱源機の台数の出力との関係を学習する学習部と、
少なくとも前記熱源機の運転条件及び負荷を含む状態変数を取得する状態変数取得部と、
起動している前記熱源機によって消費される消費エネルギーを取得する判定データ取得部と、を備え、
前記学習部は、
前記消費エネルギーに基づいて報酬を算出する報酬算出部と、を備え、
前記報酬算出部により算出された報酬を用いて、前記入力と前記出力との関係を学習する。
The number control device according to the first aspect of the present disclosure is
It is a number control device that learns the number of heat source machines to be activated in a plurality of heat source machines connected in parallel.
A learning unit that learns the relationship between the input of the operating conditions and load of the heat source machine and the output of the number of heat source machines to be activated.
A state variable acquisition unit that acquires at least a state variable including the operating conditions and load of the heat source machine, and
It is equipped with a determination data acquisition unit that acquires energy consumption consumed by the activated heat source machine.
The learning unit
It is equipped with a reward calculation unit that calculates rewards based on the energy consumption.
The relationship between the input and the output is learned using the reward calculated by the reward calculation unit.
本開示の第1の態様によれば、適正に熱源機の運転台数を制御する台数制御装置を提供することができる。 According to the first aspect of the present disclosure, it is possible to provide a number control device that appropriately controls the number of operating heat source machines.
本開示の第2の態様による台数制御装置は、
前記報酬算出部は、
前記消費エネルギーが小さいほど高い報酬を与える。
The number control device according to the second aspect of the present disclosure is
The reward calculation unit
The smaller the energy consumption, the higher the reward.
本開示の第2の態様によれば、消費エネルギーが小さくなるように、熱源機の運転台数を制御することができる。 According to the second aspect of the present disclosure, the number of operating heat source machines can be controlled so that the energy consumption is reduced.
本開示の第3の態様による台数制御装置は、
前記報酬算出部は、
前記負荷と、前記負荷の目標値との差分が小さいほど高い報酬を与える。
The number control device according to the third aspect of the present disclosure is
The reward calculation unit
The smaller the difference between the load and the target value of the load, the higher the reward.
本開示の第3の態様によれば、負荷を目標値に近づけるように、熱源機の運転台数を制御することができる。 According to the third aspect of the present disclosure, the number of operating heat source machines can be controlled so that the load approaches the target value.
本開示の第4の態様による台数制御装置は、
前記状態変数は、
前記熱源機毎に、前記熱源機が稼働している時間を積算した稼働時間を含み、
前記報酬算出部は、
起動している前記熱源機の稼働時間の偏りが小さいほど、高い報酬を与える。
The number control device according to the fourth aspect of the present disclosure is
The state variable is
For each heat source machine, the operating time including the total operating time of the heat source machine is included.
The reward calculation unit
The smaller the bias in the operating time of the activated heat source machine, the higher the reward.
本開示の第4の態様によれば、熱源機の稼働時間のばらつきを抑制するように、熱源機の運転台数を制御することができる。 According to the fourth aspect of the present disclosure, the number of operating heat source machines can be controlled so as to suppress variations in the operating time of the heat source machines.
本開示の第5の態様による台数制御装置は、
前記状態変数は、
前記熱源機毎の稼働履歴を示すデータを含み、
前記出力は、
前記起動させる熱源機を特定する情報を含む。
The number control device according to the fifth aspect of the present disclosure is
The state variable is
Includes data showing the operation history of each heat source machine
The output is
Includes information that identifies the heat source unit to be activated.
本開示の第5の態様によれば、起動させる熱源機を特定することができる。 According to the fifth aspect of the present disclosure, the heat source machine to be activated can be specified.
本開示の第6の態様による台数制御装置は、
前記起動させる熱源機は、稼働時間が短い順に特定される。
The number control device according to the sixth aspect of the present disclosure is
The heat source machines to be started are specified in ascending order of operating time.
本開示の第6の態様によれば、起動させる熱源機を特定することができる。 According to the sixth aspect of the present disclosure, the heat source machine to be activated can be specified.
本開示の第7の態様による台数制御方法は、
並列に接続された複数の熱源機において、起動させる熱源機の台数を学習する台数制御装置による台数制御方法であって、前記台数制御装置が、
前記熱源機の運転条件及び負荷の入力と、前記起動させる熱源機の台数の出力との関係を学習部に学習させ、
少なくとも前記熱源機の運転条件及び負荷を含む状態変数を取得し、
起動している前記熱源機によって消費される消費エネルギーを取得し、
前記消費エネルギーに基づいて報酬を算出し、
算出された報酬を用いて、前記学習部に、前記入力と前記出力との関係を学習させる。
The number control method according to the seventh aspect of the present disclosure is as follows.
It is a number control method by a number control device that learns the number of heat source machines to be started in a plurality of heat source machines connected in parallel, and the number control device is
Let the learning unit learn the relationship between the input of the operating conditions and load of the heat source machine and the output of the number of heat source machines to be activated.
Obtain at least the state variables including the operating conditions and load of the heat source machine,
Acquires the energy consumed by the heat source machine that is running,
Calculate the reward based on the energy consumption
Using the calculated reward, the learning unit is made to learn the relationship between the input and the output.
本開示の第8の態様による台数制御プログラムは、
並列に接続された複数の熱源機において、起動させる熱源機の台数を学習する台数制御装置に実行される台数制御プログラムであって、前記台数制御装置に、
前記熱源機の運転条件及び負荷の入力と、前記起動させる熱源機の台数の出力との関係を学習部に学習させる処理と、
少なくとも前記熱源機の運転条件及び負荷を含む状態変数を取得する処理と、
起動している前記熱源機の消費エネルギーを取得する処理と、
前記消費エネルギーに基づいて報酬を算出する処理と、
算出された報酬を用いて、前記学習部に、前記入力と前記出力との関係を学習させる処理と、を実行させる。
The number control program according to the eighth aspect of the present disclosure is
A number control program executed by a number control device that learns the number of heat source machines to be activated in a plurality of heat source machines connected in parallel.
A process of causing the learning unit to learn the relationship between the input of the operating conditions and the load of the heat source machine and the output of the number of heat source machines to be activated.
At least the process of acquiring state variables including the operating conditions and load of the heat source machine,
The process of acquiring the energy consumption of the activated heat source machine, and
The process of calculating the reward based on the energy consumption and
Using the calculated reward, the learning unit is made to execute a process of learning the relationship between the input and the output.
(第一の実施形態)
以下に、図面を参照して、第一の実施形態について説明する。図1は、熱源システムの全体構成の一例を示す図である。
(First Embodiment)
The first embodiment will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall configuration of the heat source system.
本実施形態の熱源システム100は、例えば、ビルや工場設備に設置される。図1に示すように、熱源システム100は、空調機やファンコイル等の外部負荷300に供給する冷水(熱媒)に対して冷熱を与える熱源機110、120、130を3台備え、外部負荷300に対して並列に設置されている。
The
冷水の流れからみた各熱源機110、120、130の上流側には、それぞれ、冷水を圧送する冷水ポンプ210、220、230が設置されている。冷水ポンプ210、220、230は、リターンヘッダ320からの冷水を各熱源機110、120、130へと送る。各冷水ポンプ210、220、230は、インバータモータによって駆動されることで、回転数が可変となり、可変流量制御される。
Cold water pumps 210, 220, and 230 for pumping cold water are installed on the upstream sides of the
サプライヘッダ310には、各熱源機110、120、130において得られた冷水が集められるようになっている。サプライヘッダ310に集められた冷水は、外部負荷300に供給され、外部負荷300にて空調等に供給されて昇温し、リターンヘッダ320に送られる。冷水は、リターンヘッダ320において分岐され、各熱源機110、120、130に送られる。
The cold water obtained in each of the
冷水ポンプ210の下流側には、冷水ポンプ210から流出する流量を計測する冷水流量計240が設けられている。この冷水流量計240の出力は、後述する熱源機110の熱源機制御装置400−1(図2−4参照)へと送られる。
A chilled
熱源機110の上流側の冷水配管には、熱源機110へと流入する冷水温度を計測するための冷水入口温度センサ290が設けられている。また、熱源システム100では、熱源機110の下流側の冷水配管には、熱源機110から流出する冷水温度を計測するための冷水出口温度センサ292が設けられている。
A chilled water
この冷水入口温度センサ290の出力と、冷水出口温度センサ292の出力は、後述する熱源機制御装置400−1(図2−4参照)へと送られる。
The output of the chilled water
尚、バイパス配管330のバイパス弁340が全閉であれば、冷水入口温度センサに代えて、リターンヘッダ320の上流側の冷水配管に設けた温度センサ291を用いても良い。
If the
尚、熱源機120及び熱源機130についても、熱源機110と同様に、冷水流量計や冷水入口温度センサが設けられている。
Similar to the
次に、図2及び図3を参照して。熱源機110、120、130について説明する。図2は、熱源機の構成を説明する第一の図である。
Then refer to FIGS. 2 and 3. The
図2に示すチラーユニット20は、空冷式の熱源機110、120、130の一例である。チラーユニット20は、冷媒回路C2を有し、熱源機制御装置400−1によって制御される。また、チラーユニット20は、冷媒回路C2において冷凍サイクルを行うことで、チラーユニット20とエア・ハンドリングユニット(以下、「エアハンユニット」)とを跨って構成される水回路C1内の水の冷却又は加熱を行う。
The
そして、チラーユニット20は、冷媒回路C2によって冷却又は加熱された水(W)を吐出して運転中のエアハンユニットに送る。
Then, the
冷媒回路C2は、水回路C1内の水の冷却源となる冷媒が循環する回路である。冷媒回路C2は、チラーユニット20内において構成されている。冷媒回路C2は、主として、チラーユニット20に配置される圧縮機21と、水熱交換器22と、膨張弁23と、室外熱交換器24と、四路切換弁25と、が第2配管P2で接続されることで構成されている。
The refrigerant circuit C2 is a circuit in which a refrigerant serving as a cooling source for water in the water circuit C1 circulates. The refrigerant circuit C2 is configured in the
冷媒回路C2では、運転中、圧縮機21が運転状態に制御されるとともに膨張弁23の開度が制御されることで、冷媒が所定方向(正サイクル運転時には図2の二点鎖線矢印dが示す方向、逆サイクル運転時にはdとは逆の方向)に流れ、蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。
In the refrigerant circuit C2, the
チラーユニット20は、主として、圧縮機21、水熱交換器22、膨張弁23、室外熱交換器24、四路切換弁25、室外ファン26及び水ポンプPaを有する。
The
圧縮機21は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を高圧になるまで圧縮する機器である。ここでは、圧縮機21として、圧縮機モータを内蔵された密閉式構造の圧縮機が採用されている。圧縮機21内には、例えばスクロール式等の容積式の圧縮要素(図示省略)が収容されており、圧縮機モータによって圧縮要素が回転駆動される。圧縮機モータは、インバータにより運転周波数を制御され、これにより圧縮機21の容量制御が行われる。
The
水熱交換器22は、水回路C1内の水と、冷媒回路C2内の冷媒と、を熱交換させ、水を冷却又は加熱する熱交換器である。水熱交換器22においては、水回路C1に連通する水流路と、冷媒回路C2に連通する冷媒流路とが形成されており、水熱交換器22は、水流路内の水と冷媒流路内の冷媒とが熱交換可能に構成されている。水熱交換器22は、正サイクル運転(冷房運転や除湿運転)中、低圧冷媒の蒸発器として機能して冷水を冷却する。また、水熱交換器22は、逆サイクル運転(暖房運転)中、高圧冷媒の凝縮器として機能して温水を加熱する。
The
膨張弁23は、冷媒の減圧手段又は流量調整手段として機能する弁である。本実施形態
において、膨張弁23は、開度制御が可能な電動膨張弁である。
The
室外熱交換器24は、冷媒回路C2内の冷媒と空気とを熱交換させ、空気に放熱又は空気から吸熱する熱交換器である。室外熱交換器24は、冷媒回路C2に連通する伝熱管、及び伝熱フィンを有している。室外熱交換器24では、伝熱管及び伝熱フィンの周囲を通過する空気(後述する室外空気流)と、伝熱管を通過する冷媒と、で熱交換が行われる。室外熱交換器24は、正サイクル運転中、高圧冷媒の凝縮器として機能する。室外熱交換器24は、暖房運転中、低圧冷媒の蒸発器として機能する。 The outdoor heat exchanger 24 is a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant in the refrigerant circuit C2 and air, and radiates heat to or absorbs heat from the air. The outdoor heat exchanger 24 has a heat transfer tube communicating with the refrigerant circuit C2 and a heat transfer fin. In the outdoor heat exchanger 24, heat exchange is performed between the air passing around the heat transfer tube and the heat transfer fin (outdoor air flow described later) and the refrigerant passing through the heat transfer tube. The outdoor heat exchanger 24 functions as a condenser for high-pressure refrigerant during normal cycle operation. The outdoor heat exchanger 24 functions as an evaporator of the low-pressure refrigerant during the heating operation.
四路切換弁25は、冷媒回路C2の流れを切り換える。四路切換弁25は、4つの接続
ポートを有し、圧縮機21の吸入配管、吐出配管、水熱交換器22の冷媒流路のガス側、室外熱交換器24のガス側、にそれぞれ接続されている。具体的に、四路切換弁25は、第1状態と第2状態とを切換可能である。
The four-
第1状態は、水熱交換器22の冷媒流路のガス側と圧縮機21の吸入配管とを連通させるとともに、圧縮機21の吐出配管と室外熱交換器24のガス側とを連通させる状態である(図2の四路切換弁25の実線を参照)。第2状態は、圧縮機21の吐出配管と水熱交換器22の冷媒流路のガス側とを連通させるとともに、室外熱交換器24のガス側と圧縮機21の吸入配管とを連通させる状態である(図2の四路切換弁25の破線を参照)。四路切換弁25は、正サイクル運転時には第1状態に制御され、逆サイクル運転時には第2状態に制御される。
In the first state, the gas side of the refrigerant flow path of the
室外ファン26は、室外空気流を生成する送風機である。室外空気流は、チラーユニット20内に流入し室外熱交換器24を通過してチラーユニット20外に流出する空気の流れである。室外空気流は、正サイクル運転時における室外熱交換器24内の冷媒の冷却源であり、逆サイクル運転時における室外熱交換器24内の冷媒の加熱源である。室外ファン26は、ファンモータを含み、ファンモータをインバータ制御されることで回転数を調整される。すなわち、室外ファン26は、風量可変である。
The
水ポンプPaは、水回路C1に配置されている。水ポンプPaは、運転中、水を吸引して吐出する。水ポンプPaは、駆動源であるモータを含み、モータをインバータ制御されることで回転数を調整される。すなわち、水ポンプPaは、吐出流量可変である。 The water pump Pa is arranged in the water circuit C1. The water pump Pa sucks and discharges water during operation. The water pump Pa includes a motor as a drive source, and the rotation speed is adjusted by controlling the motor with an inverter. That is, the water pump Pa has a variable discharge flow rate.
熱源機制御装置400−1は、設定温度(例えば、給気温度の目標値等)や負荷の状況(外気の温度や湿度)に応じて、水回路C1を循環する水の温度の目標値を設定し、水温の目標値や入力コマンドに基づき各部の動作(例えば圧縮機21の容量、膨張弁23の開度、四路切換弁25の状態、室外ファン26の回転数、水ポンプPaの回転数等)を適宜調整する。
The heat source compressor control device 400-1 sets a target value of the temperature of water circulating in the water circuit C1 according to a set temperature (for example, a target value of the supply air temperature) and a load condition (the temperature and humidity of the outside air). Set and operate each part based on the target value of water temperature and input command (for example, the capacity of the
図3は、熱源機の構成を説明する第二の図である。図3に示すチラーユニット30は、水冷式の熱源機110、120、130の一例であり、冷媒回路31を含んでいる。また、チラーユニット30は、熱源機制御装置400−1によって制御される。
FIG. 3 is a second diagram illustrating the configuration of the heat source machine. The
冷媒回路31は、圧縮機32、放熱器33、チラー側膨張弁34及び蒸発器35等が順次接続されることで構成されている。冷媒回路31内部には、冷媒が充填されている。
The
圧縮機32は、運転容量の調節が可能である。圧縮機32のモータには、インバータを介して電力が供給される。インバータの出力周波数を変更すると、モータの回転数、つまりは回転速度が変更され、圧縮機32の運転容量が変化する。
The operating capacity of the
放熱器33は、冷媒回路31と接続された第1伝熱管と、放熱回路60と接続された第2伝熱管とを有している。放熱器33は、冷媒回路31側の第1伝熱管内を流れる冷媒と放熱回路60側の第2伝熱管を流れる熱媒体との間で、熱交換を行わせる。
放熱回路60には、熱媒体としての水が充填されている。放熱回路60は、主として、チラーユニット20内の放熱器33、水ポンプ71、及びクーリングタワー73が、順次接続されることで構成されている。水ポンプ71は、吐出流量の調節が可能であり、放熱回路60内の水を循環させる。クーリングタワー73では、放熱回路60を循環する水が冷却される。
The
The
チラー側膨張弁34は、冷媒回路31内の冷媒を減圧させ、減圧させた冷媒を流出するためのものであり、電動膨張弁で構成される。
The chiller-
蒸発器35は、冷媒回路31と接続されている第3伝熱管と、タンク41とヘッダ42を介して熱媒体回路と接続されている第4伝熱管とを有している。
The
蒸発器35は、冷媒回路31側の第3伝熱管内を流れる冷媒と、熱媒体回路側の第4伝熱管を流れる熱媒体との間で、熱交換を行わせる。
The
タンク41は、連絡配管L1を介してチラーユニット30と接続され、チラーユニット30によって加熱又は冷却された水である熱媒体が貯留される。ヘッダ42は、連絡配管L4を介してチラーユニット30と接続されており、連絡配管L4上には、チラーユニット30に対応して一次側ポンプ43が設けられている。一次側ポンプ43は、容量調整が可能であって吐出容量を調整することができる容量可変型のポンプであって、熱源機制御装置400−1によりインバータ駆動される。
The
尚、本実施形態に適用される熱源機110、120、130は、上述した熱源機に限定されない。例えば、熱源機110、120、130は、暖房機能のみ、或いは、冷房機能及び暖房機能の両方を有しているものであってもよい。また、冷媒と熱交換される媒体は、水でも空気でもよい。また、熱源機110、120、130は、は同一種類の冷凍機で統一されていてもよいし、複数種類の冷凍機が混在していてもよい。
The
次に、図4を参照して、本実施形態の台数制御システムについて説明する。図4は、台数制御システムのシステム構成の一例を示す図である。 Next, the number control system of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of the system configuration of the number control system.
本実施形態の台数制御システム500は、熱源機110、120、130をそれぞれ制御する熱源機制御装置400−1、400−2、400−3と、台数制御装置600と、を有する。台数制御システム500において、熱源機制御装置400−1、400−2、400−3と、台数制御装置600とは、通信媒体101を介して接続されており、双方向の通信が可能な構成とされている。
The
本実施形態の台数制御装置600は、熱源システム100において起動させる熱源機110、120,130の台数を学習し、起動させる熱源機の台数を決定する。
The
以下に、本実施形態の台数制御装置600のハードウェア構成について説明する。図5は、台数制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
The hardware configuration of the
台数制御装置600は、CPU(Central Processing Unit)61、ROM(Read Only Memory)62、RAM(Random Access Memory)63を有する。CPU61、ROM62、RAM63は、いわゆるコンピュータを形成する。また、台数制御装置600は、補助記憶装置64、出力装置65、入力装置66、I/F(Interface)装置67、ドライブ装置68を有する。台数制御装置600の各ハードウェアは、バス69を介して相互に接続される。
The
CPU61は、補助記憶装置64にインストールされている各種プログラム(例えば、ポンプ台数制御プログラム等)を実行する演算デバイスである。ROM62は、不揮発性メモリである。ROM62は、主記憶デバイスとして機能し、補助記憶装置64にインストールされている各種プログラムをCPU61が実行するために必要な各種プログラムやデータ等を格納する。具体的には、ROM62はBIOS(Basic Input/Output System)やEFI(Extensible Firmware Interface)等のブートプログラム等を格納する。
The
RAM63は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)やSRAM(Static Random Access Memory)等の揮発性メモリである。RAM63は、主記憶デバイスとして機能し、補助記憶装置64にインストールされている各種プログラムがCPU61によって実行される際に展開される作業領域を提供する。
The
補助記憶装置64は、各種プログラムや、各種プログラムが実行される際に用いられる情報を格納する。
The
出力装置65は、台数制御装置600が取得した情報を出力する出力デバイスである。出力装置65は、例えば、表示装置等であっても良い。入力装置66は、例えば、台数制御装置600に対して各種操作を行うための入力デバイスである。I/F装置67は、台数制御装置600が他の機器と通信を行うための通信デバイスである。
The
ドライブ装置68は記録媒体70をセットするためのデバイスである。ここでいう記録媒体70には、CD−ROM、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等のように情報を光学的、電気的あるいは磁気的に記録する媒体が含まれる。また、記録媒体70には、ROM、フラッシュメモリ等のように情報を電気的に記録する半導体メモリ等が含まれていてもよい。
The
尚、補助記憶装置64にインストールされる各種プログラムは、例えば、配布された記録媒体70がドライブ装置68にセットされ、記録媒体70に記録された各種プログラムがドライブ装置68により読み出されることでインストールされる。あるいは、補助記憶装置64にインストールされる各種プログラムは、のネットワークよりダウンロードされることで、インストールされてもよい。
The various programs installed in the
次に、図6を参照して、台数制御装置600の機能構成について説明する。図6は、台数制御装置の機能構成を説明する図である。
Next, the functional configuration of the
本実施形態の台数制御装置600は、例えば、CPU61が、補助記憶装置64にインストールされた台数制御プログラムを読み込んで実行することで、図6の示す機能を実現する。
The
本実施形態の台数制御装置600は、状態変数取得部610、判定データ取得部620、学習部630を有する。
The
本実施形態の状態変数取得部610は、状態変数を取得し、学習部630に入力する。
The state
本実施形態の状態変数とは、学習対象が存在する環境の現在状態を示すデータである。具体的には、本実施形態では、状態変数として、熱源機110、120、130の運転条件と、運転中の熱源機110、120、130の負荷と、を取得する。
The state variable of the present embodiment is data indicating the current state of the environment in which the learning target exists. Specifically, in the present embodiment, the operating conditions of the
各熱源機の運転条件は、例えば、熱源機110、120、130が図2に示す空冷式の熱源機であった場合には、外気温度である。尚、外気温度は、熱源機110の近傍に設けられた温度計によって取得されても良い。また、外気温度は、熱源機110の凝縮温度や熱源機110の有する圧縮機21や室外ファン26の運転状況に基づき推定された値であっても良い。
The operating condition of each heat source machine is, for example, the outside air temperature when the
また、各熱源機の運転条件とは、例えば、熱源機110、120、130が図3に示す水冷式の熱源機であった場合には、冷却水温度である。冷却水温度は、例えば、温度センサ290から熱源機制御装置400−1によって取得された値であっても良い。また、運転条件には、運転中の熱源機の台数が含まれても良い。
Further, the operating condition of each heat source machine is, for example, the cooling water temperature when the
熱源機110、120、130の負荷とは、例えば、熱源システム100が定常状態である場合における出入水温度差と冷却水流量との積によって算出される冷却熱量であっても良い。
The load of the
出入水温度差は、例えば、冷水入口温度センサ290の出力と、冷水出口温度センサ292の出力との差分から求めることができる。冷却水量は、冷水流量計240の出力である。尚、冷却水量は、冷水ポンプ210のインバータの電圧や周波数から算出されても良い。
The water inlet / outlet temperature difference can be obtained from, for example, the difference between the output of the chilled water
また、負荷は、例えば、熱源機110の有する圧縮機21、32の負荷率、圧縮機21、32のモータの回転数、水回路C1や放熱回路60を循環する水の量(冷媒循環量)として取得されても良い。
The load is, for example, the load factor of the
さらに、本実施形態では、状態変数に、運転目標値が含まれても良い。運転目標値とは、送水温度(冷却水温度の目標値)であっても良い。 Further, in the present embodiment, the state variable may include an operation target value. The operating target value may be the water supply temperature (target value of the cooling water temperature).
本実施形態の判定データ取得部620は、学習部630に入力する判定データを取得する。本実施形態の判定データ取得部620は、判定データとして、状態変数取得部610が取得する状態変数の下で、熱源システム100を動作させた時に、起動している全ての熱源機の消費エネルギーの指標を示すデータを取得する。
The determination
具体的には、判定データ取得部620は、判定データとして、熱源システム100の消費電力、エネルギー消費効率(COP;Coefficient Of Performance)、CO2排出量、エネルギーコストの何れかを取得しても良い。
Specifically, the determination
エネルギーコストとは、例えば、電気やガスを使用するのにかかる費用を意味する。 Energy cost means, for example, the cost of using electricity or gas.
本実施形態の学習部630は、学習アルゴリズムの一例として強化学習を実行する。本実施形態の学習部630は、報酬算出部631と、関数更新部632と、を有する。
The
報酬算出部631は、判定データに関連する報酬を算出する。関数更新部632は、状態変数と、運転する熱源機の台数との関係を示す関数である台数算出モデル633を有し、報酬算出部631によって算出された報酬に応じて、台数算出モデル633を更新する。
The
より具体的には、学習部630は、報酬算出部631で算出される報酬が最大となるように、関数更新部632により、台数算出モデル633のモデルパラメータを変更する。また、学習部630は、モデルパラメータが変更された台数算出モデル633に対して、状態変数を入力することで、台数算出モデル633を実行させる。これにより、台数算出モデル633は、運転する熱源機の台数を出力する。
More specifically, the
本実施形態の台数制御装置600は、台数算出モデル633により、熱源機の台数が出力されると、出力された台数の熱源機を起動させ、状態変数取得部610による状態変数の取得と、判定データ取得部620による判定データの取得を繰り返す。
When the number of heat source machines is output by the
このように、本実施形態では消費エネルギーが小さくなるほど、算出される報酬が大きくなるように、台数算出モデル633について強化学習を行う。これにより、学習部630は、ある運転条件において、消費エネルギーが最も小さくなるように、運転する熱源機の台数を決定することができる。
As described above, in the present embodiment, reinforcement learning is performed on the
次に、図7を参照して、本実施形態の台数制御装置600の動作について説明する。図7は、第一の実施形態の台数制御装置の動作を説明するフローチャートである。
Next, the operation of the
本実施形態の台数制御装置600は、状態変数取得部 610により、状態変数を取得する(ステップS701)。続いて、台数制御装置600は、判定データ取得部620により、消費エネルギーを取得する(ステップS702)。
The
続いて、台数制御装置600は、学習部630の報酬算出部631により、消費エネルギーが、前回取得した消費エネルギーよりも減少したか否かを判定する(ステップS703)。
Subsequently, the
ステップS703において、消費エネルギーが減少した場合、報酬算出部631は、報酬を増やし(ステップS704)、学習部630は、後述するステップS706へ進む。
When the energy consumption is reduced in step S703, the
ステップS703において、消費エネルギーが増加した場合、報酬算出部631は、報酬を減らし(ステップS705)、学習部630は、後述するステップS706へ進む。
When the energy consumption increases in step S703, the
ステップS704、705に続いて、学習部630は、算出された報酬と、状態変数とに基づき、台数算出モデル633を更新する(ステップS706)。
Following steps S704 and 705, the
続いて、学習部630は、台数算出モデル633を実行し、運転する熱源機の台数を決定する(ステップS707)。尚、本実施形態では、ステップS701で取得した状態変数を入力することにより、台数算出モデル633を実行するものとしたが、これに限定されない。台数算出モデル633に入力される状態変数は、台数算出モデル633が更新された後に取得されても良い。
Subsequently, the
続いて、台数制御装置600は、決定された台数の熱源機を起動させる(ステップS708)。
Subsequently, the
続いて、台数制御装置600は、学習部630による学習を継続するか否かを判定する(ステップS709)。ステップS709において、学習を継続する場合は、台数制御装置600は、ステップS701に戻る。尚、本実施形態では、報酬が所定の閾値未満である場合は学習を継続し、報酬が所定の閾値以上となった場合に学習を終了しても良い。
Subsequently, the
このように、本実施形態によれば、熱源システム100における熱源機の運転条件と、負荷に応じて、消費エネルギーが最も小さくなるように、起動させる熱源機の台数を決定することができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to determine the number of heat source machines to be started so as to minimize the energy consumption according to the operating conditions of the heat source machines in the
したがって、本実施形態では、図8に示すような、熱源機のCOP情報を保持しておく必要がない。図8は、成績係数と負荷率との関係を示したCOP情報の一例を示す図である。 Therefore, in the present embodiment, it is not necessary to retain the COP information of the heat source machine as shown in FIG. FIG. 8 is a diagram showing an example of COP information showing the relationship between the coefficient of performance and the load factor.
本実施形態の台数制御装置600では、このような、熱源機のCOP情報を保持していなくても、熱源システム100における熱源機の運転条件と、負荷のみで、起動させる熱源機の台数を決定することができる。
In the
したがって、本実施形態では、例えば、熱源システム100に、それぞれの特定が異なる熱源機が混在していた場合や、経年劣化等によって熱源機の特性が変化した場合であっても、適正な台数の熱源機を運転させることができる。
Therefore, in the present embodiment, for example, even if the
また、本実施形態によれば、例えば、熱源システム100の設置の際や、設備の入れ替えの際等に、熱源機のCOP情報を入力する手間を削減することができる。
Further, according to the present embodiment, it is possible to reduce the time and effort for inputting the COP information of the heat source machine, for example, when installing the
(第二の実施形態)
以下に、図面を参照して、第二の実施形態について説明する。第二の実施形態では、報酬の算出に、負荷と負荷の目標値との差分を用いる点が、第一の実施形態と相違する。
(Second embodiment)
The second embodiment will be described below with reference to the drawings. The second embodiment is different from the first embodiment in that the difference between the load and the target value of the load is used for calculating the reward.
以下に、図9を参照して、第二の実施形態について説明する。図9は、第二の実施形態の台数制御装置の動作を説明するフローチャートである。
本実施形態の台数制御装置600は、状態変数取得部610により、状態変数を取得する(ステップS901)。続いて、台数制御装置600は、判定データ取得部620により、消費エネルギーと、負荷と負荷の目標値との差分を取得する(ステップS902)。負荷の目標値は、予め熱源機制御装置400−1に設定されていても良く、判定データ取得部620は、この目標値を取得しても良い。
The second embodiment will be described below with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart illustrating the operation of the number control device of the second embodiment.
The
続いて、台数制御装置600は、学習部630の報酬算出部631により、消費エネルギーが、前回取得した消費エネルギーよりも減少し、且つ、負荷と負荷の目標値との差分が前回取得した値より減少したか否かを判定する(ステップS903)。
Subsequently, in the
ここで、報酬算出部631では、消費エネルギーの減少に対する重みを、負荷と負荷の目標値との差分の減少に対する重みよりも大きくし、消費エネルギーの減少に対する評価が優先されるようにした。
Here, in the
ステップS903において、「消費エネルギーが減少し、且つ、負荷と負荷の目標値との差分が減少した」という条件を満たす場合、報酬算出部631は、報酬を増やし(ステップS904)、学習部630は、後述するステップS906へ進む。
In step S903, when the condition that "energy consumption has decreased and the difference between the load and the target value of the load has decreased" is satisfied, the
ステップS703において、上述した条件を満たさない場合、報酬算出部631は、報酬を減らし(ステップS905)、学習部630は、後述するステップS906へ進む。
If the above conditions are not satisfied in step S703, the
ステップS906からステップS909までの処理は、図7のステップS706からステップS709までの処理と同様であるから、説明を省略する。 Since the processing from step S906 to step S909 is the same as the processing from step S706 to step S709 in FIG. 7, the description thereof will be omitted.
以上のように、本実施形態では、熱源システム100における熱源機の運転条件と、負荷に応じて、消費エネルギーが最も小さく、且つ、負荷が目標値と近くなるように、起動させる熱源機の台数を決定する。したがって、本実施形態によれば、例えば、負荷が目標値と一致するように起動する熱源機の台数を決定することが困難な場合でも、負荷を目標値に近づけるように、熱源機の台数を決定することができる。
(第三の実施形態)
以下に、図面を参照して、第三の実施形態について説明する。第三の実施形態では、報酬の算出に、熱源機毎の稼働時間の偏りを用いる点が、第一の実施形態と相違する。
As described above, in the present embodiment, the number of heat source machines to be started so that the energy consumption is the smallest and the load is close to the target value according to the operating conditions of the heat source machines in the
(Third embodiment)
The third embodiment will be described below with reference to the drawings. The third embodiment differs from the first embodiment in that the bias of the operating time for each heat source machine is used for calculating the reward.
以下に、図10を参照して、第三の実施形態について説明する。図10は、第三の実施形態の台数制御装置の動作を説明するフローチャートである。
本実施形態の台数制御装置600は、状態変数取得部610により、状態変数を取得する(ステップS1001)。尚、本実施形態では、状態変数として、各熱源機の稼働時間の実績データを含む。稼働時間の実績データとは、熱源機を設置してから現在までに稼働していた時間を積算した値であり、熱源機制御装置400−1によって保持されていても良い。以下の説明では、稼働時間の実績データを単に稼働時間と呼ぶ場合がある。
The third embodiment will be described below with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart illustrating the operation of the number control device of the third embodiment.
The
続いて、台数制御装置600は、判定データ取得部620により、消費エネルギーと、各熱源機の稼働時間とを取得する(ステップS1002)。
Subsequently, the
続いて、台数制御装置600は、学習部630の報酬算出部631により、消費エネルギーが、前回取得した消費エネルギーよりも減少し、且つ、熱源機同士の稼働時間の偏り(ばらつき)が前回の偏りよりも減少したか否かを判定する(ステップS1003)。
Subsequently, in the
ここで、報酬算出部631では、消費エネルギーの減少に対する重みを、熱源機同士の稼働時間の偏りの減少に対する重みよりも大きくし、消費エネルギーの減少に対する評価が優先されるようにした。また、稼働時間の偏りとは、各熱源機の稼働時間のうち、最も長い稼働時間と、最も短い稼働時間との差分によって示されても良いし、各熱源機の稼働時間の平均と、各熱源機の稼働時間との差分によって示されても良い。
Here, in the
ステップS1003において、「消費エネルギーが減少し、且つ、熱源機同士の稼働時間の偏りが減少する」という条件を満たす場合、報酬算出部631は、報酬を増やし(ステップS1004)、学習部630は、後述するステップS1006へ進む。
In step S1003, when the condition that "energy consumption is reduced and the bias in operating time between heat source machines is reduced" is satisfied, the
ステップS1003において、上述した条件を満たさない場合、報酬算出部631は、報酬を減らし(ステップS1005)、学習部630は、後述するステップS1006へ進む。
If the above conditions are not satisfied in step S1003, the
ステップS1006からステップS1009までの処理は、図7のステップS706からステップS709までの処理と同様であるから、説明を省略する。 Since the processes from step S1006 to step S1009 are the same as the processes from step S706 to step S709 in FIG. 7, the description thereof will be omitted.
尚、本実施形態では、例えば、状態変数に、各熱源機の稼働履歴を示すデータを含めても良い。稼働履歴とは、各熱源機が稼働していた時間帯等を含む。より具体的には、稼働履歴とは、熱源機が起動した時刻と停止した時刻等を含む。 In this embodiment, for example, the state variable may include data indicating the operation history of each heat source machine. The operation history includes the time zone in which each heat source machine was operating. More specifically, the operation history includes the time when the heat source machine is started and the time when it is stopped.
そして、本実施形態では、各熱源機の稼働履歴を示す情報を含む状態変数を、台数算出モデル633に入力することで、台数算出モデル633を実行させ、起動させる熱源機の台数と、起動させる熱源機を特定する情報とを出力させても良い。
Then, in the present embodiment, by inputting a state variable including information indicating the operation history of each heat source machine into the
この場合、例えば、稼働時間が一定の値未満である熱源機の中から、起動させる熱源機を順番に特定するようにしても良いし、同一の熱源機が続けて起動されないように、起動させる熱源機を特定するようにしても良い。 In this case, for example, the heat source machines to be started may be specified in order from the heat source machines whose operating time is less than a certain value, or the same heat source machines may be started so as not to be started continuously. The heat source machine may be specified.
また、本実施形態では、運転する熱源機の台数が決定されると、稼働時間の短い熱源機から順に、決められた台数の熱源機を起動させても良い。 Further, in the present embodiment, when the number of heat source machines to be operated is determined, the determined number of heat source machines may be started in order from the heat source machine having the shortest operating time.
以上のように、本実施形態によれば、熱源システム100における熱源機の運転条件と、負荷に応じて、消費エネルギーが最も小さく、且つ、熱源機の稼働時間の偏りが少なくなるように、起動させる熱源機の台数を決定することができる。したがって、本実施形態によれば、熱源システム100に含まれる熱源機の特性が、稼働時間のばらつきによって変化することを抑制できる。
As described above, according to the present embodiment, the start-up is performed so that the energy consumption is the smallest and the operating time of the heat source machine is less biased according to the operating conditions and the load of the heat source machine in the
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。 Although the embodiments have been described above, it will be understood that various modifications of the embodiments and details are possible without departing from the purpose and scope of the claims.
100 熱源システム
110、120、130 熱源機
300 負荷
600 台数制御装置
610 状態変数取得部
620 判定データ取得部
630 学習部
631 報酬算出部
632 関数更新部
633 台数算出モデル
100
Claims (8)
前記熱源機の運転条件及び負荷の入力と、前記起動させる熱源機の台数の出力との関係を学習する学習部と、
少なくとも前記熱源機の運転条件及び負荷を含む状態変数を取得する状態変数取得部と、
起動している前記熱源機によって消費される消費エネルギーを取得する判定データ取得部と、を備え、
前記学習部は、
前記消費エネルギーに基づいて報酬を算出する報酬算出部と、を備え、
前記報酬算出部により算出された報酬を用いて、前記入力と前記出力との関係を学習する、台数制御装置。 It is a number control device that learns the number of heat source machines to be activated in a plurality of heat source machines connected in parallel.
A learning unit that learns the relationship between the input of the operating conditions and load of the heat source machine and the output of the number of heat source machines to be activated.
A state variable acquisition unit that acquires at least a state variable including the operating conditions and load of the heat source machine, and
It is equipped with a determination data acquisition unit that acquires energy consumption consumed by the activated heat source machine.
The learning unit
It is equipped with a reward calculation unit that calculates rewards based on the energy consumption.
A unit control device that learns the relationship between the input and the output by using the reward calculated by the reward calculation unit.
前記消費エネルギーが小さいほど高い報酬を与える、請求項1記載の台数制御装置。 The reward calculation unit
The unit control device according to claim 1, wherein the smaller the energy consumption, the higher the reward.
前記負荷と、前記負荷の目標値との差分が小さいほど高い報酬を与える、請求項2記載の台数制御装置。 The reward calculation unit
The number control device according to claim 2, wherein the smaller the difference between the load and the target value of the load, the higher the reward.
前記熱源機毎に、前記熱源機が稼働している時間を積算した稼働時間を含み、
前記報酬算出部は、
起動している前記熱源機の稼働時間の偏りが小さいほど、高い報酬を与える、請求項1乃至3の何れか一項に記載の台数制御装置。 The state variable is
For each heat source machine, the operating time including the total operating time of the heat source machine is included.
The reward calculation unit
The number control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the smaller the bias in the operating time of the activated heat source machine, the higher the reward.
前記熱源機毎の稼働履歴を含み、
前記出力は、
前記起動させる熱源機を特定する情報を含む、請求項4記載の台数制御装置。 The state variable is
Including the operation history of each heat source machine
The output is
The number control device according to claim 4, which includes information for identifying the heat source machine to be activated.
前記熱源機の運転条件及び負荷の入力と、前記起動させる熱源機の台数の出力との関係を学習部に学習させ、
少なくとも前記熱源機の運転条件及び負荷を含む状態変数を取得し、
起動している前記熱源機によって消費される消費エネルギーを取得し、
前記消費エネルギーに基づいて報酬を算出し、
算出された報酬を用いて、前記学習部に、前記入力と前記出力との関係を学習させる、台数制御方法。 It is a number control method by a number control device that learns the number of heat source machines to be started in a plurality of heat source machines connected in parallel, and the number control device is
Let the learning unit learn the relationship between the input of the operating conditions and load of the heat source machine and the output of the number of heat source machines to be activated.
Obtain at least the state variables including the operating conditions and load of the heat source machine,
Acquires the energy consumed by the heat source machine that is running,
Calculate the reward based on the energy consumption
A number control method in which the learning unit is made to learn the relationship between the input and the output by using the calculated reward.
前記熱源機の運転条件及び負荷の入力と、前記起動させる熱源機の台数の出力との関係を学習部に学習させる処理と、
少なくとも前記熱源機の運転条件及び負荷を含む状態変数を取得する処理と、
起動している前記熱源機の消費エネルギーを取得する処理と、
前記消費エネルギーに基づいて報酬を算出する処理と、
算出された報酬を用いて、前記学習部に、前記入力と前記出力との関係を学習させる処理と、を実行させる台数制御プログラム。 A number control program executed by a number control device that learns the number of heat source machines to be activated in a plurality of heat source machines connected in parallel.
A process of causing the learning unit to learn the relationship between the input of the operating conditions and the load of the heat source machine and the output of the number of heat source machines to be activated.
At least the process of acquiring state variables including the operating conditions and load of the heat source machine,
The process of acquiring the energy consumption of the activated heat source machine, and
The process of calculating the reward based on the energy consumption and
A unit control program that causes the learning unit to execute a process of learning the relationship between the input and the output using the calculated reward.
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