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JP3062565B2 - 水蓄熱システムにおける冷凍機の冷水入口温度制御方法 - Google Patents

水蓄熱システムにおける冷凍機の冷水入口温度制御方法

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Publication number
JP3062565B2
JP3062565B2 JP6241840A JP24184094A JP3062565B2 JP 3062565 B2 JP3062565 B2 JP 3062565B2 JP 6241840 A JP6241840 A JP 6241840A JP 24184094 A JP24184094 A JP 24184094A JP 3062565 B2 JP3062565 B2 JP 3062565B2
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JP
Japan
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refrigerator
water inlet
temperature
cooling water
cooling
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JP6241840A
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Inventor
勇 佐倉
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Kajima Corp
Original Assignee
Kajima Corp
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Publication date
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  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、建築物や地域冷暖房の
冷熱源システムの一つである水蓄熱システムにおける熱
源機器の効率的な運転技術に関する。
【0002】
【従来の技術】水蓄熱システムには、蓄熱槽へ冷水を循
環供給する冷凍機が設けられる。この冷凍機は、水冷式
の場合、凝縮器に冷却塔が冷却水配管により接続され
る。即ち、蓄熱槽から吸熱された熱は、冷凍機の凝縮器
を介して、冷却塔から外気に排熱されるようになってい
る(以下、蓄熱槽を経由する吸熱側の水配管を「蓄熱系
統」、冷却塔を経由する排熱側の水配管を「冷却水系
統」という)。
【0003】また、水蓄熱システムでは、蓄熱系統の冷
水入口が、混合三方弁を介して蓄熱槽の低温水側及び高
温水側とに接続され、この混合三方弁によって低温側、
高温側の混合水量比が適宜に制御されることにより、冷
水入口温度が一定に制御され、冷凍機の安定した高効率
運転が実現されるようになっている。
【0004】一方、冷凍機の冷却水系統においても、冷
却水入口が混合三方弁を介して冷却塔からの配管及び冷
却塔を経由しない冷却水出口からの直接配管とに接続さ
れ、この混合三方弁によって冷却水出口側、冷却塔経由
側からの混合水量比が適宜に制御され、冷却水入口温度
が冷凍機の制限温度以下(例えば、25°c以下)とな
らないように制御されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来、水蓄熱システム
の冷凍機に関わる蓄熱系統及び冷却水系統の各機器は、
負荷が増大する夏期条件を上限に定格能力が定められて
いる。この定格能力算定の基準となる夏期における温度
条件値は、例えば、冷却水入口温度;32°c、冷水入
口温度;10°c、冷水出口温度;5°cの如きであ
る。ところが、冷凍機の凝縮器を循環する冷却水は、冷
却水出口を出た後、外部に設置される冷却塔によって冷
却され、再び冷却水入口に戻されるため、季節及び湿度
(即ち、外気湿球温度)により冷却塔の冷却能力が増減
し、冷却水入口温度が大きく変動する。従って、中間
期、特に冬期では、冷却水入口温度が定格条件値(上述
の例では、32°c)より著しく低下する。しかしなが
ら、一方で冷水入口温度は、年間を通じて一定に保たれ
ているのが一般的となっている。このため、中間期、冬
期の外気湿球温度低下によって増大する冷却水系統の冷
却能力は、十分に利用されていないのが現状であった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、外気湿球温
度低下によって増大する冷却水系統の冷却能力を利用す
ることにより、冷凍機出力を増大させ、この結果、冷凍
機の成績係数の向上とともに、冷凍機及び関連補機類
(例えば、冷却水ポンプ、冷水ポンプ等)の運転時間が
短縮できる水蓄熱システムにおける冷凍機の冷水入口温
度制御方法を提供し、システムの省エネルギー化を図る
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る水蓄熱システムにおける冷凍機の冷水入
口温度制御方法は、冷凍機冷水系統の往管が蓄熱槽の低
温側に接続され、蓄熱槽の低温側と高温側とに接続され
た還管が混合三方弁で統合された後、冷凍機冷水系統の
冷水入口に接続される一方、冷凍機冷却水系統の往管が
冷却塔に接続され、この冷却塔が還管によって冷凍機冷
却水系統の冷却水入口に接続される水蓄熱システムにお
ける冷凍機の冷水入口温度制御方法において、前記冷凍
機冷却水系統の冷却水入口温度を検出し、当該冷却水入
口温度の変化に応じて、前記混合三方弁によって制御さ
れる前記冷凍機冷水系統の冷水入口温度の設定値を自動
変更することを特徴としている。
【0007】
【作用】外気湿球温度の低下に応じて、冷却塔によって
冷却された冷却水の入口温度が低下すると、凝縮温度の
低下により、冷凍機の冷却能力が増大することになる。
また、冷却水入口温度の変化に応じて、混合三方弁によ
って制御される冷水入口温度の設定値が自動変更され
る。このため、冷凍機においては、冷却水入口温度の低
下によって増大した冷却能力によって、冷水が一定出口
温度まで冷却されることになり、冷凍機の成績係数が向
上するとともに単位時間当たりの能力が増大する。した
がって、冷凍機の運転時間が短縮されることになり、同
時に補機類、例えば、冷水一次ポンプ、冷却水ポンプ等
の運転時間も短縮され、これらの分の電力が節約され
る。
【0008】
【実施例】以下、本発明に係る水蓄熱システムにおける
冷凍機の冷水入口温度制御方法の好適な実施例を図面を
参照して説明する。図1は本発明による冷水入口温度制
御方法を実施するための水蓄熱システムの概略構成図で
ある。蓄熱槽1には低温側1a、高温側1bが形成さ
れ、蓄熱槽内に温度分布を形成して水蓄熱されている。
この蓄熱槽1には例えば二次側の冷房用冷水配管(図示
せず)が接続され、空調機等に冷水を供給することによ
り、冷熱が取り出される。
【0009】蓄熱槽1には、冷凍機3の冷水系統5が接
続される。冷水系統5は、冷凍機3の冷却器7に設けら
れた冷水出口7aと蓄熱槽1の低温側1aを接続する
管(冷水往管)9と、低温側1a、高温側1bからの配
管を冷水系統側の混合三方弁11に一旦接続して冷却器
7の冷水入口7bに接続される還管(冷水還管)13と
からなる。還管13には冷水一次ポンプ15が設けら
れ、冷水一次ポンプ15は蓄熱槽1からの水を冷凍機3
の冷却器7に循環させる。
【0010】冷水系統側の混合三方弁11にはコントロ
ーラ17が接続され、コントローラ17は冷水入口7b
近傍に設けられた温度検出器19からの検出温度に基づ
いて、冷水入口温度が設定温度と一致するように混合三
方弁11を制御する。即ち、冷水入口温度が設定値より
低い場合には、高温側1bからの水量を増大させて冷水
入口温度を上昇させ、冷水入口温度が設定値より高い場
合には、低温側1aからの水量を増大させて冷水入口温
度を下降させる制御を行う。
【0011】一方、冷凍機3の凝縮器21には冷却水系
統23が接続される。冷却水系統23は、凝縮器21の
冷却水出口21aと冷却塔25とを接続する往管(冷却
水往管)27と、冷却水出口21a、冷却塔25からの
配管を冷却水系統側の混合三方弁29に一旦接続して凝
縮器21の冷却水入口21bに接続される還管(冷却水
還管)31とからなる。往管27には冷却水ポンプ33
が設けられ、冷却水ポンプ33は冷却水を凝縮器21と
冷却塔25との間で循環させる。
【0012】冷却水系統側の混合三方弁29にはコント
ローラ35が接続され、コントローラ35は冷却水入口
21b近傍に設けられた温度検出器37からの検出温度
に基づいて、冷却水入口温度が制限温度以下(例えば2
5℃以下)とならないように制御されている。
【0013】本実施例では、この冷却水系統側の混合三
方弁29を制御するコントローラ35と、冷水系統側の
混合三方弁11を制御するコントローラ17とが信号配
線39により電気的に接続され、冷却水入口温度制御用
のコントローラ35から冷水入口温度制御用のコントロ
ーラ17へ、温度検出器37で検出された冷却水入口温
度の検出値が送られるようになっている。そして、コン
トローラ17は、冷却水入口温度の検出値に基づき、
水入口温度の設定値の変更制御(例えば、冷水入口温度
10°cを10.5°cに変更する)を行えるようにな
っている。なお、冷却水入口温度の検出値の伝送方法と
しては、本実施例の他に、冷却水入口温度制御用のコン
トローラ35から中央監視装置等を経由して冷水入口温
度制御用のコントローラ17への伝送、冷却水入口温度
検出器37から冷水入口温度制御用のコントローラ17
への伝送等の方法が可能である。
【0014】この時の冷水入口温度制御は、冷水出口温
度(上述の例では、5°c)が一定となるように、PI
動作とする。PI動作とすることにより、比例動作のみ
の場合と異なり、P動作(偏差に比例した信号を出す比
例動作)とI動作(残留偏差を除くための信号を出す積
分動作)を同時に行うフィードバック制御が可能とな
り、冷水出口温度を一定に保持させることができる。
【0015】このように構成された水蓄熱システムでの
冷水入口温度制御の動作を説明する。夏期等、外気湿球
温度が高い場合、冷却塔25によって冷却された冷却水
の入口温度は、例えば、定格能力条件値(外気湿球温度
27°c)では32°cとなる。従って、この状態では
冷凍機3の冷却能力は定格値となる。
【0016】一方、中間期、特に冬期等、外気湿球温度
が低くなるに従い、冷却塔25によって冷却された冷却
水の入口温度は低下する。この状態では、凝縮温度の低
下により、冷凍機3の冷却能力が増大することになる。
そこで、冷却水入口温度制御用のコントローラ35から
冷水入口温度制御用のコントローラ17へ冷却水入口温
度の検出値が送られ、コントローラ17によって冷水入
口温度の設定値が自動設定変更される。冷凍機3の特性
に応じて、冷却水入口温度検出値が低下するに従い、冷
水入口設定温度を上昇させ、また冷却水入口温度検出値
の上昇するに従い冷水入口設定温度を低下させる。
【0017】この際、冷凍機3は、冷却水入口温度の低
下により増大した冷却能力によって、冷水を一定出口温
度(上述の例では、5°c)まで冷却するので、単位時
間当たりの能力が増大し、運転時間が短縮されることに
なる。また、この時の冷凍機の成績係数は定格条件時よ
りも向上する。又冷凍機3の運転時間が短縮されること
で、補機類、例えば、冷水一次ポンプ15、冷却水ポン
プ33等の運転時間も短縮され、その分の電力が節約さ
れることになる。
【0018】このように、上述した水蓄熱システムにお
ける冷凍機の冷却水入口温度制御方法によれば、冷却水
入口温度の検出値に対応させて冷水入口温度の設定値を
自動的に変更することで、冷凍機の余剰能力を十分に引
き出せるようにしたので、これによって冷凍機の成績係
数の向上を図るとともに冷凍機及び補機類の運転時間を
短縮させることができ、その分の電力を削減することが
可能となる。
【0019】なお、上述の実施例では、冷水出口温度を
5°cで一定とする場合を例に説明したが、中間期、冬
期のように冷房負荷の小さい時に冷水出口温度を上昇さ
せる制御と組合せて行うこともできる。このように冷水
出口温度を上昇させることにより、更に冷凍機3の成績
係数が向上し、その結果として一層冷凍機3の運転時間
を短縮させることができ、その分の電力を削減すること
が可能となる。
【0020】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る水蓄熱システムにおける冷凍機の冷水入口温度制御方
法によれば、冷却水入口温度に基づいて冷水入口温度の
設定値を変更する構成を採用したことで、特に冷却水能
力が増大する中間期、冬期に、冷水入口温度を高温に設
定変更し、冷凍機の余剰能力を十分に引き出すことが可
能なる。このため、冷凍機の成績係数の向上を図るとと
もに冷凍機及び補機類の運転時間を短縮することができ
る。この結果、その分の電力を削減することができ、シ
ステムの省エネルギー化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による冷水入口温度制御方法を実施する
ための水蓄熱システムの構成図である。
【符号の説明】
1 蓄熱槽 1a 低温側 1b 高温側 3 冷凍機 5 冷水系統 7a 冷水出口 7b 冷水入口 9 往管 11 混合三方弁 13 還管 21b 冷却水入口 23 冷却水系統 25 冷却塔 27 往管 31 還管

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷凍機冷水系統の往管が蓄熱槽の低温側
    に接続され、該蓄熱槽の低温側と高温側とに接続された
    還管が混合三方弁で統合された後前記冷凍機冷水系統の
    冷水入口に接続される一方、冷凍機冷却水系統の往管が
    冷却塔に接続され、該冷却塔が還管によって冷凍機冷却
    水系統の冷却水入口に接続される水蓄熱システムにおけ
    る冷凍機の冷水入口温度制御方法において、前記冷凍機冷却水系統の冷却水入口温度を検出し、当該
    冷却水入口温度の変化に応じて、前記混合三方弁によっ
    て制御される前記冷凍機冷水系統の冷水入口温度の設定
    値を自動変更すること を特徴とする水蓄熱システムにお
    ける冷凍機の冷水入口温度制御方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の水蓄熱システムにおける
    冷凍機の冷水入口温度制御方法において、 中間期、冬期等の冷房負荷減少時に、前記冷凍機冷水系
    統の冷水出口温度をそれまでの設定値よりも高い温度の
    設定値に自動変更すること を特徴とする水蓄熱システム
    における冷凍機の冷水入口温度制御方法。
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