JPH03282148A - 空調設備における蓄熱制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、建物内の冷暖房に冷水及び温水を用いる空調
設備における冷水及び温水を蓄えておく蓄熱槽に関する
ものであり、冷水熱量又は温水熱量の翌日消費分を学習
計算にて予想し、必要熱量分を夜間の安い電気料金にて
冷温水発生機及びポンプを運転し、蓄熱槽に冷水又は温
水を蓄熱するものである。

（従来の技術） 従来の建物内の冷暖房に冷水及び温水を用いる空調設備
における冷水及び温水を蓄えておく蓄熱槽に蓄熱する場
合は、夜間における蓄熱槽の目標蓄熱量を操作員が制御
装置に設定するようにしていた。

即ち、第４図に示すように、冷温水発生機Ｒによって蓄
熱槽１に冷水又は温水を蓄熱する場合は、夜間の一定時
刻に制御装置２によって冷温水発生ｉＲとポンプＰを起
動し、水温センサＴ＋　、Ｔｚ　。

Ｔ３（例えば、３点とする）の値を計測しておき、（１
）蓄熱量を最大にする設定の時には、水温センサＴ、、
Ｔ、、Ｔ、の値がいづれも目標値に達した時、冷温水発
生機ＲとポンプＰを停止するようにしていた。（２）蓄
熱量を最大の約２／３に設定の時には、水温センサＴ２
とＴ、の値がいづれも目標値に達した時に冷温水発生機
ＲとポンプＰを停止するようにしていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の蓄熱方法では操作員の勘に鯨って
いたため、蓄熱量に多大なる過剰、過不足が生じていた
。更に、蓄熱槽本体にも断熱係数があり、蓄熱槽からの
自然放熱によって夜間の早すぎる蓄熱や過剰な蓄熱量の
熱損失が多かったりして、エネルギーの無駄や快適性が
損なわれる問題があった。

本発明は、上記問題点を除去し、翌朝までに蓄熱すべき
熱量を操作員の勘に頼ることなく確実に決定し得ると共
に、翌朝の空調運転開始時刻に合わせて必要熱量分だけ
を蓄熱完了し得る空調設備における蓄熱制御方式を提供
することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 冷温水発生機によって蓄熱槽に冷水又は温水を蓄熱する
空調設備における蓄熱制御方式において、送水温度セン
サ、還水温度センサ及び送水流量センサとを設け、空調
設備の消費熱量を１時間毎の負荷熱量としてｎ日分を有
する履歴データを記憶し、該ｎ日分の履歴データの中か
ら翌日の空調運転モードと同じモード日の履歴データ２
日分を取り出し、時間帯別に！日付の平均値を計算して
、翌日分の時間帯別負荷予想熱量データとする建物の熱
負荷特性に合わせた学習計算を行う。

また、冷温水発生機によって蓄熱槽に冷水又は温水を蓄
熱する空調設備における蓄熱制御方式において、蓄熱槽
水量と蓄熱槽の水温センサからの水温データに基づいて
、蓄熱槽の蓄熱残量を処理装置により夜間電気料金開始
時刻から、夜間電気料金終了時刻まで１時間毎に計算し
、蓄熱開始時刻を処理装置により計算し、前記蓄熱槽の
蓄熱残量及び蓄熱開始時刻を処理装置により繰り返し計
算し、蓄熱開始時刻をできるだけ遅らせ空調運転開始時
刻に必要熱量のみを蓄熱完了するようにしたものである
。

（作用） 本発明によれば、上記のように構成したので、建物の熱
負荷特性を学習することにより、建物の翌日の時間帯別
熱負荷を容易に推定することができ、翌朝までに蓄熱す
べき熱量を操作員の勘に較ることな（決定することがで
きる。また、蓄熱槽の蓄熱残量を常に計算し、空調運転
開始時刻に合わせて、必要熱量分だけを蓄熱完了するこ
とができる。そのため、蓄熱槽の自然放熱によるエネル
ギー損失が少ない。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は本発明の実施例を示す空調設備における蓄熱制
御システム全体構成図である。

この図に示すように、送水温度センサ１１、ポンプ１２
、送水流量センサ１３、還水温度センサ１４及び蓄熱槽
１０の水温センサＩ５を設け、これらを周期的に計測す
る計測装置ｆ１６からの計測データをもとに１時間単位
の消費熱量を計算して履歴データとし、該履歴データと
蓄熱槽１０の水温データを基に最適な蓄熱開始時刻を計
算する処理装置１７、及び該処理装置１７からの指令に
基づいて冷温水発生機Ｒ、ポンプＰを起動・停止する制
御出力装置１８がら構成されている。

（Ａ）　Ｈ量データの作成 そこで、履歴データの作成を行う場合には、計測装置１
６にて送水温度センサ１１により１分毎に計測した送水
温度Ｔｓ、還水温度センサ１４により１分毎に計測した
還水温度Ｔ８、送水流量センサ１３により１分毎に計測
した送水流量Ｆの値を基に、処理袋２１７にて以下の計
算を行う。

Ｌ、、＝ＦＸ　Ｉ　Ｔｓ　−Ｔ＋＋　　ｌ　　　Ｋｃａ
ｊ２／Ｍ　・・・ａ）Ｌ　ｑｔ　＝’ｉ−Ｌ　ｑＭＫｃ
ａ　ｌ　／　Ｈ・・・（２）Ｌ　ａｔを１時間毎の消費
熱量として求め、第２図に示すように、ｎ日分の履歴デ
ータとして記憶する。

（Ｂ）翌日分の予想負荷熱量データの作成次いで、翌日
分の予想負荷熱量データの作成を行う場合には、毎日、
夜間電気料金開始時刻Ｌ０にｎ日分の履歴データの中か
ら、翌日と同じ空調運転モードの２日分を取り出し、各
日の１時から２４時までの時間帯別に１日分の平均値を
計算し、翌日分の時間帯別負荷熱量データとする（第３
図の翌日分参照）。

（Ｃ）予想総負荷熱量の計算 次に、予想総負荷熱量の計算を行う場合には、第３図に
示すように、本日骨と翌日分の負荷熱量データを基に、
本日の夜間電気料金開始時刻ｔ０から、翌日の２４時（
本日の２４時の２４時間後となり通算時刻で４８時とす
る）までの時間帯別負荷熱量データを合計し、予想総負
荷熱量Ｑ、とする。

ＱＬ＝Ｊ、、Ｌ、ｔ　　　　　　　　Ｋｃａｌ　　　−
（３）但し、ＱＬが蓄熱槽の最大蓄熱量Ｑｍａ。を越え
る時は、Ｑｔ　−Ｑｅａｘ　とする。

上記（３）式の計算を１時間毎に夜間電気料金終了時刻
む、まで行う。

ここで、ｔｓは現時刻であり、ｔ８　・ｔ０共にｔｏか
ら翌日２４時までの４８時間換算である。

（Ｄ）蓄熱槽の蓄熱残量の計算 次に、蓄熱槽の蓄熱残量の計算を行う場合には、以下の
計算式により、蓄熱槽の蓄熱残量Ｖ。１を夜間電気料金
開始時刻ｔ。から、夜間電気料金終了時刻ｔ、まで１時
間毎に計算する。

（１）冷水蓄熱の場合 Ｖａｔｓ　　＝ｖｘ　　（’ｒｅ　　　Ｔｖ　　）　　
　　　Ｋｃａｌ・・（４）（２）温水蓄熱の場合 Ｖ、ｔ、　−Ｖｘ　（Ｔｖ　−ＴＨ）　　　　Ｋｃａｌ
２−（５）但し、Ｔｃ＝冷水基準温度　（°Ｃ） Ｔ、＝温水基準温度　（°Ｃ） Ｔｖ＝蓄熱槽水温　　（°Ｃ） ■　＝蓄熱槽水量　　（ｎ（） 蓄熱槽が複数に分割されている時は、分割数に合わせて
水温センサ１５を増やし、蓄熱残量■９，５を求める。

（Ｅ）蓄熱開始時刻の計算 次いで、蓄熱開始時刻の計算を行う場合には、以下の計
算を前言がＤ）蓄熱槽の蓄熱残量の計算に引き続いて行
なう。

但し、Ｌ　ＱＬＩは現時刻ｔ３のＬｑｔＯ値である。

■Ｑｏ≦Ｌ　ｑｔｓ　　　　　　　　　　　・・・（６
）Ｖ　ｉｔｓ　＞Ｌｅｔｓ　　　　　　　　　　・・・
（７）上記（６）式の成立の時は、直ちに処理装置１７
からの指令に基づいて、冷温水発生機ＲとポンプＰをＯ
Ｎ制御する。

上記（７）式成立の時は、以下の計算を行う。

ｔｏ−＝ｔｏ　　　（ＱＬ　　Ｖ、ｔｓ　）／Ｓ、　　
”’（８）ただし、Ｓｌ−冷温水発生機Ｒの発生熱量能
力Ｋｃａｌ／Ｈ １ｏ、、＜１．　　　　　　　　　　　　　　　・・・
（９）Ｌ３≦ｔｏｎ≦ｔ　、　＋Ｌ　Ｈ−（１０）ｔｏ
、＞　ｔｓ＋　ｌ　Ｈ−（１１） 上記（９）式成立の時は、直ちに処理装置１７からの指
令に基づいて、冷温水発生機ＲとポンプＰをＯＮ制御す
る。

上記（１０）式成立の時は、ｔ６．、の時刻に処理装置
１７からの指令に基づいて冷温水発生機ＲとポンプＰを
○Ｎ制御する。

上記（１１）式成立の時は、１時間後に前記した蓄熱槽
の蓄熱残量の計算を行う場合から再計算する。

但し、冷温水発生機ＲとポンプＰが運転中の時は、直ち
に処理装置１７からの指令に基づいて冷温水発生機Ｒと
ポンプＰをＯＦＦ制御する。

（Ｆ）蓄熱制御 上記（Ｅ）の蓄熱開始時刻の計算中で、ＯＮ又はＯＦＦ
の制御がある場合は、制御出力装置１８に対して、直ち
に又はｔ　ｏｎ時刻にＯＮ又はＯＦＦ制御の指令を行い
、冷温水発生機ＲとポンプＰのＯＮ又はＯＦＦの制御を
行う。

ところで、計測装置Ｉ６と＃御出力装置１８には、ビル
管理システムのリモートステーションを使い、処理装置
１７にはＣＰＵを使って、第１図に示すような熱源・空
調設備の蓄熱量制御を行った。

蓄熱量制御方法は、上記した通りであり、第２図の履歴
データの蓄積は、空調運転モードの７モードに対し、各
８日分を蓄積し、翌日分の予想負荷熱量のデータの作成
としての１日分を最大８日分の中で任意に選定できるよ
うにした。

また、蓄熱槽は一般的に幾つかの槽に分割され、連通管
等により継がっていて、水温センサ１５も複数設置され
るため、水温センサ１５毎の水量を決めて前記（４）　
、　（５）式のように、蓄熱槽蓄熱残量を計算した。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、それら
を本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のよ
うな効果を奏することができる。

（１）現代の建物は外壁断熱材の能力が高く、また、０
ＡＩＩ器等の導入により、内部発熱が大きいため、ビル
における熱負荷は気象条件よりも内部発熱に左右される
。従って、建物の熱負荷特性を学習することにより、建
物の翌日の時間帯別熱負荷を容易に推定することができ
るため、翌朝までに蓄熱すべき熱量を操作員の勘に幀る
ことなく決定することができる。

（２）蓄熱槽の蓄熱残量を常に計算しているため、空調
運転開始時刻に合わせて、必要熱量分だけを蓄熱完了す
ることができるため、蓄熱槽の自然放熱によるエネルギ
ー損失が少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す空調設備における蓄熱制
御システムの全体構成図、第２図は本発明の単位時間当
りの消費熱量の１日毎の記憶データ例を示す図、第３図
は本発明の翌日分の予想負荷熱量データの作成例を示す
図、第４図は従来の空調設備における蓄熱制御システム
構成図である。 １０・・・蓄熱槽、１１・・・送水温度センサ、１３・
・・送水流量センサ、１４・・・還水温度センサ、１５
・・・水温センサ、１６・・・計測装置、１７・・・処
理装置、１８・・・制御出力装置、Ｒ・・・冷温水発生
機、Ｐ・・・ポンプ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷温水発生機によって蓄熱槽に冷水又は温水を蓄
   熱する空調設備における蓄熱制御方式において、 （ａ）送水温度センサ、還水温度センサ及び送水流量セ
   ンサとを設け、 （ｂ）空調設備の消費熱量を１時間毎の負荷熱量として
   ｎ日分を有する履歴データを記憶し、 （ｃ）該ｎ日分の履歴データの中から翌日の空調運転モ
   ードと同じモード日の履歴データｌ日分を取り出し、 （ｄ）時間帯別にｌ日分の平均値を計算して、翌日分の
   時間帯別負荷予想熱量データとする建物の熱負荷特性に
   合わせた学習計算による空調設備における蓄熱制御方式
   。
2. （２）冷温水発生機によって蓄熱槽に冷水又は温水を蓄
   熱する空調設備における蓄熱制御方式において、 （ａ）蓄熱槽水量と蓄熱槽の水温センサからの水温デー
   タに基づいて、前記蓄熱槽の蓄熱残量を処理装置により
   夜間電気料金開始時刻から、夜間電気料金終了時刻まで
   １時間毎に計算し、 （ｂ）蓄熱開始時刻を処理装置により計算し、（ｃ）前
   記蓄熱槽の蓄熱残量及び蓄熱開始時刻を処理装置により
   繰り返し計算し、 （ｄ）蓄熱開始時刻をできるだけ遅らせ空調運転開始時
   刻に必要熱量のみを蓄熱完了することを特徴とする空調
   設備における蓄熱制御方式。