JPH03285520A - コージェネレーション・システムの最適制御法 - Google Patents
コージェネレーション・システムの最適制御法Info
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- JPH03285520A JPH03285520A JP2083599A JP8359990A JPH03285520A JP H03285520 A JPH03285520 A JP H03285520A JP 2083599 A JP2083599 A JP 2083599A JP 8359990 A JP8359990 A JP 8359990A JP H03285520 A JPH03285520 A JP H03285520A
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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。
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、自家発電機と熱回収装置をもつ建物や施設に
おいて、電気と熱の2種類の2次エネルギを同時に使用
するさいの消費エネルギのコストを最小にすることを目
的としたコージェネレーション・システムの最適制御法
に関する。
おいて、電気と熱の2種類の2次エネルギを同時に使用
するさいの消費エネルギのコストを最小にすることを目
的としたコージェネレーション・システムの最適制御法
に関する。
商用電力のほかに自家発電によって建物または施設内の
電力需要と熱需要をまかなうことが普及しているが、こ
のような建物または施設(以下。
電力需要と熱需要をまかなうことが普及しているが、こ
のような建物または施設(以下。
建物等という)において電気と熱を同時に使用する場合
に、1次エネルギ(自家発電に要するエネルギおよび系
外から供給される商用電力の合計)の利用効率が最も高
くなるように電力需要と熱需要がバランスしていること
が望ましい、しかし実際には2時間的にも、また量的に
もバランスしていることはむしろ稀である。コージエネ
レーシジン・システム(CGS)は、かような電気と熱
の2次エネルギを同時に使用する場合の1次エネルギの
利用効率を高めることを目的としたものであるが、この
ために最も投資効率のよい機器構成を採用したとしても
、その運転態様が適切でなければCGSの真価が発揮さ
れ得ない。
に、1次エネルギ(自家発電に要するエネルギおよび系
外から供給される商用電力の合計)の利用効率が最も高
くなるように電力需要と熱需要がバランスしていること
が望ましい、しかし実際には2時間的にも、また量的に
もバランスしていることはむしろ稀である。コージエネ
レーシジン・システム(CGS)は、かような電気と熱
の2次エネルギを同時に使用する場合の1次エネルギの
利用効率を高めることを目的としたものであるが、この
ために最も投資効率のよい機器構成を採用したとしても
、その運転態様が適切でなければCGSの真価が発揮さ
れ得ない。
しかし、1次エネルギが最小になる省エネルギ制御をし
た場合、そのエネルギコストは必ずしも最小になるとは
限らない、第1図は、熱電比(同時刻の熱需要/電力需
要の比が平均すると0.3程度の一般事務所ビルに導入
されたCGSについて。
た場合、そのエネルギコストは必ずしも最小になるとは
限らない、第1図は、熱電比(同時刻の熱需要/電力需
要の比が平均すると0.3程度の一般事務所ビルに導入
されたCGSについて。
その運転方法を検討したものである。ここで、省コスト
率とはエネルギコストが少なくなる割合であり該(1)
式で示される。また電力主体運転とは電力需要に追従し
て発電を行い、余った熱は放熱させる運転方法を意味し
、熱主体運転とは熱需要にあわせて発電を行なう方法で
あり、ここでは1発電量が電力需要を越えないところま
で熱主体で発電を行なう場合を意味している。第1図に
見られるように、1次エネルギが最小になる省エネルギ
制御は、ガス/電力料金比が約0.35の時の省コスト
率と同じであり、その時には、最適運転は熱主体運転と
なる。しかしガス/iit力料金比が約0.29以下で
は、最適運転は電力主体運転であり、その場合は、1次
エネルギが最小になる運転はコスト的には不利である。
率とはエネルギコストが少なくなる割合であり該(1)
式で示される。また電力主体運転とは電力需要に追従し
て発電を行い、余った熱は放熱させる運転方法を意味し
、熱主体運転とは熱需要にあわせて発電を行なう方法で
あり、ここでは1発電量が電力需要を越えないところま
で熱主体で発電を行なう場合を意味している。第1図に
見られるように、1次エネルギが最小になる省エネルギ
制御は、ガス/電力料金比が約0.35の時の省コスト
率と同じであり、その時には、最適運転は熱主体運転と
なる。しかしガス/iit力料金比が約0.29以下で
は、最適運転は電力主体運転であり、その場合は、1次
エネルギが最小になる運転はコスト的には不利である。
現状のガス/電力料金比は。
0.1〜0.4程度の間であるので、経済性を考慮する
場合は、1次エネルギが最小になる省エネルギ制御では
その制御方法には限界がある(ガス/電力料金比が約0
.29以上の場合に限られる。)本発明は、 CGSを
構成している機器類の運転条件を適正に制御して最小の
消費エネルギコストで電力と熱を同時にまかなうことを
目的としたものである。
場合は、1次エネルギが最小になる省エネルギ制御では
その制御方法には限界がある(ガス/電力料金比が約0
.29以上の場合に限られる。)本発明は、 CGSを
構成している機器類の運転条件を適正に制御して最小の
消費エネルギコストで電力と熱を同時にまかなうことを
目的としたものである。
本発明は、自家発電機と熱回収装置をもつ建物等におい
て、該建物等の電力需要と熱需要を予測学習すると同時
に刻々の電力需要と熱需要をリアルタイムで計測し1式
(1)で示す省コスト率(SC)が最大となるように、
該発viaと熱回収装置の運転条件を制御することを特
徴とする。
て、該建物等の電力需要と熱需要を予測学習すると同時
に刻々の電力需要と熱需要をリアルタイムで計測し1式
(1)で示す省コスト率(SC)が最大となるように、
該発viaと熱回収装置の運転条件を制御することを特
徴とする。
5C=(CI−C1)/CI X100 ・
・・(1)ただし、 CIはCGS (コージェネレー
ション・システム)によらずに熱および電力需要量を供
給する時の消費エネルギのコスト+ CIはCGSによ
って同一の熱および電力需要量を供給する時の消費エネ
ルギのコストを表す。
・・(1)ただし、 CIはCGS (コージェネレー
ション・システム)によらずに熱および電力需要量を供
給する時の消費エネルギのコスト+ CIはCGSによ
って同一の熱および電力需要量を供給する時の消費エネ
ルギのコストを表す。
第2図に本発明を適用したCGS系の機器配置例を示す
、建物(某大学)には一般電力負荷WLと冷暖房のため
の熱負荷Q L+および給湯熱負荷QL。
、建物(某大学)には一般電力負荷WLと冷暖房のため
の熱負荷Q L+および給湯熱負荷QL。
が存在する。建物の電力負荷WLは商用電力W。
と自家発電機1で製造された電力によってまかなわれる
。一方、熱負荷Q L IとQtxは9発電811の駆
動源であるエンジン2の排熱を回収する熱回収装置3お
よび放熱用熱交換器4を用いることによってまかなわれ
る。すなわち、エンジン2の排ガスは排ガス熱交換器5
に導入され、ここで高温水が製造され、この高温水を熱
回収装置3である冷温水発生機に1次側熱源回路Pを経
て導き、この冷温水発生機で冷房シーズンでは冷房負荷
Q L +の冷水を作り、暖房シーズンでは直接的に温
水を作る。これらの冷水または温水は空調用機器群6に
対し2次側の往路7および還路8によって循環供給され
、空調用熱源として利用される。また第2の熱回収装置
4である放熱用熱交換器にも高温水を導き、ここて受熱
した液媒を貯湯槽9に2次側の往路10および還路11
によって循環供給し、給湯用熱源として利用される。
。一方、熱負荷Q L IとQtxは9発電811の駆
動源であるエンジン2の排熱を回収する熱回収装置3お
よび放熱用熱交換器4を用いることによってまかなわれ
る。すなわち、エンジン2の排ガスは排ガス熱交換器5
に導入され、ここで高温水が製造され、この高温水を熱
回収装置3である冷温水発生機に1次側熱源回路Pを経
て導き、この冷温水発生機で冷房シーズンでは冷房負荷
Q L +の冷水を作り、暖房シーズンでは直接的に温
水を作る。これらの冷水または温水は空調用機器群6に
対し2次側の往路7および還路8によって循環供給され
、空調用熱源として利用される。また第2の熱回収装置
4である放熱用熱交換器にも高温水を導き、ここて受熱
した液媒を貯湯槽9に2次側の往路10および還路11
によって循環供給し、給湯用熱源として利用される。
なお、エンジン2の冷却水循環路12には冷却用熱交換
器13が介装され、この冷却用熱交換器13で放熱する
熱も排ガス熱交換器5に入る前の循環水に供給するよう
にしである。また、第1の熱回収装置3と第2の熱回収
装置4とでも放熱しきれなかった熱を適宜放熱するため
の放熱用熱交換器14が1次側熱源回路Pに設けである
。
器13が介装され、この冷却用熱交換器13で放熱する
熱も排ガス熱交換器5に入る前の循環水に供給するよう
にしである。また、第1の熱回収装置3と第2の熱回収
装置4とでも放熱しきれなかった熱を適宜放熱するため
の放熱用熱交換器14が1次側熱源回路Pに設けである
。
以上のような構成になるCGS系において、自家発電機
の容量並びに熱回収装置の熱回収量を自在にコントロー
ルできる装置構成とする。これは。
の容量並びに熱回収装置の熱回収量を自在にコントロー
ルできる装置構成とする。これは。
例えば発電機の容量制御は、エンジンの台数制御および
/または回転数制御によって行うことができ、また熱回
収装置の熱回収量制御は、熱回収装置の台数制御および
/または1次側または2次側熱源回路の流量制御によっ
て行うことができる。
/または回転数制御によって行うことができ、また熱回
収装置の熱回収量制御は、熱回収装置の台数制御および
/または1次側または2次側熱源回路の流量制御によっ
て行うことができる。
この制御操作はコンピューター15からの制御信号Xお
よびYにより操作される制御盤16および17によって
行われる。
よびYにより操作される制御盤16および17によって
行われる。
他方、コンピューター15には、外気条件の計測値並び
に電力需要と熱需要の計測値がリアルタイムで入力され
、予め作成されたプログラムに従って外気条件から電力
需要と熱需要の両方を予測し学習する。ここで、電力需
要と熱需要を予測するのは1需要の傾向から予め発電機
を運転しておくか、または停止しておくかを判断するた
めである。
に電力需要と熱需要の計測値がリアルタイムで入力され
、予め作成されたプログラムに従って外気条件から電力
需要と熱需要の両方を予測し学習する。ここで、電力需
要と熱需要を予測するのは1需要の傾向から予め発電機
を運転しておくか、または停止しておくかを判断するた
めである。
一方、リアルタイムで計測された電力需要と熱需要に応
じて前記(1)式のSCが最大となるように制御信号X
、Yを出力する。外気条件の計測値としては、外気温度
T(検出信号イ)、湿度H(同口)。
じて前記(1)式のSCが最大となるように制御信号X
、Yを出力する。外気条件の計測値としては、外気温度
T(検出信号イ)、湿度H(同口)。
気圧P(同ハ)1日射R(同二)が採用され、電力需要
の計測値は商用電力計18の検出値(ホ)および自家発
taによる供給電力の電力計19の検出値(へ)が採用
される。そして熱需要の計測値としては、冷暖房負荷と
給湯負荷の合計がリアルタイムで計測されるが5冷暖房
負荷については空調用機器群6への2次側の往路7およ
び還路8に介装された熱量検出値()) (f)の差か
ら求められ、給湯負荷については貯湯槽9への2次側の
往路10と還路11に介装された熱量検出値(1) C
M>の差から求められる。
の計測値は商用電力計18の検出値(ホ)および自家発
taによる供給電力の電力計19の検出値(へ)が採用
される。そして熱需要の計測値としては、冷暖房負荷と
給湯負荷の合計がリアルタイムで計測されるが5冷暖房
負荷については空調用機器群6への2次側の往路7およ
び還路8に介装された熱量検出値()) (f)の差か
ら求められ、給湯負荷については貯湯槽9への2次側の
往路10と還路11に介装された熱量検出値(1) C
M>の差から求められる。
このようにして検出値(イ)−(ヌ)は刻々コンビエー
タ−15に入力され、前記(1)式の(SC)が最大と
なるようにエンジン2および熱回収装置3の運転条件を
コントロールする。そのさい、前記(1)式のうち、
CCSによらずに熱および電力需要量を供給する時の消
費エネルギのコストCIについては、電力負荷は商用電
力だけで供給する時の消費電力を使用し、そして熱負荷
はCGSと同一の燃料を使用する冷凍機とボイラを使用
して熱を供給する時の燃料のコストを予め計算によって
求めておいた解析プログラムを使用し、また、 CGS
によって同一の熱および電力需要量を供給する時の消費
エネルギのコストC!は、毎時の熱負荷および電力負荷
に適合する発電機および熱回収装置の運転台数と運転容
量を予め解析し、 CGSの消費電力と燃料消費量を積
電するCGS解析用プログラムを使用すればよい、計算
できる発電機の運転方法としては定率。
タ−15に入力され、前記(1)式の(SC)が最大と
なるようにエンジン2および熱回収装置3の運転条件を
コントロールする。そのさい、前記(1)式のうち、
CCSによらずに熱および電力需要量を供給する時の消
費エネルギのコストCIについては、電力負荷は商用電
力だけで供給する時の消費電力を使用し、そして熱負荷
はCGSと同一の燃料を使用する冷凍機とボイラを使用
して熱を供給する時の燃料のコストを予め計算によって
求めておいた解析プログラムを使用し、また、 CGS
によって同一の熱および電力需要量を供給する時の消費
エネルギのコストC!は、毎時の熱負荷および電力負荷
に適合する発電機および熱回収装置の運転台数と運転容
量を予め解析し、 CGSの消費電力と燃料消費量を積
電するCGS解析用プログラムを使用すればよい、計算
できる発電機の運転方法としては定率。
定置ベース、定量ピーク運転のいずれでもよい。
−例として、熱電比(同時刻の熱需要/1!力需要の比
)が平均すると0.3程度の一般事務所ビルに導入され
たCGSを本発明の最適制御システムで制御した時の状
態を第3図〜第5図に従って説明する。
)が平均すると0.3程度の一般事務所ビルに導入され
たCGSを本発明の最適制御システムで制御した時の状
態を第3図〜第5図に従って説明する。
第3図は、各時刻における熱負荷、 CCSで回収され
た熱量から熱負荷を差し引いた放熱量(利用できなかっ
た熱量)および熱電比を示した。最適制御システムを導
入しない場合には、放熱量が増大して一次エネルギの利
用効率が低下している状況がわかる。
た熱量から熱負荷を差し引いた放熱量(利用できなかっ
た熱量)および熱電比を示した。最適制御システムを導
入しない場合には、放熱量が増大して一次エネルギの利
用効率が低下している状況がわかる。
第4図は、熱電比が平均0.3程度の場合に5本発明に
従う最適制御システムでCGSを制御したときの発電量
、買電量と、IIt力負荷との関係を示したものである
。 CCSで発電した電気が商用側に逆流しないための
(逆1111に防止のための)買電量を確保しながら、
消費エネルギのコストが最小となる発電依存率で運転さ
れている。最適制御システムを導入しない場合には、逆
潮流防止のための買電量を確保するだけを商用として買
い、残り全部をCGSで発電してしまうことになる。
従う最適制御システムでCGSを制御したときの発電量
、買電量と、IIt力負荷との関係を示したものである
。 CCSで発電した電気が商用側に逆流しないための
(逆1111に防止のための)買電量を確保しながら、
消費エネルギのコストが最小となる発電依存率で運転さ
れている。最適制御システムを導入しない場合には、逆
潮流防止のための買電量を確保するだけを商用として買
い、残り全部をCGSで発電してしまうことになる。
第5図は、最適制御システムを導入したCGSの運転に
よる消費エネルギコストの省コスト率と。
よる消費エネルギコストの省コスト率と。
最適制御システムを導入しないでCGsを運転した時の
消費エネルギコストの省コスト率を比較したものである
。起動時では両者の省コスト率に大差はないが、午前7
時以鋒1両者の差は最大で9%程度になり、熱電比が低
下した夜間はCGSで発電する時のムダを防止して買電
で電力負荷をまかなっていることが分る。
消費エネルギコストの省コスト率を比較したものである
。起動時では両者の省コスト率に大差はないが、午前7
時以鋒1両者の差は最大で9%程度になり、熱電比が低
下した夜間はCGSで発電する時のムダを防止して買電
で電力負荷をまかなっていることが分る。
以上のようにして1本発明によると、 CCS系におい
て消費エネルギのコストが最も少ない状態でシステムが
稼働されることになり、真の省コストが達成される。
て消費エネルギのコストが最も少ない状態でシステムが
稼働されることになり、真の省コストが達成される。
第1図はガス/電力料金比の変化に伴う省コスト率の変
化を示した図、第2図は本発明を適用するCGS系の例
を示した機器配置系統図、第3図は成る建物の各時刻の
熱負荷、放熱量、および熱電比の変化を示した図、第4
図は同建物について最適制御システムでCGSを制御し
たときの発電量。 買電量、tカ負荷の関係を示した図、第5図は最適制御
システムを導入したCGSの運転による消費エネルギコ
ストの省コスト率と、最適制御システムを導入しないで
CGSを運転した時の消費エネルギコストの省コスト率
を比較した図である。 1・−自家発電機、 2・・エンジン。 3・・熱回収装置(冷温水発生Iり。 4・・放熱用熱交換器、 5・・排ガス熱交換器。 6・・空ms群、 9・・貯湯槽。 13・・冷却用熱交換器、14・・放熱用熱交換器。 15・・コンピューター ベL研3 第4図 時 刻 第5図
化を示した図、第2図は本発明を適用するCGS系の例
を示した機器配置系統図、第3図は成る建物の各時刻の
熱負荷、放熱量、および熱電比の変化を示した図、第4
図は同建物について最適制御システムでCGSを制御し
たときの発電量。 買電量、tカ負荷の関係を示した図、第5図は最適制御
システムを導入したCGSの運転による消費エネルギコ
ストの省コスト率と、最適制御システムを導入しないで
CGSを運転した時の消費エネルギコストの省コスト率
を比較した図である。 1・−自家発電機、 2・・エンジン。 3・・熱回収装置(冷温水発生Iり。 4・・放熱用熱交換器、 5・・排ガス熱交換器。 6・・空ms群、 9・・貯湯槽。 13・・冷却用熱交換器、14・・放熱用熱交換器。 15・・コンピューター ベL研3 第4図 時 刻 第5図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 自家発電機と熱回収装置をもつ建物または施設において
、該建物または施設の電力需要と熱需要を予測し、さら
に刻々の電力需要と熱需要をリアルタイムで計測し、式
(1)で示す省コスト率(SC)が最大となるように、
該発電機と熱回収装置の運転条件を制御することを特徴
とするコージェネレーション・システムの最適制御法、 SC=(C_1−C_2)/C_1×100・・・(1
)ただし、C_1はCGS(コージェネレーション・シ
ステム)によらずに熱および電力需要量を供給する時の
消費エネルギのコスト、C_2はCGSによって同一の
熱および電力需要量を供給する時の消費エネルギのコス
トを表す。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2083599A JP2628218B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | コージェネレーション・システムの最適制御法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2083599A JP2628218B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | コージェネレーション・システムの最適制御法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03285520A true JPH03285520A (ja) | 1991-12-16 |
| JP2628218B2 JP2628218B2 (ja) | 1997-07-09 |
Family
ID=13806956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2083599A Expired - Fee Related JP2628218B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | コージェネレーション・システムの最適制御法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2628218B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002252926A (ja) * | 2001-02-26 | 2002-09-06 | Toshiba Corp | コジェネレーション設備運転システムおよび同システムを用いたエネルギ供給方法 |
| JP2003061245A (ja) * | 2001-08-09 | 2003-02-28 | Osaka Gas Co Ltd | コジェネレーション装置の運転計画方法 |
| JP2005011644A (ja) * | 2003-06-18 | 2005-01-13 | Sekisui Chem Co Ltd | コジェネレーションシステム |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5928843A (ja) * | 1982-08-06 | 1984-02-15 | 東京瓦斯株式会社 | 熱併給発電システムにおける電気負荷の無衝撃切替方式 |
| JPS61244229A (ja) * | 1985-04-23 | 1986-10-30 | 西芝電機株式会社 | 熱併給内燃力発電装置 |
| JPS648832A (en) * | 1987-04-10 | 1989-01-12 | Internatl Koojienereishiyon Co | Co-generation system |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP2083599A patent/JP2628218B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2005011644A (ja) * | 2003-06-18 | 2005-01-13 | Sekisui Chem Co Ltd | コジェネレーションシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2628218B2 (ja) | 1997-07-09 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |