JPH06187013A - 熱源制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蓄熱量推移計画に基づく精度の良い熱源制御
を行なう。 【構成】 この発明の熱源制御装置は、１日の熱負荷量
の時間推移を予測し、この熱負荷推移予測に対応するの
に必要な蓄熱量の時間推移を計画し、これらの予測熱負
荷量の推移と蓄熱量の推移との対応関係に基づき、蓄熱
槽に蓄熱量推移計画に一致する蓄熱量を蓄熱するための
熱生産計画を立てる。そして、現実の蓄熱量と蓄熱量計
画値とを常時比較し、その偏差に応じて熱生産計画を修
正し、この修正熱生産計画に基づき、熱源の運転制御を
行なう。こうして、蓄熱量推移計画に対して現実の蓄熱
量の変動を監視し、偏差が生じた場合には直ちに熱生産
計画を修正して熱源運転を行なうことにより、蓄熱量推
移計画に基づく、エネルギロスの少ない、効率の良い熱
源制御を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、蓄熱槽を備えた熱源
の運転制御をなす熱源制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビル施設などの蓄熱槽を有する熱
源設備の運転制御を行なう熱源制御装置では、１日の熱
負荷予測を行ない、その熱負荷予測に見合う蓄熱量を蓄
熱槽に確保するように熱源の運転を計画し、その計画に
沿って熱源の運転制御を行なっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、天候の関係
で異常な熱負荷が係り、現実の熱負荷が熱負荷予測から
外れる場合が多くあるが、従来の熱源制御装置では、こ
のような予測外れに対して柔軟な修正機能が備わってお
らず、実熱負荷に対応して思い通りの制御ができない問
題点があった。また、予測外れに対応するために、負荷
予測および熱源運転計画を修正しながら熱源制御を行な
う熱源制御装置も存在しているが、そのような従来の熱
源制御装置では、予測外れの修正処理に必要な演算負荷
が大きくなるために、例えば１時間ごとといった長い時
間スパンの修正処理を行なっており、きめ細かな制御が
十分ではなく、エネルギロスが大きい問題点があった。

【０００４】この発明はこのような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、熱負荷予測が外れた場合でもきめ細
かく修正運転することができ、エネルギロスが少なく、
効率の良い熱源制御ができる熱源制御装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、蓄熱槽を備
えた熱源の蓄熱量を制御する熱源制御装置において、１
日の熱負荷量の時間推移を予測する熱負荷予測部と、熱
負荷予測部の予測する熱負荷量の推移に対応するのに必
要な蓄熱量の時間推移を計画する蓄熱量推移計画部と、
熱負荷予測部の予測熱負荷量の推移と蓄熱量推移計画部
の計画した蓄熱量の推移との対応関係に基づき、蓄熱槽
に蓄熱量推移計画に一致する蓄熱量を蓄熱するための熱
生産計画を立てる熱生産計画部と、蓄熱槽の現実の蓄熱
量を検出する蓄熱量検出部と、蓄熱量検出部が検出する
現実の蓄熱量と蓄熱量推移計画部が計画した蓄熱量計画
値とを常時比較し、その偏差に応じて熱生産計画部が立
てた熱生産計画を修正する熱生産計画修正部と、熱生産
計画部が立てた熱生産計画と熱生産計画修正部の修正指
令とに基づき、熱源の熱生産を実行する熱源運転制御部
とを備えたものである。

【０００６】

【作用】この発明の熱源制御装置では、熱負荷予測部で
１日の熱負荷量の時間推移を予測し、この熱負荷予測部
の予測する熱負荷量の推移に対応するのに必要な蓄熱量
の時間推移を蓄熱量推移計画部で計画し、これらの予測
熱負荷量の推移と蓄熱量の推移との対応関係に基づき、
蓄熱槽に蓄熱量推移計画に一致する蓄熱量を蓄熱するた
めの熱生産計画を熱生産計画部で立てる。

【０００７】そして、熱生産計画修正部で、蓄熱量検出
部が検出する現実の蓄熱量と蓄熱量推移計画部が計画し
た蓄熱量計画値とを常時比較し、その偏差に応じて熱生
産計画部が立てた熱生産計画を修正し、熱生産計画部が
立てた熱生産計画とこの熱生産計画修正部の修正指令と
に基づき、熱源運転制御部が熱源の運転制御を行なう。

【０００８】こうして、蓄熱量推移計画に対して現実の
蓄熱量の変動を監視し、偏差が生じた場合には直ちに熱
生産計画を修正して熱源運転を行なうことにより、きめ
細かな熱源運転制御をなし、エネルギロスを少なくして
効率の良い熱源制御を行なう。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説
する。

【００１０】図１はこの発明の一実施例として冷凍機に
よって冷熱を蓄熱槽に蓄熱し、空調機のような熱負荷に
供給する熱源制御装置の機能ブロック図であり、隔壁で
多数のブロックに仕切られ、各ブロックごとに互い熱媒
体である水が流通するようになった蓄熱槽１に対して、
熱負荷２，２，…群が、その低温側１ａから熱媒体を取
り込んで冷熱を消費し、高温側１ｂに還流させるように
なっている。また、蓄熱槽１の熱媒体を冷却することに
よって冷熱を蓄熱するための熱源として冷凍機３，３，
…群が備えられていて、蓄熱槽１の高温側１ｂから熱媒
体を取り込んで冷却し、低温側１ａに還流させるように
なっている。

【００１１】そして、この熱源である冷凍機３，３，…
群の運転制御を行なうために、熱源制御装置４が備えら
れている。

【００１２】この熱源制御装置４は、センサ群として、
熱負荷２，２，…群の熱負荷量を検出するための熱量セ
ンサ５と、蓄熱槽１の蓄熱量を検出するための水温セン
サ６，６，…を備えていて、これらの検出信号を入力す
るようになっている。

【００１３】熱源制御装置４の内部構成は、熱量センサ
５からの入力の過去から現在までを演算して、次の１日
の熱負荷量の時間推移を予測する負荷予測部７と、負荷
予測部７の予測する熱負荷量の推移に対応するのに必要
な蓄熱量の時間推移を計画する蓄熱量推移計画部８と、
負荷予測部７の予測熱負荷量の推移と蓄熱量推移計画部
８の計画した蓄熱量の推移との対応関係に基づき、蓄熱
槽１に蓄熱量推移計画に一致する蓄熱量を蓄熱するため
に冷凍機３，３，…群の運転計画を立てる運転計画部９
と、水温センサ６，６，…からの入力に基づいて、蓄熱
槽１の現実の蓄熱量を求める蓄熱量演算部１０と、蓄熱
量推移計画部８が計画した蓄熱量計画値と蓄熱量演算部
１０が求める現実の蓄熱量とを常時比較し、その偏差に
応じて、運転計画部９が立てた運転計画を修正して最終
的な運転計画を立てて冷凍機３，３，…群の運転制御を
実行する制御実行部１１を備えたものとなっている。

【００１４】次に、上記構成の熱源制御装置の動作につ
いて説明する。

【００１５】負荷予測部７は、熱量センサ５からの入力
を記憶しておき、図３（ａ）に示すように過去の熱負荷
の時間推移を参照して制御対象日の熱負荷推移予測を立
てる。すなわち、制御対象日と同じような熱負荷推移を
示す過去のある日の１日の熱負荷推移から各制御対象日
の熱負荷推移予測を立てるのである。これは、通常、週
日であれば１週間前の同じ週日の熱負荷推移、あるいは
１日前の週日（当日が水曜日であれば、火曜日、当日が
月曜日であれば、先週の金曜日）の熱負荷推移を用い
て、当日の熱負荷推移予測を立て、当日が土曜日であれ
ば先週の土曜日、休日であれば最近の日曜日または休日
の熱負荷推移を用いて当日の熱負荷推移予測を立てるこ
とができる。

【００１６】なお、熱源制御の場合、各日の運転開始起
算時刻は、前日の２２：００〜当日の２２：００とされ
る。

【００１７】蓄熱量推移計画部８は、図３（ｃ）に示す
ように負荷予測部７の熱負荷予測に対応して、熱消費が
開始される午前８：００には蓄熱槽１に１００％の蓄熱
量が蓄積され、その後、熱消費がピークを迎える１０：
００〜１５：００の時間帯ではほぼ１００％の蓄熱量を
維持し、熱消費が漸減するにつれて蓄熱量も漸減させ、
終点時刻である２２：００にはほぼ０となるような推移
計画を立てる。

【００１８】そして、運転計画部９は、図３（ｂ）に示
すように蓄熱量推移計画に対応する蓄熱量を蓄熱槽１に
蓄熱するために必要な運転計画を立てる。この場合、午
前８：００に蓄熱量が１００％になるように真夜中の深
夜電力が使える時間帯において冷凍機３，３，…群のう
ち適当台数を運転して蓄熱を行ない、また熱消費が急激
に高くなる始業時間以後にはさらに冷凍機３，３，…群
の運転台数を増加させて蓄熱量が１００％を維持できる
に運転し、電力会社から消費電力を抑制するように要望
されている１２：００〜１４：００の時間帯では運転を
休止し、その後、再び適当台数の冷凍機３，３，…を運
転して熱消費に対処するようにし、１７：００には運転
を停止する計画となっている。

【００１９】蓄熱量演算部１０は、熱量センサ５から熱
量信号を入力し、その日の実際の蓄熱量を例えば５分ご
との一定周期で演算し、制御実行部１１に出力する。

【００２０】そこで、制御実行部１１は当初、運転計画
部９からの熱生産計画に基づく運転指令にしたがって冷
凍機３，３，…群の運転台数制御を同じ周期ごとに行な
う。しかしながら、その日の天候、その他の要素によっ
て熱負荷２，２，…群による熱消費が予測から外れる場
合が多く発生するが、その場合には、図２に示すフロー
チャートにしたがい、実熱需要に応じて必要な運転計画
の修正が一定周期ごとになされる。

【００２１】なお、熱負荷と蓄熱量と冷凍機３，３，…
群による熱生産量とは相互に関連し合い、 蓄熱量＝∫（熱生産量）dt−∫（熱負荷）dt＋蓄熱量初
期値 の式によって関連づけられるものである。

【００２２】いま、ある時刻ｔ１において、図３（ａ）
に破線ｉで示すように実際の熱負荷が熱負荷予測よりも
大きくなる側に開離してくれば、蓄熱量演算部１０が演
算する蓄熱量積分値の推移は同図（ｃ）に破線iiで示す
ように蓄熱量推移計画よりも低下してくることになる。
そこで、制御実行部１１は、熱源の冷凍機３，３，…群
の運転台数を増加する時機を当初の予定の時刻ｔ２より
も早めた破線で示す時刻ｔ２′に修正することによっ
て、蓄熱量計画からの不足分を補うように運転計画を修
正するのである。なお、冷凍機３，３，…群の運転台数
を減少させる時刻が近づいた時点で蓄熱量の不足が検出
された場合には、その不足分を補える時間だけ台数減少
前の運転台数での運転時間を延長する修正運転を行なう
ことになる。

【００２３】以上の運転制御の処理手順を図２に示すフ
ローチャートを参照しながら説明すると、次のようにな
る。

【００２４】現在の実蓄熱量を蓄熱量演算部１０から求
め、蓄熱量推移計画部８の計画蓄熱量と比較し、その大
小に応じて運転計画部９からの運転計画に必要な修正を
加えながら冷凍機３，３，…群の台数制御を行なう（ス
テップＳ１）。

【００２５】現在蓄熱量が計画蓄熱量に対して許容範囲
±ｂ／２内の違いしかない場合には、蓄熱制御は計画通
り順調に行なわれていると判断し、計画通りの運転を継
続する（ステップＳ２）。

【００２６】しかしながら、ステップＳ１の比較におい
て、現在蓄熱量が計画蓄熱量に対して許容範囲ｂ／２を
超えて小さくなっていれば、現実の熱負荷が予測よりも
大きくて蓄熱量の不足が生じているので、熱生産量を増
加させる必要があり、冷凍機３，３，…群の運転台数を
当初の計画台数よりも増加させる。そのために、１台の
冷凍機３の停止時刻が次の制御周期までのうちに到来す
る予定であれば、その停止時刻を次の周期まで延長して
運転させるようにし（ステップＳ３，Ｓ４）、逆に次の
制御周期までのうちに１台の冷凍機３の停止時刻が到来
しないのであれば、新たに１台の冷凍機３を起動させて
熱生産量を増加させる制御を行なう（ステップＳ５，Ｓ
６）。

【００２７】また、ステップＳ１の比較において、現在
蓄熱量が計画蓄熱量に対して許容範囲ｂ／２を超えて大
きくなっていれば、現実の熱負荷が予測よりも小さくて
蓄熱量の余剰を生じているので、省エネルギのためには
熱生産量を減少させる必要があり、冷凍機３，３，…群
の運転台数を当初の計画台数よりも減少させる。そのた
めに、１台の冷凍機３の起動時刻が次の制御周期までの
うちに到来する予定であれば、その起動時刻を次の周期
まで繰り延べるようにし（ステップＳ７，Ｓ８）、逆に
次の制御周期までのうちに１台の冷凍機３の起動時刻が
到来しないのであれば、直ちに１台の冷凍機３を停止さ
せて熱生産量を減少させる制御を行なう（ステップＳ
９，Ｓ１０）。

【００２８】こうして、常に現在蓄熱量が計画蓄熱量に
対して±ｂ／２の許容範囲内に収まるように熱生産量を
制御するために、制御実行部１１が冷凍機３，３，…群
の台数制御を行ない、エネルギを無駄にせず、効率的な
蓄熱量制御を実現するのである。

【００２９】なお、この発明は上記の実施例に限定され
ることはなく、冷凍機の台数制御に加えて、必要な場合
には電力制御によってきめ細かな熱生産量制御を行なう
ようにしてもよい。また、制御周期は特に５分ごとに限
定されるものではなく、現実の機器に即した適当な周期
とすることができる。

【００３０】さらに、上記の実施例では冷凍機による冷
熱の蓄熱量制御を示したが、ボイラやヒータによる温熱
の蓄熱量制御にも等しく適用することができる。ただ
し、温熱の蓄熱量制御の場合には、上記実施例と逆に、
現在蓄熱量が蓄熱計画量よりも小さくなれば熱生産量を
増加させるようにボイラやヒータの熱源の運転制御を行
い、現在蓄熱量が蓄熱計画量よりも大きくなれば熱生産
量を抑制するように熱源の運転制御を行なうようにする
必要がある。

【００３１】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、熱負荷
予測部で１日の熱負荷量の時間推移を予測し、この熱負
荷予測部の予測する熱負荷量の推移に対応するのに必要
な蓄熱量の時間推移を蓄熱量推移計画部で計画し、これ
らの予測熱負荷量の推移と蓄熱量の推移との対応関係に
基づき、蓄熱槽に蓄熱量推移計画に一致する蓄熱量を蓄
熱するための熱生産計画を熱生産計画部で立て、熱生産
計画修正部で、蓄熱量検出部が検出する現実の蓄熱量と
蓄熱量推移計画部が計画した蓄熱量計画値とを常時比較
し、その偏差に応じて熱生産計画部が立てた熱生産計画
を修正し、熱生産計画部が立てた熱生産計画とこの熱生
産計画修正部の修正指令とに基づき、熱源運転制御部が
熱源の運転制御を行なうようにしているので、蓄熱量推
移計画に対して現実の蓄熱量の変動を監視し、偏差が生
じた場合には直ちに熱生産計画を修正して熱源運転を行
なうことができ、蓄熱量推移計画に即して、エネルギロ
スが少なく、効率の良い熱源制御ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の機能ブロック図。

【図２】上記実施例における負荷予測部の熱負荷予測、
運転計画部の熱生産計画、蓄熱量推移計画部の蓄熱量推
移計画それぞれを示すグラフ。

【図３】上記実施例の制御動作を示すフローチャート。

【符号の説明】

１ 蓄熱槽 ２ 熱負荷 ３ 冷凍機 ４ 熱源制御装置 ５ 熱量センサ ６ 水温センサ ７ 負荷予測部 ８ 蓄熱量推移計画部 ９ 運転計画部 １０ 蓄熱量演算部 １１ 制御実行部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄熱槽を備えた熱源の蓄熱量を制御する
   熱源制御装置において、 １日の熱負荷量の時間推移を予測する熱負荷予測部と、 前記熱負荷予測部の予測する熱負荷量の推移に対応する
   のに必要な蓄熱量の時間推移を計画する蓄熱量推移計画
   部と、 前記熱負荷予測部の予測熱負荷量の推移と、前記蓄熱量
   推移計画部の計画した蓄熱量の推移との対応関係に基づ
   き、前記蓄熱槽に蓄熱量推移計画に一致する蓄熱量を蓄
   熱するための熱生産計画を立てる熱生産計画部と、 前記蓄熱槽の現実の蓄熱量を検出する蓄熱量検出部と、 前記蓄熱量検出部が検出する現実の蓄熱量と前記蓄熱量
   推移計画部が計画した蓄熱量計画値とを常時比較し、そ
   の偏差に応じて前記熱生産計画部が立てた熱生産計画を
   修正する熱生産計画修正部と、 前記熱生産計画部が立てた熱生産計画と前記熱生産計画
   修正部の修正指令とに基づき、前記熱源の熱生産を実行
   する熱源運転制御部とを備えて成る熱源制御装置。