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JP7640762B2 - Air conditioning system control device, control program, and air conditioning system - Google Patents
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Air conditioning system control device, control program, and air conditioning system Download PDF

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Description

本発明は、空調システムの制御装置、制御方法、制御プログラム及び空調システムに関する。 The present invention relates to an air conditioning system control device, a control method, a control program, and an air conditioning system.

近年、空調システムの制御にコンピュータが利用されている(例えば、特許文献1-5を参照)。 In recent years, computers have been used to control air conditioning systems (see, for example, Patent Documents 1-5).

特開2018-031536号公報JP 2018-031536 A 特開2018-031538号公報JP 2018-031538 A 特開2018-031537号公報JP 2018-031537 A 特開2018-031534号公報JP 2018-031534 A 特開2018-031535号公報JP 2018-031535 A

空調システムの性能指標としては、例えば、一次エネルギー消費量、消費エネルギーコスト、二酸化炭素排出量、システムCOP(Coefficient Of Performance)などが挙げられる。そして、空調システムの管理者は、複数ある性能指標の中から制御で優先するものを選定し、選定した性能指標が最適な値となるように空調システムの運用を行う。 Performance indicators for an air conditioning system include, for example, primary energy consumption, energy consumption cost, carbon dioxide emissions, and system COP (Coefficient of Performance). The air conditioning system manager then selects from among multiple performance indicators the one that will be given priority for control, and operates the air conditioning system so that the selected performance indicator is at an optimal value.

ところで、空調システムに用いられる熱源機には、ターボ冷凍機、吸収式冷温水機、空冷ヒートポンプ、蓄熱槽、その他各種のものが存在する。そして、各熱源機の特性はそれぞれ異なる。よって、複数種類の熱源機を有する空調システムにおいて、特定の性能指標が最適な値となるように空調システムの運用を行うには、各熱源機の特性や運転条件を考慮しながら各熱源機の負荷配分を決定する必要がある。したがって、特定の性能指標が最適な値となるように空調システムの運用を行うには、各熱源機の特性や運転条件を考慮した複雑な計算を必要とし、複数ある性能指標の中から制御で優先するものを変更することは容易でない。 The heat source machines used in air conditioning systems include turbo chillers, absorption chillers, air-cooled heat pumps, heat storage tanks, and various other types. The characteristics of each heat source machine are different. Therefore, in an air conditioning system that has multiple types of heat source machines, to operate the air conditioning system so that a specific performance index is at an optimal value, it is necessary to determine the load distribution of each heat source machine while taking into account the characteristics and operating conditions of each heat source machine. Therefore, to operate the air conditioning system so that a specific performance index is at an optimal value, complex calculations that take into account the characteristics and operating conditions of each heat source machine are required, and it is not easy to change the performance index that is prioritized for control among the multiple performance indexes.

そこで、本願は、複数種類の熱源機を有する空調システムにおいて、複数ある性能指標の中から制御で優先するものを変更する際の計算処理を高速化可能にする空調用の制御技術を開示する。 Therefore, this application discloses an air conditioning control technology that can speed up calculation processing when changing the performance index that is prioritized for control in an air conditioning system that has multiple types of heat source units.

上記課題を解決するため、本発明では、各熱源機を特定の負荷配分で運転させた場合に各熱源機の性能指標が最適となる場合の各熱源機の性能指標の算出を、複数種類の性能指標それぞれについて特性データを基に負荷配分を漸次変更しながら負荷配分毎に行っておき、一つの性能指標において空調システム全体が最適となる場合の各熱源機の負荷配分を、算出した各熱源機の性能指標の合計値に基づいて抽出することにした。 In order to solve the above problem, in the present invention, the calculation of the performance index of each heat source machine when each heat source machine is operated with a specific load distribution is performed for each load distribution while gradually changing the load distribution based on characteristic data for each of multiple types of performance indexes, and the load distribution of each heat source machine when the entire air conditioning system is optimal with one performance index is extracted based on the total value of the calculated performance index of each heat source machine.

詳細には、本発明は、複数種類の熱源機を有する空調システムの制御装置であって、各熱源機の特性データが格納される記憶部と、記憶部のデータに基づいて各熱源機の負荷配分を決定する処理部と、を備え、処理部は、各熱源機を特定の負荷配分で運転させた場合に各熱源機の性能指標が最適となる場合の各熱源機の性能指標の算出を、複数種類の性能
指標それぞれについて特性データを基に負荷配分を漸次変更しながら負荷配分毎に行う第1の処理と、複数種類の性能指標の中から選択される何れか一つの性能指標において、空調システム全体の性能指標のうち当該選択された性能指標が最適となる各熱源機の負荷配分を、第1の処理によって算出した各熱源機の性能指標の合計値に基づいて抽出すると共に、当該抽出した負荷配分において当該選択された性能指標が最適となる各熱源機の運転条件を第1の処理の算出結果から特定する第2の処理と、を実行する。
In detail, the present invention is a control device for an air conditioning system having multiple types of heat source machines, and includes a memory unit in which characteristic data of each heat source machine is stored, and a processing unit that determines the load allocation of each heat source machine based on the data in the memory unit, and the processing unit executes a first process of calculating a performance index of each heat source machine when the performance index of each heat source machine is optimal when each heat source machine is operated with a specific load allocation, for each load allocation while gradually changing the load allocation based on the characteristic data for each of the multiple types of performance indexes, and a second process of extracting a load allocation of each heat source machine for which any one performance index selected from the multiple types of performance indexes is optimal among the performance indexes of the entire air conditioning system, based on the total value of the performance indexes of each heat source machine calculated by the first process, and identifying the operating conditions of each heat source machine for which the selected performance index is optimal in the extracted load allocation from the calculation results of the first process.

ここで、性能指標とは、性能を定量的に表すものであり、例えば、一次エネルギー消費量、消費エネルギーコスト、二酸化炭素排出量、性能係数(COP)などが挙げられる。 Here, a performance index is a quantitative expression of performance, and examples of such indicators include primary energy consumption, energy consumption cost, carbon dioxide emissions, and coefficient of performance (COP).

上記の制御装置では、第1の処理と第2の処理が実行されることにより、性能指標が最適となる各熱源機の負荷配分の抽出及び各熱源機の運転条件の特定がなされる。そして、性能指標が最適となる各熱源機の負荷配分は、第1の処理によって全種類の性能指標について既に得られた演算結果の中から抽出するだけなので、例えば、空調システムの制御で優先する性能指標が変更されても、第1の処理を再び実行することなく、新たに選択された性能指標が最適となる各熱源機の負荷配分の抽出及び各熱源機の運転条件の特定を行うことができる。したがって、上記の制御装置であれば、複数ある性能指標の中から制御で優先する性能指標を変更しても、各熱源機の特性や運転条件を考慮した複雑な計算を再度行うことなく、当該変更によって選定された性能指標が最適な値となる各熱源機の負荷配分の抽出及び各熱源機の運転条件の特定を行うことができる。 In the above control device, the first process and the second process are executed to extract the load distribution of each heat source machine that optimizes the performance index and to specify the operating conditions of each heat source machine. The load distribution of each heat source machine that optimizes the performance index is simply extracted from the calculation results already obtained for all types of performance index by the first process. Therefore, even if the performance index prioritized in the control of the air conditioning system is changed, for example, the load distribution of each heat source machine that optimizes the newly selected performance index and the operating conditions of each heat source machine can be extracted and the operating conditions of each heat source machine can be specified without executing the first process again. Therefore, with the above control device, even if the performance index prioritized in the control is changed from among multiple performance indexes, the load distribution of each heat source machine that optimizes the performance index selected by the change can be extracted and the operating conditions of each heat source machine can be specified without performing complex calculations again taking into account the characteristics and operating conditions of each heat source machine.

なお、処理部は、第1の処理を、空調システムの消費電力が上限値を上回らない負荷配分の範囲内で行うものであってもよいし、空調システムに要求されるガス最低消費量を下回らない負荷配分の範囲内で行うものであってもよい。このような処理部を備える制御装置であれば、第1の処理の負荷を更に低減することが可能となる。 The processing unit may perform the first process within a load distribution range in which the power consumption of the air conditioning system does not exceed an upper limit, or within a load distribution range in which the power consumption does not fall below the minimum gas consumption required for the air conditioning system. A control device equipped with such a processing unit can further reduce the load of the first process.

また、処理部は、選択される性能指標が変更されると、空調システム全体の性能指標のうち当該変更によって選択された性能指標が最適となる各熱源機の負荷配分を、第1の処理によって算出した各熱源機の性能指標の合計値に基づいて抽出すると共に、当該抽出した負荷配分において当該選択された性能指標が最適となる各熱源機の運転条件を第1の処理の算出結果から抽出する第3の処理を更に実行するものであってもよい。このような処理部を備える制御装置であれば、変更によって選定された性能指標が最適な値となる各熱源機の負荷配分及び各熱源機の運転条件を抽出することができる。 Furthermore, when the selected performance index is changed, the processing unit may further execute a third process to extract a load distribution for each heat source machine that optimizes the performance index selected by the change among the performance indexes of the entire air conditioning system based on the total value of the performance indexes for each heat source machine calculated by the first process, and to extract, from the calculation result of the first process, the operating conditions for each heat source machine that optimize the selected performance index in the extracted load distribution. A control device equipped with such a processing unit can extract the load distribution for each heat source machine and the operating conditions for each heat source machine that optimize the performance index selected by the change.

なお、本発明は、方法、プログラム及びシステムの側面から捉えることもできる。例えば、本発明は、複数種類の熱源機を有する空調システムの制御装置が、各熱源機を特定の負荷配分で運転させた場合に各熱源機の性能指標が最適となる場合の各熱源機の運転条件と性能指標の算出を、複数種類の性能指標それぞれについて各熱源機の特性データを基に負荷配分を漸次変更しながら負荷配分毎に行う第1の処理と、複数種類の性能指標の中から選択される何れか一つの性能指標において、空調システム全体の性能指標のうち当該選択された性能指標が最適となる各熱源機の負荷配分を、第1の処理によって算出した各熱源機の性能指標の合計値に基づいて抽出すると共に、当該抽出した負荷配分において当該選択された性能指標が最適となる各熱源機の運転条件を第1の処理の算出結果から抽出する第2の処理と、を実行する、空調システムの制御方法であってもよい。 The present invention can also be understood from the aspects of a method, a program, and a system. For example, the present invention may be a control method for an air-conditioning system in which a control device of an air-conditioning system having a plurality of types of heat source machines performs a first process of calculating the operating conditions and performance indexes of each heat source machine when the performance index of each heat source machine is optimal when each heat source machine is operated with a specific load distribution, for each load distribution while gradually changing the load distribution based on the characteristic data of each heat source machine for each of the plurality of types of performance indexes, and a second process of extracting the load distribution of each heat source machine for which the selected performance index of the entire air-conditioning system is optimal based on the total value of the performance indexes of each heat source machine calculated by the first process, and extracting the operating conditions of each heat source machine for which the selected performance index is optimal in the extracted load distribution from the calculation result of the first process.

上記の空調システムの制御装置、制御方法、制御プログラム及び空調システムであれば、複数ある性能指標の中から制御で優先するものを変更する際の計算処理を高速化可能である。 The above air conditioning system control device, control method, control program, and air conditioning system can speed up calculation processing when changing the control priority from among multiple performance indicators.

図1は、空調システムの一例を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of an air conditioning system. 図2は、制御装置が実行する処理の概要を示したフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing an outline of the process executed by the control device. 図3は、上記一連の処理内容をイメージで表した図である。FIG. 3 is a diagram showing an image of the above series of processing steps. 図4は、制御装置が実行する処理の具体例を示した第1のフローチャートである。FIG. 4 is a first flowchart showing a specific example of the process executed by the control device. 図5は、制御装置2が実行する処理の具体例を示した第2のフローチャートである。FIG. 5 is a second flowchart showing a specific example of the process executed by the control device 2. As shown in FIG. 図6は、ステップS104の処理内容を示したフローチャートである。FIG. 6 is a flow chart showing the process contents of step S104. 図7は、ステップS106の処理内容を示したフローチャートである。FIG. 7 is a flow chart showing the process content of step S106. 図8は、熱源機器の消費エネルギーコストを比較した表である。FIG. 8 is a table comparing the energy consumption costs of heat source equipment. 図9は、熱源機器の二酸化炭素排出量を比較した表である。FIG. 9 is a table comparing the amount of carbon dioxide emissions from heat source equipment. 図10は、熱源機器の一次エネルギー消費量を比較した表である。FIG. 10 is a table comparing the primary energy consumption of heat source equipment.

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、本発明の実施形態の一例であり、本発明の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。 The following describes an embodiment of the present invention. The embodiment described below is an example of an embodiment of the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention to the following aspects.

図1は、空調システムの一例を示した図である。空調システム1は、図1に示すように、制御装置2と複数種類の熱源機を備える。空調システム1が備える熱源機としては、例えば、図1に示されるように、ターボ冷凍機3A、吸収式冷温水機3B、空冷(水冷でも良い)ヒートポンプ3C、蓄熱槽3Dが挙げられるが、空調システム1は、これら全てを備えるものに限定されない。また、空調システム1は、ターボ冷凍機3Aと吸収式冷温水機3Bと空冷ヒートポンプ3Cと蓄熱槽3D以外の熱源機を備えるものであってもよい。空調システム1の各熱源機の熱は、空調装置まで液体または空気によって輸送され、空調装置から空調対象の室内4へ空気または液体によって輸送される。 Figure 1 is a diagram showing an example of an air conditioning system. As shown in Figure 1, the air conditioning system 1 includes a control device 2 and multiple types of heat source machines. As shown in Figure 1, the heat source machines included in the air conditioning system 1 include, for example, a turbo chiller 3A, an absorption type chiller/heater 3B, an air-cooled (or water-cooled) heat pump 3C, and a heat storage tank 3D, but the air conditioning system 1 is not limited to having all of these. In addition, the air conditioning system 1 may include heat source machines other than the turbo chiller 3A, the absorption type chiller/heater 3B, the air-cooled heat pump 3C, and the heat storage tank 3D. The heat of each heat source machine in the air conditioning system 1 is transported by liquid or air to the air conditioning device, and then transported by air or liquid from the air conditioning device to the room 4 to be air-conditioned.

制御装置2は、各熱源機やその他の空調機器の運転制御を司る装置である。制御装置2は、室内4が設けられている建物内と、当該建物が設置されている箇所から遠隔の地の何れにあってもよい。制御装置2には、各熱源機やその他の空調機器のコントローラの情報、空調システム1に設けられている各種センサの情報、室内4の操作パネルを通じて入力される設定温度、ネットワーク経由で送られる情報、その他各種の情報が入力される。制御装置2は、これらの情報に基づいて、各熱源機の負荷配分や運転条件を決定する。 The control device 2 is a device that controls the operation of each heat source unit and other air conditioning equipment. The control device 2 may be located either in the building in which the room 4 is located, or in a location remote from where the building is located. The control device 2 receives information from the controllers of each heat source unit and other air conditioning equipment, information from various sensors provided in the air conditioning system 1, the set temperature input via the operation panel in the room 4, information sent via a network, and various other information. The control device 2 determines the load distribution and operating conditions of each heat source unit based on this information.

以下、制御装置2が実行する処理の概要について説明する。図2は、制御装置2が実行する処理の概要を示したフローチャートである。制御装置2は、各熱源機の特性データが格納される記憶装置、記憶装置のデータに基づいて各熱源機の負荷配分を決定するCPU(Central Processing Unit)、入出力インターフェース等を備えるコンピュータであり
、メモリに展開されたコンピュータプログラムをCPUが実行することにより、下記の処理を実現する。
Below, an overview of the processing executed by the control device 2 will be described. Fig. 2 is a flowchart showing an overview of the processing executed by the control device 2. The control device 2 is a computer equipped with a storage device in which characteristic data of each heat source unit is stored, a CPU (Central Processing Unit) that determines load distribution to each heat source unit based on data in the storage device, an input/output interface, etc., and the CPU executes a computer program deployed in the memory to realize the following processing.

すなわち、制御装置2は、空調システム1全体に要求される熱的な負荷を処理するに際し、各熱源機を特定の負荷配分で運転させた場合に各熱源機の性能指標が最適となる場合の各熱源機の運転条件と性能指標の算出を、複数種類の性能指標それぞれについて特性データを基に負荷配分を漸次変更しながら負荷配分毎に行う第1の処理(S1~S5)と、複数種類の性能指標の中から選択される何れか一つの性能指標において、空調システム1全体の性能指標のうち当該選択された性能指標が最適となる各熱源機の負荷配分を、第1の処理によって算出した各熱源機の性能指標の合計値に基づいて抽出すると共に、当該抽出した負荷配分において当該選択された性能指標が最適となる各熱源機の運転条件を第1の処理の算出結果から抽出する第2の処理(S6)とを実行する。 In other words, when processing the thermal load required for the entire air conditioning system 1, the control device 2 executes a first process (S1 to S5) in which the operating conditions and performance indexes of each heat source unit when each heat source unit is operated with a specific load distribution are calculated for each load distribution while gradually changing the load distribution based on characteristic data for each of multiple types of performance indexes, and a second process (S6) in which the load distribution of each heat source unit for which any one performance index selected from multiple types of performance indexes is optimal among the performance indexes of the entire air conditioning system 1 is extracted based on the total value of the performance indexes of each heat source unit calculated by the first process, and the operating conditions of each heat source unit for which the selected performance index is optimal in the extracted load distribution are extracted from the calculation results of the first process.

ここで、性能指標とは、性能を定量的に表すものであり、例えば、一次エネルギー消費量、消費エネルギーコスト、二酸化炭素排出量、システムCOPなどが挙げられる。 Here, a performance index is something that quantitatively represents performance, and examples of such indicators include primary energy consumption, energy consumption cost, carbon dioxide emissions, and system COP.

ステップS1の処理では、制御装置2は、各熱源機の負荷配分の割合を百分率で表した場合に、全熱源機の負荷配分の合計が100%となるように各熱源機の負荷配分を0%から100%までの範囲内で漸次仮定する。制御装置2は、例えば、ターボ冷凍機3Aの負荷配分を40%、吸収式冷温水機3Bの負荷配分を20%、空冷ヒートポンプ3Cの負荷配分を20%と仮定した場合、蓄熱槽3Dの負荷配分を20%と仮定する。制御装置2は、ステップS1の処理を実行する度に、各熱源機の負荷配分を所定の変化率(例えば、1%)で変化させる。 In the processing of step S1, the control device 2 gradually assumes the load allocation of each heat source machine within the range of 0% to 100% so that the sum of the load allocations of all the heat source machines is 100% when the load allocation ratio of each heat source machine is expressed as a percentage. For example, if the control device 2 assumes that the load allocation of the turbo chiller 3A is 40%, the load allocation of the absorption chiller/heater 3B is 20%, and the load allocation of the air-cooled heat pump 3C is 20%, then the control device 2 assumes that the load allocation of the heat storage tank 3D is 20%. Each time the control device 2 executes the processing of step S1, it changes the load allocation of each heat source machine by a predetermined rate of change (for example, 1%).

ステップS2の処理では、制御装置2は、熱源毎の最適運転条件を算出する。最適運転条件とは、ステップS1における負荷配分から定まる熱量を製造する際に当該熱源の性能指標が最適となる場合の運転条件であり、制御装置2の記憶装置に予め格納されている各熱源機の特性データを用いて算出される。例えば、ターボ冷凍機3Aの最適運転条件であれば、当該ターボ冷凍機3Aの消費電力量を、冷却水温度等の運転条件の値を漸次変更しながら繰り返し演算によって算出することにより、ポンプなどの補機を含めた当該ターボ冷凍機3Aの消費電力量が最小となる場合の運転条件の値が特定される。 In the process of step S2, the control device 2 calculates the optimal operating conditions for each heat source. The optimal operating conditions are the operating conditions when the performance index of the heat source is optimal when producing the amount of heat determined from the load distribution in step S1, and are calculated using characteristic data of each heat source unit pre-stored in the storage device of the control device 2. For example, in the case of the optimal operating conditions for the turbo chiller 3A, the power consumption of the turbo chiller 3A is calculated by repeated calculations while gradually changing the values of the operating conditions such as the cooling water temperature, thereby identifying the values of the operating conditions when the power consumption of the turbo chiller 3A, including auxiliary equipment such as pumps, is minimized.

ステップS3の処理では、制御装置2は、熱源毎に全ての性能指標の値を算出する。制御装置2では、空調システム1の運用上優先できる性能指標の選択肢として、一次エネルギー消費量、消費エネルギーコスト、二酸化炭素排出量、システムCOPの4つが用意されている。そして、空調システム1の管理者は、これらの性能指標の中から任意のものを選択できる。そこで、ステップS3の処理では、制御装置2は、一次エネルギー消費量、消費エネルギーコスト、二酸化炭素排出量、システムCOPの4つの性能指標全てについて、熱源毎に性能指標の値を算出する。 In the processing of step S3, the control device 2 calculates the values of all performance indexes for each heat source. The control device 2 provides four options for performance indexes that can be prioritized in the operation of the air conditioning system 1: primary energy consumption, energy consumption cost, carbon dioxide emissions, and system COP. The manager of the air conditioning system 1 can select any one of these performance indexes. Therefore, in the processing of step S3, the control device 2 calculates the values of all four performance indexes, primary energy consumption, energy consumption cost, carbon dioxide emissions, and system COP, for each heat source.

ステップS4の処理では、制御装置2は、ステップS3で算出した性能指標の値を合算し、4つの性能指標それぞれについて、全熱源機の性能指標の合計値を算出する。 In the processing of step S4, the control device 2 adds up the values of the performance indexes calculated in step S3 and calculates the total value of the performance indexes of all heat source units for each of the four performance indexes.

ステップS5の処理では、制御装置2は、ステップS1からステップS4までの一連の算出処理が、あらゆる負荷配分の組み合わせ全てについて完了したか否かの判定を行う。例えば、ステップS1において、4種類の熱源機の負荷配分を1%ずつ変化させる場合であれば、ステップS1からステップS4までの一連の算出処理が100万通りの組み合わせパターン全てについて行われた場合に、ステップS5の処理で肯定判定が行われる。 In the process of step S5, the control device 2 judges whether or not the series of calculation processes from step S1 to step S4 has been completed for all combinations of all load distributions. For example, in step S1, if the load distribution of four types of heat source machines is changed by 1%, a positive judgment is made in the process of step S5 when the series of calculation processes from step S1 to step S4 have been performed for all 1 million combination patterns.

ステップS6の処理では、制御装置2は、ステップS4の処理で算出された各負荷配分の組み合わせにおける性能指標の合計値同士を比較し、空調システム1全体の性能指標のうち空調システム1の管理者によって選択された何れかの性能指標が最適となる各熱源機の負荷配分を抽出する。また、制御装置2は、抽出した負荷配分の場合における最適運転条件を、ステップS2の算出結果より抽出する。そして、制御装置2は、空調システム1の各熱源機やその他の機器が、ステップS6の処理で抽出した負荷配分及び最適運転条件に従って作動するように、空調システム1の各熱源機やその他の機器のコントローラに制御信号を送る。 In the process of step S6, the control device 2 compares the total values of the performance indexes for each combination of load distribution calculated in the process of step S4, and extracts a load distribution for each heat source unit that optimizes one of the performance indexes selected by the manager of the air conditioning system 1 from among the performance indexes of the entire air conditioning system 1. The control device 2 also extracts optimal operating conditions for the extracted load distribution from the calculation results of step S2. The control device 2 then sends control signals to the controllers of each heat source unit and other equipment of the air conditioning system 1 so that each heat source unit and other equipment of the air conditioning system 1 operates according to the load distribution and optimal operating conditions extracted in the process of step S6.

制御装置2が実行する処理の概要については以上の通りである。図3は、上記一連の処理内容をイメージで表した図である。制御装置2では、空調システム1全体に要求される熱的な負荷(熱源要求負荷)を処理するに際し、上記一連の処理フローによって実現される最適運転条件の決定手法(ルールエンジン)を用いているため、性能指標が最適となる
各熱源機の負荷配分及び各熱源機の運転条件を決定できる。また、ステップS6で抽出される性能指標が最適となる各熱源機の負荷配分及び各熱源機の運転条件は、ステップS1からステップS5までの一連の処理によって全種類の性能指標について既に得られた演算結果の中から抽出するだけなので、例えば、空調システム1の制御で優先する性能指標を空調システム1の管理者が変更する場合には、ステップS1からステップS5までの一連の処理を再度実行することなく、ステップS6の処理を実行するだけで、新たに選択された性能指標が最適となる各熱源機の負荷配分及び各熱源機の運転条件を抽出することができる。
The outline of the processing executed by the control device 2 is as above. FIG. 3 is a diagram showing the above series of processing contents in an image. In the control device 2, when processing the thermal load (heat source required load) required for the entire air conditioning system 1, the method (rule engine) for determining the optimal operating conditions realized by the above series of processing flows is used, so that the load distribution of each heat source machine and the operating conditions of each heat source machine that optimize the performance index can be determined. In addition, the load distribution of each heat source machine and the operating conditions of each heat source machine that optimize the performance index extracted in step S6 are simply extracted from the calculation results already obtained for all types of performance index by the series of processing from step S1 to step S5. Therefore, for example, when the manager of the air conditioning system 1 changes the performance index prioritized in the control of the air conditioning system 1, the load distribution of each heat source machine and the operating conditions of each heat source machine that optimize the newly selected performance index can be extracted by simply executing the processing of step S6 without executing the series of processing from step S1 to step S5 again.

以下、制御装置2が実行する処理の具体例について詳述する。図4は、制御装置2が実行する処理の具体例を示した第1のフローチャートである。また、図5は、制御装置2が実行する処理の具体例を示した第2のフローチャートである。制御装置2が実行する処理の具体例について、図4及び図5のフローチャートに沿って説明する。 Specific examples of the processing executed by the control device 2 will be described in detail below. FIG. 4 is a first flowchart showing a specific example of the processing executed by the control device 2. FIG. 5 is a second flowchart showing a specific example of the processing executed by the control device 2. Specific examples of the processing executed by the control device 2 will be described with reference to the flowcharts of FIG. 4 and FIG. 5.

制御装置2は、空調システム1全体で処理が要求される熱的な負荷の総量(空調システム1全体の要求負荷熱量)の入力と評価項目の選択が行われると、上述したステップS1に相当するステップS101からステップS106までの一連の処理を実行する。 When the total amount of thermal load required to be processed by the entire air conditioning system 1 (required heat load of the entire air conditioning system 1) is input and an evaluation item is selected, the control device 2 executes a series of processes from step S101 to step S106, which correspond to step S1 described above.

すなわち、制御装置2は、各熱源機の負荷配分の割合を百分率で表した場合に、全熱源機の負荷配分の合計が100%となるように各熱源機の負荷配分を0%から100%までの範囲内で漸次仮定する(S101)。この負荷配分は、各熱源機の負荷配分の比率を百分率で表したものなので、以降、負荷配分率という。制御装置2は、熱源の優先順位が空調システム1の管理者によって設定されている場合には、その順序に応じて負荷配分率の仮定範囲を補正する。また、制御装置2は、空調システム1に対する制約条件が空調システム1の管理者によって設定されている場合には、その条件を満たすように負荷配分率の仮定範囲を補正する。 That is, when the load distribution ratio of each heat source machine is expressed as a percentage, the control device 2 gradually assumes the load distribution of each heat source machine within the range of 0% to 100% so that the sum of the load distribution of all heat source machines is 100% (S101). Since this load distribution is the ratio of the load distribution of each heat source machine expressed as a percentage, it is hereafter referred to as the load distribution rate. If the priority order of the heat sources is set by the administrator of the air conditioning system 1, the control device 2 corrects the assumed range of the load distribution rate according to that order. Furthermore, if the constraint conditions for the air conditioning system 1 are set by the administrator of the air conditioning system 1, the control device 2 corrects the assumed range of the load distribution rate to satisfy those conditions.

例えば、空調システム1の管理者と電力会社との間の契約の都合で、空調システム1全体の消費電力に上限が定められており、空調システム1の管理者が消費電力の上限値(電力デマンド値)を設定している場合、制御装置2は、当該上限値の有無を判定する処理(S103)において肯定判定を行う。そして、制御装置2は、各熱源機の消費電力に関する特性データを参照し、空調システム1全体の消費電力が当該上限値を上回らないように負荷配分率の仮定範囲を補正する(S104)。 For example, if an upper limit is set on the power consumption of the entire air conditioning system 1 due to a contract between the manager of the air conditioning system 1 and the power company, and the manager of the air conditioning system 1 sets an upper limit value for power consumption (power demand value), the control device 2 makes a positive determination in the process of determining whether or not the upper limit value exists (S103).Then, the control device 2 refers to the characteristic data related to the power consumption of each heat source unit, and corrects the assumed range of the load distribution rate so that the power consumption of the entire air conditioning system 1 does not exceed the upper limit value (S104).

図6は、ステップS104の処理内容を示したフローチャートである。図6のグラフでは、横軸の熱量(負荷配分量)を当該熱源機の製造能力の百分率で表している。制御装置2は、ステップS104の処理において、各熱源機の特性データを基に、各熱源機について要求負荷熱量と消費電力との関係を特定し(S104A)、空調システム1全体の消費電力が電力デマンド値を超えないように熱源機の種類毎に負荷配分率の仮定範囲の上限値を修正する(S104B)。熱源機システムのシステム消費電力は、製造熱量を当該システムのシステムCOPで除算した値であるから、例えば、熱源機システムのシステムCOPと製造熱量との関係が熱源機の特性データとして既に用意されている場合であれば、当該特性データを表す式を変形して、左項(縦軸)を消費電力、右項(横軸)を製造熱量からシステムCOPを除した値とすることにより、熱源機の要求負荷熱量と消費電力との関係を表した特性データ(グラフ)を得ることができる。よって、制御装置2は、この特性データを使うことにより、電力デマンド値を超えない要求負荷熱量を特定することができる。 Figure 6 is a flow chart showing the processing contents of step S104. In the graph of Figure 6, the heat quantity (load distribution quantity) on the horizontal axis is expressed as a percentage of the production capacity of the heat source machine. In the processing of step S104, the control device 2 specifies the relationship between the required load heat quantity and the power consumption for each heat source machine based on the characteristic data of each heat source machine (S104A), and corrects the upper limit value of the assumed range of the load distribution rate for each type of heat source machine so that the power consumption of the entire air conditioning system 1 does not exceed the power demand value (S104B). Since the system power consumption of the heat source machine system is a value obtained by dividing the production heat quantity by the system COP of the system, for example, if the relationship between the system COP and the production heat quantity of the heat source machine system is already prepared as the characteristic data of the heat source machine, the formula representing the characteristic data can be modified to set the left term (vertical axis) to the power consumption and the right term (horizontal axis) to the value obtained by dividing the production heat quantity by the system COP, thereby obtaining characteristic data (graph) showing the relationship between the required load heat quantity and the power consumption of the heat source machine. Therefore, by using this characteristic data, the control device 2 can identify a required load heat quantity that does not exceed the power demand value.

再び図4のフローチャートを参照しつつ、ステップS104より後の処理について説明する。例えば、空調システム1の管理者とガス会社との間の契約の都合で空調システム1
で、空調システム1全体で処理すべきガスの消費量に下限が定められており、空調システム1の管理者がガス最低消費量を設定している場合、制御装置2は、当該ガス最低消費量の有無を判定する処理(S105)において肯定判定を行う。そして、制御装置2は、各熱源機のガス消費量に関する特性データを参照し、空調システム1全体のガス消費量が当該ガス最低消費量を下回らないように負荷配分率の仮定範囲を補正する(S106)。
4, the process after step S104 will be described. For example, the air conditioning system 1 may be shut down due to a contract between the manager of the air conditioning system 1 and the gas company.
In the case where a lower limit is set for the gas consumption to be processed by the entire air conditioning system 1 and the manager of the air conditioning system 1 has set a minimum gas consumption amount, the control device 2 makes a positive determination in the process of determining whether or not the minimum gas consumption amount exists (S105).The control device 2 then refers to the characteristic data related to the gas consumption amount of each heat source unit, and corrects the assumed range of the load distribution rate so that the gas consumption amount of the entire air conditioning system 1 does not fall below the minimum gas consumption amount (S106).

図7は、ステップS106の処理内容を示したフローチャートである。図7のグラフでは、横軸の熱量(負荷配分量)を当該熱源機の製造能力の百分率で表している。制御装置2は、ステップS106の処理において、各熱源機について要求負荷熱量とガス消費量との関係を示した特性データを参照し(S106A)、ガス最低消費量を下回らないように熱源機の種類毎に負荷配分率の仮定範囲の下限値を修正する(S106B)。 Figure 7 is a flow chart showing the processing content of step S106. In the graph of Figure 7, the heat quantity (load allocation amount) on the horizontal axis is expressed as a percentage of the production capacity of the heat source unit. In the processing of step S106, the control device 2 refers to characteristic data showing the relationship between the required load heat quantity and the gas consumption amount for each heat source unit (S106A), and modifies the lower limit value of the assumed range of the load allocation rate for each type of heat source unit so as not to fall below the minimum gas consumption amount (S106B).

再び図4のフローチャートを参照しつつ、ステップS105より後の処理について説明する。制御装置2は、ステップS101からステップS106までの一連の処理によって負荷配分率の仮定範囲を確定させた後、上述したステップS2からステップS5までの一連の処理に相当するステップS107からステップS118までの一連の処理を実行する。 Referring again to the flowchart in FIG. 4, the process after step S105 will be described. After the control device 2 determines the assumed range of the load distribution ratio by the series of processes from step S101 to step S106, it executes a series of processes from step S107 to step S118, which corresponds to the series of processes from step S2 to step S5 described above.

すなわち、制御装置2は、まず、各熱源機が製造すべき製造熱量(負荷配分量)を上記の負荷配分率から算出する(S107)。制御装置2は、例えば、空調システム1全体の要求負荷熱量が100kWであり、ターボ冷凍機3Aの負荷配分率が30%、吸収式冷温水機3Bの負荷配分率が30%、空冷ヒートポンプ3Cの負荷配分率が20%、蓄熱槽3Dの負荷配分率が20%の場合であれば、ターボ冷凍機3Aの製造熱量を30kW、吸収式冷温水機3Bの製造熱量を30kW、空冷ヒートポンプ3Cの製造熱量を20kW、蓄熱槽3Dの製造熱量を20kWとして算出する。 That is, the control device 2 first calculates the amount of heat production (load allocation amount) that each heat source unit should produce from the above load allocation rate (S107). For example, if the required load heat amount of the entire air conditioning system 1 is 100 kW, and the load allocation rate of the turbo chiller 3A is 30%, the load allocation rate of the absorption chiller/heater 3B is 30%, the load allocation rate of the air-cooled heat pump 3C is 20%, and the load allocation rate of the heat storage tank 3D is 20%, the control device 2 calculates the amount of heat production of the turbo chiller 3A to be 30 kW, the amount of heat production of the absorption chiller/heater 3B to be 30 kW, the amount of heat production of the air-cooled heat pump 3C to be 20 kW, and the amount of heat production of the heat storage tank 3D to be 20 kW.

次に、制御装置2は、気温や相対湿度等の外気条件と製造熱量を基に、各熱源機の最適運転条件を特定する(S108)。各熱源機の最適運転条件は、次のようにして特定される。例えば、ターボ冷凍機3Aには、冷水を循環させるポンプや冷却水を循環させるポンプ等が併設されている。よって、特定の要求負荷熱量を処理するに際し、これらの補機類を含む熱源機システム全体の消費電力の合計値が最小となる運転条件の一例が最適運転条件と言える。このような最適運転条件を特定するため、制御装置2は、各機器の運転状態と機器固有のCOPとの相関を示した特性データを読み出し、当該熱源機システムのCOPが最大となる場合の各機器の制御目標値を特定する。この特定においては、制御装置2は、計算のために予め用意された仮想室内設計条件及び仮想空調機設計に基づいて、冷水温度等の各種パラメータの推論を行い、この推論に基づいて制御目標値の特定を行う。熱源機や補機が並列に複数台用意されている場合、これらの運転台数は、例えば、運転台数を冷水温度毎、冷却水温度毎に予め定義した運用設計シートに基づいて決定される。なお、各熱源機の最適運転条件は、各熱源での最適化演算のために選択される性能指標と、複数で算出するために選択される性能指標と互いに同じ場合とそれぞれ別の場合とがあってもよい。例えば、各熱源での最適化演算では一次エネルギー消費量を選択し、複数で算出するために選択される性能指標ではエネルギーコストを選択する場合もある。最適化演算のために選択される性能指標は、何れか一つが選択されれば各熱源での最適化演算と複数で算出するために選択される性能指標が両方とも当該選択された性能指標に設定されてもよいし、個別に設定可能であってもよい。また、最適化演算のために選択される性能指標は、一次エネルギー消費量と消費エネルギーコストと二酸化炭素排出量とCOPの4つのうち何れであってもよいし、その他の指標であってもよい。 Next, the control device 2 identifies the optimal operating conditions of each heat source device based on the outdoor air conditions such as temperature and relative humidity and the amount of heat produced (S108). The optimal operating conditions of each heat source device are identified as follows. For example, the turbo chiller 3A is equipped with a pump for circulating chilled water and a pump for circulating cooling water. Therefore, when processing a specific required load heat amount, an example of an operating condition in which the total value of the power consumption of the entire heat source device system including these auxiliary devices is the smallest can be said to be the optimal operating condition. In order to identify such an optimal operating condition, the control device 2 reads out characteristic data showing the correlation between the operating state of each device and the device-specific COP, and identifies the control target value of each device when the COP of the heat source device system is maximized. In this identification, the control device 2 infers various parameters such as chilled water temperature based on virtual indoor design conditions and virtual air conditioner design prepared in advance for calculation, and identifies the control target value based on this inference. When multiple heat source devices and auxiliary devices are prepared in parallel, the number of these operating devices is determined, for example, based on an operation design sheet in which the number of operating devices is defined in advance for each chilled water temperature and each cooling water temperature. The optimal operating conditions of each heat source machine may be the same as or different from the performance index selected for the optimization calculation for each heat source and the performance index selected for the calculation in multiple units. For example, the optimization calculation for each heat source may select primary energy consumption, and the performance index selected for the calculation in multiple units may select energy cost. If one of the performance indexes selected for the optimization calculation is selected, both the optimization calculation for each heat source and the performance index selected for the calculation in multiple units may be set to the selected performance index, or they may be set individually. The performance index selected for the optimization calculation may be any one of the four, primary energy consumption, energy consumption cost, carbon dioxide emissions, and COP, or may be another index.

次に、制御装置2は、ステップS108で特定した運転条件を基に、各熱源機の単体COPを各熱源機の特性データから導出する(S109)。そして、制御装置2は、各熱源
機が単体で消費するエネルギー(熱源入力エネルギー)を、製造熱量を単体COPで除算することによって算出する(S110)。すなわち、制御装置2は、以下の数式(1)を用いて各熱源機が単体で消費するエネルギーを算出する。

熱源入力エネルギー(kW)=製造熱量(kW)/単体COP ・・・(1)
Next, the control device 2 derives the individual COP of each heat source unit from the characteristic data of each heat source unit based on the operating conditions specified in step S108 (S109). Then, the control device 2 calculates the energy consumed by each heat source unit alone (heat source input energy) by dividing the amount of heat produced by the individual COP (S110). That is, the control device 2 calculates the energy consumed by each heat source unit alone using the following formula (1).

Heat source input energy (kW) = produced heat (kW) / unit COP (1)

次に、制御装置2は、各熱源機の性能指標を算出する。すなわち、制御装置2は、各熱源機が消費するエネルギーの種類(電気またはガス)を判別する(S111)。そして、制御装置2は、電気を消費する熱源機であれば当該熱源機及び補機の消費電力量を算出する処理(S112)を実行した後、算出した消費電力量を基に、補機を含めた当該熱源機システムの性能指標を算出する処理(S113)を実行する。また、制御装置2は、ガスを消費する熱源機であれば当該熱源機のガス消費量を算出する処理(S114)を実行した後、算出したガス消費量を基に、当該熱源機システムの性能指標を算出する処理(S115)を実行する。 Next, the control device 2 calculates the performance index of each heat source machine. That is, the control device 2 determines the type of energy (electricity or gas) consumed by each heat source machine (S111). Then, if the heat source machine consumes electricity, the control device 2 executes a process (S112) to calculate the power consumption of the heat source machine and auxiliary machines, and then executes a process (S113) to calculate the performance index of the heat source machine system including the auxiliary machines based on the calculated power consumption. Also, if the heat source machine consumes gas, the control device 2 executes a process (S114) to calculate the gas consumption of the heat source machine, and then executes a process (S115) to calculate the performance index of the heat source machine system based on the calculated gas consumption.

制御装置2は、ステップS112における消費電力量の算出を、例えば、以下の数式(2)を用いて行う。

消費電力量(kWh)=Σ(熱源入力エネルギー(kW)+補機動力(kW))×所定時間(h) ・・・(2)
The control device 2 calculates the power consumption amount in step S112 using, for example, the following formula (2).

Power consumption (kWh) = Σ (heat source input energy (kW) + auxiliary power (kW)) × predetermined time (h) ... (2)

また、制御装置2は、ステップS113における性能指標のうち、一次エネルギー消費量の算出を、例えば、以下の数式(3)を用いて行う。

一次エネルギー消費量(MJ)=消費電力量(kWh)×一次エネルギー消費量換算係数(MJ/kWh) ・・・(3)
(一次エネルギー消費量換算係数は地域や電力の購入先に応じて異なる)
Furthermore, the control device 2 calculates the amount of primary energy consumption, which is one of the performance indexes in step S113, by using, for example, the following formula (3).

Primary energy consumption (MJ) = power consumption (kWh) × primary energy consumption conversion coefficient (MJ/kWh) (3)
(The primary energy consumption conversion factor varies depending on the region and where the electricity is purchased.)

また、制御装置2は、ステップS113における性能指標のうち、エネルギーコストの算出を、例えば、以下の数式(4)を用いて行う。

エネルギーコスト(円)=消費電力量(kWh)×電力単価(円/kW) ・・・(4)
(電力単価は契約や時間帯に応じて異なる)
Furthermore, the control device 2 calculates the energy cost, which is one of the performance indexes in step S113, by using, for example, the following formula (4).

Energy cost (yen) = power consumption (kWh) × electricity price (yen/kW) ... (4)
(Electricity prices vary depending on the contract and time of day)

また、制御装置2は、ステップS113における性能指標のうち、二酸化炭素排出量の算出を、例えば、以下の数式(5)を用いて行う。

CO排出量(t-CO)=消費電力量(kWh)×CO排出量係数(t-CO/kWh) ・・・(5)
(CO排出量係数は地域や電力の購入先に応じて異なる)
Furthermore, the control device 2 calculates the carbon dioxide emission amount, which is one of the performance indexes in step S113, by using, for example, the following formula (5).

CO 2 emissions (t-CO 2 ) = power consumption (kWh) x CO 2 emissions coefficient (t-CO 2 /kWh) (5)
( CO2 emission coefficients vary depending on the region and the electricity supplier.)

また、制御装置2は、ステップS113における性能指標のうち、熱源機システムのシステムCOPの算出を、例えば、以下の数式(6)を用いて行う。

システムCOP=(製造熱量(kW)×所定時間(h))/消費電力量(kWh) ・・・(6)
Furthermore, the control device 2 calculates the system COP of the heat source machine system, which is one of the performance indexes in step S113, by using, for example, the following formula (6).

System COP = (amount of heat produced (kW) x predetermined time (h)) / power consumption (kWh) (6)

また、制御装置2は、ステップS114におけるガス消費量の算出を、例えば、以下の数式(7)を用いて行う。

ガス消費量(Nm)=熱源入力エネルギー(kW)×所定時間(h)×3.6(MJ/kWh)/発熱量(MJ/Nm) ・・・(7)
Furthermore, the control device 2 calculates the gas consumption amount in step S114 using, for example, the following formula (7).

Gas consumption (Nm 3 )=heat source input energy (kW)×predetermined time (h)×3.6 (MJ/kWh)/heat generation amount (MJ/Nm 3 ) (7)

また、制御装置2は、ステップS115における性能指標のうち、一次エネルギー消費量の算出を、例えば、以下の数式(8)を用いて行う。

一次エネルギー消費量(MJ)=ガス消費量(Nm)×発熱量(MJ/Nm) ・・・(8)
(一次エネルギー消費量換算係数は地域や電力の購入先に応じて異なる)
Furthermore, the control device 2 calculates the primary energy consumption amount, which is one of the performance indexes in step S115, by using, for example, the following formula (8).

Primary energy consumption (MJ)=gas consumption (Nm 3 )×heat generation (MJ/Nm 3 ) (8)
(The primary energy consumption conversion factor varies depending on the region and where the electricity is purchased.)

また、制御装置2は、ステップS115における性能指標のうち、エネルギーコストの算出を、例えば、以下の数式(9)を用いて行う。

エネルギーコスト(円)=ガス消費量(Nm)×ガス電気(円/Nm) ・・・(9)
(ガス単価は契約に応じて異なる)
Furthermore, the control device 2 calculates the energy cost, which is one of the performance indexes in step S115, by using, for example, the following formula (9).

Energy cost (yen) = gas consumption (Nm 3 ) × gas/electricity (yen/Nm 3 ) (9)
(Gas prices vary depending on the contract)

また、制御装置2は、ステップS115における性能指標のうち、二酸化炭素排出量の算出を、例えば、以下の数式(10)を用いて行う。

CO排出量(t-CO)=一次エネルギー消費量(MJ)×CO排出量係数(t-CO/MJ) ・・・(10)
Furthermore, the control device 2 calculates the carbon dioxide emission amount, which is one of the performance indexes in step S115, by using, for example, the following formula (10).

CO 2 emissions (t-CO 2 ) = Primary energy consumption (MJ) x CO 2 emissions coefficient (t-CO 2 /MJ) ... (10)

また、制御装置2は、ステップS115における性能指標のうち、熱源機システムのシステムCOPの算出を、例えば、以下の数式(11)を用いて行う。

システムCOP=(製造熱量(kW)×所定時間(h))/(入力エネルギー(kWh)+補機動力(kWh)) ・・・(11)
Furthermore, the control device 2 calculates the system COP of the heat source machine system, which is one of the performance indexes in step S115, by using, for example, the following formula (11).

System COP = (amount of heat produced (kW) x predetermined time (h)) / (input energy (kWh) + auxiliary power (kWh)) ... (11)

制御装置2は、ステップS107からステップS115までの一連の処理を、全種類の熱源機について演算が終了するまで繰り返し実行する(S116)。すなわち、空調システム1にはターボ冷凍機3Aと吸収式冷温水機3Bと空冷ヒートポンプ3Cと蓄熱槽3Dという4種類の熱源機が備わっているため、制御装置2は、ステップS107からステップS115までの一連の処理を4回繰り返し実行する。 The control device 2 repeatedly executes the series of processes from step S107 to step S115 until the calculation is completed for all types of heat source machines (S116). That is, since the air conditioning system 1 is equipped with four types of heat source machines, namely, the turbo chiller 3A, the absorption chiller/heater 3B, the air-cooled heat pump 3C, and the heat storage tank 3D, the control device 2 repeatedly executes the series of processes from step S107 to step S115 four times.

制御装置2は、ステップS107からステップS115までの一連の処理を、全種類の熱源機について演算が終了するまで行うと、次に、全種類の熱源機の各性能指標を合算し、空調システム1全体の性能指標を負荷配分率の組み合わせ毎に算出する(S117)。
すなわち、制御装置2は、空調システム1全体の一次エネルギー消費量、消費エネルギーコスト、二酸化炭素排出量及びシステムCOPを、負荷配分率の組み合わせ毎に算出する。制御装置2は、空調システム1全体の各性能指標の算出を、仮定範囲内にある全ての負荷配分率の組み合わせパターンについて完了するまで行う(S118)。
The control device 2 performs a series of processes from step S107 to step S115 until calculations are completed for all types of heat source units, and then adds up the performance indexes of all types of heat source units and calculates the performance index of the entire air conditioning system 1 for each combination of load distribution rates (S117).
That is, the control device 2 calculates, for each combination of load distribution rates, the primary energy consumption, the energy consumption cost, the carbon dioxide emissions, and the system COP of the entire air conditioning system 1. The control device 2 performs the calculation of each performance index of the entire air conditioning system 1 until it is completed for all combination patterns of load distribution rates within the assumed range (S118).

制御装置2は、空調システム1全体の各性能指標の算出を、仮定範囲内にある全ての負荷配分率の組み合わせパターンについて完了した後、上述したステップS6に相当するステップS119からステップS121までの一連の処理を実行する。 After the control device 2 has completed the calculation of each performance index of the entire air conditioning system 1 for all combination patterns of load distribution rates within the assumed range, it executes a series of processes from step S119 to step S121, which corresponds to step S6 described above.

すなわち、制御装置2は、ステップS101からステップS118までの処理を繰り返すことによって得た仮定範囲内の全ての負荷配分率の組み合わせパターンにおける空調システム1全体の各性能指標の算出結果を基に、空調システム1の管理者が選定した性能指標が最適な値となる場合の負荷配分(負荷配分量)の組み合わせを抽出する(S119)。空調システム1の管理者が選定した性能指標が、例えば、一次エネルギー消費量であれば、制御装置2は、一次エネルギー消費量が最も小さい値となる場合の負荷配分量を抽出する。また、空調システム1の管理者が選定した性能指標が、例えば、消費エネルギーコストであれば、制御装置2は、消費エネルギーコストが最も小さい値となる場合の負荷配分量の組み合わせを抽出する。また、空調システム1の管理者が選定した性能指標が、例えば、二酸化炭素排出量であれば、制御装置2は、二酸化炭素排出量が最も小さい値となる場合の負荷配分量の組み合わせを抽出する。また、空調システム1の管理者が選定した性能指標が、例えば、システムCOPであれば、制御装置2は、システムCOPが最も高い値となる場合の負荷配分量の組み合わせを抽出する。 That is, the control device 2 extracts a combination of load distribution (load distribution amount) when the performance index selected by the manager of the air conditioning system 1 is the optimal value based on the calculation results of each performance index of the entire air conditioning system 1 in all combination patterns of load distribution rates within the assumed range obtained by repeating the processes from step S101 to step S118 (S119). If the performance index selected by the manager of the air conditioning system 1 is, for example, primary energy consumption, the control device 2 extracts the load distribution amount when the primary energy consumption is the smallest value. Also, if the performance index selected by the manager of the air conditioning system 1 is, for example, the energy consumption cost, the control device 2 extracts a combination of load distribution amounts when the energy consumption cost is the smallest value. Also, if the performance index selected by the manager of the air conditioning system 1 is, for example, the carbon dioxide emission amount, the control device 2 extracts a combination of load distribution amounts when the carbon dioxide emission is the smallest value. Furthermore, if the performance index selected by the manager of the air conditioning system 1 is, for example, the system COP, the control device 2 extracts a combination of load distribution amounts that results in the highest system COP value.

また、制御装置2は、空調システム1の制御で優先する性能指標を空調システム1の管理者が変更する場合(S120)、既に算出済みの空調システム1全体の各性能指標の算出結果の中から、空調システム1の管理者が新たに選定した性能指標が最適な値となる場合の負荷配分量の組み合わせを抽出する。 In addition, when the manager of the air conditioning system 1 changes the performance indexes to be prioritized in the control of the air conditioning system 1 (S120), the control device 2 extracts, from the already calculated results of each performance index of the entire air conditioning system 1, a combination of load distribution amounts in which the performance indexes newly selected by the manager of the air conditioning system 1 are optimal values.

図8は、熱源機器の消費エネルギーコストを比較した表である。また、図9は、熱源機器の二酸化炭素排出量を比較した表である。また、図10は、熱源機器の一次エネルギー消費量を比較した表である。図8から図10の各表に示す値は一例であり、本実施形態の空調システム1に備わる機器がこのような能力を有するものに限定されるものではない。例えば、冷凍能力が同等なターボ冷凍機3Aと吸収式冷温水機3Bとを比較した場合、COPが図に示すような値であった場合、COPについてはターボ冷凍機3Aの方が高くても、エネルギーコストは吸収式冷温水機3Bの方が低いことが判る。また、二酸化炭素排出量と一次エネルギー消費量はターボ冷凍機3Aの方が低いことが判る。このように、各熱源機器には様々な特徴があるため、空調システム1のように複数種類の熱源機器を備えるシステムの場合、空調システム1の性能指標が最適となる負荷配分量は、空調システム1の管理者が選択する性能指標の種類に応じて変化する。 Figure 8 is a table comparing the energy consumption costs of heat source equipment. Also, Figure 9 is a table comparing the carbon dioxide emissions of heat source equipment. Also, Figure 10 is a table comparing the primary energy consumption of heat source equipment. The values shown in each table of Figures 8 to 10 are examples, and the equipment provided in the air conditioning system 1 of this embodiment is not limited to those having such capabilities. For example, when comparing a turbo chiller 3A and an absorption type chiller/heater 3B with the same cooling capacity, if the COP is the value shown in the figure, it can be seen that even if the turbo chiller 3A has a higher COP, the absorption type chiller/heater 3B has a lower energy cost. It can also be seen that the carbon dioxide emissions and primary energy consumption are lower for the turbo chiller 3A. As such, since each heat source equipment has various characteristics, in the case of a system equipped with multiple types of heat source equipment such as the air conditioning system 1, the load distribution amount at which the performance index of the air conditioning system 1 is optimal changes depending on the type of performance index selected by the manager of the air conditioning system 1.

この点、空調システム1では、制御装置2がステップS101からステップS121までの上記一連の処理を実行することにより、性能指標が最適となる各熱源機の負荷配分量及び各熱源機の運転条件が決定される。そして、性能指標が最適となる各熱源機の負荷配分量及び各熱源機の運転条件は、ステップS101からステップS118までの一連の処理によって全種類の性能指標について既に得られた演算結果の中から抽出するだけなので、例えば、空調システム1の制御で優先する性能指標を空調システム1の管理者が変更しても、ステップS121の処理を実行するだけで、新たに選択された性能指標が最適となる各熱源機の負荷配分量及び各熱源機の運転条件を抽出することができる。したがって、複数ある性能指標の中から制御で優先するものを変更しても、各熱源機の特性や運転条件を考慮した複雑な計算を再度行うことなく、当該変更によって選定された性能指標が最適
な値となる各熱源機の負荷配分量及び各熱源機の運転条件を抽出することができる。
In this regard, in the air conditioning system 1, the load allocation amount of each heat source machine and the operating conditions of each heat source machine that optimize the performance index are determined by the control device 2 executing the above-mentioned series of processes from step S101 to step S121. The load allocation amount of each heat source machine and the operating conditions of each heat source machine that optimize the performance index are simply extracted from the calculation results already obtained for all types of performance indexes by the series of processes from step S101 to step S118. Therefore, even if the manager of the air conditioning system 1 changes the performance index prioritized in the control of the air conditioning system 1, the load allocation amount of each heat source machine and the operating conditions of each heat source machine that optimize the newly selected performance index can be extracted by simply executing the process of step S121. Therefore, even if the one prioritized in the control is changed from among multiple performance indexes, the load allocation amount of each heat source machine and the operating conditions of each heat source machine that optimize the performance index selected by the change can be extracted without performing complex calculations again taking into account the characteristics and operating conditions of each heat source machine.

なお、上記実施形態の空調システム1は、制御装置2がステップS101からステップS121までの上記一連の処理をすべて実行するものに限定されない。上記実施形態の空調システム1は、例えば、制御装置2がステップS102からステップS106までの処理を省略するものであってもよいし、その他の変更が加えられていてもよい。また、上記実施形態の空調システム1では、制御装置2が上記一連の処理において各熱源機の製造熱量の比率である相対値を使って計算を行っているが、制御装置2は、各熱源機の製造熱量または定格能力に対する製造熱量の割合である絶対値を使って計算を行ってもよい。また、上記実施形態の空調システム1は、制御装置2が一次エネルギー消費量、消費エネルギーコスト、二酸化炭素排出量、システムCOPの4つの性能指標全てについて、熱源毎に性能指標の値を算出していたが、制御装置2は、これら4つのうち何れか一つの性能指標の値を熱源毎に算出するものであってもよい。 The air conditioning system 1 of the above embodiment is not limited to the one in which the control device 2 executes all of the above series of processes from step S101 to step S121. For example, the air conditioning system 1 of the above embodiment may be one in which the control device 2 omits the processes from step S102 to step S106, or other changes may be added. In addition, in the air conditioning system 1 of the above embodiment, the control device 2 performs calculations using relative values that are the ratios of the heat production amount of each heat source unit in the above series of processes, but the control device 2 may perform calculations using absolute values that are the ratios of the heat production amount to the heat production amount or rated capacity of each heat source unit. In addition, in the air conditioning system 1 of the above embodiment, the control device 2 calculates the values of the performance indexes for each heat source for all four performance indexes, namely, primary energy consumption, energy consumption cost, carbon dioxide emission amount, and system COP, but the control device 2 may calculate the value of any one of these four performance indexes for each heat source.

1・・空調システム
2・・制御装置
3A・・ターボ冷凍機
3B・・吸収式冷温水機
3C・・空冷ヒートポンプ
3D・・蓄熱槽
4・・室内
1. Air conditioning system 2. Control device 3A. Turbo refrigerator 3B. Absorption type hot and cold water machine 3C. Air-cooled heat pump 3D. Heat storage tank 4. Indoor

Claims (9)

複数種類の熱源機を有する空調システムの制御装置であって、
各熱源機の特性データ、前記空調システムが空調対象とする室内の仮想室内設計条件及び前記空調システムに備わる空調機の仮想空調機設計が格納される記憶部と、
前記記憶部の情報を用いて前記各熱源機が製造すべき製造熱量を決定する処理部と、
入出力インターフェースと、を備え、
前記処理部は、前記空調システム全体に要求される熱的な負荷を処理するに際し、
前記各熱源機の運転条件に係る各種パラメータの推論を用いて、
前記各熱源機の複数種類の性能指標それぞれについて最適となる場合の前記各種パラメータの制御目標値を出力し、
前記処理部は、
前記各熱源機を特定の負荷配分で運転させた場合における前記各熱源機の性能指標の算出を、複数種類の性能指標それぞれについて全種類の熱源機を対象に行い、前記空調システム全体の性能指標を負荷配分の組み合わせ毎に算出する処理を行った後、
システムCOPが最適となる負荷配分を、前記空調システム全体の消費電力が上限値を上回らない負荷配分の範囲内で決定する、
空調システムの制御装置。
A control device for an air conditioning system having a plurality of types of heat source machines,
A storage unit in which characteristic data of each heat source unit, virtual indoor design conditions of a room to be air-conditioned by the air-conditioning system, and virtual air-conditioner designs of air-conditioners provided in the air-conditioning system are stored;
A processing unit that determines an amount of heat to be produced by each of the heat source units using information from the storage unit;
an input/output interface;
When processing a thermal load required for the entire air conditioning system, the processing unit
Using the inference of various parameters related to the operating conditions of each heat source device,
Outputting control target values of the various parameters when optimal for each of the multiple types of performance indexes of each of the heat source machines;
The processing unit includes:
Calculation of the performance index of each heat source machine when each heat source machine is operated with a specific load distribution is performed for all types of heat source machines for each of a plurality of types of performance indexes, and a process of calculating the performance index of the entire air conditioning system for each combination of load distribution is performed,
A load distribution that optimizes the system COP is determined within a range of load distribution in which the power consumption of the entire air conditioning system does not exceed an upper limit value.
Air conditioning system control device.
複数種類の熱源機を有する空調システムの制御装置であって、A control device for an air conditioning system having a plurality of types of heat source machines,
各熱源機の特性データ、前記空調システムが空調対象とする室内の仮想室内設計条件及び前記空調システムに備わる空調機の仮想空調機設計が格納される記憶部と、A storage unit in which characteristic data of each heat source unit, virtual indoor design conditions of a room to be air-conditioned by the air-conditioning system, and virtual air-conditioner designs of air-conditioners provided in the air-conditioning system are stored;
前記記憶部の情報を用いて前記各熱源機が製造すべき製造熱量を決定する処理部と、A processing unit that determines an amount of heat to be produced by each of the heat source units using information from the storage unit;
入出力インターフェースと、を備え、an input/output interface;
前記処理部は、前記空調システム全体に要求される熱的な負荷を処理するに際し、When processing a thermal load required for the entire air conditioning system, the processing unit
前記各熱源機の運転条件に係る各種パラメータの推論を用いて、Using the inference of various parameters related to the operating conditions of each heat source device,
前記各熱源機の複数種類の性能指標それぞれについて最適となる場合の前記各種パラメータの制御目標値を出力し、Outputting control target values of the various parameters when optimal for each of the multiple types of performance indexes of each of the heat source machines;
前記処理部は、The processing unit includes:
前記各熱源機を特定の負荷配分で運転させた場合における前記各熱源機の性能指標の算出を、複数種類の性能指標それぞれについて全種類の熱源機を対象に行い、前記空調シスCalculation of the performance index of each of the heat source machines when each of the heat source machines is operated with a specific load distribution is performed for all types of heat source machines for each of a plurality of types of performance indexes,
テム全体の性能指標を負荷配分の組み合わせ毎に算出する処理を行った後、After calculating the performance index of the entire system for each combination of load distribution,
システムCOPが最適となる負荷配分を、前記空調システムに要求されるガス最低消費量を下回らない負荷配分の範囲内で決定する、Determine a load distribution that optimizes the system COP within a range of load distribution that does not fall below a minimum gas consumption required for the air conditioning system;
空調システムの制御装置。Air conditioning system control device.
前記処理部は、
前記入出力インターフェースを介して室内の操作パネルから入力される設定温度、外気条件、前記特性データ、前記仮想室内設計条件及び前記仮想空調機設計に基づいて、
前記空調システム全体の要求負荷熱量及び各熱源機の負荷配分の割合を算出し、
負荷配分の割合に応じて前記各熱源機が製造すべき製造熱量を算出する、
請求項1又は2に記載の空調システムの制御装置。
The processing unit includes:
Based on the set temperature, outdoor air conditions, the characteristic data, the virtual indoor design conditions, and the virtual air conditioner design input from the indoor operation panel via the input/output interface,
Calculating the required load heat quantity of the entire air conditioning system and the load distribution ratio of each heat source unit;
Calculating the amount of heat to be produced by each heat source device according to the load distribution ratio;
The control device for an air conditioning system according to claim 1 or 2 .
前記処理部は、
前記の各処理を実行した後に、前記各熱源機の複数種類の性能指標それぞれについて最適となる場合の前記各種パラメータの制御目標値を出力する処理を再実行する、
請求項1から3の何れか一項に記載の空調システムの制御装置。
The processing unit includes:
After executing each of the above processes, re-execute a process of outputting control target values of the various parameters that are optimal for each of the multiple types of performance indexes of each of the heat source machines.
The control device for an air conditioning system according to any one of claims 1 to 3 .
前記各熱源機の性能指標の合計値は、少なくとも前記各熱源機の種類、前記各熱源機の負荷配分、各性能指標、各性能指標の値を組み合わせたデータ構造を有している、
請求項1から4の何れか一項に記載の空調システムの制御装置。
The total value of the performance indexes of each of the heat source machines has a data structure that combines at least the type of each of the heat source machines, the load distribution of each of the heat source machines, each performance index, and the value of each performance index.
The control device for an air conditioning system according to any one of claims 1 to 4 .
複数種類の熱源機を有する空調システム用のコンピュータに、A computer for an air conditioning system with multiple types of heat source units,
記憶部に格納された各熱源機の特性データ、前記空調システムが空調対象とする室内の仮想室内設計条件、前記空調システムに備わる空調機の仮想空調機設計、外気条件及び各熱源機が製造すべき製造熱量を取得させ、Acquire characteristic data of each heat source unit stored in a storage unit, virtual indoor design conditions of the room to be air-conditioned by the air conditioning system, virtual air conditioner designs of air conditioners provided in the air conditioning system, outdoor air conditions, and the amount of heat to be produced by each heat source unit;
前記各熱源機の運転条件に係る各種パラメータの推論を行わせ、Inferring various parameters related to the operating conditions of each of the heat source machines;
前記各熱源機の複数種類の性能指標それぞれについて最適となる場合の前記各種パラメータの制御目標値を出力させる制御プログラムであって、A control program for outputting control target values of the various parameters when each of the heat source machines is optimal for each of a plurality of types of performance indexes,
前記各熱源機を特定の負荷配分で運転させた場合における前記各熱源機の性能指標の算出を、複数種類の性能指標それぞれについて全種類の熱源機を対象に行わせ、前記空調システム全体の性能指標を負荷配分の組み合わせ毎に算出する処理を行わせた後、Calculation of the performance index of each heat source machine when each heat source machine is operated with a specific load distribution is performed for all types of heat source machines for each of a plurality of types of performance indexes, and a process of calculating the performance index of the entire air conditioning system for each combination of load distribution is performed,
システムCOPが最適となる負荷配分を、前記空調システム全体の消費電力が上限値を上回らない負荷配分の範囲内で決定させる、A load distribution that optimizes the system COP is determined within a range of load distribution in which the power consumption of the entire air conditioning system does not exceed an upper limit value.
空調システムの制御プログラム。Air conditioning system control program.
複数種類の熱源機を有する空調システム用のコンピュータに、A computer for an air conditioning system with multiple types of heat source units,
記憶部に格納された各熱源機の特性データ、前記空調システムが空調対象とする室内の仮想室内設計条件、前記空調システムに備わる空調機の仮想空調機設計、外気条件及び各熱源機が製造すべき製造熱量を取得させ、Acquire characteristic data of each heat source unit stored in a storage unit, virtual indoor design conditions of the room to be air-conditioned by the air conditioning system, virtual air conditioner designs of air conditioners provided in the air conditioning system, outdoor air conditions, and the amount of heat to be produced by each heat source unit;
前記各熱源機の運転条件に係る各種パラメータの推論を行わせ、Inferring various parameters related to the operating conditions of each of the heat source machines;
前記各熱源機の複数種類の性能指標それぞれについて最適となる場合の前記各種パラメータの制御目標値を出力させる制御プログラムであって、A control program for outputting control target values of the various parameters when each of the heat source machines is optimal for each of a plurality of types of performance indexes,
前記各熱源機を特定の負荷配分で運転させた場合における前記各熱源機の性能指標の算出を、複数種類の性能指標それぞれについて全種類の熱源機を対象に行わせ、前記空調システム全体の性能指標を負荷配分の組み合わせ毎に算出する処理を行わせた後、Calculation of the performance index of each heat source machine when each heat source machine is operated with a specific load distribution is performed for all types of heat source machines for each of a plurality of types of performance indexes, and a process of calculating the performance index of the entire air conditioning system for each combination of load distribution is performed,
システムCOPが最適となる負荷配分を、前記空調システムに要求されるガス最低消費量を下回らない負荷配分の範囲内で決定させる、A load distribution that optimizes the system COP is determined within a range of load distribution that does not fall below a minimum gas consumption required for the air conditioning system.
空調システムの制御プログラム。Air conditioning system control program.
空調システムであって、1. An air conditioning system comprising:
複数種類の熱源機と、Multiple types of heat source machines,
各熱源機の特性データ、前記空調システムが空調対象とする室内の仮想室内設計条件及び前記空調システムに備わる空調機の仮想空調機設計が格納される記憶部と、A storage unit in which characteristic data of each heat source unit, virtual indoor design conditions of a room to be air-conditioned by the air-conditioning system, and virtual air-conditioner designs of air-conditioners provided in the air-conditioning system are stored;
前記記憶部のデータに基づいて前記各熱源機が製造すべき製造熱量を決定する処理部と、A processing unit that determines an amount of heat to be produced by each of the heat source units based on the data in the storage unit;
入出力インターフェースと、を備え、an input/output interface;
前記処理部は、前記空調システム全体に要求される熱的な負荷を処理するに際し、When processing a thermal load required for the entire air conditioning system, the processing unit
前記各熱源機の運転条件に係る各種パラメータの推論を用いて、Using the inference of various parameters related to the operating conditions of each heat source device,
前記各熱源機の複数種類の性能指標それぞれについて最適となる場合の前記各種パラメータの制御目標値を出力し、Outputting control target values of the various parameters when optimal for each of the multiple types of performance indexes of each of the heat source machines;
前記処理部は、The processing unit includes:
前記各熱源機を特定の負荷配分で運転させた場合における前記各熱源機の性能指標の算出を、複数種類の性能指標それぞれについて全種類の熱源機を対象に行い、前記空調システム全体の性能指標を負荷配分の組み合わせ毎に算出する処理を行った後、Calculation of the performance index of each heat source machine when each heat source machine is operated with a specific load distribution is performed for all types of heat source machines for each of a plurality of types of performance indexes, and a process of calculating the performance index of the entire air conditioning system for each combination of load distribution is performed,
システムCOPが最適となる負荷配分を、前記空調システム全体の消費電力が上限値を上回らない負荷配分の範囲内で決定する、A load distribution that optimizes the system COP is determined within a range of load distribution in which the power consumption of the entire air conditioning system does not exceed an upper limit value.
空調システム。Air conditioning system.
空調システムであって、1. An air conditioning system comprising:
複数種類の熱源機と、Multiple types of heat source machines,
各熱源機の特性データ、前記空調システムが空調対象とする室内の仮想室内設計条件及び前記空調システムに備わる空調機の仮想空調機設計が格納される記憶部と、A storage unit in which characteristic data of each heat source unit, virtual indoor design conditions of a room to be air-conditioned by the air-conditioning system, and virtual air-conditioner designs of air-conditioners provided in the air-conditioning system are stored;
前記記憶部のデータに基づいて前記各熱源機が製造すべき製造熱量を決定する処理部と、A processing unit that determines an amount of heat to be produced by each of the heat source units based on the data in the storage unit;
入出力インターフェースと、を備え、an input/output interface;
前記処理部は、前記空調システム全体に要求される熱的な負荷を処理するに際し、When processing a thermal load required for the entire air conditioning system, the processing unit
前記各熱源機の運転条件に係る各種パラメータの推論を用いて、Using the inference of various parameters related to the operating conditions of each heat source device,
前記各熱源機の複数種類の性能指標それぞれについて最適となる場合の前記各種パラメータの制御目標値を出力し、Outputting control target values of the various parameters when optimal for each of the multiple types of performance indexes of each of the heat source machines;
前記処理部は、The processing unit includes:
前記各熱源機を特定の負荷配分で運転させた場合における前記各熱源機の性能指標の算出を、複数種類の性能指標それぞれについて全種類の熱源機を対象に行い、前記空調システム全体の性能指標を負荷配分の組み合わせ毎に算出する処理を行った後、Calculation of the performance index of each heat source machine when each heat source machine is operated with a specific load distribution is performed for all types of heat source machines for each of a plurality of types of performance indexes, and a process of calculating the performance index of the entire air conditioning system for each combination of load distribution is performed,
システムCOPが最適となる負荷配分を、前記空調システムに要求されるガス最低消費量を下回らない負荷配分の範囲内で決定する、Determine a load distribution that optimizes the system COP within a range of load distribution that does not fall below a minimum gas consumption required for the air conditioning system;
空調システム。Air conditioning system.
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