Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7760433B2 - Air conditioning system operating method and air conditioning system - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7760433B2 - Air conditioning system operating method and air conditioning system - Google Patents

Air conditioning system operating method and air conditioning system

Info

Publication number
JP7760433B2
JP7760433B2 JP2022060936A JP2022060936A JP7760433B2 JP 7760433 B2 JP7760433 B2 JP 7760433B2 JP 2022060936 A JP2022060936 A JP 2022060936A JP 2022060936 A JP2022060936 A JP 2022060936A JP 7760433 B2 JP7760433 B2 JP 7760433B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
temperature
chilled water
load
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022060936A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2023151359A (en
Inventor
倫明 山口
隆広 藤澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanki Engineering Co Ltd
Original Assignee
Sanki Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanki Engineering Co Ltd filed Critical Sanki Engineering Co Ltd
Priority to JP2022060936A priority Critical patent/JP7760433B2/en
Publication of JP2023151359A publication Critical patent/JP2023151359A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7760433B2 publication Critical patent/JP7760433B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Central Air Conditioning (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Description

特許法第30条第2項適用 令和3年9月1日空気調和・衛生工学会令和3年度大会学術講演論文集,第9巻,53-56ページで公開Article 30, paragraph 2 of the Patent Act applied. September 1, 2021. Published in Proceedings of the 2021 Annual Meeting of the Society of Heating, Air-Conditioning and Sanitary Engineers of Japan, Vol. 9, pp. 53-56

本発明は、空調システムを省エネルギーで運転するための方法、およびこれを適用した空調システムに関する。 The present invention relates to a method for operating an air conditioning system in an energy-saving manner, and to an air conditioning system to which this method is applied.

空調の分野において、省エネルギー化は言うまでもなく重要な課題のひとつである。省エネルギーを実現するための具体的なアプローチは多岐に渡るが、特に近年では、空調システムを構成する各機器の運転条件を最適化することでシステム全体でのエネルギー消費を抑える技術が種々提案され、実施されている。例えば、下記特許文献1には、熱源機における冷水の流入温度と流出温度および流量に基づいて空調負荷を算出すると共に、これと空調の運転条件(外気取込風量や給気温度など)や外気条件から空調機器を最適制御するための状態量を推定し、この状態量に一致するように熱源機側の冷却塔ファンと冷却水ポンプおよび冷水ポンプと圧縮機を制御する技術が記載されている。また、下記特許文献2には、空調の運転中、外気湿球温度、熱源機の生成熱量および冷水出口温度の計測値を監視し、これに基づき、各熱源ユニットでの消費エネルギーの合計値が最小となるよう、各熱源ユニットにおける冷水流量と冷水出口温度の制御目標値を求める最適化計算をリアルタイムで実行して各熱源ユニットにおける冷却水ポンプの冷却水流量と冷却塔ファンの風量の制御目標値を求める技術が記載されている。 Energy conservation is, of course, a key issue in the field of air conditioning. While there are a wide variety of specific approaches to achieving energy conservation, in recent years in particular, various technologies have been proposed and implemented to reduce energy consumption throughout the entire system by optimizing the operating conditions of each component of the air conditioning system. For example, Patent Document 1 below describes a technology that calculates the air conditioning load based on the inlet and outlet temperatures and flow rate of chilled water in a heat source unit, estimates state variables for optimal control of the air conditioning equipment based on this, the air conditioning operating conditions (such as outside air intake volume and supply air temperature) and outside air conditions, and controls the cooling tower fan, chilled water pump, chilled water pump, and compressor on the heat source unit side to match these state variables. Furthermore, Patent Document 2 below describes a technology that monitors the measured values of the outside air wet-bulb temperature, the amount of heat generated by the heat source unit, and the chilled water outlet temperature during air conditioning operation, and then performs optimization calculations in real time to determine the control target values for the chilled water flow rate and chilled water outlet temperature for each heat source unit so that the total energy consumption of each heat source unit is minimized, thereby determining the control target values for the chilled water flow rate of the chilled water pump and the air volume of the cooling tower fan for each heat source unit.

特開2008-256258号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-256258 特開2017-101862号公報JP 2017-101862 A

ところで、上記特許文献1,2に記載されているような技術では、各機器の運転条件を計算するのは基本的に熱の供給側(一次側)に留まり、熱を消費する二次側は熱源である熱の供給側からすると全体負荷として扱われており、熱を消費する二次側の機器の運転条件までをも考慮に入れて運転を最適化するには至っていない。一般に、空調システムにおいては二次側の構成が一次側と比べて複雑であるためである。無論、たとえ構成が複雑であっても、二次側の運転条件を計算することも原理的には可能である。しかしながら、そのような計算は一次側を計算することと比べると負荷が膨大となるため、実用ベースでは実現してこなかった。そして、仮に二次側まで含めたシステムの運転条件の計算を実用上無理のない計算負荷で実行することができ、これに基づいてシステム全体の運転条件を最適化できれば、従来よりいっそうの省エネルギー化を図ることができる。 However, in the technologies described in Patent Documents 1 and 2, calculations of the operating conditions of each device are basically limited to the heat supply side (primary side); the secondary side that consumes heat is treated as the overall load from the heat supply side, which is the heat source. As a result, operation has not been optimized by taking into account the operating conditions of the secondary side devices that consume heat. This is because, in general, the secondary side of an air conditioning system has a more complex configuration than the primary side. Of course, it is in principle possible to calculate the operating conditions of the secondary side, even if the configuration is complex. However, such calculations require a much greater load than calculating the primary side, and have not been realized on a practical basis. If it were possible to calculate the operating conditions of a system including the secondary side with a practically reasonable calculation load and optimize the operating conditions of the entire system based on this, even greater energy savings could be achieved than before.

本発明は、斯かる実情に鑑み、二次側の各機器の運転条件を効率的に計算し、これに基づいて各機器の運転を最適化し、省エネルギーを図り得る空調システムの運転方法、およびこれを適用した空調システムを提供しようとするものである。 In light of this situation, the present invention aims to provide an air conditioning system operating method that efficiently calculates the operating conditions of each secondary device, optimizes the operation of each device based on these calculations, and achieves energy savings, as well as an air conditioning system that employs this method.

本願発明は、一次側の機器として熱源機を、二次側の機器として複数の空調機を少なくとも備え、前記熱源機と前記空調機の間を冷水が循環するよう構成された空調システムの運転方法であって、前記空調機の上流側における冷水の温度である二次側送水温度の設定値として複数の分散値を設定し、同一性能の代表空調機が複数台設置されていると仮想して構成されたシステムモデルにより、二次側送水温度の設定値が前記各分散値である場合における空調システムの各構成機器の動力をそれぞれ計算し、動力の合計が少なくなる二次側送水温度の設定値の分散値を特定し、二次側送水温度が特定された分散値となるよう、一次側の機器を運転することを特徴とする空調システムの運転方法にかかるものである。 The present invention relates to a method for operating an air conditioning system that includes a heat source unit as the primary equipment and multiple air conditioners as secondary equipment, with chilled water circulating between the heat source unit and the air conditioners. The method sets multiple variance values as the set value for the secondary water temperature, which is the temperature of the chilled water upstream of the air conditioners, and calculates the power required for each component of the air conditioning system when the set value for the secondary water temperature is each of the variance values using a system model that hypothetically includes multiple representative air conditioners with the same performance. The method identifies the variance value for the set value of the secondary water temperature that minimizes the total power required, and operates the primary equipment so that the secondary water temperature reaches the identified variance value.

本願発明の空調システムの運転方法においては、二次負荷熱量またはこれに関わる値に関し、数値幅に基準値を含むよう複数の分散値を設定し、前記二次負荷熱量またはこれに関わる値が前記各分散値である場合における空調システムの各構成機器の運転条件をそれぞれ計算し、運転可能な計算結果が複数ある場合には、二次負荷熱量またはこれに関わる値の分散値が前記基準値に最も近い運転条件から、動力の合計が少なくなる二次側送水温度の設定値の分散値を特定し、二次側送水温度が特定された分散値となるよう、一次側の機器を運転することができる。 In the air conditioning system operating method of the present invention, multiple variance values are set for the secondary load heat quantity or a value related thereto, with the numerical range including the reference value, and the operating conditions for each component of the air conditioning system when the secondary load heat quantity or a value related thereto is each of the variance values is calculated. If there are multiple calculation results that are operable, the variance value for the set value of the secondary-side water supply temperature that reduces the total power is identified from the operating conditions where the variance value of the secondary load heat quantity or a value related thereto is closest to the reference value, and the primary-side equipment can be operated so that the secondary-side water supply temperature is the identified variance value.

本願発明の空調システムの運転方法において、分散値を設定する前記二次負荷熱量に関わる値は、外気負荷割合または室内負荷割合の少なくともいずれか一方のみを分散振り分けとし、もう一方は100%のまま扱うことができる。 In the air conditioning system operating method of the present invention, the value related to the secondary load heat quantity for which the variance value is set can be variance-allocated to at least one of the outdoor air load ratio and the indoor load ratio, with the other remaining at 100%.

本願発明の空調システムの運転方法において、分散値を設定する前記二次負荷熱量に関わる値は、外気と還気とを混合して冷水コイルに導入するのに顕熱比で規定したのち対象室の設定温度まで熱処理をする顕熱負荷を基とし、該顕熱負荷から代表空調機風量を算出し、所定の冷水コイル性能から二次側還り冷水温度と必要流量を算出して求めることができる。 In the air conditioning system operating method of the present invention, the value related to the secondary load heat quantity for setting the variance value is based on the sensible heat load, which is determined by the sensible heat ratio when mixing outside air and return air and introducing them into the chilled water coil, and then heat treating the target room to the set temperature. This can be determined by calculating the representative air conditioner airflow from the sensible heat load, and then calculating the secondary return chilled water temperature and required flow rate from the specified chilled water coil performance.

本願発明の空調システムの運転方法において、分散値を設定する前記二次負荷熱量に関わる値は、その時々の代表空調機の運転台数から冷水二次流量を算出して求めることができる。 In the air conditioning system operating method of the present invention, the value related to the secondary load heat quantity for setting the variance value can be determined by calculating the secondary chilled water flow rate from the number of representative air conditioners in operation at any given time.

本願発明の空調システムの運転方法において、二次側送水温度が特定された分散値となるよう、顕熱負荷から算出した代表空調機風量と所定の冷水コイル性能から求めた、二次側還り冷水温度と必要流量を用いて、熱源一次側としての冷凍機負荷率を算出し、冷凍機運転台数は実際に運転している台数の信号をもらって計算することができる。 In the air conditioning system operating method of the present invention, the chiller load factor as the primary heat source is calculated using the representative air conditioner airflow calculated from the sensible heat load and the secondary return chilled water temperature and required flow rate obtained from the specified chilled water coil performance, so that the secondary supply water temperature becomes a specified variance value, and the number of chillers in operation can be calculated by receiving a signal indicating the number of chillers actually in operation.

また、本発明は、上述の空調システムの運転方法を実行可能に構成されたことを特徴とする空調システムにかかるものである。 The present invention also relates to an air conditioning system configured to be able to execute the above-mentioned air conditioning system operating method.

本発明の空調システムの運転方法および空調システムによれば、二次側の各機器の運転条件を効率的に計算し、これに基づいて各機器の運転を最適化し、省エネルギーを図るという優れた効果を奏し得る。 The air conditioning system operating method and air conditioning system of the present invention can efficiently calculate the operating conditions of each secondary device, and based on this, optimize the operation of each device, thereby achieving the excellent effect of saving energy.

本発明の適用対象である空調システムのシステム構成の一例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of a system configuration of an air conditioning system to which the present invention is applied; 本発明の実施による空調システムの運転方法における二次側の運転条件に関する考え方を概念的に示すブロック図である。1 is a block diagram conceptually showing the concept of secondary-side operating conditions in an air conditioning system operating method according to an embodiment of the present invention. 本発明の適用対象である空調システムにおけるシステムモデルの構成の一例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of the configuration of a system model in an air conditioning system to which the present invention is applied. 本発明の実施による空調システムの運転方法における計算手順の一例を示すフローチャートである。1 is a flowchart showing an example of a calculation procedure in an air conditioning system operation method according to an embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1は本発明の適用対象である空調システムのシステム構成の一例を示している。システムの一次側(熱の供給側)には、熱源機として複数の冷凍機1が設置され、各冷凍機1にはそれぞれ複数の冷却塔2が冷却水循環路3を介して接続されている。冷却水循環路3の途中には冷却水ポンプ4が設置されており、該冷却水ポンプ4の稼働により、冷凍機1と冷却塔2との間で冷却水が循環するようになっている。冷却水ポンプ4は、インバータ制御式のモータを備えており、回転数を必要に応じて変更し、冷却水の流量を調整できるようになっている(後述する一次冷水ポンプ8や二次冷水ポンプ22も同様である)。 Figure 1 shows an example of the system configuration of an air conditioning system to which the present invention is applicable. On the primary side (heat supply side) of the system, multiple chillers 1 are installed as heat source machines, and each chiller 1 is connected to multiple cooling towers 2 via a chilled water circulation path 3. A chilled water pump 4 is installed midway along the chilled water circulation path 3, and operation of the chilled water pump 4 circulates chilled water between the chillers 1 and the cooling towers 2. The chilled water pump 4 is equipped with an inverter-controlled motor, and its rotation speed can be changed as needed to adjust the flow rate of the chilled water (the same applies to the primary chilled water pump 8 and secondary chilled water pump 22, described below).

各冷凍機1には、さらに一次冷水流路5が接続されており、各冷凍機1は、冷却水循環路3を流れる冷却水の大気との熱交換による高い温度場の冷熱により、一次冷水流路5を流通する冷水を、蒸気圧縮冷凍サイクルならば冷媒の相変化により、吸収冷凍サイクルならば冷媒である水の低圧蒸気の吸収液への吸収により冷却するようになっている。一次冷水流路5は、一次還りヘッダ6から一次往きヘッダ7へ複数が伸び、それらの途中に各々冷凍機1が設置されている。一次冷水流路5における冷凍機1の上流側の位置には、各々インバータ制御式の一次冷水ポンプ8が設置され、該一次冷水ポンプ8の稼働により、一次還りヘッダ6から冷凍機1を通り一次往きヘッダ7へ至る冷水の流れが駆動されるようになっている。また、一次還りヘッダ6と一次往きヘッダ7の間はバイパス流路9で接続され、一次側(一次冷水流路5)における冷水の流量と、後述する二次側(二次冷水流路16)における冷水の流量が異なる場合に一次還りヘッダ6と一次往きヘッダ7の間で冷水を流通させ、ヘッダ間の差圧を調整するようになっている。 A primary chilled water flow path 5 is also connected to each chiller 1. Each chiller 1 uses the cold energy of a high-temperature field resulting from heat exchange between the cooling water flowing through the cooling water circulation path 3 and the atmosphere to cool the chilled water flowing through the primary chilled water flow path 5 by a phase change of the refrigerant in the case of a vapor compression refrigeration cycle, or by absorption of the low-pressure vapor of water (the refrigerant) into the absorption liquid in the case of an absorption refrigeration cycle. Multiple primary chilled water flow paths 5 extend from the primary return header 6 to the primary outward header 7, with a chiller 1 installed along each path. An inverter-controlled primary chilled water pump 8 is installed upstream of the chiller 1 in each primary chilled water flow path 5. Operation of the primary chilled water pump 8 drives the flow of chilled water from the primary return header 6 through the chillers 1 to the primary outward header 7. In addition, the primary return header 6 and the primary outgoing header 7 are connected by a bypass flow path 9, which allows cold water to circulate between the primary return header 6 and the primary outgoing header 7 when the flow rate of cold water on the primary side (primary cold water flow path 5) differs from the flow rate of cold water on the secondary side (secondary cold water flow path 16), described below, to adjust the differential pressure between the headers.

システムの二次側(熱の消費側)には、対象空間Sに空調空気を供給する複数の空調機10が設置されている。各空調機10は、内部を冷水が流通し、表面を通過する空気との間で熱交換を行う冷水コイル10aと、該冷水コイル10aにて冷水と熱交換し冷熱を受け取った空気を空調空気として送り出すインバータ制御式の給気ファン10bを備えている。空調機10における空気の出側は、給気ダクト11を介して対象空間Sの給気口12に接続され、ここから対象空間Sに空調空気が供給されるようになっている。給気ダクト11における給気口12の手前の位置にはダンパ13が設けられ、該ダンパ13の開度を変更することにより、給気口12からの空調空気の吹出量が適宜調整されるようになっている。 On the secondary side (heat consumption side) of the system, multiple air conditioners 10 are installed to supply conditioned air to the target space S. Each air conditioner 10 has a chilled water coil 10a through which chilled water circulates and exchanges heat with the air passing over its surface, and an inverter-controlled intake fan 10b that exchanges heat with the chilled water in the chilled water coil 10a and sends out the air that has received the chilled heat as conditioned air. The air outlet of each air conditioner 10 is connected via an intake duct 11 to an intake port 12 of the target space S, from which conditioned air is supplied to the target space S. A damper 13 is provided in the intake duct 11 just before the intake port 12, and by changing the opening of the damper 13, the amount of conditioned air blown out from the intake port 12 can be adjusted as needed.

また、対象空間Sの適宜位置には、室内空気を取り込む還気口14が設けられており、該還気口14は、空調機10における空気の入側に還気ダクト15を介して接続されている。還気ダクト15の途中にはインバータ制御式の還気ファン15aが設けられており、該還気ファン15aの稼働により、対象空間Sの室内空気の一部が還気口14から還気として取り込まれ、還気ダクト15を通じて空調機10に戻されるようになっている。空調機10に戻された還気は、空調機10にて再び温度を調整され、給気として送り出される。ここで後述するが、空調機10は還気ダクト15の途中には外気を導入する図示しない外気ダクトとの合流点以降は混合還気として空調機10に入り、例えば給気の20%の風量を外気として還気に混合するとする、外気給気比であるOA比を固定することも考えられる。 In addition, a return air inlet 14 for taking in indoor air is provided at an appropriate position in the target space S, and the return air inlet 14 is connected to the air inlet side of the air conditioner 10 via a return air duct 15. An inverter-controlled return air fan 15a is provided in the return air duct 15, and when the return air fan 15a is operated, a portion of the indoor air in the target space S is taken in as return air through the return air inlet 14 and returned to the air conditioner 10 via the return air duct 15. The return air returned to the air conditioner 10 is again temperature-adjusted by the air conditioner 10 and sent out as supply air. As will be described later, the return air duct 15 joins with an outdoor air duct (not shown) that introduces outside air, and the air enters the air conditioner 10 as mixed return air. It is also possible to fix the outdoor air supply ratio (OA ratio), for example, by mixing 20% of the supply air volume as outdoor air with the return air.

空調機10内の冷水コイル10aには二次冷水流路16が接続され、該二次冷水流路16を通じて冷水が冷水コイル10a内に供給されるようになっている。二次冷水流路16は、二次往きヘッダ17から伸びて冷水コイル10aの入側に接続され、また、冷水コイル10aの出側から伸びて二次還りヘッダ18に接続されている。二次往きヘッダ17は、複数の連通路20を介して一次往きヘッダ7と接続され、二次還りヘッダ18は、連通路19を介して一次還りヘッダ6と接続されている。一次往きヘッダ7と二次往きヘッダ17を繋ぐ複数の連通路20のうち、1本の連通路20の途中にはミニマムフロー弁21が設けられ、残りの連通路20の途中にはそれぞれインバータ制御式の二次冷水ポンプ22が設けられている。二次冷水ポンプ22は、一次往きヘッダ7から二次往きヘッダ17へ冷水を送り出し、二次往きヘッダ17から空調機10の冷水コイル10aを通り二次還りヘッダ18へ至る冷水の流れを駆動する。尚、ミニマムフロー弁21は、一次往きヘッダ7から二次往きヘッダ18への冷水供給の要求量が少ない場合等に適宜開弁され、二次冷水ポンプ22が最小流量未満で運転せずとも一次往きヘッダ7から二次往きヘッダ18への要求流量が達成されるよう調整するようになっている。また、二次冷水流路16における冷水コイル10aの下流側の位置には流量調整弁23が設置され、該流量調整弁23の開度により、二次冷水流路16を流通する冷水の量が調整されるようになっている。 A secondary chilled water flow path 16 is connected to the chilled water coil 10a inside the air conditioner 10, and chilled water is supplied to the chilled water coil 10a through the secondary chilled water flow path 16. The secondary chilled water flow path 16 extends from a secondary supply header 17 and is connected to the inlet side of the chilled water coil 10a, and also extends from the outlet side of the chilled water coil 10a and is connected to a secondary return header 18. The secondary supply header 17 is connected to the primary supply header 7 via multiple communication paths 20, and the secondary return header 18 is connected to the primary return header 6 via a communication path 19. Of the multiple communication paths 20 connecting the primary supply header 7 and the secondary supply header 17, one communication path 20 is provided with a minimum flow valve 21, and the remaining communication paths 20 are each provided with an inverter-controlled secondary chilled water pump 22. The secondary chilled water pump 22 sends chilled water from the primary feed header 7 to the secondary feed header 17, and drives the flow of chilled water from the secondary feed header 17 through the chilled water coil 10a of the air conditioner 10 to the secondary return header 18. The minimum flow valve 21 is opened appropriately when the required amount of chilled water supplied from the primary feed header 7 to the secondary feed header 18 is low, adjusting the flow rate so that the required flow rate from the primary feed header 7 to the secondary feed header 18 is achieved without the secondary chilled water pump 22 operating at less than the minimum flow rate. A flow control valve 23 is installed downstream of the chilled water coil 10a in the secondary chilled water flow path 16, and the amount of chilled water flowing through the secondary chilled water flow path 16 is adjusted by the opening of the flow control valve 23.

こうして、図1に示す空調システムでは、一次冷水流路5と二次冷水流路16、および各ヘッダ6,7,17,18と連通路19,20で構成される環状の冷水流路に、一次冷水ポンプ8と二次冷水ポンプ22の働きによって冷水を循環させつつ、一次側では冷凍機1と冷却塔2の間で冷却水を循環させて冷凍機1にて冷水を冷却し、二次側では空調機10と対象空間Sの間で空気を循環させて空気を冷却して対象空間Sに供給するようになっている。 In this way, in the air conditioning system shown in Figure 1, chilled water is circulated through the annular chilled water flow path consisting of the primary chilled water flow path 5, the secondary chilled water flow path 16, and the headers 6, 7, 17, 18 and the connecting passages 19, 20 by the action of the primary chilled water pump 8 and the secondary chilled water pump 22. On the primary side, chilled water is circulated between the chiller 1 and the cooling tower 2, cooling the chilled water in the chiller 1. On the secondary side, air is circulated between the air conditioner 10 and the target space S, cooling the air, and supplying it to the target space S.

また、空調システムの各所には、冷却水や冷水、空気の温度を測定する温度センサや、これらの流量を測定する流量計が適宜設置されており、上記の如き空調システムの運転は、これらセンサ類の測定値をも適宜参照しながら実行される。ここに示した例の場合、冷却水循環路3における各冷却塔2の入側および出側の位置にそれぞれ冷却水の温度を測定する温度センサ24が設けられ、一次冷水流路5における各冷凍機1の出側の位置に冷水の温度を測定する温度センサ25が設けられている。また、二次往きヘッダ17、および二次還りヘッダ18と一次還りヘッダ6の間の連通路19にも、冷水の温度を測定する温度センサ25が設けられている。また、給気ダクト11におけるダンパ13の上流側の位置には、給気の温度を測定する温度センサ26が設けられている。 In addition, temperature sensors that measure the temperature of the cooling water, chilled water, and air, and flow meters that measure the flow rate of these, are installed as appropriate in various locations in the air conditioning system. The operation of the above-mentioned air conditioning system is carried out by appropriately referring to the measurements of these sensors. In the example shown here, temperature sensors 24 that measure the temperature of the cooling water are installed at the inlet and outlet of each cooling tower 2 in the cooling water circulation path 3, and temperature sensors 25 that measure the temperature of the chilled water are installed at the outlet of each chiller 1 in the primary chilled water flow path 5. Temperature sensors 25 that measure the temperature of the chilled water are also installed in the secondary supply header 17 and in the communication passage 19 between the secondary return header 18 and the primary return header 6. Furthermore, a temperature sensor 26 that measures the temperature of the supply air is installed upstream of the damper 13 in the supply air duct 11.

還気ダクト15の途中には、外気を取り込むための外気ダクト(図示せず)が接続され、ここに外気条件を測定する外気センサ35が備えられている。外気センサ35は、例えば温湿度計であり、温度や湿度といった外気の状態を測定する。 An outside air duct (not shown) for taking in outside air is connected to the return air duct 15, and is equipped with an outside air sensor 35 that measures outside air conditions. The outside air sensor 35 is, for example, a thermo-hygrometer, and measures outside air conditions such as temperature and humidity.

また、一次冷水流路5における各冷凍機1の上流側の位置や、二次還りヘッダ18と一次還りヘッダ6の間の連通路19の途中には流量計27が設けられており、これらの位置における冷水の流量を測定するようになっている。 Furthermore, flow meters 27 are provided in the primary chilled water flow path 5 at positions upstream of each chiller 1 and in the communication passage 19 between the secondary return header 18 and the primary return header 6 to measure the chilled water flow rate at these positions.

各機器類や各センサ類の相互間は、通信ネットワーク28により情報的に適宜接続されている。通信ネットワーク28には、例えばデータ収集サーバ29、ゲートウェイ機30、中央監視装置31といった情報機器が接続される。 Each device and sensor is connected to the other devices as appropriate via a communication network 28. Information devices such as a data collection server 29, a gateway device 30, and a central monitoring device 31 are connected to the communication network 28.

データ収集サーバ29は、各機器の運転状況や各センサ類の測定値など、空調システムの運転に関わる各種のデータを収集する部分であり、冷凍機1や冷却塔2、冷却水ポンプ4、一次冷水ポンプ8、二次冷水ポンプ22、ミニマムフロー弁21、流量調整弁23、といった各機器のコントローラ(図示せず)から稼働状況に関する各種の値がここに入力されるほか、温度センサ24,25,26や流量計27、外気センサ35の測定値も入力され、格納される。 The data collection server 29 is the part that collects various data related to the operation of the air conditioning system, such as the operating status of each device and the measurement values of each sensor. Various values related to the operating status are input here from the controllers (not shown) of each device, such as the chiller 1, cooling tower 2, cooling water pump 4, primary chilled water pump 8, secondary chilled water pump 22, minimum flow valve 21, and flow control valve 23. In addition, measurement values from temperature sensors 24, 25, and 26, flow meter 27, and outside air sensor 35 are also input and stored.

中央監視装置31は、空調システム全体の運転を監視し、制御する装置であり、各機器のコントローラや各センサ類から入力されるデータや、データ収集サーバ29に格納されたデータを適宜参照し、各機器に対し運転に関する指令を入力するようになっている。 The central monitoring device 31 monitors and controls the operation of the entire air conditioning system, appropriately referencing data input from the controllers and sensors of each device, as well as data stored in the data collection server 29, and inputting operational commands to each device.

ゲートウェイ機30は、通信ネットワーク28を外部ネットワーク(例えば、インターネット)32に接続する。インターネット32には、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置である最適化演算部33が接続されている。この最適化演算部33は、空調システム全体を情報モデル化したシステムモデル34を内蔵しており、データ収集サーバ29や中央監視装置31から外部ネットワーク32を通じて取得した各種の条件に基づき、後述する方法によりシステム各部の運転条件を計算し、各機器で消費される動力の合計が少なくなるような二次側送水温度(二次冷水流路16における空調機10の上流側の冷水の温度)の設定値を特定する。中央監視装置31では、二次側送水温度がその値となるよう、各機器をリアルタイムで制御する。 The gateway device 30 connects the communication network 28 to an external network (e.g., the Internet) 32. Connected to the Internet 32 is an optimization calculation unit 33, which is an information processing device such as a personal computer. This optimization calculation unit 33 has a built-in system model 34 that represents an information model of the entire air conditioning system. Based on various conditions acquired from the data collection server 29 and central monitoring device 31 via the external network 32, it calculates the operating conditions of each part of the system using the method described below, and identifies a set value for the secondary water supply temperature (the temperature of the chilled water upstream of the air conditioner 10 in the secondary chilled water flow path 16) that minimizes the total power consumed by each device. The central monitoring device 31 controls each device in real time to maintain that secondary water supply temperature.

冷凍機1を主とする熱源のコントローラ(図示せず)では、中央監視装置31からネットワーク経由で入力される指令信号や、冷凍機1の凝縮器や蒸発器などに接続される配管における冷却水や冷水の流量や温度といった情報に基づき、冷却水ポンプ4や一次冷水ポンプ8の回転数、冷凍機機側盤を介して冷凍機1内の圧縮機の回転数、ベーン開度といった各部の運転を制御する。また、各冷却塔2のコントローラ(図示せず)では、中央監視装置31から入力される指令信号や、外気の温度や湿度、冷却水循環路3に設けられた温度センサ24の測定値といった情報に基づき、冷却塔2に設けられている冷却塔ファンのモータの回転数を制御する。 The controller (not shown) for the heat source, primarily the chiller 1, controls the operation of various parts, such as the rotation speed of the chilled water pump 4 and primary chilled water pump 8, and the rotation speed and vane opening of the compressor within the chiller 1 via the chiller side panel, based on command signals input from the central monitoring device 31 via the network and information such as the flow rate and temperature of the cooling water and chilled water in the pipes connected to the chiller 1's condenser, evaporator, etc. Furthermore, the controller (not shown) for each cooling tower 2 controls the rotation speed of the cooling tower fan motor installed in the cooling tower 2 based on command signals input from the central monitoring device 31, information such as the outside air temperature and humidity, and measurements from the temperature sensor 24 installed in the cooling water circulation path 3.

空調機10のコントローラ(図示せず)では、中央監視装置31から入力される指令信号や、対象空間S内の操作パネルに入力される設定温度、給気ダクト11に設けられた温度センサ26といった情報に基づき、流量調整弁23の開度や、給気ファン10b、還気ファン15aの回転速度を制御する。また、二次冷水ポンプ22のコントローラ(図示せず)では、中央監視装置31から入力される指令信号や、冷水の流路の各部に設けられた温度センサ25や流量計27の測定値といった情報に基づき、二次冷水ポンプ22の運転台数や各々の回転数、ミニマムフロー弁21の開度を制御する。 The controller (not shown) of the air conditioner 10 controls the opening of the flow control valve 23 and the rotation speed of the supply air fan 10b and return air fan 15a based on information such as command signals input from the central monitoring device 31, the set temperature input to the operation panel in the target space S, and the temperature sensor 26 installed in the supply air duct 11. The controller (not shown) of the secondary chilled water pump 22 also controls the number of secondary chilled water pumps 22 in operation, their respective rotation speeds, and the opening of the minimum flow valve 21 based on information such as command signals input from the central monitoring device 31 and measurements from temperature sensors 25 and flow meters 27 installed in various parts of the chilled water flow path.

尚、熱源機(冷凍機)1、冷却塔2、空調機10、一次冷水ポンプ8の二次冷水ポンプ22といった各機器の設置台数や設置位置、冷凍機1あたりの冷却塔2の設置台数、対象空間Sに対する空調機10やダンパ13の設置台数、温度センサ24,25,26や流量計27といったセンサ類の設置台数や設置位置、冷却水循環路3、一次冷水流路5および二次冷水流路16、給気ダクト11や還気ダクト15の構成等に関し、ここでは簡略化した一例を図示しているが、ここに示した構成はあくまで一例であり、図面は模式図である。これらの機器やセンサ、配管等の具体的な数や構成については、実際の空調システムの態様に応じ、ここに図示した構成からは適宜変更し得る。データ収集サーバ29や中央監視装置31、最適化演算部33、システムモデル34といった制御や情報管理に関わる部分の構成についても同様である。また、本願発明の趣旨と直接関係しない部分や、特に図示が必要と思われない部分に関しては、ここでは適宜図示を省略している(例えば、前述した外気ダクトや、取り込んだ外気の調和を行う外調機、また、ここに図示していない各部に取付けられたセンサや開閉弁、流量調整弁など)。 While simplified examples are shown here for the number and locations of each device, such as the heat source unit (chiller) 1, cooling tower 2, air conditioner 10, primary chilled water pump 8, and secondary chilled water pump 22; the number of cooling towers 2 per chiller 1; the number of air conditioners 10 and dampers 13 installed relative to the target space S; the number and locations of sensors, such as temperature sensors 24, 25, and 26 and flow meter 27; and the configuration of the cooling water circuit 3, primary chilled water flow path 5, secondary chilled water flow path 16, supply air duct 11, and return air duct 15, this configuration is merely an example, and the drawings are schematic diagrams. The specific number and configuration of these devices, sensors, piping, etc. may be modified from the illustrated configuration as appropriate depending on the actual air conditioning system. The same applies to the configuration of control and information management components, such as the data collection server 29, central monitoring device 31, optimization calculation unit 33, and system model 34. Additionally, parts that are not directly related to the spirit of the present invention or that are not considered particularly necessary to illustrate have been omitted here as appropriate (for example, the aforementioned outside air duct, the outside air conditioning unit that conditions the outside air that is taken in, and sensors, on-off valves, and flow control valves attached to various parts not shown here).

本実施例の空調システムでは、最適化演算部33において二次側まで含めた各機器の運転条件を計算し、これに基づいてシステム全体としてなるべく省エネルギーとなるような二次側送水温度を特定し、その二次側送水温度による運転を行うようになっている。このような最適化に係る考え方や計算の手順について、以下に説明する。尚、本明細書において「機器」「構成機器」と言う場合、熱源機(冷凍機)1、冷却塔2、冷却水ポンプ4、空調機10、ダンパ13、還気口15a、ミニマムフロー弁21、二次冷水ポンプ22、温度センサ24,25,26、流量計27や外気センサ35、データ収集サーバ29、といった機器、また、ここに挙げない(あるいは図示しない)空調システムを構成する機器類の少なくとも一部を指す。特に、「二次側送水温度の設定値に基づいて機器(システムの構成機器)を運転する」等と言う場合、運転の対象である機器は熱源機(冷凍機)1、冷却塔2の少なくとも一方を含み、また、必要に応じてその他の機器も含む。 In the air conditioning system of this embodiment, the optimization calculation unit 33 calculates the operating conditions of each piece of equipment, including the secondary side. Based on this, the system determines the secondary-side water temperature that will maximize energy conservation across the entire system, and operates at that secondary-side water temperature. The concepts and calculation procedures for this optimization are explained below. Note that, in this specification, the terms "equipment" and "component equipment" refer to equipment such as the heat source unit (chiller) 1, cooling tower 2, cooling water pump 4, air conditioner 10, damper 13, return air vent 15a, minimum flow valve 21, secondary chilled water pump 22, temperature sensors 24, 25, 26, flow meter 27, outdoor air sensor 35, and data collection server 29, as well as at least some of the equipment that constitutes the air conditioning system that is not listed here (or shown). In particular, when it is stated that "equipment (system component equipment) is operated based on the set value of the secondary-side water temperature," the equipment to be operated includes at least one of the heat source unit (chiller) 1 and the cooling tower 2, and may also include other equipment as necessary.

本実施例では、特に実際の構成が複雑になりがちであり、運転条件に関する計算を行った場合に計算負荷が膨大化しがちな二次側に関して単純化を施したモデル(システムモデル34)を利用することで、計算量を実用上可能な程度に抑えつつ、二次側の運転条件も加味したシステム全体の最適化を実現している。 In this embodiment, a simplified model (system model 34) is used for the secondary side, which tends to have a complex actual configuration and incurs a huge computational load when performing calculations related to operating conditions. This keeps the amount of calculations to a practically feasible level while achieving optimization of the entire system, taking into account the operating conditions of the secondary side.

実際の空調システムにおいては、複数の空調機10(図1参照)が設置される場合、それらの種類や性能は、担当する対象空間Sの広さや熱負荷の状況に応じて異なる場合が多い。また、配管やダクト(二次冷水流路16や給気ダクト11、還気ダクト15)の構成や、対象空間Sの熱的な状況も、場所によって異なる。空調機10をはじめとする二次側の各機器の運転条件を正確にシミュレーションしようとした場合、こうした複雑な状況を各空調機10毎に個別に設定し、計算する必要があるため、計算負荷が膨大となるのである。 In an actual air conditioning system, when multiple air conditioners 10 (see Figure 1) are installed, their type and performance often differ depending on the size and thermal load of the target space S they are responsible for. Furthermore, the configuration of the piping and ducts (secondary chilled water flow path 16, supply air duct 11, return air duct 15) and the thermal conditions of the target space S also differ depending on the location. Accurately simulating the operating conditions of each secondary device, including the air conditioners 10, requires setting and calculating these complex conditions individually for each air conditioner 10, resulting in a huge computational load.

そこで本実施例では、図2に概念的に示す如く、二次側に複数台備えられた空調機10を、それぞれ仮想上の同一性能の代表空調機10'に置き換えてシステムモデル34(図1参照)を構築している。ここで仮想的に用いる代表空調機10'は、例えば実際に空調システムに設置されている空調機10のうち一台の空調機10を選び、その空調機10と同じ性能の空調機として設定してもよいし、また例えば、空調システムに設置されている複数の空調機10の各性能値の平均値を算出し、その平均値の性能を備えた空調機として設定してもよい。そして、この代表空調機10'が、実際に設置されている空調機10の代わりに、同じ台数(N台)だけ設置されていると仮想する。このような仮想に基づきシステムモデル34を構成することで、二次側のシステムの運転条件を計算するにあたって性能の異なる空調機10についてそれぞれ計算を行う必要がなくなり、計算負荷を大幅に軽減することができるのである。尚、空調機10以外の各部に関しても、適宜省略や平均化、近似等の処理を行ってもよい。例えば、対象空間Sに関しても同様に、負荷熱量や容積、設定温度等の同じ代表空間S'が複数存在すると仮想してもよい。また、代表空調機や代表空間は、それぞれ一個のシステムモデルにつき一種類に限定されず、複数の性能や仕様の代表空調機や代表空間が仮想されていてもよい。例えば10台の空調機が設置されている場合において、性能の似通った5台についてはある一種類の代表空調機を仮想し、残りの5台については別の代表空調機を仮想する、といった構成を採用してもよい。 Therefore, in this embodiment, as conceptually shown in Figure 2, a system model 34 (see Figure 1) is constructed by replacing each of the multiple air conditioners 10 installed on the secondary side with a virtual representative air conditioner 10' with the same performance. The virtual representative air conditioner 10' may be, for example, one of the air conditioners 10 actually installed in the air conditioning system, and set as an air conditioner with the same performance as that air conditioner 10. Alternatively, the virtual representative air conditioner 10' may be set as an air conditioner with the performance of that average, calculated by averaging the performance values of the multiple air conditioners 10 installed in the air conditioning system. The same number (N units) of these representative air conditioners 10' are then assumed to be installed in place of the actual air conditioners 10. By constructing the system model 34 based on such a hypothetical assumption, it is no longer necessary to perform calculations for each air conditioner 10 with different performance when calculating the operating conditions of the secondary system, thereby significantly reducing the computational load. Note that, for components other than the air conditioner 10, appropriate omissions, averaging, approximations, and other processing may also be performed. For example, similarly, it may be assumed that there are multiple representative spaces S' with the same heat load, volume, set temperature, etc. for the target space S. Furthermore, the number of representative air conditioners and representative spaces is not limited to one type per system model, and representative air conditioners and representative spaces with multiple performance and specifications may be assumed. For example, if 10 air conditioners are installed, a configuration may be adopted in which one type of representative air conditioner is assumed for five units with similar performance, and a different type of representative air conditioner is assumed for the remaining five units.

このような設定の元で作成したシステムモデル34を用い、一次側の熱源機(冷凍機)1の運転状況と二次側の空調機10の運転状況、外気条件および二次側の負荷熱量に基づき、空調システムを構成する各部の運転条件の計算を行う。冷凍機1と空調機10の運転状況、外気条件および二次負荷熱量を与条件として、対象空間Sにおける適切な空調状態を実現し得る各機器の運転条件を算出する。そして、その運転条件における各機器の消費エネルギーを算出し、それを合計して空調システム全体における消費エネルギーを算出する。 Using the system model 34 created based on these settings, the operating conditions of each component of the air conditioning system are calculated based on the operating status of the primary heat source unit (chiller) 1, the operating status of the secondary air conditioner 10, the outdoor air conditions, and the secondary heat load. Using the operating status of the chiller 1 and air conditioner 10, the outdoor air conditions, and the secondary heat load as given conditions, the operating conditions of each piece of equipment that can achieve an appropriate air conditioning state in the target space S are calculated. The energy consumption of each piece of equipment under those operating conditions is then calculated, and these are summed to calculate the energy consumption of the entire air conditioning system.

この計算を、二次往きヘッダ17から送り出される冷水の温度(すなわち、空調機10の上流側における冷水の温度。以下、「二次側送水温度」と称する)をパラメータとし、複数通りの二次側送水温度を設定して、各二次側送水温度毎に行う。つまり、例えば二次側送水温度の設定値が7℃、8℃、9℃、10℃、11℃、という5通りの場合について、それぞれ運転条件を計算し、それらにおけるシステム全体のエネルギー消費を算出するのである(このように計算のために複数設定される値を、以下では便宜的に「分散値」と称する)。そして、計算した運転条件から、システム全体でのエネルギー消費が最も少ない分散値を特定し、二次側送水温度が特定された分散値の値になるよう、システムを構成する各機器、特に一次側の冷凍機1や冷却塔2を運転する。 This calculation is performed for each secondary water temperature, using the temperature of the chilled water sent out from the secondary feed header 17 (i.e., the temperature of the chilled water upstream of the air conditioner 10; hereafter referred to as the "secondary water temperature") as a parameter, with multiple secondary water temperatures set. That is, for example, for five secondary water temperature settings of 7°C, 8°C, 9°C, 10°C, and 11°C, the operating conditions are calculated for each setting, and the energy consumption of the entire system is calculated for each setting (for convenience, multiple values set for this calculation are referred to as "variance values" below). Then, from the calculated operating conditions, the variance value that minimizes energy consumption for the entire system is identified, and each piece of equipment that makes up the system, particularly the primary-side chiller 1 and cooling tower 2, is operated so that the secondary water temperature becomes the identified variance value.

一般に、冷凍機1や冷却塔2におけるエネルギー消費は、二次側送水温度が高いほど(すなわち、冷却対象である冷水の目標温度値が高いほど)低くなる。冷凍機の蒸発器における蒸発温度が上昇するので、蒸気圧縮式冷凍機では凝縮器との温度差が小さくなって圧縮機仕事が小さくできたりする。一方で、二次側送水温度を高くすれば、二次側の空調機にある冷水コイルにおいて相手の空気を冷やすにあたり冷水の往き還り温度差が取れなくなり、同じ熱量を搬送するにあたり二次側における熱負荷を賄うために必要な冷水の循環量が多くなり、一次冷水ポンプ8や二次冷水ポンプ22といった機器のエネルギー消費は増大する。すなわち、二次側送水温度の設定は高すぎても低すぎても、エネルギー消費の増大に繋がる可能性がある。そこで、それらのエネルギー消費の合計が最小になるような二次側送水温度を探し、そうして特定された二次側送水温度となるように空調システムを運転するのである。 Generally, the higher the secondary water temperature (i.e., the higher the target temperature of the chilled water to be cooled), the lower the energy consumption in the chiller 1 and cooling tower 2. Because the evaporation temperature in the chiller's evaporator increases, the temperature difference with the condenser in a vapor compression chiller decreases, reducing the compressor's workload. On the other hand, if the secondary water temperature is increased, the chilled water coil in the secondary air conditioner cannot compensate for the temperature difference between the chilled water going back and forth to cool the air. This increases the amount of chilled water required to circulate on the secondary side to meet the heat load on the secondary side for transporting the same amount of heat, resulting in increased energy consumption by equipment such as the primary chilled water pump 8 and secondary chilled water pump 22. In other words, setting the secondary water temperature too high or too low can lead to increased energy consumption. Therefore, the secondary water temperature that minimizes the total energy consumption is determined, and the air conditioning system is operated to achieve the specified secondary water temperature.

図3は、システムモデル34の構成およびそれによる計算手順をイメージ化したブロック図である。システムモデル34は、空調システムを構成する各機器毎に運転条件を算出するよう、各機器に対応した計算モジュールを備えている。 Figure 3 is a block diagram illustrating the configuration of the system model 34 and the calculation procedures used by it. The system model 34 includes calculation modules corresponding to each piece of equipment that makes up the air conditioning system, allowing it to calculate the operating conditions for each piece of equipment.

システムモデル34は、二次側の各機器の運転条件を計算する二次側計算部34aと、一次側の各機器の運転条件を計算する一次側計算部34bを備えている。二次側計算部34aは、計算モジュールとして、各対象空間Sにおける熱状況を算出する室モデル34cと、各空調機10における給気風量を算出する風量算出ユニット34dと、冷水コイル10aの上流側および下流側における空気の状態をそれぞれ算出するコイル入口空気演算ユニット34eおよびコイル出口空気演算ユニット34fと、冷水コイル10aにおける冷水の流量および冷水コイル10aの出口における冷水の温度を算出するコイル冷水演算ユニット34gと、二次側に流通する冷水の量を算出する配管モデル34hと、二次冷水ポンプ22の運転条件を算出する二次ポンプモデル34iを備えている。ここで、各モジュールは空調システムを構成する各部毎に、その数だけ計算を行うようになっているが、空調機10に関係するモジュール(風量算出ユニット34d、コイル入口空気演算ユニット34e、コイル出口空気演算ユニット34f、コイル冷水演算ユニット34g)は、同じ代表空調機10'の性能を仮想し、これに基づいてN台分の計算を行う(すなわち、代表空調機10'による計算結果をN倍する)。また、対象空間Sについても同様に代表空間S'を仮想する場合には、室モデル34cについても、負荷熱量や容積、設定温度等が同じ室モデル34cを仮想し、これによりN室分の計算を行う。 The system model 34 includes a secondary-side calculation unit 34a that calculates the operating conditions of each secondary-side device, and a primary-side calculation unit 34b that calculates the operating conditions of each primary-side device. The secondary-side calculation unit 34a includes, as calculation modules, a room model 34c that calculates the thermal conditions in each target space S, an air volume calculation unit 34d that calculates the supply air volume for each air conditioner 10, a coil inlet air calculation unit 34e and a coil outlet air calculation unit 34f that calculate the air conditions upstream and downstream of the chilled water coil 10a, respectively, a coil chilled water calculation unit 34g that calculates the chilled water flow rate in the chilled water coil 10a and the chilled water temperature at the outlet of the chilled water coil 10a, a piping model 34h that calculates the amount of chilled water circulating on the secondary side, and a secondary pump model 34i that calculates the operating conditions of the secondary chilled water pump 22. Here, each module performs calculations for each part that makes up the air conditioning system, but the modules related to air conditioners 10 (air volume calculation unit 34d, coil inlet air calculation unit 34e, coil outlet air calculation unit 34f, coil chilled water calculation unit 34g) assume the performance of the same representative air conditioner 10' and perform calculations for N units based on this (i.e., the calculation results from the representative air conditioner 10' are multiplied by N). Similarly, when a representative space S' is assumed for the target space S, a room model 34c with the same heat load, volume, set temperature, etc. is also assumed for the room model 34c, and calculations for N rooms are performed using this.

一次側計算部34bは、計算モジュールとして、熱源機である冷凍機1の稼働台数を選出する熱源台数制御ユニット34j、各冷凍機1および各冷却塔2の運転条件をそれぞれ算出する熱源演算ユニット34kおよび冷却塔演算ユニット34lを備えている。熱源演算ユニット34kと冷却塔演算ユニット34lは、空調システムに備えられている冷凍機1および冷却塔2毎に、その台数だけ計算を行うようになっている。 The primary-side calculation unit 34b includes, as calculation modules, a heat source number control unit 34j that selects the number of operating chillers 1, which are heat source machines, and a heat source calculation unit 34k and a cooling tower calculation unit 34l that calculate the operating conditions of each chiller 1 and each cooling tower 2. The heat source calculation unit 34k and the cooling tower calculation unit 34l perform calculations for each chiller 1 and cooling tower 2 provided in the air conditioning system.

以上の如きシステムモデル34は、
・二次側室内(対象空間S)の負荷熱量(顕熱負荷および潜熱負荷)
・対象空間S内における設定温度および設定湿度(室乾球温度設定値、室相対湿度設定値)
・外気の温度および湿度(外気乾球温度、外気相対湿度)
・給気の設定温度および設定湿度(給気温度設定値、給気湿度設定値)
・排気の設定風量(排気風量設定値)
・熱源機の運転状況(冷凍機1の運転台数および各機の動力)
・空調機の運転状況(空調機10の運転台数)
・二次側送水温度の設定値
を与条件とし、空調システムを構成する各部に対応した上記各計算モジュールにて各部の運転条件に関わる値(負荷や消費エネルギー等)を計算し、これにより、システム全体の消費電力を算出するようになっている。ここで、上記与条件のうち、室乾球温度設定値と室相対湿度設定値は、対象空間Sにおいて設定されている値である。外気乾球温度および外気相対湿度としては、外気センサ35の測定値を用いる。給気温度設定値、給気湿度設定値および排気風量設定値は、原則として固定値であり(手動で変更することもできる)、中央監視装置31から取得できる。熱源機の運転状況および空調機の運転状況についても、中央監視装置31から取得できる。二次側送水温度については、上述の通り、例えば7℃~11℃の適当な値を設定して計算に用いる。二次側の潜熱負荷と顕熱負荷については後述する。
The system model 34 as described above is as follows:
- Heat load (sensible heat load and latent heat load) in the secondary room (target space S)
- Set temperature and humidity in the target space S (room dry-bulb temperature set value, room relative humidity set value)
- Outside temperature and humidity (outside dry bulb temperature, outside relative humidity)
・Air supply temperature and humidity settings (air supply temperature setting value, air supply humidity setting value)
・Exhaust air volume setting (exhaust air volume setting value)
- Operating status of heat source equipment (number of operating chillers 1 and power of each unit)
Operating status of air conditioners (number of operating air conditioners 10)
The secondary water supply temperature setting is used as a given condition, and the calculation modules corresponding to each component of the air conditioning system calculate values related to the operating conditions of each component (load, energy consumption, etc.), thereby calculating the power consumption of the entire system. Among the given conditions, the room dry-bulb temperature setting and the room relative humidity setting are values set in the target space S. Measurements from the outdoor air sensor 35 are used as the outdoor dry-bulb temperature and outdoor relative humidity. The supply air temperature setting, supply air humidity setting, and exhaust airflow setting are generally fixed values (although they can be changed manually) and can be obtained from the central monitoring device 31. The operating status of the heat source unit and the air conditioner can also be obtained from the central monitoring device 31. As mentioned above, the secondary water supply temperature is set to an appropriate value, for example, between 7°C and 11°C, and used in the calculation. The secondary latent heat load and sensible heat load will be described later.

システムモデル34では、まず風量算出ユニット34dにて、空調機10における給気風量Vの値(m/h)を以下の式により算出する。
=3,600ν・Q/(1.006+1.805X)・(Tsp-T
In the system model 34, first, the air volume calculation unit 34d calculates the value of the supply air volume V S (m 3 /h) in the air conditioner 10 using the following formula.
V S =3,600ν・Q S /(1.006+1.805X S )・(T R sp - T S )

ただし、ν:空気比容積(m/kgDA)、Q:顕熱負荷(kW)、X:給気絶対湿度(kg/kgDA)、Tsp:室乾球温度設定値(℃)、T:給気温度設定値(℃)、1.006:空気の定圧比熱(kJ/kg・K)、1.805:水蒸気の定圧比熱(kJ/kg・K)、である。 where ν is the air specific volume (m 3 /kg DA), Q S is the sensible heat load (kW), X S is the supply air absolute humidity (kg/kg DA), T R sp is the room dry-bulb temperature setting value (°C), T S is the supply air temperature setting value (°C), 1.006 is the constant pressure specific heat of air (kJ/kg·K), and 1.805 is the constant pressure specific heat of water vapor (kJ/kg·K).

室モデル34cでは、この給気風量Vの値を用い、室内空気の温度と湿度、および還気風量を算出する。室内空気の温度(室内温度T(℃))、室内空気の絶対湿度(室内絶対湿度X(kg/kgDA))、還気風量V(m/h)は、それぞれ以下の式により算出できる。
=T+3,600ν・Q/(1.006+1.805X)・V
=X+3,600ν・Q/(2,501+1.805T)・V
=V-V
The room model 34c calculates the temperature and humidity of the indoor air, and the return air volume using the value of this supply air volume V S. The indoor air temperature (indoor temperature T R (°C)), absolute humidity of the indoor air (indoor absolute humidity X R (kg/kgDA)), and return air volume V R (m 3 /h) can be calculated using the following equations.
T R =T S +3,600ν・Q S /(1.006+1.805X S )・V S
X R =X S +3,600ν・Q L /(2,501+1.805T R )・V S
V R = V S - V E

ただし、Q:潜熱負荷(kW)、V:還気風量(m/h)、V:排気風量設定値(m/h)である。 where Q L is the latent heat load (kW), V R is the return air flow rate (m 3 /h), and V E is the exhaust air flow rate setting value (m 3 /h).

室内の顕熱負荷Qと潜熱負荷Qに関しては、次の手順により求めることができる。まず、空調機10における負荷熱量を、冷水コイル10aの上流側と下流側における冷水の温度差と流量の積として求める。こうして求めた負荷熱量は、室内負荷と外気負荷の合計である。 The indoor sensible heat load QS and latent heat load QL can be calculated using the following procedure. First, the load heat quantity of the air conditioner 10 is calculated as the product of the temperature difference of the chilled water upstream and downstream of the chilled water coil 10a and the flow rate. The load heat quantity calculated in this way is the sum of the indoor load and the outdoor air load.

空調対象としての空気は、還気として取り込まれた室内空気と外気とが混合した空気であるが、ここにおける外気の割合は、中央監視装置31における設定値や、空調機10や還気ファン15a、外調機(図示せず)の運転状況、ダンパ13の開度等から把握することができ、例えば空調機10に導入される空気のうち20%である。体積あたりの外気負荷は、外気センサ35によって測定される外気の状態(外気乾球温度、外気相対湿度)と、給気の状態(給気温度設定値、給気湿度設定値)の差から算出できる。こうして求めた外気負荷を、冷水コイル10aにおける冷水の温度差と流量の積に基づいて求めた上記負荷熱量から差し引けば、室内負荷が算出できる。 The air to be conditioned is a mixture of indoor air taken in as return air and outdoor air. The proportion of outdoor air can be determined from the settings in the central monitoring device 31, the operating status of the air conditioner 10, return air fan 15a, and outdoor air conditioning unit (not shown), the opening degree of the damper 13, etc., and is, for example, 20% of the air introduced into the air conditioner 10. The outdoor air load per volume can be calculated from the difference between the outdoor air conditions (outdoor dry-bulb temperature, outdoor relative humidity) measured by the outdoor air sensor 35 and the supply air conditions (supply air temperature set value, supply air humidity set value). The indoor load can be calculated by subtracting the outdoor air load calculated in this way from the load heat quantity calculated based on the product of the temperature difference and flow rate of the chilled water in the chilled water coil 10a.

室内負荷は、さらに顕熱負荷と潜熱負荷とに分けられるが、顕熱比(室内負荷における顕熱負荷の割合)SHFを、例えば70%と仮定する。この割合値はあくまで仮定であって必ずしも厳密に正確な値ではないが、これにより、顕熱負荷Qと潜熱負荷Qの値をそれぞれ求めることができる。 The indoor load is further divided into sensible heat load and latent heat load, and the sensible heat ratio (the proportion of sensible heat load in the indoor load) SHF is assumed to be, for example, 70%. This ratio is merely an assumption and is not necessarily a strictly accurate value, but it allows us to calculate the values of the sensible heat load QS and the latent heat load QL .

以上で求めた給気風量Vと還気風量Vに基づき、給気ファン10bおよび還気ファン15aの動力を求めることができる。計算式としては、例えばファンのP-Q線図を二次近似した下記の近似式を用いることができる。
P=a・Q+b・Q(n/N)+c・(n/N) ……(1)
Pw=(ρ・g・Q・P/60,000)×η
The power of the supply air fan 10b and the return air fan 15a can be calculated based on the supply air volume V S and the return air volume V R calculated above. For example, the following approximate formula, which is a quadratic approximation of the P-Q diagram of the fan, can be used as the calculation formula.
P=a・Q 2 +b・Q(n/N)+c・(n/N) 2 ...(1)
Pw=(ρ・g・Q・P/60,000)×η

ただし、a,b,c:P-Q線図より算出する係数、P:圧力(Pa)、Q:流量(m/min)、n:回転数、N:定格回転数、ρ:流体密度(1.2kg/m)、g:重力加速度(9.8m/s)、η:効率、Pw:動力(kW)である。この式における流量Qは上記した顕熱負荷Qや潜熱負荷Qとは異なる値であり、ここに給気風量Vや還気風量Vを代入して、給気ファン10bや還気ファン16aの動力Pwを求める。 where a, b, c are coefficients calculated from the P-Q diagram, P is pressure (Pa), Q is flow rate ( m3 /min), n is rotation speed, N is rated rotation speed, ρ is fluid density (1.2 kg/ m3 ), g is gravitational acceleration (9.8 m/ s2 ), η is efficiency, and Pw is power (kW). The flow rate Q in this formula is a different value from the sensible heat load QS and latent heat load QL described above, and the supply air volume VS and return air volume VR are substituted here to determine the power Pw of supply air fan 10b and return air fan 16a.

コイル入口空気演算ユニット34eでは、外気条件(外気乾球温度および外気相対湿度)、還気の風量Vおよび状態(室内温度Tおよび室内絶対湿度Xとして把握できる)、給気の風量Vおよび状態(給気温度設定値と給気湿度設定値)から混合点を算出し、冷水コイル10aの上流側における空気の温度と絶対湿度を算出する。 The coil inlet air calculation unit 34e calculates the mixing point from the outdoor air conditions (outdoor dry-bulb temperature and outdoor relative humidity), the return air volume V R and state (which can be understood as the indoor temperature TR and indoor absolute humidity X R ), and the supply air volume V S and state (supply air temperature set value and supply air humidity set value), and calculates the temperature and absolute humidity of the air upstream of the chilled water coil 10a.

コイル出口空気演算ユニット34fでは、給気の風量Vおよび状態(給気温度設定値と給気湿度設定値)から、冷水コイル10aの下流側における空気の温度と絶対湿度を算出する。 The coil outlet air calculation unit 34f calculates the temperature and absolute humidity of the air downstream of the chilled water coil 10a from the supply air volume VS and state (supply air temperature set value and supply air humidity set value).

コイル冷水演算ユニット34gでは、コイル入口空気演算ユニット34eで求めた上流側の空気条件(温度と湿度)、およびコイル出口空気演算ユニット34fで求めた下流側の空気条件(温度と湿度)から、コイル列数(既知の値)を用い、冷水コイル10aに流通する冷水の流量と、冷水コイル10aの出口側における冷水の温度を求める。冷水と空気の間の交換熱量は、上流側と下流側における空気の状態の差から求めることができる。具体的な計算手順は、例えば以下の通りである。まず、交換熱量qt(W)は空気側の熱収支と同じとして以下のように求めることができる。
qt=V×1.2×(hcai・hcao
The coil chilled water calculation unit 34g uses the number of coil rows (known value) to calculate the flow rate of chilled water flowing through the chilled water coil 10a and the temperature of the chilled water at the outlet side of the chilled water coil 10a from the upstream air conditions (temperature and humidity) calculated by the coil inlet air calculation unit 34e and the downstream air conditions (temperature and humidity) calculated by the coil outlet air calculation unit 34f. The amount of heat exchanged between the chilled water and air can be calculated from the difference in air conditions between the upstream and downstream sides. Specific calculation procedures are, for example, as follows. First, the amount of heat exchanged qt (W) can be calculated as follows, assuming it is the same as the heat balance on the air side:
qt=V S ×1.2×(hc ai・hc ao )

ただし、hcai:コイル入口側における空気のエンタルピー(J/kg)、hcao:コイル出口側における空気のエンタルピー(J/kg)である。一方、交換熱量qtは次の式によっても表記できる。
qt=Row×Kf×dtlm×Af×WSF
where hc ai is the enthalpy of the air at the coil inlet side (J/kg), and hc ao is the enthalpy of the air at the coil outlet side (J/kg). On the other hand, the amount of heat exchanged qt can also be expressed by the following formula.
qt=Row×Kf×dtlm×Af×WSF

ただし、Row:コイル列数、Kf:伝熱係数(W/m・℃・Row)、dtlm:対数平均温度差(℃)、Af:コイル正面面積(m)、WSF:濡れ面係数である。 where Row is the number of coil rows, Kf is the heat transfer coefficient (W/m 2 ·°C·Row), dtlm is the logarithmic mean temperature difference (°C), Af is the coil front surface area (m 2 ), and WSF is the wetted surface coefficient.

伝熱係数Kf、対数平均温度差dtlm、濡れ面係数WSFは、それぞれ次のように表せる。
WSF=C×SHF+C×SHF+C
Kf=C4/{1/(C+ufC6+C)+1/(C+vwC9+C10)}
dtlm=dt・dt/ln(dt/dt
dt=tcai・tcwo
dt=tcao・tcwi
The heat transfer coefficient Kf, the logarithmic mean temperature difference dtlm, and the wetted surface coefficient WSF can be expressed as follows:
WSF=C 1 ×SHF 2 +C 2 ×SHF+C 3
Kf=C4/{1/( C5 +uf C6 + C7 )+1/( C8 +vw C9 + C10 )}
dtlm= dt1dt2 /ln( dt1 / dt2 )
dt 1 = tc ai・tc wo
dt 2 = tc ao・tc wi

ただし、SHFは上記顕熱比、C~C10はメーカー提示の係数、uf:コイルの正面における給気の風速(m/s)、vw:コイル内を通過する冷水の流速(m/s)、tcai:コイル上流側の空気温度(℃)、tcwo:コイルの出口水温(℃)、tcao:コイル下流側の空気温度(℃)、tcwi:コイルの入口水温(℃)である。正面風速ufは給気風量Vから求めることができ、通過風速vwは、正面風速ufに基づきコイルの仕様から算出することができる。コイルの上流側および下流側の空気温度tcai,tcao、コイルの入口側における冷水の温度tcwiは既知の値であり、コイルの出口水温tcwoは未知数である。 where SHF is the sensible heat ratio, C1 to C10 are coefficients provided by the manufacturer, uf is the supply air velocity in front of the coil (m/s), vw is the flow velocity of the chilled water passing through the coil (m/s), tc ai is the air temperature upstream of the coil (°C), tc wo is the water temperature at the outlet of the coil (°C), tc ao is the air temperature downstream of the coil (°C), and tc wi is the water temperature at the inlet of the coil (°C). The front air velocity uf can be determined from the supply air volume VS , and the passing air velocity vw can be calculated from the coil specifications based on the front air velocity uf. The air temperatures upstream and downstream of the coil tc ai and tc ao and the chilled water temperature at the inlet of the coil tc wi are known values, while the water temperature at the outlet of the coil tc wo is an unknown.

上記の式により、冷水コイル10aの出口側における冷水の温度tcwoが算出でき、さらに冷水コイル10aにおける水の流量Q(L/min)を以下の式により求めることができる。
Q=60×qt/{Cw×(tcwi-tcwo)}
The above formula allows the temperature tc wo of the chilled water at the outlet side of the chilled water coil 10a to be calculated, and furthermore the flow rate Q (L/min) of the water in the chilled water coil 10a can be calculated using the following formula.
Q=60×qt/{Cw×(tc wi −tc wo )}

ただし、Cw:水の質量比熱(kJ/kg・℃)である。尚、この式における水の流量Qは、上記した顕熱負荷Qや潜熱負荷Q、また前出の式におけるファンの流量(風量)Qとは異なる値である。 where Cw is the mass specific heat of water (kJ/kg·°C). Note that the water flow rate Q in this formula is a different value from the above-mentioned sensible heat load QS and latent heat load QL , and the fan flow rate (air volume) Q in the previous formula.

配管モデル34hでは、こうして求めた一台の空調機10あたりの冷水の流量に、中央監視装置31から取得した空調機10の運転台数を乗じ、二次側における冷水の総流量を算出する。 The piping model 34h multiplies the chilled water flow rate per air conditioner 10 calculated in this way by the number of operating air conditioners 10 obtained from the central monitoring device 31 to calculate the total chilled water flow rate on the secondary side.

二次ポンプモデル34i、熱源台数制御ユニット34jでは、二次側における冷水の総流量から熱源機(冷凍機)1の運転台数を求め、二次側における冷水の還り温度(コイルの出口水温と同じである)と、二次側送水温度の設定値に基づき、二次冷水ポンプ22と一次冷水ポンプ8の動力を算出する。 The secondary pump model 34i and heat source number control unit 34j calculate the number of operating heat source units (chillers) 1 from the total flow rate of chilled water on the secondary side, and calculate the power of the secondary chilled water pump 22 and primary chilled water pump 8 based on the chilled water return temperature on the secondary side (which is the same as the coil outlet water temperature) and the set value of the secondary side supply water temperature.

具体的には、まず配管モデル34hにて求めた二次側の冷水の総流量から、各熱源機1の最低流量を考慮して一次ヘッダ(一次往きヘッダ7と一次還りヘッダ6)の間のバイパス流路9における流量を算出する。さらに、二次側における冷水の還り温度と、二次側送水温度の設定値から、一次と二次の各ヘッダにおける冷水の温度を算出する。冷水の温度と流量から求められる負荷熱量を各熱源機1の定格容量比に分担し、熱源機1の運転台数を求める。二次冷水ポンプ22の稼働台数は二次側の冷水の流量から決定し、その水量バランスに基づいて一次側還水温度(一次還りヘッダ6における冷水温度)と二次側送水温度(上記設定値ではなく、結果値)を算出する。二次冷水ポンプ22と一次冷水ポンプ8の動力は、これに基づき、上記式(1)と同様の計算式にて算出できる。 Specifically, first, the flow rate in the bypass flow path 9 between the primary headers (primary supply header 7 and primary return header 6) is calculated from the total secondary chilled water flow rate calculated by the piping model 34h, taking into account the minimum flow rate of each heat source unit 1. Furthermore, the chilled water temperature in each primary and secondary header is calculated from the chilled water return temperature on the secondary side and the set value of the secondary side supply water temperature. The heat load calculated from the chilled water temperature and flow rate is allocated to the rated capacity ratio of each heat source unit 1, and the number of operating heat source units 1 is determined. The number of operating secondary chilled water pumps 22 is determined from the secondary chilled water flow rate, and the primary side return water temperature (chilled water temperature in the primary return header 6) and secondary side supply water temperature (result value, not the set value) are calculated based on this water volume balance. The power of the secondary chilled water pumps 22 and primary chilled water pumps 8 can be calculated based on this using a formula similar to equation (1) above.

熱源演算ユニット34k、冷却塔演算ユニット34lでは、熱源機1、冷却塔2のファンおよび冷却水ポンプ4の動力を算出する。一例として、熱源機1が遠心式の冷凍機である場合の計算手順を説明する。 The heat source calculation unit 34k and cooling tower calculation unit 34l calculate the power of the heat source machine 1, the cooling tower 2 fan, and the cooling water pump 4. As an example, we will explain the calculation procedure when the heat source machine 1 is a centrifugal chiller.

熱源機1における電力消費量Erefは次式の通り、電力消費率erefと定格電力消費量Eref_rの積である。
ref=eref×Eref_r
The power consumption amount E ref in the heat source unit 1 is the product of the power consumption rate e ref and the rated power consumption amount E ref_r , as shown in the following equation.
E ref = e ref × E ref_r

電力消費率erefは次式の通り、負荷率qの関数である部分負荷率影響係数C1、冷却水入口温度Tの関数である冷却水温度影響係数C2、冷却水流量比vの関数である冷却水流量比影響係数C3、 冷水出口温度Tの関数である冷却水出口温度影響係数C4 、冷水流量比vのパラメータである冷水流量影響係数C5の積として表せる。定格条件では、C1~C5の各値は1.0となり、eref=1.0となる。
ref=C1×C2×C3×C4×C5
C1=a+bq+c
C2=a +b+c
C3=a +b +c+d
C4=a +b+c
C5=a +b+c
As shown in the following equation, the power consumption rate e ref can be expressed as the product of a partial load rate influence coefficient C1, which is a function of the load rate q , a coolant temperature influence coefficient C2, which is a function of the coolant inlet temperature Td , a coolant flow rate ratio influence coefficient C3, which is a function of the coolant flow rate ratio vd, a coolant outlet temperature influence coefficient C4, which is a function of the coolant outlet temperature Tc , and a coolant flow rate influence coefficient C5, which is a parameter of the coolant flow rate ratio vc . Under rated conditions, the values of C1 to C5 are all 1.0, and e ref = 1.0.
e ref = C1 x C2 x C3 x C4 x C5
C1=a 1 q 2 +b 1 q+c 1
C2=a 2 T d 2 +b 2 T d +c 2
C3 = a3vd3 + b3vd2 + c3vd + d3
C4 = a4Tc2 + b4Tc + c4
C5 = a5vc2 + b5vc + c5

ここで、冷水出口温度Tは、冷凍機1の出口における冷水の温度であり、バイパス流路9における冷水の流通を考慮しない場合、上で求めた二次側送水温度の結果値を用いることができる。また、冷却水入口温度Tは、冷凍機1の入口における冷却水の温度であり、冷却水循環路3のバイパスを考慮しない場合、冷却塔2の出口における冷却水の温度(冷却塔出口温度)と同じ値と見なすことができる。 Here, the chilled water outlet temperature Tc is the temperature of the chilled water at the outlet of the chiller 1, and the resultant value of the secondary side water temperature calculated above can be used when the flow of chilled water in the bypass flow path 9 is not taken into consideration. Also, the chilled water inlet temperature Td is the temperature of the chilled water at the inlet of the chiller 1, and when the bypass of the chilled water circulation path 3 is not taken into consideration, it can be considered to be the same value as the temperature of the chilled water at the outlet of the cooling tower 2 (cooling tower outlet temperature).

上記電力消費量Erefを用い、冷却水出口温度(冷凍機1の出口における冷却水の温度)Tdrを次式にて求めることができる。
cd=q+Eref=q(1+1/COP_qc
=qcd/(Tdr-T
Using the power consumption E ref , the cooling water outlet temperature (the temperature of the cooling water at the outlet of the refrigerator 1) T dr can be calculated using the following equation.
q cd = q c +E ref = q c (1+1/ COP_qc )
V d = q cd / (T dr - T d )

ただし、q:冷水熱量、COP_qc:運転負荷率ごとの成績係数、qcd:冷却水熱量、V:冷却水流量である。 where q c is the heat amount of chilled water, COP_qc is the coefficient of performance for each operating load factor, q cd is the heat amount of cooling water, and V d is the flow rate of cooling water.

一方、冷却塔2側では、外気湿球温度WBの関数Tds、冷却塔入口温度(冷却塔2の入口における冷却水の温度)Tdrの関数である冷却塔入口温度影響係数C7、冷却水の流量Vの関数である冷却水量影響第一係数C8および冷却水量影響第二係数C9を用い、冷却塔出口温度Tを以下のように求めることができる。
=Tds×C7×C8×C9
ds=aWB+bWB+c
C7=adr +bdr+c
C8=f(C9,Tdr,WB)
C9=a +b+c
On the other hand, on the cooling tower 2 side, the cooling tower outlet temperature Td can be calculated as follows using Tds , a function of the outside air wet-bulb temperature WB , a cooling tower inlet temperature influence coefficient C7, which is a function of the cooling tower inlet temperature (the temperature of the cooling water at the inlet of the cooling tower 2) Tdr, and a first cooling water volume influence coefficient C8 and a second cooling water volume influence coefficient C9, which are functions of the cooling water flow rate Vd .
T d = T ds × C7 × C8 × C9
T ds =a 6 WB 2 +b 6 WB+c 6
C7 = a7Tdr2 + b7Tdr + c7
C8=f(C9, T dr , WB)
C9 = a9Vd2 + b9Vd + c9

各係数a~a、b~b、c~cおよびdは、メーカー提示の線図より算出する。また、係数a~a、b~b、c~cは、実験的に求めることができる。尚、各係数a~a、b~b、c~cおよびC1~C9は、前出の式におけるa~cやC~C10とは異なる値である。 The coefficients a1 to a5 , b1 to b5 , c1 to c5 , and d3 are calculated from the diagrams provided by the manufacturer. The coefficients a6 to a9 , b6 to b9 , and c6 to c9 can be determined experimentally. Note that the coefficients a1 to a9 , b1 to b9 , c1 to c9 , and C1 to C9 are different values from a to c and C1 to C10 in the above formulas.

以上の数式により、熱源演算ユニット34kでは、冷却塔演算ユニット34lで算出した冷却塔出口温度(冷却水入口温度)Tを用いて冷却水出口温度Tdrを求め、冷却塔演算ユニット34lでは、熱源演算ユニット34kで算出した冷却水出口温度(冷却塔入口温度)Tdrを用いて冷却塔出口温度Tを求める、という計算を繰り返す(この計算は、熱源機(冷凍機)1と冷却塔2の間における冷却水の循環を模している)。これを、冷却塔出口温度(冷却水入口温度)Tが設定値に一致する(あるいは、一定の許容範囲まで近づく(例えば、値が小数点第1位まで一致する))まで行う。計算を繰り返しても冷却塔出口温度Tが設定値に達しない場合は、冷却水を設定値まで冷却できないことを意味する。この場合は、冷却塔出口温度Tが前回値と一致する(あるいは、一定の許容範囲まで近づく(例えば、値が小数点第1位まで一致する))まで計算を繰り返す。 Using the above formula, the heat source calculation unit 34k calculates the cooling water outlet temperature Tdr using the cooling tower outlet temperature (cooling water inlet temperature) Td calculated by the cooling tower calculation unit 34l, and the cooling tower calculation unit 34l calculates the cooling tower outlet temperature Td using the cooling water outlet temperature (cooling tower inlet temperature) Tdr calculated by the heat source calculation unit 34k. This calculation is repeated (this calculation simulates the circulation of cooling water between the heat source machine (chiller) 1 and the cooling tower 2). This is repeated until the cooling tower outlet temperature (cooling water inlet temperature) Td matches the set value (or approaches within a certain tolerance range (e.g., the value matches to the first decimal place)). If the cooling tower outlet temperature Td does not reach the set value even after repeated calculations, this means that the cooling water cannot be cooled to the set value. In this case, the calculation is repeated until the cooling tower outlet temperature Td matches the previous value (or approaches within a certain tolerance range (e.g., the value matches to the first decimal place)).

以上の手順により、各熱源機1の動力を算出できる。冷却水ポンプ4の動力は、これに基づき、上記式(1)と同様の計算式にて算出できる。また、冷却塔2のファンの動力は次式にて算出することができる。
Pw=CTpw+Pw定格
CTpw=(Tdr-Tsp)/(Tdr-T
The above procedure can be used to calculate the power of each heat source unit 1. Based on this, the power of the cooling water pump 4 can be calculated using a formula similar to the above formula (1). Furthermore, the power of the fan of the cooling tower 2 can be calculated using the following formula.
Pw=CT pw +Pw rating
CT pw = (T dr - T d sp)/(T dr - T d )

ただし、CTpw:冷却塔ファン動力比、Tsp:冷却塔出口温度下限設定値(℃)、Pw定格:冷却塔ファン定格動力(kW)である。尚、ここで算出する冷却塔2のファンの動力Pwは、前出の式における給気ファン10bや還気ファン15aの動力Pwとは異なる値である。 where CT pw is the cooling tower fan power ratio, T d sp is the cooling tower outlet temperature lower limit set value (°C), and Pw rating is the cooling tower fan rated power (kW). Note that the power Pw of the cooling tower 2 fan calculated here is a different value from the power Pw of the supply air fan 10b and the return air fan 15a in the above formula.

こうして各計算モジュールにより求めた各部の動力を合算すれば、特定の与条件下における一次側と二次側を含めた空調システム全体の動力を算出することができる。尚、ここで説明した計算手順はあくまで一例であって、各計算モジュールにおいて使用する数式やパラメータ、計算モジュール間における計算の順序等については適宜変更してよい。 By adding up the power of each part calculated by each calculation module in this way, it is possible to calculate the power of the entire air conditioning system, including the primary and secondary sides, under specific given conditions. Note that the calculation procedure described here is merely an example, and the formulas and parameters used in each calculation module, as well as the order of calculations between calculation modules, may be changed as appropriate.

そして、最適化演算部33では、複数の異なる与条件の下でシステムモデル34にて同様の計算を行い、得られた複数の計算結果からシステム全体の動力が少なくなるような運転条件を選択し、その運転条件における二次側送水温度の設定値を、中央監視装置31へ入力する。中央監視装置31では、最適化演算部33から入力された二次側送水温度の設定値に基づき、システム各部の構成機器(特に、一次側の熱源機1や冷却塔2)の運転を実行する。 The optimization calculation unit 33 then performs similar calculations using the system model 34 under multiple different given conditions, selects operating conditions from the multiple calculation results that will reduce the power consumption of the entire system, and inputs the set value for the secondary water supply temperature under those operating conditions to the central monitoring device 31. The central monitoring device 31 operates the components of each part of the system (particularly the primary-side heat source unit 1 and cooling tower 2) based on the set value for the secondary water supply temperature input from the optimization calculation unit 33.

このような運転条件の選択について説明する。上ではまず二次側送水温度の設定値に関し、例えば7℃~11℃の5通りの分散値を設定し、各場合について運転条件の計算を行うことを説明したが、本実施例ではさらに、外気負荷割合および室内負荷割合についても同様に、それぞれ複数の分散値を設定して運転条件の計算を行う。二次側送水温度の設定について複数の場合を計算するのは、システム全体として動力が最小となるような二次側送水温度の設定値を求めるためであるが、外気負荷割合と室内負荷割合について複数の場合を計算するのは、システムにおいて実現可能な計算結果を得られる可能性を高めることが目的である。 The selection of these operating conditions will now be explained. Above, we first explained how five variance values, for example between 7°C and 11°C, were set for the set value of the secondary water supply temperature, and the operating conditions were calculated for each case. In this embodiment, multiple variance values are also set for the outdoor air load rate and indoor load rate, and the operating conditions are calculated. The reason for calculating multiple cases for the secondary water supply temperature setting is to determine the set value for the secondary water supply temperature that minimizes the power consumption of the entire system, while the reason for calculating multiple cases for the outdoor air load rate and indoor load rate is to increase the likelihood of obtaining calculation results that are feasible for the system.

空調システムを構成する各部の機器には、それぞれ実現可能な運転条件に限りがあり、例えばポンプは最大流量と最小流量の間でのみ運転可能である。こういった現実の制限を無視すれば、二次側送水温度やその他の各種数値がどのような値であっても、理論上はその条件下での計算結果としての運転条件を算出することはできる。しかしながら、そのようにして計算された条件による運転が、現実には不可能な場合もある。例えば、二次側送水温度を高くした場合、二次負荷熱量を賄うためには冷水の流量を大きくする必要があるが、このときの要求流量がポンプの定格出力を超える場合には、現実にそのような運転を行うことができず、空調システムの運転シミュレーションとしては不適である。同じように、与条件によっては、ある数値に基づきある計算モジュールで計算を行ったところ、その結果が該当する機器の運転に適さないとか、一の計算モジュールで出力された計算結果を利用して別の計算モジュールで計算を行ったところ、その結果がやはり運転に適さない、といったことがあり得る。現実の空調システムにおける運転条件をシミュレートするには、こうした不適合な計算結果を除外し、現実に可能な運転条件を対象とする必要がある。 Each component in an air conditioning system has its own set of achievable operating conditions. For example, a pump can only operate between maximum and minimum flow rates. If these practical limitations were ignored, it would theoretically be possible to calculate the operating conditions under any given set of values for the secondary water temperature and other variables. However, operation under these calculated conditions may not actually be possible. For example, increasing the secondary water temperature requires a higher chilled water flow rate to meet the secondary load heat demand. However, if the required flow rate exceeds the pump's rated output, such operation is not possible in reality, making it unsuitable for simulating the operation of an air conditioning system. Similarly, depending on the given conditions, calculations performed using a certain calculation module based on certain values may produce results that are inappropriate for the operation of the corresponding equipment. Or, if calculations using the results output by one calculation module are performed using another calculation module, the results may also be inappropriate for operation. To simulate the operating conditions of a real air conditioning system, it is necessary to exclude these incompatible calculation results and focus on realistically possible operating conditions.

そこで本実施例では、外気負荷割合と室内負荷割合に関し、それぞれ複数の分散値を設定し、外気負荷と室内負荷がそれらの分散値の各値である場合に関してそれぞれ上述の計算を行い、不適合な計算結果を除外するようにしている。残った計算結果は、空調システムに適合した(現実に運転可能な)運転条件を表している。その中から、まず外気負荷割合と室内負荷割合の分散値が予め想定した基準値に近いものを抽出する。抽出された運転条件のうち、システム全体における動力の合計が最も小さくなる運転条件における二次側送水温度を特定し、その二次側送水温度の設定値にてシステムを運転する。 In this embodiment, therefore, multiple variance values are set for the outdoor air load ratio and the indoor load ratio, and the above calculation is performed for each case where the outdoor air load and indoor load are at each of these variance values, with incompatible calculation results being eliminated. The remaining calculation results represent operating conditions that are compatible with the air conditioning system (that are actually operable). From these, first, those with variance values for the outdoor air load ratio and the indoor load ratio that are closest to pre-determined reference values are extracted. Of the extracted operating conditions, the secondary side water supply temperature for the operating condition that results in the smallest total power for the entire system is identified, and the system is operated at that secondary side water supply temperature setting.

尚、不適合な計算結果の除外は、上記したようなシステムモデル34における計算が一通り完了してから、計算された運転条件が各機器において可能かどうかを判定し、一箇所でも不可能な部分があれば計算結果を破棄する、といった方法によっても可能であるが、例えば上記各計算モジュールにおいて、該各モジュールが出力する計算結果のそれぞれに適合範囲を設定しておき、計算結果が前記適合範囲外であればエラー判定を出力し、それ以降の計算を中止するようにシステムモデル34を構築しておくと、不要な計算を省いて計算量や計算にかかる時間を節減することができる。 In addition, incompatible calculation results can be excluded by completing all calculations in the system model 34 as described above, then determining whether the calculated operating conditions are possible for each piece of equipment, and discarding the calculation results if even one part is not possible. However, for example, if each of the calculation modules above sets a compatibility range for the calculation results it outputs, and the system model 34 is configured to output an error judgment and stop subsequent calculations if the calculation result is outside the compatibility range, unnecessary calculations can be eliminated, reducing the amount of calculation and the time required for calculations.

上記計算における外気負荷割合と室内負荷割合の分散値および基準値について説明する。上に述べた計算例では、給気に対する外気の取込み割合を全体の20%と設定し、これに基づいて外気負荷と室内負荷を算出した(尚、20%という数値は実際の空調システムにおける外気の取込風量に基づいている。空調システムにおいて、外気の取込風量やその設定値が20%と異なる場合には当然、負荷の算出もその値に基づくべきである)。こうして算出された外気負荷および室内負荷の値を、それぞれの基準値とする。 The variance and reference values for the outdoor air load ratio and indoor load ratio in the above calculations will be explained below. In the calculation example above, the ratio of outdoor air intake to supply air was set to 20% of the total, and the outdoor air load and indoor load were calculated based on this (note that the value of 20% is based on the outdoor air intake volume in the actual air conditioning system. If the outdoor air intake volume or its set value in the air conditioning system is different from 20%, then the load calculation should naturally also be based on that value). The outdoor air load and indoor load values calculated in this way are used as their respective reference values.

この基準値を基に外気負荷割合と室内負荷割合の値を分散させ、それぞれ複数通りの外気負荷割合と室内負荷割合の分散値を設定する。例えば、外気負荷割合に関しては、算出された基準値を中心に、その95%から105%まで、1%刻みに11通りの値を分散値として設定する。室内負荷割合に関しては、算出された基準値を中心に、その95%から105%まで、2.5%刻みに5通りの値を分散値として設定する。 The outdoor air load ratio and indoor load ratio values are distributed based on this reference value, and multiple variance values are set for each. For example, for the outdoor air load ratio, 11 variance values are set in 1% increments from 95% to 105% of the calculated reference value. For the indoor load ratio, 5 variance values are set in 2.5% increments from 95% to 105% of the calculated reference value.

このようにして、外気負荷割合についてはx~xのm通り、室内負荷割合についてはy~yのn通りの分散値をそれぞれ設定する。尚、x~xおよびy~yの数値幅(上の例ではそれぞれ95%~105%)や、各分散値の個数(mやnの値;上の例では11個または5個)、各分散値同士の間隔(上の例では1%または2.5%)については、上に述べた例に限らず適宜設定してよいが、数値幅に関しては、各数値幅内に基準値を含むようにする(すなわち、例えばx≦xである場合、x≦基準値≦xとなるようにする)。また、各分散値のうち、一個は基準値と同じ値となるように設定するとよい。(上の例では、100%の場合の分散値が基準値に該当する)。二次側送水温度の設定値については、z~zのl通り(上の例では7℃~11℃の5通り)の分散値を設定する。そして、外気負荷についてはx~xのm通り、室内負荷についてはy~yのn通り、二次側送水温度の設定値についてはz~zのl通りの分散値をそれぞれ与条件とし、システムモデル34による上記運転条件の計算を総当りで実行する。すなわち、m×n×l通りの計算を行う(上の例の場合、11×5×5=275通りの総当り計算を行うことになる)。これらの計算結果から、実現可能であり、且つ外気負荷割合と室内負荷割合の値が基準値に近い運転条件を抽出する(ここで、「外気負荷割合の値が基準値に最も近い運転条件」と、「室内負荷割合の値が基準値に最も近い運転条件」とが異なる場合も想定できるが、そのような場合には、これらの値に関して互いに優先順位を設定し、それに従って順番に運転条件を絞り込めばよい。例えば、「外気負荷割合の値が基準値に最も近い運転条件」をまず抽出した上で、そのような運転条件が複数ある場合には、そこから「室内負荷割合の値が基準値に最も近い運転条件」をさらに抽出すればよい)。その中から、全体の動力合計が少ない運転条件を選択し、その運転条件における二次側送水温度の設定値を特定する。 In this way, m variance values x1 to xm are set for the outdoor air load ratio, and n variance values y1 to yn are set for the indoor air load ratio. The numerical ranges of x1 to xm and y1 to yn (95% to 105% in the above example), the number of variance values (m and n values; 11 or 5 in the above example), and the intervals between variance values (1% or 2.5% in the above example) can be set as appropriate, without being limited to the examples described above. However, the numerical ranges should include the reference value (i.e., for example, if x1xm , then x1 ≦reference value ≦ xm ). It is also recommended that one of the variance values be set to the reference value (in the above example, the variance value at 100% corresponds to the reference value). For the secondary-side water supply temperature setting, l variance values z1 to zl (five variance values from 7°C to 11°C in the above example) are set. Then, m variances for the outdoor air load ( x1 to xm ) , n variances for the indoor load ( y1 to yn ) , and l variances for the secondary-side water temperature setting ( z1 to zl) are given as given conditions, and the system model 34 performs a brute-force calculation of the above operating conditions. That is, m x n x l calculations are performed (in the above example, 11 x 5 x 5 = 275 brute-force calculations are performed). From these calculation results, feasible operating conditions are extracted whose outdoor air load ratio and indoor load ratio are close to the reference values. (Note that it is possible that the "operating condition whose outdoor air load ratio is closest to the reference value" and the "operating condition whose indoor load ratio is closest to the reference value" differ. In such cases, priorities can be assigned to these values, and the operating conditions can be narrowed down in order accordingly. For example, the "operating condition whose outdoor air load ratio is closest to the reference value" is first extracted, and then, if there are multiple such operating conditions, the "operating condition whose indoor load ratio is closest to the reference value" can be further extracted from those.) From among these, an operating condition with the smallest total power is selected, and the set value of the secondary side water temperature for that operating condition is identified.

尚、ここでは二次側送水温度以外に、可能な計算結果の確保を目的とし、二次負荷熱量に関わる値である外気負荷割合と室内負荷割合の2つに関して分散値を設定する場合を説明したが、二次側送水温度以外に与条件として分散値を設定する対象は外気負荷割合または室内負荷割合のいずれか一方のみを分散振り分けとし、もう一方は100%のまま扱うとすることもできる。あるいは、二次負荷熱量(外気負荷と室内負荷の合計量)自体に関して分散値を設定し、上記と同様に計算を行って運転条件を選択するようにしてもよい。また、分散値を設定する対象は、二次負荷熱量に関わる値であればよく、例えば顕熱負荷や潜熱負荷、あるいは外気負荷と室内負荷の比、室内負荷における顕熱負荷と潜熱負荷の比、などに関して同様に分散値を設定するようにしてもよい。また、分散値はこれらのうち1種類についてのみ設定してもよいし、3種類以上設定してもよい。 In addition to the secondary water supply temperature, the example described here sets variance values for two values related to secondary load heat quantity: the outdoor air load ratio and the indoor load ratio, in order to ensure the most feasible calculation results. However, when setting variance values as a given condition other than the secondary water supply temperature, it is also possible to set variance values for only one of the outdoor air load ratio or the indoor load ratio, and treat the other as 100%. Alternatively, a variance value can be set for the secondary load heat quantity (the sum of the outdoor air load and the indoor load) itself, and the operating conditions can be selected by performing calculations similar to those described above. Furthermore, the variance value can be set for any value related to secondary load heat quantity. For example, variance values can be set for sensible heat load, latent heat load, the ratio of outdoor air load to indoor load, or the ratio of sensible heat load to latent heat load in the indoor load. Variance values can be set for only one of these, or for three or more.

このような運転条件の計算手順は、例えば図4に示す如きフローチャートにまとめることができる。まず、中央監視装置31に入力される空調システムの運転状況から、二次負荷熱量を算出し、これに基づいて外気負荷割合と室内負荷割合を算出し、それらの値を基準値として、それぞれ複数通りの分散値(x~x、y~y)を設定する(ステップS1)。また、二次側送水温度の設定値の分散値(z~z)を設定する。 The procedure for calculating these operating conditions can be summarized, for example, in a flowchart such as that shown in Figure 4. First, the secondary load heat quantity is calculated from the operating status of the air conditioning system input to the central monitoring device 31, and based on this, the outdoor air load ratio and the indoor load ratio are calculated, and using these values as reference values, multiple variance values ( x1 to xm , y1 to yn ) are set for each (step S1). Also, variance values ( z1 to z1 ) of the set value of the secondary side water supply temperature are set.

続いて、外気負荷の分散値のうち、最初の計算に用いる分散値を選択する(ステップS2)。初回の計算では、例えばxを用いる。さらに、室内負荷の分散値のうち、最初の計算に用いる値を選択する(ステップS3)。初回の計算では、例えばyを用いる。二次側送水温度の設定値についても、最初の計算に用いる分散値(例えばz)を選択する(ステップS4)。 Next, from the variance values of the outdoor air load, a variance value to be used in the initial calculation is selected (step S2). In the initial calculation, for example, x1 is used. Furthermore, from the variance values of the indoor load, a value to be used in the initial calculation is selected (step S3). In the initial calculation, for example, y1 is used. For the set value of the secondary side water supply temperature, a variance value to be used in the initial calculation (for example, z1 ) is also selected (step S4).

外気負荷割合、室内負荷割合および二次側送水温度の設定値について、計算に用いる分散値を選択したら、熱源機1と空調機10の運転状況、および外気センサ35によって測定される外気条件を中央監視装置31から取得する(ステップS5)。これらを与条件とし、システムモデル34を用いた運転条件の計算を行う(ステップS6)。 After selecting the variance values to be used in the calculation for the set values of the outdoor air load ratio, indoor load ratio, and secondary water temperature, the operating status of the heat source unit 1 and air conditioner 10, as well as the outdoor air conditions measured by the outdoor air sensor 35, are obtained from the central monitoring device 31 (step S5). Using these as given conditions, the operating conditions are calculated using the system model 34 (step S6).

こうして一個の与条件設定に基づいた運転条件の計算が済んだら、現在の外気負荷および室内負荷の条件下において未計算の二次側送水温度の分散値があるか否かを判定する(ステップS7)。外気負荷x、室内負荷y、二次側送水温度zによる初回の計算が済んだ段階では、z~zの分散値について未計算である。未計算の分散値がある場合は、ステップS4に戻り、別の分散値を選択して(先の計算でzを用いた場合、次は例えばzである)、再び運転条件の計算を行う(ステップS5~S6)。これをl回目まで繰り返し、未計算の分散値がなくなったら、ステップS8に進む。 Once the calculation of the operating conditions based on one given condition setting has been completed in this way, it is determined whether there are any uncalculated secondary-side water temperature variances under the current outdoor air load and indoor load conditions (step S7). After the initial calculation using outdoor air load x1 , indoor load y1 , and secondary-side water temperature z1 has been completed, the variances of z2 to z1 have not yet been calculated. If there are any uncalculated variances, the process returns to step S4, where another variance is selected (if z1 was used in the previous calculation, the next variance would be z2 , for example), and the operating conditions are calculated again (steps S5 to S6). This process is repeated up to the lth time, and when there are no more uncalculated variances, the process proceeds to step S8.

ステップS8では、現在の外気負荷の条件下において未計算の室内負荷の分散値があるか否かを判定する。外気負荷x、室内負荷yによる計算が済んだ段階では、y~yの分散値について未計算である。未計算の分散値がある場合は、ステップS3に戻り、別の分散値を選択する。新たに選択された室内負荷の分散値の下で、再び二次側送水温度の各分散値に基づき運転条件の計算を行う(ステップS4~S6)。これをn回繰り返し、未計算の分散値がなくなったら、ステップS9に進む。 In step S8, it is determined whether there are any uncalculated indoor load variance values under the current outdoor air load conditions. Once calculations using outdoor air load x1 and indoor load y1 have been completed, the variance values for y2 to yn remain uncalculated. If there are any uncalculated variance values, the process returns to step S3 and another variance value is selected. Using the newly selected indoor load variance value, the operating conditions are again calculated based on each variance value of the secondary side water temperature (steps S4 to S6). This process is repeated n times, and when there are no more uncalculated variance values, the process proceeds to step S9.

ステップS9では、未計算の外気負荷の分散値があるか否かを判定する。外気負荷xによる計算が済んだ段階では、x~xの分散値について未計算である。未計算の分散値がある場合は、ステップS2に戻り、別の分散値を選択する。新たに選択された室内負荷の分散値の下で、再び室内負荷および二次側送水温度の各分散値に基づき運転条件の計算を行う(ステップS3~S6)。これをm回目まで繰り返し、未計算の分散値がなくなったら、m×n×l通りの運転条件の総当り計算が済んだことになる。この段階でステップS10に進み、計算結果の中から適当な運転条件を上述の通り選択し、そこから動力の合計が少なくなる二次側送水温度の設定値を特定し、これに基づいて空調システムの運転を行う。 In step S9, it is determined whether there are any uncalculated outdoor air load variance values. After the calculation for outdoor air load x1 is complete, the variance values for x2 to xm remain uncalculated. If there are any uncalculated variance values, the process returns to step S2 and selects another variance value. Using the newly selected indoor load variance value, the operating conditions are again calculated based on the variance values for the indoor load and secondary water temperature (steps S3 to S6). This process is repeated m times, and when there are no uncalculated variance values, the brute-force calculation of m x n x l operating conditions has been completed. At this stage, the process proceeds to step S10, where appropriate operating conditions are selected from the calculation results as described above, and the set value for the secondary water temperature that minimizes the total power is identified, and the air conditioning system is operated based on this.

尚、ここに示した手順はあくまで一例であって、各ステップの内容やステップ同士の順序については適宜変更してよい。例えば、運転状況の取得(ステップS5)をステップS2より前に行ってもよいし、総当り計算の順序(ステップS2~S4、S7~S9)を入れ替えてもよい。二次側送水温度の分散値に関しては、ステップS1で他の分散値と共に設定するのではなく、予め設定しておいてもよい。 Note that the procedure shown here is merely an example, and the content of each step and the order of the steps may be changed as appropriate. For example, the operating status may be acquired (step S5) before step S2, or the order of the brute-force calculations (steps S2-S4, S7-S9) may be reversed. The variance value for the secondary-side water temperature may be set in advance rather than being set together with the other variance values in step S1.

図2に示すように、空調システムが二次側に代表空調機10'をN台備えているとして、以上の如き計算を行う場合、この計算は、例えば、15分~20分間隔で行うことができる。こうして、空調システム全体として省エネルギーになるような二次側送水温度の設定値を自動でリアルタイムに算出し、これに基づいた運転を自動で行うことができる。 As shown in Figure 2, if the air conditioning system is equipped with N representative air conditioners 10' on the secondary side and the calculations described above are performed, this calculation can be performed, for example, at intervals of 15 to 20 minutes. In this way, the set value for the secondary water supply temperature that will result in energy savings for the entire air conditioning system can be calculated automatically in real time, and operation can be performed automatically based on this.

中間期や冬期、あるいは夜間や雨天など、二次負荷熱量が高くない条件下においては、二次側送水温度を高めにすると熱源機や冷却塔の動力を節減でき、省エネルギーに繋がることは一般的に知られており、従来においても、状況に応じて二次送水温度の設定値を手動で変更して省エネルギーを図ることは行われていた。しかしながら、そのような手動の操作はオペレータの経験や勘に依存するところが大きく、オペレータの熟練度等によっては必ずしも二次送水温度をその都度最適な設定値にすることはできておらず、二次送水温度の操作による省エネルギー運転は十全に行われているとは言えなかった。本実施例のように、二次側における運転状況をリアルタイムで計算し、システム全体の動力がより少なく済む二次送水温度を算出し、これに基づいて各機器(特に、一次側の熱源機1や冷却塔2)を運転するようにすれば、システムが適切な運転条件を自動で随時算出して実行するので、従来の手動による操作と比べ、省エネルギーにとって有利な二次送水温度を適切なタイミングで判断し、必要に応じて随時変更しながら各機器を運転することができ、以てさらなる省エネルギーを図ることができる。 It is generally known that raising the secondary water temperature can reduce the power consumed by heat source equipment and cooling towers, leading to energy savings, under conditions when the secondary heat load is not high, such as during the transitional season, winter, nighttime, or rainy weather. Conventionally, energy savings have been achieved by manually adjusting the secondary water temperature setting depending on the situation. However, such manual operation relies heavily on the operator's experience and intuition, and depending on the operator's level of proficiency, it is not always possible to set the secondary water temperature to the optimal value each time. As a result, it cannot be said that energy-saving operation through adjustment of the secondary water temperature is fully achieved. As in this embodiment, the secondary side operating conditions are calculated in real time, a secondary water temperature that requires less power for the entire system is calculated, and each piece of equipment (particularly the primary side heat source equipment 1 and cooling tower 2) is operated based on this. The system automatically calculates and executes appropriate operating conditions as needed. Compared to conventional manual operation, the system can determine the secondary water temperature that is most advantageous for energy savings at the appropriate time and change it as needed while operating each piece of equipment, thereby achieving further energy savings.

これを実行するには、二次側における運転状況を計算する必要がある。空調システムにおいては、一般に二次側の構成が複雑であり、これを計算しようとすれば計算量が大きくなるためにリアルタイムでの計算は難しかったが、本実施例では計算上の空調機として代表空調機を想定し、同じ代表空調機を複数台備えたシステムを仮想して計算を行うようにし、これによって計算負荷を大幅に軽減した。このようにすると運転状況の計算精度がいくらか下がることは否めないものの、リアルタイムでの運転条件の算出が可能となり、より省エネルギーとなるような二次側送水温度の設定を都度選択して消費エネルギーを抑えることができる。 To do this, it is necessary to calculate the operating conditions on the secondary side. In air conditioning systems, the secondary configuration is generally complex, and calculating this requires a large amount of calculation, making real-time calculations difficult. However, in this embodiment, a representative air conditioner is assumed as the air conditioner in the calculations, and calculations are performed on a virtual system equipped with multiple identical representative air conditioners, thereby significantly reducing the calculation load. While this does result in a slight decrease in the accuracy of the operating conditions calculations, it does make it possible to calculate operating conditions in real time, and it is possible to reduce energy consumption by selecting the secondary side water supply temperature setting each time to be more energy-efficient.

またその際、実現可能な運転条件を算出できないような状況にならぬよう、与条件として計算に用いる二次負荷熱量に関する値(外気負荷および室内負荷)についてそれぞれ複数の分散値を設定して総当り計算を行うことで、ある程度の計算誤差を許容して実現可能な運転条件を算出できるようにしている。こうして、二次側の運転状況に基づいたリアルタイムの省エネルギー運転を無理なく実行することができる。 In addition, to avoid a situation where feasible operating conditions cannot be calculated, multiple variance values are set for each of the secondary load heat quantity values (outdoor air load and indoor load) used as given conditions in the calculation, and a brute force calculation is performed, allowing for a certain degree of calculation error to be tolerated and allowing for the calculation of feasible operating conditions. In this way, real-time energy-saving operation based on the secondary side operating status can be carried out without difficulty.

以上のように、上記本実施例においては、一次側の機器として熱源機1を、二次側の機器として複数の空調機10を少なくとも備え、熱源機1と空調機10の間を冷水が循環するよう構成された空調システムの運転方法に関し、空調機10の上流側における冷水の温度である二次側送水温度の設定値として複数の分散値を設定し、同一性能の代表空調機10'が複数台設置されていると仮想して構成されたシステムモデル34により、二次側送水温度の設定値が前記各分散値である場合における空調システムの各構成機器の動力をそれぞれ計算し、動力の合計が少なくなる二次側送水温度の設定値の分散値を特定し、二次側送水温度が特定された分散値となるよう、空調システムを運転するようにしている。このようにすれば、省エネルギーにとって有利な二次送水温度を適切なタイミングで判断し、特定された二次送水温度によって各部の機器を運転することで、空調システムの運転に関し省エネルギーを図ることができる。 As described above, this embodiment relates to an operating method for an air conditioning system that includes a heat source unit 1 as the primary-side equipment and multiple air conditioners 10 as secondary-side equipment, with chilled water circulating between the heat source unit 1 and the air conditioners 10. Multiple variance values are set as the set value for the secondary water temperature, which is the chilled water temperature upstream of the air conditioners 10. Using a system model 34 configured by assuming that multiple representative air conditioners 10' with identical performance are installed, the power of each component of the air conditioning system when the set value for the secondary water temperature is each of the variance values is calculated. The variance value for the set value for the secondary water temperature that minimizes the total power is identified, and the air conditioning system is operated so that the secondary water temperature is at the identified variance value. In this way, the secondary water temperature that is advantageous for energy conservation can be determined at the appropriate time, and each component can be operated at the identified secondary water temperature, thereby achieving energy conservation in the operation of the air conditioning system.

また、本実施例においては、二次負荷熱量またはこれに関わる値に関し、数値幅に基準値を含むよう複数の分散値を設定し、前記二次負荷熱量またはこれに関わる値が前記各分散値である場合における空調システムの各構成機器の運転条件をそれぞれ計算し、運転可能な計算結果が複数ある場合には、二次負荷熱量またはこれに関わる値の分散値が前記基準値に最も近い運転条件から、動力の合計が少なくなる二次側送水温度の設定値の分散値を特定し、二次側送水温度が特定された分散値となるよう、一次側の機器を運転するようにしている。このようにすれば、計算誤差を許容して実現可能な運転条件を算出することができる。 Furthermore, in this embodiment, multiple variance values are set for the secondary load heat quantity or values related thereto, with the reference value included in the numerical range, and the operating conditions for each component of the air conditioning system when the secondary load heat quantity or values related thereto are each of the variance values is calculated. If there are multiple calculation results that are operable, the variance value for the set value of the secondary-side water supply temperature that reduces the total power is identified from the operating conditions where the variance value of the secondary load heat quantity or values related thereto is closest to the reference value, and the primary-side equipment is operated so that the secondary-side water supply temperature is at the identified variance value. In this way, feasible operating conditions can be calculated, allowing for calculation errors.

また、本実施例においては、分散値を設定する前記二次負荷熱量に関わる値は、外気負荷割合または室内負荷割合のいずれか一方のみを分散振り分けとし、もう一方は100%のまま扱う(上に説明した例では、両方振り分ける)としている。 In addition, in this embodiment, the value related to the secondary load heat quantity for which the variance value is set is balanced and allocated to only one of the outdoor air load ratio or the indoor load ratio, with the other remaining at 100% (in the example described above, both are allocated).

また、本実施例においては、分散値を設定する前記二次負荷熱量に関わる値は、外気と還気とを混合して冷水コイル10aに導入するのに顕熱比で規定したのち対象室の設定温度まで熱処理をする顕熱負荷を基とし、該顕熱負荷から代表空調機風量を算出し、所定の冷水コイル性能から二次側還り冷水温度と必要流量を算出して求めることができる。 In addition, in this embodiment, the value related to the secondary load heat quantity for setting the variance value is based on the sensible heat load, which is determined by the sensible heat ratio when mixing outside air and return air and introducing them into the chilled water coil 10a, and then heat-treating them to the set temperature of the target room. This can be determined by calculating the representative air conditioner airflow from the sensible heat load, and then calculating the secondary return chilled water temperature and required flow rate from the specified chilled water coil performance.

また、本実施例において、分散値を設定する前記二次負荷熱量に関わる値は、その時々の代表空調機の運転台数から冷水二次流量を算出して求めることができる。 In addition, in this embodiment, the value related to the secondary load heat quantity for setting the variance value can be obtained by calculating the secondary chilled water flow rate from the number of representative air conditioners in operation at any given time.

また、本実施例において、二次側送水温度が特定された分散値となるよう、顕熱負荷から算出した代表空調機風量と所定の冷水コイル性能から求めた、二次側還り冷水温度と必要流量を用いて、熱源一次側としての冷凍機負荷率を算出し、冷凍機運転台数は実際に運転している台数の信号をもらって計算することができる。 In addition, in this embodiment, the chiller load factor on the primary heat source side is calculated using the representative air conditioner airflow calculated from the sensible heat load and the secondary return chilled water temperature and required flow rate obtained from the specified chilled water coil performance, so that the secondary supply water temperature becomes the specified variance value, and the number of chillers in operation can be calculated by receiving a signal from the number of chillers actually in operation.

また、本実施例の空調システムは、上述の空調システムの運転方法を実行可能に構成されているので、上記と同様の作用効果を奏することができる。 Furthermore, the air conditioning system of this embodiment is configured to be able to execute the air conditioning system operating method described above, and can therefore achieve the same effects as those described above.

したがって、上記本実施例によれば、二次側の各機器の運転条件を効率的に計算し、これに基づいて各機器の運転を最適化し、省エネルギーを図り得る。 Therefore, according to the above embodiment, the operating conditions of each secondary device can be efficiently calculated, and the operation of each device can be optimized based on this, resulting in energy savings.

尚、本発明の空調システムの運転方法および空調システムは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The air conditioning system and operating method of the present invention are not limited to the above-described embodiment, and various modifications can of course be made without departing from the spirit of the present invention.

1 熱源機(冷凍機)
10 空調機
10' 代表空調機
10a 冷水コイル
34 システムモデル
1 Heat source machine (refrigeration machine)
10 Air conditioner 10' Representative air conditioner 10a Chilled water coil 34 System model

Claims (7)

一次側の機器として熱源機を、二次側の機器として複数の空調機を少なくとも備え、前記熱源機と前記空調機の間を冷水が循環するよう構成された空調システムの運転方法であって、
前記空調機の上流側における冷水の温度である二次側送水温度の設定値として複数の分散値を設定し、
同一性能の代表空調機が複数台設置されていると仮想して構成されたシステムモデルにより、二次側送水温度の設定値が前記各分散値である場合における空調システムの各構成機器の動力をそれぞれ計算し、
動力の合計が少なくなる二次側送水温度の設定値の分散値を特定し、
二次側送水温度が特定された分散値となるよう、一次側の機器を運転すること
を特徴とする空調システムの運転方法。
An operating method for an air conditioning system including a heat source unit as a primary side device and a plurality of air conditioners as secondary side devices, and configured so that chilled water circulates between the heat source unit and the air conditioners,
A plurality of variance values are set as a set value of a secondary water supply temperature, which is the temperature of chilled water on the upstream side of the air conditioner;
Using a system model configured assuming that multiple representative air conditioners with the same performance are installed, calculate the power of each component of the air conditioning system when the set value of the secondary water supply temperature is each of the variance values,
Identify the variance value of the set value of the secondary water supply temperature that reduces the total power,
An operating method for an air conditioning system, characterized by operating a primary-side device so that the secondary-side water temperature is a specified variance value.
二次負荷熱量またはこれに関わる値に関し、数値幅に基準値を含むよう複数の分散値を設定し、
前記二次負荷熱量またはこれに関わる値が前記各分散値である場合における空調システムの各構成機器の運転条件をそれぞれ計算し、
運転可能な計算結果が複数ある場合には、二次負荷熱量またはこれに関わる値の分散値が前記基準値に最も近い運転条件から、動力の合計が少なくなる二次側送水温度の設定値の分散値を特定し、
二次側送水温度が特定された分散値となるよう、一次側の機器を運転すること
を特徴とする請求項1に記載の空調システムの運転方法。
Regarding the secondary load heat quantity or values related thereto, multiple dispersion values are set so that the numerical range includes the reference value,
Calculating the operating conditions of each component of the air conditioning system when the secondary load heat quantity or a value related thereto is each of the variance values;
If there are multiple calculation results that are operable, identify the variance value of the set value of the secondary side water supply temperature that reduces the total power from the operating conditions in which the variance value of the secondary load heat quantity or a value related thereto is closest to the reference value;
2. The method for operating an air conditioning system according to claim 1, further comprising the step of operating a primary-side device so that the secondary-side water temperature is set to the specified variance value.
分散値を設定する前記二次負荷熱量に関わる値は、外気負荷割合または室内負荷割合の少なくともいずれか一方のみを分散振り分けとし、もう一方は100%のまま扱うこと
を特徴とする請求項2に記載の空調システムの運転方法。
The method for operating an air conditioning system according to claim 2, characterized in that the value related to the secondary load heat quantity for which the variance value is set is a variance allocation for at least one of the outdoor air load ratio and the indoor load ratio, and the other is treated as 100%.
分散値を設定する前記二次負荷熱量に関わる値は、外気と還気とを混合して冷水コイルに導入するのに顕熱比で規定したのち対象室の設定温度まで熱処理をする顕熱負荷を基とし、該顕熱負荷から代表空調機風量を算出し、所定の冷水コイル性能から二次側還り冷水温度と必要流量を算出して求めること
を特徴とする請求項2または3に記載の空調システムの運転方法。
4. The method for operating an air conditioning system according to claim 2 or 3, wherein the value related to the secondary load heat quantity for setting the variance value is based on the sensible heat load, which is determined by the sensible heat ratio when mixing outside air and return air and introducing them into the chilled water coil, and then heat treating the mixture until it reaches the set temperature of the target room, and the representative air flow rate of the air conditioner is calculated from the sensible heat load, and the secondary return chilled water temperature and required flow rate are calculated from the specified chilled water coil performance.
分散値を設定する前記二次負荷熱量に関わる値は、その時々の代表空調機の運転台数から冷水二次流量を算出して求めること
を特徴とする請求項2~4のいずれか一項に記載の空調システムの運転方法。
The method for operating an air conditioning system according to any one of claims 2 to 4, wherein the value relating to the secondary load heat quantity for setting the variance value is obtained by calculating the secondary chilled water flow rate from the number of representative air conditioners in operation at each time.
二次側送水温度が特定された分散値となるよう、顕熱負荷から算出した代表空調機風量と所定の冷水コイル性能から求めた、二次側還り冷水温度と必要流量を用いて、熱源一次側としての冷凍機負荷率を算出し、冷凍機運転台数は実際に運転している台数の信号をもらって計算することを特徴とする請求項2~4のいずれか一項に記載の空調システムの運転方法。 An operating method for an air conditioning system as described in any one of claims 2 to 4, characterized in that the chiller load factor as the primary heat source is calculated using the representative air conditioner air volume calculated from the sensible heat load and the secondary return chilled water temperature and required flow rate obtained from the specified chilled water coil performance, so that the secondary supply water temperature becomes a specified variance value, and the number of operating chillers is calculated by receiving a signal from the number of units actually operating. 請求項1~6のいずれか一項に記載の空調システムの運転方法を特徴とする空調システム。 An air conditioning system characterized by the air conditioning system operating method described in any one of claims 1 to 6.
JP2022060936A 2022-03-31 2022-03-31 Air conditioning system operating method and air conditioning system Active JP7760433B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022060936A JP7760433B2 (en) 2022-03-31 2022-03-31 Air conditioning system operating method and air conditioning system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022060936A JP7760433B2 (en) 2022-03-31 2022-03-31 Air conditioning system operating method and air conditioning system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023151359A JP2023151359A (en) 2023-10-16
JP7760433B2 true JP7760433B2 (en) 2025-10-27

Family

ID=88326586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022060936A Active JP7760433B2 (en) 2022-03-31 2022-03-31 Air conditioning system operating method and air conditioning system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7760433B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119642367B (en) * 2024-12-25 2025-11-25 珠海格力电器股份有限公司 Water pump control methods, air conditioning systems, and computer-readable storage media
CN121206641B (en) * 2025-10-29 2026-03-24 国药奇贝德(上海)工程技术有限公司 An all-weather adaptive energy-saving control method and air conditioning unit

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005140367A (en) 2003-11-05 2005-06-02 Yamatake Corp Heat source water supply temperature control method and apparatus
JP2008256258A (en) 2007-04-04 2008-10-23 Toshiba Corp Air conditioning system controller
JP2017101862A (en) 2015-11-30 2017-06-08 三機工業株式会社 Heat source control system and control method

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2742529T3 (en) * 2006-09-21 2020-02-14 Mitsubishi Electric Corp Air cooling / conditioning system with refrigerant leak detection function, air conditioner / refrigerator and method for detecting refrigerant leaks

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005140367A (en) 2003-11-05 2005-06-02 Yamatake Corp Heat source water supply temperature control method and apparatus
JP2008256258A (en) 2007-04-04 2008-10-23 Toshiba Corp Air conditioning system controller
JP2017101862A (en) 2015-11-30 2017-06-08 三機工業株式会社 Heat source control system and control method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023151359A (en) 2023-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110462301B (en) Air conditioning system
CN101646905B (en) Air conditioning system controller
CN107560092B (en) Multi-split air conditioner running state control method and system and heat pump multi-split air conditioner
EP3593056B1 (en) Air conditioner controller
EP2806223B1 (en) Air-conditioning system that adjusts temperature and humidity
Lu et al. Global optimization for overall HVAC systems––Part I problem formulation and analysis
AU2002310859B2 (en) Air-conditioning system
JP4630702B2 (en) Heat source system optimum operation control device
JP4829147B2 (en) Air conditioning equipment
US20220146123A1 (en) Air treatment system
JP5465953B2 (en) Outside air-conditioning system and outside air cooling operation method
Wu et al. A model-based multi-objective optimization of energy consumption and thermal comfort for active chilled beam systems
JP7760433B2 (en) Air conditioning system operating method and air conditioning system
CN113739371A (en) Central air-conditioning system based on cloud cooperation and control method thereof
CN107062468A (en) A kind of pair of cold source machine room air-conditioning system and its control method
JP6449009B2 (en) Air conditioning system
CN113950599B (en) Equipment management device, heat source system, management device and equipment management system
CN119737684B (en) A method, device, equipment and medium for integrated cooling capacity and flow control of an air conditioning chilled water system
JP2005274103A (en) Air conditioning system
CN206944374U (en) A kind of double cold source machine room air-conditioning systems
CN113932375A (en) A kind of multi-connection system's household charging method and multi-connection system
JP4834503B2 (en) Commercial air conditioning control system
CN119512284B (en) Temperature and humidity control method for energy storage and power exchange station
WO2021205684A1 (en) Air conditioning system
US20260063323A1 (en) Air treatment system

Legal Events

Date Code Title Description
A80 Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80

Effective date: 20220406

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20241213

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20250926

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20251014

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20251015

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7760433

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150