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技術 空調システム及び空調システムの制御方法

出願人 清水建設株式会社
発明者 山本裕治
出願日 2014年3月6日 (7年1ヶ月経過) 出願番号 2014-043971
公開日 2015年9月28日 (5年6ヶ月経過) 公開番号 2015-169367
状態 未査定
技術分野 空調制御装置
主要キーワード 各電源出力 運転管理装置 低減電力 差分温度 供給余剰 作業設備 環境条件毎 スマートグリッドシステム
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年9月28日)のものです。
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図面 (5)

課題

空調熱源機改造する必要がなく、空調熱源機の出力を調整して、デマンド制御に対応する消費電力を低減させる空調熱源設備を提供する。

解決手段

本発明の空調システムは、空気と熱媒体との熱交換により室内の温度を調整する空調機と、空調機が送出する熱媒体の熱交換を行い、送出する熱媒体の温度である出口温度が、設定された設定温度となるように出力制御を行う空調熱源機と、空調機がら送出する熱媒体を空調熱源機に圧送する一次ポンプと、空調熱源機が送出する熱媒体の出口温度を測定する出口温度センサと、空調熱源機がら送出する熱媒体を空調機に対して圧送する二次ポンプと、消費電力を指定された制御目標である目標消費電力に変更する際、出口温度と設定温度との差分温度が、制御目標の目標消費電力に対応する制御差分温度となる制御設定温度に、空調熱源機に記憶されている設定温度を書き換えて変更する制御サーバとを備える。

概要

背景

スマートグリッドに対応して建物需給電力調整手法の1つとして、時々刻々の電力消費量をモニタリングし、建物全体買電量を目標とする値とするような設備機器容量制御を行う(リアルタイムDR(デマンドレスポンス)と称する)ものが提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2)。このような容量制御の対象設備機器の中で、冷凍機等の空調熱源機ヒートポンプ圧縮機)は、比較的調整能力が高く、対象設備機器として優れており、冷凍機等の空調熱源機のより効率的な制御が検討されている。
また、空調熱源機が多くの電力消費するため、空調熱源機の出力制御を行うことにより、比較的大きな消費電力の削減が期待できる。

概要

空調熱源機を改造する必要がなく、空調熱源機の出力を調整して、デマンド制御に対応する消費電力を低減させる空調熱源設備を提供する。本発明の空調システムは、空気と熱媒体との熱交換により室内の温度を調整する空調機と、空調機が送出する熱媒体の熱交換を行い、送出する熱媒体の温度である出口温度が、設定された設定温度となるように出力制御を行う空調熱源機と、空調機がら送出する熱媒体を空調熱源機に圧送する一次ポンプと、空調熱源機が送出する熱媒体の出口温度を測定する出口温度センサと、空調熱源機がら送出する熱媒体を空調機に対して圧送する二次ポンプと、消費電力を指定された制御目標である目標消費電力に変更する際、出口温度と設定温度との差分温度が、制御目標の目標消費電力に対応する制御差分温度となる制御設定温度に、空調熱源機に記憶されている設定温度を書き換えて変更する制御サーバとを備える。

目的

本発明は、空調熱源機を改造する必要がなく、この空調熱源機の出力を調整して、デマンド制御に対応する消費電力を低減させることができる空調システム及び空調システムの制御方法(消費電力を調整する制御方法)を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

空気と熱媒体との熱交換により室内の温度を調整する空調機と、前記空調機から送出される前記熱媒体の熱交換を行い、送出する前記熱媒体の温度である出口温度が、予め設定された設定温度となるように出力制御を行う空調熱源機と、前記空調機から送出される前記熱媒体を前記空調熱源機に圧送する一次ポンプと、前記空調熱源機から送出される前記熱媒体の前記出口温度を測定する出口温度センサと、前記空調熱源機から送出される前記熱媒体を前記空調機に対して圧送する二次ポンプと、前記消費電力を指定された制御目標である目標消費電力に変更する際、前記出口温度と前記設定温度との差分温度が、制御目標の目標消費電力に対応する制御差分温度となる制御設定温度に、前記空調熱源機に記憶されている前記設定温度を書き換えて変更する制御サーバとを備えることを特徴とする空調システム

請求項2

前記制御サーバは、前記差分温度と、前記空調熱源機における前記消費電力との対応関係を示す関係テーブルあるいは関係式を有し、前記関係テーブルあるいは関係式を用い、前記目標消費電力に対応する前記制御差分温度を求め、前記出口温度から前記制御差分温度を減算して前記制御設定温度を求めることを特徴とする請求項1に記載の空調システム。

請求項3

空気と熱媒体との熱交換により室内の温度を調整する空調機と、前記空調機から送出される前記熱媒体の熱交換を行い、送出する前記媒体の温度である出口温度が、予め設定された設定温度となるように出力制御を行う空調熱源機と、前記空調機から送出される前記熱媒体を前記空調熱源機に圧送する一次ポンプと、前記空調熱源機から送出される前記熱媒体の前記出口温度を測定する出口温度センサと、前記空調熱源機から送出される前記熱媒体を前記空調機に対して圧送する二次ポンプと、制御サーバとを有する空調システムを制御する制御方法であり、前記制御サーバが、前記消費電力を指定された制御目標である目標消費電力に変更する際、前記出口温度と前記設定温度との差分温度が、制御目標の目標消費電力に対応する制御差分温度となる制御設定温度に、前記空調熱源機に記憶されている前記設定温度を書き換えて変更することを含むことを特徴とする空調システムの制御方法。

技術分野

0001

本発明は、スマートグリッドのシステムに用いて好適な、空調システム及び空調システムの制御方法消費電力を調整する制御方法)に関する。

背景技術

0002

スマートグリッドに対応して建物需給電力調整手法の1つとして、時々刻々の電力消費量をモニタリングし、建物全体買電量を目標とする値とするような設備機器容量制御を行う(リアルタイムDR(デマンドレスポンス)と称する)ものが提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2)。このような容量制御の対象設備機器の中で、冷凍機等の空調熱源機ヒートポンプ圧縮機)は、比較的調整能力が高く、対象設備機器として優れており、冷凍機等の空調熱源機のより効率的な制御が検討されている。
また、空調熱源機が多くの電力消費するため、空調熱源機の出力制御を行うことにより、比較的大きな消費電力の削減が期待できる。

先行技術

0003

特開2011−239528号公報
特開2012−080679号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、一般的な空調システムにおいては、空調熱源機の出力を直接に変更するためのインターフェースが備えられておらず、その時々の必要熱処理量に応じ、空調熱源機が自動制御により出力を変化させるため、期待する消費電力の低減を図ることが困難である。
また、すでに設けられている空調熱源機を外部指令により出力制御を行えるようにするためには、改造が必要となる。

0005

このため、消費電力を低減させるために、一般的には、空調機の停止、送風への切り替え、空調機の設定温度を変える(例えば、冷房時であれば設定温度を上昇させる)などの制御を行う。
ところが、空調機の設定温度自体を上げる場合、空調機の設定温度を何度上げれば必要な消費電力の低減を実現できるかが一般的には判らない。そのため、空調機の温度設定を最適に行うことができず、充分な消費電力の低減が実現できなかったり、必要以上に室温が上昇して不快な環境となる場合がある。また、空調機を停止させたり、あるいは送風に切り替える場合にも同様である。さらに、空調機の設定温度を上げる場合、通常は特定の箇所のみで温度計測を行うため、室内に温度ムラが生じている場合、適切な制御が難しい。すなわち、室内の大半の温度が設定温度まで上がっていないにもかかわらず空調機が再び動作を始めることによって、充分な消費電力の低減が実現できなかったり、逆に室内の温度が上昇して不快な環境が多くなっているにもかかわらず、不必要に空調機が停止したままになることがある。

0006

上述の課題を鑑み、本発明は、空調熱源機を改造する必要がなく、この空調熱源機の出力を調整して、デマンド制御に対応する消費電力を低減させることができる空調システム及び空調システムの制御方法(消費電力を調整する制御方法)を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

上述の課題を解決するために、本発明の空調システムは、空気と熱媒体との熱交換により室内の温度を調整する空調機と、前記空調機から送出される前記熱媒体の熱交換を行い、送出する前記熱媒体の温度である出口温度が、予め設定された設定温度となるように出力制御を行う空調熱源機と、前記空調機から送出される前記熱媒体を前記空調熱源機に圧送する一次ポンプと、前記空調熱源機から送出される前記熱媒体の前記出口温度を測定する出口温度センサと、前記空調熱源機から送出される前記熱媒体を前記空調機に対して圧送する二次ポンプと、前記消費電力を指定された制御目標である目標消費電力に変更する際、前記出口温度と前記設定温度との差分温度が、制御目標の目標消費電力に対応する制御差分温度となる制御設定温度に、前記空調熱源機に記憶されている前記設定温度を書き換えて変更する制御サーバとを備えることを特徴とする。

0008

本発明の空調システムは、前記制御サーバは、前記差分温度と、前記空調熱源機における前記消費電力との対応関係を示す関係テーブルあるいは関係式を有し、前記関係テーブルあるいは関係式を用い、前記目標消費電力に対応する前記制御差分温度を求め、前記出口温度から前記制御差分温度を減算して前記制御設定温度を求めることを特徴とする。

0009

本発明の空調システムの制御方法は、空気と熱媒体との熱交換により室内の温度を調整する空調機と、前記空調機から送出される前記熱媒体の熱交換を行い、送出する前記媒体の温度である出口温度が、予め設定された設定温度となるように出力制御を行う空調熱源機と、前記空調機から送出される前記熱媒体を前記空調熱源機に圧送する一次ポンプと、前記空調熱源機から送出される前記熱媒体の前記出口温度を測定する出口温度センサと、前記空調熱源機から送出される前記熱媒体を前記空調機に対して圧送する二次ポンプと、制御サーバとを有する空調システムを制御する制御方法であり、前記制御サーバが、前記消費電力を指定された制御目標である目標消費電力に変更する際、前記出口温度と前記設定温度との差分温度が、制御目標の目標消費電力に対応する制御差分温度となる制御設定温度に、前記空調熱源機に記憶されている前記設定温度を書き換えて変更することを含むことを特徴とする。

発明の効果

0010

本発明によれば、空調熱源機自体を改造することなく、空調熱源機の出力する熱媒体の出口温度を制御する、空調熱源機に設定されている設定温度を変更することにより、空調熱源機の消費電力を所望の目標消費電力へ容易に低減させることができる。

図面の簡単な説明

0011

本発明の実施形態に係る空調システムの構成例を示すものである。
熱媒体の温度変化量と、この温度変化量の温度変化を得るための空調熱源機111の熱源出力との対応関係を示す熱源出力テーブルの図である。
空調熱源機111の消費電力と、空調熱源機111の熱源出力との対応関係を示す消費電力テーブルの図である。
本発明に係る空調熱源設備機器を利用できるスマートグリッドシステムの一例を示す概略ブロック図である。

実施例

0012

<実施形態>
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態に係る空調システムの構成例を示すものである。図1に示すように、本発明の実施形態に係る空調システムは、熱源側の熱媒体(例えば水:冷却水など)の搬送を受け持つ一次ポンプ121と、空調負荷側の熱媒体の搬送を受け持つ二次ポンプ125とからなるツーポンプシステムの構成とされている。

0013

熱源側は、空調熱源機(例えば、冷凍機)111と、一次側往水管路112と、還ヘッダ117と、一次側還水管路118と、一次ポンプ121と、二次ポンプ125と、往ヘッダ113とを備えている。
空調負荷側は、空調機115a、115b、…、115zと、二次側往水管路114a、114b、…、114z及び二次側還水管路116a、116b、…、116zと、流量調整バルブ126a,126b,…,126zとを備えている。空調機115a、115b、…、115zの各々には、それぞれ熱交換機(不図示)が設けられている。また、空調機115a、115b、…、115zの各々には、それぞれインバータファン127a,127b,…,127zが設けられている。
制御サーバ131は、空調熱源機111、一次ポンプ121、二次ポンプ125、流量調整バルブ126a,126b,…,126z及びインバータファン127a,127b,…,127zの各々の制御を行う。一次ポンプ121及び二次ポンプ125の各々は、圧送する熱媒体流量が通常の場合、同様の量に設定されている。

0014

空調熱源機111は、一次側往水管路112を介して、往ヘッダ113に接続されている。往ヘッダ113は、一次側往水管路112に接続される第1ヘッダ123と、二次側往水管路114a、114b、…、114zに接続される第2ヘッダ124とから構成されている。第1ヘッダ123と第2ヘッダ124との間には、熱媒体を空調機115a、115b、…、115zへ圧送するための二次ポンプ125が設けられている。第2ヘッダ124は、二次側往水管路114a、114b、…、114zの各々を介して、室内側に設けられた空調機115a、115b、…、115zのそれぞれに接続されている。
二次ポンプ125は、第1ヘッダ123から第2ヘッダ124に流れる熱媒体の流量を制御する。また、二次ポンプ125は、予め制御サーバ131から供給された制御値により一定の回転速度で稼働する。

0015

空調機115a、115b、…、115zは、二次側還水管路116a、116b、…、116zを介して、還ヘッダ117に接続されている。還ヘッダ117は、一次側還水管路118を介して、空調熱源機111と接続されている。
一次側還水管路118は、還ヘッダ117と空調熱源機111の流入口との間に設けられている。

0016

一次ポンプ121は、一次側還水管路118に設けられており、還ヘッダ117から空調熱源機111の流入口に流れる熱媒体の流量を制御する。一次ポンプ121は、予め制御サーバ131から供給された制御値により一定の回転速度で稼働する。一次ポンプ121は、空調熱源機111と連動して動作する。

0017

一次側往水管路112は、空調熱源機111の送出口と第1ヘッダ123の間に設けられている。一次側往水管路112は、空調熱源機111から第1ヘッダ123に対し、熱媒体が流れる経路である。
また、一次側往水管路112には、空調熱源機111の送出口の近傍に出口温度センサ(温度計)122が設けられている。

0018

出口温度センサ122は、空調熱源機111により冷却されて送出される熱媒体の温度を測定する水温センサである。すなわち、出口温度センサ122は、空調熱源機111が一次側往水管路112に出力する熱媒体の温度である出口温度Tmの測定を行う。

0019

流量調整バルブ126a,126b,…,126zの各々は、二次側往水管路114a、114b、…、114zのそれぞれに設けられている。流量調整バルブ126a,126b,…,126zの各々は、二次側往水管路114a、114b、…、114zの各々に流れる熱媒体の流量を開閉状態により制御する。
往ヘッダ113の第1ヘッダ123と還ヘッダ117との間には、両者を流体である熱媒体が流通できるように連通させるバイパス管路130が設けられている。

0020

本実施形態の空調システムにおいては、空調熱源機111によって生成された熱媒体は、二次ポンプ125により、空調機115a、115b、…、115zそれぞれへ送られる。また、熱媒体は、流量調整バルブ126a,126b,…,126zの各々により、空調機115a、115b、…、115zそれぞれへ送られる流量が制御される。
そして、空調機115a、115b、…、115zで熱交換された後、熱媒体は、還ヘッダ117を経て、再び空調熱源機111へ送られる。流量調整バルブ126a,126b,…,126zの各々は、空調機115a、115b、…、115zそれぞれにより、図示しない室温センサの測定する室温に対応してバルブ開度が制御される。

0021

例えば、空調機115aにおいて、設定温度に対して室温が高い場合、空調機115aは流量調整バルブ126aの開度を調整し、空調機115aの熱交換機に供給される熱媒体の流量を増加させる制御を行う。同様に、空調機115aの設定温度に対して室温が高い場合、空調機115aはインバータファン127aの回転数を制御し、熱交換機にて熱媒体と熱交換する空気の供給量を増加させる制御を行う。
また、他の空調機115b、…、115zの各々も同様に、設定温度と室温とにより、流量調整バルブ126b、…、126zと、インバータファン126b、…、126zとの制御を行う。

0022

空調熱源機111は、出口温度センサ122の測定する出口温度Tmが予め設定された設定温度(Tth)となるように、一次ポンプ121により供給される熱媒体を冷却する。そして、空調熱源機111は、冷却により温度が低下した熱媒体を送出口から出力する。設定温度は、季節などの環境に対応させて、空調熱源機111に対して、制御サーバ131により予め設定されている。

0023

二次ポンプ125の回転数が低下し、空調熱源機111から第1ヘッダ123へ供給される熱媒体の流量に比較し、第1ヘッダ123から第2ヘッダ124へ出力される熱媒体の流量が少ない場合、熱媒体の流れる経路は以下のようになる。
第1ヘッダ123から第2ヘッダ124へ送出されなかった熱媒体(往水:供給される冷却水)は、バイパス管路130を介して、第1ヘッダ123から還ヘッダ117に対して還流される。

0024

すなわち、第1ヘッダ123において供給余剰となった熱媒体については、バイパス管路130を介して直接、還ヘッダ117へ戻され、ここで空調機115a、115b、…、115zからの還水(還流される熱媒体)と合流する。合流した後、各空調熱源機111a、111b、111cに、一次ポンプ121a、121b、121cの各々により往ヘッダ113により搬送される。上記合流により、バイパス管路130からの熱媒体と、空調機115a、115b、…、115zからの熱媒体との温度が平均化されて低下する。バイパス管路130からの熱媒体は、熱交換されていないため、空調熱源機111から送出された温度のままである。このため、合流により、バイパス管路130からの熱媒体は、バイパス管路130からの熱媒体の温度を低下させる。

0025

制御サーバ131は、すでに述べたように、空調システムにおける空調熱源機111、空調機115a、…、115z、二次ポンプ125、流量調整バルブ126a、…、126zの制御を行っている。
制御サーバ131は、消費電力を低減させる制御指令を受けると、所定時間の間において空調熱源機111の消費電力を目標消費電力とする。空調熱源機111の消費電力が空調システムで最も大きいため、消費電力を低減する際の効果も大きい。制御指令は、低減する電力の値として要求低減電力が含まれている。また、制御指令は、直接に制御サーバ131に対して入力されても、あるいは接続されているネットワーク経由で入力されても、どちらでも良い。

0026

制御サーバ131は、空調システムの消費電力を低減させる制御指令を受けると、制御指令から要求低減電力を抽出する。制御サーバ131は、現在の空調熱源機111の消費電力から要求低減電力を減算し、空調熱源機111の目標消費電力を算出する。
制御サーバ131は、この目標消費電力となるように、空調熱源機111の運転を制御する(後述)。

0027

図2は、熱媒体の温度変化量と、この温度変化量の温度変化を得るための空調熱源機111の熱源出力との対応関係を示す熱源出力テーブルの図である。熱源出力は、空調熱源機111の最大出力に対する、熱媒体の温度を変化させるために必要な出力の割合を示す。図2には、空調熱源機111における熱媒体の温度変化量に対応した熱源出力が示されている。本実施形態における温度変化量は、空調熱源機111から送出される熱媒体の温度と、空調熱源機111に設定されている設定温度との差分温度である。空調熱源機111から送出される熱媒体の温度は、出口温度センサ122が測定した出口温度Tmである。ここで熱源機の出力は、以下の式で求められる数値である。
熱源機の出力=α×ΔT
ΔTは、出口温度Tmから設定温度を減算した差分温度である。

0028

設定温度は、空調熱源機111に設定されている、空調熱源機111から送出される熱媒体の制御目標の温度である。また、設定温度は、制御サーバ131により空調熱源機111に対して設定される。空調熱源機111は、熱媒体の出口温度Tmが設定温度となるように、熱媒体を冷却する。上述したように、熱源出力は、空調熱源機111が熱媒体を温度Aから温度Bに冷却する際、温度Aから温度Bを減算した差分温度の冷却に必要な出力がである。
また、図2に示す熱源出力テーブルではなく、熱媒体の温度変化量と、この温度変化量の温度変化を得るための空調熱源機111の熱源出力との対応関係を示す関係式を用いても良い。

0029

図3は、空調熱源機111の消費電力と、空調熱源機111の熱源出力との対応関係を示す消費電力テーブルの図である。図3の消費電力と熱源出力との対応関係は、所定の環境条件毎に設定される。例えば、空調熱源機111の効率が環境条件毎に異なるため、季節毎外気温湿度などに対応して設定される。この図3からは、熱源出力が増加するに従い、消費電力も増加している。
したがって、空調熱源機111の消費電力を低下させる場合、出口温度Tmと設定温度との差分温度を小さくすることが必要であることが分かる。

0030

制御サーバ131は、空調システムの消費電力を低減させる制御指令を受けると、所定時間の間において空調熱源機111の消費電力を目標消費電力とする制御を行う。
本実施形態においては、制御サーバ131は、上記差分温度を小さくするため、空調熱源機111の設定温度を書き換える処理を行う。
制御サーバ131は、図2の熱源出力テーブル及び図3の消費電力テーブルが記憶された内部記憶部(不図示)を有している。
また、図3に示す消費電力テーブルではなく、空調熱源機111の消費電力と、空調熱源機111の熱源出力との対応関係を示す関係式を用いても良い。

0031

図1戻り、制御サーバ131は、内部記憶部の消費電力テーブルを参照し、目標消費電力に対応する熱源出力を読み出す。また、制御サーバ131は、内部記憶部の消費電力テーブルから読み出した熱源出力に対応する差分温度を、内部記憶部の熱源出力テーブルから読み出す。そして、制御サーバ131は、内部記憶部の消費電力テーブルから読み出した差分温度を制御差分温度とする。制御サーバ131は、出口温度センサ122から、出口温度センサ122の測定する出口温度Tmを読み込む。そして、制御サーバ131は、読み込んだ出口温度Tmから制御差分温度を減算し、減算結果を制御設定温度とする。

0032

制御サーバ131は、空調熱源機111に設定されている設定温度を、制御設定温度に書き換える。これにより、熱媒体の温度を出口温度Tmを設定温度(制御設定温度)に冷却する際、空調熱源機111が消費する消費電力を目標消費電力とすることができる。
制御サーバ131は、デマンド時間における所定の期間のみ、上述した制御設定温度に空調熱源機111の設定温度を書き換えておく。所定の期間は、例えばデマンド時間の30分のうち10分間である。制御サーバ131は、上記所定の期間が経過した後、再度、空調熱源機111の設定温度を、制御設定温度から、この制御設定温度に書き換える前に設定されていた温度に書き換える。

0033

上述した構成により、本実施形態は、制御サーバ131により、熱源空調機111の送出する熱媒体の出口温度Tmの制御目標である設定温度を、目標消費電力に対応する制御設定温度に書き換える。
これにより、本実施形態によれば、空調熱源機111における熱媒体の温度変化量、すなわち差分温度を小さくすることができ、空調熱原機111の制御インターフェースの改造を行うことなく、制御サーバ131の制御のみにより、熱源空調機111の消費電力を目標消費電力に容易に低下させることができる。これにより、本実施形態によれば、デマンド時間内における空調システムの消費電力を任意に制御することができる。

0034

<スマートグリッドシステム>
図4は、本発明に係る空調熱源設備機器を利用できるスマートグリッドシステムの一例を示す概略ブロック図である。図4に示す通り、このスマートグリッドシステムは、運転管理装置1と、空調熱源設備機器3と、作業設備機器4と、電源機器6と、電源出力制御装置7と負荷電力制御装置8(図1における制御サーバ131に対応する)とを備える。

0035

このスマートグリッドシステムは、負荷装置として、例えば、空調熱源設備機器3と作業設備機器4を含む。なお、空調熱源設備機器3は熱源を備えているため、作業設備機器4に比べて消費電力の変動が大きく、天気や室内の利用環境に応じてその消費電力が変動しやすい。

0036

空調熱源設備機器3(図1における空調熱源設備101に対応する)は、空調熱源機31(空調熱源機111に対応する)と、外調機32と、空調機33(空調機115a、115b、…、空調機115zに対応する)と、熱循環機構34と、パッケージ空調機35とを含む。この空調熱源設備機器3のうち、空調熱源機31と、外調機32と、空調機33は、熱循環機構34を介して循環する熱媒体(例えば水)の温度を調整して、例えば各部屋に設置された空調機33を介して室内の温度を調整する設備機器である。この空調熱源設備機器3は、熱循環機構34を利用して、負荷装置が必要とする熱量を、外調機32や空調機33に提供する。

0037

この熱循環機構34は、例えば、各部屋に張り巡らされ、空調熱源機31によって与えられた熱量を保持する熱媒体(液体気体)を充填したパイプ341(図1における一次側往水管路112及び一次側還水管路118と、二次側往水管路114a、114b、…、114z及び二次側還水管路116a、116b…、116z等を含むと)と、この熱媒体を循環させるポンプ342(図1における一次ポンプ121及び二次ポンプ125を含むと)と、熱量を保持する熱媒体を蓄える蓄熱槽343を含む。

0038

空調熱源機31は、例えばヒートポンプである空調熱源機やジェネリンク等を含み、パイプ341に充填された熱媒体の温度を上げる加熱処理、及び、熱媒体の温度を下げ冷却処理を行う。

0039

外調機32は、外気を取り込み、室内温度にあわせてある程度、外気温度を調整する。空調機33は、空調熱源機31により加熱処理あるいは冷却処理された熱媒体の温度を利用して、外調機32が取り込んだ外気を室内温度に合わせて調整する。パッケージ空調機35は、空調熱源機31により加熱・冷却処理された熱媒体の温度を利用せずに、外調機32が取り込んだ外気を室内温度に合わせて調整する。

0040

作業設備機器4は、PC(Personal Computer)41と、照明機器42と、OA(Office Automation)機器43とを含む。これらPC41、照明機器42、OA機器43は、オフィス等のビル内に多く設置されている作業設備機器であって、本発明に係る作業設備機器4の一例である。

0041

また、このスマートグリッドシステムは、これら負荷装置に電力を供給する電源機器6として、第1発電機61と、第2発電機62と、蓄電池63と、買電電源64を含む。

0042

第1発電機61は、風力エネルギー太陽光エネルギー等を利用して自家発電により電力を発電する。この第1発電機61の発電エネルギー天候によって左右されるため、その出力電力は一定ではない。第2発電機62は、例えばガスエンジン発電機ガスタービン発電機等の発電機である。この第2発電機62は、天候によって左右される発電エネルギーを使用していないため、出力電力を調整することができる。蓄電池63は、第1発電機61及び第2発電機62によって発電された発電電力、及び買電電源64から出力される買電電力蓄電する。買電電源64は、例えば、使用者が電力会社から購入する電力(買電電力)を出力する。

0043

なお、この電力会社からの買電については、使用者に応じて契約電力C[kW]が決まっており、使用した予め決められた一定時間(デマンド時限)あたりの平均電力が契約電力Cを超えた場合、予め契約電力Cに応じて決められている支払料金違約金等の追加料金が課せられる。ここでは、契約電力のことを、以下、デマンド目標値Cということもある。以下、予め決められた一定時間当たりとはデマンド時限に相当し、任意に決められる一定の時間であって、例えば30分である。

0044

運転管理装置1は、空調熱源運転計画電源設備運転計画について管理する。この空調熱源運転計画とは、空調熱源に相当する負荷装置が必要とする熱負荷デマンド時限毎割り振り、この割り振りを時刻毎に示す計画である。空調熱源運転計画は、例えば、予測日において予め決められている設定温度に温度調整するために予想される熱量を供給するため、一日の各時間帯において予測される空調熱源に相当する負荷装置が消費する放熱量と蓄熱槽に蓄熱される蓄熱量を示す。

0045

電源設備運転計画とは、全ての負荷装置に供給する電力源(発電電力と買電電力)の割り振りを時刻毎に示す計画である。この電源設備運転計画は、電源機器6から給電されることが予想される電力負荷予測値を、電源機器6に含まれる各電源出力(第1発電機61と、第2発電機62と、蓄電池63と、買電電源64)毎の運転のスケジュールにより示すものである。例えば、電源設備運転計画は、一日の各時間帯において予測される供給電力を給電するため、電源機器6が、予め決められた一定時間(デマンド時限)毎に運転するための電力を示す。

0046

運転管理装置1は、予め、空調熱源設備機器3、作業設備機器4及び電源機器6の最適運転制御を行うために各種情報を入力し、その情報を基に空調熱負荷予測処理発電出力予測処理を行う。この空調熱負荷予測処理では、予め決められている設定温度に温度調整するために必要と予測される熱量(空調熱負荷)を算出する処理を行う。発電出力予測処理は、第1発電機61が発電すると予測される電力を算出する処理を行う。

0047

運転管理装置1は、空調熱負荷予測処理と発電出力予測処理の結果に基づき、運転計画作成処理を行う。この運転計画作成部は、これらの予想結果に基づき、予測される空調熱負荷に応じて空調熱源運転計画の作成を行うとともに、予測される空調熱負荷に応じて、買電電源64からの買電電力が任意の目標値(例えば最小値)となる電源機器6の各電源(第1発電機61と、第2発電機62と、蓄電池63と、買電電源64)の電力負荷を示す電源設備運転計画を作成する。

0048

この運転管理装置1の基本処理は、各種情報を収集して空調熱負荷予測処理と発電出力予測処理を行う処理行程1と、その結果に基づいて空調熱源運転計画と電源設備運転計画を作成するための運転計画作成処理を行う処理行程2と、の2つの処理工程である。運転管理装置1は、この2つの処理工程に加え、計画DRを実行する処理と、リアルタイムDRを実行する処理を、場合に応じて行う。

0049

電源出力制御装置7は、運転管理装置1による運転計画、計画DR、リアルタイムDR処理に基づき、電源機器6から負荷装置である空調熱源設備機器3と作業設備機器4に対して電力を供給する電力源(第1発電機61、第2発電機62、蓄電池63、買電電源64)を指定するとともに、この電力源が出力する電力とそのタイミングとを制御する。具体的にいうと、この電源出力制御装置7は、電力源のうち第1発電機61、第2発電機62及び蓄電池63が出力する電力を制御する。なお、買電電源64が出力する電力は、負荷装置(空調熱源設備機器3及び作業設備機器4)のデマンドに対して、第1発電機61、第2発電機62及び蓄電池63が出力する電力では不足する電力である。

0050

負荷電力制御装置8は、運転管理装置1による運転計画、計画DR、リアルタイムDR処理に基づき、空調熱源設備機器3及び作業設備機器4の運転を制御する。

0051

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

0052

111…空調熱源機
112…一次側往水管路
114a,114b,114z…二次側往水管路
115a,115b,115z…空調機
116a,116b,116z…二次側還水管路
117…還ヘッダ
118…一次側還水管路
121…一次ポンプ
122…出口温度センサ
123…第1ヘッダ
124…第2ヘッダ
125…二次ポンプ
126a,126b,126z…流量調整バルブ
127a,127b,127z…インバータファン
130…バイパス管路
131…制御サーバ

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