熱回收設備系統、熱回收設備控制裝置及熱回收設備控制方法

2023-06-02 05:00:06 2

熱回收設備系統、熱回收設備控制裝置及熱回收設備控制方法
【專利摘要】本發明涉及熱回收設備系統、熱回收設備控制裝置以及熱回收設備控制方法。提供能夠在將熱回收設備保持為正常狀態的同時實現節能化的熱回收設備控制裝置。根據實施方式，熱回收設備控制裝置對熱回收設備進行控制，該熱回收設備使消耗能量的冷卻裝置工作而使所冷卻的製冷劑循環而從負載設備回收熱。熱回收設備控制裝置具備計算部和監視部。計算部為，在所賦予的條件下，通過從使能量消耗量最小化的觀點出發的最佳化運算，來計算製冷劑的合適溫度。監視部為，監視負載設備的狀態，而判定該負載設備有無異常。並且，監視部為，在判定為監視的結果存在異常的情況下，控制冷卻裝置，以將製冷劑冷卻為比計算出的合適溫度低。
【專利說明】熱回收設備系統、熱回收設備控制裝置及熱回收設備控制方法
【技術領域】
[0001]本發明的實施方式涉及能夠在大廈、工廠或者集中住宅等的空調控制中應用的熱回收設備系統、熱回收設備控制裝置及熱回收設備控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著近年來的地球環境保護意識的提高，而尋求削減能量消耗量。節省能量法(節能法)的修改、IS050001等、從法律、標準的方面尋求節能的要求也逐漸變得嚴格。從這種背景出發，對大廈、工廠等規模比較大的建築設備的能量消耗進行削減的技術受到關注。
[0003]由建築設備消耗的能量中，與空調設備相關聯的能量的比例明顯較大，根據建築物的不同甚至可以說佔到一半。因而，如果能夠削減由空調設備消耗的能量，則能夠大幅提高節能效果。因此，提出有用於不僅使設備單體的能量效率提高、還使對建築物所產生的熱進行回收的設施(以下統稱為熱回收設備)高效地工作而提高能量效率的各種技術。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特許第4166051號公報
[0007]專利文獻2:日本特許第3783859號公報
[0008]專利文獻3:日本特許第4630702號公報

【發明內容】

[0009]發明要解決的課題
[0010]在現有的技術中，基於根據空調設備的規格、實際運轉情況而製作的評價函數，來計算出用於使能量消耗量最小化的控制設定值。即，將熱回收設備作為控制對象的集合體來對待，通過基於模型化方法的最佳化運算來計算出對於各控制對象的控制目標值。然而，在這種方法中，未必能夠考慮到構成熱回收設備的設備的規格、運轉狀況的全部。由於熱回收設備的工作狀態還會受到外部氣體的溫度、溼度這種環境條件的影響，因此系統的模型化自身存在極限。因此，有時在通過計算來進行的控制和系統的實際運用之間產生背離。
[0011]用於節能的計算的結果，例如作為冷熱源設備出口最佳製冷劑設定溫度(以下稱為製冷劑設定溫度)，推薦比通常的設定提高的值。當提高設定溫度時，能夠減小用於冷卻製冷劑的壓縮機動力，並能夠減少冷熱源設備的消耗能量，因此在數字上會發現對節能有利。然而，由於製冷劑與被冷卻體之間的溫度差變小，因此冷卻能力下降，室外機的除溼能力不足等，而降低溫度的方向的反饋變強，有時作為整體能量消耗量增加。
[0012]作為用於對熱回收設備的工作狀態進行評價的指標，存在製冷劑旁通流量。製冷劑旁通流量是從自製冷劑回收熱的制冷機的出口向入口回流(旁通)的製冷劑的量，在冷卻能力存在餘力的狀態下能夠確保充分的流量。然而，當負載(室外機、室內空調設備等)的冷卻要求變強時，旁通流量降低，在低於既定流量之前預備的冷熱源設備被追加起動。如此，有時會進行如下的不適合的控制:儘管在計算上能夠計算出促使節能的設定目標值，但在實際運用中會導致熱回收設備整體的能量消耗量増大的結果。
[0013]本發明的目的在於提供能夠在將熱回收設備保持為正常狀態的同時實現節能化的熱回收設備系統、熱回收設備控制裝置及熱回收設備控制方法。
[0014]用於解決課題的手段
[0015]根據實施方式，熱回收設備控制裝置為，控制熱回收設備，該熱回收設備使消耗能量的冷卻裝置工作而使所冷卻的製冷劑循環，而從負載設備回收熱。熱回收設備控制裝置具備計算部和監視部。計算部為，在所賦予的條件下通過從使能量消耗量最小化的觀點出發的最佳化運算來計算出製冷劑的合適溫度。監視部為，對負載設備的狀態進行監視而判定該負載設備有無異常。並且，監視部為，在判定為監視的結果存在異常的情況下，控制冷卻裝置以將製冷劑冷卻為比計算出的合適溫度低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是表示熱回收設備的一例的框圖。
[0017]圖2是表示實施方式的熱回收設備控制系統的一例的系統圖。
[0018]圖3是表示圖2所示的設備控制裝置10的一例的功能框圖。
[0019]圖4是表示輸出裝置30顯示的畫面的一例的圖。
[0020]圖5是表示輸出裝置30顯示的畫面的一例的圖。
[0021]圖6是表示設備控制裝置10的處理步驟的一例的流程圖。
[0022]圖7是表示最佳製冷劑設定溫度的計算的處理步驟的一例的流程圖。
[0023]圖8是表示輸出裝置30顯示的畫面的一例的圖。
[0024]圖9是表不製冷劑設定溫度上限表15a的一例的圖。
[0025]圖10是表示系統監視部13的處理步驟的一例的流程圖。
[0026]圖11是表示冷卻性能監視部13a的處理步驟的詳細情況的流程圖。
[0027]圖12是表示旁通流量監視部13b的處理步驟的詳細情況的流程圖。
[0028]圖13是表示通信處理部14的處理步驟的一例的流程圖。
[0029]圖14是表示最佳製冷劑設定溫度計算參數15b的一例的圖。
[0030]圖15是表不以時間序列表不最佳製冷劑設定溫度的計算例的表的圖。
[0031]圖16是表示對包含圖15所示的期間的一定期間的各值進行表示的曲線的圖。
[0032]圖17是表示其他實施方式的熱回收設備控制系統的一例的系統圖。
【具體實施方式】
[0033]圖1是表示熱回收設備的一例的框圖。在實施方式中，公開能夠對圖1所示的熱回收設備進行控制的系統的一例。圖1所示的箭頭表示水等製冷劑移動的方向。製冷劑從多個製冷劑負載設備500回收熱，並經過配管系統而到達冷熱源設備100。製冷劑負載設備500是成為冷卻對象的設備，一般包括空調機、純水製造機或者室外機等設備。
[0034]室外機是用於對朝室內供氣的外部氣體(新鮮空氣)進行處理的裝置。室外機為了調整所取入的外部氣體的溫度、溼度而消耗電力。與室外機相關的重要參數中包括供氣露點溫度。為了防止空調管道內的結露，而需要適當地控制供氣露點溫度。[0035]冷熱源設備100是也被稱作制冷機的冷卻裝置，例如根據熱泵原理對製冷劑進行冷卻。從製冷劑回收的熱被傳遞到廢熱設備(未圖示)而從建築物的屋頂上的廢熱機、散熱器等放射至建築物外部。冷熱源設備100設置有多個，且與應當回收的熱量相應的數量工作。冷熱源設備100消耗能量，因此將工作數量抑制為最小限度並實現舒適的空氣調節是節能化的重點。
[0036]熱回收設備的冷卻功能主要根據製冷劑的溫度、製冷劑的流量的雙方來實現。為了得到預期的冷卻性能，如果製冷劑溫度設定得較低，則製冷劑的流量較少即可。相反，當製冷劑的溫度設定得較高時，為了得到相同的冷卻性能，需要增大流量。此處所說的流量可以是整體的每單位時間的流量或者旁通流量中的任一個。即，旁通流量是率直地反映在設備中流動的製冷劑的流量的量。
[0037]現有的技術為，從節能的觀點出發，所謂單方面地施加想要提高製冷劑的溫度的反饋。因此，製冷劑流量變得不足，冷熱源設備100被追加起動，結果有時能量消耗量、成本增加。在實施方式中進行說明的構成為，考慮到該情況，在考慮冷卻性能以及節能性的同時，施加用於使冷熱源設備100的工作數量為最小限度的其他反饋。
[0038]當然，在即便使製冷劑的溫度儘量變冷也無法得到所期待的性能的情況下，有時不得不追加起動冷熱源設備100。實施方式並非否定這種方式的運用。即，實施方式為，不僅考慮製冷劑的溫度還考慮流量，而想要實現從綜合的視野出發的節能化。
[0039]為了使製冷劑在冷熱源設備100與製冷劑負載設備500之間循環，而在冷熱源設備100的入口側設置有一次泵700，在出口側設置有二次泵300。在二次泵300的入口側設置有一次頭200，在出口側設置有二次頭400，能夠高效地配置管。
[0040]此外，在從製冷劑負載設備500到一次泵700的路徑上設置有返回頭600。進而，從一次泵200到返回頭600設置有製冷劑的旁通路徑800。製冷劑的一部分在該旁通路徑800中流動(回流)，不經由製冷劑負載設備500就返回冷熱源設備100。旁通路徑800的流量是表示冷卻系統的能力餘量的參數，如果流量變少則待機中的冷熱源設備起動而耗電
量上升。
[0041]圖2是表示實施方式的熱回收設備控制系統的一例的系統圖。在圖2中，作為控制對象的設備傳感器組61?6p包括冷熱源機1、溫度傳感器2、流量傳感器3、室外機4以及泵5等。冷熱源機I包含圖1所示的冷熱源設備100。
[0042]溫度傳感器2例如是計測室外機4的設置環境的外部氣體溫度、外部氣體溼度等的傳感器。並且，溫度傳感器也計測冷熱源機1、室外機4的溫度。此外，溫度傳感器21也計測室外機4的供氣露點溫度。流量傳感器3計測在配管系統中流動的製冷劑的流量。特別是，流量傳感器3計測在旁通路徑800中流動的製冷劑的流量。
[0043]設備傳感器組61?6p分別由上位的控制裝置51?5p控制。例如，控制裝置51?5m與監視裝置41連接。監視裝置例如設置於大廈的每層，在建築物整體具備多個(監視裝置41?4n)的情況較多。控制裝置51?5p在距控制對象最近的位置上發揮功能，對冷熱源機1、室外機4、泵5等設備發出控制指令，並且從溫度傳感器2、流量傳感器3等收集各種傳感器信息。
[0044]例如，在設備傳感器組61的各數據取得點取得的計測值、設備的狀態或者設定值等數據在控制裝置51中被匯總，並被發送給監視裝置41。監視裝置41將從控制裝置51接收到的各種數據在內部的資料庫(未圖示)保持一定期間以上(例如48小時)。
[0045]並且，監視裝置41根據在內部所設定的控制邏輯、來自上位裝置的控制命令、設定值變更命令等，朝控制對象設備的控制裝置發送命令。控制裝置51根據來自監視裝置41的命令，對設備傳感器組61設定設定值、狀態信息。在監視裝置41和控制裝置5m、設備傳感器組6m、或者監視裝置4n和控制裝置5p、設備傳感器組6p之間也存在同樣的關係。監視裝置41?4n還經由大廈內LAN(Local Area Network:區域網)等通信網絡與設備控制裝置10連接。
[0046]設備控制裝置10、監視裝置41?4n以及控制裝置51?5p經由通信網絡分層地監視、控制設備傳感器組61?6p。作為通信網絡上的協議，代表性的是BACnet (註冊商標)。
[0047]另外，通信網絡並不僅限於LAN,也可以是IP(Internet Protocol:網際網路協議)網絡、系統供應商的VPN (Virtual Private Network:虛擬專用網絡)。即，設備控制裝置10並不限於與設備傳感器組61?6p設置在同一建築物內，也可以設置於在地理上分離的位置。
[0048]設備控制裝置10具備作為人機接口的輸入裝置20、輸出裝置30。輸入裝置20例如是滑鼠、鍵盤或者觸摸面板等輸入器件，輸出裝置30例如是液晶顯示器。用戶能夠使用這些器件目視確認與設備控制裝置10的處理相關的信息，並且能夠對設備控制裝置10輸入數值、文字等。
[0049]圖3是表示圖2所示的設備控制裝置10的一例的功能框圖。設備控制裝置10具備人機接口(HMI)處理部11、製冷劑設定溫度計算部12、系統監視部13、通信處理部14以及資料庫部15。其中，製冷劑設定溫度計算部12、系統監視部13、通信處理部14，例如是通過CPU(Central Processing Unit:中央處理單元)的、基於存儲於程序存儲器(未圖示)的程序的運算處理來實現的處理功能，該處理的執行周期能夠分別設定。
[0050]HMI處理部11與輸入裝置20以及輸出裝置30連接，具備對用戶通知各種信息、受理來自用戶的數據輸入等的功能，對系統與用戶之間的信息的收發進行中介。所輸入的信息被存儲於資料庫部15。
[0051]製冷劑設定溫度計算部12在所賦予的條件(氣溫、溫度等環境條件，或者用戶所要求的空調溫度、溼度等)下，主要通過從使能量消耗量最小化的觀點出發的最佳化運算，來計算熱回收設備中的製冷劑的設定溫度。計算所需要的信息從資料庫部15、監視裝置41?4n等取得。所計算出的值(稱作最佳製冷劑設定溫度)被保存於資料庫部15。
[0052]S卩，最佳製冷劑設定溫度是為了節能而推薦的製冷劑的合適溫度，在現有的系統中，僅該計算值是系統控制的依據。
[0053]系統監視部13執行與熱回收設備的監視、控制相關的功能。尤其是，系統監視部13監視製冷劑負載設備500的狀態，而判定製冷劑負載設備500中有無異常。進而，在判定為監視的結果存在異常的情況下，系統監視部13對冷熱源設備100進行控制，將製冷劑冷卻為比最佳製冷劑設定溫度低。
[0054]S卩，系統監視部13為，當在熱回收設備中檢測到異常時，將製冷劑的溫度朝相比最佳製冷劑設定溫度降低的方向修正。在進行修正時，從避免因急劇的溫度變化而使系統過載的觀點出發，設定既定的修正值(一次修正中的修正量:刻度)。
[0055]通信處理部14與監視裝置41?4n通信而取得各種數據，或者朝監視裝置41?4η發送針對設備傳感器組61?6ρ的設定值、控制信息。資料庫部15在其存儲區域中存儲製冷劑設定溫度上限表15a、最佳製冷劑設定溫度計算參數15b以及最佳製冷劑設定溫度15c0
[0056]製冷劑設定溫度上限表15a例如是按照外部氣體絕對溼度的每個值來登記了製冷劑設定溫度的上限的表。在該表中也能夠一併登記製冷劑設定溫度的下限。最佳製冷劑設定溫度計算參數15b是用於計算最佳製冷劑設定溫度的各種參數(由傳感器計測到的外部氣體溫度、外部氣體溼度等)，最佳製冷劑設定溫度15c是實際計算出的最佳製冷劑設定溫度。
[0057]然而，系統監視部13作為實施方式的處理功能，具備冷卻性能監視部13a以及旁通流量監視部13b。
[0058]冷卻性能監視部13a為，當由溫度傳感器2計測到的溫度和針對製冷劑負載設備500的溫度設定值之差為既定值以上的期間持續既定時間時，判定為存在異常。溫度設定值也可以是基於最佳製冷劑設定溫度的值。或者，溫度設定值也可以是根據用戶的要求等而預先決定的、不依賴於最佳製冷劑設定溫度的既定的設定值。在為後者的情況下，作為室外機露點溫度而預先賦予固定的設定值，設備控制裝置10隻要不追隨於冷水溫度的變更而保持如設定值那樣的露點溫度即可。
[0059]進而，冷卻性能監視部13a為，以不會因異常而使室外機4等負載設備陷入除溼不足的方式，計算最佳製冷劑設定溫度的修正值。將此處計算出的值表述為最佳製冷劑設定溫度修正值Λ Tl。
[0060]在實施方式中，通過對最佳製冷劑設定溫度加上修正值來得到修正後的最佳製冷劑設定溫度。由於加上修正值而使溫度下降，因此通常修正值是負數。將修正後的最佳製冷劑設定溫度表述為最佳製冷劑設定溫度(修正後)。修正值與最佳製冷劑設定溫度(修正後)一起被保存於資料庫部15。
[0061]旁通流量監視部13b為，當由流量傳感器3計測到的旁通路徑800 (圖1)的流量脫離既定的基準範圍時，判定為存在異常。進而，旁通流量監視部13b為，以停止中的冷熱源設備100不會因旁通流量的減少而被無準備地追加起動的方式，計算最佳製冷劑設定溫度的修正值。將此處計算出的值表述為最佳製冷劑設定溫度修正值Λ Τ2。
[0062]由旁通流量監視部13b計算出的修正值Λ Τ2，能夠與由冷卻性能監視部13a計算出的修正值Λ Tl相獨立地處理。基於製冷劑流量而修正後的最佳製冷劑設定溫度也表述為最佳製冷劑設定溫度(修正後)。
[0063]圖4是表示為了確認熱回收設備控制系統的動作狀況而在設備控制裝置10的輸出裝置30顯示的畫面的一例的圖。在圖4所示的畫面中表示處於最佳運算執行中、即製冷劑設定溫度計算部12正在執行最佳製冷劑設定溫度的運算的情況。並且，通過設備異常、產生異常中等圖標來表示在系統中產生某種異常的情況。
[0064]圖5是表示為了變更設備控制裝置10的動作設定而在設備控制裝置10的輸出裝置30顯不的畫面的一例的圖。在圖5所不的畫面中表不室外機供氣露點溫度修正功能開啟(0Ν)、且旁通流量修正功能開啟的情況。前者是以冷卻性能監視部13a為主體的功能，後者是以旁通流量監視部13b為主體的功能。
[0065]圖6是表示設備控制裝置10的處理步驟的一例的流程圖。在圖6中，設備控制裝置10等待最佳製冷劑設定溫度的計算的執行定時的到來(步驟SI)。該定時例如基於通過使用了 HMI處理部11的設定而賦予的控制周期，圖6的步驟按照該周期來反覆執行。
[0066]當執行定時到來時，製冷劑設定溫度計算部12計算最佳製冷劑設定溫度(步驟S2)。接著，系統監視部13執行熱回收設備系統的監視處理(步驟S3)。另外，步驟S2的處理和步驟S3的處理可以根據控制周期而在相同定時執行，也可以相互隔開間隔執行。
[0067]圖7是表示與最佳製冷劑設定溫度的計算相關的處理步驟的一例的流程圖。製冷劑設定溫度計算部12從最佳製冷劑設定溫度計算參數15b取得外部氣體溫度以及外部氣體溼度。接著，製冷劑設定溫度計算部12將取得的外部氣體溫度例如輸入至海蘭-韋克斯勒(Wexler-Hyland)近似式來計算飽和水蒸氣壓力Psa,並且使用式(I)、(2)來計算外部氣體絕對溼度(步驟S21) 。
[0068][數式I]
[0069]Pw = PsaXRH/100...(I)
[0070]Pw:水蒸氣分壓[kPa]
[0071]Psa:飽和水蒸氣壓力[kPa]
[0072]RH:相對溼度[%]
[0073]X = 0.62198 X Pw/(P-Pw)...(2)
[0074]X:絕對溼度[kg/kgDA]
[0075]P:空氣的總壓(海拔Om的大氣壓)[kPa]=101.325 [kPa]
[0076]例如，如果外部氣體幹球溫度為25°C、相對外部氣體溼度為80%，則外部氣體絕對溼度為0.0160kg/kgDA。另外，如果能夠從監視裝置41等直接取得外部氣體絕對溼度，則能夠省略(步驟S21)的順序。
[0077]接著，製冷劑設定溫度計算部12參照製冷劑設定溫度上限表15a，基於在(步驟S21)中計算出的外部氣體絕對溼度，來計算最佳製冷劑設定溫度(步驟S22)。
[0078]接著，製冷劑設定溫度計算部12實施對於最佳製冷劑設定溫度的上限以及下限的限制處理(步驟S23)。當最佳製冷劑設定溫度在每次計算時都大幅變動時，直接使用該值進行控制的情況對於熱回收設備來說是不優選的。因此，為了防止最佳製冷劑設定溫度的每次計算時相對於前次的最佳製冷劑設定溫度變化既定的限制幅度以上，而對最佳製冷劑設定溫度進行修正。
[0079]在將上述限制幅度例如設定為每小時3.(TC (3.(TC /h)、且製冷劑設定溫度計算部12的執行周期被設定為30分鐘的情況下，每一次計算的限制幅度為其一半的1.5°C。假設前次的最佳製冷劑設定溫度為7.2°C，而在之後的計算中作為最佳製冷劑設定溫度而計算出9.(TC。由於該值超過了限制幅度，因此製冷劑設定溫度計算部12通過限制處理將最佳製冷劑設定溫度修正為8.7V。修正後的最佳製冷劑設定溫度被登記於資料庫部15 (最佳製冷劑設定溫度15c)。與限制處理相關的限制幅度也可以預先設定在系統中，例如也可以從如圖8所示那樣的輸入畫面輸入。
[0080]圖8是表示用於輸入與步驟S23的限制處理相關的限制幅度的畫面的一例的圖。設置有用於設定與執行周期的欄所示的多個項目(※丨、〗^……)、外部氣體絕對溫度對應的冷水(製冷劑)溫度的上限和下限的窗口。
[0081]圖9是表示製冷劑設定溫度上限表15a的一例的圖。製冷劑設定溫度上限表15a是按照每個外部氣體絕對溼度來將設定溫度的上限值以及下限值建立對應的表。外部氣體絕對溫度的能夠設定範圍例如為0.0OOO?0.0400 [kg/kgDA]，外部氣體絕對溼度為0.0000和0.0400時的製冷劑設定溫度，分別自動地設定成最接近的外部氣體絕對溼度的設定值。
[0082]由於在製冷劑設定溫度上限表15a中能夠設定的項目數量有限，因此，在進行最佳製冷劑設定溫度的計算時，從製冷劑設定溫度上限表15a讀入與取得的外部氣體絕對溼度之間的距離最近的兩個外部氣體絕對溼度的設定值信息(包括0.0000和0.0400[kg/kgDA]時)，導出線性或者非線性近似式，而計算最佳製冷劑設定溫度即可。
[0083]例如，當在製冷劑設定溫度上限表15a為圖9所示的內容、外部氣體絕對溼度為
0.0160kg/kgDA的情況下使用線性近似式時，根據項目N0.2和N0.3的設定內容而導出「-500X (絕對溼度)+17.0=(最佳製冷劑設定溫度)」這樣的近似式。當作為絕對溼度而將
0.0160kg/kgDA代入該近似式時，作為最佳製冷劑設定溫度而求出9.(TC。
[0084]圖10是表示系統監視部13的處理步驟的一例的流程圖。在圖10中，系統監視部13的冷卻性能監視部13a對室外機的供氣露點溫度進行修正(步驟S31)。接著，旁通流量監視部13b進行旁通流量修正處理(步驟S32)。另外，步驟S31及步驟S32的執行順序是任意的。並且，也可以僅執行某一個步驟。
[0085]圖11是表示冷卻性能監視部13a的處理步驟的詳細情況的流程圖。冷卻性能監視部13a從資料庫部15讀入室外機信息，進行異常判定(步驟S311)。冷卻性能監視部13a計算室外機的供氣露點溫度的溫度設定值與由溫度傳感器2計測到的溫度之間的差分，在該差成為既定的基準值以上的期間持續了既定的基準時間的情況下，判斷為存在異常(步驟S311)。上述基準值以及基準時間的任一個均能夠預先登記在系統中、或者使用HMI處理部11進行登記。另外，異常判定以所有的室外機為對象來實施，只要在一個中判定為異常則判定為存在異常。
[0086]在判定為室外機的供氣露點溫度存在異常的情況下(在步驟S312中為是)，冷卻性能監視部13a確認前次的最佳製冷劑設定溫度是否高於製冷劑設定溫度下限值(步驟S313)。製冷劑設定溫度下限值能夠預先登記在系統中、或者使用HMI處理部11進行登記。或者，如圖9所示，也可以按照每個外部氣體絕對溼度來進行設定。在如圖9那樣進行了設定的情況下，利用圖7的步驟S21中的計算值來求出下限值。
[0087]當前次的最佳製冷劑設定溫度高於製冷劑設定溫度下限值的情況下(在步驟S313中為是)，使最佳製冷劑設定溫度修正值Λ Tl的值降低預先設定的基準值XA(例如
0.17)(步驟S314)。對最佳製冷劑設定溫度加上如此得到的修正值Λ Tl= Δ Τ1-ΧΑ，而得到最佳製冷劑設定溫度(修正後)。
[0088]另一方面，如果在步驟S312中判定為沒有異常(否)，則冷卻性能監視部13a判定Δ Tl的值是否為負數(步驟S315)。如果Λ Tl為負數(是)，則使Λ Tl增加預先設定的基準值XB (例如0.17)(步驟S316)。接著，冷卻性能監視部13a確認修正值Λ Tl的值是否為正值(步驟S317)。如果為正值(是)，則冷卻性能監視部13a將修正值Λ Tl設定為O (步驟S318)。在該情況下，最佳製冷劑設定溫度不被修正。
[0089]圖12是表示旁通流量監視部13b的處理步驟的詳細情況的流程圖。旁通流量監視部13b從資料庫部15讀入製冷劑旁通流量(步驟S321)，並判定該製冷劑旁通流量是否小於下限基準值LI (例如250kg/s)(步驟S322)。[0090]在步驟S322中如果製冷劑旁通流量小於下限基準值LI (是)，則旁通流量監視部13b確認前次的最佳製冷劑設定溫度是否高於製冷劑設定溫度下限值(步驟S323)。在前次的最佳製冷劑設定溫度高於製冷劑設定溫度下限值的情況下(是)，旁通流量監視部13b使最佳製冷劑設定溫度修正值Λ Τ2的值降低預先設定的基準值XC (例如0.17)(步驟S324)。對最佳製冷劑設定溫度加上如此得到的修正值Λ Τ2= Δ T2-XC，而得到最佳製冷劑設定溫度(修正後)。
[0091]另一方面，在步驟S322中如果製冷劑旁通流量在上限基準值L2(例如750kg/s)以上(否)，則旁通流量監視部13b判定製冷劑旁通流量是否在上限基準值L2以上(步驟S325)。如果製冷劑旁通流量在上限基準值L2以上(是)，則旁通流量監視部13b確認修正值Λ Τ2是否為負數(步驟S326)。
[0092]如果Λ Τ2為負數(是)，則旁通流量監視部13b使Λ Τ2的值升高預先設定的基準值XD (例如0.17)(步驟S327)。接著，旁通流量監視部13b判定修正後的Λ Τ2的值是否為正值(步驟S328)，如果為正值(是)則將修正值Λ Τ2設定為O。在圖12的處理中所利用的各參數可以預先登記在系統中，也可以從HMI處理部11輸入。
[0093]圖13是表示通信處理部14的處理步驟的一例的流程圖。對於通信處理部14的處理能夠設定獨自的執行周期，例如以一分鐘的周期執行處理。通信處理部14從資料庫部15取得最佳製冷劑設定溫度，並朝能夠對作為控制對象的冷熱源設備分別所隸屬的監視功能的最佳製冷劑設定溫度進行受理的數據區域輸出(步驟S41)。此處，能夠使用BACnet (註冊商標)等協議。另外，也可以在以最佳製冷劑設定溫度不會成為基準範圍外的值的方式、對最佳製冷劑設定溫度進行修正之後，朝數據區域輸出。例如，如果上限為15.(TC且最佳製冷劑設定溫度為15.1°C，則也可以輸出修正為15.(TC的最佳製冷劑設定溫度。
[0094]並且，在通過計算求出的最佳製冷劑設定溫度的小數點以後位數和冷熱源設備100能夠受理的最佳製冷劑設定溫度的小數點以後位數不同的情況下，可以輸出通過四捨五入、捨去或者進位而修正為冷熱源設備100能夠受理的位數的值。此外，如果前次計算時的最佳製冷劑設定溫度和此次計算的最新的最佳製冷劑設定溫度為相同值，則也可以跳過輸出。
[0095]接著，通信處理部14使用BACnet (註冊商標)等協議，從監視裝置41?4n、控制裝置51?5p或者設備傳感器組61?6p，取得設備控制裝置10利用的各種熱回收設備信息、外部氣體信息等，並保存於資料庫部15。
[0096]圖14是表示最佳製冷劑設定溫度計算參數15b的一例的圖。在實施方式中，將最佳製冷劑設定溫度的計算周期設定為10分鐘間隔，將其溫度變化的限制設定為每小時3°c，將修正處理的周期設定為I分鐘間隔，將修正值Λ 1、Λ 2的變化的刻度均設定為0.017。。。
[0097]圖15是表示以時間序列來表示最佳製冷劑設定溫度的計算例的表的圖。在圖15的例子中，將初始溫度設定為12.(TC。在圖15中，關於修正處理，表示有無異常的判定結果和修正值。在基於冷卻性能監視部13a的修正的詳細內容中，O表示無異常，I表示存在異常。在基於旁通流量監視部13b的修正的詳細內容中，O表示無異常，I表示存在下限值異常，2表示存在上限值異常。修正後設定溫度的項目即是最佳製冷劑設定溫度(修正後)，是對最佳製冷劑設定溫度加上修正值Λ I以及Λ 2的值。設備控制裝置10基於該修正後設定溫度對包含冷熱源設備100的熱回收設備進行控制。
[0098]圖16是表示對包含圖15所示的期間的一定期間(2小時)中的各值進行表示的曲線的圖。在溫度修正處理開始後，在熱回收設備中產生冷卻性能異常、製冷劑旁通流量上下限值異常，因此可知Λ Tl和Λ Τ2為負值。圖16的(a)所示的最佳製冷劑設定溫度的線，是未考慮由系統監視部13計算的修正值Λ ΤΚΔΤ2的最佳製冷劑設定溫度，(b)所示的最佳製冷劑設定溫度(修正後)的粗線，是考慮了修正值Λ Τ1、Λ Τ2的情況下的製冷劑設定溫度。根據圖16可以看出，通過追加系統監視部13及其功能，能夠計算出考慮了節能性和熱回收設備的狀態的雙方的最佳製冷劑設定溫度。
[0099]如以上說明了的那樣，在本實施方式中，為了熱回收設備的節能化，不僅計算出最佳製冷劑設定溫度，例如還監視室外機的供氣露點溫度等這種熱回收設備系統的設定值和計測值之間的差分，並基於其結果來修正最佳製冷劑設定溫度。由此，能夠防止室外機的冷卻能力不足而產生異常。並且，在實施方式中，監視製冷劑旁通流量，並根據其結果來修正最佳製冷劑設定溫度。由此，能夠消除停止中的冷熱源設備不必要地起動的情況，能夠促進從綜合的觀點出發的節能化。
[0100]在現有技術的任一個中，均未超出通過最佳化運算來計算最佳製冷劑設定溫度的區域。因此，例如存在室外機陷入除溼能力不足而供氣露點溫度變高等、對製冷劑負載設備施加過大負載的顧慮。在這種情況下，為了保護製冷劑負載設備，而使停止中的冷熱源設備不必要地起動，結果有時會阻礙節能化。
[0101]與此相對，在實施方式中，由於具備對最佳製冷劑設定溫度進行修正的功能，因此能夠提供能夠在將熱回收設備保持為正常狀態的同時實現節能化的熱回收設備系統、熱回收設備控制裝置以及熱回收設備控制方法。
[0102][其他實施方式]
[0103]圖17是表示其他實施方式的熱回收設備控制系統的一例的系統圖。在圖2中表示了設備傳感器組61?6ρ、控制裝置51?5ρ、監視裝置41?4η以及設備控制裝置10屬於同一網絡的方式，但是本發明並不限定於此。即，如圖17所示，在設備控制裝置10經由網際網路等IP網絡900與設備傳感器組61?6ρ、控制裝置51?5ρ、監視裝置41?4η連接的方式中也能夠應用本發明。即，設備控制裝置10經由信息通信網絡與包括冷熱源機1、冷熱源設備100的多個熱回收設備連接，設備控制裝置10經由信息通信網絡對各熱回收設備進行控制。
[0104]根據這種方式，能夠通過共通的伺服器來實施多個大廈、工廠的熱源最佳控制。即，設備控制裝置10從設定在多個大廈、工廠(地點)的監視裝置取得信息，分別計算最佳製冷劑設定溫度，並朝各個監視裝置輸出溫度設定值信息。只要在各地點設置用於與IP網絡900連接的網關即可的情況，對於本領域技術人員來說是顯而易見的。
[0105]在資料庫部15中，只要存儲有與地點的數量相應的圖3所示的製冷劑設定溫度上限表15a、最佳製冷劑設定溫度計算參數15b以及最佳製冷劑設定溫度15c即可。此外，在資料庫部15中只要存儲有登記了用於對各地點進行管理的信息的資料庫即可。
[0106]通信處理部14從登記的地點取得各個信息，並保存於資料庫部15。並且，在各個最佳製冷劑設定溫度變更的情況下，通信處理部14朝對應的地點的監視裝置輸出。製冷劑設定溫度計算部12、系統監視部13也反覆進行與登記的地點的數量相應的量的處理，而計算各個製冷劑設定溫度。除了以上記載以外，進行與第一實施方式相同的處理。
[0107]另外，本發明並不限定於上述實施方式。例如，最佳製冷劑設定溫度不僅可以利用圖7的流程所示的方法來接受，當然也能夠通過利用了對於最佳製冷劑設定溫度的評價函數的已知的最佳化運算來計算。並且，也可以使設備控制裝置10 —並執行監視裝置41?4η、控制裝置51?5ρ的功能。
[0108]此外，在實施方式中表不了基於室外機的供氣露點溫度來實施異常判定的例子，但是，作為異常判定源的數據並不限於此。除此之外，例如純水製造裝置中的處理工藝中的超純水溫度、低溫循環水系統中的熱交換器的出口溫度等，只要是表示熱回收設備的動作狀態的計測值、且能夠計算與溫度設定值之間的差分的數據，則任何數據都能夠在處理中應用。此外，也可以組合多個數據來實施異常判定。
[0109]對本發明的幾個實施方式進行了說明，但這些實施方式只不過是作為例子而加以提示，並不意圖限定發明的範圍。上述新實施方式也能夠以其他各種方式來實施，在不脫離發明的主旨的範圍能夠進行各種省略、置換、變更。上述實施方式及其變形也包含於發明的範圍、主旨，且包含於與專利請求範圍所記載的發明等同的範圍。
[0110]標號說明
[0111]100:冷熱源設備；500:製冷劑負載設備；700:—次泵；300:二次泵；200:—次頭；400:二次頭；600:返回頭；800:旁通路徑；1:冷熱源機；2:溫度傳感器；3:流量傳感器；4:室外機；5:泵；10:設備控制裝置；41?4η:監視裝置；51?5ρ:控制裝置；61?6ρ:設備傳感器組；900:1P網絡。
【權利要求】
1.一種熱回收設備系統， 具備: 冷卻裝置，對在負載設備中循環而從該負載設備回收熱的製冷劑進行冷卻，在工作時消耗能量；以及 控制裝置，對上述冷卻裝置進行控制， 上述控制裝置具備: 計算部，在所賦予的條件下，通過從使能量消耗量最小化的觀點出發的最佳化運算，來計算上述製冷劑的合適溫度；以及 監視部，監視上述負載設備的狀態，而判定該負載設備有無異常， 上述監視部為，在判定為上述監視的結果存在異常的情況下，控制上述冷卻裝置，以將上述製冷劑冷卻為比上述計算出的合適溫度低。
2.根據權利要求1所述的熱回收設備系統，其中， 上述監視部為，在判定為上述存在異常的情況下，將上述製冷劑的溫度從上述合適溫度每次修正既定的修正值。
3.根據權利要求1所述的熱回收設備系統，其中， 上述監視部為，當由對上述負載設備的溫度進行計測的溫度傳感器計測到的溫度與針對該負載設備的既定的溫度設定值之差為既定值以上的期間持續既定時間時，判定為上述存在異常。
4.根據權利要求3所述的熱回收設備系統，其中， 上述負載設備是對朝室內供氣的外部氣體進行處理的室外機， 上述溫度傳感器對上述室外機的供氣露點溫度進行計測。
5.根據權利要求1所述的熱回收設備系統，其中， 上述監視部為，當由對上述製冷劑的流量進行計測的流量傳感器計測到的流量從既定的基準範圍脫離時，判定為上述存在異常。
6.根據權利要求5所述的熱回收設備系統，其中， 上述流量傳感器對從上述冷卻裝置的出口朝入口回流的上述製冷劑的流量進行計測。
7.根據權利要求1~6中任一項所述的熱回收設備系統，其中， 具備多個上述冷卻裝置， 上述監視部為，對工作中的上述冷卻裝置進行控制，為了使上述冷卻裝置的工作數量成為最小限度，而將上述製冷劑冷卻為比上述合適溫度低。
8.根據權利要求1所述的熱回收設備系統，其中， 上述控制裝置經由信息通信網絡與上述冷卻裝置連接， 上述監視部經由該信息通信網絡對上述冷卻裝置進行控制。
9.一種熱回收設備控制裝置，對熱回收設備進行控制，該熱回收設備使消耗能量的冷卻裝置工作而使所冷卻的製冷劑循環，而從負載設備回收熱，在該熱回收設備控制裝置中， 具備: 計算部，在所賦予的條件下，通過從使能量消耗量最小化的觀點出發的最佳化運算，來計算上述製冷劑的合適溫度；以及 監視部，監視上述負載設備的狀態，而判定該負載設備有無異常，上述監視部為，在判定為上述監視的結果存在異常的情況下，控制上述冷卻裝置，以將上述製冷劑冷卻為比上述計算出的合適溫度低。
10.根據權利要求9所述的熱回收設備控制裝置，其中， 上述監視部為，在判定為上述存在異常的情況下，將上述製冷劑的溫度從上述合適溫度每次修正既定的修正值。
11.根據權利要求9所述的熱回收設備控制裝置，其中， 上述監視部為，當由對上述負載設備的溫度進行計測的溫度傳感器計測到的溫度與針對該負載設備的既定的溫度設定值之差為既定值以上的期間持續既定時間時，判定為上述存在異常。
12.根據權利要求11所述的熱回收設備控制裝置，其中， 上述負載設備是對朝室內供氣的外部氣體進行處理的室外機， 上述溫度傳感器對上述室外機的供氣露點溫度進行計測。
13.根據權利要求9所述的熱回收設備控制裝置，其中， 上述監視部為，當由對上述製冷劑的流量進行計測的流量傳感器計測到的流量從既定的基準範圍脫離時，判定為上述存在異常。
14.根據權利要求13所述的熱回收設備控制裝置，其中， 上述流量傳感器對從上 述冷卻裝置的出口朝入口回流的上述製冷劑的流量進行計測。
15.根據權利要求9~14中任一項所述的熱回收設備控制裝置，其中， 上述熱回收設備具備多個上述冷卻裝置， 上述監視部為，對工作中的上述冷卻裝置進行控制，為了使上述冷卻裝置的工作數量成為最小限度，而將上述製冷劑冷卻為比上述合適溫度低。
16.根據權利要求9所述的熱回收設備控制裝置，其中， 經由信息通信網絡與上述熱回收設備連接， 上述監視部經由該信息通信網絡對上述冷卻裝置進行控制。
17.一種熱回收設備控制方法，對熱回收設備進行控制，該熱回收設備使消耗能量的冷卻裝置工作而使所冷卻的製冷劑循環，而從負載設備回收熱，在該熱回收設備控制方法中， 在所賦予的條件下，通過從使能量消耗量最小化的觀點出發的最佳化運算，來計算上述製冷劑的合適溫度， 監視上述負載設備的狀態，而判定該負載設備有無異常， 在判定為上述監視的結果存在異常的情況下，控制上述冷卻裝置，以將上述製冷劑冷卻為比上述計算出的合適溫度低。
18.根據權利要求17所述的熱回收設備控制方法，其中， 上述判定包括:在判定為上述存在異常的情況下，將上述製冷劑的溫度從上述合適溫度每次修正既定的修正值。
19.根據權利要求17所述的熱回收設備控制方法，其中， 上述判定為，當由對上述負載設備的溫度進行計測的溫度傳感器計測到的溫度與針對該負載設備的既定的溫度設定值之差為既定值以上的期間持續既定時間時，判定為上述存在異常。
20.根據權利要求19所述的熱回收設備控制方法，其中，上述負載設備是對朝室內供氣的外部氣體進行處理的室外機， 上述溫度傳感器對上述室外機的供氣露點溫度進行計測。
21.根據權利要求17所述的熱回收設備控制方法，其中， 上述判定為，當由對上述製冷劑的流量進行計測的流量傳感器計測到的流量從既定的基準範圍脫離時，判定為上述存在異常。
22.根據權利要求21所述的熱回收設備控制方法，其中， 上述流量傳感器對從上述冷卻裝置的出口朝入口回流的上述製冷劑的流量進行計測。
23.根據權利要求17~22中任一項所述的熱回收設備控制方法，其中， 上述熱回收設備具備多個上述冷卻裝置， 上述判定為，對工作中的上述冷卻裝置進行控制，為了使上述冷卻裝置的工作數量成為最小限度，而將上述製冷劑 冷卻為比上述合適溫度低。
【文檔編號】F24F11/02GK103547868SQ201280003800
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年11月30日 優先權日:2012年3月21日
【發明者】木村浩二, 三之本憲史, 山崎謙一, 佐佐木康夫, 笠尾康 申請人:株式會社東芝