JP5515166B2 - 熱源システム - Google Patents

Description

本発明は、空調設備などで用いる熱源システムに関する。

詳しくは、熱媒を設定出口熱媒温度に冷却又は加熱する熱源機とその熱源機に熱媒を送給する一次ポンプとを直列接続した熱源ユニットを負荷機器に対する熱媒循環路に介装し、この熱源ユニットと前記負荷機器との間において前記熱媒循環路における負荷機器側への往路部分と負荷機器側からの還路部分とを接続するバイパス路を設けるとともに、前記熱媒循環路における前記バイパス路の接続点よりも負荷機器寄りの箇所に前記負荷機器に対して熱媒を送給する二次ポンプを介装した熱源システムであって、
前記負荷機器側の熱媒流量である二次流量の変化に応じて一次ポンプ送出流量の調整により前記熱源ユニット側の熱媒流量である一次流量を調整する一次流量制御を実行する制御手段を設けてある熱源システムに関する。

従来、この種の熱源システムについては、熱源機の運転効率が異なる２以上の熱源機を運転する場合、一次流量制御として、熱源ユニット側の熱媒流量である一次流量（即ち、運転状態の一次ポンプの合計送出流量）を負荷機器側の熱媒流量である二次流量（負荷流量とも言う）に等しい流量に調整するとともに、その一次流量を運転状態の熱源機の運転効率に応じた配分比率で運転状態の熱源機に配分するように運転状態の一次ポンプの送出流量を調整する流量配分制御を実施するものが提案されている。（特許文献１参照、特に段落００２０）

特開２００７−２９２３７４号

上記の如く一次流量制御において一次流量を二次流量に等しい流量に調整する場合、バイパス路にはバイパス流が生じず熱源機から送出される設定出口熱媒温度の熱媒がそのまま負荷機器に送給される。即ち、負荷機器の入口熱媒温度が熱源機の設定出口熱媒温度と等しい温度になる。

しかし、このように一次流量を二次流量に等しい流量に調整するだけでは、例えば負荷機器が空調機である場合において、処理対象空気の除湿が不要になって処理対象空気の顕熱処理だけが必要になるなど、負荷機器が処理する処理対象の目標状態の変化や処理前状態の変化などに起因して、熱源機の設定出口熱媒温度と等しい温度である負荷機器の入口熱媒温度が負荷機器にとって相対的に過剰能力の温度（即ち、熱源機で熱媒を冷却する冷熱熱源システムでは必要以上に低い温度、また、熱源機で熱媒を加熱する温熱熱源システムでは必要以上に高い温度）となることがある。

また、このように負荷機器の入口熱媒温度が相対的に過剰能力の温度になる状況では、負荷機器の入口熱媒温度と出口熱媒温度との差である入出口熱媒温度差が設計値よりも小さくなって、負荷機器側の熱媒流量である二次流量が実質的に過大な状態になり、それに伴い、一次流量を二次流量に等しい流量に調整する一次流量制御のため一次流量も実質的に過大な状態になり、場合によっては、その一次流量が過大になる流量上の要因のみで熱源ユニットの運転ユニット数を増加させる本質的に無駄な増段処理が必要になることもある。

そして、これら負荷機器における入口熱媒温度の相対的な過剰能力化や一次流量の過大化のために熱源機ユニットの運転において大きなエネルギ浪費を生じる問題があった。

これに対し、負荷機器が処理する処理対象の目標状態の変化や処理前状態の変化などに応じて熱源機の設定出口熱媒温度を設定変更することで上記問題を解消することも考えられるが、この場合、熱源機における設定出口熱媒温度の大きな変更幅での設定変更や頻繁な設定変更を招くことになって、熱源機運転や制御システムの不安定化あるいはまた熱源機の劣化助長などを招く問題が生じる。

これらの実情に鑑み、本発明の主たる課題は、合理的な流量制御形態を採ることにより、熱源機における設定出口熱媒温度の大きな変更幅での設定変更や頻繁な設定変更を効果的に回避しながら、上記の如き負荷機器における入口熱媒温度の相対的な過剰能力化やそれに伴う一次流量の過大化に原因するエネルギ浪費を効果的に防止する点にある。

先ず参考として熱源システム運転方法について説明する。
熱媒を設定出口熱媒温度に冷却又は加熱する熱源機とその熱源機に熱媒を送給する一次ポンプとを直列接続した熱源ユニットを負荷機器に対する熱媒循環路に介装し、
この熱源ユニットと前記負荷機器との間において前記熱媒循環路における負荷機器側への往路部分と負荷機器側からの還路部分とを接続するバイパス路を設けるとともに、
前記熱媒循環路における前記バイパス路の接続点よりも負荷機器寄りの箇所に前記負荷機器に対して熱媒を送給する二次ポンプを介装した熱源システムにおいて、
前記負荷機器側の熱媒流量である二次流量の変化に応じて一次ポンプ送出流量の調整により前記熱源ユニット側の熱媒流量である一次流量を調整する一次流量調整を行なう熱源システム運転方法では、
前記負荷機器の入口熱媒温度について、前記負荷機器で処理対象を所要の目標状態に処理することが可能な熱媒温度で、かつ、その処理に必要な限界温度寄りの熱媒温度を適正入口熱媒温度とし、
前記一次流量調整での前記二次流量に対する前記一次流量の比率である運転流量比率を、前記熱源ユニットからの送出熱媒と前記バイパス路において前記還路部分の側から前記往路部分の側に向かうバイパス熱媒との混合により前記負荷機器の入口熱媒温度が前記適正入口熱媒温度になる状態に調整するバイパス利用一次流量調整を行なうことが考えられる。

つまり、この種の熱源システムでは何らかの原因で一次流量が二次流量よりも少ない場合、バイパス路で熱媒循環路の還路部分側から往路部分側へ向かう一次・二次差分流量のバイパス流が生じて、負荷機器を通過した熱媒の一部（差分流量分）がバイパス熱媒となって熱源ユニットからの送出熱媒に混合され、この混合熱媒が負荷機器に送給されることで負荷機器の入口熱媒温度が熱源機の設定出口熱媒温度よりも負荷機器能力の低減側（即ち、冷熱熱源システムでは上昇側、温熱熱源システムでは低下側）に変動することが一般に知られている。

上記の熱源システム運転方法はこの入口熱媒温度の変動現象を利用するものであり、上記方法によれば、負荷機器が処理する処理対象の目標状態の変化や処理前状態の変化などが原因で、前述の如く負荷機器の入口熱媒温度が相対的に過剰能力の温度となり、また、それに伴い負荷機器の入出口熱媒温度差が小さくなって一次・二次流量が実質的に過大な状態になるような状況のとき、上記バイパス利用一次流量調整により二次流量に対する一次流量の比率である運転流量比率を調整することで、往路部分向きバイパス熱媒と熱源ユニットから送出される設定出口熱媒温度の熱媒との混合により負荷機器の入口熱媒温度を適正入口熱媒温度に調整することができる。

即ち、負荷機器において処理対象を目標状態に処理することが可能な熱媒温度で、かつ、その処理に必要な限界温度寄りの熱媒温度である適正入口熱媒温度（言わば、負荷機器にとって能力的に必要最低限に近い熱媒温度）に負荷機器の入口熱媒温度を調整することができ、これにより、負荷機器における入口熱媒温度の相対的な過剰能力化、及び、それに伴う一次流量の過大化を防止することができて、それら入口熱媒温度の相対的な過剰能力化や一次流量の過大化に原因するエネルギ浪費を効果的に防止することができ、省エネルギ面で一層有利にすることができる。

また、このようにバイパス熱媒と熱源ユニットからの送出熱媒との混合により、負荷機器の入口熱媒温度を熱源機の設定出口熱媒温度よりも負荷機器能力低減側の適正入口熱媒温度に調整して、負荷機器における入口熱媒温度の相対的な過剰能力化やそれに伴う一次流量の過大化を防止するから、熱源機における設定出口熱媒温度の設定変更を不要にすることができ、ないしは、その設定変更を行なうとしても熱源機における設定出口熱媒温度の設定変更だけで負荷機器における入口熱媒温度の相対的な過剰能力化やそれに伴う一次流量の過大化を防止するのに比べ、設定変更の変更幅や頻度を効果的に低減することができ、これにより、熱源機における設定出口熱媒温度の大きな変更幅での設定変更や頻繁な設定変更に原因する熱源機運転や制御システムの不安定化並びに熱源機の劣化助長なども効果的に回避することができる。

なお、上記方法の実施においてバイパス利用一次流量調整は、種々の計測情報や熱源システム構成機器の特性情報などに基づき自動的に行なう実施形態、あるいは、システム管理者などが人為操作により行なう実施形態、あるいはまた、その一部のみを自動的に行い残部（例えば、適正入口熱媒温度の決定）を人為操作により行なう実施形態のいずれを採用してもよい。

また、上記方法により防止する負荷機器における入口熱媒温度の相対的な過剰能力化やそれに伴う一次流量の過大化は、負荷機器が処理する処理対象の目標状態の変化や処理前状態の変化に原因するものに限らず、負荷機器の運転効率の向上や設置条件の向上、あるいはまた、負荷機器の改良や補修など、どのような原因で生じるものであってもよい。

ここで、本発明の第１特徴構成は熱源システムに係り、その特徴は、
熱媒を設定出口熱媒温度に冷却又は加熱する熱源機とその熱源機に熱媒を送給する一次ポンプとを直列接続した熱源ユニットを負荷機器に対する熱媒循環路に介装し、
この熱源ユニットと前記負荷機器との間において前記熱媒循環路における負荷機器側への往路部分と負荷機器側からの還路部分とを接続するバイパス路を設けるとともに、
前記熱媒循環路における前記バイパス路の接続点よりも負荷機器寄りの箇所に前記負荷機器に対して熱媒を送給する二次ポンプを介装し、
前記負荷機器側の熱媒流量である二次流量の変化に応じて一次ポンプ送出流量の調整により前記熱源ユニット側の熱媒流量である一次流量を調整する一次流量制御を実行する制御手段を設けてある熱源システムであって、
前記制御手段は、前記負荷機器の入口熱媒温度について、前記負荷機器で処理対象を所要の目標状態に処理することが可能な熱媒温度で、かつ、その処理に必要な限界温度寄りの熱媒温度を適正入口熱媒温度とし、
前記一次流量制御での前記二次流量に対する前記一次流量の比率である運転流量比率を、前記熱源ユニットからの送出熱媒と前記バイパス路において前記還路部分の側から前記往路部分の側に向かうバイパス熱媒との混合により前記負荷機器の入口熱媒温度が前記適正入口熱媒温度になる状態に調整するバイパス利用一次流量制御を実行する構成にし、
加えて、前記制御手段は、熱源システム構成機器の特性情報に基づく所定の決定手法により前記適正入口熱媒温度を自動的に決定するとともに、状況変化に応じて前記適正入口熱媒温度を自動的に再決定する構成にし、
さらに、前記二次ポンプの送出熱媒の一部を前記二次ポンプの吸入側に戻す戻し路を設けるとともに、この戻し路を通じて前記二次ポンプの吸入側に戻す戻し熱媒の流量を調整して前記二次ポンプの送出熱媒圧力と吸入熱媒圧力との熱媒圧力差を設定値に調整する圧力調整弁を設ける構成において、
前記制御手段は、前記戻し路における戻し熱媒流量を前記二次流量に加えた演算最大流量の熱媒が前記負荷機器に送給されるとする仮想流量条件の下で、前記適正入口熱媒温度を決定する構成にしてある点にある。

つまり、この構成では、前述した参考の熱源システム運転方法において実施するバイパス利用一次流量調整をバイパス利用一次流量制御として種々の計測情報や熱源システム構成機器の特性情報などに基づき制御手段に実行させる。

従って、熱源機における設定出口熱媒温度の大きな変更幅での設定変更や頻繁な設定変更を回避しながら、負荷機器における入口熱媒温度の相対的な過剰能力化やそれに伴う一次流量の過大化に原因するエネルギ浪費を効果的に防止するという前述運転方法により得られる効果を人手を要さず自動的かつ確実に得ることができる。

なお、上記構成の実施において負荷機器の適正入口熱媒温度は過去の運転実績等に基づいてシステム管理者が人為的に決定することも考えられる。

これに対し、上記第１特徴構成では、
前記制御手段は、熱源システム構成機器の特性情報に基づく所定の決定手法により前記適正入口熱媒温度を自動的に決定するとともに、状況変化に応じて前記適正入口熱媒温度を自動的に再決定する構成にするから、次の作用効果も得ることができる。

つまり、この構成によれば、負荷機器における適正入口熱媒温度の再決定が必要になるような状況変化に対して自動的に対応することができ、これにより、負荷機器における入口熱媒温度の相対的な過剰能力化やそれに伴う一次流量の過大化に原因するエネルギ浪費を一層確実かつ効果的に防止することができる。

なお、上記構成の実施において採用する適正入口熱媒温度の決定手法については、熱源システム構成機器の特性情報に基づく数式演算や運転シミュレートにより適正入口熱媒温度を決定する手法、あるいはまた、熱源システム構成機器の機器特性に基づき予め作成したデータテーブルからの読み出しにより適正入口熱媒温度を決定する手法など、種々の手法を採用することができる。

そしてまた、上記第１特徴構成では、
前記二次ポンプの送出熱媒の一部を前記二次ポンプの吸入側に戻す戻し路を設けるとともに、この戻し路を通じて前記二次ポンプの吸入側に戻す戻し熱媒の流量を調整して前記二次ポンプの送出熱媒圧力と吸入熱媒圧力との熱媒圧力差を設定値に調整する圧力調整弁を設ける構成において、
前記制御手段は、前記戻し路における戻し熱媒流量を前記二次流量に加えた演算最大流量の熱媒が前記負荷機器に送給されるとする仮想流量条件の下で、前記適正入口熱媒温度を決定する構成にするから、次の作用効果も得ることができる。

つまり、上記の如き戻し路及び圧力調整弁を設ける熱源システムでは、戻り路を通じて二次ポンプ吸入側へ戻る戻り熱媒流量の分だけ、二次ポンプにおいてエネルギ浪費が生じる。

これに対し、上記構成によれば、戻し路における戻し熱媒流量（換言すれば、余裕流量）を二次流量に加えた演算最大流量が負荷機器に送給されるとする仮想流量条件の下で負荷機器の適正入口熱媒温度を決定するから、バイパス利用一次流量制御による前記運転流量比率の調整により負荷機器の入口熱媒温度を適正入口熱媒温度に調整することにおいて、負荷機器における入口熱媒温度の相対的な過剰能力化やそれに伴う一次流量の過大化の防止とともに、戻し路における戻し熱媒流量も併せて最小化することができ、これにより、エネルギ浪費を一層低減して省エネルギ面で一層有利にすることができる。

本発明の第２特徴構成は同じく熱源システムに係り、その特徴は、
熱媒を設定出口熱媒温度に冷却又は加熱する熱源機とその熱源機に熱媒を送給する一次ポンプとを直列接続した熱源ユニットを負荷機器に対する熱媒循環路に介装し、
この熱源ユニットと前記負荷機器との間において前記熱媒循環路における負荷機器側への往路部分と負荷機器側からの還路部分とを接続するバイパス路を設けるとともに、
前記熱媒循環路における前記バイパス路の接続点よりも負荷機器寄りの箇所に前記負荷機器に対して熱媒を送給する二次ポンプを介装し、
前記負荷機器側の熱媒流量である二次流量の変化に応じて一次ポンプ送出流量の調整により前記熱源ユニット側の熱媒流量である一次流量を調整する一次流量制御を実行する制御手段を設けてある熱源システムであって、
前記制御手段は、前記負荷機器の入口熱媒温度について、前記負荷機器で処理対象を所要の目標状態に処理することが可能な熱媒温度で、かつ、その処理に必要な限界温度寄りの熱媒温度を適正入口熱媒温度とし、
前記一次流量制御での前記二次流量に対する前記一次流量の比率である運転流量比率を、前記熱源ユニットからの送出熱媒と前記バイパス路において前記還路部分の側から前記往路部分の側に向かうバイパス熱媒との混合により前記負荷機器の入口熱媒温度が前記適正入口熱媒温度になる状態に調整するバイパス利用一次流量制御を実行する構成にし、
加えて、前記制御手段は、前記バイパス利用一次流量制御において前記運転流量比率を調整するのに、前記負荷機器の入口熱媒温度の計測値と前記適正入口熱媒温度との偏差に応じて、その偏差の解消側に前記一次流量を調整する構成にしてある点にある。
つまり、この構成では、第１特徴構成と同様、前述した参考の熱源システム運転方法において実施するバイパス利用一次流量調整をバイパス利用一次流量制御として種々の計測情報や熱源システム構成機器の特性情報などに基づき制御手段に実行させる。
従って、熱源機における設定出口熱媒温度の大きな変更幅での設定変更や頻繁な設定変更を回避しながら、負荷機器における入口熱媒温度の相対的な過剰能力化やそれに伴う一次流量の過大化に原因するエネルギ浪費を効果的に防止するという前述運転方法により得られる効果を人手を要さず自動的かつ確実に得ることができる。
なお、この構成の実施において負荷機器の適正入口熱媒温度は過去の運転実績等に基づいてシステム管理者が人為的に決定するものにしてもよい。
また、上記第２特徴構成では、
前記制御手段は、前記バイパス利用一次流量制御において前記運転流量比率を調整する
のに、前記負荷機器の入口熱媒温度の計測値と前記適正入口熱媒温度との偏差に応じて、その偏差の解消側に前記一次流量を調整する構成にするから、次の作用効果も得ることができる。
つまり、この構成によれば、例えば、バイパス利用一次流量制御を行なうのに、負荷機器の入口熱媒温度が適正入口熱媒温度となる運転流量比率を計測情報に基づき演算し、その演算により求めた運転流量比率を目標比率として一次流量を調整する実行方式を採るなどに比べ、一般に多用される偏差に応じた流量制御だけでバイパス利用一次流量制御を行なうことができて制御構成を簡略化することができる。
また、負荷機器の入口熱媒温度が適正入口熱媒温度となる運転流量比率の頻繁な変化に対しても円滑かつ柔軟に対応することができ、この点で、熱源システムの運転安定性も一層高めることができる。
本発明の第３特徴構成は第１又は第２特徴構成のいずれかの実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記制御手段は、前記熱源機の出口熱媒温度について、前記熱源ユニットの運転状態が所定の最適運転状態になる最適出口熱媒温度を熱源システム構成機器の特性情報に基づく所定の選定手法により選定して、その最適出口熱媒温度を前記設定出口熱媒温度とする構成にしてある点にある。

つまり、この構成によれば、所定の最適運転状態として例えば運転状態の熱源ユニットの全体としての熱源機消費エネルギが最小となる運転状態を選択した場合、熱源機の出口熱媒温度について運転状態の熱源ユニットの全体としての熱源機消費エネルギが最小となる最適出口熱媒温度が自動的に選定され、その最適出口熱媒温度が熱源機の設定出口熱媒温度として採用される。

即ち、このことにより、運転状態の熱源ユニットの全体としての熱源機の消費エネルギを効果的かつ確実に低減することができて、熱源システム全体としての消費エネルギを効果的かつ確実に低減することができる。

従って、所定の最適運転状態として所要の目的で種々の運転状態を選択することにより、熱源機における設定出口熱媒温度の選定上で、熱源システムの運転を所要の目的に即して最適化することができ、この点で一層優れた熱源システムにすることができる。

また、このように熱源機の設定出口熱媒温度を自動的に設定変更する構成にしても、負荷機器における入口熱媒温度の相対的な過剰能力化やそれに伴う一次流量の過大化を防止するための熱源機における設定出口熱媒温度の設定変更は前述のバイパス利用一次流量制御により不要にし得るから、熱源機における設定出口熱媒温度の大きな変更幅での設定変更や頻繁な設定変更に原因する熱源機運転や制御システムの不安定化並びに熱源機の劣化促進は効果的に回避することができる。

なお、上記構成の実施において所定の最適運転状態としては、熱源機消費エネルギが最小となる運転状態に限らず、運転コストが最小となる運転状態や、換算二酸化炭素排出量が最小となる運転状態、あるいはまた、熱源機消費エネルギ、運転コスト、換算二酸化炭素排出量などの２以上の運転評価値の夫々に重み係数を乗じた値の和が最小となる運転状態など、種々の運転状態を最適運転状態として採用することができる。

また、上記構成の実施において採用する最適出口熱媒温度の選定手法については、熱源システム構成機器の特性情報に基づく数式演算や運転シミュレートにより熱源機の最適出口熱媒温度を選定する手法、あるいはまた、熱源システム構成機器の機器特性に基づき予め作成したデータテーブルからの読み出しにより熱源機の最適出口熱媒温度を選定する手法など、種々の手法を採用することができる。

本発明の第４特徴構成は、第１〜第３特徴構成のいずれかの実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記制御手段は、前記熱媒循環路に並列状態で介装された複数の前記熱源ユニットに対する前記一次流量の配分について、運転状態の熱源ユニットの全体としての運転状態が所定の最適運転状態となる最適流量配分比率を熱源システム構成機器の特性情報に基づく所定の選定手法により選定して、その最適流量配分比率に応じて運転状態の一次ポンプの送出流量を調整する最適流量配分制御を前記バイパス利用一次流量制御とともに実行する構成にしてある点にある。

つまり、この構成によれば、所定の最適運転状態として例えば前述と同様に運転状態の熱源ユニットの全体としての熱源機消費エネルギが最小となる運転状態を選択した場合、最適流量配分制御により、運転状態の熱源ユニットに対する一次流量の配分について運転状態の熱源ユニットの全体としての熱源機消費エネルギが最小となる最適流量配分比率が自動的に選定され、その最適流量配分比率で運転状態の熱源ユニットに対して一次流量が配分される。

即ち、このことにより、運転状態の熱源ユニットの全体としての熱源機の消費エネルギを効果的かつ確実に低減することができて、熱源システム全体としての消費エネルギを効果的かつ確実に低減することができる。

従って、所定の最適運転状態として所要の目的で種々の運転状態を選択することにより、運転熱源ユニットに対する一次流量配分比率の選定上で、熱源システムの運転を所要の目的に即して最適化することができ、この点で一層優れた熱源システムにすることができる。そして、特に複数の熱源ユニットにおける熱源機に能力や性能あるいは形式や構造の異なる異種のものが含まれる場合に極めて有用である。

なお、上記構成の実施において所定の最適運転状態としては、前述第３特徴構成の場合と同様、熱源機消費エネルギが最小となる運転状態に限らず、運転コストが最小となる運転状態や、換算二酸化炭素排出量が最小となる運転状態、あるいはまた、熱源機消費エネルギ、運転コスト、換算二酸化炭素排出量などの２以上の運転評価値の夫々に重み係数を乗じた値の和が最小となる運転状態など、種々の運転状態を最適運転状態として採用することができる。

また、上記構成の実施において採用する最適流量配分比率の選定手法についても、熱源システム構成機器の特性情報に基づく数式演算や運転シミュレートにより運転状態の熱源ユニットに対する一次流量の最適流量配分比率を選定する手法、あるいはまた、熱源システム構成機器の機器特性に基づき予め作成したデータテーブルからの読み出しにより運転状態の熱源ユニットに対する一次流量の最適流量配分比率を選定する手法など、種々の手法を採用することができる。

そしてまた、上記構成の実施においては、運転状態の熱源ユニットに対する一次流量の最適配分に加え、運転状態の熱源ユニットの組み合わせについても、運転状態の熱源ユニットの全体としての運転状態が所定の最適運転状態となる最適組み合わせを熱源システム構成機器の特性情報に基づく所定の選定手法により選定して、その最適組み合わせで熱源ユニットを運転する熱源機最適組み合わせ制御を制御手段に実行させるのが好ましい。

本発明の第５特徴構成は、第１〜第４特徴構成のいずれかの実施に好適な実施形態を特定するものである。

そして、この第５特徴構成の特徴は次の通りである。

前記制御手段は、前記熱媒循環路に並列状態で介装された複数の前記熱源ユニットについて、その運転ユニット数を前記負荷機器の負荷熱量の変化に応じ変更する熱源台数制御を実行するとともに、
この熱源台数制御で前記熱源ユニットの運転ユニット数を増加させる増段処理に際して、前記運転流量比率を前記バイパス利用一次流量制御による調整比率よりも所定比率幅だけ予め増大させておく増段用過渡制御を実行する構成にする。

この第５特徴構成によれば次の作用効果を得ることができる。

この種の熱源システムでは、熱源機の起動後、その起動熱源機の出口熱媒温度が設定出口熱媒温度まで立ち上がるのに長時間を要することから、熱源台数制御の増段処理で熱源ユニットの運転ユニット数を増加させたとき、既に運転状態にある熱源機から送出される設定出口熱媒温度の熱媒に新たに起動した立ち上がり過程の熱源機から送出される未だ設定出口温度に至っていない熱媒が混合され、これが原因で、負荷機器の入口熱媒温度が負荷機器能力の低減側に変動して負荷機器の機能に支障を来たすことがある。

これに対し、上記構成によれば、増段処理に際して増段用過渡制御により二次流量に対する一次流量の比率である運転流量比率をバイパス利用一次流量制御による調整比率よりも所定比率幅だけ予め増大させておく（即ち、一次流量を既に運転状態にある一次ポンプの送出流量調整によりバイパス利用一次流量制御よる調整流量よりも所定流量幅だけ予め増大させておく）から、その増大分だけ、増段処理において新たに起動した熱源機からの送出熱媒の混合に原因する上記の如き負荷機器における入口熱媒温度の負荷機器能力低減側への変動を未然に抑止することができる。

因みに、バイパス利用一次流量制御においても、増段処理により負荷機器の入口熱媒温度が負荷機器能力の低減側に変動したとき、負荷機器の入口熱媒温度を運転流量比率の調整により適正入口熱媒温度に復帰させる機能はあるが、この機能は負荷機器における入口熱媒温度が適正入口熱媒温度よりも負荷機器能力の低減側に変動したことに対して発揮されるものである。

これに対し、上記増段用過渡制御であれば、増段処理により負荷機器の入口熱媒温度が適正入口熱媒温度よりも負荷機器能力の低減側に変動することを未然に防止することができ、この点で、バイパス利用一次流量制御に上記増段用過渡制御を組み込む方が負荷機器の機能を極力安定的に保つ上で一層有利である。

なお、上記構成の実施において増段用過渡制御の開始時点については、負荷機器における負荷熱量が運転状態の熱源ユニットの全体としての能力調整範囲における上限寄りの所定閾能力まで増大したときに増段用過渡制御を開始するなど、熱源システムの特性や運転条件などに応じて適当な開始時点を適宜選択すればよい。

増段用過渡制御により増大させる運転流量比率の比率幅（増大幅）も熱源システムの特性や運転条件などに応じて適宜決定すればよく、熱源システムの運転状況に応じて増大させる比率幅を変更するようにしてもよい。

また、増段用過渡制御においては熱源システムの運転を極力安定的に保つため運転流量比率を漸次的に増大させるのが望ましく、負荷機器の負荷熱量の増大に応じて運転流量比率を漸次的に増大させるようにしてもよい。

本発明の第６特徴構成は第５特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
前記制御手段は、前記増段処理を実行した後の所定保持期間の間、その増段処理で新たに起動した熱源ユニットの一次ポンプ送出流量を設定制限流量に固定して、前記一次流量が前記増段用過渡制御による増大一次流量から設定制限流量だけ増大した状態を保つ増段後保持制御を実行し、その所定保持期間が経過した後、前記増段後保持制御を解除して前記バイパス利用一次流量制御に復帰する構成にしてある点にある。

つまり、増段処理の後、その増段処理で新たに起動した熱源機の出口熱媒温度が立ち上がる以前に通常のバイパス利用一次流量制御に復帰すると、増段用過渡制御を実施しない場合と同様に負荷機器の入口熱媒温度が負荷機器能力の低減側に変動してしまう虞が高いことから、増段処理後におけるバイパス利用一次流量制御への復帰は増段処理で新たに起動した熱源機の出口熱媒温度が十分に立ち上がった後にすべきである。

しかし、増段処理後において増段用過渡制御による運転流量比率の増大状態（即ち、一次流量の増大状態）を新たに起動した熱源機の出口熱媒温度が十分に立ち上がるまで保持するにしても、新たに起動した熱源機の出口熱媒温度が十分に立ち上がる以前に、運転状態の熱源ユニットに対する増段処理後の一次流量配分（例えば、均等配分や運転効率に応じた配分など）で新たに起動した熱源機の処理熱媒流量が大きくなると、未だ温度的に立ち上がっていない熱媒の一次流量中における混合比率が大きくなり、そのことで負荷機器の入口熱媒温度が負荷機器能力の低減側に変動してしまう虞が残る。

これに対し、上記構成によれば、増段処理を実行した後の所定保持期間の間、増段後保持制御として増段用過渡制御による一次流量の増大状態を保つとともに、新たに起動した熱源ユニットの一次ポンプ送出流量（即ち、新たに起動した熱源機の処理熱媒流量）を設定制限流量に固定するから、所定保持期間として適当な期間を確保すれば、増段用過渡制御による一次流量の増大状態を尚早に解除することに原因する負荷機器入口熱媒温度の負荷機器能力低減側への変動を確実に防止するとともに、増段処理後の一次流量配分で新たに起動した熱源機の処理熱媒流量が大きくなることに原因する負荷機器入口熱媒温度の負荷機器能力低減側への変動も効果的に防止することができる。

即ち、このことにより、増段処理の際に負荷機器の入口熱媒温度が適正入口熱媒温度よりも負荷機器能力の低減側に変動することを一層効果的かつ確実に防止することができる。

なお、上記構成の実施において所定保持期間は、増段処理で新たに起動した熱源機の出口熱媒温度の計測値が設定出口熱媒温度になるまでの期間や、熱源機の起動後、その出口熱媒温度が設定出口熱媒温度に立ち上がる時間を見込んだ設定時間など、増段処理で新たに起動した熱源機が立ち上がるのに要する時間を概ね確保できる期間であれば、どのような決定形態で期間長を決定するものであってもよい。

前述した参考の熱源システム運転方法の実施においては、上述第３〜第６特徴構成で制御手段に実行させる各制御をシステム管理者が人為的に行なうようにしてもよい。

熱源システムの全体構成図 制御システムのブロック図 データテーブルの模式図 通常時の一次流量制御における運転流量比率αの決定方式を説明するグラフ バイパス利用一次流量制御における運転流量比率βの調整方式を説明するグラフ 通常時の一次流量制御の実行状態を説明する概略システム図 増段用過渡制御の実行状態を説明する概略システム図 バイパス利用一次流量制御の実行状態を説明する概略システム図

図１は空調設備などに用いる変流量式の熱源システムを示し、冷水や冷却ブラインなどの熱媒Ｃを設定出口熱媒温度ｔｓｓに冷却する熱源機としての冷凍機１と、その冷凍機１に熱媒Ｃを送給する一次ポンプ２とを直列接続して熱源ユニットＵを構成し、この熱源ユニットＵの複数を負荷機器３群に対する熱媒循環路４に並列状態で介装してある。
なお、以下において、運転状態の一次ポンプ２、運転状態の熱源ユニットＵ、運転状態の冷凍機１を夫々、運転一次ポンプ２、運転熱源ユニットＵ、運転冷凍機１と略称することがある。

一次ポンプ２にはインバータＩＮＶによるモータ回転数の調整により送出流量ｑｓの調整が可能な可変ポンプを用いており、冷凍機１の制御部は、対応する一次ポンプ２の熱媒送出流量ｑｓに応じて冷凍機１の冷却出力を調整することで冷凍機１の出口熱媒温度ｔｓを設定出口熱媒温度ｔｓｓに調整する。

熱源ユニットＵからの送出熱媒Ｃを負荷機器３群に送給する熱媒循環路４の往路部分４ａには、各熱源ユニットＵからの送出熱媒Ｃを集合させる一次ヘッダ５、及び、負荷機器３群に対して熱媒Ｃを送給する二次ヘッダ６を設けてあり、一次ヘッダ５と二次ヘッダ６とは複数の中継路７により接続し、これら中継路７には、一次ヘッダ５の受け入れ熱媒Ｃを二次ヘッダ６を通じて負荷機器３群に送給する二次ポンプ８を介装してある。

また、一次ヘッダ５と二次ヘッダ６とを接続する戻し路９を中継路７と並列に設け、この戻し路９には圧力調整弁１０を介装してある。

負荷機器３群で保有冷熱が消費されて温度上昇した熱媒Ｃ（各負荷機器３から送出されて集合した混合冷媒）を熱源ユニットＵに戻す熱媒循環路４の還路部分４ｂには還りヘッダ１１を設けてあり、この還りヘッダ１１において各熱源ユニットＵに戻す熱媒Ｃを分配する。

一次ヘッダ５と還りヘッダ６とはバイパス路１２で接続してあり、換言すれば、二次ポンプ８の介装箇所よりも熱源ユニットＵ寄りの箇所で熱媒循環路４の往路部分４ａと還路部分４ｂとをバイパス路１２により接続してある。

熱媒循環路４に並列状態で介装された負荷機器３は個別に流量調整弁３ａを備えており、この流量調整弁３ａにより各負荷機器３の負荷熱量ｇｘに応じて各負荷機器３の熱媒流量ｑｘが個別に調整される。

即ち、熱媒循環路４はバイパス路１２により接続した一次ヘッダ５と還りヘッダ６とを境として熱源ユニットＵ側である一次側と負荷機器３側である二次側とに区分されるが、熱媒循環路４における二次側部分の熱媒流量である二次流量Ｑ２（即ち、負荷機器３群全体としての熱媒流量Σｑｘ）は負荷機器３群全体としての負荷熱量Ｇｘ（＝Σｇｘ）に応じて調整される。

そして、熱源ユニットＵ側の熱媒流量である一次流量Ｑ１（即ち、運転熱源ユニットＵにおける一次ポンプ２の合計送出流量Σｑｓ）と二次流量Ｑ２とが等しい状態（Ｑ１＝Ｑ２）では、バイパス路１２にバイパス流は生じずバイパス熱媒流量ΔＱ＝０となるが、一次流量Ｑ１が二次流量Ｑ２よりも大きい状態（Ｑ１＞Ｑ２）では、その差分流量ΔＱ（＝Ｑ１−Ｑ２）で往路部分４ａ側から還路部分４ｂ側に向かう正のバイパス流がバイパス路１２に生じ、この正のバイパス流を形成するバイパス熱媒Ｃは負荷機器３群からの戻り熱媒Ｃと還りヘッダ１１で混合して負荷機器３を通過することなく運転熱源ユニットＵに戻される。

また逆に、一次流量Ｑ１が二次流量Ｑ２よりも小さい状態（Ｑ１＜Ｑ２）では、その差分流量ΔＱ（＝Ｑ２−Ｑ１）で還路部分４ｂ側から往路部分４ａ側に向かう負のバイパス流（逆向きバイパス流）がバイパス路１２に生じ、この負のバイパス流を形成するバイパス熱媒Ｃは運転熱源ユニットＵからの送出熱媒Ｃと一次ヘッダ５で混合されて再び負荷機器３群に再び送給される。

二次ポンプ８については後述のシステム制御装置１４が還路部分４ｂの流量計Ｆ２により計測される二次流量Ｑ２の変化に応じて二次ポンプ８の運転台数を変更する二次ポンプ台数制御を実行するとともに、差圧センサＳ３により計測される一次ヘッダ５と二次ヘッダ６との熱媒圧力差Δｐに応じ戻し路９における圧力調整弁１０の開度を調整して負荷機器３群に送給する熱媒Ｃの圧力を適正送給圧力に調整する。

図示は省略したが、この熱源システムは、上記の各構成機器の他、各熱源ユニットＵの冷凍機１に供給する冷却水Ｗを冷却する冷却塔ＣＴや、冷凍機１と冷却塔ＣＴとの間で冷却水Ｗを循環させる冷却水ポンプなども備えている。

また、この熱源システムは制御システムとして、システム管理器１３とシステム制御装置１４とを備えており、これらシステム管理器１３とシステム制御装置１４は相互通信可能にしてある。

システム管理器１３はシステム各部における流量、圧力、温度等の計測情報や記憶手段に格納してある熱源システム構成機器の特性情報（熱源機特性やポンプ特性等の情報）などに基づき各時点における熱源システムの適正運転状態を逐次策定し、その策定結果をシステム制御装置１４に送信する。

これに対し、システム制御装置１４はシステム管理器１３から送信される適正運転状態の策定結果に応じて熱源システムにおける各機器の制御部に制御信号を送信し、これにより、熱源システムの運転状態を基本的にはシステム管理器１３が策定した適正運転状態に即した運転状態にする。

また、システム制御装置１４は熱源システムに装備した種々のセンサから送られる計測情報や各機器の制御部から送られる機器状態情報を受信して、それらの受信情報を適正運転状態の策定等のための情報としてシステム管理器１３に送信する。

センサ類としては、各熱源ユニットＵにおける冷凍機１の入口熱媒温度ｔｒ及び出口熱媒温度ｔｓを計測する温度センサＳ１，Ｓ２、各熱源ユニットＵにおける一次ポンプ２の熱媒送出流量ｑｓを計測する流量計Ｆ１，一次ヘッダ５と二次ヘッド６との熱媒圧力差Δｐを検出する前記差圧センサＳ３、二次ヘッダ６における熱媒温度ｔｉ（即ち、負荷機器３の入口熱媒温度）を計測する温度センサＳ４、二次流量Ｑ２（＝Σｑｘ）を計測する前記流量計Ｆ２、負荷機器３群からの混合戻り熱媒Ｃの温度ｔｏｍを計測する温度センサＳ５を装備してある。

また、図示は省略したが、外気温度や外気湿度などの外気状態を計測するセンサ、あるいはまた、冷凍機１の入口冷却水温度や出口冷却水温度を計測するセンサなども装備してある。

システム管理器１３及びシステム制御装置１４は熱源システムを統括的に制御する制御手段として次の（イ）〜（チ）の制御処理を実行するものにしてある（図２参照）。

（イ）負荷機器３の適正入口熱媒温度（設定値）ｔｉｓについて
システム管理器１３は、負荷機器３の入口熱媒温度ｔｉについて、計測情報や機器状態情報等に基づき把握する熱源システムの運転状況あるいはシステム管理者からの付与指令などに応じ適正入口熱媒温度（設定値）ｔｉｓを決定する。

この適正入口熱媒温度ｔｉｓは、その温度の熱媒Ｃを負荷機器３群に送給すれば流量調整弁３ａによる熱媒流量ｑｘの調整下で各負荷機器３の負荷熱量ｇｘ（換言すれば、負荷機器３群全体としての負荷熱量Ｇｘ）を十分に処理することができて各負荷機器３の機能を良好に維持し得る温度範囲のうちから決定する熱媒温度であり、本例では、その決定にあたり省エネルギ化の観点から、その温度範囲における上限寄りの熱媒温度（温熱熱源システムでは下限寄りの熱媒温度）を適正入口熱媒温度ｔｉｓとする。

具体的には、この適正入口熱媒温度ｔｉｓを決定するのに例えば次の如き手法を採用することができる。

（手法例１）
熱源システム構成機器の特性情報に基づき予め作成しておくデータテーブルとして、熱負荷演算などにより予め求めた季節や曜日あるいは時刻ごとの適正入口熱媒温度ｔｉｓを書き込んだデータテーブルを記憶手段に記憶させておき、このデータテーブルから該当日や該当時刻の適正入口熱媒温度ｔｉｓを読み出す。

そして、この読み出した温度について現状における実際の負荷熱量Ｇｘなど現在の実際の運転状況に応じた補正が必要か否かを外気状態などの計測情報や処理対象を所要の目標状態に処理する各負荷機器３の運転状態情報などに基づき判定し、補正が不要な場合には、データテーブルから読み出した温度をそのまま適正入口熱媒温度ｔｉｓとして決定する。

また、補正が必要な場合には、読み出した温度を上記計測情報や運転状態情報などに基づき実状に即したものに補正し、その補正後の温度を適正入口熱媒温度ｔｉｓとして決定する。

なお、読み出した温度の補正が必要な場合としては、例えば負荷機器３としての空調機において、処理対象空気の除湿が不要になり処理対象空気の顕熱処理だけが必要になった場合や、処理対象空気の温度や湿度などの処理前の状態が変化した場合などを挙げることができる。

（手法例２）
戻し路９における戻し熱媒流量ｑｂを二次流量Ｑ２に加えた演算最大流量（Ｑ２＋ｑｂ）の熱媒Ｃが負荷機器３群に送給されるとする仮想流量条件の下で、熱源システム構成機器の特性情報や種々の計測情報などに基づき、各負荷機器３が処理対象を処理するのに要する適正入口熱媒温度ｔｉｓを決定する。

つまり、戻し路９における戻し熱媒流量ｑｂは言わば余裕熱媒流量であることから、負荷機器３群全体としての熱媒流量である二次流量Ｑ２のうち各負荷機器３の熱媒流量ｑｘが占める流量占有比率ｒ（ｑｘ）を求め、負荷機器３の夫々について戻し路９の熱媒流量ｑｂにその負荷機器３の流量占有比率ｒ（ｑｘ）を乗じた個別の余裕流量Δｑｘ（＝ｑｂ×ｒ（ｑｘ））を求める。

そして、各負荷機器３の熱媒流量ｑｘに個別余裕流量Δｑｘを加えた個別の演算最大熱媒流量ｑｘｍ（＝ｑｘ＋Δｑｘ）と各負荷機器３が処理する処理対象の処理前条件とを与条件として、各負荷機器３で処理対象を目標状態に処理するのに必要な入口熱媒温度を熱源システム構成機器の特性情報に基づく数式演算や運転シミュレート、あるいは、熱源システム構成機器の特性情報に基づき予め作成したデータテーブルからの読み出しなどにより求め、このように求めた入口熱媒温度を適正入口熱媒温度ｔｉｓとして決定する。

なお、この方式でも、負荷機器３が空調機である場合、処理対象空気を目標状態に冷却処理するのに処理対象空気の除湿が必要か否かや、処理対象空気の温度や湿度などの処理前の状態の変化などにより適正入口熱媒温度ｔｉｓが異なるものになる。

（手法例３）
過去の運転実績や各日の気象予測などに基づきシステム管理者が適正入口熱媒温度ｔｉｓを決定してシステム管理器１３に入力し、これに対し、システム管理器１３は入力された温度を適正入口熱媒温度ｔｉｓとして採用する。

なお、この場合、システム管理器１３は、前述と同様、適正入口熱媒温度として入力された温度について現状の実際の運転状況に応じた補正が必要か否かを外気状態などの計測情報や各負荷機器３の運転状態情報などに基づき判定し、補正が必要な場合には、入力された温度を実状に即したものに補正して、その補正後の温度を適正入口熱媒温度ｔｉｓとして採用するようにするのが望ましい。

適正入口熱媒温度ｔｉｓの決定には上記方式に限らず、その他にも種々の方式を採用できるが、各負荷機器３ごとに適正入口熱媒温度ｔｉｓが異なる場合は、それらの中から最も低温のもの（温熱熱源システムでは最も高温のもの）を負荷機器３群全体としての適正入口熱媒温度ｔｉｓとして採用する。

また、上記の如き種々の方式により求めた適正入口熱媒温度から所定温度（例えば０．５℃）を減じた温度を最終的な適正入口熱媒温度ｔｉｓとして決定するようにして、安全率を見込むようにしてもよい。

（ロ）冷凍機１の設定出口熱媒温度（最適値）ｔｓｓについて
システム管理器１３は熱源システムの運転状況やシステム管理者からの付与指令などに応じ冷凍機１の設定出口熱媒温度（最適値）ｔｓｓを選定する。そして、システム制御装置１４はその選定に応じて各冷凍機１の設定出口熱媒温度ｔｓｓを設定変更する。

この設定出口熱媒温度ｔｓｓは前記の如くシステム管理器１３が決定する負荷機器３の適正入口熱媒温度ｔｉｓ以下の温度範囲のうちから選定する熱媒温度であり、本例ではシステム管理器１３は、冷凍機１の出口熱媒温度ｔｓについて、適正入口熱媒温度ｔｉｓ以下の温度範囲の中から、運転熱源ユニットＵ全体としての運転状態が所定の最適運転状態になる最適出口熱媒温度を熱源システム構成機器の特性情報に基づく所定の選定手法により選定し、その最適出口熱媒温度を冷凍機１の設定出口熱媒温度ｔｓｓとする。

具体的には、この最適出口熱媒温度（＝ｔｓｓ）の選定手法として例えば次の如き手法を採用することができる。

適正入口熱媒温度ｔｉｓ以下の温度範囲のうちで、運転熱源ユニットＵ全体としての運転状態について所定の運転評価値ｈａが最良となる最適出口熱媒温度を熱源システム構成機器の特性情報に基づく数式演算や運転シミュレート、あるいは、熱源システム構成機器の特性情報に基づき予め作成したデータテーブルからの読み出しなどにより選定する。

このときの運転評価値ｈａとしては、運転熱源ユニットＵ全体としての消費エネルギ、運転コスト、換算二酸化炭素排出量、あるいは、それらの２以上の運転評価値の夫々に重み係数を乗じた値の和値、あるいはまた、運転効率など、種々のものを採用することができる。

つまり、運転評価値ｈａとして運転熱源ユニットＵ全体としての消費エネルギや運転コストを採用した場合、運転熱源ユニットＵ全体としての消費エネルギや運転コストが最小（最良）となる最適出口熱媒温度が選定され、また、運転評価値ｈａとして運転熱源ユニットＵ全体としての運転効率を採用した場合、運転熱源ユニットＵ全体としての運転効率が最大（最良）となる最適出口熱媒温度が選定される。

また、この最適出口熱媒温度（＝ｔｓｓ）の選定にデータテーブルを用いる場合、図３に示す如く、負荷機器３群全体として負荷熱量Ｇｘと外気湿球温度ｔｏｗと後述する運転熱源ユニットＵの組み合わせＫ（本例では組み合わせ番号で表現）との３者を独立変数とし、かつ、異なる運転評価値ｈａ１〜ｈａ３の各々が最良となる運転評価値ごとの最適出口熱媒温度（ｔｓｓ）を従属変数とするデータテーブルＤａを予め作成しておき、このデータテーブルＤａを用いて各時点の熱源システム運転状況やシステム管理者の付与指令などに応じ、特定運転評価値についての最適出口熱媒温度を設定出口熱媒温度ｔｓｓとして選定するようにしてもよい。

設定出口熱媒温度ｔｓｓの選定には、その他、種々の手法を採用できるが、設定出口熱媒温度ｔｓｓを連続的に変更することは設定出口熱媒温度ｔｓｓの頻繁な設定変更を招いて熱源システム運転の不安定化を招く虞があることから、ここで選定する設定出口熱媒温度ｔｓｓは所定温度間隔の段階的な温度にするのが望ましい。

また、システム管理器１３による設定出口熱媒温度ｔｓｓの選定に対して、システム制御装置１４による設定出口熱媒温度ｔｓｓの設定変更に制限を設けるなどしてもよい。

（ハ）運転熱源ユニットＵの最適組み合わせＫについて
システム管理器１３は、運転熱源ユニットＵの組み合わせについて、運転熱源ユニットＵ全体としての運転状態が所定の最適運転状態となる最適組み合わせＫ（本例では組み合わせ番号で表現）を熱源システム構成機器の特性情報に基づく所定の選定手法により選定する。

一方、システム制御装置１４は、流量計Ｆ２により計測される二次流量Ｑ２、及び、センサＳ４，Ｓ５により計測される負荷機器３の入口熱媒温度ｔｉと負荷機器３群からの混合戻り熱媒Ｃの温度ｔｏｍとに基づき負荷機器３群全体としての負荷熱量Ｇｘ（＝Ｑ２×（ｔｏｍ−ｔｉ））を演算し、この演算結果に基づき熱源機台数制御として、現状の運転熱源ユニットＵでは負荷機器３群全体としての負荷熱量Ｇｘを処理できない状況になったとき、増段処理として熱源ユニットＵの運転ユニット数を増加させる。

また、熱源ユニットＵの運転ユニット数を現状の運転ユニット数から減少させても負荷機器３群全体としての負荷熱量Ｇｘを処理できる状況になったとき、減段処理として熱源ユニットＵの運転ユニット数を減少させる。

そして、このように負荷熱量Ｇｘの変化に応じ熱源ユニットＵの運転ユニット数を変更する熱源台数制御の増減段処理において、システム制御装置１４はシステム管理器１３により選定されているその時の最適組み合わせＫに従って熱源ユニットＵの発停を行い、これにより、運転熱源ユニットＵの組み合わせをシステム管理器１３により選定された最適組み合わせＫに即した組み合わせにする。

システム管理器１３による上記最適組み合わせＫの選定については例えば次の如き手法を採用することができる。

過去の運転実績や気象予測などに基づき負荷機器３群全体としての負荷熱量Ｇｘの将来の推移を予測し、この予測負荷推移に基づき、運転熱源ユニットＵのユニット数変更が次に必要になると予測される次回の増減段処理から、その後において運転熱源ユニットＵのユニット数変更が再び必要になると予測される次々回の増減段処理に至るまでの期間を対象期間とする。

そして、この対象期間中において負荷機器３群全体としての負荷熱量Ｇｘ（予測）を処理し得る運転熱源ユニットＵの組み合わせで、かつ、その対象期間中における運転熱源ユニットＵ全体としての運転状態について所定の運転評価値ｈｂが最良となる最適組み合わせＫを熱源システム構成機器の特性情報に基づく数式演算や運転シミュレート、あるいは、熱源システム構成機器の特性情報に基づき予め作成したデータテーブルからの読み出しなどにより選定する。

このときの運転評価値ｈｂとしては、前述と同様、運転熱源ユニットＵ全体としての上記対象期間中における消費エネルギや運転コストなど、種々のものを採用することができる。

（ニ）正の運転流量比率α（一次流量Ｑ１の増大側補正係数）について
ここで言う正の運転流量比率αは、二次流量Ｑ２（＝Σｑｘ）に対する一次流量Ｑ１（＝Σｑｓ）の増大側の比率であり、一次流量Ｑ１と二次流量Ｑ２との関係を示す式１（Ｑ１＝α×Ｑ２）においてα≧１の値を採る運転流量比率である。

そして、システム管理器１３はこの正の運転流量比率αを例えば次の如く決定する。

運転冷凍機１の最大出力に対する現状出力の比率である負荷率Ｒについて、図４に示す如く運転冷凍機１夫々の負荷率Ｒのうち最小の負荷率Ｒｍｉｎが設定閾負荷率Ｒｓ（例えば負荷率９０％）まで増大すると、その後の最小負荷率Ｒｍｉｎの増大（換言すれば、負荷機器３群全体としての負荷熱量Ｇｘの増大）に応じて正の運転流量比率αを設定最小値αｍｉｎから設定最大値αｍａｘへ向けて比例的に漸次増大させる。

なお、この正の運転流量比率αについては、バイパス路１２において通常時は正負いずれの向きのバイパス流も生じないように、又は、往路部分４ａ側から還路部分４ｂ側へ向かう僅かな正のバイパス流が生じるように、その最小値αｍｉｎを１．０又は１．０よりも若干大きい値にしておくのが望ましい。

また、この正の運転流量比率αの最大値αｍａｘについては、同図４に示す如くαｍａｘとして固定値（例えば、２．０）を採用するのに代え、負荷機器３の入出口熱媒温度差Δｔｘ（＝ｔｏ−ｔｉ）が設計値よりも大きいほど最大値αｍａｘを大きくする（換言すれば、正の運転流量比率αの増大幅を大きくする）ようにしたり、また、負荷機器３の入口熱媒温度ｔｉが前述の適正入口熱媒温度ｔｉｓよりも高温側に逸脱しているとき、その逸脱がない場合よりも最大値αｍａｘを大きくする（正の運転流量比率αの増大幅を大きくする）ようにしてもよい。

（ホ）負の運転流量比率β（一次流量Ｑ１の減少側補正係数）について
ここで言う負の運転流量比率βは、二次流量Ｑ２（＝Σｑｘ）に対する一次流量Ｑ１（＝Σｑｓ）の減少側の比率であり、一次流量Ｑ１と二次流量Ｑ２との関係を示す式２（Ｑ１＝β×Ｑ２）においてβ＜１の値を採る運転流量比率である。

そして本例では、システム管理器１３及びシステム制御装置１４は、この負の運転流量比率βの調整として、後述するバイパス利用一次流量制御の初期工程で、先ず、運転冷凍機１の出口熱媒温度ｔｓが設定出口熱媒温度ｔｓｓに安定している状況下で運転一次ポンプ２の送出流量ｑｓの調整により一次流量Ｑ１（＝Σｑｓ）を漸次的に減少させて、この一次流量Ｑ１の減少操作により負荷機器３の入口熱媒温度ｔｉ（計測値）が前述の如く決定された負荷機器３の適正入口熱媒温度ｔｉｓになる状態に負の運転流量比率β（＜１．０）を調整する（換言すれば、負の運転流量比率βの初期値を決定する）。

また、その後、後述するバイパス利用一次流量制御において、図５に示す如く負荷機器３の入口熱媒温度ｔｉ（計測値）と適正入口熱媒温度ｔｉｓとの偏差Δｔｉに応じて、その偏差Δｔｉの解消側に一次流量Ｑ１を調整することで、負荷機器３の入口熱媒温度ｔｉが適正入口熱媒温度ｔｉｓとなる状態を維持するように負の運転流量比率β（＜１．０）を調整する。

なお、このように負荷機器３の入口熱媒温度ｔｉ（計測値）と適正入口熱媒温度ｔｉｓとの偏差Δｔｉに応じた一次流量Ｑ１の調整により負の運転流量比率β（＜１．０）を調整するのに代え、負の運転流量比率βを次の如く決定及び調整するようにしてもよい。

バイパス路１２において還路部分４ｂ側から往路部分４ａ側へ流れる負のバイパス流を形成するバイパス熱媒Ｃと、運転熱源ユニットＵから送出される設定出口熱媒温度ｔｓｓの熱媒Ｃとの一次ヘッダ５での混合比率について、その混合により負荷機器３の入口熱媒温度ｔｉが適正入口熱媒温度ｔｉｓとなる混合比率ｍ（ｍ＝（Ｑ２−Ｑ１）／Ｑ１，Ｑ２＞Ｑ１）を計測情報に基づき演算により求め、この混合比率ｍが現出される負の運転流量比率βを式３（ｍ＝（Ｑ２−Ｑ１）／Ｑ１）と式２（Ｑ１＝β×Ｑ２）との関係（β＝１／ｍ＋１）に基づく演算により決定する。

そして、この決定された負の運転流量比率βを目標比率として運転一次ポンプ２の送出流量ｑｓの調整により一次流量Ｑ１を調整することで、負荷機器３の入口熱媒温度ｔｉが適正入口熱媒温度ｔｉｓになる状態に負の運転流量比率βを調整する。

（ヘ）一次流量制御について
ａ．通常の一次流量制御
システム制御装置１４は、二次流量Ｑ２の変化に応じ一次流量Ｑ１を調整する一次流量制御として、システム管理器１３により決定された負荷機器３の適正入口熱媒温度ｔｉｓとシステム管理器１３による選定に従って設定変更した冷凍機１の設定出口熱媒温度ｔｓｓとの関係について、それら両温度の差温Δｔｓ（＝ｔｉｓ−ｔｓｓ）が設定閾差温Δｔｓｘ未満で、かつ、システム管理器１３が決定する正の運転流量比率αが設定最小値αｍｉｎにある状況では、図６に示す如く、Ｑ１＝α×Ｑ２、α＝αｍｉｎの流量関係を維持するように、二次流量Ｑ２（＝Σｑｘ）の変化に応じ一次流量Ｑ１（＝Σｑｓ）を運転一次ポンプ２の送出流量調整により調整する通常時の一次流量制御を実行する。

なお、設定閾差温Δｔｓｘとしては熱源システムの運転条件等に応じて適当な温度差を設定すればよく、例えばΔｔｓｘ＝０を採用してもよい。

ｂ．増段用過渡制御
また、システム制御装置１４は、上記差温Δｔｓ（＝ｔｉｓ−ｔｓｓ）が設定閾差温Δｔｓｘ未満の状況で、運転冷凍機１における最小負荷率Ｒｍｉｎが設定閾負荷率Ｒｓ以上となりシステム管理器１３により決定される正の運転流量比率αが設定最小値αｍｉｎから漸次的に増大（図４参照）すると、増段用過渡制御として図７に示す如く、正の運転流量比率αに従ってＱ１＝α×Ｑ２、α＞αｍｉｎ≧１．０の流量関係を維持するように二次流量Ｑ２（＝Σｑｘ）の変化に応じ一次流量Ｑ１（Σｑｓ）を調整し、これにより、通常時の一次流量制御に比べ一次流量Ｑ１を二次流量Ｑ２に対して相対的に増大させる。

即ち、この増段用過渡制御では、運転冷凍機１における最小負荷率Ｒｍｉｎが１００％負荷率まで上昇（換言すれば、運転冷凍機１夫々の負荷率が１００％に上昇）して熱源台数制御により増段処理が行なわれるのに先立ち、上記の如く正の運転流量比率αを増大させて一次流量Ｑ１を二次流量Ｑ２に対して予め相対的に増大させておくことで、増段処理の際に新たに起動した冷凍機１の立ち上がり遅れに原因して負荷機器３の入口熱媒温度ｔｉが適正入口熱媒温度ｔｉｓよりも上昇側に大きく変動した状態になるのを防止する。

ｃ．バイパス利用一次流量制御
一方、システム制御装置１４は、上記差温Δｔｓ（＝ｔｉｓ−ｔｓｓ）が設定閾差温Δｔｓｘより大きく、かつ、システム管理器１３が決定する正の運転流量比率αが設定最小値αｍｉｎにある状況では、図８に示す如く、運転熱源ユニットＵから送出される設定出口熱媒温度ｔｓｓの熱媒Ｃと、バイパス路１２において往路部分４ａ側へ向かう負のバイパス流を形成するバイパス熱媒Ｃとの混合により、負荷機器３の入口熱媒温度ｔｉが適正入口熱媒温度ｔｉｓになる状態に、負の運転流量比率βを調整する流量比率調整を伴いながら、Ｑ１＝β×Ｑ２、β＜１．０の流量関係を維持するように二次流量Ｑ２の変化に応じ一次流量Ｑ１を調整するバイパス利用一次流量制御を実行する。

即ち、このバイパス利用一次流量制御では、負荷機器３を通過した後の熱媒Ｃに残存する保有冷熱を有効利用して、運転熱源ユニットＵから送出される設定出口熱媒温度ｔｓｓの熱媒Ｃと、バイパス路１２において負のバイパス流を形成するバイパス熱媒Ｃとの一次ヘッダ５での混合により、負荷機器３の入口熱媒温度ｔｓを適正入口熱媒温度ｔｉｓに調整する。

なお、バイパス利用一次流量制御では上述の如く負荷機器３の入口熱媒温度ｔｉと適正入口熱媒温度ｔｉｓとの偏差Δｔｉに応じ負の運転流量比率βを調整して一次流量Ｑ１を調整する形態を採るが、これに加えて、システム制御装置１４は上記差温Δｔｓ（＝ｔｉｓ−ｔｓｓ）が設定閾差温Δｔｓｘより大きい状況で、運転冷凍機１における最小負荷率Ｒｍｉｎが設定閾負荷率Ｒｓ以上となりシステム管理器１３により決定される正の運転流量比率αが設定最小値αｍｉｎから漸次的に増大（図３参照）すると、バイパス利用一次流量制御における増段用過渡制御として、二次流量Ｑ２に対する一次流量Ｑ１の比率である運転流量比率（Ｑ１／Ｑ２）をバイパス利用一次流量制御による調整比率（即ち、上記負の運転流量比率β）よりも正の運転流量比率α（＞αｍｉｎ）の幅だけ予め増大させる制御を実行するものにしてもよい。

つまり、このバイパス利用一次流量制御における増段用過渡制御により、バイパス利用一次流量制御の実行下において熱源台数制御による増段処理が行なわれる際にも、その増段処理に先立ち、負の運転流量比率βを実質的に増大させて一次流量Ｑ１を二次流量Ｑ２に対して予め相対的に増大させておき、これにより、バイパス利用一次流量制御の実行下においても増段処理の際に新たに起動した冷凍機１の立ち上がり遅れに原因して負荷機器３の入口熱媒温度ｔｉが適正入口熱媒温度ｔｉｓよりも上昇側に変動するのを確実に防止する。

（ト）一次流量Ｑ１の最適流量配分制御について
システム管理器１３は、運転熱源ユニットＵに対する一次流量Ｑ１の配分について、運転熱源ユニットＵ全体としての運転状態が所定の最適運転状態となる最適流量配分比率ｒ（ｑｓ）を選定する。

これに対し、システム制御装置１４は上記一次流量制御（増段用過渡制御やバイパス利用一次流量制御を含む）とともに、運転一次ポンプ２の熱媒送出流量ｑｓをシステム管理器１３により選定された最適流量配分比率ｒ（ｑｓ）に従って調整する最適流量配分制御を実行する。

上記最適流量配分比率ｒ（ｑｓ）の選定については、前述と同様、運転熱源ユニットＵ全体としての運転状態について所定の運転評価値ｈｃが最良となる最適流量配分比率ｒ（ｑｓ）を熱源システム構成機器の特性情報に基づく数式演算や運転シミュレートあるいは熱源システム構成機器の特性情報に基づき予め作成したデータテーブルからの読み出しなどにより選定する方式を採用することができる。

なお、この最適流量配分制御において、いずれかの運転一次ポンプ２に対する配分流量ｑｓがその一次ポンプ２の最大送出流量を越える場合には、その一次ポンプ２に対する配分流量ｑｓをその一次ポンプ２の最大送出流量にした状態で他の運転一次ポンプ２に対する一次流量配分比率を再決定するのが望ましい。

また、この最適流量配分制御において、いずれかの運転一次ポンプ２に対する配分流量ｑｓの変更幅が大きくて、その一次ポンプ２の送出流量ｑｓの調整速度が適正範囲の上限よりも大きくなる場合には、その一次ポンプ２の送出流量ｑａの調整速度を適正範囲の上限速度に制限するのが望ましい。

（チ）増段後保持制御について
システム制御装置１４は、前述の如く増段用過渡制御により一次流量Ｑ１を二次流量Ｑ２に対し予め相対的に増大させた状態で熱源台数制御による増段処理を実行した後、その増段処理で新たに起動した冷凍機１についてセンサＳ２により計測される出口熱媒温度ｔｓが設定出口熱媒温度ｔｓｓに立ち上がるまでの期間を保持期間ΔＴとして、この保持期間ΔＴの間、前述の通常（又はバイパス利用）の一次流量制御及び最適流量配分制御に代え増段後保持制御として、増段処理で新たに起動した熱源ユニットＵにおける一次ポンプ２の熱媒送出流量ｑｓを小流量の設定制限流量ｑｓｍｉｎに固定し、増段処理後の一次流量Ｑ１がその設定制限流量ｑｓｍｉｎ分だけ増段用過渡制御による増大一次流量から増大した状態を保つ。

そして、システム制御装置１４は、この保持期間ΔＴが経過した後、増段後保持制御を解除して前述の一次流量制御及び最適流量配分制御に復帰する。

なお、この保持期間ΔＴは、新たに起動した冷凍機１の出口熱媒温度ｔｓの計測値が設定出口熱媒温度ｔｓｓに立ち上がるまでの期間に限らず、新たに起動した冷凍機１の出口熱媒温度ｔｓが設定出口熱媒温度ｔｓｓに立ち上がるのに要する時間を見込んだ設定時間などにしてもよい。

〔別実施形態〕
上述の実施形態では、負荷熱量Ｇｘの変化に応じて熱源ユニットＵの運転ユニット数を変更する熱源台数制御、二次流量Ｑ２の変化に応じて一次流量Ｑ１を調整する一次流量制御、運転熱源ユニットＵに対する一次流量Ｑ１の配分比率を最適流量配分比率ｒ（ｑｓ）に調整する最適流量配分制御、増段処理に際して運転流量比率α（又はβ）を予め増大させておく増段用過渡制御、増段処理後に一次流量制御及び最適流量配分制御を不実施とする増段後保持制御の夫々を制御手段としてのシステム管理器１３及びシステム制御装置１４に実行させる熱源システムを例示したが、前述した参考の熱源システム運転方法の実施では、これらの制御により行なう各調整の全部ないし一部をシステム管理者が人為的に行なうようにしてもよい。

前述の実施形態では、負荷機器３の適正入口熱媒温度（設定値）ｔｉｓと冷凍機１の設定出口熱媒温度（最適値）ｔｓｓとの差温Δｔｓが設定閾差温Δｔｓｘ未満か否かで通常の一次流量制御とバイパス利用一次流量制御とを区別して実行するように説明したが、本発明の実施にあたっては、冷凍機１の設定出口熱媒温度ｔｓｓと負荷機器３の適正入口熱媒温度ｔｉｓとが等しくなるときに負の運転流量比率βをβ≒１．０にすることをバイパス利用一次流量制御に含めた状態で、通常時の一次流量制御もバイパス利用一次流量制御の一部として実行する制御方式を採用してもよい。

前述の実施形態では冷凍機１の設定出口熱媒温度ｔｓｓを最適出口熱媒温度に自動変更するシステム構成を示したが、本発明は冷凍機１の設定出口熱媒温度ｔｓｓを固定値ないしはシステム管理者等が人為的に設定する設定値とする場合にも適用できる。

また、本発明は、熱源ユニットＵを構成する熱源機に冷温水発生機やボイラなどを用いて、その熱源機により熱媒を加熱する温熱熱源システムにも適用できる。

その他、本発明の実施において、熱源システム各部の具体的な構成や各制御の具体的な実行方式は前述の実施形態で示したものに限らず、種々の改変が可能である。

本発明は空調設備で用いる熱源システムに限らず、種々の冷熱用途や温熱用途の熱源システムに適用することができる。

Ｃ 熱媒
ｔｓｓ 設定出口熱媒温度（最適出口熱媒温度）
１ 熱源機
２ 一次ポンプ
Ｕ 熱源ユニット
３ 負荷機器
４ 熱媒循環路
４ａ 往路部分
４ｂ 還路部分
１２ バイパス路
８ 二次ポンプ
Ｑ２ 二次流量
Ｑ１ 一次流量
ｔ１ 負荷機器の入口熱媒温度
ｔｉｓ 負荷機器の適正入口熱媒温度
β 運転流量比率
１３，１４ 制御手段
９ 戻し路
Δｐ 熱媒圧力差
１０ 圧力調整弁
ｑｂ 戻し熱媒流量
ｔｓ 熱源機の出口熱媒温度
ｒ（ｑｓ） 最適流量配分比率
ｑｓ 一次ポンプ送出流量
Δｔｉ 負荷機器入口熱媒温度の偏差
Ｇｘ 負荷熱量
ΔＴ 保持期間
ｑｓｍｉｎ 設定制限流量

Claims (6)

1. 熱媒を設定出口熱媒温度に冷却又は加熱する熱源機とその熱源機に熱媒を送給する一次ポンプとを直列接続した熱源ユニットを負荷機器に対する熱媒循環路に介装し、
   この熱源ユニットと前記負荷機器との間において前記熱媒循環路における負荷機器側への往路部分と負荷機器側からの還路部分とを接続するバイパス路を設けるとともに、
   前記熱媒循環路における前記バイパス路の接続点よりも負荷機器寄りの箇所に前記負荷機器に対して熱媒を送給する二次ポンプを介装し、
   前記負荷機器側の熱媒流量である二次流量の変化に応じて一次ポンプ送出流量の調整により前記熱源ユニット側の熱媒流量である一次流量を調整する一次流量制御を実行する制御手段を設けてある熱源システムであって、
   前記制御手段は、前記負荷機器の入口熱媒温度について、前記負荷機器で処理対象を所要の目標状態に処理することが可能な熱媒温度で、かつ、その処理に必要な限界温度寄りの熱媒温度を適正入口熱媒温度とし、
   前記一次流量制御での前記二次流量に対する前記一次流量の比率である運転流量比率を、前記熱源ユニットからの送出熱媒と前記バイパス路において前記還路部分の側から前記往路部分の側に向かうバイパス熱媒との混合により前記負荷機器の入口熱媒温度が前記適正入口熱媒温度になる状態に調整するバイパス利用一次流量制御を実行する構成にし、
   加えて、前記制御手段は、熱源システム構成機器の特性情報に基づく所定の決定手法により前記適正入口熱媒温度を自動的に決定するとともに、状況変化に応じて前記適正入口熱媒温度を自動的に再決定する構成にし、
   さらに、前記二次ポンプの送出熱媒の一部を前記二次ポンプの吸入側に戻す戻し路を設けるとともに、この戻し路を通じて前記二次ポンプの吸入側に戻す戻し熱媒の流量を調整して前記二次ポンプの送出熱媒圧力と吸入熱媒圧力との熱媒圧力差を設定値に調整する圧力調整弁を設ける構成において、
   前記制御手段は、前記戻し路における戻し熱媒流量を前記二次流量に加えた演算最大流量の熱媒が前記負荷機器に送給されるとする仮想流量条件の下で、前記適正入口熱媒温度を決定する構成にしてある熱源システム。
2. 熱媒を設定出口熱媒温度に冷却又は加熱する熱源機とその熱源機に熱媒を送給する一次ポンプとを直列接続した熱源ユニットを負荷機器に対する熱媒循環路に介装し、
   この熱源ユニットと前記負荷機器との間において前記熱媒循環路における負荷機器側への往路部分と負荷機器側からの還路部分とを接続するバイパス路を設けるとともに、
   前記熱媒循環路における前記バイパス路の接続点よりも負荷機器寄りの箇所に前記負荷機器に対して熱媒を送給する二次ポンプを介装し、
   前記負荷機器側の熱媒流量である二次流量の変化に応じて一次ポンプ送出流量の調整により前記熱源ユニット側の熱媒流量である一次流量を調整する一次流量制御を実行する制御手段を設けてある熱源システムであって、
   前記制御手段は、前記負荷機器の入口熱媒温度について、前記負荷機器で処理対象を所要の目標状態に処理することが可能な熱媒温度で、かつ、その処理に必要な限界温度寄りの熱媒温度を適正入口熱媒温度とし、
   前記一次流量制御での前記二次流量に対する前記一次流量の比率である運転流量比率を、前記熱源ユニットからの送出熱媒と前記バイパス路において前記還路部分の側から前記往路部分の側に向かうバイパス熱媒との混合により前記負荷機器の入口熱媒温度が前記適正入口熱媒温度になる状態に調整するバイパス利用一次流量制御を実行する構成にし、
   加えて、前記制御手段は、前記バイパス利用一次流量制御において前記運転流量比率を調整するのに、前記負荷機器の入口熱媒温度の計測値と前記適正入口熱媒温度との偏差に応じて、その偏差の解消側に前記一次流量を調整する構成にしてある熱源システム。
3. 前記制御手段は、前記熱源機の出口熱媒温度について、前記熱源ユニットの運転状態が所定の最適運転状態になる最適出口熱媒温度を熱源システム構成機器の特性情報に基づく所定の選定手法により選定して、その最適出口熱媒温度を前記設定出口熱媒温度とする構成にしてある請求項１又は２記載の熱源システム。
4. 前記制御手段は、前記熱媒循環路に並列状態で介装された複数の前記熱源ユニットに対する前記一次流量の配分について、運転状態の熱源ユニットの全体としての運転状態が所定の最適運転状態となる最適流量配分比率を熱源システム構成機器の特性情報に基づく所定の選定手法により選定して、その最適流量配分比率に応じて運転状態の一次ポンプの送出流量を調整する最適流量配分制御を前記バイパス利用一次流量制御とともに実行する構成にしてある請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱源システム。
5. 前記制御手段は、前記熱媒循環路に並列状態で介装された複数の前記熱源ユニットについて、その運転ユニット数を前記負荷機器の負荷熱量の変化に応じ変更する熱源台数制御を実行するとともに、
   この熱源台数制御で前記熱源ユニットの運転ユニット数を増加させる増段処理に際して、前記運転流量比率を前記バイパス利用一次流量制御による調整比率よりも所定比率幅だけ予め増大させておく増段用過渡制御を実行する構成にしてある請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱源システム。
6. 前記制御手段は、前記増段処理を実行した後の所定保持期間の間、その増段処理で新たに起動した熱源ユニットの一次ポンプ送出流量を設定制限流量に固定して、前記一次流量が前記増段用過渡制御による増大一次流量から設定制限流量だけ増大した状態を保つ増段後保持制御を実行し、その所定保持期間が経過した後、前記増段後保持制御を解除して前記バイパス利用一次流量制御に復帰する構成にしてある請求項５記載の熱源システム。

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