专利名称：二次泵式热源系统及二次泵式热源控制方法
技术领域：
本发明涉及二次泵式热源系统及二次泵式热源控制方法。
背景技术：
一直以来，在例如大规模的工厂或高楼等地方配置有多台室内机(空调机fan coil uint)的情况下，使用从热源机向这些室内机提供热源水(冷水或热水)、来对多个空调区域进行空气调节的热源系统。该热源系统大致可分为热源机侧和负载设备侧(室内机侧)，分别与供水管和回水管相连接，从而形成一个回路，上述供水管是从热源机向负载设备提供热源水的管道，上述回水管是热源水通过负载设备再次回到热源机的管道。例如，在热源机内进行了热交换的热源水通过供水管，利用一次泵来被输送到空气调节机或空调器这样的负载设备。该热源水在负载设备内进行热交换，通过回水管输送到二次泵。送至二次泵的热源水再次通过热源机内在回路内循环。此处，为了应对流过热源机侧的热源水的量、和流过负载设备侧的热源水的量产生不平衡的情况，一般设置有连通位于热源机侧和负载设备侧之间的供水管和回水管之间的旁通管。此时，为了将提供给负载设备的热水源的温度设定为负载设备的设定值，或为了更高效地使热源机运转，最好进行调整，使得流过热源机侧的热源水的量、与流过负载设备侧的热源水的量为相等的量。为了测量流过该热源机侧的热源水的量、或流过负载设备侧的热源水的量，很多情况下在热源机侧和负载设备侧这两侧(参照下述专利文献1)、或仅在负载设备侧设置流量计(参照下述专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本专利特开2006-275397号公报专利文献2 日本专利特开2004-101104号公报
发明内容
然而，在上述专利文献1或专利文献2所揭示的发明中，都需要在某一位置设置流量计。当设置该流量计时，由于当然会涉及设置费用，而且随着热源系统增大，也需要较大的流量计，因此，存在因流量计的费用较高、系统整体的设备费用增高的问题。在专利文献2所示的发明中，如上所述，将流量计仅设置在负载设备侧。这点能够稍微缓和一下设备费用等问题，但是，存在必须对每个设置有热源系统的现场的热源水的流量和二次泵、一次泵的能力的关系进行调查，并基于该结果来进行运转，这是很复杂的。本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种无需设置流量计就能够适当地应对负载设备侧的变化、并能进行高效的控制和有助于节能的二次泵式热源系统及二次泵式热源控制方法。本发明的实施方式的第一特征在于，在二次泵式热源系统中，包括多个热源机， 该多个热源机生成热源水，且并联连接；负载设备，该负载设备中流过有热源水；一次泵，
5该一次泵将热源水提供给负载设备；供水管，该供水管连接热源机的出口侧和负载设备； 二次泵，该二次泵对各热源机分别进行设置，将在负载设备中进行了热交换的热源水提供给热源机；回水管，该回水管连接负载设备的出口侧和二次泵；旁通管，该旁通管连通供水管和回水管；水温传感器，该水温传感器检测热源水的温度；以及热源机控制器，该热源机控制器将水温传感器的测量结果应用到各热源机的运转特性，来计算出热源机侧的流量及流过负载设备侧的热源水的流量，基于该计算结果来控制二次泵的动作。本发明的实施方式的第二特征在于，是一种对二次泵式热源系统进行控制的二次泵式热源控制方法，上述二次泵式热源系统包括多个热源机，该多个热源机生成热源水， 且并联连接；负载设备，该负载设备中流过有热源水；一次泵，该一次泵将热源水提供给负载设备；供水管，该供水管连接热源机的出口侧和负载设备；二次泵，该二次泵对各热源机分别进行设置，将在负载设备中进行了热交换的热源水提供给各热源机；回水管，该回水管连接负载设备的出口侧和二次泵；以及旁通管，该旁通管连通供水管和回水管，上述二次泵式热源控制方法包括计算步骤，该计算步骤基于热源水的温度计算流过热源机侧的热源水的流量和流过负载设备侧的热源水的流量；以及控制步骤，该控制步骤基于计算出的热源机侧流量和负载设备侧流量，决定增加或减少二次泵的台数来进行控制，使得减小热源机侧流量和负载设备侧流量的差异。根据本发明，能够提供一种无需设置流量计就能够适当地应对负载设备侧的变化、并能进行高效的控制和有助于节能的二次泵式热源系统及二次泵式热源控制方法。
图1是表示本发明的实施方式的二次泵式热源系统的整体图。图2是表示本发明的实施方式的热源机控制器的内部结构的框图。图3是表示本发明的实施方式的二次泵式热源系统的控制方法所涉及的大致流程的流程图。图4是表示本发明的实施方式的计算流过负载设备侧的热源水的总流量的流程的流程图。图5是表示本发明的实施方式的热源机控制器对热源机进行控制、以使得流过负载设备侧的热源水的总流量和流过热源机侧的热源水的总流量相等的流程的流程图。图6是表示本发明的实施方式的基于平均流量和运转频率来求出扬程时的、平均流量、运转频率、扬程这三者的关系的曲线图。图7是表示本发明的实施方式的使扬程和二次泵的运转台数减少时基于每台二次泵的流量来计算初始频率时的、扬程、平均流量、初始频率这三者的关系的曲线图。
具体实施例方式下面，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。图1是表示本发明的实施方式的二次泵式热源系统S的整体图。二次泵式热源系统S如图1的虚线所示大致可分为热源机侧A和负载设备侧B。热源机侧A中，设置有热源机1，该热源机生成热源水；以及二次泵(热源机侧的泵)2，该二次泵向热源机1提供循环过来的热源水。在热源机1内，设置有未图示的压缩机、四通阀、热交换器、节流阀机构、水热交换器，并分别利用配管相连结。在配管内填充有制冷剂，该制冷剂依次经过压缩机、热交换器、节流阀机构、水热交换器来进行循环，从而构成制冷剂回路。详细而言，压缩机吸入制冷剂并进行压缩，从而喷出高温高压的制冷剂。该压缩机的喷出侧与一端具有送风机的热交换器相连接。在热交换器中，利用送风机进行通风，从而使制冷剂与空气进行热交换。热交换器还与节流阀机构相连接，通过节流阀机构的制冷剂通过水热交换器。在水热交换器中，流过与该水热交换器另行相接的管内的水、与制冷剂之间进行热交换，从而生成热源水。之后，制冷剂再次进入压缩机。通过反转四通阀来使制冷剂的流向反转，从压缩机喷出的制冷剂从水热交换器流经节流阀机构、热交换器，再返回压缩机。其结果是，热源机能够产生冷气/冷却用的冷水或加热/暖气用的热水。对于向热源机1提供热源水的二次泵2，对各热源机1分别设置，并与二次泵用逆变器装置3相连接，由二次泵用逆变器装置3基于来自下文叙述的热源机控制器的指示进行变速运转。此外，使用各二次泵2的规格(输入-流量特性)相同的二次泵。另外，为了简化控制，则控制运转中的二次泵2的能力、即二次泵用逆变器装置3的输出，使其相同。热源机1的入口、出口附近，分别连接有热源机入口水温传感器4和热源机出口水温传感器5，该热源机入口水温传感器4对提供给热源机1的热源水的温度进行测量，该热源机出口水温传感器5对从热源机1输出以提供给负载设备的热源水的温度进行测量。此外，在图1中，以成为3台并联的方式连接热源机1(以下，若没有特殊需要，则将这些热源机统称为“热源机1”)，只要该热源机1的连接台数至少为2台以上，则也可以连接任何台数。另外，由于热源机1必然连接有二次泵2，因此热源机1和二次泵2的设置台数相同。而且，二次泵2与二次泵用逆变器装置3相连接，热源机1如上所述与热源机入口水温传感器4、热源机出口水温传感器5相连接。因此，以下适当地将热源机1、二次泵2、 二次泵用逆变器装置3、热源机入口水温传感器4、热源机出口水温传感器5统称为热源机单元。在热源机1中产生的热源水通过其一端与热源机1的出口相连接的供水管6而提供到负载设备侧B。供水管6的另一端还与一次泵(负载侧泵)7和用于控制一次泵7的一次泵用逆变器装置8相连接，向负载设备9提供热源水。一次泵7由一次泵用逆变器装置8进行变速驱动，从而控制提供给负载设备9的热源水的流量。一次泵7的输出(流量)可根据负载设备9所要求的冷温热能力来控制流量而与热源侧的动作无关。作为负载设备9，相当于例如空调器等空气调节机。此外，对于负载设备9，在图1中成为2台并联进行连接(以下，若没有特殊需要，则将这些负载设备统称为“负载设备9”)，该负载设备9的连接台数可以为任意台。在负载设备9中进行了热交换的热源水通过与负载设备9的出口侧相连接的双通阀10流入回水管11内，并输送至热源机侧A的二次泵2。热源机1和一次泵7之间，设置有对流过供水管6内的热源水的温度进行测量的供水温度传感器12。另外，在热源机9和二次泵2之间，设置有对流过回水管11内的热源水的温度进行测量的回水温度传感器13。设置旁通管14，以使得热源机1和供水温度传感器12之间的供水管6、与回水温度传感器13和二次泵2之间的回水管11相连通。换言之，回水温度传感器13利用回水管11和旁通管14的连结部来安装于负载设备9 一侧的回水管11，供水温度传感器12利用供水管6和旁通管14的连结部来安装于负载设备9 一侧的供水管6。热源机控制器15是用于对设置于热源机侧A的各设备的运转进行控制的控制器。 在图1中，基于来自热源机控制器15的指示，分别对例如连结有3台的热源机1进行运转控制。另外，对于供水温度传感器12、回水温度传感器13的测量结果，或对于在热源机入口水温传感器4、热源机出口水温传感器5中所测量的温度的信息，通过热源机1而分别被热源机控制器15采集。图2是表示热源机控制器15的内部结构的框图。热源机控制器15包括接收单元 15a、存储单元15b、计算单元15c、控制单元15d、指示生成单元15e、发送单元15f。接收单元1 对来自例如各温度传感器即供水温度传感器12、回水温度传感器 13、及经由热源机1的各热源机的每个热源机入口水温传感器4、热源机出口水温传感器5 的水温信息进行接收。存储单元1 对表示例如成为后述的控制对象的热源机1的各运转特性的式子进行存储。计算单元15c将各温度传感器发送的测量结果应用到存储在存储单元15b内的式子，从而计算出流过热源机侧A的热源水的流量及流过负载设备侧B的热源水的流量。控制单元15d基于由计算单元15c计算出的结果来对各热源机1、各二次泵2发出进行控制的指示。指示生成单元1 基于控制单元15d的指示，对各热源机1生成实际的指示。发送单元15f起到向各热源机1及各二次泵2的逆变器装置3发送指示的功能。接着，一并说明热源机控制器15对本发明的实施方式的二次泵式热源系统S的控制方法、及上述热源机控制器15内的各单元的运转。图3是表示二次泵式热源系统S的控制方法所涉及的大致流程的流程图。二次泵式热源系统S的控制大致可分为两个阶段进行。即，最开始是计算流过负载设备侧B的热源水的总流量的步骤(STl)，之后，前进至步骤(ST2)，该步骤基于所计算出的热源机侧A的流量和负载设备侧B的流量，热源机控制器15决定二次泵2的能力(流量)、台数的增减， 来控制二次泵用逆变器装置3，以使得减小热源机侧A的流量和负载设备侧B的流量的差
已图4所示的流程图用于详细说明计算流过负载设备侧B的热源水的总流量的流程 (STl)。此处，首先计算出各热源机1的能力(STll)。所设置的热源机1并不一定限于相同形式的设备，另外，即使是相同的形式的热源机1，很多情况下各热源机1的能力也稍有差异。因此，首先掌握各热源机1的能力。详细而言，使各热源机1运转，基于其运转时的饱和冷凝温度和饱和蒸发温度，来导出冷冻或加热能力。其中，若每次热源机1运转时都计算该热源机1的能力，则由于效率不高，因此，预先实验性地使热源机1运转，来求出此时的运转能力、饱和冷凝温度、及饱和蒸发温度之间的关系，例如以式子进行表示。通过将上述式子存储在存储单元1 中，从而在热源机1运转中，计算单元15C接收与来自热源机1的饱和冷凝温度和饱和蒸发温度相关的信息，能够逐次计算其能力。若计算出热源机1的能力，则使用下式计算流过各热源机1的热源水的流量 (ST12)。S卩，接收单元1 接收由热源机入口水温传感器4及热源机出口水温传感器5测量出的温度信息，发送至计算单元15c。计算单元15c根据热源机1的运转状态来提取出存储在存储单元15b中的式子，应用热源机入口水温传感器4及热源机出口水温传感器5测量出的温度信息来计算流过热源机1的热源水的流量。对每台与二次泵式热源系统S相连接的热源机1 (热源机单元)来进行计算该流量。因而，能够掌握每台热源机1 (热源机单元)的流量。此外，在热源机1进行冷却运转的情况下，使用以下“数学式1”所表示的式子。另一方面，在热源机1进行热运转的情况下，使用以下“数学式2”所表示的式子。另外，q是流过热源机1的热源水的量[Ι/min]，Wc是热源机1的冷冻能力[kW]，Wh是热源机1的加热能力[kW]，Te是热源机入口水温传感器4所测量出的热源机入口水温[°C ]，Tl是热源机出口水温传感器5测量出的热源机出口水温[°C ]。数学式权利要求
1.一种二次泵式热源系统，其特征在于，包括 多个热源机，该多个热源机生成热源水，且并联连接； 负载设备，该负载设备中流过有所述热源水；一次泵，该一次泵将所述热源水提供给所述负载设备； 供水管，该供水管连接所述热源机的出口侧和所述负载设备； 二次泵，该二次泵对所述各热源机分别进行设置，将在所述负载设备中进行了热交换的所述热源水提供给所述热源机；回水管，该回水管连接所述负载设备的出口侧和所述二次泵； 旁通管，该旁通管连通所述供水管和所述回水管； 水温传感器，该水温传感器检测所述热源水的温度；以及热源机控制器，该热源机控制器将所述水温传感器的测量结果应用到各所述热源机的运转特性，来计算出所述热源机侧的流量及流过所述负载设备侧的所述热源水的流量，基于该计算结果来控制所述二次泵的动作。
2.如权利要求1所述的二次泵式热源系统，其特征在于，所述水温传感器包括有供水温度传感器，该供水温度传感器在所述热源机和所述负载设备之间、对流过所述供水管内的所述热源水的温度进行测量；回水温度传感器，该回水温度传感器在所述负载设备和所述二次泵之间、对流过所述回水管内的所述热源水的温度进行测量；热源机入口水温传感器，该热源机入口水温传感器在所述热源机的入口对提供给所述热源机的所述热源水的温度进行测量；以及热源机出口水温传感器，该热源机出口水温传感器在所述热源机的出口对从所述热源机提供给所述负载设备的所述热源水的温度进行测量，所述热源机控制器包括存储单元，该存储单元存储所控制的所述热源机的各运转特性； 计算单元，该计算单元将所述供水温度传感器、所述回水温度传感器、所述热源机入口水温传感器、及所述热源机出口水温传感器的测量结果应用到存储在所述存储单元内的所述运转特性，来计算出所述热源机侧的流量及流过所述负载设备侧的所述热源水的流量； 以及控制单元，该控制单元基于由所述计算单元计算出的结果来控制所述二次泵的动作。
3.一种二次泵式热源控制方法，其特征在于，是对二次泵式热源系统进行控制的二次泵式热源控制方法，所述二次泵式热源系统包括多个热源机，该多个热源机生成热源水，且并联连接； 负载设备，该负载设备中流过有所述热源水； 一次泵，该一次泵将所述热源水提供给所述负载设备； 供水管，该供水管连接所述热源机的出口侧和所述负载设备； 二次泵，该二次泵对所述各热源机分别进行设置，将在所述负载设备中进行了热交换的所述热源水提供给所述各热源机；回水管，该回水管连接所述负载设备的出口侧和所述二次泵；以及旁通管，该旁通管连通所述供水管和所述回水管， 在所述二次泵式热源控制方法中，包括计算步骤，该计算步骤基于所述热源水的温度计算流过所述热源机侧的热源水的流量和流过所述负载设备侧的热源水的流量；以及控制步骤，该控制步骤基于计算出的所述热源机侧流量和所述负载设备侧流量，决定增减所述二次泵的台数来进行控制，使得减小所述热源机侧流量和所述负载设备侧流量的差异。
4.如权利要求3所述的二次泵式热源控制方法，其特征在于，计算流过所述负载设备侧的热源水的流量的步骤包括计算出各所述热源机的能力的步骤；基于所述计算出的各所述热源机的能力、和从热源机入口水温传感器及从热源机出口水温传感器获得的结果来计算所述热源机的流量的步骤，所述热源机入口水温传感器在所述热源机的入口对提供给所述热源机的所述热源水的温度进行测量，所述热源机出口水温传感器在所述热源机的出口对从所述热源机提供给所述负载设备的所述热源水的温度进行测量；根据所述计算出的所述热源机的流量来计算流过所述热源机侧的热源水的总流量的步骤；对从所有的所述热源机入口水温传感器获得的水温进行平均、对从所有的所述热源机出口水温传感器获得的水温进行平均的步骤；比较平均后的所述热源机出口水温和由供水温度传感器测量出的供水温度的步骤，所述供水温度传感器在所述热源机和所述一次泵之间、对流过所述供水管内的所述热源水的温度进行测量；在平均后的所述热源机出口水温和所述供水温度相等的情况下、使用流过所述热源机侧的热源水的总流量、平均后的所述热源机入口水温、平均后的所述热源机出口水温、及由回水温度传感器测量出的回水温度来求出流过所述负载设备侧的热源水的流量的步骤，所述回水温度传感器在所述负载设备和所述二次泵之间、对流过所述回水管内的所述热源水的温度进行测量；以及在平均后的所述热源机出口水温低于所述供水温度的情况下、使用流过所述热源机侧的热源水的总流量、平均后的所述热源机入口水温、平均后的所述热源机出口水温、所述供水温度、及所述回水温度来求出流过所述负载设备侧的热源水的流量的步骤。
5.如权利要求4所述的二次泵式热源控制方法，其特征在于，所述热源机控制器对根据频率来改变所述热源水的提供能力的所述二次泵进行控制的步骤中，包括对流过所述热源机侧的热源水的流量和流过所述负载设备侧的热源水的流量是否相等进行判断的步骤；在流过所述热源机侧的热源水的流量和流过所述负载设备侧的热源水的流量不相等的情况下、对是否满足用于减少二次泵的台数的条件进行判断的步骤；在满足所述减少条件的情况下、对减少时用于驱动剩余的所述二次泵的频率进行计算的步骤；使用所述计算出的减少时的频率来驱动所述二次泵的步骤；在不满足所述减少条件的情况下、进一步对是否满足用于增加所述二次泵的台数的条件进行判断的步骤；在满足所述增加条件的情况下、对暂停中的所述二次泵进行确认并对增加时的用于驱动所述二次泵的频率进行计算的步骤；使用所述计算出的增加时的频率来驱动所述二次泵的步骤；以及在不满足所述减少条件及所述增加条件的情况下、调整用于驱动所述二次泵的频率的步骤。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种二次泵式热源系统及二次泵式热源控制方法。在上述二次泵式热源系统中，包括多个热源机(1)，该多个热源机(1)并联连接；负载设备(9)，该负载设备(9)中流过有热源水；一次泵(7)，该一次泵(7)将热源水提供给负载设备(9)；供水管(6)，该供水管(6)连接热源机(1)的出口侧和负载设备(9)；二次泵(2)，该二次泵(2)对各热源机(1)分别进行设置，将在负载设备(9)中进行了热交换的热源水提供给热源机(1)；回水管(11)，该回水管(11)连接负载设备(9)的出口侧和二次泵(2)；旁通管(14)，该旁通管(14)连通供水管(6)和回水管(11)；以及热源机控制器(15)，该热源机控制器(15)将检测出热源水温度的水温传感器的测量结果应用到各热源机(1)的运转特性，来计算出热源机侧(A)的流量及流过负载设备侧(B)的热源水的流量，基于该计算结果来控制二次泵(2)的动作。
文档编号F24F11/02GK102308155SQ201080007680
公开日2012年1月4日 申请日期2010年2月8日 优先权日2009年2月13日
发明者山本学, 松本勇司, 森田健, 筑山诚二 申请人:东芝开利株式会社