專利名稱：二次泵式熱源系統(tǒng)及二次泵式熱源控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及二次泵式熱源系統(tǒng)及二次泵式熱源控制方法。
背景技術：
一直以來，在例如大規(guī)模的工廠或高樓等地方配置有多臺室內(nèi)機(空調機fan coil uint)的情況下，使用從熱源機向這些室內(nèi)機提供熱源水(冷水或熱水)、來對多個空調區(qū)域進行空氣調節(jié)的熱源系統(tǒng)。該熱源系統(tǒng)大致可分為熱源機側和負載設備側(室內(nèi)機側)，分別與供水管和回水管相連接，從而形成一個回路，上述供水管是從熱源機向負載設備提供熱源水的管道，上述回水管是熱源水通過負載設備再次回到熱源機的管道。例如，在熱源機內(nèi)進行了熱交換的熱源水通過供水管，利用一次泵來被輸送到空氣調節(jié)機或空調器這樣的負載設備。該熱源水在負載設備內(nèi)進行熱交換，通過回水管輸送到二次泵。送至二次泵的熱源水再次通過熱源機內(nèi)在回路內(nèi)循環(huán)。此處，為了應對流過熱源機側的熱源水的量、和流過負載設備側的熱源水的量產(chǎn)生不平衡的情況，一般設置有連通位于熱源機側和負載設備側之間的供水管和回水管之間的旁通管。此時，為了將提供給負載設備的熱水源的溫度設定為負載設備的設定值，或為了更高效地使熱源機運轉，最好進行調整，使得流過熱源機側的熱源水的量、與流過負載設備側的熱源水的量為相等的量。為了測量流過該熱源機側的熱源水的量、或流過負載設備側的熱源水的量，很多情況下在熱源機側和負載設備側這兩側(參照下述專利文獻1)、或僅在負載設備側設置流量計(參照下述專利文獻2)?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本專利特開2006-275397號公報專利文獻2 日本專利特開2004-101104號公報

發(fā)明內(nèi)容
然而，在上述專利文獻1或專利文獻2所揭示的發(fā)明中，都需要在某一位置設置流量計。當設置該流量計時，由于當然會涉及設置費用，而且隨著熱源系統(tǒng)增大，也需要較大的流量計，因此，存在因流量計的費用較高、系統(tǒng)整體的設備費用增高的問題。在專利文獻2所示的發(fā)明中，如上所述，將流量計僅設置在負載設備側。這點能夠稍微緩和一下設備費用等問題，但是，存在必須對每個設置有熱源系統(tǒng)的現(xiàn)場的熱源水的流量和二次泵、一次泵的能力的關系進行調查，并基于該結果來進行運轉，這是很復雜的。本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種無需設置流量計就能夠適當?shù)貞獙ω撦d設備側的變化、并能進行高效的控制和有助于節(jié)能的二次泵式熱源系統(tǒng)及二次泵式熱源控制方法。本發(fā)明的實施方式的第一特征在于，在二次泵式熱源系統(tǒng)中，包括多個熱源機， 該多個熱源機生成熱源水，且并聯(lián)連接；負載設備，該負載設備中流過有熱源水；一次泵，
5該一次泵將熱源水提供給負載設備；供水管，該供水管連接熱源機的出口側和負載設備； 二次泵，該二次泵對各熱源機分別進行設置，將在負載設備中進行了熱交換的熱源水提供給熱源機；回水管，該回水管連接負載設備的出口側和二次泵；旁通管，該旁通管連通供水管和回水管；水溫傳感器，該水溫傳感器檢測熱源水的溫度；以及熱源機控制器，該熱源機控制器將水溫傳感器的測量結果應用到各熱源機的運轉特性，來計算出熱源機側的流量及流過負載設備側的熱源水的流量，基于該計算結果來控制二次泵的動作。本發(fā)明的實施方式的第二特征在于，是一種對二次泵式熱源系統(tǒng)進行控制的二次泵式熱源控制方法，上述二次泵式熱源系統(tǒng)包括多個熱源機，該多個熱源機生成熱源水， 且并聯(lián)連接；負載設備，該負載設備中流過有熱源水；一次泵，該一次泵將熱源水提供給負載設備；供水管，該供水管連接熱源機的出口側和負載設備；二次泵，該二次泵對各熱源機分別進行設置，將在負載設備中進行了熱交換的熱源水提供給各熱源機；回水管，該回水管連接負載設備的出口側和二次泵；以及旁通管，該旁通管連通供水管和回水管，上述二次泵式熱源控制方法包括計算步驟，該計算步驟基于熱源水的溫度計算流過熱源機側的熱源水的流量和流過負載設備側的熱源水的流量；以及控制步驟，該控制步驟基于計算出的熱源機側流量和負載設備側流量，決定增加或減少二次泵的臺數(shù)來進行控制，使得減小熱源機側流量和負載設備側流量的差異。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種無需設置流量計就能夠適當?shù)貞獙ω撦d設備側的變化、并能進行高效的控制和有助于節(jié)能的二次泵式熱源系統(tǒng)及二次泵式熱源控制方法。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式的二次泵式熱源系統(tǒng)的整體圖。圖2是表示本發(fā)明的實施方式的熱源機控制器的內(nèi)部結構的框圖。圖3是表示本發(fā)明的實施方式的二次泵式熱源系統(tǒng)的控制方法所涉及的大致流程的流程圖。圖4是表示本發(fā)明的實施方式的計算流過負載設備側的熱源水的總流量的流程的流程圖。圖5是表示本發(fā)明的實施方式的熱源機控制器對熱源機進行控制、以使得流過負載設備側的熱源水的總流量和流過熱源機側的熱源水的總流量相等的流程的流程圖。圖6是表示本發(fā)明的實施方式的基于平均流量和運轉頻率來求出揚程時的、平均流量、運轉頻率、揚程這三者的關系的曲線圖。圖7是表示本發(fā)明的實施方式的使揚程和二次泵的運轉臺數(shù)減少時基于每臺二次泵的流量來計算初始頻率時的、揚程、平均流量、初始頻率這三者的關系的曲線圖。
具體實施例方式下面，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。圖1是表示本發(fā)明的實施方式的二次泵式熱源系統(tǒng)S的整體圖。二次泵式熱源系統(tǒng)S如圖1的虛線所示大致可分為熱源機側A和負載設備側B。熱源機側A中，設置有熱源機1，該熱源機生成熱源水；以及二次泵(熱源機側的泵)2，該二次泵向熱源機1提供循環(huán)過來的熱源水。在熱源機1內(nèi)，設置有未圖示的壓縮機、四通閥、熱交換器、節(jié)流閥機構、水熱交換器，并分別利用配管相連結。在配管內(nèi)填充有制冷劑，該制冷劑依次經(jīng)過壓縮機、熱交換器、節(jié)流閥機構、水熱交換器來進行循環(huán)，從而構成制冷劑回路。詳細而言，壓縮機吸入制冷劑并進行壓縮，從而噴出高溫高壓的制冷劑。該壓縮機的噴出側與一端具有送風機的熱交換器相連接。在熱交換器中，利用送風機進行通風，從而使制冷劑與空氣進行熱交換。熱交換器還與節(jié)流閥機構相連接，通過節(jié)流閥機構的制冷劑通過水熱交換器。在水熱交換器中，流過與該水熱交換器另行相接的管內(nèi)的水、與制冷劑之間進行熱交換，從而生成熱源水。之后，制冷劑再次進入壓縮機。通過反轉四通閥來使制冷劑的流向反轉，從壓縮機噴出的制冷劑從水熱交換器流經(jīng)節(jié)流閥機構、熱交換器，再返回壓縮機。其結果是，熱源機能夠產(chǎn)生冷氣/冷卻用的冷水或加熱/暖氣用的熱水。對于向熱源機1提供熱源水的二次泵2，對各熱源機1分別設置，并與二次泵用逆變器裝置3相連接，由二次泵用逆變器裝置3基于來自下文敘述的熱源機控制器的指示進行變速運轉。此外，使用各二次泵2的規(guī)格(輸入-流量特性)相同的二次泵。另外，為了簡化控制，則控制運轉中的二次泵2的能力、即二次泵用逆變器裝置3的輸出，使其相同。熱源機1的入口、出口附近，分別連接有熱源機入口水溫傳感器4和熱源機出口水溫傳感器5，該熱源機入口水溫傳感器4對提供給熱源機1的熱源水的溫度進行測量，該熱源機出口水溫傳感器5對從熱源機1輸出以提供給負載設備的熱源水的溫度進行測量。此外，在圖1中，以成為3臺并聯(lián)的方式連接熱源機1(以下，若沒有特殊需要，則將這些熱源機統(tǒng)稱為“熱源機1”)，只要該熱源機1的連接臺數(shù)至少為2臺以上，則也可以連接任何臺數(shù)。另外，由于熱源機1必然連接有二次泵2，因此熱源機1和二次泵2的設置臺數(shù)相同。而且，二次泵2與二次泵用逆變器裝置3相連接，熱源機1如上所述與熱源機入口水溫傳感器4、熱源機出口水溫傳感器5相連接。因此，以下適當?shù)貙嵩礄C1、二次泵2、 二次泵用逆變器裝置3、熱源機入口水溫傳感器4、熱源機出口水溫傳感器5統(tǒng)稱為熱源機單元。在熱源機1中產(chǎn)生的熱源水通過其一端與熱源機1的出口相連接的供水管6而提供到負載設備側B。供水管6的另一端還與一次泵(負載側泵)7和用于控制一次泵7的一次泵用逆變器裝置8相連接，向負載設備9提供熱源水。一次泵7由一次泵用逆變器裝置8進行變速驅動，從而控制提供給負載設備9的熱源水的流量。一次泵7的輸出(流量)可根據(jù)負載設備9所要求的冷溫熱能力來控制流量而與熱源側的動作無關。作為負載設備9，相當于例如空調器等空氣調節(jié)機。此外，對于負載設備9，在圖1中成為2臺并聯(lián)進行連接(以下，若沒有特殊需要，則將這些負載設備統(tǒng)稱為“負載設備9”)，該負載設備9的連接臺數(shù)可以為任意臺。在負載設備9中進行了熱交換的熱源水通過與負載設備9的出口側相連接的雙通閥10流入回水管11內(nèi)，并輸送至熱源機側A的二次泵2。熱源機1和一次泵7之間，設置有對流過供水管6內(nèi)的熱源水的溫度進行測量的供水溫度傳感器12。另外，在熱源機9和二次泵2之間，設置有對流過回水管11內(nèi)的熱源水的溫度進行測量的回水溫度傳感器13。設置旁通管14，以使得熱源機1和供水溫度傳感器12之間的供水管6、與回水溫度傳感器13和二次泵2之間的回水管11相連通。換言之，回水溫度傳感器13利用回水管11和旁通管14的連結部來安裝于負載設備9 一側的回水管11，供水溫度傳感器12利用供水管6和旁通管14的連結部來安裝于負載設備9 一側的供水管6。熱源機控制器15是用于對設置于熱源機側A的各設備的運轉進行控制的控制器。 在圖1中，基于來自熱源機控制器15的指示，分別對例如連結有3臺的熱源機1進行運轉控制。另外，對于供水溫度傳感器12、回水溫度傳感器13的測量結果，或對于在熱源機入口水溫傳感器4、熱源機出口水溫傳感器5中所測量的溫度的信息，通過熱源機1而分別被熱源機控制器15采集。圖2是表示熱源機控制器15的內(nèi)部結構的框圖。熱源機控制器15包括接收單元 15a、存儲單元15b、計算單元15c、控制單元15d、指示生成單元15e、發(fā)送單元15f。接收單元1 對來自例如各溫度傳感器即供水溫度傳感器12、回水溫度傳感器 13、及經(jīng)由熱源機1的各熱源機的每個熱源機入口水溫傳感器4、熱源機出口水溫傳感器5 的水溫信息進行接收。存儲單元1 對表示例如成為后述的控制對象的熱源機1的各運轉特性的式子進行存儲。計算單元15c將各溫度傳感器發(fā)送的測量結果應用到存儲在存儲單元15b內(nèi)的式子，從而計算出流過熱源機側A的熱源水的流量及流過負載設備側B的熱源水的流量。控制單元15d基于由計算單元15c計算出的結果來對各熱源機1、各二次泵2發(fā)出進行控制的指示。指示生成單元1 基于控制單元15d的指示，對各熱源機1生成實際的指示。發(fā)送單元15f起到向各熱源機1及各二次泵2的逆變器裝置3發(fā)送指示的功能。接著，一并說明熱源機控制器15對本發(fā)明的實施方式的二次泵式熱源系統(tǒng)S的控制方法、及上述熱源機控制器15內(nèi)的各單元的運轉。圖3是表示二次泵式熱源系統(tǒng)S的控制方法所涉及的大致流程的流程圖。二次泵式熱源系統(tǒng)S的控制大致可分為兩個階段進行。即，最開始是計算流過負載設備側B的熱源水的總流量的步驟(STl)，之后，前進至步驟(ST2)，該步驟基于所計算出的熱源機側A的流量和負載設備側B的流量，熱源機控制器15決定二次泵2的能力(流量)、臺數(shù)的增減， 來控制二次泵用逆變器裝置3，以使得減小熱源機側A的流量和負載設備側B的流量的差
已圖4所示的流程圖用于詳細說明計算流過負載設備側B的熱源水的總流量的流程 (STl)。此處，首先計算出各熱源機1的能力(STll)。所設置的熱源機1并不一定限于相同形式的設備，另外，即使是相同的形式的熱源機1，很多情況下各熱源機1的能力也稍有差異。因此，首先掌握各熱源機1的能力。詳細而言，使各熱源機1運轉，基于其運轉時的飽和冷凝溫度和飽和蒸發(fā)溫度，來導出冷凍或加熱能力。其中，若每次熱源機1運轉時都計算該熱源機1的能力，則由于效率不高，因此，預先實驗性地使熱源機1運轉，來求出此時的運轉能力、飽和冷凝溫度、及飽和蒸發(fā)溫度之間的關系，例如以式子進行表示。通過將上述式子存儲在存儲單元1 中，從而在熱源機1運轉中，計算單元15C接收與來自熱源機1的飽和冷凝溫度和飽和蒸發(fā)溫度相關的信息，能夠逐次計算其能力。若計算出熱源機1的能力，則使用下式計算流過各熱源機1的熱源水的流量 (ST12)。S卩，接收單元1 接收由熱源機入口水溫傳感器4及熱源機出口水溫傳感器5測量出的溫度信息，發(fā)送至計算單元15c。計算單元15c根據(jù)熱源機1的運轉狀態(tài)來提取出存儲在存儲單元15b中的式子，應用熱源機入口水溫傳感器4及熱源機出口水溫傳感器5測量出的溫度信息來計算流過熱源機1的熱源水的流量。對每臺與二次泵式熱源系統(tǒng)S相連接的熱源機1 (熱源機單元)來進行計算該流量。因而，能夠掌握每臺熱源機1 (熱源機單元)的流量。此外，在熱源機1進行冷卻運轉的情況下，使用以下“數(shù)學式1”所表示的式子。另一方面，在熱源機1進行熱運轉的情況下，使用以下“數(shù)學式2”所表示的式子。另外，q是流過熱源機1的熱源水的量[Ι/min]，Wc是熱源機1的冷凍能力[kW]，Wh是熱源機1的加熱能力[kW]，Te是熱源機入口水溫傳感器4所測量出的熱源機入口水溫[°C ]，Tl是熱源機出口水溫傳感器5測量出的熱源機出口水溫[°C ]。數(shù)學式權利要求
1.一種二次泵式熱源系統(tǒng)，其特征在于，包括 多個熱源機，該多個熱源機生成熱源水，且并聯(lián)連接； 負載設備，該負載設備中流過有所述熱源水；一次泵，該一次泵將所述熱源水提供給所述負載設備； 供水管，該供水管連接所述熱源機的出口側和所述負載設備； 二次泵，該二次泵對所述各熱源機分別進行設置，將在所述負載設備中進行了熱交換的所述熱源水提供給所述熱源機；回水管，該回水管連接所述負載設備的出口側和所述二次泵； 旁通管，該旁通管連通所述供水管和所述回水管； 水溫傳感器，該水溫傳感器檢測所述熱源水的溫度；以及熱源機控制器，該熱源機控制器將所述水溫傳感器的測量結果應用到各所述熱源機的運轉特性，來計算出所述熱源機側的流量及流過所述負載設備側的所述熱源水的流量，基于該計算結果來控制所述二次泵的動作。
2.如權利要求1所述的二次泵式熱源系統(tǒng)，其特征在于，所述水溫傳感器包括有供水溫度傳感器，該供水溫度傳感器在所述熱源機和所述負載設備之間、對流過所述供水管內(nèi)的所述熱源水的溫度進行測量；回水溫度傳感器，該回水溫度傳感器在所述負載設備和所述二次泵之間、對流過所述回水管內(nèi)的所述熱源水的溫度進行測量；熱源機入口水溫傳感器，該熱源機入口水溫傳感器在所述熱源機的入口對提供給所述熱源機的所述熱源水的溫度進行測量；以及熱源機出口水溫傳感器，該熱源機出口水溫傳感器在所述熱源機的出口對從所述熱源機提供給所述負載設備的所述熱源水的溫度進行測量，所述熱源機控制器包括存儲單元，該存儲單元存儲所控制的所述熱源機的各運轉特性； 計算單元，該計算單元將所述供水溫度傳感器、所述回水溫度傳感器、所述熱源機入口水溫傳感器、及所述熱源機出口水溫傳感器的測量結果應用到存儲在所述存儲單元內(nèi)的所述運轉特性，來計算出所述熱源機側的流量及流過所述負載設備側的所述熱源水的流量； 以及控制單元，該控制單元基于由所述計算單元計算出的結果來控制所述二次泵的動作。
3.一種二次泵式熱源控制方法，其特征在于，是對二次泵式熱源系統(tǒng)進行控制的二次泵式熱源控制方法，所述二次泵式熱源系統(tǒng)包括多個熱源機，該多個熱源機生成熱源水，且并聯(lián)連接； 負載設備，該負載設備中流過有所述熱源水； 一次泵，該一次泵將所述熱源水提供給所述負載設備； 供水管，該供水管連接所述熱源機的出口側和所述負載設備； 二次泵，該二次泵對所述各熱源機分別進行設置，將在所述負載設備中進行了熱交換的所述熱源水提供給所述各熱源機；回水管，該回水管連接所述負載設備的出口側和所述二次泵；以及旁通管，該旁通管連通所述供水管和所述回水管， 在所述二次泵式熱源控制方法中，包括計算步驟，該計算步驟基于所述熱源水的溫度計算流過所述熱源機側的熱源水的流量和流過所述負載設備側的熱源水的流量；以及控制步驟，該控制步驟基于計算出的所述熱源機側流量和所述負載設備側流量，決定增減所述二次泵的臺數(shù)來進行控制，使得減小所述熱源機側流量和所述負載設備側流量的差異。
4.如權利要求3所述的二次泵式熱源控制方法，其特征在于，計算流過所述負載設備側的熱源水的流量的步驟包括計算出各所述熱源機的能力的步驟；基于所述計算出的各所述熱源機的能力、和從熱源機入口水溫傳感器及從熱源機出口水溫傳感器獲得的結果來計算所述熱源機的流量的步驟，所述熱源機入口水溫傳感器在所述熱源機的入口對提供給所述熱源機的所述熱源水的溫度進行測量，所述熱源機出口水溫傳感器在所述熱源機的出口對從所述熱源機提供給所述負載設備的所述熱源水的溫度進行測量；根據(jù)所述計算出的所述熱源機的流量來計算流過所述熱源機側的熱源水的總流量的步驟；對從所有的所述熱源機入口水溫傳感器獲得的水溫進行平均、對從所有的所述熱源機出口水溫傳感器獲得的水溫進行平均的步驟；比較平均后的所述熱源機出口水溫和由供水溫度傳感器測量出的供水溫度的步驟，所述供水溫度傳感器在所述熱源機和所述一次泵之間、對流過所述供水管內(nèi)的所述熱源水的溫度進行測量；在平均后的所述熱源機出口水溫和所述供水溫度相等的情況下、使用流過所述熱源機側的熱源水的總流量、平均后的所述熱源機入口水溫、平均后的所述熱源機出口水溫、及由回水溫度傳感器測量出的回水溫度來求出流過所述負載設備側的熱源水的流量的步驟，所述回水溫度傳感器在所述負載設備和所述二次泵之間、對流過所述回水管內(nèi)的所述熱源水的溫度進行測量；以及在平均后的所述熱源機出口水溫低于所述供水溫度的情況下、使用流過所述熱源機側的熱源水的總流量、平均后的所述熱源機入口水溫、平均后的所述熱源機出口水溫、所述供水溫度、及所述回水溫度來求出流過所述負載設備側的熱源水的流量的步驟。
5.如權利要求4所述的二次泵式熱源控制方法，其特征在于，所述熱源機控制器對根據(jù)頻率來改變所述熱源水的提供能力的所述二次泵進行控制的步驟中，包括對流過所述熱源機側的熱源水的流量和流過所述負載設備側的熱源水的流量是否相等進行判斷的步驟；在流過所述熱源機側的熱源水的流量和流過所述負載設備側的熱源水的流量不相等的情況下、對是否滿足用于減少二次泵的臺數(shù)的條件進行判斷的步驟；在滿足所述減少條件的情況下、對減少時用于驅動剩余的所述二次泵的頻率進行計算的步驟；使用所述計算出的減少時的頻率來驅動所述二次泵的步驟；在不滿足所述減少條件的情況下、進一步對是否滿足用于增加所述二次泵的臺數(shù)的條件進行判斷的步驟；在滿足所述增加條件的情況下、對暫停中的所述二次泵進行確認并對增加時的用于驅動所述二次泵的頻率進行計算的步驟；使用所述計算出的增加時的頻率來驅動所述二次泵的步驟；以及在不滿足所述減少條件及所述增加條件的情況下、調整用于驅動所述二次泵的頻率的步驟。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種二次泵式熱源系統(tǒng)及二次泵式熱源控制方法。在上述二次泵式熱源系統(tǒng)中，包括多個熱源機(1)，該多個熱源機(1)并聯(lián)連接；負載設備(9)，該負載設備(9)中流過有熱源水；一次泵(7)，該一次泵(7)將熱源水提供給負載設備(9)；供水管(6)，該供水管(6)連接熱源機(1)的出口側和負載設備(9)；二次泵(2)，該二次泵(2)對各熱源機(1)分別進行設置，將在負載設備(9)中進行了熱交換的熱源水提供給熱源機(1)；回水管(11)，該回水管(11)連接負載設備(9)的出口側和二次泵(2)；旁通管(14)，該旁通管(14)連通供水管(6)和回水管(11)；以及熱源機控制器(15)，該熱源機控制器(15)將檢測出熱源水溫度的水溫傳感器的測量結果應用到各熱源機(1)的運轉特性，來計算出熱源機側(A)的流量及流過負載設備側(B)的熱源水的流量，基于該計算結果來控制二次泵(2)的動作。
文檔編號F24F11/02GK102308155SQ201080007680
公開日2012年1月4日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權日2009年2月13日
發(fā)明者山本學, 松本勇司, 森田健, 筑山誠二 申請人:東芝開利株式會社