[发明专利]热源系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及使热源系统的整体效率提高的热源系统及其控制方法。

背景技术

作为在半导体工厂的冷水供给或地域制冷供暖设备中使用的热源系统，已知有具备多台可根据外部负载要求的热量启动停止的涡轮冷冻机的系统。作为热源系统，除了涡轮冷冻机之外，还包括：用于向涡轮冷冻机的冷凝器供给冷却水的冷却水泵、使由冷凝器回收冷凝热而升温的冷却水与外部空气接触来进行冷却的冷却塔、向外部负载供给由涡轮冷冻机的蒸发器冷却的冷水的冷水泵。另外，在冷却塔上设置有用于向冷却塔内导入外部空气的冷却塔风扇。

对于这种热源系统，在下述专利文献1中公开有不仅考虑了冷冻机单体而且还考虑了冷却水泵、冷却塔、冷水泵等辅助装置的、可提高热源系统整体的运转效率的发明。具体而言，制成能够利用外部空气湿球温度和冷冻机负载率的关系来把握热源系统整体的COP的表，从该表确定在热源系统整体的COP变得最好的运算式中使用的参数，根据该运算结果来控制冷冻机的运转台数及输出、冷却水的流量及温度。

【专利文献1】：日本特开2008-134013号公报

然而，如图1所示那样，专利文献1中记载的热源系统是以各冷却塔与各冷冻机分别独立地连接的结构为前提的。

相对于此，存在具备与各涡轮冷冻机共通地连接的多台冷却塔的热源系统。对于这种热源系统而言，在一部涡轮冷冻机停止的情况下，可使多台冷却塔启动，从而成为比与正运转的涡轮冷冻机相对应的容量大的冷却塔容量。

例如在仅一个涡轮冷冻机运转的情况下，若不仅启动与该涡轮冷冻机对应的容量的冷却塔而且还启动其他冷却塔，则由于冷却能力增大而冷却水温度下降。若冷却水温度下降，则可期待涡轮冷冻机的消耗电力减少而效率上升。另一方面，若增加启动的冷却塔的台数，则冷却塔风扇的消耗电力变大，因此，可以想到热源系统的整体效率下降。或者，也可以想到，与其使冷却塔风扇的消耗电力的上升量相对减小，不如使涡轮冷冻机的消耗电力减少，从而使热源系统的整体效率上升。

于是，在具备与各涡轮冷冻机共通地连接的多台冷却塔的热源系统中，可以考虑通过适当选择冷却塔的启动台数来实现热源系统的整体效率的提高。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而作出的，其目的在于提供一种可通过适当选择冷却塔的启动台数来提高热源系统的整体效率的热源系统及其控制方法。

为了解决上述课题，本发明的热源系统及其控制方法采用以下机构。

即，本发明的第一形态的热源系统具备：涡轮冷冻机，其包括：利用电气驱动使旋转频率可变而压缩制冷剂的涡轮压缩机、使被该涡轮压缩机压缩的制冷剂冷凝液化的冷凝器、使被该冷凝器冷凝液化的制冷剂膨胀的膨胀阀及使被该膨胀阀膨胀的制冷剂蒸发的蒸发器；冷却水泵，其被电气驱动而供给通过利用所述冷凝器进行热交换而冷却制冷剂的冷却水；冷却塔，其使利用该冷却水泵从所述冷凝器导出的冷却水与外部空气接触而进行热交换来实施冷却；冷却塔风扇，其设置在该冷却塔上，且被电气驱动而向该冷却塔内引导外部空气；冷水泵，其被电气驱动而向外部负载侧供给通过利用所述蒸发器进行热交换而被冷却的冷水；控制部，其控制所述涡轮冷冻机、所述冷却水泵、所述冷却塔、所述冷却塔风扇及所述冷水泵；所述涡轮冷冻机设有多台，所述冷却塔以具有与各所述涡轮冷冻机的额定容量的合计容量相对应的冷却塔容量的方式设有多台，并且与多个所述涡轮冷冻机共通地连接，在该热源系统中，所述冷却塔通过所述控制部能够切换运转台数，而能够变更所述冷却塔容量，在所述控制部中预先储存有最佳冷却塔容量关系，该最佳冷却塔容量关系为在外部空气湿球温度和所述涡轮冷冻机部分负载率的关系中的、表示考虑了所述涡轮冷冻机、所述冷却水泵、所述冷却塔、所述冷却塔风扇及所述冷水泵的热源系统效率高的所述冷却塔的冷却塔容量的关系，所述控制部根据运转时的外部空气湿球温度和所述涡轮冷冻机的所述部分负载率并参照所述最佳冷却塔容量关系来确定所述冷却塔的运转台数。

在多台冷却塔相对于多台涡轮冷冻机共通地连接的热源系统中，能够使成为与一台涡轮冷冻机的额定容量相对应的以上的冷却能力的冷却塔启动。例如，在仅运转一台涡轮冷冻机的情况下，通过使多台冷却塔运转，能够实现这种状态。在这种状态下，由于冷却水温度下降，从而能够期待涡轮冷冻机的消耗电力减少。另一方面，当使多台冷却塔启动时，较多冷却塔风扇被启动，从而可以想到因冷却塔风扇导致消耗电力的增大。因此，存在考虑了涡轮冷冻机、冷却水泵、冷却塔、冷却塔风扇及冷水泵的、热源系统的整体效率变高的运转区域。