JP2014095501A - Hot water supply device, and hot water supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力によって駆動される冷凍サイクルをヒートポンプ運転することにより水を加熱し、加熱された水(湯)を蓄える給湯装置に関し、太陽光発電装置のような構内発電装置から供給される電力によってヒートポンプ運転を実行可能な給湯装置に関する。さらに、本発明は、給湯装置と構内発電装置とを含む給湯システムに関する。 The present invention relates to a hot water supply apparatus that heats water by operating a refrigeration cycle driven by electric power as a heat pump and stores the heated water (hot water), and relates to electric power supplied from a premises power generation apparatus such as a solar power generation apparatus. It is related with the hot water supply apparatus which can perform heat pump operation by. Furthermore, the present invention relates to a hot water supply system including a hot water supply device and a premises power generation device.
特許文献1および特許文献2は、電力によって駆動される冷凍サイクルをヒートポンプ運転することにより水を加熱する給湯装置を開示する。この給湯装置は、加熱された水、すなわち湯を蓄えるタンクを備える。さらに、この給湯装置は、外気温度によりコンプレッサ回転数を決定する制御装置を備える。この装置は、外気温度によって加熱能力が変化しても、目標とする時刻までにタンク内に所要の温度と量の湯を沸き上げる。
特許文献3は、太陽光発電装置(太陽電池)のような構内発電装置により発電される電力によって給湯装置を作動させることを提案する。この装置は、パワーコンディショナの電圧上昇抑制が働いた時に給湯装置を運転させ、従来は損失となっていた太陽光発電電力の過剰電力エネルギーを熱エネルギーとして貯蔵できるようにした太陽光発電利用の給湯装置である。
従来技術の構成では、過剰電力を給湯装置に供給することにより、昼間にヒートポンプ運転を実行する。この装置は、発電可能時に売電できない余剰電力により昼間に給湯装置にて蓄熱することで、深夜の電力使用量を極力減らすことができる。また、湯を使うのはお風呂やシャワーなど就寝前の深夜時間帯の前が多く、昼間に沸かす湯は使用するまでの蓄熱時間が短い。このため、タンク蓄熱時の放熱時間が減ることにより、全体的に省エネルギーになる。 In the configuration of the prior art, the heat pump operation is performed in the daytime by supplying excess power to the hot water supply device. This device can reduce the amount of power used at midnight as much as possible by storing heat in the hot water supply device in the daytime with surplus power that cannot be sold when power can be generated. In addition, hot water is often used in front of midnight hours such as baths and showers, and hot water boiled in the daytime has a short heat storage time. For this reason, the heat radiation time at the time of tank heat storage is reduced, thereby saving energy overall.
この装置は、系統へ電力を逆潮流させるための電圧上昇、すなわち売電するための電圧上昇を抑制する電圧上昇抑制が働く時に、給湯装置を運転させるが、通常の湯を作る電力量だと給湯運転にて使用することで電圧上昇抑制が働かなくなり、売電のための条件が整えば給湯装置を停止させた方がユーザーメリット(蓄熱<売電)が良い場合がある。 This device operates the hot water supply device when the voltage rise to suppress the power flow to the grid, that is, the voltage rise to suppress the voltage rise to sell power, operates the water heater. When the hot water supply operation is used, the voltage rise suppression does not work, and if the conditions for power sale are satisfied, it may be better to stop the hot water supply device (heat storage <power sale).
従来の装置では、少ない余剰電力で給湯装置を運転すると運転/停止を繰り返す事態となりその回数が多いと、機器の耐久性が低下する。 In the conventional apparatus, when the hot water supply device is operated with a small surplus power, the operation / stop is repeated, and if the number of times is large, the durability of the device is lowered.
本発明の目的は、給湯装置の耐久性を低下させることなく、売電できない余剰電力を利用できる給湯装置を提供することである。 The objective of this invention is providing the hot water supply apparatus which can utilize the surplus electric power which cannot be sold without reducing the durability of a hot water supply apparatus.
本発明の他の目的は、給湯装置の耐久性低下を防止するため、給湯装置の運転/停止の回数(発停回数)の増加を抑制することができる給湯装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a hot water supply apparatus that can suppress an increase in the number of times of operation / stop of the hot water supply apparatus (number of times of starting and stopping) in order to prevent a decrease in durability of the hot water supply apparatus.
本発明のさらに他の目的は、使用可能電力に応じた低い能力、低い消費電力で沸き上げすることで、発停回数の増加の抑制を実現しながら、深夜の電力使用量を減らすことができる給湯装置を提供することである。 Still another object of the present invention is to boil at low capacity and low power consumption according to the available power, thereby reducing the amount of power used in the middle of the night while suppressing the increase in the number of on / off times. It is to provide a hot water supply device.
開示された発明のひとつは上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示された発明の技術的範囲を限定するものではない。 One of the disclosed inventions employs the following technical means to achieve the above object. It should be noted that the reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate a corresponding relationship with specific means described in the embodiments described later as one aspect, and are technical aspects of the disclosed invention. It does not limit the range.
開示された発明のひとつは、貯湯タンク(10)と、貯湯タンクに供給される給水を加熱する水−冷媒熱交換器(15)および当該水冷媒熱交換器に供給される冷媒を圧縮する電動のコンプレッサ(14)を有し、ヒートポンプ運転可能な冷凍サイクルと、構内発電装置(3)によって発電され系統(2)へ売電できない余剰電力に基づいて設定されコンプレッサが使用可能な電力を示す使用可能電力(Pow_aq、Php)、および冷凍サイクルの熱源としての外気の温度である外気温(Tam)に基づいてコンプレッサ(14)の目標吐出温度(Tb)および目標回転数を決定し、コンプレッサ(14)を制御する制御装置(12)とを備えることを特徴とする給湯装置である。 One of the disclosed inventions is a hot water storage tank (10), a water-refrigerant heat exchanger (15) that heats water supplied to the hot water storage tank, and an electric motor that compresses refrigerant supplied to the water refrigerant heat exchanger. A refrigeration cycle that can operate a heat pump, and a power that can be used by the compressor that is set based on surplus power that is generated by the on-site power generator (3) and cannot be sold to the grid (2) The target discharge temperature (Tb) and the target rotation speed of the compressor (14) are determined based on the possible electric power (Pow_aq, Php) and the outside air temperature (Tam) which is the temperature of the outside air as the heat source of the refrigeration cycle. And a control device (12) for controlling the hot water supply device.
この構成によると、コンプレッサが使用可能な使用可能電力が設定される。この使用可能電力に基づいてコンプレッサの目標吐出温度および回転数を決定し、コンプレッサが制御される。よって、使用可能電力の制限の下で冷凍サイクルを運転することができる。 According to this configuration, usable power that can be used by the compressor is set. Based on the available power, the target discharge temperature and the rotation speed of the compressor are determined, and the compressor is controlled. Therefore, the refrigeration cycle can be operated under the restriction of usable power.
開示された発明のひとつは、構内発電装置(3)と、系統(2)から買う買電電力(P1)と、構内発電装置により発電される発電電力を系統へ売電する売電電力(P2)とを検出する電力センサと、買電電力の電圧(Vb)を系統(2)の系統電圧として検出する電圧センサと、貯湯タンク(10)と、貯湯タンクに供給される給水を加熱する水−冷媒熱交換器(15)および当該水冷媒熱交換器に供給される冷媒を圧縮する電動のコンプレッサ(14)を有し、ヒートポンプ運転可能な冷凍サイクルと、系統電圧(Vb)が構内発電装置の発電電圧(V3)の上限値(Vlimit)より高い場合、構内発電装置は余剰電力を作ることが可能と判断し、余剰電力により冷凍サイクルを運転する制御装置(12)とを備えることを特徴とする給湯システムである。 One of the disclosed inventions is that the on-site power generation device (3), the purchased power (P1) purchased from the system (2), and the sold power (P2) for selling the generated power generated by the on-site power generation device to the system. ), A voltage sensor for detecting the voltage (Vb) of the purchased power as the system voltage of the system (2), a hot water storage tank (10), and water for heating the water supplied to the hot water storage tank A refrigerant heat exchanger (15) and an electric compressor (14) that compresses the refrigerant supplied to the water-refrigerant heat exchanger, a refrigeration cycle capable of operating a heat pump, and a system voltage (Vb) for the on-site power generator When it is higher than the upper limit value (Vlimit) of the generated voltage (V3) of the premises, it is determined that the on-site power generator can generate surplus power, and a control device (12) that operates the refrigeration cycle with surplus power is provided. Toss A hot water supply system.
制御装置は、構内発電装置(3)によって発電され系統(2)へ売電できない余剰電力に基づいて設定されコンプレッサが使用可能な電力を示す使用可能電力(Pow_aq、Php)、および冷凍サイクルの熱源としての外気の温度である外気温(Tam)に基づいてコンプレッサ(14)の目標吐出温度(Tb)および目標回転数を決定し、コンプレッサ(14)を制御することを特徴とすることができる。 The control device is set based on surplus power that is generated by the on-site power generation device (3) and cannot be sold to the grid (2), and indicates usable power (Pow_aq, Php) indicating the power that can be used by the compressor, and a heat source of the refrigeration cycle The target discharge temperature (Tb) and the target rotation speed of the compressor (14) are determined based on the outside air temperature (Tam) that is the temperature of the outside air, and the compressor (14) is controlled.
以下に、図面を参照しながら開示された発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the disclosed invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration. Further, in the following embodiments, the correspondence corresponding to the matters corresponding to the matters described in the preceding embodiments is indicated by adding reference numerals that differ only by one hundred or more, and redundant description may be omitted. . Not only combinations of parts that clearly show that combinations are possible in each embodiment, but also combinations of the embodiments even if they are not explicitly stated unless there is a problem with the combination. Is also possible.
(第1実施形態)
(給湯システムの構成)
図1は、電力システムと給湯装置とを含む給湯システム1の構成図である。図中には、一部の信号の入出力の関係が図示されている。この実施形態では、給湯システム1は、一般住宅または小規模事業所において構成されている。
(First embodiment)
(Configuration of hot water supply system)
FIG. 1 is a configuration diagram of a hot
給湯システム1は、系統2から電力供給を受けることができる。系統2は、広域電力網から提供される商用電力である。給湯システム1は、構内発電装置3を備える。構内発電装置3は、構内に設置された小規模の発電設備であって、例えば太陽光パネル3(太陽光発電装置)によって提供される。
The hot
給湯システム1は、系統2と、構内発電装置3と、給湯装置5を含む負荷機器との間に設置されたパワーコンディショナ(以下、PWCと呼ぶ)4を備える。PWC4は、系統2から受電することができる。PWC4は、系統4へ電力を供給することができる。このような機能は逆潮流と呼ばれる。PWC4は、太陽光パネル3から受電することができる。PWC4は、太陽光パネル3における発電電力を最大化するように電流および電圧を制御する最大電力制御を実行することができる。PWC4は、系統2からの電力、および/または太陽光パネル3からの電力を負荷機器である給湯装置5に供給することができる。PWC4は、AC/DC、およびDC/DCの複数のコンバータ回路を備え、PWC4に接続された機器の間において電力変換、電圧調整、力率調整といった電力制御を提供する。PWC4は、マイクロコンピュータにより構成されたコントローラを備える。
The hot
給湯装置5は、タンクユニット(以下、TKUと呼ぶ)6と、ヒートポンプユニット(以下、HPUと呼ぶ)7とを備える。TKU6は、湯を蓄えるための貯湯タンク10と、マイクロコンピュータにより構成されたタンクコントローラ(以下、TKCと呼ぶ)11とを備える。HPU7は、冷凍サイクルと、マイクロコンピュータにより構成されたヒートポンプコントローラ(以下、HPCと呼ぶ)12を備える。HPU7は、冷凍サイクルのコンプレッサを駆動するためのモータ14と、モータ14の回転数を制御するためのインバータ回路13とを備える。
The hot
PWC4、TKU6、およびHPU7に設けられた複数のコントローラは、給湯装置のための制御装置を提供する。制御装置は、実施形態のように複数のコントローラによって分散的に構成されてもよいし、2つまたはひとつのコントローラによって統合的に構成されてもよい。制御装置は、電子制御装置(Electronic Control Unit)である。制御装置は、処理装置(CPU)と、プログラムを記憶する記憶媒体としてのメモリ(MMR)とを有する。制御装置は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納している。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクによって提供されうる。プログラムは、制御装置によって実行されることによって、制御装置をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される制御方法を実行するように制御装置を機能させる。制御装置が提供する手段は、所定の機能を達成する機能的ブロック、またはモジュールとも呼ぶことができる。
A plurality of controllers provided in the
太陽光パネル3によって発電された電力は、PWC4へ入力される。PWC4内のコンバータにより電力変換が実行される。太陽光パネル3で発電された直流電力(DC)は、交流電力(AC)へ変換される。PWC4は太陽光パネル3からの発電電力と系統2からの系統電力とを監視する。PWC4は、構内の負荷への電力供給を発電電力でまかなうか、系統電力でまかなうかを切換える。PWC4は、複数または一部の負荷への電力供給を切換えることができる。PWC4は、発電電力が少ない場合、系統電力を使用するように電力供給を制御する。
The electric power generated by the
PWC4は、発電電力が多い場合に、系統2へ発電電力を供給することができる。このことを、逆潮流、または売電と呼ぶ。このとき、給湯システム1は、電力会社へ電力を売ることとなる。系統2の電圧より高い電圧をPWC4で作り、系統2へ出力することで、系統2へ向けて電流が流れる。このような状態は、PWC4が売電可能な状態と呼ぶことができる。
The
PWC4は、発電中であっても、系統2の電圧が高い場合には、出力電圧を負荷機器の許容電圧以下に制限するために電圧の上昇を抑制する電圧上昇抑制機能を備える。この場合、PWC4として系統2側へ電流を流せないため売電できなくなる。このような状態は、PWC4が売電不可の状態と呼ぶことができる。
The
夜など発電のための日射が不足する場合、太陽光パネル3は十分な電力、例えばAC200Vを発電できない。PWC4は、太陽光パネル3が発電しない場合は系統2を使用して負荷機器へ電力を供給する。このような状態は、PWC4が発電OFFの状態と呼ぶことができる。
When solar radiation for power generation is insufficient, such as at night, the
PWC4から給湯装置5へ電力が供給される。PWC4は、TKU6とHPU7との両方に電力を供給する。PWC4内の電力制御状態、例えば発電電力による売電中であるのか、電圧抑制中であるのかなどをTKC11およびHPC12へ通信によって伝えることにより、給湯装置5では、電力制御状態に応じたヒートポンプ制御、すなわち負荷制御が提供される。この実施形態では、使用可能電力を含む電力関連信号は、PWC4からTKC11へ伝えられ、さらに、TKC11からHPU7へ伝えられる。PWC4からTKC11へ給湯装置5の全体で使用可能な使用可能電力を伝え、TKC11からHPU7へは、HPU7だけで使用可能な使用可能電力を伝えてもよい。
Electric power is supplied from the
(ヒートポンプユニットの構成)
図2はHPU7の内部構成を示す。HPU7の構成の詳細は、特許第3737414号を参照することができる。図中には、冷凍サイクルの回路と、TKU6と接続された水回路とが図示されている。A配管6aは、貯湯タンク10の下部に連通している。A配管6aによって、貯湯タンク10から冷水がHPU7に供給される。HPU7は、冷凍サイクルをヒートポンプ運転することにより水を加熱しB配管6bから貯湯タンク10へ戻す。B配管6bは、貯湯タンク10の上部に連通している。HPU7による水の加熱を、沸き上げと呼ばれることがある。A配管6aとB配管6bとの間には、水回路に水を流すための給水ポンプ21、水をろ過するためのストレーナ22、および水−冷媒熱交換器15が設けられている。
(Configuration of heat pump unit)
FIG. 2 shows the internal configuration of the
冷凍サイクルは、二酸化炭素を冷媒とする超臨界冷凍サイクルである。冷凍サイクルは、低圧冷媒を吸引し、加圧し、高圧冷媒を吐出する電動のコンプレッサ14を備える。冷凍サイクルは、高圧側に配置された水−冷媒熱交換器15を備える。水−冷媒熱交換器15は、冷凍サイクルにおける放熱器、凝縮器、ラジエータ、またはコンデンサと呼ばれることがある。水−冷媒熱交換器15は、コンプレッサ14の吐出側に配置されている。水−冷媒熱交換器15は、高温の高圧冷媒と水回路を流れる水との間の熱交換を提供し、高温の高圧冷媒によって、水回路を流れる水を加熱する。冷凍サイクルは、高圧側と低圧側との間に配置された膨張弁16を備える。膨張弁16は、水−冷媒熱交換器15の下流側に配置されている。膨張弁16は、高圧圧力が必要な湯温を実現するために必要な圧力になるように制御される。
The refrigeration cycle is a supercritical refrigeration cycle using carbon dioxide as a refrigerant. The refrigeration cycle includes an
冷凍サイクルは、低圧側に配置された空気−冷媒熱交換器17を備える。空気−冷媒熱交換器17は、冷凍サイクルにおける冷却器、吸熱器、蒸発器、またはエバポレータと呼ばれることがある。空気−冷媒熱交換器17は、膨張弁16の下流側に配置されている。空気−冷媒熱交換器17は、低温の低圧冷媒と外気との間の熱交換を提供し、低温の低圧冷媒に外気の熱を吸収させる。HPU7は、空気−冷媒熱交換器17を通過する空気流を発生させるためのファンモータ18を備える。冷凍サイクルは、空気−冷媒熱交換器17とコンプレッサ14との間に配置され、余剰冷媒を貯留するアキュムレータ19を備える。
The refrigeration cycle includes an air-
HPU7は、冷凍サイクルを制御するための複数のセンサ31−38を備える。HPU7は、水−冷媒熱交換器15の冷媒出口の近傍に設置され、冷媒の温度(出口温度)を検出する冷媒出口サーミスタ31を備える。HPU7は、冷凍サイクルの高圧部分、図示の例では水−冷媒熱交換器15と膨張弁16との間に設置され、冷媒の圧力(高圧圧力)を検出する圧力センサ32を備える。HPU7は、空気−冷媒熱交換器17の入口近傍における冷媒の温度(入口温度)を検出するエバ入口サーミスタ33を備える。HPU7は、空気−冷媒熱交換器17の出口近傍における冷媒の温度(出口温度)を検出するフロストサーミスタ34を備える。フロストサーミスタ34は、空気−冷媒熱交換器17の外側表面における霜の付着量を検出するためのセンサでもある。HPU7は、空気−冷媒熱交換器17を通過する空気の温度(外気温度)を検出する外気サーミスタ35を備える。HPU7は、コンプレッサ14の冷媒出口の近傍に設置され、冷媒の温度(吐出温度)を検出する吐出温サーミスタ36を備える。
The
HPU7は、水−冷媒熱交換器15の水出口の近傍に設置され、沸き上げ後の湯の温度(沸き上げ温度)を検出するための沸き上げサーミスタ37を備える。HPU7は、水−冷媒熱交換器15の水入口の近傍に設置され、沸き上げ前の水の温度(給水温Twi)を検出する給水サーミスタ38を備える。
The
冷凍サイクルは、ヒートポンプ運転可能な冷凍サイクルであって、貯湯タンク10に供給される給水を加熱する水−冷媒熱交換器15および当該水−冷媒熱交換器に供給される冷媒を圧縮する電動のコンプレッサ14を少なくとも有する。
The refrigeration cycle is a refrigeration cycle that can be operated by a heat pump, and is an electric motor that compresses the water-
(ヒートポンプユニットの制御)
図3はHPU7に設けられた冷凍サイクルの作動特性を示すPH線図である。横軸はエンタルピ(kJ/kg)を示し、縦軸は圧力(MPa)を示す。図中には、飽和蒸気線図ST1、温度Taの等温線ST2、等エントロピ線ST3、温度Tbの等温線ST4、および等比容積線ST5が図示されている。温度Taはコンプレッサ14の吸入側の温度である。図2のアキュムレータ19とコンプレッサ14との間における冷媒状態をあらわす。温度Tbはコンプレッサ14の吐出側の温度であり、吐出温サーミスタ36の位置における冷媒の状態をあらわす。
(Control of heat pump unit)
FIG. 3 is a PH diagram showing operating characteristics of the refrigeration cycle provided in the
PH線図に基づいて冷凍サイクルは数式モデル化することができる。また、冷凍サイクルの作動状態を示すいくつかの変数はセンサによって検出することができる。それら検出値と数式モデルとに基づいて冷凍サイクルの構成要素を制御することにより、冷凍サイクルの作動状態を正確に把握しながら、冷凍サイクルを望ましい作動状態に制御することができる。この実施形態では、外気温Tam、給水温Twi、目標沸き上げ温度Tpより消費電力Lと加熱能力Qが推定され、それらに基づいてHPU7の制御対象要素が制御される。
The refrigeration cycle can be modeled based on the PH diagram. Some variables indicating the operating state of the refrigeration cycle can be detected by a sensor. By controlling the components of the refrigeration cycle based on the detected values and the mathematical model, the refrigeration cycle can be controlled to a desired operating state while accurately grasping the operating state of the refrigeration cycle. In this embodiment, the power consumption L and the heating capacity Q are estimated from the outside air temperature Tam, the feed water temperature Twi, and the target boiling temperature Tp, and the control target element of the
冷媒循環流量G(kg/h)は、G=Vc/Vs=Vc・Vで与えられる。ただし、V1(cc):コンプレッサ14のシリンダ体積、η:体積効率、N(rpm):コンプレッサ14の回転数、V(kg/m3):等比体積、Vs:比容積(m3/kg)(Vs=1/V)である。消費動力L(kJ)は、L=(ib−ia)・Gで与えられる。コンプレッサ14の吸入容積Vc(kg/m3)は、Vc=((V1・N・60)/106)・ηで与えられる。消費動力Lは、L=(ib−ia)・Vc・V=((V1・N・60)/106)・η・V・(ib−ia)と書き換えることができる。コンプレッサ回転数N(rpm)は、N=L・106/(V1・V・60・η・(ib−ia))と書き換えることができる。実際の演算処理においては、使用可能電力をkW単位で受信する場合がある。この場合、kJからkW・hへの単位変換のために、係数Kj=2.77778×10−4を用いることができる。この場合、コンプレッサ回転数N(rpm)は、N=(L/Kj)・106/(V1・V・60・η・(ib−ia))と書き換えることができる。
The refrigerant circulation flow rate G (kg / h) is given by G = Vc / Vs = Vc · V. However, V1 (cc): Cylinder volume of the
図4は加熱能力Qおよび必要動力Lを演算処理によって求めるためのブロック図である。必要動力L=消費電力とすることができる。消費電力は、コンプレッサ14の回転数N、コンプレッサ14の吸入点エンタルピia、コンプレッサ14の吐出点エンタルピibに基づいて求められる。コンプレッサ14のシリンダ体積V1、体積効率ηは、コンプレッサ14の特性として予め決まっている。よって、必要な変数は、回転数N、エンタルピia、およびエンタルピibの3つである。
FIG. 4 is a block diagram for obtaining the heating capacity Q and the required power L by arithmetic processing. Necessary power L = power consumption. The power consumption is obtained based on the rotation speed N of the
シリンダ体積V1、体積効率η、および回転数Nから、コンプレッサ14の吸入容積Vcが、Vc=(V1×N×60)/106×ηによって求められる。エンタルピiaとPH線図から決定された数式とに基づいて、比容積Vsが求められる。吸入容積Vcと比容積Vsから、冷媒循環流量Gが、G=Vc/Vsによって求められる。冷媒循環流量Gと、凝縮器出口エンタルピic、すなわち水−冷媒熱交換器15の冷媒出口におけるエンタルピicと、コンプレッサ14の吐出点エンタルピibとから、加熱能力Qが、Q=(ic−ib)×G×Ccによって求められる。冷媒循環流量Gと、コンプレッサ14の吐出点エンタルピibと、コンプレッサ14の吸入点エンタルピiaとから、必要動力L、すなわち消費電力Lが、L=(ib−ia)×G×Ccによって求められる。
From the cylinder volume V1, the volume efficiency η, and the rotational speed N, the suction volume Vc of the
図5は、HPC12が冷凍サイクルを制御するための制御処理150を示す。HPC12は、使用可能電力に基づいて、使用可能電力の制限内において貯湯タンク10内に貯湯するために必要な沸き上げ温度Tpを実現できるように、HPU7の複数の制御対象要素を制御する。例えば、HPC12は、冷凍サイクルのコンプレッサ14、膨張弁16、および給水ポンプ21を制御する。HPC12は、深夜電力によって貯湯タンク10に貯湯する通常の運転時よりも格段に少ない使用可能電力によって長時間にわたってコンプレッサ14が運転されるように制御対象要素を制御する。HPC12は、高い効率を実現するように冷凍サイクルを制御する通常の運転時と比べて、低い効率で冷凍サイクルが運転されることを許容する。
FIG. 5 shows a
HPC12は、制御装置を提供する。HPC12は、コンプレッサ14の目標吐出温度および目標回転数を決定し、コンプレッサ14を制御する。HPC12は、構内発電装置3によって発電され系統2へ売電できない余剰電力に基づいて設定されコンプレッサ14が使用可能な電力を示す使用可能電力Pow_aq、Php、冷凍サイクルの熱源としての外気の温度である外気温Tam、目標沸き上げ温度Tp、および給水の温度である給水温Twiに基づいて目標吐出温度および目標回転数を決定する。
The
ステップ151では、外気温Tamおよび給水温Twiがセンサ35、38から入力される。ステップ152では、目標沸き上げ温Tp、使用可能電力Pow_aqがTKU6から受信される。HPC12は、使用可能電力Pow_aqを超えないように、制御対象であるコンプレッサ14の回転数Nを調節する。HPC12における制御処理で使用される使用可能電力には、記号Pow_aqが付される。
In
ステップ153では、HPU7の起動時か否かが判定される。HPU7の起動時であると判定されるとステップ154へ進む。HPU7の起動時ではないと判定される場合、ステップ159へ進む。
In
ステップ154では、コンプレッサ14の入口における冷媒の入口温度Taが推定される。入口温度Taは、外気温Tamから、Ta=Tam+Ct1によって求められる。定数Ct1は、例えば−10(℃)とすることができる。入口温度Taは、PH線図における等温線ST2と飽和蒸気線ST1との交点に対応する。
In
ステップ155では、コンプレッサ14の出口における冷媒の出口温度Tbが推定される。出口温度Tbは、目標沸き上げ温度Tpから、Tb=Tp+Ct2によって求められる。定数Ct2は、例えば+10(℃)とすることができる。出口温度Tbは、PH線図における等エントロピ線ST3と等温線ST4との交点に対応する。Tp=65(℃)の場合、Tb=75(℃)が推定される。出口温度Tbは、目標吐出温度とも呼ばれる。よって、目標吐出温度Tbは目標沸き上げ温度Tpに所定値Ct2を加算した値として設定される。
In
ステップ156では、入口温度Taおよび出口温度Tbに基づいて、エンタルピia、ibが求められる。エンタルピia、ibは、PH線図に基づいて求められる。図示されるように、横軸の値がエンタルピを示している。
In
このように、この実施形態では、必要な電力を推定するために、コンプレッサ14の出口における冷媒のエンタルピibを目標沸き上げ温度Tpから概算する。また、コンプレッサ14の吸入口における冷媒のエンタルピiaを外気温Tamから推定する。
Thus, in this embodiment, in order to estimate the required electric power, the enthalpy ib of the refrigerant at the outlet of the
ステップ157では、入口温度Taを通る等比容積線ST5により等比体積Vs(kg/m3)が求められる。
In
ステップ158では、使用可能電力Pow_aqより目標コンプレッサ回転数Nを算出する。ステップ158は、フィードフォワード(F/F)制御によって目標沸き上げ温度Tpを実現できる目標コンプレッサ回転数Nを設定する。フィードフォワード制御のための目標コンプレッサ回転数Nは、右の式、N=(L/Kj)・106/(V1・V・60・η・(ib−ia))から求めることができる。Lは動力、Kjは、kJからkW・hへの単位変換係数である。目標コンプレッサ回転数Nの単位は、rpmである。上式において、動力Lに使用可能電力Pow_aqが代入され、Kj=2.77778×10−4が代入される。
In
ステップ159では、HPU7を運転するための起動時間、およびフィードバッグ(F/B)制御のための周期監視が実行される。ステップ159では、HPU7を停止状態から始動し、運転を継続するための起動時間を経過したか否かが判定される。また、起動後は、ステップ159では、フィードバック制御のための制御周期に相当する時間が経過したか否かが判定される。起動時間または制御周期を経過していない場合、後続のステップをジャンプして制御処理150を繰り返す。起動時間を経過した後の初回、または起動時間を経過した後にさらに制御周期を経過した場合、YESに分岐し、ステップ160へ進む。
In
ステップ160では、電動のコンプレッサ14の実消費電流より電力を推定し、実消費電力が使用可能電力Pow_aqに一致するように目標コンプレッサ回転数Nを調整するフィードバック制御が実行される。ステップ160では、インバータ13が備える機能などによって消費電流を検知することができる。
In
ステップ158およびステップ160では、コンプレッサ14の回転数とともに、膨張弁16の開度、および給水ポンプ21の回転数が制御される。これらは、目標沸き上げ温度Tpを実現するように制御される。
In
この実施形態によると、HPU7の運転開始、すなわち起動の初期にはHPU7の制御対象要素は初期値に基づいてフィードフォワード制御される。所定時間のフィードフォワード制御の後、制御対象要素はフィードバック制御される。
According to this embodiment, at the start of operation of the
HPC12は、コンプレッサ14の出口における冷媒のエンタルピibを、目標沸き上げ温度Tpから概算する手段(ステップ154)を提供する。HPC12は、コンプレッサ14の吸入における冷媒のエンタルピiaを外気温Tamから推定する手段(ステップ155)を提供する。さらに、HPC12は、複数のエンタルピia、ibに基づいて目標吐出温度および目標回転数を決定する手段(ステップ158)を提供する。
The
図6は、制御処理150による作動の一例を示す。ステップ158およびステップ160における冷凍サイクル制御は、目標吐出温度Tbと目標コンプレッサ回転数Nを決める制御である。コンプレッサ14のモータは目標コンプレッサ回転数Nになるように制御される。コンプレッサ14は、その実回転数が目標コンプレッサ回転数Nになるように制御される。
FIG. 6 shows an example of the operation by the
図示の例では、時刻t1からHPU7が起動されている。時刻t1と時刻t2との間においてコンプレッサ14はフィードフォワード制御されている。この結果、コンプレッサ14の回転数は目標コンプレッサ回転数Nまで徐々に上昇する。目標コンプレッサ回転数Nは、初期値である。初期値は、固定値、または運転開始時の外気温などの条件に基づいて可変の可変値とすることができる。時刻t2の後、初回のフィードバック制御が実行される。時刻t3の後、後続のフィードバック制御が実行される。この結果、コンプレッサ14の回転数は、消費電力Pnowが使用可能電力Pow_aqにほぼ一致するように制御される。消費電力Pnowは、Pnow=200(V)×IDC×Cpfで与えられる。ここで、IDCはインバータ13にて検出できる消費電流である。Cpfは所定の係数、例えば力率係数であって、例えば0.8とすることができる。
In the illustrated example, the
図7は、制御処理150による作動の一例を示す。図示の例では、時刻t1からHPU7が起動されている。時刻t1と時刻t3との間においてコンプレッサ14はフィードフォワード制御される。この結果、コンプレッサ14の回転数は目標コンプレッサ回転数Nまで上昇し、起動時間が経過するまで目標コンプレッサ回転数Nに維持される。起動期間の初期においては、膨張弁16の開度は初期値に設定されている。高圧圧力が上昇するにつれて、コンプレッサ14の出口における冷媒の出口温度Tcoが徐々に上昇する。時刻t3の後、コンプレッサ14の回転数は、フィードバック制御される。
FIG. 7 shows an example of the operation by the
図8は、コンプレッサ14をフィードバック制御するための制御特性を示す。横軸は差ΔPを示し、縦軸は回転数の調整量ΔNを示す。フィードバック制御は、コンプレッサ14の回転数を、現在の実消費電力Pnowと使用可能電力Pow_aqとの差ΔP(ΔP=Pow_aq−Pnow)を0(ゼロ)に接近させるように制御する。ただし、ΔP=0の近傍には、制御を安定化するための所定幅の不感帯が設定されている。
FIG. 8 shows control characteristics for feedback control of the
図7に戻り、HPU7が起動され、所定の時間を経過すると、時刻t2から膨張弁16の開度がフィードバック制御される。膨張弁16の開度Oemは時刻t2の後、フィードバック制御される。HPC12は、コンプレッサ14の出口における冷媒の出口温度、すなわち吐出温度Tcoが目標吐出温度Tbになるように、膨張弁開度Oemを制御する。
Returning to FIG. 7, when the
HPU7が運転開始された時には、膨張弁開度Oemは初期値として与えられる固定値によって制御される。初期値による制御は、所定のF/F制御時間だけ継続され、膨張弁開度Oemが保持される。時刻t2の後、膨張弁開度Oemは、F/B制御される。このとき、差ΔTco(ΔTco=Tb−Tco)が正であり、大きい場合は膨張弁16を閉弁方向に所定量だけ調節する。言い換えると、膨張弁16は、弁開度Oemの負側に駆動される。吐出温度Tcoが目標吐出温度Tbを上回る場合は、差ΔOeが負となる。この場合、膨張弁16は、開弁側に所定量だけ調節される。
When the operation of the
図9は、膨張弁16をフィードバック制御するための制御特性を示す。横軸は差ΔTcoを示し、開度Oemの変化量ΔOeを示す。フィードバック制御は、膨張弁16の開度Oemを、吐出温度Tcoと目標吐出温度Tbとの差ΔTcoを0(ゼロ)に接近させるように制御する。ただし、ΔTco=0の近傍には、制御を安定化するための所定幅の不感帯が設定されている。開度Oemは最大値OemMAXおよび最小値OemMINの範囲内で制御される。例えば、OemMIN=60step、OemMAX=500stepと設定することができる。 FIG. 9 shows control characteristics for feedback control of the expansion valve 16. The horizontal axis indicates the difference ΔTco, and the change amount ΔOe of the opening degree Oem. In the feedback control, the opening degree Oem of the expansion valve 16 is controlled so that the difference ΔTco between the discharge temperature Tco and the target discharge temperature Tb approaches 0 (zero). However, in the vicinity of ΔTco = 0, a dead zone having a predetermined width for stabilizing the control is set. The opening degree Oem is controlled within the range of the maximum value OemMAX and the minimum value OemMIN. For example, OemMIN = 60step and OemMAX = 500step can be set.
再び図7に戻り、時刻t3の後は、コンプレッサ14と膨張弁16との両方がフィードバック制御される。コンプレッサ14の回転数は、消費電力Pnowが使用可能電力Pow_aqを下回るように、しかも消費電力Pnowが使用可能電力Pow_aqに近い値になるように制御される。膨張弁16の開度Oemは、コンプレッサ14の出口温度、すなわち吐出温度Tcoが目標吐出温度Tbになるように、言い換えると、目標沸き上げ温度Tpを達成するために必要な吐出温度Tbが得られるように制御される。同時に、HPC12は、目標沸き上げ温度Tpが得られるように給水ポンプ21の回転数を制御することにより給水量を制御する。この結果、使用可能電力Pow_aqの制限範囲内において冷凍サイクルを運転することにより目標沸き上げ温度Tpが得られる。
Returning to FIG. 7 again, after time t3, both the
(電力系統の構成)
図10は、系統2と複数の需要家との間の電気的な関係を示す。図中には、買電における電力の流れ方向と、売電における電力の流れ方向が矢印によって示されている。売電における電力は、各需要家における余剰電力でもある。図示されるように、系統2に属する近隣住宅にも太陽光パネルが設置されている場合がある。この説明では、A宅1aを本実施形態に係る給湯システムを備える需要家とし、B宅1bを太陽光パネルを備える需要家とする。系統2は、変電所2aから、変圧器、例えば柱上変圧器2bを経由して、複数の需要家に電力を供給する。変圧器2bは、系統2における給湯システム1に最も近い直近の変圧器である。ひとつの変圧器に属する需要家の数は、電力供給会社などによって設定されている。図示の例では、ひとつの柱上変圧器2bから2つの需要家へ電力が供給されている。柱上変圧器2bは、二次側、すなわち需要家側に系統電圧Vbを出力する。系統電圧Vbは、柱状変圧器2bの二次側の出力電圧Vhoとも呼ばれる。
(Power system configuration)
FIG. 10 shows an electrical relationship between the
A宅1aの太陽光パネル3が発電電圧Vmを出力している。PWC4は、太陽光パネル3から得られる直流電力を交流電力へ変換するコンバータ機能を有する。発電電圧Vmは、PWC4に設けられたDC/AC変換器(コンバータ)によって交流に変換され、系統2へ供給されることがある。系統2へ電力を供給するとき、すなわち売電するとき、PWC4は、電力会社から供給される系統2の電源特性および品質を維持するために、出力電力の周波数および電圧を調整する。例えば、出力電力は、50または60Hz、100Vまたは200Vに調節される。
The
PWC4は、通常時の系統電圧より高い電圧を系統2に向けて供給する。例えば、定常時、夜間、発電なしのときの電圧がAC200Vである場合、PWC4は昼間の発電時に、売電のために昇圧する。昇圧によって、PWC4は、売電するとき、すなわち余剰電力が発生しているとき、例えばAC202V+20Vの電圧を系統2に向けて出力する。売電のために、出力電圧は、系統電圧Vbおよび出力電圧Vhoより高くなるように調節される。A宅1aとB宅1bとの両方から売電する場合、それぞれの需要家からの出力電圧が高くなる。A宅1aは、B宅1bの出力電圧VbBを考慮する必要がある。
The
売電するためには、変圧器の出力電圧を下げる方法もある。この場合、電力供給会社または送電会社によって変圧器の出力電圧が調節される。また、PWCの規定値(電圧抑制値)を挙げる方法もある。この場合、需要家の求めに応じて工事業者またはPWC4の製造会社によって調整が実行される。また、需要家が、系統2との間に独自の変圧器を設ける方法がある。この場合、需要家が変圧器のコストを負担することとなる。
In order to sell electricity, there is also a method of reducing the output voltage of the transformer. In this case, the output voltage of the transformer is adjusted by the power supply company or the power transmission company. There is also a method of raising a specified value (voltage suppression value) of PWC. In this case, the adjustment is performed by the construction contractor or the manufacturer of the
図11は、機器構成の詳細図を示す。図中には、ひとつの需要家であるA宅1a内における電力の流れを示すために、複数の電力センサが図示されている。電力会社から供給される電力は柱上変圧器を介して需要家に供給される。A宅1aと系統2とを接続する電力線に、A宅1aが消費した電力を検出するための電力センサP1が設けられている。電力センサP1は、負荷電力計とも呼ばれる。電力センサP1は、電力料金を算出するために設置された電力メータによって提供することができる。電力センサP1のA宅1aへ向けて流れる電流の方向を(+)とする。(+)方向は、使用電力である。電力センサP1によって計測される電力は、使用電力P1とも呼ばれる。使用電力P1は、買電を指す。
FIG. 11 shows a detailed view of the device configuration. In the drawing, a plurality of power sensors are shown in order to show the flow of power in the
A宅1a内での発電により系統2へ電流を流す場合、逆潮流となる。逆潮流の電流は、電力センサP1では、(−)として計測される。この値は発電の余剰分を電力会社へ売ることになるから、売電とも呼ばれる。電力センサP1が(−)を示すときの電力の絶対値は、売電電力P2とも呼ばれる。よって、電力センサP1の指示値が0より小さいとき、すなわち負(−)の値を示すとき、売電電力P2は、P2=−P1とあらわされる。売電電力P2は、A宅1aから系統2へ向けて流れる電力を検出する逆潮流センサP2によって検出されてもよい。
When a current is supplied to the
太陽光パネル3とPWC4との間には、発電電力P3を検出するための発電電力センサP3が設けられている。太陽光パネル3により発電してPWC4にて周波数、電圧、位相を調整した後の電力は、発電電力P3として検出される。
A generated power sensor P3 for detecting the generated power P3 is provided between the
A宅1aに属するすべての電気負荷とPWC4との間には、負荷電力P4を検出するための負荷電力センサP4が設けられている。負荷が消費する電力量は、負荷電力量P4として検出される。
A load power sensor P4 for detecting the load power P4 is provided between all electric loads belonging to the
発電電力P3と負荷電力P4との比較により、余剰電力を求めることができる。発電量が負荷量を上回る(P3>P4)場合、余剰電力が発生することがある。損失などを考慮しない場合、発電電力P3と負荷電力P4との差分が余剰電力となり、この余剰電力を売電できる。逆に、P3<P4の場合は、負荷電力P4を供給するために不足する電力を系統2から買うため、P1=P4−P3を買電する必要がある。
The surplus power can be obtained by comparing the generated power P3 and the load power P4. When the power generation amount exceeds the load amount (P3> P4), surplus power may be generated. When loss and the like are not taken into account, the difference between the generated power P3 and the load power P4 becomes surplus power, and the surplus power can be sold. Conversely, when P3 <P4, it is necessary to purchase P1 = P4-P3 in order to purchase from the
電力センサP1、P3、P4の信号をPWC4または給湯装置5に入力することで、余剰電力に相当するだけ冷凍サイクルを運転することにより、余剰電力のエネルギーを有効に利用して、余剰電力のエネルギーを湯の熱量のエネルギー(湯量と温度とであらわされる)に変化して蓄えることができるようになる。例えば、負荷であるHPU7の使用可能電力を、PWC4またはTKU6、すなわちHPU7から見た上位のシステム機器から、HPU7へ指示するように構成し、余剰電力を利用して湯を貯めることができる。
By inputting the signals of the power sensors P1, P3, and P4 to the
次に売電のしくみを説明する。A宅1aの負荷電力P4より太陽光パネル3(太陽光発電設備)で発電する発電電力P3が多い場合、余剰電力は売電できる。このときPWC4は、系統電圧Vbより高い電圧で出力する必要がある。発電電圧Vmが系統電圧Vbを上回ると(Vm>Vb)、逆潮流が発生し、売電することができると考えてもよい。ただし、売電するための電圧は、系統2の変圧器により出力電圧Vhoが決められており、他の需要家からの売電がない場合、Vho≒Vbとなる。
Next, the mechanism of power sales will be explained. When the generated power P3 generated by the solar panel 3 (solar power generation facility) is larger than the load power P4 of the
ここで、B宅1bにも余剰電力が発生し売電できる場合、B宅1bでも変圧器の出力電圧Vhoより高い電圧を出力しようとする。B宅1bが売電電圧VbBを出力するとき、B宅1bは、VbB>Vhoの時に売電できる。このとき、A宅1aの発電電圧VmがB宅1bの売電電圧VbBより小さい場合、変圧器の容量の関係で変圧器2bの出力電圧Vhoは売電電圧VbBより高くなる。このとき、系統電圧Vbが、Vb<VmならばA宅1aも売電できる。しかし、Vb≧VmではA宅1aからは売電できない。
Here, when surplus power is generated in the
このような近隣の需要家との間で売電のための競合が発生している場合であっても、余剰電力を無駄にしないために、PWC4は電圧抑制値まで発電電圧Vmを上昇させる。電圧抑制値まで昇圧することでVb<Vmが成立できれば、A宅1aから売電可能となる。
Even if there is a competition for power sale with such a nearby consumer, the
PWC4の電圧抑制値まで昇圧しているにも関わらず、発電電圧Vmが系統電圧Vbを上回らない場合、すなわちVb<Vmが成立しない場合、A宅1aから売電できなくなり発電された余剰電力が無駄になる。この実施形態では、この余剰電力を利用してHPU7を作動させ、余剰電力の活用を図る。言い換えると、この実施形態では、売電できないときに、A宅1aの消費電力P4を増加することにより、発電電力P3を有効に活用する。
If the generated voltage Vm does not exceed the system voltage Vb even though the voltage is boosted to the voltage suppression value of PWC4, that is, if Vb <Vm does not hold, the surplus power generated from the
給湯システム1は、系統2から買う買電電力P1と、構内発電装置3により発電される発電電力を系統2へ売電する売電電力P2とを検出する電力センサP1、P2を備える。給湯システム1は、買電電力の電圧Vbを系統2の系統電圧Vbとして検出する電圧センサをPWC4内に備える。
The hot
(電力系統の挙動)
図12は、発電電力P3の変化に追従する作動の一例を示す。図中には、買電電力P1、使用電力P4、売電電力P2、発電電力P3、HPU7の運転状態(ON/OFF)、およびHPU7が使用可能な使用可能電力の変化が図示されている。買電電力P1が発生しない場合で図示されている。
(Power system behavior)
FIG. 12 shows an example of an operation following the change in the generated power P3. In the figure, the purchased power P1, the used power P4, the sold power P2, the generated power P3, the operating state (ON / OFF) of the
図示の例では、時刻t1から、曇りなどの天候の変化によって、発電量が低下している。発電量は低下するが、発電量は依然として残っている。しかし、近隣の需要家が売電すると、系統2の電圧が上昇するため、売電できなくなる。例えば、B宅1bが売電することにより、A宅1aが売電できない状態である。このような状態が、図中には、記号Iによって示されている。
In the example shown in the figure, the power generation amount has decreased due to changes in weather such as cloudy from time t1. Although the amount of power generation falls, the amount of power generation still remains. However, when a nearby customer sells power, the voltage of the
このとき、A宅1aには余剰電力が生じている。記号Iで示される状態において余剰電力の発生が安定すると、この余剰電力を利用して、時刻t2からHPU7の運転が開始される。ここでは、発電電力P3は0.5kWを上回っているが、発電電力P3より少ない0.5kWが使用可能電力として設定される。これにより、発電電力P3の変動があっても使用可能電力の変動が抑制される。
At this time, surplus power is generated in the
やがて、売電が可能になると、売電が再開され、HPU7の運転が停止される。この挙動は、図中に記号IIで図示されている。売電が可能になるほどに発電電力P3が増加した場合が図示されている。記号IIで示された状態において、売電を安定的に継続できる状態になったことが判定される。利用者にとって、売電による収入額増加と、湯を貯めることによる深夜電力利用量の抑制による支払額低減とを比較すると、売電が望ましい場合がある。例えば、売電の電力価格が、買電の電力価格を上回る場合である。図示の例では、このような背景に起因して、時刻t3に先立って売電が開始され、時刻t3においてHPU7が停止される。
Eventually, when the power sale becomes possible, the power sale is resumed and the operation of the
なお、売電していた時から余剰電力でのHPU7運転時の繋ぎの状態では、若干の買電が発生しても、その買電が短時間であれば、電気料金が増えるという利用者への悪影響は少ないものと考えられる。図示のように突然に売電が0になり、構内の負荷電力が余剰電力で賄えなければ買電が入るが、売電できなくとも発電電力P3により供給できるものと考えられる。
In addition, in the state of connection when operating the
(使用可能電力に関する制御処理)
図13は、使用可能電力を設定し、HPC12に指示するための制御処理170を示す。この制御処理170は、PWC4、またはTKU6に設けられたコントローラによって実行される。この制御処理170は、余剰電力がある時にHPU7の運転を実施するか否かを判断し、HPU7へ使用可能電力量を指示する。この制御処理170は、構内の電力システム、すなわちPWC4またはTKC11からHPC12へ昼間の使用可能電力を指示するための処理である。HPC12は、系統電圧Vbが構内発電装置3の発電電圧V3の上限値Vlimitより高い場合、構内発電装置3は余剰電力を作ることが可能と判断し、余剰電力により冷凍サイクルを運転する。
(Control processing for available power)
FIG. 13 shows a
ステップ171では、複数のセンサおよび制御装置から処理に必要な情報が入力される。例えば、複数の電力センサから電力P1−P4が入力される。さらに、系統2の電圧Vb、すなわち配電系統の電圧が入力される。この電圧Vbは、実効値である。
In
ステップ172では、PWC4における電圧抑制値VlimitがPWC4から入力される。PWC4は、売電するために系統2へ供給する電力の電圧を昇圧するが、その上限値が電圧抑制値Vlimitである。
In
ステップ173では、売電できない場合の余剰電力がある場合の判断が実行される。この判断は、下記の3つの条件がすべて成立した場合に肯定判定され、YESに分岐する。すくなくともひとつの条件が不成立の場合、否定判定され、NOに分岐する。第1の条件は、系統電圧Vbが電圧抑制値Vlimitを超えている場合(Vb>Vlimit)であるか否かである。この場合、昇圧しても売電できないことを示している。第2の条件は、実際の売電実績がないこと(P2≒0kW)である。第3の条件は、タンク10内の貯湯状態が次の深夜時間帯において沸き増しできる状態であって、現時点のタンク貯湯量からさらに追加的に湯を貯めることができることである。すなわち、タンク10内が高温湯によって満たされておらず、タンク10内にさらに熱量を蓄えることができることが第3の条件とされる。上記の3つの条件がすべて成立した場合、HPU7を運転可能であるとして、YESに分岐する。少なくともひとつの条件が不成立の場合、NOに分岐する。
In
ステップ173においてYESに分岐した場合、ステップ174に進む。ステップ174では、余剰電力を利用した最初の沸き上げ運転、すなわち初回の余剰沸き上げ運転であるか否かが判定される。初回の場合、ステップ175へ進む。ステップ175では、使用可能電力Phpを沸き上げ可能な最低値Php_minに設定する。例えば、最低値Php_minは、0.5kWとすることができる。
If YES in
ステップ174において初回ではないと判定された場合、ステップ176へ進む。HPU7の運転が継続した後は、ステップ174からステップ176へ分岐する。ステップ176では、使用可能電力Phpの更新時期から所定時間を経過したか否かが判定される。所定時間は、例えば30分とすることができる。
If it is determined in
ステップ176において肯定判定される場合、ステップ177へ進む。ステップ177では、買電があるか(P1>0)否かが判定される。発電量が多く買電なしの場合はステップ178へ移行する。ステップ178では、使用可能電力Phpを加算する。ここでは、新たな使用可能電力Php(n)は、前回の使用可能電力Php(n−1)に所定値、例えば0.1kWを加算することによって求められる。
If an affirmative determination is made in
ステップ177において買電がある場合(P1>0)は、使用可能電力Phpは保持される。また、ステップ176において所定時間が経過していない場合は、使用可能電力Phpは保持される。
If there is power purchase in step 177 (P1> 0), the available power Php is held. If the predetermined time has not elapsed in
ステップ173においてNOに分岐した場合、ステップ180に進む。ステップ180では、HPU7の沸き上げ運転は停止とする。同時に、使用可能電力Phpを0.0kWに設定する。
If branched to NO in
ステップ179では、決定された使用可能電力PhpをHPU7へ通信によって送信する。HPU7のHPC12は、使用可能電力Phpに応じてHPU7の冷凍サイクルの運転を制御する。HPC12は、使用可能電力Phpに基づいて冷凍サイクルの運転ON/OFFを判定するとともに、運転ON、すなわち運転する場合には、使用可能電力Phpの中で冷凍サイクルを運転し、貯湯タンク10に給湯に必要な温度の湯を貯めるように冷凍サイクルを制御する。
In
HPC12は、売電できずに余剰電力となる前に、給湯装置を作動させ余剰電力を使っていつでも売電できる状態にすることで、余剰電力で湯を貯める蓄熱と太陽光発電での売電により効率の良い制御を実行する。従来では主に深夜電力で湯の蓄熱を実施していたが、発電での余剰電力で沸き上げすることができる。しかしながら、従来の能力、消費電力で湯を沸かすと発電電力を超えて消費する場合もあるため、システム側で給湯として使うことのできる使用可能電力をHPU7へ指示し、その使用可能電力内で沸き上げを行う。HPU7はただ単に消費電力を制限するだけではなく、あらかじめ使用可能電力から使用可能な動力を設定する処理を実行することにより、HPU7に含まれる複数のアクチュエータの制御目標値を推定的に設定することにより、制御を実施する。
The
(使用可能電力の設定例)
図14は、使用可能電力Pow_aqが設定される場合の作動例を示す。図示されるように、時刻t1から、PWC4によって発電電圧V3が電圧抑制値Vlimitまで高められる。それでも売電ができない場合、時刻t2と時刻t3との間の所定の時間の間に余剰電力判断が実行される。この結果、余剰電圧が安定的に発生すると判定されると、時刻t3から、使用可能電力Pow_aqが増加され、HPU7の運転が開始される。やがて発電電力P3がさらに増加し、時刻t4と時刻t5との間の余剰判定期間T3の間に余剰電力の安定的な発生が再び判定されると、時刻t5から使用可能電力Pow_aqがさらに増加される。
(Setting example of usable power)
FIG. 14 shows an operation example when the usable power Pow_aq is set. As shown in the figure, from time t1, the power generation voltage V3 is raised to the voltage suppression value Vlimit by the PWC4. If power cannot still be sold, surplus power determination is executed during a predetermined time between time t2 and time t3. As a result, when it is determined that the surplus voltage is stably generated, the available power Pow_aq is increased from time t3, and the operation of the
この実施形態では、使用可能電力Pow_aqは実際に使わないと分からないとの認識に基づいて制御が実行される。余剰電力は太陽光パネル3の性能と太陽の照り方、天候により変動する。そこで、時刻t1から発電電圧V3を売電のために昇圧する。発電電圧V3が電圧抑制値Vlimitまで昇圧されても売電が入らない場合、その状態を一定時間検出したら、余剰電力を使って湯を沸かしたいため、HPU7を運転させる。売電の有無は、買電電力P1に基づいて判定できる。P1≧0の場合は、売電なしである。P1>0の場合は、買電している状態である。時刻t3の後、システム側に属するコントローラ、すなわちPWC4またはTKC11からHPC12へ使用可能電力Pow_aqを指示して沸き上げ運転を開始する。図には、0.5kWの使用可能電力Pow_aqが例示されている。
In this embodiment, the control is executed based on the recognition that the available power Pow_aq is not actually used unless it is used. The surplus power varies depending on the performance of the
HPU7が運転される前のA宅1a内での消費電力P4をモニタしている場合、買電が全くないことを示すP1=0の場合、沸き上げ運転を実行するとHPU7の消費電力増加分ΔP3だけ、宅内全体の消費電力、すなわち負荷電力P4が増加する。図示の例では、HPU7にて使用可能電力Pow_aq制限内で沸き上げ運転を実行した場合、ΔP3=0.5kWとなりP4=0.6kWとなっている。
When the power consumption P4 in the
ここで、使用可能電力が更新された後に電力消費の安定を判定するための余剰判定期間T3の間に、継続して、余剰電力の安定が判定される場合、使用可能電力Pow_aqが加算される。余剰電力の安定は、例えば、P3max−P3min<0.05kWといった条件の成立により判定できる。図示の例では、使用可能電力Pow_aqに所定値0.1kWが加算されている。ここでの加算値は、使用可能電力Pow_aqが使用可能電力最大値Pow_aqMAX以下となるように設定される。使用可能電力Pow_aqに所定値0.1kWづつ加算しているのは、どこまでが発電により余剰電力が確保できるか判断し、使用可能電力Pow_aqの最大値を探索するためである。したがって、安定状態が継続すれば使用可能電力最大値Pow_aqMAXまで加算が続けられる。 Here, when the surplus power stability is continuously determined during the surplus determination period T3 for determining the stability of power consumption after the available power is updated, the available power Pow_aq is added. . The stability of the surplus power can be determined by, for example, establishment of a condition of P3max−P3min <0.05 kW. In the illustrated example, a predetermined value of 0.1 kW is added to the usable power Pow_aq. The added value here is set so that the usable power Pow_aq is equal to or less than the maximum usable power value Pow_aqMAX. The reason why the predetermined power of 0.1 kW is added to the usable power Pow_aq is to determine how much surplus power can be secured by power generation and to search for the maximum value of the usable power Pow_aq. Therefore, if the stable state continues, the addition is continued up to the maximum usable power value Pow_aqMAX.
使用可能電力最大値Pow_aqMAXは以下のように決定することができる。この実施形態では、使用可能電力Pow_aqは余剰電力を利用しているため、使用可能電力最大値Pow_aqMAXは発電量の最大とするか、またはHPU7の消費電力の最大とすることができる。ただし、HPU7には定格がある。そこで、HPU7の基本機能である深夜時間帯の電力を利用した通常運転における定格消費電力を使用可能電力最大値Pow_aqMAXとすれば湯を作るのに問題はない。例えば、HPU7が発揮可能な加熱能力が4.5kWであり、効率COPがCOP=3である場合、4.5/3=1.5(kW)より、使用可能電力最大値Pow_aqMAXは1.5(kW)とすることができる。
The maximum usable power value Pow_aqMAX can be determined as follows. In this embodiment, since the available power Pow_aq uses surplus power, the maximum usable power value Pow_aqMAX can be the maximum amount of power generation or the maximum power consumption of the
図15は、使用可能電力Pow_aqが設定される場合の作動例を示す。図中には、A宅1a内の負荷による消費電力が増加した場合が図示されている。使用可能電力Pow_aqが安定している期間中の時刻t6において負荷電力P4が増加している。
FIG. 15 shows an operation example when the usable power Pow_aq is set. In the figure, a case where the power consumption due to the load in the
負荷電力P4が増加した場合、使用可能電力Pow_aqを減少調節するか維持するかを判断する手法として2つの場合を選択的に採用することができる。 When the load power P4 increases, two cases can be selectively employed as a method for determining whether to decrease or maintain the available power Pow_aq.
ひとつの手法は、時刻t6の後に、買電が入らないか様子を見る手法である。買電が必要となる場合には使用可能電力Pow_aqが減少方向に調節される。負荷増加による消費電力の増加を余剰電力で賄える場合、現状のHPU7の消費電力、すなわち加熱能力を維持する。
One method is a method of checking whether or not power purchase is made after time t6. When power purchase is necessary, the available power Pow_aq is adjusted in the decreasing direction. When surplus power can cover an increase in power consumption due to an increase in load, the current power consumption of the
他のひとつの手法は、先に使用可能電力Pow_aqを制限する手法である。例えば、負荷電力P4の増加に応答して、使用可能電力Pow_aqを所定量だけ減少させることにより、買電を未然に防止する。例えば、使用可能電力Pow_aqを0.1(kW)だけ減少させることができる。 Another method is a method of limiting the usable power Pow_aq first. For example, in response to an increase in the load power P4, the available power Pow_aq is decreased by a predetermined amount, thereby preventing power purchase. For example, the available power Pow_aq can be reduced by 0.1 (kW).
さらに、使用可能電力Pow_aqを減少させる処理を実行するか、維持する処理を実行するかを切換える手法として、負荷電力P4の増加分ΔP4が所定の閾値を上回るか否かの判定を利用することができる。増加分ΔP4が所定の閾値を上回る場合に、使用可能電力Pow_aqを所定量だけ減少させ、増加分ΔP4が所定の閾値を上回らない場合に、使用可能電力Pow_aqを維持してもよい。例えば、増加分ΔP4が0.1kWを上回る場合に、使用可能電力Pow_aqを所定量だけ減少させる。所定の期間における負荷電力P4の変動分を増加分ΔP4として利用することができる。 Further, as a method of switching between executing the process of reducing the usable power Pow_aq or executing the process of maintaining, it is possible to use determination of whether or not the increase ΔP4 of the load power P4 exceeds a predetermined threshold value. it can. When the increase ΔP4 exceeds a predetermined threshold, the usable power Pow_aq may be decreased by a predetermined amount, and when the increase ΔP4 does not exceed the predetermined threshold, the usable power Pow_aq may be maintained. For example, when the increase ΔP4 exceeds 0.1 kW, the available power Pow_aq is decreased by a predetermined amount. The fluctuation amount of the load power P4 in the predetermined period can be used as the increase ΔP4.
図16は、使用可能電力Pow_aqが設定される場合の作動例を示す。図中には、買電が入った場合、すなわち買電電力P1>0となった場合が図示されている。時刻t7において、HPU7が運転されている間中に、買電が発生している。時刻t7の後、一時的な変動ではないことを確認するために、所定時間の間、買電が継続することを判定する。例えば、数秒連続でP1>0が発生することが判定される。買電が継続的であることが判定されると、使用可能電力Pow_aqが減少される。図示の例では、時刻t7の後に、使用可能電力Pow_aqが所定量、例えば0.1kWだけ下げられている。
FIG. 16 shows an operation example when the usable power Pow_aq is set. In the figure, a case where power purchase is entered, that is, a case where power purchase power P1> 0 is shown. At time t7, power purchase is occurring while the
時刻t7の後、所定の時間Td1を経過しても買電が発生している場合、時刻t8において使用可能電力Pow_aqがさらに減少される。使用可能電力Pow_aqの減少処理は、買電が発生しなくなるまで繰り返される。したがって、買電が発生し続ける場合、使用可能電力Pow_aqの減少処理が繰り返えされ、使用可能電力Pow_aqは徐々に減少してゆく。 If power purchase has occurred after a predetermined time Td1 after time t7, the available power Pow_aq is further reduced at time t8. The process of reducing the available power Pow_aq is repeated until no power purchase occurs. Therefore, when power purchase continues to occur, the process of reducing the available power Pow_aq is repeated, and the available power Pow_aq gradually decreases.
やがて、使用可能電力Pow_aqが使用可能電力最小値Pow_aqMINに到達しても買電が所定の時間Td1継続して発生する場合、または使用可能電力Pow_aqが使用可能電力最小値Pow_aqMINを下回るように調節されようとすると、HPU7の運転が停止される。図示の例では、時刻t9においてHPU7の運転が完全に停止されている。図示の例では、使用可能電力最小値Pow_aqMINは0.0kWである。実際には、使用可能電力Pow_aqが使用可能電力最小値Pow_aqMINに到達した時点、または使用可能電力Pow_aqがHPU7を運転可能な限界電力に到達した時点でHPU7の運転は停止される。
Eventually, even if the available power Pow_aq reaches the minimum available power value Pow_aqMIN, if power purchase continues to occur for a predetermined time Td1, or the available power Pow_aq is adjusted to be lower than the minimum available power value Pow_aqMIN. If it tries to do so, the operation of the
(発停回数の比較)
図17は、比較例の作動を示す。この比較例では、構内発電施設によって発電された余剰電力を利用して給湯装置を運転する。比較例では、深夜時間帯の電力を利用して湯を蓄える通常運転と同じ消費電力で余剰電力を利用する。通常運転では、高い加熱効率を実現するために、比較的大きい消費電力が消費される。通常運転での加熱能力を定格、例えば4.5kWとする。比較例では、消費電力が余剰電力を上回ると、HPU7の運転が停止される。
(Comparison of the number of starts and stops)
FIG. 17 shows the operation of the comparative example. In this comparative example, the hot water supply apparatus is operated using surplus power generated by the on-site power generation facility. In the comparative example, surplus power is used with the same power consumption as in the normal operation in which hot water is stored using power in the midnight hours. In normal operation, relatively high power consumption is consumed in order to achieve high heating efficiency. The heating capacity in normal operation is rated, for example, 4.5 kW. In the comparative example, when the power consumption exceeds the surplus power, the operation of the
この比較例では、消費電力が余剰電力を上回るたびに、買電を回避するためにHPU7の運転が停止される。この結果、図示されるように頻繁にHPU7の運転の起動、停止が繰り返される。このような発停の繰り返しは、HPU7を構成する機器に過度の熱的、機械的な負担を与える。
In this comparative example, every time the power consumption exceeds the surplus power, the operation of the
図18は、この実施形態による作動を示す。この実施形態では、使用可能電力以下、または未満に、HPU7の消費電力が制限される。言い換えると、ヒートポンプの能力が、使用可能電力以下、または未満に制限される。使用可能電力は、余剰電力を下回るように設定されている。これにより、余剰電力を超えて運転されることがない。この結果、比較的少ない余剰電力を利用しても、発停回数を抑制しながら、余剰電力を湯のエネルギーに変換して蓄えることにより、構内発電施設の余剰電力を有効に利用することができる。
FIG. 18 shows the operation according to this embodiment. In this embodiment, the power consumption of the
(実施形態の作用効果)
以上に述べたように、この実施形態によると、余剰電力を利用してHPU7が運転される。この結果、売電できない電力も利用することができ、構内発電施設と給湯装置とを備えるシステムの全体として効率の良い制御を提供できる。余剰電力を利用して沸かした湯は、通常一般的な家庭では夕方から夜の太陽光発電が休止している時間帯においてお風呂や食器洗いで使われる湯を賄うことができる。通常は深夜時間帯などの安価な電力を利用して湯を沸かすように給湯装置は設定されている。しかし、余剰電力で沸かされた量、し深夜時間帯において沸かさなくてもよい。また、湯を使うのはお風呂やシャワーなど就寝前の深夜時間帯の前が多い。昼間に太陽光パネルなどの構内発電施設を利用して沸かされた湯は、それが使用されるまでの時間が比較的短いため、貯湯タンク10において蓄熱されている間の放熱時間が減る。このため、全体的に省エネルギーを実現することができる。
(Effect of embodiment)
As described above, according to this embodiment, the
(第2実施形態)
図19は、HPC12が冷凍サイクルを制御するための制御処理250を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。ステップ151−160は既述のステップと同じである。制御処理250は、さらにステップ261−263を備える。
(Second Embodiment)
FIG. 19 shows a
ステップ261では、コンプレッサ14の最低回転数N_minより、最低回転数N_minにおける消費動力Lが求められる。消費電力Lは、必要電力とも呼ぶことができる。ここでは、上記実施形態で説明した計算式を用いることができる。最低回転数N_minはHPU7のシステム要件、すなわち構成に基づいて決めることができる。例えば、コンプレッサ14の潤滑系の耐久力などに配慮して、最低回転数N_minを設定することができる。ここでの計算は必要電力を計算で求めることとなる。
In
ステップ262では、使用可能電力Pow_aqと消費電力Lとが比較される。使用可能電力Pow_aqより必要電力L、すなわち消費動力が少なくて良い場合はステップ158へ移行しHPU7の運転が継続される。必要電力Lに対して使用可能電力Pow_aqが不足する場合は、ステップ263へ進む。ステップ263では、HPU7の運転が停止される。
In
この実施形態では、制御装置、すなわちHPC12は、外気温Tam、給水温Twi、および最大目標吐出温度より必要電力Lを求める手段(ステップ261)を提供する。また、HPC12は、必要電力Lに相当するコンプレッサ14の回転数が最低回転数でも、必要電力Lが使用可能電力Pow_aqより大きい場合、コンプレッサ14の運転を停止する手段(ステップ262)を提供する。
In this embodiment, the control device, that is, the
この実施形態では、必要電力Lが使用可能電力Pow_aqより大きい場合(L>Pow_aq)、冷凍サイクルの空気−冷媒熱交換器17に送風するファンモータ18を作動させ外気温Tamを精度よく取得する追加的な手段を選択的に備えることができる。
In this embodiment, when the required power L is greater than the usable power Pow_aq (L> Pow_aq), the
使用可能電力の増加は、必要電力Lが使用可能電力Pow_aqより大きい場合にHPC12からTKC11またはPWC4へ沸き上げが不可能であることを示す信号を出力する手段と、この信号に応答してTKC11またはPWC4において使用可能電力を増加させる手段とを採用することで具体化できる。この構成によると、HPC12より上位に位置付けられるシステム側のコントローラ(制御装置)において使用可能電力を上げてもらうことが可能となる。
The increase in the usable power includes means for outputting a signal indicating that the boiling cannot be performed from the
(第3実施形態)
図20は、使用可能電力を設定し、HPC12に指示するための制御処理370を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。ステップ171−180は既述のステップと同じである。制御処理370は、さらにステップ381を備える。
(Third embodiment)
FIG. 20 shows a
ステップ177において買電ありと判定される場合、すなわちP1>0と判定される場合、ステップ381へ進む。HPU7にて余剰沸き上げを所定時間実施した場合、ある程度湯が貯まっているものと判断することができる。この場合、ステップ177において買電があると判定される場合は、ステップ381においてHPU7の余剰沸き上げを停止させる。このような処理は、昼間における買電のための費用が、昼間における貯湯によるコスト削減効果を上回る場合に利点がある。このような場合、ステップ381においてHPU7の運転を停止することにより、深夜時間帯などの低料金の電力を利用して沸き増しが実行される。すなわち、買電によるHPU7の運転より、他の有利な電力利用が可能な場合にステップ381へ進む。
If it is determined in
この実施形態では、HPC12は、買電電力があることを検出すると、余剰電力があっても、HPU7の運転、すなわち冷凍サイクルによる加熱を停止する。
In this embodiment, when the
(第4実施形態)
図21は、使用可能電力を設定し、HPC12に指示するための制御処理470を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。制御処理470は、ステップ171−173に代えて、それぞれ、ステップ471−473を採用する。また、ステップ176−178に相当するステップを採用していない。
(Fourth embodiment)
FIG. 21 shows a
この実施形態では、系統2の変圧器2bの出力電圧Vhoが既知である場合の廉価なシステム構成を可能とする。この実施形態は、既述のように、変圧器2bの出力電圧Vhoが既知であり、近隣に太陽光発電などの逆潮流可能な設備をもつ需要家、例えばB宅1bがある場合を想定している。このような場合、PWC4では発電電圧V3が分かっていれば、設備として余分な電力センサを付けない廉価なシステム構成を採用できる。
This embodiment enables an inexpensive system configuration when the output voltage Vho of the
ステップ471では、センサから電圧V3が入力される。電圧V3は、発電電圧であって、PWC4によって制御された後、すなわち変換された後の電圧である。
In
ステップ472では、変圧器2bの出力電圧Vhoが入力される。出力電圧Vhoは、A宅1aにおいてPWC4またはリモコンを経由して設定される。また、出力電圧Vhoは変圧器2bを管理する管理者によって設定されてもよい。
In
ステップ473では、下記の2つの条件がすべて満たされる場合に、HPU7が運転可能であると判定される。ひとつの条件は、V3<Vhoであって、売電できない状態にあることである。他のひとつの条件は、貯湯タンク10がさらに沸き増し可能な状態にあることである。
In
この実施形態のように余剰沸き上げの可否判断の要素のひとつにV3<Vhoを採用することで、売電を優先させ、たとえB宅1bと比較し系統電圧Vbが低くとも売れない電力でも、余剰電力としてHPU7を運転して最低電力で低能力でHPU7を運転する。曇りや朝方または夕方の売電できない余剰電力をHPU7による蓄熱に利用することで、高価な電力センサを付けずとも余剰電力を有効活用できる。この構成によると、V3>Vhoであればいつでも売電できる状態としておくことができる。これにより、B宅1bでの急な電力使用時でも直ぐに売電することが可能となる。
By adopting V3 <Vho as one of the factors for determining whether or not surplus boiling is possible as in this embodiment, priority is given to power sales, even if power that cannot be sold even if the system voltage Vb is lower than
この実施形態では、給湯システム1は、構内発電装置3による発電電圧V3を検出する電圧センサを備える。さらに、給湯システム1、特にHPC12は、系統2における直近の変圧器2bの出力電圧Vhoを設定する手段(ステップ472)を備える。HPC12は、発電電圧V3が出力電圧Vhoより低い場合にHPU7、すなわち冷凍サイクルを運転する。この実施形態は、買電電力および売電電力を検出するための電力センサP1を備えない。また、この実施形態は、系統電圧Vbを検出する電圧センサを備えない。このため給湯システム1を安価に構成することができる。
In this embodiment, the hot
(第5実施形態)
図22は、使用可能電力を設定し、HPC12に指示するための制御処理570を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。制御処理570は、ステップ171−173、177、181に代えて、それぞれ、ステップ571−573、577、581を採用する。
(Fifth embodiment)
FIG. 22 shows a
この実施形態では、系統2の変圧器2bの出力電圧Vhoが既知である場合の廉価なシステム構成を可能とする。この実施形態は、既述のように、出力電圧Vhoが既知であり、近隣に太陽光発電などの逆潮流可能な設備をもつ需要家、例えばB宅1bがある場合を想定している。このような場合、PWC4では発電電圧V3が分かっていれば、設備として余分な電力センサを付けない廉価なシステム構成を採用できる。
This embodiment enables an inexpensive system configuration when the output voltage Vho of the
ステップ571では、センサから電圧V3が入力される。電圧V3は、発電電圧であって、PWC4によって制御された後、すなわち変換された後の電圧である。ここでは、買電判定入力FBuyONが入力される。買電判定信号FBuyONは、A宅1aに設けられ、買電があるか否かをON状態またはOFF状態によって示すスイッチ的な回路から提供される。
In
図23は、買電判定信号FBuyONを出力する買電スイッチ回路541の一例を示す。系統2からPWC4、すなわちA宅1aの宅内設備に供給される電力は、電流Ip1を検出するコイルLを含む電流センサ542によって検出される。電流センサ542の検出出力は、判定回路543に供給される。判定回路543は、電流Ip1が買電に相当するか否かを判定する。判定回路543は、ツェナーダイオードZdと抵抗器とからなる基準値回路と、演算増幅器AMPとを含む。判定回路543の出力は、トランジスタTr1、Tr2と抵抗器とを含む出力回路544に供給される。出力回路544は、判定回路543の出力に基づいて買電判定信号FBuyONを出力する。出力回路544は、電流Ip1が流れればON状態、すなわち電圧Vccを出力する。出力回路544は、電流Ip1が流れなければOFF状態、すなわち0(V)を出力する。よって、出力回路544が、スイッチの作動を提供する。
FIG. 23 shows an example of a power
電力センサとして、電力会社が電気料金や、売電による電力購入料金を計算するために設置するメータを利用することができる。このようなメータ型の電力センサを利用することにより、買電中か否かの判定が可能である。しかし、メータ型の電力センサから信号を受けるための構成が必要となる。これに対してこの実施形態によると、比較的簡単で安価な回路構成によって買電の有無を判定することができる。 As a power sensor, a meter installed by an electric power company to calculate an electricity charge or a power purchase charge by selling power can be used. By using such a meter-type power sensor, it is possible to determine whether or not power is being purchased. However, a configuration for receiving a signal from the meter-type power sensor is required. On the other hand, according to this embodiment, it is possible to determine whether or not there is power purchase with a relatively simple and inexpensive circuit configuration.
図22に戻り、ステップ572では、変圧器2bの出力電圧Vhoが入力される。出力電圧Vhoは、A宅1aにおいてPWC4またはリモコンを経由して設定される。また、出力電圧Vhoは変圧器2bを管理する管理者によって設定されてもよい。
Returning to FIG. 22, in
ステップ573では、下記の3つの条件がすべて満たされる場合に、HPU7が運転可能であると判定される。ひとつの条件は、V3<Vhoであって、売電できない状態にあることである。他のひとつの条件は、買電指示入力FBuyONがないこと、すなわち、FBuyON=OFFであることである。さらに他のひとつの条件は、貯湯タンク10がさらに沸き増し可能な状態にあることである。
In
ステップ577では、買電があるか否かが、買電判定信号FBuyONに基づいて判定される。買電がある場合、すなわちFBuyON=ONである場合、ステップ581へ進む。ステップ581では、HPU7の余剰沸き上げを停止させる。
In
この実施形態は上記制御処理470に買電の判断のためのステップ577を追加している。これにより、買電中は余剰電力ではないと判断しHPU7の運転が停止される。買電なしが判断できれば、ステップ178にて使用可能電力Phpを増加する。これにより、買電量を極力減らすことができる。さらに、電力センサなどの高価な設備を設けることなく、買電中か否かをONまたはOFF状態によって示すスイッチを採用することにより、電力センサより比較的低価格な構成を採用することができる。
In this embodiment, a
この実施形態では、給湯システム1は、系統2からの買電を検出すると買電を示す買電判定信号FBuyONを出力する買電スイッチ回路541を備える。HPC12は、買電判定信号に応答して冷凍サイクルによる加熱を停止する。買電電力P1ではなく、ある閾値に基づいて買電を判定し、買電の有無をON(買電)またはOFF(供給停止または売電中)で示すスイッチ的な判定回路541を採用する。このスイッチ的な判定回路541の出力により買電中を判断したら湯を沸き上げる装置が停止される。
In this embodiment, the hot
(第6実施形態)
図24は、使用可能電力Pow_aqが設定される場合の作動例を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。図示されるように、時刻t1から、PWC4によって発電電圧V3が高められる。図示の例では、日本国内の電気事業法が規定する標準電圧の最大値222(V)=202±20(V)が電圧抑制値Vlimitとされている。図示の例でも、発電電圧V3は、電圧抑制値Vlimitまで高められる。
(Sixth embodiment)
FIG. 24 shows an operation example when the usable power Pow_aq is set. This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. As shown in the figure, the power generation voltage V3 is increased by the
さらにこの実施形態では、売電のための電圧昇圧の高さが継続的に比較的高い水準にあることを判定するために、閾値電圧Vthを採用する。閾値電圧Vthは、売電のための昇圧が電圧抑制値Vlimitに近い水準にまで到達している頻度を判定するための閾値でもある。閾値電圧Vthは、電圧抑制値Vlimitより低く、しかし系統2の標準電圧より高く設定されている。閾値電圧Vthは、標準電圧の許容幅の6割程度に設定することができる。図示の例では、閾値電圧Vthは、214(V)=202±20×0.6に設定されている。
Furthermore, in this embodiment, the threshold voltage Vth is employed to determine that the voltage boost for power sale is continuously at a relatively high level. The threshold voltage Vth is also a threshold for determining the frequency at which the boost for power sales reaches a level close to the voltage suppression value Vlimit. The threshold voltage Vth is set lower than the voltage suppression value Vlimit but higher than the standard voltage of the
この実施形態では、所定時間td2の間に継続して発電電圧V3が閾値電圧Vthを上回っている場合に、近隣との競合などに起因して売電のためには高い電圧への昇圧が必要であることを判定する。言い換えると、売電が困難であって、売電のために昇圧するより余剰電力を構内において利用したほうが効率的な状態であることを判定する。 In this embodiment, when the generated voltage V3 continues to exceed the threshold voltage Vth during the predetermined time td2, it is necessary to boost the voltage to a high voltage for power sale due to competition with the neighborhood. Is determined. In other words, it is determined that it is difficult to sell power, and it is more efficient to use surplus power on the premises than to boost the voltage for power sale.
図示の例では、時刻t2と時刻t3との間の所定期間td2の間にわたって継続的に発電電圧V3が閾値電圧Vthを上回っている。よって、時刻t3において、余剰電力の発生を示す余剰判定がなされている。これに応答して、時刻t3において、使用可能電力Pow_aqが設定され、HPU7の運転が開始されている。
In the illustrated example, the generated voltage V3 continuously exceeds the threshold voltage Vth over a predetermined period td2 between time t2 and time t3. Therefore, at time t3, a surplus determination indicating the generation of surplus power is made. In response to this, at time t3, the usable power Pow_aq is set, and the operation of the
さらに、図示の例では、時刻t4と時刻t5との間の所定期間Td2の間にわたって継続的に発電電圧V3が閾値電圧Vthを上回っている。よって、時刻t5において、余剰電力の発生に対応した使用可能電力の増加を求める増加判定がなされている。これに応答して、時刻t5において、使用可能電力Pow_aqが増加設定されている。 Further, in the illustrated example, the generated voltage V3 continuously exceeds the threshold voltage Vth over a predetermined period Td2 between time t4 and time t5. Therefore, at time t5, an increase determination is made for an increase in usable power corresponding to the generation of surplus power. In response to this, the available power Pow_aq is set to increase at time t5.
図示の例では、時刻t6において発電電圧V3が急激に低下している。発電電圧V3は、時刻t6において余剰電力の発生を示す下限電圧VLを下回っている。下限電圧VLは、閾値電圧Vthと標準電圧との間に設定されている。図中には、下限電圧VLとして208(V)が例示されている。時刻t6の後、所定時間td3にわたってV3<VLが継続している。この場合、時刻t7において、使用可能電力Pow_aqを低下させるための戻す判断がなされる。これに応答して、時刻t7において、使用可能電力Pow_aqは所定量だけ減少されている。 In the illustrated example, the power generation voltage V3 rapidly decreases at time t6. The generated voltage V3 is lower than the lower limit voltage VL indicating the generation of surplus power at time t6. The lower limit voltage VL is set between the threshold voltage Vth and the standard voltage. In the figure, 208 (V) is illustrated as the lower limit voltage VL. After time t6, V3 <VL continues for a predetermined time td3. In this case, at time t7, a determination is made to return the available power Pow_aq to decrease. In response to this, the available power Pow_aq is decreased by a predetermined amount at time t7.
このような使用可能電力Pow_aqの減少が繰り返され、使用可能電力Pow_aqが使用可能電力最小値Pow_aqMINを下回ると、HPU7の運転が停止される。図示の例では、時刻t8においてHPU7の運転が停止されている。さらに、その後に再び発電電圧V3が昇圧されると売電が開始されることがある。図示の例では、時刻t8の後に、例えば0.3kWの売電が開始されている。
When the decrease in the usable power Pow_aq is repeated and the usable power Pow_aq falls below the minimum usable power value Pow_aqMIN, the operation of the
この実施形態でも、極力追加の電力センサなどを付けずに既存の設備を利用するように構成されている。このために、発電電圧V3に基づいて余剰電力の発生が判定されている。この実施形態では、PWC4での電圧抑制がしばしば働く場合、すなわち発電電圧V3が電圧抑制値Vlimitに近い場合(V3≒Vlimit)、HPU7を運転することにより余剰となる電力を積極的に活用する。電圧抑制がしばしば働くか否かの判断は、第2の所定時間の間に、電圧抑制の頻度が所定の割合を超える場合は、近隣需要家との売電競争が発生しているものと推定し、HPU7を運転する。第2の所定時間は、例えば10分程度とすることができる。所定の割合は、例えば6割程度とすることができる。
This embodiment is also configured to use existing equipment without adding an additional power sensor or the like as much as possible. For this reason, generation | occurrence | production of surplus electric power is determined based on the generated voltage V3. In this embodiment, when the voltage suppression at the
HPU7へ指示される使用可能電力量Php(Pow_aq)は除々に増加される。発電電圧V3と電圧抑制値Vlimitとの比較は随時実施される。電圧抑制が外れて第3の所定時間を経過したら使用可能電力Phpを除々に減少させる。第3の所定時間は、例えば1時間などとすることができる。使用可能電力Phpが使用可能電力最小値Php_min(Pow_aqMIN)まで下げられても、依然として電圧抑制が外れていれば売電可能と判断し、HPU7の運転を停止させ、売電優先の状態とする。この結果、時刻t8の後に売電が実施されている。
The available power amount Php (Pow_aq) instructed to the
この実施形態では、制御装置を提供するHPC12は、構内発電装置3からの売電のための昇圧を抑制する電圧抑制の時間が所定の時間中の頻度において高いと判断した場合、冷凍サイクルを運転する。電圧抑制の時間、および頻度は、構内発電装置3の制御機器であるPWC4において取得することができ、頻度の高低を判定できる。HPC12は、コンプレッサが使用可能な電力を示す使用可能電力Pow_aqが最低値Php_min(Pow_aqMIN)となっており、かつ、電圧抑制が外れていれば、すなわち電圧抑制が実行されていなければ、売電可能と判断し、冷凍サイクルによる加熱を停止する。
In this embodiment, the
(第7実施形態)
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態は、先行する実施形態のように複雑な理論計算を採用することなく、マップに設定された特性によって目標コンプレッサ回転数を設定する。複雑な理論計算をHPC12において実行しなくてすむ。外気温Tam、目標沸き上げ温度Tp、および使用可能電力Pow_aqから目標コンプレッサ回転数Nを決定するマップを設計段階において予め計算で求めておく。このマップは、HPC12の半導体メモリなどの記憶装置に記録される。この構成によると、HPC12において、センサなどから入力される信号に基づいて記憶装置に記憶されたマップを検索することにより、目標コンプレッサ回転数(rpm)を決定することができる。
(Seventh embodiment)
This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In this embodiment, the target compressor speed is set according to the characteristics set in the map without employing a complicated theoretical calculation as in the preceding embodiment. Complex theoretical calculations need not be performed in the
図25は、比較例の制御特性を示す。比較例では、外気温Tamや給水温Twiによって加熱能力や加熱負荷が変化しても、目標とする時刻までに貯湯タンク内の湯を沸き上げるようにヒートポンプユニットが制御される。この構成は、必要な加熱能力を高い効率で実現できるという利点を提供する。図示されるように、比較例では、外気温度によりコンプレッサの回転数を決定し、目標とする加熱能力と相関を持たせている。 FIG. 25 shows the control characteristics of the comparative example. In the comparative example, the heat pump unit is controlled so as to boil the hot water in the hot water storage tank by the target time even if the heating capacity and the heating load change depending on the outside air temperature Tam and the feed water temperature Twi. This configuration provides the advantage that the required heating capacity can be realized with high efficiency. As shown in the figure, in the comparative example, the rotational speed of the compressor is determined based on the outside air temperature, and is correlated with the target heating capacity.
図26は、この実施形態による作動を示す。この実施形態では、昼間に構内発電施設から得られる発電量が売電できる量を上回るなど、売電できない状態になると、余剰電力が発生する。この実施形態では、余剰電力を利用して、低電力で少量の湯を沸かす。この結果、余剰電力を廃棄することなく湯のエネルギーに変換して有効に利用することができる。この実施形態では、電力系統の状態に応じて設定される使用可能電力に応じてコンプレッサ14の回転数が調節される。コンプレッサ14の回転数は、目標沸き上げ温度と、外気温度とによって決定される。
FIG. 26 illustrates the operation according to this embodiment. In this embodiment, surplus power is generated when power cannot be sold, for example, the amount of power generated from the on-site power generation facility exceeds the amount that can be sold in the daytime. In this embodiment, a small amount of hot water is boiled with low power by using surplus power. As a result, the surplus power can be converted into hot water energy and used effectively without being discarded. In this embodiment, the rotation speed of the
この実施形態では、制御装置を提供するHPC12は、外気温Tamおよび目標沸き上げ温度Tpに基づいて目標回転数を決定するマップを記憶する記憶装置を備える。HPC12は、マップに基づいて目標回転数を決定する手段を提供する。マップは、外気温Tam、および目標沸き上げ温度Tpといった環境条件を元に使用可能電力量から目標回転数決定するように設定されている。
In this embodiment, the
(第8実施形態)
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態は、深夜沸き増し量と比較して貯湯タンク側のおまかせ制御との連携を行う。この実施形態では、HPC12は、1日のヒートポンプ沸き上げ湯量、すなわち蓄熱量が、過去1週間の平均Qavrとして分かるように集計する集計部を備える。HPC12は、昼間の余剰電力として使用できる累積電力から余剰で蓄熱可能な余剰蓄熱量を計算し、深夜時間帯に蓄熱可能な深夜蓄熱量と比較して、余剰電力による蓄熱を実施したほうが得な場合に余剰電力による沸き上げを実行する。
(Eighth embodiment)
This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. This embodiment performs cooperation with the entrusted control on the hot water storage tank side as compared with the amount of late-night boiling. In this embodiment, the
例えば、以下のような想定が可能である。想定では、Qavr=9.0(kW・h)、売電料金が48(円/kW・h)、昼間の買電料金が30(円/kW・h)、深夜の買電料金が10(円/kW・h)とする。HPU7の特性は、計算を簡単化するために、損失を無視して均一とし、COP=4、加熱能力Q=4.5(kW・h(深夜))とする。なお、これらの料金単価などは計算上の仮値である。
For example, the following assumptions can be made. Assuming that Qavr = 9.0 (kW · h), electricity sales fee is 48 (yen / kW · h), daytime electricity purchase fee is 30 (yen / kW · h), and midnight electricity purchase fee is 10 ( Yen / kW · h). In order to simplify the calculation, the
深夜時間帯のみで貯湯タンク10内に湯を沸かすと、2(h)(=Qavr/Q)、電力L=Q/COP=1.125(kW)、電気料金=10(円)×1.125×2=22.5(円)となる。
When hot water is boiled in the hot
昼間の売電できない余剰電力で賄うとなると、使用可能電力量0.5(kW)とした場合、余剰加熱能力Qy=0.5×COP(=4)=2(kW)となる。時間に換算するとQavr/Qy=4.5(h:時間)が必要となる。 If surplus power that cannot be sold in the daytime is covered, the surplus heating capacity Qy = 0.5 × COP (= 4) = 2 (kW) when the usable power amount is 0.5 (kW). In terms of time, Qavr / Qy = 4.5 (h: time) is required.
太陽光を得ることができる昼に、例えば10時〜16時までの期間に余剰電力が得られ、その余剰電力によってHPU7を運転可能な場合、昼間の余剰電力分で深夜時間帯の蓄熱量に相当する熱量の湯を貯めることができる。その電力量としては0.5×4.5=2.25(kW・h)である。この電力量を買電した場合、30(円)×2.25=67.5(円)となる。
In the daytime when sunlight can be obtained, for example, when surplus power is obtained during the period from 10:00 to 16:00 and the
もし、日中に貯湯タンク10内に蓄える必要がある湯量の半分ほどしか沸き上げできなかった場合、電力量として0.5×2.25=1.125(kW・h)、これは、蓄熱量で換算するとQhd=COP×1.125=4.5(kW・h)である。残りの湯量はQavr−Qhdであるため、4.5(kW・h)である。深夜の電気代は11.25(円)になる。その昼間の電力が売電できる場合は48(円)×1.125=54(円)になる。深夜で全て貯める時と比べると42(円)(=54−11.25)ほどの損をした計算になる。だが全く売電できない場合は余剰時にHPU7を運転することで11.25(円)の得となる。なお、余剰としてHPU7を運転するが、買電が発生する恐れもある。
If only about half the amount of hot water that needs to be stored in the hot
この実施形態では、昼間の余剰電力で沸き上げた際に実加熱能力を計算し、その分、深夜沸き上げ量を減らすことで余分な蓄熱を行わずに、効率的な使用範囲にあったHPU7の運転を実行することができる。この実施形態では、制御装置を提供するHPC12は、構内発電装置3の昼間の余剰電力で沸き上げた実加熱能力量を計算し、その実加熱能力量の分だけ、電力料金の安い深夜時間帯に沸き上げする時間を減らすことで深夜時間帯の沸き上げ時間を減らす。
In this embodiment, the actual heating capacity is calculated when boiling with surplus electric power in the daytime, and the
(他の実施形態)
以上、開示された発明の好ましい実施形態について説明したが、開示された複数の発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、開示された複数の発明の技術的範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。開示された複数の発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、それぞれ独立して実施可能である。開示された複数の発明のいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the disclosed invention have been described above, but the disclosed inventions are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. The structure of the said embodiment is an illustration to the last, Comprising: The technical scope of several disclosed invention is not limited to the range of these description. The disclosed inventions are not limited to the combinations shown in the embodiments, and can be implemented independently. Some technical scopes of the disclosed inventions are indicated by the description of the claims, and include all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the claims.
例えば、制御装置が提供する手段と機能は、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置をアナログ回路によって構成してもよい。 For example, the means and functions provided by the control device can be provided by software only, hardware only, or a combination thereof. For example, the control device may be configured by an analog circuit.
上述の実施形態では、タンクまたはPWC4またはTKC11、すなわちシステム側のコントローラからHPU7側のHPC12へ使用可能電力Pow_aqが指示される。制御処理150、250では、使用可能電力Pow_aqに基づいてHPU7の制御対象機器を制御した。
In the above-described embodiment, the available power Pow_aq is instructed from the tank or the
これに代えて、HPC12において、目標消費電力Ltgを設定して、HPU7の制御対象機器を制御してもよい。例えば、HPC12において、使用可能電力Pow_aqに対し余裕量を持たせて、目標消費電力Ltgを設定することができる。
Instead, the
例えば、余裕量ALに基づいて、目標消費電力Ltgは、Ltg=Pow_aq−ALから求めることができる。制御処理150、250は、使用可能電力Pow_aqに代えて、目標消費電力Ltgを用いて実行される。余裕量ALはインバータ13に内蔵された電流センサの検出信号IDCの精度や直流電圧の変換精度により、制御に余裕を持たせるため設定する。直流電圧の変換は、300V等の高圧からA/D変換を使用するため5V系に電圧変換、すなわちDC−DC変換する。
For example, the target power consumption Ltg can be obtained from Ltg = Pow_aq−AL based on the margin amount AL. The control processes 150 and 250 are executed using the target power consumption Ltg instead of the available power Pow_aq. The allowance AL is set in order to allow a sufficient control by the accuracy of the detection signal IDC of the current sensor built in the
この変形例では、HPC12は、使用可能電力に対して余裕を持った目標消費電力Ltgを求め、運転開始時は目標消費電力より目標回転数Ntgを求めてコンプレッサ14の回転数が目標回転数になるよう制御する第1制御部(ステップ158)を提供する。さらに、HPC21は、運転開始から所定時間運転すると、コンプレッサ14の消費電力が目標消費電力となるようコンプレッサ14の回転数をフィードバック制御する第2制御部(ステップ160)を提供する。
In this modification, the
1 給湯システム、 1a A宅(需要家)、 1b B宅(需要家)、
2 系統、 2a 変電所、 2b 変圧器、
3 構内発電装置(太陽光パネル)、
4 パワーコンディショナ(PWC)、
5 給湯装置、
6 タンクユニット(TKU)、 7 ヒートポンプユニット(HPU)、
10 貯湯タンク、 11 タンクコントローラ(TKC)、
12 ヒートポンプコントローラ(HPC)、
13 インバータ、14 コンプレッサ。
1 Hot water supply system, 1a A house (customer), 1b B house (customer),
2 systems, 2a substation, 2b transformer,
3 On-site power generator (solar panel),
4 Power conditioner (PWC),
5 Water heaters,
6 Tank unit (TKU), 7 Heat pump unit (HPU),
10 hot water storage tank, 11 tank controller (TKC),
12 Heat pump controller (HPC),
13 Inverter, 14 Compressor.
Claims (16)
前記貯湯タンクに供給される給水を加熱する水−冷媒熱交換器(15)および当該水冷媒熱交換器に供給される冷媒を圧縮する電動のコンプレッサ(14)を有し、ヒートポンプ運転可能な冷凍サイクルと、
構内発電装置(3)によって発電され系統(2)へ売電できない余剰電力に基づいて設定され前記コンプレッサが使用可能な電力を示す使用可能電力(Pow_aq、Php)、および前記冷凍サイクルの熱源としての外気の温度である外気温(Tam)に基づいて前記コンプレッサ(14)の目標吐出温度(Tb)および目標回転数を決定し、前記コンプレッサ(14)を制御する制御装置(12)とを備えることを特徴とする給湯装置。 A hot water storage tank (10),
Refrigeration having a water-refrigerant heat exchanger (15) for heating the water supplied to the hot water storage tank and an electric compressor (14) for compressing the refrigerant supplied to the water / refrigerant heat exchanger and capable of operating a heat pump Cycle,
As the heat source of the refrigeration cycle, usable power (Pow_aq, Php) that is set based on surplus power that is generated by the on-premises power generator (3) and cannot be sold to the grid (2) and that indicates the power that can be used by the compressor A control device (12) for determining a target discharge temperature (Tb) and a target rotation speed of the compressor (14) based on an outside air temperature (Tam) which is a temperature of outside air, and controlling the compressor (14). Hot water supply device characterized by
前記使用可能電力に対して余裕を持った目標消費電力(Ltg)を求め、運転開始時は前記目標消費電力より目標回転数(Ntg)を求めて前記コンプレッサの回転数が前記目標回転数になるよう制御する第1制御部(158)と、
運転開始から所定時間運転すると、前記コンプレッサの消費電力が前記目標消費電力となるよう前記コンプレッサの回転数をフィードバック制御する第2制御部(160)とを備えることを特徴とする請求項1に記載の給湯装置。 The control device (12)
A target power consumption (Ltg) having a margin with respect to the usable power is obtained, and at the start of operation, a target rotational speed (Ntg) is obtained from the target power consumption, and the rotational speed of the compressor becomes the target rotational speed. A first control unit (158) for controlling
The second control unit (160) that feedback-controls the rotation speed of the compressor so that the power consumption of the compressor becomes the target power consumption when the operation is performed for a predetermined time from the start of operation. Water heater.
前記コンプレッサの出口における冷媒のエンタルピ(ib)を、目標沸き上げ温度(Tp)から概算する手段(154)と、
前記コンプレッサの吸入における冷媒のエンタルピ(ia)を前記外気温から推定する手段(155)と、
複数の前記エンタルピに基づいて前記目標吐出温度および前記目標回転数を決定する手段(158)とを備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の給湯装置。 The control device includes:
Means (154) for estimating the refrigerant enthalpy (ib) at the outlet of the compressor from the target boiling temperature (Tp);
Means (155) for estimating the enthalpy (ia) of the refrigerant in the suction of the compressor from the outside air temperature;
The hot water supply apparatus according to claim 1 or 2, further comprising means (158) for determining the target discharge temperature and the target rotational speed based on a plurality of the enthalpies.
前記外気温、および前記給水温より必要電力(L)を求める手段(261)と、
前記必要電力に相当する前記コンプレッサの回転数が最低回転数でも、前記必要電力が前記使用可能電力より大きい場合、前記コンプレッサの運転を停止する手段(262)とを備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の給湯装置。 The control device includes:
Means (261) for determining required power (L) from the outside air temperature and the water supply temperature;
A means (262) for stopping the operation of the compressor when the required power is larger than the usable power even if the rotation speed of the compressor corresponding to the required power is the lowest. The hot water supply device according to any one of claims 1 to 3.
系統(2)から買う買電電力(P1)と、前記構内発電装置により発電される発電電力を前記系統へ売電する売電電力(P2)とを検出する電力センサと、
前記買電電力の電圧(Vb)を前記系統(2)の系統電圧として検出する電圧センサと、
貯湯タンク(10)と、
前記貯湯タンクに供給される給水を加熱する水−冷媒熱交換器(15)および当該水冷媒熱交換器に供給される冷媒を圧縮する電動のコンプレッサ(14)を有し、ヒートポンプ運転可能な冷凍サイクルと、
前記系統電圧(Vb)が前記構内発電装置の発電電圧(V3)の上限値(Vlimit)より高い場合、前記構内発電装置は余剰電力を作ることが可能と判断し、余剰電力により前記冷凍サイクルを運転する制御装置(12)とを備えることを特徴とする給湯システム。 On-site power generation device (3),
A power sensor for detecting the purchased power (P1) purchased from the system (2) and the sold power (P2) for selling the generated power generated by the on-premises power generator to the system;
A voltage sensor that detects the voltage (Vb) of the purchased power as a system voltage of the system (2);
A hot water storage tank (10),
Refrigeration having a water-refrigerant heat exchanger (15) for heating the water supplied to the hot water storage tank and an electric compressor (14) for compressing the refrigerant supplied to the water / refrigerant heat exchanger and capable of operating a heat pump Cycle,
When the system voltage (Vb) is higher than the upper limit (Vlimit) of the power generation voltage (V3) of the on-site power generation device, the on-site power generation device determines that surplus power can be generated, and the surplus power generates the refrigeration cycle. A hot water supply system comprising a control device (12) for operation.
前記系統(2)における直近の変圧器(2b)の出力電圧(Vho)を設定する手段(472)とを備え、
前記制御装置は、前記発電電圧が前記出力電圧より低い場合に前記冷凍サイクルを運転することを特徴とする請求項10から請求項12のいずれかに記載の給湯システム。 Furthermore, a voltage sensor for detecting a power generation voltage (V3) by the on-site power generation device (3),
Means (472) for setting the output voltage (Vho) of the nearest transformer (2b) in the system (2),
The hot water supply system according to any one of claims 10 to 12, wherein the control device operates the refrigeration cycle when the generated voltage is lower than the output voltage.
前記制御装置は、前記買電判定信号に応答して前記冷凍サイクルによる加熱を停止することを特徴とする請求項10から請求項13のいずれかに記載の給湯システム。 Furthermore, it comprises a power purchase switch circuit (541) that outputs a power purchase determination signal (FBuON) indicating power purchase when power purchase from the system is detected,
The hot water supply system according to any one of claims 10 to 13, wherein the control device stops heating by the refrigeration cycle in response to the power purchase determination signal.
前記構内発電装置(3)からの売電のための昇圧を抑制する電圧抑制の時間が所定の時間中の頻度において高いと判断した場合、前記冷凍サイクルを運転し、
前記コンプレッサが使用可能な電力を示す使用可能電力(Pow_aq、Php)が最低値となっており、かつ、前記電圧抑制が外れていれば、売電可能と判断し、前記冷凍サイクルによる加熱を停止することを特徴とする請求項10から請求項14のいずれかに記載の給湯システム。 The control device includes:
When it is determined that the time of voltage suppression that suppresses boosting for selling power from the premises power generation device (3) is high at a frequency during a predetermined time, the refrigeration cycle is operated,
If the available power (Pow_aq, Php) indicating the power that can be used by the compressor is the lowest value and the voltage suppression is removed, it is determined that the power can be sold, and heating by the refrigeration cycle is stopped. The hot water supply system according to any one of claims 10 to 14, wherein:
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