【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱手段にて生成した湯水を蓄え、前記蓄えた湯水が湯水消費部で消費される貯湯タンクを備え、前記湯水消費部による湯水消費時に前記貯湯タンク内の湯水が不足すると前記加熱手段の運転を開始するバックアップ加熱操作を実行する運転制御手段とを備えた熱源システム、特に、上記加熱手段として、計画運転する熱電併給装置が発生する熱により湯水を生成する排熱式加熱手段と、前記バックアップ運転操作において運転されてバーナが発生した熱により湯水を生成する補助加熱手段とを備えたコジェネレーションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような熱源システムは、過去の熱負荷等に基づいてガスバーナ、ヒートポンプ式加熱器、又は、電気ヒータ等の加熱手段を計画運転させ、その加熱手段にて生成した湯水を貯湯タンク内に蓄え、その貯湯タンク内に蓄えられた湯水を、給湯栓や浴槽内等の湯水消費部に供給するように構成される。
【０００３】
また、熱源システムとしてのコジェネレーションシステムは、ガスエンジンと発電機とを組み合わせたものや燃料電池などから構成された熱電併給装置を、過去の電力負荷及び熱負荷等の負荷データに基づいて計画運転させ、排熱式加熱手段により計画運転時に熱電併給装置が発生した熱により湯水を生成し、その湯水を貯湯タンク内に蓄えるように構成されている。
【０００４】
上記熱源システム、特に、コジェネレーションシステムは、運転制御手段により、湯水消費部による湯水消費時に貯湯タンク内の湯水が不足する、言い換えれば、貯湯タンク内の貯湯量が予め設定されている最低確保貯湯量以下となると、上記加熱手段、特に、バーナや電気ヒータ等からなる補助加熱手段の運転を行い、湯水消費部で消費される温度を要求される要求温度に加熱するバックアップ加熱操作を実行するように構成する場合がある。
そして、このバックアップ加熱操作において、上記補助加熱手段は、上記湯水消費部による湯水消費停止時に、運転が停止される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２４８９１０号公報（［００３７］等）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、熱源システムにおいて、給湯時等の湯水消費時に貯湯タンク内の貯湯量が最低確保貯湯量以下となったときに、加熱手段、特に、補助加熱手段の運転を開始し、湯水消費停止時、又は、貯湯タンク内の貯湯量が最低確保貯湯量に達したときに、補助加熱手段を停止するように構成することで、貯湯タンク内の貯湯量が不足しているときに湯水消費部による湯水消費が断続的に繰り返し行われることによって、補助加熱手段等が断続的に繰り返し運転されることになり、補助加熱手段の運転効率が低下することがある。
【０００７】
特に、コジェネレーションシステムにおいて、計画運転時に熱電併給装置の排熱式加熱手段により生成された湯水が蓄えられた貯湯タンク内の貯湯量が、湯水消費部により消費される湯水量と同等であった場合には、全体の運転効率を比較的高いものとすることができるが、貯湯タンク内の湯水が一旦不足した時点以降には、補助加熱手段が上記のように断続的に運転される可能性が高く、計画運転による運転効率向上分が相殺されてしまうことがある。
【０００８】
従って、本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、貯湯タンクを備えたコジェネレーションシステム等の熱源システムにおいて、補助加熱手段等からなる加熱手段の断続的な運転を回避して、コジェネレーションシステムの運転効率向上を図る点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明に係る熱源システムの第一特徴構成は、加熱手段にて生成した湯水を蓄え、前記蓄えた湯水が湯水消費部で消費される貯湯タンクを備え、前記湯水消費部による湯水消費時に前記貯湯タンク内の湯水が不足すると前記加熱手段の運転を開始するバックアップ加熱操作を実行する運転制御手段とを備えた熱源システムであって、
前記運転制御手段が、バックアップ加熱操作において、前記湯水消費部による湯水消費停止時以降に、前記貯湯タンク内に所定の余剰量の湯水が蓄えられてから、前記加熱手段の運転を停止するように構成されている点にある。
【００１０】
即ち、上記第一特徴構成によれば、上記湯水消費部による湯水消費時に貯湯タンク内の湯水が不足すると、即ち、貯湯タンク内の貯湯量が予め設定される最低確保貯湯量以下となると、上記運転制御手段は上記バックアップ加熱操作を実行して、熱源併給装置の排熱式加熱手段やバーナ等の加熱手段の運転を開始するのであるが、このバックアップ加熱操作においては、上記加熱手段の運転を、湯水消費部による湯水消費停止時に停止するのではなく、その湯水消費停止時以降においても、貯湯タンク内に上記最低確保貯湯量に加えて所定の余剰量の湯水が蓄えられるまで継続させるので、加熱手段の運転停止直後に、湯水消費部による湯水消費が再開されても、その余剰量の湯水が消費されるまで加熱手段を働かせる必要がなく、加熱手段の断続的な運転を回避することができ、全体の運転効率向上を図ることができる。
【００１１】
本発明に係る熱源システムの第二特徴構成は、上記第一特徴構成に加えて、前記運転制御手段が、前記加熱手段の計画運転を行って前記貯湯タンク内に予測熱負荷に対応する湯水を蓄える計画運転操作を実行するように構成されている点にある。
【００１２】
即ち、上記第二特徴構成によれば、運転制御手段により、加熱手段を計画運転して、湯水消費部における予測熱負荷を賄うための湯水を貯湯タンク内に蓄える場合において、その貯湯タンク内に予め蓄えられた貯湯量が不足した場合にも、前述したように、加熱手段の断続的な運転を回避することができ、全体の運転効率低下を抑制することができる。
【００１３】
本発明に係る熱源システムの第三特徴構成は、上記第二特徴構成に加えて、前記運転制御手段が、前記バックアップ加熱操作において、湯水消費停止時以降の所定期間内における前記予測熱負荷に応じて、前記余剰量を決定する点にある。
【００１４】
即ち、上記第三特徴構成によれば、バックアップ加熱操作において、湯水消費停止時以降の所定期間内に、上記加熱手段の計画運転に用いた予測熱負荷を参照し、加熱手段の運転を保持して貯湯タンク内に蓄える湯水の量である余剰量を、上記所定期間内の予測熱負荷に応じて決定することで、予測熱負荷にあった量の湯水が貯湯タンク内に蓄えられることになり、加熱手段の断続的な運転を回避すると共に、貯湯タンク内の湯水を無駄なく消費して、全体の運転効率を一層向上することができる。
また、上記所定期間内の予測熱負荷が０即ち存在しない場合には、上記余剰量を０に決定して、上記湯水消費部の湯水消費停止時に加熱手段を停止することもできる。
【００１５】
本発明に係る熱源システムの第四特徴構成は、上記第一乃至第三特徴構成に加えて、前記運転制御手段が、前記バックアップ加熱操作において前記加熱手段の停止時以降の所定期間内において前記加熱手段の運転が再開される瞬時再開状態を検出し、前記瞬時再開状態を所定回数連続して検出したときに、前記余剰量を増加させて設定する点にある。
【００１６】
即ち、上記第四特徴構成によれば、上記余剰量を例えば０又は少量に設定してバックアップ加熱操作を実行した場合に、加熱手段が停止時以降の所定期間内に加熱手段の運転が再開される瞬時再開状態が１又は２以上の所定回数連続して検出した場合には、更に上記余剰量を増加させて設定することで、上記瞬時再開状態が連続して検出される頻度が少なくなり、即ち、加熱手段の断続的な運転を、湯水消費状態に応じて適切に回避して、運転効率の低下を一層回避することができる。
【００１７】
本発明に係る熱源システムの第五特徴構成は、上記第一乃至第四特徴構成に加えて、前記加熱手段が、計画運転する熱電併給装置が発生する熱により湯水を生成する排熱式加熱手段と、前記バックアップ運転操作において運転されてバーナが発生した熱により湯水を生成する補助加熱手段とからなる点にある。
【００１８】
即ち、上記第五特徴構成によれば、加熱手段として上記熱電併給設備の排熱式加熱手段と補助加熱手段とを有する所謂コジェネレーションシステムとして本発明の熱源システムを構成する場合にも、補助加熱手段の断続的な運転を回避して、コジェネレーションシステムの運転効率向上を図ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る熱源システムをコジェネレーションシステムに適応させた例を図面に基づいて説明する。
【００２０】
このコジェネレーションシステムは、図１及び図２に示すように、ガスエンジン１によって発電装置２を駆動するように構成された熱電併給装置３と、その熱電併給装置３にて発生する熱を利用しながら、貯湯タンク４への貯湯及び熱消費端末５への熱媒供給を行う貯湯ユニット６と、熱電併給装置３及び貯湯ユニット６の運転を制御する運転制御手段としての運転制御部７などから構成されている。
【００２１】
前記発電装置２の出力側には、系統連係用のインバータ８が設けられ、そのインバータ８は、発電装置２の出力電力を商用系統９から供給される電力と同じ電圧及び同じ周波数にするように構成されている。
前記商用系統９は、例えば、単相３線式１００／２００Ｖであり、商業用電力供給ライン１０を介して、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力負荷１１に電気的に接続されている。
また、インバータ８は、コージェネ用供給ライン１２を介して商業用電力供給ライン１０に電気的に接続され、発電装置２からの発電電力がインバータ８及びコージェネ用供給ライン１２を介して電気負荷１１に供給するように構成されている。
【００２２】
前記商業用電力供給ライン１０には、電力負荷１１の負荷電力を計測する電力負荷計測手段１３が設けられ、この電力負荷計測手段１３は、商業用電力供給ライン１０を通して流れる電流に逆潮流が発生するか否かをも検出するように構成されている。
そして、逆潮流が生じないように、インバータ８により発電装置２から商業用電力供給ライン１０に供給される電力が制御され、発電電力の余剰電力は、その余剰電力を熱に代えて回収する電気ヒータ１４に供給されるように構成されている。
【００２３】
前記電気ヒータ１４は、複数の電気ヒータから構成され、冷却水循環ポンプ１７の作動により冷却水循環路１５を通流するガスエンジン１の冷却水を加熱するように設けられ、発電装置２の出力側に接続された作動スイッチ１６によりＯＮ／ＯＦＦが切り換えられている。
また、作動スイッチ１６は、余剰電力の大きさが大きくなるほど、電気ヒータ１４の消費電力が大きくなるように、余剰電力の大きさに応じて電気ヒータ１４の消費電力を調整するように構成されている。
【００２４】
前記貯湯ユニット６は、温度成層を形成する状態で湯水を貯湯する貯湯タンク４、貯湯タンク４内の湯水又は熱源用湯水を循環させる湯水・熱源用循環路３３、その湯水・熱源用循環路３３を通して貯湯タンク４内の湯水を循環させると共に、熱源用湯水を循環させる湯水・熱源用循環ポンプ３４、熱媒循環路２２を通して熱媒を熱消費端末５に循環供給させる熱媒循環ポンプ２３、熱媒循環路２２を通流する熱媒を加熱させる熱媒加熱用熱交換器２６などを備えて構成されている。
ちなみに、貯湯タンク４内の貯湯量については、貯湯タンク４内に設けられる複数のサーミスタＳの検出情報に基づいて検出するように構成されている。
【００２５】
前記湯水・熱源用循環路３３には、貯湯タンク４の下部と連通する取り出し路３５と貯湯タンク４の上部と連通する貯湯路３６が接続され、貯湯路３６には、貯湯弁３７が設けられている。
そして、湯水・熱源用循環路３３には、取り出し路３５との接続箇所から湯水の循環方向の順に、排熱式熱交換器３８、湯水・熱源用循環ポンプ３４、補助加熱用熱交換器２９、湯水の通流を断続する断続弁３９、熱媒加熱用熱交換器２６が設けられている。
【００２６】
前記排熱式熱交換器３８においては、熱電併給装置３にて発生する熱を回収した冷却水循環路１５の冷却水を通流させることにより、湯水・熱源用循環路３３を通流する湯水を加熱させるように構成されている。
そして、排熱式加熱手段Ｎが、排熱式熱交換器３８により構成されている。
【００２７】
補助加熱手段Ｍが、ファン２７、バーナ２８、補助加熱用熱交換器２９により構成され、その補助加熱手段Ｍは、ファン２７を作動させた状態でのバーナ２８の燃焼により湯水・熱源用循環路３３を通流する湯水を加熱させるように構成されている。
【００２８】
前記熱媒加熱用熱交換器２６においては、排熱式熱交換器３８や補助加熱用熱交換器２９にて加熱された熱源用湯水を通流させることにより、熱媒循環路２２を通流する熱媒を加熱させるように構成されている。
前記熱消費端末５は、床暖房装置や浴室暖房装置などの暖房端末にて構成されている。
【００２９】
また、貯湯タンク４から貯湯タンク４の上部と連通する給湯路５０に取り出した湯水を給湯するときの給湯熱負荷を計測する給湯負荷計測手段３１が設けられ、熱消費端末５での暖房熱負荷を計測する暖房熱負荷計測手段３２も設けられている。
【００３０】
まず、運転制御部７による熱電併給装置３の計画運転操作について説明を加える。
前記運転制御部７は、実際の使用状況に基づいて、１日分の過去負荷データを曜日と対応付ける状態で更新して記憶するデータ更新処理を行い、日付が変わるごとに、記憶されている１日分の過去負荷データから、その日１日分の予測負荷データを求める予測負荷演算処理を行うように構成されている。
そして、運転制御部７は、その日１日分の予測負荷データを求めた状態で、単位時間である１時間が経過するごとに、予測負荷データから、熱電併給装置３を運転させるか否かの基準となる省エネ度基準値を求める省エネ度基準値演算処理を行うと共に、その省エネ度基準値演算処理にて求められた省エネ度基準値よりも現時点での実省エネ度が上回っているか否かによって、熱電併給装置３の運転の可否を判別する運転可否判別処理を行うように構成されている。
【００３１】
このようにして、運転制御部７は、運転可否判別処理において、熱電併給装置３の運転が可と判別されると、その時点から１時間先までの単位時間を、熱電併給装置３を運転させる運転用時間帯として設定して、その運転用時間帯に熱電併給装置３を運転させ、熱電併給装置３の運転が不可と判別されると、熱電併給装置３の運転を停止させるように構成されている。
【００３２】
そして、運転制御部７は、運転用時間帯において、貯湯タンク４内の貯湯量が満杯となると、熱電併給装置３の運転を開始してからの運転継続時間が設定時間（例えば、１時間）以上である場合には、熱電併給装置３の運転を停止させ、運転継続時間が設定時間（例えば、１時間）未満である場合には、貯湯タンク４内の貯湯量が満杯となっても、運転継続時間が設定時間（例えば、１時間）以上となるまで熱電併給装置３の運転を継続させるように構成されている。
【００３３】
前記データ更新処理について説明を加えると、１日のうちのどの時間帯にどれだけの電力負荷、熱負荷としての給湯熱負荷と暖房熱負荷があったかの１日分の過去負荷データを曜日と対応付ける状態で更新して記憶するように構成されている。
【００３４】
まず、過去負荷データについて説明すると、過去負荷データは、電力負荷データ、給湯熱負荷データ、暖房熱負荷データの３種類の負荷データからなり、図３に示すように、１日分の過去負荷データが日曜日から土曜日までの曜日ごとに区分けした状態で記憶するように構成されている。
そして、１日分の過去負荷データは、２４時間のうち１時間を単位時間として、単位時間当たりの電力負荷データの２４個、単位時間当たりの給湯熱負荷データの２４個、及び、単位時間当たりの暖房熱負荷データの２４個から構成されている。
【００３５】
上述のような過去負荷データを更新する構成について説明を加えると、実際の使用状況から、単位時間当たりの電力負荷、給湯熱負荷、及び、暖房熱負荷の夫々を、電力負荷計測手段１３、給湯熱負荷計測手段３１、及び、暖房熱負荷計測手段３２にて計測し、その計測した負荷データを記憶する状態で１日分の実負荷データを曜日と対応付けて記憶させる。
そして、１日分の実負荷データが１週間分記憶されると、曜日ごとに、過去負荷データと実負荷データとを所定の割合で足し合わせることにより、新しい過去負荷データを求めて、その求めた新しい過去負荷データを記憶して、過去負荷データを更新するように構成されている。
【００３６】
日曜日を例に挙げて具体的に説明すると、図３に示すように、過去負荷データのうち日曜日に対応する過去負荷データＤ１ｍと、実負荷データのうち日曜日に対応する実負荷データＡ１とから、下記の〔数１〕により、日曜日に対応する新しい過去負荷データＤ１（ｍ＋１）が求められ、その求められた過去負荷データＤ１（ｍ＋１）を記憶する。
なお、下記の〔数１〕において、Ｄ１ｍを、日曜日に対応する過去負荷データとし、Ａ１を、日曜日に対応する実負荷データとし、Ｋは、０．７５の定数であり、Ｄ１（ｍ＋１）を、新しい過去負荷データとする。
【００３７】
【数１】
Ｄ１（ｍ＋１）＝（Ｄ１ｍ×Ｋ）＋｛Ａ１×（１−Ｋ）｝
【００３８】
前記予測負荷演算処理について説明を加えると、日付が変わるごとに実行され、その日のどの時間帯にどれだけの電力負荷、給湯熱負荷、暖房熱負荷が予測されているかの１日分の予測負荷データを求めるように構成されている。
すなわち、曜日ごとの７つの過去負荷データのうち、その日の曜日に対応する過去負荷データと前日の実負荷データとを所定の割合で足し合わせることにより、どの時間帯にどれだけの電力負荷、給湯熱負荷、暖房熱負荷が予測されているかのその日１日分の予測負荷データを求めるように構成されている。
【００３９】
月曜日１日分の予測負荷データを求める場合を例に挙げて具体的に説明すると、図３に示すように、曜日ごとの７つの過去負荷データＤ１ｍ〜Ｄ７ｍと曜日ごとの７つの実負荷データＡ１〜Ａ７とが記憶されているので、月曜日に対応する過去負荷データＤ２ｍと、前日の日曜日に対応する実負荷データＡ１とから、下記の〔数２〕により、月曜日の１日分の予測負荷データＢを求める。
そして、１日分の予測負荷データＢは、図４に示すように、１日分の予測電力負荷データ、１日分の予測給湯熱負荷データ、１日分の予測暖房熱負荷データからなり、図４の（イ）は、１日分の予測電力負荷を示しており、図４の（ロ）は、１日分の予測給湯熱負荷を示しており、図４の（ハ）は、１日分の予測暖房熱負荷を示している。
なお、下記の〔数２〕において、Ｄ２ｍを、月曜日に対応する過去負荷データとし、Ａ１を、日曜日に対応する実負荷データとし、Ｑは、０．２５の定数であり、Ｂは、予測負荷データとする。
【００４０】
【数２】
Ｂ＝（Ｄ２ｍ×Ｑ）＋｛Ａ１×（１−Ｑ）｝
【００４１】
前記省エネ度基準値演算処理について説明を加えると、単位時間である１時間が経過するごとに実行され、予測給湯熱負荷データを用いて、現時点から基準値用時間先までの間に必要となる貯湯必要量を賄えるように熱電併給装置３を運転させた場合に、熱電併給装置３を運転させることによって省エネルギー化を実現できる省エネ度基準値を求めるように構成されている。
【００４２】
例えば、単位時間を１時間とし、基準値用時間を１２時間として説明を加えると、まず、予測負荷データによる予測電力負荷、予測給湯熱負荷、及び、予測暖房熱負荷から、下記の〔数３〕により、図５に示すように、熱電併給装置３を運転させた場合の予測省エネ度を１時間ごとに１２時間先までの１２個分を求めると共に、熱電併給装置３を運転させた場合に貯湯タンク３に貯湯することができる予測貯湯量を１時間ごとに１２時間先までの１２個分を求める。
【００４３】
【数３】
省エネ度Ｐ＝｛（ＥＫ１＋ＥＫ２＋ＥＫ３）／熱電併給装置３の必要エネルギー｝×１００
【００４４】
ただし、ＥＫ１は、有効発電出力Ｅ１を変数とする関数であり、ＥＫ２は、Ｅ２を変数とする関数であり、ＥＫ３は、Ｅ３を変数とする関数であり、
熱電併給装置３の必要エネルギー：５．５ｋＷ
（熱電併給装置３を１時間稼動させたときに必要な都市ガス使用量を０．４３３ｍ３とする）
単位電力発電必要エネルギー：２．８ｋＷ
バーナ効率（暖房時）：０．８
バーナ効率（給湯時）：０．９
【００４５】
また、有効発電出力Ｅ１、暖房熱出力Ｅ２、有効貯湯熱出力Ｅ３の夫々は、下記の〔数４〕〜〔数６〕により求められる。
【００４６】
【数４】
Ｅ１＝電力負荷１１での消費電力＝熱電併給装置３の発電電力−（電気ヒータ１４の消費電力＋各種補機の消費電力）
ちなみに、各種補機とは、このコジェネレーションシステムで補助的に用いられる装置や機械であり、冷却水循環ポンプ１７や湯水・熱源用循環ポンプ３４などがこれに該当する。
【００４７】
【数５】
Ｅ２＝熱消費端末５での消費熱量
【００４８】
【数６】
Ｅ３＝（熱電併給装置３にて発生する熱量＋電気ヒータ１４の回収熱量−暖房熱出力Ｅ２）−放熱ロス
ただし、電気ヒータ１４の回収熱量＝電気ヒータ１４の消費電力×ヒータの熱効率とする。
【００４９】
そして、図５に示すように、１時間ごとの予測省エネ度及び予測貯湯量を１２個分求めた状態において、まず、予測給湯熱負荷データから１２時間先までに必要とされている予測必要貯湯量を求め、その予測必要貯湯量から現時点での貯湯タンク４内の貯湯量を引いて、１２時間先までの間に必要となる必要貯湯量を求める。
例えば、予測給湯熱負荷データから１２時間後に９．８ｋＷの給湯熱負荷が予測されていて、現時点での貯湯タンク４内の貯湯量が２．５ｋＷである場合には、１２時間先までの間に必要となる必要貯湯量は７．３ｋＷとなる。
【００５０】
そして、単位時間の予測貯湯量を足し合わせる状態で、その足し合わせた予測貯湯量が必要貯湯量に達するまで、１２個分の単位時間のうち、予測省エネ度の数値が高いものから選択していくようにしている。
【００５１】
説明を加えると、例えば、上述の如く、必要貯湯量が７．３ｋＷである場合には、図５に示すように、まず、予測省エネ度の一番高い７時間先から８時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせる。
次に予測省エネ度の高い６時間先から７時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせて、そのときの足し合わせた予測貯湯量が１．１ｋＷとなる。
また次に予測省エネ度の高い５時間先から６時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせて、そのときの足し合わせた予測貯湯量が４．０ｋＷとなる。
【００５２】
このようにして、予測省エネ度の数値が高いものからの単位時間の選択と予測貯湯量の足し合わせを繰り返していくと、図５に示すように、８時間先から９時間先までの単位時間を選択したときに、足し合わせた予測貯湯量が７．３ｋＷに達する。
そうすると、８時間先から９時間先までの単位時間の省エネ度を省エネ度基準値として設定し、図５に示すものでは、省エネ度基準値が１０６となる。
【００５３】
前記運転可否判別処理について説明を加えると、単位時間である１時間が経過するごとに実行され、現時点での電力負荷、予測給湯熱負荷、及び、現時点での暖房熱負荷から、上記の〔数３〕により、現省エネ度を求める。
そして、その現省エネ度が省エネ度基準値よりも上回ると、熱電併給装置３の運転が可と判別し、現省エネ度が省エネ度基準値以下であると、熱電併給装置３の運転が不可と判別するようにしている。
【００５４】
上記のような運転計画操作により、熱電併給装置３の計画運転を行って貯湯タンク４内に予測給湯熱負荷に応じた必要貯湯量の湯水を蓄えることができる。
【００５５】
次に、運転制御部７による貯湯運転、熱媒供給運転、及び、給湯運転について説明を加える。
前記貯湯運転は、湯水・熱源用循環ポンプ３４を作動させることにより、貯湯タンク４の下部から湯水を湯水・熱源用循環路３３に取り出し、その湯水を、排熱式熱交換器３８を通過させて貯湯用設定温度に加熱したのち、貯湯タンク４の上部に戻して、貯湯タンク４内に貯湯用設定温度の湯水を貯湯するようにしている。
そして、排熱式熱交換器３８を通過した湯水の温度が貯湯設定温度になるように、貯湯弁３７と断続弁３９の開度を調整するように構成されている。
【００５６】
前記熱媒供給運転は、貯湯弁３７を閉弁しかつ断続弁３９を開弁する状態で湯水・熱源用循環ポンプ３４を作動させることにより、排熱式熱交換器３８と補助加熱用熱交換器２９との少なくとも一方にて熱源用湯水を加熱させて、その加熱された熱源用湯水を、熱媒加熱用熱交換器２６を通過する状態で循環させ、熱媒加熱用熱交換器２６において熱源用湯水により加熱される熱媒を熱消費端末５に循環供給するようにしている。
【００５７】
前記熱源用湯水の加熱については、熱電併給装置３の運転中である場合には、冷却水循環ポンプ１７の作動により、排熱式熱交換器３８において熱源用湯水を加熱させるように構成されている。
そして、排熱式用熱交換器３８における加熱量よりも熱消費端末５で要求されている現暖房熱負荷の方が小さい場合には、熱消費端末５で要求されている暖房熱負荷を賄いながら、貯湯タンク４内への貯湯を行うように、貯湯弁３７の開度を調整するように構成されている。
また、熱電併給装置３からの冷却水だけでは熱消費端末５で要求されている現暖房熱負荷を賄えない場合や、熱電併給装置３の非運転中の場合には、補助加熱手段Ｍを加熱状態で作動させることにより、補助加熱用熱交換器２９において熱源用湯水を加熱させるように構成されている。
【００５８】
また、運転制御部７は、貯湯タンク４内の貯湯量が満杯でかつ熱消費端末５にて熱が要求されておらず、しかも、熱電併給装置３にて熱を発生している状態であると、熱電併給装置３にて発生する熱を放熱する放熱運転を行うように構成されている。
即ち、前記放熱運転においては、貯湯弁３７を閉弁しかつ断続弁３９を開弁する状態で湯水・熱源用循環ポンプ３４を作動させることにより、排熱式熱交換器３８において冷却水により熱源用湯水を加熱させ、補助加熱用熱交換器２９において、排熱式熱交換器３８において加熱された熱源用湯水から熱を放熱させる。
【００５９】
前記給湯運転は、断続弁３９を閉弁した状態で、貯湯タンク４から給湯路５０を通じて湯水を、給湯栓や浴槽内等の湯水消費部Ｋに給湯するようにしている。
また、運転制御部７は、この給湯運転時等に、サーミスタＳの検出情報に基づいて検出した貯湯タンク４の貯湯量が、予め設定されている最低確報貯湯量以下となった場合には、バックアップ加熱操作を実行して、補助加熱手段Ｍの運転を開始し、貯湯運転により、貯湯タンク４内への貯湯を開始する。
【００６０】
更に、運転制御部７は、上記バックアップ加熱操作において、上記湯水消費部Ｋにおける湯水消費停止時以降にも、適宜、上記補助加熱手段Ｍの運転を保持し、貯湯タンク４内に１０Ｌ等に設定した余剰量の湯水が蓄えられてから、上記補助加熱手段Ｍの運転を停止するように構成されている。即ち、湯水消費部Ｋの湯水消費が断続的に行われても、補助加熱手段Ｍを継続して運転することができ、補助加熱手段Ｍの断続的な運転による運転効率低下を回避することができる。
【００６１】
更に、運転制御部７は、上記バックアップ加熱操作を実行して貯湯タンク４内に蓄える湯水の余剰量を、その湯水消費停止時以降の所定期間内の予測熱負荷としての予測給湯負荷に基づいて決定することができる。
【００６２】
具体的には、運転制御部７は、バックアップ加熱操作において、湯水消費部Ｋの湯水消費が停止されたことを、給湯熱負荷計測手段３１により認識したときに、前述の予測給湯熱負荷データを参照し、例えば１０分後までの所定期間内の予測給湯負荷が存在するか否かを判定する。
そして、上記所定期間内に予測給湯熱負荷が存在した場合には、上記余剰量を例えば１０Ｌ等に決定し、逆に、上記所定期間内に予測給湯熱負荷が存在しなかった場合には、上記余剰量を例えば０Ｌ等に決定することで、貯湯タンク４内の湯水が無駄なく消費され、全体の運転効率が一層向上される。
【００６３】
また、上記余剰量を、所定期間内の予測給湯負荷に応じて決定する場合には、余剰量を、予測給湯負荷を賄う湯水量に決定しても構わない。
【００６４】
〔別実施の形態〕
〈１〉上記実施の形態では、補助加熱手段Ｍの断続的な運転を一層回避するために、バックアップ加熱操作に用いられる余剰量を予測熱負荷に応じて設定したが、別に、上記余剰量を補助加熱手段Ｍの運転状態に基づいて設定しても構わない。
即ち、運転制御部７を、上記バックアップ加熱操作を実行した場合に、補助加熱手段Ｍが停止時以降の１０分間等の所定期間内に、補助加熱手段Ｍの運転が再開される瞬時再開状態を検出するように構成する。そして、初期の余剰量を、初期においては０Ｌ又は小さめの量に設定しておき、バックアップ加熱操作を実行して、上記瞬時再開状態が１又は２以上の所定回数連続して検出された場合には、上記余剰量を例えば１０Ｌ増加させて設定することで、補助加熱手段Ｍの断続的な運転を回避することができる。
【００６５】
〈２〉上記実施の形態では、本発明に係る熱源システムをコジェネレーションシステムに適用した例を説明したが、別に、本発明に係る熱源システムは、特に電力を発生せずに、ガスバーナ、ヒートポンプ式加熱器、又は、電気ヒータ等の主加熱手段を例えば計画運転させ、その主加熱手段にて生成した湯水を貯湯タンク内に蓄え、その貯湯タンク内に蓄えられた湯水を、給湯栓や浴槽内等の湯水消費部に供給するように構成された熱源システムとして構成することができ、この場合、バックアップ加熱操作において作動される加熱手段を、上記主加熱手段としても、別に設けられた補助加熱手段としても構わない。
【００６６】
〈３〉上記実施の形態では、バックアップ加熱操作において、貯湯タンク４内に蓄える湯水の余剰量を、その湯水消費停止時からの所定期間内の予測給湯負荷に基づいて決定したが、別に、上記余剰量を予測給湯負荷に関係なく１０Ｌ等の一定に設定しても構わない。
【００６７】
【発明の効果】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態におけるコジェネレーションシステムの概略図
【図２】コジェネレーションシステムのブロック図
【図３】データ更新処理における説明図
【図４】１日分の予測負荷を示すグラフ
【図５】省エネ度基準値演算処理における説明図
【符号の説明】
３：熱電併給装置
４：貯湯タンク
６：貯湯ユニット
７：運転制御部
１３：電力負荷計測手段
２８：バーナ
２９：補助加熱用熱交換器
３１：給湯負荷計測手段
３２：暖房熱負荷計測手段
Ｎ：排熱式加熱手段
Ｍ：補助加熱手段
Ｋ：湯水消費部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention includes a hot water storage tank that stores hot water generated by a heating unit, and the stored hot water is consumed by a hot water consuming unit. When the hot water in the hot water storage tank runs short when the hot water is consumed by the hot water consuming unit, the heating is performed. A heat source system comprising an operation control means for executing a backup heating operation for starting the operation of the means, and in particular, as the heating means, an exhaust heat type heating means for generating hot and cold water by heat generated by a cogeneration unit which performs a planned operation; and A cogeneration system including auxiliary heating means for generating hot and cold water by using heat generated by a burner operated in the backup operation.
[0002]
[Prior art]
The heat source system as described above performs a planned operation of a heating means such as a gas burner, a heat pump heater, or an electric heater based on a past heat load or the like, and stores hot and cold water generated by the heating means in a hot water storage tank. The hot water stored in the hot water storage tank is supplied to a hot water tap or a hot water consuming unit such as a bathtub.
[0003]
In addition, a cogeneration system as a heat source system operates a combined heat and power unit composed of a combination of a gas engine and a generator, a fuel cell, etc. based on planned load data such as past power loads and heat loads. Then, hot water is generated by heat generated by the combined heat and power unit during the planned operation by the exhaust heat type heating means, and the hot water is stored in the hot water storage tank.
[0004]
The heat source system, particularly the cogeneration system, is configured such that the operation control means causes the hot water in the hot water storage tank to run short when the hot water is consumed by the hot water consuming unit. In other words, the minimum amount of hot water stored in the hot water storage tank is preset. When the amount is equal to or less than the amount, the above-mentioned heating means, in particular, the auxiliary heating means such as a burner or an electric heater is operated to perform a backup heating operation for heating the temperature consumed in the hot and cold water consuming unit to the required temperature. In some cases.
Then, in this backup heating operation, the operation of the auxiliary heating means is stopped when the consumption of hot water by the hot water consumption unit is stopped (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-248910 A ([0037] etc.)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the heat source system, when the amount of hot water stored in the hot water storage tank at the time of hot water consumption such as hot water supply becomes equal to or less than the minimum ensured hot water storage amount, the operation of the heating means, particularly, the auxiliary heating means is started, and the hot water consumption is started. By configuring the auxiliary heating means to be stopped when the hot water storage tank is short or when the amount of hot water stored in the hot water storage tank reaches the minimum secured hot water storage amount, hot water consumption can be achieved when the hot water storage capacity in the hot water storage tank is insufficient. The hot water consumption by the unit is intermittently repeated, so that the auxiliary heating means and the like are intermittently operated, and the operating efficiency of the auxiliary heating means may be reduced.
[0007]
In particular, in the cogeneration system, the amount of hot water stored in the hot water storage tank in which the hot water generated by the exhaust heat type heating means of the combined heat and power supply during planned operation was equal to the amount of hot water consumed by the hot water consuming unit. In this case, the overall operation efficiency can be relatively high, but after the water in the hot water storage tank is once short, the auxiliary heating means may be operated intermittently as described above. And the improvement in operation efficiency due to planned operation may be offset.
[0008]
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an intermittent operation of a heating unit including an auxiliary heating unit in a heat source system such as a cogeneration system having a hot water storage tank. To improve the operation efficiency of the cogeneration system.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A first characteristic configuration of the heat source system according to the present invention for achieving this object includes a hot water storage tank that stores hot water generated by a heating unit, and the stored hot water is consumed by a hot water consuming unit. A hot water supply in the hot water storage tank at the time of hot water consumption by the section, the operation control means for performing a backup heating operation to start the operation of the heating means, the heat source system comprising:
In the backup heating operation, the operation control unit stops the operation of the heating unit after a predetermined surplus amount of hot water is stored in the hot water storage tank after the hot water consumption is stopped by the hot water consumption unit. It is in the point that it is composed.
[0010]
That is, according to the first characteristic configuration, when the hot water in the hot water storage tank runs short during hot water consumption by the hot water consumption unit, that is, when the hot water storage amount in the hot water storage tank becomes equal to or less than a preset minimum secured hot water storage amount, The operation control means executes the backup heating operation to start the operation of the heating means such as the exhaust heat type heating means and the burner of the combined heat source supply device.In this backup heating operation, the operation of the heating means is performed. Instead of stopping when the hot water consumption is stopped by the hot water consumption unit, even after the hot water consumption is stopped, the hot water is continued until a predetermined surplus amount of hot water is stored in the hot water storage tank in addition to the minimum secured hot water storage amount. Even if the hot water consumption by the hot water consuming unit is resumed immediately after the operation of the heating means is stopped, there is no need to operate the heating means until the surplus amount of hot water is consumed. It is possible to avoid intermittent operation, it is possible to achieve the overall operational efficiency.
[0011]
The second characteristic configuration of the heat source system according to the present invention is characterized in that, in addition to the first characteristic configuration, the operation control unit performs a planned operation of the heating unit to supply hot water corresponding to the predicted heat load in the hot water storage tank. It is configured to execute the planned driving operation to be stored.
[0012]
That is, according to the second characteristic configuration, when the operation control unit performs the planned operation of the heating unit to store hot water in the hot water storage tank to cover the predicted heat load in the hot water consumption unit, Even when the amount of hot water stored in advance is insufficient, as described above, the intermittent operation of the heating means can be avoided, and a decrease in the overall operation efficiency can be suppressed.
[0013]
In a third characteristic configuration of the heat source system according to the present invention, in addition to the second characteristic configuration, in the backup heating operation, the operation control unit may be configured to respond to the predicted heat load within a predetermined period after the stop of hot water consumption. Thus, the surplus amount is determined.
[0014]
That is, according to the third feature configuration, in the backup heating operation, the operation of the heating unit is maintained within a predetermined period after the stoppage of hot water consumption, with reference to the predicted heat load used for the planned operation of the heating unit. By determining the surplus amount, which is the amount of hot water to be stored in the hot water storage tank, according to the predicted heat load within the predetermined period, the amount of hot water corresponding to the predicted heat load is stored in the hot water storage tank. In addition, intermittent operation of the heating means can be avoided, and the hot water in the hot water storage tank can be consumed without waste, so that the overall operation efficiency can be further improved.
Further, when the predicted heat load within the predetermined period is 0, that is, when there is no load, the surplus amount may be determined to be 0, and the heating means may be stopped when the hot water consumption of the hot water consuming unit is stopped.
[0015]
A fourth feature configuration of the heat source system according to the present invention is the above-described first to third feature configurations, in which the operation control unit performs the heating in the backup heating operation within a predetermined period after the heating unit is stopped. An instantaneous restart state in which the operation of the means is restarted is detected, and when the instantaneous restart state is continuously detected a predetermined number of times, the surplus amount is increased and set.
[0016]
That is, according to the fourth characteristic configuration, when the backup amount is set to, for example, 0 or a small amount and the backup heating operation is performed, the operation of the heating unit is restarted within a predetermined period after the stop of the heating unit. If the instantaneous restart state is detected one or more predetermined times consecutively, the surplus amount is further increased and set, so that the frequency at which the instantaneous restart state is continuously detected decreases. That is, the intermittent operation of the heating means can be appropriately avoided in accordance with the state of hot and cold water consumption, and a decrease in operating efficiency can be further avoided.
[0017]
According to a fifth aspect of the heat source system according to the present invention, in addition to the first to fourth aspects, the heating unit is configured to use an exhaust heat type heating unit that generates hot and cold water by using heat generated by the cogeneration unit that performs the planned operation. And auxiliary heating means for generating hot and cold water by the heat generated by the burner when operated in the backup operation.
[0018]
That is, according to the fifth characteristic configuration, even when the heat source system of the present invention is configured as a so-called cogeneration system having the exhaust heat type heating unit of the cogeneration system and the auxiliary heating unit as the heating unit, the auxiliary heating is also performed. The operation efficiency of the cogeneration system can be improved by avoiding intermittent operation of the means.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An example in which the heat source system according to the present invention is adapted to a cogeneration system will be described with reference to the drawings.
[0020]
As shown in FIGS. 1 and 2, the cogeneration system utilizes a cogeneration system 3 configured to drive a power generation device 2 by a gas engine 1 and heat generated by the cogeneration system 3. Meanwhile, a hot water storage unit 6 for storing hot water in the hot water storage tank 4 and supplying a heat medium to the heat consuming terminal 5, and an operation control unit 7 as operation control means for controlling operations of the combined heat and power supply device 3 and the hot water storage unit 6 are configured. Have been.
[0021]
On the output side of the power generation device 2, an inverter 8 for system linkage is provided, and the inverter 8 sets the output power of the power generation device 2 to the same voltage and the same frequency as the power supplied from the commercial system 9. It is configured.
The commercial system 9 is, for example, a single-phase three-wire 100/200 V, and is electrically connected to a power load 11 such as a television, a refrigerator, and a washing machine via a commercial power supply line 10.
The inverter 8 is electrically connected to the commercial power supply line 10 via the cogeneration supply line 12, and the generated power from the power generator 2 is supplied to the electric load 11 via the inverter 8 and the cogeneration supply line 12. It is configured to supply.
[0022]
The commercial power supply line 10 is provided with a power load measuring means 13 for measuring the load power of the power load 11, and the power load measuring means 13 generates a reverse flow in the current flowing through the commercial power supply line 10. It is also configured to detect whether or not to perform.
Then, the power supplied from the power generator 2 to the commercial power supply line 10 is controlled by the inverter 8 so that the reverse power flow does not occur, and the surplus power of the generated power is generated by replacing the surplus power with heat instead of heat. It is configured to be supplied to the heater 14.
[0023]
The electric heater 14 is composed of a plurality of electric heaters, is provided so as to heat the cooling water of the gas engine 1 flowing through the cooling water circulation path 15 by the operation of the cooling water circulation pump 17, and is provided on the output side of the power generator 2. ON / OFF is switched by the connected operation switch 16.
The operation switch 16 is configured to adjust the power consumption of the electric heater 14 according to the magnitude of the surplus power so that the power consumption of the electric heater 14 increases as the magnitude of the surplus power increases. I have.
[0024]
The hot water storage unit 6 includes a hot water storage tank 4 for storing hot water in a state where a temperature stratification is formed, a hot water / heat source circulation path 33 for circulating hot water or a hot water in the hot water storage tank 4, and a hot water / heat source circulation path 33 thereof. A hot-water / heat-source circulating pump 34 for circulating hot water in the hot-water storage tank 4 and circulating hot-water for the heat source, a heat medium circulating pump 23 for circulating and supplying the heat medium to the heat consuming terminal 5 through the heat medium circulating path 22, A heat medium heating heat exchanger 26 for heating the heat medium flowing through the medium circulation path 22 is provided.
Incidentally, the amount of hot water stored in the hot water storage tank 4 is configured to be detected based on detection information of a plurality of thermistors S provided in the hot water storage tank 4.
[0025]
The hot water / heat source circulation path 33 is connected to a take-out path 35 communicating with the lower part of the hot water storage tank 4 and a hot water storage path 36 communicating with the upper part of the hot water storage tank 4, and a hot water storage valve 37 is provided in the hot water storage path 36. ing.
In the hot water / heat source circulation path 33, the exhaust heat type heat exchanger 38, the hot water / heat source circulation pump 34, and the auxiliary heating heat exchanger 29 are arranged in the order of the hot water circulation from the connection point with the take-out path 35. An interrupting valve 39 for interrupting the flow of hot and cold water, and a heat exchanger 26 for heating a heating medium are provided.
[0026]
In the exhaust heat type heat exchanger 38, the hot water flowing through the hot water / heat source circulation path 33 is passed through the cooling water of the cooling water circulation path 15 in which the heat generated by the cogeneration system 3 is recovered. It is configured to be heated.
The exhaust heat type heating means N is constituted by an exhaust heat type heat exchanger 38.
[0027]
The auxiliary heating means M includes a fan 27, a burner 28, and a heat exchanger 29 for auxiliary heating, and the auxiliary heating means M is a hot water / heat source circuit by burning the burner 28 with the fan 27 operating. 33 is configured to heat the hot and cold water flowing therethrough.
[0028]
In the heat medium heating heat exchanger 26, the heat medium circulation path 22 flows through the heat medium hot water heated by the exhaust heat heat exchanger 38 and the auxiliary heating heat exchanger 29. The heating medium to be heated is configured to be heated.
The heat consuming terminal 5 includes a heating terminal such as a floor heating device or a bathroom heating device.
[0029]
Further, a hot water supply load measuring means 31 is provided for measuring the hot water supply heat load when hot water is taken out from the hot water storage tank 4 to the hot water supply path 50 communicating with the upper part of the hot water storage tank 4. Is also provided.
[0030]
First, the planned operation of the combined heat and power supply device 3 by the operation control unit 7 will be described.
The operation control unit 7 performs a data update process of updating and storing one day of past load data in a state of being associated with a day of the week based on an actual use situation. It is configured to perform a predicted load calculation process of obtaining predicted load data for one day from the past load data for the day.
Then, in a state in which the predicted load data for the day is obtained, the operation control unit 7 determines whether or not to operate the cogeneration system 3 based on the predicted load data every time one hour as a unit time elapses. The energy saving standard value calculation process for obtaining the standard energy saving standard value is performed, and the actual energy saving level at the present time is higher than the energy saving standard value obtained by the energy saving standard value calculation process. It is configured to perform an operation availability determination process of determining whether the combined heat and power supply device 3 can be operated.
[0031]
In this way, when the operation control unit 7 determines in the operation availability determination processing that the operation of the cogeneration system 3 is permissible, the operation control unit 7 operates the cogeneration system 3 for a unit time up to one hour from that point. It is configured to be set as an operation time zone, to operate the cogeneration system 3 during the operation time zone, and to stop the operation of the cogeneration system 3 when it is determined that the operation of the cogeneration system 3 is not possible. ing.
[0032]
When the amount of hot water stored in hot water storage tank 4 is full during the operation time zone, operation control unit 7 sets the operation continuation time from the start of operation of combined heat and power supply device 3 for a set time (for example, one hour). If the above is the case, the operation of the combined heat and power supply device 3 is stopped, and if the operation continuation time is shorter than the set time (for example, one hour), even if the hot water storage amount in the hot water storage tank 4 becomes full, The configuration is such that the operation of the cogeneration system 3 is continued until the operation continuation time becomes equal to or longer than a set time (for example, one hour).
[0033]
The data update process will be described in detail. One day's past load data indicating how much power load, hot water supply heat load as a heat load, and heating heat load are present at which time zone in a day is associated with a day of the week. It is configured to be updated and stored in the state.
[0034]
First, the past load data will be described. The past load data is composed of three types of load data: electric power load data, hot water supply heat load data, and heating heat load data. As shown in FIG. Is stored in a state of being divided for each day of the week from Sunday to Saturday.
Then, the past load data for one day includes 24 power load data per unit time, 24 hot water supply heat load data per unit time, and 1 hour per 24 hours as a unit time. Heating heat load data of 24 pieces.
[0035]
When the configuration for updating the past load data as described above is added, the power load, the hot water supply heat load, and the heating heat load per unit time are respectively determined from the actual use status by the power load measurement unit 13 and the hot water supply unit. The actual load data for one day is measured in the heat load measuring means 31 and the heating heat load measuring means 32, and the measured load data is stored in association with the day of the week.
Then, when the actual load data for one day is stored for one week, new past load data is obtained by adding the past load data and the actual load data at a predetermined ratio for each day of the week. It is configured to store new past load data and update the past load data.
[0036]
Specifically, taking Sunday as an example, as shown in FIG. 3, the past load data D1m corresponding to Sunday among the past load data, and the actual load data A1 corresponding to Sunday among the actual load data, as shown in FIG. From the following [Equation 1], new past load data D1 (m + 1) corresponding to Sunday is obtained, and the obtained past load data D1 (m + 1) is stored.
In the following [Formula 1], D1m is past load data corresponding to Sunday, A1 is actual load data corresponding to Sunday, K is a constant of 0.75, and D1 (m + 1) is And new past load data.
[0037]
(Equation 1)
D1 (m + 1) = (D1m × K) + {A1 × (1-K)}
[0038]
The prediction load calculation process will be described in detail. The prediction load calculation process is executed every time the date changes, and a predicted load for one day indicating how much power load, hot water heat load, and heating heat load are predicted in which time zone of the day. It is configured to seek data.
That is, of the seven past load data for each day of the week, the past load data corresponding to the day of the day of the day and the actual load data of the day before are added at a predetermined ratio, so that how much power load and hot water It is configured to determine the predicted load data for one day of the day on whether the thermal load and the heating thermal load are predicted.
[0039]
This will be described in detail by taking as an example a case where predicted load data for one day on Monday is obtained. As shown in FIG. 3, seven past load data D1m to D7m for each day of the week and seven actual load data A1 for each day of the week. ＡA7 are stored, and from the past load data D2m corresponding to Monday and the actual load data A1 corresponding to Sunday the previous day, the predicted load data for one day on Monday is calculated by the following [Equation 2]. Find B.
As shown in FIG. 4, the one-day predicted load data B includes one-day predicted power load data, one-day predicted hot water supply heat load data, and one-day predicted heating heat load data. 4A shows the predicted power load for one day, FIG. 4B shows the predicted hot water supply heat load for one day, and FIG. The forecast heating heat load for the day is shown.
In the following [Equation 2], D2m is past load data corresponding to Monday, A1 is actual load data corresponding to Sunday, Q is a constant of 0.25, and B is a predicted load data. Data.
[0040]
(Equation 2)
B = (D2m × Q) + {A1 × (1-Q)}
[0041]
The energy-saving degree reference value calculation processing will be described in further detail. The processing is executed every one hour, which is a unit time, and is required from the present time to the reference value time destination using the predicted hot water supply heat load data. When the combined heat and power supply device 3 is operated so as to cover the required amount of hot water storage, an energy saving degree reference value that can realize energy saving by operating the combined heat and power supply device 3 is obtained.
[0042]
For example, assuming that the unit time is 1 hour and the reference value time is 12 hours, first, a predicted power load, a predicted hot water supply heat load, and a predicted heating heat load based on the predicted load data are calculated as follows: As shown in FIG. 5, the predicted energy savings in the case where the combined heat and power supply device 3 is operated are calculated for every 12 hours up to 12 hours ahead every hour, and when the combined heat and power supply device 3 is operated. The predicted hot water storage amount that can be stored in the hot water storage tank 3 is calculated for every 12 hours up to 12 hours ahead every hour.
[0043]
[Equation 3]
Energy saving degree P = {(EK1 + EK2 + EK3) / necessary energy of combined heat and power supply device 3} × 100
[0044]
Here, EK1 is a function having the effective power generation output E1 as a variable, EK2 is a function having E2 as a variable, and EK3 is a function having E3 as a variable.
Required energy of cogeneration unit 3: 5.5 kW
(The required amount of city gas when the cogeneration system 3 is operated for one hour is 0.433 m3.)
Unit power generation required energy: 2.8kW
Burner efficiency (at heating): 0.8
Burner efficiency (at the time of hot water supply): 0.9
[0045]
Further, each of the effective power generation output E1, the heating heat output E2, and the effective hot water storage heat output E3 is obtained by the following [Equation 4] to [Equation 6].
[0046]
(Equation 4)
E1 = power consumption at power load 11 = power generated by cogeneration unit 3− (power consumption of electric heater 14 + power consumption of various auxiliary machines)
By the way, the various auxiliary machines are devices and machines used in this cogeneration system in an auxiliary manner, and correspond to the cooling water circulation pump 17, the hot water / heat source circulation pump 34, and the like.
[0047]
(Equation 5)
E2 = heat consumption at the heat consuming terminal 5
[0048]
(Equation 6)
E3 = (The amount of heat generated in the cogeneration unit 3 + The amount of heat recovered by the electric heater 14-Heating heat output E2) -The heat dissipation loss
Here, the amount of heat recovered by the electric heater 14 = power consumption of the electric heater 14 x thermal efficiency of the heater.
[0049]
Then, as shown in FIG. 5, in a state where the predicted energy saving degree and the predicted hot water storage amount per hour are obtained for 12 pieces, first, the predicted required hot water storage required 12 hours ahead from the predicted hot water supply heat load data. The required amount of hot water is calculated by subtracting the amount of hot water stored in the hot water storage tank 4 at the present time from the predicted required amount of hot water to be obtained by 12 hours.
For example, if the hot water supply heat load of 9.8 kW is predicted 12 hours later from the predicted hot water supply heat load data, and the hot water storage amount in the hot water storage tank 4 at this time is 2.5 kW, the time until 12 hours ahead The required amount of hot water storage is 7.3 kW.
[0050]
Then, in a state in which the predicted hot water storage amounts of the unit time are added, until the sum of the predicted hot water storage amounts reaches the required hot water storage amount, of the unit time for twelve units, select one having a higher numerical value of the predicted energy saving degree. I'm going to go.
[0051]
To add an explanation, for example, as described above, if the required hot water storage amount is 7.3 kW, first, as shown in FIG. The time is selected, and the predicted hot water storage amount in the unit time is added.
Next, a unit time from 6 hours ahead to 7 hours ahead with a high predicted energy saving degree is selected, and the predicted hot water storage amount in the unit time is added up, and the total predicted hot water storage amount at that time becomes 1.1 kW.
In addition, a unit time from 5 hours ahead to 6 hours ahead with the next highest predicted energy saving degree is selected, and the predicted hot water storage amount in the unit time is added, and the total predicted hot water storage at that time becomes 4.0 kW. .
[0052]
In this way, when the selection of the unit time from the one with the higher predicted energy saving degree and the addition of the predicted hot water storage amount are repeated, as shown in FIG. 5, the unit time from 8 hours ahead to 9 hours ahead is obtained. When is selected, the sum of predicted hot water storage amounts reaches 7.3 kW.
Then, the energy saving degree for the unit time from 8 hours to 9 hours ahead is set as the energy saving reference value. In the example shown in FIG.
[0053]
The operation availability determination process will be described in further detail. The process is performed each time one hour as a unit time elapses, and the above-mentioned [number] is calculated based on the current power load, the predicted hot water supply heat load, and the current heating heat load. 3], the current energy saving degree is obtained.
When the current energy saving level is higher than the energy saving standard value, it is determined that the operation of the combined heat and power unit 3 is possible. When the current energy saving level is less than the energy saving standard value, the operation of the combined heat and power apparatus 3 is disabled. It is determined.
[0054]
By the operation planning operation as described above, the planned operation of the combined heat and power supply device 3 can be performed to store the required amount of hot water in the hot water storage tank 4 according to the predicted hot water supply heat load.
[0055]
Next, the hot water storage operation, the heat medium supply operation, and the hot water supply operation by the operation control unit 7 will be described.
In the hot water storage operation, the hot water / heat source circulation pump 34 is operated to take out hot water from the lower part of the hot water storage tank 4 to the hot water / heat source circulation path 33 and pass the hot water through the exhaust heat type heat exchanger 38. After heating to the set temperature for hot water storage, the hot water is returned to the upper part of the hot water storage tank 4 and hot water of the set temperature for hot water storage is stored in the hot water storage tank 4.
Then, the opening degree of the hot water storage valve 37 and the intermittent valve 39 is adjusted so that the temperature of the hot water that has passed through the exhaust heat type heat exchanger 38 becomes the hot water storage set temperature.
[0056]
The heat medium supply operation is performed by operating the hot water / heat source circulation pump 34 in a state where the hot water storage valve 37 is closed and the intermittent valve 39 is opened. The hot water for the heat source is heated by at least one of the heat exchangers 29 and the heated hot water for the heat source is circulated while passing through the heat exchanger 26 for heating medium heating. The heat medium heated by the hot water is circulated and supplied to the heat consuming terminal 5.
[0057]
Regarding the heating of the hot water, the cooling water circulation pump 17 is operated to heat the hot water in the exhaust heat exchanger 38 when the cogeneration system 3 is operating. .
When the current heating heat load required by the heat consuming terminal 5 is smaller than the heating amount in the exhaust heat type heat exchanger 38, the heating heat load required by the heat consuming terminal 5 is covered. Meanwhile, the opening degree of the hot water storage valve 37 is adjusted so as to store hot water in the hot water storage tank 4.
When the current heating heat load required by the heat consuming terminal 5 cannot be covered only by the cooling water from the cogeneration device 3 or when the cogeneration device 3 is not operating, the auxiliary heating means M By operating in the heating state, the auxiliary heating heat exchanger 29 is configured to heat the hot water for heat source.
[0058]
The operation control unit 7 is in a state in which the amount of hot water stored in the hot water storage tank 4 is full, heat is not required by the heat consuming terminal 5, and heat is generated by the combined heat and power supply device 3. And a radiating operation for radiating heat generated in the combined heat and power supply device 3.
That is, in the heat dissipation operation, the hot water / heat source circulation pump 34 is operated in a state where the hot water storage valve 37 is closed and the intermittent valve 39 is opened. The hot water is heated, and heat is radiated from the hot water for the heat source heated in the exhaust heat exchanger 38 in the auxiliary heating heat exchanger 29.
[0059]
In the hot water supply operation, hot water is supplied from the hot water storage tank 4 through the hot water supply path 50 to the hot water tap unit or the hot water consumption unit K in the bathtub with the intermittent valve 39 closed.
In addition, during the hot water supply operation or the like, the operation control unit 7 determines that when the amount of hot water stored in the hot water storage tank 4 detected based on the detection information of the thermistor S becomes equal to or less than a preset lowest-probable-report hot water storage amount, The backup heating operation is executed to start the operation of the auxiliary heating means M, and the hot water storage operation starts storing hot water in the hot water storage tank 4.
[0060]
Further, in the backup heating operation, the operation control unit 7 appropriately holds the operation of the auxiliary heating means M even after the hot water consumption is stopped in the hot water consumption unit K, and sets the operation to 10 L or the like in the hot water storage tank 4. The operation of the auxiliary heating means M is stopped after the surplus amount of hot and cold water is stored. That is, even if the hot and cold water consumption of the hot and cold water consuming unit K is performed intermittently, the auxiliary heating means M can be continuously operated, and a decrease in the operating efficiency due to the intermittent operation of the auxiliary heating means M can be avoided. it can.
[0061]
Further, the operation control unit 7 performs the backup heating operation and determines the surplus amount of hot water stored in the hot water storage tank 4 based on a predicted hot water supply load as a predicted heat load within a predetermined period after the stop of the hot water consumption. Can be determined.
[0062]
Specifically, when the hot water supply heat load measuring unit 31 recognizes that the hot water consumption of the hot water consumption unit K has been stopped in the backup heating operation, the operation control unit 7 performs the above-described predicted hot water supply heat load data. With reference to, for example, it is determined whether or not there is a predicted hot water supply load within a predetermined period up to ten minutes later.
When the predicted hot water supply heat load exists within the predetermined period, the surplus amount is determined to be, for example, 10 L, and conversely, when the predicted hot water supply heat load does not exist within the predetermined period, By determining the surplus amount to be, for example, 0 L, the hot water in the hot water storage tank 4 is consumed without waste, and the overall operation efficiency is further improved.
[0063]
When the surplus amount is determined according to the predicted hot water supply load within a predetermined period, the surplus amount may be determined to be the amount of hot water that can cover the predicted hot water supply load.
[0064]
[Another embodiment]
<1> In the above embodiment, in order to further avoid intermittent operation of the auxiliary heating means M, the surplus amount used for the backup heating operation is set according to the predicted heat load. The setting may be made based on the operation state of the auxiliary heating means M.
That is, when the backup heating operation is performed, the operation control unit 7 sets the instantaneous restart state in which the operation of the auxiliary heating unit M is restarted within a predetermined period such as 10 minutes after the auxiliary heating unit M is stopped. Configure to detect. Then, the initial surplus amount is initially set to 0 L or a smaller amount, a backup heating operation is performed, and the instantaneous restart state is detected one or more predetermined times consecutively. The intermittent operation of the auxiliary heating means M can be avoided by setting the surplus amount to be increased by, for example, 10 L.
[0065]
<2> In the above-described embodiment, an example in which the heat source system according to the present invention is applied to a cogeneration system has been described. However, the heat source system according to the present invention separately includes a gas burner and a heat pump type without generating electric power. The main heating means such as a heater or an electric heater is operated, for example, as planned, hot water generated by the main heating means is stored in a hot water storage tank, and the hot water stored in the hot water storage tank is stored in a hot water tap or a bathtub. And so on, in which case the heating means operated in the backup heating operation is also provided as a separate auxiliary heating means as the main heating means. It does not matter.
[0066]
<3> In the above embodiment, in the backup heating operation, the surplus amount of hot water to be stored in hot water storage tank 4 is determined based on the predicted hot water supply load within a predetermined period from the stop of the hot water consumption. The surplus amount may be set to a constant value such as 10 L regardless of the predicted hot water supply load.
[0067]
【The invention's effect】
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a cogeneration system according to an embodiment.
FIG. 2 is a block diagram of a cogeneration system.
FIG. 3 is an explanatory diagram in a data update process.
FIG. 4 is a graph showing a predicted load for one day.
FIG. 5 is an explanatory diagram of an energy saving degree reference value calculation process.
[Explanation of symbols]
3: Cogeneration system
4: Hot water storage tank
6: Hot water storage unit
7: Operation control unit
13: Power load measuring means
28: Burner
29: Heat exchanger for auxiliary heating
31: Hot water supply load measuring means
32: Heating heat load measuring means
N: Exhaust heat type heating means
M: auxiliary heating means
K: Hot and cold water consumption department
