JP2005226881A - 給湯装置および給湯方法 - Google Patents

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昌生 松下
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Abstract

【課題】住戸毎に給湯量積算用の計量器の設置を不要とし、夜間電力が一括の契約により簡単に利用できる給湯装置を提供する。
【解決手段】電気加熱装置と、温水を貯える貯湯タンクとを有し、温水を集合住宅における複数の住戸に供給する給湯装置において、前記加熱装置は、集合住宅の共用の電気配線に接続され、さらに各住戸毎の給湯使用量を測定する住戸別使用量測定手段と、各住戸での給湯使用量が基準量を超える場合に該住戸に対して警告を発し、各住戸への給湯を制御する給湯制御装置とを具え、警告の後も基準量を超える給湯使用が継続する場合、前記給湯制御装置が給湯を停止することを特徴とする給湯装置、かつ前記加熱装置が消費する電力は、単一の電力メータにより積算して合計の電力使用料金を一括して支払い、各住戸はこの合計使用料金を均等割で負担する。
【選択図】図1

Description

本発明は、電気を用いて加熱され貯湯タンクに貯えられた温水を集合住宅における複数の住戸に供給する給湯装置および給湯方法に関する。
近年の住宅においては、浴室、洗面所、流し台などでは電気を用いて加熱された貯湯槽の高温水から給湯を用い、厨房での調理用熱源としてIHクッキングヒータを使用することにより、室内で火の使用をなくした所謂オール電化住宅が増加する傾向にある。このオール電化住宅は、火を使わないため火災、不完全燃焼による災害の危険性が大幅に低減し、万一切り忘れても、タイマーを用いて自動的にスイッチ切断が可能など安全性が極めて高い。同時に二酸化炭素などの燃焼ガスによる空気汚染、燃焼時の水蒸気による結露が防止でき室内の環境が高まるなどの利点が多く、今後一層の普及が見込まれている。
また、前記貯湯槽の温水の加熱用熱源として、膨張弁を用い外気より低温化させた二酸化炭素などの熱媒体に、熱交換器において大気熱を集めて蓄熱した後、該熱媒体を圧縮することにより高温化して加熱する所謂ヒートポンプが普及している。該ヒートポンプは、通常の電気温水器に比べて約3分の1のランニングコストで大気から集熱できるため、省エネ効果が大きく、経済性に優れるとともに地球環境に優しい熱源として好適である。
また、午後11時から翌日の午前7時までの深夜電力を利用して貯湯することができるので、通常の電力に比べてエネルギーコストが低減することができる。
そこで、近年集合住宅においても、ベランダ、廊下などに貯湯槽、ヒートポンプを設置した貯湯式の給湯システムが多く採用されている。しかしながら特に単身者用のマンションなど、一住戸面積の比較的小さな場合には、これら給湯システム設備を設置するスペースが充分でなく、また全体コストに占める設備費用が割高となり、しかも隣接住戸に対する騒音が大きく近隣問題を起す恐れがあった。
さらには、前記夜間電力を利用する場合には、個別に電力会社との契約を締結したうえで、住戸毎に夜間電力を使用するための深夜電力メータ設置など特別な設備工事を行う必要がある。従って特に出入の頻繁な賃貸住宅においては、その運用が煩雑化するため夜間電力の利用は実質的に困難となっていた。
このような問題を解決するため、図4に示すように、複数の住戸が共用する貯湯槽aに温水を貯え、各住戸は必要に応じて個別に前記貯湯槽aからの給湯を利用し、そして給湯量積算用の計量器mで計量された総使用給湯量に応じて使用料金を支払う給湯装置が考えられる。そしてこの給湯装置によると、設備の共通化によりイニシャルコストを低減できるとともに設備の設置スペースを小さくすることができ、しかもヒートポンプの設置箇所が少なくなり騒音問題を緩和することができる。
特開2003−254548号公報
しかしながら、前記給湯装置では、例えば1ヶ月など一定期間における給湯使用料金徴収のため、給湯量積算用の計量器mを住戸毎に設置する必要がある。そしてこの計量器mは、計量法に基づき設置され、しかも定期的な検証と校正が要求されるため、イニシャル、メンテナンス両面において多大な手間とコストが必要となる。しかも前記給湯量積算用の計量器mにより計測された給湯量に応じた個別に費用徴収を行うための管理工数を更に必要とし、維持運営が煩雑化するという問題があった。
本発明は、前記した給湯装置及び給湯方法が有する問題点を解消し、加熱装置は、集合住宅の共用の電気配線に接続され、さらに各住戸毎の給湯使用量を測定する住戸別使用量測定手段と、各住戸での給湯使用量が基準量を超える場合に該住戸に対してこれを知らせる警告具と、各住戸への給湯を制御する給湯制御装置とを具えることを基本とし、個別の給湯量を積算する計量器の設置を不要としてコストを低減し、夜間電力が一括の契約により簡単に利用できる給湯装置の提供を課題としている。また同時に、特定の住戸が給湯を過度に使用することを防止して、湯量不足を防止するとともに費用負担の不公平を抑制しうる給湯方法の提供を課題とする。
前記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、電気を用いて水温を高める加熱装置と、該加熱装置で加熱された温水を貯える貯湯タンクとを有し、貯湯タンクに貯えられた温水を集合住宅における複数の住戸に供給する給湯装置において、前記加熱装置は、集合住宅の共用の電気配線に接続され、さらに各住戸毎の給湯使用量を測定する住戸別使用量測定手段と、各住戸での給湯使用量が基準量を超える場合に該住戸に対してこれを知らせる警告具と、各住戸への給湯を制御する給湯制御装置とを具え、前記警告具による警告の後も基準量を超える給湯使用が継続する場合、前記給湯制御装置が給湯を停止することを特徴とする。
また請求項2記載の発明は、前記加熱装置は、ヒートポンプであることを特徴とする請求項1記載の給湯装置である。
また請求項3記載の発明は、前記加熱装置は、深夜電力により稼働することを特徴とする請求項1又は2記載の給湯装置である。
また請求項4記載の発明は、電気を用いて水温を高める加熱装置で加熱された温水を貯湯タンク内に貯え、該貯湯タンクに貯えられた温水を集合住宅における複数の住戸に供給する給湯方法であって、特定の住戸による基準量を超えた多量の給湯使用を抑制するため、住戸別使用量測定手段により基準量を超える給湯使用が測定された時まず警告具を用いてその事実を知らせ、更にその後も基準量を超える給湯使用が継続する場合は給湯制御装置により給湯を停止し、かつ前記加熱装置が消費する電力は、単一の電力メータにより積算して合計の電力使用料金を一括して支払い、各住戸はこの合計使用料金を均等割で負担することを特徴とする。
また請求項5記載の発明は、前記加熱装置は、ヒートポンプであることを特徴とする請求項4記載の給湯方法である。
本発明の給湯装置は叙上の如く、電気を用いて水温を高める加熱装置と、該加熱装置で加熱された温水を貯える貯湯タンクとを有し、貯湯タンクに貯えられた温水を集合住宅における複数の住戸に供給する給湯装置において、前記加熱装置は、集合住宅の共用の電気配線に接続されて共用の電源で運転される。さらに各住戸毎の給湯使用量を測定する住戸別使用量測定手段と、各住戸での給湯使用量が基準量を超える場合に該住戸に対してこれを知らせる警告具と、各住戸への給湯を制御する給湯制御装置とを具え、前記警告具による警告の後も基準量を超える給湯使用が継続する場合、前記給湯制御装置が給湯を停止するため、特定の住戸が基準量を超えた過度の給湯量を使用することを阻止でき、他の住戸で必要な給湯量が不足することを防止できる。そして前記基準量を超えた給湯抑制により住戸毎の使用量の不均衡を是正できるため、給湯に消費された電力料金を各住戸で均等請求しても、その負担の不公平を抑えることができる。
また本発明の給湯方法は、特定の住戸による基準量を超えた多量の給湯使用を抑制するため、住戸別使用量測定手段により基準量を超える給湯使用が測定された時まず警告具を用いてその事実を知らせ、更にその後も基準量を超える給湯使用が継続する場合は給湯制御装置により給湯を停止し、かつ前記加熱装置が消費する電力は、単一の電力メータにより積算して合計の電力使用料金を一括して支払い、各住戸はこの合計使用料金を均等割で負担する。そのため計量法の規定に基づいて計量器を住戸ごと設置する必要がなく、また計量法で定められた検証、校正の実施がなくなり、その結果イニシャル、メンテナンス両面のコストと運用手間が省ける。さらに夜間電力の利用に際し一括した契約に基づき、まとめて夜間電力利用のための設備工事が実施できるため、コストを低減でき夜間電力利用を促進しうる。
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図1は給湯装置1の概略構成図、図2は給湯制御装置の要部構成を表わしたブロック図、図3は給湯動作を示すフロー図である。
本発明の給湯装置1は、図1に示すように、加熱装置2と、貯湯タンク3とを有し、該貯湯タンク3に貯えられた温水をマンションなど集合住宅における複数の住戸に供給するものである。
前記貯湯タンク3は、集合住宅の共用部分に設置され、その上部に接続された給湯管34が集合住宅内の複数の住戸にまで分岐して配管され、貯湯タンク3内の温水を各住戸に給湯可能に構成されている。貯湯タンク3は、該貯湯タンク3の上部側の温水の温度を測定する上部サーミスタ22Uと、貯湯タンク3の下部側の温水の温度を測定する下サーミスタ22Lを具える。本形態の貯湯タンク3は、単一のタンクで構成されたものを例示しているが、2個以上のタンクを連結して構成することもできる。
前記加熱装置2は、電気をエネルギー源として温水を加熱するものであり、本形態ではヒートポンプ7により構成されたものを例示している。該ヒートポンプ7は、前記のごとく、燃焼により熱エネルギーを取り出す代わりに、熱の移動によって熱エネルギーを取り出すシステムであり、動力となる電気エネルギーの3倍近くの熱を利用でき、石油などの化石燃料を燃やして熱を得る従来のシステムに比べ、非常に効率が良いため環境への負荷が低い。そして冷媒として、オゾン層保護の観点から人工物質であるフロンガスに替え、自然冷媒の中で毒性や可燃性がなくしかも熱的にも安定している二酸化炭素を用いたヒートポンプを使用するのが好ましい。
またヒートポンプ7の運転に使用する電気エネルギーは、集合住宅の共用の電気配線に接続して運転される。しかも本形態では深夜電力を使用して前記ヒートポンプ7を運転している。この深夜電力は電力会社と契約を結ぶことにより供給を受けることができ、深夜電力A、深夜電力B、第2深夜電力などの契約メニューに基づき、午後11時から翌午前7時までの間で、約70%割安の電力を使用することができる。具体的には、集合住宅のオーナー、管理組合などが電力会社と深夜電力契約を締結して深夜電力供給を受け前記ヒートポンプ7を運転する。そして単一の電力メータにより積算された消費電力の合計の電力使用料金は一括して支払われ、各住戸の使用者が均等割で負担する。或いは、マンション管理費に予めこの料金を含めて徴収することにより均等負担させることもできる。
前記ヒートポンプ7は、貯湯制御装置23によりその運転が制御される。そして前記深夜電力利用時間帯に、該貯湯制御装置23がタイマー機能により貯湯モードに入ると、貯湯制御装置23からの入力で給水弁24が開き、市水が給水管25を介してヒートポンプ7内に給水される。そして該ヒートポンプ7内で加熱され、該加熱により作り出された温水は、温水供給管26から貯湯タンク3の上部に供給される。そして貯湯タンク3の満水センサ(図示せず)が作動すると、その信号入力を受け貯湯制御装置23の貯湯モードが終了し、給水弁24が閉じるとともにヒートポンプ7の運転が停止する。
前記給水管25は、その中間に混入した異物を除去するためのストレーナ27と、逆止弁28を具える。また給水管25とヒートポンプ7は貯湯制御装置23の出力により作動する三方弁29を介して接続され、前記貯湯モードでは給水管25とヒートポンプ7がつながる。
貯湯タンク3内の温水が放熱した結果、前記上部サーミスタ22Uの計測温度が例えば50℃以下になると、該上部サーミスタ22Uからの入力を受けた貯湯制御装置23は、再加熱モードに入る。該再加熱モードにおいては、前記三方弁29が作動して貯湯タンク3の下部に接続された出水管30とヒートポンプ7がつながるとともに、ヒートポンプ7及び再加熱ポンプ31が始動することにより、貯湯タンク3内の温水がヒートポンプ7との間を循環して再加熱される。そして、下サーミスタ22Lの測定温度が例えば80℃以上になると、該下サーミスタ22Lからの入力を受けた貯湯制御装置23の再加熱モードが終了し、ヒートポンプ7及び再加熱ポンプ31の運転が停止する。
なお、夜間電力利用時間帯以外の昼間にあっても、給湯量が異常に大きい結果貯湯タンク3内の温水貯湯量が著しく減少した場合、或いは前記上部サーミスタ22Uの測定温度が異常に低下した場合は、貯湯制御装置23が作動により昼間の通常電力を用いて貯湯量の追加、貯湯タンク3内の温水の再加熱を行うこともできる。
出水管30から分岐した排水管32は、貯湯タンク3内の点検、清掃時、排水弁33を開くことにより、貯湯タンク3内の温水を全て排水するために設けられ、該貯湯タンク3はその頂部にエア抜き弁39を具える。
前記貯湯タンク3は、その上部に給湯管34が接続され、該給湯管34は、給湯ポンプ35を有する。該給湯管34は、その先部が複数の枝給湯管34a、34a−−−に分岐し、各枝給湯管34aは集合住宅における複数の住戸にまで配管され、これにより前記給湯ポンプ35により貯湯タンク3の温水が各住戸の浴室、洗面所、厨房などへ供給されている。そして前記各枝給湯管34aは、給湯弁36が設けられ、該給湯弁36の開閉により各住戸への給湯がオンオフされる。また前記各枝給湯管34aは、流量計37が設けられ、該流量計37により各住戸に対する給湯量が測定される。
なお図1、2では、図解を解り易くするためA邸及びB邸の2戸の住戸に対する枝給湯管34a、34aと、給湯弁36と、流量計37とを図示しているが、これに何ら限定されるものではなく、集合住宅の規模に応じて3以上の住戸に対しても同様に構成される。また本明細書の説明では、代表例として1つの住戸に関する給湯構成についてのみ説明する場合があるが、他の住戸に対しても同様に構成されるものである。
図2に示すように、給湯管34に設けられた給湯ポンプ35、各枝給湯管34aに設けられた各々の給湯弁36、36は給湯制御装置6によりコントロールされる。該給湯制御装置6は本形態では、中央制御部6Aと、警告制御部6Bと、給湯使用量演算部6Cと、給湯弁制御部6Dと、給湯ポンプ制御部6Eとを含み構成されたものを例示している。また前記給湯制御装置6は、その中央制御部6Aが各住戸に設置された給湯をコントロールする操作盤38と接続される。更に各住戸にはブザー、ベル、チャイム、電子音発生器、点滅ランプなどの警告具5が設けられ、該警告具5は、前記給湯制御装置6の警告制御部6Bと接続され、該警告制御部6Bからの入力を受けて動作する。なお前記警告具5は、前記操作盤38と一体に構成されると、使い勝手に優れ好ましい。
前記給湯使用量演算部6Cは、前記流量計37と接続され、流量計37から入力される単位時間当りの流量値を積算し、一定時間の使用給湯量を演算するものであり、その演算値を逐次中央制御部6Aへ入力する。そして該給湯使用量演算部6Cは、前記流量計37とともに住戸別使用量測定手段4を構成している。
前記給湯弁制御部6Dは、中央制御部6Aからの入力を受け、これに従い給湯弁36を開閉する信号を該給湯弁36に与える。また前記給湯ポンプ制御部6Eは、中央制御部6Aからの入力を受け、これに従い給湯ポンプ35をオンオフする信号を該給湯ポンプ35に与える。
なお前記中央制御部6Aは、特定住戸の流量計37に関し、前記給湯使用量演算部6Cから基準量(例えば30分の間の給湯量が250m3 )を超える給湯量の計測値が入力されると、前記警告制御部6Bに警告具5の作動を指示する警告信号を与える警告回路を有する。そして警告具5による警告の後も一定時間(例えば5分間)前記基準量を超える計測値が継続すると前記給湯弁制御部6Dに給湯弁36の閉止を指示する給湯停止信号を与える給湯停止回路を有する。この警告回路、給湯停止回路により給湯制御装置6の中央制御部6Aは、特定の住戸で基準量以上の給湯が一定時間継続するとその住戸に対してこれを知らせる警告機能と、その警告の後も基準量を超える給湯使用が継続する場合に給湯を停止する給湯停止機能を具える。
なお前記給湯停止信号により給湯弁36が閉止される場合、他の住戸が給湯を使用していない場合には、給湯停止信号により給湯ポンプ制御部6Eを介して給湯ポンプ35も同時に停止する。
次に、本形態の給湯装置1における給湯時の動作を説明する。図2、3に示すように、各住戸、例えば本説明ではA邸において、前記操作盤38に対して給湯オンの操作を行うと、該操作に基づいて操作盤38から発信された信号を給湯制御装置6の中央制御部6Aが受ける。そして中央制御部6Aから給湯ポンプ制御部6Eに給湯ポンプ35のオン信号が与えられ、給湯ポンプ35が始動する。同時に中央制御部6Aから給湯弁制御部6Dに給湯弁36を開く信号が与えられ、これにより給湯弁36が開いて、貯湯タンク3からA邸への給湯が開始される。
そして給湯量を測る流量計37の計測値が給湯使用量演算部6Cにより積算され、給湯使用量が基準量の範囲内の時は給湯が継続される。しかしながら、給湯使用量が基準量を超えると中央制御部6Aが警告具5の作動を指示する警告信号を警告制御部6Bに与え、これにより該警告制御部6Bが警告具5を動作させる。この警告により給湯使用量が基準量の範囲内に減少すると、給湯を継続して利用できる。しかし前記警告にもかかわらず基準量を超えた給湯が一定時間継続される場合、前記中央制御部6Aが発する給湯停止信号に基づき、給湯弁制御部6Dを介して当該住戸の給湯弁36が閉止され、給湯が強制的に停止する。そして他の住戸の給湯使用のない場合には給湯ポンプ35の作動も同時に停止する。
給湯装置1は叙上の如く構成されるため、共用の貯湯タンク3内の温水を集合住宅での複数の住戸で使用されるのであるが、基準量以上の給湯使用を知らせる警告具5を具えるため、特定の住戸で誤って多量の給湯を使用することを防止でき、その結果貯湯タンク3からの給湯量が不足する可能性は殆どなくなる。しかも前記警告後も誤って基準量以上の給湯を継続使用する場合には、給湯制御装置の中央制御部6Aが湯弁制御部6Dを介して当該住戸の給湯弁36を閉止して給湯を強制的に停止するため、過誤による基準量を超えた給湯使用が継続することが確実に防止でき、集合住宅全体への給湯が不足することを防止できる。
すなわち、給湯制御装置6の中央制御部6Aは、基準量以上の給湯の継続に対して警告制御部6Bを介して警告具5によりその住戸に対してこれを知らせる警告機能を具え、さらに警告後も基準量を超える給湯使用継続する時に給湯弁制御部6Dを介して当該住戸の給湯弁36が閉止して給湯を停止する給湯停止機能を具えるため、特定住戸による基準量以上の給湯使用が継続することが二重に防止され、貯湯タンク3の温水が不足することなく他の住戸へ充分に給湯することができる。またその結果住戸毎の給湯使用量の不均衡がある程度是正され、給湯に要する消費電力の料金を各住戸で均等に負担しても、費用負担の不公平を抑えることができる。
本発明の給湯方法は、前記給湯装置1を用い、ヒートポンプ7からなる電気式の加熱装置2で加熱され貯湯タンク3に貯えられた温水を集合住宅の複数の住戸に温水を供給する方法である。なお以下給湯方法の説明において、前記給湯装置1の説明と重複する内容は省略する。特定の住戸において基準量を超えた多量の給湯使用を抑制するため、前記流量計37と住戸別使用量測定手段4とで構成された給湯使用量演算部6Cが特定の住戸における基準量を超えた給湯使用を測定すると、給湯制御装置6の警告制御部6Bが警告具5を作動しその事実を知らせ、使用量の調整を促す。しかもこの警告の後も基準量を超えた給湯使用が続く場合には、中央制御部6Aが給湯弁制御部6Dを介して当該住戸の給湯弁36を閉止して給湯を強制的に停止する。その結果、特定住戸による多量の給湯使用が防止され、貯湯タンク3内の温水の異常減少による集合住宅全体への給湯不足が防止される。
前記ヒートポンプ7は集合住宅の共用の電気配線から電力供給を受けて運転され、その消費電力は集合住宅全体で単一の電力メータにより積算される。そして本給湯方法では、前記消費電力の合計電気料金は、集合住宅の管理組合が電力会社に一括して支払い、給湯利用者である各住戸の住民へは合計使用料金を均等割で請求して、管理費用とともに翌月清算される。このように本発明の給湯方法では、全体の給湯に消費された電力料金を集合住宅の給湯利用者全体で均等に負担するため、使用給湯量に対して費用負担をする所謂従量性の料金負担制度おいて行われる住戸毎の給湯使用量を計量する必要がない。従って、各住戸毎に給湯量を計量する計量器を設置する必要がなく、初期の設備工事が簡単となりイニシャルコストを低減できる。しかも計量法に基づき前記計量器の検証、校正を定期的におこなう必要もなく、メンテナンスが簡単となり、維持管理の工数、コストを抑制しうる。しかも基準量を超えた給湯使用に対しては、前記のようにまず警告具により通知し、さらには給湯制御装置により給湯を停止することにより住戸毎の給湯使用量の不均衡を是正するため、料金の均等請求による負担不公平を抑制できる。
また、前記のように使用料金は均等負担されるため、住戸毎に計量された積算使用量に応じて個々に使用料金を徴収する手間がなくなり、管理工数が低減する。また給湯使用料金は、年間の平均消費量の過年度実績に基づき定額制の料金体系とすることもでき、この場合さらに管理工数が低減する。また、賃貸の集合住宅の場合には、そのオーナーが前記合計電気料金を一括して支払い、これを均等割で翌月の賃料とともに請求することもできる。さらに夜間電力を利用する場合、管理組合、またはオーナーが一括して契約し、夜間電力利用のための設備工事を実施するため、ヒートポンプ7の電力として夜間電力の導入が容易となり、ランニングコストを低減することができる。
本発明の一実施の形態を例示する概略構成図である。 給湯制御装置の要部構成を表わしたブロック図である。 給湯動作を示すフロー図である。 従来例を例示する概略構成図である。
符号の説明
1 給湯装置
2 加熱装置
3 貯湯タンク
4 住戸別使用量測定手段
5 警告具
6 給湯制御装置
7 ヒートポンプ

Claims (5)

  1. 電気を用いて水温を高める加熱装置と、該加熱装置で加熱された温水を貯える貯湯タンクとを有し、貯湯タンクに貯えられた温水を集合住宅における複数の住戸に供給する給湯装置において、
    前記加熱装置は、集合住宅の共用の電気配線に接続され、
    さらに各住戸毎の給湯使用量を測定する住戸別使用量測定手段と、各住戸での給湯使用量が基準量を超える場合に該住戸に対してこれを知らせる警告具と、各住戸への給湯を制御する給湯制御装置とを具え、
    前記警告具による警告の後も基準量を超える給湯使用が継続する場合、前記給湯制御装置が給湯を停止することを特徴とする給湯装置。
  2. 前記加熱装置は、ヒートポンプであることを特徴とする請求項1記載の給湯装置。
  3. 前記加熱装置は、深夜電力により稼働することを特徴とする請求項1又は2記載の給湯装置。
  4. 電気を用いて水温を高める加熱装置で加熱された温水を貯湯タンク内に貯え、該貯湯タンクに貯えられた温水を集合住宅における複数の住戸に供給する給湯方法であって、
    特定の住戸による基準量を超えた多量の給湯使用を抑制するため、住戸別使用量測定手段により基準量を超える給湯使用が測定された時まず警告具を用いてその事実を知らせ、更にその後も基準量を超える給湯使用が継続する場合は給湯制御装置により給湯を停止し、
    かつ前記加熱装置が消費する電力は、単一の電力メータにより積算して合計の電力使用料金を一括して支払い、各住戸はこの合計使用料金を均等割で負担することを特徴とする給湯方法。
  5. 前記加熱装置は、ヒートポンプであることを特徴とする請求項4記載の給湯方法。
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