JP2011247513A - 沸上げ制御システム、沸上げ制御方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】沸上げ制御システムは、ヒートポンプユニットにより沸上げられた湯を給湯端末へ供給する貯湯式給湯機100を制御する。貯湯式給湯機100のコントローラ4は、予報取得部56と、計画作成部57とを備える。予報取得部56は、気象予報情報を取得する。計画作成部57は、予報取得部56によって取得された気象予報情報に基づいて、貯湯式給湯機100の沸上げ運転の運転計画を作成する。
【選択図】図2
Description
貯湯式給湯機100は、ヒートポンプユニット1とタンクユニット2とを備える。ヒートポンプユニット1とタンクユニット2とは、湯水が流れる配管7で接続されている。
住宅10には部屋11a〜11dが設けられている。部屋11a、11bは、居間や寝室であり、給湯端末は設置されていない。部屋11cは浴室であり、部屋11dは台所である。住宅10には、この他にも、幾つかの部屋がある。
給湯熱量(給湯負荷)=水の比熱×流量×(出湯温度―市水温度)…(1)
ここで、流量は、流量センサ5の出力値から求められる。また、出湯温度は、温度センサ8aの出力値から求められる。
まず、貯湯式給湯機100の貯湯動作について説明する。
次に、貯湯式給湯機100の給湯動作について説明する。
次に、貯湯式給湯機100の保温・追焚動作について説明する。
図7には、沸上げ運転計画を作成する際にコントローラ4によって実行される処理のフローチャートが示されている。
Hw=Lhp÷Qhp …(2)
Whp(i)[kWh]=Qhp[kW]÷COP(Tao(t(i)))×Hw[h]…(3)
Wn(i)[kWh]=Qhp[kW]÷COP(Tao(t(i)))×Hw×(1−R)[h]…(4)
Wd(i)[kWh]=Qhp[kW]÷COP(Tao(t(i)))×Hw×R[h]…(5)
また、給湯負荷を、給湯端末毎、例えば、浴槽12、シャワー13、蛇口14などに分離して湯量を計測できるようにすれば、給湯端末ごとに給湯負荷の変動を予測して、沸上げ運転の運転計画を作成することができる。各給湯負荷の分離は、給湯端末ごとに流量センサと給湯温度を検知する温度センサを設けることにより実現することができる。
この他、沸上げ運転を行う時間帯を決定する上で考慮すべき事項として、貯湯タンク3の放熱ロスが挙げられる。放熱ロスは、放熱時間と蓄熱量と放熱のし易さ(断熱効率)と「外気温度と蓄熱温度との差」の積の関数となる。放熱量は放熱時間が長いほど大きくなるため、一般に、外気温度が最高温度となる前に沸上げ運転を開始した方が、放熱時間を少なくすることができるので消費電力を低減できる。
また、外気温度の推移状態によっては、夜間や昼間の沸上げ運転をさらに複数回に分けた方が消費電力を低減できる場合もある。例えば、外気温度の変動が激しく、1日において、外気温度のピークが複数存在する場合などである。
また、夕方以降に、浴槽12への湯張りやシャワー13の使用などで大きな給湯負荷が発生する場合では、朝方満蓄にすると、朝から夕方までの間に貯湯タンク3から放熱するためロスが大きくなる。このような場合には、昼間運転率Rを大きくすればするほど、貯湯タンク3からの放熱時間が少なくなって消費電力を低減できる場合が多い。
もっとも、ランニングコストよりも省エネルギー化を重視して、沸上げ運転を行うことも可能である。例えば、昼間運転率Rの許容範囲内で、消費電力が最小となる昼間運転率Rを求めることにより、省エネルギー化重視の運転計画を作成することができる。
また、リモコン19の表示画面に、本日の給湯負荷の変動パターンを、過去の同じ月日の給湯負荷の変動パターンや、若しくは外気温度の変動が近似する過去の給湯負荷の変動パターンと比較表示するようにしてもよい。
2 タンクユニット
3 貯湯タンク
4 コントローラ
5 流量センサ
6 混合弁
7 配管
8a、8b 温度センサ
9 外気温度センサ
10 住宅
11a、11b、11c、11d 部屋
12 浴槽
13 シャワー
14 蛇口
19 リモートコントローラ(リモコン)
20 インターネット
30 外装ケース
50 計時部
51 湯量検出部
52 算出部
53 記憶部
55 学習部
56 予報取得部
57 計画作成部
58 制御部
100 貯湯式給湯機
200 沸上げ制御システム
Claims (16)
- 沸上げられた湯を給湯端末へ供給する貯湯式給湯機を制御する沸上げ制御システムであって、
気象予報情報を取得する予報取得部と、
前記予報取得部によって取得された気象予報情報に基づいて、前記貯湯式給湯機の沸上げ運転の運転計画を作成する計画作成部と、
を備える沸上げ制御システム。 - 計時を行う計時部と、
前記貯湯式給湯機から供給される湯の流量及び温度を検出する湯量検出部と、
前記湯量検出部によって検出された湯の流量及び温度に基づいて、前記貯湯式給湯機の給湯負荷を算出する算出部と、
周囲の環境情報を検出する環境情報検出部と、
前記計時部で計時された計時情報と、前記環境情報検出部によって検出された環境情報と、前記算出部によって算出された給湯負荷と、を対応付けて記憶する記憶部と、
前記記憶部によって記憶された、前記環境情報と、前記給湯負荷に基づく1日の合計給湯負荷との相関関係について学習する学習部と、
を備え、
前記計画作成部は、
前記予報取得部によって取得された気象予報情報に含まれる翌日の環境情報と、前記学習部によって学習された前記相関関係とに基づいて、翌日に用いられるお湯の必要沸上げ湯量を決定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の沸上げ制御システム。 - 前記学習部は、
前記記憶部に記憶された前記環境情報及び前記給湯負荷のうち、翌日に係る月日を基準とする所定の期間における前記環境情報及び前記給湯負荷を用いて、前記環境情報と前記合計給湯負荷との相関関係を学習する、
ことを特徴とする請求項2に記載の沸上げ制御システム。 - 前記記憶部は、
前記計時情報、前記環境情報及び前記給湯負荷を、少なくとも1年間記憶する、
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の沸上げ制御システム。 - 前記湯量検出部は、
前記貯湯式給湯機から供給される湯の流量及び温度を、前記給湯端末毎に検出し、
前記算出部は、
前記湯量検出部によって検出された湯の流量及び温度に基づいて、前記貯湯式給湯機の給湯負荷を、前記給湯端末毎に算出し、
前記記憶部は、
前記計時情報、前記環境情報及び前記給湯負荷を、前記給湯端末毎に対応づけて記憶し、
前記学習部は、
前記環境情報と前記給湯負荷との相関関係について前記給湯端末毎に学習する、
ことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一項に記載の沸上げ制御システム。 - 前記記憶部は、
前記環境情報に対する前記貯湯式給湯機の沸上げ効率の特性をさらに記憶し、
前記計画作成部は、
前記予報取得部によって取得された気象予報情報に含まれる翌日の前記環境情報の時間変化と、前記記憶部に記憶された前記貯湯式給湯機の沸上げ効率の特性とに基づいて、前記沸上げ運転を行う時間帯を決定する、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の沸上げ制御システム。 - 前記計画作成部は、
夜間と昼間とで沸上げ運転を行う運転計画を作成し、
前記記憶部に記憶された、前記貯湯式給湯機の沸上げ効率の外気温度特性に基づいて、前記沸上げ運転の消費電力量が低減されるように、昼間の沸上げ運転を行う時間帯と夜間の沸上げ運転を行う時間帯との少なくとも一方を決定する、
ことを特徴とする請求項6に記載の沸上げ制御システム。 - 前記計画作成部は、
夜間と昼間とで沸上げ運転を行う運転計画を作成し、
前記記憶部に記憶された前記貯湯式給湯機の沸上げ効率の特性に基づいて、前記沸上げ運転を行った場合のランニングコストが、夜間だけで沸上げ運転を行った場合のランニングコストに最も近くなるように、全体の沸上げ運転に対する昼間の沸上げ運転の運転率を決定する、
ことを特徴とする請求項6に記載の沸上げ制御システム。 - 前記計画作成部は、
前記貯湯式給湯機の運転停止中の放熱損失を考慮して、前記沸上げ運転を行う時間帯を決定する、
ことを特徴とする請求項6乃至8のいずれか一項に記載の沸上げ制御システム。 - 前記学習部は、
前記記憶部に記憶された前記計時情報及び前記給湯負荷に基づいて、給湯負荷が増大する時間帯を学習し、
前記計画作成部は、
前記給湯負荷が増大する時間帯の直前に昼間の沸上げ運転を行う、
ことを特徴とする請求項6乃至9のいずれか一項に記載の沸上げ制御システム。 - 前記計画作成部は、
前記貯湯式給湯機の運転開始時に発生する損失を考慮して、前記沸上げ運転を行う回数を決定する、
ことを特徴とする請求項6乃至10のいずれか一項に記載の沸上げ制御システム。 - 消費電力を優先的に低減する第1の運転モードと、ランニングコストを優先的に低減する第2の運転モードと、を切り替える切り替え部をさらに備え、
前記計画作成部は、
前記切り替え部により、前記第1の運転モードに切り替えられた場合には、消費電力が低減されるように、前記沸上げ運転を行う時間帯及び回数の少なくとも一方を決定し、
前記切り替え部により、前記第2の運転モードに切り替えられた場合には、ランニングコストが低減されるように、前記沸上げ運転を行う時間帯及び回数の少なくとも一方を決定する、
ことを特徴とする請求項6乃至11に記載の沸上げ制御システム。 - 前記記憶部に記憶された前記給湯負荷のうち、当日と同じ月日を基準とする所定の期間における前記給湯負荷の推移と、当日の前記給湯負荷の推移とを比較表示する表示部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載の沸上げ制御システム。 - 前記記憶部に記憶された前記給湯負荷のうち、対応付けられた前記環境情報の変動の差異が所定の範囲内である月日の前記給湯負荷の推移と、当日の前記給湯負荷の推移とを比較表示する表示部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載の沸上げ制御システム。 - 沸上げられた湯を給湯端末へ供給する貯湯式給湯機を制御する沸上げ制御方法であって、
気象予報情報を取得する予報取得工程と、
前記予報取得工程において取得された気象予報情報に基づいて、前記貯湯式給湯機の沸上げ運転の運転計画を作成する計画作成工程と、
を含む沸上げ制御方法。 - 沸上げられた湯を給湯端末へ供給する貯湯式給湯機を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
気象予報情報を取得する予報取得手順と、
前記予報取得手順によって取得された気象予報情報に基づいて、前記貯湯式給湯機の沸上げ運転の運転計画を作成する計画作成手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム。
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