JP2011252656A

JP2011252656A - 給湯システム

Info

Publication number: JP2011252656A
Application number: JP2010126667A
Authority: JP
Inventors: Shuhei Kondo; 修平近藤
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2011-12-15
Anticipated expiration: 2030-06-02
Also published as: JP5595794B2

Abstract

【課題】給湯使用量の予測を精度良く行って経済的なかつ効率の良い給湯動作を行うことが可能な給湯システムを提供する。
【解決手段】給湯システム２０は、水供給系統２２と、弁体３４と、熱源２８と、給湯系統２５と、ｎ日において使用される加熱水ＷＨの使用量を予測し、ｎ日の予測使用量に基づき、弁体３４を制御して該弁体３４を開状態とすることにより予測使用量分の水ＷＬを貯留タンク２１に導入させると共に、熱源２８を制御して水ＷＬを加熱させる制御部Ｃとを含む。制御部Ｃは、ｎ日よりも過去の一定期間にわたって実際に使用された実際使用量を日単位で近似して予め作成した近似曲線に基づき、ｎ日の近似値である第１予測使用量を求め、ｎ−１日に実際に使用された第１実際使用量と、近似曲線から得たｎ−１日の第１近似値との間の第１差分に基づいて第２予測使用量を求め、第１予測使用量と第２予測使用量とを合算してｎ日の予測使用量を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、浴槽等に給湯する給湯システム、特に給湯使用量を予測しながら給湯する給湯システムに関する。

家庭用の給湯システムとして、所定の熱源によって貯留タンク内の水を沸き上げて湯を生成し、その湯を貯留する給湯システムが知られている。貯留されている湯は、ユーザが設定した温度に調整されたうえで浴槽や台所の混合栓等に給湯される。

また、給湯システムとして、翌日の給湯使用量を予測し、必要となる熱量を算出したうえで沸き上げ運転を行うものが知られている（例えば特許文献１）。給湯システムは、給湯使用量を予測することで、余分な湯を生成せず、つまり余分な熱量を消費せず、経済的にかつ効率良く給湯動作を行う。

特許文献１の給湯システムでは、一週間の曜日に対応する７つの過去負荷データ（過去の実際の給湯使用量のデータ）を作成し、予測日の曜日に対応する過去負荷データと、予測日前日の実際の負荷データとに、特定の係数を乗じることにより、予測日の給湯使用量を予測している。

特開２００４−４８８３８号公報

しかしながら、特許文献１の給湯システムでは、給湯使用パターンが何らかの理由（例えばユーザの不在により給湯が行われなかった）により通常とは異なる場合、過去負荷データや実負荷データが大きく変化する。そのため、過去負荷データや実負荷データが異常値を含んでしまい、給湯使用量の予測が大きく外れる。その結果、特許文献１の給湯システムは、経済的なかつ効率の良い給湯動作を行うことが困難となる。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、給湯使用量の予測を精度良く行って経済的なかつ効率の良い給湯動作を行うことが可能な給湯システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る給湯システムは、貯留タンクと、前記貯留タンクに接続され、水を前記貯留タンクに供給する水供給系統と、前記水供給系統に配置され、該水供給系統の開閉を行う弁体と、前記貯留タンク内の前記水を加熱して加熱水を生成する熱源と、前記貯留タンクに接続され、前記加熱水を前記貯留タンクから所定の対象に給湯する給湯系統と、ｎ日において使用される加熱水の使用量を予測し、前記ｎ日の予測使用量に基づき、前記弁体を制御して該弁体を開状態とすることにより前記予測使用量分の前記水を前記貯留タンクに導入させると共に、前記熱源を制御して前記水を加熱させる制御部とを含む。前記制御部は、ｎ日よりも過去の一定期間にわたって実際に使用された実際使用量を日単位で近似して予め作成した近似曲線に基づき、ｎ日の近似値である第１予測使用量を求め、ｎ−１日に実際に使用された第１実際使用量と、前記近似曲線から得たｎ−１日の第１近似値との間の第１差分に基づいて第２予測使用量を求め、前記第１予測使用量と前記第２予測使用量とを合算してｎ日の予測使用量を求める。

本発明に係る給湯システムによれば、ｎ日よりも過去の一定期間にわたって実際に使用された実際使用量を日単位で近似して予め作成した近似曲線を用いて、言い換えれば、一定期間におけるユーザの給湯使用パターンを考慮して、ｎ日の近似値である第１予測使用量を求めている。また、本発明に係る給湯システムでは、ｎ−１日の第１実際使用量と、近似曲線から得たｎ−１日の第１近似値との間の第１差分を用いて、言い換えれば、ｎ日の前日であるｎ−１日のユーザの給湯使用パターンを考慮して、第２予測使用量を求めている。そのため、第１予測使用量と第２予測使用量とを合算して得たｎ日の予測使用量は精度の高い予測値となる。これにより、本発明に係る給湯システムは、経済的なかつ効率の良い給湯動作を行うことが可能である。

本発明の好ましい実施形態では、前記制御部は、前記第１差分と所定の第１係数とを乗算することで前記第２予測使用量を求め、前記第１係数は、実際使用量に関するｎ−１日とｎ日との間の相関度を示す第１相関値である。

この構成によれば、実際使用量に関するｎ−１日とｎ日との間の相関度を考慮しているので、第２予測使用量の精度が高まる。

本発明の他の好ましい実施形態では、前記第１相関値は、前記一定期間における各日の実際使用量と、前記一定期間における各日の近似値との間の差分に、一次の自己回帰モデルを適用して求められている。

この構成によれば、一次の自己回帰モデルを用いているので、ｎ日の予測使用量の演算処理を容易に行うことができる。

本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記制御部は、ｎ−２日に実際に使用された第２実際使用量と、前記近似曲線から得たｎ−２日の第２近似値との間の第２差分を求め、前記第２差分と第２係数とを乗算することで第３予測使用量を求め、前記第１予測使用量、前記第２予測使用量および前記第３予測使用量を合算することで、前記ｎ日の予測使用量を求め、前記第２係数は、実際使用量に関するｎ−２日とｎ日との間の相関度を示す第２相関値である。

この構成によれば、ｎ−２日の第２実際使用量と、近似曲線から得たｎ−２日の第２近似値との間の第２差分を用いて、言い換えれば、ｎ日の前々日であるｎ−２日のユーザの給湯使用パターンを考慮して、第３予測使用量を求めている。これにより、ｎ日の予測使用量をより高い精度で求めることができる。そして、第３予測使用量を求めるに当たり、実際使用量に関するｎ−２日とｎ日との間の相関度を表す第２相関値（第２係数）を用いるので、第３予測使用量の精度が高まる。

本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記第２相関値は、前記一定期間における各日の実際使用量と、前記一定期間における各日の近似値との間の差分に、二次の自己回帰モデルを適用して求められている。

この構成によれば、二次の自己回帰モデルを用いているので、第３予測使用量を求める場合であっても、ｎ日の予測使用量の演算処理を容易に行うことができる。

本発明に係る給湯システムによれば、給湯使用量の予測を精度良く行って経済的なかつ効率の良い給湯動作を行うことが可能である。

図１は、本発明の実施形態に係る給湯システムの構成を示す概念図である。給湯システムの給湯制御部のブロック図である。ある住宅において実際に消費された熱量を一年以上にわたって実測した結果を示す図である。図３に示す給湯消費熱量にフーリエ級数を適用した結果を示す図である。図４のフーリエ級数に基づいて作成した近似曲線を示す図である。所定の一定期間における各日の給湯消費熱量と、同期間における各日の近似値との間の差分を示す図である。給湯制御部が所定の数式を用いて一定期間について各日の予測使用量を求めた結果を示す。他の住宅に関して給湯制御部が所定の数式を用いて一定期間について各日の予測使用量を求めた結果を示す。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る給湯システム２０について、図１を参照しながら説明する。図１は給湯システム２０の構成を示す概念図である。給湯システム２０は、浴槽や台所の混合栓に給湯することが可能に構成されており、貯湯タンク２１（貯留タンク）、第１分岐管２２（水供給系統）、第２分岐管２３、第１配管２４、第２配管２５（給湯系統）、湯水混合三方弁２６、ヒートポンプ２８（熱源）、給水弁３４、給湯制御部Ｃを含む。

貯湯タンク２１は、３００〜５６０リットル程度の内容量を有する加熱水の貯留タンクであり、ヒートポンプユニット２８（例えばＣＯ_２ヒートポンプユニット）に接続されている。ヒートポンプユニット２８は、貯湯タンク２１内の水を加熱するためのものであって、貯湯タンク２１の下部から低温の水を吸い込んで所定の温度、例えば６０〜９０℃程度に昇温し、生成した加熱水を貯湯タンク２１の上部に送り返している。これにより、貯湯タンク２１の上部には、加熱水が滞留している。また、貯湯タンク２１の内部には、サーミスタ等からなる複数の図略の温度センサが上下方向に並ぶように配置されている。前記温度センサは、貯湯タンク２１内に貯留されている加熱水の量を計測するために利用される。

貯湯タンク２１内の加熱水が使用されると、タンク下層部から徐々に水に入れ替わっていくことになるが、水はヒートポンプユニット２８により上述のように昇温される。ヒートポンプユニット２８による水の昇温は所定の温度になるまで行われる。

第１分岐管２２は、一端が元配管２９に接続され、他端が貯湯タンク２１の底部に接続されている。元配管２９は、商用の水元供給源に接続された配管であり、水元供給源からの水ＷＬが流通する。第１分岐管２２には、該第１分岐管２２を開閉する給水弁３４が配置されている。給水弁３４によって第１分岐管２２が開状態とされると、元配管２９から第１分岐管２２に流入した水ＷＬは貯湯タンク２１に供給される。

第２分岐管２３は、水ＷＬの流通方向から見て第１分岐管２２よりも下流側に配設された配管であって、水ＷＬを後述する湯水混合三方弁２６に供給する。

第１配管２４は、貯湯タンク２１の上部に接続され、貯湯タンク２１内の加熱水ＷＨが流通する配管である。

第２分岐管２３の下流端および第１配管２４の下流端には、湯水混合三方弁２６が接続されている。湯水混合三方弁２６は、第１入力ポート３１、第２入力ポート３２および出力ポート３３を有し、第１入力ポート３１および第２入力ポート３２の開度調整が可能な三方弁である。第１入力ポート３１には、第２分岐管２３の下流端が接続され、第２入力ポート３２には、第１配管２４の下流端が接続されている。そして、出力ポート３３には、第２配管２５の上流端が接続されている。

第１入力ポート３１および第２入力ポート３２の各開度が適宜調整されることにより、貯湯タンク２１から第１配管２４で導出される加熱水ＷＨと、第２分岐管２３から供給される水ＷＬとがユーザによる設定温度に応じて混合されると、前記設定温度の湯Ｈが出力ポート３３から第２配管２５に導出される。

第２配管２５は、浴槽や台所の混合栓等に湯Ｈを給湯するための配管である。実際には、第２分岐管２５には、浴槽や台所の混合栓等に湯Ｈを供給するための図略の複数の分岐管が接続されており、湯Ｈは、第２分岐管２５を経た後、対応する分岐管を通って浴槽や台所の混合栓等に供給される。なお、湯水混合三方弁２６は、第２入力ポート３２を閉状態とすることで、水ＷＬのみを第２配管２５に導出させることができる一方、第１入力３１ポートを閉状態とすることで、加熱水ＷＨのみを第２配管２５に導出させることができる。

給湯制御部Ｃは、マイクロプロセッサや各種回路を含み、給湯システム２０の各部の動作を制御する。具体的には、給湯制御部Ｃは、図２に示すように、湯水混合三方弁２６を制御する三方弁制御部３５と、ヒートポンプユニット２８を制御するヒートポンプユニット制御部３６と、給水弁３４を制御する給水弁制御部３７とを含む。

三方弁制御部３５は、ユーザの設定温度に応じて湯水混合三方弁２６の第１入力ポート３１および第２入力ポート３２の開度を制御して設定温度の湯Ｈの生成を行う。

ヒートポンプユニット制御部３６は、ヒートポンプユニット２８を制御して貯湯タンク２１内の水ＷＬを所定の温度に加熱させることにより、加熱水ＷＨを生成させる。

給水弁制御部３７は、給水弁３４の開閉を制御するものであって、給水弁３４を開状態とすることにより所定量の水ＷＬを貯湯タンク２１内に供給する。

給湯制御部Ｃは、さらに、使用量予測部３８を含む。使用量予測部３８は、給湯システム２０が設置された住宅単位で、ユーザがｎ日に使用する加熱水ＷＨの使用量を予測するものである。以下、使用量予測部３８による予測使用量の演算処理について説明する。

本実施形態では、まず、ある住宅Ａにおいて実際に使用された給湯使用量を２００６年８月４日から一年以上にわたってモニターし、日単位で給湯使用量を積算したモデルを作成した。その結果を図３に示す。なお、図３のモデルでは、実際に使用された給湯使用量を、加熱水ＷＨを生成する際に消費された給湯消費熱量（ＭＪ）に換算して表している。商用の水元供給源から供給される水ＷＬの水温は季節に応じて変動するため、同一の給湯使用量であっても所定の温度の加熱水ＷＨを生成する際、水ＷＬの水温が高い夏では、消費熱量が小さくなり、水ＷＬの水温が低い冬では、消費熱量が大きくなる。そのため、図３に示すように、給湯消費熱量は年間を通して変動している。

また、住宅Ａにおいて給湯使用量を実測した際には、午前４時から翌日の午前３時５９分までを一日の単位とした。これは、住宅Ａのユーザの生活スタイルを考慮して決定された。住宅Ａのユーザは午前０時を過ぎた後に入浴する場合があり、一日の単位を午前０時から午後２３時５９分までとすると、翌日の給湯使用量が前日の給湯使用量と比較して大きく増え、図３において鋭いピークが発生する回数が増える。そのようなピークが発生すると、ｎ日の予測使用量を精度良く求めることが難しくなる。そこで、住宅Ａのモデルでは、午前４時から翌日の午前３時５９分までを一日の単位とすることで、ピークの高さを抑えた。

図３の結果から、給湯消費熱量が周期性をもって緩やかに変動している一方、給湯消費熱量が多数回にわたり突発的に上昇し、多数のピークが発生していることが分かる。つまり、住宅Ａのユーザは年間を通してほぼ一定の通常使用パターンで加熱水ＷＨを使用している一方、時にはその通常使用パターンから外れた非通常使用パターンで加熱水ＷＨを使用していた。このことから、通常使用パターンでは、ある日の給湯使用パターンとその前日の給湯使用パターンとの間には比較的高い相関度（前日の給湯使用パターンの影響度）が存在するが、非通常使用パターンでは、ある日の給湯使用パターンとその前日の給湯使用パターンとの間には比較的低い相関度が存在していることが分かる。したがって、ｎ日の加熱水ＷＨの使用量を予測するためには、通常の使用パターンで使用された量、および非通常の使用パターンで使用された量の両方を考慮する必要がある。

次に、本実施形態では、住宅Ａのそのような使用パターンを数学的に分析するために、図３における２００６年８月４日から２００７年７月３０日までのほぼ一年間を対象にフーリエ級数を求めた。その結果を図４に示す。図４に示すように、フーリエ級数の０次の値（固定成分に相当）および１次の値（年周期に相当）が他の次数の値に比べて大きい。

そこで、０次および１次の項と一週間の周期に相当する５２次の項（周期７日に相当）とのフーリエ級数により、２００６年８月４日から２００７年７月３０日までの給湯消費熱量（実際使用量）を日単位で近似して近似値を求め、近似曲線を作成した。その近似曲線を図５に示す。

次に、２００６年８月４日から２００７年７月３０日までの期間における各日の給湯消費熱量（実際使用量）と、同期間における各日の近似値との間の差分を求めた。その結果を図６に示す。前記差分は、近似曲線から固定成分を除いたものを示す、つまり、ある日とその前日との間の給湯消費熱量に関する相関度を示す。図６から明らかなように、相関度は比較的低い。

そして、図６に示す差分に一次の自己回帰モデルを適用することにより、給湯消費熱量に関するｎ日（予測日）とｎ−１日（予測日前日）との間の相関度を数値的に示す第１相関値（第１係数）を求めた。第１係数は、住宅Ａの場合、０．２１９７である。

給湯制御部Ｃは、図５に示す近似曲線と、第１係数とを記憶部３９（図２）に記憶させている。使用量予測部３８は、上記説明した近似曲線に基づくｎ日の近似値およびｎ−１日の近似値と、第１係数とを以下に示す式（１）に当てはめてｎ日の加熱水ＷＨの使用量（給湯消費熱量）を近似する、つまり予測する。

Ｑ_{ＥＸＰ（ｎ）}は、予測日であるｎ日の給湯消費熱量の近似値（つまり、加熱水ＷＨの予測使用量）であり、単位はＭＪ／日である。
ＦＴ_６（ｎ）は、図５の近似曲線に基づくｎ日の給湯消費熱量の近似値（第１予測使用量）であり、単位はＭＪ／日である。
Ｑ_{（ｎ−１）}は、予測日前日であるｎ−１日に実際に消費された給湯消費熱量（第１実際使用量）であり、単位はＭＪ／日である。
ＦＴ_{６（ｎ−１）}は、図５の近似曲線に基づくｎ−１日の給湯消費熱量の近似値（第１近似値）であり、単位はＭＪ／日である。
αは、第１係数であり、単位はＭＪ／日である。
εは、白色雑音成分である。

式（１）は、ＦＴ_６（ｎ）である第１項と、（Ｑ_{（ｎ−１）}−ＦＴ_{６（ｎ−１）}）＊αである第２項とを有する。第１項は、近似曲線を用いることにより、言い換えれば、２００６年８月４日から２００７年７月３０日までの期間におけるユーザの長期間の給湯使用パターンを考慮することにより、第１予測使用量を求める項である。

一方、第２項は、第１実際使用量であるＱ_{（ｎ−１）}と第１近似値であるＦＴ_{６（ｎ−１）}との間の第１差分に第１係数を乗算することにより、言い換えれば、ｎ日の前日であるｎ−１日のユーザの実際の給湯使用パターン、および給湯消費熱量に関するｎ日とｎ−１日との間の相関度を考慮することにより、第２予測使用量を求める項である。

そして、第１予測使用量と第２予測使用量とを合算することで、ｎ日における加熱水ＷＨの予測使用量が求められる。

図７は、使用量予測部３８が式（１）を用いて２００７年８月３日から２００８年１月３０日にわたる期間について各日（ｎ日）の予測使用量（図７では予測消費熱量）を求めた結果を示す。使用量予測部３８は、例えば２００７年１２月１日に使用される加熱水ＷＨの使用量を予測する際、次のように演算処理を行う。

すなわち、使用量予測部３８は、まず、記憶部３９に記憶されている図５に示す近似曲線を参照して、２００６年１２月１日の実際使用量の近似値を求める、つまり式（１）の第１項を求めて第１予測使用量を得る。次に、使用量予測部３８は、２００７年１１月３０日に実際に使用された実際使用量（第１実際使用量）と、近似曲線から得た２００６年１１月３０日の近似値（第１近似値）との間の差分（第１差分）を求め、その第１差分と、記憶部３９に記憶されている第１係数とを乗算することで、式（１）の第２項を求めて第２予測使用量を得る。そして、使用量予測部３８は、第１予測使用量と第２予測使用量とを合算して、ｎ日の予測使用量を求める。

図７は、上記のようにして求めた予測使用量に加え、同期間における各日の実際使用量も示している。図７に示すように、予測使用量は同期間を通じて実際使用量とほぼ一致している。

給湯システム２０では、使用量予測部３８が図７に示すようにｎ日の加熱水ＷＨの使用量を予測すると、給水弁制御部３７は、給水弁３４を制御して該給水弁３４を開状態とすることにより、予測使用量分の水ＷＬを貯湯タンク２１内に導入させる。そして、ヒートポンプユニット制御部３６は、ヒートポンプユニット２８を制御して、貯湯タンク２１内に導入された予測使用量分の水ＷＬを加熱することにより、加熱水ＷＨを生成する。生成された加熱水ＷＨは、上記したように、湯水混合三方弁２６によってユーザの設定温度に調整された後、ユーザの要求に応じて浴槽や台所の混合栓等に給湯される。

以上説明した本実施形態に係る給湯システム２０では、一定期間におけるユーザの給湯使用パターンを考慮して求められた第１予測使用量と、ｎ日の前日であるｎ−１日のユーザの給湯使用パターンを考慮して求められた第２予測使用量とを合算してｎ日の加熱水ＷＨの使用量の予測を行っている。そのため、ｎ日の予測使用量は精度の高い予測値となる。これにより、本実施形態に係る給湯システム２０は、必要以上の加熱水ＷＨを生成して熱量を無駄に消費することを抑制し、経済的なかつ効率の良い給湯動作を行うことが可能である。

しかも、実際使用量に関するｎ−１日とｎ日との間の相関度（第１係数）を考慮して第２予測使用量を求めているので、第２予測使用量の精度を高めることができる。そして、第１係数を求めるために一次の自己回帰モデルを用いているので、ｎ日の予測使用量の演算処理を式（１）により容易に行うことができる。

次に、住宅Ａのユーザの給湯使用パターンとは異なる住宅Ｂのユーザの給湯使用パターンについて行った使用量の予測について説明する。住宅Ｂに関しても、該住宅Ｂにおいて実際に使用された給湯使用量を２００６年７月２０日から一年以上にわたってモニターし、図３に示すような、日単位で給湯使用量を積算したモデルを作成した。そして、住宅Ｂのモデルの使用パターンを数学的に分析するために、モニター期間を対象にフーリエ級数を求め、図５に示すような近似曲線を作成した。次に、モニター期間における各日の給湯消費熱量（実際使用量）と、同期間における各日の近似値との間の差分を求め、図６に示すようなグラフを作成した。住宅Ｂでは、住宅Ａとは異なり、ある日の給湯使用パターン、その前日の給湯使用パターン、前々日の給湯使用パターン間で比較的高い相関度が存在することが確認された。

そして、前記差分に一次の自己回帰モデルを適用することにより、給湯消費熱量に関するｎ日（予測日）とｎ−１日（予測日前日）との間の相関度を数値的に示す第１相関値（第１係数）を求めると共に、前記差分に二次の自己回帰モデルを適用することにより、給湯消費熱量に関するｎ日（予測日）とｎ−２日（予測日前々日）との間の相関度を数値的に示す第２相関値（第２係数）を求めた。住宅Ｂの場合、第１係数は０．３９７１であり、第２係数は０．１４６０である。

使用量予測部３８は、住宅Ｂの場合、以下に示す式（２）を用いてｎ日の加熱水ＷＨの使用量（給湯消費熱量）を予測する。

Ｑ_{ＥＸＰ（ｎ）}は、予測日であるｎ日の給湯消費熱量の近似値（つまり、加熱水ＷＨの予測使用量）であり、単位はＭＪ／日である。
ＦＴ_６（ｎ）は、近似曲線に基づくｎ日の給湯消費熱量の近似値（第１予測使用量）であり、単位はＭＪ／日である。
Ｑ_{（ｎ−１）}は、予測日前日であるｎ−１日に実際に消費された給湯消費熱量（第１実際使用量）であり、単位はＭＪ／日である。
ＦＴ_{６（ｎ−１）}は、近似曲線に基づくｎ−１日の給湯消費熱量の近似値（第１近似値）であり、単位はＭＪ／日である。
αは、第１係数であり、単位はＭＪ／日である。
Ｑ_{（ｎ−２）}は、予測日前々日であるｎ−２日に実際に消費された給湯消費熱量（第２実際使用量）であり、単位はＭＪ／日である。
ＦＴ_{６（ｎ−２）}は、近似曲線に基づくｎ−２日の給湯消費熱量の近似値（第２近似値）であり、単位はＭＪ／日である。
βは、第２係数であり、単位はＭＪ／日である。
εは、白色雑音成分である。

式（２）は、ＦＴ_６（ｎ）である第１項と、（Ｑ_{（ｎ−１）}−ＦＴ_{６（ｎ−１）}）＊αである第２項と、（Ｑ_{（ｎ−２）}−ＦＴ_{６（ｎ−２）}）＊βである第３項とを有する。第１項は、近似曲線を用いることにより、言い換えれば、２００６年７月２０日から一年以上にわたるモニター期間におけるユーザの長期間の給湯使用パターンを考慮することにより、第１予測使用量を求める項である。

第２項は、第１実際使用量であるＱ_{（ｎ−１）}と第１近似値であるＦＴ_{６（ｎ−１）}との間の第１差分に第１係数を乗算することにより、言い換えれば、ｎ日の前日であるｎ−１日のユーザの実際の給湯使用パターン、および給湯消費熱量に関するｎ日とｎ−１日との間の相関度を考慮することにより、第２予測使用量を求める項である。

第３項は、第２実際使用量であるＱ_{（ｎ−２）}と第２近似値であるＦＴ_{６（ｎ−２）}との間の第２差分に第２係数を乗算することにより、言い換えれば、ｎ日の前々日であるｎ−２日のユーザの実際の給湯使用パターン、および給湯消費熱量に関するｎ日とｎ−２日との間の相関度を考慮することにより、第３予測使用量を求める項である。

そして、第１予測使用量と第２予測使用量と第３予測使用量とを合算することで、ｎ日における加熱水ＷＨの予測使用量が求められる。

図８は、使用量予測部３８が式（２）を用いて２００７年７月２０日からの約半年間について各日（ｎ日）の予測使用量（図８では予測消費熱量）を求めた結果を示す。使用量予測部３８は、例えば２００７年１１月１７日に使用される加熱水ＷＨの使用量を予測する際、次のように演算処理を行う。

すなわち、使用量予測部３８は、まず、記憶部３９に記憶されている近似曲線を参照して、２００６年１１月１７日の実際使用量の近似値を求める、つまり式（２）の第１項を求めて第１予測使用量を得る。次に、使用量予測部３８は、２００７年１１月１６日に実際に使用された実際使用量（第１実際使用量）と、近似曲線から得た２００６年１１月１６日の近似値（第１近似値）との間の差分（第１差分）を求め、その第１差分と、記憶部３９に記憶されている第１係数とを乗算することで、式（２）の第２項を求めて第２予測使用量を得る。さらに、使用量予測部３８は、２００７年１１月１５日に実際に使用された実際使用量（第２実際使用量）と、近似曲線から得た２００６年１１月１５日の近似値（第２近似値）との間の差分（第２差分）を求め、その第２差分と、記憶部３９に記憶されている第２係数とを乗算することで、式（２）の第３項を求めて第３予測使用量を得る。そして、使用量予測部３８は、第１予測使用量と第２予測使用量と第３予測使用量とを合算して、ｎ日の予測使用量を求める。

図８は、上記のようにして求めた予測使用量に加え、同期間における各日の実際使用量も示している。図８に示すように、予測使用量は同期間を通じて実際使用量とほぼ一致している。

なお、使用量予測部３８が図８に示すようにｎ日の加熱水ＷＨの使用量を予測すると、給水弁制御部３７およびヒートポンプユニット制御部３６が予測使用量に従って各々の動作を行うことは上述した通りである。

以上説明したように、住宅Ｂの例では、使用量予測部３８は、一定期間におけるユーザの給湯使用パターンおよびｎ日の前日であるｎ−１日のユーザの給湯使用パターンだけでなく、ｎ日の前々日であるｎ−２日のユーザの給湯使用パターンも考慮してｎ日の加熱水ＷＨの使用量の予測を行っている。そのため、ｎ日の予測使用量はより精度の高い予測値となる。

しかも、実際使用量に関するｎ−２日とｎ日との間の相関度（第２係数）を考慮して第３予測使用量を求めているので、第３予測使用量の精度を高めることができる。そして、第２係数を求めるために二次の自己回帰モデルを用いているので、ｎ日の予測使用量の演算処理を式（２）により容易に行うことができる。

以上説明した本実施形態に係る給湯システム２０は、貯留タンク２１内に導入された水ＷＬをヒートポンプユニット２８によって加熱する構成を採用しているが、ヒートポンプユニット２８に代えて、太陽エネルギーを集熱して水ＷＬを加熱する太陽光集熱器を用いてもよい。本実施形態の給湯システム２０では、ｎ日の予測使用量の精度が高いので、余分な加熱水ＷＨを生成することが抑制されている。したがって、給湯システム２０は、日照時間に応じて加熱能力が左右されやすい太陽光集熱器を用いた場合であっても、安定して給湯動作を行うことができる。なお、太陽光集熱器を用いる場合、補助的な熱源として、貯湯タンク２１内に電気ヒータを配置してもよい。さらに、本実施形態の給湯システム２０は、熱源として固体高分子型燃料電池を用いることもできる。

２０給湯システム
２１貯湯タンク（貯留タンク）
２２第１分岐管（水供給系統）
２５第２配管（給湯系統）
２８ヒートポンプ（熱源）
３４給水弁
３６ヒートポンプユニット制御部
３７給水弁制御部
３８使用量予測部
３９記憶部
Ｃ給湯制御部
Ｈ湯
ＷＨ加熱水
ＷＬ水

Claims

貯留タンクと、
前記貯留タンクに接続され、水を前記貯留タンクに供給する水供給系統と、
前記水供給系統に配置され、該水供給系統の開閉を行う弁体と、
前記貯留タンク内の前記水を加熱して加熱水を生成する熱源と、
前記貯留タンクに接続され、前記加熱水を前記貯留タンクから所定の対象に給湯する給湯系統と、
ｎ日において使用される加熱水の使用量を予測し、前記ｎ日の予測使用量に基づき、前記弁体を制御して該弁体を開状態とすることにより前記予測使用量分の前記水を前記貯留タンクに導入させると共に、前記熱源を制御して前記水を加熱させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、
ｎ日よりも過去の一定期間にわたって実際に使用された実際使用量を日単位で近似して予め作成した近似曲線に基づき、ｎ日の近似値である第１予測使用量を求め、
ｎ−１日に実際に使用された第１実際使用量と、前記近似曲線から得たｎ−１日の第１近似値との間の第１差分に基づいて第２予測使用量を求め、
前記第１予測使用量と前記第２予測使用量とを合算してｎ日の予測使用量を求める給湯システム。
請求項１に記載の給湯システムにおいて、
前記制御部は、
前記第１差分と所定の第１係数とを乗算することで前記第２予測使用量を求め、
前記第１係数は、実際使用量に関するｎ−１日とｎ日との間の相関度を示す第１相関値である給湯システム。
請求項２に記載の給湯システムにおいて、
前記第１相関値は、前記一定期間における各日の実際使用量と、前記一定期間における各日の近似値との間の差分に、一次の自己回帰モデルを適用して求められている給湯システム。
請求項２または３に記載の給湯システムにおいて、
前記制御部は、
ｎ−２日に実際に使用された第２実際使用量と、前記近似曲線から得たｎ−２日の第２近似値との間の第２差分を求め、
前記第２差分と第２係数とを乗算することで第３予測使用量を求め、
前記第１予測使用量、前記第２予測使用量および前記第３予測使用量を合算することで、前記ｎ日の予測使用量を求め、
前記第２係数は、実際使用量に関するｎ−２日とｎ日との間の相関度を示す第２相関値である給湯システム。
請求項４に記載の給湯システムにおいて、
前記第２相関値は、前記一定期間における各日の実際使用量と、前記一定期間における各日の近似値との間の差分に、二次の自己回帰モデルを適用して求められている給湯システム。