JP2014173797A

JP2014173797A - ヒートポンプシステム

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Publication number: JP2014173797A
Application number: JP2013047876A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Kaneko; 英之金子
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2014-09-22
Anticipated expiration: 2033-03-11
Also published as: JP5955249B2

Abstract

【課題】更なる省エネルギー化を図ることができるヒートポンプシステムを得る。
【解決手段】制御装置１００は、コスト比較部２１と、コスト差分演算部１３と、コスト差分比較部１４と、加熱コスト変動率差分演算部３１と、コスト変動率比較部３４と、加熱コストＨが加熱コストより大きく、コスト差分１３ａが加熱コスト差分閾値１２ａ以下であり、Ｈ／Ｐコスト変動率３５ａが負の値であり、コスト変動率差分３３ａが加熱コスト変動率差分閾値３２ａ以上である場合、優先すべき熱源器がヒートポンプ装置であると判定する優先熱源判定部４０と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヒートポンプシステムに関するものである。

従来より、熱量を供給するためのヒートポンプ式の熱源器であるヒートポンプ装置とヒートポンプ式以外の補助熱源器（例えばボイラや電気ヒータなど）とを備えたヒートポンプシステムが知られている。例えば、下記特許文献１に示される従来のヒートポンプは、ランニングコストを抑えるため、ヒートポンプ式の熱源器による加熱コストと補助熱源器による加熱コストとの比較を行い、コスト面で有利な熱源器を稼働するように構成されている。

特開平０１−２０８６４６号公報

しかしながら、優先して稼働すべき熱源器を判定する判定周期（優先熱源判定周期）が一定であるヒートポンプシステムでは、ヒートポンプ装置の加熱コストの経時的変化を示すコスト曲線とボイラの加熱コストの経時的変化を示すコスト曲線とが交わる時点から一定時間経過した後でなければ優先して稼働すべき熱源器を判定することができない。従って、このようなヒートポンプシステムに上記特許文献１に示される従来技術を適用した場合、上記２つの曲線が交わる時点から一定時間が経過するまではコスト面で不利な熱源器の稼働が継続される可能性があり、更なる省エネルギー化を図るというニーズに対応することができないという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、更なる省エネルギー化を図ることができるヒートポンプシステムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ヒートポンプ式の第１の熱源器と、ヒートポンプ式以外の第２の熱源器と、前記第１の熱源器および前記第２の熱源器の運転制御を行う制御装置とを備え、前記第１の熱源器または前記第２の熱源器で加熱された流体を供給するヒートポンプシステムであって、前記制御装置は、一定の周期の間に、前記第１の熱源器で消費されるエネルギーに応じた第１のコストと前記第２の熱源器で消費されるエネルギーに応じた第２のコストとを演算すると共に、前記第１のコストと前記第２のコストが経時的に同一時点でのコスト差分を演算し、前記周期の間に得られた複数の前記第１のコストに基づく第１のコスト変動率と前記周期の間に得られた複数の前記第２のコストに基づく第２のコスト変動率との経時的に同一時点でのコスト変動率差分を演算し、前記第１のコストと前記第２のコストとが同一となる時点より前の前記周期の時刻で、前記第１のコストが第２のコストより大きい場合、少なくとも前記コスト差分およびコスト変動率差分に基づいて前記第２の熱源器の運転を継続させるか前記第２の熱源器の代わりに前記第１の熱源器を運転させるかを判定し、この判定結果に応じて熱源器を制御することを特徴とする。

この発明によれば、経時的に変化する第１の熱源器の加熱コストと経時的に変化する第２の熱源器の加熱コストとが同一となる時刻よりも前のタイミングでコスト的に有利な熱源器を予測して制御するようにしたので、更なる省エネルギー化を図ることができる、という効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態に係るヒートポンプシステムの構成を示すブロック図である。図２は、図１に示される制御装置の構成を示すブロック図である。図３は、外気温が経時的に上昇しているときに加熱コスト差分演算部で演算される加熱コストの関係を示す図である。図４は、外気温が経時的に下降しているときに加熱コスト差分演算部で演算される加熱コストの関係を示す図である。図５は、本発明の実施の形態に係るヒートポンプシステムにおける優先熱源判定手順を示すフロー図である。

以下に、本発明に係るヒートポンプシステムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係るヒートポンプシステムの構成を示すブロック図である。図２は、図１に示される制御装置の構成を示すブロック図である。図３は、外気温が経時的に上昇しているときに加熱コスト差分演算部で演算される加熱コストの関係を示す図である。図４は、外気温が経時的に下降しているときに加熱コスト差分演算部で演算される加熱コストの関係を示す図である。図５は、本発明の実施の形態に係るヒートポンプシステムにおける優先熱源判定手順を示すフロー図である。

図１に示されるヒートポンプシステムは、ヒートポンプ装置１と、ヒートポンプ式以外の補助熱源器であるボイラ２と、ヒートポンプ装置１またはボイラ２によって加熱された温水を貯えるミキシングタンク４と、流体配管７に流れる温水と給湯用水（図示せず）とを熱交換する熱放出器３と、ヒートポンプシステムを制御する制御装置１００とを備えている。ヒートポンプ装置１、ボイラ２、熱放出器３、およびミキシングタンク４は、流体配管７で接続される。

制御装置１００には、操作部１０１が接続され、操作部１０１で設定された操作情報１０１ａ（例えば設定温度など）と、外気温センサ６で検出された外気温度情報６ａと、出湯温度センサ５で検出された出湯温度情報５ａとが入力される。制御装置１００は、これらの情報に基づいてヒートポンプシステムの各種動作指令を生成し、ヒートポンプ装置１およびボイラ２などを制御する。なお、図示例では、ヒートポンプ装置１に近傍に設けられた出湯温度センサ５で出湯温度情報５ａが取得されているが、出湯温度センサ５の位置は図示例の場所に限定されるものではなく、ヒートポンプ装置１およびボイラ２で加熱された出湯を検出可能な位置であれば流体配管７の何れの場所でもよい。

ヒートポンプ装置１は、蒸発、圧縮、凝縮、および膨張の工程からなるサイクルにより、低温側の加熱流体（空気など）から熱を汲み上げ、高温側の被加熱流体（流体配管７から供給される低温水など）に熱を与える装置であり、制御装置１００からのヒートポンプ稼働指令（Ｈ／Ｐ稼働指令４１ａ）に基づいて流体配管７から供給される低温水を加熱する。加熱された湯水は流体配管７を介してミキシングタンク４などに供給される。

ボイラ２は、油やガスなどの燃料を燃焼させてその燃焼熱によって流体配管７から供給される低温水などを加熱する補助熱源器であり、ボイラ２としては公知の様々な形態が適用可能であり、ボイラ２の代わりに電気ヒータや他の熱装置を用いることができる。ボイラ２は、制御装置１００からのボイラ稼働指令４１ｂに基づいて、流体配管７から供給される低温水を加熱する。加熱された湯水は流体配管７を介してミキシングタンク４などに供給される。

ヒートポンプ装置１またはボイラ２により加熱された湯水の温度は、流体配管７を介して出湯温度センサ５により検出される。

図２には制御装置１００の詳細構成が示され、制御装置１００は、主たる構成として、加熱コスト判定部１０、加熱コスト変動率判定部３０、優先熱源判定部４０、および制御部４１を有する。

加熱コスト判定部１０は、加熱コスト差分演算部１１、加熱コスト差分閾値記憶部１２、コスト差分演算部１３、コスト差分比較部１４、およびコスト比較部２１を有する。

加熱コスト差分演算部１１はＨ／Ｐコスト演算部１５およびボイラコスト演算部１６を有する。

Ｈ／Ｐコスト演算部１５は、電気料金単価記憶部１７、出湯温度データ取得部１９、および外気温データ取得部２０を有する。電気料金単価記憶部１７には予め電気料金単価が記録され、Ｈ／Ｐコスト演算部１５では、例えば、出湯温度データ取得部１９に取り込まれた外気温度情報６ａと、外気温データ取得部２０に取り込まれた出湯温度情報５ａと、電気料金単価記憶部１７に記録された電気料金単価とに基づいて、ヒートポンプ装置１の加熱コスト（加熱コストＨ）が演算される。

なお、Ｈ／Ｐコスト演算部１５では任意の期間で加熱コストＨが演算される。この任意の期間は、優先して稼働すべき熱源器を判定する優先熱源判定周期Ｔ（図３参照）を任意の数ｎ（ｎは２以上の整数）で除した時間であり、以下「コスト演算周期」と称する。例えば、優先熱源判定周期Ｔを１０分とし任意の数ｎを５とした場合のコスト演算周期は、２分となり、Ｈ／Ｐコスト演算部１５では２分毎に加熱コストＨが演算される。

ボイラコスト演算部１６のボイラ料金単価記憶部１８には予めボイラ料金単価が記録され、ボイラコスト演算部１６ではボイラ料金単価に基づいてボイラ２の加熱コスト（加熱コストＢ）が求められる。加熱コストＢの演算周期は、Ｈ／Ｐコスト演算部１５と同様にコスト演算周期である。

Ｈ／Ｐコスト演算部１５で求められた加熱コストＨは、コスト比較部２１、コスト差分演算部１３、およびＨ／Ｐコスト変動率演算部３５に入力される。また、ボイラコスト演算部１６で求められた加熱コストＢは、コスト比較部２１、コスト差分演算部１３、およびボイラコスト変動率演算部３６に入力される。

コスト比較部２１では加熱コストＨが加熱コストＢよりも大きいか否かが判断され、その比較結果がコスト比較結果２１ａとして優先熱源判定部４０に入力される。

コスト差分演算部１３では加熱コストＨと加熱コストＢとの差分が求められ、その差分がコスト差分１３ａとしてコスト差分比較部１４に入力される。

加熱コスト差分閾値記憶部１２には予め加熱コスト差分閾値１２ａ（第１の閾値）が記録され、加熱コスト差分閾値１２ａはコスト差分比較部１４による演算に用いられる。

コスト差分比較部１４では、コスト差分１３ａが加熱コスト差分閾値１２ａ以上か否かが判断され、その比較結果が加熱コスト差分１１ａとして優先熱源判定部４０に入力される。

加熱コスト変動率判定部３０は、加熱コスト変動率差分演算部３１、加熱コスト変動率差分閾値記憶部３２、コスト変動率差分演算部３３、およびコスト変動率比較部３４を有する。

加熱コスト変動率差分演算部３１はＨ／Ｐコスト変動率演算部３５およびボイラコスト変動率演算部３６を有する。

Ｈ／Ｐコスト変動率演算部３５のＨ／Ｐコスト記憶部３７には、前述したコスト演算周期で演算される複数の加熱コストＨが記録されているため、Ｈ／Ｐコスト変動率演算部３５ではこれらの加熱コストＨによってＨ／Ｐコスト変動率３５ａが求められる。Ｈ／Ｐコスト変動率３５ａは例えば、Ｈ／Ｐコスト変動率＝（加熱コストＨｎ−加熱コストＨ（ｎ−１））／加熱コストＨｎ＊１００という式で求められる（ただしｎは２以上の整数）。

この演算により、Ｈ／Ｐコスト変動率３５ａの値が負である場合、加熱コストＨが時間の経過と共に減少する傾向にある。従って図４に示されるＨ／Ｐ加熱コスト曲線１０２は、図示例のように経時的に下がる傾向を示す。一方、この演算により、Ｈ／Ｐコスト変動率３５ａの値が正である場合、加熱コストＨが時間の経過と共に増加する傾向にある。従って図４に示されるＨ／Ｐ加熱コスト曲線１０２は、図示例のように経時的に上がる傾向を示す。

ボイラコスト変動率演算部３６のボイラコスト記憶部３８には、前述したコスト演算周期で演算される複数の加熱コストＢが記録されているため、ボイラコスト変動率演算部３６ではこれらの加熱コストＢによってボイラコスト変動率３６ａが求められる。ボイラコスト変動率３６ａは例えば、（加熱コストＢｎ−加熱コストＢ（ｎ−１））／加熱コストＢｎ＊１００という式で求められる（ただしｎは２以上の整数）。

Ｈ／Ｐコスト変動率演算部３５で求められたＨ／Ｐコスト変動率３５ａとボイラコスト変動率演算部３６で求められたボイラコスト変動率３６ａとは、コスト変動率差分演算部３３に入力され、コスト変動率差分演算部３３は、前述した優先熱源判定周期Ｔで、Ｈ／Ｐコスト変動率３５ａとボイラコスト変動率３６ａとの差分（コスト変動率差分３３ａ）を求める。

加熱コスト変動率差分閾値記憶部３２には、予め加熱コスト変動率差分閾値３２ａ（第２の閾値）が記録されている。

コスト変動率比較部３４では、コスト変動率差分演算部３３からのコスト変動率差分３３ａと加熱コスト変動率差分閾値記憶部３２から読み出された加熱コスト変動率差分閾値３２ａとが比較される。そして、コスト変動率比較部３４による判定結果（コスト変動率差分３３ａが加熱コスト変動率差分閾値３２ａ以上か否か）が加熱コスト変動率差分３０ａとして優先熱源判定部４０に入力される。

優先熱源判定部４０では、コスト差分比較部１４からの加熱コスト差分１１ａとコスト変動率比較部３４からの加熱コスト変動率差分３０ａに基づいて優先して稼働すべき熱源器を判定する。判定結果は制御部４１に出力される。制御部４１は、優先熱源判定部４０での判定結果に応じた稼働指令（Ｈ／Ｐ稼働指令４１ａまたはボイラ稼働指令４１ｂ）を生成して出力する。

次に、加熱コストＨ、加熱コストＢ、Ｈ／Ｐコスト変動率３５ａ、およびボイラコスト変動率３６ａの関係を説明する。

図３には横軸を時間とし縦軸をコストとして、例えば外気温が急激に上昇する時間帯（例えば早朝から昼間までの時間帯）におけるヒートポンプ装置１およびボイラの加熱コストの経時的変化を示す曲線が示されている。

図３において実線で示されるＨ／Ｐ加熱コスト曲線１０２は、ヒートポンプ装置１の加熱コストの経時的変化を示す曲線であり、点線で示されるボイラ加熱コスト曲線１０３は、ボイラの加熱コストの経時的変化を示す曲線である。

図示例のように外気温が急激に上昇する時間帯では、複数の加熱コストＨから求められるＨ／Ｐコスト変動率３５ａは、負の値となり、かつ、複数の加熱コストＢから求められるボイラコスト変動率３６ａに比べて大きな値となる。そのため、図示例のようにＨ／Ｐ加熱コスト曲線１０２が右下がりとなり、ヒートポンプ装置１の加熱コストが経時的に下がる傾向を示す。

一方、外気温が急激に上昇する時間帯において、ボイラ２の加熱コストは、ヒートポンプ装置１の加熱コストに比べてその経時的な変化が小さい。そのため、ボイラ加熱コスト曲線１０３は、Ｈ／Ｐ加熱コスト曲線１０２に比べてその変動率が小さく、図示例のように略横ばいの傾向を示す。なお、図示例のボイラ加熱コスト曲線１０３は、説明の便宜上略横ばいの曲線としているが条件次第ではその変化率が大きくなる場合もある。

このように、外気温が急激に上昇する時間帯では、Ｈ／Ｐコスト変動率３５ａが負の値、かつ、ボイラコスト変動率３６ａより大きい値となる。従って、２つのコスト曲線は、図示例のようにある時点（時刻Ｔａ）で交わる。時刻Ｔａは、経時的に変化する加熱コストＨと経時的に変化する加熱コストＢとが同一となる時点を示す。図示例では、この時刻Ｔａ以前の時間帯ではボイラ加熱コスト曲線１０３がＨ／Ｐ加熱コスト曲線１０２よりも低く、時刻Ｔａ以降の時間帯ではＨ／Ｐ加熱コスト曲線１０２がボイラ加熱コスト曲線１０３よりも低い。従って、コスト変化点の時刻である時刻Ｔａ以前の時間帯ではボイラ２を稼働させたほうがシステム全体のコストが有利であり、時刻Ｔａ以降の時間帯ではヒートポンプ装置１を稼働させたほうがシステム全体のコストが有利である。このようなことから時刻Ｔａ以前ではボイラ２を稼働させ、時刻Ｔａになった時点で制御対象の熱源器をボイラ２からヒートポンプ装置１に切り替えることができれば、システム全体での無駄なコストを省くことができる。

ただし、前述した優先熱源判定周期Ｔが一定であるヒートポンプシステムでは、必ずしも時刻Ｔａのタイミングで優先して稼働すべき熱源器の判定が行われるとは限らない。具体的に説明すると、２つの曲線が交わる時刻Ｔａ以前では、優先熱源判定周期Ｔによる時刻Ｔ１で加熱コストＨ１および加熱コストＢ１が求められ、優先熱源判定周期Ｔによる時刻Ｔ２で加熱コストＨ２および加熱コストＢ２が求められる。これらの加熱コストによって優先熱源判定が行われた結果、時刻Ｔ１やＴ２ではコスト的に有利なボイラ２に対してボイラ稼働指令４１ｂが送信される。ただし、優先熱源判定周期Ｔによる時刻Ｔ３となるまで加熱コストＨ３および加熱コストＢ３が求められない。すなわち、時刻Ｔａから時刻Ｔ３までの間では優先熱源判定が行われないため、コスト的に不利なボイラ２の稼働が継続される。

このような問題を解消するため本実施の形態にかかるヒートポンプシステムでは、例えば、時刻Ｔａの直前の優先熱源判定周期Ｔの時刻Ｔ２において、コスト的に有利なボイラ２が稼働しているとき（時刻Ｔａより前の時間に加熱コストＨが加熱コストＢより高いとき）であっても、以下の条件が成り立つ場合、時刻Ｔ２で優先して稼働すべき熱源器をボイラ２からヒートポンプ装置１に切り替えるように構成されている。

条件は、以下の（１）と（２）とを満たす場合である。
（１）時刻Ｔ２におけるコスト差分１３ａが加熱コスト差分閾値１２ａ以下である。
（２）時刻Ｔ２におけるＨ／Ｐコスト変動率３５ａが負であるときのコスト変動率差分３３ａが加熱コスト変動率差分閾値３２ａ以上である。

なお、時刻Ｔ２で制御対象の熱源器をボイラ２からヒートポンプ装置１に切り替えた場合、時刻Ｔ２から時刻Ｔａまでの間ではヒートポンプ装置１の加熱コストが不利となるが、時刻Ｔ２から時刻Ｔａまでの時間は、加熱コストが安価でない熱源選択期間（時刻Ｔａから時刻Ｔ３までの時間）より短いため、時刻Ｔａから時刻Ｔ３までの間にボイラ２を稼働させる場合に比べて、システム全体でのコストを低減することが期待できる。

また、時刻Ｔ２と時刻Ｔａとの間の時間が図示例よりも長い場合（すなわち、時刻Ｔ２の位置が図示例よりも時刻Ｔ１側である場合）、時刻Ｔ２で上記２つの条件が満たされない場合もある。その場合でも、時刻Ｔａから時刻Ｔ３までの時間が短くなるため、この時刻Ｔ３の時点で加熱コストＨが加熱コストＢより小さい値と判断されれば、時刻Ｔ３で制御対象の熱源器がボイラ２からヒートポンプ装置１に切り替えられる。

図４には横軸を時間とし縦軸をコストとして、例えば外気温が急激に下降する時間帯（例えば夕方から深夜までの時間帯）におけるヒートポンプ装置１およびボイラ２の加熱コストの経時的変化を示す曲線が示されている。

図示例のように外気温が急激に上昇する時間帯では、複数の加熱コストＨから求められるＨ／Ｐコスト変動率３５ａは、正の値となり、かつ、複数の加熱コストＢから求められるボイラコスト変動率３６ａに比べて大きな値となる。そのため、図示例のようにＨ／Ｐ加熱コスト曲線１０２が右上がりとなり、ヒートポンプ装置１の加熱コストが経時的に上がる傾向を示す。

このように、外気温が急激に下降する時間帯では、Ｈ／Ｐコスト変動率３５ａが正の値、かつ、ボイラコスト変動率３６ａより大きい値となるため、図３の例と同様に、２つのコスト曲線はある時刻Ｔａで交わる。図４の例では、時刻Ｔａ以前の時間帯ではボイラ加熱コスト曲線１０３がＨ／Ｐ加熱コスト曲線１０２よりも高く、時刻Ｔａ以降の時間帯ではＨ／Ｐ加熱コスト曲線１０２がボイラ加熱コスト曲線１０３よりも高い。従って、時刻Ｔａ以前の時間帯ではヒートポンプ装置１を稼働させたほうがシステム全体のコストが有利であり、時刻Ｔａ以降の時間帯ではボイラ２を稼働させたほうがシステム全体のコストが有利である。このようなことから時刻Ｔａ以前ではヒートポンプ装置１を稼働させ、時刻Ｔａになった時点で制御対象の熱源器をヒートポンプ装置１からボイラ２に切り替えることができれば、システム全体での無駄なコストを省くことができる。

そこで、本実施の形態にかかるヒートポンプシステムでは、時刻Ｔａより前、かつ、時刻Ｔａの直前の優先熱源判定周期Ｔの時刻Ｔ２において、コスト的に有利なヒートポンプ装置１が稼働しているとき（時刻Ｔａより前の時間に加熱コストＢが加熱コストＨより高いとき）であっても、以下の条件が成り立つ場合、時刻Ｔ２で制御対象の熱源器をヒートポンプ装置１からボイラ２に切り替えるように構成されている。

条件は、以下の（１）と（２）とを満たす場合である。
（１）時刻Ｔ２におけるコスト差分１３ａが加熱コスト差分閾値１２ａ以下である。
（２）時刻Ｔ２におけるＨ／Ｐコスト変動率３５ａが正であるときのコスト変動率差分３３ａが加熱コスト変動率差分閾値３２ａ以上である。

なお、時刻Ｔ２で制御対象の熱源器をヒートポンプ装置１からボイラ２に切り替えた場合、時刻Ｔ２から時刻Ｔａまでの間ではボイラ２の加熱コストが不利となるが、時刻Ｔ２から時刻Ｔａまでの時間は、加熱コストが安価でない熱源選択期間（時刻Ｔａから時刻Ｔ３までの時間）より短いため、時刻Ｔａから時刻Ｔ３までの間にヒートポンプ装置１を稼働させる場合に比べて、システム全体でのコストを低減することが期待できる。

また、時刻Ｔ２と時刻Ｔａとの間の時間が図示例よりも長い場合（すなわち、時刻Ｔ２の位置が図示例よりも時刻Ｔ１側である場合）、時刻Ｔ２で上記２つの条件が満たされない場合もある。その場合でも、時刻Ｔａから時刻Ｔ３までの時間が短くなるため、この時刻Ｔ３の時点で加熱コストＢが加熱コストＨより小さい値と判断されれば、時刻Ｔ３で制御対象の熱源器がヒートポンプ装置１からボイラ２に切り替えられる。

このように、本実施の形態に係るヒートポンプシステムは、上記の条件を用いることにより、２つのコスト曲線が交わる時刻Ｔａに到達する直前にシステム全体のコストが有利となることが予測される熱源器を選択し、または２つのコスト曲線が交わる時刻Ｔａに到達した直後にシステム全体のコストが有利な熱源器を選択するように構成されている。

以下、図５を用いて本実施の形態に係るヒートポンプシステムの動作を説明する。

加熱コスト差分演算部１１では、予め設定されたコスト演算周期でボイラ２による加熱コストＢ（ボイラ加熱コスト）とヒートポンプ装置１による加熱コストＨ（Ｈ／Ｐ加熱コスト）とが演算される（ステップＳ１）。

ボイラ加熱コストおよびＨ／Ｐ加熱コストは、例えば、予め制御装置１００に設定される優先熱源判定周期Ｔの時刻Ｔ１からＴ２の間で複数回演算され（ステップＳ２，Ｎｏ）、各Ｈ／Ｐ加熱コストがＨ／Ｐコスト記憶部３７に保存され、各ボイラ加熱コストがボイラコスト記憶部３８に保存される（ステップＳ３）。

優先熱源判定周期Ｔの時刻（例えばＴ２）のとき（ステップＳ２，Ｙｅｓ）、加熱コスト変動率判定部３０ではＨ／Ｐコスト変動率３５ａおよびボイラコスト変動率３６ａが演算される（ステップＳ４）。

また、加熱コスト判定部１０では、ステップＳ１で演算されたＨ／Ｐ加熱コストがボイラ加熱コストより大きいか否かが判定され、Ｈ／Ｐ加熱コストがボイラ加熱コストより大きい場合（ステップＳ５，Ｙｅｓ）、その結果がコスト比較結果２１ａとして優先熱源判定部４０に入力される。

また、加熱コスト判定部１０ではステップＳ１で演算されたＨ／Ｐ加熱コストとボイラ加熱コストとのコスト差分１３ａが加熱コスト差分閾値１２ａ以下である否かが判定され、その判定結果が加熱コスト差分１１ａとして優先熱源判定部４０に入力される。

また、加熱コスト変動率判定部３０では、Ｈ／Ｐコスト変動率３５ａとボイラコスト変動率３６ａとのコスト変動率差分３３ａが加熱コスト変動率差分閾値３２ａ以上であるか否かが判定され、その判定結果が加熱コスト変動率差分３０ａとして優先熱源判定部４０に入力される。

そして、優先熱源判定部４０では、加熱コスト判定部１０および映像表示装置３０からの情報に基づいて、以下の処理（優先熱源判定処理）が行われる。

コスト比較結果２１ａによりＨ／Ｐ加熱コストがボイラ加熱コストより大きく（ステップＳ５，Ｙｅｓ）、加熱コスト差分１１ａによりコスト差分１３ａが加熱コスト差分閾値１２ａ以下であり（ステップＳ６，Ｙｅｓ）、Ｈ／Ｐコスト変動率演算部３５からのＨ／Ｐコスト変動率３５ａが負の値であり（ステップＳ７，Ｙｅｓ）、さらに加熱コスト変動率差分３０ａによりコスト変動率差分３３ａが加熱コスト変動率差分閾値３２ａ以上である場合（ステップＳ８，Ｙｅｓ）、優先熱源判定部４０では優先すべき熱源器がヒートポンプ装置１であると判定され、制御部４１ではこの判定結果に応じてＨ／Ｐ稼働指令４１ａが生成される。その結果、熱源器がボイラ２からヒートポンプ装置１に切り替える（ステップＳ９）。

ステップＳ６においてコスト差分１３ａが加熱コスト差分閾値１２ａ以下ではない場合（ステップＳ６，Ｎｏ）、またはステップＳ７においてＨ／Ｐコスト変動率３５ａが負の値ではない場合（ステップＳ７，Ｎｏ）、またはステップＳ８においてコスト変動率差分３３ａが加熱コスト変動率差分閾値３２ａ以上ではない場合（ステップＳ８，Ｎｏ）、優先熱源判定部４０では熱源器を切り替える必要がないと判定され、制御部４１ではこの判定結果に応じてボイラ稼働指令４１ｂが継続して生成される。その結果、ボイラ２の運転が継続される（ステップＳ１０）。

ステップＳ５において、Ｈ／Ｐ加熱コストがボイラ加熱コスト以下であり（ステップＳ５，Ｎｏ）、コスト差分１３ａが加熱コスト差分閾値１２ａ以下であり（ステップＳ１１，Ｙｅｓ）、Ｈ／Ｐコスト変動率３５ａが正の値であり（ステップＳ１２，Ｙｅｓ）、コスト変動率差分３３ａが加熱コスト変動率差分閾値３２ａ以上である場合（ステップＳ１３，Ｙｅｓ）、優先熱源判定部４０では優先すべき熱源器がボイラ２であると判定され、制御部４１ではこの判定結果に応じてボイラ稼働指令４１ｂが生成される。

ステップＳ１１においてコスト差分１３ａが加熱コスト差分閾値１２ａ以下ではない場合（ステップＳ１１，Ｎｏ）、またはステップＳ１２においてＨ／Ｐコスト変動率３５ａが正の値ではない場合（ステップＳ１２，Ｎｏ）、またはステップＳ１３においてコスト変動率差分３３ａが加熱コスト変動率差分閾値３２ａ以上ではない場合（ステップＳ１３，Ｎｏ）、優先熱源判定部４０では熱源器を切り替える必要がないと判定され、制御部４１ではこの判定結果に応じてＨ／Ｐ稼働指令４１ａが継続して生成される。

以上に説明したように本実施の形態に係るヒートポンプシステムは、ヒートポンプ式の第１の熱源器（１）と、ヒートポンプ式以外の第２の熱源器（２）と、第１の熱源器および第２の熱源器の運転制御を行う制御装置１００とを備え、第１の熱源器または第２の熱源器で加熱された流体を供給するヒートポンプシステムであって、制御装置１００は、一定の周期（優先熱源判定周期Ｔ）の間に、第１の熱源器で消費されるエネルギーに応じた第１のコスト（Ｈ）と第２の熱源器で消費されるエネルギーに応じた第２のコスト（Ｂ）とを演算すると共に、第１のコストと第２のコストが経時的に同一時点でのコスト差分１３ａを演算し、前記周期の間に得られた複数の第１のコストに基づく第１のコスト変動率（３５ａ）と前記周期の間に得られた複数の前記第２のコストに基づく第２のコスト変動率（３６ａ）との経時的に同一時点でのコスト変動率差分３３ａを演算し、第１のコストと第２のコストとが同一となる時点（Ｔａ）より前の前記周期の時刻（例えば時刻Ｔ２）で、第１のコストが第２のコストより大きい場合、少なくともコスト差分１３ａおよびコスト変動率差分３３ａに基づいて第２の熱源器の運転を継続させるか第２の熱源器の代わりに第１の熱源器を運転させるかを判定し、この判定結果に応じて熱源器を制御するように構成されている。このように各熱源器の加熱コストの比較結果だけでなく各熱源器の加熱コスト変動率の比較結果を考慮することにより、外気温が上昇傾向にある時間帯において、経時的に変化する加熱コストＨと経時的に変化する加熱コストＢとが同一となる時刻Ｔａよりも前のタイミングで、時刻Ｔａ以降でコスト的に有利な熱源器を予測することができ、時刻Ｔａよりも早いタイミングでその熱源器を制御することができる。その結果、システム全体でのコストを低減することができる共に、更なる省エネルギー化を図ることができる。

また、制御装置１００は、加熱コストＨと加熱コストＢとを比較するコスト比較部２１と、コスト差分１３ａを演算するコスト差分演算部１３と、コスト差分演算部１３からのコスト差分１３ａと加熱コスト差分閾値１２ａとを比較するコスト差分比較部１４と、コスト変動率差分３３ａを演算するコスト変動率差分演算部３３と、コスト変動率差分演算部３３からのコスト変動率差分３３ａと加熱コスト変動率差分閾値３２ａとを比較するコスト変動率比較部３４と、コスト比較部２１の比較結果により加熱コストＨが加熱コストＢより大きく、コスト差分比較部１４の比較結果によりコスト差分１３ａが加熱コスト差分閾値１２ａ以下であり、Ｈ／Ｐコスト変動率３５ａが負の値であり、コスト変動率比較部３４の比較結果によりコスト変動率差分３３ａが加熱コスト変動率差分閾値３２ａ以上である場合、優先すべき熱源器がヒートポンプ装置１であると判定する優先熱源判定部４０と、を備えるように構成されている。従って、図３に示される時刻Ｔａよりも前のタイミングでボイラ２が稼働中の場合でも、時刻Ｔａ以降でコスト的に有利な熱源器がヒートポンプ装置１であることを予測して、制御対象の熱源器をボイラ２からヒートポンプ装置１に切り替えることができる。

また、本実施の形態に係るヒートポンプシステムは、第１のコストと第２のコストとが同一となる時点より前の前記周期の時刻で、前記第１のコストが第２のコストより小さい場合、少なくとも前記コスト差分およびコスト変動率差分に基づいて前記第１の熱源器の運転を継続させるか前記第１の熱源器の代わりに前記第２の熱源器を運転させるかを判定し、この判定結果に応じて熱源器を制御するように構成されている。このように、各熱源器の加熱コストの比較結果だけでなく各熱源器の加熱コスト変動率の比較結果を考慮することにより、外気温が下降傾向にある時間帯において、経時的に変化する加熱コストＨと経時的に変化する加熱コストＢとが同一となる時刻Ｔａよりも前のタイミングで、時刻Ｔａ以降でコスト的に有利な熱源器を予測することができ、時刻Ｔａよりも早いタイミングでその熱源器を制御することができる。その結果、システム全体でのコストを低減することができる共に、更なる省エネルギー化を図ることができる。

また、制御装置１００は、加熱コストＨと加熱コストＢとを比較するコスト比較部２１と、コスト差分１３ａを演算するコスト差分演算部１３と、コスト差分演算部１３からのコスト差分１３ａと加熱コスト差分閾値１２ａとを比較するコスト差分比較部１４と、コスト変動率差分３３ａを演算するコスト変動率差分演算部３３と、コスト変動率差分演算部３３からのコスト変動率差分３３ａと加熱コスト変動率差分閾値３２ａとを比較するコスト変動率比較部３４と、コスト比較部２１の比較結果により加熱コストＨが加熱コストＢより小さく、コスト差分比較部１４の比較結果によりコスト差分１３ａが加熱コスト差分閾値１２ａ以下であり、Ｈ／Ｐコスト変動率３５ａが正の値であり、コスト変動率比較部３４の比較結果によりコスト変動率差分３３ａが加熱コスト変動率差分閾値３２ａ以上である場合、優先すべき熱源器がヒートポンプ装置１であると判定する優先熱源判定部４０と、を備えるように構成されている。従って、図４に示される時刻Ｔａよりも前のタイミングでボイラ２が稼働中の場合でも、時刻Ｔａ以降でコスト的に有利な熱源器がボイラ２であることを予測して、制御対象の熱源器をヒートポンプ装置１からボイラ２に切り替えることができる。

また、本発明の実施の形態は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。

以上のように、本発明は、ヒートポンプシステムに適用可能であり、特に、更なる省エネルギー化を図ることができる発明として有用である。

１ヒートポンプ装置、２ボイラ、３熱放出器、４ミキシングタンク、５出湯温度センサ、５ａ出湯温度情報、６外気温センサ、６ａ外気温度情報、７流体配管、１０加熱コスト判定部、１１加熱コスト差分演算部、１１ａ加熱コスト差分、１２加熱コスト差分閾値記憶部、１２ａ加熱コスト差分閾値、１３コスト差分演算部、１３ａコスト差分、１４コスト差分比較部、１５Ｈ／Ｐコスト演算部、１６ボイラコスト演算部、１７電気料金単価記憶部、１８ボイラ料金単価記憶部、１９出湯温度データ取得部、２０外気温データ取得部、２１コスト比較部、２１ａコスト比較結果、３０加熱コスト変動率判定部、３０ａ加熱コスト変動率差分、３１加熱コスト変動率差分演算部、３２加熱コスト変動率差分閾値記憶部、３２ａ加熱コスト変動率差分閾値、３３コスト変動率差分演算部、３３ａコスト変動率差分、３４コスト変動率比較部、３５Ｈ／Ｐコスト変動率演算部、３５ａＨ／Ｐコスト変動率、３６ボイラコスト変動率演算部、３６ａボイラコスト変動率、３７Ｈ／Ｐコスト記憶部、３８ボイラコスト記憶部、４０優先熱源判定部、４１制御部、４１ａＨ／Ｐ稼働指令、４１ｂボイラ稼働指令、１００制御装置、１０１操作部、１０１ａ操作情報、１０２Ｈ／Ｐ加熱コスト曲線、１０３ボイラ加熱コスト曲線、Ｂ加熱コスト、Ｈ加熱コスト、Ｔ優先熱源判定周期。

Claims

ヒートポンプ式の第１の熱源器と、ヒートポンプ式以外の第２の熱源器と、前記第１の熱源器および前記第２の熱源器の運転制御を行う制御装置とを備え、前記第１の熱源器または前記第２の熱源器で加熱された流体を供給するヒートポンプシステムであって、
前記制御装置は、
一定の周期の間に、前記第１の熱源器で消費されるエネルギーに応じた第１のコストと前記第２の熱源器で消費されるエネルギーに応じた第２のコストとを演算すると共に、前記第１のコストと前記第２のコストが経時的に同一時点でのコスト差分を演算し、
前記周期の間に得られた複数の前記第１のコストに基づく第１のコスト変動率と前記周期の間に得られた複数の前記第２のコストに基づく第２のコスト変動率との経時的に同一時点でのコスト変動率差分を演算し、
前記第１のコストと前記第２のコストとが同一となる時点より前の前記周期の時刻で、前記第１のコストが第２のコストより大きい場合、少なくとも前記コスト差分およびコスト変動率差分に基づいて前記第２の熱源器の運転を継続させるか前記第２の熱源器の代わりに前記第１の熱源器を運転させるかを判定し、
この判定結果に応じて熱源器を制御することを特徴とするヒートポンプシステム。
前記制御装置は、
前記第１のコストと前記第２のコストとを比較するコスト比較部と、
前記コスト差分を演算するコスト差分演算部と、
前記コスト差分演算部からのコスト差分と第１の閾値とを比較するコスト差分比較部と、
前記コスト変動率差分を演算するコスト変動率差分演算部と、
前記コスト変動率差分演算部からのコスト変動率差分と前記第１の閾値とは異なる第２の閾値とを比較するコスト変動率比較部と、
前記コスト比較部の比較結果により前記第１のコストが前記第２のコストより大きく、前記コスト差分比較部の比較結果により前記コスト差分が前記第１の閾値以下であり、前記第１のコスト変動率が負の値であり、前記コスト変動率比較部の比較結果により前記コスト変動率差分が前記第２の閾値以上である場合、優先すべき熱源器が前記第１の熱源器であると判定する優先熱源判定部と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプシステム。
ヒートポンプ式の第１の熱源器と、ヒートポンプ式以外の第２の熱源器と、前記第１の熱源器および前記第２の熱源器の運転制御を行う制御装置とを備え、前記第１の熱源器または前記第２の熱源器で加熱された流体を供給するヒートポンプシステムであって、
前記制御装置は、
一定の周期の間に、前記第１の熱源器で消費されるエネルギーに応じた第１のコストと前記第２の熱源器で消費されるエネルギーに応じた第２のコストとを演算すると共に、前記第１のコストと前記第２のコストが経時的に同一時点でのコスト差分を演算し、
前記周期の間に得られた複数の前記第１のコストに基づく第１のコスト変動率と前記周期の間に得られた複数の前記第２のコストに基づく第２のコスト変動率との経時的に同一時点でのコスト変動率差分を演算し、
前記第１のコストと前記第２のコストとが同一となる時点より前の前記周期の時刻で、前記第１のコストが第２のコストより小さい場合、少なくとも前記コスト差分およびコスト変動率差分に基づいて前記第１の熱源器の運転を継続させるか前記第１の熱源器の代わりに前記第２の熱源器を運転させるかを判定し、
この判定結果に応じて熱源器を制御することを特徴とするヒートポンプシステム。
前記制御装置は、
前記第１のコストと前記第２のコストとを比較するコスト比較部と、
前記コスト差分を演算するコスト差分演算部と、
前記コスト差分演算部からのコスト差分と第１の閾値とを比較するコスト差分比較部と、
前記コスト変動率差分を演算するコスト変動率差分演算部と、
前記コスト変動率差分演算部からのコスト変動率差分と前記第１の閾値とは異なる第２の閾値とを比較するコスト変動率比較部と、
前記コスト比較部の比較結果により前記第１のコストが前記第２のコストより小さく、前記コスト差分比較部の比較結果により前記コスト差分が前記第１の閾値以下であり、前記第１のコスト変動率が正の値であり、前記コスト変動率比較部の比較結果により前記コスト変動率差分が前記第２の閾値以上である場合、優先すべき熱源器が前記第２の熱源器であると判定する優先熱源判定部と、
を備えたことを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプシステム。