JP2015161458A - Heat pump water heater and control method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプ式給湯器及びその制御方法に関するものである。 The present invention relates to a heat pump type water heater and a control method thereof.
従来、ヒートポンプ式給湯器として、特許文献1に開示される給湯器が知られている。特許文献1には、過去数日の使用熱量を記憶しておき、現在の蓄熱量が過去数日の最大使用熱量よりも小さい場合に、使用熱量が多く湯切れが発生しやすいと判断し、加熱開始の残湯量を増加させ、湯切れが発生しないように加熱動作を早めに開始させることが開示されている。
Conventionally, a water heater disclosed in
ヒートポンプ式給湯器の場合、一般的には安価な深夜料金帯(例えば、0時から8時の間)にヒートポンプを運転して貯湯槽に湯を貯蔵する。このとき、深夜料金帯における電力を可能な限り有効に利用し、電力料金が比較的高い昼間の時間帯における加熱動作を回避することが望ましい。 In the case of a heat pump type water heater, generally, a heat pump is operated in an inexpensive late-night charge zone (for example, between 0 o'clock and 8 o'clock) to store hot water in a hot water storage tank. At this time, it is desirable to use the power in the midnight rate zone as effectively as possible to avoid the heating operation in the daytime period when the power rate is relatively high.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、過去の使用実績から適切な蓄熱量を設定するとともに、電力料金が比較的安価な時間帯の電力を可能な限り用いて加熱を行うことにより、省エネルギー化を実現することのできるヒートポンプ式給湯器及びその制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and sets an appropriate amount of heat storage based on past use results, and uses power during times when the power rate is relatively inexpensive as much as possible. An object of the present invention is to provide a heat pump type water heater that can realize energy saving and a control method thereof.
本発明の第1態様は、電力料金が比較的安い時間帯の電力を可能な限り用いて、貯湯槽内のお湯が予め設定されている貯湯温度目標値及び貯湯量目標値となるように加熱を行うヒートポンプ式給湯器であって、蓄熱量又は残湯量及び給湯負荷を含む過去の使用実績データから日単位での最小蓄熱量を取得する取得手段と、前記最小蓄熱量が所定の適正範囲を超えている場合に、前記貯湯温度目標値及び貯湯量目標値の少なくともいずれか一方を変更する目標値変更手段と、変更後の貯湯温度目標値及び貯湯量目標値並びに過去の使用実績データにおける一日の給湯負荷とを用いて、一日の最小蓄熱量を試算する試算手段とを備え、前記目標値変更手段は、前記最小蓄熱量が前記適正範囲の上限値を超えている場合には、前記試算手段によって試算される前記最小蓄熱量が前記適正範囲内となるまで、前記貯湯温度目標値を優先的に低下させ、前記貯湯温度目標値が所定の下限値に達した場合に、前記貯湯量目標値を低減させ、前記最小蓄熱量が前記適正範囲の下限値未満である場合には、前記試算手段によって試算される前記最小蓄熱量が前記適正範囲内となるまで、前記貯湯量目標値を優先的に増加させ、前記貯湯量目標値が所定の上限値に達した場合に、前記貯湯温度目標値を増加させるヒートポンプ式給湯器である。
ここで、上記最小蓄熱量に代えて最小残湯量を用いることとしてもよい。
According to the first aspect of the present invention, the hot water in the hot water tank is heated as much as possible to a preset hot water storage temperature target value and hot water storage amount target value by using as much power as possible as long as the electricity rate is relatively low. A heat pump type hot water heater for obtaining a minimum heat storage amount in units of days from past usage record data including a heat storage amount or a remaining hot water amount and a hot water supply load, and the minimum heat storage amount is within a predetermined appropriate range. If it exceeds the target value changing means for changing at least one of the hot water storage temperature target value and the hot water storage amount target value, one of the hot water storage temperature target value and the hot water storage target value after the change and the past use record data. Using a hot water supply load of the day, and a trial calculation means for trial calculation of the minimum heat storage amount of the day, the target value changing means, when the minimum heat storage amount exceeds the upper limit value of the appropriate range, By the trial calculation means The hot water storage temperature target value is preferentially lowered until the calculated minimum heat storage amount falls within the appropriate range, and when the hot water storage temperature target value reaches a predetermined lower limit value, the hot water storage amount target value is set. If the minimum heat storage amount is less than the lower limit value of the appropriate range, the hot water storage amount target value is preferentially used until the minimum heat storage amount calculated by the trial calculation means falls within the appropriate range. It is a heat pump type hot water heater that increases the hot water storage temperature target value when the hot water storage amount target value reaches a predetermined upper limit.
Here, the minimum remaining hot water amount may be used instead of the minimum heat storage amount.
このようなヒートポンプ式給湯器によれば、使用実績データに応じて翌日以降の貯湯温度目標値及び貯湯量目標値を変更する場合において、使用実績データから最小蓄熱量が過剰であると判断した場合には、貯湯温度目標値を優先的に低下させ、貯湯温度目標値が下限値に達した場合に貯湯量目標値を低下させる。また、使用実績データから最小蓄熱量が不足していると判断した場合には、貯湯量目標値を優先的に増加させ、貯湯量目標値が上限値に達した場合に貯湯温度目標値を増加させる。
このように、貯湯温度をできるだけ低くし、湯量をできるだけ多くするように目標値を設定することにより、ヒートポンプを効率の良い運転領域で運転させることができ、省エネルギー化を図ることが可能となる。また、できるだけ低温にすることで、スケールの析出を減少させることができる。
また、定期的に使用実績データを参照して貯湯温度目標値及び貯湯量目標値を更新するので、蓄熱量に過不足がなくなり、省エネルギー化を図ることが可能となる。
According to such a heat pump type water heater, when changing the hot water storage temperature target value and hot water storage target value from the next day according to the usage record data, when determining that the minimum heat storage amount is excessive from the usage record data The hot water storage temperature target value is preferentially reduced, and when the hot water storage temperature target value reaches the lower limit, the hot water storage amount target value is reduced. Also, if it is determined from the usage record data that the minimum heat storage amount is insufficient, the hot water storage amount target value is preferentially increased, and when the hot water storage amount target value reaches the upper limit value, the hot water storage temperature target value is increased. Let
In this way, by setting the target value so that the hot water storage temperature is as low as possible and the amount of hot water is as large as possible, the heat pump can be operated in an efficient operation region, and energy saving can be achieved. Moreover, precipitation of scale can be reduced by setting the temperature as low as possible.
Moreover, since the hot water storage temperature target value and the hot water storage amount target value are updated with reference to the usage result data periodically, there is no excess or deficiency in the heat storage amount, and energy saving can be achieved.
上記ヒートポンプ式給湯器において、前記貯湯温度目標値及び前記貯湯量目標値は、曜日毎に設定されており、前記取得手段は、曜日毎に前記最小蓄熱量を取得し、前記目標値変更手段は、前記最小蓄熱量が前記適正範囲外である曜日の前記貯湯温度目標値及び前記貯湯量目標値の少なくともいずれか一方を変更することとしてもよい。 In the heat pump type water heater, the hot water storage temperature target value and the hot water storage amount target value are set for each day of the week, the acquisition unit acquires the minimum heat storage amount for each day of the week, and the target value changing unit includes: In addition, it is possible to change at least one of the hot water storage temperature target value and the hot water storage amount target value for a day of the week when the minimum heat storage amount is outside the appropriate range.
上記ヒートポンプ式給湯器において、前記貯湯温度目標値及び前記貯湯量目標値は、平日と休日に分けて設定されており、前記取得手段は、平日と休日とに分けて前記最小蓄熱量をそれぞれ取得し、前記目標値変更手段は、平日の前記最小蓄熱量が前記適正範囲外である場合に、平日の前記貯湯温度目標値及び前記貯湯量目標値の少なくともいずれか一方を変更し、休日の前記最小蓄熱量が前記適正範囲外である場合に、休日の前記貯湯温度目標値及び前記貯湯量目標値の少なくともいずれか一方を変更することとしてもよい。 In the heat pump type water heater, the hot water storage temperature target value and the hot water storage amount target value are set separately for weekdays and holidays, and the acquisition means acquires the minimum heat storage amount separately for weekdays and holidays, respectively. The target value changing means changes at least one of the hot water storage temperature target value on weekdays and the hot water storage target value when the minimum heat storage amount on weekdays is outside the appropriate range, When the minimum heat storage amount is outside the appropriate range, at least one of the hot water storage temperature target value and the hot water storage target value on holidays may be changed.
上記ヒートポンプ式給湯器において、前記取得部は、前日の使用実績データから最小蓄熱量を取得し、前記目標値変更手段は、前記最小蓄熱量が所定の適正範囲を超えている場合に、前記貯湯温度目標値及び貯湯量目標値の少なくともいずれか一方を変更して、翌日の前記貯湯温度目標値及び貯湯量目標値を設定することとしてもよい。 In the heat pump type hot water heater, the acquisition unit acquires the minimum heat storage amount from the use result data of the previous day, and the target value changing unit is configured to store the hot water storage when the minimum heat storage amount exceeds a predetermined appropriate range. It is also possible to change at least one of the temperature target value and the hot water storage amount target value and set the hot water storage temperature target value and the hot water storage target value for the next day.
本発明の第2態様は、電力料金が比較的安い時間帯の電力を可能な限り用いて、貯湯槽内のお湯が予め設定されている貯湯温度目標値及び貯湯量目標値となるように加熱を行うヒートポンプ式給湯器の制御方法であって、蓄熱量、残湯量、及び給湯負荷を含む過去の使用実績データから日単位での最小蓄熱量を取得する取得過程と、前記最小蓄熱量が所定の適正範囲を超えている場合に、前記貯湯温度目標値及び貯湯量目標値の少なくともいずれか一方を変更する目標値変更過程と、変更後の貯湯温度目標値及び貯湯量目標値並びに過去の使用実績データにおける一日の給湯負荷とを用いて、一日の最小蓄熱量を試算する試算過程とを含み、前記目標値変更過程では、前記最小蓄熱量が前記適正範囲の上限値を超えている場合には、前記試算過程において試算される前記最小蓄熱量が前記適正範囲内となるまで、前記貯湯温度目標値を優先的に低下させ、前記貯湯温度目標値が所定の下限値に達した場合に、前記貯湯量目標値を低減させ、前記最小蓄熱量が前記適正範囲の下限値未満である場合には、前記試算過程において試算される前記最小蓄熱量が前記適正範囲内となるまで、前記貯湯量目標値を優先的に増加させ、前記貯湯量目標値が所定の上限値に達した場合に、前記貯湯温度目標値を増加させるヒートポンプ式給湯器の制御方法である。 According to the second aspect of the present invention, the hot water in the hot water tank is heated as much as possible so that the hot water in the hot water tank becomes a preset hot water temperature target value and hot water amount target value by using as much as possible electric power in a time zone where the power rate is relatively low. A heat pump type hot water heater control method for obtaining a minimum heat storage amount in a day unit from past usage data including a heat storage amount, a remaining hot water amount, and a hot water supply load, and the minimum heat storage amount is predetermined. Target value changing process of changing at least one of the hot water storage temperature target value and the hot water storage amount target value, the changed hot water storage temperature target value, the hot water storage target value, and past use And a trial calculation process for calculating a daily minimum heat storage amount using the daily hot water supply load in the actual data, and in the target value changing process, the minimum heat storage amount exceeds the upper limit value of the appropriate range. In the case, the above estimation The hot water storage temperature target value is preferentially lowered until the minimum heat storage amount calculated in the process is within the appropriate range, and the hot water storage temperature target value is reached when the hot water storage temperature target value reaches a predetermined lower limit value. When the minimum heat storage amount is less than the lower limit value of the appropriate range, the hot water storage amount target value is prioritized until the minimum heat storage amount calculated in the trial calculation process is within the appropriate range. The heat pump type hot water heater control method increases the hot water storage temperature target value when the hot water storage amount target value reaches a predetermined upper limit.
本発明によれば、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。 According to the present invention, there is an effect that energy saving can be achieved.
以下に、本発明に係るヒートポンプ式給湯器及びその制御方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るヒートポンプ式給湯器の概略構成を示した図である。図1に示すように、ヒートポンプ式給湯器1は、ヒートポンプにより低温水を加熱する熱源機2と、熱源機2によって加熱された高温水を蓄える貯湯槽3とを備える。
Hereinafter, an embodiment of a heat pump type hot water heater and a control method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a heat pump type water heater according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the heat pump
ヒートポンプ式給湯器1において、貯湯槽3には、給水配管4を通じて低温水が給水ポンプ5により供給される。貯湯槽3に供給された低温水は、循環配管6に送られ、循環配管6に設けられた熱源機2の循環ポンプ(不図示)で流量調整され水用熱交換器(不図示)において、高温の冷媒と熱交換されることで加熱される。加熱後の高温水は、循環配管6を通じて貯湯槽3の上部から貯湯槽3に戻される。貯湯槽3に貯湯された高温水は、給湯配管7を通じて不図示の浴槽用湯栓などの給湯栓に供給される。
また、貯湯槽3には残湯量を計測するための湯量センサ(不図示)及び貯湯温度を計測する温度センサ(不図示)が設けられ、給水配管4には給水量を計測するための流量センサ(不図示)が設けられ、給湯配管7には給湯供給量を計測するための流量センサ(不図示)が設けられている。これらのセンサの計測値は、後述する給湯制御部10に送信され、使用実績データとして格納されるとともに、熱源機等の制御において用いられる。
In the heat pump type
The hot
ヒートポンプ式給湯器1における低温水の加熱制御は、給湯制御部10によって行われる。給湯制御部10は、例えば、曜日毎の貯湯温度目標値及び貯湯量目標値が設定されたスケジュールを保有しており、このスケジュールに従って、熱源機2や給水ポンプ5を作動させることにより、スケジュールに応じた蓄熱量(貯湯温度×貯湯量)を貯湯槽3に蓄える。ここで、熱源機2による低温水加熱運転は、電力料金が比較的安い(例えば、深夜電力料金等)時間帯の電力をできるだけ用いて行われる。
The heating control of the low temperature water in the heat pump
図2に、給湯制御部10の機能ブロック図を示す。図2に示すように、給湯制御部10は、スケジュールが格納されるスケジュール記憶部11、過去の使用実績データが格納される使用実績データ記憶部12、過去の使用実績データに基づいてスケジュール記憶部11に記憶されるスケジュールを更新するスケジュール更新部13を備えている。また、給湯制御部10は、給水ポンプ5に対して動作指令を与える不図示の給水ポンプ制御部、熱源機2に対して温水目標温度等の指令値を与える不図示の加熱制御部等を備えている。なお、貯湯温度目標値及び貯湯量目標値に基づく給水ポンプ5の流量制御及び熱源機2の動作制御については、公知の技術を適宜採用すればよく、したがって、詳細な説明は省略する。
In FIG. 2, the functional block diagram of the hot water
スケジュール記憶部11には、曜日毎に貯湯温度目標値及び貯湯量目標値が設定されている。
使用実績データ記憶部12には、過去の使用実績データとして、例えば、過去一週間分の最小蓄熱量、残湯量、給湯負荷、熱源機加熱能力等が日付・曜日に対応付けて格納されている。これにより、例えば、図9に示すような給湯負荷バランスシート等を使用実績データ記憶部12に格納されているある使用実績データに基づいて作成することができ、一日における貯湯槽蓄熱量、給湯負荷、熱源機加熱能力の推移を把握することができる。
The
In the use record
スケジュール更新部13は、取得部21、目標値変更部22、及び試算部23を備えている。
取得部21は、使用実績データ記憶部12に格納されている過去の使用実績データから曜日毎の最小蓄熱量を取得する。例えば、取得部21は、過去一週間の使用実績データを使用実績データ記憶部12から読み出し、図3に示すように、過去一週間の曜日毎の最小蓄熱量を取得する。
The
The
目標値変更部22は、取得部21によって取得された曜日毎の最小蓄熱量が、予め設定されている所定の適正範囲外となる曜日があるか否かを判定し、適正範囲外となる曜日がある場合には、スケジュール記憶部11に記憶されている、当該曜日の貯湯温度目標値及び貯湯量目標値を変更する。例えば、取得部21によって取得された曜日毎の最小蓄熱量が図3に示すような結果であれば、月曜日及び水曜日の貯湯温度目標値及び貯湯量目標値が変更されることとなる。
The target
具体的には、目標値変更部22は、最小蓄熱量が適正範囲の上限値を超えている場合には、後述する試算部23によって試算される最小蓄熱量が適正範囲内となるまで、貯湯温度目標値を優先的に低下させ、貯湯温度目標値が所定の下限値に達した場合に、貯湯量目標値を低減させる。
また、目標値変更部22は、最小蓄熱量が適正範囲の下限値未満である場合には、後述する試算部23によって試算される最小蓄熱量が適正範囲内となるまで、貯湯量目標値を優先的に増加させ、貯湯量目標値が所定の上限値に達した場合に、貯湯温度目標値を増加させる。
Specifically, when the minimum heat storage amount exceeds the upper limit value of the appropriate range, the target
Further, when the minimum heat storage amount is less than the lower limit value of the appropriate range, the target
図4に示すように、一般的に、ヒートポンプを有する熱源機は貯湯温度が上昇すると成績係数(COP:coefficient of performance)が低下する。成績係数は、加熱能力(kW)を消費電力(kW)で除算した値であり、成績係数が高いほど、効率が高いことを意味する。このようなことから、本実施形態では、貯湯温度目標値及び貯湯量目標値を変更する際には、可能な限り貯湯温度を低温に設定して、熱源機2を効率の高い運転領域で運転させ、消費電力の低減を図ることとしている。
As shown in FIG. 4, generally, in a heat source device having a heat pump, the coefficient of performance (COP) decreases when the hot water storage temperature rises. The coefficient of performance is a value obtained by dividing the heating capacity (kW) by the power consumption (kW), and the higher the coefficient of performance, the higher the efficiency. For this reason, in this embodiment, when changing the hot water storage temperature target value and the hot water storage amount target value, the hot water storage temperature is set as low as possible and the
試算部23は、目標値変更部22によって貯湯温度目標値または貯湯量目標値が変更される度に、その曜日の過去の使用実績(具体的には、給湯負荷)を参照して、変更後の貯湯温度目標値または貯湯量目標値としたときの最小蓄熱量を試算する。具体的には、試算部23は、変更後の運転パターン(運転時間)において貯湯温度目標値と貯湯量目標値とを乗じることにより時間ごとの蓄熱量を計算するとともに、その曜日の過去の使用実績の時間ごとの給湯負荷から、一日の貯湯槽の変化を演算し、一日の最小蓄熱量を算出する。
Each time the target
次に、上述した給湯制御部10のスケジュール更新部13により実行される処理の手順について図5から図8を参照して説明する。給湯制御部10のスケジュール更新部13は、例えば、一週間に一度、以下の処理を実行し、スケジュールの更新を行う。
まず、使用実績データ記憶部12から過去一週間の使用実績データを読み出し(図5のステップSA1)、曜日毎の最小蓄熱量を取得する(ステップSA2)。
Next, a procedure of processing executed by the
First, usage record data for the past week is read from the usage record data storage unit 12 (step SA1 in FIG. 5), and the minimum heat storage amount for each day of the week is acquired (step SA2).
次に、最小蓄熱量が所定の適正範囲外となる曜日があるか否かを判断し(ステップSA3)、適正範囲外となる曜日がなければ、スケジュールを更新する必要がないと判断して、当該処理を終了する(ステップSA3において「NO」)。これに対し、最小蓄熱量が所定の適正範囲外となる曜日があれば、その曜日を抽出し(ステップSA4)、抽出した各曜日について目標値変更処理をそれぞれ行う(ステップSA5)。
目標値変更処理では、まず、抽出した曜日の最小蓄熱量が適正範囲の下限値未満であるかを判定し(図6のステップSB1)、最小蓄熱量が適正範囲の下限値未満でなければ(ステップSB1において「NO」)、最小蓄熱量が適正範囲の上限値を超えていると判断して、蓄熱量低下を目的とした目標値変更処理を行う(ステップSB2)。また、最小蓄熱量が適正範囲の下限値未満であれば(ステップSB1において「YES」)、蓄熱量増加を目的とした目標値変更処理を行う(ステップSB3)。
Next, it is determined whether or not there is a day of the week when the minimum heat storage amount is outside the predetermined appropriate range (step SA3). If there is no day of the week that is outside the appropriate range, it is determined that there is no need to update the schedule. The process ends ("NO" in step SA3). On the other hand, if there is a day of the week when the minimum heat storage amount falls outside the predetermined appropriate range, the day of the week is extracted (step SA4), and the target value changing process is performed for each extracted day of the week (step SA5).
In the target value changing process, first, it is determined whether or not the extracted minimum heat storage amount for the day of the week is less than the lower limit value of the appropriate range (step SB1 in FIG. 6), and if the minimum heat storage amount is not less than the lower limit value of the appropriate range ( In step SB1, “NO”), it is determined that the minimum heat storage amount exceeds the upper limit value of the appropriate range, and target value change processing for the purpose of reducing the heat storage amount is performed (step SB2). If the minimum heat storage amount is less than the lower limit value of the appropriate range (“YES” in step SB1), target value changing processing for the purpose of increasing the heat storage amount is performed (step SB3).
蓄熱量低下を目的とした目標値変更処理では、まず、現在の貯湯温度目標値が予め設定されている貯湯温度の下限値であるかを判定し(図7のステップSC1)、貯湯温度目標値が下限値でなければ(ステップSC1において「NO」)、貯湯温度目標値を下限値に変更する(ステップSC2)。続いて、変更後の目標値を用いて最小蓄熱量を試算し(ステップSC3)、試算した最小蓄熱量が適正範囲内であるか否かを判断する(ステップSC4)。この結果、適正範囲内でない場合には(ステップSC4において「NO」)、ステップSC3で試算された最小蓄熱量が適正範囲の上限値より大きいか否かを判断する(ステップSC5)。 In the target value changing process for the purpose of lowering the heat storage amount, first, it is determined whether the current hot water storage temperature target value is a preset lower limit value of the hot water storage temperature (step SC1 in FIG. 7), and the hot water storage temperature target value. Is not the lower limit (“NO” in step SC1), the hot water storage temperature target value is changed to the lower limit (step SC2). Subsequently, the minimum heat storage amount is estimated using the changed target value (step SC3), and it is determined whether the calculated minimum heat storage amount is within an appropriate range (step SC4). As a result, if it is not within the appropriate range (“NO” in step SC4), it is determined whether or not the minimum heat storage amount calculated in step SC3 is larger than the upper limit value of the appropriate range (step SC5).
この結果、試算された最小蓄熱量が適正範囲の上限値よりも大きい場合には(ステップSC5において「YES」)、蓄熱量を更に下げる必要があることから、貯湯量目標値を所定量α低下させた値に変更し(ステップSC6)、ステップSC3に戻る。一方、ステップSC5において、試算された最小蓄熱量が適正範囲の上限値以下である場合には(ステップSC5において「NO」)、最小蓄熱量が適正範囲の下限値未満であると判断する。すなわち、この場合には、ステップSC2において、貯湯温度目標値を下限値に変更したことにより、蓄熱量が低くなりすぎてしまい、蓄熱量を増加させる必要があることから、貯湯温度目標値を所定量β上昇させ(ステップSC7)、ステップSC3に戻る。これにより、更新後の目標値を用いた最小蓄熱量の試算が再度行われる(ステップSC3)。そして、ステップSC4において、最小蓄熱量が適正範囲内となるまで、ステップSC3からSC7のループが繰り返され、最小蓄熱量が適正範囲内になると(ステップSC4において「YES」)、スケジュール記憶部11に記憶されているスケジュールをそのときの目標値に更新し(ステップSC8)、当該処理を終了する。
なお、本処理では、ステップSC7において、貯湯温度目標値を増加させることとしたが、貯湯量を増加させることにより、蓄熱量を増加させ、貯湯量を上限値まで増加させても蓄熱量が足りなかった場合には、貯湯温度目標値を増加させることとしてもよい。このような処理とすれば、可能な限り貯湯温度目標値を低く設定することができ、効率の良い温度帯で熱源機2を運転させることが可能となる。
As a result, when the estimated minimum heat storage amount is larger than the upper limit value of the appropriate range (“YES” in step SC5), it is necessary to further reduce the heat storage amount. The value is changed (step SC6), and the process returns to step SC3. On the other hand, in step SC5, when the estimated minimum heat storage amount is equal to or less than the upper limit value of the appropriate range (“NO” in step SC5), it is determined that the minimum heat storage amount is less than the lower limit value of the appropriate range. That is, in this case, since the hot water storage temperature target value is changed to the lower limit value in step SC2, the heat storage amount becomes too low and the heat storage amount needs to be increased. The fixed amount β is increased (step SC7), and the process returns to step SC3. Thereby, the trial calculation of the minimum heat storage amount using the updated target value is performed again (step SC3). In step SC4, the loop from step SC3 to SC7 is repeated until the minimum heat storage amount is within the appropriate range. When the minimum heat storage amount is within the appropriate range (“YES” in step SC4), the
In this process, the hot water storage temperature target value is increased in step SC7. However, the amount of stored heat is sufficient even if the amount of stored hot water is increased by increasing the amount of stored hot water and the amount of stored hot water is increased to the upper limit. If not, the hot water storage temperature target value may be increased. With such a process, the hot water storage temperature target value can be set as low as possible, and the
また、図6のステップSB3における、蓄熱量増加を目的とした目標値変更処理では、まず、現在の貯湯量目標値が予め設定されている貯湯量の上限値であるかを判定し(図8のステップSD1)、貯湯量目標値が上限値でなければ(ステップSD1において「NO」)、貯湯量目標値を所定量α増加させた値に変更する(ステップSD2)。このとき、貯湯量の上限値を上限として貯湯量目標値を増加させる。続いて、変更後の目標値を用いて最小蓄熱量を試算し(ステップSD3)、試算した最小蓄熱量が適正範囲内であるか否かを判断する(ステップSD4)。この結果、適正範囲内でない場合には(ステップSD4において「NO」)、ステップSD1に戻る。 Further, in the target value changing process for the purpose of increasing the heat storage amount in step SB3 in FIG. 6, it is first determined whether or not the current hot water storage amount target value is a preset upper limit value of the hot water storage amount (FIG. 8). In step SD1), if the hot water storage target value is not the upper limit (“NO” in step SD1), the hot water storage target value is changed to a value increased by a predetermined amount α (step SD2). At this time, the hot water storage amount target value is increased with the upper limit value of the hot water storage amount as the upper limit. Subsequently, the minimum heat storage amount is estimated using the changed target value (step SD3), and it is determined whether the calculated minimum heat storage amount is within an appropriate range (step SD4). As a result, when it is not within the appropriate range (“NO” in step SD4), the process returns to step SD1.
これにより、試算される最小蓄熱量が適正範囲内となるか、あるいは、貯湯量目標値が上限値に達するまで、ステップSD1からSD4の処理が繰り返し行われ、貯湯量目標値が段階的に増加される。そして、ステップSD3において試算される最小蓄熱量が適正範囲内となる前に貯湯量が上限値に達してしまった場合には(ステップSD1において「YES」)、貯湯温度目標値が上限値であるか否かを判定する(ステップSD5)。この結果、貯湯温度目標値が上限値でなかった場合には(ステップSD5において「NO」)、貯湯温度目標値を所定量β増加させた値に変更する(ステップSD6)。このとき、貯湯温度の上限値を上限として貯湯温度目標値を増加させる。そして、変更後の目標値を用いて最小蓄熱量を試算し(ステップSD7)、試算した最小蓄熱量が適正範囲内であるか否かを判定する(ステップSD8)。 As a result, the processes of steps SD1 to SD4 are repeated until the estimated minimum heat storage amount is within the appropriate range or the hot water storage amount target value reaches the upper limit value, and the hot water storage target value increases stepwise. Is done. If the hot water storage amount reaches the upper limit before the minimum heat storage amount calculated in step SD3 falls within the appropriate range (“YES” in step SD1), the hot water storage temperature target value is the upper limit value. (Step SD5). As a result, when the hot water storage temperature target value is not the upper limit value ("NO" in step SD5), the hot water storage temperature target value is changed to a value increased by a predetermined amount β (step SD6). At this time, the hot water storage temperature target value is increased with the upper limit value of the hot water storage temperature as the upper limit. Then, the minimum heat storage amount is calculated using the changed target value (step SD7), and it is determined whether or not the calculated minimum heat storage amount is within an appropriate range (step SD8).
この結果、試算された最小蓄熱量が適正範囲内である場合には(ステップSD8において「YES」)、このときの目標値をスケジュールに書き込むことにより、スケジュールを更新する(ステップSD9)。一方、ステップSD8において、最小蓄熱量が適正範囲内でなかった場合には、ステップSD5に戻る。これにより、試算される最小蓄熱量が適正範囲内となるか、あるいは、貯湯温度目標値が上限値に達するまで、貯湯温度目標値を増加させる処理が繰り返し行われる。そして、貯湯温度目標値が上限値に達する前に最小蓄熱量が適正範囲内となれば(ステップSD8において「YES」)、そのときの目標値をスケジュールに書き込むことでスケジュールを更新し、当該処理を終了する。 As a result, if the estimated minimum heat storage amount is within the appropriate range (“YES” in step SD8), the schedule is updated by writing the target value at this time in the schedule (step SD9). On the other hand, when the minimum heat storage amount is not within the appropriate range in step SD8, the process returns to step SD5. Thus, the process for increasing the hot water storage temperature target value is repeatedly performed until the estimated minimum heat storage amount falls within the appropriate range or the hot water storage temperature target value reaches the upper limit value. If the minimum heat storage amount is within the appropriate range before the hot water storage temperature target value reaches the upper limit (“YES” in step SD8), the schedule is updated by writing the target value at that time in the schedule, and the process Exit.
一方、最小蓄熱量が適正範囲内となる前に貯湯温度目標値が上限値に達してしまった場合には、これ以上蓄熱量を上げることができない。この場合は、例えば、スケジュールに、貯湯温度目標値及び貯湯量目標値の上限値を書き込むことで、スケジュールを更新する。なお、この場合は、夜間電力を用いて貯湯槽3に蓄えられる熱量が使用量を下回る可能性が高いため、例えば、昼間にヒートポンプを動作させて、貯湯槽に蓄える湯量を増加させる等の対策をとる必要がある。この場合、例えば、貯湯槽3における残湯量が所定の閾値以下となった場合に熱源機2を作動させる等の対策をとることが可能である。
On the other hand, if the hot water storage temperature target value reaches the upper limit before the minimum heat storage amount falls within the appropriate range, the heat storage amount cannot be increased any further. In this case, for example, the schedule is updated by writing the hot water storage temperature target value and the upper limit value of the hot water storage amount target value in the schedule. In this case, since it is highly possible that the amount of heat stored in the
図9から図14は、1日の給湯負荷バランスシートの一例を示した図である。図9は、この日の最小蓄熱量が適正範囲内にある場合を示している。図10は、使用実績データから作成された給湯負荷バランスシートの一例を示した図であり、この日の最小蓄熱量が適正範囲の上限値を超えている場合を示している。このような場合には、上述の図7に示した蓄熱量低下を目的とした目標値の変更処理が行われることにより、図11に示すように、試算上の最小蓄熱量が適正範囲内となるように、貯湯温度目標値及び貯湯量目標値が変更される。 9 to 14 are diagrams showing an example of a daily hot water supply load balance sheet. FIG. 9 shows a case where the minimum heat storage amount on this day is within an appropriate range. FIG. 10 is a diagram showing an example of a hot water supply load balance sheet created from usage record data, and shows a case where the minimum heat storage amount on this day exceeds the upper limit value of the appropriate range. In such a case, the target value changing process for the purpose of lowering the heat storage amount shown in FIG. 7 is performed, so that the estimated minimum heat storage amount is within an appropriate range as shown in FIG. Thus, the hot water storage temperature target value and the hot water storage amount target value are changed.
また、図12は、使用実績データから作成された給湯負荷バランスシートの一例を示した図であり、この日の最小蓄熱量が適正範囲の下限値未満である場合を示している。このような場合には、上述の図8に示した蓄熱量増加を目的とした目標値の変更処理が行われることにより、図13に示すように、試算上の最低蓄熱量が適正範囲内となるように、貯湯温度目標値及び貯湯量目標値が変更される。例えば、図13では、貯湯量目標値が増えたことから、熱源機2の動作時間を1時間延ばし、9時で動作を停止するようなスケジュールとなっていることがわかる。このように、深夜料金帯の期間に熱源機2を動作させただけでは、スケジュールに設定された貯湯温度目標値及び貯湯量目標値に達することができない場合には、通常料金の時間帯においても熱源機2を動作させることが必要となる。また、図13では、熱源機2の動作時間を継続して延長することで、所定の蓄熱量を確保しているが、図14では、深夜料金の時間帯が終了する8時に熱源機2の動作を一旦停止させ、給湯負荷が多くなる時間帯(ここでは、18時から19時の間)に熱源機2を再度動作させて、蓄熱量を増加させている。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a hot water supply load balance sheet created from usage record data, and shows a case where the minimum heat storage amount on this day is less than the lower limit value of the appropriate range. In such a case, the target value changing process for the purpose of increasing the heat storage amount shown in FIG. 8 is performed, so that the estimated minimum heat storage amount is within an appropriate range as shown in FIG. Thus, the hot water storage temperature target value and the hot water storage amount target value are changed. For example, in FIG. 13, since the hot water storage target value has increased, it can be seen that the operation time of the
以上説明したように、本実施形態に係るヒートポンプ式給湯器1によれば、使用実績データに応じて翌日以降の貯湯温度目標値及び貯湯量目標値を変更する場合において、使用実績データから蓄熱量が過剰であると判断した場合には、貯湯温度目標値を優先的に低下させ、貯湯温度目標値が下限値に達した場合に貯湯量目標値を低下させる。また、使用実績データから蓄熱量が不足していると判断した場合には、貯湯量目標値を優先的に増加させ、貯湯量目標値が上限値に達した場合に貯湯温度目標値を増加させる。
このように、貯湯温度をできるだけ低く設定し、湯量をできるだけ多く設定することにより、熱源機2を効率の良い運転領域で運転させることができ、省エネルギー化を図ることが可能となる。また、貯湯温度を可能な限り低温に設定することで、スケールの析出を減少させることができる。
また、定期的に使用実績データを参照してスケジュールを更新するので、蓄熱量に過不足がなくなり、効率的に加熱を行うことが可能となる。これにより、省エネルギー化を図ることができる。
As explained above, according to the heat pump
In this way, by setting the hot water storage temperature as low as possible and setting the amount of hot water as large as possible, the
In addition, since the schedule is periodically updated with reference to the usage record data, there is no excess or deficiency in the amount of heat storage, and heating can be performed efficiently. Thereby, energy saving can be achieved.
なお、本実施形態では、曜日毎に貯湯温度目標値及び貯湯量目標値を設定していたが、これに限定されず、例えば、前日の使用実績データに基づいて翌日の貯湯温度目標値及び貯湯量目標値を設定することとしてもよいし、あるいは、平日と休日とに分けて、貯湯温度目標値及び貯湯量目標値を設定することとしてもよい。この場合、平日・休日の最小蓄熱量については、平均値を用いてもよく、あるいは、その中での最小蓄熱量を用いることとしてもよい。
また、本実施形態では、最小蓄熱量を用いて貯湯温度目標値及び貯湯量目標値を変更したが、最小蓄熱量に代えて最小残湯量を用いて、同様の貯湯温度目標値及び貯湯量目標値を変更することとしてもよい。
In the present embodiment, the hot water storage temperature target value and the hot water storage target value are set for each day of the week. However, the present invention is not limited to this, and for example, the hot water storage temperature target value and hot water storage of the next day based on the use result data of the previous day. The amount target value may be set, or the hot water storage temperature target value and the hot water storage amount target value may be set separately for weekdays and holidays. In this case, an average value may be used for the minimum heat storage amount on weekdays and holidays, or the minimum heat storage amount in the average value may be used.
In this embodiment, the hot water storage temperature target value and the hot water storage target value are changed using the minimum heat storage amount, but the same hot water storage temperature target value and hot water storage target are used instead of the minimum heat storage amount. The value may be changed.
本発明は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
1 ヒートポンプ式給湯器
2 熱源機
3 貯湯槽
4 給水配管
5 給水ポンプ
6 循環配管
7 給湯配管
10 給湯制御部
11 スケジュール記憶部
12 使用実績データ記憶部
13 スケジュール更新部
21 取得部
22 目標値変更部
23 試算部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
蓄熱量又は残湯量、及び給湯負荷を含む過去の使用実績データから日単位での最小蓄熱量を取得する取得手段と、
前記最小蓄熱量が所定の適正範囲を超えている場合に、前記貯湯温度目標値及び貯湯量目標値の少なくともいずれか一方を変更する目標値変更手段と、
変更後の貯湯温度目標値及び貯湯量目標値並びに過去の使用実績データにおける一日の給湯負荷とを用いて、一日の最小蓄熱量を試算する試算手段と
を備え、
前記目標値変更手段は、
前記最小蓄熱量が前記適正範囲の上限値を超えている場合には、前記試算手段によって試算される前記最小蓄熱量が前記適正範囲内となるまで、前記貯湯温度目標値を優先的に低下させ、前記貯湯温度目標値が所定の下限値に達した場合に、前記貯湯量目標値を低減させ、
前記最小蓄熱量が前記適正範囲の下限値未満である場合には、前記試算手段によって試算される前記最小蓄熱量が前記適正範囲内となるまで、前記貯湯量目標値を優先的に増加させ、前記貯湯量目標値が所定の上限値に達した場合に、前記貯湯温度目標値を増加させるヒートポンプ式給湯器。 A heat pump type hot water heater that heats hot water in a hot water tank as much as possible by using electricity during a time period when the electricity price is relatively low as much as possible, so that the hot water storage temperature target value and hot water storage amount target value are set in advance. And
An acquisition means for acquiring a minimum heat storage amount in units of days from past use record data including a heat storage amount or a remaining hot water amount, and a hot water supply load;
A target value changing means for changing at least one of the hot water storage temperature target value and the hot water storage amount target value when the minimum heat storage amount exceeds a predetermined appropriate range;
Using the hot water storage temperature target value and the hot water storage target value after the change and the hot water supply load of the day in the past use record data, and a trial calculation means for calculating the minimum heat storage amount of the day,
The target value changing means includes
When the minimum heat storage amount exceeds the upper limit value of the appropriate range, the hot water storage temperature target value is preferentially lowered until the minimum heat storage amount calculated by the trial calculation means falls within the appropriate range. When the hot water storage temperature target value reaches a predetermined lower limit, the hot water storage amount target value is reduced,
When the minimum heat storage amount is less than the lower limit value of the appropriate range, the hot water storage amount target value is preferentially increased until the minimum heat storage amount calculated by the trial calculation means is within the appropriate range, A heat pump type hot water heater that increases the hot water storage temperature target value when the hot water storage amount target value reaches a predetermined upper limit value.
前記取得手段は、曜日毎に前記最小蓄熱量を取得し、
前記目標値変更手段は、前記最小蓄熱量が前記適正範囲外である曜日の前記貯湯温度目標値及び前記貯湯量目標値の少なくともいずれか一方を変更する請求項1に記載のヒートポンプ式給湯器。 The hot water storage temperature target value and the hot water storage amount target value are set for each day of the week,
The acquisition means acquires the minimum heat storage amount every day of the week,
The heat pump hot water heater according to claim 1, wherein the target value changing means changes at least one of the hot water storage temperature target value and the hot water storage target value for a day of the week when the minimum heat storage amount is outside the appropriate range.
前記取得手段は、平日と休日とに分けて前記最小蓄熱量をそれぞれ取得し、
前記目標値変更手段は、平日の前記最小蓄熱量が前記適正範囲外である場合に、平日の前記貯湯温度目標値及び前記貯湯量目標値の少なくともいずれか一方を変更し、休日の前記最小蓄熱量が前記適正範囲外である場合に、休日の前記貯湯温度目標値及び前記貯湯量目標値の少なくともいずれか一方を変更する請求項1に記載のヒートポンプ式給湯器。 The hot water storage temperature target value and the hot water storage amount target value are set separately for weekdays and holidays,
The acquisition means acquires the minimum heat storage amount separately for weekdays and holidays,
When the minimum heat storage amount on weekdays is outside the proper range, the target value changing means changes at least one of the hot water storage temperature target value on weekdays and the hot water storage amount target value, and the minimum heat storage on holidays The heat pump type water heater according to claim 1, wherein when the amount is out of the proper range, at least one of the hot water storage temperature target value and the hot water storage amount target value on a holiday is changed.
前記目標値変更手段は、前記最小蓄熱量が所定の適正範囲を超えている場合に、前記貯湯温度目標値及び貯湯量目標値の少なくともいずれか一方を変更して、翌日の前記貯湯温度目標値及び貯湯量目標値を設定する請求項1に記載のヒートポンプ式給湯器。 The acquisition unit acquires the minimum heat storage amount from the usage record data of the previous day,
When the minimum heat storage amount exceeds a predetermined appropriate range, the target value changing means changes at least one of the hot water storage temperature target value and the hot water storage amount target value, and the hot water storage temperature target value of the next day. And the heat pump type hot water heater of Claim 1 which sets hot water storage amount target value.
蓄熱量又は残湯量、及び給湯負荷を含む過去の使用実績データから日単位での最小蓄熱量を取得する取得過程と、
前記最小蓄熱量が所定の適正範囲を超えている場合に、前記貯湯温度目標値及び貯湯量目標値の少なくともいずれか一方を変更する目標値変更過程と、
変更後の貯湯温度目標値及び貯湯量目標値並びに過去の使用実績データにおける一日の給湯負荷とを用いて、一日の最小蓄熱量を試算する試算過程と
を含み、
前記目標値変更過程では、
前記最小蓄熱量が前記適正範囲の上限値を超えている場合には、前記試算過程において試算される前記最小蓄熱量が前記適正範囲内となるまで、前記貯湯温度目標値を優先的に低下させ、前記貯湯温度目標値が所定の下限値に達した場合に、前記貯湯量目標値を低減させ、
前記最小蓄熱量が前記適正範囲の下限値未満である場合には、前記試算過程において試算される前記最小蓄熱量が前記適正範囲内となるまで、前記貯湯量目標値を優先的に増加させ、前記貯湯量目標値が所定の上限値に達した場合に、前記貯湯温度目標値を増加させるヒートポンプ式給湯器の制御方法。
Control of a heat pump water heater that heats the hot water in the hot water tank to a preset value for the hot water storage temperature and the target value for hot water storage, using as much electricity as possible during periods of relatively low electricity rates. A method,
An acquisition process for acquiring a minimum heat storage amount in units of days from past usage record data including a heat storage amount or a remaining hot water amount, and a hot water supply load;
A target value changing process for changing at least one of the hot water storage temperature target value and the hot water storage amount target value when the minimum heat storage amount exceeds a predetermined appropriate range;
Using the hot water storage temperature target value and the hot water storage target value after the change and the hot water supply load of the day in the past use record data, and a trial calculation process for calculating the minimum heat storage amount of the day,
In the target value changing process,
When the minimum heat storage amount exceeds the upper limit value of the appropriate range, the hot water storage temperature target value is preferentially decreased until the minimum heat storage amount calculated in the trial calculation process is within the appropriate range. When the hot water storage temperature target value reaches a predetermined lower limit, the hot water storage amount target value is reduced,
When the minimum heat storage amount is less than the lower limit value of the appropriate range, the hot water storage amount target value is preferentially increased until the minimum heat storage amount calculated in the trial calculation process is within the appropriate range, A control method of a heat pump type hot water heater that increases the hot water storage temperature target value when the hot water storage amount target value reaches a predetermined upper limit value.
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