JP2016080248A - Hot water system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、貯湯タンクの水を加熱するヒートポンプ装置と給湯用水を加熱する燃焼式加熱装置とを備える給湯システムに関する。 The present invention relates to a hot water supply system including a heat pump device that heats water in a hot water storage tank and a combustion heating device that heats water for hot water supply.
ヒートポンプ装置と燃焼式加熱装置との双方を備えるハイブリッド給湯システムが知られている。一般に、ヒートポンプ装置は、燃焼式加熱装置に比べて、ランニングコストの低減を図り得るが、加熱能力が小さい。そのため、電力単価が安い時間帯にヒートポンプ装置を稼動して貯湯タンクに湯を貯え、給湯需要に備える使用方法が一般的である。 A hybrid hot water supply system including both a heat pump device and a combustion heating device is known. In general, the heat pump device can reduce the running cost as compared with the combustion heating device, but has a small heating capacity. Therefore, it is common to use the heat pump device in a time zone where the unit price of electricity is low, store hot water in a hot water storage tank, and prepare for hot water supply demand.
下記特許文献1に開示された給湯システムでは、夜間を含む第1時間帯に、所定量の温水をヒートポンプ給湯手段(ヒートポンプ装置)で加熱して貯湯タンクに貯湯し、第1時間帯以外の第2時間帯に、貯湯タンクの貯湯量が所定の第1貯湯量以上である場合は、貯湯タンクからのみ給湯負荷へ給湯し、第2時間帯に、貯湯タンクの貯湯量が第1貯湯量を下回ると、ヒートポンプ給湯手段による温水加熱を追加し、第2時間帯に、貯湯タンクの貯湯量が第1貯湯量より少ない所定の第2貯湯量を下回ると、補助給湯手段(燃焼式加熱装置)による給湯を追加する。
In the hot water supply system disclosed in
下記特許文献2には、蓄電池に蓄電した電気エネルギを利用してヒートポンプ給湯機を運転するヒートポンプ給湯システムにおいて、太陽光発電装置の翌日の発電量並びにヒートポンプ給湯機以外の電気機器の電力需要を予測し、発電量から電力需要を差し引いた余剰分とヒートポンプ給湯機が翌日に必要とする電力量とを比較し、余剰分で賄うことができない必要電力量の不足分を本日の夜間に蓄電装置に蓄電するように制御する発明が開示されている。
In
下記特許文献3に開示されたハイブリッド給湯システムは、給水温度と外気温度の条件別にヒートポンプ式給湯器(ヒートポンプ装置)のCOPが記憶されたCOPテーブルを参照することで給水温度及び外気温度に対応するCOPを取得し、取得されたCOPと、燃焼式給湯器(燃焼式加熱装置)に比べてヒートポンプ式給湯器の方が高効率な運転となるCOPの閾値とを比較して、ヒートポンプ式給湯器と燃焼式給湯器のいずれかを稼動させる制御部を備える。 The hybrid hot water supply system disclosed in Patent Document 3 below corresponds to the water supply temperature and the outside air temperature by referring to the COP table in which the COP of the heat pump type water heater (heat pump device) is stored according to the conditions of the water supply temperature and the outside air temperature. The COP is obtained, and the obtained COP is compared with the COP threshold value at which the heat pump type water heater is operated more efficiently than the combustion type water heater (combustion type heating device). And a control unit for operating one of the combustion water heaters.
ヒートポンプ装置と燃焼式加熱装置との双方を備える給湯システムでは、貯湯タンクの湯を使い尽くした場合でも、加熱能力の高い燃焼式加熱装置を稼動することで、給湯を実施できる。このため、電力単価が安い夜間時間帯等に貯湯タンクに貯える湯量を抑制できるので、ヒートポンプ装置の稼動コスト及び貯湯タンクからの放熱ロスを抑制できる。しかしながら、使用湯量が多いときには、稼動コストの高い燃焼式加熱装置の使用機会が多くなることで、システム全体としての稼動コストが高くなるおそれがある。 In a hot water supply system including both a heat pump device and a combustion heating device, hot water can be supplied by operating a combustion heating device having a high heating capacity even when the hot water in the hot water storage tank is exhausted. For this reason, since the amount of hot water stored in the hot water storage tank can be suppressed at night time when the power unit price is low, the operating cost of the heat pump device and the heat dissipation loss from the hot water storage tank can be suppressed. However, when the amount of hot water used is large, there is a risk that the operating cost of the entire system will increase due to the increased use opportunities of the combustion-type heating device having a high operating cost.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃焼式加熱装置の使用機会を削減できる給湯システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a hot water supply system that can reduce the use opportunity of a combustion heating device.
本発明に係る給湯システムは、給湯用水を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクの貯湯量を検知する貯湯量検知手段と、貯湯タンクの水を加熱するヒートポンプ装置と、給湯用水を加熱する燃焼式加熱装置と、ヒートポンプ装置に電力を供給する電源を、商用電源、太陽光発電装置、及び、蓄電装置の1つ、または2以上を含む組み合わせ、に切り替える電源調整器と、太陽光発電装置からヒートポンプ装置へ供給可能な電力及び蓄電装置の蓄電量に応じて、商用電源、太陽光発電装置、及び、蓄電装置の1つ、または2以上を含む組み合わせ、をヒートポンプ装置に電力を供給する電源の候補として選択し、ヒートポンプ装置が停止している間に貯湯量が低下したときにヒートポンプ装置を起動する契機とする貯湯量の閾値を、候補の構成に応じて変更する制御手段と、を備えるものである。 A hot water supply system according to the present invention includes a hot water storage tank for storing hot water supply water, hot water storage amount detecting means for detecting the amount of hot water stored in the hot water storage tank, a heat pump device for heating the water in the hot water storage tank, and combustion heating for heating the hot water supply water. And a power supply regulator that switches a power source that supplies power to the heat pump device to a commercial power source, a solar power generation device, and a combination including two or more power storage devices, and the solar power generation device to the heat pump device Depending on the power that can be supplied to the battery and the amount of power stored in the power storage device, a commercial power source, a solar power generation device, and a combination including one or more power storage devices can be used as power source candidates for supplying power to the heat pump device. Select the threshold for the hot water storage amount that triggers the heat pump device to start when the hot water storage amount decreases while the heat pump device is stopped. Flip control means to change, in which comprises a.
本発明の給湯システムによれば、燃焼式加熱装置の使用機会を削減することが可能となる。 According to the hot water supply system of the present invention, it is possible to reduce the opportunity to use the combustion heating device.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。本明細書で「水」とは、低温の冷水から高温の湯まで、あらゆる温度の水を含む概念である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In this specification, “water” is a concept including water of all temperatures from low-temperature cold water to high-temperature hot water.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1の給湯システムを示す構成図である。図1に示す本実施の形態1の給湯システム1は、貯湯タンク100と、ヒートポンプ装置200と、燃焼式加熱装置300と、電源調整器(パワーコンディショナー)400と、制御装置500とを備える。貯湯タンク100内には、給湯用水が貯留される。貯湯タンク100内では、温度の違いによる水の密度の差により、上側が高温水で下側が低温水になる温度成層を形成できる。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a hot water supply system according to
貯湯タンク100の表面には、貯湯タンク100の表面温度を検知する上部温度センサ101、中部温度センサ102、下部温度センサ103、及び最下部温度センサ104が取り付けられている。上部温度センサ101は、貯湯タンク100の高さ方向の中間点より上側の位置に取り付けられている。中部温度センサ102は、貯湯タンク100の高さ方向の中間点またはその付近の位置に取り付けられている。下部温度センサ103は、貯湯タンク100の高さ方向の中間点より下側の位置に取り付けられている。最下部温度センサ104は、貯湯タンク100の最下部の位置に取り付けられている。これらの4個の温度センサ101,102,103,104により、貯湯タンク100内の鉛直方向の温度分布を検知することで、貯湯タンク100の貯湯量を検知できる。本実施の形態1では、温度センサ101,102,103,104が貯湯量検知手段に相当する。本発明における貯湯量検知手段を構成する温度センサの数は、4個に限定されるものではなく、5個以上、あるいは3個でも良い。
An
給湯システム1が備える給水口106は、給湯用水を供給する水道等の水源に接続される。貯湯タンク100の下部には、給水口106に通じる給水管107が接続される。給水口106に供給された水が給水管107を通って貯湯タンク100の下部に流入することで、貯湯タンク100は常に満水状態に維持される。貯湯タンク100の上部は、給湯管110を介して、給湯端末600に接続される。給湯端末600は、例えば、浴槽、シャワー、蛇口などである。給湯管110には、給湯端末600へ送られる湯の流量を検知する給湯流量センサ601が設置されている。貯湯タンク100から給湯端末600へ給湯する際には、水源の水圧が給水管107から貯湯タンク100内に作用することで、貯湯タンク100に貯えられた湯が給湯管110へ送り出される。
A
ヒートポンプ装置200は、冷媒回路を備える。当該冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機と、水−冷媒熱交換器と、冷媒を減圧させる減圧装置と、低温熱源(本実施の形態1では外気)の熱を冷媒に吸収させる低温側熱交換器(蒸発器)と、これらの機器を環状に接続する冷媒配管とを含む。ヒートポンプ装置200は、この冷媒回路でヒートポンプサイクル(冷凍サイクル)の運転を行うことで、水を加熱する。ヒートポンプ装置200は、圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒と、水とを、水−冷媒熱交換器にて熱交換させることで、水を加熱する。
The
貯湯タンク100の下部と、ヒートポンプ装置200の水−冷媒熱交換器の水入口との間は、水路108を介して接続されている。水路108の途中には、貯湯タンク100の下部からヒートポンプ装置200へ水を送る水ポンプ105が設置されている。ヒートポンプ装置200の水−冷媒熱交換器の水出口と、貯湯タンク100の上部との間は、水路109を介して接続されている。
The lower part of the hot
ヒートポンプ装置200及び水ポンプ105を稼動することで、貯湯タンク100の貯湯量を増加させることができる。この運転を以下「HP沸上げ」と称する。HP沸上げでは、貯湯タンク100の下部の水が水路108を通ってヒートポンプ装置200の水−冷媒熱交換器に導かれ、加熱される。この加熱された湯が水路109を通って貯湯タンク100の上部に流入する。このようにして貯湯タンク100とヒートポンプ装置200との間で水が循環することで、貯湯タンク100内で上から下に向かって徐々に湯が溜まり、貯湯量が増加していく。
By operating the
燃焼式加熱装置300は、例えばガス、灯油、重油、石炭、または、その他の燃料を燃焼させることで、給湯用水を加熱する。燃焼式加熱装置300の水入口には、給水口106に通じる給水管111が接続されている。燃焼式加熱装置300の水出口には、給湯管112の一端が接続されている。給湯管112の他端は、貯湯タンク100の上部と給湯流量センサ601との間の給湯管110に連通している。燃焼式加熱装置300で給湯用水を加熱する場合には、給水口106に供給された水が給水管111を通って燃焼式加熱装置300に送られ、燃焼式加熱装置300で加熱された湯が、給湯管112及び給湯流量センサ601を経て、給湯端末600へ送られる。
The
ヒートポンプ装置200は、太陽光発電装置401、蓄電装置402、及び商用電源403のうちの少なくとも一つから供給される電力で駆動される。電源調整器400は、電力線404を介して太陽光発電装置401に接続され、電力線405を介して蓄電装置402に接続され、電力線406を介して商用電源403に接続され、電力線407を介してヒートポンプ装置200に接続されている。電源調整器400は、ヒートポンプ装置200に電力を供給する電源を、商用電源403、太陽光発電装置401、及び、蓄電装置402うちの1つ、または2以上を含む組み合わせ、に切り替えることができる。電源調整器400は、太陽光発電装置401及び蓄電装置402の少なくとも一方から供給される直流の電力を交流の電力に変換してヒートポンプ装置200に供給できる。電源調整器400は、そのように変換した交流の電力と、商用電源403から供給される交流の電力とを合わせてヒートポンプ装置200に供給することもできる。蓄電装置402は、蓄電池、キャパシタなどを備える。電源調整器400は、太陽光発電装置401で発電された電力を蓄電装置402に蓄電させることができる。太陽光発電装置401の発電電力が余剰である場合、電源調整器400は、太陽光発電装置401が発電した直流の電力を交流の電力に変換し、商用電源403の電力系統に連系して売電する逆潮流を行うことができる。
The
制御装置500は、給湯システム1の全体を制御する制御手段に相当する。制御装置500は、ROM(リードオンリーメモリ)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、及び不揮発性メモリ等を含む記憶部と、記憶部に記憶されたプログラムに基いて演算処理を実行するCPU(セントラルプロセッシングユニット)と、CPUに対して外部の信号を入出力する入出力ポートとを有する構成とすることができる。給湯システム1が備えるアクチュエータ類及びセンサ類(上部温度センサ101、中部温度センサ102、下部温度センサ103、最下部温度センサ104、水ポンプ105、ヒートポンプ装置200、外気温度センサ201、燃焼式加熱装置300、電源調整器400、給湯流量センサ601を含む)と、リモートコントローラ等のユーザーインターフェース装置(図示省略)とが、制御装置500に電気的に接続される。制御装置500は、センサ類の検知値及びユーザーインターフェース装置からの信号などに基づいて、給湯システム1の動作を制御する。
The
制御装置500は、太陽光発電装置401からヒートポンプ装置200へ供給可能な電力及び蓄電装置402の蓄電量に応じて、商用電源403、太陽光発電装置401、及び、蓄電装置402のうちの1つ、または2以上を含む組み合わせ、をヒートポンプ装置200に電力を供給する電源の候補(以下、「ヒートポンプ電源候補」と称する)として選択する。本実施の形態1では、制御装置500は、太陽光発電装置401からヒートポンプ装置200へ供給可能な電力及び蓄電装置402の蓄電量の値を、電源調整器400を介して検知できる。
The
図2は、本実施の形態1の給湯システム1が備える制御装置500の機能ブロック図である。図2に示すように、制御装置500は、貯湯計量部501、沸上げ判断部502、及び電源切替指示部503を備える。貯湯計量部501は、上部温度センサ101、中部温度センサ102、下部温度センサ103、及び最下部温度センサ104の検知温度に基づいて、貯湯タンク100の現在の貯湯量を判定する。本実施の形態1では、貯湯計量部501は、以下のようにして貯湯タンク100の貯湯量を判定する。貯湯計量部501は、検知温度が60℃以上の場合を湯と判定する。貯湯計量部501は、最下部温度センサ104の検知温度が60℃以上の場合には、貯湯量がA以上であると判定する。貯湯計量部501は、下部温度センサ103の検知温度が60℃以上かつ最下部温度センサ104の検知温度が60℃未満の場合には、貯湯量がB以上(かつA未満)であると判定する。貯湯計量部501は、中部温度センサ102の検知温度が60℃以上かつ下部温度センサ103の検知温度が60℃未満の場合には、貯湯量がC以上(かつB未満)であると判定する。貯湯計量部501は、上部温度センサ101の検知温度が60℃以上かつ中部温度センサ102の検知温度が60℃未満の場合には、貯湯量がD以上(かつC未満)と判定する。ここで、A〜Dは、A>B>C>Dなる関係を満足する湯量である。
FIG. 2 is a functional block diagram of
沸上げ判断部502は、HP沸上げの開始及び停止(ヒートポンプ装置200及び水ポンプ105の起動及び停止)と、燃焼式加熱装置300の燃焼の開始及び停止とを判定する。電源切替指示部503は、電源調整器400を制御することで、ヒートポンプ装置200に電力を供給する電源を切り替える。図3は、本実施の形態1において制御装置500が行う制御動作(沸上げ判断処理)を示すフローチャートである。以下では、まず、図3を参照して、沸上げ判断部502がHP沸上げの開始及び停止を判定する処理について説明する。
The boiling
ステップS510にて沸上げ判断処理が開始されると、まず、ステップS530にて燃焼式加熱装置300の起動判断処理が実施され、ステップS540にて電源状態判定処理が実施される。ステップS530の燃焼式加熱装置300の起動判断処理については、後に図4を参照して説明する。ステップS540の電源状態判定処理については、後に図5を参照して説明する。
When the boiling determination process is started in step S510, first, a startup determination process for the
続いて、ステップS511にて、現在の時刻が時間帯(1)に含まれるか否かを判別する。現在の時刻が時間帯(1)に含まれる場合は、ステップS512へ遷移し、現在の時刻が時間帯(1)に含まれない場合にはステップS513へ遷移する。時間帯(1)は、一日のうちで商用電源403の電力需要が少なく、商用電源403の電力単価が他の時間帯に比べて安くなる時間帯(例えば、23時〜7時の夜間時間帯)とされる。
Subsequently, in step S511, it is determined whether or not the current time is included in the time zone (1). If the current time is included in the time zone (1), the process proceeds to step S512. If the current time is not included in the time period (1), the process proceeds to step S513. The time zone (1) is a time zone in which the power demand of the
ステップS512では、貯湯計量部501が判定した現在の貯湯量がA以上の場合には、ステップS517へ遷移してHP沸上げを停止し、現在の貯湯量がA未満の場合には、ステップS518に遷移してHP沸上げを開始する。その後、ステップS530へ遷移する。
In step S512, when the hot water storage amount determined by the hot
ステップS513では、現在の時刻が時間帯(2)に含まれるか否かを判別する。現在の時刻が時間帯(2)に含まれる場合は、ステップS514へ遷移し、現在の時刻が時間帯(2)に含まれない場合にはステップS523へ遷移する。時間帯(2)は、一日のうち、時間帯(1)と重複しない時間帯であり、商用電源403の電力単価が時間帯(1)に比べて高くなる昼間の時間帯とされる。本実施の形態1では、一日のうち、時間帯(1)と重複しないすべての時間帯を時間帯(2)としても良い。また、本実施の形態1では、時間帯(1)及び時間帯(2)以外の時間帯をさらに設定しても良い。ステップS523へ遷移した場合、すなわち、現在の時刻が時間帯(1)及び時間帯(2)のいずれにも含まれない場合は、HP沸上げを停止し、その後、ステップS530へ遷移する。
In step S513, it is determined whether or not the current time is included in the time zone (2). If the current time is included in the time zone (2), the process proceeds to step S514. If the current time is not included in the time period (2), the process proceeds to step S523. The time zone (2) is a time zone that does not overlap with the time zone (1) in the day, and is a daytime time zone in which the power unit price of the
ステップS514では、ヒートポンプ駆動フラグFhpがONかOFFかを判断し、ヒートポンプ駆動フラグFhpがONの場合にはステップS515へ遷移し、ヒートポンプ駆動フラグFhpがOFFの場合にはステップS516へ遷移する。ステップS515では、現在の貯湯量がB以上か否かを判断する。現在の貯湯量がB以上である場合にはステップS519へ遷移してHP沸上げを停止し、現在の貯湯量がB未満の場合にはステップS520に遷移してHP沸上げを開始する。ステップS519またはステップS520の後、ステップS530へ遷移する。 In step S514, it is determined whether the heat pump drive flag Fhp is ON or OFF. If the heat pump drive flag Fhp is ON, the process proceeds to step S515. If the heat pump drive flag Fhp is OFF, the process proceeds to step S516. In step S515, it is determined whether the current hot water storage amount is B or more. When the current hot water storage amount is B or more, the process proceeds to step S519 to stop the HP boiling, and when the current hot water storage amount is less than B, the process proceeds to step S520 to start the HP boiling. After step S519 or step S520, the process proceeds to step S530.
ステップS516では、現在の貯湯量がC以上か否かを判断する。現在の貯湯量がC以上である場合にはステップS521へ遷移してHP沸上げを停止し、現在の貯湯量がC未満の場合にはステップS522に遷移してHP沸上げを開始する。ステップS521またはステップS522の後、ステップS530へ遷移する。 In step S516, it is determined whether the current hot water storage amount is C or more. When the current hot water storage amount is C or more, the process proceeds to step S521 to stop the HP boiling, and when the current hot water storage amount is less than C, the process proceeds to step S522 to start the HP boiling. After step S521 or step S522, the process proceeds to step S530.
上述した図3のフローチャートの制御によれば、時間帯(2)において、ヒートポンプ装置200が停止している間に貯湯タンク100の貯湯量が低下したときにヒートポンプ装置200を起動する契機とする貯湯量の閾値(以下、「ヒートポンプ起動貯湯量」と称する)が、ヒートポンプ駆動フラグFhpの状態に応じて変更される。すなわち、ヒートポンプ駆動フラグFhpがONの場合には、ヒートポンプ起動貯湯量がBとされる。ヒートポンプ駆動フラグFhpがOFFの場合には、ヒートポンプ起動貯湯量がCとされる。
According to the control of the flowchart of FIG. 3 described above, in the time zone (2), hot water storage that triggers activation of the
次に、図4を参照して、ステップS530の燃焼式加熱装置300の起動判断処理について説明する。図4は、本実施の形態1において制御装置500が行う制御動作(燃焼式加熱装置300の起動判断処理)を示すフローチャートである。ステップS530にて燃焼式加熱装置300の起動判断処理が開始されると、まず、ステップS531にて給湯流量センサ601の検知流量が0より大きいか否かを判断する。給湯流量センサ601の検知流量が0より大きい場合にはステップS532へ遷移する。給湯流量センサ601の検知流量が0である場合には、ステップS533へ遷移して燃焼式加熱装置300の燃焼を停止し、ステップS536へ遷移して燃焼式加熱装置300の起動判断処理を終了する。
Next, with reference to FIG. 4, the start determination process of the
ステップS532では、現在の貯湯量がD以上か否かを判断する。現在の貯湯量がD以上である場合には、ステップS534へ遷移して燃焼式加熱装置300の燃焼を停止し、ステップS536へ遷移して燃焼式加熱装置300の起動判断処理を終了する。現在の貯湯量がD未満である場合には、ステップS535に遷移して燃焼式加熱装置300の燃焼を開始し、ステップS536へ遷移して燃焼式加熱装置300の起動判断処理を終了する。以上説明した図4の制御により、貯湯タンク100の現在の貯湯量がD未満で、給湯端末600へ給湯する場合には、燃焼式加熱装置300によって加熱した給湯用水を給湯端末600へ供給する。本実施の形態1の給湯システム1は、ヒートポンプ装置200より加熱能力の高い燃焼式加熱装置300を備えたことで、貯湯タンク100の貯湯量が不足しているときでも給湯端末600への給湯が可能となる。
In step S532, it is determined whether or not the current hot water storage amount is D or more. When the current hot water storage amount is D or more, the process proceeds to step S534 to stop the combustion of the
次に、図5を参照して、ステップS540の電源状態判定処理について説明する。図5は、本実施の形態1において制御装置500が行う制御動作(電源状態判定処理)を示すフローチャートである。ステップS540にて電源状態判定処理が開始されると、まず、ステップS541にて、ヒートポンプ入水温度Tw及び外気温度DBに基づいて、制御装置500の記憶部に予め記憶されたヒートポンプ予測電力Eeを読み出す。本実施の形態1では、最下部温度センサ104の検知温度をヒートポンプ入水温度Twとして使用し、外気温度センサ201の検知温度を外気温度DBとして使用する。ヒートポンプ予測電力Eeは、HP沸上げを実施するときにヒートポンプ装置200が必要とする電力に相当する。ヒートポンプ装置200の必要電力は、ヒートポンプ入水温度Tw及び外気温度DBに応じて変化する。本実施の形態1では、ヒートポンプ入水温度Tw及び外気温度DBと、ヒートポンプ予測電力Eeとの関係を制御装置500の記憶部に予め記憶することで、ヒートポンプ装置200の必要電力を高精度に予測できる。
Next, the power supply state determination process in step S540 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a control operation (power supply state determination process) performed by
図6は、ヒートポンプ予測電力Eeをヒートポンプ入水温度Tw及び外気温度DBに基づいて記載したルックアップテーブルの模式図である。図6に示すルックアップテーブルでは、列を外気温度DBで分け、行をヒートポンプ入水温度Twで分け、それぞれ10℃から60℃まで10℃刻みに升を区切り、各升にヒートポンプ予測電力Eeの値をE11からE56として配置している。例えばこのようなルックアップテーブルを制御装置500の記憶部が備える不揮発性メモリに記憶させることで、上記の処理を実現できる。
FIG. 6 is a schematic diagram of a look-up table in which the heat pump predicted power Ee is described based on the heat pump incoming water temperature Tw and the outside air temperature DB. In the look-up table shown in FIG. 6, the columns are divided by the outside air temperature DB, the rows are divided by the heat pump incoming water temperature Tw, the ridges are divided in increments of 10 ° C. from 10 ° C. to 60 ° C., and the value of the predicted heat pump power Ee for each ridge It is arranged as E 56 from E 11. For example, the above processing can be realized by storing such a lookup table in a nonvolatile memory included in the storage unit of the
上述したステップS541の処理に続いて、ステップS542にて、ヒートポンプ予測電力Eeと、太陽光発電装置401の現在の発電電力Epとを比較する。EpがEe以上であればステップS543へ遷移し、EpがEe未満であればステップS544へ遷移する。本実施の形態1では、太陽光発電装置401の現在の発電電力Epが、太陽光発電装置401からヒートポンプ装置200へ供給可能な電力に相当する。本発明では、太陽光発電装置401の発電電力をヒートポンプ装置200以外の他の電気機器にも供給する構成にしても良い。その場合には、太陽光発電装置401の現在の発電電力Epから、他の電気機器へ供給する電力を差し引いた値を、太陽光発電装置401からヒートポンプ装置200へ供給可能な電力とし、ステップS542では、当該電力とヒートポンプ予測電力Eeとを比較する。
Subsequent to the process of step S541 described above, in step S542, the heat pump predicted power Ee is compared with the current generated power Ep of the solar
ステップS543では、ヒートポンプ駆動フラグFhpがONとされ、給電フラグFpvがONとされ、放電フラグFdがOFFとされる。ヒートポンプ駆動フラグFhpは、前述したように、ヒートポンプ起動貯湯量を切り替えるフラグである。給電フラグFpvは、太陽光発電装置401からヒートポンプ装置200への電力供給を許容するか否かを示すフラグである。放電フラグFdは、蓄電装置402からヒートポンプ装置200への電力供給を許容するか否かを示すフラグである。太陽光発電装置401からヒートポンプ装置200への電力供給を許容する場合、すなわち太陽光発電装置401をヒートポンプ電源候補に含める場合には、給電フラグFpvがONとされる。太陽光発電装置401からヒートポンプ装置200への電力供給を許容しない場合、すなわち太陽光発電装置401をヒートポンプ電源候補に含めない場合には、給電フラグFpvがOFFとされる。蓄電装置402からヒートポンプ装置200への電力供給を許容する場合、すなわち蓄電装置402をヒートポンプ電源候補に含める場合には、放電フラグFdがONとされる。蓄電装置402からヒートポンプ装置200への電力供給を許容しない場合、すなわち蓄電装置402をヒートポンプ電源候補に含めない場合には、放電フラグFdがOFFとされる。ステップS543の後、ステップS550へ遷移し、電源状態判定処理を終了する。
In step S543, the heat pump drive flag Fhp is turned on, the power supply flag Fpv is turned on, and the discharge flag Fd is turned off. The heat pump drive flag Fhp is a flag for switching the heat pump activation hot water storage amount as described above. The power supply flag Fpv is a flag indicating whether or not power supply from the solar
太陽光発電装置401からヒートポンプ装置200へ供給可能な電力(発電電力Ep)がヒートポンプ装置200の必要電力(ヒートポンプ予測電力Ee)以上である場合には、商用電源403への電力コストをかけずにHP沸上げが実施可能であるので、太陽光発電装置401の発電電力を用いたHP沸上げを実施することが、システム全体としての稼動コストを抑制する上で有利になる。そのため、本実施の形態1では、ステップS543にて、給電フラグFpvをONとすることで、太陽光発電装置401をヒートポンプ電源候補に含めるようにする。
When the power (generated power Ep) that can be supplied from the solar
ステップS544では、ヒートポンプ予測電力Eeから太陽光発電装置401の発電電力Epを差し引いた値に昼間買電単価Cb1を乗算した値と、ヒートポンプ予測電力Eeに夜間買電単価Cb2を乗算した値とを比較する。そして、前者の値が後者の値以下である場合にはステップS545へ遷移し、前者の値が後者の値を超える場合にはステップS546へ遷移する。昼間買電単価Cb1は、時間帯(2)における商用電源403の電力単価に相当する。夜間買電単価Cb2は、時間帯(1)における商用電源403の電力単価に相当する。
In step S544, a value obtained by subtracting the generated power Ep of the photovoltaic
ステップS545では、ヒートポンプ駆動フラグFhpがONとされ、給電フラグFpvがONとされ、放電フラグFdがOFFとされる。すなわち、ステップS545では、太陽光発電装置401をヒートポンプ電源候補に含めることとされ、かつ、蓄電装置402をヒートポンプ電源候補に含めないこととされる。ステップS545の後、ステップS550へ遷移し、電源状態判定処理を終了する。本実施の形態1では、太陽光発電装置401からヒートポンプ装置200へ供給可能な電力(発電電力Ep)がヒートポンプ装置200の必要電力(ヒートポンプ予測電力Ee)に対して不足する場合には、その不足分を商用電源403から供給される電力で補う電力コストと、夜間時間帯に商用電源403でヒートポンプ装置200を駆動する電力コストとをステップS544で比較することで、太陽光発電装置401をヒートポンプ電源候補に含めるか否かを判断できる。前者の電力コストが後者の電力コスト以下である場合には、太陽光発電装置401の発電電力を用いたHP沸上げを実施することが、システム全体としての稼動コストを抑制する上で有利になる。そのため、本実施の形態1では、ステップS545にて、給電フラグFpvをONとすることで、太陽光発電装置401をヒートポンプ電源候補に含めるようにする。
In step S545, the heat pump drive flag Fhp is turned on, the power supply flag Fpv is turned on, and the discharge flag Fd is turned off. That is, in step S545, the solar
ステップS546では、ヒートポンプ予測電力Eeから、太陽光発電装置401の発電電力Ep及び蓄電装置402の放電電力Edを差し引いた値に昼間買電単価Cb1を乗算した値と、ヒートポンプ予測電力Eeに夜間買電単価Cb2を乗算した値とを比較する。そして、前者の値が後者の値以下である場合にはステップS547へ遷移し、前者の値が後者の値を超える場合にはステップS549へ遷移する。蓄電装置402の放電電力Edは、蓄電装置402からヒートポンプ装置200へ供給可能な電力に相当する。本実施の形態1では、制御装置500は、蓄電装置402の放電電力Edの値を、電源調整器400を介して検知できる。
In step S546, the value obtained by subtracting the generated power Ep of the photovoltaic
ステップS547では、蓄電装置402の蓄電率Rcが第一蓄電率閾値Rc1より大きい場合にはステップS548へ遷移し、蓄電率Rcが第一蓄電率閾値Rc1以下の場合にはステップS549へ遷移する。蓄電率Rcは、蓄電装置402の蓄電量の指標である。第一蓄電率閾値Rc1は、蓄電装置402からヒートポンプ装置200への電力供給の可否を判断するための閾値である。蓄電率Rcが第一蓄電率閾値Rc1より大きい場合には、蓄電装置402からヒートポンプ装置200へ電力を供給可能である。
In step S547, if the storage rate Rc of the
ステップS548では、ヒートポンプ駆動フラグFhpがONとされ、給電フラグFpvがONとされ、放電フラグFdがONとされる。すなわち、ステップS548では、太陽光発電装置401及び蓄電装置402をヒートポンプ電源候補に含めることとされる。ステップS548の後、ステップS550へ遷移し、電源状態判定処理を終了する。本実施の形態1では、太陽光発電装置401からヒートポンプ装置200へ供給可能な電力(発電電力Ep)がヒートポンプ装置200の必要電力(ヒートポンプ予測電力Ee)に対して不足する場合には、その不足分を商用電源403から供給される電力と蓄電装置402から供給される電力とで補う電力コストと、夜間時間帯に商用電源403でヒートポンプ装置200を駆動する電力コストとをステップS546で比較することで、太陽光発電装置401及び蓄電装置402をヒートポンプ電源候補に含めるか否かを判断できる。前者の電力コストが後者の電力コスト以下である場合には、太陽光発電装置401及び蓄電装置402から供給される電力を用いたHP沸上げを実施することが、システム全体としての稼動コストを抑制する上で有利になる。そのため、本実施の形態1では、ステップS548にて、給電フラグFpv及び放電フラグFdをONとすることで、太陽光発電装置401及び蓄電装置402をヒートポンプ電源候補に含めるようにする。
In step S548, the heat pump drive flag Fhp is turned on, the power supply flag Fpv is turned on, and the discharge flag Fd is turned on. That is, in step S548, the solar
ステップS549では、ヒートポンプ駆動フラグFhpがOFFとされ、給電フラグFpvがOFFとされ、放電フラグFdがOFFとされる。すなわち、ステップS548では、太陽光発電装置401及び蓄電装置402をヒートポンプ電源候補に含めないこととされる。ステップS549の後、ステップS550へ遷移し、電源状態判定処理を終了する。太陽光発電装置401からヒートポンプ装置200へ供給可能な電力(発電電力Ep)がヒートポンプ装置200の必要電力(ヒートポンプ予測電力Ee)に対して不足する場合において、その不足分を商用電源403から供給される電力と蓄電装置402から供給される電力とで補う電力コストが、夜間時間帯に商用電源403でヒートポンプ装置200を駆動する電力コストより高い場合には、太陽光発電装置401及び蓄電装置402から供給される電力を用いたHP沸上げを実施しないことが、システム全体としての稼動コストを抑制する上で有利になる。そのため、本実施の形態1では、ステップS549にて、給電フラグFpv及び放電フラグFdをOFFとすることで、太陽光発電装置401及び蓄電装置402をヒートポンプ電源候補に含めないようにする。また、ステップS547にて蓄電率Rcが第一蓄電率閾値Rc1以下である場合、すなわち蓄電装置402からヒートポンプ装置200へ電力を供給不能な場合にも、ステップS549へ遷移し、給電フラグFpv及び放電フラグFdをOFFとすることで、太陽光発電装置401及び蓄電装置402をヒートポンプ電源候補に含めないようにする。
In step S549, the heat pump drive flag Fhp is turned off, the power supply flag Fpv is turned off, and the discharge flag Fd is turned off. That is, in step S548, the solar
以上説明したように、図5のフローチャートの処理によれば、給電フラグFpvがONの場合にはヒートポンプ駆動フラグFhpがONとされ、給電フラグFpvがOFFの場合にはヒートポンプ駆動フラグFhpがOFFとされる。よって、太陽光発電装置401がヒートポンプ電源候補に含まれる場合にはヒートポンプ起動貯湯量がBとなり、太陽光発電装置401がヒートポンプ電源候補に含まれない場合には、ヒートポンプ起動貯湯量がBより小さいCとされる。このようにして、ヒートポンプ起動貯湯量の値が、ヒートポンプ電源候補の構成に応じて変更される。すなわち、太陽光発電装置401がヒートポンプ電源候補に含まれる場合には、太陽光発電装置401がヒートポンプ電源候補に含まれない場合に比べて、ヒートポンプ起動貯湯量が大きい値(B)に設定される。
As described above, according to the process of the flowchart of FIG. 5, when the power supply flag Fpv is ON, the heat pump drive flag Fhp is turned ON, and when the power supply flag Fpv is OFF, the heat pump drive flag Fhp is OFF. Is done. Therefore, when the solar
図7は、本実施の形態1において制御装置500が電源調整器400を介して行う制御動作(電源切り替え処理)を示すフローチャートである。ステップS430にて電源切り替え処理が開始されると、まず、ステップS431にてHP沸上げが実施中であるか否かを判断し、HP沸上げが実施中の場合にはステップS432へ遷移し、HP沸上げが実施中でない場合にはステップS436へ遷移する。ステップS432では、給電フラグFpvがONかOFFかを判断し、給電フラグFpvがONの場合にはステップS433へ遷移し、給電フラグFpvがOFFの場合にはステップS436へ遷移する。
FIG. 7 is a flowchart showing a control operation (power supply switching process) performed by the
ステップS433では、太陽光発電装置401からヒートポンプ装置200へ給電するように電源調整器400を制御し、ステップS434へ遷移する。ステップS434では、放電フラグFdがONかOFFかを判断し、放電フラグFdがONの場合にはステップS435へ遷移し、放電フラグFdがOFFの場合にはステップS437へ遷移する。ステップS435では、蓄電装置402からヒートポンプ装置200へ給電するように電源調整器400を制御する。ステップS437では、蓄電装置402からヒートポンプ装置200への給電を停止するように電源調整器400を制御する。ステップS435またはステップS437の後は、ステップS431へ遷移する。
In step S433, the
ステップS436では、蓄電装置402からヒートポンプ装置200へ給電を停止するように電源調整器400を制御し、ステップS438へ遷移する。ステップS438では、蓄電装置402の蓄電率Rcと第一蓄電率閾値Rc1とを比較し、蓄電率Rcが第一蓄電率閾値Rc1以下の場合にはステップS439へ遷移し、蓄電率Rcが第一蓄電率閾値Rc1を超える場合にはステップS440へ遷移する。ステップS439では、太陽光発電装置401から蓄電装置402へ給電して蓄電装置402に蓄電するように電源調整器400を制御し、ステップS431へ遷移する。
In step S436, the
ステップS440では、蓄電装置402の蓄電率Rcと第二蓄電率閾値Rc2とを比較し、蓄電率Rcが第二蓄電率閾値Rc2以下の場合にはステップS441へ遷移し、蓄電率Rcが第二蓄電率閾値Rc2を超える場合にはステップS442へ遷移する。第二蓄電率閾値Rc2は、第一蓄電率閾値Rc1より大きい値である。第二蓄電率閾値Rc2は、蓄電装置402が満充電のときの蓄電率Rcに相当する。ステップS441では、太陽光発電装置401から蓄電装置402へ給電して蓄電装置402に蓄電するように電源調整器400を制御し、ステップS431へ遷移する。ステップS442では、太陽光発電装置401が発電した電力を商用電源403の電力系統へ流す逆潮流を実施するように電源調整器400を制御し、ステップS431へ遷移する。
In step S440, the storage rate Rc of the
図8は、比較例の給湯システムを利用した場合の昼間時間帯における貯湯量及び累積給湯負荷の推移を示すグラフである。図9は、本実施の形態1の給湯システム1を利用した場合の昼間時間帯(時間帯(2))における貯湯量及び累積給湯負荷の推移を示すグラフである。図8に示す比較例の給湯システムの動作は、商用電源403で駆動されるヒートポンプ装置200と、燃焼式加熱装置300とを組み合わせた場合の動作であり、特許文献1に開示された給湯システムの動作に相当する。図8及び図9中の累積給湯負荷とは、使用された湯量を積算した値である。図8及び図9は、累積給湯負荷の推移が同一の場合の動作を示す。
FIG. 8 is a graph showing changes in the amount of hot water stored and the cumulative hot water supply load in the daytime period when the hot water supply system of the comparative example is used. FIG. 9 is a graph showing changes in the amount of stored hot water and the accumulated hot water supply load in the daytime time zone (time zone (2)) when the hot
夜間時間帯(時間帯(1))のHP沸上げにより、貯湯タンク100内には貯湯量Aが確保される。図8に示す比較例の給湯システムの動作では、昼間時間帯に貯湯量がCまで低下した時点t1で、ヒートポンプ装置200が起動され、HP沸上げが開始される。HP沸上げが開始されることで、貯湯量の減少速度が低下する。すなわち、時点t1以降の貯湯量の減少速度は、時点t1以前の貯湯量の減少速度に比べて低くなる。その後、貯湯量がDまで低下した時点t2で、燃焼式加熱装置300の使用が開始される。
The hot water storage amount A is secured in the hot
図9に示す本実施の形態1の給湯システム1の動作では、昼間時間帯に貯湯量がBまで低下した時点t3で、ヒートポンプ装置200が起動され、HP沸上げが開始される。HP沸上げが開始されることで、貯湯量の減少速度が低下する。すなわち、時点t3以降の貯湯量の減少速度は、時点t3以前の貯湯量の減少速度に比べて低くなる。その後、貯湯量がDまで低下した時点t4で、燃焼式加熱装置300の使用が開始される。
In the operation of the hot
本実施の形態1の給湯システム1は、比較例の給湯システムがHP沸上げを開始する時点t1よりも早い時点t3でHP沸上げを開始することで、燃焼式加熱装置300の使用を開始する時点t4を、比較例の給湯システムの場合の時点t2に比べて、遅くすることができる。このようにして、本実施の形態1の給湯システム1によれば、稼動コストの低いヒートポンプ装置200の使用時間が増え、稼動コストの高い燃焼式加熱装置300の使用を抑制できる。そのため、システム全体としての稼動コストを低くできる。
The hot
図9は、昼間時間帯(時間帯(2))のヒートポンプ電源候補に太陽光発電装置401が含まれる場合の動作を示している。本実施の形態1の給湯システム1において、昼間時間帯(時間帯(2))のヒートポンプ電源候補に太陽光発電装置401が含まれない場合には、図8の動作と同様となり、昼間時間帯に貯湯量がCまで低下した時点t1で、ヒートポンプ装置200が起動され、HP沸上げが開始される。昼間時間帯(時間帯(2))のヒートポンプ電源候補に太陽光発電装置401が含まれない場合には、昼間時間帯(時間帯(2))のヒートポンプ装置200の稼動コストが上昇する。この場合には、夜間時間帯(時間帯(1))の低い稼動コストで貯湯タンク100に貯えた湯をなるべく残さずに利用し、昼間時間帯(時間帯(2))のヒートポンプ装置200の使用時間を抑制した方が、システム全体としての稼動コストを低くできる。上述のような事項に鑑み、本実施の形態1ではヒートポンプ電源候補の構成に応じて、ヒートポンプ起動貯湯量をBとCとに切り替えることで、システム全体としての稼動コストを低くできる。
FIG. 9 shows the operation when the solar
1 給湯システム、100 貯湯タンク、101 上部温度センサ、102 中部温度センサ、103 下部温度センサ、104 最下部温度センサ、105 水ポンプ、106 給水口、107 給水管、108,109 水路、110 給湯管、111 給水管、112 給湯管、200 ヒートポンプ装置、201 外気温度センサ、300 燃焼式加熱装置、400 電源調整器、401 太陽光発電装置、402 蓄電装置、403 商用電源、404,405,406,407 電力線、500 制御装置、501 貯湯計量部、502 沸上げ判断部、503 電源切替指示部、600 給湯端末、601 給湯流量センサ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記貯湯タンクの貯湯量を検知する貯湯量検知手段と、
前記貯湯タンクの水を加熱するヒートポンプ装置と、
給湯用水を加熱する燃焼式加熱装置と、
前記ヒートポンプ装置に電力を供給する電源を、商用電源、太陽光発電装置、及び、蓄電装置の1つ、または2以上を含む組み合わせ、に切り替える電源調整器と、
前記太陽光発電装置から前記ヒートポンプ装置へ供給可能な電力及び前記蓄電装置の蓄電量に応じて、前記商用電源、前記太陽光発電装置、及び、前記蓄電装置の1つ、または2以上を含む組み合わせ、を前記ヒートポンプ装置に電力を供給する電源の候補として選択し、前記ヒートポンプ装置が停止している間に前記貯湯量が低下したときに前記ヒートポンプ装置を起動する契機とする前記貯湯量の閾値を、前記候補の構成に応じて変更する制御手段と、
を備える給湯システム。 A hot water storage tank for storing hot water supply water,
Hot water storage amount detecting means for detecting the hot water storage amount of the hot water storage tank;
A heat pump device for heating the water in the hot water storage tank;
A combustion heating device for heating hot water supply water;
A power supply regulator that switches a power source that supplies power to the heat pump device to a commercial power source, a photovoltaic power generation device, and a combination including one or more power storage devices, or
Depending on the power that can be supplied from the solar power generation device to the heat pump device and the amount of power stored in the power storage device, the commercial power source, the solar power generation device, and a combination including one or more of the power storage devices Is selected as a candidate for a power source that supplies power to the heat pump device, and a threshold value of the hot water storage amount that triggers the heat pump device to be activated when the hot water storage amount decreases while the heat pump device is stopped Control means for changing according to the candidate configuration;
Hot water supply system with
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