JP2018148790A - Controller, schedule preparation method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コントローラ、スケジュール作成方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a controller, a schedule creation method, and a program.
通信ネットワークを介して、住宅に設置された設備を一元的に管理する技術が知られている。例えば、特許文献1には、負荷設備全体の消費電力が、一日におけるいずれの時間帯においても閾値以下になるように、空調システムの運転を制御(デマンド制御)することについて記載されている。
A technique for centrally managing facilities installed in a house via a communication network is known. For example,
近年では、時間帯毎に単価が異なる電気料金の契約も知られている。また、将来の電力小売りの自由化により、一般家庭でも電力会社の選択が可能となり、このような契約の種類が多様化することも想定される。 In recent years, there is also known an electricity bill contract with a different unit price for each time zone. In addition, due to future liberalization of power retailing, it will be possible for ordinary households to select power companies, and the types of such contracts may be diversified.
特許文献1に記載の発明では、消費電力が閾値を超えないように設備をデマンド制御しているものの、上述した電気料金の契約内容については考慮に入れられていない。換言すれば、特許文献1に記載の発明では、電気料金をなるべく安くしたいというユーザのニーズに十分応えているとはいえない。
In the invention described in
また、電気料金単価が安い深夜時間帯に給湯設備に蓄熱して電気料金を安くすることも行われている。しかし、この場合、ユーザの使用傾向は考慮せずに、画一的に一定量の蓄熱を深夜時間帯に行うため、給湯時に蓄熱が不十分であったり、必要以上に蓄熱されてしまうおそれがある。 In addition, the electricity rate is reduced by storing heat in the hot water supply facility at midnight hours when the electricity rate unit price is low. However, in this case, since a certain amount of heat storage is performed uniformly in the midnight hours without considering the user's usage tendency, there is a risk that heat storage is insufficient when hot water is supplied or that heat is stored more than necessary. is there.
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、ユーザの利便性を損なわずに、且つ、電気料金がなるべく安くなるように設備を制御するコントローラ等を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a controller or the like that controls equipment so as to make electricity charges as cheap as possible without impairing user convenience.
上記目的を達成するため、本発明のコントローラは、
住宅に設置された蓄熱機能を有する空調設備を管理するコントローラであって、
前記空調設備をユーザの利用に適した蓄熱状態にするために必要な必要電力量を予測する予測部と、
電気料金の時間帯別単価と前記予測した必要電力量とに基づいて、前記空調設備による蓄熱のスケジュールを作成するスケジュール作成部と、
を備え、
前記スケジュール作成部は、
他の時間帯よりも電気料金の単価が安い安価時間帯に前記住宅の人の立ち入らない空間に蓄熱し、前記安価時間帯の終了後に前記住宅の人のいる空間に前記蓄熱した熱を搬送する計画の前記スケジュールを作成する。
In order to achieve the above object, the controller of the present invention provides:
A controller for managing an air conditioning facility having a heat storage function installed in a house,
A predicting unit that predicts the amount of electric power necessary to make the air conditioning equipment in a heat storage state suitable for user use;
A schedule creation unit that creates a schedule of heat storage by the air conditioning equipment, based on the unit price by time of the electricity rate and the predicted required power amount;
With
The schedule creation unit
Heat is stored in a space where people in the house are not allowed to enter during a low-cost time period when the unit price of electricity is cheaper than other time zones, and the stored heat is transferred to the space where the people are located after the low-cost time zone. Create the schedule for the plan.
本発明によれば、ユーザの利便性を損なわずに、且つ、電気料金がなるべく安くなるように設備を制御することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to control an installation so that an electricity bill may become as cheap as possible, without impairing a user's convenience.
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
(実施形態1)
本発明の実施形態1に係る設備制御システム1の全体構成を図1に示す。設備制御システム1は、ユーザの住宅80に設置された給湯設備10を制御するシステムである。設備制御システム1は、給湯設備10と、コントローラ20と、電力計測装置30と、操作端末40と、クラウドサーバ50と、を備える。
(Embodiment 1)
The whole structure of the
給湯設備10の構成を図2に示す。給湯設備10は、住宅80の浴槽13に給湯を行う設備である。給湯設備10は、ヒートポンプユニット11と、給湯部12と、浴槽13と、を有している。
The configuration of the hot
ヒートポンプユニット11は、ヒートポンプサイクルを構成するための循環ポンプ、膨張弁、熱交換器及びコンプレッサ等を有している。ヒートポンプユニット11は、大気中の熱を利用することで、配管12Aを介して流入する水を加熱して、温水を生成する。この温水の温度は、例えば90℃である。そして、ヒートポンプユニット11は、生成した温水を配管12Bへ供給する。
The
給湯部12は、ヒートポンプユニット11から供給された温水を用いて、入浴するユーザのために浴槽13に湯を張ったり、浴槽13内の水を追い炊きしたりする。給湯部12は、貯湯タンク12C、循環ポンプ12D、12E、12F、温度センサ12G、12H、12I、三方弁12J、熱交換器12K、流量センサ12L、及び給湯コントローラ12Mを有している。
The hot
貯湯タンク12Cは、湯水を貯留するための円筒型のタンクであって、その容量は例えば500Lである。貯湯タンク12Cの上部には、配管12B、12N、12Oが接続されている。また、貯湯タンク12Cの底部には、配管12A、12P及び上水管12Qが接続されている。
The hot water storage tank 12C is a cylindrical tank for storing hot water, and has a capacity of, for example, 500L.
循環ポンプ12Dは、配管12Aに設けられたポンプである。循環ポンプ12Dによって送り出された水は、配管12A、ヒートポンプユニット11、配管12B及び貯湯タンク12Cをこの順で循環する。この循環により、貯湯タンク12Cの上部には比較的高温の温水が貯えられる。また、貯湯タンク12Cの下部には比較的低温の水が貯えられる。
Circulation pump 12D is a pump provided in
温度センサ12G、12Hそれぞれは、貯湯タンク12Cの上部及び下部の側壁に配置される。温度センサ12G、12Hは、貯湯タンク12C内の水の温度を検出する。この検出の結果は、給湯コントローラ12Mへ通知されて、貯湯タンク12C内の水の温度分布を計測するために用いられる。
Each of the
三方弁12Jは、配管12Nを介して貯湯タンク12Cから供給される温水と、上水管12Qから供給される水とを混合して、配管12Rへ供給する電磁弁である。三方弁12Jによる混合は、配管12Rへ供給される温水の温度が所定の値となるように、給湯コントローラ12Mから指示された比率で行われる。また、配管12Rを介して供給される温水は、さらに配管12Sを介して浴槽13へ注水されることとなる。
The three-
熱交換器12Kは、貯湯タンク12C内の湯水と、浴槽13内の水との間で熱交換を行い、浴槽13内の水を追い炊きするために用いられる。熱交換器12Kには、貯湯タンク12C内の湯水が流れる配管12P、12Oと、浴槽13内の水が流れる配管12S、12Tと、が接続されている。
The
循環ポンプ12Eは、配管12Pに設けられたポンプである。循環ポンプ12Eによって送り出された水は、配管12P、貯湯タンク12C、配管12O及び熱交換器12Kをこの順で循環する。
The
循環ポンプ12Fは、配管12Sに設けられたポンプである。循環ポンプ12Fによって送り出された水は、配管12S、熱交換器12K、配管12T及び浴槽13をこの順で循環する。
The
流量センサ12Lは、配管12Sを流れる水の流量を検出する。また、温度センサ12Iは、配管12Sを流れる水の温度を検出する。流量センサ12L及び温度センサ12Iによる検出の結果は、給湯コントローラ12Mへ通知されて、浴槽13内の温水の温度を管理するために用いられる。
The flow rate sensor 12L detects the flow rate of water flowing through the pipe 12S. The temperature sensor 12I detects the temperature of water flowing through the pipe 12S. The results of detection by the flow rate sensor 12L and the temperature sensor 12I are notified to the hot
給湯コントローラ12Mは、マイクロコントローラ及び循環ポンプ12D、12E、12Fを駆動するための駆動回路等から構成される。給湯コントローラ12Mは、温度センサ12G、12H、12I及び流量センサ12Lによる検出の結果に基づいて、循環ポンプ12D、12E、12Fを駆動したり、三方弁12Jを制御したりする。また、給湯コントローラ12Mは、貯湯タンク12C内の水の温度分布をコントローラ20へ通知する。
The hot
図1に戻り、コントローラ20は、給湯設備10を制御するコンピュータである。コントローラ20は、宅内ネットワーク60を介して、給湯設備10、電力計測装置30、及び操作端末40とデータ通信可能に接続する。また、コントローラ20は、インターネット70を介して、外部のクラウドサーバ50とデータ通信可能に接続する。
Returning to FIG. 1, the
続いて、コントローラ20の構成について説明する。コントローラ20は、図3に示すように、宅内通信部21と、外部通信部22と、記憶部23と、制御部24と、を備える。
Next, the configuration of the
宅内通信部21は、例えば、無線LAN接続用のアクセスポイントであり、制御部24の制御の下、宅内ネットワーク60を介して、給湯設備10、電力計測装置30、及び操作端末40とデータ通信を行う。外部通信部22は、NIC(Network Interface Card)等の通信インタフェースを備え、制御部24の制御の下、インターネット70を介して、外部のクラウドサーバ50とデータ通信を行う。
The in-
記憶部23は、いわゆる二次記憶装置(補助記憶装置)としての役割を担い、例えば、フラッシュメモリ等の読み書き可能な不揮発性の半導体メモリ等で構成される。記憶部23には、図4に示すように、設備履歴データ231と、電力履歴データ232と、予定データ233と、電気料金単価データ234と、気象記録データ235と、気象予報データ236と、スケジュールデータ237と、が記憶されている。
The
設備履歴データ231は、給湯設備10の動作(蓄熱の開始や終了等)の履歴を示すデータである。
電力履歴データ232は、給湯設備の消費電力の履歴を示すデータである。
予定データ233は、住宅の各ユーザの外出や在宅等の予定を示すデータである。
電気料金単価データ234は、時間帯毎の電気料金の単価を示すデータである。なお、電気料金単価データ234は、電気料金の契約を変更した際等に、図示せぬ電力会社のサーバ等からダウンロードされた最新のデータに自動的に更新される。
気象記録データ235は、過去に記録された気象に関する情報(天気、気温、湿度、日照時間等)が記録されたデータである。気象予報データ236は、今後の気象予報を示すデータであり、例えば、翌日の1時間毎の気温、湿度、天気の予報を示す。なお、気象記録データ235と気象予報データ236とは、定期的に、インターネット70を介して図示せぬサーバからダウンロードされた最新のデータに自動的に更新される。
スケジュールデータ237は、後述するスケジュール作成処理によって作成される、給湯設備10による蓄熱のスケジュールを規定するデータである。具体的には、スケジュールデータ237には、沸上(蓄熱)を開始する時間と、終了する時間と、沸上時の出力値(kw)とを含む。
The
The
The
The electricity bill
The
The
図3に戻り、制御部24は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等(何れも図示せず)を備え、CPUが、RAMをワークメモリとして用い、ROMや記憶部23に記憶されている各種プログラムを適宜実行することにより、上述した各部を制御する。また、制御部24は、機能的には、予測部241と、スケジュール作成部242と、制御実行部243と、を備える。
Returning to FIG. 3, the
予測部241は、給湯設備10をユーザの翌日の利用に適した蓄熱状態にするために必要な必要電力量を予測する。具体的には、予測部241は、過去の一定期間に記録された電力履歴データ232と予定データ233とから、給湯設備10の消費電力量を算出するモデル式のパラメータを求める。そして、求めたパラメータを適用したモデル式および、翌日の気象予報データ236と予定データ233とを用いて、必要電力量を予測する。
The prediction unit 241 predicts the amount of electric power necessary to make the hot
スケジュール作成部242は、予測した必要電力量と、電気料金単価データ234と、に基づいて、なるべく電気料金が安くなるように、給湯設備10による蓄熱のスケジュールを作成する。
The
制御実行部233は、作成されたスケジュールに基づいて、給湯設備10に制御信号を送信して、給湯設備10による蓄熱を制御する。
Based on the created schedule,
図1に戻り、電力計測装置30は、給湯設備10の消費電力を随時監視して、コントローラ20に通知する。なお、電力計測装置30の代わりに、給湯設備10が自身の消費電力を計測する機構を備えて、計測した消費電力をコントローラ10に通知してもよい。
Returning to FIG. 1, the
操作端末40は、例えば、タブレット端末であり、タッチパネルを備える。操作端末40は、給湯設備10に給湯や停止等の指示を送信したり、各種の状態を表示したりするために使用される。また、操作端末40は、ユーザの予定を入力するためにも使用され、入力された予定は、コントローラ20に送信されて、予定データ233として登録される。
The
クラウドサーバ50は、インターネット70を介して、住宅80内のコントローラ20とデータ通信する。例えば、コントローラ20は、定期的に、電力履歴データ232や予定データ233をクラウドサーバ50に送信して、クラウドサーバ50内のデータベースにアップロードされる。
The
続いて、コントローラ20の行う処理について説明する。コントローラ20は、毎日決められた時刻(例えば9時)に、図5に示すスケジュール作成処理を実行する。
Subsequently, processing performed by the
まず、コントローラ20の予測部241は、次回分の給湯設備の蓄熱に必要な必要電力量を予測する予測処理を実行する(ステップS11)。この予測処理の詳細について、図6のフローチャートを用いて説明する。
First, the prediction unit 241 of the
まず、コントローラ20の予測部241は、過去1ヶ月間に計測された、予測用の各パラメータの値を取得する(ステップS111)。例えば、予測部241は、各パラメータの値として、記憶部23に格納されている気象記録データ235から、過去1ヶ月の1時間毎に記録された気温や湿度の値を取得すればよい。
First, the prediction unit 241 of the
続いて、予測部241は、ステップS111で値を取得した各パラメータから、未選択のパラメータを1つ選択する(ステップS112)。 Subsequently, the prediction unit 241 selects one unselected parameter from the parameters whose values have been acquired in Step S111 (Step S112).
続いて、予測部241は、選択したパラメータと給湯設備10の消費電力との間の相関係数を求める(ステップS113)。例えば、選択したパラメータが気温である場合、予測部241は、過去1ヶ月間に計測された気温の値と空調設備の消費電力の値とを気象記録データ235および電力履歴データ232から取得し、それぞれの値から、気温と消費電力との間の相関係数を求めればよい。
Subsequently, the prediction unit 241 obtains a correlation coefficient between the selected parameter and the power consumption of the hot water supply facility 10 (step S113). For example, when the selected parameter is the temperature, the prediction unit 241 acquires the temperature value measured during the past month and the power consumption value of the air conditioning equipment from the
続いて、予測部241は、求めた相関係数が予め設定した閾値より大きいか否かを判別する(ステップS114)。相関係数が閾値より大きい場合(ステップS114;Yes)、処理はステップS116に移る。 Subsequently, the prediction unit 241 determines whether or not the obtained correlation coefficient is larger than a preset threshold value (step S114). If the correlation coefficient is greater than the threshold (step S114; Yes), the process proceeds to step S116.
相関係数が閾値より大きくない場合(ステップS114;No)、選択したパラメータは、給湯設備10の消費電力にほとんど影響を与えないことがわかる。そのため、予測部241は、このパラメータを予測式で用いる対象から除外する(ステップS115)。そして、処理はステップS116に移る。
When the correlation coefficient is not larger than the threshold value (step S114; No), it can be seen that the selected parameter hardly affects the power consumption of the hot
ステップS116において、予測部241は、ステップS112で全てのパラメータを選択したかどうかを判別する。選択していないパラメータがある場合(ステップS116;No)、予測部241は、そのパラメータを選択して、消費電力との相関係数を求め、閾値以下の場合は予測式の対象から除外する処理を繰り返す(ステップS112〜ステップS115)。 In step S116, the prediction unit 241 determines whether all parameters have been selected in step S112. When there is a parameter that has not been selected (step S116; No), the prediction unit 241 selects the parameter, obtains a correlation coefficient with the power consumption, and excludes it from the target of the prediction formula if it is equal to or less than the threshold value. Is repeated (steps S112 to S115).
一方、全てのパラメータを選択した場合(ステップS116;Yes)、予測部241は、除外していないパラメータを対象に、消費電力を予測するための予測式の各パラメータの係数を、回帰分析等の公知の手法で求める(ステップS117)。 On the other hand, when all the parameters are selected (step S116; Yes), the prediction unit 241 uses the parameters of the prediction formula for predicting power consumption for parameters that are not excluded, such as regression analysis. It calculates | requires by a well-known method (step S117).
ここで、予測式の例を以下の式(1)に示す。この式において、Yは予測の対象となる給湯設備10の消費電力量を示す。また、Xiは、ステップS115で除外されていない予測用のパラメータである。また、αはこのパラメータの係数であり、ステップS117で算出される。なお、uは、給湯設備10の待機電力を示す。また、memberは予定データ233から得られる住宅80の在宅人数、timeは在宅時間を示し、Eはこれらに起因する消費電力の補正値を求めるための関数である。
Here, an example of a prediction formula is shown in the following formula (1). In this equation, Y indicates the power consumption of the hot
図6に戻り、続いて、予測部241は、ステップS117で求めた係数を適用した予測式に、翌日の各パラメータの値(例えば、気象予報データ236から取得した翌日の気温の予報値)を代入して、必要電力量(式(1)のY)を求める(ステップS118)。以上で予測処理は終了する。なお、上述したような予測式を用いずに、直近1ヶ月分のヒートポンプユニット11や給湯設備10の消費電力の平均を必要電力量としてもよく、必要電力量を求める手法は任意である。
Returning to FIG. 6, the prediction unit 241 then adds the value of each parameter of the next day (for example, the predicted value of the temperature of the next day acquired from the weather forecast data 236) to the prediction formula to which the coefficient obtained in step S <b> 117 is applied. By substituting it, the required electric energy (Y in equation (1)) is obtained (step S118). Thus, the prediction process ends. In addition, the average of the power consumption of the
図5に戻り、予測処理(ステップS11)が終了すると、コントローラ20のスケジュール作成部242は、ユーザが翌日に浴槽13を使用する時刻(使用時刻)を推定する(ステップS12)。例えば、スケジュール作成部242は、過去1週間分の設備履歴データ231から、浴槽13に給湯された時刻の平均を使用時刻と推定すればよい。なお、予め、浴槽13の使用時刻がユーザによって設定されていてもよい。
Returning to FIG. 5, when the prediction process (step S <b> 11) ends, the
続いて、スケジュール作成部242は、電気料金単価データ234を参照して、電気料金が最も安くなり、且つ、少なくとも予測処理で予測した必要電力量分の蓄熱が推定した使用時刻には完了している給湯設備10による蓄熱の開始時刻、終了時刻、及び蓄熱時の消費電力を求める(ステップS13)。
Subsequently, the
ここで、給湯設備10の電気料金が、以下の式(2)のように与えられている場合を考える。
Here, let us consider a case where the electricity rate of the hot
この式において、hは1日の各時間帯を示し、0〜24までの値をとる。また、R(h)は、給湯設備10の時間帯hにおける電気料金を示す。例えば、R(0)は、0時から1時の間の給湯設備10の電気料金を示す。
In this equation, h represents each time zone of the day and takes a value from 0 to 24. R (h) represents an electricity bill in the hot
また、Kは外気温度を示す。α(K)は、外気温がKであるときの蓄熱時の効率を示す関数であり、外気温が低いほど貯湯タンク12C内の湯は冷めやすくなるため、小さな値(効率の悪い値)を示す。 K represents the outside air temperature. α (K) is a function indicating the efficiency at the time of heat storage when the outside air temperature is K, and the lower the outside air temperature, the easier the hot water in the hot water storage tank 12C is cooled, so a small value (inefficient value). Show.
また、Wは、蓄熱時の給湯設備10(ヒートポンプユニット11)の消費電力を表す。P(W)は、消費電力Wでヒートポンプユニット11を稼働したときの、ヒートポンプユニット11の出力(能力)を示す。ここで、消費電力WとP(W)とは、図7に示すような関係にあることが知られている。即ち、消費電力が低いほど、ヒートポンプユニット11による蓄熱の効率はよくなることがわかる。
W represents the power consumption of the hot water supply facility 10 (heat pump unit 11) during heat storage. P (W) indicates the output (capacity) of the
また、tsは蓄熱を開始する時刻(蓄熱開始時刻)、teは終了する時刻(蓄熱終了時刻)を示す。また、Tは、ユーザが浴槽13を使用する使用時刻であり、ステップS12で求められている。また、lは、貯湯タンク12Cの水量を示しタンクの容量に合った固定値が与えられている。また、L(T−te,K,l)は、蓄熱終了時刻teから使用時刻Tまでの時間経過による蓄熱の相対的なロスを示す。C(h)は、時間帯hにおける電気料金単価であり、電気料金単価データ234から取得される。
Also, ts indicates the time when heat storage is started (heat storage start time), and te indicates the time when it ends (heat storage end time). Moreover, T is the use time when a user uses the
スケジュール作成部242は、蓄熱のスケジュールとして、式(2)において、1日分の給湯設備の電気料金ΣR(h)(h=0〜24)が、最少となるような蓄熱開始時刻ts、蓄熱終了時刻te、および消費電力wを求めればよい。なお、式(2)は、以下の条件(1)〜(3)を満たす必要がある。
The
条件(1):{α(K)・P(W)・(te−ts)−L(T−te,K,l)}が、予測処理で求めた必要電力量以上である。
条件(2):効率よくヒートポンプユニット11を動作させるために、te−tsはできるだけ大きい値をとるようにする(なるべく長時間ヒートポンプユニット11を動作させる)。
条件(3):貯湯タンク13Cに蓄熱した熱の時間経過による放熱ロスを防ぐために、T−teはできるだけ小さい値をとるようにする。
Condition (1): {α (K) · P (W) · (te−ts) −L (T−te, K, l)} is equal to or greater than the required electric energy obtained in the prediction process.
Condition (2): In order to operate the
Condition (3): T-te is set to be as small as possible in order to prevent heat dissipation loss due to the passage of time of heat stored in the hot water storage tank 13C.
続いて、スケジュール作成部242は、求めた蓄熱開始時刻、蓄熱終了時刻、及び蓄熱時の消費電力を翌日の蓄熱のスケジュールとしたスケジュールデータ237を記憶部23に登録する(ステップS14)。以上でスケジュール作成処理は終了する。
Subsequently, the
ここで、具体例をあげて、上述したスケジュール作成処理について説明する。例えば、23時〜翌7時の深夜が他の時間帯よりも電気料金単価が安い安価時間帯である通常時の料金体系と異なり、10時〜14時に安価時間帯が設定された場合を考える。なお、ユーザの入浴予定時刻Tは18時以降に設定されているものとする。まず、上記の条件(2)および条件(3)より、設定された安価時間帯に蓄熱するように、蓄熱開始時刻ts=10(時)、蓄熱終了時刻te=14(時)と設定される。また、蓄熱終了時刻teから使用時刻Tまでの時間(T−te)が通常時より短くなるため、蓄熱の相対的なロスLも負数となるが、時間経過による蓄熱のロスが小さいため夏季の場合はその影響は小さくなる。また、蓄熱時間(te−ts)は、通常時の安価時間帯(23時〜翌7時)である8時間よりも短くなるため、条件(1)を満たすために、ヒートポンプユニット11の出力Pを大きくする必要があり、ヒートポンプユニット11の消費電力Wは通常時よりも高く設定される。従って、この場合、スケジュール作成処理で、蓄熱開始時刻ts=10(時)、蓄熱終了時刻te=14(時)、及び蓄熱時のヒートポンプユニット11の消費電力Wは通常時より大きな値、とするスケジュールが作成される。
Here, the above-described schedule creation process will be described with a specific example. For example, let us consider a case in which a low-cost time zone is set from 10:00 to 14:00, unlike a normal fee structure in which the electricity rate unit price is lower than other time zones at midnight from 23:00 to 7:00 the following day. . It is assumed that the scheduled bathing time T of the user is set after 18:00. First, from the above conditions (2) and (3), the heat storage start time ts = 10 (hours) and the heat storage end time te = 14 (hours) are set so as to store heat in the set inexpensive time zone. . Moreover, since the time (T-te) from the heat storage end time te to the use time T is shorter than the normal time, the relative loss L of the heat storage is also a negative number, but since the heat storage loss due to the passage of time is small, In that case, the effect is small. Further, since the heat storage time (te-ts) is shorter than 8 hours which is a normal low-cost time zone (23:00 to 7:00 the next time), the output P of the
以上説明したように、本実施形態に係るコントローラ20によれば、ユーザの利用に適した蓄熱状態にするために必要な必要電力量が予測され、電気料金の時間帯別単価と予測した必要電力量とに基づいて、給湯設備10による蓄熱のスケジュールが作成される。そのため、ユーザ使用時には最適な蓄熱量で給湯設備10を利用できるとともに、電気料金も低減することが可能となる。
As described above, according to the
なお、上記実施形態では、給湯設備10の蓄熱のスケジュールを作成したが、蓄熱機能を有する他の設備の蓄熱のスケジュール作成にも本発明は適用可能である。例えば、給湯設備10と同様に、ヒートポンプユニット11や蓄熱タンクを要する水方式の空調設備にも、本発明は適用可能である。
In the above embodiment, the heat storage schedule of the hot
(実施形態2)
続いて、実施形態2について、上述の実施形態1との相違点を中心に説明する。なお、上記実施形態1と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
(Embodiment 2)
Next, the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment. In addition, about the structure same or equivalent to the said
実施形態2に係る設備制御システム2は、図8に示すように、発電設備90をさらに備え、発電した電力を図示せぬ電力会社等に売ること(売電)ができる。発電設備90は、例えば、太陽光から発電するソーラーパネルや、発電電力を直流から交流に変換するパワーコンディショナーを備えた太陽光発電設備である。
As shown in FIG. 8, the
また、本実施形態に係るコントローラ20の記憶部23には、図9に示すように、売電単価データ238と発電履歴データ239とがさらに記憶されている。売電単価データ238は、時間帯毎の電気料金の売電単価を示すデータである。発電履歴データ239は、発電設備90による発電の履歴(発電時刻、発電量等)が記録されるデータである。
In addition, as shown in FIG. 9,
図10は、本実施形態に係るコントローラ20によって実行されるスケジュール作成処理の動作を示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the schedule creation process executed by the
まず、予測部241は、電力履歴データ232と発電履歴データ239と気象予報データ236とを参照して、翌日の発電量が消費電力量を上回る余剰時間帯および、その余剰電力量を予測する(ステップS21)。
First, the prediction unit 241 refers to the
続いて、予測部241は、予測した余剰電力を給湯設備10の蓄熱に利用するか、売電するか、どちらの方が経済的に得をするかを判別する(ステップS22)。具体的には、予測部241は、以下の式(3)の判定値Jが正の場合は蓄熱利用の方が得、負の場合は売電の方が得であると判別すればよい。なお、この式において、Qは、ステップS21で予測した翌日の余剰電力量である。また、τは、外気温による蓄熱効率の比を示し、具体的には、(余剰時間帯での蓄熱効率)/(現在スケジュールされている蓄熱時間帯での蓄熱効率)である。また、Cpは、現在スケジュールされている蓄熱時間帯の電気料金単価を示し、電気料金単価データ234から取得される。Csは、予測した余剰時間帯の売電料金単価を示し、売電単価データ238から取得される。
Subsequently, the prediction unit 241 determines whether the predicted surplus power is used for storing heat in the hot
売電の方が得と判別した場合(ステップS22;売電)、スケジュール作成部242は、給湯設備10の蓄熱のスケジュールは変更せずに、余剰電力が発生した際に直ちに売電するような動作モード(売電モード)に切り替える(ステップS23)。
When it is determined that the power sale is better (step S22; power sale), the
一方、蓄熱に利用した方が得と判別した場合(ステップS22;蓄熱利用)、スケジュール作成部242は、予測した余剰時間帯に蓄熱するように、スケジュールされている蓄熱開始時刻、蓄熱停止時刻を変更する(ステップS24)。以上でスケジュール作成処理は終了する。
On the other hand, when it is determined that it is better to use the heat storage (step S22; heat storage use), the
以上のように、本実施形態によれば、発電設備90を備える場合には、単純に蓄熱運転して電気料金を安くするだけでなく、売電した場合と比較して、売電した方が得な場合は売電が優先される。そのため、経済性がより優れた蓄熱スケジュールを作成することができる。
As described above, according to the present embodiment, when the
(実施形態3)
続いて、実施形態3について、上述の実施形態1との相違点を中心に説明する。なお、上記実施形態1と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
(Embodiment 3)
Next, the third embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment. In addition, about the structure same or equivalent to the said
本実施形態に係る設備制御システム3は、図11に示すように、管理対象とする設備が給湯設備10ではなく、空調設備100(100A,100B,100C)である点が実施形態1、2と異なる。空調設備100は、給湯設備10とは異なり、蓄熱槽(貯油タンク12C)を備えない。そのため、本実施形態では、ユーザが不在の部屋を擬似的な蓄熱槽として用いる。そして、電力単価が安い時間帯にユーザが不在の部屋に蓄熱(冷房の場合は蓄冷)することで、電気料金をなるべく安くする特徴を備える。なお、空調設備100Aは住宅80のリビング、空調設備100Bは住宅80の子供部屋、空調設備100Cは住宅80の寝室に配置されているものとする。
As shown in FIG. 11, the
また、本実施形態に係るコントローラ20の記憶部23には、図12に示すように、在室状況データ240がさらに記憶されている。在室状況データ240は、今後の各時間帯における、各部屋のユーザの在室・不在の予定を表す。在室状況データ240は、例えば、ユーザによって操作端末40から入力される。
Further, the
図13は、本実施形態に係るコントローラ20によって実行されるスケジュール作成処理の動作を示すフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart showing an operation of a schedule creation process executed by the
まず、コントローラ20の予測部241は、気象予報データ236が示す今日の平均気温を閾値と比較する等して、今日の冷暖房の必要性を判断する(ステップS31)。
First, the prediction unit 241 of the
冷暖房の必要性が無いと判断した場合(ステップS31;冷暖房不要)、処理は終了する。 When it is determined that there is no need for air conditioning (step S31; no air conditioning is required), the process ends.
一方、暖房の必要があると判断した場合(ステップS31;暖房)、予測部241は、現在の暖房の設定温度+T(例えば2度)を、蓄熱(余熱)用の設定温度に設定する(ステップS32)。 On the other hand, when it is determined that heating is necessary (step S31; heating), the prediction unit 241 sets the current heating set temperature + T (for example, 2 degrees) as the set temperature for heat storage (residual heat) (step S31). S32).
一方、冷房の必要があると判断した場合(ステップS31;冷房)、予測部は、現在の冷房の設定温度−T(例えば2度)を、蓄熱(予冷)用の設定温度に設定する(ステップS33)。 On the other hand, when it is determined that cooling is necessary (step S31; cooling), the prediction unit sets the current cooling set temperature -T (for example, 2 degrees) as the set temperature for heat storage (pre-cooling) (step S31). S33).
続いて、スケジュール作成部242は、未選択の部屋を1つ選択する(ステップS34)。そして、スケジュール作成部242は、在室状況データ240を参照して、他よりも電気料単価が安い時間帯(安価時間帯)から予め定めた時間(1時間)が経過するまでに、選択した部屋が空き室から在室になるか否かを判別する(ステップS35)。
Subsequently, the
安価時間帯から所定時間(1時間)経過までに選択した部屋が在室になる場合(ステップS35;Yes)、スケジュール作成部242は、その部屋の安価時間帯の最後の1時間を、ステップS31又はステップS32で求めた蓄熱用設定温度で蓄熱運転(予冷又は余熱)するようなスケジュールに、スケジュールデータ237を更新する(ステップS36)。安価時間帯から1時間以内に在室にならない場合(ステップS35;No)、処理はステップS37に移る。
If the selected room is in the room from the low-cost time zone until the predetermined time (one hour) has elapsed (step S35; Yes), the
ステップS37において、スケジュール作成部242は、全ての部屋を選択したか否かを判別する。未選択の部屋がある場合(ステップS37;No)、スケジュール作成部242は、その部屋を選択して蓄熱運転するか否かを判別する処理を繰り返す。全ての部屋を選択した場合(ステップS37;Yes)、スケジュール作成処理は終了する。
In step S37, the
ここで、具体例を挙げて、上述したスケジュール作成処理について説明する。例えば、図14に示すように、各部屋の在室、不在の予定がわかっており、10時〜14時が他の時間帯よりも電気料金単価が安い安価時間帯に設定されている場合を考える。この場合、リビングルームと子供部屋は、安価時間帯が終了してから1時間以内に、不在から在室となる。そのため、安価時間帯の最後の1時間である13時〜14時までは、リビングルームと子供部屋の空調設備100A,100Bは蓄熱運転(予冷運転、または余熱運転)される。一方、寝室の空調設備100Cは、安価時間帯が終了してから1時間以内には在室とならないため、蓄熱運転はなされない。
Here, the above-described schedule creation process will be described with a specific example. For example, as shown in FIG. 14, when the presence or absence of each room is known and 10:00 to 14:00 is set to an inexpensive time zone where the unit price of electricity charges is lower than other time zones. Think. In this case, the living room and the children's room become absent from the room within one hour after the cheap time period ends. Therefore, from 13:00 to 14:00, which is the last hour of the inexpensive time zone, the
以上のように、本実施形態によれば、部屋の空き状況を考慮して、特定条件を満たす場合に、安価時間帯に空き部屋に蓄熱するため、空調設備100の電気料金を低減させることが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, when a specific condition is satisfied in consideration of a vacant state of a room, heat is stored in the vacant room during a low-cost time period. It becomes possible.
なお、上記実施形態では、予め定めた時間が経過するまでに空き室から在室になる部屋を判別し、その部屋に蓄熱するようなスケジュールを作成した。これに対し、長時間(所定時間以上)空き室である部屋を判別してその部屋に蓄熱し、その後、部屋間を接続するダクトを経由して在室となった別の部屋に熱をファンで搬送するような蓄熱のスケジュールを作成してもよい。例えば、図14において寝室は夜22時まで使用されないため、安価時間帯に寝室の空調設備100Cで蓄熱をしておき、安価時間帯の終了後に寝室の熱をリビングや子供部屋にファンで搬送することで、電気料金を低減させることが可能となる。なお、長時間空き室である部屋は、床下や屋根裏などの住宅において人が立ち入らない空間であってもよい。 In the above embodiment, a schedule is created in which a room that becomes a vacant room is determined before a predetermined time elapses and heat is stored in the room. On the other hand, a room that has been vacant for a long time (more than a predetermined time) is identified and stored in that room, and then the fan is used to heat the other room through a duct that connects the rooms. You may create the schedule of heat storage which conveys. For example, in FIG. 14, since the bedroom is not used until 22:00 at night, heat is stored in the bedroom air-conditioning system 100C during the low-cost period, and the bedroom heat is transferred to the living room or child room by a fan after the low-cost period ends. Thus, it becomes possible to reduce the electricity bill. Note that a room that is a vacant room for a long time may be a space where a person cannot enter in a house such as an underfloor or an attic.
また、上記実施形態では、住宅80の各部屋に対して蓄熱を行っているが、低温保存を目的とした保冷機器に対して蓄熱を行ってもよい。例えば、各部屋の冷蔵庫に対して安価時間帯に通常よりも低い温度で蓄熱しておくことで、安価時間帯後の消費電力を低減させることが可能となる。また、冷蔵庫の場合、より低い温度である冷凍室に対して集中的に蓄熱を行い、安価時間帯後に消費電力を低減させて、各部屋に熱の搬送を行ってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although heat storage is performed with respect to each room of the
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない部分での種々の修正は勿論可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Of course, the various correction in the part which does not deviate from the summary of this invention is possible.
例えば、上述したスケジュール作成処理は、毎日決められた時間に行う必要はなく、例えば、電力料金単価データ234が変更されたときのみ実施してもよい。また、今後1週間や1ヶ月間の蓄熱のスケジュールを作成してもよく、スケジュール作成処理で作成するスケジュールの期間は任意でよい。
For example, the above-described schedule creation process does not have to be performed at a time determined every day, and may be performed only when the power
また、例えば、本実施形態に係るコントローラ20の動作を規定する動作プログラムを既存のパーソナルコンピュータや情報端末機器等に適用することで、当該パーソナルコンピュータ等を本発明に係るコントローラ20として機能させることも可能である。
In addition, for example, by applying an operation program that defines the operation of the
また、このようなプログラムの配布方法は任意であり、例えば、CD−ROM(Compact Disk Read-Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disk)、MO(Magneto Optical Disk)、メモリカードなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布してもよいし、インターネットなどの通信ネットワークを介して配布してもよい。 Further, the distribution method of such a program is arbitrary. For example, the program can be read by a computer such as a CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory), a DVD (Digital Versatile Disk), an MO (Magneto Optical Disk), or a memory card. It may be distributed by storing in a recording medium, or distributed via a communication network such as the Internet.
1,2,3 設備管理システム、10 給湯設備、20 コントローラ、21 宅内通信部、22 外部通信部、23 記憶部、24 制御部、231 設備履歴データ、232 電力履歴データ、233 予定データ、234 電気料金単価データ、235 気象記録データ、236 気象予報データ、237 スケジュールデータ、238 売電単価データ、239 発電履歴データ、240 在室状況データ、241 予測部、242 スケジュール作成部、243 制御実行部 1, 2, 3 Equipment management system, 10 hot water supply equipment, 20 controller, 21 in-home communication section, 22 external communication section, 23 storage section, 24 control section, 231 equipment history data, 232 power history data, 233 schedule data, 234 electricity Unit price data, 235 Weather record data, 236 Weather forecast data, 237 Schedule data, 238 Power sale unit price data, 239 Power generation history data, 240 Occupancy status data, 241 Prediction unit, 242 Schedule creation unit, 243 Control execution unit
Claims (5)
前記空調設備をユーザの利用に適した蓄熱状態にするために必要な必要電力量を予測する予測部と、
電気料金の時間帯別単価と前記予測した必要電力量とに基づいて、前記空調設備による蓄熱のスケジュールを作成するスケジュール作成部と、
を備え、
前記スケジュール作成部は、
他の時間帯よりも電気料金の単価が安い安価時間帯に前記住宅の人の立ち入らない空間に蓄熱し、前記安価時間帯の終了後に前記住宅の人のいる空間に前記蓄熱した熱を搬送する計画の前記スケジュールを作成する、
コントローラ。 A controller for managing an air conditioning facility having a heat storage function installed in a house,
A predicting unit that predicts the amount of electric power necessary to make the air conditioning equipment in a heat storage state suitable for user use;
A schedule creation unit that creates a schedule of heat storage by the air conditioning equipment, based on the unit price by time of the electricity rate and the predicted required power amount;
With
The schedule creation unit
Heat is stored in a space where people in the house are not allowed to enter during a low-cost time period when the unit price of electricity is cheaper than other time zones, and the stored heat is transferred to the space where the people are located after the low-cost time zone. Create the schedule for the plan,
controller.
請求項1に記載のコントローラ。 The schedule creation unit creates the schedule such that when the user of the air conditioning equipment is used, heat storage for the predicted required power amount is completed, and the electricity charge required for the heat storage is the cheapest.
The controller according to claim 1.
前記予測部は、前記発電設備の発電による余剰電力と該余剰電力が発生する余剰時間帯とを予測し、
前記スケジュール作成部は、
前記余剰電力を前記空調設備による蓄熱に利用した方がよいか、売電した方がよいかを判別し、
蓄熱に利用した方がよいと判別した場合、前記余剰時間帯に蓄熱するように前記スケジュールを変更する、
請求項1又は2に記載のコントローラ。 The house further includes a power generation facility,
The prediction unit predicts surplus power generated by the power generation facility and a surplus time zone in which the surplus power is generated,
The schedule creation unit
Determine whether it is better to use the surplus power for heat storage by the air conditioning equipment, or to sell power,
If it is determined that it is better to use for heat storage, change the schedule to store heat in the surplus time zone,
The controller according to claim 1 or 2.
電気料金の時間帯別単価と前記予測した必要電力量とに基づいて、前記空調設備による蓄熱のスケジュールを作成し、
他の時間帯よりも電気料金の単価が安い安価時間帯に住宅の人の立ち入らない空間に蓄熱し、前記安価時間帯の終了後に前記住宅の人のいる空間に前記蓄熱した熱を搬送する計画の前記スケジュールを作成する、
スケジュール作成方法。 Predicting the amount of power required to make an air conditioning facility with a heat storage function into a heat storage state suitable for user use,
Based on the unit price of electricity charges by time zone and the predicted required power amount, create a heat storage schedule by the air conditioning equipment,
A plan for storing heat in a space where a residential person does not enter during a low-cost time period when the unit price of electricity is lower than other time periods, and transporting the stored heat to the space where the residential person is located after the low-cost time period ends Create the schedule for
Schedule creation method.
前記空調設備をユーザの利用に適した蓄熱状態にするために必要な必要電力量を予測する予測部、
電気料金の時間帯別単価と前記予測した必要電力量とに基づいて、前記空調設備による蓄熱のスケジュールを作成するスケジュール作成部、として機能させ、
前記スケジュール作成部は、
他の時間帯よりも電気料金の単価が安い安価時間帯に前記住宅の人の立ち入らない空間に蓄熱し、前記安価時間帯の終了後に前記住宅の人のいる空間に前記蓄熱した熱を搬送する計画の前記スケジュールを作成する、
プログラム。 A computer that manages the air-conditioning equipment with heat storage function installed in the house
A predicting unit that predicts the amount of power required to make the air conditioning equipment a heat storage state suitable for use by the user;
Based on the unit price of electricity charges by time zone and the predicted required power amount, function as a schedule creation unit that creates a schedule of heat storage by the air conditioning equipment,
The schedule creation unit
Heat is stored in a space where people in the house are not allowed to enter during a low-cost time period when the unit price of electricity is cheaper than other time zones, and the stored heat is transferred to the space where the people are located after the low-cost time zone. Create the schedule for the plan,
program.
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