JP2022148623A - Hot water supply control system - Google Patents
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- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
Description
本開示は、給湯制御システムに関するものである。より具体的には対象エリアの複数の貯湯式給湯機を制御可能な給湯制御システムに関するものである。 The present disclosure relates to a hot water supply control system. More specifically, the present invention relates to a hot water supply control system capable of controlling a plurality of hot water storage type hot water heaters in a target area.
例えば、特許文献1には、対象エリアの複数の給湯機を制御する給湯制御システムが記載されている。この給湯制御システムは、対象エリアの複数の給湯機を複数のグループに分けて、異なるグループ間で、給湯機の消費電力のピーク時刻を互いにずらすように給湯機の運転を制御する。特許文献1には、消費電力のピーク時刻をずらす方法として、異なるグループ間で、給湯機の運転時間を互いにずらす方法、給湯機の圧縮機の運転周波数の増減周期の位相を互いにずらす方法、及び、圧縮機の運転を周期的に発停させる方法等が記載されている。
For example,
特許文献1に記載の給湯制御システムのように、給湯機の運転時間あるいは圧縮機の運転の位相をずらす方法では、例えば、給湯機が複数台ある場合などには消費電力を十分に低減できない場合がある。この場合、対象エリアの電力供給に対して電力需要が上回る可能性がある。また、給湯機の圧縮機の運転を周期的に発停させる運転を行う場合、目標とする蓄熱量の沸き上げを完了させることができない可能性がある。
A method of shifting the operation time of the water heater or the phase of the operation of the compressor, such as the hot water supply control system described in
本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、対象エリアの複数の貯湯式給湯機の消費電力のピークの増大を抑制しつつ、沸上運転において、必要とされる熱量を確保できるように改良された給湯制御システムを提供するものである。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and can secure the required amount of heat in the boiling operation while suppressing the increase in the peak power consumption of a plurality of storage-type water heaters in the target area. To provide an improved hot water supply control system.
本開示に係る給湯制御システムは、対象エリアに設置された複数の貯湯式給湯機を、複数のグループに分けるグループ決定部と、複数の貯湯式給湯機の運転を制御する運転制御手段と、を備える。貯湯式給湯機のそれぞれは、電力によって駆動され、加熱能力を変更可能な加熱手段と、加熱手段によって加熱された水を貯留する貯湯タンクと、を備え、加熱手段により目標貯湯量の水を沸き上げて、貯湯タンクに貯湯する沸上運転を実行するように構成されている。グループ決定部は、グループのそれぞれに、互いに異なる割当時間を、沸上運転を実行するための時間として割り当て、運転制御手段は、グループのそれぞれに属する貯湯式給湯機の沸上運転を、グループのそれぞれに割り当てられた割当時間の開始時刻に開始させると共に、貯湯式給湯機のいずれかにおける沸上運転が、当該貯湯式給湯機が属するグループに割り当てられた割当時間内に完了しないと推定される場合、沸上運転が完了しないと推定される当該貯湯式給湯機の加熱能力を上げる第1制御を実行するように構成されている。 A hot water supply control system according to the present disclosure includes a group determination unit that divides a plurality of storage-type hot water heaters installed in a target area into a plurality of groups, and an operation control means that controls the operation of the plurality of storage-type hot water heaters. Prepare. Each of the hot water storage type water heaters is driven by electric power and includes a heating means capable of changing the heating capacity and a hot water storage tank for storing water heated by the heating means, and the heating means boils a target amount of water to be stored. It is configured to perform a boiling-up operation in which hot water is stored in the hot water storage tank. The group determining unit allocates different allocation times to each group as the time for executing the boiling operation, and the operation control means controls the boiling operation of the storage-type water heaters belonging to each group to each group. Start at the start time of the allocated time allocated to each, and it is estimated that the boiling-up operation in any of the storage-type water heaters will not be completed within the allocated time allocated to the group to which the storage-type water heater belongs In this case, the first control is executed to increase the heating capacity of the hot water storage type water heater that is estimated not to complete the boiling operation.
本開示の給湯制御システムによれば、対象エリアの電力供給に対して、電力需要が過剰になることを抑制することができるとともに、沸上運転において貯湯タンクに必要な熱量が確保できない事態となるのを抑制することができる。 According to the hot water supply control system of the present disclosure, it is possible to suppress excessive power demand with respect to the power supply in the target area, and in the boiling operation, the necessary amount of heat cannot be secured in the hot water storage tank. can be suppressed.
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。本実施の形態では、水の熱量は、例えば、水源から供給される水に等しい水温の水が持つ熱量に対する差として計算される。また、本実施の形態では、水の熱量を記述する場合、原則として、所定の基準給湯温度の湯が持っている熱量に換算したときの湯量[L]を単位として湯の熱量を記述する。なお、本開示において、単に「水」または「湯」と記載した場合には、低温の水から、高温の湯まで、あらゆる温度の液体の水が含まれうる。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. Elements that are common or correspond to each figure are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are simplified or omitted. In the present embodiment, the calorie of water is calculated as a difference from the calorie of water having a water temperature equal to that of water supplied from a water source, for example. In addition, in the present embodiment, when describing the calorie of water, in principle, the calorie of hot water is described in units of the amount of hot water [L] when converted into the calorie of hot water at a predetermined standard hot water supply temperature. In the present disclosure, simply describing “water” or “hot water” may include liquid water of any temperature, from low-temperature water to high-temperature hot water.
実施の形態1.
<貯湯式給湯機の全体構成>
図1は、実施の形態1に係る貯湯式給湯機の全体構成を示す模式図である。図1に示されるように、貯湯式給湯機1は、貯湯タンク10、加熱手段2、水ポンプ31、追焚きポンプ32、浴槽ポンプ33、湯栓温調弁41、追焚き熱交換器5、加熱往き配管301a、加熱戻り配管301b、給水配管302、高温導出配管303、温調配管304、湯栓配管305、浴槽往き配管306a、浴槽戻り配管306b、追焚き往き配管307a、追焚き戻り配管307b、リモコン101、及び、制御手段100等を備える。
<Overall configuration of hot water storage type water heater>
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a hot water storage type hot water heater according to
加熱手段2は、電力により駆動されて、導入された水を加熱して高温水に加熱する。本実施の形態において、加熱手段2は、ヒートポンプを用いて構成されるものであり、冷媒回路によって環状に接続された圧縮機、水冷媒熱交換器、膨張弁及び空気熱交換器等の機器を有する。ただし、加熱手段2は、ヒートポンプに限定されず、電力により駆動されて水を加熱できるものであれば、他の機器であってもよい。 The heating means 2 is driven by electric power to heat the introduced water to high temperature water. In this embodiment, the heating means 2 is configured using a heat pump, and includes devices such as a compressor, a water-refrigerant heat exchanger, an expansion valve, and an air heat exchanger, which are connected in a ring by a refrigerant circuit. have. However, the heating means 2 is not limited to a heat pump, and may be other equipment as long as it can be driven by electric power and can heat water.
加熱手段2の加熱能力の値は変更可能である。以下の説明では、加熱手段2の冷媒回路による加熱能力を、単に「加熱能力」と呼ぶ場合がある。加熱能力は、加熱手段2が時間当たりに水に与える熱量に相当する。加熱能力の単位は、例えばkW(キロワット)である。 The value of the heating capacity of the heating means 2 can be changed. In the following description, the heating capacity of the refrigerant circuit of the heating means 2 may be simply referred to as "heating capacity". The heating capacity corresponds to the amount of heat given to water by the heating means 2 per hour. The unit of heating capacity is kW (kilowatt), for example.
加熱手段2の圧縮機は、例えばインバータ制御式のDCブラシレスモータ等を備えた駆動装置(図示せず)により駆動される。この場合には、当該駆動装置により圧縮機の周波数(すなわち回転速度)を調整することで、圧縮機から吐出する冷媒の圧力及び温度を変化させたり、加熱能力の値を変更したりすることができる。ただし、貯湯式給湯機1は、このような駆動装置を用いたものに限られず、例えば、加熱手段2に複数台の圧縮機を搭載し、そのうちで稼動する圧縮機の台数を切り替えることで、吐出する冷媒の圧力及び温度、あるいは加熱能力の値を変更する構成であってもよい。
The compressor of the heating means 2 is driven by a driving device (not shown) including, for example, an inverter-controlled DC brushless motor. In this case, it is possible to change the pressure and temperature of the refrigerant discharged from the compressor or change the value of the heating capacity by adjusting the frequency (that is, the rotational speed) of the compressor with the drive device. can. However, the hot water storage type
給水配管302は、水道等の水源から供給される低温水を貯湯タンク10の下部に導く。加熱往き配管301aは、貯湯タンク10の下部と、加熱手段2とを接続する。水ポンプ31は、加熱往き配管301aの途中に接続される。水ポンプ31の駆動により、貯湯タンク10内の下部の水が加熱手段2へ送られる。加熱手段2で加熱された高温水は、加熱戻り配管301bを通って、貯湯タンク10の上部に流入する。これにより貯湯タンク10内には、上側が高温で下側が低温になる温度成層が形成された状態で湯水が貯留される。
The
高温導出配管303は、貯湯タンク10の上部から導出させた高温水を湯栓温調弁41に送湯する。温調配管304は、給水配管302から分岐し、湯栓温調弁41に低温水を導く。湯栓温調弁41は、高温導出配管303からの高温水と、温調配管304からの低温水との混合割合を調節することで湯水の温度を調節する。湯栓温調弁41にて温度調節された湯水は、湯栓配管305を介して、蛇口及びシャワー等の湯栓(図示省略)から放出され、あるいは、浴槽6に注入されて湯はり又は足し湯が行われる。
The high-temperature lead-out
追焚き熱交換器5は、貯湯タンク10の上部から導出される高温水と、浴槽6から取り出された浴槽水との間で熱交換を行うことで浴槽水を加熱する。浴槽戻り配管306bは、浴槽6内の浴槽水を追焚き熱交換器5に導く。浴槽往き配管306aは、追焚き熱交換器5で加熱された浴槽水を浴槽6に導く。浴槽ポンプ33は、浴槽戻り配管306bの途中に接続される。追焚き往き配管307aは、貯湯タンク10の上部の高温水を追焚き熱交換器5に導く。追焚き戻り配管307bは、追焚き熱交換器5で浴槽6からの浴槽水と熱交換して温度低下した湯を貯湯タンク10に導く。追焚きポンプ32は、追焚き戻り配管307bの途中に接続される。
The
貯湯タンク10には、高さ方向に間隔をおいて、貯湯温度センサ501a~501fが設けられている。貯湯温度センサ501a~501fの出力により貯湯タンク10内の温度分布を検出することで、貯湯タンク10の残湯量及び蓄熱量を把握することができる。なお、図示の構成では、貯湯温度センサ501a~501fの個数を6個としているが、貯湯温度センサの個数はこれに限定されるものではなく、貯湯タンク10の内部の温度分布を測定するのに充分な数の温度センサが設置されていればよい。
The hot
加熱戻り配管301bには、加熱手段2の下流側にて、加熱された高温水の温度を検知する加熱温度センサ502が設けられている。給水配管302には、給水温度を検知する給水温度センサ504が設けられている。貯湯タンク10の上部には、貯湯タンク10から導出される高温水の温度を検知する導出温度センサ503が設けられている。湯栓配管305には、湯栓に供給される湯温を検知する湯栓温度センサ505が設けられている。浴槽戻り配管306bには、浴槽6から追焚き熱交換器5に流れ込む浴槽戻り温度を検知する浴槽戻り温度センサ506が設けられている。なお、この浴槽戻り温度センサ506は、定期的に浴槽ポンプ33を運転させることで浴槽温度を検知する手段として利用してもよい。追焚き戻り配管307bには、追焚き熱交換器5から貯湯タンク10に戻る湯の温度(即ち、追焚き戻り温度)を検知する追焚き戻り温度センサ507が設けられている。なお、追焚き戻り温度は、センサでの検知に代えて、追焚きポンプ32の回転速度、浴槽ポンプ33の回転速度、高温水導出温度、及び、浴槽戻り温度等から推定してもよい。湯栓配管305には、需要端側で使用される湯量を検知する湯栓流量センサ601が設けられている。
A
制御手段100とリモコン101とは、有線又は無線により双方向に通信可能に接続されている。制御手段100とリモコン101とはネットワークを介して通信可能でもよい。リモコン101は、ユーザーインターフェースの例である。リモコン101は、情報を表示する表示部と、ユーザー等の人間(以下単に「ユーザー」とする)が操作可能な操作部とを有する。リモコン101は、表示部及び操作部の両方の機能を有するタッチスクリーンを備えてもよい。
The control means 100 and the
リモコン101の操作部は、貯湯式給湯機1の運転動作の指令及び設定値に関する操作入力を受け付ける入力手段としての機能を有する。ユーザーは、操作部を操作することで、貯湯式給湯機を遠隔操作したり、各種の設定などを行ったりすることができる。表示部は、ユーザーに情報を報知する報知手段としての機能を有する。本実施の形態におけるリモコン101は、表示部を報知手段として備えるが、変形例として、例えば音声案内装置のような他の報知手段を備えてもよい。リモコン101は、例えば台所、リビング、浴室などの壁に設置されたものでもよい。または、例えばスマートフォンのような携帯情報端末を、リモコン101のようなユーザーインターフェースとしての機能を有するように構成してもよい。複数のリモコン101が制御手段100に対して通信可能な構成であってもよい。
The operation unit of the
制御手段100は、例えばマイクロコンピュータ等により構成され、ROM、RAM、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づいて演算処理を実行する演算処理装置(CPU)と、演算処理装置に対して外部の信号を入出力する入出力ポートとを備える。制御手段100は、上述した各センサで検知される情報等に基づいて、湯栓負荷、追焚き負荷、及び、貯湯タンク10内の蓄熱量又は残湯量等を算出する。また、制御手段100は、これらの情報及び算出値等、及び、リモコン101から入力される指令及び設定値に基づいて、加熱手段2、水ポンプ31、追焚きポンプ32、浴槽ポンプ33、及び、湯栓温調弁41等の動作を制御することで、貯湯式給湯機1の運転動作を制御する。制御手段100が実行する制御には、加熱手段2により沸き上げた水を貯湯タンク10に貯湯する沸上運転の制御が含まれる。
The control means 100 is composed of, for example, a microcomputer or the like, and includes a storage unit including ROM, RAM, nonvolatile memory, etc., an arithmetic processing unit (CPU) that executes arithmetic processing based on a program stored in the storage unit, An input/output port for inputting/outputting an external signal to/from the arithmetic processing unit is provided. The control means 100 calculates the hot water tap load, the reheating load, the heat storage amount or the remaining hot water amount in the hot
<給湯制御システムのネットワークの構成>
図2は、本実施の形態に係る給湯制御システムのネットワーク構成を示す模式図である。図2には、給湯制御システムが管理する対象エリア内にある複数の住戸X~Zが記載されている。対象エリアの住戸の数に限定はない。また、図2では、住戸Xのみに、住戸内のネットワーク構成を記載しているが、他の住戸Y及びZにも、同様のネットワーク構成が配置されている。
<Network configuration of hot water supply control system>
FIG. 2 is a schematic diagram showing the network configuration of the hot water supply control system according to the present embodiment. FIG. 2 shows a plurality of dwelling units X to Z within the target area managed by the hot water supply control system. There is no limit to the number of dwelling units in the target area. Also, in FIG. 2, only the dwelling unit X shows the network configuration within the dwelling unit, but the other dwelling units Y and Z have similar network configurations.
各住戸には、光回線終端装置701、集線装置702、及び、ルータ703が設けられる。光回線終端装置701は、ネットワーク709の終端に接続される。集線装置702は、いわゆるハブを構成しており、複数のLANケーブルを介して、ルータ703及びその他の機器に接続されている。その他の機器には、例えば、ホームサーバ708、パソコン705、及び、スマートフォン706等が含まれ得る。貯湯式給湯機1には、ルータ703に対応する通信アダプタ704がそれぞれ設けられている。貯湯式給湯機1の制御手段100は、通信アダプタ704及びルータ703等を介して光回線終端装置701と接続する。なお、通信アダプタ704及びルータ703は、無線接続方式であっても有線接続方式であってもよい。
Each dwelling unit is provided with an
対象エリアの複数の住戸の貯湯式給湯機1のそれぞれは、ネットワーク709を経由して、集中監視サーバ707と双方向に通信可能となっている。また、集中監視サーバ707は、各住戸の貯湯式給湯機1のユーザーが有するスマートフォン706等の携帯端末と通信可能に接続されている。ユーザーは、携帯端末によって、集中監視サーバ707との間で情報の送受信を行うことができる。なお、集中監視サーバ707は、ホームサーバ708を経由して各貯湯式給湯機1の制御手段100と通信可能に構成されていてもよい。
Each of the hot water storage
<集中監視サーバの構成>
図3は、集中監視サーバ707の機能及び周辺機器との接続構成を示すブロック図である。図3に示されるように、集中監視サーバ707は、データ記憶部801を備えている。データ記憶部801は、対象エリアの貯湯式給湯機1に関する様々な情報を記憶する。たとえば、データ記憶部801は、対象エリアの貯湯式給湯機1の貯湯温度センサ501a~501fの出力データ、及び、給水温度センサ504の出力データ等の情報を記憶する。
<Configuration of Centralized Monitoring Server>
FIG. 3 is a block diagram showing the functions of the
集中監視サーバ707は、更に、グループ決定部802と運転制御部803とを備えている。これらは、個別にハードウェアとして存在するものではなく、集中監視サーバ707が有する記憶部(図示せず)記憶されたプログラムがプロセッサで実行されたときにソフトウェア的に実現されるものであってもよい。集中監視サーバ707は、以下に説明するグループ決定部802と運転制御部803が有する機能の他にも様々な機能を備えているが、それらについての図示は省略されている。
The
ところで、本実施の形態において、各貯湯式給湯機1は、一日の中で使用される必要熱量に相当する湯を、一日の中の決められた時間に沸き上げて、貯湯タンク10に貯湯しておく沸上運転を行うように設定されている。ここで、必要熱量は、例えば、過去の一定期間における給湯使用熱量のデータに基づいて決定される。この沸上運転における目標貯湯量は、必要熱量と貯湯タンク10の残湯量との差分に基づいて決定される。以下の説明では、単に「沸上運転」といった場合、貯湯タンク10に目標貯湯量の湯を貯湯するための沸上運転を意味するものとする。
By the way, in the present embodiment, each hot water storage
集中監視サーバ707のグループ決定部802と運転制御部803とは、対象エリア内の貯湯式給湯機1における沸上運転の実行時に、対象エリアの需要電力が供給電力を超えないように、対象エリア内の各貯湯式給湯機1の沸上運転を管理する。以下、これについて説明する。
The
グループ決定部802は、1日のなかの特定の時間を割当時間ごとの複数の沸上時間グループに分類する。ここで、「1日のなかの特定の時間」とは、各貯湯式給湯機1において沸上運転を実行するのに適した時間であり。特定の時間は、例えば、貯湯式給湯機1以外の他の電気機器の消費電力が少ない時間帯に設定する。例えば、特定の時間は、深夜時間帯としてもよい。「深夜時間帯」は、一日のうちの他の時間帯に比べて電気料金単価が割安になる電力安価時間帯である。深夜時間帯に沸上運転を行い貯湯タンクに必要貯湯量の湯を貯湯しておくことで、電気料金を安くすることができる。沸上運転を実行するための特定の時間、及びそれ以外の時間帯の開始時刻及び終了時刻の情報は、例えば、データ記憶部801に記憶されている。
A
割当時間は、各貯湯式給湯機1において沸上運転を実行するための時間である。従って、割当時間の長さは、各貯湯式給湯機1の定格の加熱能力での沸上運転に要する平均的な時間に基づいて決定される。割当時間は、開始時刻と終了時刻とによって定められる時間であり、各割当時間は互いに他の割当時間に重ならないように定められる。各割当時間は必ずしも連続していなくてもよいが、本実施の形態では、ある沸上時間グループの割当時間の終了時刻に、次の沸上時間グループの割当時間が開始するようにして、割当時間を連続して設定した場合について説明する。
The allocated time is the time for performing the boiling operation in each storage-type
グループ決定部802は、更に、対象エリアに配置され制御対象となる貯湯式給湯機1を、沸上時間グループと同数の複数のグループに分け、これを給湯機グループとする。給湯機グループの分類方法に限定はなく、対象エリアの貯湯式給湯機1を、単に登録順に分類してもよい。また、例えば、貯湯式給湯機1が沸上運転に際し使用すると予想される使用電力の給湯機グループごとの合計値が、異なる給湯機グループ間で同程度となるように分類する構成としてもよい。
The
また、沸上時間グループのグループ数や割当時間の長さ、及び、給湯機グループの分類や給湯機グループへの割当時間の割り当ては、スマートフォン706等のユーザーインターフェースを介して、ユーザーが任意に設定できる構成としてもよい。
The number of boiling time groups, the length of allocation time, the classification of water heater groups, and the allocation of allocation time to water heater groups can be arbitrarily set by the user via a user interface such as the
給湯機グループと沸上時間グループとは1対1で組み合わせられる。すなわち、1のグループは1の沸上時間グループと組み合わせられ、他の給湯機グループは、他の沸上時間グループと組み合わせられている。従って、同一の給湯機グループに属する貯湯式給湯機1には、同一の割当時間が割り当てられ、その割当時間は、他の給湯機グループに割り当てられる割当時間とは重ならない。
The water heater group and the boiling time group are combined on a one-to-one basis. That is, one group is combined with one boiling time group, and another water heater group is combined with another boiling time group. Therefore, the storage-type
運転制御部803は、タイマー機能を有しており、現在の時刻が、どの給湯機グループの割当時間にあるか等を判別できる。また、運転制御部803は、対象エリアにおける将来の気象予測情報(天気、室内温度、外気温度、湿度等)と、データ記憶部801に記憶された対象エリアの貯湯式給湯機1の貯湯温度センサ501a~501fの出力データ及び給水温度センサ504の出力データ等と、に基づいて沸上運転を制御する。なお、後述する沸上運転の制御の全部又は一部を、貯湯式給湯機1の制御手段100が行う構成としてもよい。
The
<重複抑制制御の動作>
更に、運転制御部803は、各給湯機グループに属する貯湯式給湯機1における沸上運転が、各給湯機グループに割り当てられた割当時間内に完了するか否かを推定する。そして、ある給湯機グループにおいて、割当時間内に沸上運転を完了できない貯湯式給湯機1があると推定した場合、第1制御として、後述する重複抑制制御を実行する。
<Operation of duplication suppression control>
Furthermore, the
図4及び図5は、本実施の形態の給湯制御システムの重複抑制制御の概要について説明するためのタイミングチャートである。図4は、重複抑制制御を実行しない場合の例であり、図5は、重複抑制制御を実行した場合の例を示す。図4及び図5の例では、グループ決定部802は、貯湯式給湯機1を給湯機グループA~Cに分け、給湯機グループA~Cのそれぞれに、沸上時間グループA~Cを組み合わせている。なお、図4及び図5では、給湯機グループA~Cのそれぞれに属する1つの貯湯式給湯機1の沸上運転を代表して記載しているが、給湯機グループA~Cのそれぞれに複数台の貯湯式給湯機1が属していてもよい。
4 and 5 are timing charts for explaining an overview of the overlap suppression control of the hot water supply control system according to the present embodiment. FIG. 4 shows an example in which overlap suppression control is not executed, and FIG. 5 shows an example in which overlap suppression control is carried out. In the example of FIGS. 4 and 5, the
運転制御部803は、沸上時間グループA~Cのいずれかの割当時間の開始時刻より所定時間前の時刻になった時点で、その割当時間が割り当てられた給湯機グループに属する貯湯式給湯機1の貯湯温度センサ501a~501f及び給水温度センサ504の記録情報をデータ記憶部801から取得する。更に、運転制御部803は、記録情報及び対象エリアの将来の気象予測情報と基づいて、その給湯機グループに属する貯湯式給湯機1それぞれに対し、通常の加熱能力で沸上運転を実行した場合に、設定された目標貯湯量の沸き上げを完了する沸上完了時刻を予測する。図4には、予測された沸上完了時刻が示されている。
The
図4に示される例では、給湯機グループAに属する貯湯式給湯機1の沸上完了時刻が、給湯機グループBの割当時間の開始時刻より後となることが予想されている。即ち、給湯機グループAの少なくとも1の貯湯式給湯機1では、沸上運転が割当時間内に完了しないことが予想される。給湯機グループBでも同様に、沸上運転が割当時間内に完了しない貯湯式給湯機1があることが予想される。
In the example shown in FIG. 4, it is expected that the boiling completion time of the storage-type
この状態で、通常の加熱能力での沸上運転を実行すると、図4に示されるように、給湯機グループAと給湯機グループBとの間で沸上運転が重複する間、及び、給湯機グループBと給湯機グループCとの間で沸上運転が重複する間、対象エリア内の消費電力のピーク値が大きく上昇することが予想される。 In this state, when the boiling operation with the normal heating capacity is executed, as shown in FIG. While the boiling operation overlaps between group B and water heater group C, it is expected that the peak value of power consumption in the target area will rise significantly.
運転制御部803は、このような消費電力の過度な上昇を抑制するため、重複抑制制御を実行する。具体的に、重複抑制制御は、割当時間内に沸上運転を完了できないと推定される貯湯式給湯機1の制御手段100に、重複抑制制御の実行を指示する制御信号を出力することで開始される。
The
貯湯式給湯機1の制御手段100は、重複抑制制御の実行を指示する制御信号を受信すると、加熱手段2が有する加熱能力のうちの最大値が発揮されるように、加熱手段2の加熱能力を調整する。具体的に、例えば、加熱手段2がヒートポンプを用いて構成される場合には、インバータ制御によってヒートポンプの圧縮機の周波数(回転速度)を上げることで加熱能力を上昇させる。
When the control means 100 of the hot water storage
その結果、対象エリア内の貯湯式給湯機1の消費電力量の合計は、重複抑制制御が行われない図4の例に比べて高くなる。しかし、重複抑制制御を実行した貯湯式給湯機1では、加熱能力の上昇により沸上運転に要する沸上時間が短縮化され、沸上完了時刻が早められる。その結果、給湯機グループA(又は給湯機グループB)の沸上運転は、次に続く給湯機グループB(又は給湯機グループC)の割当時間の開始前に完了する。従って、給湯機グループA~Cの間で、沸上運転が重複して実行されるのを回避することができる。これにより、図5に示されるように、対象エリアの消費電力のピーク値が大きくなるのを抑制することができ、対象エリアの需要電力が供給電力を上回るのを回避することができる。
As a result, the total power consumption of the storage-type
<ピーク抑制制御>
更に、運転制御部803は、給湯機グループA~Cのうち、ある給湯機グループに属するいずれかの貯湯式給湯機1が沸上運転を行なっているときに、次の割当時間を割り当てられた給湯機グループの割当時間となった場合、第2制御であるピーク抑制制御の運転を実行するように、貯湯式給湯機1の制御部に制御信号を出力する。説明の簡略化のため、以下では、割り当てられた割当時間が先となる給湯機グループを「先行グループ」とし、先行グループの次の割当時間が割り当てられた給湯機グループを「後行グループ」とする。
<Peak suppression control>
Furthermore, the
図6及び図7は、ピーク抑制制御の概要を説明するためのタイミングチャートである。図6は、ピーク抑制制御を実行せず沸上運転を続ける場合の例を示し、図7は、ピーク抑制を実行した場合の例を示す。 6 and 7 are timing charts for explaining the outline of peak suppression control. FIG. 6 shows an example in which the boiling operation is continued without performing peak suppression control, and FIG. 7 shows an example in which peak suppression is performed.
図6及び図7に示される例では、先行グループ(例えば給湯機グループA)に属するいずれかの貯湯式給湯機1の沸上運転の実行中に、後行グループ(例えば、給湯機グループB)の割当時間が開始している。ここで、ピーク抑制制御を行わない場合、先行グループの貯湯式給湯機1の運転状態は、沸上運転が完了するまで維持され、後行グループに属する貯湯式給湯機1の沸上運転が、通常の加熱能力で開始される。その結果、図6に示されるように、先行グループの沸上運転と後行グループの沸上運転とが同時に実行されている重複時間の間、消費電力が大幅に高くなっている。
In the example shown in FIGS. 6 and 7, during the boiling operation of any storage-
消費電力のピーク値の上昇を抑制するため、本実施の形態において運転制御部803は、沸上運転の完了時刻が、後行グループの割当時間の開始よりも遅くなる貯湯式給湯機1である対象給湯機に、ピーク抑制制御の実行を指示する制御信号を出力する。
In order to suppress an increase in the peak value of power consumption,
対象給湯機の制御手段100は、ピーク抑制制御の実行を指示する制御信号を受信すると、消費電力を低下させるため、例えば、沸上運転時の消費電力が最小となるように加熱手段2の加熱能力を低下させる。あるいは加熱能力の変更に替えて、凍結防止運転の停止、又は、他の制御部品の待機電力の削減等によって、消費電力を低減させる構成としてもよい。加熱能力の低下と、その他の方法による消費電力の低減の両方を行ってもよい。 When the control means 100 of the target water heater receives the control signal instructing execution of the peak suppression control, the control means 100 of the target water heater controls the heating means 2 so as to minimize the power consumption during the boiling operation, for example, in order to reduce the power consumption. reduce ability. Alternatively, instead of changing the heating capacity, the power consumption may be reduced by stopping the anti-freezing operation, reducing the standby power of other control parts, or the like. Both the reduction of heating capacity and the reduction of power consumption by other methods may be performed.
この結果、ピーク抑制制御が行われないときと比較して、図7に示されるように、先行グループの貯湯式給湯機1の沸上運転と、後行グループの沸上運転が重複する時間が長くなる。しかし、沸上運転が重複する時間の間の消費電力のピーク値の上昇は、ピーク抑制制御を実行しない場合と比較して、小さく抑えることができる。 As a result, compared to when the peak suppression control is not performed, as shown in FIG. become longer. However, the increase in the peak value of power consumption during the time when the boiling operation overlaps can be suppressed to a smaller value than when the peak suppression control is not executed.
なお、ピーク抑制制御において、対象給湯機の加熱能力を低下させる場合、沸上運転時間がさらに長くなる虞がある。この場合、対象給湯機が目標貯湯量に達しない状態であっても、先行グループの沸上運転を途中で停止する構成としてもよい。あるいは、対象給湯機が目標貯湯量の沸き上げを完了するまで、沸上運転を継続する構成としてもよい。また、ピーク抑制制御を実行すると貯湯タンク10の熱量が不足し、湯切れが発生する可能性がある。湯切れの発生を抑制するため、例えば、各貯湯式給湯機1の制御手段100は、現在の残湯量と給湯使用熱量のデータと現在の加熱能力等に基づいて湯切れの発生の有無を予想し、湯切れの発生が予想された場合に、ピーク抑制制御を実行しないように構成されたものであってもよい。
Note that in the peak suppression control, when the heating capacity of the target water heater is reduced, there is a possibility that the boiling operation time will become longer. In this case, even if the target water heater does not reach the target hot water storage amount, the heating operation of the preceding group may be stopped halfway. Alternatively, the boiling operation may be continued until the target water heater completes boiling of the target amount of stored hot water. Also, when peak suppression control is executed, the amount of heat in the hot
また、給湯制御システムは、重複抑制制御及びピーク抑制制御を行っている場合、リモコン101の表示部への表示やスマートフォン706への通知等、ユーザーが認知可能な報知手段によって、貯湯式給湯機1の加熱能力を上昇又は低下させて沸上運転を実施している旨を報知する構成であってもよい。これにより、重複抑制制御又はピーク抑制制御によって、貯湯式給湯機1の湯水の増加速度が変更した場合でも、ユーザーが貯湯式給湯機1に不具合等が発生していると誤認することを抑制できる。
In addition, when the hot water supply control system is performing overlap suppression control and peak suppression control, the storage-type
また、上述した重複抑制制御とピーク抑制制御とは、それぞれ、ユーザーがその実行の可否を、リモコン101等の操作部等から設定できる構成としてもよい。これらの制御の実行を不可とする設定がなされている場合、貯湯式給湯機1の制御手段100は、給湯制御システムから、重複抑制制御又はピーク抑制制御の実行を指示する制御信号を受信した際に、その制御信号を無効として、これらの制御を実行しないようにする。これらの制御の実行を許可する設定がなされている場合には、制御手段100は、これらの制御を実行する信号を有効とし、指示された制御を実行する。あるいは、集中監視サーバ707の運転制御部803が、各貯湯式給湯機1のリモコン101等によって設定された重複抑制制御又はピーク抑制制御の実行を不可とする指令を受信する構成としてもよい。この場合、運転制御部803は、実行不可とされた制御の実行を指示する制御信号を送信しないように構成される。
Further, the overlap suppression control and the peak suppression control described above may each be configured such that the user can set whether or not to execute them from an operation unit such as the
例えば、貯湯式給湯機1の加熱能力が高くなると、加熱手段2の動作音による騒音が増大する。このため、加熱能力を上げる重複抑制制御は、他者の迷惑となるなど、実行が好ましくない状況である場合もある。従って、重複抑制制御の有効又は無効をユーザーが選択できる機能を備えることで、加熱能力アップを許容できる状況下においてのみ、重複抑制の制御が実行されるようにすることができる。
For example, when the heating capacity of the hot water storage
同様に、例えば、ピーク抑制制御により貯湯式給湯機1の加熱能力が低下した場合、必要熱量の湯を確保できず、湯切れ等が発生する虞がある。従って、ピーク抑制制御の有効又は無効をユーザーが選択できる機能を備えることで、必要貯湯量の湯を確保したい場合には、湯の確保を優先できるようにすることで、貯湯式給湯機の利便性を向上させることができる。
Similarly, for example, when the heating capacity of the hot water storage type
貯湯式給湯機1の制御手段100は、割当時間外に、例えば、ユーザーが貯湯タンク10内の湯量を最大とするなどの理由により、リモコン101及びスマートフォン706等から貯湯式給湯機1の沸上運転を開始する指令を入力した場合、ユーザーの指令を優先する。つまり、制御手段100は、貯湯式給湯機1が属するグループの割当時間外であっても、通常の加熱能力での沸上運転を開始する。この結果、ユーザーが湯を使用したいタイミングに合わせて湯を確保でき、貯湯式給湯機1の利便性を向上させることができる。
The control means 100 of the storage-
1 貯湯式給湯機、 2 加熱手段、 5 追焚き熱交換器、 6 浴槽、 10 貯湯タンク、 31 水ポンプ、 32 追焚きポンプ、 33 浴槽ポンプ、 41 湯栓温調弁、 100 制御手段、 101 リモコン、 301a 加熱往き配管、 301b 加熱戻り配管、 302 給水配管、 303 高温導出配管、 304 温調配管、 305 湯栓配管、 306a 浴槽往き配管、 306b 浴槽戻り配管、 307a 追焚き往き配管、 307b 追焚き戻り配管、 501a-501f 貯湯温度センサ、 502 加熱温度センサ、 503 導出温度センサ、 504 給水温度センサ、 505 湯栓温度センサ、 506 浴槽戻り温度センサ、 507 追焚き戻り温度センサ、 601 湯栓流量センサ、 701 光回線終端装置、 702 集線装置、 703 ルータ、 704 通信アダプタ、 705 パソコン、 706 スマートフォン、 707 集中監視サーバ、 708 ホームサーバ、 709 ネットワーク、 801 データ記憶部、 802 グループ決定部、 803 運転制御部
1 Hot water storage type
Claims (8)
前記複数の貯湯式給湯機の運転を制御する運転制御手段と、
を備え、
前記貯湯式給湯機のそれぞれは、
電力によって駆動され、加熱能力を変更可能な加熱手段と、
前記加熱手段によって加熱された水を貯留する貯湯タンクと、
を備え、
前記加熱手段により目標貯湯量の水を沸き上げて、前記貯湯タンクに貯湯する沸上運転を実行するように構成され、
前記グループ決定部は、前記グループのそれぞれに、互いに異なる割当時間を、前記沸上運転を実行するための時間として割り当て、
前記運転制御手段は、
前記グループのそれぞれに属する前記貯湯式給湯機の沸上運転を、前記グループのそれぞれに割り当てられた前記割当時間の開始時刻に開始させると共に、
前記貯湯式給湯機のいずれかにおける前記沸上運転が、当該貯湯式給湯機が属する前記グループに割り当てられた前記割当時間内に完了しないと推定される場合、
前記沸上運転が完了しないと推定される当該貯湯式給湯機の前記加熱能力を上げる第1制御を実行するように構成されている、
ことを特徴とする給湯制御システム。 a group determination unit that divides a plurality of storage-type hot water heaters installed in a target area into a plurality of groups;
an operation control means for controlling the operation of the plurality of storage-type water heaters;
with
Each of the storage-type water heaters includes:
a heating means driven by electric power and capable of changing the heating capacity;
a hot water storage tank for storing water heated by the heating means;
with
The heating means is configured to boil a target amount of water to be stored and to perform a boiling-up operation in which the hot water is stored in the hot water storage tank,
The group determination unit allocates different allocated times to each of the groups as times for executing the boiling operation,
The operation control means is
starting the boiling operation of the storage-type water heaters belonging to each of the groups at the start time of the allocated time allocated to each of the groups;
When it is estimated that the boiling-up operation in any of the storage-type water heaters will not be completed within the allotted time allocated to the group to which the storage-type water heater belongs,
configured to execute a first control that increases the heating capacity of the storage-type water heater that is estimated that the boiling-up operation will not be completed;
A hot water supply control system characterized by:
前記入力手段によって、前記第1制御の実行の可否を設定できるように構成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の給湯制御システム。 An input means for receiving an input of a command relating to the operation of each of the hot water storage type hot water heaters,
The input means is configured to set whether or not to execute the first control,
The hot water supply control system according to claim 1, characterized by:
前記運転制御手段は、
前記先行グループに属する前記貯湯式給湯機のなかに、前記後行グループの前記割当時間の開始時刻までに、前記沸上運転が完了しない前記貯湯式給湯機である対象給湯機がある場合、
前記対象給湯機の前記沸上運転を実行している沸上時間と、前記後行グループの前記割当時間とが重なる時間の間、
前記対象給湯機の消費電力を低下させる第2制御を実行するように構成されている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の給湯制御システム。 Among the groups, a group is a leading group, and a group next to the allotted time of the leading group is a trailing group,
The operation control means is
When there is a target water heater, which is the storage-type water heater that does not complete the boiling operation by the start time of the allotted time of the trailing group, among the storage-type water heaters belonging to the preceding group,
During the time when the boiling time during which the target water heater is performing the boiling operation and the allocated time of the succeeding group overlap,
configured to execute a second control that reduces the power consumption of the target water heater,
The hot water supply control system according to claim 1 or 2, characterized in that:
前記入力手段によって、前記第2制御の実行の可否を設定できるように構成されている、
ことを特徴とする請求項3に記載の給湯制御システム。 An input means for receiving an input of a command relating to the operation of each of the hot water storage type hot water heaters,
The input means is configured to set whether or not to execute the second control,
The hot water supply control system according to claim 3, characterized in that:
前記対象給湯機において、前記貯湯タンクの湯量が不足する湯切れの発生が予測される場合、
前記第2制御を実行しないように構成されている、
ことを特徴とする請求項5に記載の給湯制御システム。 The operation control means is
In the target water heater, when it is predicted that the amount of hot water in the hot water storage tank will run out,
configured not to execute the second control,
The hot water supply control system according to claim 5, characterized in that:
前記貯湯式給湯機の運転に関する指令の入力を受け付ける入力手段を備え、
前記運転制御手段は、
前記入力手段が、前記沸上運転を開始する指令の入力を受け付けた場合、
前記第2制御を実行せず、通常の前記加熱能力で前記沸上運転を実行するように構成されている、
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の給湯制御システム。 Each of the storage-type water heaters includes:
An input means for receiving an input of a command relating to the operation of the hot water storage type hot water heater,
The operation control means is
When the input means receives an input of a command to start the boiling-up operation,
It is configured to perform the boiling operation with the normal heating capacity without performing the second control.
The hot water supply control system according to claim 5 or 6, characterized in that:
前記運転制御手段は、
前記第2制御を実行する場合、前記対象給湯機の前記加熱能力を下げて前記沸上運転を実行していることを、前記報知手段により報知するように構成されている、
ことを特徴とする請求項5から7のいずれか1項に記載の給湯制御システム。 Each of the hot water storage type water heaters further comprises a reporting means for reporting information on operation,
The operation control means is
When executing the second control, the notification means is configured to notify that the heating capacity of the target water heater is lowered and the boiling operation is being performed.
The hot water supply control system according to any one of claims 5 to 7, characterized in that:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021050372A JP2022148623A (en) | 2021-03-24 | 2021-03-24 | Hot water supply control system |
Applications Claiming Priority (1)
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