JP2023062876A - Hot water supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は給湯システムに関し、特に太陽光発電装置が併設された給湯システムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hot water supply system, and more particularly to a hot water supply system provided with a solar power generation device.
従来、ヒートポンプ熱源機と貯湯タンクと燃焼式の補助熱源機とを有するハイブリッド給湯システムであって、太陽光を利用して発電する複数の太陽電池パネルを有する太陽光発電装置に接続されたハイブリッド給湯システムが実用化されている。 Conventionally, a hybrid hot water supply system having a heat pump heat source, a hot water storage tank, and a combustion type auxiliary heat source, which is connected to a solar power generation device having a plurality of solar cell panels that generate power using sunlight. The system has been put into practical use.
ハイブリッド給湯システムには太陽光発電の自家消費を促進する消費優先モードが搭載されているが、ハイブリッド給湯システム単体では、太陽光発電の発電があるか否か判断できないため、ユーザーに毎日天気予報を確認してもらい、太陽光発電の稼働の有無や時間帯について設定してもらう必要がある。 The hybrid hot water system is equipped with a consumption priority mode that promotes self-consumption of solar power generation, but the hybrid hot water system alone cannot determine whether or not there is solar power generation, so the user is notified of the weather forecast every day. It is necessary to have them confirm and set whether or not the solar power generation is to be operated and the time period.
特許文献1に記載の貯湯式給湯装置においては、外部サーバから気象予測情報を取得し、気象予測情報が所定条件を充足する場合には、ヒートポンプ熱源機で湯水を沸かす電力を商用電力に代えて太陽光発電による電力を用いる。
In the hot water storage type hot water supply apparatus described in
特許文献2、特許文献3に記載の太陽光発電電力活用型の給湯システムにおいて、太陽光発電の電力を使用する場合における余剰電力発生時間帯を予測し、貯湯タンクへの沸き上げ運転を行う時間帯を決定する。
In the photovoltaic power utilization type hot water supply system described in
太陽光発電装置に接続されているヒートポンプ給湯システムにおいて、ユーザーが毎日天気予報を見て、太陽光発電装置を稼働させる消費優先モードの時間帯を設定することは、手間がかかり煩雑である。
天気予報が雨天の場合に消費優先モードを設定した状態になっていると、発電がないにも関わらず、給湯負荷から離れた時間帯に給湯運転を行うことになり、放熱分の損失が多くなる。
In a heat pump hot water supply system connected to a photovoltaic power generation device, it is troublesome and troublesome for the user to check the weather forecast every day and set the consumption priority mode time zone for operating the photovoltaic power generation device.
If the consumption priority mode is set when the weather forecast is rainy, the hot water supply operation will be performed at a time away from the hot water supply load even though there is no power generation, resulting in a large loss of heat dissipation. Become.
本発明の目的は、制御手段により自動的に、日射量データを含む気象予報情報に基づいて太陽光発電が行われている時間帯を予想することにより、貯湯を許容する貯湯許容期間の開始時刻と終了時刻を設定可能にした太陽光発電装置併設型のハイブリッド給湯システムを提供することである。 It is an object of the present invention to automatically predict the time period during which solar power generation is being performed based on weather forecast information including solar radiation data by a control means, thereby determining the start time of an allowable hot water storage period in which hot water storage is allowed. and end time can be set.
請求項1の給湯システムは、湯水を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクの湯水を加熱するヒートポンプ熱源機と、制御手段を備え、太陽光発電装置で発電された電力で運転可能に構成された給湯システムにおいて、前記制御手段は、外部のサーバから時刻別の日射量データを含む気象予報情報を取得し、前記取得した気象予報情報の日射量データに基づき、貯湯を許容する貯湯許容期間の開始時刻と終了時刻を設定することを特徴としている。
A hot water supply system according to
上記の構成によれば、制御手段が外部のサーバから時刻別の日射量データを含む気象予報情報を取得するため、ユーザーがテレビ等から気象予報情報を取得する必要がなく、能率的に経済的に気象予報情報を取得することができる。
前記制御手段が、前記操作端末が外部から取得した日射量データに基づき、貯湯を許容する貯湯許容期間の開始時刻と終了時刻を自動的に設定するため、ユーザーが開始時刻と終了時刻を手動操作により設定する必要がなく、能率的に経済的に設定することができる。
According to the above configuration, since the control means acquires the weather forecast information including the solar radiation data for each hour from the external server, the user does not need to acquire the weather forecast information from a television or the like, which is efficient and economical. You can get weather forecast information at
Since the control means automatically sets the start time and end time of the hot water storage permissible period based on the solar radiation amount data externally acquired by the operation terminal, the user manually operates the start time and end time. It can be set efficiently and economically without the need for setting.
請求項2の給湯システムは、請求項1の発明において、日射量が第1所定値を上回ると予想されるときに前記貯湯許容期間の開始時刻が設定され、日射量が第1所定値より少ない第2所定値を下回ると予想されるときに前記貯湯許容期間の終了時刻が設定されることを特徴としている。
In the hot water supply system of
上記の構成によれば、第1所定値に基づいて開始時刻を設定し、この第1所定値よりも少ない第2所定値に基づいて終了時刻を設定するため、開始と終了が頻繁に繰替えされるハンチングを防止することができ、制御が安定する。 According to the above configuration, the start time is set based on the first predetermined value, and the end time is set based on the second predetermined value, which is smaller than the first predetermined value. Therefore, the start and end are frequently repeated. It is possible to prevent the hunting that occurs, and the control is stabilized.
請求項3の給湯システムは、請求項2の発明において、日射量が前記第1所定値を越える状態が一定期間以上継続すると予想されるときに前記貯湯許容期間の開始時刻と終了時刻の設定を行うことを特徴としている。
In the hot water supply system of
上記の構成によれば、日射量が前記第1所定値を越える状態が一定期間以上継続すると予想される場合に前記貯湯許容期間の開始時刻と終了時刻の設定を行うことにより、制御上のロスや貯湯運転上のロスが多くなるのを防ぐことができる。 According to the above configuration, when the amount of solar radiation is expected to continue exceeding the first predetermined value for a certain period of time or more, by setting the start time and the end time of the hot water storage permissible period, the control loss is reduced. It is possible to prevent an increase in loss during hot water storage operation.
請求項4の給湯システムは、請求項2又は3の発明において、前記第1,第2所定値は、季節、太陽光発電装置の発電最大能力、ヒートポンプ出力、もしくは貯湯温度の少なくとも何れか1つに応じた可変値として設定されることを特徴としている。
In the hot water supply system of
上記の構成によれば、例えば、気温の高い季節には第1,第2所定値を下げたり、また、太陽光発電装置の発電最大能力が大きい場合には第1,第2所定値を下げたり、また、貯湯温度が低い場合には第1,第2所定値を下げたりすることで、太陽光発電の電力をより利用した貯湯運転が可能となる。 According to the above configuration, for example, the first and second predetermined values are lowered in the season when the temperature is high, and the first and second predetermined values are lowered when the maximum power generation capacity of the photovoltaic power generation device is large. Moreover, when the stored hot water temperature is low, by lowering the first and second predetermined values, the hot water storage operation that makes more use of the electric power generated by the photovoltaic power generation becomes possible.
請求項5の給湯システムは、請求項1~4の何れか1項の発明において、 前記制御手段により外部のサーバから更に天気予報データが取得され、日射量が前記第1所定値を上回ると予想されるときに前記貯湯許容期間の開始時刻が設定され、日射量が前記第2所定値を下回ると予想される1又は複数の時刻のうちの最後の時刻に前記貯湯許容期間の終了時刻が設定され、前記開始時刻から終了時刻までの間については、前記天気予報データに基づいて、時間帯毎に貯湯許容の可否が判定されることを特徴としている。
The hot water supply system according to
上記の構成によれば、天気が変わりやすい季節などにおいて1日のうちにも日射量が何度も変動したとしても、日射量が第2所定値を下回ると予想される1又は複数の時刻のうちの最後の時刻に貯湯許容期間の終了時刻を設定することで、複数の細切れの貯湯許容期間が設定されるのを防止することができる。
また、開始時刻から終了時刻までの間については、天気予報データに基づいて時間帯毎に貯湯許容の可否が判定されるため、曇天時等においても貯湯許容の設定が可能となる。
According to the above configuration, even if the amount of insolation fluctuates many times in a day during a season when the weather is likely to change, the amount of insolation is expected to fall below the second predetermined value at one or a plurality of times. By setting the end time of the permissible hot water storage period to the last time of the time, it is possible to prevent a plurality of permissible hot water storage periods from being set.
In addition, between the start time and the end time, whether hot water storage is allowed or not is determined for each time period based on the weather forecast data, so hot water storage can be set even when it is cloudy.
本発明は、以上説明したような種々の効果を奏する。 The present invention has various effects as described above.
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated based on an Example.
先ずは、ハイブリッド給湯システムSの全体構造について簡単に説明する。
図1に示すように、ヒートポンプ給湯システムSは、貯湯タンクユニット2とヒートポンプ熱源機3(HP熱源機)と補助熱源機13とからなるヒートポンプ給湯装置1と、太陽光を利用して発電する太陽光発電装置40(PV発電装置)と、ヒートポンプ給湯システムSを制御する主制御ユニット11を有する。
First, the overall structure of the hybrid hot water supply system S will be briefly described.
As shown in FIG. 1, a heat pump hot water supply system S includes a heat
次に、ヒートポンプ給湯装置1について説明する。
図1に示すように、ヒートポンプ給湯装置1は、温水を貯留する大容量の貯湯タンク12とガス燃焼式の補助熱源機13とを備えた貯湯タンクユニット2、ヒートポンプ回路を有するヒートポンプ熱源機3、貯湯タンクユニット2とヒートポンプ熱源機3との間に湯水を循環させる温水循環用配管9と、補助熱源機13とを備えている。台所等での少量の給湯には貯湯タンク12内の湯水を供給し、風呂等への大量の給湯には貯湯タンク12内の湯水を用いて給湯するが、必要に応じて補助熱源機13を駆動して湯水を供給する。
Next, the heat
As shown in FIG. 1, a heat
次に、貯湯タンクユニット2について説明する。
図1に示すように、貯湯タンクユニット2は、縦長筒状の外周面を有する貯湯タンク12、各種の配管6,7,8,9,10、補助熱源機13、外装ケース14などを備えている。貯湯タンク12は、ヒートポンプ熱源機3で加熱された高温の温水を貯留するものであり、耐腐食性に優れたステンレス製の板材で構成されている。
Next, the hot water
As shown in FIG. 1, the hot water
貯湯タンク12の下端部には、水道管などの給水用配管7と温水循環用配管9の上流側配管9aに接続される下部配管8が接続されている。給水用配管7には、貯湯タンク12へ水道水を供給する為の開閉弁15が設けられており、通常は開閉弁15が開弁されていて、水道水を貯湯タンク12内に供給するようになっている。
A
温水循環用配管9は、上流側配管9aと下流側配管9bとを有し、貯湯タンク12から液送ポンプ16を介して温水(貯留水)が下部配管8、上流側配管9aを通りヒートポンプ熱源機3に送られる。ヒートポンプ熱源機3の温水加熱用熱交換器21で加熱された温水は下流側配管9bへ流れる。
The hot
貯湯タンク12の上端部には、下流側配管9bと出湯用配管6に接続される上部配管10が接続されている。上部配管10には開閉弁17が設けられている。通常は開閉弁17が開弁されていて、下流側配管9bから上部配管10を通って戻された高温の温水(例えば、80~90℃)を貯湯タンク12内に貯留することができ、給湯時には貯湯タンク12内の高温の温水を上部配管10に供給することができる。
An
貯湯タンク12の外面側は、例えば、発泡ポリプロピレン、発泡ポリスチレンなどの樹脂を発泡成形した発泡断熱材からなる保温材12aで覆われている。貯湯タンク12には、複数の温度センサ31~34(#1~#4サーミスタ)が高さ方向所定間隔おきの位置に配置されている。温度センサ31~34は主制御ユニット11に接続されており、温度センサ31~34の温度検出信号が主制御ユニット11に供給される。
The outer surface side of the hot
出湯用配管6は、高温の湯水が流れる上流側配管6aと、水と高温の湯水が混合された混合湯水が流れる下流側配管6bとを有している。上流側配管6aの下流端が混合弁27に接続され、下流側配管6bの上流端が混合弁27に接続され、給水用配管7の途中部から分岐する分岐配管7aが混合弁27に接続されている。出湯用配管6の下流側配管6bの途中部分に補助熱源機13が設置されている。下流側配管6bの下流端に給湯栓4が接続されている。
The hot
補助熱源機13は、都市ガスを燃料とするガス給湯器であり、ガスバーナーからなる燃焼部13aと、この燃焼部13aに燃焼用空気を供給する為の送風機13bと、前記燃焼部13aから発生する燃焼熱によって水を再加熱して湯水を生成する熱交換器13c等を備え、外部から延びるガス配管を介して燃焼部13aにガスが供給される。尚、補助熱源機13内を通過する下流側配管6bをバイパスするバイパス配管36が設けられ、切換弁37により下流側配管6bとバイパス配管36とを択一的に切替可能である。
The auxiliary
外装ケース14は、薄鋼板製の箱状に形成され、主制御ユニット11、貯湯タンク12、配管類6,7,8,10、温水循環用配管9の大部分、補助熱源機13、液送ポンプ16、開閉弁15,17、混合弁27、複数の温度センサ28~30などを収容している。
The
次に、ヒートポンプ熱源機3について説明する。
図1に示すように、ヒートポンプ熱源機3は、蒸発器としての外気熱吸収用熱交換器18と、圧縮機20と、凝縮器としての温水加熱用熱交換器21と、高圧の冷媒を急膨張させて温度と圧力を下げる膨張弁22とを有し、これら機器18,20,21,22が冷媒配管23を介して接続されヒートポンプ回路を構成し、冷媒配管23に収容された冷媒を利用して給湯加熱運転を行う。
Next, the heat pump
As shown in FIG. 1, the heat pump
ヒートポンプ熱源機3は、さらに送風モータ19aで駆動される蒸発器用の送風ファン19と、主制御ユニット11に接続され且つヒートポンプ熱源機3を制御する補助制御ユニット24と、これらを収納する外装ケース25などを備えている。
The heat pump
外気熱吸収用熱交換器18は、冷媒配管23に含まれる蒸発器通路部18aを有し、この蒸発器通路部18aは複数のフィンを有し、この外気熱吸収用熱交換器18において、蒸発器通路部18aを流れる冷媒と外気との間で熱交換され、冷媒は外気から吸熱して気化する。圧縮機20は、気相状態の冷媒を断熱圧縮して温度上昇させる公知の密閉型圧縮機である。
The outside air heat
温水加熱用熱交換器21は、熱交換器通路部21aと冷媒配管23の一部である内部通路21bとを有し、この内部通路21bは例えば16MPa以上の耐圧を有する銅管で形成されている。この温水加熱用熱交換器21において、内部通路21bを流れる冷媒と上流側配管9aから熱交換器通路部21aに供給される湯水との間で熱交換され、湯水は加熱され冷媒は冷却され液化する。
The hot water
膨張弁22は液相状態の冷媒を断熱膨張させ温度低下させる。この膨張弁22は絞り量が可変な制御弁からなる。尚、膨張弁22の代わりに絞り量が一定の膨張弁を採用してもよい。
The
ヒートポンプ熱源機3において、圧縮機20により高圧に圧縮された加熱状態の冷媒は、温水加熱用熱交換器21に送られ、液送ポンプ16の駆動により貯湯タンク12の下端部から下部配管8と上流側配管9aを経て熱交換器通路部21aに流入した温水又は水と熱交換してその温水又は水を暖め、加熱された温水が下流側配管9b、上部配管10を通って貯湯タンクユニット2の貯湯タンク12に貯留され、ヒートポンプ熱源機3を経由する加熱動作を繰り返すことで貯湯タンク12に高温の温水が貯留される。
In the heat pump
次に、主制御ユニット11について説明する。
主制御ユニット11は、ユーザーが操作可能な操作リモコン35(操作端末)、各種の電力を測定する電力測定装置45及び分電盤43や補助制御ユニット24等の各種機器と通信接続可能に構成され、操作リモコン35、分電盤43及び電力測定装置45、補助制御ユニット24との間でデータ通信可能である。また、主制御ユニット11は、例えばルーター機能を備えた回線終端装置36によってインターネット50に接続されている。尚、インターネット50には気象情報提供業者が設置したサーバ51が接続され、気象予報情報をインターネット50を介して提供可能になっている。
Next, the
The
ユーザーが給湯操作を行なうと、貯湯タンク12に貯留された温水が出湯用配管6に流れ、その温水と給水用配管7から供給される水道水とが混合弁27で混合され、所定の温度となって蛇口などの給湯栓4に給湯される。混合弁27の上流部、下流部、給水用配管7の途中部には、夫々、温水温度又は入水温度を検知するための温度センサ28~30が設けられ、これら温度センサ28~30の検出信号が主制御ユニット11に供給されている。主制御ユニット11は、これら温度センサ28~30で検知された温度検知データに基づいて、混合弁27を制御して温水と水の混合比を調節することで給湯する温水の温度を調整して給湯する。
When the user performs the hot water supply operation, the hot water stored in the hot
また、主制御ユニット11は、湯水の温度が不足している場合には、補助熱源機13を駆動して、湯水を再加熱又は水道水を加熱して給湯可能である。さらに、主制御ユニット11は、給湯加熱運転時には、目標給湯温度データ及び温度センサ31~34からの温度検知データに基づいて、ヒートポンプ熱源機3で温水を加熱する加熱温度を決定し、補助制御ユニット24にその加熱温度を指示する。
Further, when the temperature of the hot water is insufficient, the
補助制御ユニット24は、主制御ユニット11との間でデータ通信可能であり、主制御ユニット11からの指令に従ってヒートポンプ熱源機3の各種機器(送風モータ19a、圧縮機20など)の駆動制御を行う。温水加熱用熱交換器21の出口側部分において、下流側配管9bには温水温度を検知するための温度センサ26が設けられ、その検出信号が主制御ユニット11に供給され、補助制御ユニット24は、指令温度と温度検知データを主制御ユニット11から受けて、温水の加熱温度が指令された温度となるように、ヒートポンプ熱源機3を作動させる。
The
次に、操作リモコン35について説明する。
図1に示すように、操作リモコン35は、マイコン(図示略)、ヒートポンプ給湯装置1の動作状況や操作状況などの各種情報を視認可能な表示部35a、ヒートポンプ給湯装置1の遠隔操作や操作リモコン35に対する各種設定操作などが可能な複数のスイッチ35b等を備えている。
Next, the operation
As shown in FIG. 1, the operating
操作リモコン35の表示部35aには、各種センサから算出した都市ガス及び水道水の使用量の表示に加えて、電力測定装置40から送信されてくる電力会社から買電した電力及び電力会社に売電した電力や家庭内の使用電力の総量等も表示される。スイッチ操作により給湯設定温度(例えば、約40℃)が設定されると、その給湯設定温度データが操作リモコン35から主制御ユニット11に送信される。
The
次に、太陽光発電装置40について説明する。
図1に示すように、太陽光発電装置40は、複数の太陽電池パネル41やパワーコンディショナ(図示略)等を有し、屋根等の設置面上に架台を介して設置され、電力線42を介して発電された電力が分電盤43に送電される。複数の太陽電池パネル41は、例えば、複数行複数列のマトリックス状に並べられて設置されている。太陽電池パネル41は、光を受光して発電可能な長方形状のパネル本体、このパネル本体の外周部に設けられてパネル本体を固定する為のフレーム枠等を有する一般的な構造のものである。尚、太陽電池パネル41の形状や数は上記のものに限定する必要はなく適宜変更可能である。
Next, the photovoltaic
As shown in FIG. 1, the photovoltaic
次に、電力測定装置45について説明する。
図1に示すように、電力測定装置45は、商用電源と太陽光発電装置40の2系統連係に対応した分電盤43に又は分電盤43の近傍部に設けられている。即ち、電力測定装置45は、太陽光発電装置40の発電電力を測定する電力計、家庭内の使用電力を測定する電力計、電力会社から買電した電力及び電力会社に売電した電力を測定する電力計等から構成されている。
Next, the
As shown in FIG. 1 , the
次に、主制御ユニット11により実行される本願特有の貯湯許容期間設定制御について、図2~図7に基づいて説明する。この貯湯許容期間とは、日射量が多い時間帯に貯湯を許容する期間である。
Next, hot water storage permissible period setting control unique to the present application executed by the
操作リモコン35(操作端末)により、貯湯許容期間を設定する場合には、図2に示すように、設定画面を表示させ、ユーザーが「消費優先」を押下することで、消費優先モードが設定される。 When the allowable hot water storage period is set by the operation remote control 35 (operation terminal), a setting screen is displayed as shown in FIG. 2, and the user presses "consumption priority" to set the consumption priority mode. be.
主制御ユニット11は数時間毎にインターネット50に接続された外部サーバ51にアクセスして、その日の時刻別の日射量データを含む気象予報情報を取得する。
すると、主制御ユニット11は、上記の気象予報情報に含まれる日射量データに基づいて、太陽光発電による貯湯を許容する貯湯許容期間の開始時刻と終了時刻を設定し、その開始時刻と終了時刻を操作リモコン35に送信する。
The
Then, the
これと並行して、主制御ユニット11は、図示外の学習制御により設定されているその日の貯湯熱量(貯湯負荷)のデータを読み込み、貯湯許容期間内に、貯湯熱量の全部又は一部を前以って(給湯使用の1時間前くらいまでに)貯湯するように貯湯運転する時間帯を設定する。
In parallel with this, the
以上説明した貯湯許容期間設定制御のフローチャートについて、図4に基づいて簡単に説明する。尚、Si(i=1,2,・・)は各ステップを示す。
例えば、毎日6時前の設定時刻にこの制御が開始されると、演算において必要な各種データが読み込まれ、次にS2において、「消費優先モード」が設定されているか否か判定される。「消費優先モード」が設定された場合は、S3において、インターネット50を介して外部サーバ51から時刻別の日射量データを含む気象予報情報を読み込む。
A flowchart of the hot water storage permissible period setting control described above will be briefly described with reference to FIG. Si (i=1, 2, . . . ) indicates each step.
For example, when this control is started at a set time before 6:00 every day, various data necessary for calculation are read, and then in S2, it is determined whether or not the "consumption priority mode" is set. When the "consumption priority mode" is set, weather forecast information including hourly solar radiation amount data is read from the
次に、S4において、例えば6時~18時の間の各時刻別の日射量データに基づいて貯湯許容期間の開始時刻、終了時刻を演算して設定する。
上記の開始時刻は、日射量が第1所定値(例えば、400W/m2)を上回ると予想される場合であって第1所定値を上回る状態が一定期間(例えば1時間)継続すると予想される時に設定される。終了時刻は、日射量が第1所定値より小さな第2所定値(例えば、300W/m2)を下回ると予想される時刻に設定される。
Next, in S4, the start time and end time of the hot water storage permissible period are calculated and set based on the solar radiation amount data for each time from 6:00 to 18:00, for example.
The above start time is when the amount of solar radiation is expected to exceed a first predetermined value (eg, 400 W/m 2 ) and is expected to continue for a certain period of time (eg, 1 hour). set when The end time is set to the time when the amount of solar radiation is expected to fall below a second predetermined value (for example, 300 W/m 2 ) that is smaller than the first predetermined value.
ここで、上記の第1所定値に相当する開始閾値と、第2所定値に相当する終了閾値を次のように設定してもよい。
開始閾値=[A+消費電力(kW)]/出力補正係数
終了閾値=[B+消費電力(kW)]/出力補正係数
Here, the start threshold value corresponding to the first predetermined value and the end threshold value corresponding to the second predetermined value may be set as follows.
Start threshold = [A + power consumption (kW)]/output correction factor End threshold = [B + power consumption (kW)] / output correction factor
尚、消費電力は給湯装置全体(貯湯動作中)の消費電力であり、A,Bは消費電力に対する所定の余裕値であり、ハンチングを防止するためにA>Bとなる値に設定されている。
上記の消費電力は、季節、貯湯温度、ヒートポンプ出力に応じた可変値とされており、消費電力に応じて開始閾値と終了閾値が補正される。また、上記の出力補正係数は、開始閾値と終了閾値を、太陽光パネルの枚数や太陽光パネルの設置向き等で決まる太陽光発電装置の最大発電能力に応じた可変値として補正する。
即ち、最大発電能力が大きくなる程出力補正係数が大きくなり、貯湯温度が低くなる程消費電力が小さくなり、また、夏季はヒートポンプの効率がいいため、消費電力が小さくなる。
The power consumption is the power consumption of the entire hot water supply apparatus (during hot water storage operation), A and B are predetermined margin values for the power consumption, and are set to satisfy A>B in order to prevent hunting. .
The above power consumption is a variable value according to the season, hot water storage temperature, and heat pump output, and the start threshold and end threshold are corrected according to the power consumption. The above output correction coefficient corrects the start threshold and the end threshold as variable values according to the maximum power generation capacity of the photovoltaic power generation device, which is determined by the number of solar panels, the orientation of the solar panels, and the like.
That is, the larger the maximum power generation capacity, the larger the output correction coefficient, and the lower the stored hot water temperature, the smaller the power consumption. In summer, the efficiency of the heat pump is high, so the power consumption is small.
こうして、太陽光パネルの枚数が多い家では、日射量データに対して発電量が大きくなるため、上記の出力補正係数に発電量に比例した補正値を設定することで閾値を下げることが可能となる。また、夏季には閾値が下げられ、貯湯温度が低くなる程閾値が下げられる。次に、フローチャートに戻って、S5では、その開始時刻と終了時刻のデータが操作リモコン35へ送信され、その画面に図3に示すように表示される。
In this way, in a house with a large number of solar panels, the amount of power generated will be large relative to the amount of solar radiation data, so it is possible to lower the threshold by setting a correction value proportional to the amount of power generated for the above output correction coefficient. Become. Also, the threshold is lowered in summer, and the lower the stored hot water temperature, the lower the threshold. Next, returning to the flowchart, in S5, the data of the start time and the end time are transmitted to the operation
次にS6において、主制御ユニット11は、学習制御により設定されている給湯熱量(給湯負荷)のデータをメモリから読み込む。次にS7においては、貯湯許容期間内に、給湯熱量の全部又は一部を前以って貯湯するように、貯湯運転する。次に、S8では時刻は18時か否か判定し、その判定がNoのときはS7へ戻り、S8の判定がYesになると、この制御が終了する。
Next, in S6, the
図5に例示する図表は、貯湯許容期間設定制御による貯湯制御例1を示すものである。この図5の貯湯制御例1において、「給湯熱量」の欄には学習制御による給湯熱量(給湯負荷)が図示され、次の「貯湯時間」の欄には学習制御により貯湯を行う貯湯時間が図示され、「時刻」の欄には第1の貯湯許容期間(10時~11時)と第2の貯湯許容期間(13時~16時)が斜線にて図示され、「日射量」の欄には日射量と開始閾値(第1所定値)と終了閾値(第2所定値)が図示され、次の「貯湯時間」の欄には学習制御による貯湯と、この貯湯許容期間設定制御による貯湯(10時~11時の貯湯、13時~14時の貯湯)とが図示されている。 The chart illustrated in FIG. 5 shows hot water storage control example 1 by the hot water storage allowable period setting control. In the hot water storage control example 1 of FIG. 5, the hot water supply heat amount (hot water supply load) by learning control is shown in the column of "hot water supply heat amount", and the hot water storage time for hot water storage by learning control is shown in the next "hot water storage time" column. In the "time" column, the first hot water storage permissible period (10:00 to 11:00) and the second hot water storage permissible period (13:00 to 16:00) are illustrated with diagonal lines. shows the amount of solar radiation, the start threshold value (first predetermined value), and the end threshold value (second predetermined value). (hot water storage from 10:00 to 11:00, hot water storage from 13:00 to 14:00) are illustrated.
前記実施例1を部分的に変更した実施例2について、図6に基づいて説明する。
この実施例2の貯湯許容期間設定制御においては、操作リモコン35により外部のサーバ51から前記の気象予報情報に加えて更に天気予報データも取得され、主制御ユニット11により、日射量が第1所定値を上回ると予想されるときに貯湯許容期間の開始時刻が設定され、日射量が第2所定値を下回ると予想される1又は複数の時刻のうちの最後の時刻に貯湯許容期間の終了時刻が設定され、開始時刻から終了時刻までの間については、天気予報データに基づいて、時間帯毎に貯湯許容の可否が判定される。上記の第1,第2所定値は、実施例1と同様にして設定される。
これにより、複数の細切れの貯湯許容期間が設定されるのを防止することできる。
A second embodiment, which is a partial modification of the first embodiment, will be described with reference to FIG.
In the hot water storage permissible period setting control of the second embodiment, the operating
Accordingly, it is possible to prevent the setting of a plurality of pieces of hot water storage permissible periods.
図6に例示する図表は、貯湯許容期間設定制御による貯湯制御例2を示すものである。この貯湯制御例2には、天気予報情報(晴れマーク、曇りマーク、傘マーク及び降水確率)も図示されている。
日射量が10時に第1所定値を上回るため、開始時刻が10時に設定され、日射量が11時と16時に第2所定値を下回るため、最後の終了時刻に相当する16時が終了時刻に設定される。11時~13時にかけて日射量が十分でないが、開始時刻から終了時刻の間に貯湯を行うか否かは天気予報データに基づいて時間帯ごとに判定される。
The chart illustrated in FIG. 6 shows hot water storage control example 2 by the hot water storage allowable period setting control. This hot water storage control example 2 also shows weather forecast information (sunny mark, cloudy mark, umbrella mark, and probability of rain).
Since the amount of insolation exceeds the first predetermined value at 10:00, the start time is set at 10:00, and since the amount of insolation falls below the second predetermined value at 11:00 and 16:00, the end time is 16:00, which corresponds to the final end time. set. Although the amount of solar radiation is not sufficient from 11:00 to 13:00, whether or not to store hot water between the start time and the end time is determined for each time period based on the weather forecast data.
例えば、図6の下半部分には3通りの貯湯例が図示されている。
第1番目の貯湯例では、天気予報が1日中晴天であるため、10時から12時にかけて貯湯するようにしているが、13時から16時の間に貯湯するようにしてもよい。
For example, the lower half of FIG. 6 shows three examples of hot water storage.
In the first hot water storage example, since the weather forecast is for clear skies all day, hot water is stored from 10:00 to 12:00, but hot water may be stored from 13:00 to 16:00.
第2番目(第1段階)の貯湯例は、降水確率60%以上のときは貯湯しないものとする例であり、降水確率50%の場合は貯湯を許可するように制御する。
第3番目(第2段階)の貯湯例は、降水確率30%以上のときは貯湯しないものとする例である。そのため、降水確率50%以上の期間は貯湯しないものとする。
このように天気予報情報のうち降水確率の値でもって貯湯の可否を設定する制御ロジックを採用してもよい。
The second (first step) example of hot water storage is an example in which hot water is not stored when the probability of rain is 60% or more, and control is performed so that hot water storage is permitted when the probability of rain is 50%.
The third (second stage) example of hot water storage is an example in which hot water is not stored when the probability of rain is 30% or more. Therefore, it is assumed that hot water is not stored during a period when the probability of rain is 50% or higher.
In this way, a control logic may be employed that determines whether or not hot water storage is permitted based on the value of the probability of rain in the weather forecast information.
図7に例示する図表は、貯湯許容期間設定制御による貯湯制御例3を示すものである。この貯湯制御例3には、天気予報情報(晴れマーク、曇りマーク、傘マーク及び降水確率)も図示されている。 The chart illustrated in FIG. 7 shows hot water storage control example 3 by the hot water storage allowable period setting control. This hot water storage control example 3 also shows weather forecast information (sunny mark, cloudy mark, umbrella mark, and probability of precipitation).
図6の第2番目(第1段階)の貯湯例と同様に、降水確率60%以上のときは貯湯しないものとする例である。この例では、10時~11時は曇りであるが11時~12時が雨予報のため、曇りが2時間以上続く13時以降にまとめて貯湯を行うものとする。
このように、細切れの2回の貯湯よりも、連続する1回の貯湯を優先するような制御ロジックを採用してもよい。
Similar to the second (first stage) hot water storage example in FIG. 6, this is an example in which hot water is not stored when the probability of rain is 60% or higher. In this example, it is cloudy from 10:00 to 11:00, but rain forecast is from 11:00 to 12:00.
In this way, a control logic may be employed that gives priority to one continuous hot water storage over two chopped hot water storages.
尚、上記の図5~図7の貯湯動作では、1時間毎の貯湯の貯湯量は同量に設定する場合を例にして説明したが、日射量や天気に応じて貯湯量を上記の量よりも適宜少なく設定するようにしてもよい。 In the above hot water storage operation of FIGS. 5 to 7, the case where the amount of hot water stored for each hour is set to the same amount has been described as an example. You may make it set suitably less than.
以上説明したハイブリッド給湯システムSの作用、効果について説明する。
操作リモコン35が外部のサーバ51から時刻別の日射量データを含む気象予報情報を取得するため、ユーザーがテレビ等から気象予報情報を取得する必要がなく、能率的に経済的に気象予報情報を取得することができる。
Actions and effects of the hybrid hot water supply system S described above will be described.
Since the operation
主制御ユニット11が、操作リモコン35が外部から取得した日射量データに基づき、貯湯を許容する貯湯許容期間の開始時刻と終了時刻を自動的に設定するため、ユーザーが開始時刻と終了時刻を手動操作により設定する必要がなく、能率的に経済的に設定することができる。
Since the
第1所定値に基づいて開始時刻を設定し、この第1所定値よりも少ない第2所定値に基づいて終了時刻を設定するため、開始と終了が頻繁に繰替えされるハンチングを防止することができ、制御が安定する。 To prevent hunting in which the start and end are frequently repeated because the start time is set based on a first predetermined value and the end time is set based on a second predetermined value smaller than the first predetermined value. and stable control.
日射量が前記第1所定値を越える状態が一定期間以上継続すると予想される場合に前記貯湯許容期間の時刻設定を行うことにより、制御上のロスや貯湯運転上のロスが多くなるのを防ぐことができる。 By setting the time of the hot water storage allowable period when the amount of solar radiation exceeding the first predetermined value is expected to continue for a certain period of time or more, loss in control and hot water storage operation is prevented from increasing. be able to.
前記第1,第2所定値は、季節、太陽光発電装置の発電最大能力、ヒートポンプ出力、もしくは貯湯温度の少なくとも何れか1つに応じた可変値として設定されるため、例えば、気温の高い季節には第1,第2所定値を下げたり、また、太陽光発電装置の発電最大能力が大きい場合には第1,第2所定値を下げたり、また、貯湯温度が低い場合には第1,第2所定値を下げたりすることで、太陽光発電の電力をより利用した貯湯運転が可能になる。 The first and second predetermined values are set as variable values according to at least one of the season, the maximum power generation capacity of the photovoltaic power generation device, the heat pump output, or the hot water storage temperature. When the maximum power generation capacity of the photovoltaic power generation device is large, the first and second predetermined values are decreased, and when the stored hot water temperature is low, the first , the second predetermined value, it is possible to store hot water using the power of the photovoltaic power generation.
天気が変わりやすい季節などにおいて1日のうちにも日射量が何度も変動したとしても、日射量が第2所定値を下回ると予想される1又は複数の時刻のうちの最後の時刻に貯湯許容期間の終了時刻を設定することで、複数の細切れの貯湯許容期間が設定されるのを防止することができる。
また、開始時刻から終了時刻までの間については、天気予報データに基づいて時間帯毎に貯湯許容の可否が判定されるため、曇天時等においても貯湯許容の設定が可能となる。
Hot water is stored at the last time of one or a plurality of times when the amount of insolation is expected to fall below the second predetermined value even if the amount of insolation fluctuates many times in one day in a season when the weather tends to change. By setting the end time of the permissible period, it is possible to prevent the setting of a plurality of divided hot water storage permissible periods.
In addition, between the start time and the end time, whether hot water storage is allowed or not is determined for each time period based on the weather forecast data, so hot water storage can be set even when it is cloudy.
尚、朝と昼とでは天気予報が変動する場合もあるため、日射量データを含む気象予報情報や天気予報データを、朝6時前と昼12時前の2回取得し、午後に行う貯湯については、後者の気象予報情報や天気予報データに基づいて設定するようにしてもよい。
尚、当業者ならば本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加して実施可能であり、本発明はその種の変更形態をも包含するものである。
In addition, since the weather forecast may change between morning and noon, weather forecast information and weather forecast data including solar radiation data are acquired twice before 6:00 in the morning and before 12:00 noon, and hot water is stored in the afternoon. may be set based on the latter weather forecast information or weather forecast data.
A person skilled in the art can add various modifications to the above embodiment without departing from the scope of the present invention, and the present invention includes such modifications.
S ハイブリッド給湯システム
1 ヒートポンプ給湯装置
3 ヒートポンプ熱源機
11 主制御ユニット
12 貯湯タンク
35 操作リモコン(操作端末)
40 太陽光発電装置
51 サーバ
S Hybrid
40 solar
Claims (5)
前記制御手段は、外部のサーバから時刻別の日射量データを含む気象予報情報を取得し、
前記取得した気象予報情報の日射量データに基づき、貯湯を許容する貯湯許容期間の開始時刻と終了時刻を設定することを特徴とする給湯システム。 A hot water supply system comprising a hot water storage tank for storing hot water, a heat pump heat source for heating the hot water in the hot water storage tank, and a control means, and configured to be operable with electric power generated by a solar power generation device,
The control means acquires weather forecast information including solar radiation data by time from an external server,
A hot water supply system, wherein a start time and an end time of an allowable hot water storage period for allowing hot water storage are set based on the obtained solar radiation amount data of the weather forecast information.
前記開始時刻から終了時刻までの間については、前記天気予報データに基づいて、時間帯毎に貯湯許容の可否が判定されることを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の給湯システム。 The control means further acquires weather forecast data from an external server, sets the start time of the hot water storage permissible period when the amount of solar radiation is expected to exceed the first predetermined value, and sets the start time of the hot water storage permissible period when the amount of solar radiation exceeds the second predetermined value. setting the end time of the permissible hot water storage period to the last time of one or more times expected to fall below the value;
5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein between the start time and the end time, whether or not hot water storage is permitted is determined for each time period based on the weather forecast data. hot water system.
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